精品解析:河北省邯郸市武安市第一中学2024-2025学年高二上学期10月期中考试物理试题
2024-11-06
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2份
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资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 高二 |
| 章节 | - |
| 类型 | 试卷 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-期中 |
| 学年 | 2024-2025 |
| 地区(省份) | 河北省 |
| 地区(市) | 邯郸市 |
| 地区(区县) | 武安市 |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 6.22 MB |
| 发布时间 | 2024-11-06 |
| 更新时间 | 2024-11-06 |
| 作者 | 匿名 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2024-11-06 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/48450517.html |
| 价格 | 5.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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内容正文:
武安一中2024—2025学年第一学期10月期中考试高二物理
考试时间:75分钟
一、单选题(每题4分,共28分。)
1. 如图,一学生练习用头颠球。某次足球由静止开始自由下落80 cm,被头部重新顶起,离开头部后足球竖直上升的最大高度为45 cm。已知足球与头部作用的时间为0.1 s,足球的质量为0.4 kg,重力加速度大小取。则头部对足球的平均作用力大小为( )
A. 32 N B. 28 N C. 8 N D. 4 N
2. 如图所示,在地球上同一个地区创设不同的条件进行单摆实验。图甲装置置于真空中,悬点处固定一带正电的小球,绝缘细线下端连接另一带正电小球,周期记为;图乙中,单摆的悬点在一向下加速的电梯顶端,周期记为;图丙中的摆球带正电,在如图所示的匀强磁场中进行摆动,周期记为;图丁中的摆球带正电,在如图所示的匀强电场中进行摆动,周期记为。若四个单摆的摆长一样长,则周期关系正确的是( )
A. B.
C. D.
3. 手持软长绳的一端O点,在竖直平面内连续向上、向下抖动软绳(可视为简谐运动),带动绳上的其他质点振动形成水平传播的简谐波,P、Q为绳上的两点。t=0时O点由平衡位置开始振动,至t1=4s时刻恰好传到P位置,至t2=6s时刻恰好传到Q位置,如图所示为t2时刻软绳的波形图。则( )
A. 波源起振方向向下
B. t1时刻P点运动方向向上
C. t2时刻P点运动方向向上
D. t2时刻P点运动至Q点
4. 在水池底部水平放置四条细灯带构成的正方形发光体,正方形的边长为0.25m,水的折射率,细灯带到水面的距离,则有光射出的水面形状(用阴影表示)为( )
A. B.
C. D.
5. 消除噪声污染是当前环境保护的一个重要课题,小聪设计了一个“消声器”,用来削弱噪声。如图所示,置于管口T处的声源发出一列单一频率声波,分成的两列强度不同的声波分别沿A、B两管传播到出口O处,先调节A、B两管等长,在O处接收到高强度的声波,然后将A管向右拉长d,在O处第一次探测到声波强度显著减小,则声波的波长为( )
A. d B. 2d C. 4d D. 8d
6. 如图所示,水平桌面上有一正三角形线框abc,线框由粗细相同的同种材料制成,边长为L,线框在与桌面成60°角斜向下的匀强磁场中,磁感应强度大小为B,ac边与磁场方向垂直。现a、c两点接到直流电源上,流过ac边的电流大小为I,线框静止在桌面上,则线框受到的安培力大小为( )
A. B. C. D.
7. 一块质量为M、长为l的长木板A 静止放在光滑的水平面上,质量为m的物体B(可视为质点)以初速度v0从左端滑上长木板 A 的上表面并从右端滑下,该过程中,物体B的动能减少量为,长木板A的动能增加量为,A、B间因摩擦产生的热量为Q,下列说法正确的是( )
A. A、B组成系统动量、机械能均守恒
B. ,,Q的值可能为,,
C. ,,Q的值可能为,,
D. 若增大v0和长木板A的质量M,B一定会从长木板A的右端滑下,且Q将增大
二、多选题(每题6分,共18分。少选得3分)
8. 如图所示,一束质量、速度和电荷量不全相等的离子,经过由相互垂直的匀强电场和匀强磁场组成的速度选择器后,进入另一个匀强磁场中并分裂为A、B两束,下列说法中正确的是( )
A. 组成A束和B束的离子都带负电 B. 组成A束和B束的离子动量大小可能相同
C. A束离子的比荷小于B束离子的比荷 D. 速度选择器中的磁场方向垂直于纸面向外
9. 如图甲所示,一轻弹簧两端分别与质量为和的两物块相连接,并且静止在光滑的水平面上。现使瞬间获得水平向右的速度3m/s,以此刻为计时零点,两物块的速度随时间变化的规律如图乙所示,从图像信息可得( )
A. 在、时刻弹簧处于原长状态
B. 时刻两物体达到共速,弹簧被压缩到最短
C. 两物块的质量之比为
D. 在时刻两物块的动能大小之比为
10. 如图所示, 有一个边长为l, 磁感应强度为B的正方形匀强磁场区域 abcd,e是ab的中点,f 是ac的中点, 如果在c点沿对角线方向以一定的速度v射入一比荷为k的带电粒子(不计重力),且该粒子恰好能从f点射出。则下列说法正确的是( )
A. 粒子射入磁场的速度大小
B. 若粒子入射速度大小变为2v, 则粒子恰好从a点射出
C. 若只减小粒子入射速度大小, 则粒子在磁场中的运动时间不变
D. 若只改变粒子入射速度的大小,使粒子可以从e点射出,则粒子射出磁场时的速度方向与 ab边垂直
三、实验题
11. 小张同学在实验室进行“用单摆测重力加速度”的实验:
(1)他将摆球悬挂于铁架台上,如图所示的悬挂方式中,正确的是___。
(2)他在实验中的操作哪一项是正确的: 。
A. 摆线在选择时应挑选细些、长些,伸缩性好的进行实验
B. 摆球尽量选择质量小且体积小的
C. 为了方便测量,实验时应使摆角较大,15°为宜
D. 测量数据时,可以从摆球经过平衡位置时从0开始计数,记下摆球第100次经过最低点所用的时间t,则单摆周期
(3)①测量周期时,用停表记录了单摆振动50次所用的时间如图甲所示为______s。
②测摆长时,他采用了刻度尺直接测量的方法,如图乙所示,将摆球最低点对应的刻度尺读数代入计算,则测得的重力加速度g值_______。(选填“偏大”、“偏小”“没有影响”)
12. 用如图甲所示的装置来做“用双缝干涉测量光的波长”的实验。
(1)将实验仪器按要求安装在光具座上,则在图甲中1、2处分别应该安装的器材是________。
A. 1处为单缝、2处为双缝 B. 1处为单缝、2处为滤光片
C. 1处为滤光片、2处为单缝 D. 1处为双缝、2处为单缝
(2)实验中观察到较模糊的干涉条纹,要使条纹变得清晰,值得尝试的是________。
A. 旋转目镜 B. 调节拨杆 C. 换测量头 D. 换光源
(3)单色光照射双缝得到的干涉条纹如图乙所示,分划板在图中A、B位置时游标卡尺示数也在图乙中给出。
①分划板在图中A位置时游标卡尺的示数为________;
②若双缝间距,双缝到光屏间的距离,该单色光的波长________m(结果保留两位有效数字)。
四、解答题
13. 为了从坦克内部观察外部的目标,在坦克壁上开了一个小孔。假定坦克壁厚20cm,孔左右两边的距离为30cm。孔内安装一玻璃,厚度与坦克壁厚相同,ABCD为玻璃的截面,如图所示。用一束激光从A点与水平方向成37°射入玻璃,恰好从CD边中点射出,已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,光在真空中的传播速度为c=3×108m/s。求:
(1)光线在玻璃中由A点传播至CD边中点所需的时间;
(2)坦克内的人从AB中点向外观察能看到的外界角度范围。
14. 如图所示,在与水平方向成37°角的金属导轨间连一电源,电源电动势E=1.5V,内阻r=0.5Ω,在相距L=1m的平行导轨上垂直于导轨放一重0.3N的金属棒ab,棒在两导轨间电阻R=4.5Ω,其余电阻不计,磁场方向竖直,导轨和金属棒之间的摩擦因数μ=0.5,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,导体棒静止,sin37°=0.6,cos37°=0.8,求:
(1)磁感应强度B的方向;
(2)流过金属棒电流强度大小;
(3)匀强磁场的磁感应强度取值范围。
15. 如图所示,在光滑水平地面上放置着一半径为R的圆弧形滑块B,其弧面光滑,在滑块B的右侧放置一连接有轻质弹簧的小球C。现让小球A从滑块B的正上方距地面高h=2R处由静止释放,小球沿滑块B的切线进入圆弧面,然后从滑块B的末端水平滑出,之后小球A挤压弹簧但与弹簧未粘连。已知小球A的质量为m,小球C的质量为4m,滑块B的质量为km(k>1),重力加速度为g。
(1)小球A从滑块B末端滑出时,求小球A和滑块B的速度分别为多少?
(2)小球A挤压弹簧过程中,求弹簧最大的弹性势能;
(3)要使小球A弹回后能追上滑块B,则k取值范围。
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武安一中2024—2025学年第一学期10月期中考试高二物理
考试时间:75分钟
一、单选题(每题4分,共28分。)
1. 如图,一学生练习用头颠球。某次足球由静止开始自由下落80 cm,被头部重新顶起,离开头部后足球竖直上升的最大高度为45 cm。已知足球与头部作用的时间为0.1 s,足球的质量为0.4 kg,重力加速度大小取。则头部对足球的平均作用力大小为( )
A. 32 N B. 28 N C. 8 N D. 4 N
【答案】A
【解析】
【详解】设足球从高处自由落下根头部接触瞬间速度大小为,离开头部做竖直上抛运动瞬间速度大小为,有
解得
取向上为正方向,根据动量定理有
解得
故选A。
2. 如图所示,在地球上同一个地区创设不同的条件进行单摆实验。图甲装置置于真空中,悬点处固定一带正电的小球,绝缘细线下端连接另一带正电小球,周期记为;图乙中,单摆的悬点在一向下加速的电梯顶端,周期记为;图丙中的摆球带正电,在如图所示的匀强磁场中进行摆动,周期记为;图丁中的摆球带正电,在如图所示的匀强电场中进行摆动,周期记为。若四个单摆的摆长一样长,则周期关系正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】单摆甲所受的库仑力和单摆丙受的洛伦兹力总是沿半径方向,不影响回复力,则
根据等效重力加速度的求法,在平衡位置处,对乙有
解得
则有
对丁有
则
故
综上比较四个单摆的周期可知
故选D。
3. 手持软长绳一端O点,在竖直平面内连续向上、向下抖动软绳(可视为简谐运动),带动绳上的其他质点振动形成水平传播的简谐波,P、Q为绳上的两点。t=0时O点由平衡位置开始振动,至t1=4s时刻恰好传到P位置,至t2=6s时刻恰好传到Q位置,如图所示为t2时刻软绳的波形图。则( )
A. 波源起振方向向下
B. t1时刻P点的运动方向向上
C. t2时刻P点运动方向向上
D. t2时刻P点运动至Q点
【答案】B
【解析】
【详解】A.图示为t2时刻软绳的波形图,Q点起振,根据同侧法判断Q点的起振方向向上,因此波源的起振方向向上,故A错误;
B.t1时刻P点起振,因此P点的运动方向向上,故B正确;
CD.t2时刻P点已完成半个周期的运动,此时P点的运动方向向下,质点的振动形式进行传播,质点不会随波迁移,故CD错误。
故选B。
4. 在水池底部水平放置四条细灯带构成的正方形发光体,正方形的边长为0.25m,水的折射率,细灯带到水面的距离,则有光射出的水面形状(用阴影表示)为( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】灯带发出的光从水面射出的不发生全反射,临界角的正弦值
如图所示,根据几何关系可知
则一个发光点发出的光在水面上形成的是一个半径为0.15m的圆,故光射出水面形状的边缘为弧形,整个光源是一个正方向,其内切圆的半径,,故有光线射出水面的区域无空缺。C正确。
故选C。
5. 消除噪声污染是当前环境保护的一个重要课题,小聪设计了一个“消声器”,用来削弱噪声。如图所示,置于管口T处的声源发出一列单一频率声波,分成的两列强度不同的声波分别沿A、B两管传播到出口O处,先调节A、B两管等长,在O处接收到高强度的声波,然后将A管向右拉长d,在O处第一次探测到声波强度显著减小,则声波的波长为( )
A. d B. 2d C. 4d D. 8d
【答案】C
【解析】
【详解】当A、B两管等长时,两列波发生的干涉使得声波显著增强,将A管拉长d后,声波强度显著减小,说明两列波发生的干涉使得声波减弱,因为这是第一次干涉使得声波减弱,所以A管上、下两部分伸长的距离之和为波长的一半,即
解得
故选C。
6. 如图所示,水平桌面上有一正三角形线框abc,线框由粗细相同的同种材料制成,边长为L,线框在与桌面成60°角斜向下的匀强磁场中,磁感应强度大小为B,ac边与磁场方向垂直。现a、c两点接到直流电源上,流过ac边的电流大小为I,线框静止在桌面上,则线框受到的安培力大小为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】根据题意可知正三角形框架接入电路后,ac边与abc边并联,通过ac边的电流大小为I,则通过ab、bc边的电流大小为;因为ac边与磁场方向垂直,ab边、bc边在磁场中总的等效长度为L,故线框所受安培力大小为
故选C。
7. 一块质量为M、长为l的长木板A 静止放在光滑的水平面上,质量为m的物体B(可视为质点)以初速度v0从左端滑上长木板 A 的上表面并从右端滑下,该过程中,物体B的动能减少量为,长木板A的动能增加量为,A、B间因摩擦产生的热量为Q,下列说法正确的是( )
A. A、B组成的系统动量、机械能均守恒
B. ,,Q值可能为,,
C. ,,Q的值可能为,,
D. 若增大v0和长木板A的质量M,B一定会从长木板A的右端滑下,且Q将增大
【答案】B
【解析】
【详解】A.A、B组成的系统合力为零,因此动量守恒;而A、B由于存在摩擦生热,故系统机械能不守恒,A错误;
BC.画出物体B和长木板A的速度—时间图线,分别如图中1和2所示,图中1和2之间的梯形面积表示板长,1与轴所围的面积表示物体B的位移x1,2与轴所围的面积表示长木板A的位移x2,由图可知
又有
则有
可知B项所给数值有可能,故B正确,C错误。
D.若增大v0和长木板A的质量M,在v-t图像中1将向上平移,而2的图像斜率变小,即A 的加速度变小,显然可知B一定会从长木板A 的右端滑下,而Q=fl不变,D错误。
故选B。
二、多选题(每题6分,共18分。少选得3分)
8. 如图所示,一束质量、速度和电荷量不全相等的离子,经过由相互垂直的匀强电场和匀强磁场组成的速度选择器后,进入另一个匀强磁场中并分裂为A、B两束,下列说法中正确的是( )
A. 组成A束和B束的离子都带负电 B. 组成A束和B束的离子动量大小可能相同
C. A束离子的比荷小于B束离子的比荷 D. 速度选择器中的磁场方向垂直于纸面向外
【答案】AB
【解析】
【详解】A.A束和B束的离子进入磁场后都向右偏,根据左手定则可以判断A束和B束的离子都带负电,故A正确;
C.A、B束离子的速度相同,而A束离子在磁场中的偏转半径较小,由
得
A束和B束的离子通过速度选择器后速度相同,磁场相同,所以A束离子的比荷大于B束离子的比荷,故C错误;
B.根据
A束离子的比荷大于B束离子的比荷,而它们的电荷量关系未知,则无法判断离子质量关系,当质量相同时,动量也相同,故B正确;
D.速度选择器中A、B束离子所受静电力向左,所以所受洛伦兹力应向右,结合左手定则可判断磁场方向应垂直于纸面向里,故D错误。
故选AB。
9. 如图甲所示,一轻弹簧的两端分别与质量为和的两物块相连接,并且静止在光滑的水平面上。现使瞬间获得水平向右的速度3m/s,以此刻为计时零点,两物块的速度随时间变化的规律如图乙所示,从图像信息可得( )
A. 在、时刻弹簧处于原长状态
B. 时刻两物体达到共速,弹簧被压缩到最短
C. 两物块的质量之比为
D. 在时刻两物块的动能大小之比为
【答案】AD
【解析】
【详解】AB.图乙可知两物块的运动过程,开始时逐渐减速,逐渐加速,弹簧被压缩,时刻二者速度相同,弹簧被压缩至最短,系统动能最小,弹性势能最大,然后弹簧逐渐恢复原长,继续加速,先减速为零,然后反向加速,时刻,弹簧恢复原长状态,因为此时两物块速度相反,所以弹簧的长度将逐渐增大,两物块均减速,时刻,两物块速度相等,弹簧最长,系统动能最小,因此从到过程中弹簧由伸长状态恢复原长,A正确,B错误;
C.系统动量守恒,从开始到时刻有
,,
解得
C错误;
D.在时刻,和的速度大小分别为
,
又有
则动能大小之比为
D正确。
故选AD。
10. 如图所示, 有一个边长为l, 磁感应强度为B的正方形匀强磁场区域 abcd,e是ab的中点,f 是ac的中点, 如果在c点沿对角线方向以一定的速度v射入一比荷为k的带电粒子(不计重力),且该粒子恰好能从f点射出。则下列说法正确的是( )
A. 粒子射入磁场的速度大小
B. 若粒子入射速度大小变为2v, 则粒子恰好从a点射出
C. 若只减小粒子入射速度大小, 则粒子在磁场中的运动时间不变
D. 若只改变粒子入射速度的大小,使粒子可以从e点射出,则粒子射出磁场时的速度方向与 ab边垂直
【答案】BC
【解析】
【详解】A.由题意,当粒子从f点飞出时,画出粒子运动轨迹,利用几何知识,可求得粒子在磁场中的运动半径
根据
,
可求得
故A错误;
B.若粒子入射速度大小变为2v, 则粒子在磁场中的运动半径将变为
由几何知识可判断知粒子恰好从a点射出,故B正确;
C.若只减小粒子入射速度大小,则粒子在磁场中的运动半径将减小,画出粒子在磁场中的运动轨迹可知,粒子均从ef边射出,由几何知识可知粒子运动轨迹所对应的圆心角均为90°,运动时间均为
可知粒子在磁场中的运动时间不变,故C正确;
D.若只改变粒子入射速度的大小,使粒子可以从e点射出,画出粒子在磁场中的运动轨迹,若粒子射出磁场时的速度方向与 ab边垂直,由几何知识可知,粒子在磁场中运动轨迹的圆心不可能落ba与cb垂线的交点上,故D错误。
故选BC 。
三、实验题
11. 小张同学在实验室进行“用单摆测重力加速度”的实验:
(1)他将摆球悬挂于铁架台上,如图所示的悬挂方式中,正确的是___。
(2)他在实验中的操作哪一项是正确的: 。
A. 摆线在选择时应挑选细些、长些,伸缩性好的进行实验
B. 摆球尽量选择质量小且体积小的
C. 为了方便测量,实验时应使摆角较大,15°为宜
D. 测量数据时,可以从摆球经过平衡位置时从0开始计数,记下摆球第100次经过最低点所用时间t,则单摆周期
(3)①测量周期时,用停表记录了单摆振动50次所用的时间如图甲所示为______s。
②测摆长时,他采用了刻度尺直接测量的方法,如图乙所示,将摆球最低点对应的刻度尺读数代入计算,则测得的重力加速度g值_______。(选填“偏大”、“偏小”“没有影响”)
【答案】(1)C (2)D
(3) ①. 111.4 ②. 偏大
【解析】
【小问1详解】
为防止实验过程摆长发生变化,单摆上端应固定;由图示可知,A、B的悬挂方式在实验过程中摆线会松动,悬点没有固定,C的悬挂方式可以避免摆线松动,悬点固定。
故选C。
【小问2详解】
AB.为减小实验误差,摆线尽量选择细些、伸缩性小些且适当长一些的,摆球尽量选择密度大的,即质量大些、体积小些的,故AB错误;
C.应使摆角小于5°,才可看作理想单摆,故C错误;
D.测量数据时,可以从摆球经过平衡位置时从0开始计数,记下摆球第100次经过最低点所用的时间t,则单摆周期
故D正确;
故选D。
【小问3详解】
①[1]根据秒表的读数方式可知示数为90s+21.4s=111.4s;
②[2]摆长应为摆线长与小球半径之和,根据
可知,将摆球最低点对应的刻度尺读数代入计算,测得的重力加速度g值偏大。
12. 用如图甲所示装置来做“用双缝干涉测量光的波长”的实验。
(1)将实验仪器按要求安装在光具座上,则在图甲中1、2处分别应该安装的器材是________。
A. 1处为单缝、2处为双缝 B. 1处为单缝、2处为滤光片
C. 1处为滤光片、2处为单缝 D. 1处为双缝、2处为单缝
(2)实验中观察到较模糊的干涉条纹,要使条纹变得清晰,值得尝试的是________。
A. 旋转目镜 B. 调节拨杆 C. 换测量头 D. 换光源
(3)单色光照射双缝得到的干涉条纹如图乙所示,分划板在图中A、B位置时游标卡尺示数也在图乙中给出。
①分划板在图中A位置时游标卡尺的示数为________;
②若双缝间距,双缝到光屏间的距离,该单色光的波长________m(结果保留两位有效数字)。
【答案】(1)A (2)B
(3) ①. 11.1 ②.
【解析】
【小问1详解】
光先通过单缝获得单一频率的光,再通过双缝获得相干光源,故1处为单缝、2处为双缝。
故选A。
【小问2详解】
使条纹变得清晰,最方便的方式是调节拨杆。
故选B。
【小问3详解】
[1][2]A位置时游标卡尺的示数为
B位置时游标卡尺示数为
相邻条纹间距为
根据
代入数据得
四、解答题
13. 为了从坦克内部观察外部的目标,在坦克壁上开了一个小孔。假定坦克壁厚20cm,孔左右两边的距离为30cm。孔内安装一玻璃,厚度与坦克壁厚相同,ABCD为玻璃的截面,如图所示。用一束激光从A点与水平方向成37°射入玻璃,恰好从CD边中点射出,已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,光在真空中的传播速度为c=3×108m/s。求:
(1)光线在玻璃中由A点传播至CD边中点所需的时间;
(2)坦克内的人从AB中点向外观察能看到的外界角度范围。
【答案】(1);(2)
【解析】
【详解】(1)光线从A点射入时的光路图如图所示
光线从A点射入时的折射角为
则
在A点由光的折射定律可知
光在玻璃中的传播速度为
光的路程为
故光线在玻璃中由A点传播至边中点所需的时间
(2)坦克内的人从AB中点向外观察时,看到的范围如图所示
由几何关系得
由光的折射定律可知
解得
坦克内的人从中点向外观察时,则能看到的外界角度范围为
14. 如图所示,在与水平方向成37°角的金属导轨间连一电源,电源电动势E=1.5V,内阻r=0.5Ω,在相距L=1m的平行导轨上垂直于导轨放一重0.3N的金属棒ab,棒在两导轨间电阻R=4.5Ω,其余电阻不计,磁场方向竖直,导轨和金属棒之间的摩擦因数μ=0.5,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,导体棒静止,sin37°=0.6,cos37°=0.8,求:
(1)磁感应强度B的方向;
(2)流过金属棒的电流强度大小;
(3)匀强磁场的磁感应强度取值范围。
【答案】(1)磁场方向竖直向上;(2)0.3A;(3)
【解析】
【详解】(1)根据题意
故要使导体棒处于静止状态,根据左手定则可知,磁场方向竖直向上,导体棒受到的安培力沿斜面向上;
(2)由闭合电路的欧姆定律可得
=0.3A
(3)当导体棒有下滑趋势时,则有
当导体棒有上滑趋势时
故磁感应强度的取值范围为
15. 如图所示,在光滑水平地面上放置着一半径为R的圆弧形滑块B,其弧面光滑,在滑块B的右侧放置一连接有轻质弹簧的小球C。现让小球A从滑块B的正上方距地面高h=2R处由静止释放,小球沿滑块B的切线进入圆弧面,然后从滑块B的末端水平滑出,之后小球A挤压弹簧但与弹簧未粘连。已知小球A的质量为m,小球C的质量为4m,滑块B的质量为km(k>1),重力加速度为g。
(1)小球A从滑块B末端滑出时,求小球A和滑块B的速度分别为多少?
(2)小球A挤压弹簧过程中,求弹簧最大的弹性势能;
(3)要使小球A弹回后能追上滑块B,则k的取值范围。
【答案】(1);;(2);(3)
【解析】
【详解】(1)因小球和滑块组成的系统水平方向不受外力,则系统水平动量守恒。取水平向右为正方向,则有
根据系统的机械能守恒得
联立,解得
(2)小球A挤压弹簧过程中,当两小球共速时,弹簧压缩最短,具有最大的弹性势能,可得
又
联立,解得
(3)小球A与小球C通过弹簧相互作用过程中,动量守恒机械能守恒,有
,
联立,解得
负号表示小球A向左运动,要使小球A弹回后能追上滑块B,则有
解得
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