2020-2021学年辽宁省沈阳市郊联体高二下学期期末物理复习卷
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2020-2021学年辽宁省沈阳市郊联体高二下学期期末物理复习卷
一、单选题(本大题共7小题,共28.0分)
1.卢瑟福用α粒子轰击金箔,发现绝大多数α粒子经过金箔后,几乎不偏转,但有极少数α粒子却
发生了大角度偏转,个别α粒子甚至被原路反弹回来。
据此,卢瑟福发现了()
A. 原子的葡萄干面包模型
B. 原子的核式模型
C. 原子核天然放射性现象
D. 原子核由质子和中子组成
2.下列四种现象中与光的干涉有关的是()
A. 雨后空中出现彩虹
B. 肥皂泡的表面呈现彩色
C. 拍照是在镜头前加偏振片
D. 用门镜扩大观察视野
3.固定的粗糙斜面上有一个静止的木箱,某同学用平行于斜面向上的力F
推木箱,但没有推动。
则木箱受到的摩擦力()
A. 方向一定平行于斜面向上
B. 方向一定平行于斜面向
下
C. 大小一定为零
D. 大小可能为零
4.3月11日,日本东北海域发生了9.0级浅源地震.位于日本东北海岸某地震观测站记录了该地震
纵波和横波到达的时刻分别为t1和t2.若地震纵波和横波在地表附近的传播速度分别为ν1、ν2,海啸传播的速度为ν.则由这次大地震引发的海啸从震源到达该观测站的时间约为()
A. (v1−v2)(t1−t2)
v B. (v1−v2)(t2−t1)
v
C. v1v2(t2−t1)
(v1−v2)v D. v1v2(t2−t1)
(v2−v1)v
5.如图所示,长为s的光滑水平面左端为竖直墙壁,右端与半径为R的光滑
圆弧轨道相切于B点.一质量为m的小球从圆弧轨道上离水平面高为
ℎ(ℎ<<R)的A点由静止开始下滑,则小球第一次运动到墙壁C点所需的时间为()
A. π
2√R
g
+s√1
2gℎ
B. π√R
g
+s√2
gℎ
C. π
2√R
g
+
2√2gℎ
D. π√R
g
+
2√2gℎ
6.如图所示,倾角为θ的斜面体C置于水平面上,B置于斜面上,
通过细绳跨过光滑的定滑轮与A相连接,连接B的一段细绳与斜
面平行,滑轮通过轻杆固定在天花板上,A、B、C都处于静止状态,忽略滑轮的自重,则()
A. 水平面对C的支持力等于B、C的总重力
B. 杆对滑轮的作用力方向竖直向上
C. B一定受到C的摩擦力
D. C一定受到水平面的摩擦力
7.在水平方向上做简谐运动的质点,其振动图线如图所示.假设向
右的方向为正方向,则物体加速度向右且速度向右的时间是()
A. 0到1s内
B. 1s到2s内
C. 2s到3s内
D. 3s到4s内
二、多选题(本大题共5小题,共20.0分)
8.物体从静止做匀加速直线运动,第4s内通过的位移是14m,则()
A. 4s内平均速度是3.5m/s
B. 加速度大小是4m/s2
C. 前3s内的位移是9m
D. 第4s末的速度是16m/s
9.物体以初速度v0竖直上抛,从抛出开始计时,经3s到达最高点,空气阻力不计,g取10m/s2,
则下列说法正确的是()
A. 物体上升的最大高度为45m
B. 4s内物体速度改变量的大小为20m/s
C. 物体在第1s内、第2s内、第3s内的平均速度之比为5:3:1
D. 物体在1s初、2s初、3s初的速度之比为3:2:1
10.一列简谐横波沿x轴负方向传播,某时刻(t=0)其波形如图所示,a、b、c、d是四个质元,振
幅为A.下列说法中正确的是()
A. 该时刻以后,质元b比质元d先到达平衡位置
B. 该时刻以后的1
周期内,质元c通过的路程等于2A
2
C. 该时刻以后的3
周期内,质元b通过的路程小于3A
4
D. 该时刻以后的5
周期内,质元a通过的路程小于5A
4
11.做匀变速直线运动的物体初速度为12m/s,在第4s内的位移比第3s内的位移多4m。
关于物体
运动情况的说法,下列正确的是()
A. 物体的加速度为4m/s2
B. 物体前两秒内的位移是32m
C. 物体3s末的速度是26m/s
D. 物体从起点运动16m所用的时间是1s
12.如图所示,劲度系数为k的轻质弹簧上端悬挂在天花板上,下端连接一个质量为M
的物体A,A下面用细线悬挂一质量为m的物体B,此时系统处于静止状态.现剪
断细线使B自由下落,当物体A向上运动第一次到达最高点时,弹簧对A的拉力大
小恰好等于mg,此时B尚未落地且速度为v,则()
A. 物体A的质量M=2m
B. A与弹簧组成的系统振动周期为4v
g
C. A运动到最高点时加速度为g
D. A从最低点运动到最高点的过程中弹簧弹性势能的减少量为M2g2
k
三、填空题(本大题共2小题,共15.0分)
13.某同学在画界面时,不小心将两界面aa′、bb′间距画得比玻璃砖宽度
大些,如图所示,则他测得的折射率半______(填“偏大”、“偏小”
或“不变”).
14.波长、周期、频率、波速是用来描述机械波的物理量,当一列机械波由一种介质传播到另一种
介质时,发生变化的物理量有______;保持不变的物理量有______。
四、实验题(本大题共2小题,共12.0分)
15.某同学做“探究求合力的方法”的实验情况如图甲所示,其中P为固定橡皮条的图钉,O为橡
皮条与细绳的结点的位置,OA和OB为细绳。
(1)本实验采用的科学方法是______ 。
A.理想实验法
B.等效替代法
C.控制变量法
D.建立物理模型法
(2)实验时,主要的步骤是:
A.在桌上放一块方木板,在方木板上铺−张白纸,用图钉把白纸钉在方木板上;
B.用图钉把橡皮条的一端固定在板上的P点,在橡皮条的另一端拴上两条一端系有绳套的细绳;
C.用两个弹簧测力计分别钩住绳套,互成角度地拉橡皮条,使橡皮条与细绳的结点到达某一位置O,
记录下O点的位置,读出两个弹簧测力计的示数:
D.选取适当的标度,用铅笔和刻度尺作出两只弹簧测力计的拉力F1和F2的图示,并用平行四边形定
则求出合力F;
E.用一只弹簧测力计,通过细绳套拉橡皮条使其伸长,读出弹簧测力计的示数,记下细绳的方向,
按同一标度作出力F′的图示;
F.比较F′和F的大小和方向,看它们是否相同,得出结论。
上述C、E步骤中有重要遗漏,遗漏的内容分别是______ 和______ 。
(3)补上遗漏内容,无操作失误,某次实验中,拉细绳OB的弹簧测力计指针位置如图甲所示,其读
数为______ N。
(4)该同学根据实验结果在白纸上画出的图如图乙所示(图中未画出标度),则F与F′中,方向一定沿
PO方向的是______ 。
16.某同学在探究加速度a与力F和加速度a与物体质量M的关系时,测出了表1、表2两组数据,
请在图甲、乙两个坐标上分别作出a−F和a−1
图线.
M
F/N0.140.280.430.550.681
M
/kg−1 2.00 2.50 3.33 4.00 5.00
a/m
⋅s−2
0.200.400.610.790.97a/m⋅s−20.440.560.730.89 1.08
表1表2
五、计算题(本大题共3小题,共35.0分)
17. 物体做匀加速直线运动,它在第2s内的位移为3m,第8s内的位移为12m,则:
(1)它的加速度为多少?
(2)它在第1s末的速度是多大?
18. 固定光滑细杆与地面成一定倾角,在杆上套有一个光滑小环,小环在沿杆方向的推力F作用下
向上运动,推力F与小环速度v随时间变化规律如图所示(4s后小环速度随时间变化未画出).求
(1)小环质量的大小
(2)α角的正弦值
(3)除1s末,何时小环的速度大小为0.5m/s.
19. 如图所示,长木板A放在倾角为37°的斜面上,可视为质点的物块B
放在长木板上表面的上端,长木板长为L,长木板下端离斜面上固定
L,同时由静止释放A和B,木板沿斜面下滑,木板与挡
挡板距离为1
4
板碰撞前后速度大小不变,方向相反,重力加速度为g,物块B与长
木板A间的动摩擦因数为0.5,物块的质量为木板质量的1
,求:
2
(1)若斜面是粗糙的,当长木板与斜面间的动摩擦因数为多少时,物块与长木板同时撞击挡板;
(2)若斜面是光滑的,则当长木板与挡板碰撞后反弹上升到最高点时,物块相对于长木板滑行的距离
是多少?
【答案与解析】
1.答案:B
解析:解:AB、卢瑟福用α粒子轰击金箔,发现绝大多数α粒子几乎不发生偏转,可以推测使粒子受到排斥力的核体积极小,说明原子的中心有一个体积很小的核;从极少数发生了大角度的偏转,说明原子中心的核带有原子的全部正电,和绝大部分质量,故A错误,B正确;
C、贝可勒尔首先发现了天然放射性现象,故C错误;
D、卢瑟福用α粒子轰击氮核,证实了在原子核内存在质子,查德威克通过实验证实了原子核内中子的存在,故D错误;
故选:B。
查德威克通过实验证实了原子核内中子的存在;卢瑟福用α粒子轰击氮核,证实了在原子核内存在质子;卢瑟福的α散射实验卢瑟福证明了原子内部大部分是空的,中心有一个体积很小、质量很大的核;查德威克通过实验证实了原子核内中子的存在。
本题考查卢瑟福的α散射实验,解决本题的关键是牢记实验结论,并熟悉著名科学家的物理学成就,注意中子不是卢瑟福发现的,而是其预言的。
2.答案:B
解析:
本题考查了光的色散、光的干涉、光的偏振和光的散射,是对光学基本现象的考查,基础题。
雨后天空中的彩虹是光的色散现象;肥皂泡在阳光照耀下呈现彩色条纹是光的干涉;拍照时在镜头前加偏振片是为了减少反射光;用门镜扩大观察视野,利用的是光的散射。
A.雨后天空中的彩虹是光的色散现象,选项A错误;
B.肥皂泡在阳光照耀下呈现彩色条纹,太阳光经过肥皂泡内外膜的反射后叠加,从而出现彩色条纹,这是光的干涉,选项B正确;
C.拍照时在镜头前加偏振片是为了减少反射光,选项C错误;
D.用门镜扩大观察视野,利用的是光的散射,选项D错误。
故选B。
3.答案:D
解析:解:设木块的重力为G,斜面的倾角为α,讨论如下:
①若F=Gsinα,木块相对斜面没有运动趋势,不受静摩擦力;
②若F>Gsinα,木块相对斜面有向上的运动趋势,静摩擦力沿斜面向下;
③若F<Gsinα,木块相对斜面有向下的运动趋势,静摩擦力沿斜面向上;
故ABC错误、D正确。
故选:D。
木块处于静止状态,合力为零。
由于F与重力沿斜面向下的分力大小关系未知,要分三种情况进行讨论:F=Gsinα、F>Gsinα和F<Gsinα,确定静摩擦力的方向。
本题根据平衡条件分析静摩擦力的方向情况,关键是要进行讨论,不能思维定势,认为木块受到的摩擦力一定沿斜面向下。
4.答案:C
解析:解:由题意可知,纵波与横波传到观测点的时间为t=t2−t1;
设观测点到震源的距离为x;则有:
x v2−x
v1
=t2−t1;
解得:x=v1v2(t2−t1)
(v1−v2)
;
则海啸传到观测点的时间t′=v1v2(t2−t1)
(v1−v2)v
故选:C.
由题意可知地震波与海啸的速度及两波传到观测点所经历的时间;则由平均速度公式可求得震源到观测点的距离;再由海啸的速度可求得其到达观测点的时间.
本题考查匀速直线运动公式应用,在解题时要注意明确题目中给出的两个时间为两个时刻;而不是波传播的时间,故应根据两波传播的时间差进行列式求解.
5.答案:A
解析:
ℎ«R,可知小球在光滑圆弧上的运动为单摆运动,根据动能定理求出B点的速度,B到C做匀速直线运动,很容易求出B到C的时间,再根据周期公式求出A到B的时间,即可求出小球的运动周期.
解决本题的关键知道什么样的运动是单摆运动,以及掌握单摆的周期公式T=2π√l
g
.
解:根据动能定理:mgℎ=1
2
mv2−0,v=√2gℎ,
B到C的时间:t1=s v=2gℎ
单摆的周期为:T=2π√R
g
,
所以A到B的时间:t2=π
2√R g
,
所以小球的运动周期为:T=(t1+t2)=π
2√R
g
+s√1
2gℎ
.
故A正确,B、C、D错误.
故选A.
6.答案:D
解析:解:AD、以BC组成的整体为研究对象,分析受力,画出力图如图。
根
据平衡条件可得:水平面对C的摩擦力f=Fcosθ.方向水平向左。
水平面对C的支持力大小N=G C+G B−Fsinθ<G C+G B.故A错误,D正确;
B、滑轮受到重力和AB两个物体的拉力,这三个力的合力的方向不在竖直方
向上,所以滑轮受到的杆对滑轮的作用力的方向一定不能是竖直向上。
故B
错误。
C、当B的重力沿斜面向下的分力等于绳子的拉力时,B不受摩擦力。
当B的重力沿斜面向下的分力不等于绳子的拉力时,B受摩擦力。
因此,B与C间不一定有摩擦力错误,故C错误;
故选:D。
以BC组成的整体为研究对象,分析受力,画出力图,根据平衡条件分析地面对C的支持力和摩擦力大小和方向;对于B物体:当B的重力沿斜面向下的分力等于绳子的拉力时,B不受摩擦力。
以滑轮为研究对象,分析杆对滑轮的作用力。
本题关键在于研究对象的选择,当几个物体的加速度相同时,可以采用整体法研究,往往比较简单方便。
7.答案:A
解析:解:据题意,假设向右的方向为正方向,则质点在第一个周期内加速度向右即为正方向,根
据a=−kx
m
知加速度与位移方向相反,则位移应为负方向,对应的时间为0−1s与3−4s;
根据位移图象的斜率等于速度,可知速度向右,为正值,应在0~1s内,故A正确。
故选:A。
假设向右的方向为正方向,则物体的位移向左,应为负值;根据位移图象的斜率等于速度分析速度的方向.
物体振动的位移表示物体离开平衡位置的位移,直接能读出物体的位置,根据斜率可直接分析出速度的方向.
8.答案:BD
解析:解:B、第4s内通过的位移:x4=1
2at42−1
2
at32=14m,解得:a=4m/s2,故B正确;
A、4s内平均速度:v−=1
2
×4×42
4
m/s=8m/s,故A错误;
C、前3s内的位移:x3=1
2at32=1
2
×4×9m=18m,故C错误;
D、第4s末的速度:v=at=4×4m/s=16m/s,故D正确;
故选:BD。
根据匀变速直线运动位移时间关系即可求得加速度;根据平均速度公式求得平均速度大小;由位移公式求得位移的大小;由速度公式求得速度大小。
解答本题关键要掌握匀变速直线的平均速度公式、位移公式和速度公式,主要考查了匀变速直线运动位移时间公式的直接应用。
9.答案:ACD
解析:解:A、根据对称性知:物体上升的最大高度为ℎ=1
2gt2=1
2
×10×32m=45m,故A正确.
B、4s内物体速度改变量的大小为△v=gt=40m/s,故B错误.
C、物体抛出时的初速度v0=gt=30m/s,根据对称性知物体在抛出后第1s末、第2s末、第3s末的速度分别等于从最高点下落2s、1s、0s时的速度,由v=gt知分别为20m/s,10m/s,0,由公式v=v0+v
2
得,物体在第1s内、第2s内、第3s内的平均速度分别为25m/s、15m/s、5m/s,平均速度之比为5:3:1,故C正确.
D、物体在1s初、2s初、3s初的速度即为抛出时的初速度、抛出1s末的速度、抛出2s末的速度,分别为30m/s、20m/s、10m/s,因此,物体在1s初、2s初、3s初的速度之比为3:2:1,故D正确.
故选:ACD
物体做竖直上抛运动,其加速度大小始终为g,方向竖直向下,上升阶段:匀减速直线运动,达到最高点时速度为零,加速度还是g,应用匀变速直线运动的规律求解.
本题考查竖直上抛运动的规律,要注意明确竖直上抛运动是加速度大小始终为g,方向竖直向下的匀变速运动,分析时要抓住对称性灵活解答.
10.答案:BC
解析:解:A、简谐横波沿x轴负方向传播,图示时刻质元b和d均沿y轴负方向运动,质元b比质元d迟到达平衡位置,故A错误;
B、简谐横波沿x轴负方向传播,图示时刻质元c向上振动,该时刻以后的1
2
周期内,通过的路程等于2A,故B正确;
C、该时刻质元b向下运动,再经过1
4T路程小于A,1
4
T以后再经过1
2
T经过的路程等于2A,所以该时
刻以后的3
4
周期内,质元b通过的路程小于3A,故C正确;
D、图示时刻a向平衡位置运动,速度增大,经过1
4T路程大于A,1
4
T以后再经过一个周期经过的路
程等于4A,所以该时刻以后的5
4
周期内,质元a通过的路程大于5A,故D错误。
故选:BC。
根据波传播方向判断b、d的振动方向,再分析回到平衡位置的先后;
无论在何处的质点,经过1
2
T通过的路程都是2A;
根据质元速度关系,判断该时刻以后的3
4T、5
4
T内,通过路程的大小。
根据波的传播方向判断质点的振动方向是基本能力。
只有处于平衡位置或最大位移处质点,经过1
4
周期时间时通过的路程才等于A。
11.答案:AB
解析:解:A、根据连续相等时间内的位移之差是一恒量,即△x=aT2得,a=△x
T2=4
12
m/s2=4m/s2.
故A正确;
B、由位移公式得前两秒内的位移x2=v0t2+1
2
at22,解得:x2=32m,故B正确;
C、物体在第3s末的速度v=v0+at3=12+4×3m/s=24m/s,故C错误;
D、由位移公式得:x=v0t+1
2
at2,将x=16m代入解得:t=(3+√17)s(另一解舍去),故D错误;
故选:AB。
根据连续相等时间内的位移之差是一恒量求出物体的加速度;由位移公式求得前两秒内的位移;结合速度时间公式求出物体3s末的速度。
根据位移时间公式求出物体从起点运动16m所用的时间。
解决本题的关键掌握匀变速直线运动的运动学公式和推论,并能灵活运用,有时运用推论求解会使问题更加简捷。
12.答案:AD
解析:解:A、剪断细线以后,M做简谐振动.在最低点是弹力是(Mg+mg),在最高点是mg,
其中点(即平衡位置)时为Mg+2mg
2
=Mg,解得M=2m,故A正确;
B、B做自由落体运动,当A向上运动到最高点时,此时B的速度为v,所以A运动半个周期的时间t=v
g
,所以周期T=2v g,故B错误;
C、当A运动到最高点时.根据牛顿第二定律,Mg−F=Ma,代入数据解得;a=Mg−F
M =2mg−mg
2m
=1
2
g,
故C错误.
D、从最低点到最高点平均弹力为Mg,弹簧弹力做功为Mgh.而Mg=kℎ
解得:ℎ=Mg
k ,所以弹簧弹力做功为:Mgℎ=M 2g 2
k
,故D正确;
故选:AD
剪断细线以后,M做简谐振动,根据最高点和最低点的弹力找到平衡位置时的弹力,跟平衡位置受力平衡求解质量关系,B做自由落体运动,B运动的时间等于A做简谐运动的半个周期,求出平均弹力,根据恒力做功公式求解弹簧弹力做功,根据动量定理求解A从最低点运动到最高点的过程中弹力的冲量.
解答本题的关键是找到A的平衡位置,能结合自由落体运动的公式及动量定理求解,难度适中.13.答案:偏小
解析:解:如图所示,黑线表示作图得到的光路图,而红线是实
际光路图可见,入射角没有变化,折射角的测量值偏大,则由n=
sini
sinr
,知折射率偏小.
故答案为:偏小.
根据实验原理作出光路图,分析入射角与折射角的误差,来确定
折射率的误差情况.
对于实验误差,要紧扣实验原理,用作图法,确定出入射角与折射角的误差,即可分析折射率的误差.
14.答案:波长、波速周期、频率
解析:解:由于波的频率就等于波源的振动频率,则当一列机械波从一种介质进入另一种介质时,其频率保持不变,周期是频率的倒数,故周期不变;而波速是由介质的性质决定的,波速将发生改变,由波速公式v=λf得知,频率不变时,波长与波速成正比,则波长也发生变化。
故答案为:波长、波速;周期、频率。
根据频率由波源决定、波速由介质决定,波长由波源和介质共同决定进行分析选择。
本题考查波的性质,明确波速、频率、波长是描述波的特有物理量,关键要抓住这些量的决定因素。
15.答案:B在C中未记下两条细绳的方向E中未说明是否把橡皮条的结点O拉到同一位
置 3.60F′
解析:解:(1)实验采用力的图示方法、等效替代的思想,用平行四边形理论作出两分力的合力,然后与合力的实验值对比,若合力的理论值与实验值在误差允许的范围内相同,则平行四边形定则是正确的;故ACD错误,B正确。
故选:B。
(2)根据实验原理、力的图示方法、等效替代的思想知,在C中未记下两条细绳的方向,E中未说明是否把橡皮条的结点O拉到同一位置。
故填:在C中未记下两条细绳的方向,E中未说明是否把橡皮条的结点O拉到同一位置。
(3)由图示弹簧测力计可知,其分度值为0.1N,再估读到最小刻度下一位,则示数为3.60N,故填:3.60。
(4)实验中合力的理论值F,由平行四边形作图得来,不一定沿AO方向;而合力的实验值F′由实验直接测得,误差较小,所以一定沿AO方向,故填:F′。
故答案为:(1)B(2)在C中未记下两条细绳的方向,E中未说明是否把橡皮条的结点O拉到同一位置。
(3)3.60(4)F′
(1)实验采用力的图示方法、等效替代的思想;
(2)根据实验原理、力的图示方法、等效替代的思想分析遗漏的步骤;
(3)由图示弹簧测力计可知,其分度值为0.1N,再估读到最小刻度下一位;
(4)合力的实验值F′由实验直接测得,误差较小,所以一定沿AO方向。
本实验采用是等效替代的思维方法。
实验中要保证一个合力与两个分力效果相同,结点O的位置必须相同,同时要明确实验原理和步骤,对弹簧测力计读数、操作注意事项要牢记。
16.答案:解:描点作图,
作出a−F图线和a−1
图
M
线.如图所示.
故答案为:如图所示.
解析:根据表格中a与F的
的数据,
数据,以及a与1
M
图线.
描点作图,作出a−F图线和a−1
M
掌握运用图象处理实验数据的方法和能力.通过图线可知a与F成正比,a与M成反比.
17.答案:解:第2s内的位移为3m,第8s内的位移为12m,则有:△x=x8−x2=6aT2
解得:a=△x
6T2=12−3
6×1
=1.5m/s2.
第2s内的初速度等于第1s末的速度,根据x2=v0t+1
2
at2,
代入数据得:3=v0+1
2
×1.5 ×1
代入数据解得:v0=2.25m/s
答:(1)它的加速度为1.5m/s2;
(2)它在第1s末的速度是2.25m/s.
解析:通过连续相等时间内的位移之差是一恒量求出物体的加速度,根据匀变速直线运动的位移时间公式求出第1s末的速度.
解决本题的关键掌握匀变速直线运动的运动学公式和推论,并能灵活运用,根据第2s内的位移,第8s内的位移的关系来计算加速度.
18.答案:解:(1)(2)由速度图象得:在0−2s内,小
环的加速度为a1=0.5m/s2,
根据牛顿第二定律得
F1−mgsinα=ma1
F2=mgsinα
由图读出,F1=5.5N,F2=3.5N
解得:m=4kg,sinα=0.0875
(2)在4s时刻后,拉力F3=1.5N<mgsinα,则小环
先向上匀减速运动再向下匀加速运动,加速度大小为a3=mgsinα−F3
m
=0.5m/s2=a1,故根据速度图象得知,4s后速度图象的斜率大小等于0−2s内图象的斜率大小,作出4s后的速度图象如图,由图可知还有两个时刻的速度为0.5m/s,即5s末和7s末.
答:
(1)小环质量的大小是4kg.
(2)α角的正弦值为0.0875.
(3)除1s末,在5s末和7s末,小环的速度大小为0.5m/s.
解析:(1)(2)由速度图象看出,在0−4s内,小环先向上做匀加速运动,后做匀速运动,根据斜率等于加速度,求出加速度,由牛顿第二
定律求解小环的质量和α角的正弦值.
(3)在4s时刻后,小环先向上匀减再
向下匀加,还有两个时刻的速度为
0.5m/s,由牛顿第二定律和速度图象
结合求出时间.
本题首先要理解速度图象的意义,抓住斜率等于加速度;其次运用牛顿第二定律求出质量和α角的正弦值.
19.答案:解:(1)若斜面是粗糙的,设动摩擦因数为μ1,物块的质量为m;
对物块根据牛顿第二定律可得:mgsin37°−μ1mgcos37°=ma1
解得a1=0.2g
物块从开始运动到与挡板相碰,根据位移时间关系可得:5
4L=1
2
a1t2
解得t=5√L
2g
设长木板与斜面间的动摩擦因数为μ2,根据牛顿第二定律可得:
2mgsin37°+μ1mgcos37°−μ2×3mgcos37°=2ma2
根据位移时间关系可得:1
4L=1
2
a2t2
联立解得μ2=19
30
;
(2)AB一起下滑时,加速度大小为a=gsin37°=0.6g,设长木板与挡板相碰时速度为v1,则:
v1=√2a×1
4
L=√
3
10
gL
碰后长木板向上运动时,物块继续向下加速运动,加速度大小不变,仍为a1=0.2g 设木板向上减速运动,加速度大小为a3,根据牛顿第二定律可得:
μ1mgcos37°+2mgsin37°=2ma3,
解得a3=0.8g
木板沿斜面向上运动的时间t1=v1
a3=1
8
√30L
g
木板沿斜面向上运动的距离s1=1
2v1t1=3
16
L
木板与挡板相碰后,物块沿斜面向下运动的距离s2=v1t1+1
2a1t12=27
64
L
长木板反弹后上升到最高点时,物块相对于木板滑行的距离s=s1+s2=39
64
L。
答:(1)若斜面是粗糙的,当长木板与斜面间的动摩擦因数为19
30
时,物块与长木板同时撞击挡板;
(2)若斜面是光滑的,则当长木板与挡板碰撞后反弹上升到最高点时,物块相对于长木板滑行的距离
是39
64
L。
解析:(1)若斜面是粗糙的,对物块根据牛顿第二定律求解加速度,再根据牛顿第二定律求解木板的加速度,根据位移时间关系列方程求解;
(2)求出AB一起下滑时加速度大小,根据速度位移关系求解碰撞前的速度,分析碰撞后木板和物块的受力情况和运动情况,根据牛顿第二定律结合运动学公式求解物块相对于木板滑行的距离。
对于牛顿第二定律的综合应用问题,关键是弄清楚物体的运动过程和受力情况,利用牛顿第二定律或运动学的计算公式求解加速度,再根据题目要求进行解答;知道加速度是联系静力学和运动学的桥梁。