内容正文:
广元市川师大万达中学2024级2025年秋季入学考试
物理试题
一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是最符合题目要求的。
1. 某多晶薄膜晶格结构可以等效成缝宽约为3.5×10−10m的狭缝。下列粒子束穿过该多晶薄膜时,衍射现象最明显的是( )
A. 德布罗意波长约为7.9×10−13m的中子
B. 德布罗意波长约为8.7×10−12m的质子
C. 德布罗意波长约为2.6×10−11m的氮分子
D. 德布罗意波长约为1.5×10−10m的电子
【答案】D
【解析】
【详解】当波通过尺寸与其波长相近的障碍物或狭缝时,会发生明显的衍射现象。对于粒子而言,德布罗意波长λ决定了其波动性,衍射的明显程度通常与波长λ和狭缝宽度的比值相关,当接近或大于1时,衍射现象非常明显,则可知电子的衍射现象最明显。
故选D。
2. 在如图所示的四种电场中,分别标记有、两点。则下列说法正确的是( )
A. 甲图:与点电荷等距的、两点电场强度相同
B. 乙图:两等量异种电荷连线的中垂线上与连线等距的、两点电场强度相同
C. 丙图:两等量同种电荷连线中点两侧对称的、两点场强大小相等,方向均向右
D. 丁图:两块带等量异种电荷的平行金属板所形成电场的、两点场强相等
【答案】B
【解析】
【详解】A.甲图:与点电荷等距的、两点场强大小相同,但是方向不同,故A错误;
B.乙图:两等量异种电荷连线的中垂线上与连线等距的、两点,场强的大小相同且方向均水平向左,故B正确;
C.丙图:两等量同种电荷连线中点两侧对称的、两点场强的大小相同,但是方向不同,故C错误;
D.丁图:两块带等量异种电荷的平行金属板所形成电场的、两点场强的大小和方向都不同,故D错误。
故选B。
3. 如图所示,在直角三角形的顶点A、分别固定有点电荷、,现将一试探电荷固定于顶点,测得所受电场力与边垂直。已知,则( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】根据电荷受到的电场力方向,可以判断出点电荷、对的电场力分别为和,如图所示
根据库仑定律,有,
根据几何关系
可知,则有
联立可得
故选B。
4. 如图所示,由长为R的直管ab和半径为R的半圆形弯管bcd、def组成的绝缘光滑管道固定于水平面内,管道间平滑连接。bcd圆心O点处固定一电荷量为Q(Q > 0)的带电小球。另一个电荷量为q(q > 0且q << Q)的带电小球以一定初速度从a点进入管道,沿管道运动后从f点离开。忽略空气阻力。则( )
A. 小球在e点所受库仑力大于在b点所受库仑力
B. 小球从c点到e点电势能先不变后减小
C. 小球过f点的动能等于过d点的动能
D. 小球过b点的速度大于过a点的速度
【答案】B
【解析】
【详解】A.小球所受库仑力
由于re > rb,则小球在e点所受库仑力小于在b点所受库仑力,故A错误;
B.点电荷在距其r处的电势为
由于c点到d点r不变,d点到e点r逐渐增大,则根据Ep = φq
可知小球从c点到d点电势能不变,从d点到e点电势能逐渐减小,故B正确;
C.由于rf > rd,根据选项B可知,小球的电势能Epd > Epf,根据能量守恒可知,小球过f点的动能大于过d点的动能,故C错误;
D.由于ra > rb,根据选项B可知,小球的电势能Epb > Epa,根据能量守恒可知,小球过a点的动能大于过b点的动能,则小球过b点的速度小于过a点的速度,故D错误。
故选B。
5. 如图所示,甲、乙、丙、丁四个小球用不可伸长的轻绳悬挂在天花板上,从左至右摆长依次增加,小球静止在纸面所示竖直平面内。将四个小球垂直纸面向外拉起一小角度,由静止同时释放。释放后小球都做简谐运动。当小球甲完成2个周期的振动时,小球丙恰好到达与小球甲同侧最高点,同时小球乙、丁恰好到达另一侧最高点。则( )
A. 小球甲第一次回到释放位置时,小球丙加速度为零
B. 小球丁第一次回到平衡位置时,小球乙动能为零
C. 小球甲、乙的振动周期之比为
D. 小球丙、丁的摆长之比为
【答案】C
【解析】
【详解】根据单摆周期公式
可知
CD.设甲的周期为,根据题意可得
可得,,
可得,
根据单摆周期公式
结合
可得小球丙、丁的摆长之比
故C正确,D错误;
A.小球甲第一次回到释放位置时,即经过()时间,小球丙到达另一侧最高点,此时速度为零,位移最大,根据可知此时加速度最大,故A错误;
B.根据上述分析可得
小球丁第一次回到平衡位置时,小球乙振动的时间为(即)可知此时小球乙经过平衡位置,此时速度最大,动能最大,故B错误。
故选C。
6. 某人造地球卫星运行轨道与赤道共面,绕行方向与地球自转方向相同。该卫星持续发射信号,位于赤道的某观测站接收到的信号强度随时间变化的规律如图所示,T为地球自转周期。已知该卫星的运动可视为匀速圆周运动,地球质量为M,万有引力常量为G。则该卫星轨道半径为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】设卫星转动的周期为,根据题意可得
可得
根据万有引力提供向心力
可得
代入
可得
故选A。
7. 如图所示,倾角为的光滑斜面固定在水平地面上,安装在其顶端的电动机通过不可伸长轻绳与小车相连,小车上静置一物块。小车与物块质量均为m,两者之间动摩擦因数为。电动机以恒定功率P拉动小车由静止开始沿斜面向上运动。经过一段时间,小车与物块的速度刚好相同,大小为。运动过程中轻绳与斜面始终平行,小车和斜面均足够长,重力加速度大小为g,忽略其他摩擦。则这段时间内( )
A. 物块的位移大小为 B. 物块机械能增量为
C. 小车的位移大小为 D. 小车机械能增量为
【答案】C
【解析】
【详解】A.对物块根据牛顿第二定律有
解得
根据运动学公式有
解得物块的位移大小为
故A错误;
B.物块机械能增量为
故B错误;
C.对小车根据动能定理有
其中
联立解得
故C正确;
D.小车机械能增量为
故D错误。
故选C。
二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。每小题有多项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
8. 若长度、质量、时间和动量分别用a、b、c和d表示,则下列各式可能表示能量的是( )
A. B. C. D.
【答案】AC
【解析】
【详解】A.根据题意可知的单位为
结合动能公式可知为能量单位,故A正确;
B.同理的单位为
根据可知为力的单位,故可知为力与质量的乘积,故不是能量的单位,故B错误;
C.的单位为
根据前面A选项分析可知该单位为能量单位,故C正确;
D.的单位为,不是能量单位,故D错误。
故选AC。
9. 一列简谐横波在介质中沿x轴正方向传播,O和A是介质中平衡位置分别为和处的两个质点,且两质点的振动情况始终相反。从t=0时开始,质点O的振动图像如图所示。下列说法正确的是( )
A. 该波的波长可能为0.6m B. 该波的周期一定为6s
C. 该波的波速可能为m/s D. 质点O的振动方程为(m)
【答案】AB
【解析】
【详解】AB.由简谐运动的对称性结合题图知
解得
O、A两质点的振动情况始终相反,则
由题意可知
则
若波长为0.6m,可得
符合题意,故AB正确;
C.由波速公式可得
若波速为,可得
不合题意,故C错误;
D.设O的振动方程为
其中
当时,有
当时,有
两式联立,解得
则O的振动方程为
故D错误。
故选AB。
10. 一个质量为4 kg的物体在合力F的作用下从静止开始做直线运动。物体所受的合力F随时间t变化的图像如图所示。下列说法正确的是( )
A. t=4s时物体的动量方向反向
B. t=4s时物体的动量开始减小
C. 0~6s物体的动量一直增大
D. t=4s时物体的动量大小为8 kg·m/s
【答案】BD
【解析】
【详解】ABC.由题图可知,0-4s根据动量定理,有
解得4s时物体的速度大小是
可知在前4s内物体做加速运动,4s时合外力F的方向是负方向,物体开始做减速运动,物体的动量开始减小,但速度的方向不变,仍是正方向,故AC错误,B正确;
D.t=4 s时物体的动量大小为p=mv=8 kg·m/s
故D正确。
故选BD。
三、非选择题:本题共5小题,共54分。其中第13~15小题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤;有数值计算时,答案中必须明确写出数值和单位。
11. 某同学在实验室做“用单摆测重力加速度”的实验,他找到了一小钢球作为摆球,然后进行实验,操作步骤如下:
a.将小球用细尼龙线系好,将尼龙线的上端固定于O点,如图甲所示;
b.用刻度尺测出尼龙线长度l作为摆长;
c.将小球拉开一个大约5°的角度,然后由静止释放;
d.从小球摆到最低点时开始计时并计数为0,当小球第n次到达最低点时结束计时,记录总时间为t,得出摆动周期T;
e.改变尼龙线长度再做几次实验,记下相应的l和T2值,并作出图像如图乙所示。
(1)由操作步骤d可知,单摆的周期为________
(2)他用某种仪器来测量小钢球的直径,得到的测量值,此测量数据是选用了仪器______测量得到的。
A. 毫米刻度尺 B. 10分度游标卡尺
C. 20分度游标卡尺 D. 螺旋测微器
(3)图像不过原点的原因是______________________________________。
【答案】(1) (2)C
(3)小钢球较大,半径r不能忽略
【解析】
【小问1详解】
由操作步骤d可知,单摆的周期为
【小问2详解】
根据题意可知,测量结果为,可知测到
A.毫米刻度尺只能估读到,故A不符合题意;
B.10分度游标卡尺能精确到,故B不符合题意;
C.20分度游标卡尺能精确到,故C符合题意;
D.螺旋测微器能估读到,故D不符合题意。
故选C。
【小问3详解】
由单摆的周期公式有
可得
可知与是正比例关系,但是做出图像不过原点,说明上式线性关系中还有常数项,即单摆的周期公式应该是
即小钢球较大,半径不能忽略。
12. 物理实验小组搭建如图所示气垫导轨和光电门的装置,准备验证“系统机械能守恒”,设计的实验步骤如下∶
a.测量遮光片宽度,滑块到光电门距离为,选用标准质量均为的砝码个,已知重力加速度为;
b.先将砝码全部放置在滑块上,然后夹走一块砝码放置于砝码盘,从静止释放滑块,记录下遮光片通过光电门的时间,由此得出滑块通过光电门的速度;
c.依次改变砝码盘中砝码个数,每次将砝码从滑块上取走并放置于砝码盘,重复步骤b,得到一系列和的数据;
d.以为纵轴,以为横轴绘制图像,若图像是一条倾斜直线,则完成验证“系统机械能守恒”。
(1)在进行实验之前,下列选项中必须操作的是_______(单选,填标号)。
A. 静止释放时滑块尽量靠近光电门,以防止滑块运动速度过快
B. 动滑轮上的细绳应尽量竖直,以减少实验误差
C. 滑块质量必须远远大于砝码质量,以减少实验误差
(2)滑块通过光电门时,滑块的速度为_______(用和表示)。
(3)滑块与砝码组成的系统减小的重力势能为_______(用,,和表示)。
(4)若所绘制的图像斜率为,则滑块的质量_______(用,,,和表示)。
(5)由于未测量动滑轮和砝码盘的质量,则得出的滑块的质量与实际值相比将会_______(填“偏小”“偏大”或“相同”)。
【答案】(1)B (2)
(3)
(4)
(5)偏小
【解析】
【小问1详解】
A.实验中需要测量滑块通过光电门的速度,不能太靠近光电门防止误差过大,故A错误;
B.动滑轮上的细绳应尽量竖直,以有效减少实验误差,故B正确;
C.由实验原理知,验证系统机械能守恒,不需要滑块质量必须远远大于砝码质量,故C错误。
故选B。
【小问2详解】
根据光电门测速的原理可知;
【小问3详解】
滑块与砝码组成的系统减小的重力势能为;
【小问4详解】
由动滑轮速度关系可知,滑块通过光电门时,砝码盘中砝码的速度为;由题意由系统机械能守恒
化简得
可知
解得;
【小问5详解】
本实验中系统机械能守恒,动滑轮、砝码盘以及砝码盘中砝码的机械能减小量等于滑块和滑块上砝码增加的机械能,由于未测量动滑轮和砝码盘的质量,所以机械能的减小量偏小,则得出的滑块的质量与实际值相比将会偏小。
13. 如图所示,一个质量为m的小球用长为L的轻质细绳悬挂在固定点P,使小球在水平面内做匀速圆周运动,细绳与竖直方向的夹角为θ。忽略空气阻力,重力加速度为g。
(1)求小球做圆周运动的角速度ω;
(2)若细绳能承受的最大张力为 ,求小球做匀速圆周运动的最大角速度以及此时细绳与竖直方向的夹角。
【答案】(1)
(2),60°
【解析】
【小问1详解】
对小球进行受力分析如图所示
根据受力分析,可得
解得
【小问2详解】
设当细绳能承受的最大张力为 时细绳与竖直方向的夹角为
根据受力分析,可得,
解得,
14. 如图所示,倾角θ=30°的固定光滑斜面上固定着挡板,轻弹簧下端与挡板相连,弹簧处于原长时上端位于D点,用一根不可伸长的轻绳通过轻质光滑定滑轮连接物体A和B,使滑轮左侧绳子始终与斜面平行,初始时用手按住物体A,使其静止在斜面的C点,C、D两点间的距离为L,现由静止释放物体A,物体A沿斜面向下运动,将弹簧压缩到最短的位置为E点,D、E两点间距离为,若物体A、B的质量分别为4m和m,不计空气阻力,重力加速度为g,整个过程中,轻绳始终处于伸直状态,求:
(1)物体A从静止释放后下滑到D点时的速度大小;
(2)弹簧被压缩后的最大弹性势能;
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
对A、B整体从C到D的过程受力分析,根据牛顿第二定律得
根据
解得下滑到D点时的速度大小
【小问2详解】
当A的速度为零时,弹簧被压缩到最短,此时弹簧弹性势能最大,整个过程中对A、B整体应用动能定理得
解得
则弹簧具有的最大弹性势能
15. 如图所示,倾角为的斜面固定于水平地面,斜面上固定有半径为R的半圆挡板和长为的直挡板。a为直挡板下端点,bd为半圆挡板直径且沿水平方向,c为半圆挡板最高点,两挡板相切于b点,de与ab平行且等长。小球乙被锁定在c点。小球甲从a点以一定初速度出发,沿挡板运动到c点与小球乙发生完全弹性碰撞,碰撞前瞬间解除对小球乙的锁定,小球乙在此后的运动过程中无其他碰撞。小球甲质量为,两小球均可视为质点,不计一切摩擦,重力加速度大小为g。
(1)求小球甲从a点沿直线运动到b点过程中的加速度大小;
(2)若小球甲恰能到达c点,且碰撞后小球乙能运动到e点,求小球乙与小球甲的质量比值应满足的条件;
(3)在满足(2)中质量比值的条件下,若碰撞后小球乙能穿过线段de,求小球甲初动能应满足的条件。
【答案】(1)
(2)或
(3)
【解析】
【小问1详解】
小球甲从a点沿直线运动到b点过程中,根据牛顿第二定律有
解得甲在ab段运动的加速度大小
【小问2详解】
甲恰能到c点,设到达c点时的速度为,可知
解得①
根据题意甲乙发生完全弹性碰撞,碰撞前后根据动量守恒和能量守恒,
解得碰后乙的速度为②
碰后乙能运动至点,第一种情况,碰后乙顺着挡板做圆周运动后沿着斜面到达e点,此时需满足
即③
联立①②③可得
第二种情况,碰后乙做类平抛运动到达e点,此时可知,
解得④
联立①②④可得
【小问3详解】
在(2)问的质量比条件下,若碰后乙能越过线段,根据前面分析可知当满足第一种情况时,碰后乙做圆周运动显然不满足能越过线段,故碰后乙做类平抛运动越过线段,故碰后乙的速度必然满足
同时根据类平抛运动规律可知,
同时需保证小球不能撞击到圆弧cd上,可得当,
联立解得⑤
联立②⑤将代入可得⑥
对甲球从a到c过程中根据动能定理⑦
联立⑥⑦可得
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广元市川师大万达中学2024级2025年秋季入学考试
物理试题
一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是最符合题目要求的。
1. 某多晶薄膜晶格结构可以等效成缝宽约为3.5×10−10m的狭缝。下列粒子束穿过该多晶薄膜时,衍射现象最明显的是( )
A. 德布罗意波长约为7.9×10−13m的中子
B. 德布罗意波长约为8.7×10−12m的质子
C. 德布罗意波长约为2.6×10−11m的氮分子
D. 德布罗意波长约为1.5×10−10m的电子
2. 在如图所示的四种电场中,分别标记有、两点。则下列说法正确的是( )
A. 甲图:与点电荷等距的、两点电场强度相同
B. 乙图:两等量异种电荷连线的中垂线上与连线等距的、两点电场强度相同
C. 丙图:两等量同种电荷连线中点两侧对称的、两点场强大小相等,方向均向右
D. 丁图:两块带等量异种电荷的平行金属板所形成电场的、两点场强相等
3. 如图所示,在直角三角形的顶点A、分别固定有点电荷、,现将一试探电荷固定于顶点,测得所受电场力与边垂直。已知,则( )
A. B. C. D.
4. 如图所示,由长为R的直管ab和半径为R的半圆形弯管bcd、def组成的绝缘光滑管道固定于水平面内,管道间平滑连接。bcd圆心O点处固定一电荷量为Q(Q > 0)的带电小球。另一个电荷量为q(q > 0且q << Q)的带电小球以一定初速度从a点进入管道,沿管道运动后从f点离开。忽略空气阻力。则( )
A. 小球在e点所受库仑力大于在b点所受库仑力
B. 小球从c点到e点电势能先不变后减小
C. 小球过f点的动能等于过d点的动能
D. 小球过b点的速度大于过a点的速度
5. 如图所示,甲、乙、丙、丁四个小球用不可伸长的轻绳悬挂在天花板上,从左至右摆长依次增加,小球静止在纸面所示竖直平面内。将四个小球垂直纸面向外拉起一小角度,由静止同时释放。释放后小球都做简谐运动。当小球甲完成2个周期的振动时,小球丙恰好到达与小球甲同侧最高点,同时小球乙、丁恰好到达另一侧最高点。则( )
A. 小球甲第一次回到释放位置时,小球丙加速度为零
B. 小球丁第一次回到平衡位置时,小球乙动能为零
C. 小球甲、乙的振动周期之比为
D. 小球丙、丁的摆长之比为
6. 某人造地球卫星运行轨道与赤道共面,绕行方向与地球自转方向相同。该卫星持续发射信号,位于赤道的某观测站接收到的信号强度随时间变化的规律如图所示,T为地球自转周期。已知该卫星的运动可视为匀速圆周运动,地球质量为M,万有引力常量为G。则该卫星轨道半径为( )
A. B. C. D.
7. 如图所示,倾角为的光滑斜面固定在水平地面上,安装在其顶端的电动机通过不可伸长轻绳与小车相连,小车上静置一物块。小车与物块质量均为m,两者之间动摩擦因数为。电动机以恒定功率P拉动小车由静止开始沿斜面向上运动。经过一段时间,小车与物块的速度刚好相同,大小为。运动过程中轻绳与斜面始终平行,小车和斜面均足够长,重力加速度大小为g,忽略其他摩擦。则这段时间内( )
A. 物块的位移大小为 B. 物块机械能增量为
C. 小车的位移大小为 D. 小车机械能增量为
二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。每小题有多项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
8. 若长度、质量、时间和动量分别用a、b、c和d表示,则下列各式可能表示能量的是( )
A. B. C. D.
9. 一列简谐横波在介质中沿x轴正方向传播,O和A是介质中平衡位置分别为和处的两个质点,且两质点的振动情况始终相反。从t=0时开始,质点O的振动图像如图所示。下列说法正确的是( )
A. 该波的波长可能为0.6m B. 该波的周期一定为6s
C. 该波的波速可能为m/s D. 质点O的振动方程为(m)
10. 一个质量为4 kg的物体在合力F的作用下从静止开始做直线运动。物体所受的合力F随时间t变化的图像如图所示。下列说法正确的是( )
A. t=4s时物体的动量方向反向
B. t=4s时物体的动量开始减小
C. 0~6s物体的动量一直增大
D. t=4s时物体的动量大小为8 kg·m/s
三、非选择题:本题共5小题,共54分。其中第13~15小题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤;有数值计算时,答案中必须明确写出数值和单位。
11. 某同学在实验室做“用单摆测重力加速度”的实验,他找到了一小钢球作为摆球,然后进行实验,操作步骤如下:
a.将小球用细尼龙线系好,将尼龙线的上端固定于O点,如图甲所示;
b.用刻度尺测出尼龙线长度l作为摆长;
c.将小球拉开一个大约5°的角度,然后由静止释放;
d.从小球摆到最低点时开始计时并计数为0,当小球第n次到达最低点时结束计时,记录总时间为t,得出摆动周期T;
e.改变尼龙线长度再做几次实验,记下相应的l和T2值,并作出图像如图乙所示。
(1)由操作步骤d可知,单摆的周期为________
(2)他用某种仪器来测量小钢球的直径,得到的测量值,此测量数据是选用了仪器______测量得到的。
A. 毫米刻度尺 B. 10分度游标卡尺
C. 20分度游标卡尺 D. 螺旋测微器
(3)图像不过原点的原因是______________________________________。
12. 物理实验小组搭建如图所示气垫导轨和光电门的装置,准备验证“系统机械能守恒”,设计的实验步骤如下∶
a.测量遮光片宽度,滑块到光电门距离为,选用标准质量均为的砝码个,已知重力加速度为;
b.先将砝码全部放置在滑块上,然后夹走一块砝码放置于砝码盘,从静止释放滑块,记录下遮光片通过光电门的时间,由此得出滑块通过光电门的速度;
c.依次改变砝码盘中砝码个数,每次将砝码从滑块上取走并放置于砝码盘,重复步骤b,得到一系列和的数据;
d.以为纵轴,以为横轴绘制图像,若图像是一条倾斜直线,则完成验证“系统机械能守恒”。
(1)在进行实验之前,下列选项中必须操作的是_______(单选,填标号)。
A. 静止释放时滑块尽量靠近光电门,以防止滑块运动速度过快
B. 动滑轮上的细绳应尽量竖直,以减少实验误差
C. 滑块质量必须远远大于砝码质量,以减少实验误差
(2)滑块通过光电门时,滑块的速度为_______(用和表示)。
(3)滑块与砝码组成的系统减小的重力势能为_______(用,,和表示)。
(4)若所绘制的图像斜率为,则滑块的质量_______(用,,,和表示)。
(5)由于未测量动滑轮和砝码盘的质量,则得出的滑块的质量与实际值相比将会_______(填“偏小”“偏大”或“相同”)。
13. 如图所示,一个质量为m的小球用长为L的轻质细绳悬挂在固定点P,使小球在水平面内做匀速圆周运动,细绳与竖直方向的夹角为θ。忽略空气阻力,重力加速度为g。
(1)求小球做圆周运动的角速度ω;
(2)若细绳能承受的最大张力为 ,求小球做匀速圆周运动的最大角速度以及此时细绳与竖直方向的夹角。
14. 如图所示,倾角θ=30°的固定光滑斜面上固定着挡板,轻弹簧下端与挡板相连,弹簧处于原长时上端位于D点,用一根不可伸长的轻绳通过轻质光滑定滑轮连接物体A和B,使滑轮左侧绳子始终与斜面平行,初始时用手按住物体A,使其静止在斜面的C点,C、D两点间的距离为L,现由静止释放物体A,物体A沿斜面向下运动,将弹簧压缩到最短的位置为E点,D、E两点间距离为,若物体A、B的质量分别为4m和m,不计空气阻力,重力加速度为g,整个过程中,轻绳始终处于伸直状态,求:
(1)物体A从静止释放后下滑到D点时的速度大小;
(2)弹簧被压缩后的最大弹性势能;
15. 如图所示,倾角为的斜面固定于水平地面,斜面上固定有半径为R的半圆挡板和长为的直挡板。a为直挡板下端点,bd为半圆挡板直径且沿水平方向,c为半圆挡板最高点,两挡板相切于b点,de与ab平行且等长。小球乙被锁定在c点。小球甲从a点以一定初速度出发,沿挡板运动到c点与小球乙发生完全弹性碰撞,碰撞前瞬间解除对小球乙的锁定,小球乙在此后的运动过程中无其他碰撞。小球甲质量为,两小球均可视为质点,不计一切摩擦,重力加速度大小为g。
(1)求小球甲从a点沿直线运动到b点过程中的加速度大小;
(2)若小球甲恰能到达c点,且碰撞后小球乙能运动到e点,求小球乙与小球甲的质量比值应满足的条件;
(3)在满足(2)中质量比值的条件下,若碰撞后小球乙能穿过线段de,求小球甲初动能应满足的条件。
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