無法給出河北衡水高三物理試題的全部分析,但可以提供一些相關信息:
1. 試題難度適中。試題遵循考試大綱,重點考查學生物理學科的核心知識和關鍵能力,即從考試目標中的“理解能力、推理能力、分析綜合能力、應用物理知識解決實際問題的能力”出發,在重視知識考查的同時,關注學生素養的全面發展。
2. 試題內容突出物理學科核心素養的考查。試題以真實情景為背景,引導學生從物理學的視角觀察分析現實問題,考查學生應用物理知識解決問題的能力。如第1題以“嫦娥五號”月球探測器返回器攜帶月球樣品返回地球為背景,考查學生對天體運動規律的理解;第7題以“嫦娥四號”實現月球背面軟著陸為背景,考查了機械能守恒定律及能的轉化與守恒定律等知識。
更多內容請咨詢相關教育人員。
題目:一質量為 m 的小車放在水平地面上,小車上固定著一根光滑的圓形軌道,半徑為 R。小車上表面與圓軌道相切于 B 點。一個小球從距離地面高為 H 處自由下落,恰好能到達小車上的 A 點并沿軌道運動。已知重力加速度為 g,求:
1. 小球到達 A 點時的速度大小;
2. 小車與地面之間的摩擦因數至少為多少?
分析:
1. 小球從高處自由下落,到達 A 點時,根據機械能守恒定律可求得小球到達 A 點時的速度大小。
2. 小球沿軌道運動時,受到重力、支持力和摩擦力作用。根據牛頓第二定律和運動學公式可求得小車與地面之間的摩擦因數至少為多少。
解題過程:
1. 小球從高處自由下落,到達 A 點時,根據機械能守恒定律可得:
mgH = (mv2)/2
解得:v = sqrt(2gH)
2. 小球沿軌道運動時,受到重力、支持力和摩擦力作用。根據牛頓第二定律可得:
mg - f = m(v2/R)
f = μmgcosθ
其中,θ為小球與軌道切線的夾角。
又因為小球恰好能到達小車上的 B 點,所以小球在 B 點時速度為零。因此,有:θ + π/2 = atan(v/R)
其中,a為小車與地面之間的摩擦系數。
聯立以上各式可得:μ = tan2(H/R) + 1/(2gR)
答案:小車與地面之間的摩擦因數至少為 tan2(H/R) + 1/(2gR)。
這道例題考察了力學部分的知識點,包括機械能守恒定律、牛頓第二定律和運動學公式等。通過這道例題的講解和分析,學生可以更好地理解物理知識在實際問題中的應用,提高解題能力和思維能力。