山东省济南市2023-2024学年高二上学期期末考试物理试题(Word版附答案)
展开2.答题前,考生先将自己的姓名、考生号、座号填写在相应位置。
3.选择题答案必须使用2B铅笔(按填涂样例)正确填涂;非选择题答案必须使用0.5毫米黑色签字笔书写,字体工整、笔迹清楚。
4.请按照题号在各题目的答题区域内作答,超出答题区域书写的答案无效;在草稿纸、试题卷上答题无效。保持卡面清洁,不折叠、不破损。
一、单项选择题:本题共8小题,每小题3分,共24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. 下列说法正确的是( )
A. 磁通量是矢量B. 只能适用于匀强磁场
C. 磁通量与线圈的匝数成正比D. 磁通量为零的位置磁感应强度一定为零
2. 如图所示,灯泡、、与滑动变阻器及电源连成电路,电源内阻不能忽略。闭合开关,当的触头向右滑动时,下列说法正确的是( )
A. 变暗、变亮、变暗B. 变亮、变亮、变暗
C. 变暗、变亮、变亮D. 变暗、变暗、变亮
3. 一根粗细均匀的木筷,下端绕几圈铁丝,竖直浮在装有水的杯中。将木筷向上提一段距离后放手,木筷就在水中上下振动。以木筷振动的最低点为计时起点,竖直向上为正方向,木筷离开平衡位置的位移为,速度为,周期为,下列图像正确的是( )
A. B.
C. D.
4. 如图所示,建筑工地上的打夯机将质量为的重锤升高到的高度后释放,重锤在地面上砸出一个深坑,重锤冲击地面的时间为。不计空气阻力,重力加速度取,则重锤对地面的平均作用力大小为( )
A. B. C. D.
5. 小王同学将一肥皂膜摆放在酒精灯的火焰前,发现在肥皂膜上形成上疏下密的彩色条纹,如图所示。据此推测该肥皂膜在竖直方向的侧向截面图是( )
A. B.
C. D.
6. 如图所示,两根相同轻质弹簧下端挂有质量为的等腰梯形金属框,金属框的上底、腰和下底长度分别为、和,空间存在垂直于金属框平面向里的匀强磁场。A、B两端与电源相连,从A端流入的电流大小为,金属框静止后弹簧的压缩量均为。已知弹簧的劲度系数为,重力加速度为,则磁感应强度大小为( )
A. B. C. D.
7. 如图所示,光滑的水平面上放置一长度为的木箱,木箱的底部中央放一可视为质点的木块,木箱的质量为木块的2倍,木块与木箱间的动摩擦因数为,重力加速度取。现给木块一水平向右的初速度,速度大小为,木块与木箱碰撞无能量损失,则最终木块距离木箱右端的距离为( )
A. B. C. D.
8. 如图所示,边长为的正三角形内存在垂直纸面的匀强磁场,磁感应强度大小为。的中心处有一粒子源,能够沿平面向任意方向发射速率为的粒子,粒子的质量为,电荷量为,不计粒子的重力。则粒子在磁场中运动的最短时间为( )
A. B. C. D.
二、多项选择题:本题共4小题,每小题4分,共16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4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。
9. 松果采摘机利用机械臂抱紧树干,通过采摘振动头振动而摇动树干使松果脱落。下列说法正确的是( )
A. 树干振动的频率等于采摘振动头振动的频率
B. 采摘振动头停止振动后树干的振动频率逐渐减小
C. 采摘振动头振动频率越大落果效果一定越好
D. 不同的树木落果效果最好时采摘振动头的振动频率不同
10. 下表列出了某品牌电动自行车及所用电动机的主要技术参数,若该车在额定功率状态下以最大速度行驶,不计其自身机械损耗。下列说法正确的是( )
A. 电动机的输入功率为576WB. 电动机的内电阻为4Ω
C. 自行车获得的牵引力为63ND. 自行车受到的阻力为17.5N
11. 下图中实线是一列正弦波在的波形图,经过,其波形如虚线所示。则时坐标处的质点振动情况可能是( )
A. 处于波峰B. 处于波谷
C. 处于平衡位置,沿轴正方向运动D. 处于平衡位置,沿轴负方向运动
12. 如图甲所示,物块A、B用轻弹簧拴接,放在光滑水平面上,B左侧与竖直墙壁接触。物块C以速度向左运动,与A相碰后立即粘在一起后不分开并开始计时。A、B运动的图像如图乙所示,、分别表示到时间内A、B的图线与坐标轴所围面积的大小。已知三个物块质量均为,下列说法正确的是( )
A. B.
C. 内墙对B的冲量大小为D. 在时刻弹簧的弹性势能为
三、非选择题:本题共6小题,共60分。
13. 了解地球表面重力加速度的分布,对地球物理学、航空航天技术及大地测量等领域有十分重要的意义。某同学利用图甲所示的装置测量重力加速度。请回答下列问题:
(1)下列操作中,有助于减小实验误差的是__________;
A.摆线要选择细些、弹性大些的,并使其适当长一些
B.拉开摆球时使摆角尽量大些
C.实验时必须保证小球同一竖直面内摆动
D.改变摆长重复实验时,摆线长度的变化尽量小些
(2)实验中用停表测量单摆的周期。摆球某次经过最低点开始计时并数0,当摆球第60次经过最低点停止计时,停表的示数如图乙所示,则单摆的周期为__________s(结果保留三位有效数字);
(3)改变摆长,多次测量,做出周期的平方与摆长的图像如图丙所示,则重力加速度为__________(取,结果保留三位有效数字)。
14. 某小组测量一段电阻丝的电阻率,先用欧姆表测出其阻值约为,为了较准确的测量,选用以下仪器:电源(,内阻可不计)、滑动变阻器(阻值为)、电流表(,内阻约)、电压表(,内阻约)、开关和导线若干。
(1)用图甲中的螺旋测微器测量直径时,将电阻丝放在测砧与测微螺杆之间,先旋动__________,当测微螺杆快靠近物体时,再旋动__________,直到听见“喀喀”的声音,再扳动__________并读数。上述操作选择的部位依次是__________;
A、、 B.、、 C.、、
测量结果如图乙所示,直径__________mm;
(2)请将电路实物连线补充完整______;
(3)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于__________端(填“”或“”);用刻度尺测量其长度,某次实验电压表的示数为,电流表的示数为,用实验测量的物理量、、、表示电阻率,则表达式为__________;
(4)不考虑偶然误差,通过该实验测得的电阻率__________(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值。
15. 如图所示,一列简谐横波沿轴正方向传播,其中两个质点甲、乙的振动图像分别如图中实线和虚线所示。甲、乙平衡位置的坐标分别为、。甲、乙之间只有一个波谷。
(1)写出甲的振动方程;
(2)求波速。
16. 如图所示,直角三角形是由某种材料制成的光学元件的横截面。一束单色光从边上的点入射,长度为,入射光与边成30°,经面折射、面反射后垂直面射出。已知,长度为,光在真空中的传播速度为。求:
(1)单色光在元件中临界角的正弦值;
(2)单色光在元件里的传播时间(不考虑光的多次反射)。
17. 如图甲所示,一个棱长为的立方体空间中存在着磁感应强度大小为,沿轴负方向的匀强磁场,质量为、电量为的带正电的粒子从左侧面的中心沿轴正方向射入立方体空间,粒子重力忽略不计。
(1)若粒子的速度大小任意取值,求粒子在磁场中运动的最长时间;
(2)若粒子从面射出,求粒子速度大小的取值范围;
(3)如图乙所示,将磁场撤掉,在立方体空间中加上沿轴正方向的匀强电场,粒子射出时的速度方向偏转了。如图丙所示,保持粒子的入射速度不变,再将立体空间分成左右相等的两个区域,左侧区域保持电场不变,右侧区域加上沿轴负方向的匀强磁场,磁感应强度大小为。粒子先后穿过电场和磁场区域,垂直面射出,求电场强度。
18. 如图所示,水平地面上固定倾角的斜面和足够长的桌面。桌面上放置长度的“L”形木板,木板左端静置一滑块。一小球从点静止释放,与斜面在点发生碰撞(碰撞前后沿斜面方向速度不变,垂直于斜面方向的速度等大反向),之后恰好水平击中滑块,的距离。已知小球质量,滑块质量,木板质量,滑块与木板间的动摩擦因数,木板与桌面间的动摩擦因数。最大静摩擦力等于滑动摩擦力,小球和滑块均视为质点,所有碰撞都是弹性碰撞,不计碰撞时间和空气阻力,重力加速度。求:
(1)小球与斜面碰撞后速度的大小与方向;
(2)滑块与木板发生碰撞后两个物体速度的大小;
(3)整个过程桌面对木板摩擦力的冲量。
自重
40kg
额定电压
48V
载重
75kg
额定电流
12A
最大行驶速度
20km/h
额定输出功率
350W
2024年1月高二期末学习质量检测
物理试题
1.本试卷共8页,满分100分,考试用时90分钟。
2.答题前,考生先将自己的姓名、考生号、座号填写在相应位置。
3.选择题答案必须使用2B铅笔(按填涂样例)正确填涂;非选择题答案必须使用0.5毫米黑色签字笔书写,字体工整、笔迹清楚。
4.请按照题号在各题目的答题区域内作答,超出答题区域书写的答案无效;在草稿纸、试题卷上答题无效。保持卡面清洁,不折叠、不破损。
一、单项选择题:本题共8小题,每小题3分,共24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. 下列说法正确的是( )
A. 磁通量是矢量B. 只能适用于匀强磁场
C. 磁通量与线圈的匝数成正比D. 磁通量为零的位置磁感应强度一定为零
【答案】B
【解析】
【详解】A.磁通量是标量,故A错误;
B.只能适用于匀强磁场,故B正确;
C.磁通量与线圈无关,故C错误;
D.磁通量为零的位置,磁感应强度不一定为零,可能是回路平面与磁场方向平行,故D错误。
故选B。
2. 如图所示,灯泡、、与滑动变阻器及电源连成电路,电源内阻不能忽略。闭合开关,当的触头向右滑动时,下列说法正确的是( )
A. 变暗、变亮、变暗B. 变亮、变亮、变暗
C. 变暗、变亮、变亮D. 变暗、变暗、变亮
【答案】A
【解析】
【详解】分析电路可知,与并联,和串联,再和与并联;当的触头向右滑动时,电阻减小,则总电阻减小,故根据闭合电路欧姆定律,可知,总电流增大,根据
可知,路端电压减小,故变暗;对根据欧姆定律可知
可知减小,故流过支路的电流增大,故变亮;对根据欧姆定律可知
两边电压增大,根据
故减小,故变暗。
故选A。
3. 一根粗细均匀的木筷,下端绕几圈铁丝,竖直浮在装有水的杯中。将木筷向上提一段距离后放手,木筷就在水中上下振动。以木筷振动的最低点为计时起点,竖直向上为正方向,木筷离开平衡位置的位移为,速度为,周期为,下列图像正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】由于木筷在水中做简谐运动,以木筷振动的最低点为计时起点,竖直向上为正方向,可知木筷相对于平衡位置的位移计时时由负向最大逐渐减小;速度由零逐渐增大,方向为正方向,且运动的速度、相对平衡位置的位移随时间的关系均为三角函数的波形,结合选项图像。
故选C。
4. 如图所示,建筑工地上的打夯机将质量为的重锤升高到的高度后释放,重锤在地面上砸出一个深坑,重锤冲击地面的时间为。不计空气阻力,重力加速度取,则重锤对地面的平均作用力大小为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】取向上为正方向,以重锤为研究对象,根据动量定理
代入数据,解得
根据牛顿第三定律,重锤对地面的平均作用力大小为。
故选B。
5. 小王同学将一肥皂膜摆放在酒精灯的火焰前,发现在肥皂膜上形成上疏下密的彩色条纹,如图所示。据此推测该肥皂膜在竖直方向的侧向截面图是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】薄膜干涉为前后两个面反射回来的光发生干涉形成的干涉条纹,在入射光为复色光时,出现彩色条纹,因为重力作用,肥皂膜前后表面的厚度从上到下逐渐增大,由于干涉条纹的间距上疏下密,故越向下肥皂膜厚度变化越来越大。
故选D。
6. 如图所示,两根相同轻质弹簧下端挂有质量为的等腰梯形金属框,金属框的上底、腰和下底长度分别为、和,空间存在垂直于金属框平面向里的匀强磁场。A、B两端与电源相连,从A端流入的电流大小为,金属框静止后弹簧的压缩量均为。已知弹簧的劲度系数为,重力加速度为,则磁感应强度大小为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】上方导线与AB导线并联,则
根据平衡条件,对整体受力分析,结合几何关系
受力分析可得
解得
故选C。
7. 如图所示,光滑的水平面上放置一长度为的木箱,木箱的底部中央放一可视为质点的木块,木箱的质量为木块的2倍,木块与木箱间的动摩擦因数为,重力加速度取。现给木块一水平向右的初速度,速度大小为,木块与木箱碰撞无能量损失,则最终木块距离木箱右端的距离为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】根据动量守恒定律可知,二者共速时速度大小为v,则
解得
根据能量守恒定律可知
解得
故最终木块距离木箱右端的距离为
故选A。
8. 如图所示,边长为的正三角形内存在垂直纸面的匀强磁场,磁感应强度大小为。的中心处有一粒子源,能够沿平面向任意方向发射速率为的粒子,粒子的质量为,电荷量为,不计粒子的重力。则粒子在磁场中运动的最短时间为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】假设粒子带正电,磁场的方向垂直纸面向里,粒子运动轨迹的半径满足
解得
则当轨迹如图所示,即粒子水平向左进入磁场时
由图可知,轨迹对应的圆周角为,粒子在磁场中的周期为
粒子在磁场中运动的最短时间为
故ABD错误,C正确。
故选C。
二、多项选择题:本题共4小题,每小题4分,共16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4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。
9. 松果采摘机利用机械臂抱紧树干,通过采摘振动头振动而摇动树干使松果脱落。下列说法正确的是( )
A. 树干振动的频率等于采摘振动头振动的频率
B. 采摘振动头停止振动后树干的振动频率逐渐减小
C. 采摘振动头振动的频率越大落果效果一定越好
D. 不同的树木落果效果最好时采摘振动头的振动频率不同
【答案】AD
【解析】
【详解】A.工作中,树干做的是受迫振动,其振动频率等于采摘振动头的振动频率。故A正确;
B.采摘振动头停止振动,则树干的振动频率不变,振幅逐渐减小,故B错误。
C.当采摘振动头振动频率等于树干的固有频率时,将发生共振现象,此时树干的振幅最大,采摘落果的效果最好,所以采摘振动头振动的频率越大落果效果不一定越好,故C错误;
D.由于不同的树木树干的固有频率不同,所以落果效果最好时采摘振动头的振动频率也应不同,故D正确。
故选AD。
10. 下表列出了某品牌电动自行车及所用电动机的主要技术参数,若该车在额定功率状态下以最大速度行驶,不计其自身机械损耗。下列说法正确的是( )
A. 电动机的输入功率为576WB. 电动机的内电阻为4Ω
C. 自行车获得的牵引力为63ND. 自行车受到的阻力为17.5N
【答案】AC
【解析】
【详解】A.电动机的输入功率为
故A正确;
B.对电动机有
代入数据解得
故B错误;
C.根据题意有
解得
故C正确;
D.当自行车以最大速度行驶时,自行车受到的阻力与牵引力大小相等,即空气阻力为63N,故D错误。
故选AC。
11. 下图中实线是一列正弦波在的波形图,经过,其波形如虚线所示。则时坐标处的质点振动情况可能是( )
A. 处于波峰B. 处于波谷
C. 处于平衡位置,沿轴正方向运动D. 处于平衡位置,沿轴负方向运动
【答案】AB
【解析】
【详解】如果波向右传播,则有
解得
处质点的振动方程为
故当时,坐标处的质点可以位于波峰位置或波谷位置,但不能处于平衡位置;
同理如果波向左传播,则有
处质点的振动方程为
故当时,坐标处的质点可以位于波峰位置或波谷位置,但不能处于平衡位置;
故选AB
12. 如图甲所示,物块A、B用轻弹簧拴接,放在光滑水平面上,B左侧与竖直墙壁接触。物块C以速度向左运动,与A相碰后立即粘在一起后不分开并开始计时。A、B运动的图像如图乙所示,、分别表示到时间内A、B的图线与坐标轴所围面积的大小。已知三个物块质量均为,下列说法正确的是( )
A. B.
C. 内墙对B的冲量大小为D. 在时刻弹簧的弹性势能为
【答案】BC
【解析】
【详解】C.二者碰撞过程中动量守恒,可得
解得
在内对AC研究,设水平向左为正方向,由动量定理可得
而B处于静止状态,墙壁对B的冲量大小等于弹簧弹力对A的冲量大小,故内墙对B的冲量大小为,故C正确;
B.图线与坐标轴所围的面积表示速度的变化量,AC物体初速度为v,根据对称性可知,时刻AC的速度为v,AC的加速度为0,此时弹簧恢复原长,B开始离开墙壁,到时刻加速度均达到最大,此时弹簧的伸长量达到最大,速度相同,即
,
故
故B正确;
A.A的加速度为时弹簧压缩量最大,即
解得
根据牛顿第二定律可得
在时,三者共速,则根据能量守恒定律可知
解得
解得
根据牛顿第二定律可得
故
故A错误;
D.B离开墙壁后整体机械能守恒,则
故在时刻,根据能量守恒定律可知
解得
故D错误。
故选BC。
三、非选择题:本题共6小题,共60分。
13. 了解地球表面重力加速度的分布,对地球物理学、航空航天技术及大地测量等领域有十分重要的意义。某同学利用图甲所示的装置测量重力加速度。请回答下列问题:
(1)下列操作中,有助于减小实验误差的是__________;
A.摆线要选择细些的、弹性大些的,并使其适当长一些
B.拉开摆球时使摆角尽量大些
C.实验时必须保证小球在同一竖直面内摆动
D.改变摆长重复实验时,摆线长度的变化尽量小些
(2)实验中用停表测量单摆的周期。摆球某次经过最低点开始计时并数0,当摆球第60次经过最低点停止计时,停表的示数如图乙所示,则单摆的周期为__________s(结果保留三位有效数字);
(3)改变摆长,多次测量,做出周期的平方与摆长的图像如图丙所示,则重力加速度为__________(取,结果保留三位有效数字)。
【答案】 ①. C ②. 1.90 ③. 9.76
【解析】
【详解】(1)[1] A.在“用单摆测量重力加速度”的实验中,不计摆线的质量,并要测量长度,且摆球大小忽略,所以摆线要选择细些的、这样质量比较小;摆线伸缩性小些的,这样在摆动过程中长度变化小,并且适当长一些的,这样摆球的大小相对于摆线可以忽略不计,故A错误;
B.摆球的周期与摆角无关,且要求摆球的摆角要小于5°,否则摆球的运动就不能看成简谐运动了,故B错误;
C.实验时,应使摆球在同一竖直面内摆动,不能形成圆锥摆,从而减小实验误差,故C正确;
D.改变摆长重复实验时,摆线长度的变化尽量大些,适当长一些,故D错误。
故选C。
(2)[2]摆球某次经过最低点开始计时并数0,当摆球第60次经过最低点停止计时,则摆球经过30次全振动,由图乙可知单摆在30次全振动所用的时间为
则单摆的周期为
(3)[3]由单摆周期公式,可得
由图示T2-L图像可知,图像的斜率
解得重力加速度为
14. 某小组测量一段电阻丝的电阻率,先用欧姆表测出其阻值约为,为了较准确的测量,选用以下仪器:电源(,内阻可不计)、滑动变阻器(阻值为)、电流表(,内阻约)、电压表(,内阻约)、开关和导线若干。
(1)用图甲中的螺旋测微器测量直径时,将电阻丝放在测砧与测微螺杆之间,先旋动__________,当测微螺杆快靠近物体时,再旋动__________,直到听见“喀喀”的声音,再扳动__________并读数。上述操作选择的部位依次是__________;
A、、 B.、、 C.、、
测量结果如图乙所示,直径__________mm;
(2)请将电路实物连线补充完整______;
(3)闭合开关前,滑动变阻器滑片应置于__________端(填“”或“”);用刻度尺测量其长度,某次实验电压表的示数为,电流表的示数为,用实验测量的物理量、、、表示电阻率,则表达式为__________;
(4)不考虑偶然误差,通过该实验测得的电阻率__________(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值。
【答案】 ①. B ②. 2.960##2.959##2.961 ③. ④. a ⑤. ⑥. 小于
【解析】
【详解】(1)[1] 用图甲中的螺旋测微器测量直径时,将电阻丝放在测砧与测微螺杆之间,先旋动旋钮b,当测微螺杆快靠近物体时,再旋动微调旋钮c,直到听见“喀喀”的声音,再扳动锁紧装置a并读数。
故选B。
[2]螺旋测微器上的读数为
(2)[3]由于滑动变阻器的阻值比所测电阻的阻值小的多,所以滑动变阻器用分压式接法,根据
所以电流表采用外接法,故补充完整的实物电路如图所示
(3)[4][5]滑动变阻器的滑片置于a端,短路了工作电路,同时可以使电路的总电阻达到最大,可以起到保护电路的目的,根据电阻定律可知
(4)[6]本实验采用的是外接法,通过该实验测得的电阻值小于真实值,故所测电阻率也小于真实值。
15. 如图所示,一列简谐横波沿轴正方向传播,其中两个质点甲、乙的振动图像分别如图中实线和虚线所示。甲、乙平衡位置的坐标分别为、。甲、乙之间只有一个波谷。
(1)写出甲的振动方程;
(2)求波速。
【答案】(1);(2)
【解析】
【详解】(1)由图像知,,则
可得甲的振动方程为
(2)甲、乙之间只有一个波谷,由图像可得
得
则波速
16. 如图所示,直角三角形是由某种材料制成的光学元件的横截面。一束单色光从边上的点入射,长度为,入射光与边成30°,经面折射、面反射后垂直面射出。已知,长度为,光在真空中的传播速度为。求:
(1)单色光在元件中临界角的正弦值;
(2)单色光在元件里的传播时间(不考虑光的多次反射)。
【答案】(1);(2)
【解析】
【详解】(1)由题意得:AB面的入射角为,AB面的折射角为,
(2)设光在该元件中的速度为
由AB射到BC的光程
由BC射到AD的光程为
光在元件中的传播时间为
17. 如图甲所示,一个棱长为的立方体空间中存在着磁感应强度大小为,沿轴负方向的匀强磁场,质量为、电量为的带正电的粒子从左侧面的中心沿轴正方向射入立方体空间,粒子重力忽略不计。
(1)若粒子的速度大小任意取值,求粒子在磁场中运动的最长时间;
(2)若粒子从面射出,求粒子速度大小的取值范围;
(3)如图乙所示,将磁场撤掉,在立方体空间中加上沿轴正方向的匀强电场,粒子射出时的速度方向偏转了。如图丙所示,保持粒子的入射速度不变,再将立体空间分成左右相等的两个区域,左侧区域保持电场不变,右侧区域加上沿轴负方向的匀强磁场,磁感应强度大小为。粒子先后穿过电场和磁场区域,垂直面射出,求电场强度。
【答案】(1);(2);(3)
【解析】
【详解】(1)由分析可知,粒子从左侧面飞出时时间最长。由向心力公式得
运动周期为
粒子在磁场中运动的圆心角为
解得
(2)若从棱射出时,沿y轴负方向看去,粒子的运动轨迹如图
由几何知识得:
若从棱射出时,沿y轴负方向看去,粒子的运动轨迹如图
由几何知识得
解得
(3)设粒子离开电场时沿轴的速度为,粒子射出时的速度偏转了45°,所以
,,
所以
可知粒子恰好从棱射出。
,
当右侧区域换成磁场时,由于水平位移变为原来的一半,所以电场中的运动时间也变为原来的一半,偏转位移
,,
粒子进入磁场时速度与轴的夹角为
设粒子在磁场中的运动半径为
,
联立解得
18. 如图所示,水平地面上固定倾角的斜面和足够长的桌面。桌面上放置长度的“L”形木板,木板左端静置一滑块。一小球从点静止释放,与斜面在点发生碰撞(碰撞前后沿斜面方向速度不变,垂直于斜面方向的速度等大反向),之后恰好水平击中滑块,的距离。已知小球质量,滑块质量,木板质量,滑块与木板间的动摩擦因数,木板与桌面间的动摩擦因数。最大静摩擦力等于滑动摩擦力,小球和滑块均视为质点,所有碰撞都是弹性碰撞,不计碰撞时间和空气阻力,重力加速度。求:
(1)小球与斜面碰撞后速度的大小与方向;
(2)滑块与木板发生碰撞后两个物体速度的大小;
(3)整个过程桌面对木板摩擦力冲量。
【答案】(1),方向指向右上方,与水平方向成30°角;(2),;(3),方向水平向左
【解析】
【详解】(1)设小球落到点时速度为,则
碰后速度
即
方向指向右上方,与水平方向成30°角。
(2)小球与滑块碰撞前的速度
设碰后小球速度为,滑块速度为,则由动量守恒和机械能守恒
碰后滑块与木板间的滑动摩擦力
木板受平台的最大静摩擦力
故木板静止不动。设滑块与木板相碰前速度为,由动能定理
设滑块与木板碰后两者速度分别为和,则
解得
,
(3)滑块与木板碰前运动的时间,故
从碰后到二者共速,对滑块和木板分别由动量定理
共速后两者一起匀减速运动直至停止,设用时,则
桌面对木板冲量的大小为
解得
方向水平向左。自重
40kg
额定电压
48V
载重
75kg
额定电流
12A
最大行驶速度
20km/h
额定输出功率
350W
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