2021屆全國學(xué)海大聯(lián)考新高考原創(chuàng)預(yù)測試卷（三）物理

2021屆全國學(xué)海大聯(lián)考新高考原創(chuàng)預(yù)測試卷（三）

物理

★祝考試順利★

注意事項(xiàng)：

1、考試范圍：高考范圍。

2、答題前，請先將自己的姓名、準(zhǔn)考證號用0.5毫米黑色簽字筆填寫在試題卷和答題卡

上的相應(yīng)位置，并將準(zhǔn)考證號條形碼粘貼在答題卡上的指定位置。用2B鉛筆將答題卡上試卷

類型A后的方框涂黑。

3、選擇題的作答：每個(gè)小題選出答案后，用2B鉛筆把答題卡上對應(yīng)題目的答案標(biāo)號涂

黑。寫在試題卷、草稿紙和答題卡上的非選擇題答題區(qū)域的答案一律無效。

4、主觀題的作答：用簽字筆直接答在答題卡上對應(yīng)的答題區(qū)域內(nèi)。寫在試題卷、草稿紙

和答題卡上的非答題區(qū)域的答案一律無效。如需改動，先劃掉原來的答案，然后再寫上新答

案；不準(zhǔn)使用鉛筆和涂改液。不按以上要求作答無效。

5、選考題的作答：先把所選題目的題號在答題卡上指定的位置用2B鉛筆涂黑。答案用

0.5毫米黑色簽字筆寫在答題卡上對應(yīng)的答題區(qū)域內(nèi)，寫在試題卷、草稿紙和答題卡上的非選

修題答題區(qū)域的答案一律無效。

6、保持卡面清潔，不折疊，不破損，不得使用涂改液、膠帶紙、修正帶等。

7、考試結(jié)束后，請將本試題卷、答題卡、草稿紙一并依序排列上交。

一、選擇題

1.2013年我國相繼完成“神十”與“天宮”對接、“嫦娥”攜“玉兔”落月兩大航天工程。

某航天愛好者提出“玉兔”回家的設(shè)想：如圖，將攜帶“玉兔”的返回系統(tǒng)由月球表面發(fā)射

到h高度的軌道上，與在該軌道繞月球做圓周運(yùn)動的飛船對接，然后由飛船送“玉兔”返回

地球。設(shè)'‘玉兔”質(zhì)量為m,月球?yàn)镽,月面的重力加速度為g月。以月面為零勢能面?“玉

??Mmh

兔”在h高度的引力勢能可表示為月,=6麗""，其中G為引力常量，M為月球質(zhì)量，若

忽略月球的自轉(zhuǎn)，從開始發(fā)射到對接完成需要對“玉兔”做的功為（）

R+h艮鬻修

c.坐"+&)D.*NR)

R+h2

【答案】B

【解析】

【詳解】根據(jù)萬有引力提供向心力，得:

八Mmv2

G----------7=m-------

(R+/I)2R+h

在月球表面上，由重力等于萬有引力，則得:

-Mm'

G-^-=mSn

即有。從=8月片

“玉兔”繞月球做圓周運(yùn)動的動能

E77.=-1mv2

k2

m8,]R

聯(lián)立以上三式解得：Ek=

k2（/?+/i）

GMmh_mgRh

玉兔”在h高度的引力勢能為E0=n

R(R+h)~R+h

根據(jù)功能關(guān)系得：從開始發(fā)射到對接完成需要對“玉兔”做的功為

—+4=需心）

故應(yīng)選B。

點(diǎn)晴：先根據(jù)萬有引力提供向心力，以及重力等于萬有引力，求出“玉兔”繞月球做圓周運(yùn)

動的動能，再根據(jù)功能關(guān)系求解需要對“玉兔”做的功。

2.“世界上第一個(gè)想利用火箭飛行的人”是明朝的士大夫萬戶。他把47個(gè)自制的火箭綁在椅

子上，自己坐在椅子上，雙手舉著大風(fēng)箏，設(shè)想利用火箭的推力，飛上天空，然后利用風(fēng)箏

平穩(wěn)著陸。假設(shè)萬戶及所攜設(shè)備（火箭（含燃料）、椅子、風(fēng)箏等）總質(zhì)量為M,點(diǎn)燃火箭后在極

短的時(shí)間內(nèi)，質(zhì)量為m的熾熱燃?xì)庀鄬Φ孛嬉訴。的速度豎直向下噴出。忽略此過程中空氣阻

力的影響，重力加速度為g,下列說法中正確的是

A.火箭的推力來源于空氣對它的反作用力

B.在燃?xì)鈬姵龊蟮乃查g，火箭的速度大小為上迎

M-m

2y2

C.噴出燃?xì)夂笕f戶及所攜設(shè)備能上升的最大高度為-----J

g（M

I）.在火箭噴氣過程中，萬戶及所攜設(shè)備機(jī)械能守恒

【答案】B

【解析】

【分析】

火箭的推力來源于燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生的向后噴出的高溫高壓氣體對火箭的反作用力，在燃?xì)鈬?/p>

出后的瞬間，視萬戶及所攜設(shè)備（火箭（含燃料）、椅子、風(fēng)箏等）為系統(tǒng)，動量守恒，噴出燃

氣后萬戶及所攜設(shè)備做豎直上拋運(yùn)動。

【詳解】A、火箭的推力來源于燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生的向后噴出的高溫高壓氣體對火箭的反作用力，

故A錯誤；

B、在燃?xì)鈬姵龊蟮乃查g，視萬戶及所攜設(shè)備（火箭（含燃料）、椅子、風(fēng)箏等）為系統(tǒng)，動量守

恒，設(shè)火箭的速度大小為v,規(guī)定火箭運(yùn)動方向?yàn)檎较颍瑒t有（加-"）”m％=0,解得火

箭的速度大小為丫=」色」，故B正確;

M-m

C、噴出燃?xì)夂笕f戶及所攜設(shè)備做豎直上拋運(yùn)動，根據(jù)運(yùn)動學(xué)公式可得上升的最大高度為

故C錯誤;

2g2(M

D、在火箭噴氣過程中，燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生的向后噴出的高溫高壓氣體對萬戶及所攜設(shè)備做正功,

所以萬戶及所攜設(shè)備機(jī)械能不守恒，故D錯誤；

故選Bo

【點(diǎn)睛】關(guān)鍵是、在燃?xì)鈬姵龊蟮乃查g，視萬戶及所攜設(shè)備（火箭（含燃料）、椅子、風(fēng)箏等）

為系統(tǒng)，動量守恒；在火箭噴氣過程中，燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生的向后噴出的高溫高壓氣體對萬戶

及所攜設(shè)備做正功，所以萬戶及所攜設(shè)備機(jī)械能不守恒。

3.三個(gè)半徑相同的彈性球，靜止置于光滑水平面的同一直線上，順序如圖所示，已知

nv=4m.當(dāng)A以速度v。向B運(yùn)動，若要使得BC碰后C具有最大速度，則B的質(zhì)量應(yīng)為（）

A.mB.2mC.3mD.4m

【答案】B

【解析】

設(shè)B球的質(zhì)量為M。以碰撞前A球的速度方向?yàn)檎珹球與B球發(fā)生彈性碰撞，設(shè)碰撞后的速

度分別為Vi和v2,根據(jù)A球與B球動量守恒得：mvo=mvj+Mv2

由能量守恒定律得：-mVo'—mv「+—Mv/

222

解得…；

M+m

B球與C球發(fā)生彈性碰撞，設(shè)碰撞后的速度分別為v'2和va,由能量守恒定律得:

一MV22--Mv，2?+—X（4m）v：

222

規(guī)定碰撞前A球的速度方向?yàn)檎?，由動量守恒定律?

,

MV2=MV2+4mv3

2MV2

解得:V3=

M+4m

2M2mv0_4mv0

故C球碰撞后的速度為：/―廠M+4^+5，〃

M

由數(shù)學(xué)關(guān)系解得：M=R/=2m時(shí)，C球碰撞后的速度最大。故選B。

點(diǎn)睛：本題貌似發(fā)生很多次碰撞，但只要依次分析，會發(fā)現(xiàn)僅僅碰撞兩次，如果真是發(fā)生很

多次碰撞，也要先依次分析，然后找規(guī)律簡化過程.關(guān)鍵要掌握動量守恒定律和能量守恒定

律的應(yīng)用。

4.如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為如帶電量為的粒子在勻強(qiáng)電場中運(yùn)動，依次通過等腰直角三角

形的三個(gè)頂點(diǎn)aB,粒子在/、8兩點(diǎn)的速率均為外，在C點(diǎn)的速率為亞％,已知AB=d,

5

勻強(qiáng)電場在4回平面內(nèi)，粒子僅受電場力作用。則該勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小為

B.2?

5qd

D鬲%2

5qd

【答案】A

【解析】

【詳解】根據(jù)題意可知，粒子在48兩點(diǎn)的速率均為％,A,27兩點(diǎn)為等勢點(diǎn)，4?兩點(diǎn)的連

線為等勢線，電場強(qiáng)度的方向垂直連線；由幾何關(guān)系可知，。點(diǎn)到48的距離S=@,對于

2

粒子從。到/（或6）,由動能定理可得：

p_121芳、2

qEs=-mv0—

解得:

4機(jī)片

5qd

A.刨龍，與結(jié)論相符，選項(xiàng)A正確；

5qd

B.網(wǎng)g,與結(jié)論不相符，選項(xiàng)B錯誤；

5qd

c.R1竺仁，與結(jié)論不相符，選項(xiàng)C錯誤;

5qd

D."吟,與結(jié)論不相符，選項(xiàng)D錯誤;

5qd

5.據(jù)報(bào)道，2020年我國首顆“人造月亮”將完成從發(fā)射、人軌、展開到照明的整體系統(tǒng)演示

驗(yàn)證。“人造月亮”是一種攜帶大型空間反射鏡的人造空間照明衛(wèi)星，將部署在距離地球

500km以內(nèi)的低地球軌道上，其亮度是月球亮度的8倍，可為城市提供夜間照明。假設(shè)“人造

月亮”繞地球做圓周運(yùn)動，則“人造月亮”在軌道上運(yùn)動時(shí)

A.“人造月亮”的線速度等于第一宇宙速度

B.“人造月亮”的角速度大于月球繞地球運(yùn)行的角速度

C.“人造月亮”的向心加速度大于地球表面的重力加速度

D.“人造月亮”的公轉(zhuǎn)周期大于月球的繞地球運(yùn)行的周期

【答案】B

【解析】

【分析】

知道第一宇宙速度的物理意義，研究“人造月亮”繞地球做勻速圓周運(yùn)動，根據(jù)萬有引力提

供向心力，列出等式表示出所要比較的物理量；

【詳解】A、第一宇宙速度是人造衛(wèi)星的最小發(fā)射速度，也是人造衛(wèi)星的最大運(yùn)行速度，根據(jù)

絲絲=加三可得v二J也,所以“人造月亮”的運(yùn)行速度不可能等于第一宇宙速度，

故A錯誤;

B、根據(jù)~二加。2「可得0=手，由于“人造月亮”繞地球做圓周運(yùn)動的半徑小于

月球繞地球運(yùn)行的半徑，所以“人造月亮”的角速度大于月球繞地球運(yùn)行的角速度，故B正

確；

C、根據(jù)=可得g="，由于“人造月亮”繞地球做圓周運(yùn)動的半徑大于地球半

rr

徑，所以“人造月亮”的向心加速度小于地球表面的重力加速度，故C錯誤；

D、根據(jù)？華二"彳廠可得丁=?絲土,由于“人造月亮”繞地球做圓周運(yùn)動的半徑

r2T2VGM

小于月球繞地球運(yùn)行的半徑，所以“人造月亮”的公轉(zhuǎn)周期小于月球的繞地球運(yùn)行的周期,

故D錯誤；

故選Bo

【點(diǎn)睛】關(guān)鍵是根據(jù)萬有引力提供向心力，列出等式表示出所要比較的物理量。

6.如圖所示，橫截面為直角三角形的斜劈4,底面靠在粗糙的豎直墻面上，力尸指向球心水平

作用在光滑球8上，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)力尸增大時(shí)，系統(tǒng)還保持靜止，則下列說法正確

的是（）

A.1所受合外力增大

B.1對豎直墻壁的壓力不變

C.6對地面的壓力一定不變

D.墻面對4的摩擦力可能變?yōu)榱?/p>

【答案】D

【解析】

【詳解】A.物體力一直處于靜止，所受合外力一直為零不變，故A錯誤；

B.以整體為研究對象，受力分析，根據(jù)平衡條件，水平方向：滬凡/V為豎直墻壁對4的彈力,

少增大，則N增大，所以由牛頓第三定律可得：/對豎直墻壁的壓力增大。故B錯誤；

C.對8受力分析，如圖：

根據(jù)平衡條件：用Nsin0廠增大，則V增大,

=的"cos。，M增大，則增大，根據(jù)牛頓第三定律得，球?qū)Φ孛娴膲毫υ龃螅蔆

錯誤；

D.以整體為研究對象，豎直方向：N"若M'增大至與蛤相等，則40,故D正確。

7.在平直公路上行駛的。車和。車,其位移一時(shí)間（X—Z）圖象分別為圖中直線。和曲線〃，已

知b車的加速度恒定且等于-2m/s?,f=3s時(shí),直線”和曲線匕剛好相切,則

Q

A.。車做勻速運(yùn)動且其速度為匕=-m/s

B.7=0時(shí)，〃車和。車的距離飛=9m

C.t=3s時(shí)，a車和b車相遇，但此時(shí)速度不等

D./=1s時(shí),b車的速度為10m/s

【答案】B

【解析】

【詳解】A、a車圖像是傾斜直線，所以該車作勻速直線運(yùn)動，該車速度為

v=—=^^=2m/s,故A錯誤；BC、f=3s時(shí)，直線a和曲線b剛好相切，則b車此時(shí)速

△t3

慢為2mls,故C錯誤；由u=%+G得，b車的初速度為%=v—af=2—(―2)x3=8m/s,

b車在第一秒內(nèi)位移為x==&*1一/x2x產(chǎn)=7m，則f=0時(shí)，。車和〃車的距離

%=7+2=9加，故B正確；D、f=1s時(shí),b車的速度為v=8—2xl=6加/5,故D錯誤。本

題選Bo

【點(diǎn)睛】本題抓住3秒末圖像相切速度相等來展開解題即可。

8.低碳、環(huán)保是未來汽車的發(fā)展方向.某汽車研發(fā)機(jī)構(gòu)在汽車的車輪上安裝了小型發(fā)電機(jī)，

將減速時(shí)的部分動能轉(zhuǎn)化并儲存在蓄電池中，以達(dá)到節(jié)能的目的.某次測試中，汽車以額定

功率行駛一段距離后關(guān)閉發(fā)動機(jī)，測出了汽車動能E*與位移x的關(guān)系圖象如圖所示，其中①

是關(guān)閉儲能裝置時(shí)的關(guān)系圖線，②是開啟儲能裝置時(shí)的關(guān)系圖線.已知汽車的質(zhì)量為1000kg,

設(shè)汽車運(yùn)動過程中所受地面阻力恒定，空氣阻力不計(jì).根據(jù)圖象所給的信息可求出()

A.汽車行駛過程中所受地面的阻力為1000N

B.汽車的額定功率為90kW

C.汽車開啟儲能裝置后向蓄電池提供的電能為5X105J

D.汽車加速運(yùn)動的時(shí)間為22.5s

【答案】C

【解析】

【詳解】A.對于圖線①，根據(jù)動能定理得：-加0-瓦.

故有:

8xlQ5

N=2000N,

X(U-7)xlO2

故A錯誤；

B.設(shè)汽車勻速運(yùn)動的速度為r,則有線=g機(jī)/得：

生迎向s=40m/s，

1000

汽車的額定功率為：

P=Fv=fv=2X103X40W=80kW,

故B錯誤；

C.根據(jù)功能關(guān)系得到：汽車開啟儲能裝置后向蓄電池提供的電能為：

5325

E=EA-A=8xlO-2xlOxl.5xlO=5xlOJ,

故C正確；

D.對于加速運(yùn)動過程，根據(jù)動能定理得：Pt-fS-民「瓜,代入數(shù)據(jù)解得到:

8xlO5-5xlO5+2xlO3x5xlO2

s=16.25s，

80xl03

故D錯誤。

9.幾個(gè)水球可以擋住一顆子彈？《國家地理頻道》的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是：四個(gè)水球足夠！完全相同

的水球緊挨在一起水平排列，子彈在水球中沿水平方向做勻變速直線運(yùn)動，恰好能穿出第4

個(gè)水球，則下列判斷正確的是（）

656

A.子彈在每個(gè)水球中的速度變化相同

B.子彈在每個(gè)水球中運(yùn)動的時(shí)間不同

C.每個(gè)水球?qū)ψ訌椀臎_量不同

D.子彈在每個(gè)水球中的動能變化相同

【答案】BCD

【解析】

【詳解】A.設(shè)水球的直徑為d,子彈運(yùn)動的過程為勻減速直線運(yùn)動，直到末速度為零，我們

可以應(yīng)用逆過程，相當(dāng)于子彈初速度為零做勻加速直線運(yùn)動。

因?yàn)橥ㄟ^最后1個(gè)、最后2個(gè)、以及后3個(gè)、全部4個(gè)的位移分別為d,2d,3d和4d,根據(jù)x=

知，所用時(shí)間之比為1：五：石：2,所以子彈在每個(gè)水球中運(yùn)動的時(shí)間不同；

子彈在水球中沿水平方向做勻變速直線運(yùn)動，所以加速度相同，由△v=at可知，運(yùn)動的時(shí)間

不同，則速度的變化量不同；故A錯誤，B正確；

C.根據(jù)沖量的定義：I=Ft,受力是相同的，運(yùn)動的時(shí)間不同，所以每個(gè)水球?qū)ψ訌椀臎_量不

同。故C正確；

D.根據(jù)動能定理：△L=W=Fd,受力是相同的，運(yùn)動的位移相同，所以子彈受到的阻力對子彈

做的功相等，所以子彈在每個(gè)水球中的動能變化相同。故D正確。

故選：BCD

【點(diǎn)睛】子彈運(yùn)動的過程為勻減速直線運(yùn)動，直到末速度為零，我們可以應(yīng)用逆過程，相當(dāng)

于子彈初速度為零做勻加速直線運(yùn)動來解決此題；根據(jù)沖量的定義判斷沖量的變化；根據(jù)動

能定理判斷動能的變化。

10.假設(shè)某滑雪者從山上"點(diǎn)以水平速度外飛出，經(jīng)0時(shí)間落在山坡上N點(diǎn)時(shí)速度方向剛好沿

斜坡向下，接著從N點(diǎn)沿斜坡下滑，又經(jīng)歸時(shí)間到達(dá)坡底P處。已知斜坡AP與水平面夾角為

60°,不計(jì)摩擦阻力和空氣阻力，則（）

P

A.滑雪者到達(dá)N點(diǎn)的速度大小為2%

B.秋.〃兩點(diǎn)之間的距離為21Vo

C.滑雪者沿斜坡質(zhì)下滑的加速度大小為4

2%

D.材、尸之間的高度差為叵彩/

800

【答案】AD

【解析】

［詳解】滑雪者到達(dá)N點(diǎn)時(shí)的豎直分速度為vv=g。=%tan60",得g=",到達(dá)7點(diǎn)時(shí)

的速度大小為v=?~=2%,A正確；以N兩點(diǎn)之間的水平位移為豎直高度差

cos60°

為y=；gfo2=￥%fo，"、”兩點(diǎn)之間的距離為S=J/+y2=*%%,B錯誤；由

mgsin60°=ma,解得滑雪者沿斜坡，仍下滑的加速度大小為a=gsin60°c錯誤；

從戶之間的距離為s'=%=?%%"V/兩點(diǎn)之間的高度差為s，sin60°=LL叵%%,

248

Ma之間的高度差為h=y+s'sin60"=與5voto,D正確。

11.如圖所示，在正點(diǎn)電荷0的電場中有必、從尸和尸四點(diǎn)，收N、/為直角三角形的三個(gè)頂

點(diǎn)，廠為秘?'的中點(diǎn)，Z.I/=30°?KN、P、/四點(diǎn)處的電勢分別用6"、血、勿、加表示。

己知0“=?！钡狞c(diǎn)電荷。在雙N、。三點(diǎn)所在平面內(nèi)，則

N

FJ\

//\

?1通：________d

MP

A.點(diǎn)電荷0一定在，陽連線上

B.連接州的線段一定在同一個(gè)等勢面上

C,將正試探電荷從夕點(diǎn)搬運(yùn)到小點(diǎn)，電場力做負(fù)功

D.0!■大于殺

【答案】AD

【解析】

【詳解】A.點(diǎn)電荷的等勢面是一系列的同心圓，對于圓、圓弧上任意兩點(diǎn)的連線的中垂線一

定通過圓心，故場源電荷在助V的中垂線和程的中垂線的交點(diǎn)上，在,好的連線上，如圖所示,

故A正確；

B.線段加是只尸所在等勢面（圓）的一個(gè)弦，故B錯誤；

C.在正的點(diǎn)電荷的電場中，離場源越遠(yuǎn)，電勢越低，將正試探電荷從。點(diǎn)搬運(yùn)到2點(diǎn)，電勢

能降低，故電場力做正功，故C錯誤；

D.在正的點(diǎn)電荷的電場中，離場源越遠(yuǎn)，電勢越低，故面＞"，故D正確。

12.如圖所示，一塊足夠大的光滑平板放置在水平面上，能繞水平固定軸,MV自由轉(zhuǎn)動從而實(shí)

現(xiàn)調(diào)節(jié)其與水平面所成的傾角。板上有一根長為1=0.5ni的輕繩，一端系住一個(gè)質(zhì)量為

0.5kg的小球，另一端固定在板上的。點(diǎn)。當(dāng)平板傾角為a時(shí)，先將輕繩平行于水平軸秘V拉

直，然后給小球一沿著平板并與輕繩垂直的初速度冏=2m/s,g取10m/s2,則（）

A.若a=O。，則輕繩對小球的拉力大小為K=4N

B.若a=90°,則小球相對于初始位置可上升的最大高度為0.3m

2

C.小球能在平板上繞。點(diǎn)做完整的圓周運(yùn)動，a必須滿足的條件為sina?—

4

D.小球能在平板上繞。點(diǎn)做完整的圓周運(yùn)動，a必須滿足的條件為sina4一

【答案】AD

【解析】

【詳解】A.若行0。，則輕繩對小球的拉力大小為:

FT=m—=Q.5x——N=4N,

TI0.5

故A正確；

B.若才90。，小球不能到達(dá)最高點(diǎn)；如果上升0.3m,加重力勢能增加量

mgh=0.5X10X0.3=1.5J,

初動能

3根詔=1XO.5X22J=1J,

機(jī)械能不守恒，故B錯誤；

C.D.小球在斜面上運(yùn)動時(shí)受繩子拉力、斜面彈力、重力。在垂直斜面方向上合力為0,重力

在沿斜面方向的分量為/牘in。，小球在最高點(diǎn)時(shí)，由繩子的拉力和重力分力的合力提供向心

力：

2

FT+mgsina-m—…①

研究小球從釋放到最高點(diǎn)的過程，據(jù)動能定理:

1212

-mglsina--mv；--mv0

若恰好通過最高點(diǎn)繩子拉力片0,聯(lián)立①②解得:

sina=K22__4

3gl3x10x0.5-15

4

故小球能保持在板面內(nèi)作圓周運(yùn)動時(shí)，。最大值為arcsin?,故C錯誤，D正確。

二、實(shí)驗(yàn)填空題

13.某同學(xué)利用圖示裝置來研究機(jī)械能守恒問題，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)。4、8是質(zhì)量均為小的小物

塊，。是質(zhì)量為"的重物，力、8間由輕彈簧相連，4、，間由輕繩相連。在物塊8下放置一壓

力傳感器，重物。下放置一速度傳感器，壓力傳感器與速度傳感器相連。整個(gè)實(shí)驗(yàn)中彈簧均

處于彈性限度內(nèi)，重力加速度為g。實(shí)驗(yàn)操作如下：a.開始時(shí)，系統(tǒng)在一外力作用下保持靜

止，細(xì)繩拉直但張力為零?，F(xiàn)釋放C,使其向下運(yùn)動，當(dāng)壓力傳感器示數(shù)為零時(shí)，速度傳感器

測出，的速度為%b.在實(shí)驗(yàn)中保持力、8質(zhì)量不變，改變。的質(zhì)量也多次重復(fù)a。

壓力傳感器速度傳感器

回答下列問題:

(1)該實(shí)驗(yàn)中，材和必大小關(guān)系必需滿足材m(選填“小于”、“等于”或“大于”)

(2)為便于研究速度v與質(zhì)量〃的關(guān)系，每次測。的速度時(shí)，。已下降的高度應(yīng)(選填

“相同”或“不同”)

(3)根據(jù)所測數(shù)據(jù)，為更直觀地驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，應(yīng)作出(選填“1?_加”、

(4)根據(jù)(3)問的圖線，若圖線在縱軸上截距為6,則彈簧的勁度系數(shù)為(用題給的

已知量表示)。

【答案】(1).(1)大于；(2).(2)相同；(3).(3)V2——1—；(4).

M+m

(4)國

b

【解析】

【詳解】(1)[1]根據(jù)題意，確保壓力傳感器的示數(shù)為零，因此彈簧要從壓縮狀態(tài)到伸長狀態(tài),

那么。的質(zhì)材要大于A的質(zhì)量m；

(2)[2]要剛釋放C時(shí)，彈簧處于壓縮狀態(tài)，若使壓力傳感器為零，則彈簧的拉力為后"冷

因此彈簧的形變量為：

△廣△的+△桁巡+整=駟；

kkk

不論C的質(zhì)量如何，要使壓力傳感器示數(shù)為零，則A物體上升了2絲，

k

則C下落的高度為孚，即C下落的高度總相同；

k

(3)[3]選取力、。及彈簧為系統(tǒng)，根據(jù)機(jī)械能守恒定律，則有：

(A/-rri)gx2mg=—(M+m)v2,

k2

整理可知:

28加g214mg2

V=---------------------1------

kM+mk

為得到線性關(guān)系圖線,因此應(yīng)作出d1—的圖象；

M+m

(4)[4]由上表達(dá)式可知：

皿坨

k

解得：％=上空；

b

14.用半徑相同的小球1和小球2的碰撞驗(yàn)證動量守恒定律，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，斜槽與水平

槽平滑連接.安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，在地上鋪一張臼紙，白紙上鋪放復(fù)寫紙，記下鉛垂線所指的

位置0.接下來的實(shí)驗(yàn)步驟如下：

步驟1：不放小球2,讓小球1從斜槽上4點(diǎn)由靜止?jié)L下，并落在地面上.重復(fù)多次，用盡可

能小的圓，把小球的所有落點(diǎn)圈在里面，認(rèn)為其圓心就是小球落點(diǎn)的平均位置；

步驟2：把小球2放在斜槽前端邊緣處的6點(diǎn)，讓小球1從1點(diǎn)由靜止?jié)L下，使它們碰撞.重

復(fù)多次，并使用與步驟1同樣的方法分別標(biāo)出碰撞后兩小球落點(diǎn)的平均位置；

步驟3：用刻度尺分別測量三個(gè)落地點(diǎn)的平均位置以AN離〃點(diǎn)的距離，即線段〃伙0P、

創(chuàng)『的長度.

A小球1

(1)在上述實(shí)驗(yàn)操作中，下列說法正確的是.

A.小球1的質(zhì)量一定大于小球2的質(zhì)量，小球1的半徑可以大于小球2的半徑

B.將小球靜止放置在軌道末端看小球是否滾動來檢測斜槽軌道末端是否水平

C.小球在斜槽上的釋放點(diǎn)應(yīng)該越高越好，這樣碰前的速度大，測量誤差較小

D.復(fù)寫紙鋪在白紙的上面，實(shí)驗(yàn)過程中復(fù)寫紙可以隨時(shí)拿起來看印跡是否清晰并進(jìn)行移動

(2)以下提供的器材中，本實(shí)驗(yàn)必需的有()

A.刻度尺B.游標(biāo)卡尺C.天平D.秒表

(3)設(shè)小球1的質(zhì)量為處，小球2的質(zhì)量為卬2,,護(hù)的長度為h,av的長度為

h,則本實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證動量守恒定律的表達(dá)式為.

【答案】(1).BD(2).AC(3).如?人=彼?，2

【解析】

【分析】

(D根據(jù)實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)分析答題；

(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要測量的量選擇實(shí)驗(yàn)器材.；

(3)小球離開水平軌道后做平拋運(yùn)動，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與動量守恒定律求出實(shí)驗(yàn)需要驗(yàn)證的表達(dá)

式。

【詳解】(1)A項(xiàng)：驗(yàn)證動量守恒定律實(shí)驗(yàn)中，入射球1的質(zhì)量一定要大于被碰球2的質(zhì)量，

兩球的直徑應(yīng)相等，故A錯誤；

B：將小球靜止放置在軌道末端，如果小球不滾動，水面斜槽軌道末端水平，否則斜槽末端不

水平，故B正確；

C項(xiàng)：小球在斜槽上的釋放點(diǎn)高度應(yīng)適當(dāng)，如果釋放點(diǎn)的高度太高，小球離開軌道后的水平位

移太大，小球?qū)⒙湓趶?fù)寫紙之外，不能確定小球的落地點(diǎn)，小球的釋放高度不是越高越好，

故C錯誤；

D項(xiàng)：復(fù)寫紙鋪在白紙的上面，實(shí)驗(yàn)過程中復(fù)寫紙可以隨時(shí)拿起看印跡是否清晰，只要不移動

地面上的白紙，可以隨便移動復(fù)寫紙的位置，故D正確。

故應(yīng)選：BD?

(2)實(shí)驗(yàn)過程中需要測量入射球與被碰球的質(zhì)量，因此實(shí)驗(yàn)需要天平；實(shí)驗(yàn)時(shí)需要測出小球落

地點(diǎn)的水平位移，因此實(shí)驗(yàn)需要刻度尺，故AC正確。

(3)球離開水平軌道后做平拋運(yùn)動，由于小球的豎直分位移相等，因此它們在空中的運(yùn)動時(shí)

間相等，小球的水平位移與它的初速度成正比，可以用小球的水平位移代替小球的初速度：

由圖示可知，碰撞前小球1的落地點(diǎn)是P,兩球碰撞，球1的落地點(diǎn)是M,球2的落地點(diǎn)是N,

實(shí)驗(yàn)需要驗(yàn)證：nijOP^iOM+mzON,mi(OP-OM)=m20N,

mMP=n)2()N,則mJkmzL,本實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證動量守恒定律表達(dá)式為：mili=m212.?

三、計(jì)算題

15.香港迪士尼游樂園入口旁有一噴泉，在水泵作用下會從鯨魚模型背部噴出豎直向上的水

柱，將站在沖浪板上的米老鼠模型托起，穩(wěn)定地懸停在空中，伴隨著音樂旋律，米老鼠模型

能夠上下運(yùn)動，引人駐足，如圖所示.這一景觀可做如下簡化，水柱從橫截面積為S°的鯨魚

背部噴口持續(xù)以速度0豎直向上噴出，設(shè)同一高度水柱橫截面上各處水的速率都相同，沖浪

板底部為平板且其面積大于水柱的橫截面積，保證所有水都能噴到?jīng)_浪板的底部.水柱沖擊

沖浪板前其水平方向的速度可忽略不計(jì)?，沖擊沖浪板后，水在豎直方向的速度立即變?yōu)榱悖?/p>

在水平方向朝四周均勻散開.己知米老鼠模型和沖浪板的總質(zhì)量為機(jī)水的密度為0,重力

加速度大小為g,空氣阻力及水的粘滯阻力均可忽略不計(jì)，噴水的功率定義為單位時(shí)間內(nèi)噴口

噴出的水的動能.

(1)求噴泉噴水的功率只

(2)試計(jì)算米老鼠模型在空中懸停時(shí)離噴口的高度力；

【解析】

【詳解】(1)噴泉噴水的功率為:

1A2

AmV

AW妝2°3

______K_J1

ArNAr

(2)以向上為正方向，4內(nèi)沖擊沖浪板底部的水柱為研究對象，設(shè)碰到?jīng)_浪板時(shí)水的速度大

小為vt

F\t=△/?=Zn-Av=/?SovoAr-Av=pSovoAf-(0-v)

所以：F=-pSov()v

根據(jù)牛頓第三定律：

F'=-F=Mg

所以:

Mg=pSovov

得:

噴口噴出水后在做豎直上拋運(yùn)動:

V2-Vo=-2gh，

所以：h

2g2閾詔

16..“」”型滑板，(平面部分足夠長)，質(zhì)量為4m,距滑板的A壁為L距離的B處放有一質(zhì)

量為m,電量為+q的大小不計(jì)的小物體，小物體與板面的摩擦不計(jì)，整個(gè)裝置處于場強(qiáng)為E

的勻強(qiáng)電場中，初始時(shí)刻，滑板與小物體都靜止，試求:

(1)釋放小物體，第一次與滑板A壁碰前小物體的速度v,多大？

3

(2)若小物體與A壁碰后相對水平面的速度大小為碰前的g,碰撞時(shí)間極短，則碰撞后滑板速

度多大？(均指對地速度)

(3)若滑板足夠長，小物體從開始運(yùn)動到第二次碰撞前，電場力做功為多大？

【答案】⑴匕=、陛互⑵一日當(dāng)L^W^qEL,

Vm5vm5

【解析】

(1)由動能定理g瓦1=工物v：得看=1佟%……①4分

2Vw

(2)若物體碰后仍沿原方向運(yùn)動，碰后滑板速度為V,

j一3

由動量守恒mV】=w--+4wv

5

得v=上〈物體速度3唧，故不可能②2分

105

，3

???物塊碰后必反彈匕=一三可

39

由動量守恒a看=—北二耳+4次丫③得y=1%④2分

由于碰后滑板勻速運(yùn)動直至與物體第二次碰撞之前，故物體與A壁第二次碰前，滑板速度

V=M[=三迫2分

35Vw

物體與A壁第二次碰前，設(shè)物塊速度為上

V2=嶙+4,⑥

由兩物的位移關(guān)系有：泣=；+=儲即v=v；+?⑦2分

由⑥⑧代入數(shù)據(jù)可得：V,=_J也巴⑧2分

25Vm

，：

(3)物體在兩次碰撞之間位移為S,v：_v_“s

7,—3

得二_vj_[(*'(丁)']匕_8A2分

2a2gE!m5

物塊從開始到第二次碰撞前電場力做功為H'=qE(A+5)=—qEL2分

5l

17.如圖所示，一條帶有圓軌道的長軌道水平固定，圓軌道豎直，底端分別與兩側(cè)的直軌道相

切，半徑/?=0.5m,物塊｛以外=6m/s的速度滑入圓軌道，滑過最高點(diǎn)0,再沿圓軌道滑出后，

與直軌道上。處靜止的物塊6碰撞，碰后粘在一起運(yùn)動，尸點(diǎn)左側(cè)軌道光滑，右側(cè)軌道呈粗糙

段、光滑段交替排列，每段長度都為/=0.1m,物塊與各粗糙段間的動摩擦因數(shù)都為〃=0.1,

力、8的質(zhì)量均為必=lkg(重力加速度g取lOm/s?；爾8視為質(zhì)點(diǎn)，碰撞時(shí)間極短).

Q

(1)求｛滑過。點(diǎn)時(shí)的速度大小『和受到的彈力大小F；

(2)若碰后48最終停止在第4個(gè)粗糙段上，求力的數(shù)值；

(3)求碰后4?滑至第n個(gè)(〃<公光滑段上的速度/與n的關(guān)系式.

【答案】(1)u=J^m/s,尸=22N⑵4=45(3)vn=V9-0.2nm/s(n<k)

【解析】

⑴物塊A從開始運(yùn)動到運(yùn)動至Q點(diǎn)的過程中，受重力和軌道的彈力作用，但彈力始終不做功,

只有重力做功，根據(jù)動能定理有：-2mgR=*洲F—

解得：v=行二4^=4m/s

在Q點(diǎn)，不妨假設(shè)軌道對物塊A的彈力F方向豎直向下，根據(jù)向心力公式有：mg+F=mt

K

解得：F=Mt-mg=22N,為正值，說明方向與假設(shè)方向相同。

⑵根據(jù)機(jī)械能守恒定律可知，物塊A與物塊B碰撞前瞬間的速度為V。，設(shè)碰后A、B瞬間一起

運(yùn)動的速度為V。'，根據(jù)動量守恒定律有：mvo=2mv(/

解得：Vo'=?=3m/s

設(shè)物塊A與物塊B整體在粗糙段上滑行總路程為s,根據(jù)動能定理有:一2umgs=0-

解得：s=^^-=4.5m

】穌

所以物塊A與物塊B整體在粗糙段上滑行的總路程為每段粗糙直軌道長度的j=45倍，即k

=45

⑶物塊A與物塊B整體在每段粗糙直軌道上做勻減速直線運(yùn)動，根據(jù)牛頓第二定律可知，其

加速度為：a=強(qiáng)=一口g=-Im/s?

Im

由題意可知AB滑至第n個(gè)(n<k)光滑段時(shí)，先前已經(jīng)滑過n個(gè)粗糙段，根據(jù)勻變速直線運(yùn)

動速度-位移關(guān)系式有：2naL=v；-

解得：v?=&+2a=由-Q