内容正文:
吉林市田家炳高级中学2025—2026学年下学期高一年级期末考试
物理学科试卷
(满分100分,考试时间75分钟)
一、选择题(1-7题每题4分,共计28分;8-10题每题6分,共计18分,合计46分)
1. 研究人员发现,一只虎蛾释放的超声波滴答声能够对蝙蝠的声纳系统造成影响,其原因是滴答声出现的频率范围正好与蝙蝠所使用的超声波的频率相同,从而使蝙蝠接收到的回声强弱发生改变。上述现象的物理原理是( )
A. 波的干涉 B. 波的折射 C. 波的衍射 D. 多普勒效应
【答案】A
【解析】
【详解】虎蛾的滴答声与蝙蝠的超声波频率相同,两波叠加时产生干涉,导致回声振幅加强或减弱,即回声振幅发生强弱变化,可知,上述现象的物理原理是波的干涉。
故选A。
2. 如图所示,地球上的建筑物会随地球的自转绕地轴做匀速圆周运动。处在赤道附近处的建筑物与处在北半球、转动半径更小的处的建筑物相比( )
A. 角速度相等 B. 角速度不相等
C. 线速度 D. 线速度
【答案】A
【解析】
【详解】A、B两处建筑物都随地球一起转动,则角速度相等,根据,因,可知。
故选A。
3. 牛顿用月-地检验来验证万有引力中引力与距离的二次方成反比的正确性。当时已知地球半径,地面物体由引力产生的加速度,月球公转周期,地月距离。下面是月-地检验的重要步骤。
①求出
②假设月球和地面物体所受地球的引力均满足二次方反比定律
③由假设推出月球的加速度和(为引力常量,为地球质量)
④用和计算出月球的加速度与之比为
⑤比较①、④完成月-地检验
符合逻辑的月-地检验的顺序是( )
A. ①②③④⑤ B. ②①③④⑤ C. ②③①④⑤ D. ①③②④⑤
【答案】C
【解析】
【详解】月地检验的核心逻辑是“提出假设→推导理论值→实际观测计算实际值→比较验证”,步骤如下:
②假设月球和地面物体所受地球的引力均满足二次方反比定律
③由假设推出月球的加速度和(为引力常量,为地球质量)
①求出
④用和计算出月球的加速度与之比为
⑤比较①、④完成月-地检验
故符合逻辑的月-地检验的顺序是②③①④⑤。
故选C。
4. 如图所示,光滑大圆环固定在竖直平面内,小环套在大圆环上从顶端由静止开始下滑到底端。在此过程中,若以大圆环底端为零势能面,小环的机械能、动能、重力势能以及大圆环对小环的作用力大小随小环路程的变化图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】A.小环在光滑大圆环上运动,只有重力做功,机械能守恒,即保持不变,图像应为平行于轴的直线,故A错误;
B.设大圆环半径为,小环下滑路程为,对应圆心角
根据机械能守恒定律,动能
对求导可知图像切线斜率
在从增加到的过程中,先增大后减小,故图像切线斜率先增大后减小,且时斜率为0,与B图相符,故B正确;
C.结合选项B分析可得,重力势能
其图像切线斜率
斜率的绝对值应先增大后减小,且时斜率为0。C图近似为直线且起点斜率不为0,故C错误;
D.根据牛顿第二定律,在径向方向有(设指向圆心为正)
结合
解得
大圆环对小环的作用力大小,与呈余弦函数关系,图像应为曲线而非折线,故D错误。
故选B。
5. 如图所示,可视为质点的滑雪运动员从一段圆弧滑道由静止无助力下滑,圆弧半径远大于弧长。初始时,运动员和圆心的连线与竖直方向的夹角,忽略一切阻力。运动员沿圆弧轨道下滑到最低点的过程中,下列说法正确的是( )
A. 沿滑道方向的加速度和速度都在增大
B. 运动员重力的功率逐渐变大
C. 若初始夹角改为,下滑时间变短
D. 若初始夹角改为,重力冲量不变
【答案】D
【解析】
【详解】A.沿滑道方向的加速度即切向加速度,由重力的切向分力产生
下滑过程中逐渐减小,随之减小,因此切向加速度减小。
因此速度从零开始增大,但加速度在减小,故A错误;
B.重力的瞬时功率,其中是重力与速度方向的夹角。
初始时,;最低点时速度最大,但重力与速度垂直,,
中间某位置功率为正,因此功率从零先增大后减小,并非一直增大,故B错误;
C.初始摆角很小,满足单摆做简谐运动的条件。运动员从最高点,即最大位移处,由静止释放,沿圆弧滑向最低点,即平衡位置。
单摆简谐运动的周期,与振幅(初始角度)无关。从最大位移处到平衡位置的时间为
初始角度改为,仍在很小范围内,周期不变,因此下滑时间不变,故C错误;
D.重力的冲量,方向竖直向下。
下滑时间不变,重力恒定,因此重力冲量不变,故D正确。
故选D。
6. 某地有一风力发电机,它的叶片转动时可形成半径为的圆面。某段时间内该地区的风速,风向恰好跟叶片转动形成的圆面垂直,已知空气的密度,若该风力发电机能将此圆内的空气动能转化为电能。取3.0,则此风力发电机发电的功率约为( )
A. 4374 W B. 4284 W C. 4174 W D. 4084 W
【答案】A
【解析】
【详解】单位时间内通过风轮圆面的空气柱体积为
空气柱质量为
空气动能为
已知只有的空气动能转化为电能,联立可得功率
代入数据解得
故选A。
7. 如图所示,水平圆盘上放有A、B两个小物块,它们到圆盘中心处转轴的距离分别为和,质量分别为,两物块通过轻绳连接,与圆盘间的动摩擦因数均为,轻绳可以承受足够大的拉力。已知重力加速度为,设物块受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动,用表示圆盘转动的角速度,下列说法正确的是( )
A. 如图甲,,,当缓慢增加至时,A、B即将相对于圆盘滑动
B. 如图乙,,当缓慢增加至时,A、B即将相对于圆盘滑动
C. 如图丙,,当缓慢增加至时,A、B即将相对于圆盘滑动
D. 甲、乙、丙三种情况下,丙中A、B两物块最容易发生滑动
【答案】C
【解析】
【详解】对甲乙丙图中物体受力分析如下:
A.图甲中,即将相对于圆盘滑动时,对B受力分析有
对A受力分析有
解得,故A错误;
B.图乙中,即将相对滑动时,对B受力分析有
对A受力分析有
解得,故B错误;
C.图丙中B先达到最大静摩擦力后绳子开始出现拉力,A受到的摩擦力将逐渐减小为0后反向增大,直到A也达到最大静摩擦力后,二者即将相对滑动,满足,
解得,故C正确;
D.综合以上情况,乙图中即将滑动时角速度最小,最容易发生滑动,故D错误。
故选C。
8. 如图所示,小清同学可以用手机的传感器记录他运动到某位置的高度和速度等信息。他到游乐场玩了摩天轮、过山车、激流勇进等项目,他用手机分别记录了四个项目进行过程中某两个位置的信息,整理如下表()。其中机械能可能守恒的项目是( )
信息\项目
A
B
C
D
1
16
3
2
1
8
9
3
24
3.6
A. A B. B C. C D. D
【答案】BC
【解析】
【详解】若满足机械能守恒,就必须满足方程
即要求位置的高度和速度满足
A.若满足机械能守恒,则,故A错误;
B.若满足机械能守恒,则,故B正确;
C.若满足机械能守恒,则,故C正确;
D.若满足机械能守恒,则,故D错误。
故选BC。
9. 我国计划将“羲和二号”太阳探测卫星部署至日地系统拉格朗日点L5。研究表明,太阳中心、地球中心和的连线构成稳定的等边三角形,太阳、地球和部署在的卫星以相同周期绕日地连线上的点做圆周运动,如图所示,则( )
A. 卫星的向心加速度比地球的大
B. 卫星与地球的线速度大小相等
C. 太阳和地球对卫星引力的合力指向、连线中点
D. 太阳和地球对卫星的引力大小之比等于太阳和地球的质量之比
【答案】AD
【解析】
【详解】A.根据题图可知卫星的运动半径大于地球的运动半径,卫星、太阳和地球周期相等,根据可知三者角速度相等,根据可知卫星的向心加速度比地球的大,故A正确;
B.根据结合A选项分析可知卫星线速度大于地球的线速度,故B错误;
C.根据题意可知太阳和地球对卫星引力的合力提供卫星做圆周运动的向心力,向心力一定指向圆心,即向心力一定指向点,故C错误;
D.根据题意可知太阳和卫星的距离等于地球和卫星的距离,根据万有引力的表达式可知太阳和地球对卫星的引力大小之比等于太阳和地球的质量之比,故D正确。
故选AD。
10. 人们有时用“打夯”的方式把松散的地面夯实。某次打夯符合如图模型:两人同时通过绳子对重物各施加一个大小为500N,方向都与竖直方向成37°的力作用;重物离开水平地面30cm后人停止施力,最后重物自由下落把地面砸深3cm。重物的质量为50kg,取重力加速度,,不计空气阻力,此次打夯过程中( )
A. 人对重物做功240J
B. 重物刚落地时的速度大小为2.5m/s
C. 重物的重力势能减少165J
D. 重物对地面的平均冲击力大小为8500N
【答案】AD
【解析】
【详解】AB.人对重物做功为
根据动能定理可得
解得重物刚落地时的速度大小为
故A正确,B错误;
C.重物的重力势能减少
故C错误;
D.设地面对重物的平均冲击力大小为,对全程根据动能定理有
代入数据解得
根据牛顿第三定律可知,重物对地面平均冲击力的大小为8500N,故D正确。
故选AD。
二、实验(每空2分,共计16分)
11. 某小组用单摆测定当地重力加速度。实验装置设计如图所示:摆线上端固定于O点,下端悬挂一个质量分布均匀的小球,光电门传感器固定在O点正下方。
(1)该小组组装单摆时,设计了4种方案,其中最合理的装置是______。
A. B.
C. D.
(2)正确悬挂后,下列有关实验说法正确的是______(多选)。
A. 测出线长作为单摆的摆长
B. 多次改变摆长后重复实验,可减小实验的偶然误差
C. 把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度释放,使之做简谐运动
D. 如用秒表代替光电门计时,则需在摆球到达最高点时开始计时以方便观察
(3)启动光电门传感器,得到光照强度随时间变化的图像如图所示。结合摆长和周期公式可进一步得到当地重力加速度。假如某次自然悬挂时,光电门的光线实际对准小球球心偏下的位置,其他操作均正确,则重力加速度的测量值将______(选填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。
【答案】(1)D (2)BC
(3)无影响
【解析】
【小问1详解】
AC.为了确保摆长不变,实验中应选择形变小的细丝线,不能够选择弹性棉线,故AC错误;
BD.为了减小空气阻力的影响,实验中应选择质量大体积小的铁球,不能够选择塑料球,故B错误,D正确。
故选D。
【小问2详解】
A.实验中,应测出线长与摆球的直径,以线长与摆球的半径之和作为单摆的摆长,故A错误;
B.实验中,多次改变摆长后重复实验,可减小实验的偶然误差,故B正确;
C.为了使得摆球近似做简谐运动,实验中应把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度释放,摆角,故C正确;
D.用秒表代替光电门计时,为了减小计时误差,需在摆球到达最低点时开始计时以方便观察,故D错误。
故选BC。
【小问3详解】
光电门的光线实际对准小球球心偏下的位置,光电门挡光时间减小,根据图示有
解得
可知,单摆的周期大小与光电门的挡光时间无关,即与光电门对准小球的位置无关,只要测量的是半个周期的时间,周期测量值不变,由于摆长测量正确,故重力加速度测量值无影响。
12. 物理兴趣小组设计了如图甲所示的装置来验证动量守恒定律。O点为圆轨道竖直直径和水平挡板的交点。A球质量为,B球质量为(),两球均看作质点;先让A球从右侧轨道上某一高度由静止释放,经过圆轨道最高点后做平抛运动,记下水平挡板上的落点M;然后在圆轨道最高处放上B球(由一小支架支撑),再让A球从同一位置由静止释放,当A球到达轨道最高点时,与B球发生对心碰撞,碰后两球平抛落在水平挡板上,记录两球的落点。
(1)在调节水平挡板时,发现挡板上水平仪中的气泡在右侧,如图乙所示,此时应将水平挡板左侧适当调________(选填“高”或“低”)。
(2)关于本实验,下列说法正确的是______。
A. 需要测量圆弧轨道最高点到水平挡板之间的距离
B. 轨道的摩擦力对实验没有影响
C. 只能用A球撞击B球,不能用B球撞击A球
(3)设,,,当关系式________成立,即可验证两球碰撞过程动量守恒(用字母、、、、表示)。
(4)实验中更换不同质量的B球(质量仍然大于A球),将小球A多次从轨道同一位置由静止释放,与不同质量的B球对心相碰,分别记录对应的落点到O点距离。以为横坐标、为纵坐标作出图像。若该碰撞为弹性碰撞,则下列图像可能正确的是______。
A. B. C. D.
(5)某同学认为:A球释放的位置越高越好。你是否同意这一观点?并说明理由________。
【答案】(1)高 (2)B
(3) (4)C
(5)不同意,若A球释放位置过高,A到达最高点与B碰撞前速度过大,碰撞后A球可能沿着原来轨道运动(碰撞后A球不能做平抛运动);也可能因速度过大,A球无法在水平挡板上测到落点M。
【解析】
【小问1详解】
水平仪中的气泡总是浮向位置较高的一端。题目中指出“气泡在右侧”,说明挡板的右侧偏高,左侧偏低。为了使挡板达到水平状态,应当将偏低的一侧垫高,因此应将水平挡板左侧适当调高。
【小问2详解】
A.小球离开轨道后做平抛运动,其下落高度相同,根据可知运动时间相同。验证动量守恒的表达式为
两边同时乘以时间可转化为位移表达式
由于在方程两边被约去,因此不需要测量高度。
B.实验要求入射球每次从同一位置由静止释放,以保证碰撞前的速度恒定。只要释放点固定,轨道摩擦力的影响就是固定的,不会改变“每次到达底端速度相同”这一前提,因此对验证动量守恒本身没有影响。
C.如果用质量大的B球去撞击质量小的A球,A球会向右运动,一样可以根据动量守恒定律得到相关表达式。只要A球的落点在水平挡板上就可以测量数据。
故选B。
【小问3详解】
碰撞前,只有A球运动,落点为,水平位移为。碰撞后,B球落点为,水平位移为;A球反弹,落点为。题目中为圆心投影,在的左侧,在的右侧。规定向右为正方向,则A球的位移方向向左,其位移大小为,但在矢量计算中应记为。根据动量守恒定律可得:
两边同乘以平抛时间,将速度转换为水平位移:
【小问4详解】
由题可得A、B球为弹性碰撞,满足碰撞前后动能之和不变:
两边同乘以平抛时间的平方,将速度转换为水平位移:
两式联立可得:
进而解得:
故选C。
【小问5详解】
不同意,若A球释放位置过高,A到达最高点与B碰撞前速度过大,碰撞后A球可能沿着原来轨道运动(碰撞后A球不能做平抛运动);也可能因速度过大,A球无法在水平挡板上测到落点M。
三、解答题(13题10分,14题12分,15题16分)
13. 一列沿x轴传播的简谐横波,时刻的波形图如图甲所示。图乙表示处的质点的振动图像,则
(1)求处的质点内通过的路程s及末的位移x;
(2)在图丁中画出简谐横波时的波形图(至少画出一个波长)并标出波的传播方向。
【答案】(1),
(2),波沿x轴正方向传播
【解析】
【小问1详解】
由图乙质点的振动周期,振幅,时,质点向上振动。
内,质点振动个周期,一个周期内质点振动路程为,故总路程
一个周期内质点振动位移为0,周期内位移,故位移
【小问2详解】
由图乙可知处的质点开始时竖直向上振动,故根据“上下坡”规律,可知波沿x轴正方向传播,且,故时的波形图如图所示
14. 如图(a)所示,一倾角的足够长的斜面固定在水平地面上,质量的滑块在斜面上足够高的位置由静止释放,并沿斜面向下加速运动。从释放时刻起,用平行斜面向上的拉力F作用在滑块上,拉力F随时间t变化的图像如图(b)所示,2s时滑块速度达到最大。已知重力加速度g取,,。求:
(1)滑块与斜面的动摩擦因数和滑块的最大速度的大小;
(2)经过多长时间滑块到达最低点。
【答案】(1)0.25,;(2)
【解析】
【详解】(1)根据题意可知,时下滑速度最大,则物块合外力为0,由图(b)可知此时
由平衡条件有
代入数据得
从释放到的过程,沿斜面方向由动量定理有
解得
(2)设经过滑块到达最低点,此时滑块速度为0,沿斜面方向由动量定理有
由图像可知
所以时刻
解得
15. 如图竖直平面内固定半径R=0.4m的光滑圆轨道,轨道底端与光滑水平轨道ab相切于b点。光滑直轨道上静置着质量分别为mA=2kg、mB=4kg的两物块A、B,二者用轻质细绳连接,且中间夹一压缩的轻质弹簧(弹簧未与物块拴接)。轨道左侧光滑水平地面上静止一质量M=2kg、长L=2m的小车,小车上表面与直轨道ab等高,已知A与小车间动摩擦因数μ=0.5。现剪断A、B间细绳,物块B沿圆轨道运动时恰好不脱离轨道,重力加速度g=10m/s2.求:
(1)若弹簧的压缩量Δx=3cm,当A、B与弹簧分离时,B的位移大小x;
(2)剪断细绳前弹簧储存的弹性势能Ep;
(3)A在小车上滑动时,系统摩擦产生的热量Q。
【答案】(1)0.01m
(2)120J或48J
(3)20J或16J
【解析】
【小问1详解】
弹开过程中,A、B系统动量守恒,初始总动量为0,满足人船模型关系mAxA=mBx
且xA+x=Δx
代入数据解得x=0.01m
【小问2详解】
物块B沿圆轨道运动时恰好不脱离轨道,则
情况一:物块B恰到最高点,有
解得
物块B从b点到最高点,由动能定理可得
解得
弹簧释放过程,取向左为正方向,由动量守恒定律可得
由机械能守恒可得
联立可得,
情况二:物块B到圆心等高位置速度为0,机械能守恒有
代入数据得
由动量守恒定律可得
弹性势能
联立可得,
【小问3详解】
情况一:物块B恰到最高点
假设A恰好滑到小车左端时与小车有共同速度,由动量守恒定律可得
由能量守恒可得
联立解得
说明A会从小车左端滑出,相对位移等于车长L。
故A在小车上滑动时,系统摩擦产生的热量
情况二:物块B到圆心等高位置速度为0
假设A恰好滑到小车左端时与小车有共同速度,由动量守恒定律可得
由能量守恒可得
联立解得
则系统摩擦产生的热量
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吉林市田家炳高级中学2025—2026学年下学期高一年级期末考试
物理学科试卷
(满分100分,考试时间75分钟)
一、选择题(1-7题每题4分,共计28分;8-10题每题6分,共计18分,合计46分)
1. 研究人员发现,一只虎蛾释放的超声波滴答声能够对蝙蝠的声纳系统造成影响,其原因是滴答声出现的频率范围正好与蝙蝠所使用的超声波的频率相同,从而使蝙蝠接收到的回声强弱发生改变。上述现象的物理原理是( )
A. 波的干涉 B. 波的折射 C. 波的衍射 D. 多普勒效应
2. 如图所示,地球上的建筑物会随地球的自转绕地轴做匀速圆周运动。处在赤道附近处的建筑物与处在北半球、转动半径更小的处的建筑物相比( )
A. 角速度相等 B. 角速度不相等
C. 线速度 D. 线速度
3. 牛顿用月-地检验来验证万有引力中引力与距离的二次方成反比的正确性。当时已知地球半径,地面物体由引力产生的加速度,月球公转周期,地月距离。下面是月-地检验的重要步骤。
①求出
②假设月球和地面物体所受地球的引力均满足二次方反比定律
③由假设推出月球的加速度和(为引力常量,为地球质量)
④用和计算出月球的加速度与之比为
⑤比较①、④完成月-地检验
符合逻辑的月-地检验的顺序是( )
A. ①②③④⑤ B. ②①③④⑤ C. ②③①④⑤ D. ①③②④⑤
4. 如图所示,光滑大圆环固定在竖直平面内,小环套在大圆环上从顶端由静止开始下滑到底端。在此过程中,若以大圆环底端为零势能面,小环的机械能、动能、重力势能以及大圆环对小环的作用力大小随小环路程的变化图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
5. 如图所示,可视为质点的滑雪运动员从一段圆弧滑道由静止无助力下滑,圆弧半径远大于弧长。初始时,运动员和圆心的连线与竖直方向的夹角,忽略一切阻力。运动员沿圆弧轨道下滑到最低点的过程中,下列说法正确的是( )
A. 沿滑道方向的加速度和速度都在增大
B. 运动员重力的功率逐渐变大
C. 若初始夹角改为,下滑时间变短
D. 若初始夹角改为,重力冲量不变
6. 某地有一风力发电机,它的叶片转动时可形成半径为的圆面。某段时间内该地区的风速,风向恰好跟叶片转动形成的圆面垂直,已知空气的密度,若该风力发电机能将此圆内的空气动能转化为电能。取3.0,则此风力发电机发电的功率约为( )
A. 4374 W B. 4284 W C. 4174 W D. 4084 W
7. 如图所示,水平圆盘上放有A、B两个小物块,它们到圆盘中心处转轴的距离分别为和,质量分别为,两物块通过轻绳连接,与圆盘间的动摩擦因数均为,轻绳可以承受足够大的拉力。已知重力加速度为,设物块受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动,用表示圆盘转动的角速度,下列说法正确的是( )
A. 如图甲,,,当缓慢增加至时,A、B即将相对于圆盘滑动
B. 如图乙,,当缓慢增加至时,A、B即将相对于圆盘滑动
C. 如图丙,,当缓慢增加至时,A、B即将相对于圆盘滑动
D. 甲、乙、丙三种情况下,丙中A、B两物块最容易发生滑动
8. 如图所示,小清同学可以用手机的传感器记录他运动到某位置的高度和速度等信息。他到游乐场玩了摩天轮、过山车、激流勇进等项目,他用手机分别记录了四个项目进行过程中某两个位置的信息,整理如下表()。其中机械能可能守恒的项目是( )
信息\项目
A
B
C
D
1
16
3
2
1
8
9
3
24
3.6
A. A B. B C. C D. D
9. 我国计划将“羲和二号”太阳探测卫星部署至日地系统拉格朗日点L5。研究表明,太阳中心、地球中心和的连线构成稳定的等边三角形,太阳、地球和部署在的卫星以相同周期绕日地连线上的点做圆周运动,如图所示,则( )
A. 卫星的向心加速度比地球的大
B. 卫星与地球的线速度大小相等
C. 太阳和地球对卫星引力的合力指向、连线中点
D. 太阳和地球对卫星的引力大小之比等于太阳和地球的质量之比
10. 人们有时用“打夯”的方式把松散的地面夯实。某次打夯符合如图模型:两人同时通过绳子对重物各施加一个大小为500N,方向都与竖直方向成37°的力作用;重物离开水平地面30cm后人停止施力,最后重物自由下落把地面砸深3cm。重物的质量为50kg,取重力加速度,,不计空气阻力,此次打夯过程中( )
A. 人对重物做功240J
B. 重物刚落地时的速度大小为2.5m/s
C. 重物的重力势能减少165J
D. 重物对地面的平均冲击力大小为8500N
二、实验(每空2分,共计16分)
11. 某小组用单摆测定当地重力加速度。实验装置设计如图所示:摆线上端固定于O点,下端悬挂一个质量分布均匀的小球,光电门传感器固定在O点正下方。
(1)该小组组装单摆时,设计了4种方案,其中最合理的装置是______。
A. B.
C. D.
(2)正确悬挂后,下列有关实验说法正确的是______(多选)。
A. 测出线长作为单摆的摆长
B. 多次改变摆长后重复实验,可减小实验的偶然误差
C. 把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度释放,使之做简谐运动
D. 如用秒表代替光电门计时,则需在摆球到达最高点时开始计时以方便观察
(3)启动光电门传感器,得到光照强度随时间变化的图像如图所示。结合摆长和周期公式可进一步得到当地重力加速度。假如某次自然悬挂时,光电门的光线实际对准小球球心偏下的位置,其他操作均正确,则重力加速度的测量值将______(选填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。
12. 物理兴趣小组设计了如图甲所示的装置来验证动量守恒定律。O点为圆轨道竖直直径和水平挡板的交点。A球质量为,B球质量为(),两球均看作质点;先让A球从右侧轨道上某一高度由静止释放,经过圆轨道最高点后做平抛运动,记下水平挡板上的落点M;然后在圆轨道最高处放上B球(由一小支架支撑),再让A球从同一位置由静止释放,当A球到达轨道最高点时,与B球发生对心碰撞,碰后两球平抛落在水平挡板上,记录两球的落点。
(1)在调节水平挡板时,发现挡板上水平仪中的气泡在右侧,如图乙所示,此时应将水平挡板左侧适当调________(选填“高”或“低”)。
(2)关于本实验,下列说法正确的是______。
A. 需要测量圆弧轨道最高点到水平挡板之间的距离
B. 轨道的摩擦力对实验没有影响
C. 只能用A球撞击B球,不能用B球撞击A球
(3)设,,,当关系式________成立,即可验证两球碰撞过程动量守恒(用字母、、、、表示)。
(4)实验中更换不同质量的B球(质量仍然大于A球),将小球A多次从轨道同一位置由静止释放,与不同质量的B球对心相碰,分别记录对应的落点到O点距离。以为横坐标、为纵坐标作出图像。若该碰撞为弹性碰撞,则下列图像可能正确的是______。
A. B. C. D.
(5)某同学认为:A球释放的位置越高越好。你是否同意这一观点?并说明理由________。
三、解答题(13题10分,14题12分,15题16分)
13. 一列沿x轴传播的简谐横波,时刻的波形图如图甲所示。图乙表示处的质点的振动图像,则
(1)求处的质点内通过的路程s及末的位移x;
(2)在图丁中画出简谐横波时的波形图(至少画出一个波长)并标出波的传播方向。
14. 如图(a)所示,一倾角的足够长的斜面固定在水平地面上,质量的滑块在斜面上足够高的位置由静止释放,并沿斜面向下加速运动。从释放时刻起,用平行斜面向上的拉力F作用在滑块上,拉力F随时间t变化的图像如图(b)所示,2s时滑块速度达到最大。已知重力加速度g取,,。求:
(1)滑块与斜面的动摩擦因数和滑块的最大速度的大小;
(2)经过多长时间滑块到达最低点。
15. 如图竖直平面内固定半径R=0.4m的光滑圆轨道,轨道底端与光滑水平轨道ab相切于b点。光滑直轨道上静置着质量分别为mA=2kg、mB=4kg的两物块A、B,二者用轻质细绳连接,且中间夹一压缩的轻质弹簧(弹簧未与物块拴接)。轨道左侧光滑水平地面上静止一质量M=2kg、长L=2m的小车,小车上表面与直轨道ab等高,已知A与小车间动摩擦因数μ=0.5。现剪断A、B间细绳,物块B沿圆轨道运动时恰好不脱离轨道,重力加速度g=10m/s2.求:
(1)若弹簧的压缩量Δx=3cm,当A、B与弹簧分离时,B的位移大小x;
(2)剪断细绳前弹簧储存的弹性势能Ep;
(3)A在小车上滑动时,系统摩擦产生的热量Q。
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