精品解析:江苏省徐州市侯集高级中学2024-2025学年高二上学期期初测试物理试卷
2024-11-07
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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-开学 |
| 学年 | 2024-2025 |
| 地区(省份) | 江苏省 |
| 地区(市) | 徐州市 |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 3.92 MB |
| 发布时间 | 2024-11-07 |
| 更新时间 | 2026-01-16 |
| 作者 | 匿名 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2024-11-07 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/48499827.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
内容正文:
2024级高二上学期期初测试物理试卷
班级__________;姓名_________
一、单项选择题(共11题,每题4分,共44分,每题只有一个选项最符合题意。)
1. 下列说法正确的是( )
A. 阻尼振动可能是简谐运动
B. 弹簧振子的振动周期与弹簧振子的振幅有关
C. 当驱动力频率等于固有频率时,物体会发生共振现象
D. 受迫振动的振幅由驱动力的大小决定,与系统的固有频率无关
2. 如图,质量为m的物块原本静止在倾角为的斜面上,后来,在与斜面夹角为θ的恒力F拉动下向上运动,经过时间t,则在运动过程中( )
A. 物块支持力的冲量为0
B. 物块所受重力的冲量为mgt
C. 物块的动量不一定增大
D. 物块受到拉力的冲量为Ftcosθ
3. 如图所示,一水平弹簧振子,O点为平衡位置,在A、B之间做简谐振动,已知A、B之间的距离为6cm,P点为水平方向上某点。以水平向右方向为正方向,则下列说法中正确的是( )
A. 振子的振动振幅为6cm
B. 振子每次经过P点速度相同,回复力相同
C. 振子连续两次经过P点时间为一个周期
D. 振子从P点向B点运动过程中加速度为负,位移为正
4. 周期为的简谐横波沿x轴传播,该波在某时刻的波动图像如图所示,此时质点P正沿y轴正方向运动。则该波( )
A. 该波在介质中遇到宽的障碍物能发生明显衍射
B. 波速
C. 沿x轴正方向传播
D. 质点P在时间里沿波的传播方向前进
5. 固定在振动片上的金属丝周期性触动水面可以形成水波。当振动片在水面上沿MN直线上移动时拍得一幅如图照片,显示出此时波的图样。由照片可知。下列说法正确的是( )
A. 振动片正在向图中M一侧移动
B. 相同时间内接收到完全波的个数,M一侧比N一侧多
C. 图中振动片右侧的水波频率更高
D. 图中振动片左侧的水波传播速度更快
6. 如图(a)所示水平弹簧振子的平衡位置为O点,在B、C两点之间做简谐运动,规定水平向右为正方向。图(b)是弹簧振子做简谐运动的图像,下列说法正确的是( )
A. 弹簧振子从B点经过O点再运动到C点为一次全振动
B. 弹簧振子的振动方程为
C. 弹簧振子在2.5s内的路程为1m
D. 图(b)中的时刻振子的速度方向与加速度方向都为负方向
7. 如图,S1、S2是两个相干波源,振动同步且振幅相同,实线和虚线分别表示在某时刻的波峰和波谷,质点b、d位于两波源连线的中垂线上,关于图中四个质点a、b、c、d,以下说法正确的是( )
A. 此时a质点的振动最弱,再过半周期振动加强
B. d质点振动既不是最强、也不是最弱
C. b、c、d质点的振动始终是加强的
D. 再过,质点b、c都处于各自的平衡位置,因此振动最弱
8. 如图所示,两质量分别为和的小球在光滑水平面上相向而行,速度分别为和,发生碰撞后,系统损失的机械能可能为( )
A. 35J B. 45J C. 55J D. 65J
9. 如图所示,图(a)为一列简谐横波在t=0.1s时刻的波形图,P是平衡位置位于x=1m处的质点,Q是平衡位置为x=4m处的质点,图(b)为质点Q的振动图像,则下列说法正确的是( )
A. 该波的P点在t=0时向上振动
B. 该波沿x轴的负方向传播
C. 该波的传播速度为40cm/s
D. t=0.4s时,质点Q的速度方向向下
10. 两列分别沿x轴正、负方向传播的简谐横波在时刻的波形如图所示。已知两列波传播速度的大小均为2.5m/s,质点P位于的位置,下列说法正确的是( )
A 两列波相遇时不会发生干涉现象
B. 质点P开始振动时的方向沿y轴正方向
C. 质点P第一次到达波峰的时刻是
D. 在0~0.5s时间内质点P通过的路程是1.2m
11. 如图所示,半径为R、质量为的光滑半圆轨道小车静止在光滑的水平地面上,将质量为m的小球(可视为质点)从A点正上方高为R处由静止释放,由A点经过半圆轨道后从B冲出,重力加速度为g,则( )
A. 小车向左运动的最大距离为
B. 小车获得的最大速度为
C. 小球离开小车后做斜上抛运动
D. 小球进入半圆轨道后,由小球和小车组成的系统总动量守恒
二、非选择题:共5小题,计56分.其中第13题~第16题解答时请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;有数值计算时,答案中必须明确写出数值和单位。
12. 某同学做“用单摆测定重力加速度”的实验。
(1)该同学用游标卡尺测小球的直径,读数前应锁定图1中的部件__________(选填“A”、“B”或“C”),游标卡尺读数部分放大图如图2所示,读数为__________mm。将小球放入游标卡尺的凹槽内,具体操作如图3所示,该操作会导致小球测量值__________真实值(选填“大于”、“小于”或“等于”);
(2)下列实验操作步骤,正确顺序是______。
①用秒表记录小球完成n次全振动所用的总时间t,计算单摆周期T;
②改变细线长度,重复以上步骤,进行多次测量;
③用米尺测量细线长度l,l与小球半径之和记为摆长L;
④取一根细线,下端系住直径为d金属小球,上端固定在铁架台上;
⑤缓慢拉动小球,使细线偏离竖直方向约为5°位置由静止释放小球;
⑥用单摆公式计算当地重力加速度;
(3)测出单摆周期与摆长,重力加速度的表达式为__________(用和表示)。该同学测出六组与的数据,如下表所示,请在图4中作出T2-L的图像_______。
0.5
0.8
0.9
1.0
1.2
15
1.42
1.79
1.90
2.00
2.20
2.45
2.02
3.20
3.61
4.00
4.84
6.00
(4)若另一同学在测量周期过程中,误将50次全振动记为49次,其他测量均正确。已知图5中虚线是按50次全振动计算所描绘的图线,图线A和D与虚线平行,那么此同学描绘的图像可能是图5中的图线__________(选填“A”、“B”、“C”或“D”)
13. 如图为蹦床运动员比赛时的场景,某次运动中,运动员从离水平网面1.8m高处自由下落,着网后沿竖直方向蹦回到离水平网面3.2m高处。已知运动员质量为50kg,该次运动中运动员与网接触的时间为0.7s,g=10m/s2,不计空气阻力。求:
(1)从自由下落开始到刚离开蹦床这一过程中运动员所受重力的冲量大小I;
(2)网对运动员的平均作用力大小F。
14. 一水平弹簧振子以点O为平衡位置,在A、B两点之间做简谐运动,如图所示为该弹簧振子的振动图像,求:
(1)该振子振动的周期和振幅;
(2)该振子简谐运动的表达式;
(3)该振子在100s内通过的路程是多少?
15. 一列沿x轴传播的简谐横波,在t=0时刻的波形如图实线所示,在t1=0.2s时刻的波形如图虚线所示
(1)若波向x轴负方向传播,求该波的最小波速;
(2)若波向x轴正方向传播,且t1<T,求x=2m处的P质点第一次出现波峰的时刻。
16. 如图所示,水平轨道左端固定一轻弹簧,弹簧右端可自由伸长到O点,轨道右端与一光滑竖直半圆轨道相连,圆轨道半径,圆轨道最低点为B,最高点为C,在水平轨道最右端放置小物块Q,将小物块P靠在弹簧上并压缩到A点,由静止释放,之后与Q发生正碰,碰撞过程时间很短且无机械能损失,碰后Q恰能通过圆轨道最高点C,已知物块与轨道间的动摩擦因数均为0.5,P的质量为,Q的质量为,,,重力加速度g取,P、Q大小均忽略不计,求:
(1)Q刚进入圆轨道时对轨道的压力大小;
(2)将弹簧压缩到A点时,弹簧具有的弹性势能;
(3)与Q物体碰撞过程P物体受到的冲量大小。
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2024级高二上学期期初测试物理试卷
班级__________;姓名_________
一、单项选择题(共11题,每题4分,共44分,每题只有一个选项最符合题意。)
1. 下列说法正确的是( )
A. 阻尼振动可能是简谐运动
B. 弹簧振子的振动周期与弹簧振子的振幅有关
C. 当驱动力的频率等于固有频率时,物体会发生共振现象
D. 受迫振动的振幅由驱动力的大小决定,与系统的固有频率无关
【答案】C
【解析】
【详解】A.阻尼振动是振幅不断减小的振动,所以阻尼振动中机械能也不断减小,阻尼振动一定不是简谐运动,故A错误;
B.弹簧振子周期公式为
可知弹簧振子的振动周期与弹簧振子的振幅无关,故B错误;
C.当驱动力的频率等于固有频率时,物体振动的振幅最大,会发生共振现象,故C正确;
D.做受迫振动的物体的频率等于驱动力的频率,由驱动力的频率决定,与物体固有频率无关,当驱动力频率等于物体的固有频率时,物体的振幅最大,发生共振,故D错误。
故选C。
2. 如图,质量为m的物块原本静止在倾角为的斜面上,后来,在与斜面夹角为θ的恒力F拉动下向上运动,经过时间t,则在运动过程中( )
A. 物块支持力的冲量为0
B. 物块所受重力的冲量为mgt
C. 物块的动量不一定增大
D. 物块受到拉力的冲量为Ftcosθ
【答案】B
【解析】
【详解】A.物块所受斜面的支持力,而且支持力FN的方向保持不变,因此支持力的冲量为
A错误;
B.物块所受重力的冲量为mgt,B正确;
C.由于物体从静止开始向上运动,一定做加速运动,速度不断增大,因此动量不断增大,C错误;
D.物块受到拉力的冲量为Ft,D错误。
故选B。
3. 如图所示,一水平弹簧振子,O点为平衡位置,在A、B之间做简谐振动,已知A、B之间的距离为6cm,P点为水平方向上某点。以水平向右方向为正方向,则下列说法中正确的是( )
A. 振子的振动振幅为6cm
B. 振子每次经过P点速度相同,回复力相同
C. 振子连续两次经过P点的时间为一个周期
D. 振子从P点向B点运动过程中加速度为负,位移为正
【答案】D
【解析】
【详解】A.振子的振动振幅为3cm,A错误;
B.振子每次经过P点速度方向不同,回复力相同,B错误;
C.由于P点处于OB之间,则振子连续两次经过P点的时间小于一个周期,C错误;
D.由题知水平向右方向为正方向,则振子从P点向B点运动过程中加速度为负,位移为正,D正确。
故选D。
4. 周期为的简谐横波沿x轴传播,该波在某时刻的波动图像如图所示,此时质点P正沿y轴正方向运动。则该波( )
A. 该波在介质中遇到宽的障碍物能发生明显衍射
B. 波速
C. 沿x轴正方向传播
D. 质点P在时间里沿波的传播方向前进
【答案】A
【解析】
【详解】A.根据图像可知,该横波的波长为2m,又因为当障碍物或小孔的尺寸接近,或远小于波长时,会发生明显的衍射现象,所以当该波在介质中遇到宽的障碍物能发生明显衍射,A正确;
B.根据波长、波速与周期的关系可知
B错误;
C.根据上下坡法,质点P沿正方向运动,可知该波沿x轴负方向传播,C错误;
D.在传播过程中,质点不会随波逐流,所以质点P在1s时间里不会沿波的传播方向前进,D错误。
故选A。
5. 固定在振动片上的金属丝周期性触动水面可以形成水波。当振动片在水面上沿MN直线上移动时拍得一幅如图照片,显示出此时波的图样。由照片可知。下列说法正确的是( )
A. 振动片正在向图中M一侧移动
B. 相同时间内接收到完全波的个数,M一侧比N一侧多
C. 图中振动片右侧的水波频率更高
D. 图中振动片左侧的水波传播速度更快
【答案】C
【解析】
【详解】A.由图像可知,波源右边的波纹较密集,则说明振动片正在向图中N一侧移动,故A错误;
B.波源向右运动,则波传到右边的时间小于左边,所以在相同时间内接收到完全波的个数,M一侧比N一侧少,故B错误;
C.图中振动片右侧单位时间内接收到完全波的个数较多,则振片右侧的水波频率更高,故C正确;
D.波的传播速度取决于介质,所以振动片两侧水波传播的速度一样大,故D错误。
故选C。
6. 如图(a)所示水平弹簧振子的平衡位置为O点,在B、C两点之间做简谐运动,规定水平向右为正方向。图(b)是弹簧振子做简谐运动的图像,下列说法正确的是( )
A. 弹簧振子从B点经过O点再运动到C点为一次全振动
B. 弹簧振子的振动方程为
C. 弹簧振子在2.5s内的路程为1m
D. 图(b)中的时刻振子的速度方向与加速度方向都为负方向
【答案】C
【解析】
【详解】A.弹簧振子从B点经过O点再运动到C点为次全振动,故A错误;
B.根据题图乙可知,弹簧振子的振幅是,周期为,则圆频率为
规定向右为正方向,时刻位移为0.1m,表示振子从B点开始运动,初相为,则振子的振动方程为
故B错误;
C.因周期,则
则振子在前2.5s内的路程为
故C正确;
D.图(b)中的时刻振子的速度方向为负,此时刻振子正在沿负方向做减速运动,即从O向C运动,但加速度方向为正,故D错误。
故选C。
7. 如图,S1、S2是两个相干波源,振动同步且振幅相同,实线和虚线分别表示在某时刻的波峰和波谷,质点b、d位于两波源连线的中垂线上,关于图中四个质点a、b、c、d,以下说法正确的是( )
A. 此时a质点的振动最弱,再过半周期振动加强
B. d质点振动既不是最强、也不是最弱
C. b、c、d质点的振动始终是加强的
D. 再过,质点b、c都处于各自的平衡位置,因此振动最弱
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】A.此时a质点处是波峰与波谷叠加的地方,所以振动最弱,最弱点始终最弱。故A错误。
B.质点d位于波源S1和S2的中垂线上,振动始终加强,故B错误。
C.b处是波峰与波峰相遇,因此是振动加强点。c质点处是两列波波谷与波谷叠加的地方,即振动加强点,d位于波源S1和S2的中垂线上,振动始终加强,故C正确;
D.再过,质点b、c都处于各自的平衡位置,仍是振动加强,故D错误。
故选C。
8. 如图所示,两质量分别为和的小球在光滑水平面上相向而行,速度分别为和,发生碰撞后,系统损失的机械能可能为( )
A. 35J B. 45J C. 55J D. 65J
【答案】A
【解析】
【详解】若两球发生弹性碰撞,则系统机械能不损失,若两球发生完全非弹性碰撞,则系统机械能损失最多,取向左为正方向,由动量守恒定律和能量守恒定律得
解得
系统损失的机械能的范围为
本题选可能的,故选A。
9. 如图所示,图(a)为一列简谐横波在t=0.1s时刻的波形图,P是平衡位置位于x=1m处的质点,Q是平衡位置为x=4m处的质点,图(b)为质点Q的振动图像,则下列说法正确的是( )
A. 该波的P点在t=0时向上振动
B. 该波沿x轴的负方向传播
C. 该波的传播速度为40cm/s
D. t=0.4s时,质点Q的速度方向向下
【答案】B
【解析】
【详解】B.由图(b)可知,在t=0.1s时刻,Q点恰好经平衡位置向下运动,再结合图(a)可知该波沿着x轴的负方向传播,B正确;
A.由图(b)可知,该波的振动周期为0.2s,由于波向左传播,在t=0.1s时,P质点向上运动,在t=0时,根据对称性,P质点向下运动,A错误;
C.由图(a)可知
因此波速为
C错误;
D.由于周期为0.2s,因此Q点在0.4s的振动情况与0.2s的振动情况相同,由图(b)可知,在0.2s时,质点Q经平衡位置向上运动,D错误。
故选B。
10. 两列分别沿x轴正、负方向传播的简谐横波在时刻的波形如图所示。已知两列波传播速度的大小均为2.5m/s,质点P位于的位置,下列说法正确的是( )
A. 两列波相遇时不会发生干涉现象
B. 质点P开始振动时的方向沿y轴正方向
C. 质点P第一次到达波峰时刻是
D. 在0~0.5s时间内质点P通过的路程是1.2m
【答案】D
【解析】
【详解】A.两列波波长均为
周期均为
频率均为
频率相同,两列波相遇时会发生干涉现象,故A错误;
B.根据同侧可知两列波质点的起振方向均沿y轴负方向,质点P开始振动时的方向沿y轴负方向,故B错误;
C.两列波的波峰传到P点的时间均为
所以质点P第一次到达波峰的时刻是
故C错误;
D.两列波同时传播到P点的时间为
因此在0~0.5s时间内质点P振动了0.4s,为一个周期的时间,由于P点是振动加强点,故P点的振幅为
因此质点P通过的路程为
故D正确。
故选D。
11. 如图所示,半径为R、质量为的光滑半圆轨道小车静止在光滑的水平地面上,将质量为m的小球(可视为质点)从A点正上方高为R处由静止释放,由A点经过半圆轨道后从B冲出,重力加速度为g,则( )
A. 小车向左运动的最大距离为
B. 小车获得的最大速度为
C. 小球离开小车后做斜上抛运动
D. 小球进入半圆轨道后,由小球和小车组成的系统总动量守恒
【答案】B
【解析】
【详解】A.小车和小球组成的系统满足水平方向动量守恒,且水平总动量为零,在小球相对车从A运动到B的过程,小车向左运动的距离最大,则有
则有
又
联立解得小车向左运动的最大距离为
故A错误;
B.当小球运动到最低点时,小车速度最大,设此时小球速度为,小车速度为,根据水平方向动量守恒可得
根据系统机械能守恒可得
联立解得小车的最大速度为
故B正确;
C.小球从B离开小车时,小球相对车的速度竖直向上,小球和小车在水平方向具有相同的速度,由于水平总动量为零,可知此时两者的水平速度均为零,则小球离开小车后做竖直上抛运动,故C错误;
D.小球进入半圆轨道后,由小球和小车组成的系统在竖直方向动量不守恒,故小球和小车组成的系统总动量不守恒,故D错误。
故选B。
二、非选择题:共5小题,计56分.其中第13题~第16题解答时请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;有数值计算时,答案中必须明确写出数值和单位。
12. 某同学做“用单摆测定重力加速度”的实验。
(1)该同学用游标卡尺测小球直径,读数前应锁定图1中的部件__________(选填“A”、“B”或“C”),游标卡尺读数部分放大图如图2所示,读数为__________mm。将小球放入游标卡尺的凹槽内,具体操作如图3所示,该操作会导致小球测量值__________真实值(选填“大于”、“小于”或“等于”);
(2)下列实验操作步骤,正确顺序是______。
①用秒表记录小球完成n次全振动所用的总时间t,计算单摆周期T;
②改变细线长度,重复以上步骤,进行多次测量;
③用米尺测量细线长度为l,l与小球半径之和记为摆长L;
④取一根细线,下端系住直径为d的金属小球,上端固定在铁架台上;
⑤缓慢拉动小球,使细线偏离竖直方向约为5°位置由静止释放小球;
⑥用单摆公式计算当地重力加速度;
(3)测出单摆周期与摆长,重力加速度的表达式为__________(用和表示)。该同学测出六组与的数据,如下表所示,请在图4中作出T2-L的图像_______。
0.5
0.8
0.9
1.0
1.2
15
1.42
1.79
1.90
2.00
2.20
2.45
2.02
3.20
3.61
4.00
4.84
6.00
(4)若另一同学在测量周期过程中,误将50次全振动记为49次,其他测量均正确。已知图5中虚线是按50次全振动计算所描绘的图线,图线A和D与虚线平行,那么此同学描绘的图像可能是图5中的图线__________(选填“A”、“B”、“C”或“D”)
【答案】(1) ①. A ②. 11.26 ③. 小于
(2)④③⑤①②⑥ (3) ①. ②. 见解析
(4)B
【解析】
【小问1详解】
[1]为防止读数时游标卡尺发生转动,读数前应锁定图1中的部件A;
[2]50分度游标卡尺的精确值为,由图可知读数为
[3]小球放入游标卡尺的凹槽内,具体操作如图3所示,该操作会导致小球测量值小于真实值。
【小问2详解】
实验前,取一根细线,下端系住直径为d的金属小球,上端固定在铁架台上,用米尺测量细线长度为l,l与小球半径之和记为摆长L;实验时,缓慢拉动小球,使细线偏离竖直方向约为5°位置由静止释放小球,用秒表记录小球完成n次全振动所用的总时间t,计算单摆周期T;改变细线长度,重复以上步骤,进行多次测量;最后用单摆公式计算当地重力加速度。故正确顺序是④③⑤①②⑥。
【小问3详解】
[1]单摆周期与摆长,由单摆周期公式
可得重力加速度的表达式为
[2]根据表格数据描出对应点,并作出图像如图所示
【小问4详解】
同学在测量周期过程中,误将50次全振动记为49次时,测量周期偏大,图像仍然过坐标原点,且的图像斜率变大,故可能是B图线。
13. 如图为蹦床运动员比赛时的场景,某次运动中,运动员从离水平网面1.8m高处自由下落,着网后沿竖直方向蹦回到离水平网面3.2m高处。已知运动员质量为50kg,该次运动中运动员与网接触的时间为0.7s,g=10m/s2,不计空气阻力。求:
(1)从自由下落开始到刚离开蹦床这一过程中运动员所受重力的冲量大小I;
(2)网对运动员的平均作用力大小F。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
运动员自由下落所用时间为
则从自由下落开始到刚离开蹦床这一过程中运动员所受重力的冲量大小为
【小问2详解】
设运动员着网瞬间的速度大小为v1,离开网瞬间的速度大小为v2,则有
,
代入数据解得
,
运动员与网接触过程,以竖直向上为正方向,根据动量定理可得
代入数据解得网对运动员的平均作用力大小为
14. 一水平弹簧振子以点O为平衡位置,在A、B两点之间做简谐运动,如图所示为该弹簧振子的振动图像,求:
(1)该振子振动的周期和振幅;
(2)该振子简谐运动的表达式;
(3)该振子在100s内通过的路程是多少?
【答案】(1),
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
由题图可知,该振子振动的周期和振幅分别为
,
【小问2详解】
圆频率为
时,从平衡位置开始振动,初相位为零,则振子简谐运动的表达式为
【小问3详解】
振子振动100s与周期关系为
振子在100s内通过的路程是
15. 一列沿x轴传播的简谐横波,在t=0时刻的波形如图实线所示,在t1=0.2s时刻的波形如图虚线所示
(1)若波向x轴负方向传播,求该波的最小波速;
(2)若波向x轴正方向传播,且t1<T,求x=2m处的P质点第一次出现波峰的时刻。
【答案】(1)10m/s;(2)0.25s
【解析】
【详解】(1)当波向x轴负方向传播时,由波形图可知该波的波长为
λ=3m
从t=0s到t1=0.2s过程,波向正方向传播的距离为
(n=0,1,2,···)
波传播的波速为
解得
(n=0,1,2,···)
当n=0时波速最小,为
(2)当波向x轴正方向传播时,由波形图可知
t1=
因
则有
则波速为波峰到P点的距离为
P点第一次出现波峰的时间为
联立解得
16. 如图所示,水平轨道左端固定一轻弹簧,弹簧右端可自由伸长到O点,轨道右端与一光滑竖直半圆轨道相连,圆轨道半径,圆轨道最低点为B,最高点为C,在水平轨道最右端放置小物块Q,将小物块P靠在弹簧上并压缩到A点,由静止释放,之后与Q发生正碰,碰撞过程时间很短且无机械能损失,碰后Q恰能通过圆轨道最高点C,已知物块与轨道间动摩擦因数均为0.5,P的质量为,Q的质量为,,,重力加速度g取,P、Q大小均忽略不计,求:
(1)Q刚进入圆轨道时对轨道的压力大小;
(2)将弹簧压缩到A点时,弹簧具有的弹性势能;
(3)与Q物体碰撞过程P物体受到的冲量大小。
【答案】(1) 180N;(2)60J;(3)15N·s
【解析】
【详解】(1)设Q在B处的速度vB,在C处的速度vC,碰后Q恰能通过圆轨道最高点C,在Q由牛顿第二定律得
Q从B到C过程,由动能定理可得
在B点由牛顿第二定律可得
联立可解得F=180N,即Q刚进入圆轨道时对轨道的压力大小为180N。
(2)P、Q碰撞过程时间很短且无机械能损失,满足动量守恒及机械能守恒,设P与Q碰前的速度为v0,碰后P的速度为v1,可得
弹簧把P弹开至碰前过程,据能量守恒得
联立可解得。
(3)设水平向左为正方向,与Q物体碰撞过程,根据动量定理可得,P物体受到的冲量大小
代入数据解得。
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