高2025届高二(上)10月月考
物理试卷
注意事项:
1.答题前,考生务必将自己的姓名、准考证号、班级、学校在答题卡上填写清楚。
2.每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑,如需改动,皮擦于净后,再选涂其他答案标号。在试卷上作答无效。
3.考试结束后,请将答题卡交回,试卷自行保存。满分100分,考试用时90分钟。
第I卷(选择题 共50分)
一、选择题(本题共15个小题,1-10题为单选题,每题3分,共30分;11-15题为多选题,每题4分,共20分,多选题全部选对得4分,选对但不全得2分,有选错或不答的得0分)
1. 巴蜀男篮和女篮都非常有名气,经常在各种篮球赛事中获得冠军。篮球运动员通常伸出双手迎接传来的篮球。接球时,两手随球迅速收缩至胸前,这样做可以( )
A. 减小篮球接触手时的动量 B. 减小篮球对手的冲量
C. 减小篮球的动量变化量 D. 小篮球的动量变化率
2. 把一个小球套在光滑细杆上,球与轻弹簧相连组成弹簧振子,小球沿杆在水平方向做C简谐运动,它围绕平衡位置O在A、B间振动,如图所示,下列结论正确的是( )
A. 小球从A到O的过程中,做速度增加得越来越慢的加速运动
B. 小球在A位置时的加速度与在B位置时加速度相同
C. 小球在O位置时,动能最小,加速度最小
D. 小球从A到O的时间小于从O到B的时间
3. 如图所示的电解池接入电路后,在t秒内有个二价正离子通过溶液内某截面S,有个二价负离子通过相同截面,设e为元电荷,以下说法正确的是( )
A. 当时,电流为零
B. 当时,电流方向从,电流为
C. 无论大小如何,电流方向都从,电流大小都为
D. 无论大小如何,电流方向都从,电流大小都为
4. 在O点处固定一个点电荷,P点在O点右上方。从P点由静止释放一带电的小球,小球仅在重力和该点电荷电场力作用下在竖直面内运动,其一段轨迹如图所示。M、N是轨迹上的两点,,则( )
A. 小球带负电
B. P点的电势大于N点的电势
C. 小球在M点机械能等于在N点的机械能
D. 从M点运动到N点的过程中,小球的电势能始终不变
5. 水平方向的弹簧振子在之间做简谐运动,如图甲所示,其中BC长为,振子质量,运动过程中弹簧的弹性势能随时间如图乙所示变化,下列说法不正确的是( )
A. 振子的振幅为
B. 振子的周期为
C. 振子运动到平衡位置O时的动量大小
D. 时弹簧的弹性势能为
6. 老龙头位于山海关东南部渤海之滨,是明长城的东起点,长城像一条巨龙,东端在山海关城南直插入海,犹如龙头高昂,因此称之为“老龙头”。某次涨潮中,海浪以的速垂直撞击到入海石城一平直石头上,之后沿石头两侧流走,已知石头受冲击的面积为,海水的密度为则海浪对石头的冲击力约为( )
A. B. C. D.
7. 如图所示,质量的圆环套在光滑的水平轨道上,质量的小球通过长的轻绳与圆环连接。现将细绳拉直,且与AB平行,由静止释放小球,重力加速度。则( )
A. 运动过程中,小球的机械能守恒
B. 小球从释放到最低点过程,绳子对小球的拉力做正功
C. 小球通过最低点时,小球的速度大小为6m/s
D. 从小球开始运动到小球运动到最低点这段时间内,圆环的位移大小为0.6m
8. 如图所示,一个小孩在冰面上进行“滑车”练习,开始小孩站在A车前端与车以共同速度vo=11m/s(向右做匀速直线运动,在A车正前方有一辆静止的B车,为了避免两车相撞,在A车接近B车时,小孩迅速从A车跳上B车,又立即从B车跳回A车,此时A、B两车恰好不相撞,已知小孩的质量,A车B车质量均为,若小孩跳离A车与跳离B车时对地速度的大小相等、方向相反,则下列说法不正确的是( )
A. 小孩跳回A车后,他和A车的共同速度大小为
B. 小孩跳离A车时对地速度的大小为
C. 小孩跳离B车时相对B车的速度大小为
D. 整个过程中,小孩对B车所做功为
9. 有相同初动量的三个带同种电荷的粒子a、b、c从两板的中点以平行金属板的方向射入同一偏转电场,如图所示。经过一段时间,三个粒子均离开平行金属板间。已知粒子a、b、c的质量之比为,所带的电荷量之比为,粒子a、b、c的重力以及所受的阻力均可忽略不计。则下列说法正确的是( )
A. 粒子a、b、c在平行金属板间运动的时间之比为
B. 粒子a、b、c离开平行金属板间瞬间的速度方向与水平方向的夹角正切值之比为
C. 粒子a、b、c在平行金属板间运动的整个过程,动量的变化量大小之比为
D. 粒子a、b、c在平行金属板间运动的整个过程,动能的变化量之比为
10. 如图所示为一种打积木的游戏装置,在水平地面的靶位上水平叠放着四块完全相同的硬质积木A、B、C、D,其中积木B、C、D夹在固定的两光滑硬质薄板间,每块积木的质量均为m、长为L,各水平接触面间的动摩擦因数均为(足够小)。一个可视为质点的钢球用不可伸长的轻绳挂于O点,钢球质量为,轻绳长为。游戏时,将钢球拉到与O等高的P点(保持绳绷直)由静止释放,钢球运动到最低点时轻绳断,随即钢球与积木A发生弹性碰撞(碰撞时间极短可忽略),之后积木A与B分离,再滑行一段距离后停止。重力加速度为g,不计空气阻力。则( )
A. 轻绳承受的最大拉力为
B. 钢球与积木A碰撞过程,钢球对积木A的冲量大小为
C. A、B分离时A的速度为
D. 钢球与积木A碰后,积木A与地面间因摩擦而生成热量为
11. 如图甲所示,轻弹簧上端固定,下端系一质量为的小球,小球静止时弹簧伸长量为。现使小球在竖直方向上做简谐运动,从小球在最低点释放时开始计时,小球相对平衡位置的位移y随时间t变化的规律如图乙所示,重力加速度g取。下列说法正确的是( )
A. 弹簧的劲度系数为
B. 此题选取竖直向上为正方向
C. 小球运动到最高点时弹簧弹力为0
D. 时小球相对平衡位置的位移
12. 如图所示,空间存在与三角形ABC所在平面平行的匀强电场,,,,D为AC边上的一点,且。若在A处有一个放射源,能向各个方向射出动能为的质子,经过B、C两点的质子的动能分别为和,不考虑质子之间的相互作用,重力忽略不计,则下列说法中正确的是( )
A. 电场强度的大小为
B. 电场强度的方向为由A指向C
C. B、D两点之间电势差
D. 经过D点的质子动能为
13. 在光滑水平桌面上质量为的物体A以某一速度与质量为m等大物体B发生正碰,碰撞前物体B处于静止状态。已知碰撞后物体B的动能为E,则碰撞之前物体A的动能可能为( )
A. E B. C. D.
14. 如图甲所示的电路中,定值电阻。可变电阻R的功率随自身阻值变化的函数关系如图乙所示,由此可知( )
A. 当R消耗的功率最大时,内阻消耗的功率为
B. 整个电路消耗最大功率为
C. 增大R,电源效率可能增大,也可能减小
D. 增大R,电阻消耗的电功率增大
15. 如图所示,小球A质量为m,系在细线的一端,线的另一端固定在O点,O点到光滑水平面的距离为h.物块B和C的质量分别是和,B与C用轻弹簧拴接,置于光滑的水平面上,且B物块位于O点正下方。现拉动小球使细线水平伸直,小球由静止释放,运动到最低点时与物块B发生正碰(碰撞时间极短),碰撞过程损失的机械能为。小球与物块均视为质点,不计空气阻力,重力加速度为g,则( )
A. 碰后A上升到最高点时到水平面的距离为
B. 碰后B物块的速度大小为
C. 碰后轻弹簧获得的最大弹性势能为
D. 从开始至物块C获得最大速度过程,弹簧对C物体做的切为
第II卷(共50分)
二、实验题(本题包括2个小题,共13分)
16. 如图所示为利用平抛运动验证动量守恒定律的装置图
(1)两个小球的半径相同,球1的质量为,球2的质量为,则下列关于实验装置或实验操作的说法正确的有_________。
A.两球的质量应满足大于
B.需用秒表测出小球做平抛所用时间
C.同一组实验中,入射小球必须从同一位置由静止释放
D.同一组实验中,需测出球1的固定释放点到斜槽轨道末端水平部分间的高度差h
(2)碰撞前后落点的位置为P、M和N,测量OP、OM和ON的距离,满足关系式_____,即可验证两球碰撞前后动量守恒。
(3)若球1、2间的碰撞可视弹性正撞,则下列关于OP、OM和ON的长度间关系正确的是_________。
A. B. C. D.
17. 在“测量电源的电动势与内阻”实验中,某同学设计了如图所示的实验电路。其中待测电源(电动势约为,内阻约为几欧);为定值保护电阻;ac为阻值均匀的电阻丝(总长,单位长度电阻为,电阻上标有长度刻度);电流表A量程为,内阻不计)
(1)实验时定值电阻有下列几种阻值,应选用_________。
A. B. C. D.
(2)实验中闭合开关S,滑动b点改变ab的长度L,记录ab的长度L和电流表A的示数I;根据测得的多组数据,以为纵坐标,L为横坐标,作出的图线(用直线拟合)如图所示:
由图可得电源电动势_________V,内阻_________(结果均保留2位有效数字)
三、计算题(本题包括3个小题,共37分,解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案的不能得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。)
18. 质量的物块,静止放在水平地面上,时起,受到一水平向右的推力F,F随时间变化的规律如图所示。物块与地面的动摩擦因数,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取重力加速度,求:
(1)内推力对物块的总冲量大小;
(2)时的速度大小。
19. 如图所示,带正电的小物块A放在水平桌面上,通过光滑的滑轮与不带电的物体B相连,A处在水平向左的匀强电场中,,从O开始,A与桌面的动摩擦因数随x的变化如图所示。初始时A处于O点,且A、B的速度均为零,重力加速度,A、B质量均为,B离滑轮的距离足够长,求:
(1)A、B在运动过程中所能达到的最大速度,以及此时A距O点的距离;
(2)当A、B的速度大小为时,绳子拉力的大小。
20. 如图所示,n个相同的木块(均可视为质点),每块的质量都是m,从右向左沿同一直线排列在水平桌面上,相邻木块间的距离均为L,第n个木块到桌边的距离也是L,木块与桌面间的动摩擦因数可调。时,第1个木块以初速度向左滑行,其余所有木块都静止,若能发生碰撞,则在每次碰撞后,发生碰撞的木块都粘在一起运动,碰撞过程时间极短可忽略。
(1)若桌面光滑,求从初始时刻到恰与第5个物块发生碰撞所用时间;
(2)若动摩擦因数为,经一系列碰撞后,第n个木块恰好滑到桌边而没有掉下,求在整个过程中因碰撞而损失的总动能,及第i次()碰撞中损失的动能与碰撞前动能之比;
(3)若,,重力加速度,为使第4个木块被碰后不从桌面滑下,求的取值范围。
高2025届高二(上)10月月考
物理试卷
注意事项:
1.答题前,考生务必将自己的姓名、准考证号、班级、学校在答题卡上填写清楚。
2.每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑,如需改动,皮擦于净后,再选涂其他答案标号。在试卷上作答无效。
3.考试结束后,请将答题卡交回,试卷自行保存。满分100分,考试用时90分钟。
第I卷(选择题 共50分)
一、选择题(本题共15个小题,1-10题为单选题,每题3分,共30分;11-15题为多选题,每题4分,共20分,多选题全部选对得4分,选对但不全得2分,有选错或不答的得0分)
1. 巴蜀男篮和女篮都非常有名气,经常在各种篮球赛事中获得冠军。篮球运动员通常伸出双手迎接传来的篮球。接球时,两手随球迅速收缩至胸前,这样做可以( )
A. 减小篮球接触手时动量 B. 减小篮球对手的冲量
C. 减小篮球的动量变化量 D. 小篮球的动量变化率
【答案】D
【解析】
【详解】先伸出两臂迎接,手接触到球后,两臂随球引至胸前,这样可以增加球与手接触的时间,但动量的变化量不变;根据动量定理得
解得
当时间增大时,动量的变化率减小,即作用力就减小,而冲量和动量、动量的变化量都不变。
故选D。
2. 把一个小球套在光滑细杆上,球与轻弹簧相连组成弹簧振子,小球沿杆在水平方向做C简谐运动,它围绕平衡位置O在A、B间振动,如图所示,下列结论正确的是( )
A. 小球从A到O的过程中,做速度增加得越来越慢的加速运动
B. 小球在A位置时的加速度与在B位置时加速度相同
C. 小球在O位置时,动能最小,加速度最小
D. 小球从A到O的时间小于从O到B的时间
【答案】A
【解析】
【详解】A.小球从A到O的过程中,加速度方向与速度方向相同,速度增加,弹簧形变量减小,加速度减小,则速度增加得越来越慢,故A正确;
B.小球在A位置时加速度与在B位置时加速度大小相等,方向相反,故B错误;
C.小球在O位置时,速度最大,动能最大,加速度为零,故C错误;
D.由对称性可知,小球从A到O的时间等于从O到B的时间,故D错误。
故选A。
3. 如图所示的电解池接入电路后,在t秒内有个二价正离子通过溶液内某截面S,有个二价负离子通过相同截面,设e为元电荷,以下说法正确的是( )
A. 当时,电流为零
B. 当时,电流方向从,电流为
C. 无论大小如何,电流方向都从,电流大小都为
D. 无论大小如何,电流方向都从,电流大小都为
【答案】D
【解析】
【详解】由题意可知,流过溶液截面上的电量为
则电流大小为
方向与正电荷的定向移动方向相同,则电流方向由A到B。
故选D。
4. 在O点处固定一个点电荷,P点在O点右上方。从P点由静止释放一带电的小球,小球仅在重力和该点电荷电场力作用下在竖直面内运动,其一段轨迹如图所示。M、N是轨迹上的两点,,则( )
A. 小球带负电
B. P点的电势大于N点的电势
C. 小球在M点的机械能等于在N点的机械能
D. 从M点运动到N点过程中,小球的电势能始终不变
【答案】C
【解析】
【详解】AB.根据题意,由带电的小球运动轨迹可知,从点到点的过程中,电场力做正功,电势能减小,则在点的电势能大于在点的电势能,由结合点电荷电势分布特点可知
可得,带电的小球在点的电势能等于在点的电势能,则在点的电势能大于在点的电势能,由于不知道点电荷的电性,则无法确定带点小球的电性及点的电势与点的电势高低,故AB错误;
CD.根据题意,由带电的小球运动轨迹可知,从点运动到点的过程中,电场力先做正功后做负功,电场力总功为零,则小球在M点的机械能等于在N点的机械能,小球的电势能先减小后增大,故D错误,C正确。
故选C。
5. 水平方向的弹簧振子在之间做简谐运动,如图甲所示,其中BC长为,振子质量,运动过程中弹簧的弹性势能随时间如图乙所示变化,下列说法不正确的是( )
A. 振子的振幅为
B. 振子的周期为
C. 振子运动到平衡位置O时的动量大小
D. 时弹簧的弹性势能为
【答案】B
【解析】
【详解】A.根据题意可知,弹簧振子在之间做简谐运动,BC长为,则振子的振幅为,故A正确;
BC.振子运动到平衡位置O时,弹簧的弹性势能全部转换为振子的动能,由图乙可知,时,振子在端点,时振子在平衡位置,则振子的周期为
振子在平衡位置时的动能为
根据动量和动能表达式可得
故B错误,C正确;
D.由图乙可知,和的关系式为
当时
故D正确。
本题选不正确的,故选B。
6. 老龙头位于山海关东南部渤海之滨,是明长城的东起点,长城像一条巨龙,东端在山海关城南直插入海,犹如龙头高昂,因此称之为“老龙头”。某次涨潮中,海浪以的速垂直撞击到入海石城一平直石头上,之后沿石头两侧流走,已知石头受冲击的面积为,海水的密度为则海浪对石头的冲击力约为( )
A B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】根据题意,时间内与墙壁碰撞的水的质量为
取水的运动方向为正方向,在碰撞过程中,对时间内的水,在水平方向根据动量定理有
联立解得
根据牛顿第三定律可知,海浪对礁石的冲击力约为。
故选B。
7. 如图所示,质量的圆环套在光滑的水平轨道上,质量的小球通过长的轻绳与圆环连接。现将细绳拉直,且与AB平行,由静止释放小球,重力加速度。则( )
A. 运动过程中,小球的机械能守恒
B. 小球从释放到最低点过程,绳子对小球的拉力做正功
C. 小球通过最低点时,小球的速度大小为6m/s
D. 从小球开始运动到小球运动到最低点这段时间内,圆环的位移大小为0.6m
【答案】D
【解析】
【详解】AB.该过程,系统机械能守恒,小球的机械能减小,绳子对其拉力做负功,故AB错误;
C.依题意,系统水平方向动量守恒,可得
由系统机械能守恒,可得
联立解得
故C错误;
D.系统水平方向动量守恒,根据“人船模型”可得
又
联立解得
即圆环的位移大小为,故D正确;
故选D。
8. 如图所示,一个小孩在冰面上进行“滑车”练习,开始小孩站在A车前端与车以共同速度vo=11m/s(向右做匀速直线运动,在A车正前方有一辆静止的B车,为了避免两车相撞,在A车接近B车时,小孩迅速从A车跳上B车,又立即从B车跳回A车,此时A、B两车恰好不相撞,已知小孩的质量,A车B车质量均为,若小孩跳离A车与跳离B车时对地速度的大小相等、方向相反,则下列说法不正确的是( )
A. 小孩跳回A车后,他和A车的共同速度大小为
B. 小孩跳离A车时对地速度的大小为
C. 小孩跳离B车时相对B车的速度大小为
D. 整个过程中,小孩对B车所做的功为
【答案】C
【解析】
【详解】A.因为A、B恰好不相撞,则最后具有相同的速度。在人跳的过程中,把人、A车、B车看成一个系统,该系统所受合外力为零,动量守恒,由动量守恒定律得
代入数据解得
故A正确;
B.依题意,设该同学跳离A车和B车时对地的速度大小分别为,则人、B车根据动量守恒定律有
解得
故B正确;
C.小孩跳离B车时相对B车的速度为
故C错误;
D.该同学跳离B车过程中,对B车做的功等于B车动能的变化量,即
故D正确。
本题选不正确的,故选C。
9. 有相同初动量的三个带同种电荷的粒子a、b、c从两板的中点以平行金属板的方向射入同一偏转电场,如图所示。经过一段时间,三个粒子均离开平行金属板间。已知粒子a、b、c的质量之比为,所带的电荷量之比为,粒子a、b、c的重力以及所受的阻力均可忽略不计。则下列说法正确的是( )
A. 粒子a、b、c在平行金属板间运动的时间之比为
B. 粒子a、b、c离开平行金属板间瞬间的速度方向与水平方向的夹角正切值之比为
C. 粒子a、b、c在平行金属板间运动的整个过程,动量的变化量大小之比为
D. 粒子a、b、c在平行金属板间运动的整个过程,动能的变化量之比为
【答案】B
【解析】
【详解】A.根据
得
A错误;
B.在电场中类平抛运动
且由A选项的表达式可得
所以
B正确;
C.根据动量定理
得
所以
得C错误;
D.根据动能定理
联立解得
所以
D错误。
故选B。
10. 如图所示为一种打积木的游戏装置,在水平地面的靶位上水平叠放着四块完全相同的硬质积木A、B、C、D,其中积木B、C、D夹在固定的两光滑硬质薄板间,每块积木的质量均为m、长为L,各水平接触面间的动摩擦因数均为(足够小)。一个可视为质点的钢球用不可伸长的轻绳挂于O点,钢球质量为,轻绳长为。游戏时,将钢球拉到与O等高的P点(保持绳绷直)由静止释放,钢球运动到最低点时轻绳断,随即钢球与积木A发生弹性碰撞(碰撞时间极短可忽略),之后积木A与B分离,再滑行一段距离后停止。重力加速度为g,不计空气阻力。则( )
A. 轻绳承受的最大拉力为
B. 钢球与积木A碰撞过程,钢球对积木A的冲量大小为
C. A、B分离时A的速度为
D. 钢球与积木A碰后,积木A与地面间因摩擦而生成的热量为
【答案】C
【解析】
【详解】A.设钢球摆动到最低点时的速度为,由机械能守恒定律有
此时轻绳对钢球的拉力达到最大值,设为,根据牛顿第二定律有
联立解得
故A错误;
B.钢球与积木A碰后瞬间,钢球的速度为,积木A的速度为,对于碰撞过程,根据动量守恒定律有
根据能量守恒定律有
解得
对A由动量定理有
故B错误;
C.根据题意,由动能定理有
解得
故C正确;
D.根据题意,由系统能量守恒有
解得
故D错误。
故选C。
11. 如图甲所示,轻弹簧上端固定,下端系一质量为的小球,小球静止时弹簧伸长量为。现使小球在竖直方向上做简谐运动,从小球在最低点释放时开始计时,小球相对平衡位置的位移y随时间t变化的规律如图乙所示,重力加速度g取。下列说法正确的是( )
A. 弹簧的劲度系数为
B. 此题选取竖直向上为正方向
C. 小球运动到最高点时弹簧弹力为0
D. 时小球相对平衡位置的位移
【答案】AC
【解析】
【详解】A.小球静止时
解得
故A正确;
B.由题意得竖直向下为正方向,故B错误;
C.最低点根据牛顿第二定律得
解得
由简谐运动特点可知最高点时
方向竖直向下,所以弹力为0,故C正确
D.由振动图像读出周期
振幅
由
得到圆频率
则位移x随时间t变化的关系式为
将代入得
故D错误。
故选AC。
12. 如图所示,空间存在与三角形ABC所在平面平行的匀强电场,,,,D为AC边上的一点,且。若在A处有一个放射源,能向各个方向射出动能为的质子,经过B、C两点的质子的动能分别为和,不考虑质子之间的相互作用,重力忽略不计,则下列说法中正确的是( )
A. 电场强度的大小为
B. 电场强度的方向为由A指向C
C. B、D两点之间的电势差
D. 经过D点的质子动能为
【答案】AD
【解析】
【详解】AB.根据题意,由动能定理有
解得
,
把AB分成四等分,为距离最近的点,连接,如图所示
由几何关系及电势差和电场强度关系可得
则有
所以CE是等势线,根据几何关系可知,CE垂直AB,则为电场线,且电场强度的方向为由A指向B,
故B错误,A正确;
C.由几何关系得D点是AC的三等分点,可得
由于
则
故C错误;
D.据题意,由动能定理有
解得
故D正确。
故选AD。
13. 在光滑水平桌面上质量为的物体A以某一速度与质量为m等大物体B发生正碰,碰撞前物体B处于静止状态。已知碰撞后物体B的动能为E,则碰撞之前物体A的动能可能为( )
A. E B. C. D.
【答案】BC
【解析】
【详解】设物体A碰前速度,若两物体发生完全非弹性碰撞,则
此时
解得碰撞之前物体A的动能
若两物体发生弹性碰撞,则由动量守恒定律和能量守恒定律有
解得
,
此时
解得碰撞之前物体A的动能
则碰撞之前物体A的动能的范围为
本题选可能的,故选BC。
14. 如图甲所示的电路中,定值电阻。可变电阻R的功率随自身阻值变化的函数关系如图乙所示,由此可知( )
A. 当R消耗的功率最大时,内阻消耗的功率为
B. 整个电路消耗最大功率为
C. 增大R,电源效率可能增大,也可能减小
D. 增大R,电阻消耗的电功率增大
【答案】BD
【解析】
【详解】AB.将定值电阻与电源看成新的电源,当新的电源内阻与可变电阻R的阻值相等时,可变电阻R的功率最大,新的电源的输出功率最大,则有
解得
由功率定义可知,此时流过可变电阻的电流为
其两端电压为
干路电流为
根据闭合电路欧姆定律有
当外阻为0时整个电路消耗的功率最大
A错误,B正确;
CD.电源效率,增大R,路端电压增大,电源效率增大,电阻消耗的功率随路端电压增大而增大。C错误;D正确。
故选BD。
15. 如图所示,小球A质量为m,系在细线的一端,线的另一端固定在O点,O点到光滑水平面的距离为h.物块B和C的质量分别是和,B与C用轻弹簧拴接,置于光滑的水平面上,且B物块位于O点正下方。现拉动小球使细线水平伸直,小球由静止释放,运动到最低点时与物块B发生正碰(碰撞时间极短),碰撞过程损失的机械能为。小球与物块均视为质点,不计空气阻力,重力加速度为g,则( )
A. 碰后A上升到最高点时到水平面的距离为
B. 碰后B物块的速度大小为
C. 碰后轻弹簧获得的最大弹性势能为
D. 从开始至物块C获得最大速度过程,弹簧对C物体做的切为
【答案】BCD
【解析】
【详解】A.设小球运动到最低点与物块B碰撞前的速度大小为,根据机械能守恒定律有
解得
设碰撞后小球反弹的速度大小为,物块B的速度大小为,取水平向右为正方向,由动量守恒定律有
由系统能量守恒得
解得
又
得
故A错误,B正确;
C.碰撞后当物块B与物块C速度相等时轻弹簧的弹性势能最大据动量恒定律有
据机械能守恒定律
解得
故C正确;
D.在弹簧回到原长时,物块C有最大速度,据动量守恒和机械能守恒可解得
解得
再据动能定理知弹簧对C做功为
故D正确。
故选BCD。
第II卷(共50分)
二、实验题(本题包括2个小题,共13分)
16. 如图所示为利用平抛运动验证动量守恒定律的装置图
(1)两个小球的半径相同,球1的质量为,球2的质量为,则下列关于实验装置或实验操作的说法正确的有_________。
A.两球的质量应满足大于
B.需用秒表测出小球做平抛所用时间
C.同一组实验中,入射小球必须从同一位置由静止释放
D.同一组实验中,需测出球1的固定释放点到斜槽轨道末端水平部分间的高度差h
(2)碰撞前后落点的位置为P、M和N,测量OP、OM和ON的距离,满足关系式_____,即可验证两球碰撞前后动量守恒。
(3)若球1、2间的碰撞可视弹性正撞,则下列关于OP、OM和ON的长度间关系正确的是_________。
A. B. C. D.
【答案】 ①. AC##CA ②. ③. A
【解析】
【详解】(1)[1]A.实验过程中,避免球1弹回,应满足大于,故A正确;
B.由于小球做平抛运动时,下落高度相同,运动时间相等,可以消掉,则无需测量,故B错误;
CD.同一组实验中,球1必须从同一位置由静止释放,以保证到达底端时的速度相同,小球到达底端的速度由之后的平抛运动求解,无需测量球1的固定释放点到斜槽轨道末端水平部分间的高度差h,故D错误,C正确。
故选AC。
(2)[2]若两球碰撞前后动量守恒,则有
两边同时乘以平抛运动时间,整理可得
即满足关系式
可验证两球碰撞前后动量守恒。
(3)[3]若球1、2间的碰撞可视弹性正撞,则有
整理可得
结合(2)分析可得
故选A。
17. 在“测量电源的电动势与内阻”实验中,某同学设计了如图所示的实验电路。其中待测电源(电动势约为,内阻约为几欧);为定值保护电阻;ac为阻值均匀的电阻丝(总长,单位长度电阻为,电阻上标有长度刻度);电流表A量程为,内阻不计)
(1)实验时定值电阻有下列几种阻值,应选用_________。
A. B. C. D.
(2)实验中闭合开关S,滑动b点改变ab的长度L,记录ab的长度L和电流表A的示数I;根据测得的多组数据,以为纵坐标,L为横坐标,作出的图线(用直线拟合)如图所示:
由图可得电源的电动势_________V,内阻_________(结果均保留2位有效数字)
【答案】 ①. A ②. 2.9 ③. 1.7##1.8##1.9##2.0
【解析】
【详解】(1)电路连接既要保证安全,又要尽可能减小误差,电动势约为,电流表量程为,电路中的最小电阻为
所以选择A比较好,B、C接入电路,电流较小,误差较大,A正确。
(2)滑动变阻器串入电路的阻值为
根据闭合电路的欧姆定律
整理得到
由图线的斜率和截距可知
1.7~2.0范围内均可
三、计算题(本题包括3个小题,共37分,解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案的不能得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。)
18. 质量的物块,静止放在水平地面上,时起,受到一水平向右的推力F,F随时间变化的规律如图所示。物块与地面的动摩擦因数,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取重力加速度,求:
(1)内推力对物块的总冲量大小;
(2)时的速度大小。
【答案】(1);(2)
【解析】
【详解】(1)内推力对物块的总冲量大小为
(2)物体所受滑动摩擦力
即后物体开始运动,由动量定理
解得时的速度大小为
19. 如图所示,带正电的小物块A放在水平桌面上,通过光滑的滑轮与不带电的物体B相连,A处在水平向左的匀强电场中,,从O开始,A与桌面的动摩擦因数随x的变化如图所示。初始时A处于O点,且A、B的速度均为零,重力加速度,A、B质量均为,B离滑轮的距离足够长,求:
(1)A、B在运动过程中所能达到的最大速度,以及此时A距O点的距离;
(2)当A、B的速度大小为时,绳子拉力的大小。
【答案】(1);(2)或
【解析】
【详解】(1)根据题意可知,当加速度为零时速度最大,对A、B系统有
由图像有
联立解得
由动能定理
解得最大速度
(2)设速度时位移大小为x,有
解得
,
对A、B系统由牛顿第二定律得
对B,由牛顿第二定律得
当
时,解得
当
时,解得
20. 如图所示,n个相同的木块(均可视为质点),每块的质量都是m,从右向左沿同一直线排列在水平桌面上,相邻木块间的距离均为L,第n个木块到桌边的距离也是L,木块与桌面间的动摩擦因数可调。时,第1个木块以初速度向左滑行,其余所有木块都静止,若能发生碰撞,则在每次碰撞后,发生碰撞的木块都粘在一起运动,碰撞过程时间极短可忽略。
(1)若桌面光滑,求从初始时刻到恰与第5个物块发生碰撞所用时间;
(2)若动摩擦因数为,经一系列碰撞后,第n个木块恰好滑到桌边而没有掉下,求在整个过程中因碰撞而损失的总动能,及第i次()碰撞中损失的动能与碰撞前动能之比;
(3)若,,重力加速度,为使第4个木块被碰后不从桌面滑下,求的取值范围。
【答案】(1);(2),;(3)
【解析】
【详解】(1)根据题意,设与第个物体碰撞后的速度为,由动量守恒定律有
解得
从初始时刻到恰与第5个物块发生碰撞所用时间为
(2)根据题意可知,全过程因摩擦生热为
由能量守恒定律可知,碰撞而损失的总动能为
设第次碰撞前木块的速度为,碰撞后速度为,则有
碰撞中损失的动能时与碰撞前动能之比为
解得
(3)根据题意可知,初动能
第1次碰撞前
利用(2)问结论,第1次碰撞后
同理:第2次碰撞前
第2次碰撞后
第3次碰撞前
第3次碰撞后
据题意有
且
代入数据,联立求解得