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    湖北省部分重点中学2023-2024学年高二下学期5月联考物理试题(Word版附解析)
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    湖北省部分重点中学2023-2024学年高二下学期5月联考物理试题(Word版附解析)

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    这是一份湖北省部分重点中学2023-2024学年高二下学期5月联考物理试题(Word版附解析),共16页。试卷主要包含了单选题,多选题,实验题,计算题等内容,欢迎下载使用。

    1.关于电磁场和电磁波,下列说法中正确的是( )
    A. 变化的电场一定在周围空间产生变化的磁场
    B. 各种频率的电磁波在真空中以不同的速率传播
    C. 电磁波和机械波都依赖于介质才能传播
    D. 麦克斯韦首先预言了电磁波的存在,赫兹最先用实验证实了电磁波的存在
    2.下列有关分子运动说法正确的是( )
    A. 往一杯水里放几粒盐,盐粒沉在水底,逐渐溶解,过一段时间,上面的水也咸了,这是盐分子做布朗运动的结果
    B. 两个不同的物体,只要温度和体积相同,内能就相同
    C. 已知某气体的摩尔体积V,再知道阿伏加德罗常数NA,就可以求出一个气体分子的体积
    D. 分子间距离从无限远减小到r0(r0是物体分子处于平衡位置间的距离)的过程中,分子间作用力表现为引力,且先增大后减小,分子势能一直减小
    3.夜间由于气温降低,汽车轮胎内的气体压强变低。与白天相比,夜间轮胎内的气体( )
    A. 分子的平均动能更小
    B. 单位体积内分子的个数更少
    C. 所有分子的运动速率都更小
    D. 分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力更大
    4.某防盗报警器工作原理如图所示。用紫外线照射光敏材料制成的阴极时,逸出的光电子在电路中产生电流,电流经放大后使电磁铁吸住铁条。当光源与阴极间有障碍物时,警报器响起。下列说法正确的是
    A. 若用红外光源代替紫外光源,该报警器一定能正常工作
    B. 逸出光电子的最大初动能与照射光频率成正比
    C. 若用更强的同一频率紫外线照射阴极,光电流变大
    D. 若用更强的同一频率紫外线照射阴极,所有光电子的初动能均增大
    5.雨后天空中出现的弧形彩带,色彩鲜明的叫虹,色彩比虹暗淡的叫霓。如图所示为形成的光路图,一束太阳光射入水滴后,射出彩色光,其中 a和b是两种单色光,下列说法正确的是( )
    A. a光的波长大于b光的波长
    B. 水滴对a光的折射率大于对b光的折射率
    C. 在水滴中,a光的传播速度小于b光的传播速度
    D. 在完全相同的条件下做双缝干涉实验, b光对应的干涉条纹间距较宽
    6.爆米花酥脆可口,是许多人喜欢的零食。如图为传统爆米花机,它的“爆米”原理是:封闭在铁炉内的米粒和空气同时受热,炉内产生高压,米粒中的水分蒸发受阻。打开铁炉,“嘭”的一声,米粒突遇内外压力差而爆炸形成爆米花。开始时,封闭铁炉内气体(可视为理想气体)的温度为室温t0=27℃,气体的压强为p0。玉米粒内外压强差为3.5p0才能炸成爆米花。设玉米粒的体积与打开铁炉后剩余爆米花的体积相等,则( )
    A. 为使玉米粒炸成爆米花,炉内温度至少为777℃
    B. 为使玉米粒炸成爆米花,炉内温度至少为1177℃
    C. 打开炉盖,当炉内温度变为327℃时,炉内剩余气体与加热前气体的质量之比为1:2
    D. 打开炉盖,当炉内温度变为327℃时,炉内剩余气体与加热前气体的质量之比为1:4
    7.如图甲所示,太空舱中弹簧振子沿轴线AB自由振动,一垂直于AB的弹性长绳与振子相连,以振子的平衡位置为坐标原点O,沿绳方向为x轴,沿弹簧轴线方向为y轴.振子振动一段时间后,某时刻(t0=0)绳子的波形如图乙中实线所示,经过t1=0.2s后的波形如图乙中虚线所示,P为x=2m处的质点,Q为x=4m处的质点,则( )
    A. 绳子上质点P、Q的起振方向相反
    B. 弹簧振子振动频率的最大值为1.25Hz
    C. 绳子上产生的波的传播速度可能为15m/s
    D. t=1.0s时,质点Q的位置在y=−10cm处
    二、多选题:本大题共3小题,共12分。
    8.一个质点以O点为平衡位置,在 A、B间做简谐运动,如图甲所示,它的振动图像如图乙所示,设向右为正方向,下列说法正确的是( )
    A. 该质点的振动方程为x=0.05sin(2.5πt+π2)(m)
    B. 0.2s末质点的速度方向向右
    C. 0.2∼0.3s质点做加速运动
    D. 0.7s时质点的位置在O与B之间
    9.如图甲所示, B、C和P是同一水平面内的三个点,沿竖直方向振动的横波Ⅰ在介质中沿BP方向传播, P与B相距20cm,沿竖直方向振动的横波Ⅱ在同一介质中沿CP方向传播, P与C相距30cm,在t=0时刻,两列波同时分别传到B、C两点,B点的振动图像如图乙所示,C点的振动图像如图丙所示。两列波的波速都为10cm/s,两列波在P点相遇,则以下说法正确的是( )
    A. 横波I遇到100m的障碍物时会发生明显衍射现象
    B. P点的振幅为10cm
    C. 0∼4s内P点的路程为120cm
    D. t=8.0s时P正经过平衡位置
    10.在四冲程内燃机的奥托循环中,一定质量的理想气体经历两个绝热和两个等容的循环过程,从状态 a依次经过状态b、c和d后再回到状态a,其p−V图像如图所示。下列说法正确的是( )
    A. 气体在状态a时的内能小于状态b时的内能
    B. 气体分子的平均动能Eka=EkbC. 在由状态c到d的过程中,单位时间内气体分子对汽缸壁单位面积的碰撞次数一定减小
    D. 在由状态a经b到c的过程中,气体吸收的热量小于由状态c经d到a过程中放出的热量
    三、实验题:本大题共2小题,共18分。
    11.在用单摆测量重力加速度时,小明将小锁头栓接在不易形变的细丝线一端,另一端固定在 O点,并在细线上标记一点A,如图所示。
    (1)将小锁头拉到某一高度(细线与竖直方向夹角很小)由静止释放,当锁头第一次到达最低点D时开始计时并计数为1,以后锁头每到达D点一次,计数增加1,计数为N时,秒表测出单摆运动时间为t,则该单摆的周期T=__________;
    (2)他保持A点以下的细线长度不变,通过改变 OA间细线长度L以改变摆长,并测出单摆运动对应的周期 T,测量多组数据后,作出图乙所示图像,图像纵坐标应为__________(选填“T”、“T2”、“1T”、“1T2”);
    (3)已知图像的斜率为k,可求得当地的重力加速度g=__________。
    12.如图甲所示,图中阴影部分ABC为透明材料制成的柱形光学元件的横截面,AC为半径为R的14圆弧,甲、乙两个实验小组为测量该光学元件的折射率,先通过作图确定了圆弧圆心 O的位置。请回答下面问题:
    (1)甲组经过讨论,设计实验方案,进行了如下操作:
    ①在O处插大头针P1,在BC边右侧合适位置插大头针P2,调整观察角度,再插上大头针P3,使P3把P1和P2都挡住;
    ②画出元件边界,作出图乙所示光路图,以P2、P3连线与BC边交点O′为圆心作圆,分别过圆与直线OO′和P2P3的交点作BC边的垂线,垂足分别为N1、N2;
    ③用刻度尺测出线段O′N1和O′N2的长度分别为d1、d2,则该元件的折射率n=__________;
    (2)乙组同学决定采用相同的方案,先在O处插一枚大头针P1,然后在线段OB和OC之间某一位置插大头针P2,但在BC边右侧任意位置观察,发现P2都无法挡住P1,经过小组讨论分析,发现原因是__________,现将P2向__________边方向移动(选填“OB”或“OC”),在 BC边右侧观察到P2挡住P1;
    (3)若测得该元件的折射率n=2,在O处固定一点光源,只考虑首次从圆弧AC直接射向AB、BC的光线,从点光源射向圆弧AC的光中,有一部分不能从AB、BC面直接射出,则这部分光照射到圆弧AC上的弧长为__________。
    四、计算题:本大题共3小题,共30分。
    13.如图所示的减震垫上布满了12个完全相同的圆柱状薄膜气泡,每个薄膜气泡中充满体积为V0,压强为p0的理想气体。在减震垫上放上质量分布均匀的平板状物品,物品始终保持水平,稳定后每个薄膜气泡的体积均为4V05。若薄膜气泡内气体的温度为22℃,不计薄膜的重力和弹力,重力加速度为 g。
    (1)放上物品稳定后,若气体温度不变,则每个薄膜气泡内气体的压强为多少;
    (2)取走物品稳定后,每个气泡中气体压强均恢复到p0,体积均增大为6059V0,则气泡中气体的温度改变了多少。
    14.在河中用鱼叉捕鱼时,渔民们都知道不能直接向看到鱼的方向掷出鱼叉。如图所示,渔民的眼睛距河面1.5米,一条鱼在水面下2米,渔民看到这条鱼在视线与水面成37∘的方向上。已知真空中光速为c,水的折射率为n=43,sin37∘=0.6,cs37∘=0.8。
    (1)求光在水中的传播速度;
    (2)求鱼距渔民眼睛的实际水平距离;
    (3)假设鱼叉掷出后做直线运动,渔民掷出鱼叉的方向应与水面成多少度角?
    15.如图甲所示,一个劲度系数为 k的轻弹簧一端固定在桌面上,使其直立,另一端上下叠放着物块 A、B,两物块质量分别为m和2m。当弹簧和两物块组成的系统静止时,从上方拿走物块B,物块A开始在竖直方向上做简谐运动,如图乙所示。质量为m已知重力加速度大小为g。
    (1)求A做简谐运动的最大加速度和振幅;
    (2)求A上升到最高点时,桌面受到弹簧给的弹力大小和方向。
    (3)若弹簧振子的周期为T=2π m0k,其中m0为振子质量,k为弹簧劲度系数。拿走物块B,开始计时,求弹簧恢复到原长的时间。
    答案和解析
    1.【答案】D
    【解析】【分析】
    变化的磁场产生电场,变化的电场产生磁场。电磁波的传播不需要介质。电磁波在真空中传播速率相等。赫兹通过电火花实验证实了电磁波的存在。
    本题考查了电磁波的产生、传播规律,解题的关键是明确麦克斯韦的电磁场理论,即变化的磁场产生电场,变化的电场产生磁场。
    【解答】
    A、根据麦克斯韦的电磁场理论可知,均匀变化的电场周围产生恒定的磁场,不一定是变化的磁场,周期性变化的电场周围产生同频率周期性变化的磁场,故A错误;
    B、各种频率的电磁波在真空中的传播速率都相同,均为光速,故B错误;
    C、电磁波的传播不需要介质,机械波传播需要介质,故C错误;
    D、麦克斯韦首先预言了电磁波的存在,赫兹通过电火花实验证实了电磁波的存在,故D正确。
    2.【答案】D
    【解析】【分析】本题考查了扩散、物体的内能、气体压强、分子力与分子势能等热学的知识,这部分知识比较零碎,但是不难,需要在学习中多理解多记忆,做好笔记。
    【解答】A.盐分子在水中的运动是扩散现象而非布朗运动,A错误;
    B.物体的内能由温度、体积、物质的量及物态共同决定,B错误;
    C.由气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数,可以算出气体分子所占的体积,但是得不到气体分子的体积,故C错误;
    D.分子间距离从无限远减小到r0的过程中,分子间作用力表现为引力,且先增大后减小,分子力做正功,分子势能一直减小,所以D正确.
    故选 D。
    3.【答案】A
    【解析】AC、夜间气温低,分子的平均动能更小,但不是所有分子的运动速率都更小,故A正确、C错误;
    BD、由于汽车轮胎内的气体压强变低,轮胎会略微被压瘪,则单位体积内分子的个数更多,分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力更小,BD错误。
    故选:A。
    4.【答案】C
    【解析】【分析】
    入射光的强度影响单位时间内发出光电子的数目,不影响光电子的最大初动能;
    依据光电效应发生条件,入射光的频率不小于极限频率,再结合紫外线频率大于红光,即可判定;
    根据饱和电流的大小,结合n=Ite 求出每秒内由K极发射的光电子数目;
    解决本题的关键掌握光电效应方程,以及知道光的强度影响单位时间内发出光电子的数目。
    【解答】A、用紫外线照射阴极,发生光电效应现象,当改用红光照射时,由于红光的频率小于紫外线,则不一定会发生光电效应现象,该报警器不一定能正常工作,故A错误;
    B、由光电效应方程可知:Ekm=hν−W0,逸出光电子的最大初动能随着照射光频率的增大而增大,但不是成正比,故B错误;
    C、若用更强的同一频率紫外线照射阴极,每秒内发射的电子数为n,则:I=ne,光电流变大,故C正确;
    D、若用更强的同一频率紫外线照射阴极,大部分光电子的初动能增大,故D错误。
    故选:C。
    5.【答案】A
    【解析】【分析】
    根据题意得出光的折射角的大小关系,结合折射定律得出光的折射率的大小关系;根据折射率的计算公式得出光的传播速度的大小关系;根据波速的计算公式得出光的波长大小关系,根据△x=Ldλ分析双缝干涉的条纹间距关系。
    本题主要考查了光的折射定律,理解光的折射特点,结合几何关系和折射定律即可完成分析。
    【解答】
    B.根据光路图可知,两束光的入射角相等,在介质中 a光的折射角大, b光的折射角小,根据折射定律n=sinisinr可知,水滴对a光的折射率小于对b光的折射率,故B错误;
    A.由于水滴对a光的折射率小于对b光的折射率,则a光的频率小于b光的频率,所以a光的波长大于b光的波长,故A正确;
    C.根据v=cn可知,在该介质中 a光的传播速度大于b光的传播速度,故 C错误;
    D.根据△x=Ldλ可知,在相同的条件下,a光的波长大于b光的波长,所以a光对应的干涉条纹间距较宽,故 D错误。故选A。
    6.【答案】C
    【解析】AB.开始时,封闭铁炉内气体(可视为理想气体)的温度为室温 t0=27 ,气体的压强为 p0 。玉米粒内外压强差为 3.5p0 才能炸成爆米花,则内部最终压强至少为4.5p0,根据等容方程有p1T1=p2T2,解得炉内温度至少为t=1077∘C,故AB错误;
    CD.打开炉盖,当炉内温度变为327∘C时,根据理想气体状态方程有p0V1T1=p0V3T3,炉内剩余气体与加热前气体的体积之比为V1V3=12,故炉内剩余气体与加热前气体的质量之比为1:2,C正确,D错误。
    故选C。
    7.【答案】D
    【解析】【分析】
    本题主要考查波的图像和波的周期性多解问题,明确图像的物理意义是解决问题的关键。绳子上各质点的起振方向都与波源的起振方向相同;结合题意,根据机械波的传播特点和周期性以及公式v=ΔxΔt和f=1T分析弹簧振子振动频率和波的传播速度;结合波的图像可得质点Q的振动方程,即可求解t=1.0s时质点Q的位置,由此分析即可正确求解。
    【解答】A.绳子上各质点的起振方向都与波源(弹簧振子)的起振方向相同,故A错误;
    B.波源在坐标原点,绳子上产生的波只能向右传播,由t0到t1波传播的距离Δx=nλ+14λ=(4n+1)m(n=0、1、2、⋯),0.2s=nT+14T,(n=0、1、2、⋯),则波速v=ΔxΔt=(20n+5)m/s(n=0、1、2⋯),T=0.84n+1s(n=0、1、2、⋯),当n=0时,该波振动周期最大值为0.8s,则质点P的振动频率最小值为1.25Hz,故B错误;
    C.绳子各质点都是在波源(振子)的驱动下做受迫振动,受迫振动的频率与驱动力频率相同,据以上分析可知,该波的波速不可能为15m/s,故C错误;
    D.根据波的图像和以上分析可知,在t=1.0s时刻,质点Q位移y=−0.1sin(2πT×1)m=−0.1sin(2π0.84n+1)m=−0.1sin(10n+2.5)π(n=0、1、2、3⋯)m=−0.1m=−10cm,故D正确。
    8.【答案】AD
    【解析】【分析】
    本题的关键是根据振动图象得到质点的振动方程,会结合图象分析质点的速度、加速度、位移、位置等物理量。
    【解答】
    A.由图乙知,质点振动的振幅为 0.05m ,周期为T=0.8s
    则可知ω=2πT
    代入得ω=2π0.8rad/s=2.5πrad/s
    故该质点的振动方程为x=0.05sin2.5πt+θ
    且当 t=0 时, x=0.05m ,代入可得θ=π2
    故该质点的振动方程为x=0.05sin2.5πt+π2,故A正确;
    B.由题知向右为正方向,根据振动图像得 0.2s 末质点经过平衡位置向负的最大位移振动,所以此时速度方向从O指向A,方向向左,故B错误;
    C. 0.2∼0.3s 质点由平衡位置向负的最大位移振动,此过程速度的方向与所受回复力的方向相反,故质点在做减速运动,故C错误;
    质点在平衡位置和正的最大位移处之间,所以在O与B之间,故D正确;
    故选AD。
    9.【答案】BD
    【解析】【分析】
    由图读出周期和振幅,由波速公式求出波长;根据发生明显衍射的条件分析A选项;根据P到B、C的路程差与波长的关系,分析P的振动是加强还是减弱,再研究t=4s时,P点的位置,从而即可求解。
    本题的解题关键是掌握波的叠加原理进行分析,根据路程差和起振方向关系进行分析,知道波速、波长和频率之间的关系。
    【解答】
    A.横波I的波长为λ1=vT1=10×1cm=10cm=0.1m
    发生明显衍射现象的条件是障碍物的尺寸比波长小或者差不多,可知横波I遇到100m的障碍物时不会发生明显衍射现象,故A错误;
    B.横波II的波长为λ2=vT2=10×1cm=10cm=0.1m
    即两列波的波长相等,且满足xPB=20cm=2λ1;xPC=30cm=3λ2
    结合图乙和图丙可知,当横波II的波谷到达 P 点时,横波I的波峰也刚好到达 P 点,即 P 点为振动减弱,两列波叠加后, P 点的振幅为AP=A2−A1=10cm
    故B正确;
    C.横波I从 B 点传到 P 点需要时间为t1=2010s=2s
    横波II从 C 点传到 P 点需要时间为t2=3010s=3s
    说明在 0∼3s 内,只有在 2∼3s 内横波I引起 P 的振动,路程为s1=4A1=4×30cm=120cm
    在 3∼4s 内横波I、II同时引起 P 的振动,路程为s2=4(A2−A1)=4×10cm=40cm
    则 0∼4s 内P点的路程为s=s1+s2=160cm
    故C错误;
    D. t=8.0s 时,横波I、II均向前传播了x=vt=10×8cm=80cm
    此时横波I越过 P 点的距离为x1=80cm−20cm=60cm=6λ1
    由图乙可知横波I在 P 点引发的振动正经过平衡位置,横波II越过 P 点的距离为x2=80cm−30cm=50cm=5λ2
    由图丙可知横波II在 P 点引发的振动正经过平衡位置,所以在 t=8.0s 时P正经过平衡位置,故D正确。
    故选BD。
    10.【答案】AC
    【解析】【分析】
    理想气体内能与温度有关,根据热力学第一定律判断;根据绝热压缩和热力学第一定律判断;根据p−V图象“面积”及热力学第一定律判断。
    本题考查气体定律以及热力学第一定律的综合运用,解题关键是要先根据气体实验定律判断气体的p、V、T的变化,然后结合热力学第一定律公式△U=W+Q进行分析,其中特别需要注意的是p−V图象“面积”即为气体做功大小。
    【解答】
    A.从状态a到b是绝热过程,体积减小,外界对气体做正功,根据热力学第一定律可知,气体内能增加,则气体在状态 a时的内能小于状态b时的内能,故A正确;
    B.由于气体在状态a时的内能小于状态b时的内能,可知TaTd,分子平均动能满足Ekc>Ekd;从状态d到a气体发生等容降压,则气体温度降低,分子平均动能满足Ekd>Eka;故B错误;
    C.从状态c到d为绝热过程,体积增大,气体对外界做正功,内能减少,分子平均动能减小,分子数密度减小,则单位时间内气体分子对气缸壁单位面积的碰撞次数一定减小,故 C正确;
    D.由状态a经b到c的过程中,外界对气体做的正功为W1,吸收的热量为Q1,由状态c经d到a过程中,气体对外界做的正功为W2,放出的热量为Q2,由热力学第一定律可得ΔU=W1+Q1−W2−Q2=0
    p−V图像中,图线与坐标轴所围成的面积表示外界对气体做功的绝对值,则有W10,则由状态a经b到c的过程中,气体吸收的热量大于由状态c经d到a过程中放出的热量,故D错误。
    11.【答案】(1)2tN−1
    (2)T2
    (3)4π2k

    【解析】【分析】根据单摆一周内经过两次平衡位置求解周期;应用单摆周期公式求出T2−L的表达式分析坐标,结合图像分析重力加速度与斜率的关系。
    本题考查了用单摆测量重力加速度的实验,知道实验原理与实验注意事项、应用单摆周期公式结合图像斜率即可正确解题。
    【解答】
    (1)单摆一周内经过两次平衡位置,由题意可知t=N−1T2
    解得T=2tN−1
    (2)设A点距小锁头重心距离为 L0 ,根据单摆周期公式T=2π L+L0g
    化简得T2=4π2gL+4π2gL0
    可知图乙所示图像纵坐标应为 T2
    (3)T2−L 图像的斜率为 k ,根据k=4π2g
    解得g=4π2k
    12.【答案】(1)d2d1;(2)经P1P2的光线在BC面上发生全反射;OC;(3)πR6。
    【解析】【分析】(1)根据折射定律可知n=sin∠N2P2O′sin∠CP1O′=d2Rd1R=d2d1;
    (2)发现P2都无法挡住P1,原因是光线发生了全反射,应减小入射角,即将P2向OC边方向移动。
    (3)若测得该元件的折射率n=2,则sinC=1n=12,所以发生全发射的临界角为30∘,根据几何关系可知,∠MOQ=30∘,在OM和OQ之间的光线不能从从AB、BC面直接射出,则这部分光照射到圆弧AC上的弧长为30∘360∘⋅2πR=πR6。
    【分析】(1)根据折射定律以及数学知识进行求解;;
    (2)根据实验的原理进行分析;
    (3)根据折射率和临界角的关系可求出临界角的大小,根据几何关系进行求解。
    本题主要考查测量光学元件的折射率的实验,题目比较新颖,抓住题干有用信息进行解答。
    13.【答案】(1)由玻意尔定律可得p0×V0=p1×45V0解得p1=54p0
    (2)放上物品后温度为T1=(273+22)K
    则由理想气体状态方程可得p1×45V0T1=p0×6059V0T2
    解得T2=300K
    则气泡中气体的温度改变量为△T=T2−T1=5K
    【解析】本题考查气体方程,选择一定质量的气体,利用合适的规律。(1)利用波意尔定律求解;(2)利用理想气体方程求解。
    14.【答案】解:(1)根据n=cv可得v=34c。
    (2)光路如图所示:
    根据n=sinisinr,i=90∘−θ
    解得i=53∘,r=37∘
    根据几何关系OD=DEtanθ=2m,AB=OBtanr=1.5m
    即鱼距离他的实际水平距离xAC=AB+OD=3.5m。
    (3)因为CE=CD+DE=3.5m
    故AE与水平面夹角为45∘,即应瞄准与水平面成45∘的方向掷出鱼叉。

    【解析】本题主要考查折射定律,关键是画出正确的光路图,利用折射定律结合几何关系分析求解。
    (1)根据n=cv求出光在水中的传播速度;
    (2)根据题意画出光路图,利用折射定律结合几何关系分析求解;
    (3)根据几何关系分析角度。
    15.【答案】解:(1)A处于甲图中的状态时,设弹簧压缩量为 Δx1
    当取走B的瞬间, A位于简谐运动的最低点,此时 A的加速度最大,
    对A由牛顿第二定律可得:kΔx1−mg=ma,a=2g
    即A做简谐运动的最大加速度为2g
    当A位于平衡的位置时,设弹雷压缩量为Δx2时,
    则A做简谐运动的振幅为:
    A=Δx1−Δx2,即
    A=2mgk;
    (2)当A上升到最高点时, A的加速度也为2g,方向竖直向下,故知弹簧此时处于拉伸状态,设弹簧拉伸量为
    Δx3对A有:
    kΔx3+mg=ma
    Δx3=mgk
    此时桌面受到弹簧给的弹力大小为:
    FN=kΔx3,FN=mg,竖直向上。
    (3)A从最低点运动到平衡位置的时间:
    t1=T4;
    当弹簧恢复原长时, A相对于平衡位置的位移为A2 ,
    ,故A从平衡位置运动第一次到弹簧恢复原长所需的时间:
    t2=T12;
    ;故弹簧第一次恢复原长时间为:
    t=t1+t2=T3;
    最高点到恢复到原长时间t3=T6故弹簧第二次恢复原长时间为t′=T2+T6=2T3
    考虑简谐振动的周期性故弹簧恢复到原长的时间为
    2(13+n)π mk或2(23+n)π mk(n=0,1,2,3)
    【解析】本题考查了简谐运动的动力学分析、简谐运动的振幅、周期和时间的计算。在A处于甲图状态时,通过牛顿第二定律求出A的最大加速度,并确定振幅。在A上升到最高点时,再次利用牛顿第二定律分析弹簧的状态和桌面受到的弹力。对于A的运动时间,首先确定从最低点到平衡位置的时间,然后利用简谐运动的对称性求出从平衡位置到弹簧恢复原长的时间,最后考虑简谐振动的周期性,得出弹簧恢复到原长的总时间。
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