辽宁大连市第十三中学2025-2026学年高二下学期期末物理试卷
2026-09-03
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摘要:
**基本信息**
立足高二物理核心知识,融合“中国聚变工程实验堆”等科技前沿与“薯片包装袋鼓包”等生活情境,通过多题型梯度设计考查物理观念与科学思维。
**题型特征**
|题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色|
|----|-----------|----------|----------|
|单选题|7/28|热学、原子物理、光学等|结合“双缝干涉实验”考查科学推理,以露营小灯细线问题体现模型建构|
|多选题|3/18|热力学定律、竖直上抛运动等|通过“链式反应铀块体积”考查科学态度,图像题强化科学论证|
|实验题|2/14|气体实验定律、加速度测量|设计“注射器压强传感器”实验,注重科学探究中的证据获取与分析|
|计算题|3/40|光学折射、气体定律、力学综合|以“不规则固体体积测量”“木板物块相对运动”考查综合应用,突出问题解决能力|
内容正文:
2025-2026学年辽宁省大连市第十三中学高二(下)期末物理试卷
一、单选题:本大题共7小题,共28分。
1.用国际单位制中的基本单位来表示普朗克常量的单位,下列正确的是( )
A. B. C. D.
2.某同学从大连乘坐飞机前往昆明,抵达后,由于大气压降低,随身携带的薯片包装袋发生了明显的鼓包现象,如图所示。若包装袋内的气体视为理想气体,在包装袋鼓包过程中温度不变,则下列说法正确的是( )
A. 袋内气体分子势能增大
B. 袋内气体从外界吸收热量
C. 袋内气体分子的平均动能减小
D. 袋内气体分子单位时间对单位面积器壁的撞击次数增多
3.“中国聚变工程实验堆”依托氘氚核聚变研发新一代清洁能源,反应方程为,若、、的比结合能分别为、、,下列说法正确的是( )
A. X为质子
B. 的比结合能比的大
C. 反应过程中释放的能量为
D. 的平均核子质量比的大
4.用双缝干涉实验测量光的波长,其实验装置如图甲所示,下列说法正确的是( )
A. 若乙图中的P点出现暗条纹,则和到P点的光程差为光的半波长奇数倍
B. 仅减小双缝间距,光屏上的相邻亮条纹间距将变小
C. 仅减小滤光片到单缝的距离,光屏上的相邻亮条纹间距将变大
D. 仅改变滤光片的颜色,使红光变成蓝光,光屏上的相邻亮条纹的间距将变大
5.图甲中用大量处于能级的氢原子辐射的光,照射光电管的K极,只有一种可见光发生了光电效应,图乙为氢原子的部分能级图。已知可见光光子能量范围为,下列说法正确的是( )
A. 这些氢原子最多能辐射3种频率的可见光
B. 辐射光子中有4种频率能使该光电管发生光电效应
C. 光电管金属K的逸出功可能为
D. 若断开开关S,光电流一定会消失
6.将一根不可伸长的轻质细线穿过露营小灯的吊环,两端分别固定在左右两棵树上,在无风状态下小灯静止,不计吊环与细线间的摩擦。下列说法正确的是( )
A. 仅将细线右端水平向左缓慢移动,则细线上的拉力大小不变
B. 仅将细线右端竖直向下缓慢移动,则细线上的拉力大小不变
C. 若小灯受到水平向右的风力作用而发生倾斜,再次稳定后,细线间夹角不变
D. 若小灯受到水平向右的风力作用而发生倾斜,再次稳定后,细线间夹角变大
7.如图所示,水平轻绳①的左端固定在竖直墙壁上,右端与质量为m的小球相连。轻绳②与竖直方向夹角固定在天花板上,下端与小球相连。光滑平板与水平面夹角固定,小球静止,小球与平板接触且恰好无弹力,重力加速度为g。则( )
A. 剪断轻绳①的瞬间,小球的加速度大小为,方向水平向右
B. 剪断轻绳①的瞬间,小球的加速度大小为,方向沿平板向上
C. 剪断轻绳②的瞬间,小球的加速度大小为,方向沿平板向下
D. 剪断轻绳②的瞬间,小球与平板间仍无弹力
二、多选题:本大题共3小题,共18分。
8.关于下列四幅图的描述,正确的是( )
A. 甲图中电冰箱工作时能制冷,说明热量自发地从低温物体传到高温物体
B. 乙图中左侧液体对容器壁浸润,右侧液体对容器壁不浸润
C. 丙图中的射线测厚装置,是利用了射线的穿透能力
D. 丁图中链式反应,铀块的体积大小是链式反应能否进行的重要因素
9.如图所示,将小球自A处竖直向上抛出。传感器记录的数据显示:自抛出起计时,经过时间和小球的速率相等。小球向上抛出后的位移、速度、运动时间分别用x、v、t表示。不计空气阻力,下列关于小球运动的图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
10.如图所示,一轻质弹簧的下端固定在倾角为足够长的光滑斜面底端,上端叠放A、B两个物体物体与弹簧连接,A与B之间不粘连,A的质量,B的质量,弹簧的劲度系数为k,初始时系统处于静止状态。现用沿斜面向上的拉力F作用在物体B上,使物体A、B一起沿斜面向上做加速度为的匀加速运动,从开始运动计时,到A第一次速度最大时,A物体沿斜面向上移动了。取重力加速度,则下列说法正确的是( )
A. A、B分离时,弹簧的压缩量为 B. 弹簧的劲度系数
C. 从开始运动到AB分离,历时 D. 时,A、B间弹力为10N
三、实验题:本大题共2小题,共14分。
11.某物理探究小组利用图甲所示的实验装置探究等温条件下,一定质量气体的压强与体积的关系。小组成员先将注射器通过细软管与压强传感器相连,然后用活塞将注射器筒封闭。该小组成员通过推拉活塞改变气体的体积V,并将气体的体积V和由压强传感器显示的气体压强p记录在表格中。
下列实验操作,合理的是______
A. 实验装置需要用绝热材料包装好
B. 注射器活塞与筒壁间的摩擦力影响压强的测量,应设法减小
C. 实验前在活塞与注射器器壁间涂上润滑油
D. 实验过程中,为节约时间,快速推动活塞
实验中发现温度在逐渐升高,某成员得到的图像的斜率在变大,如图乙所示,该成员计算了图中A、B两点的切线斜率之比,此比值 选填“等于”或“不等于”、B两点的热力学温度之比,理由是
12.某同学设计了如图甲所示的实验装置来探究小车运动的加速度与合力的关系,小车质量M一定,前端固定一根轻杆连接一质量为的光滑定滑轮,并通过细线与装有细砂的砂桶相连,细砂和砂桶总质量为m,小车尾端与穿过打点计时器的纸带连接不计纸带和打点计时器的摩擦
下列说法正确的是______
A. 实验时要保证砂和砂桶总质量远小于小车质量
B. 应先释放小车后接通电源
C. 实验需要调整细线与长木板平行
实验时保持长木板水平,改变砂和砂桶质量,记录实验过程中传感器示数F和对应的小车加速度a,描绘出的图像如图乙所示,则小车的质量为 用b、c、d、表示
该同学将实验步骤进行改进,重新操作。实验时,将小车静置长木板上,缓慢向小桶中添加细砂,直至小车恰好由静止开始运动,记录此时传感器示数为。随后,将小车放回初始位置并按住不动,继续向小桶中添加一定量细砂,记录此时传感器示数,再释放小车使其加速,待运动稳定后,记录传感器示数,可判断出此操作下 选填“>”、“<”或“=”;多次改变小桶中添加的细砂质量,重复实验,描绘小车加速度a和外力的关系图像,下列图像中正确的是 。
四、计算题:本大题共3小题,共40分。
13.为制作墙面造型的装饰艺术效果,将一块半径为R的圆柱形玻璃砖平行轴线切割,其横截面如图所示。O为圆心,直径AB与竖直切面交于点M,。一束光从左侧弧面的P点斜射入玻璃中,折射后光线恰好经过M点,已知入射光线与PD夹角,,,取,,光在真空中的速度为c,求:
玻璃对该光的折射率
该光束在玻璃中从射入到第一次射出的传播时间
14.有的固体形状不规则,且不能够浸入液体中来测量它的体积。某学生设计了如图所示的装置来测定此类固体的体积。放置于水平地面上的导热汽缸横截面,将一个不规则的固体放置在汽缸中,用轻质活塞密封一定质量的理想气体,封闭气体的高度。然后缓慢地向活塞上面加细砂,当封闭气体高度变为时,所加细砂的质量。外界温度恒为,大气压强恒为,忽略活塞与汽缸壁之间的摩擦,重力加速度g取
若封闭气体的温度不发生变化,求不规则固体的体积
若汽缸导热性能不够理想,加上的细砂后读取气体高度时封闭气体温度已上升至301K,求此时不规则固体的实际体积。保留2位有效数字
15.如图所示,长度为L质量的木板静止在光滑水平面上,质量为的物块以初速度滑上木板的左端,物块与木板之间的动摩擦因数为,在物块滑上木板的同时,给木板施加一个水平向右的恒力F,将物块视为质点,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度。
若物块在时恰好到达木板右端且与木板共速,求恒力F的大小和木板长度L
的大小满足什么条件可使物块从木板左端滑落
施加的恒力F大小不同,物块相对木板的路程s不同,求与F的关系式
答案和解析
1.【答案】D
【解析】解:根据,得,故h的单位为,故D正确,ABC错误。
故选:D。
根据光子能量的公式结合单位制知识求解判断。
考查力学单位制和单位制知识,理解单位制的意义,属于基础题。
2.【答案】B
【解析】解:A、将包装袋内的气体视为理想气体,理想气体忽略分子间作用力,无分子势能,故整个过程中分子势能保持不变,故A错误;
B、在包装袋鼓包过程中,气体温度保持不变,则理想气体的内能保持不变,即;气体体积增大,对外界做功,即;根据热力学第一定律,可得,即袋内气体必然从外界吸收热量,故B正确;
C、宏观温度是微观分子平均动能的标志,由于气体温度保持不变,则袋内气体分子的平均动能保持不变,故C错误;
D、气体温度不变,说明分子的平均动能与平均速率均保持不变;但由于气体体积增大,单位体积内的分子数量分子数密度减小,因此袋内气体分子在单位时间内对单位面积器壁的撞击次数减少,故D错误。
故选:B。
研究对象为包装袋内的理想气体,对应物理过程是温度不变的体积膨胀过程,已知理想气体忽略分子势能,分子平均动能仅由温度决定,内能仅和温度有关。分析时先结合温度不变确定分子平均动能、内能的变化情况,再根据气体膨胀对外做功的特点,利用热力学第一定律判断吸放热,最后结合分子数密度的变化分析气体压强的微观表现。
本题属于热学模块的基础应用题,结合生活中薯片包装袋鼓包的真实情境,考查理想气体的性质、温度的微观意义、热力学第一定律以及气体压强的微观解释等核心考点。本题无计算量,难度中等偏下,重点考查学生对基础概念的辨析能力,以及将物理知识与实际场景结合的建模应用能力,要求学生准确掌握热学核心基础概念的内涵,规避概念混淆的问题。
3.【答案】C
【解析】解:根据反应过程满足质量数和电荷数守恒可知,X的质量数为1,电荷数为0,则X为中子,故A错误;
B.核聚变过程释放能量,存在质量亏损,反应产物比更稳定,所以的比结合能比的大,故B错误;
C.由题意可知反应前总结合能为,反应后总结合能为释放的能量等于反应后总结合能减去反应前总结合能
则有,故C正确;
D.比结合能越大的原子核,核子的平均质量亏损越多,因此平均核子质量越小。的比结合能大于的比结合能,因此的平均核子质量比的小,故D错误。
故选:C。
由核反应过程满足质量数和电荷数守恒,质能方程,比结合能、结合能的含义,生成物比反应物稳定确定。
本题考查核反应过程满足质量数和电荷数守恒,质能方程,比结合能、结合能的含义,生成物比反应物稳定,推理能力。
4.【答案】A
【解析】解:根据双缝干涉原理,当两束相干光到达空间某点的光程差为单色光半波长的奇数倍时,该位置形成暗条纹。题目中P点出现暗条纹,说明和发出的光到达P点的光程差为光的半波长奇数倍,故A正确。
B.根据相邻亮条纹间距公式,只减小双缝间距d,双缝到光屏距离L、入射光波长均保持不变,光屏上相邻亮条纹间距会变大,故B错误。
C.相邻亮条纹间距公式只与双缝到光屏距离L、双缝间距d、入射光波长有关,与滤光片到单缝之间的距离无关。仅减小滤光片到单缝的距离,光屏上相邻亮条纹间距保持不变,故C错误。
D.可见光中红光波长大于蓝光波长,把滤光片颜色由红光更换为蓝光,入射光波长减小。在L和d不变的条件下,由可得,光屏上相邻亮条纹的间距将会减小,故D错误。
故选:A。
结合双缝干涉明暗条纹的光程差条件判断暗条纹对应的光程差特征;利用条纹间距公式,逐一分析双缝间距、滤光片位置、入射光波长改变时相邻亮条纹间距的变化情况。
本题考查双缝干涉实验,涉及明暗条纹形成的光程差规律以及相邻亮条纹间距公式,考查对各实验参数如何影响干涉条纹间距的理解与辨析。
5.【答案】B
【解析】解:大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时,最多可辐射6种频率的光子,根据玻尔理论有
分别代入能级数据解得6种光子的能量分别为,,,,,
可见光能量,可见光为、,这些氢原子最多能辐射2种频率的可见光,故A错误;
B.2种可见光中只有一种发生了光电效应,则发生光电效应的必定为能量较大的光子,此时金属K的逸出功满足,在辐射的6种频率的光子中,能量大于金属逸出功的光子有、、、这4种,即有4种频率的光能使该光电管发生光电效应,故B正确;
C.由对B选项的分析可知,光电管金属K的逸出功一定小于,不可能为,故C错误;
D.断开开关S,光电子仍具有初动能,可以到达A极,光电电流不会消失,故D错误。
故选:B。
先算出能级氢原子跃迁辐射所有光子能量,结合可见光能量区间筛选可见光,依据光电效应条件确定逸出功范围,结合光电效应方程分析。
本题考查氢原子能级跃迁与光电效应,解题关键是求出各类跃迁光子能量,结合可见光区间与光电效应条件确定逸出功范围,区分遏止电压与无电压电路的光电流特点。
6.【答案】B
【解析】解:设细线两悬点的水平距离为d,细线总长度为L,小灯静止时细线与竖直方向的夹角为,由于不计摩擦,吊环在细线上可自由滑动,则吊环两侧细线的拉力大小相等,均为T,两侧细线与竖直方向的夹角也相等,
根据几何关系有
小灯竖直方向受到重力和两细线拉力作用,根据平衡条件可得
解得
仅将细线右端水平向左缓慢移动时,水平距离d减小,细线总长L不变,则减小,减小,增大,可知拉力T减小,故A错误;
B.仅将细线右端竖直向下缓慢移动时,水平距离d不变,细线总长L不变,则不变,不变,不变,可知拉力T不变,故B正确;
小灯受到水平向右的风力作用发生倾斜,可将重力和风力等效为一个新的恒力,由于吊环两侧细线的拉力始终相等,其合力方向必沿两细线夹角的角平分线方向,平衡时该角平分线与等效恒力等大反向。两悬点间距离不变,细线长度不变,所以该模型可等效为焦点在两悬点上的椭圆,细线总长为椭圆的长轴长度,两悬点间距离为焦距,当无风时悬点连线水平,小灯处于短轴顶点处,此时细线间夹角最大,当受风力偏移后,小灯偏离短轴顶点,根据椭圆几何性质可知此时两细线间夹角变小,故CD错误;
故选:B。
结合平衡条件分析吊环两侧绳子拉力关系,根据几何关系得到绳子与竖直方向夹角的关系式,由力的平衡条件得到绳子拉力与角度、重力关系,根据角度变化分析力的变化。
本题主要考查共点力平衡的应用,本题的关键在于利用几何知识得到角度与绳子长度关系。
7.【答案】C
【解析】解:剪断轻绳①的瞬间,轻绳②拉力突变,与重力沿斜面分力相等,小球合力为零,加速度为零,故AB错误;
剪断轻绳②的瞬间,在重力作用下,小球将下滑,轻绳①的弹力消失,小球受重力mg、支持力,
由牛顿第二定律可得,解得,方向沿平板向下
由平衡条件可得,故C正确,D错误。
故选:C。
剪断轻绳瞬间。绳子弹力发生突变,分析剪断前物体受力,剪断后受力,结合牛顿第二定律和平衡知识解答。
本题主要考查瞬时加速度问题,分析剪断前后物体受力情况是解题关键。
8.【答案】BD
【解析】解:电冰箱正常制冷时必须供电,开动压缩机,才能把热量从冰箱内低温物体传到冰箱外高温物体,这个过程不是自发地进行,故A错误;
B.左侧液体对容器壁浸润,右侧不浸润,故B正确;
C.射线测厚装置是利用射线的穿透能力,射线的穿透能力很弱,故C错误;
D.发生链式反应的条件是铀块的体积达到临界体积或质量达到临界质量,故D正确。
故选:BD。
根据热力学第二定律、浸润与不浸润以及各种射线的穿透能力,链式反应发生的条件逐一分析判断各选项的正误。
考查重核裂变和热力学第二定律等,涉及知识点较多,需平时注意相关知识的积累,属于较低难度考题。
9.【答案】AC
【解析】解:A、由题意,设自抛出起计时,经过时间和,小球的速率均为v,根据对称性可知小球上升到最高的的时刻为,小球在空中的总时间,可知小球在时刻的速度
小球的初速度
选取向上为正方向,则,可知小球运动的图像是开口向下的抛物线,位移再次为零的时间即小球在空中的时间,故A正确;
B、根据题意分析可知,小球做竖直上抛运动,加速度为向下的g,设初速度为为正方向,则t时刻的速度,是一条直线,故B错误;
C、由,可得
可知图线为直线,当时,即,
故C正确;
D、根据速度-位移公式,所以图线为曲线,故D错误。
故选:AC。
根据竖直上抛运动的规律:加速度恒为重力加速度,然后经过速度随时间变化关系、位移与速度的变化关系、位移随时间变化关系等分析,并通过各物理量的变化规律匹配图像特征。
竖直上抛运动的核心规律是加速度恒为、速度线性变化、位移二次变化。通过匹配各图像的形状与物理规律的一致性可快速判断选项。
10.【答案】ABD
【解析】解:初始时刻系统处于静止状态,设弹簧压缩量为,根据平衡条件有,代入数据解得。
施加拉力F后,A、B一起向上做匀加速直线运动。隔离物体A,根据牛顿第二定律有,整理得A、B间的弹力。
当A、B分离时,它们之间的弹力,设此时弹簧压缩量为,有。
分离后,A继续向上运动,当A的加速度为零时速度最大,设此时弹簧压缩量为,有,代入数据解得。
AB、由和可得,已知从开始运动到A速度最大时A向上移动了,即,联立解得弹簧的劲度系数;
将k值代入中,解得A、B分离时弹簧的压缩量,故AB正确;
C、从开始运动到A、B分离,A、B一起匀加速运动的位移,即,根据位移公式,代入数据解得历时,故C错误;
D、在刚开始运动时,弹簧压缩量仍为,代入A的受力推导表达式可得此时A、B间弹力,代入解得,故D正确。
故选:ABD。
整个过程包含初始静平衡、A与B共同匀加速上升、两者分离后A继续运动至速度最大三个阶段,抓住分离临界条件为A、B间弹力为零且加速度相同、A速度最大时合外力为零两个关键节点,结合胡克定律、牛顿第二定律、匀变速直线运动位移规律,梳理各节点弹簧压缩量与A运动位移的对应关系,推导各物理量的关联即可。
本题考查静力学平衡、牛顿第二定律、连接体分离临界条件、匀变速直线运动规律与弹簧动态受力分析,属于力学综合类中等偏上难度题目。整体计算量适中,核心要求学生准确把握连接体分离的临界特征,厘清弹簧形变量与物体位移的对应关系,明确物体速度最大的受力条件,能够有效锻炼学生的运动过程拆分能力、临界状态识别能力与多过程逻辑推导能力。
11.【答案】【小题1】
C
【小题2】
不等于
根据理想气体状态方程有,变形得,可知A、B与原点连线的斜率之比等于A、B两点热力学之比,A、B切线的斜率之比不等于A、B两点的热力学之比
【解析】解:实验中为了保持被封闭气体温度不变,需要内外气体进行热量交换,不能用绝热材料包装,故A错误;
B.压强传感器可以直接测气体内部压强,注射器活塞与筒壁间的摩擦力不影响压强的测量,故B错误;
C.实验前在活塞与注射器器壁间涂上润滑油,可以防止漏气,保证气体质量不变,故C正确;
D.快速推动活塞,会使气体温度改变,故D错误。
故选:C。
根据理想气体状态方程有,变形得,可知A、B与原点连线的斜率之比等于A、B两点热力学之比,A、B切线的斜率之比不等于A、B两点的热力学之比。
故答案为:;不等于,根据理想气体状态方程有,变形得,可知A、B与原点连线的斜率之比等于A、B两点热力学之比,A、B切线的斜率之比不等于A、B两点的热力学之比。
根据保持气体温度的质量不变分析判断;根据气体压强概念和测量方式判断;
根据理想气体状态方程结合图像分析判断。
本题考查探究等温条件下,一定质量气体的压强与体积的关系实验,关键掌握实验原理和利用图像处理问题的方法。
12.【答案】【小题1】
C
【小题2】
【小题3】
>
B
【解析】解:本实验中力传感器可以直接测量绳子拉力,不需要用砂桶重力近似代替合力,因此不需要满足砂和砂桶总质量远小于小车质量,故A错误;
B.打点计时器实验操作要求先接通电源,待打点稳定后再释放小车,故B错误;
C.调整细线与长木板平行,才能保证小车受到的合力方向与运动方向一致,且合力大小恒定,故C正确。
故选:C。
对小车和定滑轮整体,设摩擦力为f,根据牛顿第二定律有
可得
由图像可知图像斜率
解得
按住小车时,砂桶静止,绳子的拉力
则传感器示数
释放小车后,砂桶向下加速运动,由牛顿第二定律有
可得
则传感器示数
可得
小车恰好由静止开始运动时,拉力等于最大静摩擦力,即
对加速运动的小车,由牛顿第二定律有
可得
可知a与成正比,因此图像过原点,故ACD错误,B正确。
故选:B。
故答案为:;;,B。
由实验原理及注意事项确定;
根据牛顿第二定律和数形结合确定;
对小车受力分析由牛顿第二定律确定。
本实验考查实验原理及注意事项,研究对象的选取,牛顿第二定律和数形结合,推理能力,数学运算的能力。
13.【答案】【小题1】由几何关系可得,光的入射角
由折射定律可得玻璃对该光的折射率
【小题2】该光在玻璃内的临界角满足
可得
可知该光在M点发生全反射,设光从Q射出,由对称性可知,,,光路如图
过P点做,由几何关系可得,
光在玻璃内的速度
该光束在玻璃中从射入到第一次射出的传播时间
【解析】解:由几何关系可得,光的入射角
由折射定律可得玻璃对该光的折射率
该光在玻璃内的临界角满足
可得
可知该光在M点发生全反射,设光从Q射出,由对称性可知,,,光路如图
过P点做,由几何关系可得,
光在玻璃内的速度
该光束在玻璃中从射入到第一次射出的传播时间
答:玻璃对该光的折射率是;
该光束在玻璃中从射入到第一次射出的传播时间是。
根据几何关系确定入射角大小,然后根据折射定律求出玻璃对该光的折射率;
由求出全反射的临界角,判断能否在M处发生全反射,由求出光在玻璃中的传播速度,由几何知识求出光在玻璃中传播路程,再求光从C点入射到第一次从玻璃中射出时所经过的时间。
解决本题的关键要画出光路图,运用数学知识求出光程,再结合折射定律进行处理。
14.【答案】【小题1】设所加细砂的质量为4kg时,封闭气体的压强为,由平衡条件可知
解得
由玻意耳定律可得
解得
【小题2】封闭气体温度已上升至时,由理想气体状态方程可得
解得
【解析】解:设所加细砂的质量为4kg时,封闭气体的压强为,由平衡条件可知
解得
由玻意耳定律可得
解得
封闭气体温度已上升至时,由理想气体状态方程可得
解得
答:不规则固体的体积等于;
此时不规则固体的实际体积等于。
受力平衡求气体初末压强;等温变化遵循玻意耳定律;气体体积=气缸内空间体积-固体体积;
温度变化,遵循理想气体状态方程,结合理想气体状态方程列式求解。
本题考查理想气体实验定律的实际应用,解题关键是区分气缸总体积、气体体积、固体体积三者关系;分清等温、变温场景分别选用玻意耳定律与理想气体状态方程准确列式。
15.【答案】【小题1】物块刚滑上木板做匀减速直线运动,根据牛顿第二定律有
解得
物块与木板在时共速,设此时速度为,木板的加速度为,根据运动学公式分别有,
联立解得
对木板,根据牛顿第二定律有
解得
物块与木板在共速前的相对位移等于木板长度,根据运动学公式有
解得
【小题2】物块与木板共速后,若保持相对静止不发生滑动,此时物块与木板具有共同的加速度a,对物块需要满足的条件为
对整体,根据牛顿第二定律有
联立解得
若要使物块从木板左端滑落,则需满足
【小题3】当时,物块从木板右端滑出,相对路程等于板长,可得
解得
当时,物块与木板共速后相对静止,设经过时间二者达到共同速度,木板的加速度为,根据牛顿第二定律和运动学公式分别有,,
此过程中物块相对木板的路程为
联立解得
当时,物块与木板共速后,物块相对木板向左返回,最终从左端滑出。物块相对木板向右运动的最大相对位移为
由于物块最终从左端滑出,其总相对路程为
联立解得
【解析】解:物块刚滑上木板做匀减速直线运动,根据牛顿第二定律有
解得
物块与木板在时共速,设此时速度为,木板的加速度为,根据运动学公式分别有,
联立解得
对木板,根据牛顿第二定律有
解得
物块与木板在共速前的相对位移等于木板长度,根据运动学公式有
解得
物块与木板共速后,若保持相对静止不发生滑动,此时物块与木板具有共同的加速度a,对物块需要满足的条件为
对整体,根据牛顿第二定律有
联立解得
若要使物块从木板左端滑落,则需满足
当时,物块从木板右端滑出,相对路程等于板长,可得
解得
当时,物块与木板共速后相对静止,设经过时间二者达到共同速度,木板的加速度为,根据牛顿第二定律和运动学公式分别有,,
此过程中物块相对木板的路程为
联立解得
当时,物块与木板共速后,物块相对木板向左返回,最终从左端滑出。物块相对木板向右运动的最大相对位移为
由于物块最终从左端滑出,其总相对路程为
联立解得
答:恒力F的大小为3N,木板长度为1m;
,可使物块从木板左端滑落;
与F的关系式为:时,;时,;时,。
根据牛顿第二定律,匀变速直线运动的位移时间关系计算;
根据牛顿第二定律计算;
根据牛顿第二定律,匀变速直线运动的规律计算。
本题考查牛顿第二定律,匀变速直线运动的规律的综合应用,分析、解决实际问题的能力。
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