达州市2025-2026学年高一上学期期末考试物理试题(原卷+解析)
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这是一份达州市2025-2026学年高一上学期期末考试物理试题(原卷+解析),共19页。试卷主要包含了考试结束后,将答题卡交回等内容,欢迎下载使用。
(本试卷满分100分,考试时间75分钟)
注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的班级、姓名、准考证号填写在答题卡上,并检查条形码粘贴是否正确。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。回答非选择题时,将答案与在答题下上,写在本试卷上无效。
3.考试结束后,将答题卡交回。
一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项最符合题目要求。
1. 北京时间2025年4月30日12时17分,北京航天飞行控制中心通过地面测控站发出返回指令,神舟十九号载人飞船轨道舱与返回舱成功分离。13时08分,神舟十九号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。下列说法正确是( )
A. 北京时间2025年4月30日12时17分指的是时间
B. 研究神舟飞船返回时的运动轨迹可将其看成质点
C. 载人飞船返回舱在减速下降过程中宇航员处于失重状态
D. 载人飞船返回舱在减速下降过程中惯性消失
2. 高铁车厢里的水平桌面上放置了一个水杯,水杯与桌面间的动摩擦因数为0.35,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度取。若水杯始终相对桌面静止,则该过程中高铁的加速度大小可能是( )
A. B. C. D.
3. “独竹漂”是一种传统的交通工具,人拿着竹竿站在单竹筏上,人和单竹筏在水里减速滑行,人与竹筏相对静止,则下列说法正确的是( )
A. 人受到的合力不为零
B. 竹筏对人的作用力方向竖直向上
C. 人对竹竿作用力与竹竿对人的作用力是一对平衡力
D. 水对竹筏的作用力等于竹筏的重力
4. 如图所示是某汽车通过高速公路收费站ETC通道过程的v-t图像,已知t1>t3-t2,下列说法正确的是( )
A. 汽车的运动轨迹为折线B. t1~t2内,汽车匀速直线运动
C. 0~t1和t2~t3内,汽车速度方向相反D. 0~t1和t2~t3内,汽车位移相同
5. 一物体仅在三个共点力F1、F2、F3作用下保持静止状态,这三个力的大小分别为10N、16N、25N,现将F1突然增大到12N,三个力的方向仍保持不变,则此时物体受到的合力为( )
A. 2NB. 12NC. 16ND. 22N
6. 如图所示,质量分别为m、2m两个小球甲和乙用轻弹簧连接,并用轻绳、固定,处于静止状态,水平,与竖直方向的夹角为60°,重力加速度大小为g。则( )
A. 的拉力大小为2mg
B. 剪断瞬间,小球乙的加速度为零
C. 剪断瞬间,小球甲的加速度为g
D. 同时剪断和的瞬间,小球甲和乙的加速度都为g
7. 如图所示,一光滑水平桌面右端固定一定滑轮,一质量为3kg的物块a通过不可伸长的水平轻绳绕过定滑轮与物块b相连,不计轻绳与滑轮间的摩擦,重力加速度g取10m/s2,轻绳能承受的最大拉力为12N。b拉着a从静止开始运动,则物块b的质量最大为( )
A. 3kgB. 2.5kgC. 2kgD. 1.5kg
二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。每小题有多项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
8. 下列说法正确的是( )
A. 物体具有加速度,其速度不一定增大
B. 作用力和反作用力的作用效果可以相互抵消
C. 我们骑自行车时必须不断地蹬脚踏板才能维持车的运动,这与牛顿第一定律相矛盾
D. 物体加速度的大小跟它所受合外力成正比,跟它的质量成反比
9. 如图所示,粗糙水平地面上放有横截面为圆的柱状物体A,A与墙面之间放有表面光滑的圆柱形物体B,A、B均保持静止。若将A向右移动少许,A、B仍保持静止,下列说法正确的是( )
A. A对B的作用力不变B. B对墙的作用力不变
C. 地面对A的摩擦力变大D. 地面对A的支持力不变
10. 一根长L=0.8m的棒,上端悬挂在天花板上的O点,在棒的正下方,距棒的下端也为L=0.8m处固定着一个高H=3.4m的空心圆筒。如图所示,现将棒由静止释放(视为自由落体运动),重力加速度g取10m/s2,则( )
A. 棒的上端到达圆筒上端时棒的速度v1=4m/s
B. 棒的上端穿出圆筒瞬间棒的速度v2=10m/s
C. 棒穿过圆筒所用的时间t=0.6s
D. 若改用长L=1.6m棒,则从O点静止释放到穿出圆筒过程所用时间更短
三、非选择题,本题共5小题,共54分。其中13-15小题解题时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤;有数值计算时,答案中必须明确写出数值和单位。
11. 用如图甲所示的装置研究该弹簧的弹力与伸长量之间的关系。将弹簧的上端与刻度尺的零刻度对齐,读出不挂钩码时弹簧下端指针所指刻度尺的刻度值,然后在弹簧下端挂上钩码,并逐个增加钩码,依次读出指针所指刻度尺的刻度值视为弹簧长度。
(1)挂2个钩码时刻度尺的示数如图乙所示,该毫米刻度尺的读数为_____cm。
(2)若安装时由于失误,将弹簧的上端与刻度尺的零刻度线下方某刻度对齐,则弹簧下端挂不同数目钩码时弹簧长度的测量值_____真实值,最终本实验弹簧劲度系数的测量值_____真实值(选填“大于”、“等于”或“小于”)。
12. 某实验小组通过实验探究加速度与力、质量关系。
(1)利用图1装置进行实验,要平衡小车受到的阻力。平衡阻力的方法是:调整轨道的倾斜度,使小车( )
A. 不挂槽码时,能在轨道上保持静止
B. 不挂槽码时,能拖动纸带沿轨道做匀速运动
C. 挂槽码时,能拖动纸带沿轨道做匀速运动
(2)某次实验得到一条纸带,部分计数点如图2所示(每相邻两个计数点间还有4个点图中未画出),测得s1=6.11cm,s2=6.60cm,s3=7.11cm,s4=7.60cm。已知打点计时器所接交流电源频率为50Hz,则打下B点时小车的瞬时速度vB=_____m/s,小车的加速度a=_______m/s2(结果都保留两位有效数字)。
(3)实验小组改用图3装置进行实验,箱体的水平底板上安装有力传感器和加速度传感器,将物体置于力传感器上,箱体沿竖直方向运动。利用传感器测得物体受到的支持力FN和物体的加速度a,并将数据实时传送到计算机。
①图4是根据某次实验采集的数据生成的FN和a随时间t变化的散点图,以竖直向上为正方向。t=1s时,物体处于_____(选填“平衡”、“超重”或“失重”)状态;
②以FN为横轴、a为纵轴,根据实验数据拟合得到的a-FN图像为图5中的图线a,若将物体质量减少为原来的一半,重新进行实验,其a-FN图像为图5中的图线_____(选填“b”、“c”或“d”)
13. 如图所示,一辆小汽车以v=10m/s的速度在水平路面上匀速行驶,在距离斑马线d=15m处,驾驶员发现小朋友排着长s=5m的队伍从斑马线一端开始匀速通过,立即做加速度a=5m/s2的匀减速直线运动。若路面宽L=8m,忽略驾驶员反应时间。
(1)求汽车匀减速全程所用的时间t1和汽车停止处距离斑马线的距离Δx;
(2)若汽车在停止处等待小朋友全部通过用时t2=11s,则小朋友全部通过斑马线的时间t及匀速行走速度v0的大小。
14. 如图1所示,一质量m=2kg的匀质球置于固定钢质支架的水平横杆和竖直墙之间,并处于静止状态,图2为其侧视图。测得球与横杆接触点到墙面的距离为球半径的1.6倍,重力加速度g取10m/s2,不计一切摩擦,求匀质球分别对竖直墙压力F1和水平横杆压力F2的大小。
15. 如图所示,静止的传送带与水平面夹角θ=37°,传送带两端A、B间的距离LAB=2m,两滚轮的大小忽略不计,在传送带右侧顶端轻轻放置一小滑块(小滑块可视为质点),小滑块与传送带间动摩擦因数μ=0.25,重力加速度g取10m/s2。
(1)求小滑块到达传送带底端的速度v;
(2)若传送带以v0=4m/s速度逆时针匀速转动,小滑块从同一位置静止释放,则小滑块到达传送带底端所用时间t;
(3)若传送带逆时针匀速转动的速度大小可以调节,小滑块从同一位置静止释放,则小滑块到达传送带底端所用的最短时间tmin及此情景下在传送带上留下的划痕长度s。达州市2025年秋季学期高一年级教学质量监测
物理试题
(本试卷满分100分,考试时间75分钟)
注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的班级、姓名、准考证号填写在答题卡上,并检查条形码粘贴是否正确。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。回答非选择题时,将答案与在答题下上,写在本试卷上无效。
3.考试结束后,将答题卡交回。
一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项最符合题目要求。
1. 北京时间2025年4月30日12时17分,北京航天飞行控制中心通过地面测控站发出返回指令,神舟十九号载人飞船轨道舱与返回舱成功分离。13时08分,神舟十九号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。下列说法正确的是( )
A. 北京时间2025年4月30日12时17分指的是时间
B. 研究神舟飞船返回时的运动轨迹可将其看成质点
C. 载人飞船返回舱在减速下降过程中宇航员处于失重状态
D. 载人飞船返回舱在减速下降过程中惯性消失
【答案】B
【解析】
【详解】A.北京时间2025年4月30日12时17分是一个具体的时间点,表示事件发生的瞬间,属于时刻,而非时间(时间指时间间隔),故A错误。
B.研究物体运动轨迹时,若物体的大小和形状对运动无影响,可视为质点,神舟飞船返回时,其运动轨迹仅关注整体位置变化,忽略大小和形状,可视为质点,故B正确。
C.载人飞船返回舱减速下降时,加速度方向向上(与速度方向相反),宇航员所受支持力大于重力,处于超重状态,而非失重状态(失重状态时物体的加速度方向向下),故C错误。
D.惯性是物体的固有属性,只与质量有关,与运动状态无关。返回舱减速下降时,质量不变,惯性不会消失,故D错误。
故选B。
2. 高铁车厢里的水平桌面上放置了一个水杯,水杯与桌面间的动摩擦因数为0.35,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度取。若水杯始终相对桌面静止,则该过程中高铁的加速度大小可能是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】水杯始终相对桌面静止,则水杯和高铁相对静止,加速度相同,令加速度为,对水杯而言摩擦力提供加速度,有
为了水杯始终相对桌面静止,摩擦力不超过滑动摩擦力,有
联立解得
故选A。
3. “独竹漂”是一种传统的交通工具,人拿着竹竿站在单竹筏上,人和单竹筏在水里减速滑行,人与竹筏相对静止,则下列说法正确的是( )
A. 人受到的合力不为零
B. 竹筏对人的作用力方向竖直向上
C. 人对竹竿的作用力与竹竿对人的作用力是一对平衡力
D. 水对竹筏的作用力等于竹筏的重力
【答案】A
【解析】
【详解】A.人和单竹筏在水里减速滑行,则人的加速度不为零,根据牛顿第二定律可知,人受到的合力不为零,故A正确;
B.竹筏对人的支持力竖直向上,人做减速运动,人在水平方向的加速度不为零,则水平方向有摩擦力,所以竹筏对人的作用力方向不是竖直向上,故B错误;
C.人对竹竿的作用力与竹竿对人的作用力是一对作用力与反作用力,故C错误;
D.人和单竹筏在水里减速滑行,则竹筏受到水在水平方向的作用力;竖直方向水对竹筏的浮力等于人和竹筏的总重力,所以水对竹筏的作用力大于竹筏的重力,故D错误;
故选A。
4. 如图所示是某汽车通过高速公路收费站ETC通道过程的v-t图像,已知t1>t3-t2,下列说法正确的是( )
A. 汽车的运动轨迹为折线B. t1~t2内,汽车匀速直线运动
C. 0~t1和t2~t3内,汽车速度方向相反D. 0~t1和t2~t3内,汽车位移相同
【答案】B
【解析】
【详解】A.图线只能描述直线运动,故A错误;
B.由图可知,t1~t2内,汽车的速度不变,汽车匀速直线运动,故B正确;
C.0~t1和t2~t3内,汽车的速度均为正值,即汽车速度方向均为正方向,方向相同,故C错误;
D.根据图像的面积表示位移,又因为t1>t3-t2,所以0~t1内汽车位移大于t2~t3内汽车位移,故D错误。
故选B。
5. 一物体仅在三个共点力F1、F2、F3作用下保持静止状态,这三个力的大小分别为10N、16N、25N,现将F1突然增大到12N,三个力的方向仍保持不变,则此时物体受到的合力为( )
A. 2NB. 12NC. 16ND. 22N
【答案】A
【解析】
【详解】初始时物体静止,说明三个共点力、、合力为零,现将从10N增大到12N,方向不变,增量为,方向与相同。由于和的大小和方向均保持不变,根据力的矢量合成,新合力即为,大小为2N。
故选A。
6. 如图所示,质量分别为m、2m的两个小球甲和乙用轻弹簧连接,并用轻绳、固定,处于静止状态,水平,与竖直方向的夹角为60°,重力加速度大小为g。则( )
A. 的拉力大小为2mg
B. 剪断瞬间,小球乙的加速度为零
C. 剪断瞬间,小球甲的加速度为g
D. 同时剪断和的瞬间,小球甲和乙的加速度都为g
【答案】B
【解析】
【详解】A.对甲、乙整体受力分析可知,的拉力大小为,故A错误;
B.剪断瞬间,弹簧的形变恢复需要时间,故弹簧的力不发生突变,小球乙的加速度为零,故B正确;
C.剪断瞬间,轻绳的力可以发生突变,由运动状态考虑,小球甲的加速度应竖直向下,故轻绳的力突变为0,则小球甲受重力和弹簧向下的拉力作用,由牛顿第二定律
解得,故C错误;
D.同时剪断和的瞬间,弹簧的力不发生突变,小球乙的加速度为0,故D错误。
故选B。
7. 如图所示,一光滑水平桌面右端固定一定滑轮,一质量为3kg的物块a通过不可伸长的水平轻绳绕过定滑轮与物块b相连,不计轻绳与滑轮间的摩擦,重力加速度g取10m/s2,轻绳能承受的最大拉力为12N。b拉着a从静止开始运动,则物块b的质量最大为( )
A. 3kgB. 2.5kgC. 2kgD. 1.5kg
【答案】C
【解析】
【详解】当轻绳的拉力最大时,物块的质量最大,对于物块,根据牛顿第二定律有
解得
对于物块,根据牛顿第二定律有
解得。
故选C。
二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。每小题有多项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
8. 下列说法正确的是( )
A. 物体具有加速度,其速度不一定增大
B. 作用力和反作用力的作用效果可以相互抵消
C. 我们骑自行车时必须不断地蹬脚踏板才能维持车的运动,这与牛顿第一定律相矛盾
D. 物体加速度的大小跟它所受合外力成正比,跟它的质量成反比
【答案】AD
【解析】
【详解】A.物体具有加速度,说明其速度是变化的,可能增大,也可能减小,A正确;
B.作用力与反作用力作用在不同的物体上,作用效果不能相互抵消,B错误;
C.骑自行车时不断蹬脚踏板,是为了克服阻力维持运动,这与牛顿第一定律(不受外力时物体保持匀速直线运动或静止)并不矛盾,C错误;
D.根据牛顿第二定律,物体加速度的大小与所受合外力成正比,与质量成反比,D正确。
故选AD。
9. 如图所示,粗糙水平地面上放有横截面为圆的柱状物体A,A与墙面之间放有表面光滑的圆柱形物体B,A、B均保持静止。若将A向右移动少许,A、B仍保持静止,下列说法正确的是( )
A. A对B的作用力不变B. B对墙的作用力不变
C. 地面对A的摩擦力变大D. 地面对A的支持力不变
【答案】CD
【解析】
【详解】A.对物体B进行受力分析,如图
可知A对B的作用力
将A向右移动少许,与水平方向的夹角减小,减小,增大,因此A对B的作用力增大,故A错误;
B.墙对B的作用力
将A向右移动少许,夹角减小,减小,增大,由牛顿第三定律可知B对墙的作用力增大,故B错误;
C.将两物体作为一个整体受力分析,水平方向受到的摩擦力和墙面施加的弹力等大反向,由选项B可知,将A向右移动少许,墙对整体的弹力(等于墙对B的弹力)增大,因此地面对A的摩擦力(等于地面对整体的摩擦力)增大,故C正确;
D.将两物体作为一个整体受力分析,竖直方向受到地面施加的竖直向上的支持力和自身竖直向下的重力,两个力等大反向,将A向右移动少许,重力不会改变,因此地面对A的支持力(等于地面对整体的支持力)不变,故D正确。
故选CD。
10. 一根长L=0.8m棒,上端悬挂在天花板上的O点,在棒的正下方,距棒的下端也为L=0.8m处固定着一个高H=3.4m的空心圆筒。如图所示,现将棒由静止释放(视为自由落体运动),重力加速度g取10m/s2,则( )
A. 棒的上端到达圆筒上端时棒的速度v1=4m/s
B. 棒的上端穿出圆筒瞬间棒的速度v2=10m/s
C. 棒穿过圆筒所用的时间t=0.6s
D. 若改用长L=1.6m棒,则从O点静止释放到穿出圆筒过程所用时间更短
【答案】BC
【解析】
【详解】A.棒的上端到达圆筒上端时,棒的位移为2L,根据自由落体运动速度-位移公式
可得,故A错误;
B.棒上端穿出圆筒瞬间,棒的位移为2L+H,根据自由落体运动速度-位移公式
可得,故B正确;
C.棒的下端到达圆筒上端时,棒的位移为L,根据自由落体运动位移-时间公式
解得;
棒的上端穿出圆筒瞬间速度,根据自由落体运动速度-时间公式
解得;
棒穿过圆筒所用的时间,故C正确;
D.若改用长L=1.6m棒,从O点静止释放到穿出圆筒过程,棒的位移仍为1.6m+3.4m=5m,根据自由落体运动位移-时间公式
解得,故D错误;
故选BC。
三、非选择题,本题共5小题,共54分。其中13-15小题解题时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤;有数值计算时,答案中必须明确写出数值和单位。
11. 用如图甲所示的装置研究该弹簧的弹力与伸长量之间的关系。将弹簧的上端与刻度尺的零刻度对齐,读出不挂钩码时弹簧下端指针所指刻度尺的刻度值,然后在弹簧下端挂上钩码,并逐个增加钩码,依次读出指针所指刻度尺的刻度值视为弹簧长度。
(1)挂2个钩码时刻度尺的示数如图乙所示,该毫米刻度尺的读数为_____cm。
(2)若安装时由于失误,将弹簧的上端与刻度尺的零刻度线下方某刻度对齐,则弹簧下端挂不同数目钩码时弹簧长度的测量值_____真实值,最终本实验弹簧劲度系数的测量值_____真实值(选填“大于”、“等于”或“小于”)。
【答案】(1)8.90
(2) ①. 大于 ②. 等于
【解析】
【小问1详解】
由图乙可知,该毫米刻度尺的读数为8.90cm。
【小问2详解】
[1]将弹簧的上端与刻度尺的零刻度线下方某刻度对齐,则弹簧下端挂不同数目钩码时弹簧长度的测量值大于真实值;
[2]由胡克定律可知,弹簧弹力的增加量与弹簧的形变量成正比,即,将弹簧的上端与刻度尺的零刻度线下方某刻度对齐,则每次测量弹簧的长度偏大一个确定值,计算得到的弹簧形变量准确,不会对劲度系数产生影响,故劲度系数的测量值与真实值相比相等。
12. 某实验小组通过实验探究加速度与力、质量的关系。
(1)利用图1装置进行实验,要平衡小车受到的阻力。平衡阻力的方法是:调整轨道的倾斜度,使小车( )
A. 不挂槽码时,能在轨道上保持静止
B. 不挂槽码时,能拖动纸带沿轨道做匀速运动
C. 挂槽码时,能拖动纸带沿轨道做匀速运动
(2)某次实验得到一条纸带,部分计数点如图2所示(每相邻两个计数点间还有4个点图中未画出),测得s1=6.11cm,s2=6.60cm,s3=7.11cm,s4=7.60cm。已知打点计时器所接交流电源频率为50Hz,则打下B点时小车瞬时速度vB=_____m/s,小车的加速度a=_______m/s2(结果都保留两位有效数字)。
(3)实验小组改用图3装置进行实验,箱体的水平底板上安装有力传感器和加速度传感器,将物体置于力传感器上,箱体沿竖直方向运动。利用传感器测得物体受到的支持力FN和物体的加速度a,并将数据实时传送到计算机。
①图4是根据某次实验采集的数据生成的FN和a随时间t变化的散点图,以竖直向上为正方向。t=1s时,物体处于_____(选填“平衡”、“超重”或“失重”)状态;
②以FN为横轴、a为纵轴,根据实验数据拟合得到的a-FN图像为图5中的图线a,若将物体质量减少为原来的一半,重新进行实验,其a-FN图像为图5中的图线_____(选填“b”、“c”或“d”)
【答案】(1)B (2) ①. 0.64 ②. 0.5
(3) ①. 超重 ②. b
【解析】
【小问1详解】
平衡阻力需要调整轨道的倾斜度,使小车不受牵引时,能拖动纸带沿轨道做匀速直线运动,故选B。
【小问2详解】
相邻计数点之间的时间间隔为
由匀变速直线运动规律可得,打下B点时小车的瞬时速度
小车的加速度
【小问3详解】
由图4可知,t=1s时物体加速度方向向上,则物体此时处于超重状态;
由牛顿第二定律可知,a-FN图像斜率;
将物体质量减小一半,a-FN图像斜率增大,纵轴截距不变,图像为图5中的b。
13. 如图所示,一辆小汽车以v=10m/s的速度在水平路面上匀速行驶,在距离斑马线d=15m处,驾驶员发现小朋友排着长s=5m的队伍从斑马线一端开始匀速通过,立即做加速度a=5m/s2的匀减速直线运动。若路面宽L=8m,忽略驾驶员反应时间。
(1)求汽车匀减速全程所用的时间t1和汽车停止处距离斑马线的距离Δx;
(2)若汽车在停止处等待小朋友全部通过用时t2=11s,则小朋友全部通过斑马线的时间t及匀速行走速度v0的大小。
【答案】(1),
(2),
【解析】
【小问1详解】
汽车匀减速全程所用的时间为
汽车匀减速通过的位移大小为
汽车停止处距离斑马线的距离为
【小问2详解】
小朋友全部通过斑马线的时间为
小朋友匀速行走速度大小为
14. 如图1所示,一质量m=2kg的匀质球置于固定钢质支架的水平横杆和竖直墙之间,并处于静止状态,图2为其侧视图。测得球与横杆接触点到墙面的距离为球半径的1.6倍,重力加速度g取10m/s2,不计一切摩擦,求匀质球分别对竖直墙压力F1和水平横杆压力F2的大小。
【答案】,
【解析】
【详解】对球进行受力分析如图
设球的半径为R,根据几何知识可得
根据平衡条件可得,
解得,
根据牛顿第三定律可得,
15. 如图所示,静止的传送带与水平面夹角θ=37°,传送带两端A、B间的距离LAB=2m,两滚轮的大小忽略不计,在传送带右侧顶端轻轻放置一小滑块(小滑块可视为质点),小滑块与传送带间动摩擦因数μ=0.25,重力加速度g取10m/s2。
(1)求小滑块到达传送带底端的速度v;
(2)若传送带以v0=4m/s的速度逆时针匀速转动,小滑块从同一位置静止释放,则小滑块到达传送带底端所用时间t;
(3)若传送带逆时针匀速转动的速度大小可以调节,小滑块从同一位置静止释放,则小滑块到达传送带底端所用的最短时间tmin及此情景下在传送带上留下的划痕长度s。
【答案】(1)
(2)
(3),
【解析】
【小问1详解】
滑块沿静止的传送带下滑,根据牛顿第二定律
匀变速直线运动的位移速度关系
解得
【小问2详解】
若传送带以v0=4m/s的速度逆时针匀速转动,刚开始滑块受到的摩擦力沿斜面向下,根据牛顿第二定律
设经过,滑块与传送带共速,此时滑块位移为
根据运动学关系,
因,即,滑块与传送带不能相对静止一起匀速,而是继续加速运动,设加速度为,经时间到达斜面底端
根据牛顿第二定律
匀变速直线运动的位移速度关系
小滑块到达传送带底端所用时间
解得
【小问3详解】
要使时间最短,滑块全程以最大加速度下滑,即传送带速度足够大,使滑块速度始终小于传送带速度。
根据位移时间关系
解得
此过程传送带位移(需满足)
滑块位移
划痕长度为相对位移
解得
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