江苏南京市2025-2026学年高二下学期期末考试物理模拟卷

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普通解析文字版答案
2026-05-24
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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-期末
学年 2026-2027
地区(省份) 江苏省
地区(市) 南京市
地区(区县) -
文件格式 ZIP
文件大小 1.73 MB
发布时间 2026-05-24
更新时间 2026-05-24
作者 物理开挂所
品牌系列 -
审核时间 2026-05-24
下载链接 https://m.zxxk.com/soft/58014444.html
价格 1.50储值(1储值=1元)
来源 学科网

摘要:

**基本信息** 以“嫦娥六号”传感器、微型核电池等科技情境为载体,覆盖晶体性质、量子物理、天体运动等核心知识,通过实验探究与综合计算考查物理观念与科学思维。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |单项选择题|11/44|晶体结构、黑体辐射、霍尔效应等|结合“太阳能热水器”“油膜法实验”等真实情境,考查物质观念与科学推理| |非选择题|5/56|机械能守恒实验、核反应方程、气体实验定律、多过程力学综合|第15题传送带-斜面模型、第16题弹簧-圆轨道-平抛综合题,体现模型建构与科学论证,契合期末综合能力测评需求|

内容正文:

江苏省南京市2025-2026学年高二下学期期末考试模拟卷 物理 (考试时间:75分钟,试卷满分:100分) 一.单项选择题:本题共11小题,每小题4分,共44分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求。 1. “嫦娥六号”探测器上装有用石英制成的传感器,在其不同表面施加压力时产生不同的压电效应即由压力产生电荷的现象则 A.石英是多晶体 B.石英没有确定的熔点 C.石英内部分子排列具有空间上的周期性 D.石英熔化后再凝固依然会表现出不同的压电效应 2.如图是架在屋顶的太阳能热水器。已知单位时间内太阳垂直射到地面附近单位面积的能量为。一台热水器的聚热面积为,若每天相当于太阳直射热水器,太阳能的可转化为水的内能,则下列说法正确的是() A.只有的太阳能可转化为水的内能,说明能量不守恒 B.太阳能可转化为水的内能,水的内能也可转化为太阳能,说明能量转化没有方向性 C.这台热水器一天内最多能利用的太阳能为 D.这台热水器一天内最多能利用的太阳能为 3.量子技术是当前物理学应用研究的热点,下列关于黑体辐射和波粒二象性的说法正确的是() A.黑体辐射的能量是连续的 B.电子束穿过铝箔后的衍射图样揭示了电子的波动性 C.光电效应揭示了光的粒子性,证明了光子除了能量之外还具有动量 D.康普顿在研究石墨对射线散射时,发现散射的射线中仅有波长大于原波长的射线成分 4.我国科研团队在微型核电池的研究方面取得新突破,该微型核电池的能量主要来自镅衰变成镎释放的核能,核反应方程为则() A.是电子 B.镎的核子数为 C.镎的结合能比的大 D.镎的比结合能比镅的小 5.如图所示,载人飞船先后在圆形轨道Ⅰ、椭圆轨道Ⅱ和圆形轨道Ⅲ上运行已知轨道Ⅰ、Ⅲ的半径分别为、,轨道Ⅰ和Ⅱ、Ⅱ和Ⅲ分别相切于、两点,则飞船() A.在轨道Ⅲ上加速追上天和核心舱完成对接 B.在轨道Ⅱ和轨道Ⅰ上经过点时加速度相同 C.在轨道Ⅱ和轨道Ⅰ上运行的周期之比为 D.在轨道Ⅲ和轨道Ⅰ上的线速度大小之比为 6.在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中,把滴油酸酒精溶液滴入盛水的浅盘里,待水面稳定后,画出如图所示的油膜形状,油膜面积为。已知该溶液的体积浓度为,滴溶液的体积为,则() A.油酸分子直径为 B.实验中,应先滴溶液后撒爽身粉 C.滴该溶液所含纯油酸分子数为 D.计算油膜面积时,将不足格都当作格计入面积,将导致所测的分子直径偏大 7.如图所示,图甲为沿轴传播的一列简谐机械波在时刻的波动图像,图乙为质点的振动图像,下列说法正确的是() A.波沿轴负方向传播,波速为 B.质点再经将沿轴正方向移动到处 C.内,点运动的路程为 D.该波与另一列频率为的波相遇时,可能发生干涉 8.笔记本电脑机身和显示屏对应部位分别有磁体和霍尔元件.当显示屏开启时磁体远离霍尔元件,电脑正常工作;当显示屏闭合时磁体靠近霍尔元件,屏幕熄灭,电脑进入休眠状态.如图所示,一块宽为、长为的矩形半导体霍尔元件,元件内的导电粒子是电荷量为的自由电子,通入方向向右的电流时,电子的定向移动速度为当显示屏闭合时元件处于垂直于上表面、方向向下的匀强磁场中,于是元件的前、后表面间出现电压,以此控制屏幕的熄灭.则元件的() A.前表面的电势比后表面的低 B.前、后表面间的电压与无关 C.前、后表面间的电压与成正比 D.自由电子受到的洛伦兹力大小为 9.如图是发电厂输电网络供电的原理图。已知发电机转子以角速度匀速转动,输电线上的总电阻,输电线上消耗的功率为,理想升压变压器原、副线圈的匝数比为,理想降压变压器原、副线圈的匝数比为,用户端获得的电压。不计其余电阻,下列说法正确的是() A.输电线上的电流为 B.发电机输出电压的最大值为 C.用户获得的功率为 D.若转子角速度增加一倍,则消耗的功率为 10.如图所示,长度为的轻杆两端分别固定质量均为的小球,杆的三等分点处有光滑的水平转动轴,点更靠近号小球。整个装置可以在竖直面内转动。将装置从杆恰好水平的位置由静止释放,不计一切阻力,当杆到达竖直位置时() A.号小球的速度大小是 B.号小球的速度大小是 C.号小球的机械能守恒 D.轻杆对号小球做功为 11.用题图甲所示的足球发球机在球门正前方的、两个相同高度的位置发射同一足球,情景如题图乙所示,两次足球都水平击中球门横梁上的同一点,不计空气阻力。则() A.两次击中横梁的速度相同 B.足球两次运动的速度变化量相同 C.从位置发射的足球初速度较大 D.从位置发射的足球在空中的运动时间长 二.非选择题:本大题共5小题,共56分,其中第13题~16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,只写出最后答案的不能得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。 12.(12分)某物理兴趣小组利用如图甲实验装置验证、组成的系统机械能守恒。从一定高度由静止开始下落,上拖着的纸带打出一系列的点,对纸带上的点迹进行测量,即可验证机械能守恒定律。如图乙给出的是实验中获取的一条纸带:是打下的第一个点,打点计时器的工作频率为。、、为纸带上标注的三个计数点,每相邻两计数点间还有个点图中未标出。各计数点到点的距离已在图中标出。已知、重力加速度取,计算结果均保留一位小数。 关于上述实验,下列说法中正确的是( ); A.重物最好选择密度较大的物块 B.重物的质量可以不测量 C.实验中应先释放纸带,后接通电源 D.可以利用公式来求解瞬时速度 在纸带上打下计数点时的速度; 在打计数点至过程中系统动能的增加量,系统重力势能的减少量,实验结果显示略大于,那么造成这一现象的主要原因是。 某同学根据选取的纸带的打点情况做进一步分析,作出获得的速度的平方随下落的高度的变化图像如图丙所示,据此可计算出当地的重力加速度。 13.(10分)用高速运动的质子轰击静止的锂原子核,形成一个不稳定的复合核后分解成两个相同的原子核已知核反应过程中质量亏损,反应产生的原子核的比结合能为,真空中光速为. 写出核反应方程式并求锂原子核的结合能 若已知质子的质量为,中子的质量为,求锂原子核的平均核子质量. 14.(10分)如图所示,在竖直放置的圆柱形导热容器内用质量为的活塞密封一部分气体,活塞能无摩擦地滑动,容器的横截面积为。开始时容器内气体的温度为,活塞与容器底的距离为,将整个装置放在温度为、大气压恒为的空气中,活塞缓慢上升一段距离后再次平衡,此过程气体从外界吸收热量为。已知重力加速度为,求: 活塞上升的距离; 密闭气体内能的增加量。 15.(12分)如图所示,与水平方向成的传送带下端与斜面平滑连接,斜面与传送带倾角相同,为固定在斜面底端垂直于斜面的挡板传送带长,顺时针转动速率,斜面长,小物块从传送带顶端点由静止开始下滑,与挡板碰撞前后速度大小不变、方向相反。小物块与传送带和斜面间的动摩擦因数均为,重力加速度,,。求: 小物块刚开始运动时加速度的大小; 小物块从第一次到的时间; 小物块在斜面上运动的总路程。 16.(12分)为丰富课余活动,高一某课外活动小组设计了一个游戏装置,该装置的简化图如图所示,粗糙水平直轨道、半径的光滑竖直圆轨道、水平传送带相切于点,圆轨道最低点与水平直轨道OB略微错开,点右侧有一陷阱,图中、两点的竖直高度差,水平距离为,将质量为的小物块大小忽略不计锁定在点,此时轻质弹簧的弹性势能为。物块与水平轨道和传送带间的动摩擦因数均为,间的距离,间的距离,水平传送带顺时针匀速传动,其中。某时刻解除锁定,小物块在弹力作用下从静止开始运动,恰好通过圆形轨道最高点后,经水平传送带从点水平抛出,恰好落到点。不计空气阻力,求: 通过点时速度的大小; 弹簧弹性势能的大小; 水平距离及全程摩擦生热。 2 / 2 学科网(北京)股份有限公司 $ 江苏省南京市2025-2026学年高二下学期期末考试模拟卷 物理 (考试时间:75分钟,试卷满分:100分) 一.单项选择题:本题共11小题,每小题4分,共44分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求。 1. “嫦娥六号”探测器上装有用石英制成的传感器,在其不同表面施加压力时产生不同的压电效应即由压力产生电荷的现象则 A.石英是多晶体 B.石英没有确定的熔点 C.石英内部分子排列具有空间上的周期性 D.石英熔化后再凝固依然会表现出不同的压电效应 【答案】C 【解析】晶体有确定的熔点,石英是单晶体,有确定的熔点,故AB错误 C.组成晶体的微粒,按照一定的规律排列,具有空间上的周期性,故C正确 D.石英熔化后再凝固,其内部结构发生变化,不会表现出各向异性的压电效应,故D错误。 2.如图是架在屋顶的太阳能热水器。已知单位时间内太阳垂直射到地面附近单位面积的能量为。一台热水器的聚热面积为,若每天相当于太阳直射热水器,太阳能的可转化为水的内能,则下列说法正确的是() A.只有的太阳能可转化为水的内能,说明能量不守恒 B.太阳能可转化为水的内能,水的内能也可转化为太阳能,说明能量转化没有方向性 C.这台热水器一天内最多能利用的太阳能为 D.这台热水器一天内最多能利用的太阳能为 【答案】C 【解析】只有的太阳能可转化为水的内能,其余能量被耗散到空气中,能量守恒,故A错误;太阳能可转化为水的内能,但水的内能不可转化为太阳能,说明能量转化具有方向性,故B错误;根据题意,这台热水器一天内最多能利用的太阳能为,故C正确,D错误。 3.量子技术是当前物理学应用研究的热点,下列关于黑体辐射和波粒二象性的说法正确的是() A.黑体辐射的能量是连续的 B.电子束穿过铝箔后的衍射图样揭示了电子的波动性 C.光电效应揭示了光的粒子性,证明了光子除了能量之外还具有动量 D.康普顿在研究石墨对射线散射时,发现散射的射线中仅有波长大于原波长的射线成分 【答案】B 【解析】A.普朗克认为黑体辐射的能量是一份一份的,是量子化的,是不连续的,故A错误 B.电子束穿过铝箔后的衍射图样揭示了电子的波动性,故B正确 C.光电效应揭示了光的粒子性,而康普顿效应证明了光子除了能量之外还具有动量,故C错误 D.康普顿在研究石墨对射线散射时,发现射线中除了原波长的外,还有波长大于原波长的射线成分,故D错误。故选B。 4.我国科研团队在微型核电池的研究方面取得新突破,该微型核电池的能量主要来自镅衰变成镎释放的核能,核反应方程为则() A.是电子 B.镎的核子数为 C.镎的结合能比的大 D.镎的比结合能比镅的小 【答案】C 【解析】A、根据质量数与电荷数守恒可知是,故A错误; B、镎的核子数为,故B错误; C、镎的核子数比大太多,所以结合能比的大,故C正确; D、反应后产物更加稳定,比结合能更大,故镎的比结合能比镅的大,故D错误。 故选C。 5.如图所示,载人飞船先后在圆形轨道Ⅰ、椭圆轨道Ⅱ和圆形轨道Ⅲ上运行已知轨道Ⅰ、Ⅲ的半径分别为、,轨道Ⅰ和Ⅱ、Ⅱ和Ⅲ分别相切于、两点,则飞船() A.在轨道Ⅲ上加速追上天和核心舱完成对接 B.在轨道Ⅱ和轨道Ⅰ上经过点时加速度相同 C.在轨道Ⅱ和轨道Ⅰ上运行的周期之比为 D.在轨道Ⅲ和轨道Ⅰ上的线速度大小之比为 【答案】B 【解析】A.在轨道Ⅲ上加速将做离心运动,不能追上天和核心舱完成对接,故A错误; B.在轨道Ⅱ和轨道Ⅰ上经过点时由万有引力提供加速度,所以加速度相同,故B正确; C.根据开普勒第三定律知在轨道Ⅱ和轨道Ⅰ上运行的周期之比不是,轨道Ⅱ的半长轴为:,不是,故C错误; D.由知在轨道Ⅲ和轨道Ⅰ上的线速度大小之比为::,故D错误。 故选B。 6.在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中,把滴油酸酒精溶液滴入盛水的浅盘里,待水面稳定后,画出如图所示的油膜形状,油膜面积为。已知该溶液的体积浓度为,滴溶液的体积为,则() A.油酸分子直径为 B.实验中,应先滴溶液后撒爽身粉 C.滴该溶液所含纯油酸分子数为 D.计算油膜面积时,将不足格都当作格计入面积,将导致所测的分子直径偏大 【答案】C 【解析】滴溶液中油酸的体积为,则油酸分子直径为,A错误;在水面上先撒上爽身粉,再滴入油酸酒精溶液,油酸在水平面上扩散后会将水面上的爽身粉推开,形成清晰的边缘,B错误;个油酸分子的体积,滴该溶液所含纯油酸分子数为,联立得,C正确;计算油膜面积时,将不足格都当作格计入面积,将导致所测面积偏大,所测分子直径偏小,D错误。 7.如图所示,图甲为沿轴传播的一列简谐机械波在时刻的波动图像,图乙为质点的振动图像,下列说法正确的是() A.波沿轴负方向传播,波速为 B.质点再经将沿轴正方向移动到处 C.内,点运动的路程为 D.该波与另一列频率为的波相遇时,可能发生干涉 【答案】D 【解析】根据题图乙可知,在时刻质点沿轴正方向运动,根据题图甲结合同侧法可知,波沿轴正方向传播,波速为,A错误;机械波传播的是质点的振动形式与能量,质点在其平衡位置振动,并不随波迁移,B错误;根据可知,内,点运动的路程为,C错误;该波的频率为,根据干涉的条件可知,该波与另一列频率为的波相遇时,可能发生干涉现象,D正确。 8.笔记本电脑机身和显示屏对应部位分别有磁体和霍尔元件.当显示屏开启时磁体远离霍尔元件,电脑正常工作;当显示屏闭合时磁体靠近霍尔元件,屏幕熄灭,电脑进入休眠状态.如图所示,一块宽为、长为的矩形半导体霍尔元件,元件内的导电粒子是电荷量为的自由电子,通入方向向右的电流时,电子的定向移动速度为当显示屏闭合时元件处于垂直于上表面、方向向下的匀强磁场中,于是元件的前、后表面间出现电压,以此控制屏幕的熄灭.则元件的() A.前表面的电势比后表面的低 B.前、后表面间的电压与无关 C.前、后表面间的电压与成正比 D.自由电子受到的洛伦兹力大小为 【答案】D 【解析】由题意知电流从左向右流动,因此电子的运动方向为从右向左,根据左手定则可知电子偏转到后表面,因此前表面的电势比后表面的高,选项A错误。电子在运动过程中洛伦兹力和静电力平衡,有,,故,选项D正确。由得电压,前后表面的电压与有关,与无关,选项B、C错误。 9.如图是发电厂输电网络供电的原理图。已知发电机转子以角速度匀速转动,输电线上的总电阻,输电线上消耗的功率为,理想升压变压器原、副线圈的匝数比为,理想降压变压器原、副线圈的匝数比为,用户端获得的电压。不计其余电阻,下列说法正确的是() A.输电线上的电流为 B.发电机输出电压的最大值为 C.用户获得的功率为 D.若转子角速度增加一倍,则消耗的功率为 【答案】C 【解析】由输电线上消耗的功率,可得,A错误;根据理想变压器电压与匝数的关系,可得降压变压器的输入电压,输电线上损失的电压,则升压变压器的输出电压,根据,可得发电机输出电压的有效值,则最大值为,B错误;根据,解得,所以用户得到的功率,C正确;由,可知转子角速度增加一倍,变为原来的倍,、、均不变,则通过的电流变为原来的倍,根据可知上消耗的功率变为原来的倍,大小为,D错误。 10.如图所示,长度为的轻杆两端分别固定质量均为的小球,杆的三等分点处有光滑的水平转动轴,点更靠近号小球。整个装置可以在竖直面内转动。将装置从杆恰好水平的位置由静止释放,不计一切阻力,当杆到达竖直位置时() A.号小球的速度大小是 B.号小球的速度大小是 C.号小球的机械能守恒 D.轻杆对号小球做功为 【答案】B 【解析】当杆到达竖直位置时,设两小球的速度分别为、,由于两小球的角速度相同,则,系统机械能守恒,有,解得,,故A错误,B正确;号小球上升到最高点过程中动能和重力势能都增大,机械能增加,故C错误;对号小球,由动能定理有,解得,故D错误。 11.用题图甲所示的足球发球机在球门正前方的、两个相同高度的位置发射同一足球,情景如题图乙所示,两次足球都水平击中球门横梁上的同一点,不计空气阻力。则() A.两次击中横梁的速度相同 B.足球两次运动的速度变化量相同 C.从位置发射的足球初速度较大 D.从位置发射的足球在空中的运动时间长 【答案】B 【解析】解:由题知,两足球做斜抛运动,出手后都刚好水平击中球门横梁上的同一点,则根据逆向思维,可以把足球的运动逆向看成平抛运动,两个足球在空中运动的加速度均为重力加速度,由运动学规律可得, 竖直方向有:,, 由于高度相同,可知两个足球出手时的竖直分速度大小相等,两个足球从出手到击中横梁的时间相同,因为两个足球在空中运动的加速度均为重力加速度,则足球两次运动的速度变化量相同; 水平方向有:, 由于从位置发射的足球水平位移更大,则其水平分速度更大,则其击中横梁时的速度更大,由矢量合成法则可知,其发射的初速度更大; 故B正确,ACD错误; 故选:。 二.非选择题:本大题共5小题,共56分,其中第13题~16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,只写出最后答案的不能得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。 12.(12分)某物理兴趣小组利用如图甲实验装置验证、组成的系统机械能守恒。从一定高度由静止开始下落,上拖着的纸带打出一系列的点,对纸带上的点迹进行测量,即可验证机械能守恒定律。如图乙给出的是实验中获取的一条纸带:是打下的第一个点,打点计时器的工作频率为。、、为纸带上标注的三个计数点,每相邻两计数点间还有个点图中未标出。各计数点到点的距离已在图中标出。已知、重力加速度取,计算结果均保留一位小数。 关于上述实验,下列说法中正确的是( ); A.重物最好选择密度较大的物块 B.重物的质量可以不测量 C.实验中应先释放纸带,后接通电源 D.可以利用公式来求解瞬时速度 在纸带上打下计数点时的速度; 在打计数点至过程中系统动能的增加量,系统重力势能的减少量,实验结果显示略大于,那么造成这一现象的主要原因是。 某同学根据选取的纸带的打点情况做进一步分析,作出获得的速度的平方随下落的高度的变化图像如图丙所示,据此可计算出当地的重力加速度。 【答案】 纸带与打点计时器间的摩擦阻力做功造成的机械能损失 【解析】重物最好选择密度较大的物块,受到的阻力对实验的影响较小,故A正确; B.由于此实验是验证、组成的系统机械能守恒,所以必须要测量重物的质量,故B错误; C.实验中应先接通电源,再释放纸带,故C错误; D.实验中的瞬时速度是利用平均速度的定义来计算的,如果用公式来计算的话,相当于默认物体是做自由落体的了,那必然是机械能守恒的,没有探究的意义,故D错误; 故选:; 重物做匀加速直线运动,根据一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度,可得在纸带上打下计数点时的速度为:; 在打计数点到过程中系统动能的增加量为: 系统重力势能的减小量为 二者不相等的原因是空气阻力或打点计时器与纸带之间摩擦的影响,由此得到的结论是在实验误差范围内,系统机械能守恒; 由系统机械能守恒定律得:关系式: 整理可得速度的平方随下落的高度的变化关系为: 结合图像的物理意义,可得: 代入数据解得当地的重力加速度为:。 13.(10分)用高速运动的质子轰击静止的锂原子核,形成一个不稳定的复合核后分解成两个相同的原子核已知核反应过程中质量亏损,反应产生的原子核的比结合能为,真空中光速为. 写出核反应方程式并求锂原子核的结合能 若已知质子的质量为,中子的质量为,求锂原子核的平均核子质量. 【答案】根据质量数和电荷数守恒可得,核反应方程为 , 由质能方程有,又, 则. 三个质子和四个中子结合成锂核,质量亏损为 , 由质能方程得, 解得. 14.(10分)如图所示,在竖直放置的圆柱形导热容器内用质量为的活塞密封一部分气体,活塞能无摩擦地滑动,容器的横截面积为。开始时容器内气体的温度为,活塞与容器底的距离为,将整个装置放在温度为、大气压恒为的空气中,活塞缓慢上升一段距离后再次平衡,此过程气体从外界吸收热量为。已知重力加速度为,求: 活塞上升的距离; 密闭气体内能的增加量。 【答案】解:以密闭气体为研究对象,此过程为等压变化,由盖吕萨克定律, 得; 活塞受重力、大气压力、容器内气体支持力处于平衡, 所以, 气体体积增大,对外做功,则, 根据热力学第一定律, 解得:。 15.(12分)如图所示,与水平方向成的传送带下端与斜面平滑连接,斜面与传送带倾角相同,为固定在斜面底端垂直于斜面的挡板传送带长,顺时针转动速率,斜面长,小物块从传送带顶端点由静止开始下滑,与挡板碰撞前后速度大小不变、方向相反。小物块与传送带和斜面间的动摩擦因数均为,重力加速度,,。求: 小物块刚开始运动时加速度的大小; 小物块从第一次到的时间; 小物块在斜面上运动的总路程。 【答案】解:小物块刚开始运动时,受到重力,传送带对小物块的支持力和沿斜面向下摩擦力, 根据牛顿第二定律可得: 联立解得 小物块达到传送带速度所需时间为: 下滑的距离为: 由于,故达到传送带速度后随传送带一起匀速运动, 匀速运动的时间为: 故小物块从第一次到的时间为: 小物块在斜面上由于,故在向下运动时做匀速运动,与挡板碰撞后, 根据牛顿第二定律可得: 解得: 反弹后减速到点时的速度为, 则有: 解得: 此后沿传送带继续向上减速运动,减速到零上滑的距离为, 则有: 解得: 然后沿传送带加速下滑,下滑距离获得的速度为, 则有: 解得:,故到达点时速度为 此后沿匀速下滑,反弹后以速度沿斜面上滑,设上滑减速到零通过位移为, 则有: 解得: 此后静止,故小物块在斜面上运动的总路程为: 答:小物块刚开始运动时加速度的大小为; 小物块从第一次到的时间为; 小物块在斜面上运动的总路程为 16.(12分)为丰富课余活动,高一某课外活动小组设计了一个游戏装置,该装置的简化图如图所示,粗糙水平直轨道、半径的光滑竖直圆轨道、水平传送带相切于点,圆轨道最低点与水平直轨道OB略微错开,点右侧有一陷阱,图中、两点的竖直高度差,水平距离为,将质量为的小物块大小忽略不计锁定在点,此时轻质弹簧的弹性势能为。物块与水平轨道和传送带间的动摩擦因数均为,间的距离,间的距离,水平传送带顺时针匀速传动,其中。某时刻解除锁定,小物块在弹力作用下从静止开始运动,恰好通过圆形轨道最高点后,经水平传送带从点水平抛出,恰好落到点。不计空气阻力,求: 通过点时速度的大小; 弹簧弹性势能的大小; 水平距离及全程摩擦生热。 【答案】解:物块恰好通过圆形轨道最高点,由重力提供向心力得: 解得: 物块从点释放到点过程,根据能量守恒可得: 解得: 设物块从点进入传送带的速度为,根据机械能守恒: 解得 物块刚滑上传送带的加速度大小为: 设物块在传送带上一直做匀减速直线运动,则有: 解得,假设成立; 物块从到过程做平抛运动,则有; 解得: 物块在传送带上运动的时间为 物块与传送带发生的相对位移为 则全程摩擦生热为 联立解得: 答:通过点时速度的大小为; 弹簧弹性势能的大小为; 水平距离为,全程摩擦生热为。 2 / 2 学科网(北京)股份有限公司 $

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