精品解析：广东省东莞市七校联考2024-2025学年高三上学期12月月考物理试题

东莞市2024-2025学年第一学期七校联考试题 高三物理 命题人： 审题人： 说明：本试卷满分100分，考试时间75分钟. 一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分，每小题的四个选项中只有一个选项符合题目要求.） 1. ETC电子不停车收费系统大大缩短了车辆通过收费站的时间，下列描述汽车利用该系统通过收费站的图像中正确的是（　　） A. B. C. D. 2. 某种不导电溶液的相对介电常数与浓度的关系曲线如图（a）所示，将平行板电容器的两极板全部插入该溶液中，并与恒压电源，电流表等构成如图（b）所示的电路，闭合开关S后，若降低溶液浓度，则（　　） A. 电容器的电容减小 B. 电容器所带的电荷量增大 C. 电容器两极板之间的电势差增大 D. 电容器左侧极板带负电荷 3. 竖直平面内有一均匀带电的圆形薄板，半径为R，带电量为Q（Q>0）。现将一带电量为q的小球，用绝缘细线连在薄板最高处，带电小球不影响薄板上电荷分布，过圆心垂直于薄板建立x轴，如图所示。小球静止时球心恰位于x轴上，细线与水平方向夹角为α，小球质量为m，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　） A. 小球受到的库仑力水平向左 B. 剪断细线，小球将沿x轴运动 C. 剪断细线，小球将做平抛运动 D. 小球所处位置的电场强度大小为 4. 如图所示，嫦娥六号经过圆形轨道Ⅲ，在Q处完成变轨后进入椭圆轨道Ⅱ，在P处再次变轨后进入近月圆形轨道Ⅰ，之后于2024年6月成功着陆于月球背面。忽略地球对嫦娥六号的影响以及嫦娥六号的质量变化，下列说法正确的是（　　） A. 嫦娥六号在地球上的发射速度应大于地球的第二宇宙速度 B. 嫦娥六号在轨道Ⅰ运行的加速度大小小于在轨道Ⅲ运行的加速度大小 C. 嫦娥六号在轨道Ⅱ上由Q运动到P的过程中，机械能减少 D. 嫦娥六号在轨道Ⅱ上运动的周期大于在轨道Ⅰ上运动的周期 5. 如图所示，在细绳的拉动下，半径为r的卷轴可绕其固定的中心点O在水平面内转动。卷轴上沿半径方向固定着长度为l的细管，管底在O点。细管内有一根原长为、劲度系数为k的轻质弹簧，弹簧底端固定在管底，顶端连接质量为m、可视为质点的插销。当以速度v匀速拉动细绳时，插销做匀速圆周运动。若v过大，插销会卡进固定的端盖。使卷轴转动停止。忽略摩擦力，弹簧在弹性限度内。要使卷轴转动不停止，v的最大值为（　　） A. B. C. D. 6. 如图所示，一轻质弹簧竖直立在水平地面上，弹簧一端固定在地面上．一小球从高处自由下落到弹簧上端，将弹簧压缩至最低点．在小球开始下落至最低点的过程中，弹簧始终处于弹性限度内．在此过程中，能正确表示小球的加速度a随下降位移x的大小变化关系是下面图像中的 A. B. C. D. 7. 2024年8月2日在巴黎奥运会上，朱雪莹借助蹦床的弹力腾空升起，随后回落到蹦床上，假设她的运动始终沿竖直方向，从某次刚好接触到蹦床面开始计时，通过力传感器得到了朱雪莹所受蹦床的弹力随时间变化的F-t图像如图所示。已知朱雪莹的质量m=45kg，重力加速度，不计空气阻力，则下列说法正确的是（ ） A. 在0.3s~2.3s时间间隔内，朱雪莹先处于超重状态，后处于失重状态 B. 在比赛过程中，朱雪莹的最大动能为2250J C. 在比赛过程中，朱雪莹离开蹦床上升的最大高度为20m D. 从接触到离开蹦床的过程中，朱雪莹对蹦床的平均作用力大小为3450N 二、多项选择题（本题共3小题，每小题6分，共18分，每小题有两个或以上选项符合题目要求，全选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分.） 8. 污水中的污泥絮体经处理后带负电，可利用电泳技术对其进行沉淀去污，基本原理如图所示。涂有绝缘层的金属圆盘和金属棒分别接电源正、负极、金属圆盘置于底部、金属棒插入污水中，形成如图所示的电场分布，其中实线为电场线，虚线为等势面。点和点在同一电场线上，点和点在同一等势面上。下列说法正确的有（　　） A. 点的电势比点的低 B. 点的电场强度比点的小 C. 污泥絮体从点移到点，电场力对其做正功 D. 污泥絮体在点的电势能比其在点的大 9. 如图（a），光滑绝缘水平面上有甲、乙两个带电小球，t=0时，甲静止，乙以6m/s的初速度向甲运动。此后，它们仅在静电力的作用下沿同一直线运动（整个运动过程中没有接触），它们运动的v-t图像分别如图（b）中曲线所示。则由图线可知（　　） A. 两带电小球的电性一定相同 B. 甲的动能一直增大，乙的动能一直减小 C. 甲乙达到共速时，乙的位移大于4倍甲的位移 D. 甲、乙速度相等时两球间的电势能最大 10. 在工地中经常使用起重机将建筑材料吊起送至高空中某一位置，已知某台起重机的额定功率为，将一质量为的工件从静止开始匀加速向上吊起，在时，重物上升的速度为，此时起重机的功率恰好达到额定功率，在时工件速度达到最大，接着以此速度开始做匀速直线运动，在时工件达到指定位置，取，不计一切摩擦阻力，则（　　） A. 工件做匀速直线运动时的速度为 B. 在时间内，重物做加速度逐渐增大的减速运动 C. 时工件所受到的牵引力为 D. 时间内，工件上升的高度 三、非选择题（本题共5小题，共54分。请根据要求作答） 11. 如图甲所示为向心力演示仪，某同学探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度a和半径r之间的关系。长槽的A、B处和短槽的C处分别到各自转轴中心距离之比为，该同学设计了如图乙所示的三种组合方式，变速塔轮自上而下每层左右半径之比分别为、和。 （1）本实验的目的是探究向心力的大小F与小球质量m、角速度ω和半径r之间的关系，实验中采用的实验方法是__________； A. 理想模型法 B. 等效替代法 C. 控制变量法 （2）在某次实验中，探究向心力的大小与半径的关系，则需要将传动皮带调至第______层塔轮（选填“一”、 “二”或“三”）； （3）在另一次实验中，把两个质量相等的钢球放在A、C位置，传动皮带位于第二层，转动手柄，当塔轮匀速转动时，左右两标尺露出的格子数之比约为_______。 A. B. C. D. 12. 利用图示的装置对碰撞过程进行研究。让质量为的滑块与质量为的静止滑块在水平气垫导轨上发生碰撞，碰撞时间极短，比较碰撞后和的速度大小和，分析碰撞过程是否为弹性碰撞。 （1）调节导轨水平。 （2）测得两滑块的质量分别为和.要使碰撞后两滑块运动方向相反，应选取质量为_____的滑块作为。 （3）调节的位置，使与接触时，的左端到左边挡板的距离与的右端到右边挡板的距离相等。 （4）使以某一初速度沿气垫导轨运动，并与碰撞，分别用传感器记录和从碰撞时刻开始到各自撞到挡板所用的时间和。 （5）将放回到碰撞前的位置，改变的初速度大小，重复步骤（4），多次测量的结果如下表所示。 1 2 3 4 5 0.46 0.64 1.01 1.22 1.41 0.15 0.21 0.33 0.40 0.46 3.07 3.06 3.05 3.07 （6）表中的______（保留三位有效数字）。 （7）的平均值为_______（保留三位有效数字）。 （8）理论研究表明，是否为弹性碰撞可由分析出.若两滑块的碰撞为弹性碰撞，则的理论表达式为______（用和表示），将和的数值代入得______（保留三位有效数字），若该值与（7）中结果在误差范围内相等，则可认为滑块与滑块在导轨上的碰撞为弹性碰撞. 13. 某同学受自动雨伞开伞过程的启发，设计了如图所示的物理模型。竖直放置在水平桌面上的滑杆上套有一个滑块，初始时它们处于静止状态。当滑块从A处以初速度为向上滑动时，受到滑杆的摩擦力f为，滑块滑到B处与滑杆发生完全非弹性碰撞，带动滑杆离开桌面一起竖直向上运动。已知滑块的质量，滑杆的质量，A、B间的距离，重力加速度g取，不计空气阻力。求： （1）滑块在静止时和向上滑动的过程中，桌面对滑杆支持力的大小和； （2）滑块碰撞前瞬间的速度大小v1； （3）滑杆向上运动的最大高度h。 14. 静止于A处的离子经加速电场加速后沿图中半径为R的圆弧虚线通过静电分析器，恰能沿虚线垂直NC由P点进入QNCD区域的匀强电场。在QNCD区域的左右两侧竖直放置了两块平行金属板，两板间加上一定的电压形成图示的匀强电场，静电分析器通道内有均匀辐向分布的电场，已知加速电场的电压为U，虚线位置场强方向如图所示；离子质量为m、电荷量为q；。离子重力不计。 （1）试判断离子带什么电？加速电场中左、右两极板哪板电势高？ （2）求虚线位置场强大小。 （3）要使离子恰好从Q点离开电场，试求NQ、CD两板间的电压和离子离开Q点时的动能； 15. 如图所示为一处于竖直平面内的实验探究装置的示意图，该装置由速度可调的固定水平传送带、光滑圆弧轨道BCD和光滑细圆管EFG组成，其中水平传送带长，B点在传送带右端转轴的正上方，轨道BCD和细圆管EFG的圆心分别为和、圆心角均为，半径均为，且B点和G点分别为两轨道的最高点和最低点。 在细圆管EFG的右侧足够长的光滑水平地面上紧挨着一块与管口下端等高、长、质量木板（与轨道不粘连）。现将一块质量的物块（可视为质点）轻放在传送带的最左端A点，由传送带自左向右传动，在B处的开口和E、D处的开口正好可容物块通过。已知物块与传送带之间的动摩擦因数，物块与木板之间的动摩擦因数，重力加速度 （1）若物块进入圆弧轨道BCD后恰好不脱轨，求物块在传送带上运动的时间； （2）若传送带的速度为3m/s，求物块经过圆弧轨道EFG最低点G时，轨道对物块的作用力大小； （3）若传送带的最大速度为5m/s，在不脱轨的情况下，求滑块在木板上运动过程中产生的热量Q与传送带速度v之间的关系。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 东莞市2024-2025学年第一学期七校联考试题 高三物理 命题人： 审题人： 说明：本试卷满分100分，考试时间75分钟. 一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分，每小题的四个选项中只有一个选项符合题目要求.） 1. ETC电子不停车收费系统大大缩短了车辆通过收费站的时间，下列描述汽车利用该系统通过收费站的图像中正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】汽车经过收费站时，先减速后加速，不停车经过收费站，则最小速度不为零，在x-t图像中图线的斜率先减小，后增大，但不为零，在v-t图像中速度先减小后增大，最小速度不为零。 故选C。 2. 某种不导电溶液的相对介电常数与浓度的关系曲线如图（a）所示，将平行板电容器的两极板全部插入该溶液中，并与恒压电源，电流表等构成如图（b）所示的电路，闭合开关S后，若降低溶液浓度，则（　　） A. 电容器的电容减小 B. 电容器所带的电荷量增大 C. 电容器两极板之间的电势差增大 D. 电容器左侧极板带负电荷 【答案】B 【解析】 【详解】A．降低溶液浓度，不导电溶液的相对介电常数增大，根据电容器的决定式 可知电容器的电容增大，故A错误； BC．溶液不导电没有形成闭合回路，电容器两端的电压等于电源电动势，保持不变，根据 结合A选项分析可知电容器所带的电荷量增大，故B正确，C错误； D．电容器左侧极板与电源正极相连，带正电荷，故D错误。 故选B。 3. 竖直平面内有一均匀带电的圆形薄板，半径为R，带电量为Q（Q>0）。现将一带电量为q的小球，用绝缘细线连在薄板最高处，带电小球不影响薄板上电荷分布，过圆心垂直于薄板建立x轴，如图所示。小球静止时球心恰位于x轴上，细线与水平方向夹角为α，小球质量为m，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　） A. 小球受到的库仑力水平向左 B. 剪断细线，小球将沿x轴运动 C. 剪断细线，小球将做平抛运动 D. 小球所处位置的电场强度大小为 【答案】D 【解析】 【详解】A．小球静止时球心恰位于x轴上，受到重力、细线拉力和库仑力，根据根据对称性和共点力平衡条件可知，库仑力水平向右，故A错误； B．对小球做受力分析，如图所示 小球受重力、电场力和绳子拉力作用，剪断细线，小球受重力和电场力作用，其合力不沿x轴，所以小球不能沿x轴运动，故B错误； C．剪断细线时小球无水平方向初速度且合力不等于重力，不可能做平抛运动，故C错误； D．根据对称性，电场力一定沿x轴正方向，电场力和重力合力沿细线延长线，由力的合成可知 解得 故D正确。 故选D。 4. 如图所示，嫦娥六号经过圆形轨道Ⅲ，在Q处完成变轨后进入椭圆轨道Ⅱ，在P处再次变轨后进入近月圆形轨道Ⅰ，之后于2024年6月成功着陆于月球背面。忽略地球对嫦娥六号的影响以及嫦娥六号的质量变化，下列说法正确的是（　　） A. 嫦娥六号在地球上的发射速度应大于地球的第二宇宙速度 B. 嫦娥六号在轨道Ⅰ运行的加速度大小小于在轨道Ⅲ运行的加速度大小 C. 嫦娥六号在轨道Ⅱ上由Q运动到P的过程中，机械能减少 D. 嫦娥六号在轨道Ⅱ上运动的周期大于在轨道Ⅰ上运动的周期 【答案】D 【解析】 【详解】A．嫦娥六号仍绕地球做圆周运动，其发射速度应大于地球的第一宇宙速度，小于地球的第二宇宙速度，故A错误； B．根据万有引力提供向心力有 解得 则嫦娥六号在轨道Ⅰ运行的加速度大小大于在轨道Ⅲ运行的加速度大小，故B错误； C．嫦娥六号在轨道Ⅱ上由Q运动到P的过程中，只有引力做功，机械能不变，故C错误； D．根据开普勒第三定律有 嫦娥六号在轨道Ⅱ上运动的轨道半径大于在轨道Ⅰ上运动的轨道半径，则嫦娥六号在轨道Ⅱ上运动的周期较大，故D正确。 故选D。 5. 如图所示，在细绳的拉动下，半径为r的卷轴可绕其固定的中心点O在水平面内转动。卷轴上沿半径方向固定着长度为l的细管，管底在O点。细管内有一根原长为、劲度系数为k的轻质弹簧，弹簧底端固定在管底，顶端连接质量为m、可视为质点的插销。当以速度v匀速拉动细绳时，插销做匀速圆周运动。若v过大，插销会卡进固定的端盖。使卷轴转动停止。忽略摩擦力，弹簧在弹性限度内。要使卷轴转动不停止，v的最大值为（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】有题意可知当插销刚卡紧固定端盖时弹簧的伸长量为，根据胡克定律有 插销与卷轴同轴转动，角速度相同，对插销有弹力提供向心力 对卷轴有 联立解得 故选A。 6. 如图所示，一轻质弹簧竖直立在水平地面上，弹簧一端固定在地面上．一小球从高处自由下落到弹簧上端，将弹簧压缩至最低点．在小球开始下落至最低点的过程中，弹簧始终处于弹性限度内．在此过程中，能正确表示小球的加速度a随下降位移x的大小变化关系是下面图像中的 A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】小球开始下落时，做自由落体运动，加速度不变，当小球和弹簧接触时，根据牛顿第二定律得：mg-kx=ma，所以：根据数学知识可知，故CD错误，当压缩到最低点时，加速度大于g，故A错误，故B正确．故选B． 7. 2024年8月2日在巴黎奥运会上，朱雪莹借助蹦床的弹力腾空升起，随后回落到蹦床上，假设她的运动始终沿竖直方向，从某次刚好接触到蹦床面开始计时，通过力传感器得到了朱雪莹所受蹦床的弹力随时间变化的F-t图像如图所示。已知朱雪莹的质量m=45kg，重力加速度，不计空气阻力，则下列说法正确的是（ ） A. 在0.3s~2.3s时间间隔内，朱雪莹先处于超重状态，后处于失重状态 B. 在比赛过程中，朱雪莹的最大动能为2250J C. 在比赛过程中，朱雪莹离开蹦床上升的最大高度为20m D. 从接触到离开蹦床的过程中，朱雪莹对蹦床的平均作用力大小为3450N 【答案】D 【解析】 【详解】A．在0.3s~2.3s时间间隔内,弹力为零，说明运动员离开蹦床，处于失重状态,A错误； B．当运动员受到的弹力与重力平衡时，速度最大，动能最大，但由图像无法确定最大速度，B错误； CD．根据图像可知，运动员在空中运动的时间为 所以下落的时间 故运动员上升的最大高度 刚接触蹦床的速度和刚离开蹦床时的速度大小相等，则有 设蹦床对运动员的平均作用力为，选取竖直向下的方向为正方向，由动量定理可知 其中 解得 C错误，D正确。 故选D。 二、多项选择题（本题共3小题，每小题6分，共18分，每小题有两个或以上选项符合题目要求，全选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分.） 8. 污水中的污泥絮体经处理后带负电，可利用电泳技术对其进行沉淀去污，基本原理如图所示。涂有绝缘层的金属圆盘和金属棒分别接电源正、负极、金属圆盘置于底部、金属棒插入污水中，形成如图所示的电场分布，其中实线为电场线，虚线为等势面。点和点在同一电场线上，点和点在同一等势面上。下列说法正确的有（　　） A. 点的电势比点的低 B. 点的电场强度比点的小 C. 污泥絮体从点移到点，电场力对其做正功 D. 污泥絮体在点的电势能比其在点的大 【答案】BC 【解析】 【详解】A．根据沿着电场线方向电势逐渐降低，可知N点的电势比P点的高，故A错误； B．根据电场线的疏密程度可知N点的电场强度比P点的小，故B正确； C．分析可知N点电势高于M点电势，污泥絮体带负电，根据可知，污泥絮体在M点的电势能比在N点的电势能大，污泥絮体从M点移到N点，电势能减小，电场力对其做正功，故C正确； D．M点和P点在同一等势面上，则污泥絮体在M点的电势能与在P点的电势能相等，又在M点的电势能比在N点的电势能大，故污泥絮体在P点的电势能比其在N点的大，故D错误。 故选BC。 9. 如图（a），光滑绝缘水平面上有甲、乙两个带电小球，t=0时，甲静止，乙以6m/s的初速度向甲运动。此后，它们仅在静电力的作用下沿同一直线运动（整个运动过程中没有接触），它们运动的v-t图像分别如图（b）中曲线所示。则由图线可知（　　） A. 两带电小球的电性一定相同 B. 甲的动能一直增大，乙的动能一直减小 C. 甲乙达到共速时，乙的位移大于4倍甲的位移 D. 甲、乙速度相等时两球间的电势能最大 【答案】ACD 【解析】 【详解】A．由图（b）可看出，甲从静止开始与乙同向运动，根据力与运动的关系说明甲受到了乙的排斥力作用，故两带电小球的电性一定相同，故A正确； B．由图（b）可看出，甲的速度一直增大，故甲的动能一直增大；乙的速度先沿着原来方向减小，后方向增大，故动能先减小后增大，故B错误； C．图（b）中图像与时间轴围成的面积表示位移，设甲乙共速时对应时刻为，乙的位移 甲的位移 所以 故C正确； D．从开始运动到甲乙共速时，由图像的面积关系可知，两带电小球之间距离逐渐减小，电场力对系统做负功，系统的电势能增大。甲乙共速之后，两带电小球之间距离逐渐增大，电场力对系统做正功，系统的电势能减小。所以两带电小球速度相等时两球间的电势能最大，故D正确。 故选ACD。 10. 在工地中经常使用起重机将建筑材料吊起送至高空中某一位置，已知某台起重机的额定功率为，将一质量为的工件从静止开始匀加速向上吊起，在时，重物上升的速度为，此时起重机的功率恰好达到额定功率，在时工件速度达到最大，接着以此速度开始做匀速直线运动，在时工件达到指定位置，取，不计一切摩擦阻力，则（　　） A. 工件做匀速直线运动时的速度为 B. 在时间内，重物做加速度逐渐增大的减速运动 C. 时工件所受到的牵引力为 D. 时间内，工件上升的高度 【答案】ACD 【解析】 【详解】A．工件竖直向上运动过程中达到最大速度时，拉力等于重力，则 工件做匀速直线运动时的速度为20m/s，故A正确； B．在1~3s时间内，起重机的功率不变，但速度增大，所以拉力F减小，根据牛顿第二定律可得 由此可知，拉力减小，加速度减小，所以重物做加速度逐渐减小的加速运动，故B错误； C．t=1s时，重物上升的速度为10m/s，此时起重机的功率恰好达到额定功率，则 解得 故C正确； D．0~1s时间内，工件上升的高度为 解得 1~5s时间内，即内，根据动能定理可得 解得1~5s时间内工件上升高度 所以0~5s时间内，工件上升的高度为 故D正确。 故选ACD。 三、非选择题（本题共5小题，共54分。请根据要求作答） 11. 如图甲所示为向心力演示仪，某同学探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度a和半径r之间的关系。长槽的A、B处和短槽的C处分别到各自转轴中心距离之比为，该同学设计了如图乙所示的三种组合方式，变速塔轮自上而下每层左右半径之比分别为、和。 （1）本实验的目的是探究向心力的大小F与小球质量m、角速度ω和半径r之间的关系，实验中采用的实验方法是__________； A. 理想模型法 B. 等效替代法 C. 控制变量法 （2）在某次实验中，探究向心力的大小与半径的关系，则需要将传动皮带调至第______层塔轮（选填“一”、 “二”或“三”）； （3）在另一次实验中，把两个质量相等的钢球放在A、C位置，传动皮带位于第二层，转动手柄，当塔轮匀速转动时，左右两标尺露出的格子数之比约为_______。 A. B. C. D. 【答案】 ①. C ②. 一 ③. B 【解析】 【详解】（1）[1]本实验探究向心力的大小F与小球质量m关系时，保持r、ω不变，探究向心力的大小F与角速度ω的关系时，保持r、m不变，探究向心力的大小F和半径r之间的关系时，保持m、ω不变，所以实验中采用的实验方法是控制变量法。 故选C； （2）[2]在某次实验中，探究向心力的大小与半径的关系时，保持m、ω不变，则需要将传动皮带调至第一层塔轮； （3）[3]在另一次实验中，把两个质量相等的钢球放在A、C位置，则r、m相同，传动皮带位于第二层，角速度比值为 当塔轮匀速转动时，左右两标尺露出的格子数之比表示向心力的比值，约为 故选B。 12. 利用图示的装置对碰撞过程进行研究。让质量为的滑块与质量为的静止滑块在水平气垫导轨上发生碰撞，碰撞时间极短，比较碰撞后和的速度大小和，分析碰撞过程是否为弹性碰撞。 （1）调节导轨水平。 （2）测得两滑块的质量分别为和.要使碰撞后两滑块运动方向相反，应选取质量为_____的滑块作为。 （3）调节的位置，使与接触时，的左端到左边挡板的距离与的右端到右边挡板的距离相等。 （4）使以某一初速度沿气垫导轨运动，并与碰撞，分别用传感器记录和从碰撞时刻开始到各自撞到挡板所用的时间和。 （5）将放回到碰撞前的位置，改变的初速度大小，重复步骤（4），多次测量的结果如下表所示。 1 2 3 4 5 0.46 0.64 1.01 1.22 1.41 0.15 0.21 0.33 0.40 0.46 3.07 3.06 3.05 3.07 （6）表中的______（保留三位有效数字）。 （7）的平均值为_______（保留三位有效数字）。 （8）理论研究表明，是否为弹性碰撞可由分析出.若两滑块的碰撞为弹性碰撞，则的理论表达式为______（用和表示），将和的数值代入得______（保留三位有效数字），若该值与（7）中结果在误差范围内相等，则可认为滑块与滑块在导轨上的碰撞为弹性碰撞. 【答案】 ①. 0.501 ②. 3.05 ③. 3.06 ④. ⑤. 3.09 【解析】 【详解】[1]碰撞过程动量守恒，则有 若碰撞过程为弹性碰撞，则有 解得 ， 要使碰撞后两滑块运动方向相反，则有 应选取质量为0.501kg的滑块作为B； [2]碰撞后滑块做匀速直线运动，运动相同的距离，根据 可知，速度和时间成反比，则有 [3]的平均值为 [4][5]根据[1]中的计算结论可得 13. 某同学受自动雨伞开伞过程的启发，设计了如图所示的物理模型。竖直放置在水平桌面上的滑杆上套有一个滑块，初始时它们处于静止状态。当滑块从A处以初速度为向上滑动时，受到滑杆的摩擦力f为，滑块滑到B处与滑杆发生完全非弹性碰撞，带动滑杆离开桌面一起竖直向上运动。已知滑块的质量，滑杆的质量，A、B间的距离，重力加速度g取，不计空气阻力。求： （1）滑块在静止时和向上滑动的过程中，桌面对滑杆支持力的大小和； （2）滑块碰撞前瞬间的速度大小v1； （3）滑杆向上运动的最大高度h。 【答案】（1），；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）当滑块处于静止时桌面对滑杆的支持力等于滑块和滑杆的重力，即 当滑块向上滑动过程中受到滑杆的摩擦力为1N，根据牛顿第三定律可知滑块对滑杆的摩擦力也为1N，方向竖直向上，则此时桌面对滑杆的支持力为 （2）滑块向上运动到碰前瞬间根据动能定理有 代入数据解得。 （3）由于滑块和滑杆发生完全非弹性碰撞，即碰后两者共速，碰撞过程根据动量守恒有 碰后滑块和滑杆以速度v整体向上做竖直上抛运动，根据动能定理有 代入数据联立解得。 14. 静止于A处的离子经加速电场加速后沿图中半径为R的圆弧虚线通过静电分析器，恰能沿虚线垂直NC由P点进入QNCD区域的匀强电场。在QNCD区域的左右两侧竖直放置了两块平行金属板，两板间加上一定的电压形成图示的匀强电场，静电分析器通道内有均匀辐向分布的电场，已知加速电场的电压为U，虚线位置场强方向如图所示；离子质量为m、电荷量为q；。离子重力不计。 （1）试判断离子带什么电？加速电场中左、右两极板哪板电势高？ （2）求虚线位置场强大小。 （3）要使离子恰好从Q点离开电场，试求NQ、CD两板间的电压和离子离开Q点时的动能； 【答案】（1）离子带正电，左极板电势高 （2） （3）， 【解析】 【小问1详解】 由题意可知，离子在静电分析器中做匀速圆周运动，电场力提供向心力，所以离子所受电场力的方向与场强方向一致，故离子带正电；由于离子在加速电场中由静止释放，受到向右的电场力，正电荷所受电场力的方向与场强方向一致，故加速电场中的电场线水平向右，则左极板电势高。 【小问2详解】 在加速电场中，由动能定理 在静电分析器中由电场力提供向心力 联立解得虚线位置场强大小为 【小问3详解】 离子做类平抛运动，恰好能打在Q点，设，则有 由牛顿第二定律得 联立解得NQ、CD两板间的电压 据动能定理 解得离子离开Q点时的动能为 15. 如图所示为一处于竖直平面内的实验探究装置的示意图，该装置由速度可调的固定水平传送带、光滑圆弧轨道BCD和光滑细圆管EFG组成，其中水平传送带长，B点在传送带右端转轴的正上方，轨道BCD和细圆管EFG的圆心分别为和、圆心角均为，半径均为，且B点和G点分别为两轨道的最高点和最低点。 在细圆管EFG的右侧足够长的光滑水平地面上紧挨着一块与管口下端等高、长、质量木板（与轨道不粘连）。现将一块质量的物块（可视为质点）轻放在传送带的最左端A点，由传送带自左向右传动，在B处的开口和E、D处的开口正好可容物块通过。已知物块与传送带之间的动摩擦因数，物块与木板之间的动摩擦因数，重力加速度 （1）若物块进入圆弧轨道BCD后恰好不脱轨，求物块在传送带上运动的时间； （2）若传送带的速度为3m/s，求物块经过圆弧轨道EFG最低点G时，轨道对物块的作用力大小； （3）若传送带的最大速度为5m/s，在不脱轨的情况下，求滑块在木板上运动过程中产生的热量Q与传送带速度v之间的关系。 【答案】（1）2s；（2）18.5N；（3）当时，有；当时，有 【解析】 【详解】（1）若物块进入圆弧轨道BCD后恰好不脱轨，则在B点有 可得 物体在传送带上运动时，由 可得 若物块一直加速，则末速度为 由此可知物块应该是先加速后匀速，则加速的位移 物块在传送带上运动的时间 （2）若传送带的速度3m/s，则物体先加速后匀速，经过B点时的速度为3m/s，由动能定理可得 由牛顿第二定律有 联立可得轨道对物块的作用力大小 （3）若在木板上恰好不分离，则有 联立可得 则当时，有 则当时，有 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $