精品解析：黑龙江省六校联考2023-2024学年高一下学期7月期末物理试题

2023~2024学年度下学期六校高一期末联考试卷 物理 考生注意： 1．本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分，考试时间75分钟。 2．答题前，考生务必用直径0.5毫米黑色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚。 3．考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。 4．本卷命题范围：必修第二册第六章至必修第三册第九章第3节，选择性必修第一册第一章。 一、选择题（本题共10小题，共46分．在每小题给出的四个选项中，第1~7题中只有一项符合题目要求，每小题4分，第8~10题有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分） 1. 翼装飞行是一项极具刺激的娱乐项目，亚洲翼装飞行第一人张树鹏的飞行梦始于张家界天门山。如图所示为张树鹏完成比赛时的情景，张树鹏由高空静止跳下，在空中滑行一段距离后安全地着陆在山脚下。则张树鹏在空中下落的过程中（　　）。 A. 机械能守恒 B. 重力势能的减少大于动能的增加 C. 合力做的功等于重力势能的减少量 D. 重力做的功等于机械能的减少量 2. 在如图所示的各电场中，A、B两点场强相同的是（　　） A. B. C. D. 3. 景德镇传统圆器最重要的一道工序是做坯，即是依据最终的器型作出大致相应的坯体，来供后期制作印坯的时候使用。制作时将泥料放在陶车上，使其做匀速圆周运动，图中A、B、C三点到转轴的距离分别为3cm、1.5cm、6cm。已知陶车1min转过90圈，则下列说法正确的是（　　） A. 陶车每秒转过的角度为 B. A、B、C三点的线速度之比为1：1：1 C. A、B、C三点的向心加速度之比为2：1：2 D. 陶车的转速加快时，A、B两点线速度的比值变大 4. 如图所示，一个绝缘光滑的圆环放置在竖直平面内，环上套有甲、乙、丙三个可在圆环上自由滑动的空心带电小球，已知小球丙位于圆环最高点，甲、丙连线与竖直方向成53°角，乙、丙连线与竖直方向成37°角，三个小球均处于静止状态（，）。下列说法正确的是（　　） A. 甲、乙、丙小球带同种电荷 B. 甲、乙小球带异种电荷，乙、丙小球带同种电荷 C. 甲、乙小球的电荷量之比为1∶4 D. 甲、乙小球的电荷量之比为27∶64 5. 如图所示为半径为R的圆，O、A、B为圆的三等分点，其中O为圆的最高点，与圆平行的面内有一匀强电场．现在O、A两点固定电荷量分别为、的点电荷，将一试探电荷放在B点时所受的电场力为零；如果仅将O、A两点的点电荷位置调换，静电力常量为k．则B点的电场强度大小为（ ） A. B. C. D. 6. 如图所示，水火箭中水被向下喷出时，瓶及瓶内的空气就受力向上冲，水火箭就是利用这个原理升空的。某同学将静置在地面上的质量为800g（含水）的自制水火箭释放升空，在极短的时间内，质量为200g的水以相对地面大小为80m/s的速度竖直向下喷出，水喷出后的瞬间，水火箭的动量大小为（喷出过程中重力和空气阻力可忽略）（　　） A. B. C. D. 7. 如图所示，两个斜面体固定在水平面上并用一小段平滑的圆弧衔接于O点。现将一可视为质点的物体由P点无初速释放，经过一段时间，物体运动到右侧斜面体的最高点Q，该过程中物体在两斜面体上的位移均为L，物体与两斜面体的动摩擦因数均为，物体通过O点时没有机械能的损失，重力加速度为g，已知，，，假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。则下列说法正确的是（　　）。 A. B. 物体运动到Q点后，物体在右侧斜面体上静止 C. 若将右侧斜面体水平放置，物体静止时到O点的距离为 D. 若将右侧斜面体水平放置，物体静止时到O点的距离为 8. 如图所示为一简化后的滑雪的滑道示意图，质量为的运动员从高处的a点沿倾斜滑道ab滑入水平滑道bc，两滑道在b点平滑连接，运动员（可视为质点）与两滑道的动摩擦因数相同，在a、c两点时的速度大小均为，ab长度与bc长度相等，忽略空气阻力，重力加速度大小g取，则（ ） A. 运动员在ab段过程中重力势能减小 B. 运动员从b运动到c的过程中动能逐渐减少 C. 运动员在bc过程克服摩擦力做的功等于 D. 运动员在ab段克服摩擦力做功小于在bc段克服摩擦力做功 9. 如图所示，木星是太阳系内质量和体积最大的行星，木星绕太阳沿椭圆轨道运动，P点为近日点，Q点为远日点，P点到太阳的距离为距离的四分之一，M、N为轨道短轴的两个端点，木星运行的周期为T，若只考虑木星和太阳之间的引力作用，下列说法正确的是（ ） A. 木星从P到Q的加速度越来越小 B. 木星与太阳连线和地球与太阳连线在相同时间内扫过的面积相等 C. 若木星的轨道长轴是地球轨道长轴的4倍，则木星绕太阳一圈的周期为4年 D. 木星经过P、Q两点的速度大小之比为3:1 10. 如图所示，质量、上表面粗糙的长木板静止在光滑的水平面上，时，质量表面粗糙的物块（可视为质点）以初速度滑上长木板，经过时间物块和长木板以共同速度匀速运动，重力加速度大小为，则（　　） A. 长木板做匀加速运动的加速度大小为 B. 物块与长木板之间动摩擦因数为0.1 C. 长木板长度至少为6m D. 物块与长木板组成的系统损失机械能为12J 二、实验题（本题共2小题，共14分） 11. 某实验小组设计了如图甲所示的实验装置测速度并验证动量守恒定律。 （1）图中水平桌面上放置气垫导轨，导轨上有光电门1和光电门2，它们与数字计时器相连，弹性滑块A、B质量分别为、，两遮光片沿运动方向的宽度均为d，利用游标卡尺测量遮光片的宽度，测量结果如图乙所示，遮光片的宽度________cm； （2）实验中为确保碰撞后滑块A不反向运动，则、应满足的关系是______（填“＞”“＜”或“＝”）； （3）实验先调节气垫导轨成水平状态，再轻推滑块A，测得A通过光电门1的遮光时间为，A与B相碰后，B和A先后经过光电门2的遮光时间分别为和，碰前A的速度大小为________m/s； （4）在实验误差允许的范围内，若满足关系式______（用字母表示），则可认为验证了动量守恒定律。 12. 晓强利用如图所示的装置验证了机械能守恒定律，实验时完成了如下的操作： a.首先接通气垫导轨，然后调节气垫导轨水平，将光电门固定在气垫导轨上，调节滑轮的高度使轻绳与气垫导轨平行； b.将质量为M的滑块（含遮光条）放在气垫导轨上，用轻绳跨过定滑轮，另一端拴接一个质量为m的钩码； c.用刻度尺测量遮光条的宽度d； d.将钩码由静止释放，记录滑块经过光电门时的挡光时间，测量出释放点到光电门的距离L； e.改变钩码的个数n，仍将滑块从同一位置静止释放，记录滑块经过光电门时相应的挡光时间。 （1）已知重力加速度为g，若所挂钩码的个数为n，若系统的机械能守恒，则关系式_______成立。（用题中物理量符号表示） （2）晓强利用记录的实验数据描绘出了相应的图像，若用为纵轴，欲保证图线为直线，横轴应为_______（填“”“”或“”），图线的斜率为k，若系统的机械能守恒，则_______。（用题中物理量符号表示） 三、计算题（本题共3小题，共计40分。解答时应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. 如图，在倾角为的光滑斜面上放有电量为、质量为的点电荷。问 （1）若加水平向左的匀强电场，使点电荷静止在斜面上，该匀强电场的场强大小是多少 （2）若改变匀强电场的方向要使点电荷仍静止在斜面上，该匀强电场沿什么方向时场强最小？最小值为多少？ 14. 一辆汽车由静止开始沿平直公路行驶，汽车所受牵引力F随时间t变化关系如图所示，7s时汽车功率达到最大值，此后保持此功率继续行驶，43s后可视为匀速。若汽车的质量为，阻力大小恒定，汽车的最大功率恒定。求： （1）汽车的最大功率； （2）汽车从静止开始运动43s内位移的大小。 15. 如图所示，光滑水平面上有一质量，M=4kg的平板车，车的上表面右侧是一段长L=2m的水平轨道，水平轨道左侧是一半径R=0.25m的光滑圆弧轨道，圆弧轨道与水平轨道在O′点相切。车右端固定一个尺寸可以忽略、处于锁定状态的压缩弹簧，一质量m=1.0kg的小物块（可视为质点）紧靠弹簧，弹簧储存的弹性势能为7.5J，整个装置处于静止状态。现将弹簧解除锁定，小物块被弹出，恰能到达圆弧轨道的最高点A。不考虑小物块与弹簧碰撞时的能量损失，不计空气阻力，取g=10m/s2.求： （1）小物块与水平轨道间的动摩擦因数； （2）小物块第二次经过点的速度大小； （3）从弹簧解除锁定至小物块到达圆弧轨道最高点过程中，平板车的位移大小。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2023~2024学年度下学期六校高一期末联考试卷 物理 考生注意： 1．本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分，考试时间75分钟。 2．答题前，考生务必用直径0.5毫米黑色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚。 3．考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。 4．本卷命题范围：必修第二册第六章至必修第三册第九章第3节，选择性必修第一册第一章。 一、选择题（本题共10小题，共46分．在每小题给出的四个选项中，第1~7题中只有一项符合题目要求，每小题4分，第8~10题有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分） 1. 翼装飞行是一项极具刺激的娱乐项目，亚洲翼装飞行第一人张树鹏的飞行梦始于张家界天门山。如图所示为张树鹏完成比赛时的情景，张树鹏由高空静止跳下，在空中滑行一段距离后安全地着陆在山脚下。则张树鹏在空中下落的过程中（　　）。 A. 机械能守恒 B. 重力势能的减少大于动能的增加 C. 合力做的功等于重力势能的减少量 D. 重力做的功等于机械能的减少量 【答案】B 【解析】 【详解】A．张树鹏在下落的过程中，重力做正功，空气的阻力做负功，所以机械能不守恒，故A错误； B．由动能定理可知 所以重力做的功大于动能的增加，即重力势能的减少大于动能的增加，故B正确； C．由动能定理可知合力的功等于动能的增加量，故C错误； D．阻力的功等于机械能的减少量，故D错误。 故选B。 2. 在如图所示的各电场中，A、B两点场强相同的是（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】A．图中A、B两点场强的方向不同，故A错误； B．图中A、B两点场强的方向不同，故B错误； C．图中电场为匀强电场，A、B两点场强大小相等，方向相同，故C正确； D．根据电场线的疏密程度表示电场的强弱可知，图中A点场强小于B点场强，故D错误。 故选C。 3. 景德镇传统圆器最重要的一道工序是做坯，即是依据最终的器型作出大致相应的坯体，来供后期制作印坯的时候使用。制作时将泥料放在陶车上，使其做匀速圆周运动，图中A、B、C三点到转轴的距离分别为3cm、1.5cm、6cm。已知陶车1min转过90圈，则下列说法正确的是（　　） A. 陶车每秒转过的角度为 B. A、B、C三点的线速度之比为1：1：1 C. A、B、C三点的向心加速度之比为2：1：2 D. 陶车的转速加快时，A、B两点线速度的比值变大 【答案】A 【解析】 【详解】A．由已知陶车1min转过90圈，可知陶车的转动周期为 陶车的角速度为 陶车单位时间转过的角度为 故A正确； B．由于坯体随陶车做匀速圆周运动，则A、B、C三点的角速度相同，由公式 可知线速度与圆周运动的半径成正比，则A、B、C三点的线速度之比 故B错误； C．由公式 可知，在角速度相同的情况下，向心加速度与圆周运动的半径成正比，则A、B、C三点的向心加速度之比 故C错误； D．陶车的转速加快时，A、B两点的角速度仍相同，则A、B两点的线速度之比仍为 故D错误。 故选A。 4. 如图所示，一个绝缘光滑的圆环放置在竖直平面内，环上套有甲、乙、丙三个可在圆环上自由滑动的空心带电小球，已知小球丙位于圆环最高点，甲、丙连线与竖直方向成53°角，乙、丙连线与竖直方向成37°角，三个小球均处于静止状态（，）。下列说法正确的是（　　） A. 甲、乙、丙小球带同种电荷 B. 甲、乙小球带异种电荷，乙、丙小球带同种电荷 C. 甲、乙小球的电荷量之比为1∶4 D. 甲、乙小球的电荷量之比为27∶64 【答案】D 【解析】 【详解】AB．对丙小球受力分析可得，甲、乙小球必须带同种电荷，丙小球才能平衡。对乙小球受力分析可得，乙、丙小球带异种电荷，乙小球才能平衡，故选项AB错误； CD．对丙小球受力分析，将力正交分解后可得 解得 故选项C错误，D正确。 故选D。 5. 如图所示为半径为R的圆，O、A、B为圆的三等分点，其中O为圆的最高点，与圆平行的面内有一匀强电场．现在O、A两点固定电荷量分别为、的点电荷，将一试探电荷放在B点时所受的电场力为零；如果仅将O、A两点的点电荷位置调换，静电力常量为k．则B点的电场强度大小为（ ） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】由几何关系可知，OAB构成一等边三角形，该三角形的边长为 现在在O处放一正电荷，在A处放一负电荷，正负电荷分别在B点产生的电场强度大小相等，方向如图所示 由电场叠加后合场强大小与匀强电场强度大小相等，匀强电场的方向与E等大反向，则 所以匀强电场大小为 如果仅将O、A两点的点电荷位置调换，则B点的电场强度如图所示， 所以O、A两处的点电荷在B处的合场强与匀强电场方向相同，大小相等，所以B点的场强为 故D正确ABC错误。 故选D。 6. 如图所示，水火箭中水被向下喷出时，瓶及瓶内的空气就受力向上冲，水火箭就是利用这个原理升空的。某同学将静置在地面上的质量为800g（含水）的自制水火箭释放升空，在极短的时间内，质量为200g的水以相对地面大小为80m/s的速度竖直向下喷出，水喷出后的瞬间，水火箭的动量大小为（喷出过程中重力和空气阻力可忽略）（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】水从水火箭喷口喷出的瞬间，水火箭和水组成的系统动量守恒，设水喷出后的瞬间，水火箭的动量大小为，根据动量守恒定律，可得 解得 故选D。 7. 如图所示，两个斜面体固定在水平面上并用一小段平滑的圆弧衔接于O点。现将一可视为质点的物体由P点无初速释放，经过一段时间，物体运动到右侧斜面体的最高点Q，该过程中物体在两斜面体上的位移均为L，物体与两斜面体的动摩擦因数均为，物体通过O点时没有机械能的损失，重力加速度为g，已知，，，假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。则下列说法正确的是（　　）。 A. B. 物体运动到Q点后，物体在右侧斜面体上静止 C. 若将右侧斜面体水平放置，物体静止时到O点的距离为 D. 若将右侧斜面体水平放置，物体静止时到O点的距离为 【答案】C 【解析】 【详解】A．物体从P处由静止释放，恰好滑到Q速度减为零，由动能定理得 解得 故A错误； B．物体运动到Q点后，重力沿斜面向下的分力为 最大静摩擦力为 物体不可能静止在右侧的斜面上，故B错误； CD．若右侧斜面体水平放置，物体从释放到停止运动，由动能定理得 解得 故C正确，D错误。 故选C。 8. 如图所示为一简化后的滑雪的滑道示意图，质量为的运动员从高处的a点沿倾斜滑道ab滑入水平滑道bc，两滑道在b点平滑连接，运动员（可视为质点）与两滑道的动摩擦因数相同，在a、c两点时的速度大小均为，ab长度与bc长度相等，忽略空气阻力，重力加速度大小g取，则（ ） A. 运动员在ab段过程中重力势能减小 B. 运动员从b运动到c的过程中动能逐渐减少 C. 运动员在bc过程克服摩擦力做的功等于 D. 运动员在ab段克服摩擦力做功小于在bc段克服摩擦力做功 【答案】ABD 【解析】 【详解】A．运动员在ab段过程中高度减小，重力势能减小，故A正确； B．由题意知，在运动员从b运动到c的过程中，由于摩擦力做负功，动能在逐渐减少，故B正确； CD．运动员从a到c根据动能定理可得 可得全程克服阻力做功为 运动员在ab段正压力小于bc段的正压力，故运动员在ab段克服摩擦力做功小于bc段克服摩擦力做功，故运动员在bc过程克服阻力做的功满足 故C错误，D正确。 故选ABD。 9. 如图所示，木星是太阳系内质量和体积最大的行星，木星绕太阳沿椭圆轨道运动，P点为近日点，Q点为远日点，P点到太阳的距离为距离的四分之一，M、N为轨道短轴的两个端点，木星运行的周期为T，若只考虑木星和太阳之间的引力作用，下列说法正确的是（ ） A. 木星从P到Q的加速度越来越小 B. 木星与太阳连线和地球与太阳连线在相同时间内扫过的面积相等 C. 若木星的轨道长轴是地球轨道长轴的4倍，则木星绕太阳一圈的周期为4年 D. 木星经过P、Q两点的速度大小之比为3:1 【答案】AD 【解析】 【详解】A．根据万有引力定律，从近日点到远日点，万有引力变小，加速度变小，故A正确； B．由开普勒第二定律可知，木星与太阳连线在相同时间内扫过的面积相等，或地球与太阳连线在相同时间内扫过的面积相等，故B错误； C．根据开普勒第三定律， 可解得木星绕太阳一圈的周期为8年，故C错误； D．由开普勒第二定律可得，木星经过P、Q两点时，在很短的时间内,与太阳连线扫过的面积相等 其中，、分别为两点到太阳的距离，由题意可得，，带入上式解得 木星经过P、Q两点的速度大小之比为3:1，故D正确。 故选AD。 10. 如图所示，质量、上表面粗糙的长木板静止在光滑的水平面上，时，质量表面粗糙的物块（可视为质点）以初速度滑上长木板，经过时间物块和长木板以共同速度匀速运动，重力加速度大小为，则（　　） A. 长木板做匀加速运动的加速度大小为 B. 物块与长木板之间动摩擦因数为0.1 C. 长木板长度至少为6m D. 物块与长木板组成的系统损失机械能为12J 【答案】BD 【解析】 【分析】 【详解】A．物块滑上长木板，物块及木板系统根据动量守恒定律，可得 代入相关已知数据，求得二者达到共速时的速度 可得长木板做匀加速运动的加速度大小为 故A错误； B．根据牛顿第二定律，对长木板有 得物块与长木板之间动摩擦因数为 故B正确； C．2s内长木板的位移 物块的位移 所以长木板的最小长度为 故C错误； D．根据能量守恒，可得物块与长木板系统损失的机械能 故D正确。 故选BD。 【点睛】 二、实验题（本题共2小题，共14分） 11. 某实验小组设计了如图甲所示的实验装置测速度并验证动量守恒定律。 （1）图中水平桌面上放置气垫导轨，导轨上有光电门1和光电门2，它们与数字计时器相连，弹性滑块A、B质量分别为、，两遮光片沿运动方向的宽度均为d，利用游标卡尺测量遮光片的宽度，测量结果如图乙所示，遮光片的宽度________cm； （2）实验中为确保碰撞后滑块A不反向运动，则、应满足的关系是______（填“＞”“＜”或“＝”）； （3）实验先调节气垫导轨成水平状态，再轻推滑块A，测得A通过光电门1的遮光时间为，A与B相碰后，B和A先后经过光电门2的遮光时间分别为和，碰前A的速度大小为________m/s； （4）在实验误差允许的范围内，若满足关系式______（用字母表示），则可认为验证了动量守恒定律。 【答案】（1）0.545 （2） （3）0.545 （4） 【解析】 【小问1详解】 遮光片的宽度 0.5cm+0.05mm×9=0.545cm 【小问2详解】 A和B发生弹性碰撞，若用质量大的A碰质量小的B，则不会发生反弹；实验中为确保碰撞后滑块A不反向运动，则、应满足的关系是 【小问3详解】 碰前A的速度大小为 【小问4详解】 碰后B、A的速度大小分别为 若动量守恒，则满足 即 可得 12. 晓强利用如图所示的装置验证了机械能守恒定律，实验时完成了如下的操作： a.首先接通气垫导轨，然后调节气垫导轨水平，将光电门固定在气垫导轨上，调节滑轮的高度使轻绳与气垫导轨平行； b.将质量为M的滑块（含遮光条）放在气垫导轨上，用轻绳跨过定滑轮，另一端拴接一个质量为m的钩码； c.用刻度尺测量遮光条的宽度d； d.将钩码由静止释放，记录滑块经过光电门时的挡光时间，测量出释放点到光电门的距离L； e.改变钩码的个数n，仍将滑块从同一位置静止释放，记录滑块经过光电门时相应的挡光时间。 （1）已知重力加速度为g，若所挂钩码的个数为n，若系统的机械能守恒，则关系式_______成立。（用题中物理量符号表示） （2）晓强利用记录的实验数据描绘出了相应的图像，若用为纵轴，欲保证图线为直线，横轴应为_______（填“”“”或“”），图线的斜率为k，若系统的机械能守恒，则_______。（用题中物理量符号表示） 【答案】（1） （2） ①. ②. 【解析】 【小问1详解】 滑块经过遮光条时的速度为 若系统的机械能守恒，则钩码减少的重力势能等于钩码和滑块增加的动能，则有钩码减少的重力势能为 系统动能的增加量为 若系统的机械能守恒，则有 【小问2详解】 [1]在利用图像处理实验数据时，应使图像为线性图像，纵轴为时，关系式应为 则横轴应为； [2] 若系统的机械能守恒，则图像的斜率 三、计算题（本题共3小题，共计40分。解答时应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. 如图，在倾角为的光滑斜面上放有电量为、质量为的点电荷。问 （1）若加水平向左的匀强电场，使点电荷静止在斜面上，该匀强电场的场强大小是多少 （2）若改变匀强电场的方向要使点电荷仍静止在斜面上，该匀强电场沿什么方向时场强最小？最小值为多少？ 【答案】（1）；（2）沿斜向上， 【解析】 【分析】 【详解】（1）对电荷受力分析，受重力、电场力、支持力，根据三力平衡条件，有 解得 （2）若改变匀强电场的方向要使点电荷仍静止在斜面上，该匀强电场沿斜面向上时电场强度最小，即 解得 14. 一辆汽车由静止开始沿平直公路行驶，汽车所受牵引力F随时间t变化关系如图所示，7s时汽车功率达到最大值，此后保持此功率继续行驶，43s后可视为匀速。若汽车的质量为，阻力大小恒定，汽车的最大功率恒定。求： （1）汽车的最大功率； （2）汽车从静止开始运动43s内位移的大小。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）汽车的速度达到最大值后牵引力等于阻力，所以阻力为 前7s内汽车的牵引力为 根据牛顿第二定律 解得 7s末汽车的速度为 在7s末汽车的功率达到最大值，所以汽车的最大功率 （2）汽车在前7s内的位移为 汽车的最大速度为 设汽车在7~43s内的位移为x2，根据动能定理可得 解得 所以汽车的总位移为 15. 如图所示，光滑水平面上有一质量，M=4kg的平板车，车的上表面右侧是一段长L=2m的水平轨道，水平轨道左侧是一半径R=0.25m的光滑圆弧轨道，圆弧轨道与水平轨道在O′点相切。车右端固定一个尺寸可以忽略、处于锁定状态的压缩弹簧，一质量m=1.0kg的小物块（可视为质点）紧靠弹簧，弹簧储存的弹性势能为7.5J，整个装置处于静止状态。现将弹簧解除锁定，小物块被弹出，恰能到达圆弧轨道的最高点A。不考虑小物块与弹簧碰撞时的能量损失，不计空气阻力，取g=10m/s2.求： （1）小物块与水平轨道间的动摩擦因数； （2）小物块第二次经过点的速度大小； （3）从弹簧解除锁定至小物块到达圆弧轨道最高点过程中，平板车的位移大小。 【答案】（1）0.25；（2）2.0m/s；（3）0.45m 【解析】 【详解】（1）平板车和小物块组成的系统，在水平方向上动量守恒，解除锁定前，系统总动量为零，故小物块到达圆弧最高点A时，平板车和小物块的共同速度 设弹簧解除锁定前的弹性势能为，上述过程中系统能量守恒，则有 代入数据解得 （2）设小物块第二次经过点时的速度大小为，此时平板车的速度大小为，研究小物块在平板车圆弧面上的下滑过程，取水平向右为正方向，由系统动量守恒和机械能守恒有 代入数据解得 （3）弹簧刚释放时车和小物块速度分别为、则 由（2）可得小物块第一次到达点时速度也为2m/s，车速也为0.5m/s，对车 解得 根据 解得 车与小物块水平方向的分速度之比始终为，故 解得 故从开始至小物块到达小车圆弧轨道最高点过程，车的位移为 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $