精品解析:安徽省蚌埠第二中学2024-2025学年高一下学期纠错大赛物理试题
2025-09-01
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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-阶段检测 |
| 学年 | 2025-2026 |
| 地区(省份) | 安徽省 |
| 地区(市) | 蚌埠市 |
| 地区(区县) | 蚌山区 |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 3.56 MB |
| 发布时间 | 2025-09-01 |
| 更新时间 | 2025-09-11 |
| 作者 | 学科网试题平台 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2025-09-01 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/53714929.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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内容正文:
蚌埠二中2024-2025学年第二学期高一物理纠错大赛
分值:100分 考试时间:60分钟
一、单选题(本题共7小题,每题5分,共35分)
1. 近年来,我国航天事业取得了显著的成就和发展,如载人航天工程、月球探测、火星探测等。如图是火星探测任务中天问一号探测器实施近火制动中的停泊轨道,该停泊轨道可看作是椭圆轨道,a、b、c、d是该轨道上的四个点,其中d点为近火点,b点为远火点,则天问一号在经过这四个位置中动能最大的是( )
A. a点 B. b点 C. c点 D. d点
2. 物体沿直线运动的图像如图所示,已知在第1s内合力对物体做功为,则( )
A. 从第1s末到第3s末合力做功为
B. 从第末到第末合力做功为
C. 从第5s末到第7s末合力做功
D. 从第末到第末合力做功为
3. 江淹的《别赋》中写到“日下壁而沉彩,月上轩而飞光”,形象地呈现出日月光交替转换的自然美景。这种昼夜更替现象与地球的自转有关,结合万有引力定律的相关知识,下列说法正确的是( )
A. 若地球自转变快,则地球静止卫星的轨道变高
B. 地球静止卫星和极地同步卫星的加速度大小不同
C. 地球表面赤道上的重力加速度比两极上的重力加速度大
D. 以地心为参考系,置于武汉和北京的物体的向心加速度大小不同
4. 如图所示,同一物体分别沿斜面AD和BD自顶点由静止开始下滑,在滑行到D点的过程中两次克服摩擦力做的功相等,下列说法正确的是( )
A. 物体与两斜面间的动摩擦因数相等
B. 两次运动过程中物体所受支持力都做正功
C. 物体两次下滑的加速度大小相等
D. 物体两次运动过程中,重力都做负功
5. 从地面上以初速度竖直上抛一质量为的小球,一段时间后落回地面的速度大小为。小球运动的速度随时间变化的规律如图所示。若运动过程中小球受到的阻力与其速率成正比,重力加速度为,下列说法中正确的是( )
A. 小球上升过程的时间大于下落过程的时间
B. 小球上升和下降过程中阻力的冲量大小相等
C. 小球上升过程中的平均速度大于
D. 整个过程中阻力做功为0
6. 如图所示。上表面粗糙的长木板P放在光滑水平面上,长木板中央放置两质量大小关系未知的物块M和N,两物块与板间的动摩擦因数均相同。M和N之间有一压缩的轻弹簧(弹簧与两物块均不拴接),开始时板和两物块均静止。现同时释放M、N,弹簧将两物块弹开,两物块在长木板上滑动的过程中,下列说法正确的是( )
A. M、N组成的系统总动量一定守恒
B. M、N组成系统总动量一定不守恒
C. 若长木板向左运动,则物块M的质量一定小于物块N的质量
D. 若长木板向左运动,则M、N组成的系统总动量方向一定向右
7. 如图所示,轻弹簧放在倾角为37°的斜面体上,轻弹簧的下端与斜面底端的挡板连接,上端与斜面上b点对齐,质量为m的物块在斜面上的a点由静止释放,物块下滑后,压缩弹簧至c点时速度刚好为零,物块被反弹后返回b点时速度刚好为零,已知ab长为L,bc长为,重力加速度为g,sin37°=0.6,cos37°=0.8。则( )
A. 物块与斜面间的动摩擦因数为0.6
B. 物块接触弹簧后,速度先减小后增大
C. 弹簧具有的最大弹性势能为0.5mgL
D. 物块在上述过程因摩擦产生的热量为0.6mgL
二、多选题(本题共4题,每题6分,共24分,漏选得3分,错选不得分)
8. 水平桌面上的甲、乙两物体在水平拉力作用下由静止开始沿直线运动,其加速度a与所受拉力F的关系如图所示。甲、乙两物体的质量分别为,与桌面间的动摩擦因数分别为。下列说法正确的是( )
A.
B.
C. 若拉力相同,经过相同时间拉力对甲做功少
D. 若拉力相同,通过相同位移甲获得的动能小
9. 如图甲所示,“天鲲号”不仅是我国疏浚装备制造技术的巅峰之作,更是综合国力提升的重要象征。不计空气阻力,“天鲲号”在吹沙填海工程中喷出泥沙的运动可视为斜上抛运动,以排泥管口为坐标原点,建立图乙所示坐标系。排泥管口的仰角为,距海面的高度h,泥沙喷出的初速度大小为,在排泥过程中“天鲲号”始终保持静止,重力加速度为g,下列说法正确的是( )
A. 喷出的泥沙相对于海平面的最大高度为
B. 泥沙从排泥管口喷出到落至海平面所用的时间为
C. 喷出的泥沙在空中运动的轨迹方程为
D. 调整仰角,泥沙在海面落点坐标的最大值为
10. 如图所示,A、B两个小球分别用长为,的细绳悬挂在同一竖直线的两点,现使两球在水平面内做圆周运动,且角速度均缓慢增大,当两球刚好运动到相同高度时,A、B两球运动半径分别为,,两球离地高度为12L,则下列说法正确的是( )
A. 在角速度缓慢增大的过程中两绳的拉力不一定都增大
B. 此时两球的周期比为
C. 此时A球的速度为
D. 两根绳剪断,两球不可能落在水平地面上同一点
11. 如图所示,建筑工地上常用打桩机把桩打入地下。打桩机先把重锤吊起一定的高度,然后由静止释放,重锤打在桩上,接着随桩一起向下运动直到停止。不计空气阻力,则下列说法正确的是( )
A. 从静止释放到停止运动的过程中,重锤所受合外力冲量为零
B. 重锤随桩一起向下运动过程中,重锤所受的合外力冲量向下
C. 从静止释放到停止运动的过程中,重锤和桩组成的系统动量不守恒
D. 重锤与桩的撞击过程中,机械能守恒
三、实验题(每空3分,共12分)
12. 某同学用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律,他将两物块A和B用轻质细绳连接并跨过轻质定滑轮,B下端连接纸带,纸带穿过固定的打点计时器,用天平测出A、B两物块的质量mA = 300 g,mB = 100 g,A从高处由静止开始下落,B拖着的纸带打出一系列的点,对纸带上的点迹进行测量,即可验证机械能守恒定律,图乙给出的是实验中获取的一条纸带:0是打下的第一个点,每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出),计数点间的距离如图乙所示,已知打点计时器计时周期为T = 0.02 s,则:
(1)在打点0 ~ 5过程中系统势能减小量ΔEp = ___________J,系统动能的增加量ΔEk = ___________ J。(重力加速度g = 9.8 m/s2,结果均保留三位有效数字)
(2)实验结果显示,动能的增加量小于重力势能的减少量,主要原因可能是 ___________。
A. 工作电压偏高
B. 存在空气阻力和摩擦阻力的影响
C 先释放重物,后接通电源打出纸带
D. 利用公式计算重物速度
(3)用v表示物块A的速度,h表示物块A下落的高度。若某同学作出的图像如图丙所示,则可求出当地的重力加速度g = ___________m/s2(结果保留三位有效数字)。
四、解答题(13题14分,14题15分,共29分)
13. 如图所示,粗糙水平轨道AB与竖直面内的光滑半圆轨道BC在B点相切,半圆轨道BC的半径,质量的木块静置于水平轨道AB上,一颗质量的子弹以的速度沿水平方向射入木块且并未穿出,之后子弹和木块(下称结合体)经B点进入半圆轨道,并恰好能通过最高点C。取重力加速度大小,子弹射入木块的时间极短,结合体可视为质点,不计空气阻力。求:
(1)结合体到达C点时的速度大小;
(2)结合体在AB上落点与B点间的距离x;
(3)结合体沿AB运动的过程中克服摩擦力做的功。
14. 如图所示,竖直放置的轻弹簧一端固定于水平地面,质量m=1kg的小球在轻弹簧正上方某处静止下落,同时受到一个竖直向上的恒定阻力。以小球开始下落的位置为原点,竖直向下为x轴正方向,取地面为重力势能零势能参考面,在小球下落至最低点的过程中,小球重力势能EpG、弹簧的弹性势能EpN随小球位移变化的关系图线分别如图甲、乙所示,弹簧始终在弹性限度范围内,重力加速度。试求小球:
(1)在最低点时的重力势能;
(2)在下落过程中克服阻力做的功;
(3)下落到最低点过程中的动能最大值。(已知在弹性限度内弹簧弹性势能与弹簧形变量满足:,x为弹簧的形变量)
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蚌埠二中2024-2025学年第二学期高一物理纠错大赛
分值:100分 考试时间:60分钟
一、单选题(本题共7小题,每题5分,共35分)
1. 近年来,我国航天事业取得了显著的成就和发展,如载人航天工程、月球探测、火星探测等。如图是火星探测任务中天问一号探测器实施近火制动中的停泊轨道,该停泊轨道可看作是椭圆轨道,a、b、c、d是该轨道上的四个点,其中d点为近火点,b点为远火点,则天问一号在经过这四个位置中动能最大的是( )
A. a点 B. b点 C. c点 D. d点
【答案】D
【解析】
【详解】根据开普勒第二定律可知,当卫星经过近火点d时速度最大,动能最大。
故选D。
2. 物体沿直线运动的图像如图所示,已知在第1s内合力对物体做功为,则( )
A. 从第1s末到第3s末合力做功为
B. 从第末到第末合力做功为
C. 从第5s末到第7s末合力做功为
D. 从第末到第末合力做功为
【答案】B
【解析】
【详解】A.从第1s末到第3s末,速度不变,动能不变,则合力做功为零,选项A错误;
B.第1s内合力对物体做功为,则
从第末到第末合力做功为
选项B正确;
C.从第5s末到第7s末合力做功为
选项C错误;
D.从第末到第末合力做功为
选项D错误。
故选B。
3. 江淹的《别赋》中写到“日下壁而沉彩,月上轩而飞光”,形象地呈现出日月光交替转换的自然美景。这种昼夜更替现象与地球的自转有关,结合万有引力定律的相关知识,下列说法正确的是( )
A. 若地球自转变快,则地球静止卫星的轨道变高
B. 地球静止卫星和极地同步卫星的加速度大小不同
C. 地球表面赤道上的重力加速度比两极上的重力加速度大
D. 以地心为参考系,置于武汉和北京的物体的向心加速度大小不同
【答案】D
【解析】
【详解】A.根据万有引力提供向心力
可得
若地球自转变快,则角速度变大,地球静止卫星的角速度变大,可知地球静止卫星的轨道半径变小,则地球静止卫星的轨道变低,故A错误;
B.根据牛顿第二定律
可得
可知地球静止卫星和极地同步卫星的加速度大小相同,故B错误;
C.地球两极,根据牛顿第二定律
可得
对赤道,根据牛顿第二定律
可得
可知地球表面赤道上的重力加速度比两极上的重力加速度小,故C错误;
D.置于武汉和北京的物体做圆周运动的半径不相同,根据可知以地心为参考系,置于武汉和北京的物体的向心加速度大小不同,故D正确。
故选D。
4. 如图所示,同一物体分别沿斜面AD和BD自顶点由静止开始下滑,在滑行到D点的过程中两次克服摩擦力做的功相等,下列说法正确的是( )
A. 物体与两斜面间的动摩擦因数相等
B. 两次运动过程中物体所受支持力都做正功
C. 物体两次下滑的加速度大小相等
D. 物体两次运动过程中,重力都做负功
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】A.设CD的长度为L,斜面的倾斜角为θ,动摩擦因数为,下滑的过程中,克服摩擦力做的功
与倾斜角大小无关,由于两次克服摩擦力做的功相等,一定满足物体与两斜面间的动摩擦因数相等,A正确;
B.根据功的定义
由于支持力与运动方向垂直,因此支持力不做功,B错误;
C.下滑的过程中,根据牛顿第二定律
由于两斜面的倾斜角不同,因此加速度大小不相等,C错误;
D.由于物体从上向下运动,两次运动过程中,重力都做正功,D错误。
故选A。
5. 从地面上以初速度竖直上抛一质量为的小球,一段时间后落回地面的速度大小为。小球运动的速度随时间变化的规律如图所示。若运动过程中小球受到的阻力与其速率成正比,重力加速度为,下列说法中正确的是( )
A. 小球上升过程的时间大于下落过程的时间
B. 小球上升和下降过程中阻力冲量大小相等
C. 小球上升过程中的平均速度大于
D. 整个过程中阻力做功为0
【答案】B
【解析】
【详解】A.由题意可得,上升过程中,小球的加速度为
下落过程中,小球的加速度为
可知上升的平均加速度大于下落的平均加速度,且又上升和下降的位移相同,根据
可知小球上升过程的时间小于下落过程的时间,故A错误;
B.由题意可得,阻力与速率的关系为
故阻力的冲量大小为
因为上升过程和下降过程位移相同,则上升和下降过程阻力冲量大小相等,故B正确;
C.上升过程若是匀减速运动,则平均速度为
但由图可知,其速度时间图像面积小于匀减速运动的面积,即小球上升的位移小于匀减速上升的位移,则可得小球上升过程中的平均速度小于,故C错误;
D.整个过程中阻力方向一直与速度反向,故阻力一直在做负功,故D错误。
故选B。
6. 如图所示。上表面粗糙的长木板P放在光滑水平面上,长木板中央放置两质量大小关系未知的物块M和N,两物块与板间的动摩擦因数均相同。M和N之间有一压缩的轻弹簧(弹簧与两物块均不拴接),开始时板和两物块均静止。现同时释放M、N,弹簧将两物块弹开,两物块在长木板上滑动的过程中,下列说法正确的是( )
A. M、N组成的系统总动量一定守恒
B. M、N组成的系统总动量一定不守恒
C. 若长木板向左运动,则物块M的质量一定小于物块N的质量
D. 若长木板向左运动,则M、N组成系统总动量方向一定向右
【答案】D
【解析】
【详解】AB.物块M和N受到长木板对它们的摩擦力大小未知,若两摩擦力大小相等,则M、N组成的系统总动量守恒,若两摩擦力大小不相等,则M、N组成的系统总动量不守恒,故AB错误;
C.若长木板向左运动,则板受到的合力向左,M对板的摩擦力大于N对板的摩擦力,M的质量一定大于N的质量,故C错误;
D.长木板和两物块组成的系统总动量守恒,若长木板向左运动,则M、N组成的系统总动量方向一定向右,故D正确。
故选D。
7. 如图所示,轻弹簧放在倾角为37°的斜面体上,轻弹簧的下端与斜面底端的挡板连接,上端与斜面上b点对齐,质量为m的物块在斜面上的a点由静止释放,物块下滑后,压缩弹簧至c点时速度刚好为零,物块被反弹后返回b点时速度刚好为零,已知ab长为L,bc长为,重力加速度为g,sin37°=0.6,cos37°=0.8。则( )
A. 物块与斜面间的动摩擦因数为0.6
B. 物块接触弹簧后,速度先减小后增大
C. 弹簧具有的最大弹性势能为0.5mgL
D. 物块在上述过程因摩擦产生的热量为0.6mgL
【答案】D
【解析】
【详解】A.物块在a点由静止释放,压缩弹簧至c点,被反弹后返回b点时速度刚好为零,对整个过程进行分析,根据动能定理有
解得μ=0.5
故A错误;
D.整个过程因摩擦产生的热量为
结合上述解得Q= 0.6mgL
故D正确;
B.物块接触弹簧后,向下运动时,开始阶段有mgsinθ>μmgcosθ+F弹
物块继续向下加速,F弹继续变大,当有mgsinθ<μmgcosθ+F弹
物块将向下减速,综合上述可知,物块向下运动时先加速后减速,向上运动时,由于在c点和b点的速度都为零,则物块接触弹簧后,先加速后减速,故B错误;
C.设弹簧的最大弹性势能为Epm,物块由a点到c点的过程中,根据能量守恒定律有
结合上述解得Epm=0.25mgL,故C错误。
故选D。
二、多选题(本题共4题,每题6分,共24分,漏选得3分,错选不得分)
8. 水平桌面上的甲、乙两物体在水平拉力作用下由静止开始沿直线运动,其加速度a与所受拉力F的关系如图所示。甲、乙两物体的质量分别为,与桌面间的动摩擦因数分别为。下列说法正确的是( )
A.
B.
C. 若拉力相同,经过相同时间拉力对甲做功少
D. 若拉力相同,通过相同位移甲获得的动能小
【答案】BD
【解析】
【详解】AB.物体运动后,由牛顿第二定律可知
即
由图像的斜率以及截距可知,
A错误,B正确;
C.由图像可知,若拉力相同,加速度大小无法判断,根据
可知在相同的内无法判断拉力做功的大小,C错误;
D.根据结合图像的横截距可知物体滑动过程中甲所受的滑动摩擦力更大,根据可知拉力和距离相同时,甲获得的动能更小,D正确。
故选BD。
9. 如图甲所示,“天鲲号”不仅是我国疏浚装备制造技术的巅峰之作,更是综合国力提升的重要象征。不计空气阻力,“天鲲号”在吹沙填海工程中喷出泥沙的运动可视为斜上抛运动,以排泥管口为坐标原点,建立图乙所示坐标系。排泥管口的仰角为,距海面的高度h,泥沙喷出的初速度大小为,在排泥过程中“天鲲号”始终保持静止,重力加速度为g,下列说法正确的是( )
A. 喷出的泥沙相对于海平面的最大高度为
B. 泥沙从排泥管口喷出到落至海平面所用的时间为
C. 喷出的泥沙在空中运动的轨迹方程为
D. 调整仰角,泥沙在海面落点坐标的最大值为
【答案】AC
【解析】
【详解】A.喷出的泥沙做斜抛运动,抛出时在竖直方向的分速度为
竖直方向做竖直上抛,由运动学知识可知喷出的泥沙相对于海平面的最大高度为
A正确;
B.泥沙上升过程由运动学知识有
下落过程在竖直方向做自由落体运动,由运动学知识有
则泥沙从排泥管口喷出到落至海平面所用的时间为
联立解得泥沙从排泥管口喷出到落至海平面所用的时间为
B错误;
C.喷出的泥沙在水平方向做匀速直线运动,由运动学公式有
竖直方向做竖直上抛运动,由运动学知识有
联立解得喷出的泥沙在空中运动的轨迹方程为
C正确;
D.泥沙在水平方向做匀速直线运动,由运动学知识有
其中
联立解得落在海面上时的水平位移为
可知当时水平位移有最大值,最大位移为
D错误。
故选AC。
10. 如图所示,A、B两个小球分别用长为,的细绳悬挂在同一竖直线的两点,现使两球在水平面内做圆周运动,且角速度均缓慢增大,当两球刚好运动到相同高度时,A、B两球运动半径分别为,,两球离地高度为12L,则下列说法正确的是( )
A. 在角速度缓慢增大的过程中两绳的拉力不一定都增大
B. 此时两球的周期比为
C. 此时A球的速度为
D. 两根绳剪断,两球不可能落在水平地面上同一点
【答案】BC
【解析】
【详解】A.设绳子与竖直方向的夹角为,则绳子拉力的竖直分力始终与重力平衡
在角速度缓慢增大的过程中,逐渐变大,则两绳的拉力均逐渐增大,故A错误;
B.由题意可知,
根据牛顿第二定律,对A有
对B有
联立解得
故B正确;
C.此时对于A球,根据牛顿第二定律,有
解得
故C正确;
D.对于B球,根据牛顿第二定律,有
解得B球做圆周运动的速度为
两根绳都剪断后,两球都做平抛运动,由平抛运动规律可知
水平位移分别为,
如图所示,如果恰好在AB运动到合适的位置时,绳子断裂,
因正好满足
所以这时A、B两球会落到水平地面上的同一点,如果位置不合适,则会落到不同点,故D错误。
故选BC。
11. 如图所示,建筑工地上常用打桩机把桩打入地下。打桩机先把重锤吊起一定的高度,然后由静止释放,重锤打在桩上,接着随桩一起向下运动直到停止。不计空气阻力,则下列说法正确的是( )
A. 从静止释放到停止运动的过程中,重锤所受合外力冲量为零
B. 重锤随桩一起向下运动过程中,重锤所受的合外力冲量向下
C. 从静止释放到停止运动的过程中,重锤和桩组成的系统动量不守恒
D. 重锤与桩的撞击过程中,机械能守恒
【答案】AC
【解析】
【详解】A.整个运动过程,重锤初始动量为零,末动量为零,根据动量定理,重锤所受合外力冲量为零,A正确;
B.重锤随桩一起向下运动过程,动量变化量方向向上,故合外力冲量向上,B错误;
C.整个运动过程,重锤和桩组成的系统初始动量为零,末动量为零,但运动过程动量不为零,知系统在运动过程不满足动量守恒,C正确;
D.重锤与桩的撞击过程会产生内能,所以撞击过程中机械能不守恒,D错误。
故选AC。
三、实验题(每空3分,共12分)
12. 某同学用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律,他将两物块A和B用轻质细绳连接并跨过轻质定滑轮,B下端连接纸带,纸带穿过固定的打点计时器,用天平测出A、B两物块的质量mA = 300 g,mB = 100 g,A从高处由静止开始下落,B拖着的纸带打出一系列的点,对纸带上的点迹进行测量,即可验证机械能守恒定律,图乙给出的是实验中获取的一条纸带:0是打下的第一个点,每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出),计数点间的距离如图乙所示,已知打点计时器计时周期为T = 0.02 s,则:
(1)在打点0 ~ 5过程中系统势能的减小量ΔEp = ___________J,系统动能的增加量ΔEk = ___________ J。(重力加速度g = 9.8 m/s2,结果均保留三位有效数字)
(2)实验结果显示,动能的增加量小于重力势能的减少量,主要原因可能是 ___________。
A 工作电压偏高
B. 存在空气阻力和摩擦阻力的影响
C. 先释放重物,后接通电源打出纸带
D. 利用公式计算重物速度
(3)用v表示物块A的速度,h表示物块A下落的高度。若某同学作出的图像如图丙所示,则可求出当地的重力加速度g = ___________m/s2(结果保留三位有效数字)。
【答案】(1) ①. 1.18 ②. 1.15 (2)B
(3)9.70
【解析】
【小问1详解】
[1]系统势能的减小量
[2]每相邻两计数点间还有4个点,可知T = 0.1 s,则打B点时的速度
在打点0 ~ 5过程中系统动能的增加量
【小问2详解】
实验结果显示,动能的增加量小于重力势能的减少量,说明运动过程中能量有损失,存在空气阻力和摩擦阻力的影响。
故B正确。
【小问3详解】
由系统机械能守恒得
可得
则图像的斜率
解得
四、解答题(13题14分,14题15分,共29分)
13. 如图所示,粗糙水平轨道AB与竖直面内的光滑半圆轨道BC在B点相切,半圆轨道BC的半径,质量的木块静置于水平轨道AB上,一颗质量的子弹以的速度沿水平方向射入木块且并未穿出,之后子弹和木块(下称结合体)经B点进入半圆轨道,并恰好能通过最高点C。取重力加速度大小,子弹射入木块的时间极短,结合体可视为质点,不计空气阻力。求:
(1)结合体到达C点时的速度大小;
(2)结合体在AB上的落点与B点间的距离x;
(3)结合体沿AB运动的过程中克服摩擦力做的功。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
结合体恰好能通过最高点C,此时重力提供向心力得
解得
【小问2详解】
结合体从C点做平抛运动,竖直方向上做自由落体运动有
水平方向上做匀速直线运动有
联立可得
小问3详解】
设子弹与木块的共同速度为,由动量守恒定律则有
结合体沿AB运动到C点的过程中由动能定律
联立可得
14. 如图所示,竖直放置的轻弹簧一端固定于水平地面,质量m=1kg的小球在轻弹簧正上方某处静止下落,同时受到一个竖直向上的恒定阻力。以小球开始下落的位置为原点,竖直向下为x轴正方向,取地面为重力势能零势能参考面,在小球下落至最低点的过程中,小球重力势能EpG、弹簧的弹性势能EpN随小球位移变化的关系图线分别如图甲、乙所示,弹簧始终在弹性限度范围内,重力加速度。试求小球:
(1)在最低点时的重力势能;
(2)在下落过程中克服阻力做功;
(3)下落到最低点过程中的动能最大值。(已知在弹性限度内弹簧弹性势能与弹簧形变量满足:,x为弹簧的形变量)
【答案】(1)5J (2)1J
(3)1.44J
【解析】
【小问1详解】
根据图像可知
根据图像可以解得起点离地高度m
下降到最低点位移为x0=0.5m
所以最低点的重力势能
解得J
【小问2详解】
从小球开始下落至最低点的过程中用能量守恒可得
其中,
解得
【小问3详解】
根据摩擦力做功可知
解得N
由图可知最大弹性势能
根据题意有
其中
解得
小球下落到最低点的过程中动能的最大值为a=0的时候,此时有
解得m
可知小球从开始到下落到v最大的时有
根据动能定理有
解得J
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