内容正文:
2025-2026学年度第二学期期末考试
高一物理
考试说明:本试卷由选择题和非选择题两部分组成,满分100分,考试时间75分钟。
1.答题前,考生务必将姓名、考号写在答题卡上,并在指定位置粘贴条形码。
2.选择题部分,每小题选出答案后,考生必须用2B铅笔涂卡,如需改动,用橡皮擦干净后,再另涂其它选项。
3.非选择题必须答题卡规定的区域内书写,规定区域外答题不得分。
4.保持答题卡清洁,不得折叠,不要弄破、弄皱,不准使用涂改液、刮纸刀。
第Ⅰ卷(共53分)
一、单项选择题(每题5分,共35分)
1. 乘坐摩天轮观光是广大青少年喜爱的一种户外活动,如图所示为长沙世界之窗内的摩天轮。现有某同学乘坐摩天轮随座舱在竖直面内做匀速圆周运动,下列说法正确的是( )
A. 摩天轮转动过程中,该同学的动能保持不变
B. 摩天轮转动过程中,该同学的动量保持不变
C. 摩天轮转动过程中,该同学的机械能守恒
D. 摩天轮转动过程中,该同学受到的合力为恒力
【答案】A
【解析】
【详解】A.该同学做匀速圆周运动,线速度大小不变,根据动能,可知该同学的动能保持不变,故A正确;
B.该同学做匀速圆周运动,线速度大小不变,方向时刻改变,根据,可知该同学的动量大小保持不变,方向时刻改变,故该同学的动量时刻变化,故B错误;
C.机械能等于动能与重力势能之和,该同学的动能不变,重力势能周期性变化,所以机械能不守恒,故C错误;
D.该同学做匀速圆周运动,受到的合力提供向心力,合力大小,可知该同学受到的合力大小不变,但方向始终指向圆心,时刻在改变,合力在不断变化,是变力,故D错误。
故选A。
2. 某同学参加立定跳远项目,从起跳至着地的整个过程如图所示,人在落地时总要屈腿,这样做可以( )
A. 人的动能变化量减小
B. 人的动量变化量减小
C. 减小地面对人的冲量
D. 减小地面对人的撞击力
【答案】D
【解析】
【详解】AB.屈腿只延长人从接触地面到停止的时间,两种落地方式中人接触地面前的速度相同,停止后均静止。由动能定义,由动量定义,可知人的动能变化量和动量变化量均不变,故AB错误。
CD.取向上为正方向,设人接触地面前速度大小为,地面对人的平均作用力为,从接触地面到停止的时间为。由动量定理得
整理得
屈腿使增大,所以平均作用力减小,而地面对人的冲量增大,故C错误,D正确。
故选D。
3. 将质量为的小球,从距离地面高处的点以初速度竖直上抛,小球能上升到距离抛出点的最大高度为。若选取最高点为零势能面,不计运动过程中的阻力,则小球在点的机械能是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】若选取最高点为零势能面,小球在点的重力势能
小球在点的动能
则小球在点的机械能
故选B。
4. 航天飞机在完成对哈勃太空望远镜的维修任务后,在点短时间开动小型发动机进行变轨,从圆形轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ,为轨道Ⅱ上的一点,如图所示。关于航天飞机下列说法正确的是( )
A. 在轨道Ⅱ上的机械能大于在轨道Ⅰ上的机械能
B. 在轨道Ⅱ上经过的速度大于在轨道Ⅰ上经过的速度
C. 在轨道Ⅱ上经过的加速度小于在轨道Ⅰ上经过的加速度
D. 在轨道Ⅱ上运动的周期小于在轨道Ⅰ上运动的周期
【答案】D
【解析】
【详解】A.航天飞机从圆形轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ,即从高轨道降到低轨道,发动机点火减速,做负功,故航天飞机的机械能减小,故在轨道Ⅱ上的机械能小于在轨道Ⅰ上的机械能,故A错误;
B.航天飞机从圆形轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ,即从高轨道降到低轨道,发动机点火减速,故在轨道Ⅱ上经过的速度小于在轨道Ⅰ上经过的速度,故B错误;
C.根据牛顿第二定律有
解得
在同一点,相同,故在轨道Ⅱ上经过的加速度等于在轨道Ⅰ上经过的加速度,故C错误;
D.在轨道II上运动的半长轴小于在轨道I上运动的半径,根据开普勒第三定律可知,在轨道II上运动的周期小于在轨道I上运动的周期,故D正确。
故选D。
5. 一质量为40 kg的独木舟停在风光秀丽的易水湖,独木舟长为2 m,一质量为60 kg的人从独木舟前端走到后端,不计水的阻力,则这过程中独木舟的位移大小是( )
A. 0.5 m B. 1 m C. 1.2 m D. 1.5 m
【答案】C
【解析】
【详解】设人的质量为,独木舟的质量为,人、舟相对水面的速度大小分别为,,位移大小分别为,。取人行走方向为正方向,系统在水平方向不受外力且初始静止,由动量守恒定律可知,在任意时刻有
由于二者速度大小之比恒定且运动时间相同,故
人与独木舟的位移方向相反,人相对独木舟的位移大小等于舟长,所以。设独木舟的位移大小,则
由
整理得
故选C。
6. 如图所示,一轻弹簧的两端与质量分别为0.9 kg、2 kg的两物块A、B相拴接,并静止在光滑的水平面上,一颗质量为0.1 kg的子弹C以速度射入物块A并留在A中(时间极短),在以后的运动中,下列说法正确的是( )
A. 子弹在射入物块A的过程中,子弹与物块A组成的系统机械能守恒
B. 当子弹射入物块A的过程中,摩擦力对子弹和物块A做功之和为150J
C. 当物块A和子弹一起压缩弹簧的过程中,弹簧最大弹性势能等于12J
D. 当物块A和子弹一起压缩弹簧的过程中,弹簧对物块B做功16J
【答案】C
【解析】
【详解】A.子弹射入物块A是完全非弹性碰撞过程,有摩擦生热,系统的动能部分转化为内能,机械能不守恒,故A错误;
B.由于作用时间极短,弹簧弹力的冲量可忽略,子弹C和物块A组成的系统动量守恒,则
解得共速速度
子弹射入物块A过程中,摩擦力做功之和等于系统动能损失,即,故B错误;
C.子弹C和物块A一起压缩弹簧的过程中,当物块A(含子弹C)和物块B的速度相等时,弹簧压缩量最大,弹性势能最大。此时对A(含子弹C)、B和弹簧组成的系统,水平方向不受外力,动量守恒,则由动量守恒定律有
解得共速速度
由能量守恒定律可得
解得,故C正确;
D.当物块A和子弹一起压缩弹簧的过程是弹簧开始形变到压缩至最短的过程,根据动能定理,弹簧对物块B做的功等于物块B动能的增加量。压缩弹簧到最大的过程中,物块B的初动能为0,末动能为
可知该过程弹簧对物块B做的功为4J,故D错误。
故选C。
7. 如图所示,一轻杆可绕光滑固定转轴,在竖直平面内自由转动,杆的两端固定有小球A和B(可看作质点),A、B的质量分别为和,到转轴的距离分别为和,重力加速度为。现将轻杆从水平位置由静止释放,轻杆开始绕轴自由转动,不计空气阻力,当球A到达最低点时,下列说法正确的是( )
A. A、B系统机械能不守恒
B. 球A的机械能增大
C. 球B的机械能变化量为
D. 杆对球A做的功为
【答案】D
【解析】
【详解】A.A、B系统只有重力做功,则机械能守恒,故A错误;
B.球B向上转动,动能和重力势能都增加,即球B机械能增加,则球A的机械能减小,故B错误;
C.当球A到达最低点时,设A的速度为v,由于二者的角速度相等,则由,有
可得
对A、B系统,由机械能守恒定律有
解得
则球B的机械能变化量为,故C错误;
D.对球A,由动能定理有
解得杆对球A做的功为,故D正确。
故选D。
二、多项选择题(每题6分,共18分)
8. 如图所示,光滑的水平地面上放着一个静止的小车(含轻杆),轻杆顶端用轻绳连接小球,将小球向右拉至水平后放手,不计空气阻力,则下列说法中正确的是( )
A. 系统的总动量守恒
B. 系统的总机械能守恒
C. 水平方向任意时刻小球与小车的动量等大反向
D. 小球向左摆时小车也向左运动
【答案】BC
【解析】
【详解】A.小球向下运动到最低点过程中,小球竖直方向的分速度先增大后减小,则小球竖直方向的分加速度方向先向下后向上,可知,小球先处于失重状态,后处于超重状态,对小球与小车构成的系统,所受外力的合力不为零,则系统的总动量不守恒,故A错误;
B.对小球与小车构成的系统,绳对小车做功与对小球做功的代数和为零,系统只有重力做功,则系统的总机械能守恒,故B正确;
C.对小球与小车构成的系统,水平方向所受外力的合力为0,则该系统水平方向上动量守恒,由于初始总动量为零,则水平方向任意时刻小球与小车的动量等大反向,故C正确;
D.结合上述可知,水平方向任意时刻小球与小车的动量等大反向,则小球向左摆时小车向右运动,故D错误。
故选BC。
9. 一质量为1kg的物块在合外力的作用下从静止开始沿直线运动,随时间变化的图线如图所示,则( )
A. 0-2s与2s-4s两段时间内加速度方向相反
B. 前2s内合力的冲量大小为
C. 末物块的速度大小为
D. 前内动量的变化量大小为
【答案】AD
【解析】
【详解】A.由图可知,0-2s与2s-4s两段时间内合外力的方向相反,根据牛顿第二定律
可知0-2s与2s-4s两段时间内加速度方向相反,故A正确;
B.图像与时间轴围成的面积表示冲量,根据图像可知前2s内合力的冲量大小为,故B错误;
C.图像与时间轴围成的面积表示冲量,根据图像可知前3s内合力的冲量大小为
根据动量定理有
解得,故C错误;
D.图像与时间轴围成的面积表示冲量,根据图像可知前4s内合力的冲量大小为
根据动量定理有
可得前内动量的变化量大小为,故D正确。
故选AD。
10. 在工厂中,经常用传送带传送货物。如图所示,质量的货物(可视为质点)从高的轨道上点由静止开始下滑,货物和轨道之间的摩擦力可忽略不计,货物滑到水平传送带上的点,货物在轨道和传送带连接处能量损失不计,货物和传送带之间的动摩擦因数,传送带两点之间的距离,传送带一直以的速度匀速运动,取重力加速度。装置由电动机带动,传送带与轮子间无相对滑动,不计轴处的摩擦。货物从点运动到点的过程中,下列说法正确的有( )
A. 货物开始受到滑动摩擦力,后来受到静摩擦力
B. 货物到达A点时重力的瞬时功率为0
C. 由于摩擦而产生的热量为160 J
D. 运送货物过程中,电动机多消耗的电能为240 J
【答案】BD
【解析】
【详解】A.以点所在水平面为重力势能零势能面,货物从点滑到点的过程中,由机械能守恒定律得
解得
货物刚滑上传送带时速度小于传送带速度,因此受到向右的滑动摩擦力。以向右为正方向,由滑动摩擦力公式和牛顿第二定律得,
解得
货物速度增至传送带速度时,由匀变速直线运动速度与时间关系得
解得
由匀变速直线运动平均速度公式得
货物在到达点前已与传送带同速,此后做匀速直线运动,水平方向不受摩擦力,故A错误;
B.货物到达点时速度方向水平,重力方向竖直向下,由瞬时功率公式得,故B正确;
CD.由前述计算得,货物相对传送带滑动的时间为,在此期间由匀速直线运动公式得
由滑动摩擦力公式得
不计机械损耗,电动机额外消耗的电能等于克服货物对传送带的摩擦力所做的功,由恒力做功公式得
由动能定理,货物增加的动能为
由能量守恒定律得,故C错误,D正确。
故选BD。
第Ⅱ卷(共47分)
三、实验题(每空2分,共16分)
11. 如图甲所示为“验证碰撞中动量守恒”实验的装置示意图,a是入射小球,b是被碰小球,a和b的质量分别为和,a、b直径相同,轨道末端在水平地面上的投影为点。实验中,先将小球a从斜槽上某一固定位置由静止释放,a从斜槽末端飞出后落到水平地面的记录纸上留下落点痕迹,重复10次,描出a的平均落点位置,再把小球b放在斜槽末端,让小球a仍从斜槽上同一位置由静止释放,与小球b碰撞后,两球分别在记录纸上留下落点痕迹,重复10次,描出碰后小球a、b的平均落点位置、如图乙所示。
(1)实验中需要注意的事项,下列说法正确的是_________(填字母)。
A. 需要测出小球抛出点距地面的高度
B. 需要测出小球做平抛运动的水平射程
C. 斜槽轨道末端应该保持水平
D. 斜槽应尽量光滑
(2)实验中重复多次让入射小球从斜槽上的同一位置释放,其中“同一位置释放”的目的是_________。
(3)实验中对小球的要求是:质量_________(填“>”“=”或“<”)。
(4)在图乙中,用毫米刻度尺测得点与、、三点的水平方向的距离分别为,,,若关系式_________成立,则说明该实验碰撞前后动量守恒。
【答案】(1)BC (2)保持入射小球从同一位置释放是为了保证小球每次平抛的初速度相同,以找出对应的平均落点位置
(3)
(4)
【解析】
【小问1详解】
AB.本实验用代入验证,时间可以消去,故需要测量小球的水平射程,不需要测量时间,即不需要测量抛出点距地面的高度,故A错误,B正确;
C.为保证小球从斜槽末端飞出时做平抛运动,应保证斜槽末端水平,故C正确;
D.斜槽光滑与否对实验结果不影响,只要保证入射小球均从同一高度释放,保证碰撞前入射小球的速度相同即可,故D错误。
故选BC。
【小问2详解】
保持入射小球从同一位置释放是为了保证小球每次平抛的初速度相同,以找出对应的平均落点位置;
【小问3详解】
为了保证小球碰撞为对心碰撞,且碰后不反弹,要求;
【小问4详解】
碰撞时满足动量守恒,则有
两边同时乘以下落时间t,可得
即
12. 某实验小组利用如图所示的装置验证机械能守恒定律。长为的轻质细绳一端固定在点,另一端拴一质量为的小球(尺寸相对足够小),测得小球的直径为,在悬点点正下方处的点放有一光电门。已知当地重力加速度为。
(1)将小球拉至偏离竖直方向的某位置,用工具测出该位置处的细绳与竖直方向的夹角为,静止释放小球,测出小球经过光电门的时间为,则小球经过光电门的速度大小为_________;下摆过程中,小球的重力势能减少量可表示为_________,动能的增加量可表示为_________,如果二者在误差范围内相等,说明该系统机械能守恒。
(2)若多次从不同夹角处释放,将测量数据代入表达式中发现总有小球重力势能的减少量略大于小球动能的增加量,请简要说明理由_________。
【答案】(1) ①. ②. ③.
(2)摆动过程中空气阻力对小球做负功
【解析】
【小问1详解】
[1]小球通过光电门的位移为其直径,通过时间为。由速度的定义得
故小球通过光电门的速度大小为
[2]以小球最低点所在水平面为重力势能的零势能面,释放位置相对最低点的高度为
由重力势能的定义得
[3]小球从静止释放,最低点的速度为
由动能的定义得
【小问2详解】
小球摆动过程中受到空气阻力,空气阻力对小球做负功,使一部分机械能转化为内能,因此重力势能的减少量略大于动能的增加量。
四、计算题(共31分)
13. 某同学将质量为0.5 kg的金属小球,以3 m/s的速度水平向右抛出,不计空气阻力,经过0.4 s落地,。求:
(1)小球落地时的动量大小;
(2)小球从抛出到落地的动量变化量的大小。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
取水平方向向右、竖直方向向上为正方向。小球做平抛运动,竖直方向初速度为0。由匀变速直线运动速度与时间的关系得
方向竖直向下。水平方向速度为,且保持不变。由速度合成得小球落地时速率
这就是落地时的速率。由动量定义式得
其中为落地时动量大小。
【小问2详解】
小球所受合力仅为重力,水平方向合力为0,竖直方向取向上为正。
由动量定理得,
可知水平方向动量不变且竖直方向动量变化量向下。因此动量变化量的大小为
方向竖直向下。
14. 新能源汽车越来越受市民的喜爱,已被广泛应用于客运领域,目前正被研发应用于货运领域。在一次研发试验中,汽车发动机的额定牵引功率,汽车的质量,汽车在水平路面上行驶时,阻力恒为,取。汽车保持额定功率在水平路面上从静止启动并开始计时,在时汽车已经做匀速运动,求:
(1)汽车匀速运动时的速度大小;
(2)在0~15s时间内汽车牵引力做的功;
(3)在0~20s时间内汽车通过的路程。
【答案】(1)20m/s
(2)
(3)200m
【解析】
【小问1详解】
汽车匀速运动时牵引力等于阻力,即
根据
解得
【小问2详解】
在0~15s时间内汽车牵引力做的功
【小问3详解】
根据动能定理有
代入数据解得
15. 某商家为了吸引顾客而设计了一个趣味游戏,其简化模型如图所示,轨道由一个水平直轨道和一半径为的竖直半圆光滑轨道组成,段光滑,段粗糙。在半圆轨道圆心左侧同一水平线上且距离点处固定一个小网兜,将原长小于段长度的轻弹簧水平置于段上,左端固定在竖直挡板上,物块1静置于处。游戏者将物块2向左压缩弹簧到某一位置释放,物块2与物块1发生弹性正碰(碰撞时间极短),若物块1从半圆轨道最高点飞出并落入网兜内获一等奖,在之间的圆弧段脱离轨道获二等奖,能够进入半圆轨道(不含点)间获三等奖,其他情况则不能获奖。已知物块1的质量,物块2的质量,,,两物块与粗糙水平面间的动摩擦因数均为,重力加速度取。两物块均可视为质点。求:
(1)获得一等奖时,物块1经过点时的速度大小;
(2)游戏者将物块2压缩弹簧至弹性势能为1.8 J,则释放后物块2与物块1发生弹性碰撞后物块1的速度大小?并判断他能否获奖?若获奖,请说明获得几等奖。
【答案】(1)
(2),不能获奖
【解析】
【小问1详解】
物块1从点水平向左飞出,到网兜的平抛轨迹如图所示。
由平抛运动规律得
解得
水平方向位移为,由匀速直线运动规律得
解得
【小问2详解】
设弹簧的弹性势能为,物块2与物块1碰撞前的速度大小为。由机械能守恒定律得
代入数据得
设碰撞后物块1、物块2的速度分别为,,取向右为正方向。碰撞时间极短,系统所受外力冲量可忽略,由动量守恒定律得
碰撞为弹性碰撞,由机械能守恒定律得
联立两式并代入,得
物块1向右运动。物块1在段运动时,摩擦力做负功。由动能定理得
整理并代入数据得
物块1恰好到达点时速度为零,不能进入圆弧段,故不能获奖。
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2025-2026学年度第二学期期末考试
高一物理
考试说明:本试卷由选择题和非选择题两部分组成,满分100分,考试时间75分钟。
1.答题前,考生务必将姓名、考号写在答题卡上,并在指定位置粘贴条形码。
2.选择题部分,每小题选出答案后,考生必须用2B铅笔涂卡,如需改动,用橡皮擦干净后,再另涂其它选项。
3.非选择题必须答题卡规定的区域内书写,规定区域外答题不得分。
4.保持答题卡清洁,不得折叠,不要弄破、弄皱,不准使用涂改液、刮纸刀。
第Ⅰ卷(共53分)
一、单项选择题(每题5分,共35分)
1. 乘坐摩天轮观光是广大青少年喜爱的一种户外活动,如图所示为长沙世界之窗内的摩天轮。现有某同学乘坐摩天轮随座舱在竖直面内做匀速圆周运动,下列说法正确的是( )
A. 摩天轮转动过程中,该同学的动能保持不变
B. 摩天轮转动过程中,该同学的动量保持不变
C. 摩天轮转动过程中,该同学的机械能守恒
D. 摩天轮转动过程中,该同学受到的合力为恒力
2. 某同学参加立定跳远项目,从起跳至着地的整个过程如图所示,人在落地时总要屈腿,这样做可以( )
A. 人的动能变化量减小
B. 人的动量变化量减小
C. 减小地面对人的冲量
D. 减小地面对人的撞击力
3. 将质量为的小球,从距离地面高处的点以初速度竖直上抛,小球能上升到距离抛出点的最大高度为。若选取最高点为零势能面,不计运动过程中的阻力,则小球在点的机械能是( )
A. B.
C. D.
4. 航天飞机在完成对哈勃太空望远镜的维修任务后,在点短时间开动小型发动机进行变轨,从圆形轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ,为轨道Ⅱ上的一点,如图所示。关于航天飞机下列说法正确的是( )
A. 在轨道Ⅱ上的机械能大于在轨道Ⅰ上的机械能
B. 在轨道Ⅱ上经过的速度大于在轨道Ⅰ上经过的速度
C. 在轨道Ⅱ上经过的加速度小于在轨道Ⅰ上经过的加速度
D. 在轨道Ⅱ上运动的周期小于在轨道Ⅰ上运动的周期
5. 一质量为40 kg的独木舟停在风光秀丽的易水湖,独木舟长为2 m,一质量为60 kg的人从独木舟前端走到后端,不计水的阻力,则这过程中独木舟的位移大小是( )
A. 0.5 m B. 1 m C. 1.2 m D. 1.5 m
6. 如图所示,一轻弹簧的两端与质量分别为0.9 kg、2 kg的两物块A、B相拴接,并静止在光滑的水平面上,一颗质量为0.1 kg的子弹C以速度射入物块A并留在A中(时间极短),在以后的运动中,下列说法正确的是( )
A. 子弹在射入物块A的过程中,子弹与物块A组成的系统机械能守恒
B. 当子弹射入物块A的过程中,摩擦力对子弹和物块A做功之和为150J
C. 当物块A和子弹一起压缩弹簧的过程中,弹簧最大弹性势能等于12J
D. 当物块A和子弹一起压缩弹簧的过程中,弹簧对物块B做功16J
7. 如图所示,一轻杆可绕光滑固定转轴,在竖直平面内自由转动,杆的两端固定有小球A和B(可看作质点),A、B的质量分别为和,到转轴的距离分别为和,重力加速度为。现将轻杆从水平位置由静止释放,轻杆开始绕轴自由转动,不计空气阻力,当球A到达最低点时,下列说法正确的是( )
A. A、B系统机械能不守恒
B. 球A的机械能增大
C. 球B的机械能变化量为
D. 杆对球A做的功为
二、多项选择题(每题6分,共18分)
8. 如图所示,光滑的水平地面上放着一个静止的小车(含轻杆),轻杆顶端用轻绳连接小球,将小球向右拉至水平后放手,不计空气阻力,则下列说法中正确的是( )
A. 系统的总动量守恒
B. 系统的总机械能守恒
C. 水平方向任意时刻小球与小车的动量等大反向
D. 小球向左摆时小车也向左运动
9. 一质量为1kg的物块在合外力的作用下从静止开始沿直线运动,随时间变化的图线如图所示,则( )
A. 0-2s与2s-4s两段时间内加速度方向相反
B. 前2s内合力的冲量大小为
C. 末物块的速度大小为
D. 前内动量的变化量大小为
10. 在工厂中,经常用传送带传送货物。如图所示,质量的货物(可视为质点)从高的轨道上点由静止开始下滑,货物和轨道之间的摩擦力可忽略不计,货物滑到水平传送带上的点,货物在轨道和传送带连接处能量损失不计,货物和传送带之间的动摩擦因数,传送带两点之间的距离,传送带一直以的速度匀速运动,取重力加速度。装置由电动机带动,传送带与轮子间无相对滑动,不计轴处的摩擦。货物从点运动到点的过程中,下列说法正确的有( )
A. 货物开始受到滑动摩擦力,后来受到静摩擦力
B. 货物到达A点时重力的瞬时功率为0
C. 由于摩擦而产生的热量为160 J
D. 运送货物过程中,电动机多消耗的电能为240 J
第Ⅱ卷(共47分)
三、实验题(每空2分,共16分)
11. 如图甲所示为“验证碰撞中动量守恒”实验的装置示意图,a是入射小球,b是被碰小球,a和b的质量分别为和,a、b直径相同,轨道末端在水平地面上的投影为点。实验中,先将小球a从斜槽上某一固定位置由静止释放,a从斜槽末端飞出后落到水平地面的记录纸上留下落点痕迹,重复10次,描出a的平均落点位置,再把小球b放在斜槽末端,让小球a仍从斜槽上同一位置由静止释放,与小球b碰撞后,两球分别在记录纸上留下落点痕迹,重复10次,描出碰后小球a、b的平均落点位置、如图乙所示。
(1)实验中需要注意的事项,下列说法正确的是_________(填字母)。
A. 需要测出小球抛出点距地面的高度
B. 需要测出小球做平抛运动的水平射程
C. 斜槽轨道末端应该保持水平
D. 斜槽应尽量光滑
(2)实验中重复多次让入射小球从斜槽上的同一位置释放,其中“同一位置释放”的目的是_________。
(3)实验中对小球的要求是:质量_________(填“>”“=”或“<”)。
(4)在图乙中,用毫米刻度尺测得点与、、三点的水平方向的距离分别为,,,若关系式_________成立,则说明该实验碰撞前后动量守恒。
12. 某实验小组利用如图所示的装置验证机械能守恒定律。长为的轻质细绳一端固定在点,另一端拴一质量为的小球(尺寸相对足够小),测得小球的直径为,在悬点点正下方处的点放有一光电门。已知当地重力加速度为。
(1)将小球拉至偏离竖直方向的某位置,用工具测出该位置处的细绳与竖直方向的夹角为,静止释放小球,测出小球经过光电门的时间为,则小球经过光电门的速度大小为_________;下摆过程中,小球的重力势能减少量可表示为_________,动能的增加量可表示为_________,如果二者在误差范围内相等,说明该系统机械能守恒。
(2)若多次从不同夹角处释放,将测量数据代入表达式中发现总有小球重力势能的减少量略大于小球动能的增加量,请简要说明理由_________。
四、计算题(共31分)
13. 某同学将质量为0.5 kg的金属小球,以3 m/s的速度水平向右抛出,不计空气阻力,经过0.4 s落地,。求:
(1)小球落地时的动量大小;
(2)小球从抛出到落地的动量变化量的大小。
14. 新能源汽车越来越受市民的喜爱,已被广泛应用于客运领域,目前正被研发应用于货运领域。在一次研发试验中,汽车发动机的额定牵引功率,汽车的质量,汽车在水平路面上行驶时,阻力恒为,取。汽车保持额定功率在水平路面上从静止启动并开始计时,在时汽车已经做匀速运动,求:
(1)汽车匀速运动时的速度大小;
(2)在0~15s时间内汽车牵引力做的功;
(3)在0~20s时间内汽车通过的路程。
15. 某商家为了吸引顾客而设计了一个趣味游戏,其简化模型如图所示,轨道由一个水平直轨道和一半径为的竖直半圆光滑轨道组成,段光滑,段粗糙。在半圆轨道圆心左侧同一水平线上且距离点处固定一个小网兜,将原长小于段长度的轻弹簧水平置于段上,左端固定在竖直挡板上,物块1静置于处。游戏者将物块2向左压缩弹簧到某一位置释放,物块2与物块1发生弹性正碰(碰撞时间极短),若物块1从半圆轨道最高点飞出并落入网兜内获一等奖,在之间的圆弧段脱离轨道获二等奖,能够进入半圆轨道(不含点)间获三等奖,其他情况则不能获奖。已知物块1的质量,物块2的质量,,,两物块与粗糙水平面间的动摩擦因数均为,重力加速度取。两物块均可视为质点。求:
(1)获得一等奖时,物块1经过点时的速度大小;
(2)游戏者将物块2压缩弹簧至弹性势能为1.8 J,则释放后物块2与物块1发生弹性碰撞后物块1的速度大小?并判断他能否获奖?若获奖,请说明获得几等奖。
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