湖北省襄阳市枣阳市白水高中2017届高三上学期周考物理试卷（12-26） 25页

‎2016-2017学年湖北省襄阳市枣阳市白水高中高三（上）周考物理试卷（12.26）‎ ‎　‎ 一、选择题：本题共8小题，每小题6分．在每小题给出的四个选项中，第1～5题只有一项符合题目要求，第6～8题有多项符合题目要求．全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分．‎ ‎1．如图所示，物块a，b质量分别为2m，m，水平地面和竖直墙面均光滑，在水平推力F作用下，两物块均处于静止状态．则（　　）‎ A．物块b受四个力作用 B．物块b受到的摩擦力大小等于2mg C．物块b对地面的压力大小等于mg D．物块a受到物块b的作用力水平向右 ‎2．在固定的斜面体Q上放一物块P，P静止不动；现分别沿平行斜面向上、水平向左、竖直向下和垂直纸面向外（未画出）的力F作用于P，P仍静止不动，如图所示．下列判断正确的是（　　）‎ A．图（a）中Q对P的支持力增大 B．图（b）中Q对P的摩擦力减小 C．图（c）中P受到的合外力增大 D．图（d）中P所受的摩擦力增大 ‎3．甲乙两车在公路上沿同一方向做直线运动，它们的v﹣t图象如图所示．两图象在t=t1时相交于P点，P在横轴上的投影为Q，△OPQ的面积为S．在t=0时刻，乙车在甲车前面，相距为d．已知此后两车相遇两次，且第一次相遇的时刻为t′，则下面四组t′和d的组合可能是（　　）‎ A．t′=t1，d=S B．t′=t1，d=S C．t′=t1，d=S D．t′=t1，d=S ‎4．如图所示，A、B两小球由绕过轻质定滑轮的细线相连，A放在固定的光滑斜面上，B、C两小球在竖直方向上通过劲度系数为k的轻质弹簧相连，C球放在水平地面上．现用手控制住A，并使细线刚刚拉直但无拉力作用，并保证滑轮左侧细线竖直、右侧细线与斜面平行．己知A的质量为4m，B、C的质量均为m，重力加速度为g，细线与滑轮之间的摩擦不计，开始时整个系统处于静止状态．释放A后，A沿斜面下滑至速度最大时C恰好离开地面．下列说法正确的是（　　）‎ A．斜面倾角α=45°‎ B．A获得最大速度为2g C．C刚离开地面时，B的加速度最大 D．从释放A到C刚离开的过程中，A、B两小球组成的系统机械能守恒 ‎5．2016年2月11日，美国自然科学基金召开新闻发布会宣布，人类首次探测到了引力波．2月16日，中国科学院公布了一项新的探测引力波的“空间太极计划”．由中山大学发起的空间引力波探测工程“天琴计划”于15年7月正式启动．计划从2016年到2035年分四阶段进行，将向太空发射三颗卫星探测引力波．在目前讨论的初步概念中，天琴将采用三颗全同的卫星（SC1、SC2、SC3）构成一个等边三角形阵列，地球恰处于三角形中心，卫星将在以地球为中心、高度约10万公里的轨道上运行，针对确定的引力波源进行探测，这三颗卫星在太空中的分列图类似乐器竖琴，故命名为“天琴计划”．则下列有关三颗卫星的运动描述正确的是（　　）‎ A．三颗卫星一定是地球同步卫星 B．三颗卫星具有相同大小的加速度 C．三颗卫星线速度比月球绕地球运动的线速度大且大于第一宇宙速度 D．若知道万有引力常量G及三颗卫星绕地球运转周期T可估算出地球的密度 ‎6．如图所示，BC是半径为R的竖直面内的圆弧轨道，轨道末端C在圆心O的正下方，∠BOC=60°，将质量为m的小球，从与O等高的A点水平抛出，小球恰好从B点沿圆弧切线方向进入圆轨道，由于小球与圆弧之间有摩擦，能够使小球从B到C做匀速圆周运动．重力加速度大小为g．则（　　）‎ A．从B到C，小球克服摩擦力做功为mgR B．从B到C，小球与轨道之间摩擦力保持不变 C．在C点，小球对轨道的压力大小等于mg D．A、B两点间的距离为R ‎7．已知地球自转周期为T0，有一颗与同步卫星在同一轨道平面的低轨道卫星，自西向东绕地球运行，其运行半径为同步轨道半径的四分之一，该卫星两次在同一城市的正上方出现的时间间隔可能是（　　）‎ A． B． C． D．‎ ‎8．如图所示，竖直平面内有一光滑直杆AB，杆与水平方向的夹角为θ（0°≤θ≤‎ ‎90°），一质量为m的小圆环套在直杆上，给小圆环施加一与该竖直平面平行的恒力F，并从A端由静止释放，改变直杆和水平方向的夹角θ，当直杆与水平方向的夹角为30°时，小圆环在直杆上运动的时间最短，重力加速度为g，则（　　）‎ A．恒力F可能沿与水平方向夹30°斜向右下的方向 B．当小圆环在直杆上运动的时间最短时，小圆环与直杆间必无挤压 C．若恒力F的方向水平向右，则恒力F的大小为mg D．恒力F的最小值为mg ‎　‎ 二．非选择题：包括必考题和选考题两部分．第9题～第12题为必考题，每个试题考生都必须作答．第13题～第14题为选考题，考生根据要求作答．（一）必考题 ‎9．利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图甲所示．水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨；导轨上A点放置带有长方形遮光条的滑块，其总质量为M，左端由跨过光滑电荷量的轻质细绳与质量为m的小球相连；导轨上B点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的时间t，用L表示A点到光电门B处的距离，d表示遮光片的宽度，将遮光片通过电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度，实验时滑块在A处在A处由静止开始运动．‎ ‎（1）用游标卡尺测量遮光条的宽度d，结果如图2所示，由此读出d=　　cm．‎ ‎（3）某次实验测得气垫导轨的倾斜角为θ，重力加速度用g表示，滑块从A点到B点过程中，m和M组成的系统动能增加量可表示为△Ek=　　，系统的重力势能减少量可表示为△Ep=　　，在误差允许的范围内，若△Ek=△Ep，则可认为系统的机械能守恒．‎ ‎10．在做“探究加速度与力、质量的关系”实验中，某实验小组采用如图1所示的装置，实验步骤如下：‎ a．把纸带的一端固定在小车上，另一端穿过打点计时器的限位孔；‎ b．调整木板的倾角，以重力沿斜面向下的分力平衡小车及纸带受到的摩擦力；‎ c．用细线将木板上的小车通过定滑轮与砂桶相连；‎ d．接通电源，放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点；‎ e．换上新的纸带，在砂桶中依次加入适量的砂子，重复d步骤多次，得到几条点迹清晰的纸带．‎ 现测出了其中一条纸带上的距离，如图2所示，已知打点周期为0.02s．则这条纸带上C点速度的大小vC=　　m/s，形成加速度的大小a=　　m/s2（取三位有效数字）．根据所测纸带数据，把砂与砂桶的重力作为合外力F，拟作出加速度a﹣F图象，发现当a比较大时图线明显向F轴偏移，这是由于实验原理的不完善导致的，请你在这个实验的基础上，稍加改进实验原理，得到一条a﹣F成正比的图线，写出你的改进方法：　　．‎ ‎11．如图所示，一质量为m的物块A与直立的轻弹簧的上端连接，弹簧的下端固定在地面上，一质量也为m的物块叠放在A的上面，A、B处于静止状态．若A、B粘连在一起，用一竖直向上的拉力缓慢上提B，当拉力的大小为时，A物块上升的高度为L，此过程中，该拉力做的功为W；若A、B不粘连，用一竖直向上的恒力F作用在B上，当A物块上升的高度也为L时，A、B恰好分离．重力加速度为g，不计空气阻力，求：‎ ‎（1）恒力F的大小；‎ ‎（2）A与B分离时的速度大小．‎ ‎12．如图所示，空间有场强E=1.0×102V/m竖直向下的电场，长L=0.8m不可伸长的轻绳固定于O点．另一端系一质量m=0.5kg带电q=5×10﹣2C的小球．拉起小球至绳水平后在A点无初速度释放，当小球运动至O点的正下方B点时绳恰好断裂，小球继续运动并垂直打在同一竖直平面且与水平面成θ=53°、无限大的挡板MN上的C点．试求：‎ ‎（1）绳子的最大张力；‎ ‎（2）A、C两点的电势差；‎ ‎（3）当小球运动至C点时，突然施加一恒力F作用在小球上，同时把挡板迅速水平向右移至某处，若小球仍能垂直打在档板上，所加恒力F的方向及取值范围．‎ ‎　‎ ‎（二）选考题【物理--选修3-5】‎ ‎13．如图是氢原子的能级图，对于一群处于n=4的氢原子，下列说法中正确的是（　　）‎ A．这群氢原子能够吸收任意能量的光子后向更高能级跃迁 B．这群氢原子能够发出6种不同频率的光 C．这群氢原子发出的光子中，能量最大为10.2eV D．如果发出的光中子有两种能使某金属产生光电效应，其中一种一定是由n=3能级跃迁到 n=1能级发出的 E．从n=4能级跃迁到n=3能级发出的光的波长最长 ‎14．如图，用细线线拴住质量分别为m1、m2的小球a、b并悬挂在天花板下，平衡时两球心在同一水平面上且距天花板的距离为L．将a拉至水平位置后由静止释放，在最低位置时与b发生弹性正碰，若碰后两球上升的最大高度相同．重力加速度为g．求：m1与m2的比值及碰后两球各自的速度大小．‎ ‎　‎ ‎2016-2017学年湖北省襄阳市枣阳市白水高中高三（上）周考物理试卷（12.26）‎ 参考答案与试题解析 ‎　‎ 一、选择题：本题共8小题，每小题6分．在每小题给出的四个选项中，第1～5题只有一项符合题目要求，第6～8题有多项符合题目要求．全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分．‎ ‎1．如图所示，物块a，b质量分别为2m，m，水平地面和竖直墙面均光滑，在水平推力F作用下，两物块均处于静止状态．则（　　）‎ A．物块b受四个力作用 B．物块b受到的摩擦力大小等于2mg C．物块b对地面的压力大小等于mg D．物块a受到物块b的作用力水平向右 ‎【考点】共点力平衡的条件及其应用；物体的弹性和弹力．‎ ‎【分析】按重力、弹力的顺序逐个分析物体的受力，每一个接触面都要分析．再由平衡条件求力的大小．‎ ‎【解答】解：A、物块b受到：重力、a的弹力和静摩擦力、地面的支持力、推力F，共受五个力，故A错误．‎ B、以a为研究对象，由平衡条件知，b对a的摩擦力大小等于a的重力，为2mg，由牛顿第三定律知a对b的摩擦力大小也等于2mg，故B正确．‎ C、以整体为研究对象，则知地面对b的支持力等于3mg，则物块b对地面的压力大小等于3mg，故C错误．‎ D、物块a受到物块b两个力作用：水平向右的压力和竖直向上的静摩擦力，它们的合力斜向右上方，则物块a受到物块b的作用力斜向右上方，故D错误．‎ 故选：B．‎ ‎　‎ ‎2．在固定的斜面体Q上放一物块P，P静止不动；现分别沿平行斜面向上、水平向左、竖直向下和垂直纸面向外（未画出）的力F作用于P，P仍静止不动，如图所示．下列判断正确的是（　　）‎ A．图（a）中Q对P的支持力增大 B．图（b）中Q对P的摩擦力减小 C．图（c）中P受到的合外力增大 D．图（d）中P所受的摩擦力增大 ‎【考点】共点力平衡的条件及其应用；物体的弹性和弹力．‎ ‎【分析】对物体进行受力分析，由共点力的平衡条件得出各个力的表达式，进而分析力F作用后的变化情况．‎ ‎【解答】解：A、图（a）中，Q对P的支持力等于P的重力垂直斜面方向的分量，与F的大小无关，所以Q对P的支持力不变，故A错误；‎ B、把F分解到沿斜面方向和垂直与斜面方向，根据平衡条件可知，P受到的摩擦力等于重力沿斜面向下的分量与F沿斜面向下的分量之和，增大，故B错误；‎ C、P处于静止状态，合力为零，则图（c）中P受到的合外力不变，故C错误；‎ D、d图中施加垂直纸面向外的力F，根据平衡条件可知，P受到的摩擦力f=，所以摩擦力增大，故D正确．‎ 故选：D ‎　‎ ‎3．甲乙两车在公路上沿同一方向做直线运动，它们的v﹣t图象如图所示．两图象在t=t1时相交于P点，P在横轴上的投影为Q，△OPQ的面积为S．在t=0时刻，乙车在甲车前面，相距为d．已知此后两车相遇两次，且第一次相遇的时刻为t′，则下面四组t′和d的组合可能是（　　）‎ A．t′=t1，d=S B．t′=t1，d=S C．t′=t1，d=S D．t′=t1，d=S ‎【考点】匀变速直线运动的图像．‎ ‎【分析】v﹣t图象中，与时间轴平行的直线表示做匀速直线运动，倾斜的直线表示匀变速直线运动，斜率表示加速度，倾斜角越大表示加速度越大，图象与坐标轴围成的面积表示位移．在时间轴上方的位移为正，下方的面积表示位移为负．相遇要求在同一时刻到达同一位置．‎ ‎【解答】解：在t1时刻如果甲车没有追上乙车，以后就不可能追上了，故t′＜t1，从图象中甲、乙与坐标轴围成的面积即对应的位移看：‎ A．因为要相遇两次，所以第一次相遇不可能在t1时刻，故A错误；‎ B．当t′=t1时，由几何关系可知甲的面积为S，乙的面积为，所以甲的面积比乙的面积多出，即相距d=时正好相遇，故B、C组合不可能，D组合可能；‎ 故选D ‎　‎ ‎4．如图所示，A、B两小球由绕过轻质定滑轮的细线相连，A放在固定的光滑斜面上，B、C两小球在竖直方向上通过劲度系数为k的轻质弹簧相连，C球放在水平地面上．现用手控制住A，并使细线刚刚拉直但无拉力作用，并保证滑轮左侧细线竖直、右侧细线与斜面平行．己知A的质量为4m，B、C的质量均为m，重力加速度为g，细线与滑轮之间的摩擦不计，开始时整个系统处于静止状态．释放A后，A沿斜面下滑至速度最大时C恰好离开地面．下列说法正确的是（　　）‎ A．斜面倾角α=45°‎ B．A获得最大速度为2g C．C刚离开地面时，B的加速度最大 D．从释放A到C刚离开的过程中，A、B两小球组成的系统机械能守恒 ‎【考点】机械能守恒定律．‎ ‎【分析】C刚离开地面时，弹簧的弹力等于C的重力，根据牛顿第二定律知B的加速度为零，B、C加速度相同，分别对B、A受力分析，列出平衡方程，求出斜面的倾角．‎ A、B、C组成的系统机械能守恒，初始位置弹簧处于压缩状态，当B具有最大速度时，弹簧处于伸长状态，根据受力知，压缩量与伸长量相等．在整个过程中弹性势能变化为零，根据系统机械能守恒求出B的最大速度，A的最大速度与B的速率相等．‎ ‎【解答】解：A、A刚离开地面时，对A有：kx2=mg ‎ 此时B有最大速度，即aB=aC=0‎ 则对B有：T﹣kx2﹣mg=0‎ 对A有：4mgsinα﹣T=0 ‎ 以上方程联立可解得：sinα=0.5，α=30°，故A错误； ‎ B、初始系统静止，且线上无拉力，对B有：kx1=mg 由上问知 x1=x2=，则从释放至A刚离开地面过程中，弹性势能变化量为零；‎ 此过程中A、B、C组成的系统机械能守恒，即：‎ ‎ 4mg（x1+x2）sinα=mg（x1+x2）+（4m+m）vBm2‎ 以上方程联立可解得：vBm=2g，所以A获得的最大速度为2g，故B正确；‎ C、对B球进行受力分析可知，刚释放A时，B所受合力最大，此时B具有最大加速度，故C错误；‎ D、从释放A到C刚离开地面的过程中，A、B、C及弹簧组成的系统机械能守恒，故D错误．‎ 故选：B ‎　‎ ‎5．2016年2月11日，美国自然科学基金召开新闻发布会宣布，人类首次探测到了引力波．2月16日，中国科学院公布了一项新的探测引力波的“空间太极计划”．由中山大学发起的空间引力波探测工程“天琴计划”于15年7月正式启动．计划从2016年到2035年分四阶段进行，将向太空发射三颗卫星探测引力波．在目前讨论的初步概念中，天琴将采用三颗全同的卫星（SC1、SC2、SC3）构成一个等边三角形阵列，地球恰处于三角形中心，卫星将在以地球为中心、高度约10万公里的轨道上运行，针对确定的引力波源进行探测，这三颗卫星在太空中的分列图类似乐器竖琴，故命名为“天琴计划”．则下列有关三颗卫星的运动描述正确的是（　　）‎ A．三颗卫星一定是地球同步卫星 B．三颗卫星具有相同大小的加速度 C．三颗卫星线速度比月球绕地球运动的线速度大且大于第一宇宙速度 D．若知道万有引力常量G及三颗卫星绕地球运转周期T可估算出地球的密度 ‎【考点】人造卫星的加速度、周期和轨道的关系．‎ ‎【分析】同步轨道卫星的半径约为42400公里，根据万有引力定律结合牛顿第二定律判断加速度大小是否相等，第一宇宙速度是绕地球运动的最大速度，要计算地球质量，需要知道地球半径 ‎【解答】解：A、同步轨道卫星的半径约为42400公里，是个定值，而三颗卫星的半径约为10万公里，所以这三颗卫星不是地球同步卫星，故A错误；‎ B、根据G=ma，解得：a=，由于三颗卫星到地球的距离相等，则它们的加速度大小相等，故B正确；‎ C、第一宇宙速度是绕地球运动的最大速度，则三颗卫星线速度都小于第一宇宙速度，故C错误；‎ D、若知道万有引力常量G及三颗卫星绕地球运转周期T可以求出地球的质量，但不知道地球半径，所以不能求出地球的密度，故D错误．‎ 故选：B ‎　‎ ‎6．如图所示，BC是半径为R的竖直面内的圆弧轨道，轨道末端C在圆心O的正下方，∠BOC=60°，将质量为m的小球，从与O等高的A点水平抛出，小球恰好从B点沿圆弧切线方向进入圆轨道，由于小球与圆弧之间有摩擦，能够使小球从B到C做匀速圆周运动．重力加速度大小为g．则（　　）‎ A．从B到C，小球克服摩擦力做功为mgR B．从B到C，小球与轨道之间摩擦力保持不变 C．在C点，小球对轨道的压力大小等于mg D．A、B两点间的距离为R ‎【考点】平抛运动．‎ ‎【分析】小球进入轨道前做平抛运动，应用平抛运动规律可以求出小球的初速度、小球的水平与竖直位移，从而求出A、B两点的距离，由牛顿第二定律与牛顿第三定律可以求出小球对轨道的压力．‎ ‎【解答】解：AD、小球做从A到B做平抛运动，在B点，小球速度方向偏角θ=60°，‎ 则，vy=gt 竖直方向的位移y=Rcos60°=‎ 水平方向的位移x=vAt 解得x=‎ 则A、B两点的距离，‎ 在B点时小球的速度 球从B到C做匀速圆周运动，则由能量守恒定律可知 小球克服摩擦力做的功等于重力做的功，故A正确，D正确；‎ B、从B到C，小球做匀速圆周运动，合外力指向圆心，则沿着速度方向的合力为零，即摩擦力等于重力沿速度方向的分力，而重力沿速度方向的分力逐渐减小，则摩擦力逐渐减小，由牛顿第三定律可知小球对轨道之间摩擦力逐渐减小，故B错误；‎ C、在C点，轨道对小球的支持力设为FN 则有 解得FN=，由牛顿第三定律可知，在C点小球对轨道的压力也为，故C错误；‎ 故选：AD ‎　‎ ‎7．已知地球自转周期为T0，有一颗与同步卫星在同一轨道平面的低轨道卫星，自西向东绕地球运行，其运行半径为同步轨道半径的四分之一，该卫星两次在同一城市的正上方出现的时间间隔可能是（　　）‎ A． B． C． D．‎ ‎【考点】同步卫星．‎ ‎【分析】通过万有引力提供向心力求出周期与轨道半径的关系，从而求出人造卫星的周期．抓住转过的圆心角关系求出在同一城市的正上方出现的最小时间．‎ ‎【解答】解：设地球的质量为M，卫星的质量为m，运动周期为T，因为卫星做圆周运动的向心力由万有引力提供，有： =‎ 解得：T=2π 同步卫星的周期与地球自转周期相同，即为T0．已知该人造卫星的运行半径为同步卫星轨道半径的四分之一，所以该人造卫星与同步卫星的周期之比是：‎ ‎==‎ 解得：T=T0．‎ 设卫星至少每隔t时间才在同一地点的正上方出现一次，根据圆周运动角速度与所转过的圆心角的关系θ=ωt得： t=2π+t 解得：t=，‎ 因此卫星可能每隔时间才在同一地点的正上方出现一次，故ABC错误，D正确．‎ 故选：D．‎ ‎　‎ ‎8．如图所示，竖直平面内有一光滑直杆AB，杆与水平方向的夹角为θ（0°≤θ≤90°），一质量为m的小圆环套在直杆上，给小圆环施加一与该竖直平面平行的恒力F，并从A端由静止释放，改变直杆和水平方向的夹角θ，当直杆与水平方向的夹角为30°时，小圆环在直杆上运动的时间最短，重力加速度为g，则（　　）‎ A．恒力F可能沿与水平方向夹30°斜向右下的方向 B．当小圆环在直杆上运动的时间最短时，小圆环与直杆间必无挤压 C．若恒力F的方向水平向右，则恒力F的大小为mg D．恒力F的最小值为mg ‎【考点】牛顿第二定律．‎ ‎【分析】根据题意，结合牛顿第二定律，可知，力与重力的合力方向一定沿杆的方向，再依据矢量的合成法则，及三角知识，即可求解．‎ ‎【解答】解：A、根据题意，小圆环在直杆上运动的时间最短，则加速度最大，即力与重力的合力方向沿杆的方向，那么恒力F的方向不确定，故A错误；‎ B、由于小圆环在直杆上运动的时间最短，即加速度方向沿杆的方向，而恒力F和小圆环的重力的合力一定沿与水平方向夹30°斜向右下的方向，即为杆的方向，小圆环与直杆间必无挤压，故B正确；‎ C、要使时间最短，则加速度最大，即不论F多大，沿何种方向，确定的力F与mg的合力方向沿杆向下，‎ 当恒力F的方向水平向右，如图所示的受力，‎ 则有：F==mg，故C正确；‎ D、合力F合与mg、F三力可构成矢量三角形，如下图所示：‎ 由图可知，当F与F合垂直时，即与斜面垂直时，F有最小，则有：Fmin=mgsin60°=mg，故D正确；‎ 故选：BCD．‎ ‎　‎ 二．非选择题：包括必考题和选考题两部分．第9题～第12题为必考题，每个试题考生都必须作答．第13题～第14题为选考题，考生根据要求作答．（一）必考题 ‎9．利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图甲所示．水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨；导轨上A点放置带有长方形遮光条的滑块，其总质量为M，左端由跨过光滑电荷量的轻质细绳与质量为m的小球相连；导轨上B点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的时间t，用L表示A点到光电门B处的距离，d表示遮光片的宽度，将遮光片通过电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度，实验时滑块在A处在A处由静止开始运动．‎ ‎（1）用游标卡尺测量遮光条的宽度d，结果如图2所示，由此读出d=　3.040　cm．‎ ‎（3）某次实验测得气垫导轨的倾斜角为θ，重力加速度用g表示，滑块从A点到B点过程中，m和M组成的系统动能增加量可表示为△Ek=　　‎ ‎，系统的重力势能减少量可表示为△Ep=　（m﹣Msinθ）gL　，在误差允许的范围内，若△Ek=△Ep，则可认为系统的机械能守恒．‎ ‎【考点】验证机械能守恒定律．‎ ‎【分析】（1）游标卡尺读数的方法是主尺读数加上游标读数，不需估读．不同的尺有不同的精确度，注意单位问题．‎ ‎（2）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．‎ 根据重力做功和重力势能之间的关系可以求出重力势能的减小量，根据起末点的速度可以求出动能的增加量；根据功能关系得重力做功的数值等于重力势能减小量．‎ ‎【解答】解：（1）宽度d的读数为：30mm+8×0.05mm=30.40mm=3.040cm；‎ ‎（2）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B速度为：vB=；‎ 滑块从A处到达B处时m和M组成的系统动能增加量为：△EK=（M+m）（）2=；‎ 系统的重力势能减少量可表示为：△Ep=mgL﹣MgLsinθ=（m﹣Msinθ）gL；‎ 故答案为：（1）3.040；（2），（m﹣Msinθ）gL．‎ ‎　‎ ‎10．在做“探究加速度与力、质量的关系”实验中，某实验小组采用如图1所示的装置，实验步骤如下：‎ a．把纸带的一端固定在小车上，另一端穿过打点计时器的限位孔；‎ b．调整木板的倾角，以重力沿斜面向下的分力平衡小车及纸带受到的摩擦力；‎ c．用细线将木板上的小车通过定滑轮与砂桶相连；‎ d．接通电源，放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点；‎ e．换上新的纸带，在砂桶中依次加入适量的砂子，重复d步骤多次，得到几条点迹清晰的纸带．‎ 现测出了其中一条纸带上的距离，如图2所示，已知打点周期为0.02s．则这条纸带上C点速度的大小vC=　1.74　m/s，形成加速度的大小a=　0.123　m/s2（取三位有效数字）．根据所测纸带数据，把砂与砂桶的重力作为合外力F，拟作出加速度a﹣F图象，发现当a比较大时图线明显向F轴偏移，这是由于实验原理的不完善导致的，请你在这个实验的基础上，稍加改进实验原理，得到一条a﹣F成正比的图线，写出你的改进方法：　在拉小车的绳子上安装力传感器，直接测出小车受到的绳子拉力　．‎ ‎【考点】探究加速度与物体质量、物体受力的关系．‎ ‎【分析】利用在匀变速直线运动中，中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度来求D的速度大小，利用逐差法根据△x=aT2可求物体的加速度．只有满足砂桶和沙子的质量远远小于小车的质量时，才能用砂桶和沙子的重力代替小车受到的合力，随着加速度增大，已经不能满足这个条件，所以图象会偏转，据此得出改进的方法即可．‎ ‎【解答】解：每打2个点取一个计数点，相邻的计数点的时间间隔是T=0.04s，‎ 根据中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速得C点的速度为：‎ vC=，‎ 根据作差法得：a=，‎ 当砂桶和沙子的质量较大时，加速度较大，不满足砂桶和沙子的质量远远小于小车的质量，所以不能用砂桶和沙子的重力代替小车受到的合力，此时图线明显向F轴偏移，‎ 可以在拉小车的绳子上安装力传感器，直接测出小车受到的绳子拉力，就不需要满足砂桶和沙子的质量远远小于小车的质量，图象就不会弯曲．‎ 故答案为：1.74；0.123；在拉小车的绳子上安装力传感器，直接测出小车受到的绳子拉力 ‎　‎ ‎11．如图所示，一质量为m的物块A与直立的轻弹簧的上端连接，弹簧的下端固定在地面上，一质量也为m的物块叠放在A的上面，A、B处于静止状态．若A、B粘连在一起，用一竖直向上的拉力缓慢上提B，当拉力的大小为时，A物块上升的高度为L，此过程中，该拉力做的功为W；若A、B不粘连，用一竖直向上的恒力F作用在B上，当A物块上升的高度也为L时，A、B恰好分离．重力加速度为g，不计空气阻力，求：‎ ‎（1）恒力F的大小；‎ ‎（2）A与B分离时的速度大小．‎ ‎【考点】动能定理的应用；牛顿第二定律．‎ ‎【分析】（1）当A、B粘连在一起，当拉力的大小为时，A物块上升的高度为L，结合共点力平衡求出弹簧弹力的大小，当A、B不粘连，在恒力F作用下，恰好分离时A、B的加速度相同，根据牛顿第二定律，对整体和B分别研究，求出恒力F的大小．‎ ‎（2）当A、B粘连在一起时，根据动能定理求出弹力做功的大小，不粘连时，再对AB整体研究，根据动能定理求出速度的大小．‎ ‎【解答】解：（1）设弹簧劲度系数为k，A、B静止时弹簧的压缩量为x，则：‎ ‎…①‎ A、B粘连在一起缓慢上移，以AB整体为研究对象，当拉力为时 ‎…②‎ A、B不粘连，在恒力F作用下，恰好分离时，根据牛顿第二定律：‎ F+k（x﹣L）﹣2mg=2ma…③‎ 恰好分离时AB之间的作用力为0，以B为研究对象，根据牛顿第二定律：‎ F﹣mg=ma…④‎ 联立方程①②③④解得：…⑤‎ ‎（2）A、B粘连在一起缓慢上移L，设弹簧弹力做功为W弹，根据动能定理；‎ W+W弹﹣2mgL=0…⑥‎ 在恒力F的作用下，设A、B分离时的速度为v，根据动能定理：‎ ‎…⑦‎ 联立方程⑤⑥⑦解得：…⑧‎ 答：（1）恒力F的大小．‎ ‎（2）A与B分离时的速度大小．‎ ‎　‎ ‎12．如图所示，空间有场强E=1.0×102V/m竖直向下的电场，长L=0.8m不可伸长的轻绳固定于O点．另一端系一质量m=0.5kg带电q=5×10﹣2C的小球．拉起小球至绳水平后在A点无初速度释放，当小球运动至O点的正下方B点时绳恰好断裂，小球继续运动并垂直打在同一竖直平面且与水平面成θ=53°、无限大的挡板MN上的C点．试求：‎ ‎（1）绳子的最大张力；‎ ‎（2）A、C两点的电势差；‎ ‎（3）当小球运动至C点时，突然施加一恒力F作用在小球上，同时把挡板迅速水平向右移至某处，若小球仍能垂直打在档板上，所加恒力F的方向及取值范围．‎ ‎【考点】带电粒子在匀强电场中的运动．‎ ‎【分析】根据动能定理求出小球经过最低点时的速度．经过最低点时，由重力和细线的拉力的合力提供小球的向心力，由牛顿第二定律求出细线对小球的拉力粒子在电场中做类平抛运动，水平方向是匀速直线运动，竖直方向是匀加速直线运动，由此可以求得粒子末速度的大小．‎ ‎【解答】解：（1）A→B由动能定理及圆周运动知识有：‎ ‎…①‎ ‎…②‎ 联解①②得：T=30N…③‎ ‎（2）A→C由功能关系及电场相关知识有：‎ ‎…④‎ ‎ vCsinθ=vB…⑤‎ ‎ UAC=E•hAC…⑥‎ 联解④⑤⑥得：UAC=125V…⑦‎ ‎（3）由题可知施加恒力F后小球必须做匀速直线或匀加速直线运动，才能垂直打在档板上．‎ 设恒力F与竖直方向的夹角为α，作出小球的受力矢量三角形分析如图所示．（或由矢量三角形可知：当F与F合（或运动）的方向垂直时，F有最小值而无最大值）…⑧‎ 由矢量三角形图有：Fmin=（mg+qE）•sinθ…⑨‎ ‎ θ≤（α+θ）≤180°…⑩‎ 联解⑨⑩得：F≥8N…（11）‎ ‎ 0°＜α＜127°…（12）‎ 答：‎ ‎（1）绳子的最大张力为30N；‎ ‎（2）A、C两点的电势差为125V；‎ ‎（3）所加恒力F的取值范围F≥8N；方向范围为0°＜α＜127°．‎ ‎　‎ ‎（二）选考题【物理--选修3-5】‎ ‎13．如图是氢原子的能级图，对于一群处于n=4的氢原子，下列说法中正确的是（　　）‎ A．这群氢原子能够吸收任意能量的光子后向更高能级跃迁 B．这群氢原子能够发出6种不同频率的光 C．这群氢原子发出的光子中，能量最大为10.2eV D．如果发出的光中子有两种能使某金属产生光电效应，其中一种一定是由n=3能级跃迁到 n=1能级发出的 E．从n=4能级跃迁到n=3能级发出的光的波长最长 ‎【考点】氢原子的能级公式和跃迁．‎ ‎【分析】能级间跃迁辐射或吸收的光子能量必须等于两能级间的能级差，能级差越大，辐射的光子能量越大，频率越大，波长越小．‎ ‎【解答】解：A、氢原子发生跃迁，吸收的能量必须等于两能级的能级差．故A错误．‎ B、根据=6知，这群氢原子能够发出6种不同频率的光子．故B正确．‎ C、一群处于n=4的氢原子，由n=4跃迁到n=1，辐射的光子能量最大，△E=13.6﹣0.85eV=12.75eV．故C错误．‎ D、如果发出的光子有两种能使某金属产生光电效应，知两种光子为能量最大的两种，分别为由n=4跃迁到n=1，和n=3跃迁到n=1能级发出的．故D正确．‎ E、从n=4跃迁到n=3辐射的光子能量最小，频率最小，则波长最长．故E正确．‎ 故选：BDE．‎ ‎　‎ ‎14．如图，用细线线拴住质量分别为m1、m2的小球a、b并悬挂在天花板下，平衡时两球心在同一水平面上且距天花板的距离为L．将a拉至水平位置后由静止释放，在最低位置时与b发生弹性正碰，若碰后两球上升的最大高度相同．重力加速度为g．求：m1与m2的比值及碰后两球各自的速度大小．‎ ‎【考点】动量守恒定律；机械能守恒定律．‎ ‎【分析】小球摆动过程机械能守恒，碰撞过程动量守恒，应用机械能守恒定律与动量守恒定律即可求解．‎ ‎【解答】解：设m1与m2碰前的速度为v0，由机械能守恒定律：‎ 设m1与m2碰后的速度分别为v1、v2，选水平向右为正方向，由于弹性正碰，有：m1v0=m1v1+m2v2，‎ 依题意有：v2=﹣v1‎ 联立可得：m1：m2=1：3 ‎ 两球碰后的速度大小为：‎ 答：m1与m2的比值为1：3，碰后两球的速度大小都为．‎ ‎　‎ ‎2017年1月18日