内容正文:
2027届高二上学期第三次段考·物理试卷
一、单选题(每题4分,共28分)
1. 激光刀模主要利用激光对刀模板进行高深度烧蚀,从而达到安装切割刀的目的。这个过程运用的激光性质是( )
A. 偏振 B. 亮度高 C. 平行度高 D. 相干性好
【答案】B
【解析】
【详解】激光的亮度高,能量大,所以可以对刀模板进行高深度烧蚀。
故选B。
2. 玻璃中有一个球形气泡。一束平行光射入气泡,下列光路图中正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】光从玻璃进入空气,即由光密介质进入光疏介质,入射角小于折射角,后来又从空气进入玻璃,则入射角大于折射角,其光路图如图所示。
故选B。
3. 一般来说现在的手机上都会有2个麦克风,一个比较大的位于手机下方,另一个一般位于手机顶部。查阅手机说明后知道手机内部上麦克风为降噪麦克风。进一步翻阅技术资料得知:降噪麦克风通过降噪系统产生与外界噪音相位相反的声波,从而实现降噪的效果。如图是理想情况下的降噪过程,实线对应环境噪声,虚线对应降噪系统产生的等幅反相声波。下列说法错误的是( )
A. 降噪过程实际上是声波发生了干涉
B. 降噪过程本质上是两列声波相遇时叠加的结果
C. 降噪声波与环境噪声的传播速度一定相等
D. P点经过一个周期沿波的传播方向传播的距离为一个波长
【答案】D
【解析】
【详解】AB.由图看出,降噪声波与环境声波波长相等,波速相等,则频率相同,叠加时产生干涉,由于两列声波等幅反相,所以振动减弱,起到降噪作用,故AB正确;
C.机械波传播的速度由介质决定,则知降噪声波与环境噪声的传播速度相等,故C正确;
D.质点在平衡位置附近振动,不会随波迁移,故D错误。
本题选错误项,故选D。
4. 一小朋友在安全环境下练习蹦床,若小朋友离开蹦床后一直在同一竖直线上运动,且忽略空气阻力,用x、a、p、E、t分别表示小朋友竖直向上离开蹦床在空中运动的位移、加速度、动量、机械能和时间,取竖直向上为正方向,则下列图像可能正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】BD.由于小朋友只受重力,做竖直上抛运动,加速度为重力加速度,保持不变,且运动过程中只有重力做功,机械能保持不变,故BD错误;
AC.根据竖直上抛运动的规律可得
所以
故A正确,C错误。
故选A。
5. “水刀”是应用高压水流切割的技术。某“水刀”工作过程中,水从面积为0.1mm2的细喷嘴高速喷出,直接打在被切割材料表面,实现切割。已知该“水刀”每分钟用水600g,水的密度为1.0×103kg/m3。假设高速水流垂直打在材料表面上后,立刻沿材料表面散开没有反弹,则水对材料表面的平均压力为( )
A. 1N B. 3.6N C. 10N D. 103N
【答案】A
【解析】
【详解】一分钟喷出的水的质量为
m=ρSvt
水的流速
选取△t时间内打在材料表面质量为△m水为研究对象,以从细喷嘴高速喷出时的速度方向为正方向,由动量定理得
-F△t=0-△mv
其中
△m=ρSv△t
解得
解得
F=1N
根据牛顿第三定律,材料表面受到的压力
F′=F=1N
故选A。
6. 如图,坐标原点O处有一波源做简谐振动,它在均匀介质中形成的简谐横波沿x轴正方向传播。时,波源开始振动,时,波刚好传到处,波形图如图所示,其中P、Q为介质中的质点。下列说法中正确的是( )
A. 从t=0时刻开始计时,波源振动方程为
B. t=0时刻,波源处的质点开始向上振动
C. 从t=3s开始再经,质点P位移最大
D. 从t=3s开始,质点Q比质点P先回到平衡位置
【答案】C
【解析】
【详解】AB.根据波形图可知,t=3s时x=9m处的质点起振方向沿y轴负方向,所以波源的起振方向也沿y轴负方向。波源形成简谐横波的波速为
振动周期为
角频率为
所以从t=0时刻开始计时,波源振动方程为
故AB错误;
C.根据三角函数知识可知质点P的平衡位置位于
所以从t=3s开始到质点P位移最大所需要的时间为
故C正确;
D.t=3s时P沿y轴正方向运动,Q沿y轴负方向运动,所以从t=3s开始,P比Q先回到平衡位置,故D错误。
故选C。
7. 如图所示,水平面上固定着两根足够长的平行导槽,质量为m的U形管(弯曲部分是半径为R的半圆)恰好能在两导槽之间自由滑动,一质量也为m的小球沿水平方向,以初速度从U形管的一端进入,从另一端出来。已知小球的直径略小于管道内径,不计一切摩擦,下列说法正确的是( )
A. 该过程中,小球与U形管组成的系统动量守恒
B. 小球在U形管中运动的动能先增大后减小
C. 小球运动到U形管圆弧部分的最左端时,速度大小为
D. 从小球射入至运动到U形管圆弧部分的最左端的过程中,U形管对平行导槽的冲量大小为,方向垂直于导槽向上
【答案】C
【解析】
【详解】A.该过程中,小球与U形管组成的系统沿两导槽方向动量守恒,但垂直导槽方向动量不守恒,故A错误;
B.由于不计一切摩擦,在小球与U形管相互作用过程中,小球的动能只能与U形管的动能发生转移,故小球与U形管组成的系统机械能守恒;小球在U形管中运动时,U形管一开始的动能一定增加,所以小球的动能一开始一定减少;小球从U形管的另一端射出时,小球与U形管系统机械能守恒,沿着轨道方向系统动量守恒,类比弹性碰撞,交换速度,小球从U形管的另一端射出时,速度大小为0,所以小球在U形管中运动的动能一直减小,故B错误;
C.从小球射入至运动到U形管圆弧部分的最左端的过程时,小球和U形管平行导槽方向速度相同,对此过程满足平行导槽方向动量守恒定律,有
解得
由系统机械能守恒得
解得小球的速度大小为,故C正确;
D.小球运动到U形管圆弧部分的最左端时,垂直轨道的分速度为
运动到U形管圆弧部分的最左端的过程中,在垂直轨道方向,以垂直向下为正方向,对小球与U形管系统根据动量定理有
根据牛顿第三定律可知,U形管对平行导槽的冲量大小为,方向垂直于导槽向上,故D错误。
故选C。
二、多选题(每题6分,对而不全得3分,共18分)
8. 如图所示,关于下列图片场景解释正确的有( )
A. 如图甲,内窥镜利用了光的全反射原理
B. 如图乙,肥皂膜上的彩色条纹是光的干涉现象
C. 如图丙,是单色平行光线通过狭缝得到的干涉图样
D. 如图丁,立体电影的原理和照相机镜头表面涂上增透膜的原理均是光的偏振
【答案】AB
【解析】
【详解】A.如图甲,内窥镜中的光导纤维利用了光的全反射原理,故A正确;
B.如图乙,肥皂膜上的彩色条纹属于薄膜干涉,是光的干涉现象,故B正确;
C.如图丙,是单色平行光线通过狭缝得到的是单缝衍射图样,故C错误;
D.如图丁,立体电影的原理是光的偏振,照相机镜头表面涂上增透膜是光的干涉原理,故D错误。
故选AB。
9. 一列简谐横波沿轴传播,图(a)是时刻的波形图,图(b)是介质中位于处的质点的振动图像,则该列波在时刻的波形图可能是( )
A. B.
C. D.
【答案】AB
【解析】
【详解】由图(b)知,周期,波在一个周期内传播的距离是一个波长,因内经历时间,则波形向右或向左平移,与向右或向左平移的波形相同,所以A图和B图是可能的,故AB正确,CD错误。
故选AB
10. 图甲是水下灯光装置简化图,轻质弹簧下端固定在水池底部,上端连接一点光源,点光源静止在O点,其在水面上的投影位置为。现让点光源在竖直方向做简谐运动,其振动图像如图乙所示,y表示偏离平衡位置的位移,规定向上为正方向,水的折射率为。下列说法中正确的是( )
A. 时,点光源处于失重状态
B. 光斑边缘的振动周期为
C. 光斑的最大面积为
D. 光斑边缘上某点振动的振幅为
【答案】AC
【解析】
【详解】A.0.75s 时,点光源向上减速,加速度向下,属于失重,A正确;
B.光斑边缘即光刚好发生全反射的位置,当点光源在最低点时,光斑边缘距离最远,当点光源在最高点时,光斑边缘距离最近,故光斑边缘的振动周期与光源的振动周期相同,由图乙可知光源振动周期为2s,故光斑边缘的振动周期也为2s,故B错误;
C.设光从水中射出空气发生全反射的临界角为C,根据全反射临界角公式 ,光源在最低点时,光斑的面积最大,此时,由几何关系 ,光斑的最大面积为,C正确;
D.根据几何关系可得光斑振幅满足 ,光斑边缘上某点振动的振幅为 ,故D错误。
故选AC。
三、实验题(第11题每空1分,第12题每空2分。共计14分)
11. 在“用双缝干涉测光的波长”实验中,将实验仪器按要求安装在光具座上,如图甲所示。
(1)以下说法正确的是______。
A. 如发现条纹不清晰,可通过拨杆调节,使单缝与双缝平行
B. 换用间距较小的双缝,目镜中观察到的亮条纹个数将增多
C. 如把红色滤光片换成蓝色滤光片,则屏上的条纹数会变少
D. 若取下红色滤光片,则观察不到干涉条纹
(2)某次测量时,手轮上的示数如图乙所示,其示数为______mm。
(3)如图丙所示,若测得第1条暗条纹中心到第5条暗条纹中心之间的距离为x,双缝间距为d,双缝到屏的距离为l,则单色光的波长______。(用d、l、x表示)
(4)如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上,如图丁所示,则在这种情况下测量干涉条纹的间距时,真实值______(选填“大于”“小于”或“等于”)测量值。
【答案】(1)A (2)0.820
(3)
(4)小于
【解析】
【小问1详解】
A.如发现条纹不清晰,可通过拨杆调节,使单缝与双缝平行,故A正确;
B.换用间距较小的双缝,则双缝间距d减小,可知相邻条纹间距变大,故目镜中观察到的亮条纹个数将减少,故B错误;
C.如把红色滤光片换成蓝色滤光片,因蓝光波长较小,根据
可知条纹间距减小,则屏上的条纹数会变多,故C错误;
D.若取下红色滤光片,在毛玻璃屏上观察到的是白光(复色光)的干涉条件,因此观察到的是彩色条纹,故D错误。
故选A。
【小问2详解】
由图可知螺旋测微器示数为
【小问3详解】
测得第1条暗条纹中心到第5条暗条纹中心之间的距离为x,则相邻暗条纹间距
根据
可知,单色光的波长
【小问4详解】
如果测量头中的分划板中心刻度线与干涉条纹不在同一方向上,则在这种情况下测量干涉条纹的间距时,条纹间距测量值将偏大,即真实值小于测量值。
12. 某物理兴趣小组利用如图所示的装置“探究动量守恒定律”,AB是倾角大小可以调节的长木板,BC是气垫导轨(气垫导轨可看成光滑轨道),忽略小球通过B点时的速度变化,光电门1与光电门2固定在气垫导轨BC上。
(1)将质量为m、直径为d1的小球a从长木板上的位置O1由静止释放,小球a通过光电门1、2的挡光时间分别为Δt1与Δt2,当_________时,表明气垫导轨已调至水平位置。
(2)将质量为3m、直径为d2的小球b静置于气垫导轨上的位置O2,使小球a从长木板上的位置O1由静止释放,小球a先后通过光电门1的挡光时间分别为Δt3与Δt4,小球b通过光电门2的挡光时间为Δt5。
①若小球a、b碰撞过程动量守恒,则必须满足的关系式为_________;
②若小球a、b发生的是弹性碰撞,则________;
(3)若小球a、b发生的是弹性碰撞,该小组成员设想,如果保持小球a的直径d1不变,逐渐增大小球a的质量,则碰撞之前小球a的挡光时间Δt6与碰撞之后小球b的挡光时间Δt7的比值逐渐趋近于__________;
(4)关于本实验的误差,该小组成员有不同的观点,其中正确的是_______。
A.保持长木板倾角一定,将小球a的释放点适当上移,可减小误差
B.保持小球a的释放点不变,将长木板的倾角适当增大,可减小误差
C.同等实验条件下,将倾斜长木板换为更光滑的玻璃板,可减小误差
D.以上说法都不正确
【答案】 ①. ②. ③. ④. ⑤. D
【解析】
【详解】(1)[1]若气垫导轨调至水平位置,则小球a在气垫导轨上将做匀速直线运动,通过光电门1、2的时间相等,即
(2)[2]两小球碰撞前后动量守恒,因为小球a的质量较小,所以碰撞后小球a被反弹,则碰撞过程动量守恒满足的关系式为
化简得
[3]若小球a、b发生的是弹性碰撞,则碰撞过程中动量守恒、能量守恒,有
解得
(3)[4]设小球a的质量为M,若小球a、b发生的是弹性碰撞,则碰撞过程中动量守恒、能量守恒,有
整理得
当时,趋近于;
(4)[5]因为认为气垫导轨是光滑的,所以小球在气垫导轨上做匀速直线运动,将小球a的释放点上移、增大长木板的倾角或将倾斜长木板换成更光滑的玻璃板,小球仍然在气垫导轨上做匀速直线运动,不会起到减小误差的作用,ABC错误,D正确。
故选D。
四、解答题(第13题10分,第14题10分,第15题20分。共计40分)
13. 在电视剧《西游记》中,孙悟空为朱紫国国王悬丝诊脉,中医悬丝诊脉悬的是“丝”,“诊”的是脉搏通过悬丝传过来的振动,即通过机械波判断出病灶的位置与轻重缓急。如示意图所示,假设在0点脉搏跳动产生了一列沿x轴正方向传播简谐横波。在时,波传播到轴上的质点B,在它的左边质点A位于正的最大位移处,在时,质点A第一次出现在负的最大位移处,求:
(1)该波的周期;
(2)该波的波速大小;
(3)从时开始到质点E刚刚振动时,经历的时间及在该段时间内质点A通过的路程。
【答案】(1);(2);(3),0.30m
【解析】
【详解】(1)质点A从正的最大位移第一次到负的最大位移所需要时间为半个周期,即
可得该波的周期为
(2)由图可以知道波长为
则该波的波速为
(3)波从B传到E点所需要的时间为
在该段时间内质点A通过的路程为
14. 单镜头反光相机简称单反相机,它用一块放置在镜头与感光部件之间的透明平面镜把来自镜头的图像投射到对焦屏上。对焦屏上的图像通过五棱镜的反射进入人眼中。下图为单反照相机取景器的示意图,为五棱镜的一个截面,。光线垂直射入,分别在和上发生反射,且两次反射的入射角相等,最后光线垂直射出。若两次反射都为全反射,则该五棱镜折射率的最小值是多少?(计算结果可用三角函数表示)
【答案】
【解析】
【详解】作出如图所示的光路图
由题意,两次反射的入射角相等,设两次反射的入射角为,因为两次反射都是全反射,则入射角等于反射角,则由几何关系
当光刚好在和上发生全反射时,折射率最小,根据
解得最小折射率为
15. 如图所示,质量为的物块与质量为的物块用轻质弹簧相连,静置在底部有挡板的倾角的光滑斜面上,现将另一质量为的物块从物块上方由静止释放,释放时物块与物块之间的距离为,释放后物块沿斜面下滑,与物块碰撞后粘在一起并记为物块,物块继续向下压缩弹簧,此后物块在斜面上做简谐运动,最低点为(未标出)。已知弹簧的劲度系数为,弹簧的弹性势能与形变量的关系为,重力加速度为。
(1)求物块与物块碰前弹簧的形变量;
(2)求物块运动过程中速度的最大值;
(3)若从弹簧被压缩到最短时开始计时,时刻物块第一次运动到最高点,此时物块恰好不离开挡板,求物块与点的距离为的时刻。
【答案】(1)
(2)
(3)()或()
【解析】
【小问1详解】
刚开始物块B处于静止状态,受力分析可知
解得
【小问2详解】
设物块C与物块B碰撞前瞬间的速度为,由动能定理有
设碰后物块D的速度为,由动量守恒定律有
物块D做简谐运动,平衡位置时速度最大,设平衡位置时弹簧的形变量为,受力分析可知
碰后物块D运动到平衡位置的过程中,由动能定理有
克服弹力做的功
解得
【小问3详解】
物块D运动到最高点时,物块A恰好不离开挡板,此时弹簧的形变量
故物块D做简谐运动的振幅
以平衡位置为坐标原点,以沿斜面向下为轴正方向,则简谐振动的方程为
解得第一次时,
第二次时,
考虑到简谐振动的周期性,则有()和()
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2027届高二上学期第三次段考·物理试卷
一、单选题(每题4分,共28分)
1. 激光刀模主要利用激光对刀模板进行高深度烧蚀,从而达到安装切割刀的目的。这个过程运用的激光性质是( )
A. 偏振 B. 亮度高 C. 平行度高 D. 相干性好
2. 玻璃中有一个球形气泡。一束平行光射入气泡,下列光路图中正确的是( )
A. B.
C. D.
3. 一般来说现在的手机上都会有2个麦克风,一个比较大的位于手机下方,另一个一般位于手机顶部。查阅手机说明后知道手机内部上麦克风为降噪麦克风。进一步翻阅技术资料得知:降噪麦克风通过降噪系统产生与外界噪音相位相反的声波,从而实现降噪的效果。如图是理想情况下的降噪过程,实线对应环境噪声,虚线对应降噪系统产生的等幅反相声波。下列说法错误的是( )
A. 降噪过程实际上是声波发生了干涉
B. 降噪过程本质上是两列声波相遇时叠加的结果
C. 降噪声波与环境噪声的传播速度一定相等
D. P点经过一个周期沿波的传播方向传播的距离为一个波长
4. 一小朋友在安全环境下练习蹦床,若小朋友离开蹦床后一直在同一竖直线上运动,且忽略空气阻力,用x、a、p、E、t分别表示小朋友竖直向上离开蹦床在空中运动的位移、加速度、动量、机械能和时间,取竖直向上为正方向,则下列图像可能正确的是( )
A. B. C. D.
5. “水刀”是应用高压水流切割的技术。某“水刀”工作过程中,水从面积为0.1mm2的细喷嘴高速喷出,直接打在被切割材料表面,实现切割。已知该“水刀”每分钟用水600g,水的密度为1.0×103kg/m3。假设高速水流垂直打在材料表面上后,立刻沿材料表面散开没有反弹,则水对材料表面的平均压力为( )
A. 1N B. 3.6N C. 10N D. 103N
6. 如图,坐标原点O处有一波源做简谐振动,它在均匀介质中形成的简谐横波沿x轴正方向传播。时,波源开始振动,时,波刚好传到处,波形图如图所示,其中P、Q为介质中的质点。下列说法中正确的是( )
A. 从t=0时刻开始计时,波源振动方程为
B. t=0时刻,波源处的质点开始向上振动
C. 从t=3s开始再经,质点P位移最大
D. 从t=3s开始,质点Q比质点P先回到平衡位置
7. 如图所示,水平面上固定着两根足够长的平行导槽,质量为m的U形管(弯曲部分是半径为R的半圆)恰好能在两导槽之间自由滑动,一质量也为m的小球沿水平方向,以初速度从U形管的一端进入,从另一端出来。已知小球的直径略小于管道内径,不计一切摩擦,下列说法正确的是( )
A. 该过程中,小球与U形管组成的系统动量守恒
B. 小球在U形管中运动的动能先增大后减小
C. 小球运动到U形管圆弧部分的最左端时,速度大小为
D. 从小球射入至运动到U形管圆弧部分的最左端的过程中,U形管对平行导槽的冲量大小为,方向垂直于导槽向上
二、多选题(每题6分,对而不全得3分,共18分)
8. 如图所示,关于下列图片场景解释正确的有( )
A. 如图甲,内窥镜利用了光的全反射原理
B. 如图乙,肥皂膜上的彩色条纹是光的干涉现象
C. 如图丙,是单色平行光线通过狭缝得到的干涉图样
D. 如图丁,立体电影的原理和照相机镜头表面涂上增透膜的原理均是光的偏振
9. 一列简谐横波沿轴传播,图(a)是时刻的波形图,图(b)是介质中位于处的质点的振动图像,则该列波在时刻的波形图可能是( )
A. B.
C. D.
10. 图甲是水下灯光装置简化图,轻质弹簧下端固定在水池底部,上端连接一点光源,点光源静止在O点,其在水面上的投影位置为。现让点光源在竖直方向做简谐运动,其振动图像如图乙所示,y表示偏离平衡位置的位移,规定向上为正方向,水的折射率为。下列说法中正确的是( )
A. 时,点光源处于失重状态
B. 光斑边缘的振动周期为
C. 光斑的最大面积为
D. 光斑边缘上某点振动的振幅为
三、实验题(第11题每空1分,第12题每空2分。共计14分)
11. 在“用双缝干涉测光的波长”实验中,将实验仪器按要求安装在光具座上,如图甲所示。
(1)以下说法正确的是______。
A. 如发现条纹不清晰,可通过拨杆调节,使单缝与双缝平行
B. 换用间距较小的双缝,目镜中观察到的亮条纹个数将增多
C. 如把红色滤光片换成蓝色滤光片,则屏上的条纹数会变少
D. 若取下红色滤光片,则观察不到干涉条纹
(2)某次测量时,手轮上的示数如图乙所示,其示数为______mm。
(3)如图丙所示,若测得第1条暗条纹中心到第5条暗条纹中心之间的距离为x,双缝间距为d,双缝到屏的距离为l,则单色光的波长______。(用d、l、x表示)
(4)如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上,如图丁所示,则在这种情况下测量干涉条纹的间距时,真实值______(选填“大于”“小于”或“等于”)测量值。
12. 某物理兴趣小组利用如图所示的装置“探究动量守恒定律”,AB是倾角大小可以调节的长木板,BC是气垫导轨(气垫导轨可看成光滑轨道),忽略小球通过B点时的速度变化,光电门1与光电门2固定在气垫导轨BC上。
(1)将质量为m、直径为d1的小球a从长木板上的位置O1由静止释放,小球a通过光电门1、2的挡光时间分别为Δt1与Δt2,当_________时,表明气垫导轨已调至水平位置。
(2)将质量为3m、直径为d2的小球b静置于气垫导轨上的位置O2,使小球a从长木板上的位置O1由静止释放,小球a先后通过光电门1的挡光时间分别为Δt3与Δt4,小球b通过光电门2的挡光时间为Δt5。
①若小球a、b碰撞过程动量守恒,则必须满足的关系式为_________;
②若小球a、b发生的是弹性碰撞,则________;
(3)若小球a、b发生的是弹性碰撞,该小组成员设想,如果保持小球a的直径d1不变,逐渐增大小球a的质量,则碰撞之前小球a的挡光时间Δt6与碰撞之后小球b的挡光时间Δt7的比值逐渐趋近于__________;
(4)关于本实验的误差,该小组成员有不同的观点,其中正确的是_______。
A.保持长木板倾角一定,将小球a的释放点适当上移,可减小误差
B.保持小球a的释放点不变,将长木板的倾角适当增大,可减小误差
C.同等实验条件下,将倾斜长木板换为更光滑的玻璃板,可减小误差
D.以上说法都不正确
四、解答题(第13题10分,第14题10分,第15题20分。共计40分)
13. 在电视剧《西游记》中,孙悟空为朱紫国国王悬丝诊脉,中医悬丝诊脉悬的是“丝”,“诊”的是脉搏通过悬丝传过来的振动,即通过机械波判断出病灶的位置与轻重缓急。如示意图所示,假设在0点脉搏跳动产生了一列沿x轴正方向传播简谐横波。在时,波传播到轴上的质点B,在它的左边质点A位于正的最大位移处,在时,质点A第一次出现在负的最大位移处,求:
(1)该波的周期;
(2)该波的波速大小;
(3)从时开始到质点E刚刚振动时,经历的时间及在该段时间内质点A通过的路程。
14. 单镜头反光相机简称单反相机,它用一块放置在镜头与感光部件之间的透明平面镜把来自镜头的图像投射到对焦屏上。对焦屏上的图像通过五棱镜的反射进入人眼中。下图为单反照相机取景器的示意图,为五棱镜的一个截面,。光线垂直射入,分别在和上发生反射,且两次反射的入射角相等,最后光线垂直射出。若两次反射都为全反射,则该五棱镜折射率的最小值是多少?(计算结果可用三角函数表示)
15. 如图所示,质量为的物块与质量为的物块用轻质弹簧相连,静置在底部有挡板的倾角的光滑斜面上,现将另一质量为的物块从物块上方由静止释放,释放时物块与物块之间的距离为,释放后物块沿斜面下滑,与物块碰撞后粘在一起并记为物块,物块继续向下压缩弹簧,此后物块在斜面上做简谐运动,最低点为(未标出)。已知弹簧的劲度系数为,弹簧的弹性势能与形变量的关系为,重力加速度为。
(1)求物块与物块碰前弹簧的形变量;
(2)求物块运动过程中速度的最大值;
(3)若从弹簧被压缩到最短时开始计时,时刻物块第一次运动到最高点,此时物块恰好不离开挡板,求物块与点的距离为的时刻。
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