内容正文:
高二物理月考试卷
(75分钟100分)
考试范围:人教版《选择性必修第一册》第一章(40%)+第二、三章(60%)
一、单项选择题:本题共8小题,每小题4分,共32分。在每小题给出的四个选项中,只有一个选项符合题目要求。
1. 一质量为0.2kg的小球以大小为6m/s的速度垂直撞向墙面,反向弹回时速度大小变为4m/s。取小球的初速度方向为正方向,对小球撞墙过程,下列说法正确的是( )
A. 小球速度的变化量为10m/s
B. 小球动量的变化量为-2kg·m/s
C. 小球动能的变化量为2J
D. 小球受到墙面的冲量为2N·s
2. 下列说法不正确的是( )
A. 简谐波在一个周期内传播的距离是其振幅的4倍
B. 在机械波传播过程中,各质点振动的周期、起振方向都相同
C. 一切波都能发生衍射现象
D. 多普勒效应中,波源的频率不发生变化
3. 某质点做简谐运动的图像如图所示,下列说法正确的是( )
A. 该质点做简谐运动的周期为2s
B. 该质点做简谐运动的振幅为10cm
C. t=2s时,质点的回复力最大
D. t=3s时,质点的位移最大
4. 下列有关机械振动和机械波的说法正确的是( )
A. 单摆经过最高点时速度为零,加速度也为零
B. 物体做受迫振动时的频率等于驱动力的频率
C. 两波干涉时,振动加强点始终位于波峰
D. 接收装置靠近波源时,接收到的频率小于波源的频率
5. 运输贵重物品时需要增加缓冲设备,缓冲设备的简化模型如图所示。质量为的小车的水平底板两端各装一根完全一样的弹簧,小车底板上有一质量为的滑块,滑块与小车、小车与地面的摩擦力都不计。小车静止时,两弹簧均处于自然伸长状态(弹簧与小车和物块均拴接),现让滑块以速度从小车中间向右运动,滑块在运动的过程中( )
A. 弹簧形变量最大时,小车的速度为 B. 右边弹簧的最大弹性势能为
C. 左边弹簧的最大弹性势能为 D. 两弹簧同时达到最大形变量
6. 如图甲所示,斜面体固定在粗糙的水平地面上,斜面顶端与轻质弹簧相连,弹簧的另一端连接着小物块,小物块静止在光滑的斜面上。以小物块的平衡位置为坐标原点,取沿斜面向下为正方向,建立坐标轴,用x表示小物块相对于平衡位置的位移。从某时刻开始计时,小物块运动的x-t图像如图乙所示,已知斜面足够长,弹簧始终处于弹性限度内。下列说法正确的是( )
A. t=0时,小物块位于最低点
B. t=0.5T时,小物块所受的回复力方向沿斜面向下
C. t=0.75T时,小物块的动量方向沿斜面向上
D. t=T时,弹簧一定处于压缩状态
7. 一摆球做小角度摆动,其振动图像如图甲所示。以摆球能摆到的最低点所在水平面为零重力势能参考平面,摆球的动能Ek、摆球的重力势能Ep、轻绳拉力大小F、摆球的动量大小p与时间t的关系图像分别如图,其中可能正确的是( )
A. B.
C. D.
8. 一列简谐波沿轴传播,时刻的波形如图甲所示,点为轴上的某质点,其振动图像如图乙所示,下列说法正确的是( )
A. 该简谐波沿轴负方向传播 B. 该简谐波的波长为
C. 该简谐波的周期为 D. 该简谐波的波速为
二、多项选择题:本题共2小题,每小题5分,共10分。每小题有多个选项符合题目要求,全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
9. 如图所示,竖直平面内、半径的四分之一光滑圆弧轨道下端与光滑水平桌面相切,小滑块B静止在圆弧轨道的最低点。现将小滑块A从圆弧轨道的最高点无初速度释放。已知A、B的质量分别为1kg、3kg,重力加速度,则碰撞后B的动能有可能为( )
A. 0.3J B. 0.8J C. 1.3J D. 1.8J
10. 如图所示,一质量M=2.0kg的滑块套在光滑的水平轨道上,一质量m=1.0kg的小球通过长L=0.5m的轻质细杆与滑块上的光滑轴O连接,小球和轻杆可在竖直平面内绕轴O自由转动。初始时,轻杆水平,现给小球一竖直向上的初速度v0=4m/s,已知重力加速度g=10m/s2。下列说法正确的是( )
A. 若滑块固定,小球到达最高点的速度大小为3m/s
B. 若滑块不固定,小球到达最高点的速度大小为2m/s
C. 若滑块不固定,小球到达最高点时,滑块运动的位移大小为
D. 若滑块不固定,小球到达轴O右侧水平轨道时的位移大小为
三、实验探究题:本题共2小题,共16分。将符合题意的内容填写在题目中的横线上或按题目要求作答。
11. 如图甲所示,某实验小组在做“利用单摆测重力加速度”实验,测得摆线长为l,摆球直径为d,然后用秒表记录了单摆全振动n次所用的时间为t。
(1)用螺旋测微器测量摆球的直径,其示数如图乙所示,则d=___________mm。
(2)如果测得的g值偏小,可能的原因是___________。(填选项前的字母)
A. 单摆振动时,振幅较小
B. 将摆线长当成了摆长
C. 实验时,误将49次全振动记为50次全振动
D. 摆线上端悬点未固定,振动中出现松动,使摆线长度增加了
(3)小明同学选择了合理的实验装置后,测量出几组不同摆长L和周期T的数值,画出图丙(T2-L图像)中的实线a。小红同学也进行了与小明同学同样的实验,实验中将摆线长作为摆长L,测得多组周期T和L的数据,作出T2-L图像,应是图丙中的图线___________(选填“a”“b”“c”“d”或“e”)。(已知c、d两条图线和a平行)
12. 如图甲所示,某同学用气垫导轨研究水平面上的碰撞,已知滑块P和其上遮光条的总质量为m1,滑块Q和其上遮光条的总质量为m2,两遮光条的宽度相同。现启动电源,将气垫导轨调至水平,然后将带有遮光条的滑块P、Q放置在气垫导轨上,滑块P位于光电门1的左侧,滑块Q位于光电门1和光电门2之间。
(1)气垫导轨调至水平的依据是,给滑块一个初速度,滑块先后通过光电门1和2,若光电门1记录的时间___________(选填“大于”“等于”或“小于”)光电门2记录的时间,则表明气垫导轨调至水平了。
(2)用游标卡尺测量遮光条的宽度d,如图乙所示,其示数为___________mm。
(3)实验中,弹射装置每次给滑块P的初速度均相同,滑块Q初始时处于静止状态,滑块Q的左端附有橡皮泥(质量忽略不计),两滑块每次相碰后会粘在一起运动。滑块P上的遮光条通过光电门1的挡光时间为Δt1,滑块Q上的遮光条通过光电门2的挡光时间为Δt2,若m2=___________,则表明滑块P、Q碰撞前后动量守恒。(用m1、Δt1、Δt2表示)
(4)多次改变滑块Q和其上遮光条的总质量m2,重复(3)的实验操作,记录下滑块Q上的遮光条每次通过光电门2的挡光时间Δt2,数据如表所示。
m2/g
200.0
210.0
220.0
230.0
240.0
Δt2/(×10-3s)
9.3
9.6
9.8
10.1
10.4
(5)根据(4)记录的数据在方格纸上作出m2-Δt2图像_______。
(6)根据(5)中图线可知,滑块P在碰前的动量大小为___________kg·m/s。(结果保留2位有效数字)
四、计算题:本题共3小题,共42分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。
13. 一根轻绳一端连接固定的拉力传感器,另一端连接一质量为m的小钢球,如图甲所示。拉起小钢球至某一位置由静止释放,小钢球在竖直平面内摆动,轻绳与竖直方向夹角的最大值约为5°,轻绳对小钢球的拉力大小F随时间t变化的图像如图乙所示,图乙中的F2、F1、T0均为已知量。求:
(1)重力加速度g的大小。
(2)轻绳的长度l。
14. 一列简谐横波沿x轴正方向传播,在t=0时刻,相距30m的两质点a、b的位移分别为1cm和-1cm,a质点正沿y轴负方向运动,b质点正沿y轴正方向运动,如图所示。已知质点a的振动方程,质点a、b的运动方向始终相反,质点a在t'=0.1s时第一次回到平衡位置。求:
(1)该简谐横波的周期T。
(2)该简谐横波的传播速度v的大小。
15. 如图所示,半径r=h的四分之一光滑圆弧轨道ab(固定)与水平桌面相切于b点,水平桌面bO2的长度s=2h,以O2点为圆心、半径R=h的四分之一圆弧轨道分别与水平x轴、竖直y轴相交。位于a点的甲物块的质量为m,位于b点的乙物块的质量M可调。已知乙物块与水平桌面之间的动摩擦因数为0.25,不计空气阻力,重力加速度为g。甲、乙两物块均可视为质点,两物块碰撞时无机械能损失,且碰撞时间极短。
(1)将甲物块从a点由静止释放,求甲物块即将与乙物块碰撞前对圆弧轨道的压力大小;
(2)若调整乙物块的质量,将甲物块从a点由静止释放,乙物块碰撞后由b点向右运动,落在以O2为圆心的圆弧轨道上的速度最小,求乙物块从O2点飞出的速度大小;
(3)当乙物块落在以O2为圆心的圆弧轨道上的速度最小时,乙物块的质量为多少?
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高二物理月考试卷
(75分钟100分)
考试范围:人教版《选择性必修第一册》第一章(40%)+第二、三章(60%)
一、单项选择题:本题共8小题,每小题4分,共32分。在每小题给出的四个选项中,只有一个选项符合题目要求。
1. 一质量为0.2kg的小球以大小为6m/s的速度垂直撞向墙面,反向弹回时速度大小变为4m/s。取小球的初速度方向为正方向,对小球撞墙过程,下列说法正确的是( )
A. 小球速度的变化量为10m/s
B. 小球动量的变化量为-2kg·m/s
C. 小球动能的变化量为2J
D. 小球受到墙面的冲量为2N·s
【答案】B
【解析】
【详解】A.小球速度变化量,故A错误;
B.小球动量变化量,故B正确;
C.小球动能变化量,故C错误;
D.根据动量定理,小球受到墙面的冲量,故D错误。
故选B。
2. 下列说法不正确的是( )
A. 简谐波在一个周期内传播的距离是其振幅的4倍
B. 在机械波传播过程中,各质点振动的周期、起振方向都相同
C. 一切波都能发生衍射现象
D. 多普勒效应中,波源的频率不发生变化
【答案】A
【解析】
【详解】A.简谐波在一个周期内传播的距离等于波长,而振幅A是质点振动的最大位移,两者无直接倍数关系,故A错误,符合题意;
B.机械波中各质点做受迫振动,周期由波源决定,起振方向与波源相同,故B正确,不符合题意;
C.衍射是波的固有特性,一切波均能发生衍射,故C正确,不符合题意;
D.多普勒效应中,波源频率不变,观察者接收频率变化,故D正确,不符合题意。
故选A。
3. 某质点做简谐运动的图像如图所示,下列说法正确的是( )
A. 该质点做简谐运动的周期为2s
B. 该质点做简谐运动的振幅为10cm
C. t=2s时,质点的回复力最大
D. t=3s时,质点的位移最大
【答案】D
【解析】
【详解】A.由题图可知,该质点做简谐运动的周期为4s,故A错误;
B.该质点做简谐运动的振幅为5cm,故B错误;
C.t=2s时,质点回到平衡位置,回复力为零,故C错误;
D.t=3s时,质点离平衡位置最远,位移最大,故D正确。
故选D。
4. 下列有关机械振动和机械波的说法正确的是( )
A. 单摆经过最高点时速度为零,加速度也为零
B. 物体做受迫振动时的频率等于驱动力的频率
C. 两波干涉时,振动加强点始终位于波峰
D. 接收装置靠近波源时,接收到的频率小于波源的频率
【答案】B
【解析】
【详解】A.单摆最高点速度为零,但加速度最大,A错误;
B.受迫振动的频率由驱动力决定,B正确;
C.振动加强点振幅最大,但并非一直停留在波峰,C错误;
D.根据多普勒效应,接收装置靠近波源时,接收频率应高于波源的频率,D错误。
故选B。
5. 运输贵重物品时需要增加缓冲设备,缓冲设备的简化模型如图所示。质量为的小车的水平底板两端各装一根完全一样的弹簧,小车底板上有一质量为的滑块,滑块与小车、小车与地面的摩擦力都不计。小车静止时,两弹簧均处于自然伸长状态(弹簧与小车和物块均拴接),现让滑块以速度从小车中间向右运动,滑块在运动的过程中( )
A. 弹簧形变量最大时,小车的速度为 B. 右边弹簧的最大弹性势能为
C. 左边弹簧的最大弹性势能为 D. 两弹簧同时达到最大形变量
【答案】D
【解析】
【详解】A.当弹簧的形变量最大时,小车和滑块的速度相同,设共同速度为,根据动量守恒可得
解得,故A错误;
BCD.此时两边弹簧的形变量同时达到最大,具有相同的最大弹性势能,根据能量守恒可得
解得右边、左边弹簧的最大弹性势能均为,故BC错误,D正确。
故选D。
6. 如图甲所示,斜面体固定在粗糙的水平地面上,斜面顶端与轻质弹簧相连,弹簧的另一端连接着小物块,小物块静止在光滑的斜面上。以小物块的平衡位置为坐标原点,取沿斜面向下为正方向,建立坐标轴,用x表示小物块相对于平衡位置的位移。从某时刻开始计时,小物块运动的x-t图像如图乙所示,已知斜面足够长,弹簧始终处于弹性限度内。下列说法正确的是( )
A. t=0时,小物块位于最低点
B. t=0.5T时,小物块所受的回复力方向沿斜面向下
C. t=0.75T时,小物块的动量方向沿斜面向上
D. t=T时,弹簧一定处于压缩状态
【答案】C
【解析】
【详解】A.t=0时,小物块的位移为负的最大值,根据题意可知,小物块位于最高点,故A错误;
B.t=0.5T时,小物块的位移为正的最大值,回复力方向沿斜面向上,故B错误;
C.t=0.75T时,小物块从最低点回到平衡位置,小物块的动量方向沿斜面向上,故C正确;
D.t=T时,小物块位于最高点,弹簧可能处于伸长、原长或压缩状态,故D错误。
故选C。
7. 一摆球做小角度摆动,其振动图像如图甲所示。以摆球能摆到的最低点所在水平面为零重力势能参考平面,摆球的动能Ek、摆球的重力势能Ep、轻绳拉力大小F、摆球的动量大小p与时间t的关系图像分别如图,其中可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】AD.由振动图像可知,摆球在振动过程中机械能守恒,摆球在平衡位置处速度最大,在位移最大时速度为零,故A正确,D错误;
B.摆球的重力势能随摆球位置的改变而改变,故B错误;
C.在时刻,轻绳对摆球的拉力F最大,故C错误。
故选A。
8. 一列简谐波沿轴传播,时刻的波形如图甲所示,点为轴上的某质点,其振动图像如图乙所示,下列说法正确的是( )
A. 该简谐波沿轴负方向传播 B. 该简谐波的波长为
C. 该简谐波的周期为 D. 该简谐波的波速为
【答案】D
【解析】
【详解】A.由图乙可知,时刻点沿轴正方向运动,根据“同侧法”可知,该简谐波沿轴正方向传播,故A错误;
B.由图甲可知,该简谐波的波长为24cm,故B错误;
C.由图乙可知,该简谐波的周期为0.4s,故C错误;
D.该简谐波的波速为,故D正确。
故选D。
二、多项选择题:本题共2小题,每小题5分,共10分。每小题有多个选项符合题目要求,全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
9. 如图所示,竖直平面内、半径的四分之一光滑圆弧轨道下端与光滑水平桌面相切,小滑块B静止在圆弧轨道的最低点。现将小滑块A从圆弧轨道的最高点无初速度释放。已知A、B的质量分别为1kg、3kg,重力加速度,则碰撞后B的动能有可能为( )
A. 0.3J B. 0.8J C. 1.3J D. 1.8J
【答案】BC
【解析】
【详解】设A下滑到最低点时速度为,根据机械能守恒定律有
解得
①若两滑块发生完全弹性碰撞时,碰撞后B动能最大,根据动量守恒定律和能量守恒有
,
联立解得
,
此时B的动能为
②当两滑块发生完全非弹性碰撞时,碰撞后B动能最小,根据动量守恒定律有
解得
此时B的动能为
综上可知碰撞后B的动能取值范围。
故选BC。
10. 如图所示,一质量M=2.0kg的滑块套在光滑的水平轨道上,一质量m=1.0kg的小球通过长L=0.5m的轻质细杆与滑块上的光滑轴O连接,小球和轻杆可在竖直平面内绕轴O自由转动。初始时,轻杆水平,现给小球一竖直向上的初速度v0=4m/s,已知重力加速度g=10m/s2。下列说法正确的是( )
A. 若滑块固定,小球到达最高点的速度大小为3m/s
B. 若滑块不固定,小球到达最高点的速度大小为2m/s
C. 若滑块不固定,小球到达最高点时,滑块运动的位移大小为
D. 若滑块不固定,小球到达轴O右侧水平轨道时的位移大小为
【答案】BD
【解析】
【详解】A.若滑块固定,小球由初始位置到达最高点的过程,有
解得,故A错误;
B.若滑块不固定,小球由初始位置到达最高点的过程,水平方向动量守恒,有
根据机械能守恒,有
联立解得,故B正确;
CD.若滑块不固定,小球由初始位置到达最高点的过程,水平方向动量守恒,则有,
解得
同理可得,若滑块不固定,小球到达轴O右侧水平轨道时的位移为,故C错误,D正确。
故选BD。
三、实验探究题:本题共2小题,共16分。将符合题意的内容填写在题目中的横线上或按题目要求作答。
11. 如图甲所示,某实验小组在做“利用单摆测重力加速度”实验,测得摆线长为l,摆球直径为d,然后用秒表记录了单摆全振动n次所用的时间为t。
(1)用螺旋测微器测量摆球的直径,其示数如图乙所示,则d=___________mm。
(2)如果测得的g值偏小,可能的原因是___________。(填选项前的字母)
A. 单摆振动时,振幅较小
B. 将摆线长当成了摆长
C. 实验时,误将49次全振动记为50次全振动
D. 摆线上端悬点未固定,振动中出现松动,使摆线长度增加了
(3)小明同学选择了合理的实验装置后,测量出几组不同摆长L和周期T的数值,画出图丙(T2-L图像)中的实线a。小红同学也进行了与小明同学同样的实验,实验中将摆线长作为摆长L,测得多组周期T和L的数据,作出T2-L图像,应是图丙中的图线___________(选填“a”“b”“c”“d”或“e”)。(已知c、d两条图线和a平行)
【答案】(1)9.450 (2)BD
(3)c
【解析】
【小问1详解】
螺旋测微器测得摆球的直径
【小问2详解】
根据单摆周期公式
可得
A.单摆振动时振幅较小,不影响g值的测量,A错误;
B.根据可知将摆线长当成了摆长,导致L变小,因此g值偏小,B正确;
C.根据可知实验时,误将49次全振动记为50次全振动,则周期测量值偏小,因此g值偏大,C错误;
D.摆线上端悬点未固定,振动中出现松动,使摆线长度增加了,则摆长测量值偏小,根据因此g值偏小,D正确。
故选BD。
【小问3详解】
根据单摆周期公式
可得
实验中将摆线长作为摆长L,没有加上摆球的半径,所以摆线长为零时,纵轴截距不为零,由于重力加速度不变,图线的斜率不变,故图线c正确。
12. 如图甲所示,某同学用气垫导轨研究水平面上的碰撞,已知滑块P和其上遮光条的总质量为m1,滑块Q和其上遮光条的总质量为m2,两遮光条的宽度相同。现启动电源,将气垫导轨调至水平,然后将带有遮光条的滑块P、Q放置在气垫导轨上,滑块P位于光电门1的左侧,滑块Q位于光电门1和光电门2之间。
(1)气垫导轨调至水平的依据是,给滑块一个初速度,滑块先后通过光电门1和2,若光电门1记录的时间___________(选填“大于”“等于”或“小于”)光电门2记录的时间,则表明气垫导轨调至水平了。
(2)用游标卡尺测量遮光条的宽度d,如图乙所示,其示数为___________mm。
(3)实验中,弹射装置每次给滑块P的初速度均相同,滑块Q初始时处于静止状态,滑块Q的左端附有橡皮泥(质量忽略不计),两滑块每次相碰后会粘在一起运动。滑块P上的遮光条通过光电门1的挡光时间为Δt1,滑块Q上的遮光条通过光电门2的挡光时间为Δt2,若m2=___________,则表明滑块P、Q碰撞前后动量守恒。(用m1、Δt1、Δt2表示)
(4)多次改变滑块Q和其上遮光条的总质量m2,重复(3)的实验操作,记录下滑块Q上的遮光条每次通过光电门2的挡光时间Δt2,数据如表所示。
m2/g
200.0
210.0
220.0
230.0
240.0
Δt2/(×10-3s)
9.3
9.6
9.8
10.1
10.4
(5)根据(4)记录的数据在方格纸上作出m2-Δt2图像_______。
(6)根据(5)中图线可知,滑块P在碰前的动量大小为___________kg·m/s。(结果保留2位有效数字)
【答案】 ①. 等于 ②. 14.8 ③. ④. ⑤. 0.54
【解析】
【详解】[1]气垫导轨调至水平的一个依据是,给滑块一个初速度,滑块先后通过光电门1和2,如果光电门1和2记录的时间相等,就能证明气垫导轨已调至水平;
[2]游标卡尺的主尺刻度为14mm,游标尺上的第8刻度与主尺某一刻度对齐,故游标卡尺的示数
[3]若滑块P、Q碰撞前后动量守恒,则有
整理得
[4]根据表格数据描点作图如图所示
[5]由以上分析可知,图线斜率为
故滑块P碰前的动量大小
四、计算题:本题共3小题,共42分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。
13. 一根轻绳一端连接固定的拉力传感器,另一端连接一质量为m的小钢球,如图甲所示。拉起小钢球至某一位置由静止释放,小钢球在竖直平面内摆动,轻绳与竖直方向夹角的最大值约为5°,轻绳对小钢球的拉力大小F随时间t变化的图像如图乙所示,图乙中的F2、F1、T0均为已知量。求:
(1)重力加速度g的大小。
(2)轻绳的长度l。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
小钢球由静止释放,设轻绳与竖直方向的最大夹角为θ,释放小钢球的瞬间,轻绳的拉力最小,即F1 = mgcosθ
小钢球由静止运动到最低点的过程,根据动能定理,有mgl(1-cosθ) = mv2
小钢球运动到最低点时,轻绳拉力最大,根据牛顿第二定律,有
联立可得
【小问2详解】
由题图乙可知,单摆的周期T = 2T0
根据单摆周期公式,有
联立解得
14. 一列简谐横波沿x轴正方向传播,在t=0时刻,相距30m的两质点a、b的位移分别为1cm和-1cm,a质点正沿y轴负方向运动,b质点正沿y轴正方向运动,如图所示。已知质点a的振动方程,质点a、b的运动方向始终相反,质点a在t'=0.1s时第一次回到平衡位置。求:
(1)该简谐横波的周期T。
(2)该简谐横波的传播速度v的大小。
【答案】(1)1.2s
(2)(,,)
【解析】
【小问1详解】
在时刻,a质点正沿y轴负方向运动,由质点a的振动方程
当时,,代入得
解得
当时,第一次回到平衡位置,则有,代入得
又
联立解得该简谐横波的周期为
【小问2详解】
质点a、b的运动方向始终相反,则有(,,)
该简谐横波的传播速度为
联立解得(,,)
15. 如图所示,半径r=h的四分之一光滑圆弧轨道ab(固定)与水平桌面相切于b点,水平桌面bO2的长度s=2h,以O2点为圆心、半径R=h的四分之一圆弧轨道分别与水平x轴、竖直y轴相交。位于a点的甲物块的质量为m,位于b点的乙物块的质量M可调。已知乙物块与水平桌面之间的动摩擦因数为0.25,不计空气阻力,重力加速度为g。甲、乙两物块均可视为质点,两物块碰撞时无机械能损失,且碰撞时间极短。
(1)将甲物块从a点由静止释放,求甲物块即将与乙物块碰撞前对圆弧轨道的压力大小;
(2)若调整乙物块的质量,将甲物块从a点由静止释放,乙物块碰撞后由b点向右运动,落在以O2为圆心的圆弧轨道上的速度最小,求乙物块从O2点飞出的速度大小;
(3)当乙物块落在以O2为圆心的圆弧轨道上的速度最小时,乙物块的质量为多少?
【答案】(1)3mg (2)
(3)m
【解析】
【小问1详解】
甲物块从a点由静止释放到运动至b点的过程中,根据机械能守恒定律,有
甲物块在b点即将与乙物块碰撞前,根据牛顿第二定律,有
根据牛顿第三定律,有
联立解得
【小问2详解】
设乙物块从O2点飞出的速度大小为v2,落到圆弧轨道上的速度大小为v,则水平方向,有
竖直方向,有
而
乙物块从O2点飞出,落到圆弧轨道上,根据动能定理,有
联立可得
由数学知识可知,当y=h时,乙物块落在圆弧轨道上的速度最小,此时
【小问3详解】
甲、乙两物块在b点碰撞时,动量和机械能均守恒,则有,
碰后乙物块向右减速运动到达O2点,根据动能定理,有
联立解得
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