精品解析：湖南省永州市祁阳市第一中学2023-2024学年高一下学期5月期中考试物理试卷

2024年上学期高一年级5月期中考试物理试题卷 考生注意： 1．本科目试题卷共6页。时量75分钟，满分100分。答题前，考生务必将自己的姓名、班级、学号、考号填入相应位置内。 2．客观题请用2B铅笔填涂在答题卡上，主观题用黑色的签字笔书写在答题卡上。考试结束时，只交答题卡，试题卷请妥善保管。 一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求，将各题的正确答案选出来填在答题卡的相应位置） 1. 万有引力定律的发现，明确地向人们宣告：天上和地上的物体都遵循着完全相同的科学法则．发现万有引力定律的科学家是( ) A. 开普勒 B. 第谷 C. 牛顿 D. 卡文迪许 2. 如图所示，是等边三角形，在A点固定放置电荷量为的正点电荷，在C点固定放置一个试探电荷，试探电荷受到的静电力大小为F，再在B点固定放置电荷量为的负点电荷时，试探电荷受到的静电力大小为（　　）。 A 0 B. F C. D. 3. 图甲是一款感应垃圾桶。手或垃圾靠近其感应区，桶盖会自动绕O点水平打开，如图乙所示。桶盖打开过程中其上A、B两点的角速度分别为、，线速度分别为、，则（ ） A. B. C. D. 4. 如图是位于祁阳欢乐世界的摩天轮示意图，一质量为50kg的游客（可视为质点）乘坐该摩天轮做匀速圆周运动旋转一周所用的时间是628s，游客到摩天轮中心的距离是50m。（取），下列正确的是（　　） A. 乘客在运动过程中受到的合力为零 B. 乘客在运动过程中的加速度不变 C. 乘客运动的角速度为 D. 乘客运动的线速度大小为 5. 物体在合外力作用下做直线运动的v－t图象如图所示，下列表述正确的是(　　) A. 在0～1 s内，合外力做正功 B. 在0～2 s内，合外力总做负功 C. 在1 s～2 s内，合外力不做功 D. 在0～3 s内，合外力总是做正功 6. 如图所示，长细线下端悬挂一质量的小球，细线上端固定在天花板上O点。将小球拉离竖直位置后给小球一初速度，使小球在水平面内做匀速圆周运动，测得细线与竖直方向的夹角（，）。下列正确的是（ ） A. 细线拉力大小为0.8N B. 小球运动的半径为0.5m C. 小球运动的线速度大小为 D. 小球运动的线速度大小为 7. 如图所示，自由下落的小球，从它接触到竖直放置的轻质弹簧开始，一直到弹簧被压缩到 最短的过程中，下列说法正确的是 A. 小球的动能先增大后减小 B. 小球在刚接触弹簧时动能最大 C. 小球的机械能守恒 D. 小球的动能和弹簧的弹性势能之和不变 二、多项选择题（本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求；全部选对的得5分，选对但不全的得3分，错选或不选的得0分。将各题的正确答案选出来填在答题卡的相应位置） 8. 如图所示，A、B两点在点电荷产生的电场的一条电场线上，若一带负电的粒子从B点运动到A点时，加速度增大而速度减小，则可判定（　　） A. 点电荷一定带正电 B. 点电荷一定带负电 C. 点电荷一定在A点的左侧 D. 点电荷一定在B点的右侧 9. 如图所示，实线是匀强电场的电场线，虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹，a，b是轨迹上的两点。若带电粒子在运动中只受静电力作用，则由此图可做出的正确判断是（ ） A. 带电粒子带正电 B. 带电粒子带负电 C. 带电粒子在a点的速度大于在b点的速度 D. 带电粒子在a点的速度小于在b点的速度 10. 2018年12月8日凌晨2点24分，中国长征三号乙运载火箭在西昌卫星发射中心起飞，把“嫦娥四号”探测器送入地月转移轨道，“嫦娥四号”经过地月转移轨道的P点时实施一次近月调控后进入环月圆形轨道I，再经过系列调控使之进入准备“落月”的椭圆轨道Ⅱ，于2019年1月3日上午10点26分，最终实现人类首次月球背面软着陆，若绕月运行时只考虑月球引力作用，下列关于“嫦娥四号”的说法正确的是（　　） A. 沿轨道I运行至P点的加速度小于沿轨道Ⅱ运行至P点的加速度 B. 沿轨道I运行至P点的加速度等于沿轨道Ⅱ运行至P点的加速度 C. 经过地月转移轨道的P点时必须进行加速后才能进入环月圆形轨道I D. 经过地月转移轨道的P点时必须进行减速后才能进入环月圆形轨道I 11. 如图所示，两轮平衡车广受年轻人的喜爱，它的动力系统由电池驱动，能够输出的最大功率为，小明驾驶平衡车在水平路面上沿直线运动，受到的阻力恒为f，已知小明和平衡车的总质量为m，从启动到达到最大速度的整个过程中，小明和平衡车可视为质点，不考虑小明对平衡车做功，设平衡车启动后最初的一段时间内是由静止开始做加速度为a的匀加速直线运动，直到达到最大功率，下列正确的是（　　） A. 平衡车做匀加速直线运动时，输出功率与速度成正比 B. 平衡车做匀加速直线运动时，牵引力大小 C. 平衡车做匀加速直线运动所用的时间 D. 平衡车做匀加速直线运动所用的时间 三、实验题（本题共2小题，每空2分，共12分） 12. 用如图所示的实验装置探究小球做匀速圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系，转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮1和变速塔轮2匀速转动，槽内的小球就随槽做匀速圆周运动。横臂的挡板对小球的压力提供向心力，小球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺上黑白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的大小关系。 （1）在探究向心力与半径、质量、角速度关系时，用到的主要实验方法是______。 A．理想实验法 B．控制变量法 C．等效替代法 D．演绎推理法 （2）通过本实验的定性分析可以得到：在小球质量和运动半径一定的情况下，小球做圆周运动的角速度越大，需要的向心力就越______（填“大”或“小”）； （3）由更精确的实验可得向心力的表达式为。在某次探究实验中，当a、b两个完全相同小球转动的半径相等时，图中标尺上黑白相间的等分格显示出a、b两个小球所受向心力的比值为1∶4，由此表达式可求得与皮带连接的变速塔轮1与塔轮2对应的半径之比为______。 13. 某实验小组利用如图甲所示装置，让重物带动纸带从静止开始自由下落验证机械能守恒定律。 （1）要完成此实验，除了图甲中所示的器材及导线和开关外，还必须选用下列器材中______（填字母标号）： A秒表 B.刻度尺 C.天平 D.砝码 （2）在某次实验中，质量为0.3 kg的重物自由下落，在纸带上打出一系列的点，如图乙所示。若纸带相邻两个点之间时间间隔为0.02 s，从起点O到打下点B的过程中，重力势能减少量______J，此过程中物体动能的增加量______J，（g取，结果均保留3位有效数字）； （3）多次实验结果显示，重力势能的减少量稍大于动能的增加量，最可能的原因是______： A.利用公式计算重物速度 B.利用公式计算重物速度 C.存在空气阻力和摩擦阻力的影响 D.没有采用多次实验取平均值的方法 （4）该小组同学们根据纸带算出了相应点的速度，作出图像如图丙所示，请根据图像计算出当地的重力加速度g＝______。（结果保留3位有效数字） 四、计算题（本题共3小题，共36分） 14. 一宇航员为了估测某一星球表面的重力加速度和该星球的质量，在该星球的表面做自由落体实验：让小球在离地面h高处自由下落，他测出经时间t小球落地，又已知该星球的半径为R，忽略一切阻力．求： (1)该星球表面的重力加速度g； (2)该星球的质量M； (3)该星球的第一宇宙速度v． 15. 如图所示，光滑水平面BC与竖直固定的光滑半圆形导轨CD在C点平滑连接，导轨的直径CD与水平面垂直，导轨的半径。轻弹簧的左端固定在竖直挡板上，弹簧处于自然长度时右端位于图中的A点，一个质量为1kg可视为质点的小球将弹簧压缩至B处并处于静止状态（小球与弹簧不连接），此时弹簧的弹性势能为18J。现从B处由静止释放小球，小球被弹簧弹开后沿水平面运动经C点最后从D点飞出，不计空气阻力，。求： （1）小球被弹簧弹开后离开弹簧时的速度大小； （2）小球运动到D点时对轨道的压力大小。 16. 如图为某游戏装置示意图。紧邻A处左侧装有一弹簧弹射器（内壁光滑），AB和EF是直轨道，BC和CDE是竖直面内半径为R的细圆管轨道，其中BC为四分之一圆管轨道，D为圆管轨道CDE的最高点，圆弧轨道与直轨道相接处均平滑相切，EF轨道与水平夹角，底端F有一与轨道垂直的固定弹性板，、C、、F在同一水平直线上。一质量为0.1kg的小物块（其尺寸稍小于圆管内径，可视作质点）被弹射器从静止弹出，通过AB从B点进入圆管轨道，若小物块能够运动到F点，则被弹性板等速反弹（弹回时速度大小不变方向反向），若小物块返回A点，则被弹射器锁定。圆管轨道半径，直轨道AB长，小物块与直轨道AB和EF间的动摩擦因数，其它摩擦阻力均不计。某次游戏时，小物块被弹出后第一次通过最高点D时刚好与圆管轨道无作用力。（，，） （1）求该次游戏小物块第一次经过B点时的速度大小； （2）求该次游戏小物块第二次经过圆管轨道最低点B时对轨道的压力大小； （3）若在弹性限度内改变弹射器内弹簧的压缩量，试写出小物块在直轨道EF上运动的总路程s与弹簧释放的弹性势能的函数关系。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2024年上学期高一年级5月期中考试物理试题卷 考生注意： 1．本科目试题卷共6页。时量75分钟，满分100分。答题前，考生务必将自己的姓名、班级、学号、考号填入相应位置内。 2．客观题请用2B铅笔填涂在答题卡上，主观题用黑色的签字笔书写在答题卡上。考试结束时，只交答题卡，试题卷请妥善保管。 一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求，将各题的正确答案选出来填在答题卡的相应位置） 1. 万有引力定律的发现，明确地向人们宣告：天上和地上的物体都遵循着完全相同的科学法则．发现万有引力定律的科学家是( ) A. 开普勒 B. 第谷 C. 牛顿 D. 卡文迪许 【答案】C 【解析】 【详解】A．开普勒总结得出行星运动定律，A错误 B．第谷得到大量行星运动观测数据，B错误 C．牛顿发想万有引力定律，C正确 D．卡文迪许测出引力常量，D错误 2. 如图所示，是等边三角形，在A点固定放置电荷量为的正点电荷，在C点固定放置一个试探电荷，试探电荷受到的静电力大小为F，再在B点固定放置电荷量为的负点电荷时，试探电荷受到的静电力大小为（　　）。 A. 0 B. F C. D. 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】设等边三角形的边长为L，试探电荷在C受力如图所示 静电力的大小为 在B点固定放置电荷量为的负点电荷时，静电力大小为 由几何 关系可知，则合成后有 故选B。 3. 图甲是一款感应垃圾桶。手或垃圾靠近其感应区，桶盖会自动绕O点水平打开，如图乙所示。桶盖打开过程中其上A、B两点的角速度分别为、，线速度分别为、，则（ ） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】AB．A、B两点同轴转动，A、B两点的角速度相等，即 故AB错误； CD．根据 且 可得 故C错误，D正确。 故选D。 4. 如图是位于祁阳欢乐世界的摩天轮示意图，一质量为50kg的游客（可视为质点）乘坐该摩天轮做匀速圆周运动旋转一周所用的时间是628s，游客到摩天轮中心的距离是50m。（取），下列正确的是（　　） A. 乘客在运动过程中受到的合力为零 B. 乘客在运动过程中的加速度不变 C. 乘客运动的角速度为 D. 乘客运动的线速度大小为 【答案】C 【解析】 【详解】AB．乘客做匀速圆周运动，合外力提供向心力，则乘客在运动过程中受到的合力不为零，加速度方向时刻改变，指向圆心，故AB错误； C．乘客运动的角速度为 故C正确； D．乘客运动的线速度大小为 故D错误。 故选C。 5. 物体在合外力作用下做直线运动的v－t图象如图所示，下列表述正确的是(　　) A. 在0～1 s内，合外力做正功 B. 在0～2 s内，合外力总是做负功 C. 在1 s～2 s内，合外力不做功 D. 在0～3 s内，合外力总是做正功 【答案】A 【解析】 【详解】A．由图可知，在0-1s内，动能增加，故合外力做正功，故A正确； B．在0-2s内，动能先增大后减小，故合外力先做正功，后做负功，故B错误； C．在1-2s内，动能减小，故合外力做负功，故C错误； D．在0-3s内，动能先增加后减小，故合外力先做正功，后做负功，故D错误． 6. 如图所示，长细线下端悬挂一质量的小球，细线上端固定在天花板上O点。将小球拉离竖直位置后给小球一初速度，使小球在水平面内做匀速圆周运动，测得细线与竖直方向的夹角（，）。下列正确的是（ ） A. 细线拉力大小为0.8N B. 小球运动的半径为0.5m C. 小球运动的线速度大小为 D. 小球运动的线速度大小为 【答案】C 【解析】 【详解】A．小球在水平面内做匀速圆周运动，竖直方向小球受力平衡，则 解得细线拉力大小 故A错误； B．小球运动的半径为 故B错误； CD．细线拉力水平方向的分力提供向心力，则 解得小球运动的线速度大小为 故C正确，D错误。 故选C。 7. 如图所示，自由下落的小球，从它接触到竖直放置的轻质弹簧开始，一直到弹簧被压缩到 最短的过程中，下列说法正确的是 A. 小球的动能先增大后减小 B. 小球在刚接触弹簧时动能最大 C. 小球的机械能守恒 D. 小球的动能和弹簧的弹性势能之和不变 【答案】A 【解析】 【详解】AB.从接触弹簧开始到将弹簧压缩到最短的过程中，开始时重力大于弹力，小球向下做加速运动，在下降的过程中弹力增大，加速度减小，当加速度减小到零，速度达到最大，然后重力小于弹力，向下做减速运动，到达最低点速度为零，可知，小球的动能先增大后减小．故A正确，B错误． C.由于弹簧的弹力对小球做负功，所以小球的机械能减少，故C错误． D.对于小球和弹簧组成的系统，由于只有重力和弹力做功，则系统的机械能守恒，可知，小球的重力势能一直减小，则小球的动能和弹簧的弹性势能之和一直增加，故D错误． 二、多项选择题（本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求；全部选对的得5分，选对但不全的得3分，错选或不选的得0分。将各题的正确答案选出来填在答题卡的相应位置） 8. 如图所示，A、B两点在点电荷产生的电场的一条电场线上，若一带负电的粒子从B点运动到A点时，加速度增大而速度减小，则可判定（　　） A. 点电荷一定带正电 B. 点电荷一定带负电 C. 点电荷一定在A点的左侧 D. 点电荷一定在B点的右侧 【答案】BC 【解析】 【详解】从B点运动到A点时，速度减小，说明所受电场力由A到B，因为粒子带负电所以场强方向由B到A 从B点运动到A点时，加速度增大，说明场源电荷在A点左侧，故可判断点电荷一定带负电， 所以正确选项为BC 9. 如图所示，实线是匀强电场电场线，虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹，a，b是轨迹上的两点。若带电粒子在运动中只受静电力作用，则由此图可做出的正确判断是（ ） A. 带电粒子带正电 B. 带电粒子带负电 C. 带电粒子在a点的速度大于在b点的速度 D. 带电粒子在a点的速度小于在b点的速度 【答案】AD 【解析】 【详解】AB．根据曲线运动的合外力指向轨迹的凹处，可知带电粒子受到的电场力向左，故带电粒子带正电，故A正确，B错误； CD．若带电粒子从a点向b点运动，电场力与速度的夹角为锐角，电场力做正功，带电粒子速度增大，则带电粒子在a点的速度小于在b点的速度，若带电粒子从b点向a点运动，电场力与速度的夹角为钝角，电场力做负功，带电粒子速度减小，则带电粒子在a点的速度小于在b点的速度，综上所述，带电粒子在a点的速度小于在b点的速度，故C错误，D正确。 故选AD。 10. 2018年12月8日凌晨2点24分，中国长征三号乙运载火箭在西昌卫星发射中心起飞，把“嫦娥四号”探测器送入地月转移轨道，“嫦娥四号”经过地月转移轨道的P点时实施一次近月调控后进入环月圆形轨道I，再经过系列调控使之进入准备“落月”的椭圆轨道Ⅱ，于2019年1月3日上午10点26分，最终实现人类首次月球背面软着陆，若绕月运行时只考虑月球引力作用，下列关于“嫦娥四号”的说法正确的是（　　） A. 沿轨道I运行至P点的加速度小于沿轨道Ⅱ运行至P点的加速度 B. 沿轨道I运行至P点的加速度等于沿轨道Ⅱ运行至P点的加速度 C. 经过地月转移轨道的P点时必须进行加速后才能进入环月圆形轨道I D. 经过地月转移轨道的P点时必须进行减速后才能进入环月圆形轨道I 【答案】BD 【解析】 【详解】AB．探测器的加速度满足 沿轨道I运行至P点的加速度等于沿轨道Ⅱ运行至P点的加速度，故A错误，B正确； CD．地月转移轨道曲率半径比环月圆形轨道I半径大，所以应减速近心，故C错误，D正确。 故选BD。 11. 如图所示，两轮平衡车广受年轻人的喜爱，它的动力系统由电池驱动，能够输出的最大功率为，小明驾驶平衡车在水平路面上沿直线运动，受到的阻力恒为f，已知小明和平衡车的总质量为m，从启动到达到最大速度的整个过程中，小明和平衡车可视为质点，不考虑小明对平衡车做功，设平衡车启动后最初的一段时间内是由静止开始做加速度为a的匀加速直线运动，直到达到最大功率，下列正确的是（　　） A. 平衡车做匀加速直线运动时，输出功率与速度成正比 B. 平衡车做匀加速直线运动时，牵引力大小 C. 平衡车做匀加速直线运动所用的时间 D. 平衡车做匀加速直线运动所用时间 【答案】AC 【解析】 【详解】A．平衡车做匀加速直线运动时，牵引力一定，根据 可知，输出功率与速度成正比，A正确； B．根据牛顿第二定律有 解得 B错误； CD．匀加速的末状态达到最大功率 由运动学公式有 解得 C正确，D错误。 故选AC。 三、实验题（本题共2小题，每空2分，共12分） 12. 用如图所示的实验装置探究小球做匀速圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系，转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮1和变速塔轮2匀速转动，槽内的小球就随槽做匀速圆周运动。横臂的挡板对小球的压力提供向心力，小球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺上黑白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的大小关系。 （1）在探究向心力与半径、质量、角速度的关系时，用到的主要实验方法是______。 A．理想实验法 B．控制变量法 C．等效替代法 D．演绎推理法 （2）通过本实验的定性分析可以得到：在小球质量和运动半径一定的情况下，小球做圆周运动的角速度越大，需要的向心力就越______（填“大”或“小”）； （3）由更精确的实验可得向心力的表达式为。在某次探究实验中，当a、b两个完全相同小球转动的半径相等时，图中标尺上黑白相间的等分格显示出a、b两个小球所受向心力的比值为1∶4，由此表达式可求得与皮带连接的变速塔轮1与塔轮2对应的半径之比为______。 【答案】 ①. B ②. 大 ③. 2∶1 【解析】 【详解】（1）[1]在研究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时，需先控制某些量不变，研究另外两个物理量的关系，该方法为控制变量法，故选B。 （2）[2]由可知，在小球质量和运动半径一定的情况下，小球做圆周运动的角速度越大，受到的向心力就越大； （3）[3]根据，两球的向心力之比为1∶4，当半径和质量相等时，则转动的角速度之比为1∶2，因为靠皮带传动，变速塔轮边缘的线速度大小相等，根据，知与皮带连接的变速塔轮1与塔轮2对应的半径之比为2∶1。 13. 某实验小组利用如图甲所示装置，让重物带动纸带从静止开始自由下落验证机械能守恒定律。 （1）要完成此实验，除了图甲中所示的器材及导线和开关外，还必须选用下列器材中______（填字母标号）： A.秒表 B.刻度尺 C.天平 D.砝码 （2）在某次实验中，质量为0.3 kg的重物自由下落，在纸带上打出一系列的点，如图乙所示。若纸带相邻两个点之间时间间隔为0.02 s，从起点O到打下点B的过程中，重力势能减少量______J，此过程中物体动能的增加量______J，（g取，结果均保留3位有效数字）； （3）多次实验结果显示，重力势能的减少量稍大于动能的增加量，最可能的原因是______： A.利用公式计算重物速度 B.利用公式计算重物速度 C.存在空气阻力和摩擦阻力的影响 D.没有采用多次实验取平均值的方法 （4）该小组同学们根据纸带算出了相应点的速度，作出图像如图丙所示，请根据图像计算出当地的重力加速度g＝______。（结果保留3位有效数字） 【答案】 ①. B ②. 0.547 ③. 0.513 ④. C ⑤. 9.70 【解析】 【详解】（1）[1]A．打点计时器自动计时，所以不需要秒表，A错误； B．测量长度需要用到刻度尺，B正确； CD．本实验需要验证 即需要验证是否近似等于，故不需要测量重物质量，所以不需要天平、砝码，CD错误。 故选B。 （2）[2]从起点O到打下点B的过程中，重物的重力势能减少量为 [3]打下B点时重物的速度为 故重物动能的增加量为 （3）[4]AB．实验目的是验证机械能守恒，所以不能用和两公式来计算重物速度，等于默认机械能守恒，AB错误； C．重力势能减少量稍大于动能的增加量，这是因为重物下落过程中空气阻力和摩擦阻力做负功，C正确； D．不论经过多少次实验，都会有重力势能的减少量稍大于动能的增加量，这属于系统误差，采用多次实验取平均值的方法也改变不了这一结果，D错误。 故选C。 （4）[5]根据 可知 则图线的斜率表示重力加速度，由图丙可得 四、计算题（本题共3小题，共36分） 14. 一宇航员为了估测某一星球表面重力加速度和该星球的质量，在该星球的表面做自由落体实验：让小球在离地面h高处自由下落，他测出经时间t小球落地，又已知该星球的半径为R，忽略一切阻力．求： (1)该星球表面的重力加速度g； (2)该星球的质量M； (3)该星球的第一宇宙速度v． 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）由自由落体运动规律 可得 （2）在星球表面物体所受万有引力等于物体重力 可得 （3）物体在星球表面附近做匀速圆周运动，所受万有引力提供向心力 15. 如图所示，光滑水平面BC与竖直固定的光滑半圆形导轨CD在C点平滑连接，导轨的直径CD与水平面垂直，导轨的半径。轻弹簧的左端固定在竖直挡板上，弹簧处于自然长度时右端位于图中的A点，一个质量为1kg可视为质点的小球将弹簧压缩至B处并处于静止状态（小球与弹簧不连接），此时弹簧的弹性势能为18J。现从B处由静止释放小球，小球被弹簧弹开后沿水平面运动经C点最后从D点飞出，不计空气阻力，。求： （1）小球被弹簧弹开后离开弹簧时的速度大小； （2）小球运动到D点时对轨道的压力大小。 【答案】（1） （2）22N 【解析】 【小问1详解】 对弹簧和小球组成的系统，由机械能守恒定律得 解得 【小问2详解】 小球从C运动D，由动能定理得 解得 小球在D点时，根据牛顿第二定律 解得 由牛顿第三定律可知，小球对轨道的压力大小为22N。 16. 如图为某游戏装置的示意图。紧邻A处左侧装有一弹簧弹射器（内壁光滑），AB和EF是直轨道，BC和CDE是竖直面内半径为R的细圆管轨道，其中BC为四分之一圆管轨道，D为圆管轨道CDE的最高点，圆弧轨道与直轨道相接处均平滑相切，EF轨道与水平夹角，底端F有一与轨道垂直的固定弹性板，、C、、F在同一水平直线上。一质量为0.1kg的小物块（其尺寸稍小于圆管内径，可视作质点）被弹射器从静止弹出，通过AB从B点进入圆管轨道，若小物块能够运动到F点，则被弹性板等速反弹（弹回时速度大小不变方向反向），若小物块返回A点，则被弹射器锁定。圆管轨道半径，直轨道AB长，小物块与直轨道AB和EF间的动摩擦因数，其它摩擦阻力均不计。某次游戏时，小物块被弹出后第一次通过最高点D时刚好与圆管轨道无作用力。（，，） （1）求该次游戏小物块第一次经过B点时的速度大小； （2）求该次游戏小物块第二次经过圆管轨道最低点B时对轨道的压力大小； （3）若在弹性限度内改变弹射器内弹簧的压缩量，试写出小物块在直轨道EF上运动的总路程s与弹簧释放的弹性势能的函数关系。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）在D点满足 在由B运动到D点的过程中 联立解得 （2）第二次到达D点时的速度 从第二次到达D点到第二次到达B点的过程中 在B点 联立解得 由牛顿第三定律可知 （3）恰好能过D点时，满足 即当弹簧释放的弹性势能小于1.5J时，小物块在直轨道EF上运动的总路程s为零。 恰好能回到D点时，满足 即当弹簧释放的弹性势能大于等于1.5J，小于1.692J时，小物块在直轨道EF上运动的总路程s满足 解得 当弹簧释放的弹性势能大于等于1.692J时，小物块在直轨道EF上运动的总路程 综上所述 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$