内容正文:
绵阳南山中学高2023级高三第四次教学质量检测
物理
(考试时间:75分钟 试卷满分:100分)
注意事项:
1.答题前,务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡规定的位置上。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考生必须保持答题卡的整洁。考试结束后,请将答题卡交回。
一、单项选择题:本题共7个小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一个选项符合题目要求。
1. 西晋时张华撰写的《博物志》中记载:“今人梳头、脱着衣时,有随梳、解结有光者,也有咤声,”意思是梳头、穿脱衣服时,有时能看到小火星和听到微弱的响声。这一现象说明( )
A. 空气中存在正、负电荷 B. 摩擦可以创造电荷
C. 摩擦可以使物体带电 D. 两种物体相互摩擦后带上等量同种电荷
【答案】C
【解析】
【详解】A.空气中存在正、负电荷,但现象中的小火星和响声是物体带电后放电的表现,并非直接说明空气中电荷的存在,故A错误;
B.摩擦不能创造电荷,只能转移电荷(电荷守恒定律),故B错误;
C.摩擦起电现象表明摩擦可以使物体带电(如电子转移导致物体带正电或负电),故C正确;
D.两种物体摩擦后,一个物体失去电子带正电,另一个获得电子带负电,因此带上等量异种电荷,而非同种电荷,故D错误。
故选C。
2. 川超联赛(四川省城市足球联赛)中一球员用头球破门,足球运动轨迹如图所示,关于足球在空中的运动,空气阻力不可忽略。下列说法正确的是( )
A. 足球的加速度始终小于重力加速度g B. 足球一直处于超重状态
C. 足球在最高点的动能为零 D. 足球的机械能一直减小
【答案】D
【解析】
【详解】AB.题干中说明空气阻力不可忽略,结合图像可知,足球在空中运动会受到重力和空气阻力,足球在上升阶段加速度大小大于g,下落阶段加速度大小小于g,始终有竖直向下的加速度分量,一直处于失重状态,故A、B错误;
C.在最高点时竖直方向速度为零,而水平方向仍有速度,动能不为零,故C错误;
D.根据功能关系,足球在空中始终受空气阻力,空气阻力做负功,足球的机械能减小,故D正确。
故选D。
3. 亚克力玻璃棒(又称有机玻璃棒或棒)凭借“通透美学+实用性能”已成为现代装饰设计的热门材料,它的透光率高达,优于普通玻璃,能呈现水晶般纯净的视觉效果,尤其在光线折射下可营造梦幻氛围。如图所示,某同学用一束白光射入,经过两次折射和一次反射后在光屏上形成光带,下列说法正确的是( )
A. 在同一介质表面,Q光的全反射角更小
B. P光在玻璃棒中传播时间更长
C. 在同一介质中,P光的折射率更小
D. 若在同一装置上做双缝干涉实验,则P光所对应的干涉条纹间距更大
【答案】B
【解析】
【详解】A.从玻璃棒射向空气的入射角等于从空气射向玻璃棒的折射角,则一定小于临界角,不可能发生全反射,故A错误;
BC.由折射光路可知,射在P处的光线折射率更大,在玻璃棒中的传播速度更小,而且在玻璃棒中传播路程更长,所以用时更长,B正确,C错误;
D.由于P光的波长更短,所以在同一装置上做双缝干涉实验时,干涉条纹间距更小,故D错误。
故选B。
4. 运是中国自主研发的首款大型军用运输机,可同时为3架战机进行空中加油。某次加油演示中,运同时为两架歼加油。初始时,三架飞机均以相同的速率v沿同一方向水平飞行,输油管绷直但无拉力。在加油演示接近尾声时,两架歼开始分别以速率v沿虚线方向做匀速直线运动(如图甲)。运随即调整自身速度,确保整个过程中输油管始终绷直但无拉力。当两架歼的速度方向与输油管之间的夹角达到时,加油完毕(如图乙)。根据以上描述,以下说法正确的是( )
A. 加油完毕时运的速度大小为 B. 加油完毕时运的速度大小为
C. 此加油过程中歼和运始终保持相对静止 D. 加油尾声时段,运做匀速直线运动
【答案】A
【解析】
【详解】AB.设加油完毕时运的飞行速度为,运-20、两架歼-20沿输油管方向的分速度相同,将和v沿输油管和垂直于输油管分解,有
得,故A正确,B错误;
CD.设输油管和水平方向的夹角为,同理在整个过程满足
逐渐从0增大至过程中,逐渐减速,故CD错误。
故选A。
5. 如图所示,甲、乙、丙三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。将三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。当小球乙完成1个周期的振动时,小球甲和丙恰好到达另一侧最高点。则( )
A. 小球乙、丙的摆长之比为 B. 小球乙、丙的摆长之比为
C. 小球甲、乙的振动周期之比为 D. 小球甲、乙的振动周期之比为
【答案】B
【解析】
【详解】AB.根据题干并结合图像可知,甲、乙、丙三个单摆摆长,根据单摆周期公式可知,三个单摆周期
根据小球乙完成1个周期的振动时,小球甲和丙恰好到达另一侧最高点,可知
由于,故
小球乙、丙的周期之比为,则摆长之比为,故A错误,B正确;
CD.小球甲、乙的周期之比为,故CD错误。
故选B。
6. 如图所示,在某一施工现场需要利用绳索将重物沿光滑轨道搬运到与C相切的平台上,已知轨道由斜面和圆弧组成,两轨道在B点平滑连接,定滑轮位于C点正上方,在搬运过程中,质量为m的物体沿轨道缓慢上升,则此过程中( )
A. 绳子拉力先减小后增大 B. 绳子拉力先增大后减小
C. 物体所受轨道支持力先减小后增大 D. 物体所受轨道支持力先增大后减小
【答案】B
【解析】
【详解】
整个过程,物体处于动态平衡状态,物体在倾斜轨道受力分析如图1所示
受到重力、支持力和绳子拉力三个力作用,三个力构成闭合三角形,支持力方向不发生改变,拉力方向逆时针转动,所以在斜面上时绳子拉力增大(从变化到),支持力减小;
在曲面上受力分析如图2所示,两个三角形相似,故有
所以支持力不变,绳子拉力减小,所以整个过程中,绳子拉力先增大后减小,支持力先减小后不变,故B正确,A、C、D错误。
故选B。
7. 如图所示,倾角为的固定光滑斜面,轻弹簧一端固定在斜面底端,另一端连接物体A,静止时,弹簧被压缩了,物体B从弹簧原长位置由静止释放,A与B发生完全非弹性碰撞,视为质点且B质量是A质量的两倍,重力加速度为g,弹簧始终处于弹性限度内,则下列说法正确的是( )
A. 碰撞后两物体组成的系统机械能不守恒但动量守恒
B. 碰撞后瞬间两物体的速度大小为
C. 碰撞后两物体一起向下运动的最大速度为
D. 碰撞后两物体一起向下运动的最大位移为
【答案】C
【解析】
【详解】A.碰撞后两物体组成的系统在下滑过程中先加速后减速,动量不守恒,下滑过程中继续压缩弹簧,故弹簧弹性势能增大,两物体组成的系统机械能减小,故A错误;
B.设物体A质量为m,则物体B质量为,物体B下滑时,设碰前B的速度为,由动能定理有
解得物体B碰撞物体A时的速度
物体B与物体A发生完全非弹性碰撞,规定沿斜面向下为正方向,由动量守恒有
解得碰撞后瞬间两物体的速度大小,故B错误;
CD.碰撞后两物体一起向下运动达到最大速度时,加速度为零,设此时物体A向下运动的位移为x,对两物体有
在物体B未碰撞物体A时,物体A保持静止,有
联立得
此时两物体的速度最大,将继续下滑,故两物体一起向下运动的最大位移大于
对两物体从碰撞后到向下运动达到最大速度,由动能定理有
解得,故C正确,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。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,有错选的得0分。
8. 为地月信息连通搭建“天桥”,我国发射了中继星“鹊桥”,其运行轨道位于“地月拉格朗日点”。如图所示,该点位于地月连线延长线上,“鹊桥”同时受地球和月球引力,且与月球一起以相同角速度绕地球做匀速圆周运动,以下说法正确的是( )
A. “鹊桥”的线速度大于月球线速度
B. “鹊桥”的线速度小于月球线速度
C. “鹊桥”到达点稳定后的向心加速度小于月球向心加速度
D. “鹊桥”到达点稳定后的向心加速度大于月球向心加速度
【答案】AD
【解析】
【详解】“鹊桥”与月球的角速度相同,但半径更大,根据
所以“鹊桥”的线速度更大,向心加速度更大,故选AD。
9. 在某介质中建立直角坐标系,波源A和B分别在及处,时刻两波源同时开始沿y轴方向振动,时A形成的波形如图甲所示,且此时波刚好传播到处。已知两列波的波速相同,波源B的振动图像如图乙所示,则( )
A. 两列波的波速均为 B. 波源B产生的简谐波的波长为
C. 两列波不会在叠加区域产生稳定的干涉现象 D. 时,处的质点的位移为
【答案】BC
【解析】
【详解】A.由可得,两列波的传播速度均为,故A错误;
B.由图乙可知,根据
可得,故B正确;
C.由图甲可知,,根据
可得
两列波不会在叠加区域发生稳定的干涉现象,故C正确;
D.时A形成的波形如图甲所示,可知起振方向向下,且此时波刚好传播到处,根据平移法可知时,A形成的波在处位于平衡位置向上振动;
B形成的波经2s到达处,再经过3s=,质点位于波谷位置;
则处的质点由两列波引起的位移叠加后为,故D错误。
故选BC。
10. 一个质量为M的足够长的木板置于粗糙水平地面上,木板左端放置一个质量的小物块;在木板右方有一墙壁,如图甲所示。时刻开始,小物块与木板以相同的初速度一起向右运动,时木板与墙壁发生弹性碰撞(碰撞时间极短),木板运动的部分图线如图乙所示,时小物块和木板再次达到共速。木板与地面间的动摩擦因数为,小物块与木板间的动摩擦因数为。重力加速度。下列说法正确的是( )
A. B. 木板的质量
C. 木板右端离墙壁的最终距离为 D. 整个过程,因摩擦产生的内能为
【答案】AD
【解析】
【详解】A.撞墙前,两者以共同加速度做减速运动,根据牛顿第二定律有对整体有,
解得
长木板与墙壁碰撞后,物块继续减速运动,此时物块加速度为
对小物块有
解得,故A正确;
B.碰撞后,选取向右的方向为正方向,两物体的初速大小均为,方向相反,对于物块而言,其加速度为
对与长木板而言,则有撞墙后,对木板有
解得,故B错误;
C.设经过时间二者共速,则有
解得
两者的共同速度
结合上述分析可得,两者从共速到停止运动的时间
作出木板碰撞后的图像如图所示,根据撞墙后木板减速到零的整个图线与坐标轴所围的面积可知,木板右端离墙壁的最终距离为
故C错误;
D.由能量守恒可知,时刻系统的总动能最后都全部转化为因摩擦产生的内能即
,
解得,故D正确。
故选AD。
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. 为了研究玩具电动机的转动,某同学将一圆盘固定在电动机的转轴上,将纸带穿过打点计时器的限位孔,然后固定在圆盘上,如图甲所示,当电动机转动时,纸带会卷在圆盘上。圆盘加速转动时,角速度的增加量与对应时间的比值定义为角加速度(即)。我们用电磁打点计时器、刻度尺、游标卡尺、纸带(厚度不计)、复写纸等来完成实验。(打点计时器所接交流电的频率为……为计数点,相邻两计数点间有四个点未画出)
实验步骤如下:
①按如图甲所示安装好实验装置;
②接通电源打点计时器开始打点,启动控制装置使圆盘匀加速转动(即角加速度恒定);
③经过一段时间,停止转动和打点,取下纸带,进行测量。
请回答下列问题:
(1)用游标卡尺测量圆盘直径,如图乙所示,圆盘的直径为________。
(2)由图丙可知,打下计数点D时,纸带的速度大小为________。
(3)由图丙可知,圆盘转动的角加速度大小为________。
【答案】(1)4.000
(2)0.71 (3)100
【解析】
【小问1详解】
图乙可知游标卡尺精度为0.05mm,故圆盘的直径为
【小问2详解】
根据题意可知相邻计数点时间间隔为T=0.1s,则打下D点的速度
小问3详解】
根据纸带可得,加速度
所以
12. 某物理兴趣小组想利用平抛运动的规律测量电动喷水器的电动机功率。如图甲所示为电动喷水器,如图乙所示为实验装置示意图。电动喷水器固定安装在水平桌面上,圆形喷水口与斜面顶点处于同一竖直线上,在斜面上放置一个可视为质点的液体收集器,调节液体收集器在斜面上的位置,使电动喷水器喷出的水能够射入液体收集器中。已知喷水口中心距离斜面顶点的高度为H,喷水口直径为d,斜面高度为h,斜面底边长度为L,水的密度,重力加速度g,不计空气阻力。
(1)为完成实验,除上述实验装置外,下列器材中还需要的是______。
A. 游标卡尺 B. 刻度尺 C. 天平 D. 弹簧测力计
(2)若喷水器喷出的极少量水正好射入液体收集器,测出此时液体收集器距地面的高度,则水在空中的运动时间为______,喷出的水流速度为______。(选用物理量H、h、L、h0、g表示)
(3)忽略喷水管中水的重力势能变化且不考虑能量损耗,若已测出喷出的水流速度为,则电动喷水器的电动机功率为______。(选用物理量、、表示)
(4)安装时因操作不当,误将水平喷水口斜向下安装,若喷水器仍能正常工作,继续按照上述方法测量电动机功率,则测量值会比真实值______(选填“偏大”“不变”或“偏小”)。
【答案】(1)B (2) ①. ②.
(3)
(4)偏小
【解析】
【小问1详解】
喷出的水做平抛运动,实验中需要测量出平抛运动的初速度,根据平抛运动的规律可知,实验中需要具体测出液体收集器距地面的高度,即还需要刻度尺进行测量。
故选B。
【小问2详解】
[1][2]喷水器喷出的水做平抛运动,如图所示
在竖直方向上有
在水平方向上有
由几何关系有
解得,
【小问3详解】
忽略喷水管中水的重力势能变化且不考虑能量损耗,在内喷出质量为的水的动能等于电动机消耗的电能,则有
喷水口直径为d,则在内喷出水的质量
解得电动机功率
【小问4详解】
安装时因操作不当,误将水平喷水口斜向下安装,则喷出的水在空中向下做斜抛运动,继续按照上述方法测量电动机功率,则仍需要调节液体收集器在斜面上的位置,使电动喷水器喷出的水能够射入液体收集器中,并测量液体收集器距地面的高度。根据几何关系有
在竖直方向上有
在水平方向上有
由于水平位移x测量值准确,但水在空中做斜向下抛运动,故计算的时间大于真实值,则水平分速度计算值小于真实值,而向下的斜抛运动的水平分速度本就小于初速度,故水平分速度计算值小于初速度,可知,测量值会比真实值偏小。
13. 为了验证小行星防御方案的可行性,我国计划对距离地球1000万公里左右、以对地速度为向地球迎面飞来的一颗小行星进行动能撞击演示验证任务,以改变其运行轨迹,该任务拟采用“伴飞—撞击—伴飞”模式。观测器先抵近小行星表面进行观测,已知观测器绕行一周的时间为T,绕行速度为v。获取足够数据分析后,发射质量为m的撞击器与小行星迎面相撞,撞击后嵌入小行星。忽略地球引力对小行星作用及碰撞过程中质量亏损,引力常量为G,求:
(1)小行星质量;
(2)要避免小行星撞击地球,撞击器撞击小行星前的最小对地速度。
【答案】(1)
(2),方向与小行星初速度方向相反
【解析】
【小问1详解】
观测器绕小行星做匀速圆周运动,则,
解得
【小问2详解】
要避免小行星撞击地球,撞击器与小行星碰后至少应使整体速度减为零,根据碰撞过程动量守恒可得
解得,方向与小行星初速度方向相反
14. 某工厂制作了一批小体积材料,最后需要将较大质量的不合格材料剔除。通过接触起电让每个材料带电量都为,随即将材料少量持续地从半径为R的绝缘光滑半球壳最高点缓慢倒下,如图所示,使材料在半球壳外表面下滑,在半球壳球心处放置一带电量为的点电荷,符合要求的材料将紧挨着球面滑入底面的窄收集槽内,质量过大的材料将中途从球面飞出落到槽外,忽略材料间的相互作用力。已知重力加速度g,静电力常量k。
(1)求落入收集槽的材料的质量最大值;
(2)若某个材料从与竖直方向夹角为处离开球面,求该材料的质量m。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
质量为的材料从半球壳最高点缓慢倒下,设材料沿光滑外球壳恰好下滑到收集槽内时速度大小为,对材料,由动能定理有
材料恰好滑到收集槽,此时球面对材料的支持力为零,对材料进行受力分析,库仑力提供向心力,由牛顿第二定律有
联立解得
【小问2详解】
设某材料在与竖直方向夹角处离开球面时的速度大小为v,此时球面对材料的支持力为零,对材料进行受力分析,重力分力与库仑力的合力提供向心力,由牛顿第二定律有
材料从半球壳最高点到离开球面处,由动能定理有
联立解得
15. 如图所示,一质量的物块1从高度的光滑曲面轨道顶点A静止滑下,轨道底端B点与顺时针转动、速度的传送带平滑连接,传送带与物块1间的动摩擦因数,物块1从传送带最右端无碰撞进入两段半径的四分之一圆弧管道,并刚好能到达圆弧管道顶端D点。质量均为的物块2与小球通过长的轻杆连接,且处于平衡状态,小球位于半径略大于自身的光滑圆柱槽内的O点,且可在槽内自由移动,圆柱槽上下表面镂空,杆和物块均可无碰撞穿过圆柱槽。物块1在D点与物块2粘连在一起,因受到微扰,物块向右偏转,此时速度仍然为,物块1刚好在最低点与物块2分离,并刚好无碰撞地进入倾角的固定斜面,并与斜面边缘处的木板发生弹性碰撞。斜面底端垂直固定一弹性挡板P,足够长的木板上端和斜面边缘对齐,木板下端与挡板P的距离,木板上表面中点固定一物块3,物块1和木板碰撞前瞬间解除锁定,物块3和木板的质量均为,木板和物块与斜面间的动摩擦因数,物块和木板间的动摩擦因数,不计空气阻力,木板与挡板P碰撞后,速度大小不变,方向反向,。
(1)若要小球不滑出圆柱槽轨道,圆柱槽最左端E距离小球的初始距离至少为多少?
(2)传送带长度l应满足什么条件;
(3)木板与物块1第二次碰撞后物块1的速率为多少?
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
小球和物块1、2构成“人船模型”,当两部分都位于内时,小球离O点最远距离为,,又
解得
【小问2详解】
物块1刚好能到达D点,则到达时的速度为,物块1从C到D,由动能定理有,可得
物块1从A到B过程中,由动能定理有,可得
传送带的速度,若物块1在传送带上一直减速到时,刚好到C点
此时传送带长度最短,可得
传送带的长度
【小问3详解】
D点到最低点过程中,小球与物块1、2系统水平方向动量守恒,机械能守恒
物块1脱离时速度为,到达斜面时,沿斜面方向的速度
这一瞬间物块3和木板解除锁定,则物块1与木板发生弹性碰撞
沿斜面方向动量守恒,机械能守恒
解得,
,所以物块1做匀速直线运动,木板和物块3均做匀变速运动
当物块3和木板共速时有
解得,,
此时木板刚好撞击挡板,反弹后速度大小不变,继续减速
可得,
直到木板上滑至速度为0,物块1在斜面上下滑距离
木板速度减为0之前,物块1和木板未发生碰撞
对木板分析
木板将会静止直至与物块1再次碰撞
动量守恒,机械能守恒
可得
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绵阳南山中学高2023级高三第四次教学质量检测
物理
(考试时间:75分钟 试卷满分:100分)
注意事项:
1.答题前,务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡规定的位置上。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考生必须保持答题卡的整洁。考试结束后,请将答题卡交回。
一、单项选择题:本题共7个小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一个选项符合题目要求。
1. 西晋时张华撰写的《博物志》中记载:“今人梳头、脱着衣时,有随梳、解结有光者,也有咤声,”意思是梳头、穿脱衣服时,有时能看到小火星和听到微弱的响声。这一现象说明( )
A. 空气中存在正、负电荷 B. 摩擦可以创造电荷
C 摩擦可以使物体带电 D. 两种物体相互摩擦后带上等量同种电荷
2. 川超联赛(四川省城市足球联赛)中一球员用头球破门,足球运动轨迹如图所示,关于足球在空中的运动,空气阻力不可忽略。下列说法正确的是( )
A. 足球的加速度始终小于重力加速度g B. 足球一直处于超重状态
C. 足球在最高点的动能为零 D. 足球的机械能一直减小
3. 亚克力玻璃棒(又称有机玻璃棒或棒)凭借“通透美学+实用性能”已成为现代装饰设计热门材料,它的透光率高达,优于普通玻璃,能呈现水晶般纯净的视觉效果,尤其在光线折射下可营造梦幻氛围。如图所示,某同学用一束白光射入,经过两次折射和一次反射后在光屏上形成光带,下列说法正确的是( )
A. 在同一介质表面,Q光的全反射角更小
B. P光在玻璃棒中传播时间更长
C. 在同一介质中,P光的折射率更小
D. 若在同一装置上做双缝干涉实验,则P光所对应的干涉条纹间距更大
4. 运是中国自主研发的首款大型军用运输机,可同时为3架战机进行空中加油。某次加油演示中,运同时为两架歼加油。初始时,三架飞机均以相同的速率v沿同一方向水平飞行,输油管绷直但无拉力。在加油演示接近尾声时,两架歼开始分别以速率v沿虚线方向做匀速直线运动(如图甲)。运随即调整自身速度,确保整个过程中输油管始终绷直但无拉力。当两架歼的速度方向与输油管之间的夹角达到时,加油完毕(如图乙)。根据以上描述,以下说法正确的是( )
A. 加油完毕时运的速度大小为 B. 加油完毕时运的速度大小为
C. 此加油过程中歼和运始终保持相对静止 D. 加油尾声时段,运做匀速直线运动
5. 如图所示,甲、乙、丙三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。将三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。当小球乙完成1个周期的振动时,小球甲和丙恰好到达另一侧最高点。则( )
A. 小球乙、丙的摆长之比为 B. 小球乙、丙的摆长之比为
C. 小球甲、乙的振动周期之比为 D. 小球甲、乙的振动周期之比为
6. 如图所示,在某一施工现场需要利用绳索将重物沿光滑轨道搬运到与C相切平台上,已知轨道由斜面和圆弧组成,两轨道在B点平滑连接,定滑轮位于C点正上方,在搬运过程中,质量为m的物体沿轨道缓慢上升,则此过程中( )
A. 绳子拉力先减小后增大 B. 绳子拉力先增大后减小
C. 物体所受轨道支持力先减小后增大 D. 物体所受轨道支持力先增大后减小
7. 如图所示,倾角为的固定光滑斜面,轻弹簧一端固定在斜面底端,另一端连接物体A,静止时,弹簧被压缩了,物体B从弹簧原长位置由静止释放,A与B发生完全非弹性碰撞,视为质点且B质量是A质量的两倍,重力加速度为g,弹簧始终处于弹性限度内,则下列说法正确的是( )
A. 碰撞后两物体组成的系统机械能不守恒但动量守恒
B. 碰撞后瞬间两物体的速度大小为
C. 碰撞后两物体一起向下运动的最大速度为
D. 碰撞后两物体一起向下运动的最大位移为
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,有错选的得0分。
8. 为地月信息连通搭建“天桥”,我国发射了中继星“鹊桥”,其运行轨道位于“地月拉格朗日点”。如图所示,该点位于地月连线延长线上,“鹊桥”同时受地球和月球引力,且与月球一起以相同角速度绕地球做匀速圆周运动,以下说法正确的是( )
A. “鹊桥”的线速度大于月球线速度
B. “鹊桥”的线速度小于月球线速度
C. “鹊桥”到达点稳定后的向心加速度小于月球向心加速度
D. “鹊桥”到达点稳定后的向心加速度大于月球向心加速度
9. 在某介质中建立直角坐标系,波源A和B分别在及处,时刻两波源同时开始沿y轴方向振动,时A形成的波形如图甲所示,且此时波刚好传播到处。已知两列波的波速相同,波源B的振动图像如图乙所示,则( )
A. 两列波的波速均为 B. 波源B产生的简谐波的波长为
C. 两列波不会在叠加区域产生稳定的干涉现象 D. 时,处的质点的位移为
10. 一个质量为M的足够长的木板置于粗糙水平地面上,木板左端放置一个质量的小物块;在木板右方有一墙壁,如图甲所示。时刻开始,小物块与木板以相同的初速度一起向右运动,时木板与墙壁发生弹性碰撞(碰撞时间极短),木板运动的部分图线如图乙所示,时小物块和木板再次达到共速。木板与地面间的动摩擦因数为,小物块与木板间的动摩擦因数为。重力加速度。下列说法正确的是( )
A. B. 木板的质量
C. 木板右端离墙壁的最终距离为 D. 整个过程,因摩擦产生的内能为
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. 为了研究玩具电动机的转动,某同学将一圆盘固定在电动机的转轴上,将纸带穿过打点计时器的限位孔,然后固定在圆盘上,如图甲所示,当电动机转动时,纸带会卷在圆盘上。圆盘加速转动时,角速度的增加量与对应时间的比值定义为角加速度(即)。我们用电磁打点计时器、刻度尺、游标卡尺、纸带(厚度不计)、复写纸等来完成实验。(打点计时器所接交流电的频率为……为计数点,相邻两计数点间有四个点未画出)
实验步骤如下:
①按如图甲所示安装好实验装置;
②接通电源打点计时器开始打点,启动控制装置使圆盘匀加速转动(即角加速度恒定);
③经过一段时间,停止转动和打点,取下纸带,进行测量。
请回答下列问题:
(1)用游标卡尺测量圆盘直径,如图乙所示,圆盘的直径为________。
(2)由图丙可知,打下计数点D时,纸带的速度大小为________。
(3)由图丙可知,圆盘转动的角加速度大小为________。
12. 某物理兴趣小组想利用平抛运动的规律测量电动喷水器的电动机功率。如图甲所示为电动喷水器,如图乙所示为实验装置示意图。电动喷水器固定安装在水平桌面上,圆形喷水口与斜面顶点处于同一竖直线上,在斜面上放置一个可视为质点的液体收集器,调节液体收集器在斜面上的位置,使电动喷水器喷出的水能够射入液体收集器中。已知喷水口中心距离斜面顶点的高度为H,喷水口直径为d,斜面高度为h,斜面底边长度为L,水的密度,重力加速度g,不计空气阻力。
(1)为完成实验,除上述实验装置外,下列器材中还需要是______。
A. 游标卡尺 B. 刻度尺 C. 天平 D. 弹簧测力计
(2)若喷水器喷出的极少量水正好射入液体收集器,测出此时液体收集器距地面的高度,则水在空中的运动时间为______,喷出的水流速度为______。(选用物理量H、h、L、h0、g表示)
(3)忽略喷水管中水的重力势能变化且不考虑能量损耗,若已测出喷出的水流速度为,则电动喷水器的电动机功率为______。(选用物理量、、表示)
(4)安装时因操作不当,误将水平喷水口斜向下安装,若喷水器仍能正常工作,继续按照上述方法测量电动机功率,则测量值会比真实值______(选填“偏大”“不变”或“偏小”)。
13. 为了验证小行星防御方案的可行性,我国计划对距离地球1000万公里左右、以对地速度为向地球迎面飞来的一颗小行星进行动能撞击演示验证任务,以改变其运行轨迹,该任务拟采用“伴飞—撞击—伴飞”模式。观测器先抵近小行星表面进行观测,已知观测器绕行一周的时间为T,绕行速度为v。获取足够数据分析后,发射质量为m的撞击器与小行星迎面相撞,撞击后嵌入小行星。忽略地球引力对小行星作用及碰撞过程中质量亏损,引力常量为G,求:
(1)小行星质量;
(2)要避免小行星撞击地球,撞击器撞击小行星前最小对地速度。
14. 某工厂制作了一批小体积材料,最后需要将较大质量的不合格材料剔除。通过接触起电让每个材料带电量都为,随即将材料少量持续地从半径为R的绝缘光滑半球壳最高点缓慢倒下,如图所示,使材料在半球壳外表面下滑,在半球壳球心处放置一带电量为的点电荷,符合要求的材料将紧挨着球面滑入底面的窄收集槽内,质量过大的材料将中途从球面飞出落到槽外,忽略材料间的相互作用力。已知重力加速度g,静电力常量k。
(1)求落入收集槽的材料的质量最大值;
(2)若某个材料从与竖直方向夹角为处离开球面,求该材料的质量m。
15. 如图所示,一质量的物块1从高度的光滑曲面轨道顶点A静止滑下,轨道底端B点与顺时针转动、速度的传送带平滑连接,传送带与物块1间的动摩擦因数,物块1从传送带最右端无碰撞进入两段半径的四分之一圆弧管道,并刚好能到达圆弧管道顶端D点。质量均为的物块2与小球通过长的轻杆连接,且处于平衡状态,小球位于半径略大于自身的光滑圆柱槽内的O点,且可在槽内自由移动,圆柱槽上下表面镂空,杆和物块均可无碰撞穿过圆柱槽。物块1在D点与物块2粘连在一起,因受到微扰,物块向右偏转,此时速度仍然为,物块1刚好在最低点与物块2分离,并刚好无碰撞地进入倾角的固定斜面,并与斜面边缘处的木板发生弹性碰撞。斜面底端垂直固定一弹性挡板P,足够长的木板上端和斜面边缘对齐,木板下端与挡板P的距离,木板上表面中点固定一物块3,物块1和木板碰撞前瞬间解除锁定,物块3和木板的质量均为,木板和物块与斜面间的动摩擦因数,物块和木板间的动摩擦因数,不计空气阻力,木板与挡板P碰撞后,速度大小不变,方向反向,。
(1)若要小球不滑出圆柱槽轨道,圆柱槽最左端E距离小球的初始距离至少为多少?
(2)传送带长度l应满足什么条件;
(3)木板与物块1第二次碰撞后物块1的速率为多少?
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