山东省济南第一中学2025-2026学年高三上学期期中考试物理试题
2025-12-09
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内容正文:
2025-2026学年山东省济南一中高三(上)期中物理试卷
一、单选题:本大题共8小题,共24分。
1.如图所示为某智能机器人机械臂简化示意图,AO、BO、AB三根轻杆通过铰链连接,AB固定在水平方向,ABO位于竖直平面内,AO与水平方向的夹角为,BO与水平方向的夹角为。在O点用轻绳悬挂重为G的货物,系统处于静止状态时,AO杆、BO杆弹力的大小分别用、表示,下列关系式正确的是( )
A. B. C. D.
2.我国多次成功使用“冷发射”技术发射长征十一号系列运载火箭。如图所示,发射仓内的高压气体先将火箭竖直向上推出,火箭速度接近零时再点火飞向太空。从火箭开始运动到点火的过程中( )
A. 火箭的加速度为零时,动能最大
B. 高压气体释放的能量全部转化为火箭的动能
C. 高压气体对火箭推力的冲量等发于火箭动量的增加量
D. 高压气体的推力和空气阻力对火箭做功之和等于火箭动能的增加量
3.同一乘客三次分别乘坐不同的电梯上楼,过程中都经历了电梯加速上升阶段,假设三次的加速度大小相同,且乘客相对电梯均静止,如图甲、乙、丙所示。在上述加速阶段中,下列说法正确的是( )
A. 三种方式乘客均受到了电梯地板的摩擦力作用
B. 只有在甲种方式中,乘客才受到了摩擦力作用
C. 在丙种方式中,乘客受到电梯地板的支持力最大
D. 三种方式中的乘客只有丙处于超重状态
4.在公路上行驶的国产红旗轿车a和比亚迪电动轿车b,其位置随时间变化的图像分别为图中直线a和曲线b,已知比亚迪电动轿车的加速度恒定,在1s时速度为,在3s时直线a和曲线b相切,则( )
A. a做匀速直线运动,速度大小为
B. 3s时国产红旗轿车a和比亚迪电动轿车b相遇但速度不同
C. 比亚迪电动轿车做匀减速直线运动且加速度大小为
D. 1s时两车的距离为2m
5.如图所示,人在岸上拉船靠岸,当轻绳与水平面的夹角为时,船的速度大小为v,此时人对绳的拉力大小为F,设船受到的阻力恒定不变,以下说法正确的是( )
A. 此时,人拉绳的速度为
B. 若人拉绳的速度保持不变,船可以匀速靠岸
C. 若人对绳的拉力保持不变,船可以匀速靠岸
D. 此时,人对绳的拉力的功率为
6.中国航天的下一个重大任务——火星探测器天问二号,也即将踏上征程。“天问二号”发射后将沿霍曼转移轨道运动,该轨道与地球轨道相切于A点,与火星轨道相切于C点,可认为地球和火星在同一平面沿同一方向绕太阳做匀速圆周运动。已知火星公转半径是地球公转半径的倍,则下列说法正确的是( )
A. 地球绕太阳公转速度小于火星绕太阳公转速度
B. “天问二号”沿霍曼轨道经过A点的速度小于火星绕太阳公转速度
C. “天问二号”沿霍曼轨道经过A点的速度是经过C点速度的倍
D. “天问二号”沿霍曼轨道经过A点的速度是经过C点速度的倍
7.篮球运动是大众喜爱的体育活动。假设某篮球运动员在练习投篮时,两次球出手的位置和速度方向保持不变即抛出速度与水平方向的夹角保持不变,第一次击中篮板时速度方向为水平,第二次击中篮板的位置与抛出点处于同一高度,如图所示。则第一次与第二次投球过程中篮球初速度的比值是( )
A. 2 B. C. D.
8.如图所示,倾斜圆盘与水平面的夹角,它可绕过圆心且垂直于圆盘的转轴匀速转动,在圆盘平面内以圆心O为原点建立平面直角坐标系,x轴沿水平方向,y轴沿盘面向上。圆盘上一小滑块始终与圆盘保持相对静止,其所受摩擦力沿x、y轴的投影、的关系如图所示。则滑块与圆盘之间的动摩擦因数至少为( )
A. B. C. D.
二、多选题:本大题共4小题,共16分。
9.如图中四幅图片涉及物理学史上的四个重大发现,下列说法正确的是( )
A. 甲图,牛顿发现了万有引力定律并通过引力扭秤实验测出了万有引力常量
B. 乙图,伽利略根据理想斜面实验,提出了力不是维持物体运动的原因
C. 丙图,亚里士多德通过实验加推理的研究方法得到自由落体的速度与时间成正比
D. 丁图,开普勒通过大量天文观测数据总结了行星运行的规律
10.“特高压输电技术”中国世界领先,在国际上已成为我国一张靓丽的名片。如图所示为某段高压架空输电线的示意图,两电线杆竖直固定且高度相同,两杆间距及之间的输电线质量为均保持不变,受重力影响,输电线会自然下垂,输电线在与杆结点处的切线与电线杆之间的夹角为,重力加速度为g。则下列判断中正确的有( )
A. 电线最低处的张力大小为
B. 输电线结点处的张力大小为
C. 由于热胀冷缩,夏季较冬季电线结点处的张力增大
D. 由于热胀冷缩,夏季较冬季电线最低点处的张力减小
11.一列简谐横波沿x轴传播,平衡位置位于坐标原点O的质点振动图像如右图所示。当时,简谐波的波动图像可能正确的是( )
A.
B.
C.
D.
12.足够大的光滑水平面上,一根不可伸长的细绳一端连接着质量为的物块A,另一端连接质量为的长木板B,绳子开始是松弛的。质量为的物块C放在长木板B的右端,C与长木板B间的动摩擦因数。现在给物块C水平向左的瞬时初速度,物块C立即在长木板B上运动。已知绳子绷紧前,B、C已经达到共同速度;绳子绷紧后,A、B总是具有相同的速度;物块C始终未从长木板B上滑落。下列说法正确的是( )
A. 绳子刚绷紧后的瞬间,A、B的速度大小均为
B. 绳子刚绷紧后的瞬间,A、B的速度大小均为
C. 长木板B的长度至少为
D. 长木板B的长度至少为
三、实验题:本大题共2小题,共14分。
13.物理小组的同学用如图甲所示的实验器材测定重力加速度。实验器材有:底座带有标尺的竖直杆、光电门1和2组成的光电计时器,其中光电门1在光电门2的上方,小球释放器可使小球无初速释放、网兜。实验时可用两光电门测量小球从光电门1运动至光电门2的时间t,并从竖直杆上读出两光电门间的距离h。
使用游标卡尺测量小球的直径如下图乙所示,则小球直径为 cm。
改变光电门1的位置,保持光电门2的位置不变,小球经过光电门2的速度为v,不考虑空气阻力,小球的加速度为重力加速度g,则h、t、g、v四个物理量之间的关系式 。
根据实验数据作出图象如上图丙所示,若图中直线斜率的绝对值为k,根据图象得出重力加速度g大小为 。
14.甲、乙、丙三同学都做了利用单摆测当地重力加速度的实验。实验装置如图1。
关于摆球做简谐运动的回复力,甲、乙、丙三同学充分讨论并最终得到正确结论。你认为三名同学最初论述正确的是______填“甲”、“乙”或“丙”。
甲:摆球回复力由重力和拉力的合力提供
乙:摆球回复力由摆线拉力的水平分力提供
丙:摆球回复力由重力垂直于摆线的分力提供
甲同学测量数据如表,其中L表示摆长,T表示单摆振动周期,且摆角小于。请在图2中画出的图像,由图像可得当地重力加速度______。结果保留3位有效数字
乙同学在实验过程中,摆长没有加小球的半径,其他操作无误,那么他得到的实验图像可能是下列图像中的______。
四、计算题:本大题共4小题,共46分。
15.无人配送小车某次性能测试路径如图所示,半径为3m的半圆弧BC与长8m的直线路径AB相切于B点,与半径为4m的半圆弧CD相切于C点。小车以最大速度从A点驶入路径,到适当位置调整速率运动到B点,然后保持速率不变依次经过BC和CD。为保证安全,小车速率最大为。在ABC段的加速度最大为,CD段的加速度最大为。小车视为质点。求:
小车在AB段做匀速直线运动的最长距离L;
小车从A到D所需最短时间结果可保留字母。
16.如图甲,我国的“祝融号”火星车成功着陆火星乌托邦平原南部地区后,开启了火星表面巡视探测,目前累计行驶了1921米。某段时间内,火星车沿平直路线运动全过程的速度v随时间t变化关系的图像如图乙所示,火星车由静止做匀加速运动,时速度为,功率达到额定功率,以该功率继续行驶一段时间后,火星车的速度达到最大为,以该速度匀速运动一段时间后,关闭火星车的动力,再经过,火星车停止运动,火星车受到的阻力大小不变,求:
火星车的质量m;
火星车匀加速的时间。
17.如图所示,某同学将离地的网球以的速度斜向上击出,击球点到竖直墙壁的距离。当网球竖直分速度为零时,击中墙壁上离地高度为的P点。网球与墙壁碰撞后,垂直墙面速度分量大小变为碰前的倍,平行墙面的速度分量不变。重力加速度g取,求:
网球碰墙后的速度大小v;
网球着地点到墙壁的距离d。
18.如图所示,小球A质量为m,系在细线的一端,线的另一端固定在O点,O点到光滑水平面的距离为h。物块B和C的质量分别是5m和3m,B与C用轻弹簧拴接,置于光滑的水平面上,且B物块位于O点正下方。现拉动小球使细线水平伸直,小球由静止释放,运动到最低点时与物块B发生正碰碰撞时间极短,反弹后上升到最高点时到水平面的距离为。小球与物块均视为质点,不计空气阻力,重力加速度为g,求:
碰撞后小球A反弹的速度大小;
碰后轻弹簧获得的最大弹性势能;
物块C的最大速度大小。
答案和解析
1.【答案】A
【解析】解:对O点受力分析,根据平衡条件可知,、的合力与G等大反向,如图所示。
根据三角形的性质:大边对大角,所对的角为、对角为、G对角为,可得,故A正确,BCD错误。
故选:A。
对O点受力分析,根据平衡条件结合平行四边定则作出力的合成图,结合几何知识分析。
本题是共点力平衡问题,采用图解法分析力的大小,关键要掌握平衡条件以及推论。
2.【答案】A
【解析】解:刚开始向上的时候高压气体的推力大于向下的重力和空气阻力之和,故火箭向上做加速度减小的加速运动,当向上的高压气体的推力等于向下的重力和空气阻力之和时,火箭的加速度为零,速度最大,接着向上的高压气体的推力小于向下的重力和空气阻力之和时,火箭接着向上做加速度增大的减速运动,直至速度为零,故当火箭的加速度为零时,速度最大,动能最大,故A正确;
B.根据能量守恒定律,可知高压气体释放的能量转化为火箭的动能、火箭的重力势能和内能,故B错误;
C.根据动量定理,可知合力冲量等于火箭动量的增加量,故C错误;
D.根据功能关系,可知高压气体的推力和空气阻力对火箭做功之和等于火箭机械能的增加量,故D错误。
故选:A。
当向上的高压气体的推力等于向下的重力和空气阻力之和时,速度最大,动能最大;根据能量的转化分析;根据动量定理分析;根据功能关系分析。
本题考查能量守恒定律以及动量定理和功能关系等知识点,解题关键是分析清楚物体运动过程,熟练应用对应规律。
3.【答案】C
【解析】解:电梯加速上升阶段,在甲种方式中,乘客受到支持力、重力、沿斜面向上的摩擦力作用;在乙种方式中,乘客受到支持力、重力、水平向右的摩擦力作用;在丙种方式中,乘客受到支持力、重力,故在甲、乙两种方式中,乘客受到了摩擦力作用,故AB错误;
C.在甲种方式中,乘客受到电梯地板的支持力为,在乙种方式中,在丙种方式中,可得,故在丙种方式中,乘客受到电梯地板的支持力最大,故C正确;
D.三种方式中的乘客均有向上的加速度,均处于超重状态,故D错误。
故选:C。
对三种方式中的乘客受力分析,确定受到的摩擦力情况;三种方式中,根据牛顿第二定律列式求解乘客受到电梯地板的支持力关系式,确定哪种方式支持力最大;加速度向上是超重,加速度向下,是失重。
本题主要考查牛顿第二定律的应用,根据电梯运动状态分析出受力情况是解题关键。
4.【答案】C
【解析】解:A、根据图像的斜率表示速度,由图可知,a车匀速直线运动,速度大小为,故A错误;
B、时a车和b车到达同一位置即相遇,直线a和曲线b刚好相切,说明此时两者的速度相等,故B错误;
C、时,直线a和曲线b刚好相切,即此时b车的速度
由加速度定义式可得b车加速度为:,加速度大小为,比亚迪电动轿车b做匀减速直线运动,故C正确;
D、由图可知,1s时a车在4m处,b在原点,则两车的距离为4m,故D错误。
故选:C。
根据图像的斜率表示速度,求出直线a的斜率即可得到a车的速度大小。时,直线a和曲线b刚好相切,此时b车速度与a车速度相等,根据加速度的定义式求出b车的加速度大小;根据图像读出时两车位置坐标,再确定1s时两车的距离。
解答本题时,要掌握图像的物理意义,知道图线的斜率表示速度,结合运动学公式进行解答。
5.【答案】D
【解析】解:将船的速度分解到沿绳和垂直于绳方向如图所示
人拉绳的速度为,故A错误;
B.根据,若人拉绳的速度保持不变,由于夹角变大,则船速度增大,故B错误;
C.若人对绳的拉力保持不变,由于夹角变化,拉力水平分力变化,则船合力不可能始终为零,船不会匀速靠岸,故C错误;
D.此时,人对绳的拉力功率为,故D正确。
故选:D。
分解船的速度根据几何知识计算,根据功率的计算公式计算人对绳的拉力功率。
本题关键掌握运动的合成与分解方法。
6.【答案】D
【解析】解:A、行星绕太阳公转时,根据万有引力提供向心力得
可得
可知行星的公转半径越小,绕太阳公转速度越大,所以地球绕太阳公转速度大于火星绕太阳公转速度,故A错误;
B、根据变轨原理可知,“天问二号”沿霍曼轨道经过A点的速度大于地球绕太阳公转速度,而地球绕太阳公转速度大于火星绕太阳公转速度,所以,“天问二号”沿霍曼轨道经过A点的速度大于火星绕太阳公转速度,故B错误;
CD、“天问二号”沿霍曼轨道运动时,由开普勒第二定律得
依题意可知,可得,即“天问二号”沿霍曼轨道经过A点的速度是经过C点速度的倍,故C错误,D正确。
故选:D。
根据万有引力提供向心力列式,得到行星公转时线速度表达式,再分析地球与火星绕太阳公转速度大小;结合变轨原理分析“天问二号”沿霍曼轨道经过A点的速度与地球绕太阳公转速度关系,再分析“天问二号”沿霍曼轨道经过A点的速度与火星绕太阳公转速度关系;根据开普勒第二定律求“天问二号”沿霍曼轨道经过A点的速度与经过C点速度之比。
解答本题时,要掌握万有引力定律和开普勒定律,熟练运用万有引力提供向心力这一思路,来分析行星公转速度关系。运用开普勒第二定律求近日点与远日点速度之比。
7.【答案】B
【解析】解:设抛出点到篮板的水平距离为L,抛射角为。
第一次投篮:篮球击中篮板时速度水平,说明此时为轨迹最高点竖直分速度为零。
水平方向为匀速运动,位移。
竖直方向为匀减速运动,由得,解得:。
代入水平位移公式,解得:。
第二次投篮:篮球落点与抛出点同高,竖直位移为零。
水平方向位移。
竖直方向由得,解得:。
代入水平位移公式,解得:。
因两次水平位移相等,故。
化简得。
解得初速度之比,故ACD错误,B正确。
故选:B。
题目中篮球两次投掷的轨迹具有相同抛射角但不同初速度。第一次投球击中篮板时速度水平,说明此时处于轨迹最高点,竖直分速度为零,利用竖直方向运动求出时间并代入水平位移公式。第二次投球落点与抛出点同高,竖直位移为零,利用竖直方向运动求出时间并代入水平位移公式。由于两次水平位移相同,联立两个水平位移表达式即可得到初速度比值。
本题以篮球运动为背景,巧妙考查斜抛运动的分解与合成规律,涉及速度分解、运动独立性原理以及竖直上抛运动的对称性等核心知识点。题目通过两次不同轨迹的投篮情境设置,要求学生准确分析最高点特征和落点对称性,计算量适中但需要清晰的物理图像构建能力。解题关键在于抓住两次水平位移相等的隐含条件,并分别建立竖直方向的运动方程。该题能有效检验学生对斜抛运动的理解深度,特别是对速度分量随时间变化规律的掌握程度,同时锻炼学生运用数学工具处理物理问题的能力。题目设计将实际情境与物理模型紧密结合,体现了物理建模思想在运动学问题中的应用价值。
8.【答案】C
【解析】解:设图圆与,轴正方向的交点的纵坐标为,则解得:结合图知,滑块运动至最高点时,所受的静摩擦力最小,方向指向圆心,大小为由牛顿第二定律得滑块运动至最低点时,所受的静摩擦力最大,方向指向圆心,大小为由牛顿第二定律得且满足联立知,滑块与圆盘之间的动摩擦因数,故C正确,ABD错误。
故选:C。
理解滑块在圆盘上受到的力及其分解。
通过图分析摩擦力在 x、y 轴上的投影关系,确定摩擦力的最大值。
利用动摩擦因数的定义和静摩擦力的性质,结合几何关系求解动摩擦因数的最小值。
题目主要来自于圆周运动和摩擦力的知识点,特别是涉及向心力的提供和静摩擦力的分析。
9.【答案】BD
【解析】解:A、甲图是卡文迪许的扭秤实验,用于测定万有引力常量,牛顿发现万有引力定律,并非牛顿做此实验,故A错误;
B、乙图,伽利略根据理想斜面实验,提出了力不是维持物体运动的原因,故B正确;
C、丙图中,伽利略通过实验加合理推理的研究方法,得出自由落体的速度与时间成正比的结论,故C错误;
D、丁图涉及行星运动规律,开普勒通过大量天文观测数据总结了行星运行的规律,故D正确。
故选:BD。
根据物理学史和常识解答,记住著名物理学家的主要贡献即可。
本题是物理学史问题,平时在学习中要加强记忆,这样既可以学到历史知识,也可以学到他们的科学精神和研究方法。
10.【答案】AD
【解析】解:对输电线的左半部分受力分析,设输电线结点处的张力大小为,电线最低点处的张力大小为,如图所示,
根据受力平衡可知,、的合力与等大反向,故,
由于热胀冷缩,夏季较冬季变小,故变小,变小,故AD正确,BC错误。
故选:AD。
对输电线的左半部分受力分析,根据共点力平衡条件列式求解各处张力的表达式,根据表达式进行解答。
本题主要考查共点力平衡知识的应用,确定研究对象,受力分析,根据共点力平衡条件解答。
11.【答案】AC
【解析】解:由O点的振动图像可知,周期为,根据振动图像可得振幅,
设原点处的质点的振动方程为:,根据振动图像可知:,解得:
在时刻,原点处质点的位置:,则时原点处的质点在y轴下方处;
根据振动图像可知,在时刻质点在y轴负向向下振动,根据“同侧法”可判断若波向右传播,则波形为C所示;若波向左传播,则波形如A所示,故AC正确、BD错误。
故选:AC。
由O点的振动图像分析在时刻原点处质点的位置和振动方向,根据波的传播方向结合“同侧法”进行分析。
本题既要理解振动图象和波动图象各自的物理意义,由振动图象能判断出质点的速度方向,同时要把握两种图象的内在联系,能由质点的速度方向,判断出波的传播方向。
12.【答案】BD
【解析】解:AB、长木板B与物块C组成的系统动量守恒,以向左为正方向,
从C开始运动到B、C共速过程,由动量守恒定律得
代入数据解得
绳子绷紧瞬间,A、B组成的系统动量守恒,以向左为正方向,
由动量守恒定律得,代入数据解得,故A错误,B正确;
CD、A、B、C组成的系统动量守恒,以向左为正方向,
由动量守恒定律得,代入数据解得
由能量守恒定律得
代入数据解得,故C错误,D正确。
故选:BD。
A、B、C组成的系统动量守恒,应用动量守恒定律与能量守恒定律求解。
本题考查了动量守恒定律的应用,分析清楚物体的运动过程,应用动量守恒定律与能量守恒定律即可解题。
13.【答案】
2k
【解析】解:主尺读数为,游标尺读数为
所以最终读数为。
小球经过光电门2的速度为v,根据运动学公式得从开始释放到经过光电门2的时间,
所以从开始释放到经过光电门1的时间,
所以经过光电门1的速度
根据匀变速直线运动的推论得:两光电门间的距离,
所以,
若图线斜率的绝对值为k,,所以重力加速度大小。
故答案为:;
;
。
游标卡尺读数的方法是主尺读数加上游标读数,不需估读;
根据自由下落的公式和匀变速直线运动的推论求出h、t、g、v四个物理量之间的关系;
整理得到图线的表达式,并找出图线的斜率和加速度关系。
要掌握游标卡尺的读数方法,主尺读数加上游标读数,不需估读;
要提高应用匀变速直线的规律以及推论解答实验问题的能力,在平时练习中要加强基础知识的理解与应用;
整理图象所要求的表达式,根据斜率的物理意义求解。
14.【答案】丙 C
【解析】解:单摆做简谐运动的回复力由重力沿摆球运动轨迹切向的分力提供,即垂直于摆线的分力提供,故丙正确
图像,如图所示
由单摆周期公式
变形可得
图像斜率
可得,由图像可得
可得
在实验过程中,摆长没有加小球的半径,其他操作无误,则表达式变为
可得
即横截距不为零,且为一条直线,故C正确,ABD错误。
故选:C。
故答案为:丙
如图所示:
;
对小球受力分析,得到回复力来源;
画图时让尽可能多的点经过直线,不能经过直线的点,在直线两侧分布均匀,根据单摆的周期公式求出关系式,结合图线的斜率求出重力加速度;
实验过程中,摆长没有加小球的半径,分析关系式,再选择图像。
解决该题需要掌握该实验的实验原理和实验的注意事项,掌握单摆的周期公式,能正确推导的关系。
15.【答案】小车在AB段做匀速直线运动的最长距离等于5m 小车从A到D所需最短时间等于
【解析】解:在BC段的最大加速度为,则根据
可得在BC段的最大速度为
在CD段的最大加速度为,则根据
可得在BC段的最大速度为
可知在BCD段运动时的速度为
AB段从最大速度减速到v的位移
在AB段匀速的最长距离为
段从最大速度减速到v的时间
匀速运动的时间
在BCD段运动的时间为
则从A到D最短时间为
答:小车在AB段做匀速直线运动的最长距离等于5m;
小车从A到D所需最短时间等于。
根据向心力公式,结合向心加速度范围求解在BCD段运动时的最终速度,结合运动学公式求解时间;
求出AB段减速运动时间,匀速运动时间以及在BCD段运动的时间,三段时间相加即可。
本题考查圆周运动与匀变速直线运动规律的应用,解题关键是分析物体运动过程,结合速度和加速度大小的限制,选择合适的公式求解。
16.【答案】火星车的质量m为240kg 火星车匀加速的时间为
【解析】解:火星车的速度达到最大时,火星车受到的牵引力与阻力相等,即有
根据功率公式有
解得火星车受到的阻力大小为
关闭动力后,火星车的加速度大小为
根据牛顿第二定律得
解得
,火星车以恒定的加速度运动,此阶段火星车的牵引力
设此阶段火星车的加速度为,根据牛顿第二定律可得
解得
火星车以恒定的加速度运动的时间为
答:火星车的质量m为240kg;
火星车匀加速的时间为。
火星车的速度达到最大时,火星车受到的牵引力与阻力相等,根据功率公式求解火星车受到的阻力大小。关闭动力后,火星车做匀减速直线运动,根据加速度的定义式求出火星车的加速度大小,再由牛顿第二定律求火星车的质量;
根据功率公式求出火星车匀加速的牵引力,由牛顿第二定律求加速度,再由速度-时间公式求解匀加速的时间。
本题考查机车以恒定加速度启动问题,需要用到牛顿第二定理和运动学公式,结合功率公式解答,要注意整个过程中阻力的大小是不变的。
17.【答案】网球碰墙后的速度大小v等于 网球着地点到墙壁的距离d等于
【解析】解:设网球飞出时的速度为,竖直方向
代入数据得
则
排球水平方向到P点的距离
根据几何关系可得打在墙面上时,垂直墙面的速度分量
平行墙面的速度分量
反弹后,垂直墙面的速度分量
则反弹后的网球速度大小为
网球落到地面的时间
着地点到墙壁的距离
,解得
答:网球碰墙后的速度大小v等于;
网球着地点到墙壁的距离d等于。
网球竖直方向做竖直上抛运动,水平方向做匀速直线运动,根据运动学公式求解打在墙壁上的速度,进而根据速度的分解与合成求解反弹后网球的速度;
网球竖直方向做自由落体运动,根据位移-时间公式求解时间,垂直于墙壁方向网球做匀速直线运动,根据求解着地点到墙壁的距离。
本题考查抛体运动,解题关键将运动进行分解,在不同的方向根据运动学规律解答即可。
18.【答案】碰撞后小球A反弹的速度大小为 碰后轻弹簧获得的最大弹性势能为 物块C的最大速度大小为
【解析】解:设碰撞后小球A反弹的速度大小为,根据机械能守恒定律有
解得
设小球A运动到最低点与物块B碰撞前的速度大小为,取小球运动到最低点时的重力势能为零,根据机械能守恒定律有
解得
取向右为正方向,小球A与物块B碰撞后,物块B的速度为,根据动量守恒有
解得
当物块B与物块C速度相等时轻弹簧的弹性势能最大,根据动量守恒定律有
解得
根据机械能守恒定律
解得
对物块B与物块C在弹簧回到原长时,物块C有最大速度,根据动量守恒定律有
根据机械能守恒定律有
联立解得
答:碰撞后小球A反弹的速度大小为;
碰后轻弹簧获得的最大弹性势能为;
物块C的最大速度大小为。
取小球运动到最低点时的重力势能为零,根据机械能守恒定律分别列式,即可分析求解;
、B碰撞过程,A、B系统动量守恒,据此列式,再结合动量定理,即可求得碰撞过程物块B受到的冲量大小;
对物块B与物块C在弹簧回到原长时,物块C有最大速度,根据动量守恒定律、能量守恒定律分别列式,即可分析求解。
本题主要考查动量守恒与能量守恒共同解决实际问题,解题时需注意挖掘临界条件:在与动量相关的临界问题中,临界条件常常表现为两物体的相对速度关系与相对位移关系,即速度相等或位移相等时。
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