精品解析：浙江省宁波市2023-2024学年高二上学期物理竞赛试题

2023年宁波市物理竞赛试题 时间：120分钟 满分：100分 一、选择题（本题共10小题，每小题3分，共30分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分） 1. 戈瑞（符号：Gy）是用于衡量由电离辐射导致的“能量吸收剂量”的物理单位。1戈瑞（1Gy）表示每千克物质吸收了1焦耳的电离辐射能量。若用国际单位制基本单位的符号表示戈瑞，下列表示中正确的是（　　） A. J/kg B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】根据题干定义，戈瑞的物理意义为，题目要求用国际单位制基本单位表示，因此需要将导出单位焦耳（）换算为基本单位： 能量（功）的公式为 力的单位 因此。 代入戈瑞的表达式可得：。 对选项逐一判断： A．中的是导出单位，不是国际单位制基本单位，故A错误； B．是能量单位的基本单位表示，未除以质量单位，与推导结果不符，故B错误； C．推导可得，符合要求，故C正确； D．是加速度的单位，与推导结果不符，故D错误。 故选C。 2. 质点做直线运动，其加速度的方向不变而大小逐渐减小到零，下列描述该物体的运动情况中不可能是（　　） A. 速度先不断减小，又反向加速，最后做匀速直线运动 B. 速度不断减小，直至运动停止 C. 速度先不断增大，而后不断减速至停止 D. 速度先不断减小，而后做匀速直线运动 【答案】C 【解析】 【详解】A．若初速度方向与加速度方向相反，速度先减小至0时加速度仍未减为0，之后速度方向与加速度同向，速度反向增大，直到加速度减为0后做匀速直线运动，该情况可能，故A不符合题意； B．若初速度方向与加速度方向相反，当加速度减小为0时，速度恰好也减小为0，之后运动停止，该情况可能，故B不符合题意； C．若速度先不断增大，说明初速度方向与加速度方向同向，加速度方向恒定不变，因此加速度与速度方向始终同向，速度只会持续增大直到加速度为0后做匀速直线运动，不可能出现减速的情况，该情况不可能，故C符合题意； D．若初速度方向与加速度方向相反，当加速度减小为0时，速度仍未减小为0，之后物体以此时的速度做匀速直线运动，该情况可能，故D不符合题意。 故选C。 3. 一辆汽车进入高速公路出口处的人工收费站，自匀减速进入收费站至停车缴费的过程中，其平均速度随时间t变化关系如图所示，下列说法中正确的是（　　） A. 汽车的加速度为 B. 时的速度为8m/s C. 0～8s内的位移是64m D. 汽车在时恰好停止 【答案】C 【解析】 【详解】A．汽车做匀减速直线运动，设初速度为，加速度大小为a，则0~t时间内位移为 平均速度满足 由图可知， 解得，故A错误； BD．t=8 s时的瞬时速度为，则汽车在8s时停止，故BD错误； C．0～8s内的位移是，故C正确； 故选C。 4. 如图所示，半球壳内壁光滑，圆心O和最低点的连线竖直，可视为质点的两个小球1、2在其内壁上沿不同高度的圆周轨道运动，小球1的轨道位置更高一些，下列说法正确的是（　　） A. 小球1的速度大于小球2 B. 小球1的周期大于小球2 C. 小球1的加速度小于小球2 D. 小球1受到内壁的弹力小于小球2 【答案】A 【解析】 【详解】设半球壳半径为，球心到小球的连线与竖直轴的夹角为，小球做圆周运动的轨道半径 。 根据牛顿第二定律 D．小球竖直方向受力平衡 可得，越大，越小，越大，因此​，即小球1受到内壁的弹力大于小球2，故D错误。 A．把代入到向心力公式 可得 ​​，越大，越大，因此​，故A正确； B．根据， 可得​​，越大，越小，越小，所以小球1的周期小于小球2，故B错误； C．根据，可得向心加速度，越大，越大，因此​，故C错误； 故选A 。 5. 现今生活，人们出行时会随身携带多种电子设备，为满足充电的需求，双通道输出移动电源越来越普及。如图所示，为某一品牌移动电源的铭牌，通道1输出电流为1A，通道2输出电流为2.1A，额定容量是指移动电源在额定电压电流下的最少输出容量，下列说法正确的是（　　） A. 该移动电源的最大储存电荷量为22500C B. 若该移动电源用通道2给平板电脑充电，一次性能提供的最大电能至少为112500J C. 若该移动电源分别用通道1和通道2给手机和平板电脑同时充电，移动电源的输出电压为10V D. 若该移动电源分别用通道1和通道2给手机和平板电脑同时充电，移动电源的输出功率为10.5W 【答案】B 【解析】 【详解】A．最大储存电荷量 Q=10000mAh=36000C 故A错误； B．一次性提供的最大电能为 W=6250mAh×5V=112500J 故B正确； C．分别用通道1和通道2给手机和电脑充电，电源的输出电压为5V，故C错误； D．电源的输出功率 W=15.5W D错误。 故选B。 6. 硅光电池是一种太阳能电池，具有低碳环保的优点，图线a是该电池在某光照强度下路端电压U和电流I的关系图像（电池内阻不是常数），图线b是某电阻R的图像，虚线c为图线a、b交点处的切线。当它们组成闭合回路时，下列说法正确的是（　　） A. 硅光电池的电动势是 B. 硅光电池的输出功率为 C. 电路消耗的总功率是 D. 硅光电池的内阻为 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据电源的输出电压与电流的关系 当时，，由题图可知硅光电池的电动势，故A错误； BCD．某电阻R与硅光电池组成闭合回路时，由题图可知图线a、b交点为实际电压和电流，即路端电压为，电流为，则硅光电池的输出功率为 电路消耗的总功率为 根据闭合电路欧姆定律可得 可得硅光电池的内阻为，故BC错误，D正确。 故选D。 7. 如图所示，在一转速逐渐增大的圆盘上，有一个位于圆盘边缘的小物块A，在某段时间内小物块与圆盘保持相对静止，则下列说法正确的是（　　） A. 小物块A受到重力、支持力和方向不指向圆心的静摩擦力 B. 小物块A受到重力、支持力、静摩擦力和向心力 C. 小物块A的加速度始终不变 D. 一段时间后，小物块A将会飞离圆盘，飞离时相对圆盘的速度方向与过该点的半径方向垂直 【答案】A 【解析】 【详解】A．圆盘转速逐渐增大，物块A做变速圆周运动，重力与支持力平衡，合力就是静摩擦力；变速圆周运动中，静摩擦力需要同时提供切向分量（改变线速度大小）和向心分量（改变线速度方向），因此总静摩擦力方向不指向圆心，故A正确； B．向心力是效果力，不是物体实际受到的力，受力分析不额外添加向心力，故B错误； C．加速度是矢量，圆周运动中加速度方向不断改变，且转速增大时，由公式 得，随角速度增大而增大，加速度是变化的，故C错误； D．静摩擦力不足以提供向心力后，物块相对圆盘沿半径向外滑动，飞离时相对圆盘的速度同时存在切向分量和径向分量，方向不与半径垂直，故D错误。 故选A。 8. 某同学连接的实验电路如图所示，图中两块圆形金属板形状完全相同且正对放置。闭合开关后，理想电压表的指针有一定的偏角。下列说法正确的是（　　） A. 若将滑动变阻器的滑片向右移动，指针的偏角减小 B. 若将滑动变阻器的滑片向左移动，指针的偏角减小 C. 若将两个圆形金属板相互靠近，指针的偏角增大 D. 若将两个圆形金属板相互远离，指针的偏角增大 【答案】D 【解析】 【详解】A．由电路图可知，滑动变阻器采用分压式接法，二极管具有单向导电性，与电容器负极板相连，只允许电容器充电，不允许电容器放电。若将滑动变阻器的滑片向右移动，电容器两端电压增大，二极管导通，电容器充电，电压表示数增大，指针偏角增大，故A错误。 B．若将滑动变阻器的滑片向左移动，电容器两端电压减小，二极管截止，电容器电荷量不变，由可知电压表示数不变，指针偏角不变，故B错误。 C．若将两个圆形金属板相互靠近，板间距离减小，由可知电容增大，二极管导通，电容器充电，电压表示数等于滑动变阻器分得的电压，保持不变，指针偏角不变，故C错误。 D．若将两个圆形金属板相互远离，板间距离增大，由可知电容减小，二极管截止，电容器电荷量不变，由可知电压表示数增大，指针偏角增大，故D正确。 故选D。 9. 如图甲所示，为电影《流浪地球2》中的太空电梯，其原理图如图乙所示。固定在空间站和地球基站间的刚性绳索与空间站一起和地球保持相对静止，已知空间站离地高度比同步卫星轨道更高。则（　　） A. 刚性绳索上的张力在接近空间站处最大 B. 若空间站突然脱离电梯，将做离心运动 C. 刚性绳索越长，与基站连接处的张力越大 D. 太空电梯在地表绕地球运动时的线速度大小是第一宇宙速度 【答案】BC 【解析】 【详解】A．空间站、地球基站和它们之间的刚性绳索是同轴转动，角速度都等于地球自转角速度。地球静止卫星角速度也等于地球自转角速度，且向心力恰好等于引力。选择接近空间站附近的一段绳索为研究对象，根据可知这段绳索需要的向心力大于引力，则这段绳索接近空间站一端受到的拉力小于接近地球静止卫星一端的拉力。故刚性绳索上的张力在接近地球静止卫星处最大。故A错误； B．空间站的向心力由万有引力和刚性绳索拉力的合力提供，若空间站突然脱离电梯，引力不足以作为向心力，空间站做离心运动，故B正确； C．刚性绳索越长，空间站离地球越远，且同步轨道以上的绳索部分越长。对于同步轨道以上的部分，万有引力不足以提供向心力，绳索表现出离心趋势，对下方产生拉力。随着绳索变长，这部分产生的拉力累积效应增强，同时空间站所需的向心力增大、引力减小，也增大了对绳索的拉力。因此，绳索与基站连接处的张力越大。故C正确； D．电梯与地球静止卫星一起同轴转动，根据可知，电梯在地表附近的线速度小于地球静止卫星的线速度。根据卫星受到的万有引力提供向心力 可知，故静止卫星的线速度小于第一宇宙速度。因此电梯在地表附近的线速度小于第一宇宙速度，故D错误。 故选BC。 10. 如图甲所示，电子枪连续发射初速度不计的电子，通过加速电极后形成高速运动的电子束。电子束由小孔S沿两水平金属板间的中心线射入，两板间通入周期为T的交变电压，其如图乙所示。所有电子均能从两极板间出射且通过电场区域的时间极短。两金属板的右侧有一匀速转动的圆筒，圆筒表面贴有涂有荧光粉的记录纸，圆筒的转动的周期为。若时刻，电子打到圆筒上的O点，一段时间后取下记录纸，得到的图像是（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】在加速电场中，根据动能定理 进入A、B板间的偏转电场后，电子做类平抛运动，要求所有电子均从极板间射出，设板长为L，极板间距为d，则有 侧移量 解得 圆筒匀速转动半圈过程，偏转电压均匀增加到最大，电子侧移量均匀增加到最大，打在记录纸上的位置竖直方向和水平方向都均匀增加，故图像为斜向上的直线，圆筒再匀速转动半圈过程，偏转电压均匀减小到0，电子侧移量均匀减小到0，在记录纸上的位置竖直方向均匀减小，水平方向均匀增加，故图像为斜向下的直线，电压变化对称故记录的图像也对称；时圆筒已转了一圈，记录的图像回到初位置，偏转电压反向均匀变化，电子侧移量也反向均匀变化，在记录纸上的位置竖直方向向下变化，故记录图像与前半个周期对称。 故选B。 二、选择题（本题分A、B两组，每组共5小题，每题4分，共20分。每小题本每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，不选或有错选的得0分） 【A组题】 11. 如图，光滑水平面上放置有紧靠在一起但并不黏合的A、B两个物体，A、B的质量分别为，，从开始，推力FA和拉力FB分别作用于A、B上，FA、FB大小随时间变化的规律分别为，。则（ ） A. A、B两物体一直做匀加速直线运动 B. 当时，A、B两物体之间的弹力为零 C. 时，A、B两物体开始分离 D. 时，B物体的加速度为5m/s2 【答案】CD 【解析】 【详解】对整体根据牛顿第二定律得 解得 恰好分离时 解得 时，B物体的加速度为 解得 C. 时，A、B两物体开始分离，C正确； B. 时，A、B两物体开始分离，此时 A、B两物体之间的弹力为零时，，B错误； AD. 时，B物体的加速度为5m/s2，D正确，分离后B的加速度改变了，B没有一直做匀加速直线运动，A错误 故选CD。 12. 如图所示，一根足够长的细杆绕点O在水平面上作匀角速度旋转，杆上一小虫从O点出发，相对于杆以恒定速率向外爬行，小虫的运动轨迹就是阿基米德螺旋线，下列说法正确的是（　　） A. 小虫的速率不变 B. 小虫的加速度不变 C. 小虫的位移不断增大 D. 相邻螺旋线之间的距离不变 【答案】CD 【解析】 【详解】A．小虫相对于杆的速率恒定为v，但杆在转动，切向分速度为 小虫不断向外爬行，r 逐渐增大，因此切向分速度逐渐增大，合速率 随r增大而增大，故A错误； B．加速度是矢量（大小、方向任一变化则加速度变化），小虫径向加速度大小 随r增大而增大，同时加速度方向也不断变化，因此加速度是变化的，故B错误； C．位移是从初位置O指向小虫当前位置的有向线段，位移大小等于小虫到O点的距离r，r随时间持续增大，因此位移不断增大，故C正确； D．细杆绕点O在水平面上作匀角速度旋转，则 径向间距 为恒定值，即相邻螺旋线之间的距离不变，故D正确。 故选CD。 13. 一辆赛车在某次比赛中由静止出发，沿平直赛道以恒定功率加速，其加速度a与速度的倒数的关系如图所示，已知赛车质量为500kg，行驶过程中所受阻力大小不变，则（　　） A. 赛车运动时发动机的输出功率为200kW B. 加速过程中，赛车速度随时间均匀增大 C. 运动过程中，赛车所受阻力大小为4000N D. 若30s后赛车达到最大车速，则加速过程中行驶的距离为1750m 【答案】AD 【解析】 【详解】AC．赛车沿平直赛道以恒定功率加速，根据公式推导： 由功率关系  得牵引力  结合牛顿第二定律  整理得  与 的关系​ 当时，牵引力等于阻力，赛车达到最大速度，由图得此时，因此最大速度  当时，，代入关系式得 ，解得阻力  满足 ，故A正确、C错误； B．恒定功率加速过程中，速度增大时，加速度逐渐减小，赛车做变加速直线运动，速度不随时间均匀增大，故B错误； D．对加速过程用动能定理（初速度为0）​  代入数据解得 ，故D正确。 故选AD。 14. 如图所示，空间存在水平向左的匀强电场，一带负电的小球从A点竖直向上抛出，一段时间后到达与A点等高的B点（图中未画出），已知小球在A点时的动能是12J，在B点时的动能是28J，下列说法正确的是（　　） A. 小球从A点到B点的电势能的增加量是16J B. 小球在最高点时的动能是4J C. 小球所受重力与电场力的比值是 D. 小球动能的最小值是3J 【答案】BD 【解析】 【详解】A．一带负电的小球从A点到达与A点等高的B点，重力不做功，仅电场力做功，小球在A点时的动能是12J，在B点时的动能是28J，可知电场力做功 则电场力做正功，电势能减小16J，故A错误； B．带电小球运动的轨迹上A、B两点在同一水平线上，上升和下降时间相等，小球在水平方向做初速度为零的匀加速运动，设从A到最高点水平位移大小为，从最高点到B点水平位移大小为，由初速度为零的匀加速直线运动，连续相等的时间间隔内位移关系可知 从A到B电场力做功 从A到最高点电场力做功 带电小球在最高点竖直方向的速度为零，仅有水平方向的速度，所以小球在最高点时的动能是4J，故B正确； C．带电小球从A点到最高点，重力的冲量大小 带电小球从A点到最高点，电场力的冲量大小 由，，可得 则， 又，，解得，故C错误； D．当带电小球的速度方向与带电粒子所受合力方向垂直时小球的速度最小，动能最小，如图 带电小球受重力G和电场力F，初速度为，把分解到合力的反方向和垂直于合力的方向，当带电小球的动能最小时，小球的速度为，所以小球动能的最小值为 由，，，解得，故D正确。 故选BD。 15. 一条质量为m的匀质绳ABCD悬挂状态如图所示，其左端点A系于直杆的顶点，C点穿过一光滑轻圆环，B点为ABC段的最低点，右端点D自然垂下。已知BC段占整段绳长的六分之一，A点处绳切线与竖直方向的夹角为30°，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　） A. C点左侧绳切线与竖直方向的夹角为60° B. B点处绳的弹力大小为 C. 连接圆环的轻绳上的弹力大小为 D. AB、BC、CD段绳的质量之比为 【答案】AC 【解析】 【分析】本题利用共点力平衡条件，分段对绳子受力分析： 设匀质绳总质量为，段质量为，、分别为、段质量，满足 为最低点，处弹力水平，同一根绳子穿过光滑圆环，故处绳子张力大小等于段重力，即​ 设点左侧切线与竖直方向夹角为 【详解】ABD．对段：竖直方向 水平方向 受力平衡得（1）​ 对段：竖直方向 水平方向 受力平衡得​，（2） 联立（1）（2）结合，平方消元后解得 代入得​，即 B点弹力 进一步得 三段质量比，故A正确、BD错误； C．光滑圆环受绳子两个拉力：段拉力大小，方向向左下与竖直成 段拉力大小，方向竖直向下 两个拉力的合力等于轻绳的弹力 ，故C正确。 故选AC。 【B组题】 16. 下列说法正确的是（　　） A. 电场线是人为假设的曲线，实际不存在，但电场是客观存在的 B. 由公式可知，若，则 C. 在电场中电势降低的方向就是电场方向 D. 人们把一个电子所带电量的绝对值叫做元电荷 【答案】AD 【解析】 【详解】A．电场线是人为假设的曲线，实际不存在，但电场是客观存在的，故A正确； B．库仑定律只适合于点电荷之间电场力的计算，当时，无法计算，故B错误； C．在电场中电势降低最快的方向就是电场方向，故C错误； D．元电荷的值等于一个电子所带电量的绝对值，故D正确； 故选AD。 17. 河水相对河岸的速度为2m/s。初始时，小船停靠在岸边。时刻，小船相对河岸以的加速度开始顺着水流加速前进。某时刻，船上一名同学相对小船竖直向上抛出一小球，不计空气阻力，则（　　） A. t=2s时抛出的小球，一定不能落回到同学手中 B. t=2s时抛出的小球，相对河水做竖直上抛运动 C. t=1s时抛出的小球，相对同学做竖直上抛运动 D. t=1s时抛出的小球，相对河岸做竖直上抛运动 【答案】AB 【解析】 【详解】A．t=2s抛出时，此时船和小球的速度为 小球抛出后水平速度恒为2 m/s，抛出后小船速度始终大于2 m/s，相同时间内小船水平位移更大，小球相对小船水平距离越来越大，一定不能落回同学手中，故A正确； B．t=2s抛出时，小球水平速度等于水流速度2 m/s，因此小球相对河水水平速度为0，只有竖直向上的初速度，加速度为重力加速度竖直向下，相对河水做竖直上抛运动，故B正确； C．t=1s时抛出，此时船和小球的速度为 小球水平速度恒为1 m/s，小船持续加速，水平速度不断增大，小球相对同学（小船）存在水平向后的运动，不是相对同学的竖直上抛，故C错误； D．t=1s时抛出，小球相对河岸有1 m/s的水平初速度，加上竖直向上的初速度，相对河岸做斜上抛运动，不是竖直上抛，故D错误。 故选AB。 18. 如图所示，某半圆弧形导体由两段横截面积相同的四分之一圆弧形导体A、B焊接而成，焊接处的电阻不计，已知A的电阻率大于B的电阻率。在A、B两端施加一个恒定电压，导体内有恒定电流通过，关于导体内部的两个位置a、b，下列说法正确的是（　　） A. a、b两个点的电场强度大小都是零 B. a、b两个点的电场强度方向不同 C. a、b两个点的电场强度大小不为零且相等 D. a、b两个点的电场强度大小不为零且不相等 【答案】BD 【解析】 【详解】A．当导体中有恒定电流通过时，导体内部存在推动电荷定向移动的电场，电场强度不为零，因此A错误； B．电场强度的方向与电流方向一致，A、B串联拼接成半圆，电流依次流过A、B，a在A中，电流沿左半圆弧从下端流向顶端焊接点；b在B中，电流沿右半圆弧从顶端焊接点流向下端，两点电流方向不同，因此电场强度方向不同，故B正确； CD．A、B是串联关系，根据电流密度公式 通过二者的电流相同，且二者横截面积相同，因此电流密度​相等。根据欧姆定律的微观关系 已知A的电阻率大于B的电阻率，可得，即电场强度大小不为零且不相等，故C错误，D正确。 故选BD。 19. 一块长木板B放在光滑的水平面上，再在B上放一物体A，现以恒定的外力F拉B，A、B都向前运动且A、B间发生相对滑动，在此过程中（　　） A. A对B的摩擦力所做的功等于B对A的摩擦力所做的功 B. B对A的摩擦力所做的功等于系统因摩擦产生的热量 C. 外力F做的功等于A和B动能的增量与系统因摩擦产生的热量之和 D. 外力F对B做的功等于B的动能的增量与B克服摩擦力所做的功之和 【答案】CD 【解析】 【详解】A．A对B的摩擦力与B对A的摩擦力是一对作用力与反作用力，大小相等，方向相反，但是由于A在B上滑动，A、B对地的位移不等，故二者做功不等，故A错误； B． B对A的摩擦力所做的功为 系统因摩擦产生的热量（代表相对位移） 二者不一定相等，故B错误； C．选择A和B作为研究对象，对系统，根据功能关系可知 而 即外力F做的功等于A和B动能的增量与系统因摩擦产生的热量之和，故C正确； D．对B根据动能定理可知，外力F对B做的功与摩擦力对B所做的功之和等于B的动能的增量，即外力F对B做的功等于B的动能的增量与B克服摩擦力所做的功之和，故D正确； 故选CD。 20. 如图所示，无穷大的带电平行板电容器两板上的A、B两点之间系一根绝缘轻绳，轻绳上套有一个圆环，可沿轻绳无摩擦滑动。质量为m、电荷量为的小球用轻绳系在圆环上。轻绳、圆环均绝缘，小球的电荷量远小于电容器极板所带的电荷量。下列说法正确的是（　　） A. 若B端缓慢上移，轻绳张力一定不变 B. 若B端缓慢上移，轻绳张力一定变大 C. 若平行板电容器的带电量缓慢增大，绳上张角可能变小 D. 若平行板电容器的带电量缓慢增大，绳上张角一定不变 【答案】BC 【解析】 【详解】AB．轻绳无摩擦则轻绳的弹力处处相等，且合力沿角平分线与圆环、小球系统受重力、电场力的合力等大、反向、共线，过A、B两点做轻绳张角的角平分线的平行线如图，则有两平行线间的距离d与绳长L的关系为 若B端缓慢上移，平行线间的距离d变大，则轻绳张角一定变大，根据可知轻绳张力T一定变大，故A错误，B正确； CD．若平行板电容器的带电量缓慢增大，则圆环、小球系统受重力、电场力的合力缓慢逆时针转，则绳的合力仍沿角平分线也随之逆时针缓慢转，圆环向右滑动，当圆环的位置不超过绳的中点时，绳上张角会变小，若超过绳的中点，则绳上张角会变大，故C正确，D错误。 故选 BC。 三、填空题（本题共2小题，共15分） 21. 小明用如图甲所示的装置来测量滑块沿斜轨下滑的加速度，两个光电门1、2分别固定于斜轨上的两个不同位置，将装有I型挡光片的滑块从斜轨顶端由静止下滑，光电门1、2先后记录细光束被挡光片的遮挡时间和，也记录了滑块经过两个光电门的时间间隔t。 （1）实验开始前，小明用游标卡尺测量挡光片的宽度，测量情况如图乙所示，其读数为_______mm； （2）滑块下滑时加速度的表达式为_______；（用题中测得物理量的符号表示） （3）小明查阅资料发现，当挡光片开始遮挡第一个光电门时开始计时起，到挡光片开始遮挡第二个光电门时停止计时，即为光电计时器显示的滑块经过两个光电门的时间间隔，由此推断加速度的测量值_______；（填写“偏大”“不变”或“偏小”） （4）小明另外设计了一套的实验方案：保持光电门1不动，逐次改变光电门2在斜轨的位置，用刻度尺测量每一次光电门1、2之间的距离L和滑块经过两个光电门的时间间隔t，从而计算出滑块在两个光电门之间的平均速度，并在图像上描出了8个数据点，如图丙所示，请你处理图像，得出滑块的加速度大小_______和滑块在光电门1附近的瞬时速度大小_______。（均保留三位有效数字） 【答案】（1）10.1 （2） （3）偏小 （4） ①. ②. 【解析】 【小问1详解】 10分度游标卡尺精度为0.1mm，主尺读数为，游标尺1刻度与主尺对齐，游标尺读数为，总读数为 【小问2详解】 滑块经过光电门的瞬时速度近似为， 由加速度定义 联立得  【小问3详解】 是第一个光电门挡光中间时刻的瞬时速度，​是第二个光电门挡光中间时刻的瞬时速度；题目给出的时间间隔是两次开始挡光的间隔，两个速度的真实时间间隔为 滑块刚开始运动慢，因此题目给出的时间间隔偏大，加速度的测量值偏小。 【小问4详解】 [1][2]匀变速直线运动中，位移 两边除以得 因此 图像的斜率，纵截距为滑块经过光电门1的速度， 连直线后，可得斜率，故；纵截距，合理范围即可。 22. 如图所示，边长为L的正方形ABCD的顶点上固定有四个形状相同的带电金属小球A、B、C、D（视为点电荷），带电量分别为，，和。用另一个相同形状、同种材质的不带电金属小球依次与A球、B球、C球和D球接触后移走，则： （1）此时D球所受静电力大小为_______； （2）若将一个半径为、带电量为的空心金属球壳H放入该电场，并使其球心正好位于ABCD的中心处。静电平衡后，金属球壳上的电荷在球心O处的场强大小为_______，方向_______。 【答案】（1） （2） ①. ②. 由D指向A 【解析】 【小问1详解】 相同金属小球接触，电荷会平分，按接触顺序计算各球最终电荷量： 不带电小球先接触A得，小球带电量变为 再接触B得，小球带电量仍为 再接触C得，小球带电量变为 再接触D得，小球带电量变为 建立坐标系：设，根据库仑定律 计算三个电荷对D的力：A对D：距离，吸引力向左，大小 C对D：距离，排斥力向上，大小 B对D：距离，吸引力向左下，大小，分解得， 合场力的分量​， 合力大小  【小问2详解】 [1][2]金属球壳球心处感应电荷的场强，静电平衡时，导体内部场强为零，即四个点电荷在O点的场强​与球壳感应电荷在O点的场强满足，因此​大小等于​，方向相反。 正方形中心O坐标，每个电荷到O的距离​ 计算四个电荷在O点的合场强： y分量相互抵消，x分量叠加，最终得，方向由A指向D。 因此感应电荷场强： 大小，方向由D指向A 四、计算题（本题共3小题，共35分，其中18题分A、B两组不同试题，请选择相应的题目答题） 23. 行星食的原理同日食，是一种极其少见的天文现象。如图所示是“木星食”的轨道图，此时地球E、木星的某颗卫星M、木星J恰好在同一条直线上，在地球上的某处天文站观测到木星被其卫星遮挡，此刻地球E相对于太阳-木星连线SJ的角位置，已知地球的公转半径，木星的公转半径，地球的公转周期，卫星M绕木星公转周期小于1年。假定地球和木星绕太阳的轨道、卫星绕木星的轨道均是圆形，公转的方向如图中箭头所示。 （1）求木星绕太阳公转的周期； （2）求此刻卫星M相对于太阳-木星连线SJ的角位置； （3）若地球上另一处天文站在天后再一次观测到了“木星食”，求卫星M绕木星公转的周期。 【答案】（1）11.86年 （2）8.395° （3）16.98天 【解析】 【详解】（1）开普勒第三定律 得 （2）正弦定理 整理得 代入数据得 （3）地球的角速度 木星的角速度 因地球、木星和卫星都在运动，为研究问题方便，取太阳-木星连线SJ为转动参考系 在该参考系中，地球的角速度为 再一次出现“木星食”时，地球的角位置 卫星的角位置 正弦定理 整理得 代入数据得 在太阳参考系中，卫星M绕木星的角速度 周期 24. 一人站在井下的吊台上，用如图所示的定滑轮装置以的加速度把吊台和自己拉上来。已知吊台的质量，人的质量，其余质量不计。图中跨过滑轮的两侧绳子和悬挂滑轮的绳索都是竖直的，不计摩擦，取。求： （1）悬挂滑轮的绳索的张力大小； （2）人对吊台的压力大小； （3）在时，吊台仍在上升中，求此时人对绳子做功的功率。 【答案】（1）832N （2）208N （3）1664W 【解析】 【小问1详解】 将人和吊台视为整体，同一根绳子张力处处相等，设绳子张力为，整体受向上的总拉力为 ，向下的总重力 ，根据牛顿第二定律 代入数据 定滑轮受力平衡，悬挂绳索的张力等于向下两段绳子的总张力，即 【小问2详解】 对人单独受力分析：人受重力  向下，绳子拉力 向上，吊台对人的支持力  向上，加速度向上，根据牛顿第二定律 代入得 根据牛顿第三定律，人对吊台的压力大小等于支持力，即。 【小问3详解】 时，吊台的速度 吊台上升时，左右两段绳子各缩短，因此人拉过绳子的总长度为，即人拉绳子的速度 人对绳子的拉力大小等于，功率 ​ 25. 如图甲所示，为一粒子发射器的模型图，加速装置中四块横截面积相同的金属板1、2、3、4依次排列，每块金属板各开有一道竖直狭缝、、、，各狭缝正对且狭缝宽度均为L，板1和板3与交变电源的一个极相连，板2和板4与该电源的另一个极相连，两极板间的电势差的变化规律如图乙所示（电压的最大值为，周期为T），在时刻，板1相对于板2的电势差为正值。转向装置中存在一半圆形幅向电场，圆心O恰处于各狭缝的对称轴上，与圆心O等距离的各点场强大小相等，方向指向圆心。在时刻，一个质量为m，电荷量为的带电粒子静止于的最上端。若关闭转向装置，粒子沿轨迹一在极板间一直恰好被加速，最后从的最上端射出；若打开转向装置，粒子沿轨迹二偏转，最后回到的最下端并被回收。加速装置和转向装置之间的区域无电场，不计金属板的宽度、粒子重力和粒子间的相互作用力。求： （1）相邻两极板间的距离比值应该是多少； （2）圆弧轨迹处的电场强度E大小； （3）为实现粒子回收，板4与转向装置的距离d应取多大。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 题中电压是方波，相邻半周期电场方向反向一次。要让正粒子在三个间隙中都被加速，粒子每穿过一个间隙的时间必须正好为，这样到下一个间隙时，电场方向刚好反向，但粒子运动方向不变，仍受向右的电场力 粒子在板1和板2之间加速 得 粒子在板1和板3之间加速 得 粒子在板1和板4之间加速 得 每次加速的时间均为，距离比值为平均速度之比，相邻两极板间的距离比值 【小问2详解】 打开转向装置后，粒子从 的最上端射出，最后转到 的最下端，轨迹是半圆。狭缝宽度为 ，上端到下端的距离是 ，这是半圆的直径，所以 粒子进入转向装置时速度为 辐向电场力提供向心力 联立得 【小问3详解】 粒子从到经过三个间隙，每个间隙用时，所以从上端射出的时刻是，粒子回到下端后，要在加速装置中反向运动并被减速，最合适的同步时刻是，所以从上端出发，经无场区、半圆电场区、再回到下端，总时间应为 无场区没有电场，速度大小不变，往返距离为2d，时间为 半圆轨迹长度为 半圆运动时间为 总时间满足 解得 代入，得到 本质条件是：粒子到达每个间隙时，电场方向都要与运动方向配合，使其在去程加速，回程减速并最终回收 26. 如图是组合玩具结构图，该玩具主要配件有物块、弹射器、两连环，以及轨道组合ABCD等。其中两连环由两个半径不同的圆轨道Ⅰ、Ⅱ组成，且轨道连接部分不重叠，其圆心分别为、，半径分别为、，轨道组合ABCD位于竖直平面内，水平轨道AB光滑，竖直轨道CD足够长且与物块间的动摩擦因数为0.5，四分之一圆弧轨道BC光滑，圆弧的圆心为O，半径，过B点的竖直线的左侧空间存在一方向水平向左、大小的恒定力场，使得进入其中的物体均受到F0的作用力。弹射器最大弹性势能Ep=20J。轨道各部分平滑连接，取重力加速度。其他阻力均不计。某次游戏中，弹射器将物块以一定初速度弹出后，物块先进入的是圆轨道Ⅱ，后进入圆轨道Ⅰ。物块可视为质点，其质量。 （1）若物块恰好能通过圆轨道Ⅱ的最高点，求弹射器的弹性势能大小； （2）若物块在整个过程中均不脱离轨道，求弹射器初始弹性势能Ep的范围； （3）弹射器初始弹性势能为2J，物块通过B点后立刻撤去圆轨道Ⅰ、Ⅱ，若恒定力场F0大小可在0到5N范围内调节，试讨论当F0取不同值时，全过程中物块因摩擦产生的热量。 【答案】（1）0.5J （2），，， （3）或 【解析】 【小问1详解】 要过Ⅱ最高点，则在最高点时满足 解得 根据功能关系可知，弹性势能 【小问2详解】 ①若物块不过Ⅱ圆心等高处时有 ②若物块能完整沿Ⅱ运动，由（1）可知 根据机械能守恒定律可知，物块必过Ⅰ圆心等高处 故需过Ⅰ的最高点，此时有 且 为满足条件，则，即进入左侧组合轨道 ③物块若进入CD，由可知，物块在CD上速度减为0然后返回，假设物块在CD上升高度为x，则 向上经过C点时，物块在C的点动能满足 向下返回C点时，物块在C的点的动能满足 可得 即每次进入CD，返回时动能减为原来的，要不脱离圆轨道，每次进入圆轨道时，动能均需始终满足或 则或，或， 或 由于最大弹性势能为20J，综上所述，有，，， 【小问3详解】 ①物块沿轨道进入CD段，在摩擦力作用下速度减为0，若满足，物块不再返回，停在CD上，此时 对全过程列能量守恒 可得 则 ②若，则物块在CD上速度减为0后又返回，经过足够长的时间后，若物块到C速度恰好为0，不再因摩擦产生热量。对全过程列能量守恒，有 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2023年宁波市物理竞赛试题 时间：120分钟 满分：100分 一、选择题（本题共10小题，每小题3分，共30分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分） 1. 戈瑞（符号：Gy）是用于衡量由电离辐射导致的“能量吸收剂量”的物理单位。1戈瑞（1Gy）表示每千克物质吸收了1焦耳的电离辐射能量。若用国际单位制基本单位的符号表示戈瑞，下列表示中正确的是（　　） A. J/kg B. C. D. 2. 质点做直线运动，其加速度的方向不变而大小逐渐减小到零，下列描述该物体的运动情况中不可能是（　　） A. 速度先不断减小，又反向加速，最后做匀速直线运动 B. 速度不断减小，直至运动停止 C. 速度先不断增大，而后不断减速至停止 D. 速度先不断减小，而后做匀速直线运动 3. 一辆汽车进入高速公路出口处的人工收费站，自匀减速进入收费站至停车缴费的过程中，其平均速度随时间t变化关系如图所示，下列说法中正确的是（　　） A. 汽车的加速度为 B. 时的速度为8m/s C. 0～8s内的位移是64m D. 汽车在时恰好停止 4. 如图所示，半球壳内壁光滑，圆心O和最低点的连线竖直，可视为质点的两个小球1、2在其内壁上沿不同高度的圆周轨道运动，小球1的轨道位置更高一些，下列说法正确的是（　　） A. 小球1的速度大于小球2 B. 小球1的周期大于小球2 C. 小球1的加速度小于小球2 D. 小球1受到内壁的弹力小于小球2 5. 现今生活，人们出行时会随身携带多种电子设备，为满足充电的需求，双通道输出移动电源越来越普及。如图所示，为某一品牌移动电源的铭牌，通道1输出电流为1A，通道2输出电流为2.1A，额定容量是指移动电源在额定电压电流下的最少输出容量，下列说法正确的是（　　） A. 该移动电源的最大储存电荷量为22500C B. 若该移动电源用通道2给平板电脑充电，一次性能提供的最大电能至少为112500J C. 若该移动电源分别用通道1和通道2给手机和平板电脑同时充电，移动电源的输出电压为10V D. 若该移动电源分别用通道1和通道2给手机和平板电脑同时充电，移动电源的输出功率为10.5W 6. 硅光电池是一种太阳能电池，具有低碳环保的优点，图线a是该电池在某光照强度下路端电压U和电流I的关系图像（电池内阻不是常数），图线b是某电阻R的图像，虚线c为图线a、b交点处的切线。当它们组成闭合回路时，下列说法正确的是（　　） A. 硅光电池的电动势是 B. 硅光电池的输出功率为 C. 电路消耗的总功率是 D. 硅光电池的内阻为 7. 如图所示，在一转速逐渐增大的圆盘上，有一个位于圆盘边缘的小物块A，在某段时间内小物块与圆盘保持相对静止，则下列说法正确的是（　　） A. 小物块A受到重力、支持力和方向不指向圆心的静摩擦力 B. 小物块A受到重力、支持力、静摩擦力和向心力 C. 小物块A的加速度始终不变 D. 一段时间后，小物块A将会飞离圆盘，飞离时相对圆盘的速度方向与过该点的半径方向垂直 8. 某同学连接的实验电路如图所示，图中两块圆形金属板形状完全相同且正对放置。闭合开关后，理想电压表的指针有一定的偏角。下列说法正确的是（　　） A. 若将滑动变阻器的滑片向右移动，指针的偏角减小 B. 若将滑动变阻器的滑片向左移动，指针的偏角减小 C. 若将两个圆形金属板相互靠近，指针的偏角增大 D. 若将两个圆形金属板相互远离，指针的偏角增大 9. 如图甲所示，为电影《流浪地球2》中的太空电梯，其原理图如图乙所示。固定在空间站和地球基站间的刚性绳索与空间站一起和地球保持相对静止，已知空间站离地高度比同步卫星轨道更高。则（　　） A. 刚性绳索上的张力在接近空间站处最大 B. 若空间站突然脱离电梯，将做离心运动 C. 刚性绳索越长，与基站连接处的张力越大 D. 太空电梯在地表绕地球运动时的线速度大小是第一宇宙速度 10. 如图甲所示，电子枪连续发射初速度不计的电子，通过加速电极后形成高速运动的电子束。电子束由小孔S沿两水平金属板间的中心线射入，两板间通入周期为T的交变电压，其如图乙所示。所有电子均能从两极板间出射且通过电场区域的时间极短。两金属板的右侧有一匀速转动的圆筒，圆筒表面贴有涂有荧光粉的记录纸，圆筒的转动的周期为。若时刻，电子打到圆筒上的O点，一段时间后取下记录纸，得到的图像是（　　） A. B. C. D. 二、选择题（本题分A、B两组，每组共5小题，每题4分，共20分。每小题本每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，不选或有错选的得0分） 【A组题】 11. 如图，光滑水平面上放置有紧靠在一起但并不黏合的A、B两个物体，A、B的质量分别为，，从开始，推力FA和拉力FB分别作用于A、B上，FA、FB大小随时间变化的规律分别为，。则（ ） A. A、B两物体一直做匀加速直线运动 B. 当时，A、B两物体之间的弹力为零 C. 时，A、B两物体开始分离 D. 时，B物体的加速度为5m/s2 12. 如图所示，一根足够长的细杆绕点O在水平面上作匀角速度旋转，杆上一小虫从O点出发，相对于杆以恒定速率向外爬行，小虫的运动轨迹就是阿基米德螺旋线，下列说法正确的是（　　） A. 小虫的速率不变 B. 小虫的加速度不变 C. 小虫的位移不断增大 D. 相邻螺旋线之间的距离不变 13. 一辆赛车在某次比赛中由静止出发，沿平直赛道以恒定功率加速，其加速度a与速度的倒数的关系如图所示，已知赛车质量为500kg，行驶过程中所受阻力大小不变，则（　　） A. 赛车运动时发动机的输出功率为200kW B. 加速过程中，赛车速度随时间均匀增大 C. 运动过程中，赛车所受阻力大小为4000N D. 若30s后赛车达到最大车速，则加速过程中行驶的距离为1750m 14. 如图所示，空间存在水平向左的匀强电场，一带负电的小球从A点竖直向上抛出，一段时间后到达与A点等高的B点（图中未画出），已知小球在A点时的动能是12J，在B点时的动能是28J，下列说法正确的是（　　） A. 小球从A点到B点的电势能的增加量是16J B. 小球在最高点时的动能是4J C. 小球所受重力与电场力的比值是 D. 小球动能的最小值是3J 15. 一条质量为m的匀质绳ABCD悬挂状态如图所示，其左端点A系于直杆的顶点，C点穿过一光滑轻圆环，B点为ABC段的最低点，右端点D自然垂下。已知BC段占整段绳长的六分之一，A点处绳切线与竖直方向的夹角为30°，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　） A. C点左侧绳切线与竖直方向的夹角为60° B. B点处绳的弹力大小为 C. 连接圆环的轻绳上的弹力大小为 D. AB、BC、CD段绳的质量之比为 【B组题】 16. 下列说法正确的是（　　） A. 电场线是人为假设的曲线，实际不存在，但电场是客观存在的 B. 由公式可知，若，则 C. 在电场中电势降低的方向就是电场方向 D. 人们把一个电子所带电量的绝对值叫做元电荷 17. 河水相对河岸的速度为2m/s。初始时，小船停靠在岸边。时刻，小船相对河岸以的加速度开始顺着水流加速前进。某时刻，船上一名同学相对小船竖直向上抛出一小球，不计空气阻力，则（　　） A. t=2s时抛出的小球，一定不能落回到同学手中 B. t=2s时抛出的小球，相对河水做竖直上抛运动 C. t=1s时抛出的小球，相对同学做竖直上抛运动 D. t=1s时抛出的小球，相对河岸做竖直上抛运动 18. 如图所示，某半圆弧形导体由两段横截面积相同的四分之一圆弧形导体A、B焊接而成，焊接处的电阻不计，已知A的电阻率大于B的电阻率。在A、B两端施加一个恒定电压，导体内有恒定电流通过，关于导体内部的两个位置a、b，下列说法正确的是（　　） A. a、b两个点的电场强度大小都是零 B. a、b两个点的电场强度方向不同 C. a、b两个点的电场强度大小不为零且相等 D. a、b两个点的电场强度大小不为零且不相等 19. 一块长木板B放在光滑的水平面上，再在B上放一物体A，现以恒定的外力F拉B，A、B都向前运动且A、B间发生相对滑动，在此过程中（　　） A. A对B的摩擦力所做的功等于B对A的摩擦力所做的功 B. B对A的摩擦力所做的功等于系统因摩擦产生的热量 C. 外力F做的功等于A和B动能的增量与系统因摩擦产生的热量之和 D. 外力F对B做的功等于B的动能的增量与B克服摩擦力所做的功之和 20. 如图所示，无穷大的带电平行板电容器两板上的A、B两点之间系一根绝缘轻绳，轻绳上套有一个圆环，可沿轻绳无摩擦滑动。质量为m、电荷量为的小球用轻绳系在圆环上。轻绳、圆环均绝缘，小球的电荷量远小于电容器极板所带的电荷量。下列说法正确的是（　　） A. 若B端缓慢上移，轻绳张力一定不变 B. 若B端缓慢上移，轻绳张力一定变大 C. 若平行板电容器的带电量缓慢增大，绳上张角可能变小 D. 若平行板电容器的带电量缓慢增大，绳上张角一定不变 三、填空题（本题共2小题，共15分） 21. 小明用如图甲所示的装置来测量滑块沿斜轨下滑的加速度，两个光电门1、2分别固定于斜轨上的两个不同位置，将装有I型挡光片的滑块从斜轨顶端由静止下滑，光电门1、2先后记录细光束被挡光片的遮挡时间和，也记录了滑块经过两个光电门的时间间隔t。 （1）实验开始前，小明用游标卡尺测量挡光片的宽度，测量情况如图乙所示，其读数为_______mm； （2）滑块下滑时加速度的表达式为_______；（用题中测得物理量的符号表示） （3）小明查阅资料发现，当挡光片开始遮挡第一个光电门时开始计时起，到挡光片开始遮挡第二个光电门时停止计时，即为光电计时器显示的滑块经过两个光电门的时间间隔，由此推断加速度的测量值_______；（填写“偏大”“不变”或“偏小”） （4）小明另外设计了一套的实验方案：保持光电门1不动，逐次改变光电门2在斜轨的位置，用刻度尺测量每一次光电门1、2之间的距离L和滑块经过两个光电门的时间间隔t，从而计算出滑块在两个光电门之间的平均速度，并在图像上描出了8个数据点，如图丙所示，请你处理图像，得出滑块的加速度大小_______和滑块在光电门1附近的瞬时速度大小_______。（均保留三位有效数字） 22. 如图所示，边长为L的正方形ABCD的顶点上固定有四个形状相同的带电金属小球A、B、C、D（视为点电荷），带电量分别为，，和。用另一个相同形状、同种材质的不带电金属小球依次与A球、B球、C球和D球接触后移走，则： （1）此时D球所受静电力大小为_______； （2）若将一个半径为、带电量为的空心金属球壳H放入该电场，并使其球心正好位于ABCD的中心处。静电平衡后，金属球壳上的电荷在球心O处的场强大小为_______，方向_______。 四、计算题（本题共3小题，共35分，其中18题分A、B两组不同试题，请选择相应的题目答题） 23. 行星食的原理同日食，是一种极其少见的天文现象。如图所示是“木星食”的轨道图，此时地球E、木星的某颗卫星M、木星J恰好在同一条直线上，在地球上的某处天文站观测到木星被其卫星遮挡，此刻地球E相对于太阳-木星连线SJ的角位置，已知地球的公转半径，木星的公转半径，地球的公转周期，卫星M绕木星公转周期小于1年。假定地球和木星绕太阳的轨道、卫星绕木星的轨道均是圆形，公转的方向如图中箭头所示。 （1）求木星绕太阳公转的周期； （2）求此刻卫星M相对于太阳-木星连线SJ的角位置； （3）若地球上另一处天文站在天后再一次观测到了“木星食”，求卫星M绕木星公转的周期。 24. 一人站在井下的吊台上，用如图所示的定滑轮装置以的加速度把吊台和自己拉上来。已知吊台的质量，人的质量，其余质量不计。图中跨过滑轮的两侧绳子和悬挂滑轮的绳索都是竖直的，不计摩擦，取。求： （1）悬挂滑轮的绳索的张力大小； （2）人对吊台的压力大小； （3）在时，吊台仍在上升中，求此时人对绳子做功的功率。 25. 如图甲所示，为一粒子发射器的模型图，加速装置中四块横截面积相同的金属板1、2、3、4依次排列，每块金属板各开有一道竖直狭缝、、、，各狭缝正对且狭缝宽度均为L，板1和板3与交变电源的一个极相连，板2和板4与该电源的另一个极相连，两极板间的电势差的变化规律如图乙所示（电压的最大值为，周期为T），在时刻，板1相对于板2的电势差为正值。转向装置中存在一半圆形幅向电场，圆心O恰处于各狭缝的对称轴上，与圆心O等距离的各点场强大小相等，方向指向圆心。在时刻，一个质量为m，电荷量为的带电粒子静止于的最上端。若关闭转向装置，粒子沿轨迹一在极板间一直恰好被加速，最后从的最上端射出；若打开转向装置，粒子沿轨迹二偏转，最后回到的最下端并被回收。加速装置和转向装置之间的区域无电场，不计金属板的宽度、粒子重力和粒子间的相互作用力。求： （1）相邻两极板间的距离比值应该是多少； （2）圆弧轨迹处的电场强度E大小； （3）为实现粒子回收，板4与转向装置的距离d应取多大。 26. 如图是组合玩具结构图，该玩具主要配件有物块、弹射器、两连环，以及轨道组合ABCD等。其中两连环由两个半径不同的圆轨道Ⅰ、Ⅱ组成，且轨道连接部分不重叠，其圆心分别为、，半径分别为、，轨道组合ABCD位于竖直平面内，水平轨道AB光滑，竖直轨道CD足够长且与物块间的动摩擦因数为0.5，四分之一圆弧轨道BC光滑，圆弧的圆心为O，半径，过B点的竖直线的左侧空间存在一方向水平向左、大小的恒定力场，使得进入其中的物体均受到F0的作用力。弹射器最大弹性势能Ep=20J。轨道各部分平滑连接，取重力加速度。其他阻力均不计。某次游戏中，弹射器将物块以一定初速度弹出后，物块先进入的是圆轨道Ⅱ，后进入圆轨道Ⅰ。物块可视为质点，其质量。 （1）若物块恰好能通过圆轨道Ⅱ的最高点，求弹射器的弹性势能大小； （2）若物块在整个过程中均不脱离轨道，求弹射器初始弹性势能Ep的范围； （3）弹射器初始弹性势能为2J，物块通过B点后立刻撤去圆轨道Ⅰ、Ⅱ，若恒定力场F0大小可在0到5N范围内调节，试讨论当F0取不同值时，全过程中物块因摩擦产生的热量。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $