精品解析:江苏淮安市清江浦区江苏省淮阴中学2026~2027学年度第一学期阶段性测试 高三物理试题
2026-09-14
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内容正文:
江苏省淮阴中学2026~2027学年度第一学期阶段性测试
高三物理试题
注意事项:
1、本试卷满分为100分,考试时间为75分钟。
2、答题前,请务必将姓名、班级、学号、考场号、座位号、准考证号填写在答题纸上。
3、请用0.5毫米黑色签字笔按题号在答题纸指定区域作答,在其它位置作答一律无效。
一、单项选择题:共11题,每题4分,共44分,每题只有一个选项最符合题意。
1. 天宫空间站近似绕地球做匀速圆周运动,轨道高度约400 km。空间站中的航天员( )
A. 不受重力 B. 速度大于第一宇宙速度
C. 加速度大于在地面附近的加速度 D. 绕地球运行的周期小于地球自转周期
2. 利用图示装置完成“探究一定质量气体的压强和体积的关系”实验。下列说法正确的是( )
A. 活塞上涂润滑油的主要目的是防止漏气
B. 用手握住注射器筒的空气柱部分以保持稳定
C. 可以快速推拉活塞
D. 必须计算出气体的实际体积
3. 竖直上抛一小球,经过一段时间,小球落回抛出点。小球视为质点,不计空气阻力。用、分别表示小球动能、机械能,用表示小球运动时间,从抛出小球开始计时。下列图像中可能正确的是( )
A. B.
C. D.
4. 如图所示,质量均为m的两个小球A、B用长为L的轻质细绳连接,B球穿在光滑水平细杆上,初始时刻,细绳处于水平状态,将A、B由静止释放,空气阻力不计。从释放到A球第一次运动到最低点的过程中,下列说法正确的是( )
A. A、B组成的系统动量守恒 B. B球向右运动的距离为
C. A球重力的瞬时功率一直变大 D. 细绳对A球不做功
5. 如图所示,原线圈的“0”和“4”两个接线柱接学生交流电源4 V,副线圈的“0”和“8”两个接线柱接交流电压表,下列操作可使交流电压表示数变大的是( )
A. 原线圈改接直流6 V电源
B. 取下变压器上部的铁芯
C. 将电源改接原线圈的“0”和“1”两个接线柱
D. 将电压表改接副线圈的“2”和“8”两个接线柱
6. 一定质量的理想气体从状态A变化到状态B,其压强与体积的关系图像如图所示,下列说法正确的是( )
A. 气体从外界吸收热量 B. 气体的内能减小
C. 气体的密度增大 D. 气体分子的平均动能减小
7. 足球从水平地面上被踢出,轨迹如图所示,位置1是刚离开地面,位置2是最高点,位置3是落地前瞬间。若空气阻力的大小保持不变,则足球( )
A. 从1到3,重力的冲量为0 B. 在2时,速度最小
C. 在1时,加速度最大 D. 从1到2的时间大于从2到3的时间
8. 如图是我校学生饭卡内部结构。当饭卡处于感应区域时,刷卡机会激发变化的磁场,从而在饭卡内线圈中产生感应电流来驱动芯片工作,已知线圈面积为S,共n匝,某次刷卡时,线圈平面与磁场垂直,全部处于磁场区域内,且在感应时间内,磁感应强度方向向外由0均匀增大到,此过程中( )
A. 线圈中磁通量最大为 B. 感应电流方向为顺时针
C. 线圈有扩张趋势 D. 感应电流一直增大
9. 如图所示,在水平地面上,有一横截面为S的圆弧形直角弯管。管中有流速为v、密度为的水通过。由于水的流动,弯管所受水的作用力大小约为( )
A. B. C. D.
10. 如图所示,两个放置在水平转盘上的物块(视为质点)质量不同,到转轴的距离相同,与转盘之间的动摩擦因数相同。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力。转盘的转速从0开始随时间均匀增大,直到物块发生相对滑动的过程中,下列说法正确的是( )
A. 物块所受摩擦力指向圆心 B. 质量小的物块先发生相对滑动
C. 质量大的物块先发生相对滑动 D. 两物块同时发生相对滑动
11. 足够长的水平传送带以速度顺时针匀速转动,质量为的货物(视为质点)以初速度从右端滑上传送带。货物在传送带上运动过程中,由于摩擦产生的热量为( )
A. B. C. D.
二、非选择题:共5题,共56分。其中第13题~第16题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分;有数值计算时,答案中必须明确写出数值和单位。
12. 某实验小组用如图甲所示的装置测量木块与木板间的动摩擦因数。
实验操作步骤如下:①取10个完全相同的钩码,将部分钩码悬挂在细线下,剩余的钩码放在木块凹槽中、记录悬挂钩码的个数n;②保持长木板水平,释放木块后打点计时器打出纸带;③将木块凹槽中的钩码逐个添加到细线下端,重复多次打出纸带。
(1)该实验过程中操作正确的是_________________;
A. 木块靠近打点计时器一侧释放
B. 先释放木块,后接通打点计时器电源
C. 调节滑轮高度使细线与长木板平行
(2)如图乙所示,用刻度尺测量纸带上点的位置,其第4点读数为__________cm。
(3)测得悬挂钩码数n与相应的加速度a如下表,并据此作出图像。已知当地重力加速度g取,由图线可求得木块与木板间的动摩擦因数__________。(结果保留两位有效数字)
0.60
1.30
1.96
2.62
3.30
n/个
6
7
8
9
10
(4)考虑到多种摩擦影响,实验求得的动摩擦因数_________(填“大于”“小于”或“等于”)真实值。
(5)实验中发现木板未调节水平,右端偏高,考虑到此因素的影响,的测量值_________(填“大于”“小于”或“等于”)真实值。
13. 激光器发出频率为的光照射在某金属上,产生光电效应。已知该金属的逸出功为,普朗克常量为h,电子电荷量为e。求:
(1)该金属的截止频率;
(2)遏止电压。
14. 配送机器人作为新一代配送工具,淮安道路上随处可见。某配送机器人机身净质量,最大承载质量。在水平路面上正常行驶时,该配送机器人受到的阻力为总重力的,满载时最大速度可达,已知重力加速度,求:
(1)该配送机器人的额定功率;
(2)满载情况下以额定功率启动,当速度为2 m/s时,该配送机器人的加速度大小。
15. 如图所示为一款磁悬浮列车的电磁制动系统的简化模型。在塑料模型列车底面安装多个相同矩形线圈,列车和线圈的总质量为1 kg。每个矩形线圈匝数为1匝,电阻为,、。线圈平面与水平滑轨平行。列车以10 m/s的初速度沿光滑水平轨道进入方向竖直向下、磁感应强度为1 T的匀强磁场区域,磁场范围足够大。求:
(1)ab边刚进入磁场时,产生的感应电动势大小;
(2)第1个线圈进入磁场的过程中,通过线圈截面的电荷量q;
(3)第3个线圈进入磁场的过程中,线圈中产生的热量Q。
16. 如图所示,三个质量均为m的弹性小球用两根长均为L的轻绳连成一条直线而静止在光滑水平面上。现给中间的小球B一个水平初速度,方向与绳垂直。小球相互碰撞时无机械能损失,轻绳不可伸长。求:
(1)当小球A、C第一次相碰前瞬间,小球B的动能;
(2)运动过程中小球A的动能最大时,两根绳的夹角;
(3)若从开始到小球A、C第一次相碰前经过的时间为t,求这段时间内小球B的位移大小。
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江苏省淮阴中学2026~2027学年度第一学期阶段性测试
高三物理试题
注意事项:
1、本试卷满分为100分,考试时间为75分钟。
2、答题前,请务必将姓名、班级、学号、考场号、座位号、准考证号填写在答题纸上。
3、请用0.5毫米黑色签字笔按题号在答题纸指定区域作答,在其它位置作答一律无效。
一、单项选择题:共11题,每题4分,共44分,每题只有一个选项最符合题意。
1. 天宫空间站近似绕地球做匀速圆周运动,轨道高度约400 km。空间站中的航天员( )
A. 不受重力 B. 速度大于第一宇宙速度
C. 加速度大于在地面附近的加速度 D. 绕地球运行的周期小于地球自转周期
【答案】D
【解析】
【详解】A.航天员的重力本质是地球对其的万有引力,空间站中圆周运动的向心力全部由万有引力提供,航天员处于完全失重状态,并非不受重力,A错误;
B.第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度,也是绕地球做匀速圆周运动的最大环绕速度。
由万有引力提供向心力
解得
空间站轨道半径大于地球半径,因此运行速度小于第一宇宙速度,B错误;
C.由万有引力提供加速度
解得
空间站轨道半径大于地球半径,因此加速度小于地面附近的重力加速度,C错误;
D.由万有引力提供向心力
解得
地球同步卫星轨道高度约36000km,周期等于地球自转周期,空间站轨道高度仅400km,轨道半径越小周期越小,空间站轨道半径远小于同步卫星轨道,因此空间站运行周期小于地球自转周期,D正确。
故选D。
2. 利用图示装置完成“探究一定质量气体的压强和体积的关系”实验。下列说法正确的是( )
A. 活塞上涂润滑油的主要目的是防止漏气
B. 用手握住注射器筒的空气柱部分以保持稳定
C. 可以快速推拉活塞
D. 必须计算出气体的实际体积
【答案】A
【解析】
【详解】A.活塞与针筒之间涂润滑油,主要目的是密封,防止漏气,从而保证气体质量一定,故A正确;
B.推拉活塞时,手不能握住注射器,防止手对其起加热作用,从而保证气体的温度不变,故B错误;
C.推拉活塞时,动作要慢,使其温度与环境保持一致,故C错误;
D.研究对象是一部分封闭气体在温度不变的情况下,压强和体积的关系,因注射器横截面积一定,则可以用气体长度代替体积,所以不必计算出气体的实际体积,故D错误。
故选A。
3. 竖直上抛一小球,经过一段时间,小球落回抛出点。小球视为质点,不计空气阻力。用、分别表示小球动能、机械能,用表示小球运动时间,从抛出小球开始计时。下列图像中可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】AB.根据竖直上抛运动规律
小球的动能
则小球的图像是开口向上的抛物线,故A正确,B错误;
CD.小球抛出后,不计空气阻力,小球的机械能守恒,故图像是一条平行于时间轴的直线,故CD错误。
故选A。
4. 如图所示,质量均为m的两个小球A、B用长为L的轻质细绳连接,B球穿在光滑水平细杆上,初始时刻,细绳处于水平状态,将A、B由静止释放,空气阻力不计。从释放到A球第一次运动到最低点的过程中,下列说法正确的是( )
A. A、B组成的系统动量守恒 B. B球向右运动的距离为
C. A球重力的瞬时功率一直变大 D. 细绳对A球不做功
【答案】B
【解析】
【详解】A.A、B组成的系统在水平方向上不受外力,水平方向动量守恒,但在竖直方向上,A球有向下的加速度,系统处于失重状态,竖直方向合外力不为零,故系统总动量不守恒,故A错误;
B.系统在水平方向上动量守恒,且初始总动量为零,设A、B水平位移大小分别为、,由水平方向动量守恒可得
两边乘上时间并累加可得
且
解得
即B球向右运动的距离为,故B正确;
C.根据重力功率计算式可知,初始时刻A球速度为零,重力的瞬时功率为零,当A球运动到最低点时,A球的速度方向水平,竖直分速度为零,重力的瞬时功率也为零,而在中间过程中A球有竖直向下的分速度,重力的瞬时功率大于零,所以A球重力的瞬时功率先变大后变小,故C错误;
D.在运动过程中,B球的动能增加,细绳对B球做正功,由于细绳为轻质细绳,细绳对A、B做功的代数和为零,所以细绳对A球做负功,故D错误。
故选B。
5. 如图所示,原线圈的“0”和“4”两个接线柱接学生交流电源4 V,副线圈的“0”和“8”两个接线柱接交流电压表,下列操作可使交流电压表示数变大的是( )
A. 原线圈改接直流6 V电源
B. 取下变压器上部的铁芯
C. 将电源改接原线圈的“0”和“1”两个接线柱
D. 将电压表改接副线圈的“2”和“8”两个接线柱
【答案】C
【解析】
【详解】A.变压器依靠交变磁通工作。改接直流电源后,铁芯中的磁通不再持续变化,副线圈不能产生持续的感应电动势,交流电压表的示数不会变大,故A错误;
B.取下变压器上部的铁芯后,磁路不闭合,原、副线圈之间的磁耦合减弱,副线圈中的感应电压减小,故B错误;
C.变压器正常工作时,原、副线圈电压有效值与有效匝数满足关系式
原线圈接“0”和“4”时,原线圈有效匝数为4;改接“0”和“1”后,原线圈有效匝数变为1,副线圈仍接“0”和“8”,其有效匝数为8。改接后有
原线圈电压不变,副、原线圈匝数比增大,故副线圈电压表的示数变大,故C正确;
D.原线圈接法和电源电压不变,副线圈改接“2”和“8”后,有效匝数由8匝减为6匝,副、原线圈匝数比减小,电压表的示数变小,故D错误。
故选C。
6. 一定质量的理想气体从状态A变化到状态B,其压强与体积的关系图像如图所示,下列说法正确的是( )
A. 气体从外界吸收热量 B. 气体的内能减小
C. 气体的密度增大 D. 气体分子的平均动能减小
【答案】A
【解析】
【详解】BD.根据理想气体状态方程
从A到B,压强和体积同时增大,因此乘积增大,说明气体温度升高,理想气体的内能仅由温度决定,温度升高,气体内能增大;温度是分子平均动能的标志,温度升高,气体分子的平均动能增大,故BD错误;
C.从A到B气体体积增大,气体总质量不变,由密度公式可知,气体密度减小,故C错误;
A.气体体积膨胀,气体对外做功,;内能增大,
根据热力学第一定律
必须满足,即气体从外界吸收热量,故A正确。
故选A。
7. 足球从水平地面上被踢出,轨迹如图所示,位置1是刚离开地面,位置2是最高点,位置3是落地前瞬间。若空气阻力的大小保持不变,则足球( )
A. 从1到3,重力的冲量为0 B. 在2时,速度最小
C. 在1时,加速度最大 D. 从1到2的时间大于从2到3的时间
【答案】C
【解析】
【详解】A.重力的冲量,从1到3运动时间不为零,故重力的冲量不为0,故A错误;
B.在位置2时,足球速度水平,重力竖直向下,空气阻力与速度反向,合外力为重力和阻力的合力,与速度夹角为钝角,合外力仍在做负功,动能减小,速度在减小,所以位置2速度不是最小,故B错误;
C.足球受重力和空气阻力作用,合外力是两者的合力,在位置1时,速度斜向上,阻力斜向下,与重力夹角为锐角,合力最大,根据牛顿第二定律可知,加速度最大,故C正确;
D.从1到2过程,竖直方向分加速度
从2到3过程,竖直方向分加速度
则,由于上升和下降的高度相同,根据运动学规律可知,加速度大的过程时间短,即从1到2的时间小于从2到3的时间,故D错误。
故选C。
8. 如图是我校学生饭卡内部结构。当饭卡处于感应区域时,刷卡机会激发变化的磁场,从而在饭卡内线圈中产生感应电流来驱动芯片工作,已知线圈面积为S,共n匝,某次刷卡时,线圈平面与磁场垂直,全部处于磁场区域内,且在感应时间内,磁感应强度方向向外由0均匀增大到,此过程中( )
A. 线圈中磁通量最大为 B. 感应电流方向为顺时针
C. 线圈有扩张趋势 D. 感应电流一直增大
【答案】B
【解析】
【详解】A.磁通量的定义是,磁通量是穿过单匝线圈的磁感线总数,和线圈匝数无关,本题中磁感应强度最大为,因此最大磁通量为,故A错误;
B.原磁场方向向外,且磁感应强度逐渐增大,根据楞次定律,感应电流产生的磁场要阻碍原磁通量的增加,因此感应磁场方向垂直纸面向里;再由右手螺旋定则,可判断出线圈中感应电流方向为顺时针,故B正确;
C.原向外的磁通量在增大,根据楞次定律的“效果阻碍原因”,线圈会通过缩小面积来阻碍磁通量的增加,因此线圈有收缩趋势,故C错误;
D.题目说明磁感应强度是均匀增大,因此磁通量的变化率恒定,根据法拉第电磁感应定律
感应电动势恒定,线圈总电阻不变,因此感应电流是恒定不变的,故D错误。
故选B。
9. 如图所示,在水平地面上,有一横截面为S的圆弧形直角弯管。管中有流速为v、密度为的水通过。由于水的流动,弯管所受水的作用力大小约为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】取弯管内在时间内通过的水为研究对象,忽略短时间内重力的影响;弯管两端截面相同、流速相同,压强作用的合力近似抵消。设水平向右为正方向,竖直向上为正方向。在内流过的水的质量为
水流由竖直向下变为水平向右,因此水平方向的动量变化量为
竖直方向的动量变化量为
由动量定理,弯管对水的水平方向作用力满足
竖直方向作用力满足
所以
所以
水对弯管的作用力与弯管对水的作用力大小相等,故其大小满足
代入前述分量得
故选B。
10. 如图所示,两个放置在水平转盘上的物块(视为质点)质量不同,到转轴的距离相同,与转盘之间的动摩擦因数相同。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力。转盘的转速从0开始随时间均匀增大,直到物块发生相对滑动的过程中,下列说法正确的是( )
A. 物块所受摩擦力指向圆心 B. 质量小的物块先发生相对滑动
C. 质量大的物块先发生相对滑动 D. 两物块同时发生相对滑动
【答案】D
【解析】
【详解】A.物块随转盘转动时,若转盘角速度增大,物块还具有切向加速度,因此摩擦力不只提供向心力,合摩擦力不沿半径方向,故A错误;
BCD.物块恰好开始相对转盘滑动时,静摩擦力达到最大值。设物块到转轴的距离为,临界角速度为,动摩擦因数,则
解得
可见临界角速度与物块质量无关。两物块到转轴的距离和接触面的摩擦因数均相同,因此临界角速度相同,会同时开始相对滑动,故BC错误,D正确。
故选D。
11. 足够长的水平传送带以速度顺时针匀速转动,质量为的货物(视为质点)以初速度从右端滑上传送带。货物在传送带上运动过程中,由于摩擦产生的热量为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】货物初速度向左为,受向右的滑动摩擦力,根据牛顿第二定律可知货物的加速度大小
货物减速到0的时间
货物的位移大小为
该段时间内,传送带的位移大小为
由于该过程中货物与传送带的运动方向相反,故相对位移大小为
货物速度减为0后,在向右的滑动摩擦力作用下向右加速,直到和传送带速度相等,加速时间
货物的位移大小为
该段时间内,传送带的位移大小为
由于该过程中货物与传送带的运动方向相同,故相对位移大小为
因此,货物在传送带上运动过程中,由于摩擦产生的热量为
故选D。
二、非选择题:共5题,共56分。其中第13题~第16题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分;有数值计算时,答案中必须明确写出数值和单位。
12. 某实验小组用如图甲所示的装置测量木块与木板间的动摩擦因数。
实验操作步骤如下:①取10个完全相同的钩码,将部分钩码悬挂在细线下,剩余的钩码放在木块凹槽中、记录悬挂钩码的个数n;②保持长木板水平,释放木块后打点计时器打出纸带;③将木块凹槽中的钩码逐个添加到细线下端,重复多次打出纸带。
(1)该实验过程中操作正确的是_________________;
A. 木块靠近打点计时器一侧释放
B. 先释放木块,后接通打点计时器电源
C. 调节滑轮高度使细线与长木板平行
(2)如图乙所示,用刻度尺测量纸带上点的位置,其第4点读数为__________cm。
(3)测得悬挂钩码数n与相应的加速度a如下表,并据此作出图像。已知当地重力加速度g取,由图线可求得木块与木板间的动摩擦因数__________。(结果保留两位有效数字)
0.60
1.30
1.96
2.62
3.30
n/个
6
7
8
9
10
(4)考虑到多种摩擦影响,实验求得的动摩擦因数_________(填“大于”“小于”或“等于”)真实值。
(5)实验中发现木板未调节水平,右端偏高,考虑到此因素的影响,的测量值_________(填“大于”“小于”或“等于”)真实值。
【答案】(1)AC (2)10.30
(3)0.35 (4)大于
(5)小于
【解析】
【小问1详解】
A.木块应靠近打点计时器一侧释放,使纸带有足够长度记录运动,故A正确;
B.应先接通打点计时器电源,待打点稳定后再释放木块,故B错误;
C.调节滑轮高度使细线与长木板平行,可使拉力沿木板方向,故C正确。
故选AC。
【小问2详解】
刻度尺分度值为,第4个点在刻度右侧处,读数为
【小问3详解】
以木块和全部钩码为研究对象,取悬挂钩码的运动方向为正方向。设每个钩码的质量为,木块质量为,木板水平时木块受到的滑动摩擦力满足
由牛顿第二定律得
整理得
这是随变化的直线,纵轴截距表示。由图像读得纵轴截距约为,所以
故填。
【小问4详解】
理想模型只计入木块与木板间的滑动摩擦。若还存在滑轮、纸带等其他摩擦,系统受到的实际阻力大于模型中计入的阻力,按模型反推时会把这些额外阻力也归入木块与木板间摩擦,因此测得的动摩擦因数大于真实值。
【小问5详解】
右端偏高时,木块向左运动相当于沿斜面下滑,木块重力沿运动方向有分力,使加速度比水平木板时更大;同时支持力变小,滑动摩擦力也变小。仍按水平木板模型处理,会把这部分加速作用误认为摩擦减小,因此测得的动摩擦因数小于真实值。
13. 激光器发出频率为的光照射在某金属上,产生光电效应。已知该金属的逸出功为,普朗克常量为h,电子电荷量为e。求:
(1)该金属的截止频率;
(2)遏止电压。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
根据爱因斯坦光电效应方程,当入射光频率等于截止频率时,光电子最大初动能为零,即
解得该金属的截止频率为
【小问2详解】
根据爱因斯坦光电效应方程,光电子最大初动能为
设遏止电压为,由动能定理可知,光电子克服电场力做功恰好等于最大初动能
故有
解得遏止电压为
14. 配送机器人作为新一代配送工具,淮安道路上随处可见。某配送机器人机身净质量,最大承载质量。在水平路面上正常行驶时,该配送机器人受到的阻力为总重力的,满载时最大速度可达,已知重力加速度,求:
(1)该配送机器人的额定功率;
(2)满载情况下以额定功率启动,当速度为2 m/s时,该配送机器人的加速度大小。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
根据题意,速度最大时有
根据额定功率公式有
代入数据解得
【小问2详解】
根据功率公式有
根据牛顿第二定律有
代入数据解得
15. 如图所示为一款磁悬浮列车的电磁制动系统的简化模型。在塑料模型列车底面安装多个相同矩形线圈,列车和线圈的总质量为1 kg。每个矩形线圈匝数为1匝,电阻为,、。线圈平面与水平滑轨平行。列车以10 m/s的初速度沿光滑水平轨道进入方向竖直向下、磁感应强度为1 T的匀强磁场区域,磁场范围足够大。求:
(1)ab边刚进入磁场时,产生的感应电动势大小;
(2)第1个线圈进入磁场的过程中,通过线圈截面的电荷量q;
(3)第3个线圈进入磁场的过程中,线圈中产生的热量Q。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
ab边刚进入磁场时ab边切割磁感线,由动生电动势公式 : 有效切割长度为 ,初速度 ,磁感应强度
代入得
【小问2详解】
电荷量的推导公式为
其中平均感应电流
平均感应电动势由法拉第电磁感应定律得
磁通量变化量
联立消去得:
【小问3详解】
线圈进入磁场时仅受安培力作用,取进入线圈的过程为研究对象,对列车由动量定理:
其中
整理得速度变化关系:
代入已知量 、、、,可得每进入一个线圈,列车速度减少量
因此第三个线圈进入磁场时,速度从8 m/s减到7 m/s
由能量守恒,线圈产生的焦耳热等于列车动能的减少量:
16. 如图所示,三个质量均为m的弹性小球用两根长均为L的轻绳连成一条直线而静止在光滑水平面上。现给中间的小球B一个水平初速度,方向与绳垂直。小球相互碰撞时无机械能损失,轻绳不可伸长。求:
(1)当小球A、C第一次相碰前瞬间,小球B的动能;
(2)运动过程中小球A的动能最大时,两根绳的夹角;
(3)若从开始到小球A、C第一次相碰前经过的时间为t,求这段时间内小球B的位移大小。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
系统机械能守恒,由题意有
解得
因此B的动能为
【小问2详解】
系统机械能守恒,当A的动能最大时,C的动能同步最大,即B的动能最小
当三者再次处于一条直线上时,相当于发生了一次弹性碰撞,B的速度反向,说明这一过程中,B的最小动能可以取到
所以A的最大动能为
解得
因为B的速度为0,所以此时A的速度垂直于绳,如图所示
由于动量守恒,故有
解得
因此
解得
由几何关系可知,两根绳的夹角
【小问3详解】
由动量守恒可得
两边同乘,有
整理得
对上式两边求和,有,
解得
又有
联立可得
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