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高一下学期期末检测题B卷参考答案与提示

2020-05-29

中学生数理化·高一版 2020年5期
关键词:小物块动能定理物块

1.D 2.B 3.C 4.B 5.B 6.C

7.AD 提示:将球体的重力mg沿垂直木板方向和垂直墙面方向分解,如图1所示,根据力的平行四边形定则得,G2=mgtanθ=20N,因此球体垂直木板方向的分力大小为,球体垂直墙面方向的分力大小为20N,球体对木板的压力大小为,球体对墙面的压力大小为20N,选项A、D正确,B、C错误。

8.AC

9.BC 提示:足球的运动轨迹关于最高点不对称,说明足球在运动过程中一定受到空气阻力的作用。因为足球在运动过程中受到的空气阻力与速度方向相反,所以足球在竖直方向上的运动不是竖直上抛运动,足球从位置1到位置2所用的时间大于,选项A错误。足球从踢出到运动至最高点再到落地,需要克服空气阻力做功,因此足球在位置1踢出时的动能Ek1大于在位置3落地时的动能Ek3,足球在位置2时的机械能小于在位置1时的机械能,足球从位置1到位置2过程中克服重力和空气阻力做的功等于足球动能的减少量,选项B、C正确,D错误。

10.CD 11.CD 12.BD

13.(1)1:3 (2)1.5

提示:(1)由题图乙可知,碰撞后物体A在一个频闪时间间隔内移动标尺上1个刻度,物体B在一个频闪时间间隔内移动标尺上3个刻度,由公式s=vt可知,碰撞后两物体的速度大小之比为1:3。(2)设碰撞后物体A的速度为v,则碰撞前物体A在一个频闪时间间隔内移动标尺上2个刻度,速度为2v,碰撞后物体B的速度为3v,由动量守恒定律得mA·2v=mA·v+mB·3v,解得mA=1.5kg。

15.(1)设歼20战斗机到达倾斜跑道末端时的速度为v,在它由静止启动至到达倾斜跑道末端的过程中,由动能定理得mg(8L+L)-0.1mg(8L+L)-mg·0.1L=,解得。(2)设歼20战斗机发动机的推力为F,在它由静止启动至获得速度v的过程中,由动能定理得,解得F=1.1mg,即歼20战斗机发动机的推力应增大到重力的1.1倍。

17.设乙船上的人抛出货物的最小速度大小为vmin,抛出货物后乙船的速度为v1,甲船上的人接到货物后甲船的速度为v2,由动量守恒定律得12mv0=11mv1-mvmin,10m·2v0-mvmin=11mv2,为避免两船相撞应满足v1=v2,解得vmin=4v0。

18.(1)P、Q两物块在光滑斜面体ABC上静止,根据平衡条件得mQgsinα=mPgsinβ,解得mP=3kg。物块P由初始位置运动到D点的过程中,根据动能定理得,根据几何关系得h=L1sinβ+R(1-cosβ)。在D点,支持力和重力的合力提供向心力,则,解得FD=78N。由牛顿第三定律可知,物块P第一次到达D点时对轨道的压力大小为78N。(2)物块P从初始位置运动到M点的过程中,根据动能定理得,解得vM=2 m/s。物块P沿斜面MN向上运动的过程中,根据牛顿第二定律得mPgsinθ+μmPgcosθ=ma1,解得a1=10m/s2。根据速度—时间公式得vM=a1t1,解得t1=0.2s。当t1=0.2s时,物块P到达斜面MN上最高点,最高点与M点间的距离。之后物块P沿斜面MN返回,再经过t2=t-t1=0.1s到达K点,最高点与K点间的距离。物块P沿斜面MN向下运动时,根据牛顿第二定律得mPgsinθ-μmPgcosθ=ma2,解得a2=6m/s2,根据几何关系得xMK=x-x′=0.17m,即M、K两点间的距离为0.17 m。(3)最后物块P将在光滑圆弧面上的C、M两点间来回滑动,且到达M点时的速度为零,对物块P从初始位置运动到最终到达M点的过程应用动能定理得mPgL1sinβμmPgcosθ·L总=0,解得L总=1m,即物块P在斜面MN上滑行的总路程为1m。

19.(1)设物块刚滑至B点时的速度大小为v1,木板对物块的支持力大小为F′。物块从B点运动到A点的过程中,根据机械能守恒定律得,解得。在B点,物块受到的木板支持力和重力的合力提供向心力,则,解得F′=30 N。根据牛顿第三定律可知,物块对B点的压力大小F=F′=30N。(2)若木板不固定,设烧断细线前弹簧的弹性势能为Ep,烧断细线后物块运动到A点时,物块和木板的速度为v2,整个系统从烧断细线至物块运动到A点的过程中,取水平向左为正方向,根据水平方向动量守恒得0=(m1+m2)v2,解得v2=0。根据能量守恒定律得。最终状态物块与木板一起静止,设物块在木板上BC段运动的总路程为d,根据能量守恒定律得Ep=μm2gd,解得,因此物块最终离B点的距离。(3)烧断细线至物块上升到最高点的过程中,设物块的水平速度为v物时木板的速度大小为v板,物块水平方向的位移大小为s物,木板的位移大小为s板,由水平方向动量守恒可知,在全过程中始终有0=m2v物-m1v板,即m2v物=m1v板,因此有m2s物=m1s板,得s物=s板。由物块和木板在水平方向上的位移关系得s物+s板=R+L+x,解得s板=0.46m。

20.(1)选取小物块A为研究对象,当滑杆达到最大速度时,小物块A与其脱离,由题意得v0=ωr。小物块A与B发生完全非弹性碰撞,动量守恒,碰撞后二者速度大小相同。设小物块A、B碰撞后的共同速度为v1,由动量守恒定律得mv0=2mv1,解得。在小物块A与B碰撞过程中损失的机械能。(2)若小物块A、B不能与弹簧相碰,则在二者由P点运动到Q点的过程中,由动能定理得,解得对应的连杆角速度,因此ω的取值范围为。碰撞时间极短,可以忽略不计。设小物块A、B在PQ段上运动的加速度大小为a,由牛顿第二定律和运动学公式得μ·2mg=2ma,v1=at1,解得。

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