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2015-2016学年山东省潍坊市安丘市高一(下)期中物理试卷
一、选择题(本题共10小题:每小题4分,共40分,在每小题给出的四个选项中,有的小题只有一个选项符合题目要求,有的小题有多个选项符合题目要求.全部选对的得4分,选不全的得2分,有选错或不选的得0分.)
1.以下说法正确的是( )
A.托勒密提出了“日心说“,认为太阳是宇宙的中心
B.牛顿总结出牛顿运动定律和万有引力定律
C.开普勒总结出了行星运动三大定律
D.伽利略测山了万有引力常量
2.物体做匀速圆周运动,则物体( )
A.线速度不变 B.向心加速度不变[来源:学科网ZXXK]
C.向心力不变 D.周期不变
3.洗衣机的脱水筒采用带动衣物旋转的方式脱水,下列说法中正确的是( )
A.脱水过程中,衣物是紧贴筒壁的
B.加快脱水筒转动角速度,脱水效果会更好
C.靠近中心的衣物脱水效果不如四周的衣物脱水效果好
D.水会从筒中甩出是因为水滴受到向心力很大的缘故
4.一质点以一定的速度通过P点时,开始受到一个恒力F的作用,则此后该质点的运动轨迹不可能是图中的( )
A.a B.b C.c D.d
5.如图所示,小球与细杆的一端相连,绕过另一端O的水平轴在竖直面内做圆周运动,a、b分别表示小球做圆周运动的最低点和最高点,则杆对球的作用力可能是( )
A.a处为推力,b处为推力 B.a处为推力,b处为拉力
C.a处为拉力,b处为推力 D.a处为拉力,b处为拉力
6.科学家设想在太空设立太阳能卫星电站,先用硅太阳能电池将太阳能转化为电能,再利用微波﹣电能转换装置,将电能转换成微波向地面发送.卫星电站的最佳位置是在赤道上空1100km的圆轨道上,那么此卫星电站比近地圆轨道上的卫星( )
A.线速度大 B.角速度大 C.周期大 D.向心加速度大
7.“嫦娥五号”是负责嫦娥三期工程“采样返回”任务的中国首颗地月采样往返卫星,计划于2017年左右在海南文昌卫星发射中心发射,设月球表面的重力加速度为g,月球半径为R,“嫦娥五号”在离月球表面高度为h的绕月圆形轨道上运行的周期为T,则其在该轨道上的线速度大小是( )
A. B. C. D.
8.如图所示,在同一竖直面内,小球a、b从高度不同的两点,分别以初速度va和vb沿水平方向抛出,经过时间ta和tb后落到与两抛出点水平距离相等的P点,若不计空气阻力,下列关系式正确的是( )[来源:学+科+网Z+X+X+K]
A.ta>tb,va>vb B.ta>tb,va<vb C.ta<tb,va<vb D.ta<tb,va>vb
9.如图所示,物体A在水平力F作用下,沿水平面向右运动,物体B匀速上升,以下说法正确的是( )
A.物体A向右减速运动
B.物体A向右加速运动
C.绳与水平方向夹角α=30°时vA:vB=2:
D.绳与水平方向夹角α=30°时,vA:vB=:2
10.第三代海事卫星由4颗同步卫星与12颗中轨道卫星构成,中轨道卫星的运行轨道离地面的高度约为地球半径的2倍,地球表面处的重力加速度为g,则中轨道卫星处的重力加速度约为( )
A. B. C.4g D.9g
二、填空实验题(本共18分)
11.为了探究做平抛运动的小球在竖直方向上的运动,某同学选择如图所示的装置进行实验.小锤打击弹性金属片,A球水平抛出,同时B球被松开,自由下落,改变重锤的打击力度或A、B距地面的高度,重复实验.关于实验,以下说法正确的是( )
A.两球的质量必须相等
B.两球的高度必须相同
C.若两球同时落地,说明A在竖直方向上的运动等效于B的运动
D.若两球同时落地,说明A在水平方向上的运动为匀速直线运动
12.如图1示,是某同学探究做圆周运动的物体质量、向心力、轨道半径及线速度关系的实验装置,做匀速圆周运动圆动圆柱体放置在水平光滑圆盘上.力传感器测量向心力F,速度传感器测量圆柱体的线速度v,该同学通过保持圆柱体质量和运动半径不变,来探究向心力F线速度v关系:
(1)该同学采用的实验方法为 .
A.等效替代法 B.控制变量法 C.理想化模型法
(2)改变线速度v,多次测量,该同学测出了五组F、v数据,如下表所示:
v/(m•s﹣1)
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
F/N
0.88
2.00
3.50
5.50
7.90
该同学对数据分析后,在图2坐标纸上描出了五个点.
①作出F﹣v2图线;
②若圆柱体运动半径r=0.2m,由作出的F﹣v2的图线可得圆柱体的质量m= kg.(保留两位有效数字)
13.“研究平抛运动”的实验装置如图所示,实验步骤如下:
A.按图示装置安装器材,将斜槽轨道的末端调整至水平;
B.在一块平整的木板表面钉上白纸和复写纸,将该木板竖直立于斜槽末端附近的水平地面上,并使木板平面与斜槽中心轴线垂直;
C.使小球从斜槽上紧靠挡扳处由静止释放,小球撞到木板并在白纸上留下痕迹A;
D.将木板向远离槽口方向平移离x,再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放,小球撞在木板上得到痕迹B;
E.将木板再向远离槽口方向平移距离x,小球再次从斜槽上紧靠挡板处由静止释放,得到痕迹C.
若测得木板每次移动距离x=10.00cm,A、B间距离y1约=3.54cm,B、C间距离y2=13.34cm,取g=9.80 m/s2.回答下列问题:
(1)将斜槽轨道的末端调整至水平的目的是: ;
(2)每次都要使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放目的是 ;
(3)小球初速度的表达式为v0= (用题中所给字母表示):其测量值v0= m/s.
二、计算题(本题4小题,共42分.解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分,有数值计算的,答案中必须明确写出数值和单位.)
14.一小铁块A放在一绕中心转轴匀速转动的圆盘上,圆盘转动角速度ω=5.0rad/s,小铁块A质量m=0.5kg,小铁块与圆盘间动摩擦因数μ=0.3,设小铁块受最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度取g=l0m/s2.求:
(1)当小铁块相对圆盘静止在距转轴r1=10cm处时,小铁块受圆盘的静摩擦力大小和方向;
(2)小铁块能在圆盘上处于相对靜止时,离转轴的最大距离r2多大?
15.己知地球的半径为R,地球表面的重力加速度为g,引力常量为G;
(1)求地球的平均密度ρ;
(2)2016年我国将发射“天宫二号”空间实验室,并发射“神舟Ⅱ号”载人飞船和“天舟一号”货运飞船,与“天宫二号”交会对接.假设“天宫二号”空间实验室进入预定轨道后绕地球做匀速圆周运动,运行的周期是T,结合题干中所给的己知量,求“天宫二号”空间实验室绕地球运行时离地面的高度h.
16.如图,光滑水平面AB与竖直面内的半圆形轨道BC相切于B点,半圆轨道半径为R,质量为m的木块从A处由弹簧沿AB方向弹出,当它经过B点时对半圆轨道的压力是其重力的6倍,到达顶点C时对轨道无作用力,已知重力加速度为g,不计空气阻力,求:
(1)木块经过B点时的速度大小v;
(2)如果木块落回水平面时刚好落冋A点,求A、B间的距离.
17.一个物体在光滑水平面上运动,在水平面内建立直角坐标系xoy,t=0时刻,该物体处于坐标原点,之后它的两个分速度vx、vy随时间变化的图象分别如图所示.结合图象完成下列问题(计算结果可保留根式)
(1)t=4s时物体的速度大小;
(2)求0﹣6s内物体的位移大小;
(3)通过计算判断4s~6s内物体的运动性质.
2015-2016学年山东省潍坊市安丘市高一(下)期中物理试卷
参考答案与试题解析
一、选择题(本题共10小题:每小题4分,共40分,在每小题给出的四个选项中,有的小题只有一个选项符合题目要求,有的小题有多个选项符合题目要求.全部选对的得4分,选不全的得2分,有选错或不选的得0分.)
1.以下说法正确的是( )
A.托勒密提出了“日心说“,认为太阳是宇宙的中心
B.牛顿总结出牛顿运动定律和万有引力定律
C.开普勒总结出了行星运动三大定律
D.伽利略测山了万有引力常量
【分析】根据物理学史和常识解答,记住著名物理学家的主要贡献即可
【解答】解:A、天文学家哥白尼创立了日心说.故A错误.
B、牛顿总结出牛顿运动定律和万有引力定律,建立完整的经典力学体系.故B正确.
C、开普勒发现了行星运动定律﹣﹣﹣开普勒三定律.故C正确.
D、卡文迪许测山了万有引力常量,故D错误.
故选:BC
2.物体做匀速圆周运动,则物体( )
A.线速度不变 B.向心加速度不变
C.向心力不变 D.周期不变
【分析】根据匀速圆周运动的特点,以及线速度、角速度、向心加速度、向心力几个量是矢量或标量的特点即可解答.
【解答】解:在描述匀速圆周运动的物理量中,线速度、向心加速度、向心力这几个物理量都是矢量,虽然其大小不变但是方向在变,因此这些物理量是变化的;所以保持不变的量是角速度和周期,所以D正确,ABC错误.
故选:D
3.洗衣机的脱水筒采用带动衣物旋转的方式脱水,下列说法中正确的是( )
A.脱水过程中,衣物是紧贴筒壁的
B.加快脱水筒转动角速度,脱水效果会更好
C.靠近中心的衣物脱水效果不如四周的衣物脱水效果好
D.水会从筒中甩出是因为水滴受到向心力很大的缘故
【分析】水滴的附着力是一定的,当水滴因做圆周运动所需的向心力大于该附着力时,水滴被甩掉.脱水过程中,衣物做离心运动而甩向桶壁.F=ma=mω2R,角速度增大,水滴所需向心力增大,脱水效果更好.周边的衣物因圆周运动的半径更大,在角速度一定时,所需向心力比中心的衣物大,脱水效果更好.
【解答】解:A、脱水过程中,衣物做离心运动而甩向桶壁.故A正确.
B、由F=mω2R,知ω增大会使所需要的向心力F增大,而水滴的附着力是一定的,加快脱水筒转动角速度,附着力不能提供足够大的向心力,水滴就会被甩出去,脱水效果会更好.故B正确.
C、靠近中心的衣服,R比较小,角速度ω一样,所以水滴需要的向心力小,不容易产生离心运动,脱水效果差.故C正确.
D、外界提供给水滴的向心力是附着力,是一定的,水会从筒中甩出是因为水滴所需要的向心力很大的缘故.故D错误.
故选:ABC
4.一质点以一定的速度通过P点时,开始受到一个恒力F的作用,则此后该质点的运动轨迹不可能是图中的( )
A.a B.b C.c D.d
【分析】物体在恒力作用下的运动有:(1)力与初速度同线做匀变速直线运动;(2)力与初速度垂直做(类)平抛运动;(3)力与初速度成一定的角度做(类)斜抛运动.
而匀速圆周运动的合外力始终指向圆心,方向在不停的变化,受到的一定不是恒力.
【解答】解:A:轨迹为圆周,所以所受合外力一定不是恒力.故A错误.
B:轨迹是一条抛物线,所以物体有可能做平抛运动,受力可能为恒力.故B正确.
C:轨迹是一条直线,所以物体可能做匀变速直线运动,受力可能为恒力.故C正确.
D:轨迹是一条抛物线,所以物体有可能做斜抛运动,受力可能为恒力.故D正确.
故选:A
5.如图所示,小球与细杆的一端相连,绕过另一端O的水平轴在竖直面内做圆周运动,a、b分别表示小球做圆周运动的最低点和最高点,则杆对球的作用力可能是( )
A.a处为推力,b处为推力 B.a处为推力,b处为拉力
C.a处为拉力,b处为推力 D.a处为拉力,b处为拉力
【分析】小球做匀速匀速圆周运动,在最高点的速度可以为零,在最高点和最低点重力和弹力的合力提供向心力,指向圆心,可以判断杆的弹力的方向.
【解答】解:小球做圆周运动,在最高点和最低点时,由合力提供向心力;在最高点b时,小球受重力和杆的弹力,假设弹力方向向下,如图
根据牛顿第二定律得到,F1+mg=m;
当v1<时,F1<0,为支持力,向上;当v1>时F1>0,为拉力,向下;当v1=时F1=0,无弹力;
球经过最低点时,受重力和杆的弹力,如图
由于合力提供向心力,即合力向上,故杆只能为向上的拉力;
故选:CD
6.科学家设想在太空设立太阳能卫星电站,先用硅太阳能电池将太阳能转化为电能,再利用微波﹣电能转换装置,将电能转换成微波向地面发送.卫星电站的最佳位置是在赤道上空1100km的圆轨道上,那么此卫星电站比近地圆轨道上的卫星( )
A.线速度大 B.角速度大 C.周期大 D.向心加速度大
【分析】根据探测器的万有引力等于向心力,列式求出线速度、角速度、周期和向心加速度的表达式进行讨论即可.
【解答】解:卫星电站做匀速圆周运动,根据万有引力提供向心力,设卫星电站的质量为m、轨道半径为r、地球的质量为M,有:
F=F向
F=G
F向=m=mω2r=m()2r
因而
G=m=mω2r=m()2r=ma
解得:
v=
T==2π
ω=
a=
卫星电站的最佳位置是在赤道上空1100km的圆轨道上,半径比近地圆轨道上卫星的半径大,
结合以上公式知线速度变小、周期变大、角速度变小、向心加速度变小;
故选:C.
7.“嫦娥五号”是负责嫦娥三期工程“采样返回”任务的中国首颗地月采样往返卫星,计划于2017年左右在海南文昌卫星发射中心发射,设月球表面的重力加速度为g,月球半径为R,“嫦娥五号”在离月球表面高度为h的绕月圆形轨道上运行的周期为T,则其在该轨道上的线速度大小是( )
A. B. C. D.
【分析】在月球的表面根据表示出月球的质量,再根据万有引力提供向心力,得,即可得到线速度大小.
【解答】解:在月球的表面,由得:GM=gR2 …①
“嫦娥五号”在离月球表面高度为h的绕月圆形轨道上时,根据万有引力提供向心力得:
…②
联立①②解得,在该轨道上的线速度大小是,所以B正确,AC错误;
知道嫦娥五号”在离月球表面高度为h的绕月圆形轨道上运行的周期为T,半径为R+h,
根据T=得:T=,所以D正确;
故选:BD.
8.如图所示,在同一竖直面内,小球a、b从高度不同的两点,分别以初速度va和vb沿水平方向抛出,经过时间ta和tb后落到与两抛出点水平距离相等的P点,若不计空气阻力,下列关系式正确的是( )
A.ta>tb,va>vb B.ta>tb,va<vb C.ta<tb,va<vb D.ta<tb,va>vb
【分析】平抛运动在水平方向上做匀速直线运动,在竖直方向上做自由落体运动,根据高度比较运动的时间,结合水平位移相等,比较初速度的大小.
【解答】解:根据h=知,,可知ta>tb.
由于水平位移相等,根据x=v0t知,va<vb.故B正确,A、C、D错误.
故选:B.
9.如图所示,物体A在水平力F作用下,沿水平面向右运动,物体B匀速上升,以下说法正确的是( )
A.物体A向右减速运动
B.物体A向右加速运动
C.绳与水平方向夹角α=30°时vA:vB=2:
D.绳与水平方向夹角α=30°时,vA:vB=:2
【分析】将B的运动分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向,沿绳子方向上的分速度等于A的速度,根据A、B的速度关系,确定出B的运动规律,根据f=μFN,抓住B竖直方向上的合力为零,判断摩擦力的变化.
【解答】解:A、将A的运动分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向,沿绳子方向上的分速度等于B的速度,如图,根据平行四边形定则有:vAcosα=vB,所以:
,α减小,所以A的速度减小,但不是匀减速.故A正确,B错误.
C、D、根据vAcosα=vB,斜绳与水平成30°时,.故C正确,D错误.
故选:AC.
10.第三代海事卫星由4颗同步卫星与12颗中轨道卫星构成,中轨道卫星的运行轨道离地面的高度约为地球半径的2倍,地球表面处的重力加速度为g,则中轨道卫星处的重力加速度约为( )
A. B. C.4g D.9g
【分析】中轨道卫星高度约为地球半径的2倍,所以中轨道卫星的轨道半径是地球半径的3倍,根据万有引力提供向心力公式即可求解.
【解答】解:由题意可知中轨道卫星的轨道半径是地球半径的3倍,设地球半径为R,则中轨道卫星的轨道半径为3R,
在地球表面有:G=mg,
对中轨道卫星有:G=m′a,
解得:a=g;则A正确
故选:A
二、填空实验题(本共18分)
11.为了探究做平抛运动的小球在竖直方向上的运动,某同学选择如图所示的装置进行实验.小锤打击弹性金属片,A球水平抛出,同时B球被松开,自由下落,改变重锤的打击力度或A、B距地面的高度,重复实验.关于实验,以下说法正确的是( )
A.两球的质量必须相等
B.两球的高度必须相同
C.若两球同时落地,说明A在竖直方向上的运动等效于B的运动
D.若两球同时落地,说明A在水平方向上的运动为匀速直线运动
【分析】本题图源自课本中的演示实验,通过该装置可以判断两球同时落地,可以验证做平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动.
【解答】解:根据装置图可知,两球由相同高度同时运动,A做平抛运动,B做自由落体运动,因此将同时落地,由于两球同时落地,因此说明A、B在竖直方向运动规律是相同的,故根据实验结果可知,平抛运动在竖直方向的分运动是自由落体运动,不需要两球质量相等.故BC正确,AD错误.
故选:BC.
12.如图1示,是某同学探究做圆周运动的物体质量、向心力、轨道半径及线速度关系的实验装置,做匀速圆周运动圆动圆柱体放置在水平光滑圆盘上.力传感器测量向心力F,速度传感器测量圆柱体的线速度v,该同学通过保持圆柱体质量和运动半径不变,来探究向心力F线速度v关系:
(1)该同学采用的实验方法为 B .
A.等效替代法 B.控制变量法 C.理想化模型法
(2)改变线速度v,多次测量,该同学测出了五组F、v数据,如下表所示:
v/(m•s﹣1)
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
F/N
0.88
2.00
3.50
5.50
7.90
该同学对数据分析后,在图2坐标纸上描出了五个点.
①作出F﹣v2图线;
②若圆柱体运动半径r=0.2m,由作出的F﹣v2的图线可得圆柱体的质量m= 0.19 kg.(保留两位有效数字)
【分析】研究一个物理量与多个物理量的关系,先要控制一些物理量不变,再进行研究,这种方法叫控制变量法.
根据表格中的数据,作出F﹣v2图线,结合向心力公式,通过图线的斜率求出圆柱体的质量.
【解答】解:(1)实验中研究向心力和速度的关系,保持圆柱体质量和运动半径不变,采用的实验方法是控制变量法,故选:B.
(2)①作出F﹣v2图线,如图所示.
②根据F=知,图线的斜率k=,则有:,代入数据解得m=0.19kg.
故答案为:(1)B,(2)①如图所示,②0.19.
13.“研究平抛运动”的实验装置如图所示,实验步骤如下:
A.按图示装置安装器材,将斜槽轨道的末端调整至水平;
B.在一块平整的木板表面钉上白纸和复写纸,将该木板竖直立于斜槽末端附近的水平地面上,并使木板平面与斜槽中心轴线垂直;
C.使小球从斜槽上紧靠挡扳处由静止释放,小球撞到木板并在白纸上留下痕迹A;
D.将木板向远离槽口方向平移离x,再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放,小球撞在木板上得到痕迹B;
E.将木板再向远离槽口方向平移距离x,小球再次从斜槽上紧靠挡板处由静止释放,得到痕迹C.
若测得木板每次移动距离x=10.00cm,A、B间距离y1约=3.54cm,B、C间距离y2=13.34cm,取g=9.80 m/s2.回答下列问题:
(1)将斜槽轨道的末端调整至水平的目的是: 保证小球的初速度水平 ;
(2)每次都要使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放目的是 保证小球平抛运动的初速度相等 ;
(3)小球初速度的表达式为v0= (用题中所给字母表示):其测量值v0= 1.0 m/s.
【分析】平抛运动在水平方向上做匀速直线运动,在竖直方向上做自由落体运动,根据竖直方向上连续相等时间内的位移之差是一恒量求出相等的时间间隔,结合水平位移和时间间隔求出初速度.
【解答】解:(1)将斜槽轨道的末端调整至水平的目的是:保证小球的初速度水平.
(2)每次都要使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放目的是保证小球平抛运动的初速度相等.
(3)在竖直方向上,根据得,T=,则初速度.代入数据得, m/s=1.0m/s.
故答案为:(1)保证小球的初速度水平,(2)保证小球平抛运动的初速度相等,(3),1.0.
二、计算题(本题4小题,共42分.解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分,有数值计算的,答案中必须明确写出数值和单位.)
14.一小铁块A放在一绕中心转轴匀速转动的圆盘上,圆盘转动角速度ω=5.0rad/s,小铁块A质量m=0.5kg,小铁块与圆盘间动摩擦因数μ=0.3,设小铁块受最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度取g=l0m/s2.求:
(1)当小铁块相对圆盘静止在距转轴r1=10cm处时,小铁块受圆盘的静摩擦力大小和方向;
(2)小铁块能在圆盘上处于相对靜止时,离转轴的最大距离r2多大?
【分析】(1)小铁块做匀速圆周运动,由静摩擦力提供向心力,根据向心力公式即可求解摩擦力f;
(2)当静摩擦力达到最大值时,铁块将要滑动,离转轴的距离最大.根据牛顿第二定律求解即可求解.
【解答】解:(1)小铁块做匀速圆周运动,由静摩擦力提供向心力,根据牛顿第二定律得静摩擦力的大小为:
f=mω2r1=0.5×52×0.1N=0.125N
方向指向圆心
(3)当静摩擦力达到最大值时,根据向心力公式得:
fm=mω2r2;
又 fm=μmg
联立解得:r2=0.12m
答:(1)小铁块受圆盘的静摩擦力大小是0.125N,方向指向圆心;
(2)小铁块能在圆盘上处于相对靜止时,离转轴的最大距离r2是0.12m.
15.己知地球的半径为R,地球表面的重力加速度为g,引力常量为G;
(1)求地球的平均密度ρ;
(2)2016年我国将发射“天宫二号”空间实验室,并发射“神舟Ⅱ号”载人飞船和“天舟一号”货运飞船,与“天宫二号”交会对接.假设“天宫二号”空间实验室进入预定轨道后绕地球做匀速圆周运动,运行的周期是T,结合题干中所给的己知量,求“天宫二号”空间实验室绕地球运行时离地面的高度h.[来源:学科网ZXXK]
【分析】(1)根据万有引力等于重力求出地球的质量,结合密度公式求出地球的平均密度.
(2)根据万有引力提供向心力,结合周期的大小求出轨道半径,从而得出“天宫二号”空间实验室绕地球运行时离地面的高度.[来源:学科网]
【解答】解:(1)设地球的质量为M,对于在地面处质量为m的物体,有: ①
又因为 ②
由①②两式解得.
(2)设飞船的质量为m′,
则,④
由①④两式解得h=.
答:(1)地球的平均密度为.
(2)“天宫二号”空间实验室绕地球运行时离地面的高度为.
16.如图,光滑水平面AB与竖直面内的半圆形轨道BC相切于B点,半圆轨道半径为R,质量为m的木块从A处由弹簧沿AB方向弹出,当它经过B点时对半圆轨道的压力是其重力的6倍,到达顶点C时对轨道无作用力,已知重力加速度为g,不计空气阻力,求:
(1)木块经过B点时的速度大小v;
(2)如果木块落回水平面时刚好落冋A点,求A、B间的距离.
【分析】(1)在B点由牛顿第二定律求的速度;
(2)物体恰好通过C点,在C点由牛顿第二定律求的C点速度,木块从C点抛出后做平抛运动,根据平抛运动基本公式求解.
【解答】解:(1)在B点由牛顿第二定律可得:
[来源:学科网ZXXK]
由牛顿第三定律可得:FN=6mg
联立解得:vB=
(2)在C点由牛顿第二定律可得:mg=
解得:
木块从C点抛出后做平抛运动,运动时间为:
t=,
则A、B间的距离为:
x=
答:(1)木块经过B点时的速度大小为;
(2)如果木块落回水平面时刚好落冋A点,则A、B间的距离为2R.
17.一个物体在光滑水平面上运动,在水平面内建立直角坐标系xoy,t=0时刻,该物体处于坐标原点,之后它的两个分速度vx、vy随时间变化的图象分别如图所示.结合图象完成下列问题(计算结果可保留根式)
(1)t=4s时物体的速度大小;
(2)求0﹣6s内物体的位移大小;
(3)通过计算判断4s~6s内物体的运动性质.
【分析】(1)(2)物体参与了两个运动,根据v﹣t图象知道,一个是先匀速直线运动,再匀减速,另一个是先匀加速直线运动,再匀减速直线运动.根据运动的合成去求解有关的物理量.
(3)先求出4s末速度的方向,然后求出4s末加速度的方向,然后结合运动的特点判定物体运动的性质.
【解答】解:(1)由图象可知:
4s末,vx=2m/s,vy=4m/s,所以,,
设v与x轴正向夹角为α,则tanα==2,即α=arctan2;
(2)速度﹣时间图象与横轴所围的面积表示位移,由图象可知,
开始6s内,,
,
则位移为:S=,
设S与x轴正向夹角为θ,则tanθ==,即θ=arctan.
(3)由图象可知,4s末到6s末有:
,
,
解得:a=,
设a与x轴正向夹角为β,则tanβ==2,即:β=π﹣arctan2
结合(1)的分析可知,加速度的方向与4s末速度的方向相反,所以在4s﹣6s内物体做匀减速直线运动.
答:(1)4s末物体的速度为,方向与x轴正向夹角为arctan2;
(2)0﹣6s内物体的位移大小是;
(3)在4s﹣6s内物体做匀减速直线运动.