考前冲刺卷(九)
本试卷分选择题和非选择题两部分,满分 100 分,考试时间 90 分钟。
选择题部分
一、选择题Ⅰ(本大题共 10 小题,每小题 3 分,共 30 分。每小题给出的四个备选
项中,只有一项是符合题目要求的,不选、多选、错选均不得分)
1.高空抛物是一种不文明的行为,在造成人身伤害和重大财物损失后,抛物者需承
担一定的法律责任,根据某项研究,一枚 30 g 的鸡蛋从 25 楼抛下来可以令人当场
死亡。忽略空气阻力影响,试估算一下从 25 楼自由下落的鸡蛋掉落到地面上时,
撞击地面的速度为( )
A.12 m/s B.22 m/s
C.30 m/s D.40 m/s
解析 鸡蛋从 25 楼下落,每一层楼的高度大约为 3 m,则根据 v2=2gh,解得 v 最
接近 40 m/s,故 D 正确。
答案 D
2.如图 1 所示,数学老师在讲解圆的知识时,用粉笔在黑板上以手肘为圆心徒手画
圆,A、B 是手臂上两点,已知 A、B 做圆周运动的半径关系为 rA=2rB。下列关于
这两点的角速度、线速度和向心加速度的关系正确的是 ( )
图 1
A.vA=1
2vB B.vA=2vB
C.ωA=2ωB D.aA=1
2aB
解析 根据题意可知 A、B 两点的角速度相等,即 ωA=ωB,结合线速度 v=ωr,
向心加速度 a=ω2r,可知 vA=2vB,aA=2aB,只有 B 正确。
答案 B3.如图 2 所示,小明站在升降机的地板上,升降机的顶部悬挂了一个弹簧测力计,
弹簧测力计下面挂着一个质量为 5 kg 的物体 A,当升降机向上运动时,他看到弹
簧测力计的示数为 40 N,已知小明的质量为 60 kg,g 取 10 m/s2。下列说法正确的
是( )
图 2
A.升降机正在向上减速,小明处于超重状态
B.A 物体的重力和弹簧测力计对 A 物体的拉力是一对平衡力
C.此时升降机的加速度大小为 0.2 m/s2
D.小明对地板的作用力大小为 480 N,方向竖直向下
解析 由于弹簧测力计的示数为 40 N,小于物体重力,故物体处于失重状态,加
速度方向竖直向下,故升降机正在向上减速,A、B 错误;根据牛顿第二定律,可
得加速度大小 a=50-40
5 m/s2=2 m/s2,C 错误;设地板对小明的支持力为 F,结
合小明的受力分析和牛顿第二定律有 mg-F=ma,得 F=480 N,再根据牛顿第三
定律,小明对地板的作用力大小为 480 N,方向竖直向下,D 正确。
答案 D
4.美国宇航局新一代火星探测器洞察号于北京时间 2018 年 11 月 27 日凌晨成功着
陆于火星,如图 3 所示。不同于月球,火星表面有微弱的大气层,所以火星探测
器在着陆过程中会利用大气层来缓冲减速。根据计划,探测器在距离火星表面约
125 km 处,以大约 5 500 m/s 的速度进入大气层,约 3.5 分钟后,距火星表面约
11.1 km,速度为 385 m/s,分离隔热盾,打开降落伞,进入伞降阶段,持续约 2.5
分钟,在距离火星表面约 1 km 时,速度减为 60 m/s,分离降落伞,反冲火箭点火,
进入反冲阶段,大约 1 分钟后,探测器缓慢地着陆在火星表面。根据上述内容,
以下说法正确的是( )图 3
A.探测器下落的过程中机械能守恒
B.探测器下落的过程中,重力、空气阻力和反冲力所做的总功等于探测器机械能的
变化量
C.探测器下落的过程中,重力、空气阻力所做的总功等于探测器重力势能的变化量
D.探测器下落的过程中,重力、空气阻力和反冲力所做的总功等于探测器动能的
变化量
解析 探测器下落的过程中,除重力外,其他力做负功,故机械能减小,A 错误;
探测器下落的过程中,重力、空气阻力和反冲力所做的总功等于探测器动能的变
化量,B 错误,D 正确;探测器下落的过程中,重力所做的功等于探测器重力势能
的变化量,故 C 错误。
答案 D
5.如图 4 所示,质量为 m2 的物体 Q 通过三段轻绳悬挂,三段轻绳的结点为 O,轻
绳 OB 水平且 B 端与另一质量为 m1 的物体 P 相连,P 与水平地面之间的动摩擦因
数 μ=0.3,轻绳 OA 与竖直方向的夹角 θ=37°,轻绳 OA 能承受的最大拉力为 300
N。欲使 Q、P 均保持静止,且轻绳 OA 不断裂,则 P、Q 的质量可能为(已知 sin 37°
=0.6,cos 37°=0.8,g 取 10 m/s2,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)( )
图 4
A.m1=80 kg,m2=30 kg B.m1=70 kg,m2=30 kg
C.m1=65 kg,m2=20 kg D.m1=45 kg,m2=20 kg解析 根据受力分析,如图,结点 O 平衡,故有 T= m2g
cos 37°
,F=m2gtan θ,结合
题意,P、Q 需满足 T≤300 N 且 F≤μm1g,可得 m2≤24 kg,
由m2
m1
≤0.4,可得 m1≥60 kg,C 正确。
答案 C
6.通电矩形导线框 abcd 与无限长通电直导线 MN 固定在同一平面内,电流方向如
图 5 所示,ab 边与 MN 平行。下列叙述正确的是( )
图 5
A.线框所在处的磁场方向垂直纸面向外
B.ab 边和 cd 边受到的安培力大小相等、方向相反
C.bc 边和 ad 边受到的安培力大小相等、方向相同
D.导线 MN 受到的安培力方向水平向右
解析 根据安培定则,可知线框所在处的磁场方向垂直纸面向里,A 错误;ab 边
所在处的磁感应强度大于 cd 边所在处的磁感应强度,故两安培力大小不相等,B
错误;根据左手定则,bc 边所受安培力方向竖直向上,ad 边所受安培力方向竖直
向下,因 ab 边与 MN 平行,则 ad 边与 bc 边所在处磁场相同,通过 ad 边与 bc 边
的电流大小相同,则二者所受安培力大小相等,方向相反,C 错误;根据左手定则,
ab 边所受安培力方向水平向左,cd 边所受安培力方向水平向右,由于 ab 边的安
培力较大,故合力方向水平向左,根据牛顿第三定律,导线 MN 受到的安培力方
向水平向右,D 正确。
答案 D7.我国首颗极地观测小卫星是我国高校首次面向全球气候变化研究、特别是极地气
候与环境监测需求所研制的遥感科学实验小卫星。假如该卫星飞过两极上空,其
轨道平面与赤道平面垂直,已知该卫星从北纬 15°的正上方,按图 6 所示方向第一
次运行到南纬 15°的正上方时所用时间为 1 h,则下列说法正确的是( )
图 6
A.该卫星与同步卫星的轨道半径之比为 1∶4
B.该卫星的运行速度一定大于第一宇宙速度
C.该卫星与同步卫星的加速度之比为3 16∶1
D.该卫星在轨道上运行的机械能一定小于同步卫星在轨道上运行的机械能
解析 该卫星从北纬 15°运行到南纬 15°时,转过的角度为 30°,则可知卫星的周
期为 12 小时,而同步卫星的周期为 24 小时,设卫星和同步卫星的轨道半径分别
为 r1、r2,根据开普勒第三定律有r
T
=r
T
,可得r1
r2
=3 1
4
,故 A 错误;第一宇宙速度是
最大环绕速度,所以该卫星的运行速度不大于第一宇宙速度,故 B 错误;根据 a=
(2π
T )2
r,知a1
a2
=r1
r2·T
T
=3 16,故 C 正确;由于不知道该卫星与同步卫星的质量关系,
所以无法判断机械能的大小,D 错误。
答案 C
8.如图 7 所示是电视显像管原理示意图(俯视图),电流通过偏转线圈,从而产生偏
转磁场,电子束经过偏转磁场后运动轨迹发生偏转,不计电子的重力,下列说法
正确的是( )
图 7
A.电子经过磁场时速度增大B.欲使电子束打在荧光屏上的 A 点,偏转磁场的方向应垂直纸面向里
C.欲使电子束打在荧光屏上的位置由 A 点调整到 B 点,应调节偏转线圈中的电流
使磁场增强
D.若电子束离开电子枪的速度减小,则原先打在 B 点的电子束有可能打在 A 点
解析 电子经过磁场发生偏转时,洛伦兹力方向与速度方向垂直,洛伦兹力不做
功,所以电子的速度大小不变,A 错误;根据左手定则,欲使电子束打在荧光屏
上的 A 点,偏转磁场的方向应垂直纸面向外,B 错误;欲使电子束打在荧光屏上
的位置由 A 点调整到 B 点,应减小电子的偏转程度,则应减小磁感应强度大小,
故应调节偏转线圈中的电流使磁场减弱,C 错误;若电子束离开电子枪的速度减小,
由 r=mv
qB
可知,半径减小,偏转程度增大,原先打在 B 点的电子束有可能打在 A
点,D 正确。
答案 D
9.电动自行车越来越受到人们的欢迎,不少人用电动自行车替代了汽车上下班。使
用之前,先对自行车车内的蓄电池进行充电。已知某款家庭经济型小汽车每百公
里平均油耗为 7 L,每升汽油 6.4 元。家庭用电每度(1 度=1 kW·h)0.52 元。小明家
里某款电动自行车的一些主要参数如下表所示,假定电动自行车载人行驶时,受
到的阻力是人与车总重力的 0.02 倍,小明自身质量为 60 kg。下列说法正确的是
( )
外形尺寸 1 630 mm×600 mm×
1 100 mm
额定输出功率 100~200 W
整车质量 40 kg 标准载重 90 kg
额定电压 36 V 电池容量 12 A·h
欠压保护 31.5 V 过流保护 6 A
一次充电连续行
驶里程
20 km 充电时间 4~8 h
A.小明骑电动自行车在水平路面上以 6 m/s 的速度匀速行驶时,电动自行车的输出
功率为 100 W
B.小明骑电动自行车在水平路面上匀速行驶时的最大速度为 15 m/s
C.额定电压下,将完全没电的电池充满电需要耗电 0.432 度D.骑该电动自行车比开小汽车每行驶 10 km 节省 4.26 元
解析 匀速行驶时,牵引力等于阻力,F=f=0.02×100×10 N=20 N,输出功率 P
=F·v=120 W,故 A 错误;最大输出功率为 200 W,故 vm=Pm
f
=10 m/s,故 B 错
误;额定电压下,将完全没电的电池充满电需要耗电 W=UIt=36×12×
10-3 kW·h=0.432 kW·h,即 0.432 度,C 正确;骑行电动自行车 10 km 耗电为
0.432 kW·h×0.5=0.216 kW·h,需花费 0.216×0.52 元≈0.11 元,小汽车每行驶
10 km 花费 7×6.4×0.1 元=4.48 元,骑电动自行车比开小汽车每行驶 10 km 节省
4.37 元,故 D 错误。
答案 C
10.如图 8 所示,水平面上固定有一个斜面,斜面倾角为 θ,从斜面顶端向右平抛
一小球(可视为质点),当初速度为 v0 时,小球恰好落到斜面底端,飞行时间为 t0。
现用不同的初速度 v 从该斜面顶端向右水平抛出该小球,则平抛运动结束时,末
速度方向与水平方向夹角的正切值 tan α 随 v 变化以及平抛运动飞行时间 t 随 v 变
化的图象正确的是( )
图 8
解析 当小球落在斜面上时,有 tan θ=
1
2gt2
vt
=gt
2v
,解得 t=2vtan θ
g
,与速度 v 成正
比;当小球落在水平面上时,根据 h=1
2gt2 得,t= 2h
g
,知运动时间不变,故 t 与 v
的关系图线先是过原点的一条倾斜直线,然后是平行于横轴的直线,C、D 错误;当小球落在斜面上时,tan α=gt
v
=2tan θ,故 tan α 与 v 的关系图线是平行于横轴的
直线;当小球落在水平面上时,根据 tan α=vy
v
= 2gh
v
,tan α 与 v 的关系图象是反
比例函数的图象,B 正确,A 错误。
答案 B
二、选择题Ⅱ(本大题共 5 小题,每小题 3 分,共 15 分。每小题给出的四个备选项
中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得 3 分,选对但不全的得 2 分,有
选错的得 0 分)
11.自然界存在的放射性元素的原子核并非只发生一次衰变就达到稳定状态,而是
要发生一系列连续的衰变,最终达到稳定状态。如 23290 Th 经过一系列 α 衰变和 β 衰
变后变成了 20882 Pb,已知 23290 Th、α 粒子、β 粒子、20882 Pb 的质量分别为 m1、m2、m3、
m4,已知 23290 Th 的半衰期是 T。则下列说法正确的是( )
A.8 个 23290 Th 经过 2T 时间后还剩 2 个
B.从 23290 Th 到 20882 Pb 共发生 6 次 α 衰变和 4 次 β 衰变
C.衰变过程中释放出的 α 射线的穿透能力比 β 射线的弱
D.一个 23290 Th 衰变成 20882 Pb 释放的核能为(m1-m2-m3-m4)c2
解析 半衰期是一个宏观统计的物理量,原子核数量比较少时不适用,A 错误;
从 23290 Th 变成 20882 Pb,质量数减少了 24,可知发生了 6 次 α 衰变,再根据电荷数的
变化,可知发生了 4 次 β 衰变,B 正确;α 射线的穿透能力比 β 射线的弱,C 正确;
一个 23290 Th 衰变成 20882 Pb 释放的核能为(m1-6m2-4m3-m4)c2,D 错误。
答案 BC
12.如图 9 所示,一束由单色光 a、b 组成的复合光通过厚度均匀的平行玻璃板 M
后,在地面上投射出两个光斑 A、B,玻璃板 M 与地面平行放置,A 对应 a 光,B
对应 b 光,下列说法正确的是( )
图 9
A.用同一套装置做双缝干涉实验,a 光的条纹间距比 b 光的大B.a 光在玻璃板中传播的速度小于 b 光在玻璃板中传播的速度
C.若增加玻璃板的厚度,则光斑右移
D.若 a 光是氢原子从 n=3 激发态跃迁到基态时辐射的光子,则 b 光可能是氢原子
从 n=2 激发态跃迁到基态时辐射的光子
解析 由光路可知,a 光通过介质后光线的偏折程度大,故 a 光的折射率大于 b 光
的折射率,a 光的波长小于 b 光的波长,当用同一套装置做双缝干涉实验时,a 光
的条纹间距比 b 光的小,A 错误;根据 v=c
n
可知,a 光在玻璃板中传播的速度小
于 b 光在玻璃板中传播的速度,B 正确;若玻璃板的厚度增大,则出射光线的侧移
量增大,光斑左移,C 错误;由 νa>νb,根据 hν=Em-En 可知,若 a 光是氢原子从
n=3 激发态跃迁到基态时辐射的光子,则 b 光可能是氢原子从 n=2 激发态跃迁到
基态时辐射的光子,D 正确。
答案 BD
13.x=-6 m 和 x=12 m 处的振源 M、N 均沿 y 轴方向做简谐运动,t=0 时刻,形
成如图 10 所示两列相向传播的简谐波,波速 v=3 m/s,下列说法正确的是( )
图 10
A.M 和 N 的起振方向相同
B.t=1.5 s 时,x=3 m 处的质点位移等于 4 cm
C.t=3 s 时,x=-1.5 m 处的质点位移等于 4 cm
D.t=2 s 后,x=6 m 处的质点始终静止不动
解析 振源 M 的起振方向沿 y 轴负方向,振源 N 的起振方向沿 y 轴正方向,两振
源的起振方向相反,故 A 错误;x=3 m 处的质点到两振源的波程差为 0 m,又两
振源的起振方向相反,故 x=3 m 处的质点是振动减弱点,位移始终为零,同理,
x=6 m 处的质点也是振动减弱点,始终静止不动,故 B 错误,D 正确;经过 3 s,
乙波传播的距离为 3 m/s×3 s=9 m,即 x=7.5 m 处的振动状态传播到 x=-1.5 m
处,此时 x=-1.5 m 处的质点处于波峰;t=0 时刻,x=-1.5 m 处的质点位于波谷,由于 T=λ
v
=2 s,经过 3 s,质点完成 1.5 次全振动,x=-1.5 m 处的质点到达
波峰位置,根据波的叠加原理,此时 x=-1.5 m 处的质点位移等于 4 cm,故 C 正
确。
答案 CD
14.如图 11 所示,正点电荷 Q 固定在 O 点,另一个带电质点 q 射入该区域时,在
库仑力的作用下做曲线运动,沿图中实线依次通过 A、B、C 三点。若 OA=
OCφB
B.带电质点在 B 点动能最大,电势能最小
C.若在 B 处改变带电质点的电荷量大小,有可能使其做匀速圆周运动
D.带电质点在 A、B、C 三处的加速度大小关系是 aA=aC>aB
解析 根据正点电荷形成的电场线和等势面的特点,可知 A、B、C 三点的电势高
低关系是 φA=φC>φB,A 正确;由带电质点受到的电场力指向运动轨迹的内侧,可
知带电质点带负电,带电质点由 A 到 B,电场力做负功,电势能逐渐增大;带电
质点由 B 到 C,电场力做正功,电势能逐渐减小;带电质点在 B 点动能最小,电
势能最大,B 错误;当带电质点运动到 B 点时,速度方向与库仑力方向垂直,若
带电质点的电荷量瞬间改变,且库仑力恰好等于绕正点电荷 Q 做圆周运动的向心
力,带电质点做匀速圆周运动,C 正确;正点电荷与 A、B、C 之间距离的大小关
系为 OA=OCFB,加速度大小关系是 aA=aC>aB,D 正确。
答案 ACD
15.如图 12 所示,在磁感应强度大小为 B,范围足够大的水平匀强磁场内,固定着
倾角为 θ 的绝缘斜面,一个质量为 m、电荷量为-q 的带电小物块以初速度 v0 沿斜面向上运动,小物块与斜面间的动摩擦因数为 μ。设滑动时小物块所带电荷量不
变,在小物块上滑过程中,其速度—时间图象和加速度—时间图象可能正确的是
( )
图 12
解析 物块向上运动的过程中沿斜面向下的合力为 F=mgsin θ+f=mgsin θ+
μmgcos θ+μqvB,物块做减速运动,当速度减小时,合力减小,加速度减小,速度
的变化越来越慢,即合力的变化先快后慢,又因合力大小大于或等于 mgsin θ+
μmgcos θ,所以加速度的变化应为先减小的快后减小的慢,但大于或等于某个值,
不会逐渐减小到零,故 A、D 正确。
答案 AD
非选择题部分
三、非选择题(本题共 5 小题,共 55 分)
16.(5 分)小何同学模仿法拉第做了如下实验,实验装置如图 13(a)所示,示意图如
图(b)所示,两根条形磁铁摆成 V 形,软铁棒上绕着一组线圈,并串联一只灵敏电
流计。
(1)当右侧磁铁上端与软铁棒断开瞬间,他看到灵敏电流计的指针向右偏转,则当
他将该磁铁与软铁棒接触瞬间,灵敏电流计的指针将向________(选填“左”或“右”)
偏转。
(2)如果将软铁棒用木棒代替,发现灵敏电流计示数比原来明显要小,则软铁棒在
实验中的主要作用是________________________________。图 13
解析 (1)当右侧磁铁上端与软铁棒断开瞬间,灵敏电流计的指针向右偏转;则将
该磁铁与软铁棒接触瞬间,灵敏电流计的指针将应向左偏转。
(2)如果将软铁棒用木棒代替,发现灵敏电流计示数比原来明显要小,说明软铁棒
在实验中的主要作用是增大磁通量的变化量。
答案 (1)左 (2)增大磁通量的变化量
17.(8 分)如图 14 所示为“验证动量守恒定律”实验的装置示意图,现有带光滑圆
弧轨道的粗糙水平桌面,物块 A、B(A 的质量大于 B 的质量,A 和 B 与桌面间的动
摩擦因数相同)。实验操作步骤如下:(a)在圆弧轨道上距离桌面 h 高处让 A 由静止
滑下,在水平桌面上不放 B 的情况下,使 A 一直沿水平桌面运动到 C 处静止;(b)
再让 A 从圆弧轨道上距离桌面 h 高处由静止滑下,在桌面与圆弧轨道相接处放上
B,使 A 与 B 碰撞,碰撞后让 A、B 继续运动直至分别停止在 D、E 处;(c)重复多
次以上实验步骤,并记录实验数据,选取自己认为最理想的实验结果进行研究。
根据该实验设计,回答下列问题。
图 14
(1)实验中除了要测量出物块 A 的质量 m1、物块 B 的质量 m2,还需测量的物理量
有________________________________(写出物理量名称及表示符号);根据实验测
量 出 的 数 据 和 测 量 的 物 理 量 写 出 可 以 验 证 动 量 守 恒 定 律 的 表 达 式
________________________。
(2)关于误差分析和实验测量,下列说法正确的是________。
A.A 与 B 发生弹性碰撞还是非弹性碰撞,对实验结果有一定的影响
B.如果 A 与 B 发生的碰撞不是正碰,对实验结果有一定的影响
C.实验中所用的圆弧轨道不是真正的光滑,对实验的结果影响不大
D.实验中必须测量 A 起始位置距离桌面的高度
解析 (1)在水平桌面上不放 B 时,根据动能定理有-μm1gx=0-1
2m1v2,得出
v= 2μgx,在水平桌面上放上 B 后,由于 A 的质量大于 B 的质量,故 A 不会被反弹,则碰撞后对 A 有-μm1gx1=0-1
2m1v21,得 v1= 2μgx1,对 B 有-μm2gx2=0-1
2
m2v22,得 v2= 2μgx2,所以实验中还需要测量不放 B 时 A 在水平桌面上运动的位
移大小 x,A、B 发生正碰后 A、B 在水平桌面上运动的位移大小 x1、x2;如果碰撞
过程满足动量守恒定律,则有 m1v=m1v1+m2v2,即 m1 2μgx=m1 2μgx1+m2 2μgx2,
整理得 m1 x=m1 x1+m2 x2,所以要验证动量守恒定律只需验证上式成立即可。
(2)根据实验的条件可知,碰撞的过程是不是弹性碰撞对实验的结果没有影响,而
如果不是正碰,则有可能造成水平方向上的动量损失,故对实验结果有较大的影
响,故 A 错误,B 正确;实验中所用的圆弧轨道不是真正的光滑,对实验的结果
影响不大,只要保证让 A 每次都从同一高度静止滑下,则可保证碰撞前 A 的速度
一定,故 C 正确;由于实验只要保证碰撞前 A 的速度是一定的,而不要求计算速
度的大小,所以实验中不用测量 A 下滑的高度,D 错误。
答案 (1)不放物块 B 时物块 A 在水平桌面上运动的位移大小 x,放上物块 B,A、
B 发生正碰后物块 A、B 在水平桌面上运动的位移大小 x1、x2 m1 x=m1 x1+m2 x2
(2)BC
18.(12 分)如图 15 所示,半径 R=0.3 m 的竖直圆槽型光滑轨道与水平轨道 AC 相切
于 B 点,水平轨道的 C 点固定有竖直挡板,轨道上的 A 点静置有一质量 m=
1 kg 的小物块(可视为质点)。现给小物块施加一大小为 F=6.0 N、方向水平向右的
恒定拉力,使小物块沿水平轨道 AC 向右运动,当运动到 AB 之间的 D 点(图中未
画出)时撤去拉力,小物块继续滑行到 B 点后进入竖直圆槽轨道做圆周运动,当物
块运动到最高点时,由压力传感器测出小物块对轨道最高点的压力为10
3 N。已知
水平轨道 AC 长为 2 m,B 为 AC 的中点,小物块与 AB 段间的动摩擦因数 μ1=
0.45,重力加速度 g=10 m/s2。求:
图 15
(1)小物块运动到 B 点时的速度大小;
(2)拉力 F 作用在小物块上的时间 t;
(3)若小物块从竖直圆轨道滑出后,经水平轨道 BC 到达 C 点,与竖直挡板相碰时无机械能损失,为使小物块从 C 点返回后能再次冲上圆形轨道且不脱离,试求小
物块与水平轨道 BC 段间的动摩擦因数的取值范围。
解析 (1)小物块运动到轨道最高点时,由牛顿第二定律得 FN+mg=mv2
R
,由牛顿
第三定律得 FN=FN′=10
3 N,则 v=2 m/s
物块从 B 运动到轨道最高点的过程,由机械能守恒定律得 2mgR+1
2mv2=1
2mv2B
可得 vB=4 m/s。
(2)小物块从 A 点运动到 B 点的过程,由动能定理有
Fs-μ1mgxAB=1
2mv2B-0
由牛顿第二定律有
F-μ1mg=ma
由位移公式有 s=1
2at2
联立解得 t=5
3 s。
(3)设小物块与 BC 段间的动摩擦因数为 μ2。
①物块在圆轨道最高点的最小速度为 v1,
由牛顿第二定律有 mg=mv
R
由动能定理有-2μ2mgxBC-2mgR=1
2mv21-1
2mv2B
解得 μ2=0.025
故物块能从 C 点返回通过轨道的最高点而不会脱离轨道时应满足 0≤μ2≤0.025。
②物块从 C 点返回在圆轨道上升高度 R 时速度为零,由动能定理有-2μ2mgxBC-
mgR=0-1
2mv2B
解得 μ2=0.25
物块从 C 点返回刚好运动到 B 点,
解得-2μ2mgxBC=0-1
2mv2B
μ2=0.4故物块能返回圆形轨道(不能到达最高点)且不会脱离轨道时应满足
0.25≤μ2<0.4
综上所述,0.25≤μ2