江苏省徐州市邳州市新世纪学校2023-2024学年高三上学期第一次月考物理试题（原卷版+解析版）

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物理试题

一、单项选择题（本题共10小题，每小题4分，共计40分。）

1.下列说法中正确的是（）

A.在完全失重的情况下，物体的惯性将消失

B.牛顿第一定律、牛顿第二定律都可以通实验来验证

C.单位m、kg、s是一组属于国际单位制的基本单位

D.长度、时间、力是一组属于国际单位制的基本单位的物理量

2.关于物体所受合外力的方向，下列说法正确的是（）

A.物体做匀变速曲线运动时，其所受合外力大小恒定、方向可以变化

B.物体做变速率曲线运动时，其所受合外力不可能是恒力

C.物体做变速率圆周运动时，其所受合外力的方向一定指向圆心

D.物体做速率不变的曲线运动时，其所受合外力的方向总是与速度方向垂直

3.如图所示，两个相同的木模质量均为m，靠三根竖直细线连接，在水平面上按一个“互”字型静置，上方木模呈现悬浮效果，这是利用了建筑学中的“张拉整体”（Tensegrity）结构原理。图中短线a上的张力和水平面所受压力满足（）

A.B.

C.D.

4.如图所示，气球与物块之间用轻绳连接，无风时轻绳竖直；有水平风力作用时，轻绳倾斜一定角度后，气球仍静止在空中，下列说法正确的是（）

A.无风时地面对物块的支持力等于物块和气球的重力之和

B.水平风力与绳子拉力的合力方向竖直向下

C.轻绳拉力大小与水平风力大小无关

D.水平风力越大，气球的合力越大

5.某质点做匀变速直线运动，运动的时间为t，位移为x，该质点的图象如图所示，下列说法错误的是()

A.质点的加速度大小为

B.t＝0时，质点的初速度大小为c

C.t＝0到t＝b这段时间质点的平均速度为0

D.t＝0到t＝b这段时间质点的路程为

6.如图甲所示，一质量为4kg的物体静止在水平地面上，让物体在随位移均匀减小的水平推力F作用下开始运动，推力F随位移x变化的关系如图乙所示，已知物体与地面间的动摩擦因数μ＝0.5，(取g＝10m/s2)，则下列说法正确的是()

A.物体先做加速运动，推力撤去时开始做减速运动

B.物体在水平地面上运动的最大位移是10m

C.物体运动的最大速度为2m/s

D.物体在运动中的加速度先变小后不变

7.如图所示，质量为3kg的物体A静止在竖直的轻弹簧上面，质量为2kg的物体B用细线悬挂，A、B间相互接触但无压力。取g=10m/s2。某时刻将细线剪断，则细线剪断瞬间（）

A.B对A的压力大小为10N

B.弹簧弹力大小为20N

C.B的加速度大小为4m/s2

D.A的加速度为零

8.如图所示，有一固定的且内壁光滑的半球面，球心为O，最低点为C，有两个可视为质点且质量相同的小球A和B，在球面内壁两个高度不同的水平面内做匀速圆周运动，A球的轨迹平面高于B球的轨迹平面，A、B两球与O点的连线与竖直线OC间的夹角分别为α=53°和β=37°，（sin37°=0.6）则（）

A.A、B两球所受支持力的大小之比为3∶4

B.A、B两球运动的周期之比为∶2

C.A、B两球的角速度之比为∶2

D.A、B两球的线速度之比为4：3

9.如图甲是研究小球在长为L的斜面上平抛运动的实验装置，每次将小球从弧形轨道同一位置静止释放，并逐渐改变斜面与水平地面之间的夹角θ，获得不同的射程x，最后作出了如图乙所示的xtanθ图像，当01时图像为曲线，g=10m/s2.则下列判断正确的是（）

A.小球在斜面顶端水平抛出时的初速度v0=2m/s

B.θ超过45°后，小球可能还会落在斜面上

C.斜面的长度为L=m

D.斜面长度为L=m

10.如图所示，轻弹簧一端连接质量为m的物体A，另一端固定在光滑的斜面底端，A通过轻绳跨过光滑的定滑轮与质量为2m的物体B连接，绳、弹簧与斜面平行。将A由弹簧原长处静止释放，已知轻绳始终有力，则A的位移x、速度v和弹簧弹力F、绳子张力T与时间t或位移x的关系图像可能正确的是（）

A.B.

C.D.

二、实验题（本题共计18分，请将解答填写在规定的位置上）

11.为了探究质量一定时加速度与力的关系，一同学设计了如图所示的实验装置。其中M为带滑轮的小车的质量，m为砂和砂桶的质量。（滑轮质量不计）

(1)下列实验步骤正确的是______；

A.用天平测出砂和砂桶的质量

B.将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力

C.小车靠近打点计时器，先释放小车，再接通电源，打出一条纸带，同时记录弹簧测力计的示数

D.改变砂和砂桶的质量，打出几条纸带

E.实验中不需要砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M

(2)该同学在实验中得到如图所示的一条纸带（每两点间还有2个点没有画出来），已知打点计时器采用的是频率为50Hz的交流电，根据纸带可求出小车的加速度为______；（结果保留两位有效数字）

(3)以弹簧测力计的示数F为横坐标，加速度为纵坐标，画出的图象是一条直线，图线与横坐标的夹角为，求得图线的斜率为，则小车的质量为______。

A.B.C.D.

12.物理小组在一次探究活动中测量滑块与木板之间的动摩擦因数．实验装置如图甲所示，一表面粗糙的木板固定在水平桌面上，一端装有定滑轮；木板上有一滑块，其一端与穿过电磁打点计时器的纸带相连，另一端通过跨过定滑轮的细线与托盘连接．打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz．开始实验时，在托盘中放入适量砝码，滑块开始做匀加速运动，在纸带上打出一系列点．图乙给出的是实验中获取的一条纸带的一部分，从比较清晰的点迹起，在纸带上标出连续的5个计数点A、B、C、D、E，每相邻两计数点间还有4个打点（图中未标出），测出各计数点到A点之间的距离如图所示．请完成下列小题：

（1）根据图中数据计算：（保留两位有效数字）

①打C点时滑块的速度的大小为_____m/s；

②滑块的加速度a=_____m/s2；

（2）为了测量动摩擦因数，下列物理量中还应测量的是_____．

A.木板的长度L

B.木板的质量m1

C.滑块的质量m2

D.托盘和砝码的总质量m3

E.滑块运动的时间t

（3）不计打点计时器与纸带间及细绳与滑轮间的阻力，则滑块与木板间的动摩擦因数＝______用被测物理量的字母表示，重力加速度为g）．

三、解答题本题共4小题，共计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，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）

13.足够长光滑斜面BC的倾角，小物块与水平面间的动摩擦因数为0.5，水平面与斜面之间B点有一小段弧形连接，一质量m=2kg的小物块静止于A点。现在AB段对小物块施加与水平方向成的恒力F作用，如图（a）所示，小物块在AB段运动的速度一时间图像如图（b）所示，到达B点迅速撤去恒力F。（sin53°=0.8，cos53°=0.6，g取10m/s2）求：

(1)小物块所受到的恒力F；

(2)小物块从B点沿斜面向上运动，到返回B点所用的时间；

(3)小物块能否返回到A点？若能，计算小物块通过A点时的速度；若不能，计算小物块停止运动时离B点的距离。

14.如图所示，水平地面上有一倾角的传送带，现让一小煤块以v1=8m/s从传送带的底端滑上传送带，已知小煤块与传送带间的动摩擦因数μ=0.5，且传送带足够长，取sin37°=0.6，cos37°=0.8，g=10m/s2。求：

（1）若传送带静止，煤块滑动最高点所用时间；

（2）若传送带以v2=2m/s顺时针旋转，煤块向上滑行的最大距离。

（3）若传送带以v3=10m/s顺时针旋转，煤块到达最高点时传送带上的滑痕长度。

15.如图所示，装置′可绕竖直轴′转动，可视为质点的小球与两细线连接后分别系于两点，装置静止时细线水平，细线与竖直方向的夹角，已知小球的质量，细线长，点距点的水平和竖直距离相等重力加速度取，，

（1）若装置匀速转动角速度为时，细线上的张力为零而细线与竖直方向夹角仍为，求角速度的大小；

（2）若装置匀速转动的角速度，求细线与竖直方向的夹角；

（3）装置可以以不同的角速度匀速转动，试通过计算在坐标图中画出细线上张力随角速度的平方变化的关系图像。

16.如图所示，在光滑水平面上静止放置质量M=2kg、长L=2.17m、高h=0.2m的长木板C。距该板左端距离x=1.81m处静止放置质量mA=1kg的小物块A，A与C间的动摩擦因数μ=0.2。在板右端静止放置质量mB=1kg的小物块B，B与C间的摩擦忽略不计。A、B均可视为质点，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10m/s2。现在长木板C上加一水平向右的力F，求：

(1)当F=3N时，小物块A的加速度；

(2)小物块A与小物块B碰撞之前运动的最短时间；

(3)若小物块A与小物块B碰撞之前运动时间最短，则水平向右的力F的大小(本小题计算结果保留整数部分)；

(4)若小物块A与小物块B碰撞无能量损失，当水平向右的力F=10N，小物块A落到地面时与长木板C左端的距离。

邳州市新世纪学校2023-2024学年高三上学期第一次月考

物理试题答案解析

一、单项选择题（本题共10小题，每小题4分，共计40分。）

1.下列说法中正确的是（）

A.在完全失重的情况下，物体的惯性将消失

B.牛顿第一定律、牛顿第二定律都可以通实验来验证

C.单位m、kg、s是一组属于国际单位制的基本单位

D.长度、时间、力是一组属于国际单位制的基本单位的物理量

【答案】C

【解析】

【详解】A．惯性只与质量有关，惯性不会消失，与物体所处的状态无关，故A错误；

B．牛顿第一定律是指在物体不受力的情况下，生活中不存在物体不受外力的作用，因此牛顿第一定律无法通过实验验证，但是可以通过实验推理出来。牛顿第二定律则可以通实验来验证。故B错误；

C．单位m、kg、s是一组属于国际单位制的基本单位，故C正确；

D．长度、时间、质量是一组属于国际单位制的基本单位的物理量，力不属于。故D错误。

故选C。

2.关于物体所受合外力的方向，下列说法正确的是（）

A.物体做匀变速曲线运动时，其所受合外力的大小恒定、方向可以变化

B.物体做变速率曲线运动时，其所受合外力不可能是恒力

C.物体做变速率圆周运动时，其所受合外力的方向一定指向圆心

D.物体做速率不变的曲线运动时，其所受合外力的方向总是与速度方向垂直

【答案】D

【解析】

【详解】A．物体做匀变速曲线运动时，其所受合外力大小和方向均恒定不变，故A错误；

B．物体做变速率曲线运动时，其所受合外力可能是恒力，比如平抛运动，故B错误；

C．物体做变速率圆周运动时，其所受合外力存在沿切线方向的分力，所以所受合外力的方向不是总指向圆心，故C错误；

D．物体做速率不变的曲线运动时，其所受合外力的方向总是与速度方向垂直，故D正确。

故选D。

3.如图所示，两个相同的木模质量均为m，靠三根竖直细线连接，在水平面上按一个“互”字型静置，上方木模呈现悬浮效果，这是利用了建筑学中的“张拉整体”（Tensegrity）结构原理。图中短线a上的张力和水平面所受压力满足（）

A.B.

C.D.

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】对两个木模的整体受力分析，整体受2mg的重力和水平面的支持力，有

由牛顿第三定律可知，水平面所受压力，

对上方木模分析可知，短线a上的张力向上，两长线的拉力向下，有

故有

故选B。

4.如图所示，气球与物块之间用轻绳连接，无风时轻绳竖直；有水平风力作用时，轻绳倾斜一定角度后，气球仍静止在空中，下列说法正确是（）

A.无风时地面对物块的支持力等于物块和气球的重力之和

B.水平风力与绳子拉力的合力方向竖直向下

C.轻绳的拉力大小与水平风力大小无关

D.水平风力越大，气球的合力越大

【答案】B

【解析】

【详解】A．无风时以气球和物体整体为研究对象，在竖直方向受竖直向下的重力、地面给的竖直向上的支持力和竖直向上的浮力，根据平衡，地面给的竖直向上的支持力等于竖直向下的重力减去竖直向上的浮力，A错误；

B．气球受到水平的风力向左，竖直向上的浮力，沿绳子方向的绳子的拉力，根据平衡，水平风力与绳子拉力的合力应该和竖直向上的浮力等大反向，B正确；

C．轻绳拉力大小与水平风力大小有关，C错误；

D．有水平风力作用时，轻绳倾斜一定角度后，气球仍静止在空中，合力为零，D错误。

故选B。

5.某质点做匀变速直线运动，运动的时间为t，位移为x，该质点的图象如图所示，下列说法错误的是()

A.质点的加速度大小为

B.t＝0时，质点的初速度大小为c

C.t＝0到t＝b这段时间质点的平均速度为0

D.t＝0到t＝b这段时间质点的路程为

【答案】D

【解析】

【详解】由得，可知图象的斜率为，根据数学知识可得：，加速度大小为，初速度为v0＝c，故A、B正确；t＝0到t＝b这段时间，质点的位移为，质点的平均速度为零，故C正确；因为从t＝0到t＝b这段时间内质点的位移为零，即质点做往返运动，根据运动的对称性可知整个过程中的路程为从t＝0到内位移大小的2倍，所以，D错误．

6.如图甲所示，一质量为4kg的物体静止在水平地面上，让物体在随位移均匀减小的水平推力F作用下开始运动，推力F随位移x变化的关系如图乙所示，已知物体与地面间的动摩擦因数μ＝0.5，(取g＝10m/s2)，则下列说法正确的是()

A.物体先做加速运动，推力撤去时开始做减速运动

B.物体在水平地面上运动的最大位移是10m

C.物体运动的最大速度为2m/s

D.物体在运动中的加速度先变小后不变

【答案】B

【解析】

【详解】A．当推力小于摩擦力时，物体就开始做减速运动，选项A不符合题意；

B．由题图乙中图线与x轴所围面积表示推力对物体做的功可得，推力做的功

根据动能定理有

解得：物体在水平地面上运动的最大位移

xm＝10m

选项B符合题意；

C．当推力与摩擦力大小相等时，加速度为零，速度最大，由题图乙得

F＝100－25x(N)

当F＝μmg＝20N时

x＝3.2m

由动能定理得

解得物体运动的最大速度

vm＝8m/s

选项C不符合题意；

D．物体运动中当推力由100N减小到20N的过程中，加速度逐渐减小，当推力由20N减小到0的过程中，加速度又反向增大，此后加速度不变，故选项D不符合题意．

7.如图所示，质量为3kg的物体A静止在竖直的轻弹簧上面，质量为2kg的物体B用细线悬挂，A、B间相互接触但无压力。取g=10m/s2。某时刻将细线剪断，则细线剪断瞬间（）

A.B对A的压力大小为10N

B.弹簧弹力大小为20N

C.B加速度大小为4m/s2

D.A的加速度为零

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】AC．剪断细线前，A、B间无压力，则弹簧的弹力

F=mAg=30N

剪断细线的瞬间，对整体分析，整体加速度

隔离对B分析，有

解得

根据牛顿第三定律可知，B对A的压力大小为12N，故A错误，C正确；

B．细线剪断瞬间弹簧还没有来得及恢复形变，弹力大小不变，即为30N，故B错误；

D、细线剪断瞬间，整体的加速度相同，均为4m/s2，故D错误。

故选C。

8.如图所示，有一固定的且内壁光滑的半球面，球心为O，最低点为C，有两个可视为质点且质量相同的小球A和B，在球面内壁两个高度不同的水平面内做匀速圆周运动，A球的轨迹平面高于B球的轨迹平面，A、B两球与O点的连线与竖直线OC间的夹角分别为α=53°和β=37°，（sin37°=0.6）则（）

A.A、B两球所受支持力的大小之比为3∶4

B.A、B两球运动的周期之比为∶2

C.A、B两球的角速度之比为∶2

D.A、B两球的线速度之比为4：3

【答案】B

【解析】

【详解】A．对小球受力分析如图

故A错误；

B．小球受到的合外力充当向心力，根据牛顿第二定律

解得

故B正确；

C．根据知

故C错误；

D．根据牛顿第二定律得

故D错误；

故选B。

9.如图甲是研究小球在长为L的斜面上平抛运动的实验装置，每次将小球从弧形轨道同一位置静止释放，并逐渐改变斜面与水平地面之间的夹角θ，获得不同的射程x，最后作出了如图乙所示的xtanθ图像，当01时图像为曲线，g=10m/s2.则下列判断正确的是（）

A.小球在斜面顶端水平抛出时的初速度v0=2m/s

B.θ超过45°后，小球可能还会落在斜面上

C.斜面的长度为L=m

D.斜面的长度为L=m

【答案】C

【解析】

【详解】A．小球做平抛运动落在斜面上，有

解得

则水平位移

由数学知识，图乙的斜率

解得

A错误；

B．当0<tanθ<1时，图象为直线，当时，图像为曲线，可知超过45°后小球将不会掉落在斜面上，B错误；

CD．设板长为L，当时，则有，水平方向有

竖直方向有

联立得

解得

C正确，D错误。

故选C。

10.如图所示，轻弹簧一端连接质量为m的物体A，另一端固定在光滑的斜面底端，A通过轻绳跨过光滑的定滑轮与质量为2m的物体B连接，绳、弹簧与斜面平行。将A由弹簧原长处静止释放，已知轻绳始终有力，则A的位移x、速度v和弹簧弹力F、绳子张力T与时间t或位移x的关系图像可能正确的是（）

A.B.

C.D.

【答案】D

【解析】

【详解】将A由弹簧原长处静止释放，设A位移为x，对整体，由牛顿第二定律

可知A先沿斜面向上做加速度逐渐减小的加速运动，当x增大到某值时a减小到零，然后向上做加速度反向增大的减速运动，A运动到最高点时速度减小到零；然后A沿斜面向下先做加速度减小的加速运动，后做加速度增大的减速运动，由系统机械能守恒可知，A运动到释放位置时速度刚好减小到零。由于加速度a与x成线性关系，故A在斜面上做以某点（速度最大加速度为零位置）为中心的简谐运动。

A．x-t图像切线的斜率表示瞬时速度，由上述分析知A不可能先做减速后做加速运动，A错误；

B．由上述分析可知，A做简谐运动，其v-t图像应是正弦函数图像，B错误；

C．A刚释放时，弹簧弹力等于零，此时A的加速度

A运动到最高点时，根据简谐运动的对称性，加速度a2与a1等大反向，则

解得

C错误；

D．对A物体，由牛顿第二定律

得

将a1与a2及对应的弹簧弹力分别代入可知，A上滑过程中，T随x均匀增加，最小值是mg，最大值是3mg，D正确。

故选D。

二、实验题（本题共计18分，请将解答填写在规定的位置上）

11.为了探究质量一定时加速度与力的关系，一同学设计了如图所示的实验装置。其中M为带滑轮的小车的质量，m为砂和砂桶的质量。（滑轮质量不计）

(1)下列实验步骤正确的是______；

A.用天平测出砂和砂桶的质量

B.将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力

C.小车靠近打点计时器，先释放小车，再接通电源，打出一条纸带，同时记录弹簧测力计的示数

D.改变砂和砂桶的质量，打出几条纸带

E.实验中不需要砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M

(2)该同学在实验中得到如图所示的一条纸带（每两点间还有2个点没有画出来），已知打点计时器采用的是频率为50Hz的交流电，根据纸带可求出小车的加速度为______；（结果保留两位有效数字）

(3)以弹簧测力计的示数F为横坐标，加速度为纵坐标，画出的图象是一条直线，图线与横坐标的夹角为，求得图线的斜率为，则小车的质量为______。

A.B.C.D.

【答案】①.BDE②.1.3③.C

【解析】

【详解】(1)[1]AE．由实验原理图可以看出，由弹簧测力计的示数可得到小车所受的合外力的大小，故不需要测砂和砂桶的质量，也不需要保证砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M，故A错误，E正确；

B．为保证绳上拉力提供合外力，必须平衡摩擦力，故B正确；

C．小车应靠近打点计时器，先接通电源，再放小车，同时读出弹簧测力计的示数，故C错误；

D．为了多测几组数据，需改变砂和砂桶的质量多做几次实验，故D正确。

故选BDE；

(2)[2]相邻计数点之间的时间间隔

由逐差法求小车的加速度

(3)[3]结合图象及牛顿第二定律，有

得

则图象斜率

得小车的质量

故选C。

12.物理小组在一次探究活动中测量滑块与木板之间的动摩擦因数．实验装置如图甲所示，一表面粗糙的木板固定在水平桌面上，一端装有定滑轮；木板上有一滑块，其一端与穿过电磁打点计时器的纸带相连，另一端通过跨过定滑轮的细线与托盘连接．打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz．开始实验时，在托盘中放入适量砝码，滑块开始做匀加速运动，在纸带上打出一系列点．图乙给出的是实验中获取的一条纸带的一部分，从比较清晰的点迹起，在纸带上标出连续的5个计数点A、B、C、D、E，每相邻两计数点间还有4个打点（图中未标出），测出各计数点到A点之间的距离如图所示．请完成下列小题：

（1）根据图中数据计算：（保留两位有效数字）

①打C点时滑块的速度的大小为_____m/s；

②滑块的加速度a=_____m/s2；

（2）为了测量动摩擦因数，下列物理量中还应测量的是_____．

A.木板的长度L

B.木板的质量m1

C.滑块的质量m2

D.托盘和砝码的总质量m3

E.滑块运动的时间t

（3）不计打点计时器与纸带间及细绳与滑轮间的阻力，则滑块与木板间的动摩擦因数＝______用被测物理量的字母表示，重力加速度为g）．

【答案】①.0.54m/s②.③.CD④.

【解析】

【分析】（1）根据平均速度等于中时刻的瞬时速度，再利用逐差法可以求出滑块下滑的加速度．

（2）根据牛顿第二定律有=ma，由此可知需要测量的物理．

（3）根据牛顿第二定律的表达式，可以求出摩擦系数的表达式．

【详解】（1）根据平均速度等于瞬时速度，则有：；

由△x=at2得：

（2）以系统为研究对象，由牛顿第二定律得：m3g-f=（m2+m3）a，滑动摩擦力：f=m2gμ，

解得：，要测动摩擦因数μ，需要测出：滑块的质量m2与托盘和砝码的总质量m3，故选CD；

（3）由（2）可知，动摩擦因数的表达式为：由上式得：

三、解答题本题共4小题，共计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，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）

13.足够长光滑斜面BC的倾角，小物块与水平面间的动摩擦因数为0.5，水平面与斜面之间B点有一小段弧形连接，一质量m=2kg的小物块静止于A点。现在AB段对小物块施加与水平方向成的恒力F作用，如图（a）所示，小物块在AB段运动的速度一时间图像如图（b）所示，到达B点迅速撤去恒力F。（sin53°=0.8，cos53°=0.6，g取10m/s2）求：

(1)小物块所受到的恒力F；

(2)小物块从B点沿斜面向上运动，到返回B点所用的时间；

(3)小物块能否返回到A点？若能，计算小物块通过A点时的速度；若不能，计算小物块停止运动时离B点的距离。

【答案】(1)11N；(2)0.5s；(3)小物块不能返回到点；0.4m

【解析】

【详解】(1)由图（b）可知，段加速度为

根据牛顿第二定律，有

解得小物块所受到的恒力

(2)在段，由牛顿第二定律得

解得：

小物块从到所用时间与从到所用时间相等，总时间为

(3)小物块从向运动过程中通过的位移

小物块从向运动过程中停下来所通过的位移为，由动能定理得：

代入数据解得：

所以小物块不能返回到点，即小物块停止运动时离点的距离为0.4m

14.如图所示，水平地面上有一倾角的传送带，现让一小煤块以v1=8m/s从传送带的底端滑上传送带，已知小煤块与传送带间的动摩擦因数μ=0.5，且传送带足够长，取sin37°=0.6，cos37°=0.8，g=10m/s2。求：

（1）若传送带静止，煤块滑动最高点所用时间；

（2）若传送带以v2=2m/s顺时针旋转，煤块向上滑行的最大距离。

（3）若传送带以v3=10m/s顺时针旋转，煤块到达最高点时传送带上的滑痕长度。

【答案】（1）0.8s；（2）x=4m；（3）24m

【解析】

【详解】（1）根据牛顿第二定律可得

则

（2）煤块先以a1匀减速到v2

由于，煤块继续匀减速

总位移

（3）煤块以a2一直匀减速到最高点

煤块位移

传送带位移

痕迹长度为

15.如图所示，装置′可绕竖直轴′转动，可视为质点的小球与两细线连接后分别系于两点，装置静止时细线水平，细线与竖直方向的夹角，已知小球的质量，细线长，点距点的水平和竖直距离相等重力加速度取，，

（1）若装置匀速转动的角速度为时，细线上的张力为零而细线与竖直方向夹角仍为，求角速度的大小；

（2）若装置匀速转动的角速度，求细线与竖直方向的夹角；

（3）装置可以以不同的角速度匀速转动，试通过计算在坐标图中画出细线上张力随角速度的平方变化的关系图像。

【答案】（1）；（2）；（3）见解析

【解析】

【分析】

【详解】（1）细线AB上张力恰为零时有

，，

由以上各式得

解得

（2）由几何关系可得，当AB上有拉力时，细线AB