精品解析：广西柳州高级中学2023-2024学年高一下学期暑期阶段检测(三)物理试卷

2023～2024学年度下学期2023级（高一）假期 物理自主测验（三） 试卷满分：100分 考试时间：75分钟 一、选择题（本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8～10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。） 1. 现代家居常用吊篮美化室内环境。如图所示，三根等长的轻质铁链对称地悬挂在吊篮架上，另一端接在一起，悬挂在支架上。已知吊篮、花和花盆的总质量为3m。下列说法正确的是（　　） A. 每根铁链的拉力均为mg B. 给花浇水后支架对墙面的作用力变大 C. 改变铁链的长度，铁链的拉力大小不变 D. 吊篮架对花盆的支持力与花盆的重力是一对相互作用力 2. 如图所示，小行星带是太阳系内介于火星和木星轨道之间的小行星密集区域。已知木星周期是火星周期的n倍。若只考虑太阳万有引力对其他星体运行的影响，小行星运动轨迹视为圆形，下列说法正确的是（　　） A. 小行星带中的各个行星周期均相同 B. 外侧小行星受到的引力一定小于内侧小行星受到的引力 C. 可以求出木星与火星的速率之比 D. 可以求出相邻两次太阳、火星、木星三者共线的时间间隔 3. 甲、乙两个正方体实心小物块是由同种材料制成的，甲的棱长是乙的2倍，现从同一高度处（足够高）同时由静止释放两物块。已知下落过程中两物块各有两个面始终水平，所受空气阻力（为常数，S为迎风面积，v为速度），则甲、乙在下落过程中的最大速度之比为（　　） A. B. C. D. 4. 在非洲的干旱草原和半沙漠地带有一种猫科动物狞猫，狞猫跳跃能力极强，奔跑速度快，能捉降落或起飞时的鸟类。某次狞猫在捕食树上的鸟时，先慢慢趴低身体，使身体贴近地面，然后突然蹬地向上加速，重心上升后离地向上运动，狞猫在离开地面前，其加速度a与重心上升高度h的关系如图所示，忽略空气阻力，重力加速度g取10m/s2，则狞猫离地后重心上升的最大高度为（ ） A. 1.5m B. 3m C. 4.5m D. 6m 5. 如图所示，小车的上面是由中间凸起的两个对称曲面组成，整个小车的质量为m，原来静止在光滑的水平面上。今有一个可以看作质点的小球质量也为m，以水平速度v从左端滑上小车，恰好到达小车的最高点后，又从另一个曲面滑下。关于这个过程，下列说法正确的是（　　） A. 小球滑离小车时，小车又回到了原来的位置 B. 小球滑到小车最高点时，小球和小车的动量不相等 C. 小球和小车相互作用的过程中，小车和小球系统动量始终守恒 D. 车上曲面的竖直高度若高于，则小球一定从小车左端滑下 6. 如图所示，一个沙漏沿水平方向以速度v做匀速直线运动，沿途连续漏出沙子，单位时间内漏出的沙子质量恒定为Q，出沙口距水平地面的高度为H。忽略沙子漏出瞬间相对沙漏的初速度，沙子落到地面后立即停止，不计空气阻力，已知重力加速度为g。在已有沙子落地后的任意时刻，下列说法正确的是（　　） A. 沙子在空中形成的几何图形是一条抛物线 B. 在空中飞行的沙子的总质量为 C. 沙子落到地面时对地面的作用力为Qv D. 沙子落到地面时与沙漏的水平距离为 7. 地磅工作原理图如图所示，地磅空载时变阻器滑片P位于A点，满载时滑片P位于B点，弹簧始终处于弹性限度内。下列说法错误的是（　　） A. 电压表两端电压与被测汽车的质量成正比 B. 若将一个电阻与电压表串联，可增大地磅量程 C. 若称量值偏小，可在上并联一个电阻进行校正 D. 电池长时间使用后，称量值会偏小 8. 曾经风靡一时的“可达鸭吸管”，在用它喝可乐的时候会发出悦耳的音乐，其原理可简化为下图所示：在吸管外面包有一层铜箔作为电极，当可乐流过电极附近时，便与铜箔形成了电容，从而使电极的电势发生改变，触发音乐开关。下列判断正确的是（　　） A. 必须要让可乐流动起来才能听到音乐 B. 吸管（这个结构）除了喝水以外还充当了电介质的作用 C. 用该吸管喝别的饮料时也可能会发出音乐 D. 手持一根细铜条插入吸管中也可能听到音乐 9. 往复式活塞压缩机简图如图所示，圆盘与活塞通过铰链A、B连接在轻杆两端，左侧活塞被轨道固定，只能在AO方向运动。圆盘绕圆心O做角速度为ω的匀速圆周运动。已知OB距离为r。AB杆长，则（　　） A. 当杆长不变时，OB距离越大，活塞运动的范围越大 B. 当OB距离不变时，杆长L越大，活塞运动的范围越大 C. 当OB垂直于AO时。活塞速度为 D. 当OB垂直于AB时。活塞速度为 10. “风洞实验”指在风洞中安置飞行器或其他物体模型，研究气体流动及其与模型的相互作用，以了解实际飞行器或其他物体的空气动力学特性的一种空气动力实验方法。在下图所示的矩形风洞中存在大小恒定的水平风力，现有一小球从M点竖直向上抛出，其运动轨迹大致如下图所示，其中M、N两点在同一水平线上，O点为轨迹的最高点，小球在M点动能为9J，在O点动能为16J，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A. 小球的重力和受到的风力大小之比为4∶3 B. 小球落到N点时的动能为73J C. 小球在上升和下降过程中机械能变化量之比为1∶4 D. 小球从M点运动到N点过程中的最小动能为5.76J 二、实验题（本大题有2小题，共12分） 11. 利用手机内置加速度传感器可实时显示手机加速度的数值。小明通过智能手机探究加速度与合外力的关系，实验装置如图甲所示，已知当地重力加速度为g。 轻弹簧上端固定，下端与手机相连接，手机下端通过细绳悬挂小桶； 开始时，小桶装有砝码，整个实验装置处于静止状态； （1）突然剪断细绳，通过手机软件记录竖直方向加速度a随时间变化的图像如图乙所示，剪断细绳瞬间手机的加速度对应图中的________（选填“A”“B”或“C”）点； （2）剪断细绳瞬间手机受到的合力大小F等于________； A. 砝码的重力大小 B. 小桶和砝码的重力大小 C. 手机的重力大小 D. 弹簧对手机的拉力大小 （3）改变小桶中砝码质量，重复步骤（1），获得多组实验数据并绘制a—F图像如图丙所示，由图可得结论：在误差允许的范围内，_____________________； （4）如图丁所示，某同学在处理数据时，以手机竖直方向的加速度a为纵坐标，砝码质量m为横坐标，绘制a—m图像，获得一条斜率为k，截距为b的直线，则可推算出手机的质量为________（选用k、b、g表示）。 12. 物理学习小组通过如图所示的装置验证动量守恒定律，实验步骤如下： ①将小滑块b的左侧粘上双面胶，用天平测出两滑块a、b的质量分别为； ②先将压力传感器A、B固定在气垫导轨的两端，然后再将两个相同的轻弹簧分别水平固定在两压力传感器上（弹簧压缩时，压力传感器能够显示弹簧的弹力大小）； ③用充气泵给气垫导轨充气，调节气垫导轨水平； ④水平向左缓慢推小滑块a，当压力传感器A的示数为时，将小滑块a由静止释放，小滑块a向右离开弹簧后与静止在气垫导轨上的小滑块b碰撞并粘在一起向右运动，实验过程中得到压力传感器B的最大示数为。同学们查阅资料可知所用弹簧的劲度系数为k，且弹簧的弹性势能可以表示为，x为弹簧的形变量。请回答下列问题： （1）该过程两滑块发生的是____________（选填“弹性”或“完全非弹性”）碰撞。 （2）小滑块a刚离开弹簧时的速度大小为____________。（用已知量和测量的字母表示） （3）碰撞后瞬间，小滑块b的动量大小为____________。（用已知量和测量量的字母表示） （4）通过验证表达式____________（用和表示）成立，即可验证两滑块碰撞过程中动量守恒。 三、计算题（本大题有3小题，共42分，解答应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得分，有数字计算的题，答案中必须明确写出数值和单位） 13. 图是南宁地铁某站的设计方案，车站的路轨BC建得高些，车辆进站时上坡，出站时下坡，坡高为h。车辆到达坡底A点时，便切断电动机电源，让车辆“冲”到坡上。（g取）这样设计的主要目的是为了储存能量和释放能量。车辆“冲”到坡上动能会转化成重力势能储存起来；若无坡道，进站时只能靠刹车来减速，此时动能会转化为内能损失掉。 （1）若忽略车辆所受的阻力，当车辆到达A点的速度为6m/s时，切断电动机电源，车辆恰能“冲”到坡上，求坡高h； （2）若上坡时轨道的摩擦阻力是车重的0.1倍，当车辆到达A点的速度为10m/s时，切断电动机电源，车辆到达坡顶B点时的速度为2m/s，求斜坡AB的长度。 14. 如图（a）所示，A、B两足够大平行金属板水平放置，A板中心有一小孔，AB两板间的距离为d=1.2m，两板间的电压变化如图（b）所示，B板接地。一质量为m=0.1kg、电荷量为q=+0.1C的小球，在t=0时刻从A板中心处的小孔静止释放。不计一切阻力，重力加速度大小为10m/s2，求： （1）在0~0.2s内小球运动的位移大小； （2）在0~0.2s内和0.2s~0.4s内电场力对小球所做功之比。 15. 如图为某商家为吸引顾客设计的趣味游戏，4块相同木板a、b、c、d紧挨放在水平地面上，某顾客使小滑块以某一水平初速度从a的左端滑上木板，若滑块分别停在a、b、c、d上，则分别获得四、三、二、一等奖，若滑离木板则不得奖，已知每块木板的长度为、质量为，木板下表面与地面间的动摩擦因数均为，滑块质量为2m，滑块与木板上表面间的动摩擦因数均为，重力加速度大小为g，最大静摩擦力与滑动摩擦力视为相等。 （1）若顾客获四等奖，求滑块初速度的最大值； （2）若滑块初速度为，请通过计算说明顾客获几等奖； （3）若顾客获得一等奖，求因摩擦产生的总热量Q的取值范围。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2023～2024学年度下学期2023级（高一）假期 物理自主测验（三） 试卷满分：100分 考试时间：75分钟 一、选择题（本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8～10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。） 1. 现代家居常用吊篮美化室内环境。如图所示，三根等长的轻质铁链对称地悬挂在吊篮架上，另一端接在一起，悬挂在支架上。已知吊篮、花和花盆的总质量为3m。下列说法正确的是（　　） A. 每根铁链的拉力均为mg B. 给花浇水后支架对墙面的作用力变大 C. 改变铁链的长度，铁链的拉力大小不变 D. 吊篮架对花盆的支持力与花盆的重力是一对相互作用力 【答案】B 【解析】 【详解】A．设每根绳子和竖直方向的夹角为，则有 解得 A错误； B．对支架、吊篮、花盆整体进行受力分析可知，给花浇水后整体重力变大，故支架对墙面的作用力变大，B正确； C．由 可知改变铁链的长度，每根绳子和竖直方向的夹角为发生改变，则铁链的拉力大小改变，C错误； D．吊篮架对花盆的支持力与花盆的重力是一对平衡力，D错误。 故选B。 2. 如图所示，小行星带是太阳系内介于火星和木星轨道之间的小行星密集区域。已知木星周期是火星周期的n倍。若只考虑太阳万有引力对其他星体运行的影响，小行星运动轨迹视为圆形，下列说法正确的是（　　） A. 小行星带中的各个行星周期均相同 B. 外侧小行星受到的引力一定小于内侧小行星受到的引力 C. 可以求出木星与火星的速率之比 D. 可以求出相邻两次太阳、火星、木星三者共线的时间间隔 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据开普勒第三定律 可知小行星带中的行星轨道半径越大，周期越大，故A错误； B．根据万有引力公式 若外侧小行星的质量大于内侧小行星的质量，外侧小行星受到的引力可能大于内侧小行星受到的引力，故B错误； C．根据开普勒第三定律 可得 根据万有引力提供向心力 可得 可得木星与火星的速率之比为 故C正确； D．相邻两次太阳、火星、木星三者共线有 由于火星周期不知，故不可以求出相邻两次太阳、火星、木星三者共线的时间间隔，故D错误。 故选C。 3. 甲、乙两个正方体实心小物块是由同种材料制成的，甲的棱长是乙的2倍，现从同一高度处（足够高）同时由静止释放两物块。已知下落过程中两物块各有两个面始终水平，所受空气阻力（为常数，S为迎风面积，v为速度），则甲、乙在下落过程中的最大速度之比为（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】当物块达到最大速度时，合力为0，有 解得 因此可得甲、乙在下落过程中的最大速度之比为。 故选B。 4. 在非洲的干旱草原和半沙漠地带有一种猫科动物狞猫，狞猫跳跃能力极强，奔跑速度快，能捉降落或起飞时的鸟类。某次狞猫在捕食树上的鸟时，先慢慢趴低身体，使身体贴近地面，然后突然蹬地向上加速，重心上升后离地向上运动，狞猫在离开地面前，其加速度a与重心上升高度h的关系如图所示，忽略空气阻力，重力加速度g取10m/s2，则狞猫离地后重心上升的最大高度为（ ） A. 1.5m B. 3m C. 4.5m D. 6m 【答案】B 【解析】 【详解】根据题意，设狞猫离地时速度为，根据动力学公式 整理得 可知图像与坐标轴围成的面积表示，则 解得 狞猫离地后，根据动力学公式 解得狞猫离地后重心上升的最大高度为 故选B。 5. 如图所示，小车的上面是由中间凸起的两个对称曲面组成，整个小车的质量为m，原来静止在光滑的水平面上。今有一个可以看作质点的小球质量也为m，以水平速度v从左端滑上小车，恰好到达小车的最高点后，又从另一个曲面滑下。关于这个过程，下列说法正确的是（　　） A. 小球滑离小车时，小车又回到了原来的位置 B. 小球滑到小车最高点时，小球和小车的动量不相等 C. 小球和小车相互作用的过程中，小车和小球系统动量始终守恒 D. 车上曲面的竖直高度若高于，则小球一定从小车左端滑下 【答案】D 【解析】 【详解】A．小球滑上曲面的过程，小车向右运动，小球滑下时，小车还会继续前进，故不会回到原位置，选项A错误； B．由小球恰好到最高点，知道两者有共同速度，又因为两者质量相等，故小球滑到最高点时，小球和小车的动量相等，选项B错误； C．对于车、球组成的系统，水平方向动量守恒，竖直方向上动量不守恒，选项C错误； D．由于小球原来的动能为 小球到最高点时系统的动能为 所以系统动能减少了 如果曲面光滑，则减少的动能等于小球增加的重力势能，即 得 显然这是最大值，如果曲面粗糙，高度还要小些，选项D正确。 故选D。 6. 如图所示，一个沙漏沿水平方向以速度v做匀速直线运动，沿途连续漏出沙子，单位时间内漏出的沙子质量恒定为Q，出沙口距水平地面的高度为H。忽略沙子漏出瞬间相对沙漏的初速度，沙子落到地面后立即停止，不计空气阻力，已知重力加速度为g。在已有沙子落地后的任意时刻，下列说法正确的是（　　） A. 沙子在空中形成的几何图形是一条抛物线 B. 在空中飞行的沙子的总质量为 C. 沙子落到地面时对地面的作用力为Qv D. 沙子落到地面时与沙漏的水平距离为 【答案】B 【解析】 【分析】根据题干中“一个沙漏沿水平方向以速度v做匀速直线运动，沿途连续漏出沙子”可知，本题考查平抛运动，根据运动的合成与分解分析作答。 【详解】A．由于沙子下落时，沙子与沙漏均具有水平向右的初速度v，所以漏出的沙子在水平方向上均与沙漏以相同的速度向右移动，因此沙子在空中形成的几何图形是一条直线，A错误； B．从第一粒沙子漏出开始到这粒筛子刚落地，这一过程中在竖直方向上，有 这一过程的时间为 由于单位时间内漏出的沙子质量恒定为Q，则这一过程中落下的沙子总质量满足 B正确； C．沙子落到地面时的水平分速度等于,设地面对沙子作用力的水平分力为，取水平向左为正方向，根据动量定理得 解得 由于地面对沙子还有竖直方向的作用力，故地面对沙子的作用力大于，根据牛顿第三运动定律可知沙子落到地面时对地面度作用力大于，故C错误； D．因为沙子与沙漏在水平方向上以相同的速度v运动，所以沙子落地与沙漏的水平距离为0，D错误。 故选B。 7. 地磅工作原理图如图所示，地磅空载时变阻器滑片P位于A点，满载时滑片P位于B点，弹簧始终处于弹性限度内。下列说法错误的是（　　） A. 电压表两端电压与被测汽车的质量成正比 B. 若将一个电阻与电压表串联，可增大地磅量程 C. 若称量值偏小，可在上并联一个电阻进行校正 D. 电池长时间使用后，称量值会偏小 【答案】B 【解析】 【详解】A．设AB的电阻为，横截面积为，根据闭合电路欧姆定律可知 设AP之间的距离为x 汽车平衡时由 解得： 从公式可以看出：电压表两端电压与被测汽车的质量成正比，A正确，不符合题意； B．若将一个电阻与电压表串联， AP之间的最大电压不受此电阻的影响，没有办法增大地磅量程，B错误，符合题意； C．若称量值偏小，可以通过在上并联一个电阻，回路中总电阻变小，总电流增大，可变电阻上的电压增大，使称量值不变， C正确，不符合题意； D．电池长时间使用后，内阻会变大，导致电流减小，AP上的电压减小，所以称量值会偏小，D正确，不符合题意。 故选B。 8. 曾经风靡一时的“可达鸭吸管”，在用它喝可乐的时候会发出悦耳的音乐，其原理可简化为下图所示：在吸管外面包有一层铜箔作为电极，当可乐流过电极附近时，便与铜箔形成了电容，从而使电极的电势发生改变，触发音乐开关。下列判断正确的是（　　） A. 必须要让可乐流动起来才能听到音乐 B. 吸管（这个结构）除了喝水以外还充当了电介质的作用 C. 用该吸管喝别的饮料时也可能会发出音乐 D. 手持一根细铜条插入吸管中也可能听到音乐 【答案】BCD 【解析】 【详解】A．该吸管的原理是由铜箔组成的电容器其电容发生改变从而触发音乐开关，根据电容器知识可知，当可乐到达铜箔电极部分，其有铜箔组成的电容器的电容即发生变化，所以不是必须让可乐流动起来才能听到音乐，故A项错误； B．由题意可知，其电容器为铜箔构成，而细管接入铜箔之间，从结构上看，其细管除了喝水以外，也充当了电介质的作用，故B项正确； C．由之前的分析可知，当电容器的电容改变，即会听到音乐，而当喝其他饮料时，其它饮料到达铜箔的位置时，也改变了其电容，所以用该吸管喝别的饮料时也可能会发出音乐，故C项正确； D．由之前的分析可知，当电容器的电容改变，即会听到音乐，而当一根细铜条插入吸管中时，也改变了其电容，所以手持一根细铜条插入吸管中也可能听到音乐，故D项正确。 故选BCD。 9. 往复式活塞压缩机简图如图所示，圆盘与活塞通过铰链A、B连接在轻杆两端，左侧活塞被轨道固定，只能在AO方向运动。圆盘绕圆心O做角速度为ω的匀速圆周运动。已知OB距离为r。AB杆长，则（　　） A. 当杆长不变时，OB距离越大，活塞运动的范围越大 B. 当OB距离不变时，杆长L越大，活塞运动的范围越大 C. 当OB垂直于AO时。活塞速度为 D. 当OB垂直于AB时。活塞速度为 【答案】AC 【解析】 【分析】 【详解】AB．当B点在圆心左侧水平位置时，活塞运动到最左位置，距离O点 当B点在圆心右侧水平位置时，活塞运动到最右位置，距离O点 所以活塞运动范围为 此距离与L无关，与r成正比，A项正确、B项错误； C．圆盘B点速度 当OB垂直于AO时，如下图所示 此时活塞速度方向与圆盘上B点速度方向相同，速度方向与杆夹角θ相同，沿杆速度 此时有 C项正确； D．当OB垂直于AB时，如下图所示 此时B点的速度方向一定沿杆，则 D项错误。 故选AC。 10. “风洞实验”指在风洞中安置飞行器或其他物体模型，研究气体流动及其与模型的相互作用，以了解实际飞行器或其他物体的空气动力学特性的一种空气动力实验方法。在下图所示的矩形风洞中存在大小恒定的水平风力，现有一小球从M点竖直向上抛出，其运动轨迹大致如下图所示，其中M、N两点在同一水平线上，O点为轨迹的最高点，小球在M点动能为9J，在O点动能为16J，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A. 小球的重力和受到的风力大小之比为4∶3 B. 小球落到N点时的动能为73J C. 小球在上升和下降过程中机械能变化量之比为1∶4 D. 小球从M点运动到N点过程中的最小动能为5.76J 【答案】BD 【解析】 【详解】A．设风力大小为F，小球重力大小为，O、M两点间的水平距离为，竖直距离为，根据竖直上抛运动规律有 对小球从M运动到O的过程，根据动能定理有 由题意可知 根据牛顿第二定律可得小球在水平方向的加速度大小为 小球从M运动到O所用时间为 根据运动学公式有 联立解得，A错误； B．M、N两点间的水平距离为 设小球落到N点时的动能为，根据动能定理有 解得，B正确； C．设O、N两点间的水平距离为，根据匀变速直线运动规律的推论可知 根据功能关系可知，小球运动过程中，风力对小球做的功等于其机械能的变化量，则小球在上升和下降过程中机械能变化量之比为，C错误； D．小球在重力和风力的合力场中做类斜抛运动，当小球速度方向与合力方向垂直时动能最小，根据前面分析可知合力与竖直方向的夹角的正切值为 根据速度的合成与分解可得小球从M点运动到N点过程中的最小速度为 解得最小动能为，D正确。 故选BD。 二、实验题（本大题有2小题，共12分） 11. 利用手机内置加速度传感器可实时显示手机加速度的数值。小明通过智能手机探究加速度与合外力的关系，实验装置如图甲所示，已知当地重力加速度为g。 轻弹簧上端固定，下端与手机相连接，手机下端通过细绳悬挂小桶； 开始时，小桶装有砝码，整个实验装置处于静止状态； （1）突然剪断细绳，通过手机软件记录竖直方向加速度a随时间变化的图像如图乙所示，剪断细绳瞬间手机的加速度对应图中的________（选填“A”“B”或“C”）点； （2）剪断细绳瞬间手机受到的合力大小F等于________； A. 砝码的重力大小 B. 小桶和砝码的重力大小 C. 手机的重力大小 D. 弹簧对手机的拉力大小 （3）改变小桶中砝码质量，重复步骤（1），获得多组实验数据并绘制a—F图像如图丙所示，由图可得结论：在误差允许的范围内，_____________________； （4）如图丁所示，某同学在处理数据时，以手机竖直方向的加速度a为纵坐标，砝码质量m为横坐标，绘制a—m图像，获得一条斜率为k，截距为b的直线，则可推算出手机的质量为________（选用k、b、g表示）。 【答案】（1）A （2）B （3）手机质量一定时，手机的加速度与手机所受合外力成正比 （4） 【解析】 【小问1详解】 前面的数据波动是保持平衡时的轻微扰动，后续的数据波动是因为手机在做（近似）简谐运动，故第一个峰值即为我们要的绳子被剪断时的瞬时加速度，故选“A”点； 【小问2详解】 剪断细绳瞬间，弹簧的弹力大小来不及发生变化，手机受到的合力大小F等于小桶和砝码的重力大小。 故选B。 【小问3详解】 由丙图知，图像为过原点的一条直线，根据图像可以得到的结论，当手机的质量一定时，在误差允许的范围内，手机的加速度与手机所受合外力成正比。 【小问4详解】 绳子剪断前，设弹力为F，小桶质量为m0，手机质量为M，对手机由平衡条件知 绳子剪断后，对手机由牛顿第二定律有F-Mg=Ma  联立可得 图丁中图像的斜率为k，即 解得 12. 物理学习小组通过如图所示的装置验证动量守恒定律，实验步骤如下： ①将小滑块b的左侧粘上双面胶，用天平测出两滑块a、b的质量分别为； ②先将压力传感器A、B固定在气垫导轨的两端，然后再将两个相同的轻弹簧分别水平固定在两压力传感器上（弹簧压缩时，压力传感器能够显示弹簧的弹力大小）； ③用充气泵给气垫导轨充气，调节气垫导轨水平； ④水平向左缓慢推小滑块a，当压力传感器A的示数为时，将小滑块a由静止释放，小滑块a向右离开弹簧后与静止在气垫导轨上的小滑块b碰撞并粘在一起向右运动，实验过程中得到压力传感器B的最大示数为。同学们查阅资料可知所用弹簧的劲度系数为k，且弹簧的弹性势能可以表示为，x为弹簧的形变量。请回答下列问题： （1）该过程两滑块发生的是____________（选填“弹性”或“完全非弹性”）碰撞。 （2）小滑块a刚离开弹簧时的速度大小为____________。（用已知量和测量的字母表示） （3）碰撞后瞬间，小滑块b的动量大小为____________。（用已知量和测量量的字母表示） （4）通过验证表达式____________（用和表示）成立，即可验证两滑块碰撞过程中动量守恒。 【答案】（1）完全非弹性 （2） （3） （4） 【解析】 【小问1详解】 [1]该过程两滑块相碰后粘在一起，发生的是完全非弹性碰撞。 【小问2详解】 [1]根据 得 【小问3详解】 [1]压力传感器B的最大示数为，弹簧形变量 同（2）小问 小滑块b的动量大小为 【小问4详解】 [1]若动量守恒 即 得 三、计算题（本大题有3小题，共42分，解答应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得分，有数字计算的题，答案中必须明确写出数值和单位） 13. 图是南宁地铁某站的设计方案，车站的路轨BC建得高些，车辆进站时上坡，出站时下坡，坡高为h。车辆到达坡底A点时，便切断电动机电源，让车辆“冲”到坡上。（g取）这样设计的主要目的是为了储存能量和释放能量。车辆“冲”到坡上动能会转化成重力势能储存起来；若无坡道，进站时只能靠刹车来减速，此时动能会转化为内能损失掉。 （1）若忽略车辆所受的阻力，当车辆到达A点的速度为6m/s时，切断电动机电源，车辆恰能“冲”到坡上，求坡高h； （2）若上坡时轨道的摩擦阻力是车重的0.1倍，当车辆到达A点的速度为10m/s时，切断电动机电源，车辆到达坡顶B点时的速度为2m/s，求斜坡AB的长度。 【答案】（1）1.8m （2）30m 【解析】 【小问1详解】 由机械能守恒定律可知 解得 【小问2详解】 由能量关系可知 解得l=30m 14. 如图（a）所示，A、B两足够大平行金属板水平放置，A板中心有一小孔，AB两板间的距离为d=1.2m，两板间的电压变化如图（b）所示，B板接地。一质量为m=0.1kg、电荷量为q=+0.1C的小球，在t=0时刻从A板中心处的小孔静止释放。不计一切阻力，重力加速度大小为10m/s2，求： （1）在0~0.2s内小球运动的位移大小； （2）在0~0.2s内和0.2s~0.4s内电场力对小球所做功之比。 【答案】（1）0.4m；（2）1 【解析】 【详解】（1）在0~0.1s内：小球运动的加速度a1满足 解得 小球运动的位移 0.1s末小球的速度为 在0.1~0.2s内：小球运动的加速度a2满足 解得 小球运动的位移 0.2s内小球运动的位移为 （2）在0.2s~0.3s内： 小球加速度大小等于 0.2s末小球的速度为 0.3s末小球的速度为 小球运动的位移 在0.3~0.4s内：小球加速度大小等于 0.4s末小球的速度为 小球运动的位移 在0~0.2s内电场力对小球做的功 在0.2~0.4s内电场力对小球做的功 联立解得 15. 如图为某商家为吸引顾客设计的趣味游戏，4块相同木板a、b、c、d紧挨放在水平地面上，某顾客使小滑块以某一水平初速度从a的左端滑上木板，若滑块分别停在a、b、c、d上，则分别获得四、三、二、一等奖，若滑离木板则不得奖，已知每块木板的长度为、质量为，木板下表面与地面间的动摩擦因数均为，滑块质量为2m，滑块与木板上表面间的动摩擦因数均为，重力加速度大小为g，最大静摩擦力与滑动摩擦力视为相等。 （1）若顾客获四等奖，求滑块初速度的最大值； （2）若滑块初速度为，请通过计算说明顾客获几等奖； （3）若顾客获得一等奖，求因摩擦产生的总热量Q的取值范围。 【答案】（1）；（2）二等奖；（3） 【解析】 【详解】（1）若顾客获四等奖，刚好到木板a右侧时，滑块初速度最大，设为v1，滑块与木板之间的摩擦力为 地面对木板abcd的摩擦力 由于 则木板静止不动，滑块在木板上的加速度 根据运动学公式 可得 （2）设可知滑块可以滑上木板b，当滑块到木板上时b，地面对木板bcd的摩擦力 当滑块滑到木板b的右侧时，设速度为v2，根据运动学公式 解得 可知滑块会滑上木板c，地面对木板cd的摩擦力 可知木板c恰好不动，根据运动学公式 解得 可知滑块停止在木块上c，则顾客获二等奖； （3）若滑块恰好到木块d时，因摩擦产生的总热量最少为 当滑块到木板d上时，木板受到地面的摩擦力 则木板d会发生滑动，木板的加速度为 当木块刚好到木板d右侧时滑块、木板共速，摩擦力产生的热量最多，设这种情况下，滑块滑上木板d时的速度为v3，则有 可得 根据位移关系可得 解得 滑块和木板到达共同速度后，一起做匀减速运动，直至静止，根据能量守恒定律可得产生的热量最多为 所以顾客获得一等奖，因摩擦产生的总热量Q的取值范围 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $