精品解析：广东省揭阳第二中学2025-2026学年高三上学期期中考试物理试卷

揭阳第二中学2025-2026学年度第一学期高三级期中考试 物理学科试卷 本试卷共8页，共15小题，满分100分。考试用时75分钟 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，只有一项是符合题目要求的。 1. 如图所示，在α粒子散射实验中，图中实线表示α粒子的运动轨迹，假定金原子核位置固定，a、b、c为某条轨迹上的三个点，其中a、c两点距金原子核的距离相等，则（　　） A. 大多数α粒子几乎沿原方向返回 B. 卢瑟福根据α粒子散射实验提出了能量量子化理论 C. 在a、c两点金原子核对α粒子的库仑力相同 D. 从a经过b运动到c的过程中，α粒子的电势能先增大后减小 2. 如图所示，一只质量为的蜜蜂沿倾角为的固定幕墙内的水平直线匀速向右爬行。重力加速度大小为。关于蜜蜂所受摩擦力的大小与方向，下列说法正确的是（　　） A. 大小为 B. 大小为 C. 方向水平向左 D. 方向水平向右 3. 新能源电动汽车常用交流充电桩进行充电，如图所示为交流充电桩的供电电路，为输电线的总电阻。配电设施的输出电压为，升压变压器原、副线圈的匝数比为，降压变压器原、副线圈的匝数比为，充电桩的输出电压，功率为，变压器均视为理想变压器，下列说法中正确的是（　　） A. 交变电流的周期是 B. 充电桩电流的有效值为 C. 时刻，电压表示数为 D. 电压表示数始终是 4. 如图将某种透明材质的三棱镜置于水中，为其截面，其中，一束由a、b单色光组成的复色光从水中以角度i入射三棱镜再从三棱镜射出，光路如图所示，则（　　） A. 该材质相对水是光密介质 B. a单色光在该材质中传播速度大于在水中传播速度 C. 增大入射角i，AC界面出射时b光先消失 D. 减小入射角i，AC界面出射时b光先消失 5. 弹射座椅是飞行员的“救命神器”，当飞机遇险时，座椅下的动力装置将座椅和飞行员一起弹射出机舱，然后座椅配置的降落伞张开，使飞行员安全降落。若某飞机意外故障竖直下坠，弹射座椅紧急弹出，弹射座椅弹出时的加速度大小为、方向水平，重力加速度大小为，则当弹射座椅弹出时。弹射座椅对飞行员的作用力大小与飞行员所受重力大小的比值为（　　） A. B. C. D. 6. 如图所示为校园清洁车的行驶画面。若质量为m的清洁车在平直的校道上从静止开始沿直线加速行驶，经过时间t前进的距离为s，且速度达到最大值vm。设这一过程中电动机的牵引力功率恒为P，清洁车所受阻力恒为f，那么这段时间内（　　） A. 小车做匀加速运动 B. 小车受到的牵引力逐渐增大 C. 小车受到的合外力所做的功为Pt D. 小车受到的牵引力做的功为 7. 如图所示，ABCD为匀强电场中相邻的四个等势面，等势面与水平方向的夹角，一带正电小球经过等势面A上的点时，速度方向水平，小球沿直线运动，经过等势面D上的点时速度恰好为零，已知小球质量为，带电量，ad间的距离为，重力加速度，，，则下列说法正确的是（　　） A. 匀强电场强度大小为7.5N/C B. 小球在a点的速度大小为1.5m/s C. A和B两等势面的电势差 D. 若小球从d点沿da方向水平射入，则小球的运动轨迹为曲线 二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18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6分，选对但不全的得3分，有错选的得0分。 8. 如图所示，某卫星被月球俘获后绕月球沿椭圆轨道I运动，在近月点制动后，卫星沿椭圆轨道II运动，轨道I的近月点到月面的距离极短，远月点到月面的高度为；轨道II的近月点与轨道I的近月点重合。远月点到月面的高度为。卫星在轨道I上运行的周期是卫星在轨道II上运行周期的8倍。引力常量为，月面的重力加速度大小为，将月球视为质量分布均匀的球体，忽略月球自转的影响。下列说法正确的是（　　） A. 月球的半径为 B. 月球的半径为 C. 月球的密度为 D. 月球的密度为 9. 图甲为《天工开物》中耕牛整理田地的场景，简化的物理模型如图乙所示，人站立在农具耙的中间位置，耙与水平地面平行，两条绳子相互平行且垂直于耙边缘。已知绳子与水平地面夹角θ为25.5°，sin25.5°=0.43，cos25.5°=0.90。某过程中，每条绳子拉力F均为250N，人与耙沿直线匀速前进了10m。则下列说法正确的是（　　） A. 换两条更长的绳子，人与耙仍匀速前进，人受到的摩擦力增大 B. 地面对耙的阻力大小为450N C. 耙所受合力对耙所做的总功为5000J D. 两条绳子拉力对耙所做的总功为4500J 10. 如图所示，固定斜面AC的倾角为30°，其中AB部分光滑，长为5L；BC部分粗糙且足够长。6个质量均为m的相同滑块（可视为质点）、用长为L的轻杆相连放置在斜面上，初始时滑块1恰好位于B点。释放后滑块组开始下滑，已知滑块4进入BC后能做匀速运动，下列说法中正确的是（　　） A. 滑块与斜面间的动摩擦因数为 B. 滑块组匀速运动时速度的大小为 C. 滑块4通过B点前的瞬间，滑块4、5间杆的作用力大小为 D. 滑块4通过B点后的瞬间，滑块4、5间杆的作用力大小为 三、非选择题：本题共5小题，共54分，考生根据要求作答。 11. 某实验小组用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律。当地重力加速度大小g=9.80m/s2。主要实验步骤如下： ①用游标卡尺测量钢球的直径d； ②将光电门固定在铁架台上，用刻度尺测量钢球释放处到光电门的竖直高度h（h≫d）； ③由静止释放钢球，记录钢球挡光时间t，得出钢球通过光电门时的速度大小v； ④改变光电门的位置，重复实验5次； ⑤根据实验数据h和v2绘制v2−h图像，如图丙所示。 （1）若用游标卡尺测量钢球的直径，示数如图乙所示，则该示数为___________mm。 （2）若图丙中图线的斜率k=___________m/s2（结果保留四位有效数字），则可验证机械能守恒定律，但实际上，实验中得到图线的斜率___________（填“偏小”或“偏大”）。 （3）实验中发现钢球的动能增加量ΔEk总是略小于重力势能减少量ΔEp，产生这一结果的原因可能是___________。 A. 空气阻力对钢球做负功 B. 光电门未水平放置 C. 刻度尺读数存在偶然误差 12. 某同学练习使用多用电表。多用电表的表盘如图甲所示。 （1）使用多用电表前，观察指针是否对齐左端“0”刻度线。若未对齐，则应调节___________（填“机械调零”或“欧姆调零”）旋钮。 （2）将选择开关旋至欧姆挡“”倍率，红、黑表笔分别与某一电阻的两端相接，若指针指在图甲中的虚线①位置，则选择开关应旋至___________（填“”或“”）倍率，然后欧姆调零，再测量，指针指在图甲中的实线②位置，则___________。 （3）多用电表欧姆挡表盘的中心刻度值为“15”，多用电表欧姆挡“”倍率的内部电路如图乙所示，在图乙中，电流表的满偏电流，内阻，电源的内阻，则电源的电动势___________（结果保留两位有效数字），调零电阻的最大阻值应选用___________（填“10Ω”“20Ω”或“10kΩ”）。 13. 某学习小组自制了一个自动火情报警装置，其原理如图所示。一导热性能良好的汽缸固定在水平面上，汽缸开口向上，用质量、横截面积为的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞可沿汽缸壁无摩擦地滑动。当外界的温度为27℃时，活塞下表面距汽缸底部的距离，活塞上表面距固定的压力传感器的距离。当出现火情，压力传感器所受压力为时，触发报警器工作。已知外界大气的压强且始终保持不变，重力加速度g取。求： （1）活塞刚接触力传感器时气体的温度； （2）环境温度为多少时，触发报警器工作。 14. 如图甲所示，在公元1267-～1273年闻名于世的“襄阳炮”其实是一种大型抛石机。将石块放在长臂一端的石篮中，在短臂端挂上重物。发射前将长臂端往下拉至地面，然后突然松开，石袋中的石块过最高点时就被拋出。现将其简化为图乙所示。将一质量m=80kg的可视为质点的石块装在长m的长臂末端的石篮中，初始时长臂与水平面成30°，松开后，长臂转至竖直位置时石块被水平抛出落在水平地面上。石块落地点与O点的水平距离s=100m。忽略长臂、短臂和石袋的质量，不计空气阻力和所有摩擦，g=10m/s2，求： （1）石块水平抛出时的初速度v0； （2）石块从A到最高点的过程中石篮对石块做功W； （3）石块圆周运动至最高点时，石块对石篮的作用力F。 15. 有一款趣味游戏装置，由水平直轨道ABC和半径为R的竖直光滑半圆形轨道CDE组成，直轨道AB段光滑，BC段粗糙，O点为半圆形轨道的圆心。在O点左侧同一水平线上相距2R处固定一个小网兜P，将自然长度小于AB段长度的轻弹簧左端固定在竖直挡板上，右端放一小球1（与弹簧不栓接），小球2静置于B处。游戏者将球1向左压缩弹簧到某一位置后（弹簧处在弹性限度内）由静止释放，与球2发生弹性正碰，碰撞后，球1立即锁定。若球2能从半圆形轨道最高点E水平飞出，并落入网兜P，视为挑战成功。已知球1的质量为m，球2的质量为，球2在BC段所受的摩擦力大小，g为重力加速度，两小球均视为质点。若游戏挑战成功，求： （1）球2通过E点时的速度大小； （2）球2经过圆轨道最低点C时对轨道的压力大小； （3）球1静止释放时弹簧弹性势能的大小。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 揭阳第二中学2025-2026学年度第一学期高三级期中考试 物理学科试卷 本试卷共8页，共15小题，满分100分。考试用时75分钟 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，只有一项是符合题目要求的。 1. 如图所示，在α粒子散射实验中，图中实线表示α粒子的运动轨迹，假定金原子核位置固定，a、b、c为某条轨迹上的三个点，其中a、c两点距金原子核的距离相等，则（　　） A. 大多数α粒子几乎沿原方向返回 B. 卢瑟福根据α粒子散射实验提出了能量量子化理论 C. 在a、c两点金原子核对α粒子的库仑力相同 D. 从a经过b运动到c的过程中，α粒子的电势能先增大后减小 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据α粒子散射现象可知，大多数粒子击中金箔后几乎沿原方向前进，故A错误； B．卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，提出了原子的核式结构模型，普朗克根据黑体辐射的规律第一次提出了能量量子化理论，故B错误； C．库仑力是矢量，虽大小相等，但其方向不同，故C错误； D．粒子受到电场力作用，根据电场力做功特点可知，α粒子从a经过b运动到c的过程中电场力先做负功后做正功，所以粒子的电势能先增大后减小，故D正确。 故选D。 2. 如图所示，一只质量为的蜜蜂沿倾角为的固定幕墙内的水平直线匀速向右爬行。重力加速度大小为。关于蜜蜂所受摩擦力的大小与方向，下列说法正确的是（　　） A. 大小为 B. 大小为 C. 方向水平向左 D. 方向水平向右 【答案】A 【解析】 【详解】蜜蜂受到重力、幕墙对它的支持力以及幕墙对它的摩擦力，根据物体的平衡条件可知，蜜蜂所受的摩擦力大小为，方向垂直水平直线沿幕墙向上。 故选A。 3. 新能源电动汽车常用交流充电桩进行充电，如图所示为交流充电桩的供电电路，为输电线的总电阻。配电设施的输出电压为，升压变压器原、副线圈的匝数比为，降压变压器原、副线圈的匝数比为，充电桩的输出电压，功率为，变压器均视为理想变压器，下列说法中正确的是（　　） A. 交变电流的周期是 B. 充电桩电流的有效值为 C. 时刻，电压表示数为 D. 电压表示数始终是 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据充电桩的输出电压表达式可知， 则交流电的周期，故A错误； B．根据充电桩输出电源表达式可知，输出电压的最大值 有效值 充电桩电流的有效值，故B错误； CD．电压表的读数始终为电路有效值，则， 得， 则电阻两端电压为，故C错误，D正确； 故选D。 4. 如图将某种透明材质的三棱镜置于水中，为其截面，其中，一束由a、b单色光组成的复色光从水中以角度i入射三棱镜再从三棱镜射出，光路如图所示，则（　　） A. 该材质相对水是光密介质 B. a单色光在该材质中传播速度大于在水中传播速度 C. 增大入射角i，AC界面出射时b光先消失 D. 减小入射角i，AC界面出射时b光先消失 【答案】B 【解析】 【详解】A．根据图线可知，光从该介质进入水中时折射角小于入射角，所以该材质相对水是光疏介质，故A错误； B．对a单色光，该材质相对水是光疏介质，即a光在水中的折射率大于在该介质中的折射率，根据 可知a单色光在该材质中传播速度大于在水中传播速度，故B正确； CD． 该材质是光疏介质，水是光密介质，因此从该材质射向水中时不会发生全反射，也就不会有AC界面的出射光消失，只能在AB界面发生全反射，CD错误。 故选B。 5. 弹射座椅是飞行员的“救命神器”，当飞机遇险时，座椅下的动力装置将座椅和飞行员一起弹射出机舱，然后座椅配置的降落伞张开，使飞行员安全降落。若某飞机意外故障竖直下坠，弹射座椅紧急弹出，弹射座椅弹出时的加速度大小为、方向水平，重力加速度大小为，则当弹射座椅弹出时。弹射座椅对飞行员的作用力大小与飞行员所受重力大小的比值为（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】设飞行员的质量为，当弹射座椅弹出时，座椅对飞行员的作用力大小为，由牛顿第二定律有 解得 可得，C正确。 故选C。 6. 如图所示为校园清洁车的行驶画面。若质量为m的清洁车在平直的校道上从静止开始沿直线加速行驶，经过时间t前进的距离为s，且速度达到最大值vm。设这一过程中电动机的牵引力功率恒为P，清洁车所受阻力恒为f，那么这段时间内（　　） A. 小车做匀加速运动 B. 小车受到的牵引力逐渐增大 C. 小车受到的合外力所做的功为Pt D. 小车受到的牵引力做的功为 【答案】D 【解析】 【详解】AB．清洁车以恒定功率P启动，根据，速度v增大时，牵引力F减小。 由牛顿第二定律 F减小，则加速度a减小，所以清洁车做加速度减小的变加速直线运动，不是匀加速运动，A错误，B错误； C．合外力做功等于动能的变化量，也等于牵引力做功与阻力做功的差值。牵引力做功 但合外力做功，C错误； D．根据动能定理 则牵引力做功，D正确。 故选D。 7. 如图所示，ABCD为匀强电场中相邻的四个等势面，等势面与水平方向的夹角，一带正电小球经过等势面A上的点时，速度方向水平，小球沿直线运动，经过等势面D上的点时速度恰好为零，已知小球质量为，带电量，ad间的距离为，重力加速度，，，则下列说法正确的是（　　） A. 匀强电场强度大小为7.5N/C B. 小球在a点的速度大小为1.5m/s C. A和B两等势面的电势差 D. 若小球从d点沿da方向水平射入，则小球的运动轨迹为曲线 【答案】B 【解析】 【详解】A．根据小球的受力图，有 解得 选项A错误； B．小球在运动过程的加速度满足 解得 根据 解得 选项B正确； C．粒子在运动过程中，重力不做功，故 解得 选项C错误； D．若小球从点水平射入，小球受到的电场力方向水平向左，小球做加速直线运动，选项D错误。 故选B。 二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18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6分，选对但不全的得3分，有错选的得0分。 8. 如图所示，某卫星被月球俘获后绕月球沿椭圆轨道I运动，在近月点制动后，卫星沿椭圆轨道II运动，轨道I的近月点到月面的距离极短，远月点到月面的高度为；轨道II的近月点与轨道I的近月点重合。远月点到月面的高度为。卫星在轨道I上运行的周期是卫星在轨道II上运行周期的8倍。引力常量为，月面的重力加速度大小为，将月球视为质量分布均匀的球体，忽略月球自转的影响。下列说法正确的是（　　） A. 月球的半径为 B. 月球的半径为 C. 月球的密度为 D. 月球的密度为 【答案】AC 【解析】 【详解】AB．设月球的半径为，则轨道I、的半长轴分别为， 根据开普勒第三定律有 解得 故A正确，B错误； CD．设月球的质量为，卫星的质量为，则有 而月球的密度 其中月球的体积 联立解得 故C正确，D错误。 故选AC。 9. 图甲为《天工开物》中耕牛整理田地的场景，简化的物理模型如图乙所示，人站立在农具耙的中间位置，耙与水平地面平行，两条绳子相互平行且垂直于耙边缘。已知绳子与水平地面夹角θ为25.5°，sin25.5°=0.43，cos25.5°=0.90。某过程中，每条绳子拉力F均为250N，人与耙沿直线匀速前进了10m。则下列说法正确的是（　　） A. 换两条更长的绳子，人与耙仍匀速前进，人受到的摩擦力增大 B. 地面对耙的阻力大小为450N C. 耙所受合力对耙所做的总功为5000J D. 两条绳子拉力对耙所做的总功为4500J 【答案】BD 【解析】 【详解】A．由题可知，人与耙沿水平匀速运动，故人受力平衡，水平方向不受摩擦力的作用，故A错误； B．根据力的分解及平衡条件可得，故B正确； C．耙做匀速直线运动，合力为零，因此耙所受合力对耙不做功，故C错误； D．根据功的计算公式可得，故D正确。 故选BD。 10. 如图所示，固定斜面AC的倾角为30°，其中AB部分光滑，长为5L；BC部分粗糙且足够长。6个质量均为m的相同滑块（可视为质点）、用长为L的轻杆相连放置在斜面上，初始时滑块1恰好位于B点。释放后滑块组开始下滑，已知滑块4进入BC后能做匀速运动，下列说法中正确的是（　　） A. 滑块与斜面间的动摩擦因数为 B. 滑块组匀速运动时速度的大小为 C. 滑块4通过B点前的瞬间，滑块4、5间杆的作用力大小为 D. 滑块4通过B点后的瞬间，滑块4、5间杆的作用力大小为 【答案】AC 【解析】 【详解】A．由题意可得 解得 故A正确； B．从滑块1到滑块4进入BC的瞬间过程，由动能定理得 解得 故B错误； C．滑块4进入BC前，对整体由牛顿第二定律得 解得 对滑块5、6有 解得 故C正确； D．滑块4进入BC后瞬间做匀速运动，对滑块5、6有 故D错误。 故选AC。 三、非选择题：本题共5小题，共54分，考生根据要求作答。 11. 某实验小组用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律。当地重力加速度大小g=9.80m/s2。主要实验步骤如下： ①用游标卡尺测量钢球的直径d； ②将光电门固定在铁架台上，用刻度尺测量钢球释放处到光电门的竖直高度h（h≫d）； ③由静止释放钢球，记录钢球挡光时间t，得出钢球通过光电门时的速度大小v； ④改变光电门的位置，重复实验5次； ⑤根据实验数据h和v2绘制v2−h图像，如图丙所示。 （1）若用游标卡尺测量钢球的直径，示数如图乙所示，则该示数为___________mm。 （2）若图丙中图线的斜率k=___________m/s2（结果保留四位有效数字），则可验证机械能守恒定律，但实际上，实验中得到图线的斜率___________（填“偏小”或“偏大”）。 （3）实验中发现钢球的动能增加量ΔEk总是略小于重力势能减少量ΔEp，产生这一结果的原因可能是___________。 A. 空气阻力对钢球做负功 B. 光电门未水平放置 C. 刻度尺读数存在偶然误差 【答案】（1）9.20 （2） ①. 19.60 ②. 偏小 （3）A 【解析】 【小问1详解】 游标卡尺的主尺示数为9mm，游标尺的示数为 则最终示数为 【小问2详解】 [1]根据机械能守恒定律有 可得 则v2−h图线的斜率 [2]根据功能关系有 可得 考虑到空气阻力的影响，图线的斜率略小于理论值19.60m/s2。 【小问3详解】 A．计算得ΔEk<ΔEp，由于纸带和打点计时器的摩擦以及空气阻力的存在，导致重力势能减小量没有全部转化为动能，故A正确； B．光电门未水平放置，会导致钢球释放处到光电，门的竖直高度h偏大或偏小，有可能出现动能的增加量大于重力势能减小量的情况，故B错误； C．偶然误差总是有时偏大，有时偏小，并且偏大偏小的概率相同；刻度尺读数存在偶然误差，会导致钢球释放处到光电门的竖直高度h偏大或偏小，有可能出现动能的增加量大于重力势能减小量的情况，故C错误。 故选A。 12. 某同学练习使用多用电表。多用电表的表盘如图甲所示。 （1）使用多用电表前，观察指针是否对齐左端“0”刻度线。若未对齐，则应调节___________（填“机械调零”或“欧姆调零”）旋钮。 （2）将选择开关旋至欧姆挡“”倍率，红、黑表笔分别与某一电阻的两端相接，若指针指在图甲中的虚线①位置，则选择开关应旋至___________（填“”或“”）倍率，然后欧姆调零，再测量，指针指在图甲中的实线②位置，则___________。 （3）多用电表欧姆挡表盘的中心刻度值为“15”，多用电表欧姆挡“”倍率的内部电路如图乙所示，在图乙中，电流表的满偏电流，内阻，电源的内阻，则电源的电动势___________（结果保留两位有效数字），调零电阻的最大阻值应选用___________（填“10Ω”“20Ω”或“10kΩ”）。 【答案】（1）机械调零 （2） ①. ②. 1300 （3） ①. ②. 【解析】 【小问1详解】 使用多用电表前，若指针未对齐左端“0”刻度线，则需进行机械调零。 【小问2详解】 [1][2]多用电表欧姆挡选择倍率时，应使指针尽量指向表盘中间三分之一区域（中值电阻附近）。指针的偏角小，说明待测电阻的阻值较大，应换更高倍率，即“”倍率，可得13. 【小问3详解】 [1]多用电表欧姆挡“”倍率对应的中值电阻 则有 [2]的最小值为，调零电阻的最大阻值应选用20Ω。 13. 某学习小组自制了一个自动火情报警装置，其原理如图所示。一导热性能良好的汽缸固定在水平面上，汽缸开口向上，用质量、横截面积为的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞可沿汽缸壁无摩擦地滑动。当外界的温度为27℃时，活塞下表面距汽缸底部的距离，活塞上表面距固定的压力传感器的距离。当出现火情，压力传感器所受压力为时，触发报警器工作。已知外界大气的压强且始终保持不变，重力加速度g取。求： （1）活塞刚接触力传感器时气体的温度； （2）环境温度为多少时，触发报警器工作。 【答案】（1）330K （2）450K 【解析】 【小问1详解】 活塞与力传感器接触前，对活塞进行分析，根据平衡条件有 解得 上述过程压强一定，根据盖吕萨克定律有 其中 解得 【小问2详解】 压力传感器所受压力为时，触发报警器工作，此时对活塞进行分析，根据平衡条件有 解得 根据查理定律有 解得 14. 如图甲所示，在公元1267-～1273年闻名于世的“襄阳炮”其实是一种大型抛石机。将石块放在长臂一端的石篮中，在短臂端挂上重物。发射前将长臂端往下拉至地面，然后突然松开，石袋中的石块过最高点时就被拋出。现将其简化为图乙所示。将一质量m=80kg的可视为质点的石块装在长m的长臂末端的石篮中，初始时长臂与水平面成30°，松开后，长臂转至竖直位置时石块被水平抛出落在水平地面上。石块落地点与O点的水平距离s=100m。忽略长臂、短臂和石袋的质量，不计空气阻力和所有摩擦，g=10m/s2，求： （1）石块水平抛出时的初速度v0； （2）石块从A到最高点的过程中石篮对石块做功W； （3）石块圆周运动至最高点时，石块对石篮的作用力F。 【答案】（1）50m/s；（2）1.16105J；（3）1.42104N 【解析】 【分析】 【详解】(1)石块平抛运动的高度 根据 解得 则初速度为 (2)根据动能定理可得 (3)石块圆周运动至最高点时，根据牛顿第二定律有 可得 方向向上 15. 有一款趣味游戏装置，由水平直轨道ABC和半径为R的竖直光滑半圆形轨道CDE组成，直轨道AB段光滑，BC段粗糙，O点为半圆形轨道的圆心。在O点左侧同一水平线上相距2R处固定一个小网兜P，将自然长度小于AB段长度的轻弹簧左端固定在竖直挡板上，右端放一小球1（与弹簧不栓接），小球2静置于B处。游戏者将球1向左压缩弹簧到某一位置后（弹簧处在弹性限度内）由静止释放，与球2发生弹性正碰，碰撞后，球1立即锁定。若球2能从半圆形轨道最高点E水平飞出，并落入网兜P，视为挑战成功。已知球1的质量为m，球2的质量为，球2在BC段所受的摩擦力大小，g为重力加速度，两小球均视为质点。若游戏挑战成功，求： （1）球2通过E点时的速度大小； （2）球2经过圆轨道最低点C时对轨道的压力大小； （3）球1静止释放时弹簧弹性势能的大小。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 球2从半圆轨道上E点飞出后做平抛运动，在竖直方向，有 在水平方向，有 联立解得 【小问2详解】 球2从C点运动到E点过程中，机械能守恒，取水平面为零势能面，有 联立解得 圆周运动最低点C处，轨道对球2的支持力和球2重力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律有 球2对轨道的压力和轨道对球2的支持力是作用力与反作用力，根据牛顿第三定律有 联立得球2对轨道的压力为 【小问3详解】 球2从B到C，根据动能定理有 解得 球1和球2的碰撞为弹性碰撞，设碰前球1的速度为，碰后球1、球2的速度分别为，， 取向右为正方向，系统动量守恒有 系统能量守恒有 联立解得 弹簧将球1弹出过程中，弹性势能转化为小球动能，有 联立解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $