精品解析：2024届安徽省六安第一中学高三下学期质量检测（三 ）物理试题

六安—中2024届高三年级质量检测卷 物理试卷（三） 时间：75分钟　分值：100分 一、单项选择题（本题共5小题，每小题4分，共32分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。） 1. 我国科学家在兰州重离子加速器上开展的实验中发现，静止的镁核（）放出两个质子后变成氖核（Ne），同时放出射线，核反应方程为：。则下列说法错误的是（ ） A. Z=10，A=20 B. 射线具有很强的穿透本领 C. 该反应属于核裂变 D. 该反应一定释放能量 2. 一同学在课外书上了解到，无限长通有电流强度为I的直导线在空间某点产生的磁感应强度大小可表示为，r是该点到直导线的距离，结合安培力的公式，可知比例系数的单位是（ ） A. B. C. D. 3. 如图所示，将一段横截面半径为r的圆柱形光导纤维，弯成外径为R（未知）的半圆形，一细光束由空气中从纤维的左端面圆心O1点射入，入射角α=45°，已知光导纤维对该光的折射率。若细光束恰好在外侧面发生全反射，则外径R为（　　） A. B. C. D. 4. 如图所示，用筷子夹住质量为m的小球，处于静止状态，筷子均在竖直平面内，且筷子甲与竖直方向的夹角为θ，乙始终竖直。忽略小球与筷子间的摩擦，重力加速度为g。下列说法正确的是（　　） A. 人越用力，筷子对小球的合力越大 B. 筷子甲对小球的弹力是因为小球发生了形变 C. 减小θ，两根筷子对小球的弹力都增大 D. 增加θ（不超过90°），筷子甲对小球的弹力先减小后增大 5. 如图，用打气筒和气针给篮球充气，把气针安装在打气筒气嘴上，把气针慢慢插入篮球气孔，然后压缩打气筒内空气，在一次缓慢充气过程中，设篮球的体积不变，气体温度不变，打气筒内的气体全部压入篮球内，无漏气，气体可视为理想气体，对于此次充气前打气筒内和篮球内的全部气体（　　） A. 此过程中气体的内能增大 B. 此过程中气体从外界吸收热量 C. 此过程中气体分子对篮球内壁平均撞击力变大 D. 此过程中气体分子单位时间内与器壁单位面积碰撞的次数增多 6. A、B两颗卫星在同一平面内沿同一方向绕地球做匀速圆周运动，它们之间的距离随时间变化的关系如图所示。已知地球的半径为0.8r，万有引力常量为G，卫星A的线速度大于卫星B的线速度，不考虑A、B之间的万有引力，则下列说法正确的是（ ） A. 卫星A的加速度小于卫星B的加速度 B. 卫星A与B的周期之比为1：4 C. 地球的质量为 D. 地球的第一宇宙速度为 7. 如图所示，abc为均匀带电半圆环，O为其圆心，O处的电场强度大小为E，将一试探电荷从无穷远处移到O点，电场力做功为W。若在cd处再放置一段圆的均匀带电圆弧，如虚线所示，其单位长度带电量与abc相同，电性与abc相反，则此时O点场强大小及将同样的试探电荷从无穷远处移到O点电场力做功为（　　） A. E， B. E， C. E， D. E， 8. 如图所示，质量均为m物体A、B通过轻绳连接，A穿在固定的竖直光滑杆上，B放在固定的光滑斜面上，斜面倾角，轻弹簧一端固定在斜面底端的挡板上，另一端连接物体B。初始时，A位于N点，轻弹簧处于原长状态，轻绳绷直（ON段水平）。现将A由静止释放，当A运动到M点时的速度为v。设P为A运动的最低点，B运动过程中不会碰到轻质滑轮，弹簧始终在弹性限度内，，，重力加速度为g，不计一切阻力。下列说法正确的是（　　） A. A从N点运动到M点的过程中，绳的拉力对A做的功为 B. A从N点运动到M点的过程中，A减少的机械能等于B增加的机械能 C. A运动到M点时，B的速度为 D. A运动到M点时，弹簧增加的弹性势能为 二、多项选择题（本题共2小题，每小题5分，共10分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。） 9. 如图所示，发电机的输出功率为100kW、输出电压为250V，升压变压器匝数之比为1：20，输电导线总电阻R线上损失的功率为10kW，下列说法正确的是（　　） A. 升压变压器原线圈的电流为0.4A B. 输电导线总电阻R线为25Ω C. 降压变压器原线圈两端的电压为4500V D. 当用户的总功率减少时，输电导线上损失的功率增大 10. 如图甲所示，纸面内有和两光滑导体轨道，与平行且足够长，与成135°角，两导轨左右两端接有定值电阻，阻值分别为R和。一质量为m、长度大于导轨间距的导体棒横跨在两导轨上，与轨道接触于G点，与轨道接触于H点。导体棒与轨道垂直，间距为L，导体棒与b点间距也为L。以H点为原点、沿轨道向右为正方向建立x坐标轴。空间中存在磁感应强度大小为B、垂直纸面向里的匀强磁场。某时刻，导体棒获得一个沿x轴正方向的初速度，同时受到沿x轴方向的外力F作用，其运动至b点前的速度的倒数与位移关系如图乙所示。导体棒运动至b点时撤去外力F，随后又前进一段距离后停止运动，整个运动过程中导体棒与两导轨始终接触良好，不计导轨及导体棒的电阻。以下说法正确的是（　　） A. 流过电阻R的电流方向为 B. 导体棒在轨道上通过的距离为 C. 撤去外力F前，流过电阻R电流为 D. 导体棒运动过程中，电阻产生的焦耳热为 三、实验题（每空2分，共16分） 11. 根据单摆可以通过实验测量当地的重力加速度．如图甲所示，将细线的上端固定在铁架台上，下端系一小钢球，就做成了单摆． ①以下是实验过程中的一些做法，其中正确的有________． A.摆球应选用直径较小、密度较大的小球，摆线应选用细而不易伸长的线 B.了便于记录周期，开始时将摆球拉开，应使摆线与平衡位置有较大角度 C.记录周期时，当摆球通过平衡位置时开始计时，摆球再次回到平衡位置停止计时，此时间间隔为，则单摆周期 D.记录周期时，当摆球通过平衡位置时开始计时，记下摆球做30次全振动所用的时间，则单摆周期 ②若已测出悬点到小球球心的距离（摆长））L及单摆完成n次全振动所用的时间t，则重力加速度g=______________（用L、n、t表示）． ③图乙是摆线长为L时小球的振动图象，取，则小球的回复加速度取最大值为____________． 12. 在用如图电路测量定值电阻（约20Ω）的阻值时，已知电源E的电动势为5V、内阻约为1Ω；灵敏电流计的量程为100μA、内阻约1kΩ；电阻箱R（0~9999.9Ω）。实验室可供选择的其他主要器材如下： A．电压表V1量程0~5V，内阻约20kΩ）； B．电压表V2（量程0~15V，内阻约50kΩ）； C．电流表A1（量程0~0.3A，内阻约2Ω）； D．电流表A2（量程0~0.6A，内阻约1Ω）； （1）为保证测量精度，电路中电压表应选_________（选填“A”或“B”），电流表应选_________（选填“C”或“D”）； （2）为确保灵敏电流计G的安全，闭合S前电阻箱应调整至_________（选填“0”、“2000.0Ω”或“9999.9Ω”）； （3）闭合S后，调节电阻箱的阻值，当灵敏电流计G的示数为零时，电阻箱的阻值为R、电压表的示数为U以及电流表的示数为I，则的测量值为_________（用测得的物理量表示）； （4）用这种方法测得的电阻值_________（选填“大于”“等于”或“小于”）真实值。 四、解答题：本题共3小题，共42分。解答应写出必要的文字说明，证明过程或演算步骤。 13. 如图所示，半径的四分之一光滑圆弧固定在水平地面上，底部与水平地面相切，地面粗糙程度相同。将一质量为0.02kg物块A从圆弧左侧与圆心等高处由静止释放，在水平地面上滑行5m时停下。现在距圆弧最低点1m处的P点放置与A相同材质的物块B，再次让物块A从圆弧左侧与圆心等高处由静止释放，物块A与物块B仅发生一次正碰，碰后A、B最终分别在距P点右侧0.25m和1.0m处静止。物块A、物块B与地面间的动摩擦因数相同，重力加速度取，不计空气阻力。求： （1）碰撞前瞬间物块A的速度大小； （2）物块B的质量。 14. 如图所示，在xOy平面内，x轴上方有倾斜的匀强电场E1（未知），x轴下方有一垂直xOy平面向外的匀强磁场（磁感应强度大小为B）和一水平向右的匀强电场E2（未画出）。质量为m、电荷量为q（q>0）的粒子从y轴上M点以速度v0垂直电场E1的方向进入第一象限，经过t时间，粒子从x轴上N点以速度2v0进入磁场区域，粒子在N点的速度方向与x轴正方向的夹角和电场E1方向与y轴负方向的夹角相等。已知电场强度大小E2=Bv0，不计粒子重力。求： （1）匀强电场E1的电场强度大小和电场E1方向与y轴负方向的夹角； （2）O、N两点间的距离； （3）粒子从N点射入磁场到离y轴最远的过程中，匀强电场E2对粒子做的功。 15. 西大附中某实验小组为了研究滑块的运动情况设计了如图所示实验装置，该装置主要由光滑曲面轨道AB、光滑竖直圆轨道、水平轨道BD、水平传送带DE和足够长的落地区FG组成，各部分平滑连接，圆轨道最低点B处的入、出口靠近但相互错开，滑块落到FG区域时立即停止运动。现将一质量为的滑块从AB轨道上距BD竖直高度h处（h未知）由静止释放，已知圆轨道半径，水平轨道BD的长度，传送带长度，DE距离落地区的竖直高度，滑块始终不脱离圆轨道，且与水平轨道BD和传送带间的动摩擦因数均为，传送带以恒定速率逆时针转动（不考虑传送带轮的半径对运动的影响）。g取，求： （1）要使滑块恰好能滑上传送带的最左端D点，滑块经过C点时对轨道的压力大小； （2）若滑块最终停在B点，h的范围； （3）在滑块能做完整圆周运动情况下，滑块静止时距B点的水平距离x与h的关系。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 六安—中2024届高三年级质量检测卷 物理试卷（三） 时间：75分钟　分值：100分 一、单项选择题（本题共5小题，每小题4分，共32分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。） 1. 我国科学家在兰州重离子加速器上开展的实验中发现，静止的镁核（）放出两个质子后变成氖核（Ne），同时放出射线，核反应方程为：。则下列说法错误的是（ ） A. Z=10，A=20 B. 射线具有很强的穿透本领 C. 该反应属于核裂变 D. 该反应一定释放能量 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据反应过程中满足质量数和电荷数守恒可知 ， 故A正确，不满足题意要求； B．射线具有很强的穿透本领，故B正确，不满足题意要求； C．核裂变是在中子轰击下一个大核变成两个中核和多个中子，该反应不属于核裂变，故C错误，不满足题意要求； D．该反应存在质量亏损，一定释放能量，故D正确，不满足题意要求。 故选C。 2. 一同学在课外书上了解到，无限长通有电流强度为I的直导线在空间某点产生的磁感应强度大小可表示为，r是该点到直导线的距离，结合安培力的公式，可知比例系数的单位是（ ） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】根据公式变形可知 根据变形可知 联立可得 则比例系数的单位是 故选C。 3. 如图所示，将一段横截面半径为r的圆柱形光导纤维，弯成外径为R（未知）的半圆形，一细光束由空气中从纤维的左端面圆心O1点射入，入射角α=45°，已知光导纤维对该光的折射率。若细光束恰好在外侧面发生全反射，则外径R为（　　） A B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】根据题意做出光路图为 根据折射定律可得 代入数据求得 设在光导纤维中发生全反射的临界角为，则有 求得 根据正弦定理可得 求得 故选A。 4. 如图所示，用筷子夹住质量为m的小球，处于静止状态，筷子均在竖直平面内，且筷子甲与竖直方向的夹角为θ，乙始终竖直。忽略小球与筷子间的摩擦，重力加速度为g。下列说法正确的是（　　） A. 人越用力，筷子对小球的合力越大 B. 筷子甲对小球的弹力是因为小球发生了形变 C. 减小θ，两根筷子对小球的弹力都增大 D. 增加θ（不超过90°），筷子甲对小球的弹力先减小后增大 【答案】C 【解析】 【详解】A．由于小球处于静止状态，两根筷子对小球的合力大小等于小球的重力大小，故A错误； B．筷子甲对小球的弹力是因为筷子发生了形变，故B错误； CD．对小球受力分析可知，小球受重力和两根筷子的作用力，根据平衡条件可知： ， 解得 , 随着θ减小，FN1、FN2都在增大，随着θ增加（不超过90°），FN1一直减小，故C正确，D错误。 故选C。 5. 如图，用打气筒和气针给篮球充气，把气针安装在打气筒气嘴上，把气针慢慢插入篮球气孔，然后压缩打气筒内空气，在一次缓慢充气过程中，设篮球的体积不变，气体温度不变，打气筒内的气体全部压入篮球内，无漏气，气体可视为理想气体，对于此次充气前打气筒内和篮球内的全部气体（　　） A. 此过程中气体的内能增大 B. 此过程中气体从外界吸收热量 C. 此过程中气体分子对篮球内壁的平均撞击力变大 D. 此过程中气体分子单位时间内与器壁单位面积碰撞的次数增多 【答案】D 【解析】 【详解】A.在一次缓慢充气过程中，气体温度不变，打气筒内的气体全部压入篮球内，无漏气，气体可视为理想气体，气体温度不变，因此此过程中气体的内能不变，A错误； B.充气前，气体在篮球和气筒之间，充气后，气体在篮球中，由于篮球的体积不变，因此气体的体积变小，此过程中外界对气体做正功，，气体的温度不变，则，由热力学第一定律 可得：，即此过程中气体向外界释放热量，B错误； C.由于气体的温度不变，气体分子的平均动能不变，则此过程中气体分子对篮球内壁的平均撞击力不变，C错误； D.缓慢充气过程气体的温度不变，由玻意耳定律可得，气体的压强变大，气体的温度不变，气体分子对篮球内壁的平均撞击力不变，因此此过程中气体分子单位时间内与器壁单位面积碰撞的次数增多，D正确； 故选D。 6. A、B两颗卫星在同一平面内沿同一方向绕地球做匀速圆周运动，它们之间的距离随时间变化的关系如图所示。已知地球的半径为0.8r，万有引力常量为G，卫星A的线速度大于卫星B的线速度，不考虑A、B之间的万有引力，则下列说法正确的是（ ） A. 卫星A的加速度小于卫星B的加速度 B. 卫星A与B的周期之比为1：4 C. 地球的质量为 D. 地球的第一宇宙速度为 【答案】C 【解析】 【详解】A．卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，设轨道半径为r，则有 解得 故半径越小，线速度越大，因为卫星A的线速度大于卫星B的线速度，故。又因为 解得 因为，所以，故A错误； BC．由图像可知 联立可得 ， 由图像可知每隔时间T两卫星距离最近，设A、B的周期分别为TA、TB，则有 由开普勒第三定律 联立可得 ， 可知 由 故地球质量为 故C正确，B错误； D．第一宇宙速度是最大的运行速度，由 可得 故D错误。 故选C。 7. 如图所示，abc为均匀带电半圆环，O为其圆心，O处的电场强度大小为E，将一试探电荷从无穷远处移到O点，电场力做功为W。若在cd处再放置一段圆的均匀带电圆弧，如虚线所示，其单位长度带电量与abc相同，电性与abc相反，则此时O点场强大小及将同样的试探电荷从无穷远处移到O点电场力做功为（　　） A. E， B. E， C. E， D. E， 【答案】A 【解析】 【详解】把题中半圆环等分为两段，即每段为圆环，每段在点O的电势为，电场强度为，且方向分别与E夹角为，根据电场强度的叠加原理可知 因为电势是标量，每段导体在O上的电势为 同理，在cd处再放置一段圆的均匀带电圆弧后，可等分为3个圆环，由于电性与abc相反，根据场强叠加可知O处的场强大小为 电势为3个圆环在O点的电势之和，为 将同样的试探电荷从无穷远处移到O点电场力做功为。 故选A。 8. 如图所示，质量均为m的物体A、B通过轻绳连接，A穿在固定的竖直光滑杆上，B放在固定的光滑斜面上，斜面倾角，轻弹簧一端固定在斜面底端的挡板上，另一端连接物体B。初始时，A位于N点，轻弹簧处于原长状态，轻绳绷直（ON段水平）。现将A由静止释放，当A运动到M点时的速度为v。设P为A运动的最低点，B运动过程中不会碰到轻质滑轮，弹簧始终在弹性限度内，，，重力加速度为g，不计一切阻力。下列说法正确的是（　　） A. A从N点运动到M点的过程中，绳的拉力对A做的功为 B. A从N点运动到M点的过程中，A减少的机械能等于B增加的机械能 C. A运动到M点时，B的速度为 D. A运动到M点时，弹簧增加的弹性势能为 【答案】D 【解析】 【详解】A．A从N点运动到M点的过程中，根据动能定理有 解得绳的拉力对A做的功为 A错误； B．A从N点运动到M点的过程中，A、B和弹簧组成的系统满足机械能守恒，A减少的机械能等于B增加的机械能和增加的弹性势能之和，则A减少的机械能大于B增加的机械能，故B错误； C．A运动到M点时，设MN与竖直方向的夹角为，则有 可得 此时B的速度为 故C错误; D．根据系统机械能守恒可得 解得A运动到M点时，弹簧增加的弹性势能为 故D正确。 故选D。 二、多项选择题（本题共2小题，每小题5分，共10分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。） 9. 如图所示，发电机的输出功率为100kW、输出电压为250V，升压变压器匝数之比为1：20，输电导线总电阻R线上损失的功率为10kW，下列说法正确的是（　　） A. 升压变压器原线圈的电流为0.4A B. 输电导线总电阻R线为25Ω C. 降压变压器原线圈两端的电压为4500V D. 当用户的总功率减少时，输电导线上损失的功率增大 【答案】BC 【解析】 【详解】A．发电机的输出功率为 P=100kW 输出电压为 =250V 输出电流 根据 故A错误； B．输电导线总电阻R线上损失的功率为 10kW 根据 R线 R线=25Ω 故B正确； C．根据 升压变压器副线圈电压 降压变压器原线圈两端的电压为 故C正确； D．当用户用电器总功率减小时，用户总电流I减小，输电线的电流也减小，所以输电线上损失的功率减小，故D错误。 故选BC。 10. 如图甲所示，纸面内有和两光滑导体轨道，与平行且足够长，与成135°角，两导轨左右两端接有定值电阻，阻值分别为R和。一质量为m、长度大于导轨间距的导体棒横跨在两导轨上，与轨道接触于G点，与轨道接触于H点。导体棒与轨道垂直，间距为L，导体棒与b点间距也为L。以H点为原点、沿轨道向右为正方向建立x坐标轴。空间中存在磁感应强度大小为B、垂直纸面向里的匀强磁场。某时刻，导体棒获得一个沿x轴正方向的初速度，同时受到沿x轴方向的外力F作用，其运动至b点前的速度的倒数与位移关系如图乙所示。导体棒运动至b点时撤去外力F，随后又前进一段距离后停止运动，整个运动过程中导体棒与两导轨始终接触良好，不计导轨及导体棒的电阻。以下说法正确的是（　　） A. 流过电阻R的电流方向为 B. 导体棒在轨道上通过的距离为 C. 撤去外力F前，流过电阻R的电流为 D. 导体棒运动过程中，电阻产生焦耳热为 【答案】BC 【解析】 【详解】A．根据右手定则，流过电阻R的电流方向为，故A错误； B．由图乙可知，导体棒运动至b点时速度为，由几何关系可得，的距离为，对导体棒从b点开始沿轨道运动直至静止，根据动量定理有 又有 解得 故B正确； C．导体棒在轨道上运动到任意位置x时，根据图像可知 电动势 通过导体棒的电流 通过电阻R的电流 即 故C正确； D．撤去外力F前电路中的总热量 由图像面积可知 撤去外力F后导体棒继续运动，整个回路产生的热量 电阻产生的热量 故D错误。 故选BC。 三、实验题（每空2分，共16分） 11. 根据单摆可以通过实验测量当地的重力加速度．如图甲所示，将细线的上端固定在铁架台上，下端系一小钢球，就做成了单摆． ①以下是实验过程中的一些做法，其中正确的有________． A.摆球应选用直径较小、密度较大的小球，摆线应选用细而不易伸长的线 B.为了便于记录周期，开始时将摆球拉开，应使摆线与平衡位置有较大角度 C.记录周期时，当摆球通过平衡位置时开始计时，摆球再次回到平衡位置停止计时，此时间间隔为，则单摆周期 D.记录周期时，当摆球通过平衡位置时开始计时，记下摆球做30次全振动所用的时间，则单摆周期 ②若已测出悬点到小球球心的距离（摆长））L及单摆完成n次全振动所用的时间t，则重力加速度g=______________（用L、n、t表示）． ③图乙是摆线长为L时小球的振动图象，取，则小球的回复加速度取最大值为____________． 【答案】 ①. AD ②. ③. 0.5 【解析】 【详解】①A、该实验中，摆线应选用细而不易伸长的线，避免在摆动过程中摆长发生改变，且长度要适当长一些；为了避免空气阻力的影响，应选用体积比较小，密度较大的小球，故A正确； B、单摆的最大摆角应小于5°，因而开始时拉开摆球，使摆线相距平衡位置不能有太大的角度，故B错误； C、为准确测量单摆周期，应从摆球经过平衡位置时开始计时，测出多个周期的时间，然后求出平均值作为周期，故C错误； D、为减小实验误差，拉开摆球，使摆线偏离平衡位置不大于5°，释放摆球，当摆球振动稳定后，从平衡位置开始计时，记下摆球做30次全振动所用的时间，则单摆周期，故D正确． ②单摆周期公式，其中，联立解得：； ③由图知A=5cm，T=2s，根据单摆周期公式，解得：；小球的回复加速度在x=5cm或x=-5cm时最大，根据牛顿第二定律得：． 12. 在用如图的电路测量定值电阻（约20Ω）的阻值时，已知电源E的电动势为5V、内阻约为1Ω；灵敏电流计的量程为100μA、内阻约1kΩ；电阻箱R（0~9999.9Ω）。实验室可供选择的其他主要器材如下： A．电压表V1量程0~5V，内阻约20kΩ）； B．电压表V2（量程0~15V，内阻约50kΩ）； C．电流表A1（量程0~0.3A，内阻约2Ω）； D．电流表A2（量程0~0.6A，内阻约1Ω）； （1）为保证测量精度，电路中电压表应选_________（选填“A”或“B”），电流表应选_________（选填“C”或“D”）； （2）为确保灵敏电流计G的安全，闭合S前电阻箱应调整至_________（选填“0”、“2000.0Ω”或“9999.9Ω”）； （3）闭合S后，调节电阻箱的阻值，当灵敏电流计G的示数为零时，电阻箱的阻值为R、电压表的示数为U以及电流表的示数为I，则的测量值为_________（用测得的物理量表示）； （4）用这种方法测得的电阻值_________（选填“大于”“等于”或“小于”）真实值。 【答案】（1） ①. A ②. C （2）2000.0Ω （3） （4）等于 【解析】 【小问1详解】 [1][2]由于电源E的电动势为5V，则电路中电压表应选A；根据 可知电流表应选C。 【小问2详解】 当满足 此时通过灵敏电流计G的电流为0，则有 则为确保灵敏电流计G的安全，闭合S前电阻箱应调整至2000.0Ω。 【小问3详解】 闭合S后，调节电阻箱的阻值，当灵敏电流计G的示数为零时，电阻箱的阻值为R、电压表的示数为U以及电流表的示数为I，则的测量值为 【小问4详解】 当灵敏电流计G的示数为零时，电压表的示数等于两端电压，电流表的示数等于通过的电流，由于、都是准确的，所以用这种方法测得的电阻值等于真实值。 四、解答题：本题共3小题，共42分。解答应写出必要的文字说明，证明过程或演算步骤。 13. 如图所示，半径的四分之一光滑圆弧固定在水平地面上，底部与水平地面相切，地面粗糙程度相同。将一质量为0.02kg物块A从圆弧左侧与圆心等高处由静止释放，在水平地面上滑行5m时停下。现在距圆弧最低点1m处的P点放置与A相同材质的物块B，再次让物块A从圆弧左侧与圆心等高处由静止释放，物块A与物块B仅发生一次正碰，碰后A、B最终分别在距P点右侧0.25m和1.0m处静止。物块A、物块B与地面间的动摩擦因数相同，重力加速度取，不计空气阻力。求： （1）碰撞前瞬间物块A的速度大小； （2）物块B的质量。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）设物块A从圆弧上静止滑下，到达底端时的速度大小为，与物块B碰撞时的速度大小为，与地面的动摩擦因数为，滑到底端的过程中，由动能定理有 滑块在水平面上运动过程中由动能定理有 其中 解得 ， 物块从底端滑至P点的过程中，由动能定理有 其中 解得 （2）设碰撞后A的速度大小为，B的速度大小为，若碰撞后A、B同向运动，则根据题意由动能定理有 ， 其中 ， A、B碰撞前后瞬间动量守恒，由动量守恒定律有 联立以上各式解得 ，， 而碰撞前系统的机械能 碰撞后系统的机械能 可知 根据碰撞前后系统机械能不增加原理可知以上结果正确；若碰撞后A、B反向，取碰撞前A运动的方向为正方向，则根据题意由动能定理有 ， 其中 ， A、B碰撞前后瞬间动量守恒，由动量守恒定律有 联立以上各式解得 ，， 碰撞后系统的机械能 可知 而根据碰撞前后系统机械能不增加原理可知以上结果错误，综上可知，碰撞后 ，， 14. 如图所示，在xOy平面内，x轴上方有倾斜的匀强电场E1（未知），x轴下方有一垂直xOy平面向外的匀强磁场（磁感应强度大小为B）和一水平向右的匀强电场E2（未画出）。质量为m、电荷量为q（q>0）的粒子从y轴上M点以速度v0垂直电场E1的方向进入第一象限，经过t时间，粒子从x轴上N点以速度2v0进入磁场区域，粒子在N点的速度方向与x轴正方向的夹角和电场E1方向与y轴负方向的夹角相等。已知电场强度大小E2=Bv0，不计粒子重力。求： （1）匀强电场E1的电场强度大小和电场E1方向与y轴负方向的夹角； （2）O、N两点间的距离； （3）粒子从N点射入磁场到离y轴最远的过程中，匀强电场E2对粒子做的功。 【答案】（1）；；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）设粒子在N点时的速度为2v0，方向与x轴正方向的夹角，电场E1方向与y轴负方向的夹角也为，则垂直电场E1的方向 沿电场方向 解得 （2）粒子从M到N，沿垂直于场强方向的位移 平行于场强方向的位移 则 （3）粒子进入下方正交场后，将速度2v0分解为y轴方向的速度 vy=2v0sin30°= v0 和沿x轴方向的速度 沿y轴方向的速度vy= v0所受的洛伦兹力 qv0B= E2q 可知粒子沿y轴负向做匀速运动；同时以速度做匀速圆周运动，运动半径为 当粒子距离y轴最远时匀强电场E2对粒子做的功 15. 西大附中某实验小组为了研究滑块的运动情况设计了如图所示实验装置，该装置主要由光滑曲面轨道AB、光滑竖直圆轨道、水平轨道BD、水平传送带DE和足够长的落地区FG组成，各部分平滑连接，圆轨道最低点B处的入、出口靠近但相互错开，滑块落到FG区域时立即停止运动。现将一质量为的滑块从AB轨道上距BD竖直高度h处（h未知）由静止释放，已知圆轨道半径，水平轨道BD的长度，传送带长度，DE距离落地区的竖直高度，滑块始终不脱离圆轨道，且与水平轨道BD和传送带间的动摩擦因数均为，传送带以恒定速率逆时针转动（不考虑传送带轮的半径对运动的影响）。g取，求： （1）要使滑块恰好能滑上传送带的最左端D点，滑块经过C点时对轨道的压力大小； （2）若滑块最终停在B点，h的范围； （3）在滑块能做完整圆周运动情况下，滑块静止时距B点的水平距离x与h的关系。 【答案】（1）6N；（2）1.6m<h<2.6m；（3）（）；（）；（）；（） 【解析】 【详解】（1）要使滑块恰好能滑上传送带的最左端D点，从C点到D点，根据动能定理有 在C点，根据牛顿第二定律有 解得 6N 根据牛顿第三定律可知，滑块经过C点时对轨道的压力大小为6N。 （2）滑块最终停在B点，则滑块必运动到传送带，再返回后静止在B点，设滑块第一次到D点的最小速度为，最大速度为，则满足 滑块从静止释放到D点，根据动能定理有 解得 m，m 则h的范围为 1.6m<h<2.6m （3）当滑块恰好过最高点时，有 根据动能定理有 从释放到停止，根据动能定理有 解得 m，m 滑块恰好能滑上传送带的最左端D点，则有 解得 m 当滑块从传送带右侧滑出，根据动能定理有 设平抛运动水平位移为，根据平抛运动规律有 此时 由上述分析可知滑块静止时距B点水平距离x与h的关系为 （） （） （） （） 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$