精品解析:宁夏回族自治区银川一中2025-2026学年高三上学期第三次月考物理试卷
2025-11-13
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内容正文:
银川一中2026届高三年级第三次月考
物 理 试 卷
注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.作答时,务必将答案写在答题卡上。写在本试卷及草稿纸上无效。
3.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
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,只有一项符合题目要求。
1. “判天地之美,析万物之理”,领略建立物理规律的思想方法往往比掌握知识本身更加重要。下面四幅课本插图中包含的物理思想方法相同的是( )
A. 甲和乙 B. 甲和丁 C. 乙和丙 D. 丙和丁
2. 如图甲所示,大量处于第4能级的氢原子向低能级跃迁时会发出多种频率的光,分别用这些频率的光照射图乙电路中的阴极K,只能得到3条光电流随电压变化的关系曲线,如图丙所示。下列说法正确的是( )
A. a光照射光电管产生的光电子动能一定比c光小
B. 图中M点的数值为-4.45
C. 滑动变阻器滑片滑到最左端时,电流表示数一定为0
D. 该氢原子共发出4种频率的光
3. 目前我国混合动力轿车越来越盛行。现有质量1.5吨的混合动力轿车,在平直公路上以v=24m/s的速度匀速行驶,此时蓄电池不工作,汽油发动机的输出功率为P1=72kW。现使轿车汽油发动机和电动机开始同时工作(以该时刻作为计时起点,总功率为汽油发动机和电动机的功率之和),汽油发动机的输出功率保持不变仍为72kW,电动机输出功率P2恒定,轿车汽油发动机和电机同时工作之后的v-t图像如图所示。若轿车运动过程中所受阻力始终不变,则电动机输出功率P2为( )
A. 30kW B. 35kW
C. 40kW D. 102kW
4. “二十四节气”起源于黄河流域,是上古农耕文明的产物。地球围绕太阳公转轨道是一个椭圆,将地球绕日一年转360度分为24份,每15度为一个节气。立春、立夏、立秋、立冬分别作为春、夏、秋、冬四季的起始。如图所示为地球公转位置与节气的对照图。下列说法正确的是( )
A. 地球公转到夏至时的速度比冬至时的速度小
B. 太阳对地球的万有引力大于地球对太阳的万有引力
C. 开普勒第三定律中的值大小由太阳系中各行星质量决定
D. 地球每转过相同的角度,地球与太阳的连线扫过的面积相等
5. 随着科技信息电子产品的快速发展,人们对手机的依赖性越来越强,据有关方面不完全统计,人们一天平均看手机的次数在150次以上。许多人喜欢躺着看手机,经常出现手机砸伤眼睛的情况。如图所示,若手机质量为 ,从离人眼睛约 的高度无初速度跌落,砸到眼睛后手机未反弹,眼睛受到的手机的冲击时间约为 ,重力加速度 ,下列分析正确的是( )
A. 手机接触眼睛之前的速度约为
B. 手机对眼睛的冲量大小约为
C. 手机对眼睛的作用力大小约为
D. 手机与眼睛作用过程中手机的动量变化量约为
6. 如图所示,绷紧的传送带在电动机的带动下,始终保持的速度匀速运行,传送带与水平地面平行。现将质量为的某物块由静止释放在传送带上的右端,过一会儿物块能保持与传送带相对静止,设物块与传送带间的动摩擦因数为,取,对于物块从静止释放到相对静止这一过程( )
A. 物块受到的摩擦力对它做的功为
B. 带动传送带的电动机增加的功率为
C. 水平传送带克服摩擦力做的功为
D. 带动传送带的电动机多做的功为
7. 如图甲所示,一质量为的物块A与轻质弹簧连接,静止在光滑水平面上。物块B以某一速度向A运动,时刻物块B与弹簧接触,时刻与弹簧分离。物块A、B运动的图像如图乙所示。已知从到时间内,物块A运动的距离为,弹簧始终处于弹性限度内。下列说法正确的是( )
A. 物块B的质量为
B. 分离后物块A的速度大小为
C. 碰撞过程中弹簧的最大弹性势能为
D. 弹簧压缩量的最大值为
二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,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. 如图所示,不悬挂重物B,给物块A一个沿斜面向下的初速度,A恰好能做匀速直线运动,悬挂重物后,牵引物块A的细线与斜面平行,轻质定滑轮光滑,由静止释放A,在A下滑过程中(B始终未着地),下列说法正确的是( )
A. A、B组成的系统机械能不守恒
B. 重物B重力做功小于B的动能增量
C. B的重力势能减少量等于A、B动能的增量
D. 细线对A做的功等于A的机械能增量
9. 如图所示,甲、乙两个图像分别表示四个物体沿同一直线的运动情况,a、c为直线,b、d为曲线,3s末,b、d物体图线的斜率分别与a、c物体图线的斜率相同,下列说法正确的是( )
A. 3s末,a、b两物体的速度相等,c、d两物体的加速度相等
B. a、b在1s末相遇,c、d也在1s末相遇
C. c、d两物体在1~4s内c的平均速度大
D. 四个物体的运动方向一直都相同
10. 如图所示,质量为m的小球甲穿过竖直固定的光滑杆拴在下端固定的轻弹簧上,质量为的物块乙放在倾角为53°的光滑固定斜面上。乙用轻绳跨过斜面顶端的光滑小滑轮与甲连接,开始时用手托住物块乙,轻绳刚好伸直,滑轮右侧绳与水平方向的夹角为53°,小球甲静止于P点。现由静止释放物块乙,经过一段时间小球甲由P点运动到Q点,两点的连线水平,。已知小球甲在P、Q两点时弹簧弹力大小相等,重力加速度为g,,。则( )
A. 小球甲处于P点时,弹簧的压缩量为
B. 弹簧的劲度系数为
C. 滑轮右侧绳与水平方向夹角为30°时,甲、乙的速度大小之比为
D. 小球甲到达Q点时,甲、乙的速度均为零
三、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 某实验小组利用如图甲的装置来探究平抛运动的特点。小球和接收器组成二维运动传感器,弹射器弹出小球后,接收器每隔相等的时间,采集一次小球的位置信息,并将数据发送给计算机进行处理。
(1)下列实验步骤必要的是_______。
A.在安装时,必须确保弹射器水平放置
B.为了减小实验误差,应选用体积小密度大的小球A
C.为了减小实验误差,小球A与弹簧底部接触面一定要光滑
(2)弹射器将小球弹出后,计算机利用接收到的数据绘出了小球运动的点迹,如图乙所示,每小格的边长。
(3)通过实验,试分析点_______(填“是”或“不是”)平抛的起点:接收器采集小球位置的周期_______,则小球做平抛运动的初速度大小为_______,小球经过点时的速度大小为_______。(取)
12. 某同学设计了如图甲所示的装置验证机械能守恒定律,安装在竖直平面内、半径为R的带角度刻度线的光滑半圆轨道,最低点固定一光电门(图中未画出)。将小球(直径d<R)拉离竖直方向一定角度θ由静止释放,记录小球通过光电门的时间t。
(1)用游标卡尺测量小球的直径d,由于前小半部分被遮挡,只能看到后半部分,测量结果如图乙所示,则小球的直径为___________cm。
(2)若有关系式___________(用g、R、d、t、θ表示)成立,则可验证该过程小球的机械能守恒。
(3)小王同学用该装置测量当地的重力加速度大小,分别记录小球拉开的角度θ和对应的遮光的时间t,通过描点作出了如图丙所示的线性图像,则图像的横坐标应为___________(选填“”“”或“”)。不考虑误差,若该图线斜率的绝对值为k,则当地的重力加速度大小为___________(用d、R、k表示)。
13. 如图所示,内壁光滑、粗细均匀,总长度为20cm的玻璃管水平放置,其A端封闭、B端开口,现用厚度不计的活塞封闭一段长度为10cm的气柱,活塞与管壁均绝热且不漏气,环境温度始终为T。
(1)若将A端气体由热力学温度T缓慢加热至,求活塞移动的距离;
(2)若用导热性能良好的导热板将玻璃管B端封闭,仅把A端气体由热力学温度T缓慢加热至,求活塞移动的距离。
14. 如图所示,一轻质弹簧的一端固定在小球A上,另一端与小球B接触但未连接,该整体静止放在离地面高为H=5m的光滑水平桌面上.现有一小球C从光滑曲面上离桌面h=1.8m高处由静止开始滑下,与小球A发生碰撞(碰撞时间极短)并粘在一起压缩弹簧推动小球B向前运动,经一段时间,小球B脱离弹簧,继续在水平桌面上匀速运动一段时间后从桌面边缘飞出.小球均可视为质点,忽略空气阻力,已知mA=2kg,mB=3kg,mC=1kg,g=10m/s2.
求:(1)小球C与小球A碰撞结束瞬间的速度;
(2)小球B落地点与桌面边缘的水平距离.
15. 如图所示,半径的光滑圆弧型轨道固定在光滑水平面上,其左端水平。水平面上质量为的等厚长木板右端与轨道左端等高,两者紧密接触并不粘连。距长木板左端距离处有一固定挡板。一质量为的小滑块(可看作质点)从轨道的上端由静止释放。已知重力加速度大小为,小滑块与长木板之间的动摩擦因数为0.1,整个过程小滑块不会滑离木板。求
(1)小滑块到达轨道最底端时受到轨道的作用力的大小;
(2)自木板开始运动到与挡板发生第1次碰撞所需的时间;
(3)木板整个过程通过的总路程。
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银川一中2026届高三年级第三次月考
物 理 试 卷
注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.作答时,务必将答案写在答题卡上。写在本试卷及草稿纸上无效。
3.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
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,只有一项符合题目要求。
1. “判天地之美,析万物之理”,领略建立物理规律的思想方法往往比掌握知识本身更加重要。下面四幅课本插图中包含的物理思想方法相同的是( )
A. 甲和乙 B. 甲和丁 C. 乙和丙 D. 丙和丁
【答案】B
【解析】
【详解】甲图中和丁图中包含的物理思想方法均是微元法;乙图中包含的物理思想方法是放大法;丙图中包含的物理思想方法是等效替代法。
故选B。
2. 如图甲所示,大量处于第4能级的氢原子向低能级跃迁时会发出多种频率的光,分别用这些频率的光照射图乙电路中的阴极K,只能得到3条光电流随电压变化的关系曲线,如图丙所示。下列说法正确的是( )
A. a光照射光电管产生的光电子动能一定比c光小
B. 图中M点的数值为-4.45
C. 滑动变阻器滑片滑到最左端时,电流表示数一定为0
D. 该氢原子共发出4种频率的光
【答案】B
【解析】
【详解】A.由图丙可知,a光的遏止电压最大,根据可知即a光的频率最大,则a光照射光电管产生的光电子最大初动能比c光大,但动能不一定比c光大,故A错误;
B.a光是由能级4跃迁到能级1产生的光
根据光电效应方程
a光对应的遏止电压为7V,可得阴极K材料的逸出功为
c光是由能级2跃迁到能级1产生的光
根据可得c光的遏止电压为4.45V,即M点的数值为-4.45,故B正确;
C.当加速电压为零时,由于光电子有动能,仍能进入电路,电流表示数不一定为0,故C错误;
D.发出光的频率个数为,可知该氢原子共发出6种频率的光,故D错误。
故选B。
3. 目前我国混合动力轿车越来越盛行。现有质量1.5吨的混合动力轿车,在平直公路上以v=24m/s的速度匀速行驶,此时蓄电池不工作,汽油发动机的输出功率为P1=72kW。现使轿车汽油发动机和电动机开始同时工作(以该时刻作为计时起点,总功率为汽油发动机和电动机的功率之和),汽油发动机的输出功率保持不变仍为72kW,电动机输出功率P2恒定,轿车汽油发动机和电机同时工作之后的v-t图像如图所示。若轿车运动过程中所受阻力始终不变,则电动机输出功率P2为( )
A. 30kW B. 35kW
C. 40kW D. 102kW
【答案】A
【解析】
【详解】只有汽油发动机工作时,则
汽油发动机和电动机开始同时工作
其中=34m/s,可得P2=30kW
故选A。
4. “二十四节气”起源于黄河流域,是上古农耕文明的产物。地球围绕太阳公转轨道是一个椭圆,将地球绕日一年转360度分为24份,每15度为一个节气。立春、立夏、立秋、立冬分别作为春、夏、秋、冬四季的起始。如图所示为地球公转位置与节气的对照图。下列说法正确的是( )
A. 地球公转到夏至时的速度比冬至时的速度小
B. 太阳对地球的万有引力大于地球对太阳的万有引力
C. 开普勒第三定律中的值大小由太阳系中各行星质量决定
D. 地球每转过相同的角度,地球与太阳的连线扫过的面积相等
【答案】A
【解析】
【详解】A.由于地球公转轨道近似椭圆,地球在近日点(约在北半球的冬至附近)运动速度较大,在远日点(约在北半球的夏至附近)运动速度较小,故A正确;
B.根据牛顿第三定律,太阳与地球之间的万有引力大小相等、方向相反,故B错误;
C.开普勒第三定律中,由中心天体(太阳)的质量决定,行星质量对的影响可忽略,故C错误;
D.开普勒第二定律表明“相等时间内扫过的面积相等”,而不是“转过相同角度扫过的面积相等”,故D错误。
故选A。
5. 随着科技信息电子产品的快速发展,人们对手机的依赖性越来越强,据有关方面不完全统计,人们一天平均看手机的次数在150次以上。许多人喜欢躺着看手机,经常出现手机砸伤眼睛的情况。如图所示,若手机质量为 ,从离人眼睛约 的高度无初速度跌落,砸到眼睛后手机未反弹,眼睛受到的手机的冲击时间约为 ,重力加速度 ,下列分析正确的是( )
A. 手机接触眼睛之前的速度约为
B. 手机对眼睛的冲量大小约为
C. 手机对眼睛的作用力大小约为
D. 手机与眼睛作用过程中手机的动量变化量约为
【答案】B
【解析】
【详解】A.手机掉落后做自由落体运动,故手机接触眼睛之前的速度
A错误;
BC.设眼睛对手机的作用力为 ,因为手机落在眼睛上没反弹,速度减为0,以竖直向上为正方向,由动量定理得
解得
根据牛顿第三定律可知,手机对眼睛的作用力 也是 ,作用时间是 ,故手机对眼睛的冲量大小为
B正确,C错误;
D.手机的动量变化量为
D错误;
故选B。
6. 如图所示,绷紧的传送带在电动机的带动下,始终保持的速度匀速运行,传送带与水平地面平行。现将质量为的某物块由静止释放在传送带上的右端,过一会儿物块能保持与传送带相对静止,设物块与传送带间的动摩擦因数为,取,对于物块从静止释放到相对静止这一过程( )
A. 物块受到的摩擦力对它做的功为
B. 带动传送带的电动机增加的功率为
C. 水平传送带克服摩擦力做的功为
D. 带动传送带的电动机多做的功为
【答案】D
【解析】
【详解】A.物块运动过程中,只有摩擦力对它做功,当物体的速度达到与传送带的速度相同时物体相对传送带静止,故根据动能定理得,摩擦力对物块做的功为
故A错误;
B.带动传送带的电动机增加的功率为
P=fv=μmgv=30W
故B错误;
CD.物块放上传送带后,物块做初速度为零的匀加速运动,传送带做速度为v的匀速运动,当达到共速时,传送带的位移等于物块位移的2倍,因摩擦力对物块做功为4.5J,则水平传送带克服摩擦力做的功为9J,即带动传送带的电动机多做的功为9J,C错误,D正确。
故选D。
7. 如图甲所示,一质量为的物块A与轻质弹簧连接,静止在光滑水平面上。物块B以某一速度向A运动,时刻物块B与弹簧接触,时刻与弹簧分离。物块A、B运动的图像如图乙所示。已知从到时间内,物块A运动的距离为,弹簧始终处于弹性限度内。下列说法正确的是( )
A. 物块B的质量为
B. 分离后物块A的速度大小为
C. 碰撞过程中弹簧的最大弹性势能为
D. 弹簧压缩量的最大值为
【答案】D
【解析】
【详解】A.由图可知在t0时刻两物块共速,则由动量守恒定律
解得物块B的质量为
选项A错误;
B.分离时弹簧恰恢复到原长,则由动量守恒和能量关系
解得分离后物块AB的速度大小分别为
选项B错误;
C.当两物体共速时弹簧弹性势能最大,则碰撞过程中弹簧的最大弹性势能为
选项C错误;
D.在0~t0时间内弹簧被压缩,A的位移
(即下方虚线面积),因AB受弹力等大,则AB加速度之比为4:1,则B比匀速时减小的位移为
(即上方虚线面积)即B的位移
可得弹簧压缩量的最大值为
选项D正确。
故选D。
二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,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. 如图所示,不悬挂重物B,给物块A一个沿斜面向下的初速度,A恰好能做匀速直线运动,悬挂重物后,牵引物块A的细线与斜面平行,轻质定滑轮光滑,由静止释放A,在A下滑过程中(B始终未着地),下列说法正确的是( )
A. A、B组成的系统机械能不守恒
B. 重物B重力做功小于B的动能增量
C. B的重力势能减少量等于A、B动能的增量
D. 细线对A做的功等于A的机械能增量
【答案】AC
【解析】
【详解】A.由于系统要克服摩擦力做功,因此A、B组成的系统机械能不守恒,故A正确;
B.设细线拉力大小为,重物B下降高度为h,根据动能定理有
故,故B错误;
C.由题意知,A的重力势能减少量等于摩擦产生的热量,根据能量守恒,B的重力势能减少量等于A、B动能的增量,故C正确;
D.根据功能关系可知,细线对A做的功和摩擦力对A做的功的总和等于A的机械能增量,故D错误。
故选AC。
9. 如图所示,甲、乙两个图像分别表示四个物体沿同一直线的运动情况,a、c为直线,b、d为曲线,3s末,b、d物体图线的斜率分别与a、c物体图线的斜率相同,下列说法正确的是( )
A. 3s末,a、b两物体的速度相等,c、d两物体的加速度相等
B. a、b在1s末相遇,c、d也在1s末相遇
C. c、d两物体在1~4s内c的平均速度大
D. 四个物体的运动方向一直都相同
【答案】AC
【解析】
【详解】A.末,、物体图线的斜率分别与、物体图线的斜率相同,甲图中图线斜率表示速度,乙图中图线斜率表示加速度,则末,、两物体的速度相等,、两物体的加速度相等,故A正确;
B.甲图为图像,、图像的交点表示相遇,乙图为图像,、图线的交点表示速度相等,则、两物体在末相遇,由于不知道、两物体的初位置关系,故不能判断、两物体在末是否相遇,故B错误;
C.图像与轴围成的面积表示位移,由图像可知,、两物体在内,的位移大于的位移,则的平均速度大,故C正确;
D.由题图可知物体先向负方向运动再向正方向运动,、、三个物体都向正方向运动,故D错误。
故选AC。
10. 如图所示,质量为m的小球甲穿过竖直固定的光滑杆拴在下端固定的轻弹簧上,质量为的物块乙放在倾角为53°的光滑固定斜面上。乙用轻绳跨过斜面顶端的光滑小滑轮与甲连接,开始时用手托住物块乙,轻绳刚好伸直,滑轮右侧绳与水平方向的夹角为53°,小球甲静止于P点。现由静止释放物块乙,经过一段时间小球甲由P点运动到Q点,两点的连线水平,。已知小球甲在P、Q两点时弹簧弹力大小相等,重力加速度为g,,。则( )
A. 小球甲处于P点时,弹簧的压缩量为
B. 弹簧的劲度系数为
C. 滑轮右侧绳与水平方向夹角为30°时,甲、乙的速度大小之比为
D. 小球甲到达Q点时,甲、乙的速度均为零
【答案】AD
【解析】
【详解】A.由几何关系得
因为小球甲在P、Q两点时弹簧弹力大小相等,所以在P、Q两点弹簧的形变量相等,根据对称性可知,小球甲处于P点时,弹簧的压缩量为
故A正确;
B.在P点对小球甲受力分析,由平衡条件
可得弹簧的劲度系数为
故B错误;
C.滑轮右侧绳与水平方向夹角为30°时,由关联速度知识得
可得
故C错误;
D.小球甲到达Q点时,由关联速度知识得
所以乙的速度为零,从P点运动到Q点的过程中,小球甲的重力势能增加了
小球乙的重力势能减小了
对小球甲、乙组成的系统由能量守恒定律,P、Q两点的弹性势能相同,所以
解得
故D正确。
故选AD。
三、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 某实验小组利用如图甲的装置来探究平抛运动的特点。小球和接收器组成二维运动传感器,弹射器弹出小球后,接收器每隔相等的时间,采集一次小球的位置信息,并将数据发送给计算机进行处理。
(1)下列实验步骤必要的是_______。
A.在安装时,必须确保弹射器水平放置
B.为了减小实验误差,应选用体积小密度大的小球A
C.为了减小实验误差,小球A与弹簧底部接触面一定要光滑
(2)弹射器将小球弹出后,计算机利用接收到的数据绘出了小球运动的点迹,如图乙所示,每小格的边长。
(3)通过实验,试分析点_______(填“是”或“不是”)平抛的起点:接收器采集小球位置的周期_______,则小球做平抛运动的初速度大小为_______,小球经过点时的速度大小为_______。(取)
【答案】 ①. AB ②. 不是 ③. 0.05 ④. 1 ⑤. 1.25
【解析】
【详解】(1)[1]A.要保证每次小球都做平抛运动,则必须确保弹射器水平放置,A项正确;
B.为了减小实验误差,减少空气阻力的影响,应选用体积小密度大的小球A,B项正确;
C.只需要弹射器弹出小球有初速度即可,大小没有关系,不一定需要底面光滑,C项错误。
故选AB。
(3)[2]由竖直位移可知,a、b、c、d四点竖直位移为1:2:3,不满足,故小球在点有竖直初速度,因此点不是平抛起点;
[3][4]根据题意,由图乙可知,相邻两点间的水平位移相等,则相邻两点间的时间间隔相等,设相等时间为,水平方向有
竖直方向有
联立解得
[5]小球运动到点时,竖直分速度为
则小球经过点时的速度大小为
12. 某同学设计了如图甲所示的装置验证机械能守恒定律,安装在竖直平面内、半径为R的带角度刻度线的光滑半圆轨道,最低点固定一光电门(图中未画出)。将小球(直径d<R)拉离竖直方向一定角度θ由静止释放,记录小球通过光电门的时间t。
(1)用游标卡尺测量小球的直径d,由于前小半部分被遮挡,只能看到后半部分,测量结果如图乙所示,则小球的直径为___________cm。
(2)若有关系式___________(用g、R、d、t、θ表示)成立,则可验证该过程小球的机械能守恒。
(3)小王同学用该装置测量当地的重力加速度大小,分别记录小球拉开的角度θ和对应的遮光的时间t,通过描点作出了如图丙所示的线性图像,则图像的横坐标应为___________(选填“”“”或“”)。不考虑误差,若该图线斜率的绝对值为k,则当地的重力加速度大小为___________(用d、R、k表示)。
【答案】(1)0.620
(2)
(3) ①. ②.
【解析】
【小问1详解】
图中为20分度的游标卡尺,据其读数规律,该读数为
【小问2详解】
由机械能守恒,有
据光电门测速原理,有
联立,得
【小问3详解】
[1]结合上述有
变形可得
可知,图像横坐标应为
[2]图线斜率的绝对值为
则解得
13. 如图所示,内壁光滑、粗细均匀,总长度为20cm的玻璃管水平放置,其A端封闭、B端开口,现用厚度不计的活塞封闭一段长度为10cm的气柱,活塞与管壁均绝热且不漏气,环境温度始终为T。
(1)若将A端气体由热力学温度T缓慢加热至,求活塞移动的距离;
(2)若用导热性能良好的导热板将玻璃管B端封闭,仅把A端气体由热力学温度T缓慢加热至,求活塞移动的距离。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
设初始时A端气体长为,活塞横截面积为S,移动的距离为x,气体发生等压变化,根据盖.吕萨克定律可得
解得
【小问2详解】
玻璃管B端封闭,设两部分气体初态压强为,体积分别为。最终气体压强为p,体积分别为,。活塞移动的距离为,根据理想气体状态方程,对A端气体
对B端气体
又因为,,
且,
解得
14. 如图所示,一轻质弹簧的一端固定在小球A上,另一端与小球B接触但未连接,该整体静止放在离地面高为H=5m的光滑水平桌面上.现有一小球C从光滑曲面上离桌面h=1.8m高处由静止开始滑下,与小球A发生碰撞(碰撞时间极短)并粘在一起压缩弹簧推动小球B向前运动,经一段时间,小球B脱离弹簧,继续在水平桌面上匀速运动一段时间后从桌面边缘飞出.小球均可视为质点,忽略空气阻力,已知mA=2kg,mB=3kg,mC=1kg,g=10m/s2.
求:(1)小球C与小球A碰撞结束瞬间的速度;
(2)小球B落地点与桌面边缘的水平距离.
【答案】(1) (2)
【解析】
【分析】
【详解】(1)小球C从光滑曲面上h高处由静止开始滑下的过程,机械能守恒,设其滑到底端的速度为v1,由机械能守恒定律有
解之得
v1=6 m/s
小球C与A碰撞的过程,C、A系统动量守恒,碰撞结束瞬间具有共同速度,设为v2由动量守恒定律有
解之得
(2)被压缩弹簧再次恢复自然长度时,小球B脱离弹簧,设小球C、A的速度为v3,小球B的速度为v4,分别由动量守恒定律和机械能守恒定律有
解之得
小球B从桌面边缘飞出后做平抛运动
解之得
15. 如图所示,半径的光滑圆弧型轨道固定在光滑水平面上,其左端水平。水平面上质量为的等厚长木板右端与轨道左端等高,两者紧密接触并不粘连。距长木板左端距离处有一固定挡板。一质量为的小滑块(可看作质点)从轨道的上端由静止释放。已知重力加速度大小为,小滑块与长木板之间的动摩擦因数为0.1,整个过程小滑块不会滑离木板。求
(1)小滑块到达轨道最底端时受到轨道的作用力的大小;
(2)自木板开始运动到与挡板发生第1次碰撞所需的时间;
(3)木板整个过程通过的总路程。
【答案】(1)60N (2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
小滑块C在轨道A上运动的过程中,由机械能守恒可得
在轨道最低点,根据牛顿第二定律可得
联立解得,
【小问2详解】
长木板B受摩擦力作用,做初速度为零的匀加速直线运动,其加速度大小为
从C滑上B到B、C共速,根据动量守恒定律,可得
解得
这段时间内B向左运动的距离为
可知,两物体共速时B刚好与固定挡板D相撞,因此
【小问3详解】
与挡板D碰撞之后,长木板B速度等大反向。第1次碰后长木板B所受滑动摩擦力不变,加速度不变,向右匀减速运动一段位移后速度减为0,然后再向左匀加速。假设长木板B与固定挡板D发生第2次碰撞前,小滑块C与长木板B已达到共速,则从第1次碰后到共速。根据动量守恒定律,有
代入数据解得
由于,可知假设成立。在共速前,滑块一直向左匀减速直到二者共速。共速后两者一起以共速时的速度做匀速直线运动直至长木板B与固定挡板D碰撞。从第1次碰后到第2次碰前长木板的路程为
从第2次碰后到第3次碰前,此过程长木板的路程为
从第2次碰后到共速,根据动量守恒定律得
解得
从第3次碰后到第4次碰前,此过程长木板的路程为
可知长木板通过的路程为
根据数学知识,当n无限大时,可得长木板通过的总路程为
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