高中物理大题练习一

高中物理大题练习一 第一学期期中大题练习一 (注意 答案 八年级地理上册填图题岩土工程勘察试题省略号的作用及举例应急救援安全知识车间5s试题及答案 的红色字体解答部分) 01(如图所示，在倾角为θ=37的足够长的固定的斜面底端有一质量m=1.0kg的物体，物体与斜面间动摩擦因数μ=0.25(现用轻细绳将物体由静止沿斜面向上拉动，拉力F=10.0N，方向平行斜面向上(经时间t=4.0s绳子突然断了，求(1)绳断时物体的速度大小((2)从绳子断了开始到物体再返回 002到斜面底端的运动时间.(sin37=0.60，cos37=0.80，g=10 m/s) 解(1)物体向上运动过程中，受重力mg，摩擦力f，拉力F，设加速度为a，则有 1F – mgsinθ, f = ma 又 f = μF F = mgcosθ 1 N N 2 ?a= 2.0m / s1 所以 ， t = 4.0s时物体速度V = at= 8.0m/s 11 2 (2)绳断后,物体距斜面底端s= at= 16m. 1 1 断绳后,设加速度为a,由牛顿第二定律得mgsinθ ， μmgcosθ= ma22 2a= 8.0m / s 2 物体做减速运动时间t = V/ a = 1.0s 减速运动位移s= 4.0m 2122 此后物体沿斜面匀加速下滑,设加速度为a, 则有 32 mgsinθ,μmgcosθ= ma a= 4.0m/s 3 3 2设下滑时间为t ,则:s ， s = at/2 31233 t = 3.2s ?t = t， t= 4.2s 3总23 2、在2008年北京残奥会开幕式上，运动员手拉绳索向上攀登，最终点燃了主火炬，体现了残疾运动员坚忍不拔的意志和自强不息的精神。为了探究上升过程中运动员与绳索和吊椅间的作用，可将过程简化。一根不可伸缩的轻绳跨过轻质的定滑轮，一端挂一吊椅，另一端被坐在吊椅上的运动员拉住，如图所示。设运动员的质量为65kg，吊椅的质量为15kg，不计定滑轮与绳子间的摩擦。重 22a,1m/s力加速度取。当运动员与吊椅一起正以加速度上升时，g,10m/s 试求(1)运动员竖直向下拉绳的力;(2)运动员对吊椅的压力。答案:440N，275N 解析(1)设运动员受到绳向上的拉力为F，由于跨过定滑轮的两段绳子拉力相等，吊椅受到绳的拉力也是F。对运动员和吊椅整体进行受力分析如图所示，则有: ，，，， 2F-m，mg,m，maF,440N人人椅椅 ,由牛顿第三定律，运动员竖直向下拉绳的力 F,440N (2)设吊椅对运动员的支持力为F，对运动员进行受力分析如图所示，则有: N F，F-mg,ma F,275NN人人N 由牛顿第三定律，运动员对吊椅的压力也为275N 1 3、如图所示，物体A放在足够长的木板B上，木板B静止于水平面。t=0时，电动机通过 2水平细绳以恒力F拉木板B，使它做初速度为零，加速度a=1.0m/s的匀加速直线运动。已B 知A的质量m和B的质量mg均为2.0kg,A、B之间的动摩擦因数=0.05，B与水平面之,A1间的动摩擦因数=0.1，最大静摩擦力与滑动摩,2 2擦力大小视为相等，重力加速度g取10m/s。求 (1)物体A刚运动时的加速度a(2)t=1.0s时，电动机的输出功率P;A (3)若t=1.0s时，将电动机的输出功率立即调整为P`=5W，并在以后的运动过程中始终保持这一功率不变，t=3.8s时物体A的速度为1.2m/s。则在t=1.0s到t=3.8s这段时间内木板B的位移为多少, 解析:(1)物体A在水平方向上受到向右的摩擦力，由牛顿第二定律得,mgma,1AAA 2代入数据解得 ams,0.5/A 板B的速度大小为 (2)t=1.0s，木vatms,,1/B 木板B所受拉力F，由牛顿第二定律有 Fmgmmgma,,，,,,()12AABBB 解得:F=7N 电动机输出功率 P= Fv=7W (3)电动机的输出功率调整为5W时，设细绳对木板B的拉力为，则 F' PFv'', 解得 =5N 此时f=5N F' 故木板B受力满足 Fmgmmg,,，,,,()012AAB 所以木板B将做匀速直线运动，而物体A则继续在B上做匀加速直线运动直到A、B速度 t'相等。设这一过程时间为，有 这段时间内的位移 ? vatt,，(')Svt,'11111A、B速度相同后，由于F,且电动机输出功率恒定，A、B将一起做加速度,()mmg，2AB 逐渐减小的变加速运动，由动能定理有: 1122 PtttmmgSmmvmmv,,,，,，,，,'(')()()()ABABAAB2122122 由以上各式代入 数学 数学高考答题卡模板高考数学答题卡模板三年级数学混合运算测试卷数学作业设计案例新人教版八年级上数学教学计划 解得: 木板B在t=1.0s到3.8s这段时间内的位移为: sssm,，,3.0312 C OO 21 mA 4、如图所示，一轻绳绕过无摩擦的两个轻质小定滑轮 mB 2 θ O、O和质量m=m的小球连接，另一端与套在光滑直杆上质量m=m的小物块连接，已12BA知直杆两端固定，与两定滑轮在同一竖直平面内，与水平面的夹角θ=60?，直杆上C点与两定滑轮均在同一高度，C点到定滑轮O的距离为L，重力加速度为g，设直杆足够长，小1 球运动过程中不会与其他物体相碰(现将小物块从C点由静止释放，试求: (1)小球下降到最低点时，小物块的机械能(取C点所在的水平面为参考平面); (2)小物块能下滑的最大距离; (3)小物块在下滑距离为L时的速度大小( 解:(1)研究小球从C下降到最低点的过程，设最低点时小物块的机械能为E(由机械能1守恒定律得 EmgLLmgL,,,,(sin)(13/2), 1B (2)研究小球从C下降到最低点的过程，设小物块能下滑的最大距离为s，由机械能守恒m 定律有mgsmghsin,,AmBB增 22sL,，4(13)由几何关系可得 代入解得 hsLLL,,，,(cos)(sin),,mmB增 (3)设小物块下滑距离为L时的速度大小为v，此时小球的速度大小为v，则vv,cos,BB 203gL1122 由机械能守恒定律有 得 mgLmvmv,,，sinv,ABBA225 5(如图所示，质量为m可看作质点的小球从静止开始沿斜面由A点滑到B点后，进入与斜 ,1BC面圆滑连接的竖直圆弧管道，管道出口为C，圆弧4 半径R=15cm，AB的竖直高度差h=35cm. 在紧靠出口C处， 有一水平放置且绕其水平轴线匀速旋转的圆筒(不计筒皮 厚度)，筒上开有小孔D，筒旋转时，小孔D恰好能经过出 口C处. 若小球射出C口时，恰好能接着穿过D孔，并且 还能再从D孔向上穿出圆筒，小球返回后又先后两次向下穿过D孔而未发生碰撞. 不计摩 2擦和空气阻力，取g=10m/s，问:(1)小球到达C点的速度为多少,(2)圆筒转动的vC 最大周期T为多少,(3)在圆筒以最大周期T转动的情况下，要完成上述运动圆筒的半径R′必须为多少, 解:(1)对小球从A?C由机械能守恒定律得: 12mgh,mgR，mv ? 代入数值解出 v=2m/s 002 2k1,(2)小球向上穿出圆筒所用时间为t (k=1，2，tT,12 3 3……) ? 小球从离开圆筒到第二次进入圆筒所用时间为2t。 2 2t=nT (n=1，2，3……) ? 2 对小球由C竖直上抛的上升阶段，由速度公式得: ? 0,v,g(t，t)012 0.4联立解得 ? 当n=k=1时， T,sT,0.2smax2k，n,1 12, ? (3)对小球在圆筒内上升的阶段，由位移公式得:2R,vt,gt0112 ,R,0.075m代入数值解得 6(如图所示，质量为m,60kg的滑雪运动员由a点以初速度v,20m/s沿水平方向冲出跳0台，雪坡ab长为L,80m，与水平地面夹角为θ,37:。由于缓冲作用，运动员落到斜面或 水平地面后，垂直于接触面的速度突变为零而平行于接 v触面的速度保持不变，滑板与雪面间的动摩擦因数为μ 0 ,0.1，不计空气阻力和通过衔接处b的能量损失(取ga 2,10 m/s，sin37:,0.6，cos37:,0.8)(求:(1)运动员冲出跳台后与雪面的撞击点离a点的距离;(2)运动员冲出跳台后在与雪面撞击时损失的机械能; θ (3)运动员停止运动时离b点的距离。 b 解:(1)先判断运动员下落点是否在斜面上。 v0 ooh,Lsin37,48ms,Lcos37,64m斜面的高度为: 斜面的水平长度: 2h2，48设运动员恰好落在b点，则下落时间为: t,,,3.098sg10下落的水平位移:，故运动员落在斜面上。 x,vt,20，3.098,61.97m,64m0 2'1gt23y'''o21t,3sy,gt x,vttan37,,,0'24xvt0'22L,x，y,75m o(2)落地时:水平速度的平行斜面的分速度为: v,vcos37,16m/s010 o水平速度的垂直斜面的分速度为: v,vsin37,12m/s020 o'ov,vsin37,gtsin37,18m/s竖直速度的平行斜面的分速度为: y1y o'ov,vcos37,gtcos37,24m/s竖直速度的垂直斜面的分速度为: yy2 垂直斜面方向的和速度v,24-12,12m/s，在撞击时损失了 1122 ,E,mv,，60，12,4320J22 (3)设运动员在水平面上滑行的距离为d,则根据能量关系有: 4 12o' mv，mgh,,E,,mgcos37(L,L),,mgd,002 d,604m带入相关数据解得: 7(如图所示，B是质量为2m、半径为R的光滑半球形碗，放在光滑的水平桌面上。A是质量为m的细长直杆，光滑套管D被固定在竖直方向，A可以自由上下运动，物块C的质量为m，紧靠半球形碗放置。初始时，A杆被握住，使其下端正好与碗的半球面的上边缘接触(如图)。然后从静止开始释放A，A、B、C便开始运动，求: (1)长直杆的 A 下端第一次运动到碗内的最低点时，B、C水平方向的速度各为多大, D (2)运动过程中，长直杆的下端能上升到的最高点距离半球形碗内底部 O 的高度。(3)从静止释放A到长直杆的下端，又上升到距碗底有最大高度B C 的过程中，C物体对B物体做的功。 127(解(1)此时,，由机械能守恒得:, ，3，即,,vvmgRmvvvBCBBC2 2/3 ， Rg 122(2)此时直杆竖直方向速度为零，由机械能守恒得:mgh, ，2mv，h, R B23 112(3)W,, mv,, mgR， C23 8(航模兴趣小组设计出一架遥控飞行器，其质量m =2kg，动力系统提供的恒定升力F =28 N。试飞时，飞行器从地面由静止开始竖直上 2升。设飞行器飞行时所受的阻力大小不变，g取10m/s。(1)第一次试飞，飞行器飞行t=8s时到达高度H =64m。求飞行器所阻力f的大1 小; (2)第二次试飞，飞行器飞行t=6s时遥控器出现故障，飞行器立即2 失去升力。求飞行器能达到的最大高度h; (3)为了使飞行器不致坠落到地面，求飞行器从开始下落到恢复升力的最长时间t 。 3 解析:(1)第一次飞行中，设加速度为a，由匀变速直线运动位移公式有:，1 对飞行器运用牛顿第二定律有:解得:。 (2)第二次飞行中，设失去升力时的速度为，则;上升的高度为，由匀变速vs 11直线运动位移公式有:。设失去升力后的加速度为a，上升的高度为s，对飞22行器运用牛顿第二定律有:，由匀变速直线运动位移速度关系式有: 。解得:。 (3)设失去升力下降阶段加速度为a;恢复升力后加速度为a，恢复升力时速度为v，对 343飞行器失去升力、回复升力后的运动分别运用牛顿第二定律有:和 5 由匀变速直线运动速度、位移速度关系式有:及 。解得: 9(过山车是游乐场中常见的设施。下图是一种过山车的简易模型，它由水平轨道和在竖直平面内的三个圆形轨道组成，B、C、D分别是三个圆形轨道的最低点，B、C间距与C、D间距相等，半径R=2.0m、R=1.4m。一个质量为m=1.0kg的小球(视为质点)，从轨道的左侧12 A点以v=12.0m/s的初速度沿轨道向右运动，A、B间距L=6.0m。小球与水平轨道间的动摩01 擦因数μ=0.2，圆形轨道是光滑的。假设水平轨道足够长，圆形轨道间不相互重叠。重力 2加速度取g=10m/s，计算结果保留小数点后一位数字。试求:(1)小球在经过第一个圆形轨道的最高点时，轨道对小球作用力的大小;(2)如果小球恰能通过第二圆形轨道，B、C间距应是多少;(3)在满足(2)的条件下，如果要使小球不能脱离轨道，在第三个圆形轨道的设计中，半径R应满足的条件;小球最终停留点与起点的距离。 3 解析:(1)设小于经过第一个圆轨道的最高点时的速度为v根据动能定理 1 ? 小球在最高点受到重力mg和轨道对它的作用力F，根据牛顿第二定律 ?由??得? (2)设小球在第二个圆轨道的最高点的速度为v，由题意 2 ? ?由??得 ? (3)要保证小球不脱离轨道，可分两种情况进行讨论: I(轨道半径较小时，小球恰能通过第三个圆轨道，设在最高点的速度为v，应满足 3 ? 6 ?由???得 II(轨道半径较大时，小球上升的最大高度为R，根据动能定理 3 解得 为了保证圆轨道不重叠，R最大值应满足 3 解得R=27.9m 3 综合I、II，要使小球不脱离轨道，则第三个圆轨道的半径须满足下面的条件 或 当时，小球最终焦停留点与起始点A的距离为L′，则 当时，小球最终焦停留点与起始点A的距离为L〞，则 10(如图所示，质量M的带有小孔的塑料块沿斜面向上滑动到达最高点C时的速度恰好为零，此时与从A点水平射出的弹丸相碰，弹丸沿着斜面方向进入塑料块中，并立即与塑料块具有相同的速度v=1m/s。已知A点和C点距地面的高度 分别为H=1.95m，h=0.15m，弹丸的质量m，水平速度 2v=8m/s，g=10m/s。求: 0 (1)斜面与水平面的夹角。(也可用反三角函数表示) (2)若在斜面下端与地面交接处，设一个垂直斜面的弹性挡 板，塑料块与它相碰没有机械能损失，斜面与塑料间的滑动摩擦系数为μ=0.25，则滑块从接收到弹丸至停止运动共通过多少路程,答案:(1) arctan3/4(2) 1m 2点拨:(1)弹丸做平抛运动:H-h=gt /2 设到达c点时竖直分速度为vy:vy=gt 斜面与水平面的夹角为:tan== 即:=arctan (2)设滑块从接收到弹丸至停止共走的路程为S，由动能定理得: 2(M+m)gh-(M+m)gcosθS=0-(M+m)v/2 得:S= 11(如图所示，甲、乙两个小球分别固定在一根直角尺的两端A、B， O 直角尺的顶点O处有光滑的水平固定转动轴，且AO=BO=L。系统平 0衡时，AO与竖直方向夹37角。将直角尺顺时针缓慢转动到AO部分B 7 A 处于水平位置而B在O的正下方后释放，让该系统由静止开始自由转动，求:?甲、乙二球的质量之比。?当A到达最低点时，A小球的速度大小v。 。 ?开始转动后B球可能达到的最大速度vm00解: ? 系统力矩平衡 MgLsin37=MgLcos37 M:M=4:3 甲乙甲乙 212gL? 系统机械能守恒 MgL,MgL=( M+M)V V= 甲乙甲乙72 1002? 系统平衡时，速度最大。 MgL cos37,MgL(1,sin37)=( M+M)v 甲乙甲乙2 1gLv=2 7 12(如图所示，一个半径为R的半球形的碗固定在桌面上，碗口水平， C O O点为其球心，碗的内表面及碗口是光滑的。一根轻质细线跨在碗口60? 上，线的两端分别系有小球A和B，当它们处于平衡状态时，小球A 与O点的连线与水平线的夹角为60?。(1)求小球A与小球B的质量A 比m:m AB (2)辨析题:现将A球质量改为2m、B球质量改为m，且开始时A球 位于碗口C点，由静止沿碗下滑，当A球滑到碗底时，求两球的速率B 为多大, 某同学解法如下:当A球滑到碗底时，A球下降的高度为R，B球上升 的高度为R，根据机械能守恒定律有: 2 11222 ? 且 ? mgR,mgR,mv，mvv,vABAABBAB22 代入数据，解?、?两式即可求得两球的速率。 你认为上述分析是否正确,如果你认为正确，请完成此题;如果你认为不正确，请指出错误，并给出正确的解答。 (3)在满足第(2)问中的条件下，求A球沿碗壁运动的最大位移是多少, 解:(1)设绳上拉力为T，碗对A球的弹力为N，根据对称性可得:N,T (1分) 由平衡条件:2Tcos30?,mg (1分) AO 对B球，受拉力与重力平衡得:T,mg (1分) Bh s 联立得: (1分) m:m,3:1ABA (2)不正确。 (2分) B A球在碗底时，不等于，应将沿绳和垂直于绳的方向vvvABA 分解，沿绳子方向的分速度即等于B球的速度的大小。(1分)即: vB 2,v,vsin45,v BAA2 8 11222根据机械能守恒定律有: mgR,mgR,mv，mvABAABB22 11222mgR,mg2R,mv，m(v) ABAABA222 4(22)gR2(22)gR,,可得:v (1分)v (1分) ,,AB55 (3)球A经过碗底后继续上升，当速度减小为零时沿碗壁有最大位移，如图所示，此时A 22,h4Rs,相对碗边缘的高度为h，则: (1分) s2R 2mgh,mgs,0由机械能守恒有: (1分)联立以上两式可得:(1分) s,3R13(如图所示:A、B、C三个重物的质量分别是3.75kg、3.75kg、1.6kg，A、B放在光滑的、 同一高度的水平台面上，A、B之间用一足够长的轻绳(无E D A B 弹性)连接，D、E分别是两个摩擦、大小均不计的定滑轮，C DE间的距离l,1.2m，现将重物C用一光滑的轻钩挂在绳子 上DE的中点，开始时用手托住C使绳子水平拉直，然后从 C 静止开始释放C。求:(1)当C下落h时，若它的速度是v，C 请写出此时A、B的速度v、v的表达式(请用h、l、v表ABC 示); (2)当C求下落0.8m时，请求出A、B、C三物体的速度大小。 h解:(1)v,v，A的速度v和v在绳方向上的投影相等，v,v,v ABACABC l22()，h12 2 2 112(2)mgh,m v+ mv+ mv CCCAABB222 0.82 2111.6×10×0.8,×1.6×v+2××3.75× (v)CC 1.22222()，0.82可解得v ,2m/s，v,v,1.6m/s CAB 114(如图所示，固定的光滑圆柱体半径R =(m)，匀质柔软绳长度L=3m，质A ?O , F 量m=0.9kg，搭放在圆柱体上，绳子右端A刚好与圆心O等高。(1)若使绳子在如图位置静止，在A端施加的竖直向下的拉力F多大,(2)若给绳一个初1 速度v=2m/s，同时给A端竖直向下的力F，为保持A端在一段时间内竖直20 向下匀速运动，则力F与时间t之间满足什么关系,(3)若给绳一个初速度2 v=2m/s，为使绳能够从圆柱体右侧滑落，在A端施加的竖直向下的拉力至少0 做多少功, B lR,,,1m解:(1)与光滑圆柱体接触的绳长为，可见处于悬垂状态的绳长 222占整个绳长的。为使绳子保持静止，拉力大小 Fmg,,，，,0.9106N1333 (2)为保持A端在一段时间内竖直向下匀速运动，力F需要维持到左、右两边绳长恰好相等，2 9 l即A端下降1m，此时。在此之前，有 t,,0.5sv 2vtt,0.5s() Fmgmgt,,,,2(612)N23L (3)为使绳能够从圆柱体右侧滑落，在A端施加的竖直向下的拉力作用下，绳至少应运动 到左、右两边绳长恰好相等，且此时绳速度为零。设该过程拉力至少做功W，根据动能定min 11L2理，有 Wmgmv,，,,0min0332 112得 WmgLmv,,,,,31.8J1.2J，，min092 15、长为L的薄壁筒形气缸，气缸筒内有质量为m、厚度不计的活塞，活塞跟光滑的气缸筒 壁紧密接触且不漏气当气缸筒开口向上平放在水平面上时，活塞距筒口L/2。若体持筒内气 温T不变，将气缸筒平放在倾角为30?的斜面上，如图所示。活塞上系一根与斜面平行的 细线绕过定滑轮跟砝码相连，细线右端最小悬挂质量为m的砝码，才能使气缸静止在斜面上，平衡时活塞距筒口L/5。如果继续在细线右端加挂砝码，保持气缸筒在斜面上静止，最多可挂砝码的质量为1.2m。问:?气缸筒的质量是多少,?如果气缸筒在斜面上静止，细线右端悬挂质量为1.2m的砝码，将筒内气体的温度改变为多少时，活塞可以离开气缸筒, mg，Mg解:整体受力平衡， 当挂质量为m的砝码时，沿斜面方向上 ? ,f，mg12 m，Mg当挂质量为1.2m的砝码时，沿斜面方向上 ? ，f,1.2mg22 ? f、f均是最大摩擦力，二种情况下N相同， 12 N,(m，M)gcos,均为 ? f,f 1’ 12 (m，M)g,2.2mg,M,1.2m?+?得 1’ (2)对活塞受力分析，设横截面积为S， 在开口向上时 1’ mg，PS,P,P,P，mg/s0110 沿斜面方向上，当挂m时 mgsin,，PS,mg，PS,P,P,0.5mg/s0220当挂1.2mg砝码时 mgsin,，PS,PS，1.2mg,P,P,0.7mg/s0330 根据气态方程 PV=PV 1122 L4 1’ (P，mg/s),(P,0.5mg/s)L,P,3mg/s00025 当活塞升到T时，有V=L?S 根据气态方程 33 L(P，mg/s)0(P,0.7mg/s)L02, 1’ TT3 代入 后得 ?T,0.15T 1’ P,3mg/sT,1.15T031 10