精品解析:河北沧州市泊头市第一中学2025-2026学年高二下学期第一次阶段检测物理试题
2026-04-21
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资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 高二 |
| 章节 | - |
| 类型 | 试卷 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-阶段检测 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 河北省 |
| 地区(市) | 沧州市 |
| 地区(区县) | 泊头市 |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 12.48 MB |
| 发布时间 | 2026-04-21 |
| 更新时间 | 2026-04-21 |
| 作者 | 匿名 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-04-21 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/57463512.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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内容正文:
高二下学期第一次月考
一、单选题(本题共7个小题,每小题4分)
1. 振动和波存在于我们生活的方方面面,关于下列几幅图片描绘的情景分析正确的是( )
A. 图甲救护车向右运动的过程中,A、B两人听到警笛声的频率相同
B. 如图乙,立体电影原理和照相机镜头表面涂上的增透膜的原理一样
C. 图丙中,手摩擦盆沿嗡嗡作响,水花飞溅,这属于受迫振动现象
D. 图丁中,频率越大的水波绕到挡板后面继续传播的现象越明显
2. 一个单摆在地面上做受迫振动,其共振曲线(振幅A与驱动力频率f的关系)如图所示,则下列说法正确的是( )
A. 此单摆的摆长约为0.5m B. 此单摆的固有周期约为0.5s
C. 若增大摆长,则单摆的固有频率减小 D. 若增大摆长,则共振曲线的峰将向右移动
3. 如图甲所示,轻质弹簧下端固定在水平地面上,上端连接一轻质薄板。时刻,一质量为的物块从弹簧正上方某处由静止下落,落至薄板上后和薄板始终粘连,物块的位置随时间变化的图像(图像)如图乙所示,其中s时物块刚接触薄板。弹簧的形变始终在弹性限度内,重力加速度大小为,空气阻力不计,则下列说法正确的是( )
A. 当物块开始做简谐运动后,振动的周期为0.8s
B. s时物块的加速度大小为
C. 在0.2s~0.4s时间内,物块的加速度先变大再变小
D. 若增大物块自由下落的高度,则物块与薄板粘连后做简谐运动的周期减小
4. 图甲为一列简谐横波在t=0.10s时刻的波形图,P是平衡位置为x=1m处的质点。Q是平衡位置为x=4m处的质点,图乙为质点Q的振动图像,则( )
A. t=0.10s时,质点Q的速度方向向上
B. 该波沿x轴负方向传播,传播速度为20m/s
C. 从t=0.10s计时,质点P的振动方程为
D. t=0.25s,质点P的位移是
5. 如图所示,一不透明圆柱形容器中装满液体,容器内部有一个点光源,点光源发出的红光照射到液面上,要使有光透过的圆半径(从上往下看)均匀增大,不考虑二次反射,则下列操作可能正确的是( )
A. 将点光源向上匀速移动 B. 将点光源向下匀速移动
C. 将点光源向上加速移动 D. 将点光源向下加速移动
6. 一位游客在太湖边欲乘游船,当日风浪较大,游船上下浮动,当船上升到最高点时,甲板刚好与码头地面平齐。把游艇浮动简化成竖直方向的简谐运动,振幅为20cm,周期为3.0s。若游客能舒服地登船,地面与甲板的高度差不能超过10cm,则在一个周期内,游客能舒服地登船时间是( )
A. 0.5s B. 0.75s C. 1.0s D. 1.5s
7. 如图所示,半径为R=0.4m的凹槽Q置于光滑水平面上,小球 P 和凹槽Q的质量均为m=1kg,将小球P从凹槽的右侧最顶端由静止释放,一切摩擦均不计,重力加速度g取10m/s2。则以下说法正确的是( )
A. 当小球第一次到达凹槽左端时,凹槽向右的位移大小为0.4m
B. P、Q组成的系统动量守恒
C. 释放后当小球P 向左运动到最高点时,高度低于释放点
D. 因为 P、Q组成的系统机械能守恒,小球P 运动到凹槽的最低点时速度为
二、多选题(本题共3个小题,每题6分)
8. 如图所示,一光束包含两种不同频率的单色光,从空气射向两面平行玻璃砖的上表面,玻璃砖下表面有反射层,光束经两次折射和一次反射后,从玻璃砖上表面分为a、b两束单色光射出。下列说法正确的是( )
A. a光的频率大于b光的频率
B. 光束a在空气中的波长较大
C. 出射光束a、b一定相互平行
D. a、b两色光从同种玻璃射向空气时,a光发生全反射的临界角大
9. 两波源A、B分别位于和的位置持续振动,产生甲、乙两列沿x轴相向传播的简谐横波,时刻的波形图如图所示,已知两列波的传播速度均为。下列说法正确的是( )
A. t=0时刻,x=1m处的质点与x=5m处的质点均沿y轴负方向运动
B. t=1.5s时两列波相遇
C. x=3m处的质点是振动加强点
D. 在t=2s时,位于x=3.5m处的质点位移为-2cm
10. 在光滑的水平桌面上有等大的质量分别为M=0.6kg,m=0.2kg的两个小球,中间夹着一个被压缩的具有Ep=10.8J弹性势能的轻弹簧(弹簧与两球不相连),原来处于静止状态。现突然释放弹簧,球m脱离弹簧后滑向与水平面相切、半径为R=0.425m的竖直放置的光滑半圆形轨道,如图所示。g取10m/s2。则下列说法正确的是( )
A. 球m从轨道底端A运动到顶端B的过程中所受合外力冲量大小为3.4N·s
B. 弹簧弹开过程,弹力对m的冲量大小为1.8N·s
C. 若半圆轨道半径可调,则球m从B点飞出后落在水平桌面上的水平距离随轨道半径的增大而减小
D. M离开轻弹簧时获得的速度为9m/s
三、实验题(共两个,11题6分,12题10分)
11. 在“用双缝干涉测光的波长”实验中。
(1)某同学在光具座上放置的光学元件如图所示,其中光学元件A所起的作用是______;
(2)观察到干涉条纹如图乙所示。转动测量头的手轮,使分划板中心刻线对准第a时,手轮的读数x1=1.002mm,继续转动手轮,使分划板中心刻线对准b时,手轮的读数如图丙所示,x2=______mm;
(3)若已知双缝间距d=2.0×10-4m,双缝到屏的距离l=1.0m,则待测光的波长为______m(结果保留三位有效数字)。
12. 随着科技发展,智能手机不仅为我们的生活带来了便利,也可以利用它的摄像头和内部传感器协助我们完成物理实验。某同学在“用单摆测量重力加速度”的实验中,利用了智能手机磁传感器和一个磁性小球进行了如下实验:
(1)将摆线上端固定在铁架台上,下端系在小球上,做成图1所示的单摆。在测量单摆的摆长时,先用毫米刻度尺测得摆球悬挂后的摆线长,再用游标卡尺测得摆球的直径为(读数如图2所示)。从图2可知,摆球的直径为__________。
(2)将智能手机磁传感器置于磁性小球平衡位置正下方,打开智能手机的磁传感器,准备测量磁感应强度的变化。将磁性小球由平衡位置拉开一个小角度,由静止释放,手机软件记录磁感应强度的变化曲线如图3所示。由图3可知,单摆的周期为___________。
(3)经测量得到6组不同的摆长和对应的周期,画出图线,然后在图线上选取、两个点,坐标如图4所示。则当地重力加速度的表达式__________。图4中图像不过原点的原因是___________。
A.计算摆长时用的是摆线长度而未计入小球半径
B.计算摆长时用的是摆线长度加上小球直径
C. 所选小球的密度过大
D.没有在最低点开始计时
(4)另一同学只通过一次实验测量出重力加速度,但由于操作失误,致使摆球不在同一竖直平面内运动,而是在水平面内做圆周运动,如图5所示,这时如果测出摆球做这种运动的周期,仍用单摆的周期公式求出重力加速度,则求出的重力加速度与重力加速度的实际值相比 。
A. 偏大 B. 偏小 C. 不变 D. 都有可能
四、解答题
13. 如图所示中实线是一列简谐横波在某一时刻的波形曲线。经过0.25s后,其波形如图中虚线所示。
(1)若该波是沿x轴负方向传播的,求该波的周期;
(2)若该波的波速大小为2.16m/s,求该波的传播方向。
14. 如图所示,某种材料制成的半球体半径为R,左侧面镀有水银,CD为半球底面直。O为球心,直线,且与半球面交于B点。现有一束单色光平行于BO方向从半球面上的A点射入半球,经CD面反射后恰好从B点射出半球。已知单色光入射点A到OB的距离,不考虑单色光在B点的反射,光在真空中的传播速度为c。求:
(i)透明半球对该单色光的折射率n;
(ii)该单色光在半球内传播的总时间t。
15. 如图所示,一轻质弹簧的一端固定在滑块B上,另一端与滑块C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,现有一滑块A从光滑曲面上离桌面h=l.8m高处由静止开始滑下,与滑块B发生碰撞并粘在一起压缩弹簧推动滑块C向前运动,经一段时间,滑块C脱离弹簧,继续在水平桌面上匀速运动一段后从桌面边缘飞出。已知mA=lkg,mB=2kg,mC=3kg,g=10m/s2,求:
(1)滑块A与滑块B碰撞结束瞬间的速度;
(2)被压缩弹簧的最大弹性势能;
(3)滑块C落地点与桌面边缘的水平距离
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高二下学期第一次月考
一、单选题(本题共7个小题,每小题4分)
1. 振动和波存在于我们生活的方方面面,关于下列几幅图片描绘的情景分析正确的是( )
A. 图甲救护车向右运动的过程中,A、B两人听到警笛声的频率相同
B. 如图乙,立体电影原理和照相机镜头表面涂上的增透膜的原理一样
C. 图丙中,手摩擦盆沿嗡嗡作响,水花飞溅,这属于受迫振动现象
D. 图丁中,频率越大的水波绕到挡板后面继续传播的现象越明显
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据多普勒效应可知,、两人听到警笛声的频率不同,故A错误;
B.立体电影原理是光的偏振现象,照相机镜头表面涂上的增透膜的原理是光的干涉现象,原理不同,故B错误;
C.手摩擦盆沿嗡嗡作响,水花飞溅,水在周期性外力作用下振动,这属于受迫振动,故C正确;
D.频率越大则波长越小,衍射现象越不明显,故D错误。
故选C。
2. 一个单摆在地面上做受迫振动,其共振曲线(振幅A与驱动力频率f的关系)如图所示,则下列说法正确的是( )
A. 此单摆的摆长约为0.5m B. 此单摆的固有周期约为0.5s
C. 若增大摆长,则单摆的固有频率减小 D. 若增大摆长,则共振曲线的峰将向右移动
【答案】C
【解析】
【详解】AB.由共振曲线知此单摆的固有频率为0.5Hz,固有周期为2s,再单摆的周期公式
代入数据可得
AB错误;
CD.若增大摆长,则单摆的固有周期增大,固有频率减小,共振曲线的峰将向左移动,C正确,D错误。
故选C。
3. 如图甲所示,轻质弹簧下端固定在水平地面上,上端连接一轻质薄板。时刻,一质量为的物块从弹簧正上方某处由静止下落,落至薄板上后和薄板始终粘连,物块的位置随时间变化的图像(图像)如图乙所示,其中s时物块刚接触薄板。弹簧的形变始终在弹性限度内,重力加速度大小为,空气阻力不计,则下列说法正确的是( )
A. 当物块开始做简谐运动后,振动的周期为0.8s
B. s时物块的加速度大小为
C. 在0.2s~0.4s时间内,物块的加速度先变大再变小
D. 若增大物块自由下落的高度,则物块与薄板粘连后做简谐运动的周期减小
【答案】B
【解析】
【详解】A.由图可知从B点到C点的时间为半个周期
解得周期
故A错误;
B.由题中图像结合胡克定律可知
在B点时有
解得
故B正确;
C.由题中图像可知在时间内,物块的加速度先向下减小到0,再反向增大到,故C错误;
D.物块下降高度增大,只是增大振幅,不会改变周期,故D错误。
故选B。
4. 图甲为一列简谐横波在t=0.10s时刻的波形图,P是平衡位置为x=1m处的质点。Q是平衡位置为x=4m处的质点,图乙为质点Q的振动图像,则( )
A. t=0.10s时,质点Q的速度方向向上
B. 该波沿x轴负方向传播,传播速度为20m/s
C. 从t=0.10s计时,质点P的振动方程为
D. t=0.25s,质点P的位移是
【答案】D
【解析】
【详解】A.根据图乙,在t=0.10s时刻,质点Q的振动方向向下,故A错误;
B.在t=0.10s时刻,质点Q的振动方向向下,根据“上下坡”法可知,该波沿x轴负方向传播,传播速度为,故B错误;
CD.由于波向左传播,则P点的振动比Q点推后八分之三周期,由图像得Q点的振动方程为
P点的振动方程为
t=0.25s,质点P的位移为,故C错误,D正确。
故选D。
5. 如图所示,一不透明圆柱形容器中装满液体,容器内部有一个点光源,点光源发出的红光照射到液面上,要使有光透过的圆半径(从上往下看)均匀增大,不考虑二次反射,则下列操作可能正确的是( )
A. 将点光源向上匀速移动 B. 将点光源向下匀速移动
C. 将点光源向上加速移动 D. 将点光源向下加速移动
【答案】B
【解析】
【详解】AC.设光线在液面点刚好发生全反射,如图所示
将点光源向上匀速或加速移动,由于全反射临界角不变,由几何知识可知点将向右移动,则液面透出光的圆变小,故AC错误;
BD.将点光源向下移动,由于全反射临界角不变,因此点向左移动,即液面透出光的圆的半径变大,则液面透出光的圆的面积变大,半径与高度成正比,所以点光源要匀速下降,故B正确、D错误。
故选B。
6. 一位游客在太湖边欲乘游船,当日风浪较大,游船上下浮动,当船上升到最高点时,甲板刚好与码头地面平齐。把游艇浮动简化成竖直方向的简谐运动,振幅为20cm,周期为3.0s。若游客能舒服地登船,地面与甲板的高度差不能超过10cm,则在一个周期内,游客能舒服地登船时间是( )
A. 0.5s B. 0.75s C. 1.0s D. 1.5s
【答案】C
【解析】
【详解】根据题意,其运动方程为
按照题设要求,地面与甲板的高度差不超过10cm时游客能舒服地登船,则当
在一个周期内对应的点分别为
根据余弦函数图像可知,游客能舒服地登船时间是
故选C。
7. 如图所示,半径为R=0.4m的凹槽Q置于光滑水平面上,小球 P 和凹槽Q的质量均为m=1kg,将小球P从凹槽的右侧最顶端由静止释放,一切摩擦均不计,重力加速度g取10m/s2。则以下说法正确的是( )
A. 当小球第一次到达凹槽左端时,凹槽向右的位移大小为0.4m
B. P、Q组成的系统动量守恒
C. 释放后当小球P 向左运动到最高点时,高度低于释放点
D. 因为 P、Q组成的系统机械能守恒,小球P 运动到凹槽的最低点时速度为
【答案】A
【解析】
【详解】B.P、Q水平方向不受外力,水平方向动量守恒,但竖直方向动量不守恒,B错误;
AC.P、Q水平方向动量守恒,又二者质量相等,则水平分速度始终大小相等,方向相反,故P可到达凹槽左侧最高点,此时
即
Q的位移为
R=0.4m
A正确,C错误;
D.设小球P运动到凹槽的最低点时有
,
解得
vP=2m/s
D错误。
故选A。
二、多选题(本题共3个小题,每题6分)
8. 如图所示,一光束包含两种不同频率的单色光,从空气射向两面平行玻璃砖的上表面,玻璃砖下表面有反射层,光束经两次折射和一次反射后,从玻璃砖上表面分为a、b两束单色光射出。下列说法正确的是( )
A. a光的频率大于b光的频率
B. 光束a在空气中的波长较大
C. 出射光束a、b一定相互平行
D. a、b两色光从同种玻璃射向空气时,a光发生全反射的临界角大
【答案】AC
【解析】
【详解】AB.作出光路图如图所示,可知光从空气射入玻璃时a光的偏折程度较大,则a光的折射率较大,频率较大,波长较小。故A正确,B错误。
C.因为a、b两光在上表面的折射角与反射后在上表面的入射角分别相等,根据几何知识可知出射光束一定相互平行。故C正确。
D.因为a光的折射率较大,根据,则知a光的临界角小。故D错误。
故选AC。
【点睛】解决本题的关键是作出光路图,通过光线的偏折程度比较出光的折射率大小,并掌握折射率与波长、临界角等之间的关系。
9. 两波源A、B分别位于和的位置持续振动,产生甲、乙两列沿x轴相向传播的简谐横波,时刻的波形图如图所示,已知两列波的传播速度均为。下列说法正确的是( )
A. t=0时刻,x=1m处的质点与x=5m处的质点均沿y轴负方向运动
B. t=1.5s时两列波相遇
C. x=3m处的质点是振动加强点
D. 在t=2s时,位于x=3.5m处的质点位移为-2cm
【答案】BCD
【解析】
【详解】A.由同侧原理可知,t=0时刻,x=1m处的质点与x=5m处的质点均沿y轴正方向运动,A错误;
B.两列波相距,且相向运动,故当
相遇,B正确;
C.两列波的波长均为2m,x=3m处的质点到两波源距离差
两列波的起振方向相反,此点为振动加强点,C正确;
D.t=2s时,甲波传播到x=3. 5m处时正处于波谷、乙波传播到x=3.5m处时正处于波峰,所以质点的位移
故D正确。
故选BCD。
10. 在光滑的水平桌面上有等大的质量分别为M=0.6kg,m=0.2kg的两个小球,中间夹着一个被压缩的具有Ep=10.8J弹性势能的轻弹簧(弹簧与两球不相连),原来处于静止状态。现突然释放弹簧,球m脱离弹簧后滑向与水平面相切、半径为R=0.425m的竖直放置的光滑半圆形轨道,如图所示。g取10m/s2。则下列说法正确的是( )
A. 球m从轨道底端A运动到顶端B的过程中所受合外力冲量大小为3.4N·s
B. 弹簧弹开过程,弹力对m的冲量大小为1.8N·s
C. 若半圆轨道半径可调,则球m从B点飞出后落在水平桌面上的水平距离随轨道半径的增大而减小
D. M离开轻弹簧时获得的速度为9m/s
【答案】AB
【解析】
【详解】ABD.释放弹簧过程中系统动量守恒、机械能守恒,以向右为正方向,由动量守恒得
由机械能守恒得
代入数据解得
即M离开轻弹簧时获得的速度为3m/s;m从A到B过程中,由机械能守恒定律得
解得
以向右为正方向,由动量定理得,球m从轨道底端A运动到顶端B的过程中所受合外力冲量大小为
则合力冲量大小为3.4N•s,由动量定理得,弹簧弹开过程,弹力对m的冲量大小为
故A B正确,D错误;
C.设圆轨道半径为r时,飞出B后水平位移最大,由A到B机械能守恒定律得
在最高点,由牛顿第二定律得
m从B点飞出,需要满足:,飞出后,小球做平抛运动
解得
当时,即r=1.0125m时,x为最大,球m从B点飞出后落在水平桌面上的水平距离随轨道半径的增大先增大后减小,故C错误。
故选AB。
三、实验题(共两个,11题6分,12题10分)
11. 在“用双缝干涉测光的波长”实验中。
(1)某同学在光具座上放置的光学元件如图所示,其中光学元件A所起的作用是______;
(2)观察到干涉条纹如图乙所示。转动测量头的手轮,使分划板中心刻线对准第a时,手轮的读数x1=1.002mm,继续转动手轮,使分划板中心刻线对准b时,手轮的读数如图丙所示,x2=______mm;
(3)若已知双缝间距d=2.0×10-4m,双缝到屏的距离l=1.0m,则待测光的波长为______m(结果保留三位有效数字)。
【答案】 ①. 获得单色光 ②. 9.762(9.761~9.763之间均得分) ③. 4.38×10-7
【解析】
【详解】(1)[1]A是滤光片,为了获取单色的线光源;
(2)[2]螺旋测微器的固定刻度读数为9.5mm,可动刻度读数为0.01×26.2mm=0.262mm,所以最终读数为9.762mm。
(3)[3]相邻条纹的间距为
根据
可得波长为
12. 随着科技发展,智能手机不仅为我们的生活带来了便利,也可以利用它的摄像头和内部传感器协助我们完成物理实验。某同学在“用单摆测量重力加速度”的实验中,利用了智能手机磁传感器和一个磁性小球进行了如下实验:
(1)将摆线上端固定在铁架台上,下端系在小球上,做成图1所示的单摆。在测量单摆的摆长时,先用毫米刻度尺测得摆球悬挂后的摆线长,再用游标卡尺测得摆球的直径为(读数如图2所示)。从图2可知,摆球的直径为__________。
(2)将智能手机磁传感器置于磁性小球平衡位置正下方,打开智能手机的磁传感器,准备测量磁感应强度的变化。将磁性小球由平衡位置拉开一个小角度,由静止释放,手机软件记录磁感应强度的变化曲线如图3所示。由图3可知,单摆的周期为___________。
(3)经测量得到6组不同的摆长和对应的周期,画出图线,然后在图线上选取、两个点,坐标如图4所示。则当地重力加速度的表达式__________。图4中图像不过原点的原因是___________。
A.计算摆长时用的是摆线长度而未计入小球半径
B.计算摆长时用的是摆线长度加上小球直径
C. 所选小球的密度过大
D.没有在最低点开始计时
(4)另一同学只通过一次实验测量出重力加速度,但由于操作失误,致使摆球不在同一竖直平面内运动,而是在水平面内做圆周运动,如图5所示,这时如果测出摆球做这种运动的周期,仍用单摆的周期公式求出重力加速度,则求出的重力加速度与重力加速度的实际值相比 。
A. 偏大 B. 偏小 C. 不变 D. 都有可能
【答案】(1)10.70
(2)
(3) ①. ②. A (4)A
【解析】
【小问1详解】
20分度游标卡尺的精确值为,由图2可知摆球的直径为
【小问2详解】
实验中,磁性小球经过最低点时测得的磁感应强度最大,由图3可知单摆的周期为
【小问3详解】
[1]根据
解得
结合图像,可得
解得
[2]A.若计算摆长时用的是摆线长度而未计入小球半径,则有
可得
可知图像有负的纵轴截距,满足图4中的图像,故A正确;
B.计算摆长时用的是摆线长度加上小球直径,则有
可得
可知图像有正的纵轴截距,故B错误;
C.所选小球的密度过大,不会使图像不过原点,故C错误;
D.没有在最低点开始计时,不会使图像不过原点,故D错误。
故选A。
【小问4详解】
但由于操作失误,致使摆球不在同一竖直平面内运动,而是在一个水平面内做圆周运动,如图所示
由牛顿第二定律可得
解得
可知单摆周期测量值偏小,则求出的重力加速度与重力加速度的实际值相比偏大。
故选A。
四、解答题
13. 如图所示中实线是一列简谐横波在某一时刻的波形曲线。经过0.25s后,其波形如图中虚线所示。
(1)若该波是沿x轴负方向传播的,求该波的周期;
(2)若该波的波速大小为2.16m/s,求该波的传播方向。
【答案】(1)(,1,2.....)
(2)该波沿x轴负方向传播
【解析】
【小问1详解】
若该波是沿x轴负方向传播的,由题图可知(,1,)
解得波的周期为(,1,)
【小问2详解】
若该波是沿x轴负方向传播的,则有(,1,)
可得波速为(,1,)
该波的波速大小为2.16m/s,代入解得
同理可知,若该波是沿x轴正方向传播的,则有(,,)
可得波速为(,,)
该波的波速大小为2.16m/s,代入解得(舍去)
综上分析可知,该波沿x轴负方向传播。
14. 如图所示,某种材料制成的半球体半径为R,左侧面镀有水银,CD为半球底面直。O为球心,直线,且与半球面交于B点。现有一束单色光平行于BO方向从半球面上的A点射入半球,经CD面反射后恰好从B点射出半球。已知单色光入射点A到OB的距离,不考虑单色光在B点的反射,光在真空中的传播速度为c。求:
(i)透明半球对该单色光的折射率n;
(ii)该单色光在半球内传播的总时间t。
【答案】(i);(ii)
【解析】
【详解】(i)作出光路图如下图所示
由几何关系可知
设折射角为,则折射率为
而
联立方程可求得
所以
解出
(ii)由几何关系可知光线在球内的总路程为
单色光在半球内传播的速度大小为
单色光在半球内传播的总时间为
解出
15. 如图所示,一轻质弹簧的一端固定在滑块B上,另一端与滑块C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,现有一滑块A从光滑曲面上离桌面h=l.8m高处由静止开始滑下,与滑块B发生碰撞并粘在一起压缩弹簧推动滑块C向前运动,经一段时间,滑块C脱离弹簧,继续在水平桌面上匀速运动一段后从桌面边缘飞出。已知mA=lkg,mB=2kg,mC=3kg,g=10m/s2,求:
(1)滑块A与滑块B碰撞结束瞬间的速度;
(2)被压缩弹簧的最大弹性势能;
(3)滑块C落地点与桌面边缘的水平距离
【答案】(1)2m/s;(2)3J;(3)2m
【解析】
【详解】(1)滑块A从光滑曲面上h高处由静止开始滑下的过程,机械能守恒,设其滑到底面的速度为v1,由机械能守恒定律有
解得
滑块A与B碰撞的过程,A、B系统的动量守恒,碰撞结束瞬间具有共同速度设为v2,由动量守恒定律有
mAv1=(mA+mB)v2
解得
(2)滑块A、B发生碰撞后与滑块C一起压缩弹簧,压缩的过程机械能守恒,被压缩弹簧的弹性势能最大时,滑块A、B、C速度相等,设为速度v3,则
由动量守恒定律有
mAv1=(mA+mB+mC)v3
解得
由机械能守恒定律有
解得
(3)被压缩弹簧再次恢复自然长度时,滑块C脱离弹簧,设滑块A、B的速度为v4,滑块C的速度为v5,分别由动量守恒定律和机械能守恒定律有
(mA+mB) v2=(mA+mB)v4+mCv5
解得
滑块C从桌面边缘飞出后做平抛运动
解得
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