精品解析：黑龙江佳木斯市第一中学2026-2027学年高二上学期开学物理试题

佳一中2025-2026学年度高二上开学初月考 物理试题 本卷满分100分，考试时间75分钟。 第I卷（选择题共46分） 一、选择题（共计10道题，1-7为单选题，每题4分，共28分，错选或不选不得分。8-10为多选题，每题6分，共18分，错选不得分，漏选得三分） 1. 在真空中的一个点电荷的电场中，离该点电荷距离为的一点引入电荷量为的试探电荷，若测得试探电荷所受静电力为，则距离该点电荷的某处的电场强度大小为（　　） A. B. C. D. 2. 骑自行车是一种绿色环保的出行方式。一自行车传动结构的示意图如图所示，a、b、c分别是大齿轮、小齿轮以及后轮边缘上的点，已知其大齿轮、小齿轮、后轮的半径之比为。匀速骑行该自行车过程中，下列说法正确的是（ ） A. a、b、c三点的周期之比为 B. a、b、c三点的角速度大小之比为 C. a、b、c三点的线速度大小之比为 D. a、b、c三点的向心加速度大小之比为 3. 如图所示，图中的实线表示电场线，虚线表示只受电场力作用的带电粒子的运动轨迹，粒子先经过M点，再经过N点，可以判定（　　） A. 粒子在M点受到的加速度大于在N点受到的加速度 B. 粒子带负电 C. 粒子运动过程中，合力始终保持不变 D. 粒子在M点的动能小于在N点的动能 4. 撞钟祈福是除夕夜重要的年俗活动之一。如图，轻质细杆两端的钟锤A、B通过不可伸长的轻绳悬于O点，两绳长均为L、夹角为30°，钟锤A、B的质量均为m。现拉起钟锤A、B，使钟锤A与O点的连线与竖直方向夹角为30°，由静止释放两锤。当钟锤B运动到最低点时，钟锤A恰好和钟相撞。钟锤A、B均视为质点，不计空气阻力，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（　　） A. 钟锤A运动到最低点时，钟锤A的瞬时速度大小为 B. 钟锤A运动到最低点时，钟锤B重力的瞬时功率为 C. 钟锤B运动到最低点时（撞之前），钟锤A的瞬时速度大小为 D. 钟锤B运动到最低点时（撞之前），钟锤B的瞬时角速度大小为 5. 如图甲所示，曲面为四分之一圆弧、质量为的滑块静止在光滑水平地面上，一光滑小球以某一速度水平冲上滑块的圆弧面，且没有从滑块上端冲出去，若测得在水平方向上小球与滑块的速度大小分别为、，作出图像如图乙所示，重力加速度，不考虑任何阻力，则下列说法正确的是（ ） A. 小球的质量为 B. 小球运动到最高点时的速度为- C. 小球能够上升的最大高度为 D. 小球在与圆弧滑块分离后相对地面向右做平抛运动 6. 如图所示，内壁光滑的竖直圆筒绕中轴线做匀速圆周运动。一质量为m的小物块（可视为质点）用一端固定在O点的轻质细绳拴接，细绳的长度为L。小物块紧贴圆筒内壁随圆筒一起做匀速圆周运动。已知重力加速度为g，则（ ） A. 圆筒转动的角速度ω越大，细绳上的拉力越大 B. 继续增加圆筒转动的角速度ω，物块会相对圆筒内壁上滑 C. 当圆筒转动角速度小于时，物块会脱离圆筒内壁 D. 当圆筒转动角速度等于时，圆筒内壁对小物块的弹力大小为 7. 如图所示，某城市广场喷泉喷出的水柱可以看作在竖直方向运动，且上升和下降过程水流不发生碰撞。已知喷泉喷嘴的横截面积约为，喷嘴位置与池中水面持平，喷出的水柱高达，水的密度为。设喷泉电动机输出的能量全部转化为水的动能，不计空气阻力，重力加速度取。下列说法正确的是（ ） A. 空中水的总质量约为 B. 保持电动机的输出功率不变，若喷嘴的横截面积减小为原来的，则水柱高度可达到 C. 保持喷嘴的横截面积不变，若电动机的输出功率减小为原来的，则喷水的初速度减小为原来的 D. 保持喷水的初速度大小不变，若喷嘴方向可以调节，水流喷射的最大水平距离为 8. 如图所示，A、B两个物体相互接触而不粘合，放置在光滑水平面上，质量分别为3kg和6kg。从t=0开始，推力FA和拉力FB分别作用在A、B上，FA、FB随时间的变化规律为FA=(18-3t)N，FB=(9+3t)N，在0~5s这段时间内（　　） A. 物体一直做匀加速直线运动 B. t=3s时，物体与分离 C. t=5s时，vA=13m/s，vB=16m/s D. 物体运动的位移大小为37.5m 9. 如图为某技术小组设计的电梯轿厢保护装置。某次测试中模拟轿厢坠落，当轿厢速度为v时，触发其底部两个安全钳工作，轿厢开始减速，每个安全钳受到轨道的滑动摩擦力大小恒为f。一段时间后，轿厢接触缓冲弹簧，到达最低点时缓冲弹簧的压缩量为x，轿厢停止运动。已知轿厢（含安全钳）的质量为m，重力加速度大小为g，缓冲弹簧始终在弹性限度以内且重力不计，空气阻力可忽略，从触发安全钳工作开始（　　） A. 轿厢接触弹簧后，速度先增大后减小 B. 到最低点过程轿厢的平均速度大于 C. 轿厢接触弹簧前，加速度大小为 D. 轿厢到达最低点时，弹簧弹性势能为 10. 如图，质量为的滑块套在水平固定的光滑轨道上，质量为的小球（视为质点）通过长为的轻杆与滑块上的光滑轴O连接，可绕O点在竖直平面内自由转动。初始时滑块静止，轻杆处于水平状态。小球以竖直向下的初速度开始运动，g取，则（　　） A. 小球从初始位置到第一次到达最低点的过程中，滑块向右移动了 B. 小球第一次到达最低点时，滑块的速度大小为 C. 小球相对于初始位置可以上升的最大高度为 D. 小球从初始位置到第一次到达最大高度的过程中，滑块向右的位移为 第II卷（非选择题共54分） 二、实验题（共计16分） 11. 物理小组利用频闪照相和气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”的实验。步骤如下： ①用天平测出滑块A、B的质量分别为300g和200g； ②安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平； ③向气垫导轨通入压缩空气； ④把A、B两滑块放到导轨上，并给他们一个初速度，同时开始闪光照相，闪光的时间间隔设定为。照片如图。该组同学结合实验过程和图像分析知：该图像是闪光4次摄得的照片，在这4次闪光的瞬间，A、B两滑块均在0~80cm刻度范围内；第一次闪光时，滑块B恰好通过x=55cm处，滑块A恰好通过x=70cm处；碰撞后有一个物体处于静止状态。请问： （1）以上情况说明碰后__________（选填A或B）物体静止； （2）滑块碰撞时间发生在第一次闪光后__________s； （3）设向右为正方向，试分析碰撞前两滑块的质量与速度乘积之和是__________kg·m/s。 12. 某实验小组使用如图甲所示装置验证机械能守恒定律。 （1）关于本实验，下列说法正确的是___________。 A. 打点计时器应固定在竖直平面内 B. 重锤选用体积较大且质量较小的 C. 需使用秒表测出重物下落的时间 D. 应先通电让打点计时器工作，再放手让重锤拖着纸带运动 （2）按照正确的实验步骤操作后得到一条纸带，如图乙所示，点是重物静止释放时打下的第一个点，、、、是四个连续的计时点。已知重物的质量为0.1kg，打点计时器打点的时间间隔为0.02 s，重力加速度取，则：从开始释放到打下点时，重物减少的重力势能为___________J，重物增加的动能为___________J（结果均保留三位有效数字） （3）完成上述实验后，某同学采用传感器设计了新的实验方案验证机械能守恒，装置如图丙所示。他将宽度均为的挡光片依次固定在圆弧轨道上，并测出挡光片距离最低点的高度，摆锤上内置了光电传感器，可测出摆锤经过挡光片的时间。某次实验中记录多组数据并绘制图像，以为横坐标，为了得到线性图像，应以___________为纵坐标，当绘出的图像斜率 k=___________时方可验证机械能守恒。 三、解答题（共计三道题：13题10分，14题12分，15 题16分） 13. 如图所示，OM是两固定的等量异种电荷A、B连线的竖直中垂线，其中A带正电，B带负电。用绝缘丝线一端固定于O点，另一端悬挂一质量为m的带电小球，稳定后小球恰好静止在AM的中点N处。已知，且绝缘丝线ON与OM的夹角，等量异种电荷A、B及带电小球的电荷量大小均为（未知），静电力常量为k，重力加速度为。求： （1）根据共点力平衡的知识计算带电小球所受库仑力F的大小； （2）小球所带电荷的电性及电荷量Q的大小； （3）等量异种电荷A、B在N处产生的合场强E。 14. 皮带式传送带是物料搬运系统机械化和自动化不可缺少的组成部分。如图所示，以速度v＝1m/s顺时针转动的传送带BC与水平地面处于同一水平面上，AB、BC的水平长度均为L＝1.25m。一质量的小球b用长为R＝1.6m的轻绳悬挂于O点，一质量的小物块a静置于悬点O正下方的A点，整个装置处于同一竖直面内。现将小球b向左拉至轻绳与竖直方向成θ＝60°角的位置由静止释放，小球b运动到最低点与小物块a发生弹性碰撞。已知小物块a与水平地面和传送带间的动摩擦因数均为μ＝0.1，不计传送带轮轴处的摩擦，小物块a与小球b均可视为质点，重力加速度。求： （1）碰撞后瞬间小球b对轻绳的拉力大小及小物块a的速度大小； （2）小物块a从A点运动到传送带右端所需要的时间； （3）小物块a从A点运动到传送带右端的过程中系统因摩擦产生的热量。 15. 某同学将质量的篮球从距地面高度处由静止释放，篮球与地面碰撞后反弹高度。设篮球始终在竖直方向做一维运动，不计空气阻力，取重力加速度。 （1）假设篮球每次与地面碰撞损失的机械能相同，求 a、篮球与地面第一次碰撞损失的机械能； b、篮球通过在地面多次碰撞反弹，反弹高度会越来越低，最终停下来。求由静止释放到最终停下来，篮球与地面碰撞的次数。 （2）实际上篮球每次因碰撞损失的机械能会随着碰前动能的减小而减小，假设篮球每次与地面碰撞前后的动能之比不变。为了使篮球反弹得高一些，可以通过拍球来实现。 a、当篮球第一次与地面碰撞后反弹至时，该同学向下拍球，要使篮球落地后反弹的高度仍为1.2 m，求该同学在拍球过程中需要对篮球所做的功。 b、在拍球过程中，可以通过改变拍球的作用力大小而改变拍球的节奏，我们会发现不管是篮球的下落还是上升，有一段过程篮球好像粘在手上一样。这是因为球开始下落的同时向下拍球，手通过接触会对球施加一向下的动力；当球反弹上升至某一高度时，手通过接触对球施加一向下的阻力，使球和手一起向上运动至最高点。若拍球过程中篮球最大高度始终为1.2 m，手对球的两次作用力均视为恒力，且在上升和下降过程中，球与手作用的距离均为。请推导大小与大小之间的关系式，并在图中画出图线，标出图线与横轴交点的横坐标。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 佳一中2025-2026学年度高二上开学初月考 物理试题 本卷满分100分，考试时间75分钟。 第I卷（选择题共46分） 一、选择题（共计10道题，1-7为单选题，每题4分，共28分，错选或不选不得分。8-10为多选题，每题6分，共18分，错选不得分，漏选得三分） 1. 在真空中的一个点电荷的电场中，离该点电荷距离为的一点引入电荷量为的试探电荷，若测得试探电荷所受静电力为，则距离该点电荷的某处的电场强度大小为（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】根据电场强度的定义式和决定式，在该点电荷距离为的一点处的电场强度为 距离该点电荷的某处的电场强度大小为 联立，可得 故选B。 2. 骑自行车是一种绿色环保的出行方式。一自行车传动结构的示意图如图所示，a、b、c分别是大齿轮、小齿轮以及后轮边缘上的点，已知其大齿轮、小齿轮、后轮的半径之比为。匀速骑行该自行车过程中，下列说法正确的是（ ） A. a、b、c三点的周期之比为 B. a、b、c三点的角速度大小之比为 C. a、b、c三点的线速度大小之比为 D. a、b、c三点的向心加速度大小之比为 【答案】A 【解析】 【详解】B． b、c两点同轴转动，角速度大小之比为 a、b两点链条传动，线速度大小相等 由，可知 所以 故B错误； A．由，可知 故A正确； C．由，可得 故C错误； D．由，可得 故D错误。 故选A。 3. 如图所示，图中的实线表示电场线，虚线表示只受电场力作用的带电粒子的运动轨迹，粒子先经过M点，再经过N点，可以判定（　　） A. 粒子在M点受到的加速度大于在N点受到的加速度 B. 粒子带负电 C. 粒子运动过程中，合力始终保持不变 D. 粒子在M点的动能小于在N点的动能 【答案】D 【解析】 【详解】A．M点处的电场线较疏，而N点处电场线较密，则M点处的电场强度较小，粒子所受的电场力也较小，即加速度也较小，故A错误; B．由图看出，粒子的轨迹向下弯曲，粒子所受电场力大致向下，电场线方向斜向下，说明粒子带正电，B错误； C．该电场是非匀强电场，不同位置场强不同，粒子受到的电场力即合力会随位置变化，并非始终保持不变，C错误； D．粒子从M运动到N的过程中，电场力与速度方向的夹角为锐角，电场力做正功，动能增大，即粒子在M点的动能小于在N点的动能，D正确。 故选D。 4. 撞钟祈福是除夕夜重要的年俗活动之一。如图，轻质细杆两端的钟锤A、B通过不可伸长的轻绳悬于O点，两绳长均为L、夹角为30°，钟锤A、B的质量均为m。现拉起钟锤A、B，使钟锤A与O点的连线与竖直方向夹角为30°，由静止释放两锤。当钟锤B运动到最低点时，钟锤A恰好和钟相撞。钟锤A、B均视为质点，不计空气阻力，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（　　） A. 钟锤A运动到最低点时，钟锤A的瞬时速度大小为 B. 钟锤A运动到最低点时，钟锤B重力的瞬时功率为 C. 钟锤B运动到最低点时（撞之前），钟锤A的瞬时速度大小为 D. 钟锤B运动到最低点时（撞之前），钟锤B的瞬时角速度大小为 【答案】D 【解析】 【详解】AB．钟锤A、B都以O为圆心做圆周运动，所以 从初位置到钟锤A运动到最低点，系统机械能守恒，则 解得 此时钟锤B重力瞬时功率为，故AB错误； CD．从初位置到钟锤B运动到最低点时（撞之前），系统机械能守恒，则 解得 所以钟锤B的瞬时角速度大小为，故C错误，D正确。 故选D。 5. 如图甲所示，曲面为四分之一圆弧、质量为的滑块静止在光滑水平地面上，一光滑小球以某一速度水平冲上滑块的圆弧面，且没有从滑块上端冲出去，若测得在水平方向上小球与滑块的速度大小分别为、，作出图像如图乙所示，重力加速度，不考虑任何阻力，则下列说法正确的是（ ） A. 小球的质量为 B. 小球运动到最高点时的速度为- C. 小球能够上升的最大高度为 D. 小球在与圆弧滑块分离后相对地面向右做平抛运动 【答案】D 【解析】 【详解】A．设小球的质量为m，初速度为，在水平方向上由动量守恒定律有 整理可得 则图线的斜率为 解得，故A错误； B．图线的纵截距为 解得小球的初速度大小为 小球运动到最高点时，竖直方向速度为零，在水平方向上与滑块具有相同的速度，在水平方向上由动量守恒定律得 解得，故B错误； C．小球从开始运动到最高点的过程中，由机械能守恒定律得 解得，故C错误； D．对小球和圆弧滑块组成的系统，分离时根据动量守恒，有 根据能量守恒有 解得小球在与圆弧滑块分离时的速度为 即小球的速度方向向右，所以小球在与圆弧滑块分离后相对地面向右做平抛运动，故D正确。 故选D。 6. 如图所示，内壁光滑的竖直圆筒绕中轴线做匀速圆周运动。一质量为m的小物块（可视为质点）用一端固定在O点的轻质细绳拴接，细绳的长度为L。小物块紧贴圆筒内壁随圆筒一起做匀速圆周运动。已知重力加速度为g，则（ ） A. 圆筒转动的角速度ω越大，细绳上的拉力越大 B. 继续增加圆筒转动的角速度ω，物块会相对圆筒内壁上滑 C. 当圆筒转动角速度小于时，物块会脱离圆筒内壁 D. 当圆筒转动角速度等于时，圆筒内壁对小物块的弹力大小为 【答案】C 【解析】 【详解】A．当物块紧贴圆筒内壁时竖直方向有 水平方向上有 所以只要物块与圆筒内壁接触，恒有，故A错误； B．若物块沿圆筒内壁上滑时，绳子松弛，无张力，这是不可能的，故B错误； C．物块恰好脱离圆筒内壁，则有，结合A分析可知，此时圆筒转动角速度，故C正确； D．当圆筒转动角速度时，物块未脱离圆筒内壁，则有， 联立解得，故D错误。 故选C。 7. 如图所示，某城市广场喷泉喷出的水柱可以看作在竖直方向运动，且上升和下降过程水流不发生碰撞。已知喷泉喷嘴的横截面积约为，喷嘴位置与池中水面持平，喷出的水柱高达，水的密度为。设喷泉电动机输出的能量全部转化为水的动能，不计空气阻力，重力加速度取。下列说法正确的是（ ） A. 空中水的总质量约为 B. 保持电动机的输出功率不变，若喷嘴的横截面积减小为原来的，则水柱高度可达到 C. 保持喷嘴的横截面积不变，若电动机的输出功率减小为原来的，则喷水的初速度减小为原来的 D. 保持喷水的初速度大小不变，若喷嘴方向可以调节，水流喷射的最大水平距离为 【答案】A 【解析】 【详解】A．根据可得喷嘴的出水速度为 喷嘴的流量约为 水在空中运动的时间 水柱在空中的水体积约为 空中水的总质量约为，故A正确； B．保持电动机的输出功率不变，设喷泉电动机输出的能量全部转化为水的动能，有 可得 可得若喷嘴的横截面积减小为原来的，变为原来的2倍，不是变为原来的2倍，可知水柱高度不是原来的2倍，故B错误； C．保持喷嘴的横截面积不变，若电动机的输出功率减小为原来的，则变为原来的，不是变为原来的，可知喷水的初速度不是原来的，故C错误； D．保持喷水的初速度大小不变，设速度方向与水平方向的夹角为，根据斜抛运动得水平距离为 可知当时，水平距离达到最大，为，故D错误。 故选A。 8. 如图所示，A、B两个物体相互接触而不粘合，放置在光滑水平面上，质量分别为3kg和6kg。从t=0开始，推力FA和拉力FB分别作用在A、B上，FA、FB随时间的变化规律为FA=(18-3t)N，FB=(9+3t)N，在0~5s这段时间内（　　） A. 物体一直做匀加速直线运动 B. t=3s时，物体与分离 C. t=5s时，vA=13m/s，vB=16m/s D. 物体运动的位移大小为37.5m 【答案】BC 【解析】 【详解】B．物体A、B分离前，有 解得 AB分离时，对A有 解得 故B正确； A．分离前AB一起做匀加速直线运动，分离后A所受合力不断减小，加速度减小，即物体A做加速度减小的加速运动，故A错误； C．3~5s内，根据动量定理，对A有 对B有 根据速度时间关系可得 联立可得， 故C正确； D．0~3s内物体的位移大小为 3~5s内，若物体仍然做匀加速直线运动，其位移为 但实际物体做加速度增大的加速运动，所以总位移 故D错误。 故选BC。 9. 如图为某技术小组设计的电梯轿厢保护装置。某次测试中模拟轿厢坠落，当轿厢速度为v时，触发其底部两个安全钳工作，轿厢开始减速，每个安全钳受到轨道的滑动摩擦力大小恒为f。一段时间后，轿厢接触缓冲弹簧，到达最低点时缓冲弹簧的压缩量为x，轿厢停止运动。已知轿厢（含安全钳）的质量为m，重力加速度大小为g，缓冲弹簧始终在弹性限度以内且重力不计，空气阻力可忽略，从触发安全钳工作开始（　　） A. 轿厢接触弹簧后，速度先增大后减小 B. 到最低点过程轿厢的平均速度大于 C. 轿厢接触弹簧前，加速度大小为 D. 轿厢到达最低点时，弹簧弹性势能为 【答案】BC 【解析】 【详解】A．由题中描述可知，触发安全钳之后，在两侧摩擦力的作用下轿厢已经开始减速，也即（该阶段合力恒定，加速度恒定），接触弹簧后，向上的力合力更大，减速的加速度变大，全程都是减速运动，故A错误； B．由A选项分析可知，轿厢图如下实线 若全程匀减速（图中虚线），则平均速度是，显然实际上运动的位移更大，故平均速度大于，故B正确； C．接触弹簧前，轿厢竖直方向上受重力和两侧的滑动摩擦，由牛顿第二定律可得，故C正确； D．设接触弹簧前还需下落h，下落过程中能量守恒，减少的重力势能和动能，转化成了弹簧的弹性势能和摩擦热，则有 解得弹性势能，故D错误。 故选BC。 10. 如图，质量为的滑块套在水平固定的光滑轨道上，质量为的小球（视为质点）通过长为的轻杆与滑块上的光滑轴O连接，可绕O点在竖直平面内自由转动。初始时滑块静止，轻杆处于水平状态。小球以竖直向下的初速度开始运动，g取，则（　　） A. 小球从初始位置到第一次到达最低点的过程中，滑块向右移动了 B. 小球第一次到达最低点时，滑块的速度大小为 C. 小球相对于初始位置可以上升的最大高度为 D. 小球从初始位置到第一次到达最大高度的过程中，滑块向右的位移为 【答案】AD 【解析】 【详解】A．小球从初始位置到第一次到达最低点的过程中，设滑块在水平轨道上向右移动的距离为，取向左为正方向，根据水平动量守恒有 解得 故A正确； B．小球从初始位置到第一次到达最低点的过程中，小球和滑块系统水平方向动量守恒，取水平向左为正方向，设小球到最低点时的瞬时速度为，滑块的速度为，则有 根据能量守恒有 联立解得 故B错误； C．设小球相对于初始位置可以上升的最大高度为h，此时竖直方向速度为0，根据水平动量守恒得 根据能量守恒有 解得 故C错误； D．小球从初始位置到第一次到达最大高度的过程中，设滑块在水平轨道上向右移动的距离为y。由几何关系可得，小球相对于滑块移动的水平距离为 根据水平动量守恒得 解得 故D正确。 故选AD。 第II卷（非选择题共54分） 二、实验题（共计16分） 11. 物理小组利用频闪照相和气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”的实验。步骤如下： ①用天平测出滑块A、B的质量分别为300g和200g； ②安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平； ③向气垫导轨通入压缩空气； ④把A、B两滑块放到导轨上，并给他们一个初速度，同时开始闪光照相，闪光的时间间隔设定为。照片如图。该组同学结合实验过程和图像分析知：该图像是闪光4次摄得的照片，在这4次闪光的瞬间，A、B两滑块均在0~80cm刻度范围内；第一次闪光时，滑块B恰好通过x=55cm处，滑块A恰好通过x=70cm处；碰撞后有一个物体处于静止状态。请问： （1）以上情况说明碰后__________（选填A或B）物体静止； （2）滑块碰撞时间发生在第一次闪光后__________s； （3）设向右为正方向，试分析碰撞前两滑块的质量与速度乘积之和是__________kg·m/s。 【答案】（1）A （2）0.1 （3） 【解析】 【小问1详解】 由图可知，A只有两个位置有照片，则说明A碰后保持静止 【小问2详解】 碰撞发生在第1、2两次闪光时刻之间，碰撞后A静止，故碰撞发生在x=60cm处。 碰撞后B向左做匀速运动，设其速度为 ，所以 碰撞到第二次闪光时B向左运动10cm，时间为t′，有 第一次闪光到发生碰撞时间为t，有 解得 【小问3详解】 设向右为正方向，碰撞前，B的速度大小为 A的速度 则碰撞前两滑块的质量与速度乘积之和为 12. 某实验小组使用如图甲所示装置验证机械能守恒定律。 （1）关于本实验，下列说法正确的是___________。 A. 打点计时器应固定在竖直平面内 B. 重锤选用体积较大且质量较小的 C. 需使用秒表测出重物下落的时间 D. 应先通电让打点计时器工作，再放手让重锤拖着纸带运动 （2）按照正确的实验步骤操作后得到一条纸带，如图乙所示，点是重物静止释放时打下的第一个点，、、、是四个连续的计时点。已知重物的质量为0.1kg，打点计时器打点的时间间隔为0.02 s，重力加速度取，则：从开始释放到打下点时，重物减少的重力势能为___________J，重物增加的动能为___________J（结果均保留三位有效数字） （3）完成上述实验后，某同学采用传感器设计了新的实验方案验证机械能守恒，装置如图丙所示。他将宽度均为的挡光片依次固定在圆弧轨道上，并测出挡光片距离最低点的高度，摆锤上内置了光电传感器，可测出摆锤经过挡光片的时间。某次实验中记录多组数据并绘制图像，以为横坐标，为了得到线性图像，应以___________为纵坐标，当绘出的图像斜率 k=___________时方可验证机械能守恒。 【答案】（1）AD （2） ①. 0.428 ②. 0.423 （3） ①. ②. 【解析】 【小问1详解】 A．打点计时器固定在竖直平面内，可减小纸带与限位孔的摩擦，故A正确； B．本实验应选体积小、质量大的重锤，减小空气阻力的影响，故B错误； C．打点计时器本身可通过打点间隔记录时间，不需要额外秒表，故C错误； D．实验操作规范为先通电待打点稳定后再释放重锤，保证纸带起始段打点清晰并充分利用纸带，故D正确。 故选AD。 【小问2详解】 [1]重力势能减少量 [2]匀变速直线运动中，中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，则 O点为释放点初速度为0，重物增加的动能为 【小问3详解】 [1][2]设摆锤从距最低点高为H处由静止释放，到高度h处的挡光片位置，若机械能能守恒则 摆锤经过挡光片的瞬时速度近似为 理得 因此以为横坐标时，取为纵坐标可得一条倾斜的直线，当图像斜率时即可验证机械能守恒。 三、解答题（共计三道题：13题10分，14题12分，15 题16分） 13. 如图所示，OM是两固定的等量异种电荷A、B连线的竖直中垂线，其中A带正电，B带负电。用绝缘丝线一端固定于O点，另一端悬挂一质量为m的带电小球，稳定后小球恰好静止在AM的中点N处。已知，且绝缘丝线ON与OM的夹角，等量异种电荷A、B及带电小球的电荷量大小均为（未知），静电力常量为k，重力加速度为。求： （1）根据共点力平衡的知识计算带电小球所受库仑力F的大小； （2）小球所带电荷的电性及电荷量Q的大小； （3）等量异种电荷A、B在N处产生的合场强E。 【答案】（1）；（2）小球带负电，；（3），方向水平向右 【解析】 【详解】对小球受力分析，根据平衡条件可知其受力情况如下所示 根据平衡条件有 联立解得 异种电荷连线上的场强方向由正电荷指向负电荷，小球所受电场力方向与场强方向相反，故小球带负电。根据库仑定律可知，A对小球的库仑力 B对小球的库仑力 且有 联立解得 根据电场的定义可知，等量异种电荷A、B在N处产生的总场强 方向水平向右。 14. 皮带式传送带是物料搬运系统机械化和自动化不可缺少的组成部分。如图所示，以速度v＝1m/s顺时针转动的传送带BC与水平地面处于同一水平面上，AB、BC的水平长度均为L＝1.25m。一质量的小球b用长为R＝1.6m的轻绳悬挂于O点，一质量的小物块a静置于悬点O正下方的A点，整个装置处于同一竖直面内。现将小球b向左拉至轻绳与竖直方向成θ＝60°角的位置由静止释放，小球b运动到最低点与小物块a发生弹性碰撞。已知小物块a与水平地面和传送带间的动摩擦因数均为μ＝0.1，不计传送带轮轴处的摩擦，小物块a与小球b均可视为质点，重力加速度。求： （1）碰撞后瞬间小球b对轻绳的拉力大小及小物块a的速度大小； （2）小物块a从A点运动到传送带右端所需要的时间； （3）小物块a从A点运动到传送带右端的过程中系统因摩擦产生的热量。 【答案】（1）12.5N， （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 小球b运动到最低点的过程，由动能定理得 解得 小球b与小物块a发生弹性碰撞，根据动量守恒定律和机械能守恒定律可得 ， 联立解得 碰撞后瞬间对小球b有 解得F＝12.5N 由牛顿第三定律知小球b对轻绳的拉力大小 【小问2详解】 小物块a从A点运动到B点，由动能定理和动量定理得， 联立解得 小物块a从B点运动到与传送带共速的过程，由动能定理和动量定理得， 联立解得 小物块a与传送带共同做匀速运动的时间 则小物块a从A点运动到传送带右端所需要的时间 【小问3详解】 在时间内小物块a与传送带发生的相对位移大小 小物块a从A点运动到传送带右端的过程中系统因摩擦产生的热量 15. 某同学将质量的篮球从距地面高度处由静止释放，篮球与地面碰撞后反弹高度。设篮球始终在竖直方向做一维运动，不计空气阻力，取重力加速度。 （1）假设篮球每次与地面碰撞损失的机械能相同，求 a、篮球与地面第一次碰撞损失的机械能； b、篮球通过在地面多次碰撞反弹，反弹高度会越来越低，最终停下来。求由静止释放到最终停下来，篮球与地面碰撞的次数。 （2）实际上篮球每次因碰撞损失的机械能会随着碰前动能的减小而减小，假设篮球每次与地面碰撞前后的动能之比不变。为了使篮球反弹得高一些，可以通过拍球来实现。 a、当篮球第一次与地面碰撞后反弹至时，该同学向下拍球，要使篮球落地后反弹的高度仍为1.2 m，求该同学在拍球过程中需要对篮球所做的功。 b、在拍球过程中，可以通过改变拍球的作用力大小而改变拍球的节奏，我们会发现不管是篮球的下落还是上升，有一段过程篮球好像粘在手上一样。这是因为球开始下落的同时向下拍球，手通过接触会对球施加一向下的动力；当球反弹上升至某一高度时，手通过接触对球施加一向下的阻力，使球和手一起向上运动至最高点。若拍球过程中篮球最大高度始终为1.2 m，手对球的两次作用力均视为恒力，且在上升和下降过程中，球与手作用的距离均为。请推导大小与大小之间的关系式，并在图中画出图线，标出图线与横轴交点的横坐标。 【答案】（1）a、；b、 （2）a、；b、， 【解析】 【小问1详解】 a、篮球与地面发生一次碰撞损失的机械能为  b、根据能量守恒定律可得篮球与地面碰撞的次数为 【小问2详解】 a、篮球每次与地面碰撞后瞬间与碰撞前瞬间的动能的比值为 同学向下拍球后，对篮球下落过程，根据动能定理有 篮球与地面碰撞后反弹，对篮球上升过程，同理  联立解得 b、当拍球过程中分别施加作用力和后，设篮球在与地面碰撞前、后瞬间的动能分别为、，则对篮球下落和上升过程根据动能定理 由题意可知 联立解得  作出图线如图所示 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $