精品解析:内蒙古自治区巴彦淖尔市2024-2025学年高一下学期期末考试物理试题
2025-08-23
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资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 高一 |
| 章节 | - |
| 类型 | 试卷 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-期末 |
| 学年 | 2025-2026 |
| 地区(省份) | 内蒙古自治区 |
| 地区(市) | 巴彦淖尔市 |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 3.36 MB |
| 发布时间 | 2025-08-23 |
| 更新时间 | 2025-08-23 |
| 作者 | 匿名 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2025-08-23 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/53582200.html |
| 价格 | 5.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
内容正文:
巴彦淖尔市2024—2025学年第二学期高一期末考试
物理
本试卷满分100分,考试用时75分钟。
注意事项:
1.答题前,考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用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。回答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
4.本试卷主要考试内容:人教版必修第二册第六章至第八章,必修第三册第九章,选择性必修第一册第一章。
一、选择题:本题共10小题,共46分。在每小题给出的四个选项中,第1~7题只有一项符合题目要求,每小题4分;第8~10题有多项符合题目要求,每小题6分,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
1. 物体在两个力的作用下运动了一段距离。其中一个力方向向东,另一个力方向向南,这段过程中对物体做的功为24J,对物体做的功为18J。则这段过程中两个力对物体做的总功为( )
A. 6J B. 30J C. 42J D. 48J
2. 如图所示,将一个带正电的点电荷置于原本不带电的金属杆的附近,当金属杆达到静电平衡时,下列说法正确的是( )
A. 电荷产生电场无法进入金属杆内部,所以金属杆内部电场的电场强度为0
B. 若为电荷与金属杆右侧中间的位置,则该处的电场强度为0
C. 若将电荷拿走后再将金属杆从处折断,则金属杆左侧带正电,右侧带负电
D. 感应电荷在处产生的电场的电场强度方向向右
3. 如图所示,将内壁光滑的半圆槽置于光滑水平面上,半圆槽左侧靠着竖直墙,右侧靠着物块。让一光滑小球从半圆槽口点处由静止开始下滑,半圆槽的最低点为,半圆槽的另一槽口为,下列说法正确的是( )
A. 小球能运动到点
B. 小球从点运动到点的过程中,竖直墙对半圆槽的冲量为0
C. 小球从点运动到点的过程中,小球的机械能守恒
D. 小球从点向点运动的过程中,小球、半圆槽和物块组成的系统动量守恒
4. 带电荷量分别为+2q、-q的点电荷的电场线如图所示,A点是两点电荷连线的中点,与两点电荷间的距离均为L,C点是两点电荷连线延长线上的一点,与正点电荷间的距离也为L,下列说法正确的是( )
A. A、B两点的电场强度大小相等
B. A点的电场强度小于C点的电场强度
C. A点的电场强度大于C点的电场强度
D. A点与C点的电场强度大小相等
5. 如图所示,三颗卫星的圆轨道均在赤道平面内,其中卫星2在地球同步轨道上。下列说法正确的是( )
A. 卫星1、2、3的向心加速度一样大
B. 卫星2的运动周期大于卫星3的运动周期
C. 卫星2的线速度大于卫星3的线速度
D. 要使卫星1的运动周期与地球的自转周期相同,应使卫星1在轨道上加速
6. 如图所示,一雨伞撑开后,伞的边缘组成的圆的半径r=0.5m,现使雨伞以角速度ω=2rad/s绕竖直中心轴旋转,伞的边缘距离水平地面的高度h=1.25m,雨水从伞的边缘水平飞出。从伞边缘飞出的雨水在地上围成图形的面积为( )
A B. C. D.
7. 在光滑水平地面上静止放置质量均为m=1kg的小球A和B,如图所示,B球左端有一水平轻质弹簧。现让A球以v=10m/s的速度向右运动,A球与轻弹簧作用,已知弹簧的劲度系数k=800N/m,弹簧弹性势能与弹簧形变量x的关系为,弹簧始终在弹性限度内,当弹簧的弹性势能第一次达到最大时,弹簧的形变量为( )
A. 0.15m B. 0.25m C. 0.5m D. 1m
8. 一圆锥形凹槽置于地面上,圆锥的中轴线沿竖直方向,圆锥内壁光滑。如图所示,A、B两球(均可视为质点)在圆锥内壁上沿水平方向做匀速圆周运动,已知两球所受支持力大小相等,下列说法正确的是( )
A. 两球的质量相等
B. 两球做匀速圆周运动所需的向心力大小相等
C. 两球的线速度大小相等
D. 两球角速度大小相等
9. 2024年6月28日,嫦娥六号返回器安全着陆于内蒙古四子王旗预定区域,在人类历史上首次实现月球背面采样返回。如图所示,嫦娥六号绕月球从椭圆轨道变轨到圆轨道,M和P分别为椭圆轨道的近月点和远月点,两轨道相切于M点,Q为圆轨道上的另一点,下列说法正确的是( )
A. 为了实现变轨,经过M点时应该控制嫦娥六号进行减速
B. 嫦娥六号在椭圆轨道上的周期比在圆轨道上的大
C. 嫦娥六号在圆轨道和椭圆轨道上单位时间内扫过的面积相等
D. 嫦娥六号经过Q点时的机械能小于经过P点时的机械能
10. 如图甲所示,一木块以初速度v0(未知)冲上固定斜面,木块的动能与位移关系的部分图像如图乙所示(已知木块与斜面间的动摩擦因数为0.25,取重力加速度大小g=10m/s²,sin37°=0.6,cos37°=0.8),下列说法正确的是( )
A. 木块的质量为1kg
B. 木块的质量为0.5kg
C. 斜面倾角为37°
D. 斜面倾角为30°
二、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 某同学验证机械能守恒定律的实验装置如图所示,水平轨道上安装两个光电门,小车上固定一遮光片,细线一端与小车连接,另一端跨过定滑轮挂上钩码。
(1)测得小车(含遮光片)的质量为M,两光电门之间的距离为s,遮光片的宽度为d,重力加速度大小为g。调节轨道右端滑轮高度,使细线与轨道平行。释放小车,小车通过两光电门的遮光时间分别为t1和t2,则小车经过光电门1时的速度大小为______。
(2)为了验证小车和钩码组成的系统机械能是否守恒,还需要测量的物理量(含符号)是______。
(3)若满足关系式______,则说明小车和钩码组成的系统机械能守恒。(用题中已知或测出的物理量符号表示)
(4)关于该实验,下列说法正确的是______。
A. 钩码的质量必须远小于小车的质量
B 垫高轨道左侧,平衡摩擦力
C. 重复实验时,必须让小车从同一位置释放
12. 兴趣小组的同学们验证动量守恒定律的实验装置如图所示。第一次让小球A从斜槽滑下,小球A落在放在水平地面上的复写纸上,在白纸上记录落点为P,第二次让小球A滑下撞击小球B,记录小球A、B的落点分别为M、N,斜槽末端在地面上的投影为O。
(1)关于该实验,下列说法正确的是______。
A. 斜槽末端要保持水平
B. 斜槽要尽量光滑,否则会产生实验误差
C. 小球A每次要从同一位置释放
(2)实验中,直接测定小球碰撞前、后的速度是不容易的,但可以通过测量______,间接地解决这个问题。
(3)小球A、B的质量分别为m1和m2,若小球A、B碰撞过程中动量守恒,则表达式m1xOP=______成立。
(4)若m1=45g,m2=7.5g,小球落地点的平均位置距O点的距离分别为xOM=35.00cm、xON=55.00cm、xOP=45.00cm,碰撞前、后瞬间小球A、B的总动量的比值为______(结果保留三位有效数字)。
13. 如图所示,倾角为、质量为的斜面体放置在光滑水平面上,质量也为的物块放置在光滑的斜面上,在水平向右的外力(未知)的作用下,斜面体和物块组成的整体一起向右做匀加速直线运动,发生的位移为,重力加速度大小为,求:
(1)斜面体对物块的支持力的大小;
(2)上述过程中斜面体对物块做的功。
14. 如图所示,在绝缘粗糙的水平地面上有水平方向的匀强电场,三个均可看成点电荷的带电滑块A、B、C分别位于竖直平面内的等边三角形的三个顶点上,而滑块B、C在地面上,三角形边长为L,三滑块都恰好静止不动。已知滑块A、B、C所带电荷量分别为,,,重力加速度大小为g,静电力常量为k。求滑块A的质量m及匀强电场的电场强度大小E。
15. 如图所示,竖直放置的足够长直管中,每隔距离放置一质量为的圆盘,现将一质量也为的木块从第一个圆盘上方处由静止释放。已知每个圆盘与长直管间的滑动摩擦力均和圆盘自身重力大小相等,所有碰撞均为完全非弹性碰撞,且碰撞时间极短,忽略圆盘厚度,重力加速度大小为,求:
(1)木块与第一个圆盘碰撞后瞬间的速度大小;
(2)第100次碰撞后瞬间木块的速度大小;
(3)从开始运动到第100次碰撞后瞬间,木块与所碰圆盘组成系统损失的机械能。
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巴彦淖尔市2024—2025学年第二学期高一期末考试
物理
本试卷满分100分,考试用时75分钟。
注意事项:
1.答题前,考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用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。回答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
4.本试卷主要考试内容:人教版必修第二册第六章至第八章,必修第三册第九章,选择性必修第一册第一章。
一、选择题:本题共10小题,共46分。在每小题给出的四个选项中,第1~7题只有一项符合题目要求,每小题4分;第8~10题有多项符合题目要求,每小题6分,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
1. 物体在两个力的作用下运动了一段距离。其中一个力方向向东,另一个力方向向南,这段过程中对物体做的功为24J,对物体做的功为18J。则这段过程中两个力对物体做的总功为( )
A. 6J B. 30J C. 42J D. 48J
【答案】C
【解析】
【详解】总功是各力做功的代数和,因为功是标量,相加时不需考虑方向。已知做功24J,做功18J,总功为
故选C。
2. 如图所示,将一个带正电的点电荷置于原本不带电的金属杆的附近,当金属杆达到静电平衡时,下列说法正确的是( )
A. 电荷产生的电场无法进入金属杆内部,所以金属杆内部电场的电场强度为0
B. 若为电荷与金属杆右侧中间的位置,则该处的电场强度为0
C. 若将电荷拿走后再将金属杆从处折断,则金属杆左侧带正电,右侧带负电
D. 感应电荷在处产生的电场的电场强度方向向右
【答案】D
【解析】
【详解】A.金属杆达到静电平衡时其内部场强处处为0,这是因为金属杆内部的感应电场与电荷P产生的电场叠加后电场强度为0,并非电荷P产生的电场无法进入,故A错误;
B.静电平衡时金属杆内部电场强度为0,但d在金属杆外部,d处电场强度不为0,故B错误;
C.电荷P使金属杆感应起电,拿走P后,金属杆上感应电荷中和,整体不带电,折断后两侧也不带电,故C错误;
D.电荷P带正电,在c处产生电场方向向左,静电平衡时c处合场强为0,则感应电荷在c处产生电场方向向右,故D正确。
故选D。
3. 如图所示,将内壁光滑的半圆槽置于光滑水平面上,半圆槽左侧靠着竖直墙,右侧靠着物块。让一光滑小球从半圆槽口点处由静止开始下滑,半圆槽的最低点为,半圆槽的另一槽口为,下列说法正确的是( )
A. 小球能运动到点
B. 小球从点运动到点的过程中,竖直墙对半圆槽的冲量为0
C. 小球从点运动到点的过程中,小球的机械能守恒
D. 小球从点向点运动的过程中,小球、半圆槽和物块组成的系统动量守恒
【答案】C
【解析】
【详解】A.小球运动过程中,小球的一部分机械能转化为了半圆槽和物块的动能,根据能量守恒可知,小球不可能到达与释放点等高的C点,故A错误;
B.小球从点运动到点的过程中,小球对半圆槽有弹力作用,故半圆槽对竖直墙壁有弹力作用,根据牛顿第三定律可知,竖直墙壁对半圆槽也有弹力作用,故竖直墙对半圆槽的冲量不为0,故B错误;
C.小球从点运动到点的过程中,半圆槽和物块不动,只有重力对小球做功,故小球的机械能守恒,故C正确;
D.小球从B到C,小球、半圆槽和物块组成系统在水平方向合力为0,但系统在竖直方向合力不为零,故系统动量不守恒,故D错误。
故选C。
4. 带电荷量分别为+2q、-q的点电荷的电场线如图所示,A点是两点电荷连线的中点,与两点电荷间的距离均为L,C点是两点电荷连线延长线上的一点,与正点电荷间的距离也为L,下列说法正确的是( )
A. A、B两点的电场强度大小相等
B. A点的电场强度小于C点的电场强度
C. A点的电场强度大于C点的电场强度
D. A点与C点的电场强度大小相等
【答案】C
【解析】
【详解】A.电场线的疏密表示场强大小,A点电场线比B点密,所以A点场强大于B点场强,故A错误;
BCD.根据场强叠加原理,可知,
故BD错误,C正确。
故选C。
5. 如图所示,三颗卫星的圆轨道均在赤道平面内,其中卫星2在地球同步轨道上。下列说法正确的是( )
A. 卫星1、2、3的向心加速度一样大
B. 卫星2的运动周期大于卫星3的运动周期
C. 卫星2的线速度大于卫星3的线速度
D. 要使卫星1的运动周期与地球的自转周期相同,应使卫星1在轨道上加速
【答案】B
【解析】
【详解】ABC.卫星绕地球做匀速圆周运动,由万有引力提供向心力得
可得,,
由于,则有,,,故AC错误,B正确;
D.要使卫星1的运动周期与地球的自转周期相同,应使卫星1在轨道上减速,故D错误。
故选B。
6. 如图所示,一雨伞撑开后,伞的边缘组成的圆的半径r=0.5m,现使雨伞以角速度ω=2rad/s绕竖直中心轴旋转,伞的边缘距离水平地面的高度h=1.25m,雨水从伞的边缘水平飞出。从伞边缘飞出的雨水在地上围成图形的面积为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】根据题意可知雨水从伞边缘飞出的速度
根据平抛运动规律有
联立解得
故雨水在地上围成图形的面积
故选A
7. 在光滑水平地面上静止放置质量均为m=1kg的小球A和B,如图所示,B球左端有一水平轻质弹簧。现让A球以v=10m/s的速度向右运动,A球与轻弹簧作用,已知弹簧的劲度系数k=800N/m,弹簧弹性势能与弹簧形变量x的关系为,弹簧始终在弹性限度内,当弹簧的弹性势能第一次达到最大时,弹簧的形变量为( )
A. 0.15m B. 0.25m C. 0.5m D. 1m
【答案】B
【解析】
【详解】当弹簧的弹性势能第一次达到最大时AB共速,规定向右为正方向,由动量守恒有
根据能量守恒有
代入题中数据,解得
故选B。
8. 一圆锥形凹槽置于地面上,圆锥的中轴线沿竖直方向,圆锥内壁光滑。如图所示,A、B两球(均可视为质点)在圆锥内壁上沿水平方向做匀速圆周运动,已知两球所受支持力大小相等,下列说法正确的是( )
A. 两球的质量相等
B. 两球做匀速圆周运动所需的向心力大小相等
C. 两球的线速度大小相等
D. 两球的角速度大小相等
【答案】AB
【解析】
【详解】A.设圆锥壁与竖直方向夹角为,对A球分析可知,A球受到重力与圆锥壁给的支持力,二者的合力提供向心力,则由平行四边形定则,可知A球受到的支持力
同理,可知B球受到的支持力
题意有
可知AB球质量相等,即,故A正确;
B.由平行四边形定则,可知两球做匀速圆周运动所需的向心力大小均为,故B正确;
CD.对小球,由向心力
解得
由图像可知A的轨迹圆半径比B的轨迹圆半径大,所以两球的线速度大小不相等,两球的角速度大小也不相等,故CD错误。
故选AB。
9. 2024年6月28日,嫦娥六号返回器安全着陆于内蒙古四子王旗预定区域,在人类历史上首次实现月球背面采样返回。如图所示,嫦娥六号绕月球从椭圆轨道变轨到圆轨道,M和P分别为椭圆轨道的近月点和远月点,两轨道相切于M点,Q为圆轨道上的另一点,下列说法正确的是( )
A. 为了实现变轨,经过M点时应该控制嫦娥六号进行减速
B. 嫦娥六号在椭圆轨道上的周期比在圆轨道上的大
C. 嫦娥六号在圆轨道和椭圆轨道上单位时间内扫过的面积相等
D. 嫦娥六号经过Q点时的机械能小于经过P点时的机械能
【答案】ABD
【解析】
【详解】A.题意知嫦娥六号绕月球从椭圆轨道变轨到圆轨道要做近心运动,根据变轨原理,了实现变轨,经过M点时应该控制嫦娥六号进行减速,故A正确;
B.根据开普勒第三定律可知,半长轴越长,周期越长,图像可知椭圆轨道的半长轴比圆轨道的大,故嫦娥六号在椭圆轨道上的周期比在圆轨道上的大,故B正确;
C.开普勒第二定律是同一轨道上单位时间扫过面积相等,不同轨道不适用,故C错误;
D.嫦娥六号从椭圆轨道变轨到圆轨道需要点火减速,即外力对其做功负功,嫦娥六号机械能减少,故嫦娥六号在椭圆轨道的机械能比在圆轨道的大,即嫦娥六号经过Q点时的机械能小于经过P点时的机械能,故D正确。
故选ABD。
10. 如图甲所示,一木块以初速度v0(未知)冲上固定斜面,木块的动能与位移关系的部分图像如图乙所示(已知木块与斜面间的动摩擦因数为0.25,取重力加速度大小g=10m/s²,sin37°=0.6,cos37°=0.8),下列说法正确的是( )
A. 木块的质量为1kg
B. 木块的质量为0.5kg
C. 斜面倾角为37°
D. 斜面倾角为30°
【答案】AC
【解析】
【详解】设斜面倾角为,木块质量为m,结合图像可知,物块上滑过程,根据动能定理有
其中
物块下滑过程,根据动能定理有
其中
联立解得
故选AC。
二、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 某同学验证机械能守恒定律的实验装置如图所示,水平轨道上安装两个光电门,小车上固定一遮光片,细线一端与小车连接,另一端跨过定滑轮挂上钩码。
(1)测得小车(含遮光片)的质量为M,两光电门之间的距离为s,遮光片的宽度为d,重力加速度大小为g。调节轨道右端滑轮高度,使细线与轨道平行。释放小车,小车通过两光电门的遮光时间分别为t1和t2,则小车经过光电门1时的速度大小为______。
(2)为了验证小车和钩码组成的系统机械能是否守恒,还需要测量的物理量(含符号)是______。
(3)若满足关系式______,则说明小车和钩码组成的系统机械能守恒。(用题中已知或测出的物理量符号表示)
(4)关于该实验,下列说法正确的是______。
A. 钩码的质量必须远小于小车的质量
B. 垫高轨道左侧,平衡摩擦力
C. 重复实验时,必须让小车从同一位置释放
【答案】(1)
(2)钩码的质量m (3) (4)B
【解析】
【小问1详解】
根据速度、位移、时间的关系可知,小车经过光电门1时的速度大小为
【小问2详解】
要验证系统的机械能是否守恒,还需要知道钩码的质量(m)
【小问3详解】
若系统机械能守恒则有
【小问4详解】
A.本实验不需要用钩码的重力来代替小车受到的外力,因此无需满足钩码的质量远小于小车的质量,故A错误;
B.垫高轨道左侧,平衡摩擦力,使整个系统只有重力做功,方才符合机械能守恒的条件,故B正确;
C.为了获得多组数据,便于实验数据分析,应使小车从不同的位置释放,避免实验的偶然性,故C错误。
故选B。
12. 兴趣小组的同学们验证动量守恒定律的实验装置如图所示。第一次让小球A从斜槽滑下,小球A落在放在水平地面上的复写纸上,在白纸上记录落点为P,第二次让小球A滑下撞击小球B,记录小球A、B的落点分别为M、N,斜槽末端在地面上的投影为O。
(1)关于该实验,下列说法正确的是______。
A. 斜槽末端要保持水平
B. 斜槽要尽量光滑,否则会产生实验误差
C. 小球A每次要从同一位置释放
(2)实验中,直接测定小球碰撞前、后的速度是不容易的,但可以通过测量______,间接地解决这个问题。
(3)小球A、B的质量分别为m1和m2,若小球A、B碰撞过程中动量守恒,则表达式m1xOP=______成立。
(4)若m1=45g,m2=7.5g,小球落地点的平均位置距O点的距离分别为xOM=35.00cm、xON=55.00cm、xOP=45.00cm,碰撞前、后瞬间小球A、B的总动量的比值为______(结果保留三位有效数字)。
【答案】(1)AC (2)小球做平抛运动的水平射程
(3)
(4)1.02
【解析】
【小问1详解】
A.本实验要通过平抛运动验证动量守恒定律,所以轨道末端必须水平,以保证小球做平抛运动,故A正确;
BC.本实验要求A球每次运动至斜槽末端时的速度都相等,只需要每次将A球从斜槽轨道同一位置由静止释放即可,斜槽轨道是否光滑对上述要求无影响,所以斜槽轨道不必须光滑,故B错误,C正确。
故选AC。
【小问2详解】
两小球在空中均做平抛运动,根据平抛运动的规律可知,
两球碰撞的过程动量守恒,则有
两球下落高度相同,所以运动时间相同,可得
则有
因此该实验中直接测定小球碰撞前、后的速度是不容易的,可以通过测量小球做平抛运动的水平射程。
小问3详解】
两小球在空中均做平抛运动,根据平抛运动的规律可知,
两球碰撞的过程动量守恒,则有
两球下落高度相同,所以运动时间相同,可得
则有
即
所以若小球A、B碰撞过程中动量守恒,则表达式成立。
【小问4详解】
碰撞前、后瞬间小球A、B的总动量的比值为
13. 如图所示,倾角为、质量为的斜面体放置在光滑水平面上,质量也为的物块放置在光滑的斜面上,在水平向右的外力(未知)的作用下,斜面体和物块组成的整体一起向右做匀加速直线运动,发生的位移为,重力加速度大小为,求:
(1)斜面体对物块的支持力的大小;
(2)上述过程中斜面体对物块做的功。
【答案】(1)
(2)
【解析】
小问1详解】
对物块进行受力分析,把斜面体对物块的支持力大小分别沿着水平方向和竖直方向分解,在竖直方向上,由二力平衡有
解得
【小问2详解】
斜面体对物块做的功
解得
14. 如图所示,在绝缘粗糙的水平地面上有水平方向的匀强电场,三个均可看成点电荷的带电滑块A、B、C分别位于竖直平面内的等边三角形的三个顶点上,而滑块B、C在地面上,三角形边长为L,三滑块都恰好静止不动。已知滑块A、B、C所带电荷量分别为,,,重力加速度大小为g,静电力常量为k。求滑块A的质量m及匀强电场的电场强度大小E。
【答案】,
【解析】
【详解】竖直方向根据平衡条件得
解得
水平方向根据平衡条件得
解得
15. 如图所示,竖直放置的足够长直管中,每隔距离放置一质量为的圆盘,现将一质量也为的木块从第一个圆盘上方处由静止释放。已知每个圆盘与长直管间的滑动摩擦力均和圆盘自身重力大小相等,所有碰撞均为完全非弹性碰撞,且碰撞时间极短,忽略圆盘厚度,重力加速度大小为,求:
(1)木块与第一个圆盘碰撞后瞬间的速度大小;
(2)第100次碰撞后瞬间木块的速度大小;
(3)从开始运动到第100次碰撞后瞬间,木块与所碰圆盘组成的系统损失的机械能。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
设木块与第一个圆盘碰前的速度为,根据动能定理有
解得
因为木块与圆盘的碰撞均为完全非弹性碰撞,且碰撞时间极短,故碰撞过程满足动量守恒。设木块与第一个圆盘碰撞后瞬间的速度大小为,对木块和圆盘组成的系统列动量守恒定律方程有
解得
【小问2详解】
设第二次与圆盘碰撞前木块的速度为,从木块与第一个圆盘碰撞后到第二次与圆盘碰撞前对木块和圆盘组成的整体列动能定理方程有
由题意可知
代入上式解得
设第二次与圆盘碰撞后木块的速度为,同理由动量守恒定律有
代入数据解得
设第三次与圆盘碰撞前木块的速度为,从木块与第二个圆盘碰撞后到第三次与圆盘碰撞前对木块和两个圆盘组成的整体列动能定理方程有
解得
设第三次与圆盘碰撞后木块的速度为,同理由动量守恒定律有
代入数据解得
……
通过递推可得第次碰撞后瞬间木块的速度大小为
所以第100次碰撞后瞬间木块的速度大小为
【小问3详解】
从开始运动到第100次碰撞后瞬间,木块与所碰圆盘组成的系统损失的机械能等于系统减少的重力势能与增加的动能之差,即
代入数据解得
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