精品解析：江苏省扬州市新华中学2023-2024学年高三上学期期中模拟物理试题

新华中学2023~2024学年第一学期高三物理期中模拟试题 一、单项选择题： 1. 某旅游团从宝应湖国家湿地公园到瘦西湖公园，导航显示∶全程113.3km，历时1小时50分，途经京沪高速某路段时限速120 km/h。下列说法正确的是（　　） A. “全程113.3km" 是指位移 B. “1小时50分”是指时刻 C. “限速120km/h"是指瞬时速度 D. 导航定位时，旅游车不能看成质点 2. 质量为m的木块静止在倾角为α的斜面体上。则木块受到的摩擦力大小是（已知重力加速度为g）（　　） A. mg cosα B. C. mgtanα D. mg sinα 3. 图示的仪器叫做库仑扭秤，法国科学家库仑用此装置找到了电荷间相互作用的规律，装置中A、 C为带电金属球，两球间静电力大小为F， B为不带电的平衡小球，现将C球电荷量减半，扭转悬丝使A回到初始位置，则A、C两球间静电力大小为（　　） A. B. C. F D. 2F 4. “天问一号”成功升空，计划飞行约7个月抵达火星，并通过2至3个月的环绕飞行后着陆火星表面，开展探测工作。已知火星第一宇宙速度为火星第二宇宙速度为，假设“天问一号”在某高度处绕火星做匀速圆周运动速度为v，则（　　） A. v< B. v= C. <v< D. 5. 在学习了重力势能、弹性势能、电势能后，关于势能下列说法正确的是（　　） A. 电势能是带电体和电场系统共有的 B. 势能的变化量与零势能点的选取有关 C. 物体只要发生形变，就一定具有弹性势能 D. 地面上的物体具有的重力势能一定等于零 6. 若一枚50g的鸡蛋，从8楼阳台窗户（距离地面20m）自由下落到地面，与地面接触时间为0.02s，不计空气阻力。则鸡蛋对地面的平均作用力大小约为（　　） A. 0.5N B. 25N C. 50N D. 500N 7. 如图，带电的平行板电容器和静电计用导线相连 A. 若仅使上极板上移一段距离，则电容器的电容增大 B. 若仅向两板间插入云母介质，则板间电场强度减小 C. 若静电计指针张角增大，可能仅是因为两板正对面积增大 D. 若静电计指针张角减小，可能仅是因为两板间距变大 8. 将质量为1kg的物体从地面竖直向上抛出，一段时间后物体又落回地面，在此过程中物体所受空气阻力大小不变，其动能随距离地面高度h的变化关系如图所示，取重力加速度，下列说法错误的是（　　） A. 抛出瞬间克服重力做功的瞬时功率为120W B. 下降过程中重力做功为60J C. 全过程中克服空气阻力做功24J D. 空气阻力的大小为4N 9. 2020年2月，中国科学家通过冷冻电镜捕捉到新冠病毒表面S蛋白与人体细胞表面ACE2蛋白的结合过程，首次揭开了新冠病毒入侵人体的神秘面纱。电子显微镜是冷冻电镜中的关键部分。在电子显微镜中，电子束相当于光束，通过由电场或磁场构成的电子透镜实现会聚和发散作用。其中的一种电子透镜的电场分布如图所示，虚线为等势面，相邻等势面间电势差相等，a、b是电场中的两点。现有一束电子以某一初速度从左侧进入该区域，在向右穿越电子透镜的过程中速度不断增大，根据题目信息和所学知识，下列推断正确的是（　　） A. a点的电场强度大于b点的电场强度 B. b点电场强度的方向水平向右 C. a点的电势低于b点的电势 D. 电子在a点的电势能小于在b点的电势能 10. 高铁已成为重要的“中国名片”。一辆由8节车厢编组的列车，从车头开始的第2、3、6和7共四节为动力车厢，其余为非动力车厢。列车在平直轨道上匀加速启动时，若每节动力车厢牵引力大小均为F，每节车厢质量均为m，所受阻力均为f，则（　　） A. 列车的加速度为 B. 列车的加速度为 C. 第2节车厢对第3节车厢的作用力为0 D. 第2节车厢对第3节车厢的作用力为 二、填空和计算 11. 某同学设计的“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图甲所示，实验中认为细绳对小车拉力F等于所挂砂和砂桶的总重力，小车的加速度a利用打点计时器测得。 （1）关于该实验，下列说法正确的有 。 A. 实验时必须先接通电源再释放小车 B. 小车的质量应远小于砂和砂桶的总质量 C. 实验前应调节滑轮高度，使滑轮和小车间的细线与木板平行 D. 平衡摩擦力时，挂上砂和砂桶，将木板右端适当垫高，使小车恰好匀速下滑 （2）图乙为实验中得到的一条纸带的一部分，0、1、2、3、4为计数点，相邻两计数点间还有4个打点未画出。交变电流的频率为50 Hz，从纸带上测出x1=6.00 cm，x2=6.87 cm，x3=7.75 cm，x4=8.64 cm。则纸带的____（填“左”或“右”）端与小车相连，小车运动的加速度大小为_____ m/s2。（结果保留2位有效数字） （3）探究合力一定，物体加速度与质量关系时，在小车上依次放置砝码，多次测量小车的加速度a，绘制的图像如图丙所示。图中m为小车上所放砝码的质量。图线斜率为k，纵轴截距为b。则小车受到的拉力F=____，小车质量M=____。 12. 某同学用如图所示的装置来验证机械能守恒定律。轻绳一端固定在O点，另一端连接圆柱形重锤A，在A上放一个质量很小的小铁块，将重锤拉起由静止释放，当它到达最低位置时受到竖直挡板P的阻挡，小铁块飞离重锤落在水平地面上。通过测量并计算重锤在下摆过程中的势能减少量ΔEp和动能增加量ΔEk，就能验证机械能是否守恒。 （1）本实验中，是否需要测出重锤的质量？____（选填“需要”或“不需要”） （2）关于重锤下落高度的测量，该同学打算测量重锤中心在释放位置和在最低点时的竖直距离，下列两个方案，你认为最佳测量方案是 。 A. 测量重锤中心到悬点O的距离L和释放时轻绳与竖直方向的夹角θ B. 测量重锤中心在释放位置的高度h1和在最低点时的高度h2 （3）为了测量重锤到达最低点的速度大小，该同学测量了铁块下落的高度h以及铁块的水平射程x，已知当地重力加速度为g，则铁块飞离的速度v＝____。 （4）通过测量和计算，该同学发现ΔEp略大于ΔEk，分析此误差产生的原因，除存在空气阻力外，主要原因是____。 13. 冰壶是冬奥会热门比赛项目之一，有“冰上国际象棋”的美称，如图，红壶静止在大本营圆心O处，蓝壶从P点开始以=3m/s的初速度沿直线向红壶滑去，滑行一段距离后，与红壶发生正碰，已知碰撞前后蓝壶的速度大小分别为=1m/s和 =0.2m/s，方向不变，两壶质量均为m=19kg。求∶ (1)蓝壶从P点被推出后到碰撞前摩擦力对蓝壶的冲量大小； (2)两壶碰撞后瞬间红壶的速度大小。 14. 静电喷漆原理如图所示，A、B为两块足够大的平行金属板，间距为d，两板间存在匀强电场。在A板的中央放置一个安全接地的静电油漆喷枪P，油漆喷枪的半球形喷嘴可向各个方向均匀地喷出带电油漆微粒。若油漆微粒的初速度大小均为，质量为m、电荷量为-q，场强大小为 ，微粒所受重力、空气阻力、微粒间相互作用力均不计，试求∶ (1)微粒打在B板时的动能； (2)微粒到达B板上O点所需的时间t； (3)微粒最后落在B板上所形成的图形形状及其面积S。 15. 如图所示，水平转台上有一个质量为m的物块，用长为2L的轻质细绳将物块连接在转轴上，细绳与竖直转轴的夹角θ＝30°，此时细绳伸直但无张力，物块与转台间动摩擦因数为μ，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力．物块随转台由静止开始缓慢加速转动，重力加速度为g，求： （1）当转台角速度ω1为多大时，细绳开始有张力出现； （2）当转台角速度ω2为多大时，转台对物块支持力为零； （3）转台从静止开始加速到角速度的过程中，转台对物块做的功． 16. 如图所示，半径为3L的半圆环固定在竖直平面内，端点A、B等高，圆心O点正下方O’点固定一竖直杆，OO'间距离为10L。质量均为m的小球P、Q分别套在半圆环和竖直杆上，P、Q间用长为5L的轻杆通过两轻质铰链连接，小球Q同时与轻弹簧相连，弹簧原长为4L。现用外力作用在小球Q上，使小球P恰好静止在B点。撤去外力后小球P下滑，不计一切摩擦。求∶（重力加速度为g） (1)小球P静止在B点时，轻杆对小球P的弹力大小 (2)小球P从B点滑到最低点C过程中，弹簧弹性势能的变化量以及系统重力势能的减少量△EP2； (3)小球P滑到最低点C时速度大小v以及轻杆和半圆环对小球P作用力的合力大小 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 新华中学2023~2024学年第一学期高三物理期中模拟试题 一、单项选择题： 1. 某旅游团从宝应湖国家湿地公园到瘦西湖公园，导航显示∶全程113.3km，历时1小时50分，途经京沪高速某路段时限速120 km/h。下列说法正确的是（　　） A. “全程113.3km" 是指位移 B. “1小时50分”是指时刻 C. “限速120km/h"是指瞬时速度 D. 导航定位时，旅游车不能看成质点 【答案】C 【解析】 【详解】A．“全程113.3km" 是指路程，A错误； B．“1小时50分”是指时间，B错误； C．“限速120km/h"是指瞬时速度，C正确； D．导航定位时，旅游车的大小和形状可以忽略，旅游车可以看成质点，D错误； 故选C。 2. 质量为m的木块静止在倾角为α的斜面体上。则木块受到的摩擦力大小是（已知重力加速度为g）（　　） A. mg cosα B. C. mgtanα D. mg sinα 【答案】D 【解析】 【详解】对木块m受力分析，受重力、支持力和静摩擦力，如图所示 根据平衡条件，有 故选D。 3. 图示的仪器叫做库仑扭秤，法国科学家库仑用此装置找到了电荷间相互作用的规律，装置中A、 C为带电金属球，两球间静电力大小为F， B为不带电的平衡小球，现将C球电荷量减半，扭转悬丝使A回到初始位置，则A、C两球间静电力大小为（　　） A. B. C. F D. 2F 【答案】B 【解析】 【详解】根据库仑定律可知，将C球电荷量减半，扭转悬丝使A回到初始位置，则A、C两球间距离不变，则静电力大小为。 故选B。 4. “天问一号”成功升空，计划飞行约7个月抵达火星，并通过2至3个月的环绕飞行后着陆火星表面，开展探测工作。已知火星第一宇宙速度为火星第二宇宙速度为，假设“天问一号”在某高度处绕火星做匀速圆周运动速度为v，则（　　） A. v< B. v= C. <v< D. 【答案】A 【解析】 【详解】火星的第一宇宙速度是卫星在火星表面做匀速圆周运动的最小发射速度，最大运行速度，“天问一号”在某高处绕火星做匀速圆周运动，则运行速度小于第一宇宙速度，即 v＜v1 火星的第二宇宙速度是卫星脱离火星引力束缚的最小发射速度，“天问一号”没有摆脱火星引力的束缚，运行速度小于第一宇宙速度 v＜v1 第一宇宙速度小于第二宇宙速度，即 v1＜v2 综上所述满足 v＜v1＜v2 故A正确，BCD错误。 故选A。 5. 在学习了重力势能、弹性势能、电势能后，关于势能下列说法正确的是（　　） A. 电势能是带电体和电场系统共有的 B. 势能的变化量与零势能点的选取有关 C. 物体只要发生形变，就一定具有弹性势能 D. 地面上的物体具有的重力势能一定等于零 【答案】A 【解析】 【详解】A．势能是由于相互作用而具有的能，因此电势能是带电体和电场系统共有的，A正确； B．势能的大小与零势能点的选取有关，但势能的变化量与零势能点的选取无关，B错误； C．物体只有发生弹性形变，才具有弹性势能，C错误； D．重力势能的大小与零势能面的选取有关，若以地面为零势能面，则地面上的物体的重力势能等于零，若不是以地面所在的平面为零势能面，地面上的物体的重力势能不为零，D错误； 故选A。 6. 若一枚50g的鸡蛋，从8楼阳台窗户（距离地面20m）自由下落到地面，与地面接触时间为0.02s，不计空气阻力。则鸡蛋对地面的平均作用力大小约为（　　） A. 0.5N B. 25N C. 50N D. 500N 【答案】C 【解析】 【详解】由自由落体，求得鸡蛋落地时的速度为 由动量定理可得 解得地面对鸡蛋的平均作用力为 鸡蛋对地面的平均作用力与地面对鸡蛋的平均作用力是相互作用力，所以鸡蛋对地面的平均作用力为 故选C。 7. 如图，带电的平行板电容器和静电计用导线相连 A. 若仅使上极板上移一段距离，则电容器的电容增大 B. 若仅向两板间插入云母介质，则板间电场强度减小 C. 若静电计指针张角增大，可能仅是因为两板正对面积增大 D. 若静电计指针张角减小，可能仅是因为两板间距变大 【答案】B 【解析】 【分析】解答本题关键掌握：静电计测定电容器板间的电势差，电势差越大，指针偏角越大；电容器电容的决定式，分析电容的变化；电容器的电量不变，由电容器的定义式C=Q/U分析电势差的变化． 【详解】根据可知，若仅使上极板上移一段距离，则d变大，电容器的电容减小，选项A错误；根据，若仅向两板间插入云母介质，则电容器的电容变大，根据C=Q/U可知，两板电势差U减小，根据E=U/d可知板间电场强度减小，选项B正确；若仅是因为两板正对面积增大，根据可知C变大，由C=Q/U可知U减小，即静电计指针张角减小，选项C错误；仅是因为两板间距变大，根据可知C变小，由C=Q/U可知U变大，即静电计指针张角变大，选项D错误；故选B. 【点睛】对于电容器动态变化分析问题，关键根据电容的决定式和定义式C=Q/U结合进行分析，同时要抓住不变量，一般电容器动态问题都能解决． 8. 将质量为1kg的物体从地面竖直向上抛出，一段时间后物体又落回地面，在此过程中物体所受空气阻力大小不变，其动能随距离地面高度h的变化关系如图所示，取重力加速度，下列说法错误的是（　　） A. 抛出瞬间克服重力做功的瞬时功率为120W B. 下降过程中重力做功为60J C. 全过程中克服空气阻力做功24J D. 空气阻力的大小为4N 【答案】D 【解析】 【详解】A．抛出时物体的重力势能为零，则物体的机械能等于物体的动能，由 可得物体抛出时的速度 所以抛出瞬间克服重力做功的瞬时功率为 故A正确； B．由图可知，物体上升的最大高度为6m，则物体下降的过程中重力做的功 故B正确； C．整个的过程中重力做的总功为零，空气的阻力做的功等于物体减少的动能，所以整个过程中克服空气阻力所做的功 故C正确； D．物体上升的最大高度为6m，则物体整个过程的路程为s=12m，由 可得 故D错误。 本题选择错误的，故选D。 9. 2020年2月，中国科学家通过冷冻电镜捕捉到新冠病毒表面S蛋白与人体细胞表面ACE2蛋白的结合过程，首次揭开了新冠病毒入侵人体的神秘面纱。电子显微镜是冷冻电镜中的关键部分。在电子显微镜中，电子束相当于光束，通过由电场或磁场构成的电子透镜实现会聚和发散作用。其中的一种电子透镜的电场分布如图所示，虚线为等势面，相邻等势面间电势差相等，a、b是电场中的两点。现有一束电子以某一初速度从左侧进入该区域，在向右穿越电子透镜的过程中速度不断增大，根据题目信息和所学知识，下列推断正确的是（　　） A. a点的电场强度大于b点的电场强度 B. b点电场强度的方向水平向右 C. a点的电势低于b点的电势 D. 电子在a点的电势能小于在b点的电势能 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据等势面与电场线方向处处垂直，大致做出电场线，又因为电子从左侧进入向右穿越过程中，速度不断增大，知电场线方向向左，如图所示 电场线疏密与等势面疏密程度一致，则a点的电场强度小于b点的电场强度，故A错误； B．电场线分布如A选项中图所示，电场线垂直于等势面，则b点电场强度的方向水平向左，故B错误； C．顺着电场线方向，电势逐渐降低，电场线由高等势面指向低等势面，a点电势低于b点，故C正确； D．由于 电子在电势低的地方电势能大，在电势高的地方电势能小，电子在a点的电势能大于在b点的电势能，故D错误。 故选C。 10. 高铁已成为重要的“中国名片”。一辆由8节车厢编组的列车，从车头开始的第2、3、6和7共四节为动力车厢，其余为非动力车厢。列车在平直轨道上匀加速启动时，若每节动力车厢牵引力大小均为F，每节车厢质量均为m，所受阻力均为f，则（　　） A. 列车的加速度为 B. 列车的加速度为 C. 第2节车厢对第3节车厢的作用力为0 D. 第2节车厢对第3节车厢的作用力为 【答案】C 【解析】 【详解】AB．根据牛顿第二定律得 解得 AB错误； CD．对前两节车厢根据牛顿第二定律得 解得 C正确，D错误。 故选C。 二、填空和计算 11. 某同学设计的“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图甲所示，实验中认为细绳对小车拉力F等于所挂砂和砂桶的总重力，小车的加速度a利用打点计时器测得。 （1）关于该实验，下列说法正确的有 。 A. 实验时必须先接通电源再释放小车 B. 小车的质量应远小于砂和砂桶的总质量 C. 实验前应调节滑轮高度，使滑轮和小车间的细线与木板平行 D. 平衡摩擦力时，挂上砂和砂桶，将木板右端适当垫高，使小车恰好匀速下滑 （2）图乙为实验中得到的一条纸带的一部分，0、1、2、3、4为计数点，相邻两计数点间还有4个打点未画出。交变电流的频率为50 Hz，从纸带上测出x1=6.00 cm，x2=6.87 cm，x3=7.75 cm，x4=8.64 cm。则纸带的____（填“左”或“右”）端与小车相连，小车运动的加速度大小为_____ m/s2。（结果保留2位有效数字） （3）探究合力一定，物体加速度与质量关系时，在小车上依次放置砝码，多次测量小车的加速度a，绘制的图像如图丙所示。图中m为小车上所放砝码的质量。图线斜率为k，纵轴截距为b。则小车受到的拉力F=____，小车质量M=____。 【答案】（1）AC （2） ①. 左 ②. 0.88 （3） ①. ②. 【解析】 【小问1详解】 A．实验时必须先接通电源再释放小车，A正确； B．小车的质量应远大于砂和砂桶的总质量，小车的加速度才能足够小，线的拉力才约等于砂和砂桶的总重力，B错误； C．实验前应调节滑轮高度，使滑轮和小车间的细线与木板平行，C正确； D．平衡摩擦力时，不挂砂和砂桶，连接纸带，将木板右端适当垫高，使小车恰好匀速下滑，D错误。 故选AC。 【小问2详解】 [1]小车做加速运动，点的间距增大，所以纸带的左端与小车相连； [2]小车运动的加速度大小为 【小问3详解】 [1][2]根据牛顿第二定律得 解得 根据图像得 解得 12. 某同学用如图所示的装置来验证机械能守恒定律。轻绳一端固定在O点，另一端连接圆柱形重锤A，在A上放一个质量很小的小铁块，将重锤拉起由静止释放，当它到达最低位置时受到竖直挡板P的阻挡，小铁块飞离重锤落在水平地面上。通过测量并计算重锤在下摆过程中的势能减少量ΔEp和动能增加量ΔEk，就能验证机械能是否守恒。 （1）本实验中，是否需要测出重锤的质量？____（选填“需要”或“不需要”） （2）关于重锤下落高度的测量，该同学打算测量重锤中心在释放位置和在最低点时的竖直距离，下列两个方案，你认为最佳测量方案是 。 A. 测量重锤中心到悬点O的距离L和释放时轻绳与竖直方向的夹角θ B. 测量重锤中心在释放位置的高度h1和在最低点时的高度h2 （3）为了测量重锤到达最低点的速度大小，该同学测量了铁块下落的高度h以及铁块的水平射程x，已知当地重力加速度为g，则铁块飞离的速度v＝____。 （4）通过测量和计算，该同学发现ΔEp略大于ΔEk，分析此误差产生的原因，除存在空气阻力外，主要原因是____。 【答案】（1）不需要 （2）B （3） （4）小铁块的飞离速度小于重锤中心在最低点的速度 【解析】 【小问1详解】 在验证机械能守恒时，验证的重力势能减小量 和重锤的动能增加量 是否相等，左右两侧的质量可约去，不需要测量重锤的质量，故填不需要。 【小问2详解】 A.测量重锤的下降高度时，测量重锤中心到悬点O的距离L和释放时轻绳与竖直方向的夹角θ，重锤下降高度为 但角的测量不容易测量，测量精确度不高，故A不是最佳方案； B．测量重锤中心在释放位置的高度h1和在最低点时的高度h2，重锤下降高度 高度容易测量，该测量方案最佳。 故选B。 【小问3详解】 根据平抛运动规律，竖直方向有 水平方向有 联立解得 故填； 【小问4详解】 小铁块和重锤的角速度相等，但重锤中心运动的半径大，则小铁块的飞离速度小于重锤中心在最低点的速度，在实验中用小铁块的平抛初速度代替重锤的速度是有误差的，故填小铁块的飞离速度小于重锤中心在最低点的速度。 13. 冰壶是冬奥会热门比赛项目之一，有“冰上国际象棋”的美称，如图，红壶静止在大本营圆心O处，蓝壶从P点开始以=3m/s的初速度沿直线向红壶滑去，滑行一段距离后，与红壶发生正碰，已知碰撞前后蓝壶的速度大小分别为=1m/s和 =0.2m/s，方向不变，两壶质量均为m=19kg。求∶ (1)蓝壶从P点被推出后到碰撞前摩擦力对蓝壶的冲量大小； (2)两壶碰撞后瞬间红壶的速度大小。 【答案】(1)38N·s；(2)0.8m/s 【解析】 【详解】(1)规定蓝壶的初速度方向为正 对蓝壶从P点被推出后到碰撞前运用动量定理 解得If = -38N·s， 摩擦力的冲量大小为38N·s (2)蓝壶与红壶发生碰撞，由动量守恒得 解得 14. 静电喷漆原理如图所示，A、B为两块足够大的平行金属板，间距为d，两板间存在匀强电场。在A板的中央放置一个安全接地的静电油漆喷枪P，油漆喷枪的半球形喷嘴可向各个方向均匀地喷出带电油漆微粒。若油漆微粒的初速度大小均为，质量为m、电荷量为-q，场强大小为 ，微粒所受重力、空气阻力、微粒间相互作用力均不计，试求∶ (1)微粒打在B板时的动能； (2)微粒到达B板上O点所需的时间t； (3)微粒最后落在B板上所形成的图形形状及其面积S。 【答案】(1)；(2)；(3)圆形， 【解析】 【详解】(1)微粒从P喷出到打在B板，由动能定理得 得 (2)设微粒到达O点时的速度为v 解得 微粒从P到O做匀加速直线运动，有 得 (3)微粒落在B板上所形成的图形是圆形，微粒运动水平距离最大时，初速度水平，做类平抛运动，设此运动时间为t′，微粒在电场中运动的加速度为 竖直方向 水平方向，圆形半径 圆面积为 得 15. 如图所示，水平转台上有一个质量为m的物块，用长为2L的轻质细绳将物块连接在转轴上，细绳与竖直转轴的夹角θ＝30°，此时细绳伸直但无张力，物块与转台间动摩擦因数为μ，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力．物块随转台由静止开始缓慢加速转动，重力加速度为g，求： （1）当转台角速度ω1为多大时，细绳开始有张力出现； （2）当转台角速度ω2为多大时，转台对物块支持力为零； （3）转台从静止开始加速到角速度的过程中，转台对物块做的功． 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【详解】（1）当最大静摩擦力不能满足所需要向心力时，细绳上开始有张力： 代入数据得 （2）当支持力为零时，物块所需要的向心力由重力和细绳拉力的合力提供 代入数据得 （3）∵，∴物块已经离开转台在空中做圆周运动．设细绳与竖直方向夹角为α，有 代入数据得 转台对物块做的功等于物块动能增加量与重力势能增加量的总和即 代入数据得： 【点睛】本题考查牛顿运动定律和功能关系在圆周运动中的应用，注意临界条件的分析，至绳中出现拉力时，摩擦力为最大静摩擦力；转台对物块支持力为零时，N=0，f=0．根据能量守恒定律求转台对物块所做的功． 16. 如图所示，半径为3L的半圆环固定在竖直平面内，端点A、B等高，圆心O点正下方O’点固定一竖直杆，OO'间距离为10L。质量均为m的小球P、Q分别套在半圆环和竖直杆上，P、Q间用长为5L的轻杆通过两轻质铰链连接，小球Q同时与轻弹簧相连，弹簧原长为4L。现用外力作用在小球Q上，使小球P恰好静止在B点。撤去外力后小球P下滑，不计一切摩擦。求∶（重力加速度为g） (1)小球P静止在B点时，轻杆对小球P的弹力大小 (2)小球P从B点滑到最低点C过程中，弹簧弹性势能的变化量以及系统重力势能的减少量△EP2； (3)小球P滑到最低点C时速度大小v以及轻杆和半圆环对小球P作用力的合力大小 【答案】(1) ； (2)0； 7mgL；(3) ； 【解析】 【详解】(1)小球P静止在B点时，OQ距离为 设PQ与竖直方向的夹角为θ，则 对小球P竖直方向根据平衡条件可得 F1cosθ=mg 解得 (2)初始位置，弹簧长 x1=10L-4L=6L 弹簧被拉长 △x1=2L 小球P滑到最低点C时，弹簧长 x2=10L-3L-5L=2L 弹簧被压缩 △x2=2L 弹性势能与初始位置相同，所以在此过程中弹性势能变化量 ΔEp1=0 P球下降的高度 h1=3L Q球下降的高度 h2=4L 所以在此过程中系统重力势能减少量 ΔEp2=7mgL (3)小球P滑到最低点C时，P球速度水平向左，Q球到达最低点，速度为0 对两球及弹簧组成的系统，由机械能守恒定律得 7mgL=mv2 解得 P球做圆周运动，小球P滑到最低点C时，根据牛顿第二定律可得 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $