陕西省延安市黄陵中学2017届高三上学期期末物理试卷（重点班）

陕西省延安市黄陵中学2017届高三上学期期末物理试卷（重点班）

www.ks5u.com 陕西省延安市黄陵中学2017届高三（上）期末物理试卷（重点班）(解析版)‎ ‎　‎ 一、选择题（共48分，1-9单选，10-12多选，选不全得2分）‎ ‎1．如图所示，A、B 两物体的质量分别为mA和mB，且 mA＞mB，整个系统处于静止状态，滑轮的质量和一切摩擦均不计．如果绳一端由 Q 点缓慢地向左移到 P点，整个系统重新平衡后，物体 A的高度和两滑轮间绳与水平方向的夹角θ如何变化（　　）‎ A．物体 A 的高度升高，θ角变小 B．物体 A 的高度降低，θ角不变 C．物体 A 的高度升高，θ角不变 D．物体 A 的高度不变，θ角变小 ‎2．质量为M的原子核，原来处于静止状态．当它以速度v放出质量为m的粒子时（设v的方向为正方向），剩余部分的速度为（　　）‎ A． B． C． D．‎ ‎3．如图所示，两条曲线为汽车a、b在同一条平直公路上的速度时间图象，已知在t2时刻，两车相遇，下列说法正确的是（　　）‎ A．a车速度先减小后增大，b车速度先增大后减小 B．t1时刻a车在前，b车在后 C．t1～t2汽车a、b的位移相同 D．a、b车加速度都是先减小后增大 ‎4．如图（a）所示，AB是某电场中的一条电场线，若有一电子以某一初速度且仅在电场力的作用下，沿AB由点A运动到点B，所经位置的电势随距A点的距离变化的规律如图（b）所示．以下说法正确的是（　　）‎ A．电子在A、B两点的速度vA＜vB B．A、B两点的电势φA＜φB C．电子在A、B两点的电势能EpA＞EpB D．A、B两点的电场强度EA＞EB ‎5．如图所示，某同学为了找出平抛运动物体的初速度之间的关系，用一个小球在O点对准前方的一块竖直放置的挡板，O与A在同一高度，小球的水平初速度分别是v1、v2、v3，打在挡板上的位置分别是B、C、D，AB：BC：CD=1：3：5．则v1、v2、v3之间的正确关系是（　　）‎ A．v1：v2：v3=3：2：1 B．v1：v2：v3=5：3：1‎ C．v1：v2：v3=6：3：2 D．v1：v2：v3=9：4：1‎ ‎6．如图所示，用a、b两种不同频率的光分别照射同一金属板，发现当a光照射时验电器的指针偏转，b光照射时指针未偏转，以下说法正确的是（　　）‎ A．增大a光的强度，验电器的指针偏角一定减小 B．a光照射金属板时验电器的金属小球带负电 C．增大b光的强度，验电器指针偏转 D．若a光是氢原子从n=4的能级向n=1的能级跃迁时产生的，则b光可能是氢原子从n=5的能级向n=2的能级跃迁时产生的 ‎7．如图所示，在光滑水平面上，用等大异向的F1、F2分别同时作用于A、B两个静止的物体上，已知ma＜mb，经过相同的时间后同时撤去两力，以后两物体相碰并粘为一体，则粘合体最终将（　　）‎ A．静止 B．向右运动 C．向左运动 D．无法确定 ‎8．如图所示，电动势为E、内阻为r的电池与定值电阻R0、滑动变阻器R串联，已知R0=r，滑动变阻器的最大阻值是2r．闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P由a端向b端滑动时，下列说法中正确的是（　　）‎ A．电路中的电流变小 B．电源的输出功率先变大后变小 C．滑动变阻器消耗的功率变小 D．定值电阻R0上消耗的功率先变大后变小 ‎9．如图所示，物体A、B经无摩擦的定滑轮用细绳连接在一起，A物体受水平向右的力F作用，此时B匀速下降，A水平向左运动．由此可知（　　）‎ A．物体A做匀速运动 B．物体A做加速运动 C．物体A和B组成的系统机械能一定减小 D．物体A所受的摩擦力逐渐减小 ‎10．“嫦娥二号”探月卫星沿地月转移轨道到达月球附近，在P点进行第一次“刹车制动”后被月球捕获，进入椭圆轨道绕月飞行，如图所示．已知“嫦娥二号”的质量为m，远月点Q距月球表面的高度为h，运行到Q点时它的角速度为ω，加速度为a，月球的质量为M、半径为R，月球表面的重力加速度为g，万有引力常量为G．则它在远月点时对月球的万有引力大小为（　　）‎ A． B．ma C． D．m（R+h）ω2‎ ‎11．如图所示，将质量为M1、半径为R且内壁光滑的半圆槽置于光滑水平面上，左侧靠墙角，右侧靠一质量为M2的物块．今让一质量为m的小球自左侧槽口A的正上方h高处从静止开始落下，与圆弧槽相切自A点进入槽内，则以下结论中正确的是（　　）‎ A．小球在槽内运动的全过程中，小球与半圆槽在水平方向动量守恒 B．小球在槽内运动的全过程中，小球与半圆槽在水平方向动量不守恒 C．小球在槽内运动的全过程中，小球、半圆槽和物块组成的系统动量不守恒 D．若小球能从C点离开半圆槽，则其一定会做竖直上抛运动 ‎12．一质量为m的小球套在倾斜放置的固定光滑杆上，一根轻质弹簧的一端悬挂于O点，另一端与小球相连，弹簧与杆在同一竖直平面内，将小球沿杆拉到与弹簧水平的位置由静止释放，小球沿杆下滑，当弹簧位于竖直位置时，小球速度恰好为零，此时小球下降的竖直高度为h，如图所示．若全过程中弹簧处于伸长状态且处于弹性限度内，重力加速度为g，则下列说法正确的是（　　）‎ A．当弹簧与杆垂直时小球动能最大 B．当小球沿杆方向的合力为零时小球动能最大 C．在小球自开始下滑至滑到最低点的过程中克服弹簧所做的功小于mgh D．在小球自开始下滑至滑到最低点的过程中克服弹簧所做的功等于mgh ‎　‎ 二、填空题（共20分，每空2分）‎ ‎13．（8分）为了“探究功与速度变化的关系”，经查资料得知，弹簧的弹性势能Ep=kx2，其中k是弹簧的劲度系数，x是弹簧长度的变化量．某同学就设想用压缩的弹簧推静止的小球（质量为m）运动来探究这一问题．为了研究方便，把小球放在水平桌面上做实验，让小球在弹力作用下运动，即只有弹簧推力做功．该同学设计实验如下：首先进行如图甲所示的实验：将轻质弹簧竖直挂起来，在弹簧的另一端挂上小球，静止时测得弹簧的伸长量为d．在此步骤中目的是要确定弹簧的劲度系数k，用m、d、g表示为k=　　．‎ 接着进行如图乙所示的实验：将这根弹簧水平放在桌面上，一端固定，另一端被上述小球压缩，测得压缩量为x，释放弹簧后小球被推出去，从高为h的水平桌面上抛出，小球在空中运动的水平距离为L．则小球被弹簧推出过程的初动能Ek1=　　，末动能Ek2=　　．弹簧对小球做的功W=　　（用m、x、d、g表示）．‎ 对比W和Ek2﹣Ek1就可以得出“功与速度变化的关系”，即在实验误差允许的范围内，外力所做的功等于物体动能的变化．‎ ‎14．（12分）如图a为利用气垫导轨（滑块在该导轨上运动时所受阻力可忽略）“验证机械能守恒定律”的实验装置，请结合以下实验步骤完成填空．‎ ‎（1）将气垫导轨放在水平桌面上，并调节至水平．‎ ‎（2）用天平称出滑块和挡光条的总质量M，再称出托盘和砝码的总质量m．用刻度尺测出两光电门中心之间的距离s，用游标卡尺测出挡光条的宽度l，见图b，l为　　cm．‎ ‎（3）将滑块移至光电门1左侧某处，释放滑块，要求砝码落地前挡光条已通过光电门2．读出滑块分别通过光电门1和光电门2时的挡光时间△t1和△t2．‎ ‎（4）滑块通过光电门1和光电门2时，可以确定系统（包括滑块、挡光条、托盘和砝码）的总动能分别为Ek1=　　和Ek2=　　．在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统势能的减少量△Ep=　　（已知重力加速度为g）．比较　　和　　，若在实验误差允许的范围内相等，即可认为机械能是守恒的．‎ ‎　‎ 三．计算题（共32分，其中15题11分，16题10分，17题11分）‎ ‎15．（11分）如图甲所示，两平行金属板间接有如图乙所示的随时间t变化的电压UAB，两板间电场可看做是均匀的，且两板外无电场，极板长L=0.2m，板间距离d=0.2m，在金属板右侧有一边界为MN的区域足够大的匀强磁场，MN与两板间中线OO′垂直，磁感应强度B=5×10﹣3T，方向垂直纸面向里．现有带正电的粒子流沿两板中线OO′连续射入电场中，已知每个粒子的速度vo=105m/s，比荷=108C/kg，重力忽略不计，每个粒子通过电场区域的时间极短，此极短时间内电场可视作是恒定不变的．求：‎ ‎（1）在t=0.1s时刻射入电场的带电粒子，进入磁场时在MN上的入射点和出磁场时在MN上的出射点间的距离为多少；‎ ‎（2）带电粒子射出电场时的最大速度；‎ ‎（3）在t=0.25s时刻从电场射出的带电粒子，在磁场中运动的时间．‎ ‎16．（10分）如图所示，在光滑水平地面上放置质量M=2kg的长木板，木板上表面与固定的竖直弧形轨道相切．一质量m=1kg的小滑块自A点沿弧面由静止滑下，A点距离长木板上表面高度h=0.6m．滑块在木板上滑行t=1s后，和木板以共同速度v=1m/s匀速运动，取g=10m/s2．求：‎ ‎（1）滑块与木板间的摩擦力．‎ ‎（2）滑块沿弧面下滑过程中克服摩擦力做的功．‎ ‎（3）滑块相对木板滑行的距离．‎ ‎　‎ ‎2016-2017学年陕西省延安市黄陵中学高三（上）期末物理试卷（重点班）‎ 参考答案与试题解析 ‎　‎ 一、选择题（共48分，1-9单选，10-12多选，选不全得2分）‎ ‎1．如图所示，A、B 两物体的质量分别为mA和mB，且 mA＞mB，整个系统处于静止状态，滑轮的质量和一切摩擦均不计．如果绳一端由 Q 点缓慢地向左移到 P点，整个系统重新平衡后，物体 A的高度和两滑轮间绳与水平方向的夹角θ如何变化（　　）‎ A．物体 A 的高度升高，θ角变小 B．物体 A 的高度降低，θ角不变 C．物体 A 的高度升高，θ角不变 D．物体 A 的高度不变，θ角变小 ‎【考点】共点力平衡的条件及其应用；物体的弹性和弹力．‎ ‎【分析】根据滑轮不省力的特点可知，整个系统重新平衡后，滑轮两侧的绳子拉力大小F等于物体B的重力不变，A物体对滑轮的拉力也不变．根据平衡条件分析两滑轮间绳子的夹角，再研究θ的变化情况．‎ ‎【解答】解：系统静止时，与动滑轮接触的那一小段绳子受力情况如右图所示，同一根绳子上的拉力F1、F2总是相等的，它们的合力F与F3是一对平衡力，以F1、F2为邻边所作的平行四边形是菱形，故mAg=2mBgsinθ．绳的端点由Q点移向P点时，由于mA、mB的大小不变，故θ不变，因此A下降，B上升．‎ 故ACD错误，B正确；‎ 故选：B ‎【点评】本题关键抓住平衡后滑轮所受的三个拉力大小都不变．对于动滑轮，平衡时两侧绳子的拉力关于竖直方向具有对称性．‎ ‎　‎ ‎2．质量为M的原子核，原来处于静止状态．当它以速度v放出质量为m的粒子时（设v的方向为正方向），剩余部分的速度为（　　）‎ A． B． C． D．‎ ‎【考点】动量守恒定律．‎ ‎【分析】本题属于“反冲”问题，原子核放出粒子过程中动量守恒，因此根据动量守恒直接列方程求解即可．‎ ‎【解答】解：原子核放出粒子前后动量守恒，设剩余部分速度为v，则有：mv+（M﹣m）v′=0‎ 所以解得：v′=﹣，负号表示速度与放出粒子速度相反．‎ 故选：B．‎ ‎【点评】本题比较简单，考查了动量守恒定律的应用，要注意该定律的适用条件和公式中物理量的含义以及其矢量性．‎ ‎　‎ ‎3．如图所示，两条曲线为汽车a、b在同一条平直公路上的速度时间图象，已知在t2时刻，两车相遇，下列说法正确的是（　　）‎ A．a车速度先减小后增大，b车速度先增大后减小 B．t1时刻a车在前，b车在后 C．t1～t2汽车a、b的位移相同 D．a、b车加速度都是先减小后增大 ‎【考点】匀变速直线运动的图像．‎ ‎【分析】‎ 根据速度时间图线判断两汽车的运动情况，通过图线与时间轴围成的面积表示位移判断哪个汽车在前．通过图线的斜率判断加速度的变化．‎ ‎【解答】解：A、由图线可知，a车的速度先增大后减小，b车的速度先减小后增大．故A错误．‎ BC、在t2时刻，两车相遇，在t1﹣t2时间内，a图线与时间轴围成的面积大，则a的位移大，可知t1时刻，b车在前，a车在后．故B、C错误．‎ D、速度图线切线的斜率表示加速度，可知a车的加速度都是先减小后增大，故D正确．‎ 故选：D ‎【点评】解决本题的关键知道速度时间图线的物理意义，知道图线与时间轴围成的面积表示位移，图线的切线斜率表示瞬时加速度．‎ ‎　‎ ‎4．如图（a）所示，AB是某电场中的一条电场线，若有一电子以某一初速度且仅在电场力的作用下，沿AB由点A运动到点B，所经位置的电势随距A点的距离变化的规律如图（b）所示．以下说法正确的是（　　）‎ A．电子在A、B两点的速度vA＜vB B．A、B两点的电势φA＜φB C．电子在A、B两点的电势能EpA＞EpB D．A、B两点的电场强度EA＞EB ‎【考点】电势能；电场强度．‎ ‎【分析】根据φ﹣x图象的斜率大小等于电场强度，分析场强的变化．由图看出，电势逐渐降低，可判断出电场线的方向，确定电势的高低，由电场力做功正负，分析速度的大小并判断电子电势能的变化．‎ ‎【解答】解：AC、可判断出电场线的方向从A到B，电子所受的电场力从B到A，则电子在A点运动到B点的过程中，电场力做负功，电子的动能减小，速度减小，而电子的电势能增大．即有vA＞vB，EPA＜EPB ．故AC错误；‎ B、由图看出，电势逐渐降低，φA＞φB，故B错误．‎ D、φ﹣x图象的斜率大小等于电场强度，由几何知识得知，图象切线斜率不断减小，则从A到点B场强减小，则有EA＞EB．故D正确．‎ 故选：D．‎ ‎【点评】本题关键要理解φ﹣t图象的斜率等于场强，由电势的高低判断出电场线的方向，来判断电场力方向做功情况，并确定电势能的变化．‎ ‎　‎ ‎5．如图所示，某同学为了找出平抛运动物体的初速度之间的关系，用一个小球在O点对准前方的一块竖直放置的挡板，O与A在同一高度，小球的水平初速度分别是v1、v2、v3，打在挡板上的位置分别是B、C、D，AB：BC：CD=1：3：5．则v1、v2、v3之间的正确关系是（　　）‎ A．v1：v2：v3=3：2：1 B．v1：v2：v3=5：3：1‎ C．v1：v2：v3=6：3：2 D．v1：v2：v3=9：4：1‎ ‎【考点】平抛运动．‎ ‎【分析】小球被抛出后做平抛运动．由图可知三次小球的水平距离相同，可根据竖直方向的位移比求出时间比，再根据水平速度等于水平位移与时间的比值，就可以得到水平速度的比值．‎ ‎【解答】解：据题知小球被抛出后都做平抛运动，竖直方向做自由落体运动，根据 h=gt2，‎ 解得：t=‎ 因为hAB：hAC：hAD=1：4：9‎ 所以三次小球运动的时间比为：‎ t1：t2：t3=：： =1：2：3，‎ 小球的水平位移相等，由v=可得，速度之比为：‎ v1：v2：v3=：： =6：3：2；‎ 故选：C．‎ ‎【点评】本题是平抛运动规定的直接应用，关键抓住水平方向和竖直方向运动的时间相等，运用匀变速直线运动的推论解题．‎ ‎　‎ ‎6．如图所示，用a、b两种不同频率的光分别照射同一金属板，发现当a光照射时验电器的指针偏转，b光照射时指针未偏转，以下说法正确的是（　　）‎ A．增大a光的强度，验电器的指针偏角一定减小 B．a光照射金属板时验电器的金属小球带负电 C．增大b光的强度，验电器指针偏转 D．若a光是氢原子从n=4的能级向n=1的能级跃迁时产生的，则b光可能是氢原子从n=5的能级向n=2的能级跃迁时产生的 ‎【考点】光电效应．‎ ‎【分析】发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，根据光电效应的条件比较出a、b两光的频率大小，从而比较波长的大小．能级间跃迁辐射的光子能量等于 两能级间的能级差．‎ ‎【解答】解：A、增大a光的强度，单位时间内发出的光电子数目增多，则验电器的指针偏角增大．故A错误．‎ B、a光照射金属板时，发生光电效应，有光电子逸出，金属板带正电，所以验电器金属小球带正电．故B错误．‎ C、用a、b两种不同频率的光分别照射同一金属板，发现b光照射时指针未偏转，根据发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率可知b的频率小于该金属的极限频率，增大b光的强度，或增大b光的照射时间都不能使金属发生光电效应，验电器的指针偏角一定不偏转，故C错误；‎ D、因为a光的频率大于b光的频率，则辐射a光的两能级差大于辐射b光的两能级差，因为n=4和n=1间的能级差，n=5和n=2间的能级差，△E＞△E′，则从n=5的能级向n=2的能级跃迁时产生的，可能是b光．故D正确．‎ 故选：D ‎【点评】解决本题的关键掌握光电效应的条件，以及知道光的强度影响单位时间内发出光电子的数目，知道能级间跃迁所满足的规律．‎ ‎　‎ ‎7．如图所示，在光滑水平面上，用等大异向的F1、F2分别同时作用于A、B两个静止的物体上，已知ma＜mb，经过相同的时间后同时撤去两力，以后两物体相碰并粘为一体，则粘合体最终将（　　）‎ A．静止 B．向右运动 C．向左运动 D．无法确定 ‎【考点】动量守恒定律．‎ ‎【分析】根据动量定理得出两物体碰前的速度，通过动量守恒定律判断粘合体的速度方向．‎ ‎【解答】解：根据动量定理，F1t=mava，F2t=mbvb，解得，，根据动量守恒定律得，mava﹣mbvb=（ma+mb）v，解得v=0．可知粘合体最终将静止．故A正确，B、C、D错误．‎ 故选：A．‎ ‎【点评】本题综合考查了动量定理和动量守恒定律的基本运用，难度不大，运用动量守恒定律时，注意碰撞前A、B的速度方向相反．‎ ‎　‎ ‎8．如图所示，电动势为E、内阻为r的电池与定值电阻R0、滑动变阻器R串联，已知R0=r，滑动变阻器的最大阻值是2r．闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P由a端向b端滑动时，下列说法中正确的是（　　）‎ A．电路中的电流变小 B．电源的输出功率先变大后变小 C．滑动变阻器消耗的功率变小 D．定值电阻R0上消耗的功率先变大后变小 ‎【考点】闭合电路的欧姆定律．‎ ‎【分析】滑动变阻器的滑片P由a端向b端滑动时，接入电路的电阻减小，电路的电流增大，可以分析每个电阻的功率的变化．‎ ‎【解答】解：当滑动变阻器的滑片P由a端向b端滑动时，接入电路的电阻减小，电路的电流变大，所以A错误；‎ B、当内电阻和外电阻相等时，电源的输出功率最大，由于R0=r，滑动变阻器的最大阻值是2r，所以外电阻一定比内电阻大，并且外电子在减小，所以电源的输出功率在增加，所以B错误；‎ C、把定值电阻R0和电源看成一个整体，此时大电源的内电阻为2r，此时的滑动变阻器就相当于外电路，由于滑动变阻器的最大阻值是2r，所以此时外电阻在减小，电源的输出功率在减小，即滑动变阻器消耗的功率变小，所以C正确；‎ D、电路的电流变大，所以定值电阻R0上消耗的功率变大，所以D错误．‎ 故选C．‎ ‎【点评】分析滑动变阻器的功率如何变化是本题的关键，把把定值电阻R0和电源看成一个整体，此时电源的输出功率即为滑动变阻器消耗的功率．‎ ‎　‎ ‎9．如图所示，物体A、B经无摩擦的定滑轮用细绳连接在一起，A物体受水平向右的力F作用，此时B匀速下降，A水平向左运动．由此可知（　　）‎ A．物体A做匀速运动 B．物体A做加速运动 C．物体A和B组成的系统机械能一定减小 D．物体A所受的摩擦力逐渐减小 ‎【考点】功能关系；共点力平衡的条件及其应用．‎ ‎【分析】把A实际运动的速度沿绳子和垂直于绳子两个的方向进行正交分解，结合B的速度不变，可判断A的运动情况．由功能关系分析系统的机械能如何变化．因B匀速下降，所以绳子的拉力的大小不变，把绳子拉A的力沿水平方向和竖直方向进行正交分解，判断竖直方向上的分量的变化，从而可知A对地面的压力的变化，即可得知摩擦力的情况．‎ ‎【解答】解：AB、B匀速下降，A沿水平面向左做运动，如图1，‎ vB是vA在绳子方向上的分量，vB是恒定的，随着vB与水平方向的夹角增大，vA增大，所以A在水平方向上向左做加速运动．故A错误，B正确；‎ C、对F对A做负功，所以根据功能关系可知，物体A和B组成的系统机械能一定减小，故C正确．‎ D、因为B匀速下降，所以B受力平衡，B所受绳拉力T=GB，A受斜向上的拉力等于B的重力，在图2中把拉力分解成竖着方向的F2和水平方向的F1，在竖直方向上，有N+F2=GA．绳子与水平方向的夹角增大，所以有F2增大，支持力N减小，所以A所受的摩擦力减小，故D正确．‎ 故选：BCD ‎【点评】该题在对A的运动进行分解时，要明确谁是合速度，谁是分速度，注意物体实际运动的速度为合速度．此种情况是把合速度沿绳子收缩的方向和绳子摆动的方向进行正交分解．‎ ‎　‎ ‎10．“嫦娥二号”探月卫星沿地月转移轨道到达月球附近，在P点进行第一次“刹车制动”后被月球捕获，进入椭圆轨道绕月飞行，如图所示．已知“嫦娥二号”的质量为m，远月点Q距月球表面的高度为h，运行到Q点时它的角速度为ω，加速度为a，月球的质量为M、半径为R，月球表面的重力加速度为g，万有引力常量为G．则它在远月点时对月球的万有引力大小为（　　）‎ A． B．ma C． D．m（R+h）ω2‎ ‎【考点】万有引力定律及其应用．‎ ‎【分析】根据题目信息可知，此题主要考查卫星公转地的椭圆轨道远月点万有引力即向心力问题．A、使用万有引力定律完全可以解决；B、结合力与运动的关系可解决；C、比较月球表面和远月点的万有引力可解决；D、此公式适用于匀速圆周运动．‎ ‎【解答】解：设卫星在月球表面对月球的万有引力即重力为F1‎ ‎，在远月点时对月球的万有引力为F；‎ ‎ A、据万有引力公式得 在远月点时对月球的万有引力为，故A错误；‎ ‎ B、据力与运动的关系得 在远月点时卫星所受合力即万有引力 F=ma； 故B正确；‎ ‎ C、据万有引力公式得 在月球表面时卫星所受重力即二者万有引力①‎ ‎ 在远月点时卫星对月球的万有引力 =②‎ ‎ 把①代入②可得 故C正确；‎ ‎ D、此公式适用于匀速圆周运动，而卫星在绕月椭圆运动时速度变化不均匀，不适用．‎ 此题选择正确项，故选 BC．‎ ‎【点评】题目并不复杂，不过考查面很广，牵涉到万有引力和重力，及匀速圆周运动的公式，注意平时多关注公式的适用范围，并多变换公式，熟悉公式．‎ ‎　‎ ‎11．如图所示，将质量为M1、半径为R且内壁光滑的半圆槽置于光滑水平面上，左侧靠墙角，右侧靠一质量为M2的物块．今让一质量为m的小球自左侧槽口A的正上方h高处从静止开始落下，与圆弧槽相切自A点进入槽内，则以下结论中正确的是（　　）‎ A．小球在槽内运动的全过程中，小球与半圆槽在水平方向动量守恒 B．小球在槽内运动的全过程中，小球与半圆槽在水平方向动量不守恒 C．小球在槽内运动的全过程中，小球、半圆槽和物块组成的系统动量不守恒 D．若小球能从C点离开半圆槽，则其一定会做竖直上抛运动 ‎【考点】动量守恒定律；功能关系．‎ ‎【分析】系统所受合外力为零时系统动量守恒，根据系统所受外力情况判断系统动量是否守恒；物体具有竖直向上的初速度、在运动过程中只受重力作用时做竖直上抛运动，根据球的初速度情况判断球的运动性质．‎ ‎【解答】解：A、小球在槽内运动的全过程中，系统在水平方向所受合外力不为零，小球与半圆槽在水平方向动量不守恒，故A错误，B正确；‎ C、小球在槽内运动的全过程中，墙壁对系统有水平向右的作用力，系统在水平方向所受合外力不为零，小球、半圆槽、物块在水平方向动量不守恒，故C正确；‎ D、小球离从C点离开半圆槽时具有水平向右与竖直向上的速度，小球的速度斜向右上方，小球不做竖直上抛运动，故D错误；‎ 故选：BC．‎ ‎【点评】本题考查了判断系统动量是否守恒、判断小球的运动性质问题，判断系统动量是否守恒关键是明确系统是否受到外力的作用，故在应用动量守恒定律时一定要明确是哪一系统动量守恒．‎ ‎　‎ ‎12．一质量为m的小球套在倾斜放置的固定光滑杆上，一根轻质弹簧的一端悬挂于O点，另一端与小球相连，弹簧与杆在同一竖直平面内，将小球沿杆拉到与弹簧水平的位置由静止释放，小球沿杆下滑，当弹簧位于竖直位置时，小球速度恰好为零，此时小球下降的竖直高度为h，如图所示．若全过程中弹簧处于伸长状态且处于弹性限度内，重力加速度为g，则下列说法正确的是（　　）‎ A．当弹簧与杆垂直时小球动能最大 B．当小球沿杆方向的合力为零时小球动能最大 C．在小球自开始下滑至滑到最低点的过程中克服弹簧所做的功小于mgh D．在小球自开始下滑至滑到最低点的过程中克服弹簧所做的功等于mgh ‎【考点】动能定理的应用．‎ ‎【分析】弹簧与杆垂直时，合外力方向沿杆向下，小球继续加速，速度没有达到最大值，运动过程中，只有重力和弹簧弹力做功，系统机械能守恒，根据机械能守恒定律分析即可求解．‎ ‎【解答】解：AB、弹簧与杆垂直时，弹力方向与杆垂直，合外力方向沿杆向下，小球继续加速，速度没有达到最大值．当合外力为零时，加速度为零，速度最大，故A错误，B正确；‎ CD、小球运动过程中，只有重力和弹簧弹力做功，系统机械能守恒，初末位置动能都为零，所以弹簧的弹性势能增加量等于重力势能的减小量，即为mgh，故C错误，D正确．‎ 故选：BD．‎ ‎【点评】本题主要考查了机械能守恒定律的直接应用，要求同学们能正确分析小球的受力情况和运动情况，难度不大，属于基础题．‎ ‎　‎ 二、填空题（共20分，每空2分）‎ ‎13．为了“探究功与速度变化的关系”，经查资料得知，弹簧的弹性势能Ep=kx2，其中k是弹簧的劲度系数，x是弹簧长度的变化量．某同学就设想用压缩的弹簧推静止的小球（质量为m）运动来探究这一问题．为了研究方便，把小球放在水平桌面上做实验，让小球在弹力作用下运动，即只有弹簧推力做功．该同学设计实验如下：首先进行如图甲所示的实验：将轻质弹簧竖直挂起来，在弹簧的另一端挂上小球，静止时测得弹簧的伸长量为d．在此步骤中目的是要确定弹簧的劲度系数k，用m、d、g表示为k=　　．‎ 接着进行如图乙所示的实验：将这根弹簧水平放在桌面上，一端固定，另一端被上述小球压缩，测得压缩量为x，释放弹簧后小球被推出去，从高为h的水平桌面上抛出，小球在空中运动的水平距离为L．则小球被弹簧推出过程的初动能Ek1=　0　，末动能Ek2=　　．弹簧对小球做的功W=　　‎ ‎（用m、x、d、g表示）．‎ 对比W和Ek2﹣Ek1就可以得出“功与速度变化的关系”，即在实验误差允许的范围内，外力所做的功等于物体动能的变化．‎ ‎【考点】探究功与速度变化的关系．‎ ‎【分析】甲所示实验的目的是测量弹簧的劲度系数k，由胡克定律得到k；‎ 乙图所示的乙实验：弹簧的弹性势能转化为小球的动能，利用平抛运动的规律求出平抛运动的初速度，由动能的计算公式求出小球O末动能．再根据功能关系求出弹簧对小球O做的功．‎ ‎【解答】解：该同学做甲图所示实验的目的是测量弹簧的劲度系数k，当小球静止时，有mg=kd，可得k=．‎ 将弹簧压缩x后释放，小球O初动能Ek1=0，‎ 小球离开桌面后，以初速度v0做平抛运动，则有：‎ L=v0t，h=gt2，‎ 可得：v0=L，‎ 则小球O末动能为：Ek2=mv02=，‎ 根据功能关系得弹簧对小球O做的功为：W=kx2=．‎ 故答案为：，0，，‎ ‎【点评】本题借助于平抛运动以及胡克定律，考查探究外力做功与物体动能变化关系的能力，难度适中．‎ ‎　‎ ‎14．（12分）如图a为利用气垫导轨（滑块在该导轨上运动时所受阻力可忽略）“验证机械能守恒定律”的实验装置，请结合以下实验步骤完成填空．‎ ‎（1）将气垫导轨放在水平桌面上，并调节至水平．‎ ‎（2）用天平称出滑块和挡光条的总质量M，再称出托盘和砝码的总质量m．用刻度尺测出两光电门中心之间的距离s，用游标卡尺测出挡光条的宽度l，见图b，l为　1.550　cm．‎ ‎（3）将滑块移至光电门1左侧某处，释放滑块，要求砝码落地前挡光条已通过光电门2．读出滑块分别通过光电门1和光电门2时的挡光时间△t1和△t2．‎ ‎（4）滑块通过光电门1和光电门2时，可以确定系统（包括滑块、挡光条、托盘和砝码）的总动能分别为Ek1=　（M+m）（）2　和Ek2=　=（M+m）（）2　．在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统势能的减少量△Ep=　mgs　（已知重力加速度为g）．比较　△Ep　和　Ek2﹣Ek1　，若在实验误差允许的范围内相等，即可认为机械能是守恒的．‎ ‎【考点】验证动量守恒定律．‎ ‎【分析】（2）解决本题的关键掌握游标卡尺读数的方法，主尺读数加上游标读数，不需估读．‎ ‎（4）光电门测量瞬时速度是实验中常用的方法．由于光电门的宽度d很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度．‎ 根据功能关系得重力做功的数值等于重力势能减小量．要注意本题的研究对象是系统，只要能证明系统重力势能的减小量等于动能的增加量即可验证机械能是否守恒．‎ ‎【解答】解：（2）游标卡尺的主尺读数为：1.5cm，游标尺上第6个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标读数为10×0.05mm=0.50mm，‎ 所以最终读数为：15mm+0.50mm=15.50mm=1.550cm．‎ ‎（4）在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统势能的减少△Ep=mgs；‎ 由于光电门的宽度d很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度．‎ 滑块通过光电门1速度为：v1=‎ 滑块通过光电门2速度为：v2=‎ 系统的总动能分别为：Ek1=（M+m）（）2和Ek2=（M+m）（）2；‎ 因此动能的增量为：△Ek=（M+m）（）2﹣（M+m）（）2；‎ 下落高度为s，则减小的重力势能为：△Ep=mgs 如果满足关系式为：△Ep=Ek2﹣Ek1，即系统重力势能减小量等于动能增加量，则可认为验证了机械能守恒定律．‎ 故答案为：（2）1.550； （4）（M+m）（）2；（M+m）（）2；mgs；△Ep　 Ek2﹣Ek1‎ ‎【点评】对常见的几种测量长度工具要熟悉运用，并能正确读数；光电门测量瞬时速度是实验中常用的方法．由于光电门的宽度L很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度．‎ ‎　‎ 三．计算题（共32分，其中15题11分，16题10分，17题11分）‎ ‎15．（11分）如图甲所示，两平行金属板间接有如图乙所示的随时间t变化的电压UAB，两板间电场可看做是均匀的，且两板外无电场，极板长L=0.2m，板间距离d=0.2m，在金属板右侧有一边界为MN的区域足够大的匀强磁场，MN与两板间中线OO′垂直，磁感应强度B=5×10﹣3T，方向垂直纸面向里．现有带正电的粒子流沿两板中线OO′连续射入电场中，已知每个粒子的速度vo=105m/s，比荷=108C/kg，重力忽略不计，每个粒子通过电场区域的时间极短，此极短时间内电场可视作是恒定不变的．求：‎ ‎（1）在t=0.1s时刻射入电场的带电粒子，进入磁场时在MN上的入射点和出磁场时在MN上的出射点间的距离为多少；‎ ‎（2）带电粒子射出电场时的最大速度；‎ ‎（3）在t=0.25s时刻从电场射出的带电粒子，在磁场中运动的时间．‎ ‎【考点】带电粒子在匀强磁场中的运动；带电粒子在匀强电场中的运动．‎ ‎【分析】‎ ‎（1）在t=0．ls时刻射入电场的带电粒子，在电场中做匀速直线运动，进入磁场做圆周运动，垂直边界进入磁场，知运动半个圆周射出，在MN上射入点和射出点的距离为2R．‎ ‎（2）带电粒子从极板的边缘射出电场时速度最大，根据带电粒子在磁场中做类平抛运动，根据沿电场方向上的匀加速直线运动，求出偏转的电压，根据动能定律求出射出电场的最大速度．‎ ‎（3）在t=0.25s时偏转电压为100V，根据第二问解出的结论知，粒子贴着上边缘进入磁场，根据v=，知垂直进入磁场时与磁场边界的夹角为，射出磁场时与磁场边界的夹角也为，故对应的圆心角为，根据t=求出运动的时间．‎ ‎【解答】解：（1）在t=0.1s时刻射入电场的带电粒子，在极板间做匀速直线运动，以v0垂直磁场边界垂直射入磁场，由qvB=可得：‎ m 在MN上的入射点和出磁场时在MN上的出射点间的距离为：d=2R=0.4m ‎（2）设带电粒子从极板的边缘射出电场时的速度最大，对应的瞬时电压为u0，则：‎ ‎ 解得：u0=100V 由动能定理：‎ 射出的最大速度： m/s ‎（3）在T=0.25S时刻从电场射出的带电粒子，从极板的上边缘射出电场，垂直进入磁场时与磁场边界的夹角为，射出磁场时与磁场边界的夹角也为，故对应的圆周的圆心角为，故在磁场中运动的时间为圆周运动周期的四分之一．‎ 由qvB=，‎ 得到：，‎ 得： s 答：（1）在t=0.1s时刻射入电场的带电粒子，进入磁场时在MN上的入射点和出磁场时在MN上的出射点间的距离为0.4m；‎ ‎（2）带电粒子射出电场时的最大速度是m/s；‎ ‎（3）在t=0.25s时刻从电场射出的带电粒子，在磁场中运动的时间是1.57×10﹣5s．‎ ‎【点评】解决本题的关键理清粒子在电场中和磁场中的运动轨迹，结合运动学公式、牛顿第二定律和动能定理进行求解．‎ ‎　‎ ‎16．（10分）如图所示，在光滑水平地面上放置质量M=2kg的长木板，木板上表面与固定的竖直弧形轨道相切．一质量m=1kg的小滑块自A点沿弧面由静止滑下，A点距离长木板上表面高度h=0.6m．滑块在木板上滑行t=1s后，和木板以共同速度v=1m/s匀速运动，取g=10m/s2．求：‎ ‎（1）滑块与木板间的摩擦力．‎ ‎（2）滑块沿弧面下滑过程中克服摩擦力做的功．‎ ‎（3）滑块相对木板滑行的距离．‎ ‎【考点】动量守恒定律；机械能守恒定律．‎ ‎【分析】（1）滑块滑上木板后，木块做匀减速直线运动，木板做匀加速直线运动，根据速度时间公式求出木板的加速度，根据牛顿第二定律求出滑块与木板间的摩擦力．‎ ‎（2）根据动量守恒定律求出滑块的初速度，根据动能定理求出滑块沿弧面下滑过程中克服摩擦力做的功．‎ ‎（3）根据能量守恒定律求出滑块相对木板滑行的距离．‎ ‎【解答】解：（1）根据匀变速直线运动的速度时间公式得，‎ 木板的加速度a=．‎ 根据牛顿第二定律得，滑块与木板间的摩擦力 f=Ma=2N．‎ ‎（2）根据动量守恒定律得，mv0=（M+m）v 解得．‎ 根据动能定理得，‎ 代入数据解得Wf=1.5J．‎ ‎（3）根据能量守恒定律得，f△x=‎ 解得△x=1.5m．‎ 答：（1）滑块与木板间的摩擦力为2N．‎ ‎（2）滑块沿弧面下滑过程中克服摩擦力做的功为1.5J．‎ ‎（3）滑块相对木板滑行的距离为1.5m．‎ ‎【点评】本题综合考查了动量守恒定律、动能定理、能量守恒定律，综合性较强，需加强这方面的训练．‎ ‎　‎