精品解析:陕西省渭南市临渭区2024-2025学年高二下学期期末物理试卷
2026-07-02
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2份
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22页
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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 | 2025-2026 |
| 地区(省份) | 陕西省 |
| 地区(市) | 渭南市 |
| 地区(区县) | 临渭区 |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 1.11 MB |
| 发布时间 | 2026-07-02 |
| 更新时间 | 2026-07-02 |
| 作者 | 学科网试题平台 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-07-02 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/58615607.html |
| 价格 | 5.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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内容正文:
临渭区2024~2025学年度第二学期期末教学质量调研
高二物理试题
注意事项:
1、本试题共6页,满分100分,时间75分钟。
2、答卷前,考生务必将自己的姓名和准考证号填写在答题卡上。
3、回答选择题时,选出每小题答案后,用2B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,再选涂其它答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
4、考试结束后,监考员将答题卡按顺序收回,装袋整理;试题不回收。
第Ⅰ卷(选择题共46分)
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. 用立体影院的特殊眼镜去观看手机液晶屏幕,左镜片明亮,右镜片暗,现在将手机屏幕旋转90度,会观察到( )
A. 两镜片都变亮 B. 两镜片都变暗 C. 两镜片没有任何变化 D. 左镜片变暗,右镜片变亮
2. 如图,光滑水平地面上有一小车,一轻弹簧的一端与车厢的挡板相连,另一端与滑块相连,滑块与车厢的水平底板间有摩擦。用力向右推动车厢使弹簧压缩,撤去推力时滑块在车厢底板上有相对滑动。在地面参考系(可视为惯性系)中,从撤去推力开始,小车、弹簧和滑块组成的系统( )
A. 动量守恒,机械能守恒
B. 动量守恒,机械能不守恒
C. 动量不守恒,机械能守恒
D. 动量不守恒,机械能不守恒
3. 自主学习活动中,同学们对密闭容器中的氢气性质进行讨论,下列说法中正确的是( )
A. 体积增大时,氢气分子的密集程度保持不变
B. 压强增大是因为氢气分子之间斥力增大
C. 因为氢气分子很小,所以氢气在任何情况下均可看成理想气体
D. 温度变化时,氢气分子速率分布中各速率区间的分子数占总分子数的百分比会变化
4. 图1和图2中曲线分别描述了某物理量随分子间的距离变化的规律,为平衡位置。现有如下物理量:①分子势能,②分子间引力,③分子间斥力,④分子间引力和斥力的合力,则曲线对应的物理量分别是( )
A. ①③② B. ②④③ C. ④①③ D. ①④③
5. 抗日战争时期,我军缴获不少敌军武器武装自己,其中某轻机枪子弹弹头质量约8 g,出膛速度大小约750 m/s。某战士在使用该机枪连续射击1分钟的过程中,机枪所受子弹的平均反冲力大小约12 N,则机枪在这1分钟内射出子弹的数量约为( )
A. 40 B. 80 C. 120 D. 160
6. 将阻值为50Ω的电阻接在正弦式交流电源上。电阻两端电压随时间的变化规律如图所示。下列说法正确的是( )
A. 该交流电的频率为100Hz
B. 电阻两端电压表达式为
C. 电阻在1秒内消耗的电能为1J
D. 通过电阻电流的峰值为0.2A
7. 图甲为用手机和轻弹簧制作的一个振动装置。手机加速度传感器记录了手机在竖直方向的振动情况,以向上为正方向,得到手机振动过程中加速度a随时间t变化的曲线为正弦曲线,如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. 时,弹簧弹力为0
B. 时,手机位于平衡位置上方
C. 从至,手机的动能增大
D. a随t变化的关系式为
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,有选错的得0分。
8. 质量为和的两个物体在光滑水平面上正碰,其位置坐标随时间变化的图像如图所示。下列说法正确的是( )
A. 碰撞前的速率小于的速率 B. 碰撞后的速率大于的速率
C. 碰撞后的动量大于的动量 D. 碰撞后的动能小于的动能
9. 如图(a)所示,两根间距为L、足够长的光滑平行金属导轨竖直放置并固定,顶端接有阻值为R的电阻,垂直导轨平面存在变化规律如图(b)所示的匀强磁场,t=0时磁场方向垂直纸面向里。在t=0到t=2t0的时间内,金属棒水平固定在距导轨顶端L处;t=2t0时,释放金属棒。整个过程中金属棒与导轨接触良好,导轨与金属棒的电阻不计,则( )
A. 在时,金属棒受到安培力的大小为
B. 在t=t0时,金属棒中电流的大小为
C. 在时,金属棒受到安培力的方向竖直向上
D. 在t=3t0时,金属棒中电流的方向向右
10. 位于坐标原点O的波源在时开始振动,振动图像如图所示,所形成的简谐横波沿x轴正方向传播。平衡位置在处的质点P开始振动时,波源恰好第2次处于波谷位置,则( )
A. 波的周期是0.1s
B. 波的振幅是0.2m
C. 波的传播速度是10m/s
D. 平衡位置在处的质点Q开始振动时,质点P处于波峰位置
第Ⅱ卷(非选择题共54分)
三、实验探究题(本大题共2小题,计15分)
11. 某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率,所用的玻璃砖两面平行。正确操作后,做出的光路图及测量的相关角度如图甲所示。
(1)下列说法正确的是( )
A. 在插P3和P4时,只需要P4挡住P3即可确定出射光线的光路
B. P1、P2及P3、P4之间的距离适当大些,可以提高准确度
C. 实验中入射角θ适当偏大一点,测量结果越准确
D. 实验中大头针P1、P2越靠近法线测量结果越准确
(2)由于实验时忘了携带刻度尺、量角器等工具,该同学利用坐标纸进行数据处理,他利用图乙可以计算出玻璃砖的折射率为________。
(3)“插针法”确定好光路后,另一同学在坐标纸上确定界面的时候,不小心把玻璃砖整体平行上移一小段距离d,如图丙所示,此时他计算出的玻璃砖折射率___。(选填“偏大”“偏小”或“不变”)
12. 某同学利用如图所示的装置测量当地的重力加速度.实验步骤如下:
A.按装置图安装好实验装置;
B.用游标卡尺测量小球的直径d;
C.用米尺测量悬线的长度L;
D.让小球在竖直平面内小角度摆动,当小球经过最低点时开始计时,并计数为0,此后小球每经过最低点一次,依次计数1、2、3、…,当数到20时,停止计时,测得时间为t;
E.多次改变悬线长度,对应每个悬线长度,都重复实验步骤C、D;
F.计算出每个悬线长度对应的t2;
G.以t2为纵坐标、L为横坐标,作出t2-L图线。
结合上述实验,完成下列问题:
(1)用游标为10分度的游标卡尺测量小球直径,某次测量示数如图所示,读出小球直径d为________ cm。
(2)该同学根据实验数据,利用计算机作出t2-L图线如图所示。根据图线拟合得到方程t2=404.0L+3.07,由此可以得出当地的重力加速度g=_____ m/s2。(取π2=9.86,结果保留3位有效数字)
(3)从理论上分析图线没有过坐标原点的原因,下列分析正确的是________.
A.不应在小球经过最低点时开始计时,应该在小球运动到最高点时开始计时
B.开始计时后,不应记录小球经过最低点的次数,而应记录小球做全振动的次数
C.不应作t2-L图线,而应作t-L图线
D.不应作t2-L图线,而应作t2-(L+d)图线
四、解答题(本大题共3小题,计39分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。)
13. 如图所示,一种光学传感器是通过接收器Q接收到光的强度变化而触发工作的,光从挡风玻璃内侧P点射向外侧M点再折射到空气中,测得入射角为,折射角为;光从P点射向外侧N点,刚好发生全反射并被Q接收,已知挡风玻璃的厚度为d,光在真空中的传播速度为c,求:
(1)该挡风玻璃的折射率;
(2)光从接光源P经过N点到收器Q的时间t。
14. 足够长的玻璃管水平放置,用长19cm的水银封闭一段长为25cm的空气柱,大气压强为76cmHg,环境温度为300K,将玻璃管缓慢顺时针旋转到竖直,则:
(1)空气柱长度变为多少?
(2)当气体温度变为360K时,空气柱长度又是多少?
15. 如图所示,水平轨道的右侧B点平滑地衔接一半径为r=1.8m的光滑弧形轨道,C为轨道的最高点,两个可视为质点的物体P、Q放在水平轨道的A点,两物体之间有质量可忽略不计的炸药,已知A点左侧粗糙,AB段光滑,t=0时刻炸药爆炸,爆炸过程放出的能量均转化为物体P、Q的动能,经过一段时间物体Q刚好到达C点。物体P、Q的质量分别为m1=2kg、m2=1kg,两物体与A点左侧轨道的动摩擦因数均为μ=0.15,A、B两点之间的距离为x0=6m,重力加速度g=10m/s2。求:
(1)物体Q经过B点时的速度及对轨道的压力大小;
(2)爆炸后瞬间,物体P、Q的动能之和;
(3)通过计算说明,物体Q返回水平面后能否与物体P发生碰撞,若不能,求出物体Q静止时到A点的距离;若能,且该碰撞为弹性碰撞,求最终两物体之间的距离。
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临渭区2024~2025学年度第二学期期末教学质量调研
高二物理试题
注意事项:
1、本试题共6页,满分100分,时间75分钟。
2、答卷前,考生务必将自己的姓名和准考证号填写在答题卡上。
3、回答选择题时,选出每小题答案后,用2B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,再选涂其它答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
4、考试结束后,监考员将答题卡按顺序收回,装袋整理;试题不回收。
第Ⅰ卷(选择题共46分)
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. 用立体影院的特殊眼镜去观看手机液晶屏幕,左镜片明亮,右镜片暗,现在将手机屏幕旋转90度,会观察到( )
A. 两镜片都变亮 B. 两镜片都变暗 C. 两镜片没有任何变化 D. 左镜片变暗,右镜片变亮
【答案】D
【解析】
【详解】立体影院的特殊眼镜是利用了光的偏振,其镜片为偏振片,戴着立体影院的特殊眼镜去观看手机液晶屏幕,左镜片明亮,右镜片暗,根据偏振原理可知将手机屏幕旋转90度后左镜片变暗,右镜片变亮。
故选D。
2. 如图,光滑水平地面上有一小车,一轻弹簧的一端与车厢的挡板相连,另一端与滑块相连,滑块与车厢的水平底板间有摩擦。用力向右推动车厢使弹簧压缩,撤去推力时滑块在车厢底板上有相对滑动。在地面参考系(可视为惯性系)中,从撤去推力开始,小车、弹簧和滑块组成的系统( )
A. 动量守恒,机械能守恒
B. 动量守恒,机械能不守恒
C. 动量不守恒,机械能守恒
D. 动量不守恒,机械能不守恒
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】因为滑块与车厢水平底板间有摩擦,且撤去推力后滑块在车厢底板上有相对滑动,即摩擦力做功,而水平地面是光滑的;以小车、弹簧和滑块组成的系统,根据动量守恒和机械能守恒的条件可知撤去推力后该系统动量守恒,机械能不守恒。
故选B。
3. 自主学习活动中,同学们对密闭容器中的氢气性质进行讨论,下列说法中正确的是( )
A. 体积增大时,氢气分子的密集程度保持不变
B. 压强增大是因为氢气分子之间斥力增大
C. 因为氢气分子很小,所以氢气在任何情况下均可看成理想气体
D. 温度变化时,氢气分子速率分布中各速率区间的分子数占总分子数的百分比会变化
【答案】D
【解析】
【详解】A.密闭容器中的氢气质量不变,分子个数不变,根据
可知当体积增大时,单位体积内分子个数变少,分子的密集程度变小,故A错误;
B.气体压强产生的原因是大量气体分子对容器壁的持续的、无规则撞击产生的;压强增大并不是因为分子间斥力增大,故B错误;
C.普通气体在温度不太低,压强不太大的情况下才能看作理想气体,故C错误;
D.温度是气体分子平均动能的标志,大量气体分子的速率呈现“中间多,两边少”的规律,温度变化时,大量分子的平均速率会变化,即分子速率分布中各速率区间的分子数占总分子数的百分比会变化,故D正确。
故选D。
4. 图1和图2中曲线分别描述了某物理量随分子间的距离变化的规律,为平衡位置。现有如下物理量:①分子势能,②分子间引力,③分子间斥力,④分子间引力和斥力的合力,则曲线对应的物理量分别是( )
A. ①③② B. ②④③ C. ④①③ D. ①④③
【答案】D
【解析】
【详解】根据分子处于平衡位置(即分子之间距离为)时分子势能最小可知,曲线I为分子势能随分子之间距离r变化的图像;
根据分子处于平衡位置(即分子之间距离为)时分子力为零,可知曲线Ⅱ为分子力随分子之间距离r变化的图像;
根据分子之间斥力随分子之间距离的增大而减小较引力变化快,可知曲线Ⅲ为分子斥力随分子之间距离r变化的图像。
D正确,故选D。
5. 抗日战争时期,我军缴获不少敌军武器武装自己,其中某轻机枪子弹弹头质量约8 g,出膛速度大小约750 m/s。某战士在使用该机枪连续射击1分钟的过程中,机枪所受子弹的平均反冲力大小约12 N,则机枪在这1分钟内射出子弹的数量约为( )
A. 40 B. 80 C. 120 D. 160
【答案】C
【解析】
【分析】本题考查动量定理。
【详解】设1分钟内射出的子弹数量为n,则对这n颗子弹由动量定理得
代入数据解得
故选C。
6. 将阻值为50Ω的电阻接在正弦式交流电源上。电阻两端电压随时间的变化规律如图所示。下列说法正确的是( )
A. 该交流电的频率为100Hz
B. 电阻两端电压表达式为
C. 电阻在1秒内消耗的电能为1J
D. 通过电阻电流的峰值为0.2A
【答案】B
【解析】
【详解】AB.根据题意,由图可知,该交流电的峰值为,周期为0.02s,则该交流电的频率为
电阻两端电压表达式为,故A错误,B正确;
C.电阻在1秒内消耗的电能为,故C错误;
D.通过电阻电流的峰值为,故D错误。
故选B。
7. 图甲为用手机和轻弹簧制作的一个振动装置。手机加速度传感器记录了手机在竖直方向的振动情况,以向上为正方向,得到手机振动过程中加速度a随时间t变化的曲线为正弦曲线,如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. 时,弹簧弹力为0
B. 时,手机位于平衡位置上方
C. 从至,手机的动能增大
D. a随t变化的关系式为
【答案】D
【解析】
【详解】A.由题图乙知,时,手机加速度为0,由牛顿第二定律得弹簧弹力大小为
A错误;
B.由题图乙知,时,手机的加速度为正,则手机位于平衡位置下方,B错误;
C.由题图乙知,从至,手机的加速度增大,手机从平衡位置向最大位移处运动,速度减小,动能减小,C错误;
D.由题图乙知
则角频率
则a随t变化的关系式为
D正确。
故选D。
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,有选错的得0分。
8. 质量为和的两个物体在光滑水平面上正碰,其位置坐标随时间变化的图像如图所示。下列说法正确的是( )
A. 碰撞前的速率小于的速率 B. 碰撞后的速率大于的速率
C. 碰撞后的动量大于的动量 D. 碰撞后的动能小于的动能
【答案】AC
【解析】
【详解】A.因x-t图像的斜率等于速度,可知碰撞前的速率为零,小于的速率,A正确;
B.因x-t图像的斜率等于速度大小,可知碰撞后的速率等于的速率,B错误;
C.因m1与静止的m2碰撞,而碰后m1速度反向,根据,
可得
可知m1小于m2,根据p=mv可知,碰撞后的动量大于的动量,C正确;
D.根据 因m1小于m2,两物块速率相等,可知碰撞后的动能小于的动能,D错误。
故选AC。
9. 如图(a)所示,两根间距为L、足够长的光滑平行金属导轨竖直放置并固定,顶端接有阻值为R的电阻,垂直导轨平面存在变化规律如图(b)所示的匀强磁场,t=0时磁场方向垂直纸面向里。在t=0到t=2t0的时间内,金属棒水平固定在距导轨顶端L处;t=2t0时,释放金属棒。整个过程中金属棒与导轨接触良好,导轨与金属棒的电阻不计,则( )
A. 在时,金属棒受到安培力的大小为
B. 在t=t0时,金属棒中电流的大小为
C. 在时,金属棒受到安培力的方向竖直向上
D. 在t=3t0时,金属棒中电流的方向向右
【答案】BC
【解析】
【分析】
【详解】AB.由图可知在0~t0时间段内产生的感应电动势为
根据闭合电路欧姆定律有此时间段的电流为
在时磁感应强度为,此时安培力为
故A错误,B正确;
C.由图可知在时,磁场方向垂直纸面向外并逐渐增大,根据楞次定律可知产生顺时针方向的电流,再由左手定则可知金属棒受到的安培力方向竖直向上,故C正确;
D.由图可知在时,磁场方向垂直纸面向外,金属棒向下掉的过程中磁通量增加,根据楞次定律可知金属棒中的感应电流方向向左,故D错误。
故选BC。
10. 位于坐标原点O的波源在时开始振动,振动图像如图所示,所形成的简谐横波沿x轴正方向传播。平衡位置在处的质点P开始振动时,波源恰好第2次处于波谷位置,则( )
A. 波的周期是0.1s
B. 波的振幅是0.2m
C. 波的传播速度是10m/s
D. 平衡位置在处的质点Q开始振动时,质点P处于波峰位置
【答案】BC
【解析】
【详解】AB.波的周期和振幅与波源相同,故可知波的周期为,振幅为,故A错误,B正确;
C.P开始振动时,波源第2次到达波谷,故可知此时经过的时间为
故可得波速为
故C正确;
D.波从P传到Q点需要的时间为
故可知质点P处于平衡位置,故D错误。
故选BC。
第Ⅱ卷(非选择题共54分)
三、实验探究题(本大题共2小题,计15分)
11. 某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率,所用的玻璃砖两面平行。正确操作后,做出的光路图及测量的相关角度如图甲所示。
(1)下列说法正确的是( )
A. 在插P3和P4时,只需要P4挡住P3即可确定出射光线的光路
B. P1、P2及P3、P4之间的距离适当大些,可以提高准确度
C. 实验中入射角θ适当偏大一点,测量结果越准确
D. 实验中大头针P1、P2越靠近法线测量结果越准确
(2)由于实验时忘了携带刻度尺、量角器等工具,该同学利用坐标纸进行数据处理,他利用图乙可以计算出玻璃砖的折射率为________。
(3)“插针法”确定好光路后,另一同学在坐标纸上确定界面的时候,不小心把玻璃砖整体平行上移一小段距离d,如图丙所示,此时他计算出的玻璃砖折射率___。(选填“偏大”“偏小”或“不变”)
【答案】(1)BC (2)
(3)不变
【解析】
【小问1详解】
A.在插P3和P4时,应使P4挡住P3和P1、P2的像,确保在同一光路上,故A错误;
B.折射光线是通过隔着玻璃观察成一条直线确定的,大头针间的距离太小,引起的角度误差会较大,则P1、P2及P3、P4之间的距离适当大些,可以提高准确度,故B正确;
C.入射角适当大些,折射角也会大些,折射现象较明显,角度的相对误差会减小,故C正确;
D.实验中大头针P1、P2越靠近法线,则入射角越小,故折射角也越小,折射现象不明显,不利于实验的计算,故D错误。
故选BC。
【小问2详解】
在光路图中利用方格构造三角形,由图可得
则玻璃砖的折射率为
【小问3详解】
把玻璃砖整体平行上移一小段距离d,法线方向不变,玻璃砖中折射光线平行移动,折射角不变,则折射率不变。
12. 某同学利用如图所示的装置测量当地的重力加速度.实验步骤如下:
A.按装置图安装好实验装置;
B.用游标卡尺测量小球的直径d;
C.用米尺测量悬线的长度L;
D.让小球在竖直平面内小角度摆动,当小球经过最低点时开始计时,并计数为0,此后小球每经过最低点一次,依次计数1、2、3、…,当数到20时,停止计时,测得时间为t;
E.多次改变悬线长度,对应每个悬线长度,都重复实验步骤C、D;
F.计算出每个悬线长度对应的t2;
G.以t2为纵坐标、L为横坐标,作出t2-L图线。
结合上述实验,完成下列问题:
(1)用游标为10分度的游标卡尺测量小球直径,某次测量示数如图所示,读出小球直径d为________ cm。
(2)该同学根据实验数据,利用计算机作出t2-L图线如图所示。根据图线拟合得到方程t2=404.0L+3.07,由此可以得出当地的重力加速度g=_____ m/s2。(取π2=9.86,结果保留3位有效数字)
(3)从理论上分析图线没有过坐标原点的原因,下列分析正确的是________.
A.不应在小球经过最低点时开始计时,应该在小球运动到最高点时开始计时
B.开始计时后,不应记录小球经过最低点的次数,而应记录小球做全振动的次数
C.不应作t2-L图线,而应作t-L图线
D.不应作t2-L图线,而应作t2-(L+d)图线
【答案】 ①. 1.52 ②. 9.76 ③. D
【解析】
【详解】(1)[1]游标卡尺主尺的示数是1.5 cm=15 mm,游标尺示数是2×0.1 mm=0.2 mm,小球的直径d=15 mm+0.2 mm=15.2 mm=1.52 cm
(2)[2]根据单摆周期公式
得
又
则
由题意知斜率
k=404.0
则
=404.0
代入π2=9.86得
g≈9.76 m/s2
(3)[3]单摆摆长等于摆线长度与摆球半径之和,把摆线长度作为单摆摆长小于实际摆长,故t2-L图象不过原点,在纵轴上截距不为零。故不应作t2-L图线,而应作t2-(L+d)图线,故D正确。
四、解答题(本大题共3小题,计39分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。)
13. 如图所示,一种光学传感器是通过接收器Q接收到光的强度变化而触发工作的,光从挡风玻璃内侧P点射向外侧M点再折射到空气中,测得入射角为,折射角为;光从P点射向外侧N点,刚好发生全反射并被Q接收,已知挡风玻璃的厚度为d,光在真空中的传播速度为c,求:
(1)该挡风玻璃的折射率;
(2)光从接光源P经过N点到收器Q的时间t。
【答案】(1);(2)
【解析】
【详解】(1)光线在M点发生折射,由折射定律得
(2)光在N点恰好发生全反射,则
根据几何关系
光在介质中的传播速度为速度
光从接光源P经过N点到收器Q的时间
14. 足够长的玻璃管水平放置,用长19cm的水银封闭一段长为25cm的空气柱,大气压强为76cmHg,环境温度为300K,将玻璃管缓慢顺时针旋转到竖直,则:
(1)空气柱长度变为多少?
(2)当气体温度变为360K时,空气柱长度又是多少?
【答案】(1)20cm
(2)24cm
【解析】
【小问1详解】
以封闭气体为研究对象,气体做等温变化,设玻璃管横截面积为,玻璃管水平时,
玻璃管竖起来后,
根据
联立解得
【小问2详解】
第(1)问可知管竖直时空气柱长度为20cm,由等压变化得
其中,,,
联立解得
15. 如图所示,水平轨道的右侧B点平滑地衔接一半径为r=1.8m的光滑弧形轨道,C为轨道的最高点,两个可视为质点的物体P、Q放在水平轨道的A点,两物体之间有质量可忽略不计的炸药,已知A点左侧粗糙,AB段光滑,t=0时刻炸药爆炸,爆炸过程放出的能量均转化为物体P、Q的动能,经过一段时间物体Q刚好到达C点。物体P、Q的质量分别为m1=2kg、m2=1kg,两物体与A点左侧轨道的动摩擦因数均为μ=0.15,A、B两点之间的距离为x0=6m,重力加速度g=10m/s2。求:
(1)物体Q经过B点时的速度及对轨道的压力大小;
(2)爆炸后瞬间,物体P、Q的动能之和;
(3)通过计算说明,物体Q返回水平面后能否与物体P发生碰撞,若不能,求出物体Q静止时到A点的距离;若能,且该碰撞为弹性碰撞,求最终两物体之间的距离。
【答案】(1)6m/s,30N
(2)27J (3)能,5m
【解析】
【小问1详解】
经过一段时间物体Q刚好到达C点,根据机械能守恒定律有
解得
Q在B点,根据牛顿第二定律有
解得
根据牛顿第三定律可知物体Q经过B点时对轨道的压力大小为
【小问2详解】
取水平向右为正方向,爆炸过程中动量守恒,有
解得
爆炸后瞬间,物体P、Q的动能之和为
解得
【小问3详解】
由于两物体与A点左侧轨道的动摩擦因数相等,则加速度均为
对物体P,根据匀变速直线运动规律有,
解得,
物体Q在AB段来回的时间为
可知物体Q与物体P碰撞时,物体P已静止,则
解得
根据动量守恒定律及能量守恒定律有,
解得,方向向左,,方向向右;
根据匀变速直线运动规律可知最终两物体之间的距离为
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