内容正文:
泸县五中高2024级高三第一学期开学检测
物理
物理试卷共6页,满分100分。考试时间75分钟。
第一卷 选择题(46分)
一、单项选择题(本题共10小题,1-7每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1. 如图为2026年美加墨世界杯赛场上某球员主罚任意球时的场景。在下列问题中,足球可被看作质点的是( )
A. 研究足球踢出后的转动效果
B. 研究足球与球员脚接触时的受力部位
C. 研究足球从罚球点飞向球门的飞行轨迹
D. 研究足球击中球门立柱时发生的形变情况
【答案】C
【解析】
【详解】A.研究足球踢出后的转动效果,不能忽略足球的大小和形状,不能将足球看成质点,故A错误;
B.研究足球与球员脚接触时的受力部位,不能忽略足球的大小和形状,不能将足球看成质点,故B错误;
C.研究足球从罚球点飞向球门的飞行轨迹,可以忽略足球的大小和形状,将足球看成质点,故C正确;
D.研究足球击中球门立柱时发生的形变情况,不能忽略足球的大小和形状,不能将足球看成质点,故D错误。
故选C。
2. 重庆轨道交通2号线李子坝站的“轻轨穿楼”是近年来的网红景点,吸引了大量游客前来打卡。某乘客用手机测量到一列时速为25m/s的轻轨列车在制动后做加速度大小为5m/s²的匀减速直线运动,则列车开始制动到停下所需时间为( )
A. 4s B. 5s C. 6s D. 7s
【答案】B
【解析】
【详解】列车做匀减速直线运动到停下,末速度
根据匀变速直线运动速度公式,取初速度方向为正方向,加速度
推导得制动时间
代入得
故选B。
3. 如图所示,质量为m的物体A靠着竖直墙面。现让它由静止释放,在沿粗糙墙面下落的过程中,物体A的受力示意图是图中的( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】在沿竖直墙面下落的过程中与墙面没有挤压,所以没有弹力,故不会产生摩擦力,只受重力作用,只有A符合条件,故选A。
4. 做平抛运动的物体,下列描述正确的是( )
A. 相同的时间内发生的位移相同
B. 相同的时间内速度的变化量不相同
C. 任意两个相邻内位移的变化量沿竖直方向
D. 平抛运动的初速度越大,在空中运动时间越长
【答案】C
【解析】
【详解】平抛运动可分解为水平方向匀速直线运动、竖直方向自由落体运动(加速度为恒定重力加速度);
A.水平方向相同时间内位移为,大小方向均不变;但竖直方向为匀加速运动,相同内位移逐渐增大,因此合位移的大小、方向均不同,故A错误;
B.由加速度定义,平抛加速度恒定,因此相同时间内速度变化量,大小相等、方向均竖直向下,速度变化量相同,故B错误;
C.相邻内,水平方向为匀速运动,每个的水平位移均为,因此水平方向位移差为0;竖直方向匀变速运动相邻相等时间位移差,方向竖直向下,因此合位移的变化量等于竖直方向位移差,沿竖直方向,故C正确;
D.竖直方向满足
解得运动时间
仅由下落高度决定,与初速度无关,故D错误。
故选C。
5. 我国某些农村地区人们用手抛撒谷粒进行水稻播种。某次同时抛出两颗质量相同的谷粒,运动轨迹如图所示,其轨迹在同一竖直平面内,抛出点均为,且轨迹交于点,抛出时谷粒1和谷粒2的初速度分别为和,其中方向水平,方向斜向上。忽略空气阻力,关于两谷粒在空中的运动,下列说法正确的是( )
A. 谷粒1和谷粒2在竖直方向都做自由落体运动
B. 谷粒1和谷粒2在点相遇
C. 两谷粒从到的过程中动量变化量相同
D. 两谷粒从到的平均速度方向相同
【答案】D
【解析】
【详解】A.谷粒1做平抛运动,竖直方向初速度为零,做自由落体运动;谷粒2做斜抛运动,竖直方向有向上的初速度分量,做竖直上抛运动,故A错误;
B.两谷粒在竖直方向的位移相同(设为h),谷粒1运动时间满足
谷粒2先向上运动再向下做自由落体运动,运动时间明显大于,两谷粒不可能同时到达点,故B错误;
C.根据可知二者速度变化量不相等,可得动量变化量不相同,故C错误;
D.平均速度的方向与位移方向相同。两谷粒从到的位移方向均为由O指向P,所以平均速度方向相同,故D正确。
故选D。
6. 沙漠中纵波和横波的波速差异是蝎子探测到猎物的关键。某次波源振动后,同时产生纵波与横波,纵波波长大于横波波长,频率相同。纵波速度大小,横波速度大小,蝎子感知到来自纵波与横波的振动间隔,则( )
A.
B.
C. 波源与蝎子的距离为
D. 波源与蝎子的距离为
【答案】D
【解析】
【详解】AB.由题意知纵波 的波长大于横波波长,即,频率相同,根据
可得,A、B错误;
CD.设波源与蝎子的距离为 x,纵波传播时间为,横波传播时间为。两者到达的时间间隔为
解得
故选 D。
7. 2025年春晚节目《秧BOT》中,宇树机器人UnitreeH1的表演惊艳四方,体现了科技与文化的深度融合,展示了我国在机器人领域的前沿技术。机器人将手绢斜向上抛出后,手绢在竖直面内飞行,经时间第一次飞至最高点,再经过相等时间,手绢恰好沿竖直方向下落时被机器人接住。已知手绢下落过程飞行的水平距离为,假设手绢受到的空气阻力与速度大小成正比,不考虑手绢转动的影响,下列说法正确的是( )
A. 手绢的水平速度大小不变
B. 抛出点与接收点在同一高度
C. 整个过程,机器人机械臂向前移动的距离大于
D. 手绢经过点时,空气阻力的功率最小
【答案】C
【解析】
【详解】A.由于手绢受到空气的作用,阻力方向与速度方向相反,故可将空气阻力分解为竖直和水平两个方向的分量;水平方向手绢由于阻力的作用做减速运动,速度大小减小,故A错误;
B.设手绢在运动过程中任意时刻速度的竖直分量大小为,在竖直方向上,上升阶段手绢受重力和向下的空气阻力,加速度大小
下降阶段受重力和向上的空气阻力,加速度大小
由于上升和下降时间相等,且上升阶段平均加速度大于下降阶段平均加速度,可知上升阶段手绢竖直方向的平均速度大于下降阶段的,故手绢上升高度大于下降高度,故接收点高于抛出点,故B错误;
C.水平方向手绢受到的阻力大小满足
由于阻力的作用手绢的水平速度逐渐减小,由牛顿第二定律可知,手绢水平方向的加速度也逐渐减小,被机器人接住时,手绢的速度恰好竖直向下,即水平方向的分速度恰好减小为零;由于上升和下降时间相等,故手绢在最高点时,水平速度的大小小于,故下降阶段手绢水平方向的平均速度
同理,上升阶段手绢水平方向的平均速度
故上升阶段与下降阶段手绢的水平位移之比
已知手绢下落过程飞行的水平距离为,故整个过程,机器人机械臂向前移动的距离大于,故C正确;
D.空气阻力的功率绝对值为
可知当手绢速度最小时,空气阻力的功率最小;手绢经过点时,速度沿水平方向,空气阻力和重力的合力方向斜向右下,故此时手绢受到的合力与手绢的速度方向成钝角,手绢做减速运动,故点并非速度最小时的位置,故点不是空气阻力功率最小的位置,故D错误。
故选C。
二、多选题(8-10每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
8. 关于下列四幅图片的说法正确的有( )
A. 图甲为共振筛简图,偏心轮的转速越大,共振筛筛除杂物的效率越高
B. 图乙为泊松亮斑图,是光照射到小圆孔后产生的
C. 图丙为光纤的导光原理图,其中纤芯的折射率大于包层的折射率
D. 图丁为多普勒测速仪,通过测量接收信号的频率变化计算汽车的移动速度
【答案】CD
【解析】
【详解】A.共振筛利用共振原理工作,只有当驱动力频率等于筛子的固有频率时发生共振,筛子振幅最大,筛除效率才最高,并非偏心轮转速越大效率越高,故A错误;
B.泊松亮斑是光照射到不透明小圆板发生衍射后,在不透明小圆板的阴影中心形成的亮斑,不是照射小圆孔产生的,故B错误;
C.光纤利用光的全反射导光,全反射的条件是光从光密介质射入光疏介质,因此纤芯的折射率一定大于包层的折射率,故C正确;
D.多普勒测速仪利用多普勒效应工作,通过测量接收信号的频率变化,就可以计算出被测汽车的移动速度,故D正确。
故选CD。
9. 游乐场的过山车可以底朝上在圆轨道上运行,游客却不会掉下来,我们把这种情形抽象为图示模型:弧形轨道的下端与竖直圆轨道相接,将小球从弧形轨道上端距地面高度为h处释放,小球进入半径为R的圆轨道后做完整的圆周运动。(不考虑摩擦阻力和空气阻力,重力加速度为g),则下列说法正确的是( )
A. 小球到达竖直圆轨道最高点时的速度可能为
B. 小球到达竖直圆轨道最高点时,一定处于超重状态
C. 小球到达竖直圆轨道最高点时,轨道对小球的压力可能等于小球受到的重力
D. 小球到达竖直圆轨道最低点时,轨道对小球的支持力一定大于小球受到的重力
【答案】CD
【解析】
【详解】A.小球能做完整的圆周运动,在最高点最小速度满足
解得
所以小球到达竖直圆轨道最高点时的速度不可能为,故A错误;
B.小球在最高点时,加速度方向竖直向下,处于失重状态,故B错误;
C.在最高点,由牛顿第二定律有
当时,解得
由牛顿第三定律,此时轨道对小球的压力等于小球受到的重力,故C正确;
D.小球到达竖直圆轨道最低点时,加速度方向竖直向上,处于超重状态,则轨道对小球的支持力一定大于小球受到的重力,故D正确。
故选CD。
10. 如图所示,一个质量为的有孔小球套在竖直固定的光滑直杆上,通过一条跨过光滑定滑轮的轻绳与质量为的重物相连,定滑轮与直杆的距离为,杆上的点与定滑轮等高,杆上的点在点下方距离为处,重力加速度为,现将小球从处由静止释放下落到点时,下列说法正确的是( )
A. 小球重力势能的减少量等于重物重力势能的增加量
B. 小球机械能的减少量等于重物机械能的增加量
C. 小球到达点时速度大小为
D. 重物能上升的最大高度为
【答案】BD
【解析】
【详解】A.小球从A到B下落高度为,小球重力势能减少量为,初始时滑轮左侧绳长为,到B点时绳长为,因此重物上升的高度为,重物重力势能增加量为,二者不相等,故A错误;
B.系统机械能守恒,即小球机械能的变化量与重物机械能的变化量之和为0,小球减少的机械能,全部通过绳的弹力做功转移为重物增加的机械能,故B正确;
C.将小球在B点的速度沿绳、垂直绳方向分解,沿绳的分速度等于重物的速度,即
对系统由机械能守恒式
可得,故C错误;
D.当小球下落到速度为0时,重物上升到最高点,此时重物速度也为0。设球下降的高度为,则绳长为,重物上升高度为
对全程列系统机械能守恒(初末动能均为0)
解得,代入得重物最大上升高度为,故D正确。
故选BD 。
第二卷 非选择题(54分)
三、实验探究题(16分)
11. 某同学利用图甲所示的装置来完成“用双缝干涉测量光的波长”实验。
(1)当分划板中心刻线对齐第1条亮条纹中心时;测量头上的读数为0.770mm;当分划板中心刻线对齐第6条亮条纹中心时,测量头上的示数如图乙所示,此时读数为_______mm。由此可得相邻两亮条纹间的距离=_______mm。
(2)实验时测得双缝的间距为d,双缝到屏的距离为L,结合前面测得的,可知形成此干涉图样的单色光的波长λ=_______(用给定的物理量符号表示)。
(3)若将黄色滤光片更换为红色滤光片,则实验时相邻两亮条纹间的距离将_______(填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】(1) ①. 13.870##13.871##13.869 ②. 2.620##2.62
(2)
(3)变大
【解析】
【分析】
【小问1详解】
[1]固定刻度露出,可动刻度对齐格,因此读数为
[2]从第1条到第6条亮条纹,共有个间隔,因此相邻亮条纹间距
【小问2详解】
根据双缝干涉相邻亮条纹间距公式
变形得波长
【小问3详解】
红光波长大于黄光波长,根据,、不变时,变大,相邻亮条纹间距变大。
【点睛】
12. 某智能手机中的“磁传感器”功能可实时记录手机附近磁场的变化,磁极越靠近手机,磁感应强度越大。某中学的小宁在家里用手机、磁化的小球、支架、塑料夹子等实验器材组装成如图甲所示的装置来测量重力加速度,实验步骤如下:
①把智能手机正面朝上放在悬点的正下方,接着往侧边拉开小球,并用夹子夹住。
②打开夹子释放小球,小球运动,取下夹子。
③运行手机“磁传感器”功能,手机记录磁感应强度的变化。
④改变摆线长和夹子的位置,测量出各次实验的摆线长L及相应的周期T。
(1)利用智能手机测得第1个到第N个磁感应强度最大值之间的时间间隔为t,则单摆周期T的测量值为______;
(2)实验中用游标卡尺测量小球直径如图乙所示,则小球直径为______cm;
(3)得到多组摆线长L及相应的周期T后,作出了图像,如图丙所示,根据图中数据可得当地重力加速度g=______m/s2。(结果保留3位有效数字)
【答案】(1)
(2)2.00 (3)9.96
【解析】
【小问1详解】
测得第1个到第N个磁感应强度最大值之间的时间间隔为t,则单摆周期T的测量值为
【小问2详解】
10分度游标卡尺的精度为,可知摆球直径为
【小问3详解】
根据单摆周期公式可得
整理可得
其中,对比图丙可得
解得重力加速度
四、计算题(38分,13题10分,14题10分,15题18分)
13. 如图所示,一玻璃球体的半径为R,O为球心,AB为直径。来自B点的光线BM在M点射出,出射光线平行于AB,另一光线BN恰好在N点发生全反射。已知∠ABM=30°,求:
(1)玻璃的折射率;
(2)光沿BM在玻璃球体内传播的时间;
(3)球心O到BN的距离。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
设光线BM在M点的入射角为i,折射角为r,由几何知识可知,,,根据折射定律得
解得
【小问2详解】
光在玻璃球体内传播的速度
光沿BM在玻璃球体内传播的距离
故光沿BM在玻璃球体内传播的时间
【小问3详解】
光线恰好在点发生全反射,则 为临界角,根据
设球心到的距离为,由几何知识可知
联立解得
14. “天链一号”是我国自主建立的中继卫星网络系统,由多颗卫星组成,主要用于为航天器提供数据中继和测控服务。“天链一号”01星、空间站均绕地球做匀速圆周运动,轨道如图中虚线所示。已知“天链一号”01星运动做匀速圆周运动轨道半径为地球半径的p倍,周期为T,空间站的周期为kT(k<1且为常数),地球表面的重力加速度大小为,空间站和“天链一号”01星同向运行且轨道共面,地球看作匀质球体且不考虑自转,引力常量为,已知,求:
(1)“天链一号”01星运行的线速度大小;
(2)若某时刻“天链一号”01星和空间站相距最远,从该时刻开始计时,最短经过多长时间二者相距最近。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
设地球的半径为R,“天链一号”01星轨道半径
对“天链一号”01星,万有引力充当向心力,则
再结合对于地球表面的物体,
解得
“天链一号”01星的运行线速度
【小问2详解】
空间站做匀速圆周运动的角速度为
“天链一号”01星做匀速圆周运动的角速度为
空间站、“天链一号”01星同向运行,设经过时间t1,两星相距最近,则有
解得
15. 如图所示,ab为光滑水平直轨道,a点固定竖直挡板,挡板上栓接一轻质弹簧(原长小于ab的间距),光滑水平槽上有质量为m的小车,其上表面与ab轨道等高,小车左端与槽紧靠并被锁定在槽上,半径为R的光滑半圆轨道cd固定在竖直平面内,其c点与ab所在水平面相切。在外力作用下质量为m的物块静止在ab轨道上并压缩弹簧,此时弹簧的弹性势能为(未知),撤去外力后物块向右运动恰好停在小车右端。之后再次施加外力使物块左移压缩弹簧,稳定后弹簧的弹性势能为撤去外力的同时将小车解除锁定,物块由静止开始向右运动,小车右端到达c点瞬间,物块离开小车平滑地进入圆轨道继续运动。已知物块可视为质点,物块与小车之间的动摩擦因数μ=0.5,小车长度为4R,重力加速度为g。求:
(1)弹簧第一次被压缩时的弹性势能;
(2)物块滑到c点时,物块对轨道的压力大小;
(3)物块脱离半圆轨道的位置距离c点的高度。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
根据能量守恒
【小问2详解】
物块第二次释放
解得
滑上小车后加速度
小车加速度
因为两者加速度大小相同,所以速度变化量相同,根据平均速度有
且
联立解得(另一值不符合题意)
到c点时
根据牛顿第三定律物块对轨道的压力
【小问3详解】
设物块脱离位置与圆心连线和竖直方向夹角为,根据能量守恒有
在脱离位置
脱离半圆轨道的位置距离c点的高度
联立解得
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泸县五中高2024级高三第一学期开学检测
物理
物理试卷共6页,满分100分。考试时间75分钟。
第一卷 选择题(46分)
一、单项选择题(本题共10小题,1-7每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1. 如图为2026年美加墨世界杯赛场上某球员主罚任意球时的场景。在下列问题中,足球可被看作质点的是( )
A. 研究足球踢出后的转动效果
B. 研究足球与球员脚接触时的受力部位
C. 研究足球从罚球点飞向球门的飞行轨迹
D. 研究足球击中球门立柱时发生的形变情况
2. 重庆轨道交通2号线李子坝站的“轻轨穿楼”是近年来的网红景点,吸引了大量游客前来打卡。某乘客用手机测量到一列时速为25m/s的轻轨列车在制动后做加速度大小为5m/s²的匀减速直线运动,则列车开始制动到停下所需时间为( )
A. 4s B. 5s C. 6s D. 7s
3. 如图所示,质量为m的物体A靠着竖直墙面。现让它由静止释放,在沿粗糙墙面下落的过程中,物体A的受力示意图是图中的( )
A. B.
C. D.
4. 做平抛运动的物体,下列描述正确的是( )
A. 相同的时间内发生的位移相同
B. 相同的时间内速度的变化量不相同
C. 任意两个相邻内位移的变化量沿竖直方向
D. 平抛运动的初速度越大,在空中运动时间越长
5. 我国某些农村地区人们用手抛撒谷粒进行水稻播种。某次同时抛出两颗质量相同的谷粒,运动轨迹如图所示,其轨迹在同一竖直平面内,抛出点均为,且轨迹交于点,抛出时谷粒1和谷粒2的初速度分别为和,其中方向水平,方向斜向上。忽略空气阻力,关于两谷粒在空中的运动,下列说法正确的是( )
A. 谷粒1和谷粒2在竖直方向都做自由落体运动
B. 谷粒1和谷粒2在点相遇
C. 两谷粒从到的过程中动量变化量相同
D. 两谷粒从到的平均速度方向相同
6. 沙漠中纵波和横波的波速差异是蝎子探测到猎物的关键。某次波源振动后,同时产生纵波与横波,纵波波长大于横波波长,频率相同。纵波速度大小,横波速度大小,蝎子感知到来自纵波与横波的振动间隔,则( )
A.
B.
C. 波源与蝎子的距离为
D. 波源与蝎子的距离为
7. 2025年春晚节目《秧BOT》中,宇树机器人UnitreeH1的表演惊艳四方,体现了科技与文化的深度融合,展示了我国在机器人领域的前沿技术。机器人将手绢斜向上抛出后,手绢在竖直面内飞行,经时间第一次飞至最高点,再经过相等时间,手绢恰好沿竖直方向下落时被机器人接住。已知手绢下落过程飞行的水平距离为,假设手绢受到的空气阻力与速度大小成正比,不考虑手绢转动的影响,下列说法正确的是( )
A. 手绢的水平速度大小不变
B. 抛出点与接收点在同一高度
C. 整个过程,机器人机械臂向前移动的距离大于
D. 手绢经过点时,空气阻力的功率最小
二、多选题(8-10每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
8. 关于下列四幅图片的说法正确的有( )
A. 图甲为共振筛简图,偏心轮的转速越大,共振筛筛除杂物的效率越高
B. 图乙为泊松亮斑图,是光照射到小圆孔后产生的
C. 图丙为光纤的导光原理图,其中纤芯的折射率大于包层的折射率
D. 图丁为多普勒测速仪,通过测量接收信号的频率变化计算汽车的移动速度
9. 游乐场的过山车可以底朝上在圆轨道上运行,游客却不会掉下来,我们把这种情形抽象为图示模型:弧形轨道的下端与竖直圆轨道相接,将小球从弧形轨道上端距地面高度为h处释放,小球进入半径为R的圆轨道后做完整的圆周运动。(不考虑摩擦阻力和空气阻力,重力加速度为g),则下列说法正确的是( )
A. 小球到达竖直圆轨道最高点时的速度可能为
B. 小球到达竖直圆轨道最高点时,一定处于超重状态
C. 小球到达竖直圆轨道最高点时,轨道对小球的压力可能等于小球受到的重力
D. 小球到达竖直圆轨道最低点时,轨道对小球的支持力一定大于小球受到的重力
10. 如图所示,一个质量为的有孔小球套在竖直固定的光滑直杆上,通过一条跨过光滑定滑轮的轻绳与质量为的重物相连,定滑轮与直杆的距离为,杆上的点与定滑轮等高,杆上的点在点下方距离为处,重力加速度为,现将小球从处由静止释放下落到点时,下列说法正确的是( )
A. 小球重力势能的减少量等于重物重力势能的增加量
B. 小球机械能的减少量等于重物机械能的增加量
C. 小球到达点时速度大小为
D. 重物能上升的最大高度为
第二卷 非选择题(54分)
三、实验探究题(16分)
11. 某同学利用图甲所示的装置来完成“用双缝干涉测量光的波长”实验。
(1)当分划板中心刻线对齐第1条亮条纹中心时;测量头上的读数为0.770mm;当分划板中心刻线对齐第6条亮条纹中心时,测量头上的示数如图乙所示,此时读数为_______mm。由此可得相邻两亮条纹间的距离=_______mm。
(2)实验时测得双缝的间距为d,双缝到屏的距离为L,结合前面测得的,可知形成此干涉图样的单色光的波长λ=_______(用给定的物理量符号表示)。
(3)若将黄色滤光片更换为红色滤光片,则实验时相邻两亮条纹间的距离将_______(填“变大”“变小”或“不变”)。
12. 某智能手机中的“磁传感器”功能可实时记录手机附近磁场的变化,磁极越靠近手机,磁感应强度越大。某中学的小宁在家里用手机、磁化的小球、支架、塑料夹子等实验器材组装成如图甲所示的装置来测量重力加速度,实验步骤如下:
①把智能手机正面朝上放在悬点的正下方,接着往侧边拉开小球,并用夹子夹住。
②打开夹子释放小球,小球运动,取下夹子。
③运行手机“磁传感器”功能,手机记录磁感应强度的变化。
④改变摆线长和夹子的位置,测量出各次实验的摆线长L及相应的周期T。
(1)利用智能手机测得第1个到第N个磁感应强度最大值之间的时间间隔为t,则单摆周期T的测量值为______;
(2)实验中用游标卡尺测量小球直径如图乙所示,则小球直径为______cm;
(3)得到多组摆线长L及相应的周期T后,作出了图像,如图丙所示,根据图中数据可得当地重力加速度g=______m/s2。(结果保留3位有效数字)
四、计算题(38分,13题10分,14题10分,15题18分)
13. 如图所示,一玻璃球体的半径为R,O为球心,AB为直径。来自B点的光线BM在M点射出,出射光线平行于AB,另一光线BN恰好在N点发生全反射。已知∠ABM=30°,求:
(1)玻璃的折射率;
(2)光沿BM在玻璃球体内传播的时间;
(3)球心O到BN的距离。
14. “天链一号”是我国自主建立的中继卫星网络系统,由多颗卫星组成,主要用于为航天器提供数据中继和测控服务。“天链一号”01星、空间站均绕地球做匀速圆周运动,轨道如图中虚线所示。已知“天链一号”01星运动做匀速圆周运动轨道半径为地球半径的p倍,周期为T,空间站的周期为kT(k<1且为常数),地球表面的重力加速度大小为,空间站和“天链一号”01星同向运行且轨道共面,地球看作匀质球体且不考虑自转,引力常量为,已知,求:
(1)“天链一号”01星运行的线速度大小;
(2)若某时刻“天链一号”01星和空间站相距最远,从该时刻开始计时,最短经过多长时间二者相距最近。
15. 如图所示,ab为光滑水平直轨道,a点固定竖直挡板,挡板上栓接一轻质弹簧(原长小于ab的间距),光滑水平槽上有质量为m的小车,其上表面与ab轨道等高,小车左端与槽紧靠并被锁定在槽上,半径为R的光滑半圆轨道cd固定在竖直平面内,其c点与ab所在水平面相切。在外力作用下质量为m的物块静止在ab轨道上并压缩弹簧,此时弹簧的弹性势能为(未知),撤去外力后物块向右运动恰好停在小车右端。之后再次施加外力使物块左移压缩弹簧,稳定后弹簧的弹性势能为撤去外力的同时将小车解除锁定,物块由静止开始向右运动,小车右端到达c点瞬间,物块离开小车平滑地进入圆轨道继续运动。已知物块可视为质点,物块与小车之间的动摩擦因数μ=0.5,小车长度为4R,重力加速度为g。求:
(1)弹簧第一次被压缩时的弹性势能;
(2)物块滑到c点时,物块对轨道的压力大小;
(3)物块脱离半圆轨道的位置距离c点的高度。
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