山东日照市2026届高考冲刺模拟物理试题一
2026-05-19
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摘要:
**基本信息**
以天宫一号测质量、智能网联电动车等科技情境为载体,通过光电效应、电磁场运动等综合问题,考查物理观念与科学思维,适配高考模拟预测需求。
**题型特征**
|题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色|
|----|-----------|----------|----------|
|单选题|8/24|氢原子能级、天体运动、运动图像|结合氢原子跃迁与光电效应,融合近代物理与电磁学|
|多选题|4/16|无线充电、气体实验定律|以无线充电原理考查电磁感应,体现科技应用|
|实验题|2/14|力的平行四边形定则、电池电动势测量|设计弹簧劲度系数测定,强化科学探究能力|
|解答题|4/46|光学折射、多物块碰撞、电磁场运动|18题三维电磁场运动,综合考查模型建构与科学推理|
内容正文:
高考物理模拟考卷
第I卷(选择题)
一、单选题(每题3分,共24分)
1.氢原子能级如图甲所示。用某一频率的光照射一群处于基态的氢原子后向低能级跃迁时能发出6种频率的光,分别用这些频率的光照射图乙电路的阴极K,其中只有3种不同频率的光a、b、c能够发生光电效应,用如图乙所示的电路研究光电效应规律,可得电压U与光电流之间的关系如图丙所示,元电荷为e。下列说法正确的是( )
A.基态的氢原子受激跃迁至能级
B.图丙中,a、c两束光照射金属K逸出的光电子的最小波长之比为
C.图丙中,若a、c两束光光强相同,则产生的饱和电流I之比为
D.b光照射后逸出的光电子可能使能级的氢原子电离
2.如图所示是我国航天员在天宫一号中演示测质量的实验。将航天员固定在支架一端,另一位航天员将支架拉开到指定位置后松手,支架产生40N的恒定拉力拉着航天员从静止沿直线返回到舱壁,通过光栅测速装置测得支架复位的速度和时间。下列说法错误的是( )
A.复位过程中航天员运动的位移为0.25m
B.该航天员的质量为80kg
C.在太空中不能用弹簧测力计测拉力
D.物体在太空中处于完全失重状态,无法用天平测量质量
3.某汽车检测中心对两款新型智能网联电动车进行直线加速与制动性能测试。测试车甲、乙均配备高精度北斗定位模块,分别实时记录其位置坐标、瞬时速度随时间变化的规律。两辆测试车同时由静止从同一起跑线出发,沿平直车道向同一方向行驶。根据车载传感器回传数据绘制运动图像,其中甲车的位移—时间关系图像如图甲所示,乙车的速度—时间关系图像如图乙所示,从出发点开始计时,下列说法正确的是( )
A.内,甲、乙两车的位移大小均为4m
B.时甲车的速度比乙车的速度小
C.时甲、乙两车的运动方向相同
D.时只有甲车回到出发位置
4.真空中A、B两个异种点电荷带电荷量分别为2Q、−Q(Q>0),两点电荷固定在光滑水平面相距为L的两处(静电力常量为k),为A、B两个点电荷连线的中垂线,下列说法正确的是 ( )
A.A、B两个点电荷之间的库仑力大小为
B.A、B两个点电荷连线之间的电场方向为由B指向A
C.连线上各位置的电场强度方向均为与AB平行指向B侧
D.A、B两个点电荷连线之间静止释放一负点电荷,它一定加速向A靠近
5.图1为轴向磁通电机,线圈固定在定子上,转子盘由相互间隔的永磁体组成。图2中线圈内外半径分别为r0、2r0,每个线圈的电阻为R,线圈简化为单匝线圈,转子单个磁场、定子单个线圈所对圆心角均为60°。图3磁场中磁感应强度大小均为B。当线圈中通以方向变化、大小恒为I0的电流时,转子盘受到安培力作用以角速度ω逆时针转动。对于线圈a,下列说法正确的是( )
A.感应电动势为
B.驱动时电流为逆时针方向
C.电流变化的最小周期为
D.左、右两侧边受到安培力的合力大小为
6.某兴趣小组设计了模拟风力发电、输电的装置。如图所示,风轮带动矩形线圈在匀强磁场中匀速转动。已知矩形线圈面积为,匝数为匝,电阻为,磁感应强度。升压变压器原副线圈匝数比为,输电线的总电阻为,用户用电器可等效为的电阻,电表为理想电表,变压器为理想变压器,其余电阻不计。闭合开关后,电压表的示数为,电流表的示数为。则( )
A.矩形线圈的转速为
B.降压变压器的原副线圈匝数比为
C.用户用电器增多时,电压表示数不变
D.若矩形线圈转速变为原来的2倍,R的功率变为原来的4倍
7.酒驾醉驾都是严重危害交通安全的违法行为,如图1是交警常用的酒精测试仪,其工作原理如图2所示,R为气敏电阻,其阻值随酒精气体浓度的增大而减小。电源的电动势为E、内阻为r,电路中的电表均为理想电表,R0为定值电阻。酒驾驾驶员对着测试仪吹气过程中,下列说法正确的是( )
A.两电表的示数都变大
B.电压表示数变化量与电流表示数变化量的绝对值之比不变
C.饮酒量越多,电源的效率越大
D.饮酒量越多,气敏电阻R消耗的功率一定越小
8.一列简谐横波在均匀介质中沿轴传播,如图所示的实线和虚线分别为与时的波形图。则下列说法正确的是( )
A.若波沿轴负方向传播,则时处质点向上振动
B.若波沿轴正方向传播,则时处的质点2s后运动到处
C.若波速为,则该波沿轴正方向传播
D.若波源的频率变为原来的3倍,则波速变为原来的3倍
二、多选题(全部正确每题4分,选不全2分,共16分)
9.如图甲是一款无线充电手机的实物图,图乙是其原理图。送电线圈接电源,受电线圈接手机电池,则( )
A.若送电线圈接余弦交流电,则受电线圈中将产生周期性变化的电流
B.若送电线圈接直流电源,则受电线圈中将产生不变的电流
C.当送电线圈产生的磁场如图乙所示且逐渐变小时,受电线圈将产生向下的感应磁场
D.当送电线圈产生的磁场如图乙所示且逐渐变大时,受电线圈将产生向下的感应磁场
10.如图甲所示为压气式消毒喷壶,若该壶容积为,内装消毒液。闭合阀门K,缓慢向下压,每次可向瓶内储气室充入的的空气,经n次下压后,壶内气体压强变为时按下,阀门K打开,消毒液从喷嘴处喷出,喷液全过程气体状态变化图像如图乙所示。(已知储气室内气体可视为理想气体,充气和喷液过程中温度保持不变,)下列说法正确的是( )
A.充气过程向下压的次数次
B.气体从状态变化到状态的过程中,气体吸收的热量大于气体做的功
C.乙图中和的面积相等
D.从状态变化到状态,气体分子单位时间内对器壁单位面积上的碰撞次数减少
11.如图甲所示,在光滑水平面上的两个小球P、Q发生对心碰撞(碰撞时间极短,且两小球均可看作质点),两小球质量分别为和,如图乙所示为两小球碰撞前后的图像。已知,下列说法正确的是( )
A.时,P、Q相距
B.
C.碰撞过程中,P球所受Q球的冲量大小为12
D.该碰撞为非弹性碰撞
12.如图,在水平桌面上叠放着两个物块M和m,轻绳绕过光滑的定滑轮,一端与m相连,另一端悬挂重物A。用外力F缓慢拉结点O,F方向与夹角为且保持不变,使从竖直拉至水平,两物块始终保持静止,下列说法正确的是( )
A.绳子的拉力先增大后减小
B.m对M的摩擦力一直在增大
C.地面对桌子的摩擦力先增大后减小
D.桌面对M的摩擦力可能一直在减小
第II卷(非选择题)
请点击修改第II卷的文字说明
三、实验题(每空2分,共14分)
13.某同学想做“验证力的平行四边形定则”的实验,现有如下实验器材:一重物、木板、白纸、图钉、刻度尺、细绳套和一只弹簧测力计A。
(1)为了完成实验,他找来一根轻弹簧B,用刻度尺和弹簧秤测量轻弹簧的长度l和弹力F,作出如图甲所示图像,根据图像,求得该弹簧的劲度系数________(计算结果保留两位有效数字)。
(2)为“验证力的平行四边形定则”,又进行了如下实验:
①将贴有白纸的木板竖直固定,弹簧测力计A上端悬挂于固定点P,下端用细线挂重物Q,测出重物Q的重力G,如图乙所示;
②将轻弹簧B的右端用细线系于O点,手拉轻弹簧的左端,使结点O静止在某位置,如图丙所示。测量轻弹簧B的________和读出弹簧测力计A的示数,并在白纸上记录O点的位置和三条细线的方向;
③根据图甲求出轻弹簧B的弹力,在白纸上作出各力的图示,验证力的平行四边形定则是否成立;
④改变弹簧的拉力,进行多次实验。
下列操作正确的是________。
A.细线方向应与木板平面平行
B.弹簧可以贴在木板上
C.改变拉力进行多次实验时,每次都要使O点静止在同一位置
⑤改变弹簧的拉力时,发现两次结点O的位置与P刚好在同一直线上,如图丁所示,则相比第一次,弹簧B的长度变化情况是________。(选填“变长”“变短”“不变”或“都有可能”)
14.某实验小组利用下列器材测量两节相同干电池串联组成的电池组的电动势与内阻:
电压表(量程0~3 V,内阻为RV)
电流表(量程0~0.6 A,内阻未知)
滑动变阻器(最大阻值20 Ω)
开关、导线若干
两节相同的干电池(电池为旧电池)串联组成电池组
(1)请将图甲中的器材连接成实验电路,要求:滑动变阻器的滑片在左端时其接入电路的电阻值最大。
(2)实验测得的多组电压表示数U与电流表示数I数据,已在图乙所示的坐标系中描点,并拟合得到一条直线。根据图像可得:每节干电池的电动势E=___________V,内阻 = ___________Ω。(结果都保留三位有效数字)
(3)若已知电压表内阻RV = 500Ω,考虑电压表内阻的影响(电压表的分流作用),则每节干电池内阻的真实值= ___________Ω。(结果保留三位有效数字)
四、解答题
15.(8分)由同种透明介质制作的厚度相同的光学功能器件的截面如图所示,半圆形玻璃砖PEQ的圆心为O1,半径为R,直角三棱镜的直角边AB的中点为O2,E点位于半圆弧上,F点位于三棱镜的斜边AC上,E、F、O1、O2处于同一条直线上,AB平行于直径PQ且长度相等,PQ、AB间的距离为,直角三棱镜的顶角。在截面所在平面内,单色光线从半圆弧的M点射入半圆形玻璃砖,M点与EO1的距离为,光线从半圆形玻璃砖的PQ边上的D点射出,出射光线与PQ间的夹角为30°(图中未画出),然后从直角三棱镜的直角边AB射入三棱镜,最后从三棱镜射出。已知空气中的光速为c。求:
(1)介质对该单色光的折射率n;
(2)该单色光从M点射入到从三棱镜射出所经历的时间t。
16.(8分)足球比赛中,最惊心动魄的时刻莫过于点球大战。国际足联(FIFA)对于标准足球场的尺寸规定为:如图所示,罚球点距球门线中点的水平距离为 ,球门横梁高度为 ,宽为 。足球可视为质点,不计空气阻力,重力加速度大小, ,
(1)若运动员在罚球点处正对球门中心以 的速度、与水平方向成角射门,通过计算,判断足球能否射入球门;(不考虑守门员的防守)
(2)若运动员在罚球点处斜向左上方以某速度、与水平方向成角射门,足球恰好从左上角A点水平射入球门,试估算该运动员射门时足球的初速度大小(计算结果保留整数)。
17.(14分)如图所示,倾角为的斜面足够长,斜面上静止着2025个完全相同的物块,物块质量均为,相邻物块间的距离均为,在物块上方处有一个光滑小球,小球质量,将其从左到右依次编号,光滑小球与斜面间的摩擦忽略不计,物块与斜面间的动摩擦因数为。现将小球由静止释放,题中所有物体之间的碰撞均可视为弹性正碰(已知重力加速度为,不计空气阻力,碰撞时间忽略不计,小球及物块大小忽略不计)。求:
(1)1号小球与2号物块第一次碰撞后,两者的速度大小;
(2)1号小球与2号物块在第一次碰撞中对2号物块所做的功及小球以后每次与2号物块碰撞前瞬间的速度表达式大小;
(3)若1号小球与2号物块最后一次碰撞后,小球与2号物块距离最远时,对小球施加一方向平行斜面向上,大小的恒力,求最终小球和2026号物块间的距离及与第号物块间的距离表达式。
18.(16分)如图所示的空间直角坐标系中,在区域Ⅰ()的空间分布着沿x轴正方向的匀强电场E(大小未知),在区域Ⅱ()的空间分布着沿x轴负方向的匀强磁场,磁感应强度大小为,在区域Ⅲ()的空间分布着沿z轴负方向的匀强磁场,磁感应强度大小为(大小未知)。在x轴上处有一带正电粒子,质量为m,电荷量为q,沿y轴正方向以速度进入区域Ⅰ,经过y轴上的P点进入区域Ⅱ,已知P点坐标为,从区域Ⅱ的Q点(图中未画出)穿出后,恰好不会从区域Ⅲ右边界穿出,不计粒子的重力,忽略磁场边界效应。求:
(1)电场强度大小E。
(2)Q点的三维坐标。
(3)磁感应强度的大小。
试卷第10页,共11页
试卷第11页,共11页
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《2025-2026学年度高中物理5月月考卷》参考答案
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
D
C
A
D
D
D
B
C
AD
CD
题号
11
12
答案
BC
AC
1.D
【详解】A.氢原子向低能级跃迁发出6种频率的光,由跃迁公式
解得
即基态氢原子受激跃迁至能级,故A错误;
B.光电效应中,设遏止电压满足
光电子的最小波长
则
故B错误;
C.光强
(为单位时间入射光子数),饱和光电流与单位时间逸出的光电子数成正比,即与光子数成正比。若光强相同,则
得
电流
联立解得
故C错误;
D.能级氢原子的电离能为(,电离需至少吸收3.40eV能量)。能使阴极发生光电效应的3种光中,其中光为第3能级跃迁到第1能级,能量
其光电子的最大初动能
即使较小,光电子仍可能具有大于3.40eV的能量,可使能级氢原子电离,故D正确。
故选D。
2.C
【详解】A.复位过程中航天员运动的位移为,故A正确,不符合题意;
B.航天员的加速度大小为
航天员的质量为,故B正确,不符合题意;
CD.物体在太空中处于完全失重状态,工作原理与重力有关的仪器将失效,天平的工作原理与重力有关,故无法用天平测量质量,用弹簧测力计测拉力的原理与重力无关,故仍能用弹簧测力计测拉力,故C错误,符合题意,D正确,不符合题意。
故选C。
3.A
【详解】A.由图甲可知内,甲车的位移大小为;由图乙可知乙车的位移大小,故A正确;
B.根据图像的斜率表示速度,由图甲可知时,甲车的速度大小为
此时乙车的速度为零,故B错误;
C.时由图甲可知甲车的速度为正,由图乙可知乙车的速度为负,两车的运动方向相反,故C错误;
D.由图甲可知内,甲车的位移为0;根据图像与横轴围成的面积表示位移,由图乙可知内,乙车的位移为0;即两车都回到了出发位置,故D错误。
故选A。
4.D
【详解】A.A、B两个点电荷之间的库仑力大小为,故A错误;
B.在A、B两个点电荷连线之间,点电荷A产生的电场方向由A指向B,点电荷B产生的电场方向也由A指向B,结合矢量叠加原理,可知合电场方向由A指向B,故B错误;
C.A、B两个点电荷连线的垂直平分线上各位置到A、B两个点电荷的距离相等,根据电场强度和矢量叠加原理,可知除A、B连线的中点外,垂直平分线上各点的合电场方向为斜向右上方或斜向右下方,故C错误;
D.由于A、B两个点电荷连线之间的电场方向为由A指向B,则A、B两个点电荷连线之间静止释放一负点电荷,负点电荷受到的电场力指向A,点电荷一定加速向A靠近,故D正确。
故选D。
5.D
【详解】A.单条边感应电动势,即
线圈有两边,故A错误;
B.线圈定子受力方向应该与磁铁转子受力方向相反
由安培定则得,线圈a中的电流方向为顺时针方向,故B错误;
C.从转子、定子的结构看,每转过 回到相同的相对位置,故电流变化的最小周期为,故C错误;
D.安培力
安培力的合力,故D正确。
故选D。
6.D
【详解】A.由题意可知,由理想变压器两端电压与匝数的关系可得,升压变压器的输入电压为
由理想变压器两端电流与匝数的关系可得,升压变压器的输入电流为
由闭合回路欧姆定律可得,发电机产生的感应电动势的有效值为
则发电机产生的感应电动势的最大值为
又有
解得,故A错误;
B.根据题意可知,降压变压器的输入电压为
输入功率为
则用户用电器的总功率为
解得
则降压变压器的原副线圈匝数比为,故B错误;
C.用户用电器增多时,总负载电阻减小,这会导致输出电流增大,进而导致输电电流和发电机输出电流都增大,发电机产生的感应电动势的有效值不变,则升压变压器的输入电压变小,则升压变压器的输出电压变小,即电压表示数变小,故C错误;
D.若矩形线圈转速变为原来的2倍,发电机产生的感应电动势的有效值变为原来的2倍,整个电路中,除发电机外,所有电阻和变压器匝数比都是固定的,可以将发电机外的整个电路看作一个总的负载,根据闭合电路欧姆定律可知,与成正比,则与成正比,负载功率,则R的功率变为原来的4倍,故D正确。
故选D。
7.B
【详解】A.当酒驾驾驶员对着测试仪吹气时,气敏电阻的阻值减小,由闭合电路欧姆定律
可知电流表示数增大,又根据
可得电压表示数变小,故A错误;
B.由
可得,所以保持不变,故B正确;
C.因气敏电阻的阻值减小,外电路总阻值变小,电路总电流变大,则电源的效率
则电源的效率变小,故C错误;
D.将和看成等效内阻,即,所以气敏电阻消耗的功率相当于等效电源的输出功率。则当时气敏电阻R消耗的功率最大。但由于的初始阻值与的大小关系未知,所以当减小时,消耗的功率可能减小也可能增大,故D错误。
故选B。
8.C
【详解】A.若波沿轴负方向传播,则由“同侧法”可知,时处质点向下振动,A错误;
B.质点只能在自己平衡位置附近振动,而不随波迁移,B错误;
C.若波速为,则2s内波传播的距离为,可知该波沿轴正方向传播,C正确;
D.因波速由介质决定,则若波源的频率变为原来的3倍,波速不变,D错误。
故选C。
9.AD
【详解】A.若送电线圈接入余弦交流电,其产生的磁场会随电流周期性变化,穿过受电线圈的磁通量也周期性变化
因此受电线圈会产生周期性变化的感应电流,A正确;
B.若送电线圈接入恒定直流电源,电流稳定后磁场不变,穿过受电线圈的磁通量不变,受电线圈中不会产生感应电流,B错误;
C.由图乙可知,原磁场方向向上;当原磁场逐渐变小时,穿过受电线圈的向上的磁通量减小
根据楞次定律增反减同,感应磁场方向与原磁场方向同向,即向上,阻碍磁通量减小,C错误;
D.原磁场方向向上,当原磁场逐渐变大时,穿过受电线圈的向上的磁通量增大
根据楞次定律增反减同,感应磁场方向与原磁场方向反向,即向下,阻碍磁通量增大,D正确。
故选AD 。
10.CD
【详解】A.壶中原来空气的体积,由玻意耳定律
解得,故A错误;
B.气体从到,体积增大,对外做功,由于温度不变,理想气体内能不变,根据热力学第一定律
可得,气体吸收的热量等于气体做的功,故B错误;
C.三角形面积为,由题意可知,图线为等温曲线,由理想气体状态方程
则
由于是常数,温度保持不变,则相等,两三角形和的面积相等,故C正确;
D.到的过程中,温度不变,分子平均运动速率不变,但是体积变大,分子变稀疏,压强减小,所以气体分子单位时间内对器壁单位面积上的碰撞次数减少,故D正确。
故选CD。
11.BC
【详解】A.由图像可知,碰前小球P的速度为
碰后小球P、Q的速度分别为,
时,小球P、Q相距,故A错误;
B.碰撞过程根据动量守恒定律得
解得,故B正确;
C.碰撞过程P球所受Q球的冲量大小等于P球动量变化量的大小,即
代入数据可得,故C正确;
D.碰撞前Q处于静止,总动能为
碰撞后总动能为
代入数据可得
因,所以为弹性碰撞,故D错误。
故选BC。
12.AC
【详解】
A.对节点O受力分析,绳子拉力和F的夹角不变,合力与悬挂物体的重力等大反向,作出受力分析如图所示。
分析发现,随着绳拉力T由竖直逐渐变为水平过程,绳拉力先增大,后减小,故A正确;
B.对m分析,绳子的拉力与M对m的摩擦力为一对平衡力,等大反向,绳拉力先增大,后减小,则M对m的摩擦力先增大,后减小,根据牛顿第三定律,m对M的摩擦力先增大,后减小,故B错误;
C.对M和m以及桌子、悬挂物及滑轮等物体整体,根据平衡条件,F的水平分力与地面对桌子的摩擦力等大反向,由图像可知,F的水平分力大小(图中F与T在圆上交点到G的距离)先增大后减小,则地面对桌子的摩擦力先增大后减小,故C正确;
D.对M和m整体,根据平衡条件,绳子的拉力与桌面对M的摩擦力为一对平衡力,等大反向,绳拉力先增大,后减小,则桌面对M的摩擦力先增大,后减小,故D错误。
故选AC。
13.(1)15
(2) 长度(或伸长量) A 都有可能
【详解】(1)根据胡克定律可知图像的斜率表示劲度系数,则有
(2)[1]步骤②中,为了获得轻弹簧B的拉力,则需要测量其长度(或伸长量)。
[2]A.弹簧秤、细绳、橡皮条都应与木板平行,故A正确;
B.弹簧如果贴在木板上,弹簧和木板之间存在摩擦等因素的干扰,影响弹簧弹力的测量结果,故B错误;
C.改变拉力,进行多次实验时,两弹簧测力计的拉力合成后的合力,其大小和方向总是与重物的重力等大反向,则不需要使O点静止在同一位置,故C错误。
故选A。
[3]对两次平衡时的结点O受力分析,重物的重力恒定,弹簧测力计A的方向不变,力的大小变大,两者的合力可能变大,也可能变小,即轻弹簧B的弹力可能变大,也可能变小或不变,即长度可能更长、更短或不变。
14.(1)
(2) 1.50 2.50
(3)2.53
【详解】(1)要求滑动变阻器滑片在左端时接入电阻最大,因此应将滑动变阻器的右下接线柱与开关相连,电压表并联在电池组两端,正接线柱接电池正极,负接线柱接电池负极。如图所示:
(2)[1][2]根据闭合电路欧姆定律,图像的纵截距为电池组总电动势,斜率绝对值为电池组总内阻。由图乙,电池组总电动势,由题意,两节相同的干电池(电池为旧电池)串联组成电池组,则每节干电池电动势
图像斜率
电池组总内阻,每节干电池内阻
(3)真实干路电流,代入闭合电路欧姆定律
整理得
对比图像斜率,有
代入,则
解得
则每节干电池真实内阻
15.(1)
(2)
【详解】(1)根据题意作出光路图,如图所示:
设入射光线在M点的入射角为i,则根据几何关系有
解得
根据光路的可逆性可知,第一次的折射角和第二次的入射角相等,设均为,则根据几何关系可得
因此
所以根据折射定律可得介质对该单色光的折射率为
(2)该单色光在透明介质中的传播速度为
在上图中根据几何关系有
则
所以
即从D点出射的光线恰好从O2点以入射角射入三棱镜。因两种光学功能器件由同种透明介质制作,所以光线从O2点发生折射的折射角为,折射光线入射到三棱镜斜边AC的G点,设入射角为β,根据几何关系可得。由于
所以光线在三棱镜斜边AC的G点发生全反射,光线最终垂直BC边从H点射出三棱镜,光路图如上图所示。由几何关系可知,,,,
故单色光从M点射入到从三棱镜射出所经历的时间为
16.(1)不能
(2)
【详解】(1)设球到达球门时间为,水平方向有
竖直方向有
联立解得
故足球不能射入球门。
(2)足球恰好从左上角A点水平射入球门,竖直方向有
水平方向有
联立解得
17.(1),
(2),
(3),
【详解】(1)1号小球与斜面间光滑,小球在斜面上运动时所受合外力为,
根据动能定理有
可得1号小球与2号物块碰撞前速度
碰撞后根据动量守恒及能量守恒可得
整理得
小球1的速度为
物块2的速度为
(2)在此过程中,小球1对物块2做功
小球1对物块2冲量
因物块
即
第一次碰撞后物块2所受合外力为0,做匀速直线运动沿斜面下滑,碰撞物块3,又因物块质量均相等,故发生速度交换,物块2停止,物块3以碰撞物块4,再次速度交换,以此类推,直至物块2025与2026碰撞,物块2026以匀速直线运动离开;
第一次碰撞后小球1沿斜面下滑距离,根据动能定理有
可得
再次与物块2发生碰撞,由此可知,每次碰撞后,小球1均下滑距离,速度由恢复至
再次与物块2发生碰撞,并周期性重复;
小球1对物块2做功
小球以后每次与2号物块碰撞前瞬间的速度表达式始终为
(3)至最后一次碰撞后,物块2开始以匀速直线向前运动,小球在下滑力作用下由开始匀加速直线运动,至两物体距离最远时(即两物体速度相等,均为时),对小球施加一方向平行斜面向上,大小的恒力,则此后小球所受合外力也为0,小球亦开始匀速运动,至此,所有物体共速,物体间距离不再变化。
系统从首碰后(开始计时)至共速,小球1运动的位移为,小球1运动的时间为,根据动能定理有
可得
根据动量定理有
可得
设物块2速度交换传递至物块2026的时间(即从开始计时至2026开始匀速运动的时间)为,则有
小球1与物块2026之间的初始距离为
小球1与物块2026之间的最终距离为
小球1与物块2碰后,运动距离并再次相碰的时间间隔为,则有
可得
从开始计时至2025开始匀速运动的时间为
从开始计时至2024开始匀速运动的时间为
……
即每个物块相较后一个物块晚时间开始匀速运动,
此时后一个物块已匀速运动的距离为,即间距为
故小球1和物块2025间距
故小球1和物块2024间距
……
故小球1和物块间距
18.(1)
(2)
(3)
【详解】(1)带电粒子进入电场后,做类平抛运动,方向做匀加速直线运动,方向做匀速直线运动,有,
且
联立得
(2)带电粒子在匀强磁场中做等距螺旋运动,可分解为沿轴正方向的匀速直线运动和垂直于轴的平面的匀速圆周运动,如图:
粒子在点的速度分量为,
①在垂直于轴的平面内,粒子做匀速圆周运动有
解得
周期
②粒子在轴正方向做匀速直线运动有
解得
即带电粒子将螺旋转动1.5圈后从点离开区域Ⅱ,结合洛伦兹力方向(沿y轴正方向、B1沿x轴负方向,由左手定则可知初始洛伦兹力沿z轴正方向,所以点的方向坐标为
故点的三维坐标为。
(3)粒子在点速度
其方向分速度与点相同,方向分速度与点相反,设带电粒子在点的速度与轴负方向夹角为,有
所以
由牛顿第二定律得
由几何关系知
解得
联立解得
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