精品解析:2026届湖南省部分学校高三下学期一模物理试题
2026-05-27
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资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 高三 |
| 章节 | - |
| 类型 | 试卷 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 高考复习-一模 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 湖南省 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 2.99 MB |
| 发布时间 | 2026-05-27 |
| 更新时间 | 2026-05-27 |
| 作者 | 匿名 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-05-27 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/58075430.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
内容正文:
高三物理
注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在本试卷和答题卡上。
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.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求)
1. 放射性较低,成为第四代核能技术的钍基熔盐堆的核燃料。发生衰变的方程为,则下列说法正确的是( )
A.
B.
C. 粒子来自原子核
D. 光子由释放
2. 我国“嫦娥”探测器到达月球引力范围后先进入环月圆轨道Ⅰ,在点变轨进入椭圆轨道Ⅱ,探测器在轨道Ⅰ上点运动的线速度大小为、加速度大小为、机械能为、运行周期为;在轨道Ⅱ上点运动的线速度大小为、加速度大小为、机械能为、运行周期为;则下列选项中关系均正确的是( )
A. , B. ,
C. , D. ,
3. 如图所示,为等腰直角三棱镜,,,一束平行的光束照射在边上,调整入射点的位置,使折射光线刚好照射到点,这时入射点在点,测得,则玻璃砖对光的折射率等于( )
A. B. C. D.
4. 如图所示,、是某静电场中的两条直的电场线(方向未标出),一个带电粒子在电场线上点以垂直电场线的方向射出,粒子仅受静电力作用,在粒子从电场线运动到电场线的过程中,下列说法正确的是( )
A. 粒子可能做直线运动 B. 粒子的速度大小可能不变
C. 粒子的电势能一定减小 D. 粒子的加速度一定减小
5. 如图所示,绕过两光滑定滑轮的轻绳两端分别连接、两球,、两球再用轻绳连接处于静止状态,已知左侧定滑轮与球间的轻绳与竖直方向夹角为、右侧定滑轮与球间轻绳与竖直方向的夹角为,轻绳与水平方向的夹角为,轻绳对球的拉力大小为,轻绳对球的拉力大小为,则下列判断正确的是( )
A. B. C. D.
6. 水面上相距的两个柳条分别在水面上处同步点水形成的水波向远处传播,已知两柳条点水的周期为,处振动形成的水波振幅为,处振动形成的水波振幅为,为连线中点,两列波在连线上叠加,离点最近的一个振动减弱点离点的距离为,则下列说法正确的是( )
A. 点为振动减弱点
B. 波的传播速度大小为
C. 、连线上共有7个振动加强点
D. 、连线上振动减弱点处的质点始终处于静止状态
7. 如图甲所示,物块放在光滑的平台上,绕过光滑定滑轮的轻绳一端连在物块上,另一端吊着物块,滑轮与物块间的轻绳水平,用水平力向右拉物块,使其从静止开始做匀加速直线运动,运动位移大小为时,速度大小为,其图像如图乙所示,轻绳足够长,重力加速度为,则下列说法正确的是( )
A. 物块A的质量等于
B. 物块B的质量等于
C. 当时,轻绳上的拉力大小等于
D. 撤去拉力的一瞬间,物块的加速度大小等于
二、多项选择题(本题共3小题,每小题5分,共15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5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
8. 大人和小孩玩“套圈”游戏,大人和小孩所用的圈完全相同,大人和小孩先后将圈水平抛出后套住了同一个物体,已知两圈抛出的位置在同一竖直线上,大人抛圈的位置更高,不计空气阻力,圈看成质点,则大人抛出的圈相对小孩抛出的圈( )
A. 初速度大 B. 空中运动时间长
C. 空中运动过程速度变化快 D. 空中运动过程合外力冲量大
9. 如图所示,物块与质量为的物块用劲度系数为的轻弹簧连接竖直放置处于静止状态,重力加速度为,将物块缓慢向下移的距离,由静止释放物块,当物块运动到最高点时,物块对地面的压力恰好为零,弹簧始终在弹性限度内,则下列说法正确的是( )
A. 物块A的质量等于
B. 物块A的动能最大时,弹簧的弹性势能最小
C. 当物块A运动到最高点时,物块A、B均处于失重状态
D. 物块A从最低点向上运动至最高点过程中,物块A的机械能先增大后减小
10. 如图所示,间距为的水平线、间有垂直于水平面向上的匀强磁场,磁场的磁感应强度大小为,边长为、质量为、电阻为的金属线框静止在光滑水平面上,金属线框在大小为、方向水平向右的恒力作用下由静止开始运动,线框运动过程中边始终与直线平行,线框边刚进磁场时的速度大小与边刚要出磁场时的速度大小均为,则下列说法正确的是( )
A. 线框匀速穿过磁场
B. 线框穿过磁场过程中线框中克服安培力做功为
C. 线框边进磁场前线框运动的时间为
D. 线框穿过磁场过程运动的时间为
三、非选择题(本题共5小题,共57分)
11. 某实验小组要验证牛顿第二定律,装置如图所示,滑块和遮光条的质量为。钩码和动滑轮的质量为、重力加速度为。
(1)实验前,用游标卡尺测出遮光条的宽度,示数如图乙所示,则遮光条的宽度________mm;
(2)先调节气垫导轨水平,不悬挂钩码,开通气源,滑块放在气垫导轨上,轻推滑块,滑块依次通过光电门1、2,观察遮光条的挡光时间,如果通过光电门1和通过光电门2时遮光条遮光时间相等,则可以认为气垫导轨________(填“水平”或“不水平”)。
(3)安装好装置,由静止释放滑块,滑块通过光电门1、2时遮光条遮光时间分别为、,弹簧测力计的示数为,若刻度尺测得两光电门中心的距离为,则滑块运动的加速度大小为________、用字母表示);在误差允许内,如果________(选下面选项),则牛顿第二定律得到验证。
A. B. C. D.
12. 要测一段金属丝的电阻率。
(1)要测量金属丝的电阻率,除了要测量金属丝电阻,你认为还需要测量的物理量是________。
A. 金属丝的长度、金属丝的质量
B. 金属丝的截面直径、金属丝的质量
C. 金属丝的截面直径、金属丝的长度
(2)要测量电阻,实验室提供的器材除待测金属丝外还有:电压表(量程、内阻约)、电流表(量程、内阻)、滑动变阻器(最大电阻)、电源、开关、导线若干。要精确测量金属丝电阻,你认为应选用下列哪一个电路最合适________;
A. B. C. D.
(3)根据合适的电路图连接电路测金属丝的电阻,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移到一端,这样做的目的是________。闭合开关后,调节滑动变阻器,测得多组电压表和电流表的示数,作图像,求出图像的斜率为,得到金属丝电阻________(用、表示)。
13. 如图所示,粗细均匀的U形玻璃管竖直固定放置,管中有一段水银柱,左管开口,右管中封闭一段气柱,左管中水银面比右管中水平面低,大气压强为,求:
(1)右管中封闭气体的压强;
(2)在左管中倒入长的水银柱,结果左右两管中水银液面相平,气体温度不变,则开始时右管中封闭气柱长为多少。
14. 如图所示,水平传送带以的速度沿顺时针方向匀速运行,传送带两端间的距离为2 m,传送带两端紧靠两侧的光滑水平面,传送带上表面与水平面相平,质量均为3 kg的B、C、D三个物块一字排开静止在传送带右侧的水平面上,轻弹簧放在传送带左侧水平面上,弹簧的左端与固定挡板连接,质量为的物块与轻弹簧的右端接触,用力向左推物块压缩弹簧,至某位置时由静止释放物块,物块第一次到达传送带右端时速度也为。已知物块与传送带间的动摩擦因数为0.5,重力加速度为,物块间的碰撞均为弹性正碰,求:
(1)物块A相对传送带滑动时的加速度大小;
(2)弹簧被压缩后具有的弹性势能至少为多少;
(3)物块A与物块B第一次碰撞后,物块A在传送带上运动的总时间。
15. 如图所示,平面直角坐标系在竖直面内,轴竖直向上,在第一象限内的匀强电场沿轴正方向,磁感应强度大小为的匀强磁场垂直于坐标平面向里,光滑绝缘圆弧轨道固定在第二象限内,圆弧轨道与轴相切于点,与轴相交于点。质量为、电荷量为的带正电的小球在点正上方点由静止释放,小球沿圆弧轨道运动后进入第一象限并在第一象限内做直线运动,不计小球的大小,重力加速度为,求:
(1)匀强电场的电场强度大小;
(2)、两点的高度差;
(3)若小球从点进入第一象限时撤去电场,则小球进入磁场后沿轴方向的位移为多少时小球的速度第一次沿轴正向。
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高三物理
注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在本试卷和答题卡上。
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.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求)
1. 放射性较低,成为第四代核能技术的钍基熔盐堆的核燃料。发生衰变的方程为,则下列说法正确的是( )
A.
B.
C. 粒子来自原子核
D. 光子由释放
【答案】C
【解析】
【详解】A.β衰变本质是原子核内中子发生衰变:,衰变过程满足质量数守恒、电荷数守恒。粒子质量数为0,根据质量数守恒得,故A错误;
B.粒子电荷数为-1,根据电荷数守恒得
即,故B错误;
C.粒子是原子核内中子衰变为质子时释放的电子,来自原子核,故C正确;
D.光子是衰变后生成的激发态新核向低能级跃迁时释放的,故D错误。
故选C。
2. 我国“嫦娥”探测器到达月球引力范围后先进入环月圆轨道Ⅰ,在点变轨进入椭圆轨道Ⅱ,探测器在轨道Ⅰ上点运动的线速度大小为、加速度大小为、机械能为、运行周期为;在轨道Ⅱ上点运动的线速度大小为、加速度大小为、机械能为、运行周期为;则下列选项中关系均正确的是( )
A. , B. ,
C. , D. ,
【答案】C
【解析】
【详解】A.在点,探测器到月球中心的距离相等,根据万有引力提供加速度
解得
可知
探测器从轨道Ⅰ变轨到轨道Ⅱ,需要减速做近心运动,所以,故A错误;
B.由上分析知,根据开普勒第三定律
轨道Ⅰ的半径大于轨道Ⅱ的半长轴,所以,故B错误;
CD.由上分析知、;轨道Ⅰ的半长轴大于轨道的半长轴,轨道越高,机械能越大,可知,故C正确,D错误。
故选C。
3. 如图所示,为等腰直角三棱镜,,,一束平行的光束照射在边上,调整入射点的位置,使折射光线刚好照射到点,这时入射点在点,测得,则玻璃砖对光的折射率等于( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】由题意可知,入射光线平行于,,则入射光线与边的夹角为,法线垂直于,所以入射角
在中,,,已知,则,所以
解得
则
折射光线与法线的夹角为折射角,则
根据折射定律
代入数据得
故选A。
4. 如图所示,、是某静电场中的两条直的电场线(方向未标出),一个带电粒子在电场线上点以垂直电场线的方向射出,粒子仅受静电力作用,在粒子从电场线运动到电场线的过程中,下列说法正确的是( )
A. 粒子可能做直线运动 B. 粒子的速度大小可能不变
C. 粒子的电势能一定减小 D. 粒子的加速度一定减小
【答案】B
【解析】
【详解】A.粒子在点受到的静电力方向沿电场线方向,与初速度方向垂直,合力与速度不共线,粒子一定做曲线运动,不可能做直线运动,故A错误;
B.由图可知电场线、不平行,若该电场是由点电荷产生的,且静电力恰好提供粒子做匀速圆周运动的向心力,则粒子做匀速圆周运动,速度大小不变,故B正确;
C.若粒子做匀速圆周运动,静电力不做功,电势能不变,故C错误;
D.若粒子做匀速圆周运动,加速度大小不变;若粒子做向心运动,靠近场源电荷,场强增大,加速度增大,故D错误。
故选B。
5. 如图所示,绕过两光滑定滑轮的轻绳两端分别连接、两球,、两球再用轻绳连接处于静止状态,已知左侧定滑轮与球间的轻绳与竖直方向夹角为、右侧定滑轮与球间轻绳与竖直方向的夹角为,轻绳与水平方向的夹角为,轻绳对球的拉力大小为,轻绳对球的拉力大小为,则下列判断正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】AB.以A、B两球及轻绳b为整体,水平方向受力平衡,左侧绳拉力水平分量等于右侧绳拉力水平分量,即
得,故AB错误;
CD.对A球受力分析,水平方向
得,故C正确D错误;
故选C。
6. 水面上相距的两个柳条分别在水面上处同步点水形成的水波向远处传播,已知两柳条点水的周期为,处振动形成的水波振幅为,处振动形成的水波振幅为,为连线中点,两列波在连线上叠加,离点最近的一个振动减弱点离点的距离为,则下列说法正确的是( )
A. 点为振动减弱点
B. 波的传播速度大小为
C. 、连线上共有7个振动加强点
D. 、连线上振动减弱点处的质点始终处于静止状态
【答案】B
【解析】
【详解】A.两波源同步振动,相位相同,点到两波源的路程差为,满足振动加强条件,故点为振动加强点,故A错误;
B.设波长为,振动减弱点满足路程差
离点最近的减弱点波程差为。设该点距点距离为,则
解得
波速,故B正确;
C.振动加强点满足路程差
、连线上路程差范围为。可能的值为、、。对应点(1个),对应点两侧各1个(2个),对应点两侧各1个(2个),共5个振动加强点,故C错误;
D.振动减弱点的振幅为两列波振幅之差,即
质点仍在振动,并非始终静止,故D错误。
故选B。
7. 如图甲所示,物块放在光滑的平台上,绕过光滑定滑轮的轻绳一端连在物块上,另一端吊着物块,滑轮与物块间的轻绳水平,用水平力向右拉物块,使其从静止开始做匀加速直线运动,运动位移大小为时,速度大小为,其图像如图乙所示,轻绳足够长,重力加速度为,则下列说法正确的是( )
A. 物块A的质量等于
B. 物块B的质量等于
C. 当时,轻绳上的拉力大小等于
D. 撤去拉力的一瞬间,物块的加速度大小等于
【答案】A
【解析】
【详解】AB.对A、B整体分析,根据牛顿第二定律有
由运动学公式
可得
联立解得
结合图乙可知,图像斜率
纵轴截距
解得,
则。故A正确,B错误;
C.当时,代入公式得
解得
对物块B,由牛顿第二定律
解得。故C错误;
D.撤去拉力的瞬间,对整体由牛顿第二定律
解得。故D错误。
故选A。
二、多项选择题(本题共3小题,每小题5分,共15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5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
8. 大人和小孩玩“套圈”游戏,大人和小孩所用的圈完全相同,大人和小孩先后将圈水平抛出后套住了同一个物体,已知两圈抛出的位置在同一竖直线上,大人抛圈的位置更高,不计空气阻力,圈看成质点,则大人抛出的圈相对小孩抛出的圈( )
A. 初速度大 B. 空中运动时间长
C. 空中运动过程速度变化快 D. 空中运动过程合外力冲量大
【答案】BD
【解析】
【详解】A.两圈抛出的位置在同一竖直线上,套住同一个物体,说明水平位移相同。大人抛圈的位置更高,设大人高度为,小孩高度为,则。根据
得
可知大人抛出的圈运动时间较长,即
根据
得
可知大人抛出的圈初速度较小,故A错误;
B.由上述分析可知,大人抛出的圈空中运动时间长,故B正确;
C.两圈在空中运动过程中只受重力作用,加速度均为重力加速度,速度变化快慢相同,故C错误;
D.圈完全相同,质量相等。合外力为重力,合外力的冲量
因为,所以大人抛出的圈合外力冲量大,故D正确。
故选BD。
9. 如图所示,物块与质量为的物块用劲度系数为的轻弹簧连接竖直放置处于静止状态,重力加速度为,将物块缓慢向下移的距离,由静止释放物块,当物块运动到最高点时,物块对地面的压力恰好为零,弹簧始终在弹性限度内,则下列说法正确的是( )
A. 物块A的质量等于
B. 物块A的动能最大时,弹簧的弹性势能最小
C. 当物块A运动到最高点时,物块A、B均处于失重状态
D. 物块A从最低点向上运动至最高点过程中,物块A的机械能先增大后减小
【答案】AD
【解析】
【详解】A.初始状态物块静止,弹簧压缩量
其中为的质量。物块做简谐运动的平衡位置就是初始静止位置。将向下移后释放,振幅
根据简谐运动对称性,最高点位于平衡位置上方处。此时弹簧伸长,对的拉力等于的重力,即弹簧伸长量
由几何关系知
即
解得,故A正确;
B.物块动能最大时处于平衡位置,此时弹簧压缩量,弹性势能不为零。弹簧弹性势能最小时弹簧处于原长,此时物块受力不平衡,动能不是最大,故B错误;
C.当物块运动到最高点时,的加速度向下,处于失重状态。物块对地面的压力为零,但仍静止,加速度为零,不处于失重状态,故C错误;
D.物块从最低点向上运动至最高点过程中,除重力外,弹簧弹力先向上后向下。从最低点到弹簧原长位置,弹力向上,做正功,物块机械能增大;从弹簧原长位置到最高点,弹力向下,做负功,物块的机械能减小。所以物块的机械能先增大后减小,故D正确。
故选AD。
10. 如图所示,间距为的水平线、间有垂直于水平面向上的匀强磁场,磁场的磁感应强度大小为,边长为、质量为、电阻为的金属线框静止在光滑水平面上,金属线框在大小为、方向水平向右的恒力作用下由静止开始运动,线框运动过程中边始终与直线平行,线框边刚进磁场时的速度大小与边刚要出磁场时的速度大小均为,则下列说法正确的是( )
A. 线框匀速穿过磁场
B. 线框穿过磁场过程中线框中克服安培力做功为
C. 线框边进磁场前线框运动的时间为
D. 线框穿过磁场过程运动的时间为
【答案】BCD
【解析】
【详解】A.线框在磁场中运动时,受恒力和安培力作用。在边进入磁场到边离开磁场的过程中,线框切割磁感线,产生感应电流,受安培力阻碍。在边离开磁场到边进入磁场的过程中,线框无感应电流,只受恒力加速。由于边刚进磁场和边刚要出磁场时速度均为,说明线框在磁场中速度发生变化,不可能匀速。故A错误;
B.对线框从边刚进磁场到边刚要出磁场的全过程应用动能定理。初速度为,末速度为,动能变化量为。此过程线框位移为
恒力做功
设克服安培力做功为,则
解得。故B正确;
C.线框边进磁场前,线框在恒力作用下由静止做匀加速直线运动,末速度为。根据动量定理
解得运动时间。故C正确;
D.设线框穿过磁场过程的总时间为。对该过程应用动量定理
即
安培力的冲量
其中为线框切割磁感线的有效位移,即边穿过磁场的位移加上边穿过磁场的位移,共。所以
解得。故D正确;
故选BCD。
三、非选择题(本题共5小题,共57分)
11. 某实验小组要验证牛顿第二定律,装置如图所示,滑块和遮光条的质量为。钩码和动滑轮的质量为、重力加速度为。
(1)实验前,用游标卡尺测出遮光条的宽度,示数如图乙所示,则遮光条的宽度________mm;
(2)先调节气垫导轨水平,不悬挂钩码,开通气源,滑块放在气垫导轨上,轻推滑块,滑块依次通过光电门1、2,观察遮光条的挡光时间,如果通过光电门1和通过光电门2时遮光条遮光时间相等,则可以认为气垫导轨________(填“水平”或“不水平”)。
(3)安装好装置,由静止释放滑块,滑块通过光电门1、2时遮光条遮光时间分别为、,弹簧测力计的示数为,若刻度尺测得两光电门中心的距离为,则滑块运动的加速度大小为________、用字母表示);在误差允许内,如果________(选下面选项),则牛顿第二定律得到验证。
A. B. C. D.
【答案】(1)20.0
(2)水平 (3) ①. ②. A
【解析】
【小问1详解】
游标卡尺是10分度的,精度为。主尺读数为,游标尺第0条刻度线与主尺刻度线对齐,则遮光条的宽度。
【小问2详解】
如果遮光条通过两个光电门的挡光时间相等,说明滑块通过两个光电门时的速度相等,滑块做匀速直线运动,受力平衡,说明气垫导轨已经调节水平。
【小问3详解】
[1]滑块通过光电门1时的速度
通过光电门2时的速度
根据匀变速直线运动的速度位移公式
解得加速度
[2]滑块在水平方向上只受绳子的拉力,绳子的拉力等于弹簧测力计的示数,根据牛顿第二定律有
即
故选A。
12. 要测一段金属丝的电阻率。
(1)要测量金属丝的电阻率,除了要测量金属丝电阻,你认为还需要测量的物理量是________。
A. 金属丝的长度、金属丝的质量
B. 金属丝的截面直径、金属丝的质量
C. 金属丝的截面直径、金属丝的长度
(2)要测量电阻,实验室提供的器材除待测金属丝外还有:电压表(量程、内阻约)、电流表(量程、内阻)、滑动变阻器(最大电阻)、电源、开关、导线若干。要精确测量金属丝电阻,你认为应选用下列哪一个电路最合适________;
A. B. C. D.
(3)根据合适的电路图连接电路测金属丝的电阻,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移到一端,这样做的目的是________。闭合开关后,调节滑动变阻器,测得多组电压表和电流表的示数,作图像,求出图像的斜率为,得到金属丝电阻________(用、表示)。
【答案】(1)C (2)D
(3) ①. 保护电路 ②.
【解析】
【小问1详解】
根据电阻定律
变形得
其中为横截面积,对于圆柱形金属丝
因此需要测量金属丝的长度和截面直径。
故选C。
【小问2详解】
已知电流表内阻,电路采用电流表内接法,可精确计算待测电阻,滑动变阻器采用分压式接法,电压可以从零开始调节,测量范围广,便于多测几组数据。
故选D。
【小问3详解】
[1]闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移到输出电压为零的一端,目的是保护电路;
[2]根据电路图可知,电压表测量的是待测电阻和电流表的总电压,根据欧姆定律有
则图像的斜率
解得
13. 如图所示,粗细均匀的U形玻璃管竖直固定放置,管中有一段水银柱,左管开口,右管中封闭一段气柱,左管中水银面比右管中水平面低,大气压强为,求:
(1)右管中封闭气体的压强;
(2)在左管中倒入长的水银柱,结果左右两管中水银液面相平,气体温度不变,则开始时右管中封闭气柱长为多少。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
右管中封闭气体的压强为
【小问2详解】
设原来右管中封闭气柱长为,根据题意可知,倒入水银柱后,右管中封闭气柱的长为,气体发生等温变化,则
解得
14. 如图所示,水平传送带以的速度沿顺时针方向匀速运行,传送带两端间的距离为2 m,传送带两端紧靠两侧的光滑水平面,传送带上表面与水平面相平,质量均为3 kg的B、C、D三个物块一字排开静止在传送带右侧的水平面上,轻弹簧放在传送带左侧水平面上,弹簧的左端与固定挡板连接,质量为的物块与轻弹簧的右端接触,用力向左推物块压缩弹簧,至某位置时由静止释放物块,物块第一次到达传送带右端时速度也为。已知物块与传送带间的动摩擦因数为0.5,重力加速度为,物块间的碰撞均为弹性正碰,求:
(1)物块A相对传送带滑动时的加速度大小;
(2)弹簧被压缩后具有的弹性势能至少为多少;
(3)物块A与物块B第一次碰撞后,物块A在传送带上运动的总时间。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
物块A相对传送带滑动时,根据牛顿第二定律
解得
【小问2详解】
设要使物块到达传送带右端时的速度大小为,物块滑上传送带时的速度最小为,则
解得
设弹簧被压缩后的最小弹簧势能为,根据能量守恒
解得
【小问3详解】
设物块A与第一次碰撞后,物块的速度大小为、物块的速度大小为,则根据动量守恒定律有
根据机械能守恒定律有
解得
A与B第一次碰撞后至第二次碰撞前,在传送带上运动的时间
由于质量相等,因此与与发生弹性碰撞交换速度。因此与第一次碰撞后获得的速度大小为。
根据碰撞的特点及与与碰撞的特点分析可知,第二次碰撞后,的速度大小,第二次碰撞后至第三次碰撞前,物块在传送带上运动的时间
同理分析可知,物块第三次在传送带上运动的时间
因此运动的总时间
15. 如图所示,平面直角坐标系在竖直面内,轴竖直向上,在第一象限内的匀强电场沿轴正方向,磁感应强度大小为的匀强磁场垂直于坐标平面向里,光滑绝缘圆弧轨道固定在第二象限内,圆弧轨道与轴相切于点,与轴相交于点。质量为、电荷量为的带正电的小球在点正上方点由静止释放,小球沿圆弧轨道运动后进入第一象限并在第一象限内做直线运动,不计小球的大小,重力加速度为,求:
(1)匀强电场的电场强度大小;
(2)、两点的高度差;
(3)若小球从点进入第一象限时撤去电场,则小球进入磁场后沿轴方向的位移为多少时小球的速度第一次沿轴正向。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
小球进入第一象限后做匀速直线运动,则
解得
【小问2详解】
设小球在第一象限内运动的速度大小为,则
解得
设两点的高度差为,根据机械能守恒
解得
【小问3详解】
撤去电场,小球进入磁场时速度沿轴方向的分速度
沿轴方向的分速度
由于
因此小球进入磁场的运动可看成沿轴正向、以速度做匀速直线运动和以做匀速圆周运动,设小球做匀速圆周运动分运动的半径为,根据牛顿第二定律
解得
设小球做圆周运动偏转角为时,小球的速度竖直向上,则
解得
则小球进入磁场后沿轴方向的位移
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