精品解析：江西省萍乡市2024-2025学年高二上学期期中考试物理试题

萍乡市2024—2025学年度高二第一学期期中考试 物理试卷 （考试时间：75分钟） 考生注意： 1.答卷前，考生务必将自己的准考证号、姓名填写在答题卡上。考生要认真核对答题卡上粘贴的条形码的“准考证号、姓名、考试科目”与本人准考证号、姓名是否一致。 2.客观题选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。答案不能答在试卷上。主观题用黑色墨水签字 笔在答题卡上书写作答，在试题卷上作答，答案无效。 3.考试结束，监考员将试题卷、答题卡一并收回。 一、单选题（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，只有一项是符合题目要求） 1. 结合课本和生活中出现的以下情景，下列说法正确的是（　　） A. 图甲中木板对托盘的压力就是木块和木板的总重力 B. 图乙中伽利略利用该实验说明了“物体的运动不需要力来维持” C. 图丙中A同学推动B同学时，A对B的作用力大于B对A的作用力 D. 图丁中，王亚平在太空授课时处于完全失重状态，重力消失了 2. 某跳伞运动员打开降落伞后以4m/s的速度匀速竖直降落，当运动员到达离地面16m的高度时，突然起风，持续水平风力使运动员连同降落伞产生一个沿水平方向的加速度，运动员的落地点偏离了6m，则运动员在水平方向的加速度大小为（ ） A. B. C. D. 3. 如图所示，质量为m的物体通过一根跨过光滑定滑轮的轻绳与汽车相连，汽车以速度 v向右做匀速直线运动，细绳与水平面间夹角为θ，已知重力加速度为g，下列说法正确的是（　　） A. 物体做匀加速直线运动 B. 物体的速度大小为 C. 物体做加速运动且速度小于车的速度 D. 绳子的拉力等于 mg 4. 如图，时刻，一小球从足够长光滑倾斜玻璃板上的A点以的初速度沿玻璃板向上运动，B为玻璃板的上端，A、B间距离为2.5m，t=3s时刻小球经过A点下方玻璃板上的C点（图中未标出）。重力加速度g=10m/s2，下列说法正确的是（　　） A. 玻璃板的最小倾角为45° B. C点距A点的距离可能为5m C. C点距A点的距离可能为35m D. 小球经C点时的速度大小可能为20m/s 5. 有一列火车有N节车厢，在牵引力作用下向右运动，每节车厢所受阻力均相等，从右端开始记第1、2两节车厢间相互作用力为F12，第5、6节车厢间的相互作用为F56，现测得F12与F56的比值为2:1，则N应为（　　） A. 6节 B. 9节 C. 12节 D. 18节 6. 如图所示，巴尔末由氢原子在可见光区的四条谱线，，，。总结出巴尔末系谱线波长公式：，，4，5，6…。其中，且为红光，为紫光，则下列说法正确的是（　　） A. 对应的是电子从能级向能级跃迁所释放光的谱线 B. 四条谱线中谱线所对应的光子的能量最高 C. 大量处于同一能级氢原子要能够发出这四条谱线，必须使得原子所处的能级 D. 若电子从能级向能级跃迁时能辐射紫外线 7. 如图甲是风洞示意图，风洞可以人工产生可控制的气流，用以模拟飞行器或物体周围气体的流动。在某次风洞飞行表演中，质量为50kg的表演者静卧于出风口，打开气流控制开关，表演者与风力作用的正对面积不变，所受风力大小F=0.05v2（采用国际单位制），v为风速。控制v可以改变表演者的上升高度h，其v2与h的变化规律如乙图所示，g取10m/s2。表演者上升10m的运动过程中，下列说法正确的是（　　） A. 表演者做匀变速直线运动，加速度大小为0.02m/s2 B. 表演者一直处于失重状态 C. 表演者上升5m时获得最大速度 D. 表演者的加速度大小不变 二、多选题（本题共4小题，每小题4分，共16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6分，选对但不全的得2分，有选错的得0分） 8. 如图所示是一种理想自耦变压器示意图，线圈绕在一个圆环形的铁芯上，P3是可移动的滑动触头，A、B端与滑动变阻器R1串联后接正弦交流电源，输出端接两个相同的灯泡L1、L2和滑动变阻器R2，P1、P2为滑动变阻器的滑片。当开关S闭合，输入端接，P1、P2、P3处于如图所在的位置时，两灯均能正常发光。下列说法正确的是（　　） A. 流过灯泡L1的电流方向每秒改变100次 B. AB两端电压为220V C 若仅将P1向左移动，L1将变暗 D. 先将P1移至最左端，然后将P3逆时针转动的过程中适当将P2向右移动，L1亮度可能不变 9. 如图，容积为的汽缸竖直放置，导热良好，右上端有一阀门连接抽气孔。汽缸内有一活塞，初始时位于汽缸底部高度处，下方密封有一定质量、温度为的理想气体。现将活塞上方缓慢抽至真空并关闭阀门，然后缓慢加热活塞下方气体。已知大气压强为，活塞产生的压强为，活塞体积不计，忽略活塞与汽缸之间摩擦。则在加热过程中（　　） A. 开始时，活塞下方体积为 B. 温度从升至，气体对外做功为 C. 温度升至时，气体压强为 D. 温度升至时，气体压强为 10. 如图所示，实线是实验小组某次研究平抛运动得到的实际轨迹。实验中，小球的质量为，水平初速度为，初始时小球离地面高度为。已知小球落地时速度大小为，方向与竖直面成角，小球在运动过程中受到的空气阻力大小与速率成正比，比例系数为，重力加速度为。下列说法正确的是（　　） A. 小球落地时重力的功率为 B. 小球下落的时间为 C. 小球下落过程中的水平位移大小为 D. 小球下落过程中空气阻力所做的功为 11. 如图，两根足够长的光滑平行导轨固定在绝缘水平面上，左、右两侧导轨间距分别为2L和L，左侧是电阻不计的金属导轨，右侧是绝缘轨道。 左侧处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为 B0；右侧以 O 为原点，沿导轨方向建立 x 轴，沿 Ox 方向存在分布规律为 B =B0+ kx（k > 0）的竖直向下的磁场（图中未标出）。一质量为 m、阻值为 R、三边长度均为 L 的 U 形金属框，左端紧靠 静置在绝缘轨道上（与金属导轨不接触）。导体棒 a 、b 质量均为 m ，电阻均为 R ，分别静止在立柱左右 两侧的金属导轨上。现同时给导体棒 a ，b 大小相同的水平向右的速度v0，当导体棒 b 运动至 时，导体棒 a 中已无电流（a 始终在宽轨上）。导体棒 b 与 U 形金属框碰撞后连接在一起构成回路，导体棒 a 、b 、金属框与导轨始终接触良好，导体棒 a 被立柱挡住没有进入右侧轨道。下列说法正确的是（　　） A. 导体棒a到达立柱时的速度大小为 v0 B. 导体棒b到达 时的速度大小为 v0 C. 导体棒b与U形金属框碰撞后连接在一起后做匀减速运动 D. 导体棒b与U形金属框碰撞后，导体棒 b 静止时与 的距离为 三、非选择题（共56分） 12. 如图所示，某探究小组用图示装置做“探究碰撞中的不变量”的实验，图中的气垫导轨由导轨、滑块、弹射架、光电门等组成。 （1）实验探究小组采用了正确的操作步骤： ①该小组测出了滑块通过两个光电门的挡光时间。已知两滑块上遮光板的宽度相同。滑块1通过光电门1的挡光时间为，通过光电门2的挡光时间为，滑块2通过光电门2的挡光时间为； ②测得滑块1的质量为，滑块2（包括弹簧）的质量为。 （2）数据处理与实验结论： ①实验中采用气垫导轨的原因是______； ②本实验探究滑块碰撞前后动量是否守恒，其验证等式为______。 （3）另一实验探究小组采用了上一小组的装置，并采用了新的方式做“探究碰撞中的不变量”的实验。如图所示，两个滑块用细线连接且静止，中间有一个压缩到最短的轻质弹簧。烧断细线，轻弹簧将两个滑块弹开，测得它们通过光电门的时间分别为。滑块1的质量为，滑块2的质量为，则动量守恒应满足的关系式为______。 13. 图甲是某种“研究平抛运动”的实验装置，斜槽末端口 N 与 Q 小球离地面的高度均为 H，实验时，当 P 小球从斜槽末端与挡片相碰后水平飞出，同时由于电路断开使电磁铁释放 Q 小球，发现两小球同时落地， 改变 H 大小，重复实验，P 、Q 仍同时落地。（两球下落过程不发生碰撞） （1）关于实验条件的说法，正确的有 。 A. 斜槽轨道必须光滑 B. P 球的质量必须大于Q球的质量 C. P小球每次必须从斜槽上相同位置无初速度释放 D. P小球可以从斜槽上不同的位置无初速度释放 （2）在某次实验过程中，将背景换成方格纸，通过频闪摄影的方法拍摄到如图乙所示的小球做平抛运动的 照片，小球在平抛运动中的几个位置如图中的 a 、b 、c 、d 所示，图中每个小方格的边长为 L=1.6cm，则频闪相机的拍照频率f=________ Hz，该小球平抛时的速度大小 v0=______________m/s ，c点的竖直分速度大小为____m/s。（结果保留 2 位有效数字，重力加速度 g 取 10m/s2） 14. 如图所示，可视为质点的两滑块A、B均静止在粗糙水平地面上，两者之间有一被压缩的轻质弹簧（长度不计），A与竖直墙壁距离L=8m。现解除弹簧锁定，使A、B瞬间分离，并立即取走弹簧，此时两物块获得的动能之和为28J。已知A、B质量分别为mA=1kg、mB=7kg，所有碰撞均为弹性碰撞，A、B均沿同一水平直线运动，A、B与地面之间的动摩擦因数均为μ=0.1，重力加速度取g=10m/s2，求： （1）取走弹簧时A、B获得的速度大小； （2）A、B都停止运动后，两者之间的距离； （3）改变L的大小，使A、B第1次碰撞时，B已经停止，且能发生第2次碰撞，求L的取值范围。 15. 如图所示，足够大的光滑水平桌面上，劲度系数为k的轻弹簧一端固定在桌面左端，另一端与小球A拴接。开始时，小球A用细线跨过光滑的定滑轮连接小球B，桌面上方的细线与桌面平行，系统处于静止状态，此时小球A的位置记为O，A、B两小球质量均为m。现用外力缓慢推小球A至弹簧原长后释放，在小球A向右运动至最远点时细线断裂，已知弹簧振子的振动周期，弹簧的弹性势能（x为弹簧的形变量），重力加速度为g，空气阻力不计，弹簧始终在弹性限度内。求： （1）细线断裂前瞬间的张力大小； （2）从细线断裂开始计时，小球A第一次返回O点所用的时间t； （3）细线断裂后，小球A到达O点时速度大小。 16. 一长为、质量为m的长板B放在倾角的光滑斜面上，并在外力作用下保持静止。其左端距离斜面底端的距离为，斜面底端固定一弹性挡板，与之相碰的物体会以原速率反弹。某时刻，撤去作用在板上的外力，同时将一质量为m、可视为质点的小物块A轻放在板的右端。已知，小物块A与长板B之间的动摩擦因数，重力加速度。（已知，）求： （1）长板B第一次碰挡板前瞬间的速度大小； （2）长板B第一次碰挡板后，小物块A滑离长板B所用时间； （3）若仅改变长板B长度，其它条件不变，可使得在小物块A滑离长板B的瞬间，长板B刚好与挡板发生第5次碰撞，求B的长度。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 萍乡市2024—2025学年度高二第一学期期中考试 物理试卷 （考试时间：75分钟） 考生注意： 1.答卷前，考生务必将自己的准考证号、姓名填写在答题卡上。考生要认真核对答题卡上粘贴的条形码的“准考证号、姓名、考试科目”与本人准考证号、姓名是否一致。 2.客观题选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。答案不能答在试卷上。主观题用黑色墨水签字 笔在答题卡上书写作答，在试题卷上作答，答案无效。 3.考试结束，监考员将试题卷、答题卡一并收回。 一、单选题（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，只有一项是符合题目要求） 1. 结合课本和生活中出现的以下情景，下列说法正确的是（　　） A. 图甲中木板对托盘的压力就是木块和木板的总重力 B. 图乙中伽利略利用该实验说明了“物体的运动不需要力来维持” C. 图丙中A同学推动B同学时，A对B的作用力大于B对A的作用力 D. 图丁中，王亚平在太空授课时处于完全失重状态，重力消失了 【答案】B 【解析】 【详解】A．木板对托盘的压力是弹力，与重力是不同性质的力，只能说木板对托盘的压力大小等于木块和木板的总重力大小，故A错误； B．图乙是伽利略的理想斜面实验，说明运动不需要力维持，故B正确； C．A同学推动B同学时，A对B的作用力与B对A的作用力是相互作用力，总是等大反向，故C错误； D．在太空中完全失重，是人对支撑物的压力为0的现象，重力不会消失的，故D错误。 故选B。 2. 某跳伞运动员打开降落伞后以4m/s的速度匀速竖直降落，当运动员到达离地面16m的高度时，突然起风，持续水平风力使运动员连同降落伞产生一个沿水平方向的加速度，运动员的落地点偏离了6m，则运动员在水平方向的加速度大小为（ ） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】从起风到运动员着地，运动员运动的时间为 起风后，水平方向上有 解得 故选B。 3. 如图所示，质量为m的物体通过一根跨过光滑定滑轮的轻绳与汽车相连，汽车以速度 v向右做匀速直线运动，细绳与水平面间夹角为θ，已知重力加速度为g，下列说法正确的是（　　） A. 物体做匀加速直线运动 B. 物体的速度大小为 C. 物体做加速运动且速度小于车的速度 D. 绳子的拉力等于 mg 【答案】C 【解析】 【详解】将汽车的速度分解为沿细绳方向的速度和垂直细绳方向的速度，则物体的速度大小为 则当汽车以速度 v向右做匀速直线运动时，细绳与水平面间夹角θ减小，物体的速度变大，即物体做变加速运动，其速度小于车的速度，物体的加速度向上，处于超重状态，则绳子的拉力大于mg，故选项C正确，ABD错误。 故选C。 4. 如图，时刻，一小球从足够长光滑倾斜玻璃板上的A点以的初速度沿玻璃板向上运动，B为玻璃板的上端，A、B间距离为2.5m，t=3s时刻小球经过A点下方玻璃板上的C点（图中未标出）。重力加速度g=10m/s2，下列说法正确的是（　　） A. 玻璃板的最小倾角为45° B. C点距A点的距离可能为5m C. C点距A点的距离可能为35m D. 小球经C点时的速度大小可能为20m/s 【答案】D 【解析】 【详解】A．以小球为研究对象，根据牛顿第二定律可得 mgsinθ=ma 解得 a=gsinθ 当玻璃板倾角最小时，小球加速度最小，恰好运动到玻璃板上端B，则有 联立解得 θ=30° 故A错误； BC．取沿玻璃板向下为正方向，则根据位移—时间关系式有 又 a≥gsin30°=10×0.5m/s2=5m/s2 联立解得 xAC≥7.5m 加速度a的最大值为g，即a≤g，则由 可得 xAC≤30m 故BC错误； D．根据速度—时间关系式有 vC=-v0+at 又 g=10m/s2≥a≥5m/s2 联立解得 25m/s≥vC≥10m/s 故D正确。 故选D。 5. 有一列火车有N节车厢，在牵引力作用下向右运动，每节车厢所受阻力均相等，从右端开始记第1、2两节车厢间相互作用力为F12，第5、6节车厢间的相互作用为F56，现测得F12与F56的比值为2:1，则N应为（　　） A. 6节 B. 9节 C. 12节 D. 18节 【答案】B 【解析】 【详解】设每节车厢所受阻力均为f，每节车厢质量m，根据牛顿第二定律 F12=2F56 联立得 N=9 故选B。 6. 如图所示，巴尔末由氢原子在可见光区的四条谱线，，，。总结出巴尔末系谱线波长公式：，，4，5，6…。其中，且为红光，为紫光，则下列说法正确的是（　　） A. 对应的是电子从能级向能级跃迁所释放光的谱线 B. 四条谱线中谱线所对应的光子的能量最高 C. 大量处于同一能级的氢原子要能够发出这四条谱线，必须使得原子所处的能级 D. 若电子从能级向能级跃迁时能辐射紫外线 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据巴尔末系谱线波长公式，对应的谱线波长最长，是电子从能级向能级跃迁所释放光的谱线，故A错误； B．对应的谱线能级差最小，辐射光子能量最低，故B错误； C．对应的是电子从能级向能级跃迁所释放光的谱线，故，故C正确； D．根据氢原子跃迁理论从向跃迁时，则 其对应波长大于的波长，属于红外线，故D错误。 故选C。 7. 如图甲是风洞示意图，风洞可以人工产生可控制的气流，用以模拟飞行器或物体周围气体的流动。在某次风洞飞行表演中，质量为50kg的表演者静卧于出风口，打开气流控制开关，表演者与风力作用的正对面积不变，所受风力大小F=0.05v2（采用国际单位制），v为风速。控制v可以改变表演者的上升高度h，其v2与h的变化规律如乙图所示，g取10m/s2。表演者上升10m的运动过程中，下列说法正确的是（　　） A. 表演者做匀变速直线运动，加速度大小为0.02m/s2 B. 表演者一直处于失重状态 C. 表演者上升5m时获得最大速度 D. 表演者的加速度大小不变 【答案】C 【解析】 【详解】ABD．由 知，刚开始 F=0.05×1.2×104N=＞mg 加速方向向上，表演者处于超重状态，随风速的逐渐减小，表演者做加速逐渐减小的加速运动，当F=mg时，速度到达最大值，此时加速度为0，当F＜mg，加速方向向下，表演者处于失重状态，表演者做加速度逐渐增大的减速运动，故ABD错误； C．当表演者获得最大速度时 F=mg 即 解得 v=100m/s 由图像可知 可得 h=5m 选项C正确； 故选C。 二、多选题（本题共4小题，每小题4分，共16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6分，选对但不全的得2分，有选错的得0分） 8. 如图所示是一种理想自耦变压器示意图，线圈绕在一个圆环形的铁芯上，P3是可移动的滑动触头，A、B端与滑动变阻器R1串联后接正弦交流电源，输出端接两个相同的灯泡L1、L2和滑动变阻器R2，P1、P2为滑动变阻器的滑片。当开关S闭合，输入端接，P1、P2、P3处于如图所在的位置时，两灯均能正常发光。下列说法正确的是（　　） A. 流过灯泡L1的电流方向每秒改变100次 B. AB两端电压为220V C. 若仅将P1向左移动，L1将变暗 D. 先将P1移至最左端，然后将P3逆时针转动的过程中适当将P2向右移动，L1亮度可能不变 【答案】AD 【解析】 【详解】A．由接入电压 可知，交变电流的频率为 f=50Hz 变压器不改变交变电流的频率，所以流过灯泡L1电流的频率也是50Hz，一个周期时电流方向改变两次，所以流过灯泡L1电流的方向每秒改变100次，故A正确； B．变压器输入端的电压为电源电压的一部分，电源电压为220V，所以变压器的输入电压小于220V，故B错误； C．若仅将P1向左移动，滑动变阻器R1的接入电阻变小，变压器输入端的电压增大，导致流过灯泡L1的电流变大，所以L1将变亮，故C错误； D．先将P1移至最左端，此时变压器输入电压为220V保持不变，此后将P3逆时针转动，变压器的输出电压变大，此过程中将P2向右移动，滑动变阻器R2分的电压增大，如果操作合适的话是可以实现并联部分电压不变，即L1亮度不变，故D正确。 故选AD。 9. 如图，容积为的汽缸竖直放置，导热良好，右上端有一阀门连接抽气孔。汽缸内有一活塞，初始时位于汽缸底部高度处，下方密封有一定质量、温度为的理想气体。现将活塞上方缓慢抽至真空并关闭阀门，然后缓慢加热活塞下方气体。已知大气压强为，活塞产生的压强为，活塞体积不计，忽略活塞与汽缸之间摩擦。则在加热过程中（　　） A. 开始时，活塞下方体积为 B. 温度从升至，气体对外做功为 C. 温度升至时，气体压强为 D. 温度升至时，气体压强为 【答案】AD 【解析】 【详解】A．由于初始时位于汽缸底部高度处，则初始时，活塞下方体积为，由于大气压强为，活塞产生的压强为，则初始时，气体的压强 将活塞上方缓慢抽至真空并关闭阀门过程，末状态气体的压强为，根据玻意耳定律有 解得 即加热开始时，活塞下方体积为，故A正确； B．若活塞上方缓慢抽至真空并关闭阀门之后缓慢加热，活塞恰好到达气缸顶部，与顶部没有相互作用的弹力，气体压强始终为，此时，根据盖吕萨克定律有 解得 可知，温度从升至过程，活塞没有到达顶部，气体做等压变化，则有 解得 则温度从升至，气体对外做功为 故B错误； C．结合上述可知，温度升至时，活塞恰好到达气缸顶部，与顶部没有相互作用的弹力，气体压强为，故C错误； D．结合上述可知，温度升至时，活塞已经到达气缸顶部，与顶部有相互作用的弹力，温度由升高至过程为等容过程， 根据查理定律有 解得 故D正确。 故选AD。 10. 如图所示，实线是实验小组某次研究平抛运动得到的实际轨迹。实验中，小球的质量为，水平初速度为，初始时小球离地面高度为。已知小球落地时速度大小为，方向与竖直面成角，小球在运动过程中受到的空气阻力大小与速率成正比，比例系数为，重力加速度为。下列说法正确的是（　　） A. 小球落地时重力的功率为 B. 小球下落时间为 C. 小球下落过程中的水平位移大小为 D. 小球下落过程中空气阻力所做的功为 【答案】ACD 【解析】 【详解】A．小球落地时重力的功率为 故A正确； B．小球下落过程在竖直方向根据动量定理可得 其中 解得小球下落的时间为 故B错误； C．小球在水平方向根据动量定理可得 解得小球下落过程中的水平位移大小为 故C正确； D．小球下落过程根据动能定理可得 解得小球下落过程中空气阻力所做的功为 故D正确。 故选ACD。 11. 如图，两根足够长的光滑平行导轨固定在绝缘水平面上，左、右两侧导轨间距分别为2L和L，左侧是电阻不计的金属导轨，右侧是绝缘轨道。 左侧处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为 B0；右侧以 O 为原点，沿导轨方向建立 x 轴，沿 Ox 方向存在分布规律为 B =B0+ kx（k > 0）的竖直向下的磁场（图中未标出）。一质量为 m、阻值为 R、三边长度均为 L 的 U 形金属框，左端紧靠 静置在绝缘轨道上（与金属导轨不接触）。导体棒 a 、b 质量均为 m ，电阻均为 R ，分别静止在立柱左右 两侧的金属导轨上。现同时给导体棒 a ，b 大小相同的水平向右的速度v0，当导体棒 b 运动至 时，导体棒 a 中已无电流（a 始终在宽轨上）。导体棒 b 与 U 形金属框碰撞后连接在一起构成回路，导体棒 a 、b 、金属框与导轨始终接触良好，导体棒 a 被立柱挡住没有进入右侧轨道。下列说法正确的是（　　） A. 导体棒a到达立柱时的速度大小为 v0 B. 导体棒b到达 时的速度大小为 v0 C. 导体棒b与U形金属框碰撞后连接在一起后做匀减速运动 D. 导体棒b与U形金属框碰撞后，导体棒 b 静止时与 距离为 【答案】BD 【解析】 【详解】AB．设b到达 时速度为，此时a的速度为，电路中刚好无电流，则 由动量定理可知 解得 故A错误，B正确； C．碰撞后，由于磁场是变化的感应电流也是变化的，安培力的大小不是一个恒定的值，加速度不恒定，故C错误； D．设碰后的共同速度为，则 右侧的磁感应强度比左边区域的磁感应强度大 从碰撞共速到停止的过程中，电路中的平均电流 结合动量定理可知 其中 解得 故D正确。 故选BD。 三、非选择题（共56分） 12. 如图所示，某探究小组用图示装置做“探究碰撞中的不变量”的实验，图中的气垫导轨由导轨、滑块、弹射架、光电门等组成。 （1）实验探究小组采用了正确的操作步骤： ①该小组测出了滑块通过两个光电门的挡光时间。已知两滑块上遮光板的宽度相同。滑块1通过光电门1的挡光时间为，通过光电门2的挡光时间为，滑块2通过光电门2的挡光时间为； ②测得滑块1的质量为，滑块2（包括弹簧）的质量为。 （2）数据处理与实验结论： ①实验中采用气垫导轨的原因是______； ②本实验探究滑块碰撞前后动量是否守恒，其验证等式为______。 （3）另一实验探究小组采用了上一小组的装置，并采用了新的方式做“探究碰撞中的不变量”的实验。如图所示，两个滑块用细线连接且静止，中间有一个压缩到最短的轻质弹簧。烧断细线，轻弹簧将两个滑块弹开，测得它们通过光电门的时间分别为。滑块1的质量为，滑块2的质量为，则动量守恒应满足的关系式为______。 【答案】 ①. 减小因滑块和导轨之间的摩擦引起的实验误差 ②. ③. 【解析】 【详解】（2）①[1]使用气垫导轨使两滑块能沿导轨做直线运动，保证了两滑块碰撞前后在同一条直线上做一维碰撞，减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差，从而减小实验误差。 ②[2]设遮光条宽度为，则滑块1碰撞之前的速度 滑块1碰撞之后的速度 滑块2碰撞后的速度 探究滑块碰撞前、后动量是否守恒，需要验证等式为 即 化简得 （3）[3]根据动量守恒定律，满足的表达式为 即 滑块A、B的速度分别为 代入可得 变形得 13. 图甲是某种“研究平抛运动”的实验装置，斜槽末端口 N 与 Q 小球离地面的高度均为 H，实验时，当 P 小球从斜槽末端与挡片相碰后水平飞出，同时由于电路断开使电磁铁释放 Q 小球，发现两小球同时落地， 改变 H 大小，重复实验，P 、Q 仍同时落地。（两球下落过程不发生碰撞） （1）关于实验条件的说法，正确的有 。 A. 斜槽轨道必须光滑 B. P 球的质量必须大于Q球的质量 C. P小球每次必须从斜槽上相同位置无初速度释放 D. P小球可以从斜槽上不同的位置无初速度释放 （2）在某次实验过程中，将背景换成方格纸，通过频闪摄影的方法拍摄到如图乙所示的小球做平抛运动的 照片，小球在平抛运动中的几个位置如图中的 a 、b 、c 、d 所示，图中每个小方格的边长为 L=1.6cm，则频闪相机的拍照频率f=________ Hz，该小球平抛时的速度大小 v0=______________m/s ，c点的竖直分速度大小为____m/s。（结果保留 2 位有效数字，重力加速度 g 取 10m/s2） 【答案】（1）D （2） ①. 25 ②. 0.80 ③. 1.0 【解析】 【小问1详解】 A．在研究小球做平抛运动规律的实验中，并不需要斜槽轨道光滑，只要保证保证小球做平抛运动即可，斜槽是否光滑对实验没有影响，故A错误； B．P球不与Q球直接发生碰撞，P球从斜槽上无初速度释放后在斜槽末端只需与挡片相碰就可使电路断开使电磁铁释放Q小球，这个对照实验验证了做平抛运动的小球在竖直方向做自由落体运动，与P、Q之间的质量无关，故B错误； CD．该实验过程只为验证做平抛运动小球在竖直方向做自由落体运动，并不是为了得到平抛运动的轨迹，因此不需要保证小球每次做平抛运动的初速度相同，所以P小球可以从斜槽上不同的位置无初速度释放，故C错误，D正确。 故选D。 【小问2详解】 [1]平抛运动竖直方向做自由落体运动，在竖直方向由逐差相等可得 解得 s 根据周期与频率之间的关系可得 Hz [2]水平方向做匀速直线运动，根据坐标纸中的点迹可得，在水平方向 解得 [3]根据匀变速直线运动中，一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，可知在c点竖直分速度 14. 如图所示，可视为质点的两滑块A、B均静止在粗糙水平地面上，两者之间有一被压缩的轻质弹簧（长度不计），A与竖直墙壁距离L=8m。现解除弹簧锁定，使A、B瞬间分离，并立即取走弹簧，此时两物块获得的动能之和为28J。已知A、B质量分别为mA=1kg、mB=7kg，所有碰撞均为弹性碰撞，A、B均沿同一水平直线运动，A、B与地面之间的动摩擦因数均为μ=0.1，重力加速度取g=10m/s2，求： （1）取走弹簧时A、B获得的速度大小； （2）A、B都停止运动后，两者之间的距离； （3）改变L的大小，使A、B第1次碰撞时，B已经停止，且能发生第2次碰撞，求L的取值范围。 【答案】（1）7m/s，1m/s （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 解锁瞬间A、B动量守恒、能量守恒，则有 ， 解得 ， 【小问2详解】 根据牛顿第二定律有 结合上述可知 可知，A、B分离后能再次碰撞且相碰时B已停止运动，设碰前A的速度为v，则有 解得 A、B第一次弹性碰撞，则有 ， 解得 ， A、B都停止运动后，两者之间的距离 解得 【小问3详解】 B停止运动时间 B刚好停止运动有 解得 L1=3m 当A、B第一次相碰时，A速度为v，则有 A、B第一次弹性碰撞 ， A、B第二次碰撞时A恰好停止运动，则有 解得 综合上述有 15. 如图所示，足够大的光滑水平桌面上，劲度系数为k的轻弹簧一端固定在桌面左端，另一端与小球A拴接。开始时，小球A用细线跨过光滑的定滑轮连接小球B，桌面上方的细线与桌面平行，系统处于静止状态，此时小球A的位置记为O，A、B两小球质量均为m。现用外力缓慢推小球A至弹簧原长后释放，在小球A向右运动至最远点时细线断裂，已知弹簧振子的振动周期，弹簧的弹性势能（x为弹簧的形变量），重力加速度为g，空气阻力不计，弹簧始终在弹性限度内。求： （1）细线断裂前瞬间的张力大小； （2）从细线断裂开始计时，小球A第一次返回O点所用的时间t； （3）细线断裂后，小球A到达O点时的速度大小。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）A静止于O点平衡时，有 A、B组成的简谐振动中，振幅为 由对称性，小球A向右运动至最远点时，对A有 对B有 联立解得 （2）细线断裂后A球单独做简谐振动，振幅变为 则A球单独做简谐振动的振动方程为 当小球A第一次返回O点时，有 可得 （3）细线断裂后，小球A到达O点时，有 解得 16. 一长为、质量为m的长板B放在倾角的光滑斜面上，并在外力作用下保持静止。其左端距离斜面底端的距离为，斜面底端固定一弹性挡板，与之相碰的物体会以原速率反弹。某时刻，撤去作用在板上的外力，同时将一质量为m、可视为质点的小物块A轻放在板的右端。已知，小物块A与长板B之间的动摩擦因数，重力加速度。（已知，）求： （1）长板B第一次碰挡板前瞬间的速度大小； （2）长板B第一次碰挡板后，小物块A滑离长板B所用的时间； （3）若仅改变长板B的长度，其它条件不变，可使得在小物块A滑离长板B的瞬间，长板B刚好与挡板发生第5次碰撞，求B的长度。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 对A、B整体进行分析，牛顿第二定律有 解得 释放到碰前过程，根据速度与位移关系式有 解得 【小问2详解】 木板与挡板碰撞后，对小物块A进行分析，根据牛顿第二定律有 解得 对木板B进行分析，根据牛顿第二定律有 解得 物块A滑离木板B过程有 解得 或（舍去） 【小问3详解】 结合上述，木板B每隔碰一次挡板，且有 s 该过程，A一直向下匀加速下滑，刚好在B碰第5次时满足 解得 m 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$