精品解析:上海市上海中学2026-2027学年高三上学期11月期中物理试题
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内容正文:
上海中学2026学年度第一学期中期素质评估
高三物理
(满分:100分 时间:60分钟)
一、海洋地质勘探
某海洋科考船正在我国南海海域进行地质勘探。科考船利用“气枪震源”激发地震波,通过分析反射回来的地震波来探测海底地层结构;同时,科考船底部装有声呐系统,用于测量海底洋流的速度和深度。
1. 地震发生时震源会同时产生机械波和电磁波,下列关于机械波和电磁波的说法正确的是( )
A. 电磁波能传递信号,机械波不能传递信号
B. 机械波和电磁波都必须依靠介质才能传播
C. 机械波和电磁波都能发生干涉和衍射现象
D. 机械波和电磁波的传播速度均与频率有关
2. 科考船激发的地震波在海水和海底岩层中传播。地震波属于________(选填“电磁波”或“机械波”)。纵波从海水传入海底岩层时,其传播速度将________(选填“变大”、“变小”或“不变”)。地震发生时,人们有时会先感觉到________(选填“左右摇晃”、“上下颠簸”),这是因为________________________。
3. 科考船利用声呐向深海发射频率为的超声波,超声波遇到深度为处的正向科考船运动的洋流,发生反射。声呐接收到的反射波频率为,则________(选填“大于”、“小于”或“等于”)。这利用了物理学中的________效应。
4. 某地震波在时的波动图像如图甲,此时、两质点的位移均为,图乙为处质点的振动图像,则( )
A. 该波沿轴负方向传播
B. 该波的传播速度为
C. 时,、两质点速度不同
D. 从开始经过,质点经过的路程等于
【答案】1. C 2. ①. 机械波 ②. 变大 ③. 上下颠簸 ④. 纵波传播速度大于横波
3. ①. 大于 ②. 多普勒 4. C
【解析】
【1题详解】
A.机械波和电磁波都可以传递信息与能量,比如声波属于机械波,也能传递信号,故A错误;
B.电磁波传播不需要介质,可在真空中传播;机械波必须依赖介质传播,故B错误;
C.干涉和衍射是一切波共有的特性,机械波和电磁波都能发生这两种现象,故C正确
D.机械波在同一种均匀介质中的传播速度由介质决定,与频率无关;电磁波在真空中传播速度为光速、与频率无关,仅在介质中传播速度和频率有关,故D错误。
故选C。
【2题详解】
[1]地震波是震源的振动在弹性介质中传播形成的,属于机械波;
[2]机械纵波在固体岩层中的传播速度远大于在液体海水中的速度,因此从海水传入岩层时速度变大;
[3][4]地震波包含纵波和横波,纵波传播速度更快,会先传到地面,纵波振动方向沿传播方向,因此人先感觉到上下颠簸,之后横波到达才会感受到左右摇晃。
【3题详解】
[1][2]洋流正向科考船运动,相当于波源(声呐)和反射物(洋流)相互靠近,根据多普勒效应,观察者(声呐)接收到的反射波频率会大于发射频率。
【4题详解】
A.由乙图可知t=0时x=5m处的质点A向y轴正方向振动,结合微平移法可判断波沿x轴正方向传播,故A错误;
B.从甲图得波长λ=20m,从乙图得周期T=1.2s,波速,故B错误;
C.用微平移法判断,波向右传播时P点振动方向向上、Q点振动方向向下,二者速度方向相反,因此速度不同,故C正确;
D.0.6s等于半个周期,质点A从平衡位置出发,半个周期内经过的路程为2倍振幅,即,故D错误。
故选C。
二、芳纶绳
芳纶绳兼具超细径、低伸长、高强度的特性,常用于安防衣物缝线、户外轻量化牵引等场景。
5. 小明利用力的合成与分解原理,设计实验测量某型号超细芳纶绳样品的最大拉力(如图所示)。具体实验步骤如下:
a.用刻度尺测量芳纶绳的长度L;
b.用铁架台将刻度尺水平固定;
c.将一质量为m的钩码通过轻绳套悬挂在芳纶绳中点的打结处;
d.两手捏着芳纶绳两端缓慢沿着刻度尺向两边移动,移动过程中芳纶绳始终绷直,直到芳纶绳断裂,读出此时两手间的水平距离d;
不计芳纶绳的质量和伸长影响,已知重力加速度为g。
(1)两手向两侧移动的过程中,下列说法正确的是________。
A.芳纶绳上拉力变小 B.芳纶绳上拉力的合力大小不变
C.芳纶绳上拉力的合力大小变小 D.芳纶绳上拉力的合力大小变大
(2)芳纶绳的最大拉力________________________________(用题目中的字母表示)。
(3)若小明同学捏在手中的芳纶绳长度不可忽略,则按(2)中表达式算出的芳纶绳最大拉力比真实值________(选填“偏大”、“偏小”、“相同”)。
6. 长为的轻质绝缘细线下端系着一个带电量为,质量为的小球。
(1)如图甲,将此装置置于场强大小为的竖直向下的匀强电场中,单摆从最高点(悬线与竖直方向夹角为)摆动到最低点的过程中,电场力对小球做功为________,小球的电势能________(选填“增大”或“减小”),其简谐运动的周期为________;
(2)如图乙,将此单摆置于磁感应强度大小为,方向垂直于纸面向里的匀强磁场中,则其简谐运动的周期为________;
(3)将此单摆置于离地高度等于地球半径的位置,则其简谐运动的周期为________;若将此单摆放置在绕地球做匀速圆周运动的空间站内,单摆将________(选填“能”或“不能”)正常摆动。
【答案】5. ①. B ②. ③. 偏小
6. ①. ②. 减小 ③. ④. ⑤. ⑥. 不能
【解析】
【5题详解】
(1)[1]系统平衡时,芳纶绳两个拉力的合力始终等于钩码重力mg,大小不变;两手向两侧移动,d增大,绳与竖直方向夹角θ增大,由平衡条件
增大则减小,增大。
故选B。
(2)[2]芳纶绳总长,半段绳长为,两手间距,半段水平距离为
可得绳子与竖直方向夹角满足
断裂时拉力达到最大值,由平衡条件
整理得
(3)[3]捏在手中的绳长不可忽略时,实际受力的有效绳长小于测量的总长度L,代入公式计算时,使用的L偏大,由公式推导可得:计算得到的比真实值偏小。
【6题详解】
(1)[1]单摆从最高点(悬线与竖直方向夹角为)摆动到最低点的过程中,电场力对小球做功为
[2]小球摆动过程中,电场力做正功,小球的电势能减小。
[3]小球摆动过程中,等效重力加速度为
则小球做简谐运动的周期为
(2)[4]图乙中,摆球受到重力G、洛伦兹力和摆线拉力,与重力场中的单摆类比,始终沿摆线方向,不产生回复力的效果,单摆周期与重力场中周期相同,则有
(3)[5]将此单摆置于离地高度等于地球半径的位置,由万有引力等于重力有,
可得,等效重力加速度为
则其简谐运动的周期为
[6]若将此单摆放置在绕地球做匀速圆周运动的空间站内,摆球处于完全失重状态,等效重力加速度为0,则单摆将不能正常摆动。
三、枪弹痕迹检验
警察在案发现场或实验室,为了搞清楚犯罪嫌疑人使用的枪支威力、子弹速度或者子弹材质,会进行“打靶实验”。如图所示,某次痕迹检验中,靶材静止在光滑水平面上。弹丸A、B分别从靶材两侧同时射入,最终停在靶材内,该过程中靶材始终保持静止。为简化分析,将每颗弹丸在靶材中运动时所受的阻力近似视为恒力。
7. 运动过程中两弹丸所受阻力大小________,在靶材中运动的时间________(选填“>”、“<”、“=”)。
8. (作图)如图两根粗线条表示弹丸A在靶材中某两个时刻的动量值。请在图中用粗线条表示出弹丸A在的动量值,并简述理由。
9. 弹丸射入靶材前,在空气中飞行时所受阻力大小。其中,是一个无单位的常数,和分别为弹丸的迎风面积和相对空气的速度。物理量的单位用国际基本单位可表示为________。
【答案】7. ①. ②.
8. 作图如下,处的粗竖线表示所求动量。由题设的恒定阻力模型,弹丸的动量随时间均匀减小。
9.
【解析】
【7题详解】
[1]两弹丸对靶材的水平作用力方向相反。靶材位于光滑水平面上且始终静止,水平方向受力平衡,故这两个作用力大小相等。由牛顿第三定律,每颗弹丸受到的阻力与它对靶材的作用力大小相等,因此
[2]取两弹丸与靶材组成的系统,水平方向合外力为零,系统的水平动量守恒。最终两弹丸及靶材均静止,故系统总动量始终为零。取水平向右为正方向,设两弹丸的动量大小分别为,,靶材动量始终为零,因而
两弹丸的动量大小始终相等,一颗弹丸停止时另一颗也必停止。它们同时射入靶材,故在靶材中运动的时间满足
【8题详解】
题图为弹丸的动量随时间变化的图像,两根已知粗竖线的高度分别表示对应时刻的动量。由题设,将弹丸在靶材中所受的阻力视为恒力。设阻力大小为,取弹丸射入方向为正方向,以射入时为计时起点,初动量为,由动量定理得
整理得动量与时间的关系为
由于不变,动量图线为斜率恒为的直线。用虚直线连接两根已知粗竖线的顶端,再从处沿竖直方向画到该直线,所得线段的高度即为所求动量。
【9题详解】
由题给空气阻力关系,物理量可表示为
其中无单位,力、面积和速度的国际单位分别为,和,故的单位为
四、古法榨油
古法榨油结构可以简化为如图乙、丙所示的模型。将质量为的圆木悬挂在长为的悬绳下端。将圆木拉至悬绳与竖直方向夹角为处静止释放,当圆木运动到最低点时,恰好与质量为的静止楔形木块发生正碰。碰后瞬间,圆木速度变为碰前速度的0.9倍且方向不变。随后圆木被辅助装置迅速制动,而楔形木块向里挤压油饼。多次重复该过程,忽略木块底部的摩擦。
10. 圆木运动到最低点时的速度大小为________;碰撞后瞬间楔形木块的速度大小为________;
11. 圆木从静止释放到与楔形木块碰撞前过程中,绳中拉力的水平冲量和竖直冲量分别记为、,则( );
A. , B. , C. , D. ,
12. (计算)楔形木块向里运动过程中,受到的阻力与楔入的深度成正比(比例系数为未知常数),第一次撞击过后,楔形木块楔入的深度为d,重力加速度为g,求第5次撞击过程楔形木块楔入的深度。
【答案】10. ①. ②. 11. D
12.
【解析】
【10题详解】
[1]设圆木到达最低点时的速度大小为。圆木从释放到最低点,绳中拉力始终与运动方向垂直,不做功,圆木机械能守恒。由图中悬绳与竖直方向的夹角可知,圆木下降的高度为
以最低点为重力势能零点,由机械能守恒定律得
解得
[2]设碰后瞬间楔形木块的速度大小为,取圆木碰前的运动方向为正方向。碰撞瞬间悬绳竖直,碰撞时间极短,可忽略油饼阻力的冲量,圆木与木块组成的系统水平方向动量守恒,故
代入题给质量关系,解得
【11题详解】
以圆木碰前运动的水平方向为轴正方向,竖直向上为轴正方向,设圆木从释放到碰前经历的时间为。圆木初动量为零,碰前动量水平,水平方向上只有绳中拉力产生冲量,由动量定理得
竖直方向初、末动量均为零,绳中拉力与重力的冲量之和为零,故
因此
故选D。
【12题详解】
每次重复相同的拉起和释放过程,圆木到达最低点的速度相同,且楔形木块碰前均静止,由第(1)问可知,每次碰后木块的速度均为。圆木随后被迅速制动,木块继续运动至停止;此过程中重力和支持力不做功,只有油饼阻力做功。设每次克服油饼阻力所做的功为,由动能定理得
因此每次克服阻力做功相同。设阻力大小与总楔入深度的比例系数为,第次撞击后木块停止时的总楔入深度为。从深度零处到,阻力大小从零线性增大到,可用初、末阻力的平均值计算克服阻力的总功,故前次撞击有
第一次撞击后总楔入深度为,故
两式相比并取正根,得到
所求第5次撞击过程中新增的楔入深度为
五、智能乒乓球训练机
某学校物理社团设计了一套“智能乒乓球训练与回收系统”,该系统包含发球、击球、以及智能回收功能。发球机安装在桌面左侧边缘,可以以不同的水平速度向右发射乒乓球。已知乒乓球的质量,重力加速度。不计空气阻力。
13. 发球与飞行。
(1)研究打出的上旋球在空中的飞行轨迹时,________(选填“能”或“不能”)把乒乓球看成质点。
(2)乒乓球落到球桌上的瞬间,球桌对球的作用力F的示意图可能是( )
A、 B、
C、 D、
(3)发球机在距桌面高度为的点水平击出乒乓球,落到正对面桌面上的点。若、两点间水平距离为。不计空气阻力和乒乓球的大小,则乒乓球从点运动到点的时间为________s;该过程中球的速度变化量的大小为________m/s;球在点时重力的瞬时功率为________W。(结果保留2位有效数字)
14. 运动员用球拍在水平方向将迎面飞来的乒乓球(速度为,向左)以的速度反向击回(向右)。已知球拍与球的接触时间。规定向右为正方向,求:
(1)击球过程中乒乓球动量的变化量为________kg·m/s;
(2)球拍对乒乓球平均作用力的大小为________N;
(3)运动员击球时,往往伴随着“摩擦”以制造上旋(球在飞行中自身旋转)。在这个过程中,球拍的弹力做________功,摩擦力做________功。
15. (计算)训练结束后,乒乓球落入连接在桌面边缘的内壁光滑的半圆形回收槽,如图。槽的半径,边缘点与桌面平齐,最低点为。有一颗乒乓球以恰好沿着半圆槽内壁滑下。已知乒乓球从滑到的过程中,克服空气阻力做了的功,求到达点时的实际速度大小及槽壁对乒乓球的支持力N的大小。
【答案】13. ①. 能 ②. C ③. 0.26 ④. 2.6 ⑤. 0.078
14. ①. 0.12 ②. 24 ③. 正 ④. 正
15. ,
【解析】
【13题详解】
(1)[1]研究打出的上旋球在空中的飞行轨迹时,由于不计空气阻力,所以乒乓球的形状大小可以忽略不计,能将乒乓球看成质点。
(2)[2]上旋球接触桌面时,接触桌面处相对于桌面向左运动,桌面对球的作用力包含竖直向上的支持力,以及阻碍相对运动、水平向右的摩擦力,两个力的合力方向为斜向右上方。
故选C。
(3)[3]由于不计空气阻力,乒乓球从A到B做平抛运动,竖直方向有
解得
[4]该过程中球的速度变化量的大小为
[5]球在B点时重力的瞬时功率为
【14题详解】
(1)[1]规定向右为正方向,击球过程中乒乓球动量的变化量为
(2)[2]根据动量定理可得
解得球拍对乒乓球的平均作用力大小为
(3)[3][4]运动员击球时,往往伴随着“摩擦”以制造上旋(球在飞行中自身旋转)。
球拍的弹力使乒乓球平动动能增大,弹力方向与球的位移分量同向,做正功;摩擦力一方面改变球的平动速度,另一方面使乒乓球获得转动动能,摩擦力方向与球相对球拍的位移分量同向,也做正功。
【15题详解】
乒乓球从滑到的过程中,根据动能定理可得
代入数据解得乒乓球到达点时的实际速度大小为
在点,由牛顿第二定律可得
代入数据解得槽壁对乒乓球的支持力大小为
六、新能源汽车
新能源汽车的“动能回收”技术,是利用电磁制动替代传统的机械制动模式。动能回收系统在刹车瞬间介入,同时将部分动能回收贮存到车载电池。“动能回收”可以用如图所示模型来演示:将汽车等效成导体棒,放置在水平平行的金属导轨上,导轨处于竖直向下的匀强磁场中。
16. 驾驶员刹车后,导体棒在磁场中向右运动。此过程中导体棒电流方向________(选填“向上”、“向下”),安培力方向________(选填“向左”、“向右”)。
17. 很多乘客反映电车容易晕车,但司机“关闭动能回收”后,晕车感就大大减轻了。查阅资料发现人体的前庭系统对强烈的急减速非常敏感,容易引发晕车。请简述“晕车”与“强动能回收”之间的物理联系。
18. 已知导体棒质量为,导体棒接入电路的电阻为,金属导轨宽,充电系统等效为的定值电阻,匀强磁场的磁感应强度大小为。汽车行驶过程受到大小恒定的阻力(包含胎阻、风阻等)。当电磁制动力小于机械制动力时,回收系统退出(相当于撤去磁场),同时切换回机械制动,机械制动力。在某次刹车中,汽车以初速度开始制动,重力加速度取。
(1)求动能回收系统刚介入时等效电阻两端的电压;
(2)若行车电脑显示刹车的总距离为,求制动过程动能回收系统退出时汽车的速度大小;
(3)求动能回收系统工作的时间。
【答案】16. ①. 向上 ②. 向左
17. 强动能回收时,汽车克服较大的反向电磁制动力做功,将部分动能转化为电能;系统突然介入会使汽车急减速,对乘客前庭系统产生较强刺激,容易引发晕车。关闭或减弱动能回收可减轻这种刺激。
18. (1)(2)(3)约
【解析】
【16题详解】
[1]导体棒向右运动,磁场垂直导轨平面向下,在俯视图中指向纸内。根据右手定则,棒中的感应电流方向沿图面向上。
[2]棒中电流沿图面向上,磁场指向纸内,根据左手定则,棒受到的安培力沿图面向左,与运动方向相反。
【17题详解】
动能回收过程中,导体棒受到阻碍运动的安培力,克服安培力做功,部分动能转化为电能。强动能回收对应较大的电磁制动力,由牛顿第二定律可知,汽车减速加速度的大小较大;系统突然介入时容易出现急减速,刺激乘客的前庭系统,从而引发晕车。关闭或减弱动能回收后,这种电磁制动作用减弱,晕车感因而可能减轻。
【18题详解】
(1)导体棒垂直于磁场,且运动方向垂直于棒,由动生电动势公式,刚介入时的感应电动势为
由闭合电路欧姆定律,刚介入时的电流为
所以电阻两端的电压为
(2)设回收系统退出时汽车的速度为。回收阶段任一时刻,导体棒的感应电动势为,结合闭合电路欧姆定律,回路电流为
导体棒与磁场垂直,根据安培力公式,得到电磁制动力大小与速度的关系为
汽车减速时,电磁制动力随速度减小。按题给切换规则,退出的临界状态满足
由此求得临界速度为
(3)取汽车原运动方向为正方向。系统退出后,汽车同时受到恒定阻力和机械制动力,由牛顿第二定律得
代入题给条件,机械制动阶段的加速度为
设机械制动阶段的位移为,汽车从减速到零,由匀变速直线运动规律有
可得机械制动阶段的位移为
由题给总刹车距离,回收阶段的位移为
设回收系统工作时间为,用表示该阶段的平均感应电动势,用表示平均电流,用表示通过电路的总电荷量。导体棒扫过面积引起的磁通量变化量大小为
由法拉第电磁感应定律,平均感应电动势满足,电路总电阻不变,由欧姆定律有
所以通过电路的总电荷量为
由于磁感应强度和导轨宽度不变,由可知,安培力的冲量大小等于。回收阶段的安培力和恒定阻力均沿负方向,由动量定理得
将总电荷量的表达式代入,得到
代入上述位移及其他数据,系统工作时间为
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上海中学2026学年度第一学期中期素质评估
高三物理
(满分:100分 时间:60分钟)
一、海洋地质勘探
某海洋科考船正在我国南海海域进行地质勘探。科考船利用“气枪震源”激发地震波,通过分析反射回来的地震波来探测海底地层结构;同时,科考船底部装有声呐系统,用于测量海底洋流的速度和深度。
1. 地震发生时震源会同时产生机械波和电磁波,下列关于机械波和电磁波的说法正确的是( )
A. 电磁波能传递信号,机械波不能传递信号
B. 机械波和电磁波都必须依靠介质才能传播
C. 机械波和电磁波都能发生干涉和衍射现象
D. 机械波和电磁波的传播速度均与频率有关
2. 科考船激发的地震波在海水和海底岩层中传播。地震波属于________(选填“电磁波”或“机械波”)。纵波从海水传入海底岩层时,其传播速度将________(选填“变大”、“变小”或“不变”)。地震发生时,人们有时会先感觉到________(选填“左右摇晃”、“上下颠簸”),这是因为________________________。
3. 科考船利用声呐向深海发射频率为的超声波,超声波遇到深度为处的正向科考船运动的洋流,发生反射。声呐接收到的反射波频率为,则________(选填“大于”、“小于”或“等于”)。这利用了物理学中的________效应。
4. 某地震波在时的波动图像如图甲,此时、两质点的位移均为,图乙为处质点的振动图像,则( )
A. 该波沿轴负方向传播
B. 该波的传播速度为
C. 时,、两质点速度不同
D. 从开始经过,质点经过的路程等于
二、芳纶绳
芳纶绳兼具超细径、低伸长、高强度的特性,常用于安防衣物缝线、户外轻量化牵引等场景。
5. 小明利用力的合成与分解原理,设计实验测量某型号超细芳纶绳样品的最大拉力(如图所示)。具体实验步骤如下:
a.用刻度尺测量芳纶绳的长度L;
b.用铁架台将刻度尺水平固定;
c.将一质量为m的钩码通过轻绳套悬挂在芳纶绳中点的打结处;
d.两手捏着芳纶绳两端缓慢沿着刻度尺向两边移动,移动过程中芳纶绳始终绷直,直到芳纶绳断裂,读出此时两手间的水平距离d;
不计芳纶绳的质量和伸长影响,已知重力加速度为g。
(1)两手向两侧移动的过程中,下列说法正确的是________。
A.芳纶绳上拉力变小 B.芳纶绳上拉力的合力大小不变
C.芳纶绳上拉力的合力大小变小 D.芳纶绳上拉力的合力大小变大
(2)芳纶绳的最大拉力________________________________(用题目中的字母表示)。
(3)若小明同学捏在手中的芳纶绳长度不可忽略,则按(2)中表达式算出的芳纶绳最大拉力比真实值________(选填“偏大”、“偏小”、“相同”)。
6. 长为的轻质绝缘细线下端系着一个带电量为,质量为的小球。
(1)如图甲,将此装置置于场强大小为的竖直向下的匀强电场中,单摆从最高点(悬线与竖直方向夹角为)摆动到最低点的过程中,电场力对小球做功为________,小球的电势能________(选填“增大”或“减小”),其简谐运动的周期为________;
(2)如图乙,将此单摆置于磁感应强度大小为,方向垂直于纸面向里的匀强磁场中,则其简谐运动的周期为________;
(3)将此单摆置于离地高度等于地球半径的位置,则其简谐运动的周期为________;若将此单摆放置在绕地球做匀速圆周运动的空间站内,单摆将________(选填“能”或“不能”)正常摆动。
三、枪弹痕迹检验
警察在案发现场或实验室,为了搞清楚犯罪嫌疑人使用的枪支威力、子弹速度或者子弹材质,会进行“打靶实验”。如图所示,某次痕迹检验中,靶材静止在光滑水平面上。弹丸A、B分别从靶材两侧同时射入,最终停在靶材内,该过程中靶材始终保持静止。为简化分析,将每颗弹丸在靶材中运动时所受的阻力近似视为恒力。
7. 运动过程中两弹丸所受阻力大小________,在靶材中运动的时间________(选填“>”、“<”、“=”)。
8. (作图)如图两根粗线条表示弹丸A在靶材中某两个时刻的动量值。请在图中用粗线条表示出弹丸A在的动量值,并简述理由。
9. 弹丸射入靶材前,在空气中飞行时所受阻力大小。其中,是一个无单位的常数,和分别为弹丸的迎风面积和相对空气的速度。物理量的单位用国际基本单位可表示为________。
四、古法榨油
古法榨油结构可以简化为如图乙、丙所示的模型。将质量为的圆木悬挂在长为的悬绳下端。将圆木拉至悬绳与竖直方向夹角为处静止释放,当圆木运动到最低点时,恰好与质量为的静止楔形木块发生正碰。碰后瞬间,圆木速度变为碰前速度的0.9倍且方向不变。随后圆木被辅助装置迅速制动,而楔形木块向里挤压油饼。多次重复该过程,忽略木块底部的摩擦。
10. 圆木运动到最低点时的速度大小为________;碰撞后瞬间楔形木块的速度大小为________;
11. 圆木从静止释放到与楔形木块碰撞前过程中,绳中拉力的水平冲量和竖直冲量分别记为、,则( );
A. , B. , C. , D. ,
12. (计算)楔形木块向里运动过程中,受到的阻力与楔入的深度成正比(比例系数为未知常数),第一次撞击过后,楔形木块楔入的深度为d,重力加速度为g,求第5次撞击过程楔形木块楔入的深度。
五、智能乒乓球训练机
某学校物理社团设计了一套“智能乒乓球训练与回收系统”,该系统包含发球、击球、以及智能回收功能。发球机安装在桌面左侧边缘,可以以不同的水平速度向右发射乒乓球。已知乒乓球的质量,重力加速度。不计空气阻力。
13. 发球与飞行。
(1)研究打出的上旋球在空中的飞行轨迹时,________(选填“能”或“不能”)把乒乓球看成质点。
(2)乒乓球落到球桌上的瞬间,球桌对球的作用力F的示意图可能是( )
A、 B、
C、 D、
(3)发球机在距桌面高度为的点水平击出乒乓球,落到正对面桌面上的点。若、两点间水平距离为。不计空气阻力和乒乓球的大小,则乒乓球从点运动到点的时间为________s;该过程中球的速度变化量的大小为________m/s;球在点时重力的瞬时功率为________W。(结果保留2位有效数字)
14. 运动员用球拍在水平方向将迎面飞来的乒乓球(速度为,向左)以的速度反向击回(向右)。已知球拍与球的接触时间。规定向右为正方向,求:
(1)击球过程中乒乓球动量的变化量为________kg·m/s;
(2)球拍对乒乓球平均作用力的大小为________N;
(3)运动员击球时,往往伴随着“摩擦”以制造上旋(球在飞行中自身旋转)。在这个过程中,球拍的弹力做________功,摩擦力做________功。
15. (计算)训练结束后,乒乓球落入连接在桌面边缘的内壁光滑的半圆形回收槽,如图。槽的半径,边缘点与桌面平齐,最低点为。有一颗乒乓球以恰好沿着半圆槽内壁滑下。已知乒乓球从滑到的过程中,克服空气阻力做了的功,求到达点时的实际速度大小及槽壁对乒乓球的支持力N的大小。
六、新能源汽车
新能源汽车的“动能回收”技术,是利用电磁制动替代传统的机械制动模式。动能回收系统在刹车瞬间介入,同时将部分动能回收贮存到车载电池。“动能回收”可以用如图所示模型来演示:将汽车等效成导体棒,放置在水平平行的金属导轨上,导轨处于竖直向下的匀强磁场中。
16. 驾驶员刹车后,导体棒在磁场中向右运动。此过程中导体棒电流方向________(选填“向上”、“向下”),安培力方向________(选填“向左”、“向右”)。
17. 很多乘客反映电车容易晕车,但司机“关闭动能回收”后,晕车感就大大减轻了。查阅资料发现人体的前庭系统对强烈的急减速非常敏感,容易引发晕车。请简述“晕车”与“强动能回收”之间的物理联系。
18. 已知导体棒质量为,导体棒接入电路的电阻为,金属导轨宽,充电系统等效为的定值电阻,匀强磁场的磁感应强度大小为。汽车行驶过程受到大小恒定的阻力(包含胎阻、风阻等)。当电磁制动力小于机械制动力时,回收系统退出(相当于撤去磁场),同时切换回机械制动,机械制动力。在某次刹车中,汽车以初速度开始制动,重力加速度取。
(1)求动能回收系统刚介入时等效电阻两端的电压;
(2)若行车电脑显示刹车的总距离为,求制动过程动能回收系统退出时汽车的速度大小;
(3)求动能回收系统工作的时间。
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