精品解析：2025届湖北省武汉市第二中学高三下学期临门一脚物理试卷6

2025届临门一脚物理试卷6 一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40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，第8~10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，有选错的得0分。 1. 研究光电效应规律时，用不同波长的光照射某一金属时，测得遏止电压UC与照射光波长的关系如图所示，UC= -U0为图像的渐近线，电子的电量为e，光在真空中的传播速度为c，则下列说法正确的是（　　） A. 该金属的极限频率为 B. 该金属的极限频率为 C. 普朗克常数为 D. 普朗克常数为 2. 汽车在平直的公路上匀速行驶，发现险情后紧急刹车，刹车后经过2s速度减半，再滑行8m速度减为零，刹车过程可以看成匀减速直线运动，则汽车刹车后的加速度大小为（　　） A 4m/s2 B. 3.5m/s2 C. 3m/s2 D. 2.5m/s2 3. 如图所示，一端用铰链固定在水平地面上的木杆搭放在质量为的光滑半球体上，木杆与地面间的夹角为。半球体在水平向右的外力（未画出）的作用下保持静止。重力加速度为，则地面对半球体的支持力大小为（　　） A. B. C. D. 4. 电阻为R的单匝线圈abc俯视图如图甲所示为正三角形，面积为S。O为ac中点，虚线OO’与bc垂直，在OO’右侧空间存在垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为B。线圈绕OO’以角速度匀速转动产生交变电流。将该交变电流作为电源接入图乙的变压器中，变压器原副线圈匝数比为3：1，电表均为理想电表，定值电阻的阻值也为R，下列说法正确的是（　　） A. 电压表的示数为 B. 电压表的示数为 C. 电流表的示数为 D. 电流表的示数为 5. 某光学组件的剖面如图所示，反光的滑块右侧为圆锥面，圆锥面与右侧玻璃片之间形成很薄的间隙，现用红色平行光自右向左垂直照射玻璃片。从右向左观察玻璃片时，下列说法正确的是（ ） A. 会观察到环形衍射条纹 B. 越接近玻璃片中心，相邻两条纹间的距离越小 C. 滑块稍向左移的过程中，观察到的环形条纹会向内收缩 D 若改用紫光照射，条纹会变得更加稀疏 6. 地球和月球间的距离为L，以地心作为坐标原点，沿地月连线建立x轴，在x轴上有一个探测器。仅考虑地球和月球对探测器的引力作用，可得探测器引力势能Ep随位置变化关系如图所示，已知在x=d处探测器的引力势能最大，则地球与月球的质量之比为（　　） A. B. C. D. 7. 某光伏电站的核心部件由半导体材料制成。一半导体材料内部电场的电场强度E与位置x的关系如图所示，取O点的电势为零，则该电场中N点到P点的电势φ随位置x变化的图像可能为（　　） A. B. C. D. 8. 某探空气球充气前球内无气体，现用充气泵在地面处为其充入某种惰性气体（可视为理想气体），每秒可将温度为300K、体积为10L、压强为的惰性气体充入气球，充气完成后球内气体压强为、体积为，忽略充气过程中气体温度的变化。气球释放后，最终到达某高度处时气球内气体温度变为240K（气球上升过程中体积不变）。下列说法正确的是（ ） A. 气球在地面充气所用时间为300s B. 气球在地面充气所用时间3000s C. 气球到达最终高度处时气球内气体的压强为 D. 气球到达最终高度处时气球内气体的压强为 9. 如图（a）所示，相距较远的两物体、放在光滑水平面上，物体左端固定一轻弹簧并处于静止状态，物体以速度沿、连线向物体运动。时，物体与轻弹簧接触（不粘连），此后的一段时间内，两物体的速度与时间的关系如图（b）所示。已知时间内，物体运动的距离为，物体的质量为，运动过程中弹簧始终处于弹性限度内，下列说法正确的是（　　） A. 物体的质量为 B. 物体与轻弹簧分离时，速度为 C. 时间内，物体运动的距离为 D. 弹簧压缩最短时弹性势能为 10. 汽车减震器可以有效抑制车辆振动，某电磁阻尼减震器的简化原理图如图所示。匀强磁场的宽度L0=1m，磁感应强度大小B=1T，方向竖直向下。一轻质弹簧处于原长，水平且垂直于磁场边界放置在光滑水平面上，弹簧右端固定，左端恰与磁场右边界平齐。一宽度L=0.2m，足够长的单匝矩形硬质金属线框abcd水平固定在一塑料小车上（图中小车未画出），线框右端与小车右端平齐，二者的总质量m=0.5kg，线框电阻R=0.08Ω，使小车带着线框以v0=5m/s的速度沿光滑水平面垂直于磁场边界正对弹簧向右运动，ab边向右穿过磁场右边界后小车开始压缩弹簧，弹簧始终在弹性限度内，不计空气阻力。下列说法正确的是（　　） A. 线框刚进入磁场左边界时，小车的加速度大小为5m/s2 B. ab边从磁场左边界运动到右边界过程中，通过线框某一横截面的电荷量为25C C. ab边从磁场左边界运动到右边界过程中，线框产生的焦耳热为2.25J D. 小车向右运动过程中弹簧获得的最大弹性势能为2J 二、非选择题：本题共5小题，共60分。 11. 某实验小组为了探究物体质量一定时加速度与力的关系，设计了如图（a）所示的实验装置，沙和沙桶的质量为，小车（含滑轮）的质量为。 （1）下列有关实验操作的描述正确的是（　　） A. 平衡摩擦力时，纸带必需与小车连接 B. 每次改变沙桶中沙质量时，都需要重新平衡摩擦力 C. 实验时，先放开小车，后接通电源 D. 调整长木板左端定滑轮的高度，使两滑轮间细绳与长木板平行 （2）图（b）是实验中打出的一条纸带，在纸带上共有5个计数点，每2个计数点之间有4个点未画出，打点计时器打点频率为，则小车（含滑轮）运动的加速度大小为______（结果保留2位有效数字）； （3）当力传感器的示数为时，小车（含滑轮）的加速度大小为，则小车（含滑轮）的质量为______；如果、两同学先、后用该装置做实验，但所用小车（含滑轮）的质量不同，根据实验数据在同一坐标系中画出的图线如图（c）所示，则同学所用小车（含滑轮）的质量______（填“大于”或“小于”）同学所用小车（含滑轮）的质量。 12. 在练习使用多用电表的实验中： （1）一多用电表的电阻挡有三个倍率，分别是、、，用挡测量某电阻时，操作步骤正确，发现表头指针偏转角度很大，为了较准确地进行测量，应换到______挡。 （2）重新测量后，指针位于如图甲所示位置，被测电阻的测量值为______。 （3）如图乙所示为欧姆表某倍率的内部结构示意图，已知电流计的量程为，内阻为，定值电阻，电池电动势为，为调零电阻，则表盘上刻度线对应的电阻值是______。 （4）当图乙所示欧姆表的电池的电动势下降到、内阻增加了时仍可调零，调零后，测量电阻将偏______（填“大”或“小”），若测得某电阻为，则这个电阻的真实值为______。 13. 某科考队在水面上O点安装了一振动装置，可产生水波（可视为简谐横波）并在xOy平面内由O点向外传播。如图甲所示，t=0时刻，相邻的波峰和波谷恰好分别传到实线圆和虚线圆处，且实线圆处第一次出现波峰。已知质点M的坐标为（0cm，0.25cm），质点N的坐标为（1.0cm，cm）。如图乙所示为图甲中质点M的振动图像，z轴垂直于xOy平面，竖直向上为正方向。求∶ （1）质点M的振动方程； （2）波在水中的传播速度大小； （3）质点N第10次到达波峰的时刻。 14. 如图所示，一儿童在房间内向地面上的O点投掷弹力球（可视为质点），弹力球从O点反弹到右侧竖直墙壁上的M点后，又直接反弹到左侧竖直墙壁上的N点。已知两竖直墙壁间的距离L=6m，O点距右侧墙壁d=1.8m，M点与N点等高，弹力球在空中离水平地面的最大高度H=3.2m。弹力球与墙壁碰撞前后瞬间沿墙壁的速度不变，垂直于墙壁的速度大小不变，方向相反。不计空气阻力，忽略弹力球与墙壁的碰撞时间，取g=10m/s²。求： （1）弹力球在O点弹起时的速度大小v₀； （2）弹力球与M点碰撞后瞬间速度与竖直方向夹角的正切值。 15. 如图所示，绝缘轨道MNPQ位于同一竖直面内，其中为长度L=1m的粗糙水平轨道，NP为半径R=0.3m的光滑四分之一圆弧轨道，其圆心为O，PQ为足够长的光滑竖直轨道。竖直线右侧有方向水平向左的匀强电场，电场强度E=40N/C。在正方形ONO'P区域内有方向垂直纸面向外、磁感应强度为B=2T的匀强磁场。轨道MN最左端M点处静置一质量为、电荷量为q=0.1C的带负电的物块A。一质量为的物块C，从左侧的光滑水平轨道上以速度v0=2m/s撞向物块A，A、C发生弹性碰撞，且A、C恰好不发生第二次碰撞。已知A、C均可视为质点，且与轨道MN的动摩擦因数相同，物块A所带电荷量始终保持不变，取g=10m/s2，，。求： （1）在M点碰撞后瞬间A、C速度大小v1、v2 （2）A、C与轨道MN之间的动摩擦因数； （3）A运动过程中对轨道NP的最大压力F的大小。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025届临门一脚物理试卷6 一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40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，第8~10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，有选错的得0分。 1. 研究光电效应规律时，用不同波长的光照射某一金属时，测得遏止电压UC与照射光波长的关系如图所示，UC= -U0为图像的渐近线，电子的电量为e，光在真空中的传播速度为c，则下列说法正确的是（　　） A. 该金属的极限频率为 B. 该金属的极限频率为 C. 普朗克常数为 D. 普朗克常数为 【答案】C 【解析】 【详解】AB．根据爱因斯坦光电效应方程，可知图中为极限波长，根据 可得该金属的极限频率为，故AB错误； CD．UC= -U0为图像的渐近线，即 解得普朗克常数为，故C正确，D错误。 故选C。 2. 汽车在平直的公路上匀速行驶，发现险情后紧急刹车，刹车后经过2s速度减半，再滑行8m速度减为零，刹车过程可以看成匀减速直线运动，则汽车刹车后的加速度大小为（　　） A. 4m/s2 B. 3.5m/s2 C. 3m/s2 D. 2.5m/s2 【答案】A 【解析】 【详解】设汽车匀速行驶时的速度大小为v，加速度大小为a，则， 解得 故选A。 3. 如图所示，一端用铰链固定在水平地面上的木杆搭放在质量为的光滑半球体上，木杆与地面间的夹角为。半球体在水平向右的外力（未画出）的作用下保持静止。重力加速度为，则地面对半球体的支持力大小为（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】对半球体受力分析如图所示 根据平衡条件，可得在水平方向上有 在竖直方向一有 联立解得 故选B。 4. 电阻为R的单匝线圈abc俯视图如图甲所示为正三角形，面积为S。O为ac中点，虚线OO’与bc垂直，在OO’右侧空间存在垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为B。线圈绕OO’以角速度匀速转动产生交变电流。将该交变电流作为电源接入图乙的变压器中，变压器原副线圈匝数比为3：1，电表均为理想电表，定值电阻的阻值也为R，下列说法正确的是（　　） A. 电压表的示数为 B. 电压表的示数为 C. 电流表的示数为 D. 电流表的示数为 【答案】D 【解析】 【详解】交变电流的峰值为，如图甲所示位置电动势为0，从该位置转过四分之一周期过程中，在磁场中转动峰值为 又 解得 从四分之一周期到四分之三周期的过程中，在磁场中转动峰值为 又 解得 线圈在转动一个周期内产生的电动势随时间变化的图像如图所示 根据交变电流有效值定义可知 化简得 解得电动势的有效值为 将副线圈中的电阻等效到原线圈中，则有 故等效电路中的电阻 所以原线圈中的电流为，即为电流表的示数。 线圈内阻分压为 故原线圈接入电压有效值为 故副线圈电压有效值为，即为电压表的示数 故选D。 5. 某光学组件的剖面如图所示，反光的滑块右侧为圆锥面，圆锥面与右侧玻璃片之间形成很薄的间隙，现用红色平行光自右向左垂直照射玻璃片。从右向左观察玻璃片时，下列说法正确的是（ ） A. 会观察到环形衍射条纹 B. 越接近玻璃片中心，相邻两条纹间的距离越小 C. 滑块稍向左移的过程中，观察到的环形条纹会向内收缩 D. 若改用紫光照射，条纹会变得更加稀疏 【答案】C 【解析】 【详解】A．滑块右侧是圆锥面，与玻璃片间形成的空气薄膜等厚线是同心圆，红色平行光垂直入射，会发生薄膜干涉，从而观察到环形干涉条纹（牛顿环），故A错误； B．越接近玻璃片中心，空气薄膜厚度变小但空气薄膜倾角不变，故相邻两条纹间的距离不变，故B错误； C．因同一条纹所对应的间隙厚度相同，滑块向左滑动时，沿着半径间隙厚度为某确定值的地方都向内侧移动，两列反射光的路程差为某确定值的地方都向内侧移动，因此所有环形条纹的半径都会变小， 即观察到的环形条纹会向内收缩，故C正确； D．紫光波长比红光短，根据干涉条纹间距与波长成正比，改用紫光照射，条纹会变得更加密集，故D错误。 故选C 。 6. 地球和月球间的距离为L，以地心作为坐标原点，沿地月连线建立x轴，在x轴上有一个探测器。仅考虑地球和月球对探测器的引力作用，可得探测器引力势能Ep随位置变化关系如图所示，已知在x=d处探测器的引力势能最大，则地球与月球的质量之比为（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】设地球质量为M，月球的质量为m， 探测器的质量为m0，引力的合力做功与引力势能的关系 可知Ep−x图线的切线斜率绝对值为 由图可知，图像切线斜率绝对值先减小后增大，则地球和月球对探测器作用力随探测器位置x的增大，先逐渐减小后逐渐增大；在x=d处图线的切线斜率为0 ，则探测器在该处受地球和月球的引力的合力为零，即 可得地球与月球的质量之比为 故选A。 7. 某光伏电站的核心部件由半导体材料制成。一半导体材料内部电场的电场强度E与位置x的关系如图所示，取O点的电势为零，则该电场中N点到P点的电势φ随位置x变化的图像可能为（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】ABC．根据 电势φ随位置x变化的图像的斜率表示电场强度。 沿着x轴正方向电场强度先增大后减小，电势φ随位置x变化的图像的斜率先增大后减小。C正确，AB错误； D．从N点到P点，电场强度均为正值，电场强度的方向不变，所以电势φ随位置x变化的图像斜率的方向不变，D错误。 故选C。 8. 某探空气球充气前球内无气体，现用充气泵在地面处为其充入某种惰性气体（可视为理想气体），每秒可将温度为300K、体积为10L、压强为的惰性气体充入气球，充气完成后球内气体压强为、体积为，忽略充气过程中气体温度的变化。气球释放后，最终到达某高度处时气球内气体温度变为240K（气球上升过程中体积不变）。下列说法正确的是（ ） A. 气球在地面充气所用时间为300s B. 气球在地面充气所用时间为3000s C. 气球到达最终高度处时气球内气体的压强为 D. 气球到达最终高度处时气球内气体的压强为 【答案】BD 【解析】 【详解】AB．设充气次数为n，气体变化前后，温度不变，根据玻意耳定律可得 其中，，，，，代入解得 次 由题意可知，每秒充1次，则需要的时间 故A错误，B正确； CD．气体变化前后，体积不变，根据查理定律，有 其中，，，，代入解得 故C错误，D正确。 故选BD 9. 如图（a）所示，相距较远的两物体、放在光滑水平面上，物体左端固定一轻弹簧并处于静止状态，物体以速度沿、连线向物体运动。时，物体与轻弹簧接触（不粘连），此后的一段时间内，两物体的速度与时间的关系如图（b）所示。已知时间内，物体运动的距离为，物体的质量为，运动过程中弹簧始终处于弹性限度内，下列说法正确的是（　　） A. 物体的质量为 B. 物体与轻弹簧分离时，速度为 C. 时间内，物体运动的距离为 D. 弹簧压缩最短时弹性势能为 【答案】AC 【解析】 【详解】A．题图可知AB共速为，规定向右为正方向，由动量守恒有 解得物体B的质量 故A正确； B．设物体A与轻弹簧分离时，AB速度分别为、，则由动量守恒有 能量守恒有 联立解得 故B错误； C．设在前任意时刻速度分别为、，由动量守恒有 整理得 其中 联立解得 故C正确； D．弹簧最短时共速， 由能量守恒 代入数据得 故D错误。 故选AC。 10. 汽车减震器可以有效抑制车辆振动，某电磁阻尼减震器的简化原理图如图所示。匀强磁场的宽度L0=1m，磁感应强度大小B=1T，方向竖直向下。一轻质弹簧处于原长，水平且垂直于磁场边界放置在光滑水平面上，弹簧右端固定，左端恰与磁场右边界平齐。一宽度L=0.2m，足够长的单匝矩形硬质金属线框abcd水平固定在一塑料小车上（图中小车未画出），线框右端与小车右端平齐，二者的总质量m=0.5kg，线框电阻R=0.08Ω，使小车带着线框以v0=5m/s的速度沿光滑水平面垂直于磁场边界正对弹簧向右运动，ab边向右穿过磁场右边界后小车开始压缩弹簧，弹簧始终在弹性限度内，不计空气阻力。下列说法正确的是（　　） A. 线框刚进入磁场左边界时，小车的加速度大小为5m/s2 B. ab边从磁场左边界运动到右边界过程中，通过线框某一横截面的电荷量为25C C. ab边从磁场左边界运动到右边界过程中，线框产生的焦耳热为2.25J D. 小车向右运动过程中弹簧获得的最大弹性势能为2J 【答案】AC 【解析】 【详解】A．线框刚进入磁场左边界时，根据牛顿第二定律有 又， 联立解得 故A正确； B．根据 又，， 联立解得 故B错误； C．设ab边刚到右边界时速度为，根据动量定理有 又 联立可得 解得 根据能量守恒可得ab边从磁场左边界运动到右边界过程中，线框产生的焦耳热为 故C正确； D．ab边从磁场右边界出来后压缩弹簧，通过线圈框的磁通量不变，故线圈中不产生感应电流，根据能量守恒定律，可知线框的动能全部转化为弹簧的弹性势能，则弹簧获得的最大弹性势能 故D错误。 故选AC。 二、非选择题：本题共5小题，共60分。 11. 某实验小组为了探究物体质量一定时加速度与力的关系，设计了如图（a）所示的实验装置，沙和沙桶的质量为，小车（含滑轮）的质量为。 （1）下列有关实验操作的描述正确的是（　　） A. 平衡摩擦力时，纸带必需与小车连接 B. 每次改变沙桶中沙的质量时，都需要重新平衡摩擦力 C. 实验时，先放开小车，后接通电源 D. 调整长木板左端定滑轮的高度，使两滑轮间细绳与长木板平行 （2）图（b）是实验中打出的一条纸带，在纸带上共有5个计数点，每2个计数点之间有4个点未画出，打点计时器打点频率为，则小车（含滑轮）运动的加速度大小为______（结果保留2位有效数字）； （3）当力传感器的示数为时，小车（含滑轮）的加速度大小为，则小车（含滑轮）的质量为______；如果、两同学先、后用该装置做实验，但所用小车（含滑轮）的质量不同，根据实验数据在同一坐标系中画出的图线如图（c）所示，则同学所用小车（含滑轮）的质量______（填“大于”或“小于”）同学所用小车（含滑轮）的质量。 【答案】（1）AD （2）0.45 （3） ①. ②. 大于 【解析】 【小问1详解】 A．平衡摩擦力时，需要小车与纸带连接，从而通过纸带上所打出的点判断小车是否做匀速直线运动，A正确； B．设平衡摩擦力时木板抬高的倾角为，在沿木板方向根据平衡条件有 解得 所以木板抬高的倾角与沙桶中沙的质量无关，每次改变沙桶中沙的质量时，不需要重新平衡摩擦力，B错误； C．由于小车速度较快，且运动距离有限，打出的纸带长度也有限，为了能在长度有限的纸带上尽可能多地获取间距适当的数据点，实验时应先接通电源，再释放小车，C错误； D．本实验要求小车所受合外力等于两细绳的拉力之和，所以需要调节长木板左端定滑轮的高度，使两滑轮间细绳与长木板平行，D正确。 故选AD。 【小问2详解】 由题意可知相邻两计数点的间的时间间隔为 根据逐差法可得小车（含滑轮）运动的加速度大小为 【小问3详解】 [1]当力传感器的示数为时，易知小车（含滑轮）所受合外力大小为，则根据牛顿第二定律可知 解得小车（含滑轮）的质量为 [2]根据可知图像斜率的倒数表示小车（含滑轮）的质量，所以同学所用小车（含滑轮）的质量大于同学所用小车（含滑轮）的质量。 12. 在练习使用多用电表的实验中： （1）一多用电表的电阻挡有三个倍率，分别是、、，用挡测量某电阻时，操作步骤正确，发现表头指针偏转角度很大，为了较准确地进行测量，应换到______挡。 （2）重新测量后，指针位于如图甲所示位置，被测电阻的测量值为______。 （3）如图乙所示为欧姆表某倍率的内部结构示意图，已知电流计的量程为，内阻为，定值电阻，电池电动势为，为调零电阻，则表盘上刻度线对应的电阻值是______。 （4）当图乙所示欧姆表的电池的电动势下降到、内阻增加了时仍可调零，调零后，测量电阻将偏______（填“大”或“小”），若测得某电阻为，则这个电阻的真实值为______。 【答案】（1） （2）170 （3）35 （4） ①. 大 ②. 28 【解析】 【小问1详解】 根据题意可知，用挡测量某电阻时，操作步骤正确，发现表头指针偏转角度很大，说明待测电阻较小，为了较准确地进行测量，应换到挡。 小问2详解】 由图甲可知，被测电阻的测量值 【小问3详解】 根据题意可知，当电流计满偏时，流过电源的电流为，由闭合回路欧姆定律可得，欧姆表内阻为 则表盘上刻度线对应的电阻值是 【小问4详解】 [1][2]若测得某电阻为，电池电动势为，欧姆表内阻为，则电流计的电流为 电动势下降到，欧姆表内阻为 则这个电阻的真实值为 以上分析可知，电池的电动势下降到，待测电阻比真实值偏大。 13. 某科考队在水面上O点安装了一振动装置，可产生水波（可视为简谐横波）并在xOy平面内由O点向外传播。如图甲所示，t=0时刻，相邻的波峰和波谷恰好分别传到实线圆和虚线圆处，且实线圆处第一次出现波峰。已知质点M的坐标为（0cm，0.25cm），质点N的坐标为（1.0cm，cm）。如图乙所示为图甲中质点M的振动图像，z轴垂直于xOy平面，竖直向上为正方向。求∶ （1）质点M的振动方程； （2）波在水中的传播速度大小； （3）质点N第10次到达波峰的时刻。 【答案】（1） （2）0.25m/s （3）0.24s 【解析】 【小问1详解】 由图乙可知：， 质点M的振动方程 【小问2详解】 由图甲可知，由图乙可知 波在水中的传播速度大小 【小问3详解】 波峰第一次传播到点距离 传播时间 质点N第10次到达波峰的时刻 14. 如图所示，一儿童在房间内向地面上的O点投掷弹力球（可视为质点），弹力球从O点反弹到右侧竖直墙壁上的M点后，又直接反弹到左侧竖直墙壁上的N点。已知两竖直墙壁间的距离L=6m，O点距右侧墙壁d=1.8m，M点与N点等高，弹力球在空中离水平地面的最大高度H=3.2m。弹力球与墙壁碰撞前后瞬间沿墙壁的速度不变，垂直于墙壁的速度大小不变，方向相反。不计空气阻力，忽略弹力球与墙壁的碰撞时间，取g=10m/s²。求： （1）弹力球在O点弹起时的速度大小v₀； （2）弹力球与M点碰撞后瞬间速度与竖直方向夹角的正切值。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 竖直方向 竖直方向的速度为 水平方向做匀速直线运动，有. 联立解得弹力球在O点弹起时的速度大小 【小问2详解】 从O点到M点的过程中，水平方向做匀速直线运动，有 竖直方向的速度为 在M点碰撞后瞬间速度与竖直方向夹角正切值 解得 15. 如图所示，绝缘轨道MNPQ位于同一竖直面内，其中为长度L=1m的粗糙水平轨道，NP为半径R=0.3m的光滑四分之一圆弧轨道，其圆心为O，PQ为足够长的光滑竖直轨道。竖直线右侧有方向水平向左的匀强电场，电场强度E=40N/C。在正方形ONO'P区域内有方向垂直纸面向外、磁感应强度为B=2T的匀强磁场。轨道MN最左端M点处静置一质量为、电荷量为q=0.1C的带负电的物块A。一质量为的物块C，从左侧的光滑水平轨道上以速度v0=2m/s撞向物块A，A、C发生弹性碰撞，且A、C恰好不发生第二次碰撞。已知A、C均可视为质点，且与轨道MN的动摩擦因数相同，物块A所带电荷量始终保持不变，取g=10m/s2，，。求： （1）在M点碰撞后瞬间A、C的速度大小v1、v2 （2）A、C与轨道MN之间的动摩擦因数； （3）A运动过程中对轨道NP的最大压力F的大小。 【答案】（1）3m/s，1m/s （2）0.25 （3） 【解析】 【小问1详解】 物块A、C发生弹性碰撞，根据动量守恒定律有 根据机械能守恒定律有 代入数据联立解得碰撞后瞬间A的速度为 碰撞后瞬间C的速度为 【小问2详解】 设C碰后运动的位移为，对C碰后运动过程列动能定理方程有 由于A、C恰好不发生第二次碰撞，对A碰后运动过程列动能定理方程有 代入数据联立解得A、C与轨道MN之间的动摩擦因数为 【小问3详解】 物块A进入磁场和电场区域后，受到重力、电场力和洛伦兹力的作用，重力与电场力的合力为 设与竖直方向的夹角为，则有 所以与竖直方向的夹角为 即A在轨道NP上运动过程中的等效最低点与竖直方向的夹角为，由分析可知当A经过P点后返回到等效最低点时，速度达到最大，此时A对轨道的压力也最大。由动能定理有 代入数据解得 设此时轨道对A的支持力为，则向心力方程为 代入数据解得 由牛顿第三定律可知A运动过程中对轨道NP的最大压力为。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $