精品解析：河南省郑州市2024-2025学年高二下学期期末考试物理试题

郑州市2024-2025学年下期期末考试 高二物理试题卷 本试卷分第I卷（选择题）和第II卷（非选择题）两部分。考试时间90分钟，满分100分。考生应首先阅读答题卡上的文字信息，然后在答题卡上作答，在试题卷上作答无效。交卷时只交答题卡。 第I卷 一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第题只有一项符合题目要求，第题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分。） 1. 关于固体和液体材料特点，下列说法正确的是（　　） A. 没有确定几何形状的固体一定是非晶体 B. 显示各向同性的固体一定是非晶体 C. 试管中的液体不浸润试管壁，就不能产生毛细现象 D. 玻璃碎片尖端在火上烧熔会变钝，是由于表面张力作用 2. 双层玻璃保温杯通过双层玻璃结构减少了热量的传递。图中玻璃杯间隔层不是真空，而是充满了一些气体。与装入热水时相比，装入凉水时间隔层的气体（　　） A 分子平均动能变小 B. 单位体积分子个数变少 C. 所有分子间距离都变小 D. 所有分子运动速率都变小 3. 镍63同位素核能电池可实现50年稳定安全发电。该电池将衰变成时释放的能量转化为电能。已知的半衰期是100年，则（　　） A. 该衰变为衰变 B. 衰变过程中少了一个质子 C. 改变环境温度不会影响衰变的快慢 D. 100个经过100年还剩余50个未衰变 4. 某同学用图甲所示的实验装置研究光的双缝干涉现象，、为双缝，点为光屏上一点。一束单色激光垂直照射双缝，在屏上得到了如图乙所示的干涉图样，则（　　） A. 若只增大双缝间的距离，条纹间距变大 B. 若只增大单色激光的频率，条纹间距变小 C. 若、到点的路程差为波长奇数倍，处是暗条纹 D. 若、到点的路程差为半波长整数倍，处一定是亮条纹 5. 如图是被誉为郑州之眼摩天轮，其球形座舱绕中心轴在竖直面内做匀速圆周运动，线速度大小约为0.3m/s。某质量为60kg的乘客随座舱转动半圈的过程（　　） A. 乘客的动量不变 B. 乘客动量的变化率不变 C. 乘客重力的冲量为零 D. 乘客所受合力的冲量大小约为36N·s 6. 两列简谐横波在同种介质中沿轴相向传播。如图为某时刻两列波的波形图，波形与轴的交点、、、、是五个等间距的点，此时两列波在点相遇，则（　　） A. 两列波频率不同 B. 此时处质点振动方向向下 C. 两列波相遇过程中，、、均为振动加强点 D. 两列波相遇过程中，、、、、均为振动减弱点 7. 两个氘核聚变的反应方程为，其中的质量为，的质量为，的质量为。已知相当于931.5MeV的能量，则（　　） A. 该聚变反应过程吸收能量 B. 该聚变反应释放的核能约为 C. 的比结合能大于的比结合能 D. 的平均核子质量小于的平均核子质量 8. 在光滑水平面上，质量分别为和的两物块通过轻质弹簧连接，如图所示。现将两物块拉开一定距离后同时释放。已知两物块的运动可视为简谐运动，弹簧始终未超出弹性限度，则运动过程中两物块（　　） A. 速度大小始终相等 B. 所受回复力始终相同 C. 组成的系统动量守恒 D. 组成的系统机械能守恒 9. 关于生活现象的解释，下列说法正确的是（　　） A. 蝙蝠用声波定位是利用了声波的反射原理 B. 救护车疾驰而过时鸣笛音调变化是声波的干涉现象 C. 利用彩超测血管中血流速度是利用了超声波的多普勒效应 D. 通过产生与噪声等幅反相的声波来实现降噪是利用了声波的衍射原理 10. 如图一定质量的理想气体经历由a到b的变化过程，则该过程（　　） A. 为等温变化过程 B. 气体内能先增大后减小 C. 气体对外做功7.5×105J D. 气体向外界放热7.5×105J 11. 图甲为氢原子能级图，一群处于能级的氢原子向低能级跃迁时，发出的光中只有、、三种光照射到图乙所示电路的阴极上，能发生光电效应，且光恰好发生光电效应。通过实验可测得、、三种光对应的遏止电压分别为、、。已知，则（　　） A. 发出的光共5种 B. 阴极K的逸出功为 C. 光的光子能量为 D. 光照射时光电子的最大初动能为 12. 风洞试验可用于研究风速对建筑的影响。某次试验中，风垂直作用于建筑模型表面，模型表面面积为，试验风速为。假设空气吹到模型表面时，垂直于表面的速度立即减为零，平行于表面的速度不变。已知空气密度为，则（　　） A. 吹到模型表面的空气流量为 B. 该模型所受风力大小为 C. 若风速变为原来2倍，该模型所受风力变为原来的4倍 D. 若风向变为与模型表面成角，该模型所受风力变为原来的倍 第II卷 二、实验题（本题共2小题，共16分。） 13. 某同学利用磁性小球和电磁传感器，做“用单摆测量重力加速度”的实验。 （1）实验仪器装置如图甲所示，用铁夹将摆线上端固定在铁架台的O点，将一个匀质磁性小球拴接在摆线下端，用刻度尺测量摆线的长度为l=80.0cm； （2）用螺旋测微器测量磁性小球的直径，示数如图乙所示，可知小球直径为________mm； （3）将连接有计算机的电磁传感器置于磁性小球平衡位置正下方，把磁性小球由平衡位置拉开一个小角度（小于5°），由静止释放，计算机记录磁感应强度B随时间t的变化曲线如图丙所示。已知图中t0=0.500s，Δt=0.900s，则单摆摆动周期为________s； （4）由单摆周期公式可知，该同学此次测得的重力加速度大小为________m/s2。（取π2≈9.8，结果保留2位小数） 14. 某同学利用图甲所示实验装置探究气体等温变化的规律。将带有刻度的注射器竖直固定在铁架台上，注射器内封闭一定质量的空气柱，上端固定一托盘，下端通过橡胶管与压强传感器相连。实验时，将细沙缓慢倒入托盘，由注射器的刻度可以读出气体的体积，由压强传感器测得压强，逐渐增加细沙质量，采集多组数据。 （1）实验操作前，应在注射器活塞上涂润滑油，是为保证封闭空气柱的________（选填“温度”“压强”“质量”）不变； （2）将细沙倒入托盘时需缓慢操作，是为了保证封闭空气柱的________（选填“温度”“压强”“质量”）不变； （3）测得多组体积和压强的数据后，为了更直观地判断体积与压强之间的关系，若以为纵坐标，则应以________（用字母表示）为横坐标在坐标系中描点作图； （4）该同学在早晨和中午各做一次实验，得到两条图像如图乙所示，其中___（选填“①”“②”）是早晨实验得到的图像；纵截距表示___内气体的体积。 三、计算题（本题共4小题，共36分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不得分。） 15. 如图是截面为等腰直角三角形的全反射棱镜，腰长为。垂直于底边射入的光线，恰好在腰上发生全反射。已知真空中的光速为，求： （1）棱镜的折射率； （2）此光线在棱镜中传播的时间。（不考虑在底边的反射） 16. 如图甲，位于点的波源产生的简谐横波在平面内传播，其中实线圆、虚线圆分别表示相邻的波峰和波谷。实线圆上的点坐标为，虚线圆上的点坐标为。从某时刻开始计时，、两点的振动图像如图乙所示。 （1）写出点从该计时起点的振动方程； （2）求该简谐横波的传播速度大小。 17. 如图，薄壁（导热良好）汽缸和活塞间封闭一定质量的理想气体，活塞通过连杆固定在平台上，其中汽缸质量为，活塞横截面积为。初始时环境温度为，该装置静置于水平面上，活塞到汽缸底部的距离为。然后把装置静置于倾角为的斜面，此时活塞距汽缸底部的距离为。现改变环境温度，使活塞再次回到距汽缸底部的位置。已知汽缸内壁光滑且与活塞密封良好，大气压强为，取重力加速度，求： （1）斜面的倾角； （2）改变后的环境温度。 18. 如图，将长为的轻绳一端固定在点，另一端拴接一个质量为的小球（可视为质点），在点正下方处固定一细钉。将小球向左拉至水平位置（轻绳恰伸直）由静止释放，轻绳被细钉挡住后，小球恰能在竖直平面内做圆周运动。现将一右端固定有挡板的木板放在点下方的光滑水平面上，把质量为的物块（可视为质点）放在木板上左端。再次将小球从同一位置由静止释放，小球摆到最低点时恰与物块发生正碰。已知木板质量为，长度为，木板与物块间的动摩擦因数为，所有碰撞均为弹性碰撞，取重力加速度，求： （1）细钉到固定点的距离； （2）小球与物块碰撞后能上升的最大高度； （3）整个运动过程中木板的最大速度。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 郑州市2024-2025学年下期期末考试 高二物理试题卷 本试卷分第I卷（选择题）和第II卷（非选择题）两部分。考试时间90分钟，满分100分。考生应首先阅读答题卡上的文字信息，然后在答题卡上作答，在试题卷上作答无效。交卷时只交答题卡。 第I卷 一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第题只有一项符合题目要求，第题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分。） 1. 关于固体和液体材料的特点，下列说法正确的是（　　） A. 没有确定几何形状的固体一定是非晶体 B. 显示各向同性的固体一定是非晶体 C. 试管中的液体不浸润试管壁，就不能产生毛细现象 D. 玻璃碎片尖端在火上烧熔会变钝，是由于表面张力作用 【答案】D 【解析】 【详解】A．多晶体（如金属）没有确定的几何形状但属于晶体，故A错误； B．多晶体显示各向同性但属于晶体，故B错误； C．不浸润时液体在毛细管中液面下降，仍属毛细现象，故C错误； D．熔化的玻璃在表面张力作用下趋于球形，尖端变钝，故D正确。 故选D。 2. 双层玻璃保温杯通过双层玻璃结构减少了热量的传递。图中玻璃杯间隔层不是真空，而是充满了一些气体。与装入热水时相比，装入凉水时间隔层的气体（　　） A 分子平均动能变小 B. 单位体积分子个数变少 C. 所有分子间距离都变小 D. 所有分子运动速率都变小 【答案】A 【解析】 【详解】A．温度是分子平均动能的标志，温度降低，分子平均动能减小，故A正确； B．对于一定质量气体，体积不变，单位体积内的分子个数不变，故B错误； C．由于间隔层内气体的体积不变，分子间的平均距离不变，并非所有分子间距都减小，故C错误； D．温度降低，分子的平均速率减小，但不是所有分子运动的速率都减小，故D错误。 故选A。 3. 镍63同位素核能电池可实现50年稳定安全发电。该电池将衰变成时释放的能量转化为电能。已知的半衰期是100年，则（　　） A. 该衰变为衰变 B. 衰变过程中少了一个质子 C. 改变环境温度不会影响衰变的快慢 D. 100个经过100年还剩余50个未衰变 【答案】C 【解析】 【详解】A．镍63（）衰变为铜63（）时，原子序数增加1，质量数不变，符合β衰变的特征（中子转化为质子并释放电子），而非α衰变（质量数减少4，原子序数减少2）。故A错误。 B．β衰变过程中，中子转化为质子，质子数应增加1，而非减少。故B错误。 C．半衰期由原子核内部结构决定，与温度、压强等外界条件无关。故C正确。 D．半衰期是统计规律，仅适用于大量原子核的衰变。100个镍63经过100年，实际衰变数量是随机的，可能多于或少于50个，不能确定剩余50个。故D错误。 故选C。 4. 某同学用图甲所示的实验装置研究光的双缝干涉现象，、为双缝，点为光屏上一点。一束单色激光垂直照射双缝，在屏上得到了如图乙所示的干涉图样，则（　　） A. 若只增大双缝间的距离，条纹间距变大 B. 若只增大单色激光的频率，条纹间距变小 C. 若、到点的路程差为波长奇数倍，处是暗条纹 D. 若、到点的路程差为半波长整数倍，处一定是亮条纹 【答案】B 【解析】 【详解】AB．根据可知，若只增大双缝间的距离，则条纹间距变小；若只增大单色激光的频率，即减小单色激光的波长，则条纹间距变小，故A错误，B正确； C．若、到点的路程差为波长的整数倍，则处是亮条纹，故C错误； D．若、到点的路程差为半波长的奇数倍，则处是暗条纹，故D错误。 故选B。 5. 如图是被誉为郑州之眼的摩天轮，其球形座舱绕中心轴在竖直面内做匀速圆周运动，线速度大小约为0.3m/s。某质量为60kg的乘客随座舱转动半圈的过程（　　） A. 乘客的动量不变 B. 乘客动量的变化率不变 C. 乘客重力的冲量为零 D. 乘客所受合力的冲量大小约为36N·s 【答案】D 【解析】 【详解】A．乘客的动量变化，动量变化量为，A错误； B．根据动量定理 解得 乘客动量的变化率大小不变，方向变化，始终指向圆心，B错误； C．乘客重力的冲量为 乘客重力的冲量不等于0，C错误； D．根据动量定理，乘客所受合力的冲量约为 乘客所受合力的冲量大小约为36N·s，D正确。 故选D。 6. 两列简谐横波在同种介质中沿轴相向传播。如图为某时刻两列波的波形图，波形与轴的交点、、、、是五个等间距的点，此时两列波在点相遇，则（　　） A. 两列波频率不同 B. 此时处质点振动方向向下 C. 两列波相遇过程中，、、均为振动加强点 D. 两列波相遇过程中，、、、、均为振动减弱点 【答案】D 【解析】 【详解】A．两列简谐横波在同一均匀介质中传播，可知传播速度相等，由图像可知两波波长相等，则两列波具有相同的频率，故A错误； B．向右传播的波经过处，由同侧法可判断出此时处质点振动方向向上，故B错误； CD．由于甲乙两波波长相等，波速相等，又同时传播到，设点为坐标原点，设向左传播波源坐标为，则向右传播波源坐标为，设两波源间某点坐标为。则该点到两波源的路程差 结合图像可知、、、、五点到两波源的路程差 由图像可知两列波起振方向相反，故、、、、均为振动减弱点，故C错误D正确。 故选D 。 7. 两个氘核聚变反应方程为，其中的质量为，的质量为，的质量为。已知相当于931.5MeV的能量，则（　　） A. 该聚变反应过程吸收能量 B. 该聚变反应释放的核能约为 C. 的比结合能大于的比结合能 D. 的平均核子质量小于的平均核子质量 【答案】B 【解析】 【详解】A．反应前总质量：2×2.0136u=4.0272u，反应后总质量：3.0150u+1.0087u=4.0237u，质量亏损Δm=0.0035u>0，说明释放能量，故A错误。 B．释放能量：ΔE=0.0035u×931.5MeV/u≈3.26MeV，故B正确。 C．聚变后生成更稳定的核（比结合能更高），氦-3的比结合能应大于氘核，故C错误。 D．氘核平均核子质量：2.0136u/2≈1.0068u；氦-3平均核子质量：3.0150u/3≈1.0050u。氘核平均核子质量更大，故D错误。 故选B。 8. 在光滑水平面上，质量分别为和的两物块通过轻质弹簧连接，如图所示。现将两物块拉开一定距离后同时释放。已知两物块的运动可视为简谐运动，弹簧始终未超出弹性限度，则运动过程中两物块（　　） A. 速度大小始终相等 B. 所受回复力始终相同 C. 组成的系统动量守恒 D. 组成的系统机械能守恒 【答案】C 【解析】 【详解】AC．在光滑的水平面上，两物块组成的系统不受外力，动量守恒，则有 解得 显然二者的速度大小不相等，故A错误，C正确； B．两物块的回复力由弹簧的弹力提供，二者大小相等方向相反，回复力不相同，故B错误； D．两物块组成的系统机械能不守恒，两物块与弹簧组成的系统机械能守恒，故D错误。 故选C。 9. 关于生活现象的解释，下列说法正确的是（　　） A. 蝙蝠用声波定位是利用了声波的反射原理 B. 救护车疾驰而过时鸣笛音调的变化是声波的干涉现象 C. 利用彩超测血管中血流速度是利用了超声波的多普勒效应 D. 通过产生与噪声等幅反相的声波来实现降噪是利用了声波的衍射原理 【答案】AC 【解析】 【详解】A．蝙蝠用声波定位是利用了声波的反射原理，故A正确； B．救护车疾驰而过时鸣笛音调的变化是声波的多普勒效应，故B错误； C．利用彩超测血管中血流速度是利用了超声波的多普勒效应，故C正确； D．通过产生与噪声等幅反相的声波来实现降噪是利用了声波的干涉原理，故D错误。 故选AC。 10. 如图一定质量的理想气体经历由a到b的变化过程，则该过程（　　） A. 为等温变化过程 B. 气体内能先增大后减小 C. 气体对外做功7.5×105J D. 气体向外界放热7.5×105J 【答案】BC 【解析】 【详解】A．根据理想气体状态方程有 根据图像可知，压强与体积的乘积先增大后减小，则气体的温度先增大后减小，故A错误； B．结合上述，气体的温度先增大后减小，则气体内能先增大后减小，故B正确； C．p−V图像中，图像与横轴所围几何图形的面积表示功，气体体积增大，则气体对外做功，故C正确； D．根据图像可知，a到b的变化过程始末状态压强与体积乘积相等，根据理想气体状态方程可知，始末状态气体温度相等，则始末状态内能相等，结合上述，气体对外做功，根据热力学第一定律可知，气体一定从外界吸热，且吸收的热量等于对外做功的大小，则气体向外界吸热7.5×105J，故D错误。 故选BC。 11. 图甲为氢原子能级图，一群处于能级的氢原子向低能级跃迁时，发出的光中只有、、三种光照射到图乙所示电路的阴极上，能发生光电效应，且光恰好发生光电效应。通过实验可测得、、三种光对应的遏止电压分别为、、。已知，则（　　） A. 发出的光共5种 B. 阴极K的逸出功为 C. 光的光子能量为 D. 光照射时光电子的最大初动能为 【答案】CD 【解析】 【详解】A．一群处于能级的氢原子向低能级跃迁时，根据 可知发出的光共6种，故A错误； B．发出的光中只有、、三种光照射到图乙所示电路的阴极上，能发生光电效应，且光恰好发生光电效应，可知光的光子能量为 阴极K的逸出功为，故B错误； CD．根据光电效应方程和动能定理可得 实验测得、、三种光对应的遏止电压分别为、、，且，可知光的光子能量为 光的光子能量为 则光照射时光电子的最大初动能为，故CD正确。 故选CD 12. 风洞试验可用于研究风速对建筑的影响。某次试验中，风垂直作用于建筑模型表面，模型表面面积为，试验风速为。假设空气吹到模型表面时，垂直于表面的速度立即减为零，平行于表面的速度不变。已知空气密度为，则（　　） A. 吹到模型表面的空气流量为 B. 该模型所受风力大小为 C. 若风速变为原来的2倍，该模型所受风力变为原来的4倍 D. 若风向变为与模型表面成角，该模型所受风力变为原来的倍 【答案】AC 【解析】 【详解】A．吹到模型表面的空气流量为，故A正确； B．设单位时间内吹到模型表面的空气质量为，则 空气垂直方向速度由变为0，则动量变化为 根据动量定理可得风力大小为 故B错误； C．由上述可得，则若风速变为原来的2倍，该模型所受风力变为原来的4倍，故C正确； D．若风向变为与模型表面成角，垂直于模型表面的速度分量为 风力与垂直速度的平方成正比，因此风力变为 故D错误。 故选AC。 第II卷 二、实验题（本题共2小题，共16分。） 13. 某同学利用磁性小球和电磁传感器，做“用单摆测量重力加速度”的实验。 （1）实验仪器装置如图甲所示，用铁夹将摆线上端固定在铁架台的O点，将一个匀质磁性小球拴接在摆线下端，用刻度尺测量摆线的长度为l=80.0cm； （2）用螺旋测微器测量磁性小球的直径，示数如图乙所示，可知小球直径为________mm； （3）将连接有计算机电磁传感器置于磁性小球平衡位置正下方，把磁性小球由平衡位置拉开一个小角度（小于5°），由静止释放，计算机记录磁感应强度B随时间t的变化曲线如图丙所示。已知图中t0=0.500s，Δt=0.900s，则单摆摆动周期为________s； （4）由单摆周期公式可知，该同学此次测得的重力加速度大小为________m/s2。（取π2≈9.8，结果保留2位小数） 【答案】 ①. 9.600##9.599##9.601 ②. 1.800##1.8##1.80 ③. 9.74 【解析】 【详解】（2）[1]根据螺旋测微器测量原理可知小球直径为 （3）[2]实验中，磁性小球经过最低点时测得的磁感应强度B最大，根据图有 解得周期为 （4）[3]根据 解得 14. 某同学利用图甲所示实验装置探究气体等温变化的规律。将带有刻度的注射器竖直固定在铁架台上，注射器内封闭一定质量的空气柱，上端固定一托盘，下端通过橡胶管与压强传感器相连。实验时，将细沙缓慢倒入托盘，由注射器的刻度可以读出气体的体积，由压强传感器测得压强，逐渐增加细沙质量，采集多组数据。 （1）实验操作前，应在注射器活塞上涂润滑油，是为保证封闭空气柱的________（选填“温度”“压强”“质量”）不变； （2）将细沙倒入托盘时需缓慢操作，是为了保证封闭空气柱的________（选填“温度”“压强”“质量”）不变； （3）测得多组体积和压强的数据后，为了更直观地判断体积与压强之间的关系，若以为纵坐标，则应以________（用字母表示）为横坐标在坐标系中描点作图； （4）该同学在早晨和中午各做一次实验，得到两条图像如图乙所示，其中___（选填“①”“②”）是早晨实验得到的图像；纵截距表示___内气体的体积。 【答案】（1）质量 （2）温度 （3） （4） ①. ② ②. 橡胶管 【解析】 【小问1详解】 实验操作前，应在注射器活塞上涂润滑油防止漏气，为了保证封闭空气柱的质量不变； 【小问2详解】 将细沙倒入托盘时需缓慢操作，则活塞移动缓慢，封闭气体的温度恒定。 【小问3详解】 根据玻意耳定律，整理可得 则图线为一条直线，若以为纵坐标，则应以为横坐标在坐标系中描点作图； 【小问4详解】 [1][2] 根据实验数据画出的图线不过坐标原点，该图线的方程为 说明注射器中的气体的体积小于实际的封闭气体的体积，结合实验的器材可知，截距b代表注射器与气体压强传感器连接部位的气体体积即橡胶管内气体的体积；且温度越高，图像的斜率越大，早晨的温度低，则②为早晨实验得到的图像。 三、计算题（本题共4小题，共36分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不得分。） 15. 如图是截面为等腰直角三角形的全反射棱镜，腰长为。垂直于底边射入的光线，恰好在腰上发生全反射。已知真空中的光速为，求： （1）棱镜的折射率； （2）此光线在棱镜中传播的时间。（不考虑在底边的反射） 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 由几何关系可知入射角 由 得棱镜的折射率 【小问2详解】 由几何知识求得，光线在棱镜中传播的路程 由 得光线在棱镜中传播所需的时间 16. 如图甲，位于点的波源产生的简谐横波在平面内传播，其中实线圆、虚线圆分别表示相邻的波峰和波谷。实线圆上的点坐标为，虚线圆上的点坐标为。从某时刻开始计时，、两点的振动图像如图乙所示。 （1）写出点从该计时起点的振动方程； （2）求该简谐横波的传播速度大小。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 由图乙可知振幅 周期，圆频率 则点的振动方程 【小问2详解】 由波从处实线传播至处虚线的距离 又 可得 17. 如图，薄壁（导热良好）汽缸和活塞间封闭一定质量的理想气体，活塞通过连杆固定在平台上，其中汽缸质量为，活塞横截面积为。初始时环境温度为，该装置静置于水平面上，活塞到汽缸底部的距离为。然后把装置静置于倾角为的斜面，此时活塞距汽缸底部的距离为。现改变环境温度，使活塞再次回到距汽缸底部的位置。已知汽缸内壁光滑且与活塞密封良好，大气压强为，取重力加速度，求： （1）斜面的倾角； （2）改变后的环境温度。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 对竖直汽缸，由受力平衡可知 对倾斜汽缸，由受力平衡可知 由玻意耳定律得 代入相关已知数据，联立求解得 【小问2详解】 由理想气体状态方程 得 18. 如图，将长为的轻绳一端固定在点，另一端拴接一个质量为的小球（可视为质点），在点正下方处固定一细钉。将小球向左拉至水平位置（轻绳恰伸直）由静止释放，轻绳被细钉挡住后，小球恰能在竖直平面内做圆周运动。现将一右端固定有挡板的木板放在点下方的光滑水平面上，把质量为的物块（可视为质点）放在木板上左端。再次将小球从同一位置由静止释放，小球摆到最低点时恰与物块发生正碰。已知木板质量为，长度为，木板与物块间的动摩擦因数为，所有碰撞均为弹性碰撞，取重力加速度，求： （1）细钉到固定点的距离； （2）小球与物块碰撞后能上升的最大高度； （3）整个运动过程中木板的最大速度。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 细绳被钉子挡住后，小球运动至最高点时由牛顿第二定律 从释放点到小球运动至最高点的过程，由机械能守恒 细钉到固定点处的距离 联立求解得 【小问2详解】 小球从释放点运动至最低点时由动能定理 得 小球与物块碰撞的过程中，由动量守恒 由机械能守恒 联立解得， 小球碰后到最高点的过程，由机械能守恒 解得 【小问3详解】 设物块与木板碰撞前瞬间，物块速度为，木板速度为，物块开始运动至与木板碰撞前，由能量守恒 由动量守恒 联立解得， 物块与木板碰撞时，动量守恒，机械能守恒；又物块与木板质量相等，故碰撞后二者交换速度，则木板的最大速度 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $