黄金卷06-赢在高考·黄金8卷备战2024年高考物理模拟卷（湖南专用）（解析版）_2024高考押题卷_92024赢在高考全系列_（通用版）2024《赢在高考·黄金预测卷》（九科全）各八套

【赢在高考·黄金 8 卷】备战 2024 年高考物理模拟卷（湖南卷专用） 黄金卷 06 （考试时间：75分钟 试卷满分：100分） 注意事项： 1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在本试卷和答题卡上． 2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑．如需改 动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号．回答非选择题时，将答案写在答题卡上．写在本 试卷上无效． 3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回． 一、选择题：本题共 6小题，每小题 4分，共 24分．在每小题给出的四个选项中，只有一项 符合题目要求． 1．在空间站进行实验可以克服来自地球磁场及电场的干扰，使得物理现象更为准确和明显。为了研究电感 现象，宇航员在空间站进行如图所示的研究。在图中，L为自感系数较大的电感线圈，且电阻不计，A、B 为两个完全相同的灯泡，且它们的额定电压均等于电源的电动势。则（ ） A．断开K以后，A熄灭，B重新亮后再熄灭B．断开K以后，B变得更亮，A缓慢熄灭 C．合上K的瞬间，A先亮，B后亮 D．合上K的瞬间，B先亮，A后亮 【答案】 A 【解析】AB．断开K以后，A马上熄灭，线圈L中产生自感电动势阻碍电流减小，在线圈与小灯泡B构成 的闭合回路中产生感应电流，故B闪亮后熄灭，故A正确，B错误； CD．合上K的瞬间，电源电压同时加到两灯上，两灯同时亮，故CD错误。 故选A。 微信公众号：【高中精品资料君】全网最全电子讲义以及最全网课，有需要的联系微信：xygewx0022．2023年9月21日下午，“天宫课堂”第四课中神舟十六号三位宇航员景海鹏、朱杨柱、桂海潮通过精彩 的实验面向全国青少年进行太空科普授课。其中一个情境为动量守恒演示实验：质量为500g的大钢球A静 止悬浮在空中，宇航员用手推出质量为100g的小钢球B，使它以一定的初速度水平向左撞向大钢球A，撞 后小钢球 B 水平向右运动，大钢球 A 水平向左运动，如图所示。已知后面的背景板上小方格的边长为 10cm，为了验证两球组成的系统在碰撞中动量守恒，除了以上给出的实验数据外，还需要测量的物理量是 （ ） A．两个钢球的直径 B．两个钢球的碰撞时间 C．手对小钢球B推力的冲量 D．两钢球碰撞前后各自运动的距离和对应时间 【答案】 D 【解析】根据动量守恒定律可知 mv mv Mv 0 1 2 为了验证两球组成的系统在碰撞中动量守恒，除了以上给出的实验数据外，还需要测量的物理量是时间， 可利用两钢球运动的距离和对应时间解得速度。 故选D。 3．如图是光学仪器——道威棱镜的简要结构，等腰梯形ABCD是棱镜的横截面，其底角为45°。现有红紫 两条与底边BC平行的光线射向AB，经AB折射后，均能直接到达BC边，并都在BC边发生全反射，光均 未到达AD面，不考虑光在CD面上的反射，下列说法正确的是（ ） 微信公众号：【高中精品资料君】全网最全电子讲义以及最全网课，有需要的联系微信：xygewx002A．光有可能从AD射出棱镜 B．从CD射出的两条光线不再平行 C．从CD射出的两条光线，紫光在上红光在下 D．两条光线有可能从CD边同一点射出 【答案】 C 【解析】光在介质中的光路图如下 A．由几何关系和不考虑光在CD面上的反射，结合几何光学可知光不可能从AD射出棱镜，故A错误； B．由几何关系得从CD射出的两条光线仍平行，故B错误； C．从CD射出的两条光线，紫光在上红光在下，故C正确； D．由光路图分析可知两条光线从CD边同一点射出，需要AB面的入射点重合，所以不符合，故D错误。 故选C。 4．如图所示，弹性绳一端系于A点，绕过固定在B处的光滑小滑轮，右端与套在粗糙竖直固定杆M处的 小球相连，此时ABM在同一水平线上，弹性绳原长自然长度为AB。小球从M点由静止释放，到达N点时 速度恰好为零，P为MN的中点，弹性绳的弹力与其伸长量成正比，且始终处在弹性限度内，杆与小球间的 动摩擦因数一定，则此过程中关于小球下列说法错误的是（ ） 微信公众号：【高中精品资料君】全网最全电子讲义以及最全网课，有需要的联系微信：xygewx002A．受到的4个力的作用 B．受到的摩擦力逐渐增大 C．在P点时重力的瞬时功率最大 D．在MP过程损失的机械能比在PN过程的小 【答案】 B 【解析】A．小球受到重力、弹性绳的弹力、竖直杆的支持力和摩擦力，共四个力的作用，A正确，不符合 题意； B．设初始状态时弹簧的伸长量为x，由胡克定律和平衡条件可知小球受到的支持力为 F kx N 设弹性绳与竖直杆的夹角为θ时弹性绳的伸长量为L，如图所示，此时弹性绳的弹力为 T kL 小球受到的支持力为 F kLsinkx N 可知小球向下滑动的过程中，受到杆的支持力不变，因动摩擦因数一定，所以摩擦力不变，B错误，符合 题意； C．弹性绳的弹力在竖直方向的分力 微信公众号：【高中精品资料君】全网最全电子讲义以及最全网课，有需要的联系微信：xygewx002T kLcosky y 设小球从M到N下落的高度为h，由动能定理可得 1 mghFh kh2 0 f 2 设在距离M点y处速度最大，由动能定理可得 1 1 1 1 E mgyF y ky2  khy ky2  kyhy k f 2 2 2 2 由数学知识可知当 1 y h 2 时动能最大，即速度最大，由 Pmgv 可知此时重力的功率有最大值，C正确，不符合题意； D．在MP过程小球克服摩擦力做的功等于PN过程小球克服摩擦力做的功，这两个阶段小球克服弹性绳做 功不同，由于弹性绳的弹力沿竖直方向的分力越来越大，可知小球在MP过程克服弹性绳做功小于在PN过 程克服弹性绳做功，因此在MP过程损失的机械能比在PN过程的小，D正确，不符合题意。 故选B。 5．如图所示，在竖直平面内有水平向左的匀强电场，在匀强电场中有一根长为L的绝缘细线，细线一端固 定在O点，另一端系一质量为m的带电小球。小球静止时细线与竖直方向成角，此时让小球获得初速度 且恰能绕O点在竖直平面内沿逆时针方向做圆周运动，重力加速度为g。下列说法正确的是（ ） mg E qtan A．匀强电场的电场强度 微信公众号：【高中精品资料君】全网最全电子讲义以及最全网课，有需要的联系微信：xygewx002mgL E  B．小球动能的最小值为 k 2cos C．小球的重力势能最小时机械能也最小 D．小球从初始位置开始，在竖直平面内运动一周的过程中，其电势能先增大后减小再增大 【答案】 B 【解析】A．小球静止时悬线与竖直方向成角，对小球受力分析，小球受重力、拉力和电场力，三力平衡， 根据平衡条件，有 mgtanqE 解得 mgtan E  q 故A错误； B．小球恰能绕O点在竖直平面内做圆周运动，在等效最高点A速度最小，如图 根据牛顿第二定律，有 mg v2 m cos L 则最小动能 1 mgL E  mv2  k 2 2cos 故B正确； C．小球的机械能和电势能之和守恒，则小球运动至电势能最大的位置机械能最小，小球带负电，则小球运 微信公众号：【高中精品资料君】全网最全电子讲义以及最全网课，有需要的联系微信：xygewx002动到圆周轨迹的最左端点时机械能最小，故C错误； D．小球从初始位置开始，在竖直平面内沿逆时针方向运动一周的过程中，电场力先做正功后做负功，再做 正功，则其电势能先减小后增大，再减小，故D错误。 故选B。 6．由教育部深空探测联合研究中心组织，重庆大学等高校合作的“多段式多功能载运月球天梯概念研究”， 图甲是“天梯”项目海基平台效果图，是在赤道上建造重直于水平面的“太空电梯”，宇航员乘坐太空舱通过“太 空电梯”直通地球空间站。图乙中r为宇航员到地心的距离，R为地球半径，曲线A为地球引力对宇航员产 生的加速度大小与r的关系；直线B为宇航员由于地球自转而产生的向心加速度大小与r的关系，关于相对 地面静止在不同高度的宇航员，下列说法正确的是（ ） A．宇航员的线速度随着r的增大而减小 r B．图乙中 0为地球同步卫星的轨道半径 C．宇航员在rR处的线速度等于第一宇宙速度 D．宇航员感受到的“重力”随着r的增大而增大 【答案】 B 【解析】A．相对地面静止在不同高度的宇航员，角速度相同都等于地球的自转角速度，宇航员的线速度 vr，随着r增大线速度v增大，故A错误； B．当r=r 时，引力加速度正好等于宇航员做圆周运动的向心加速度，即万有引力提供做圆周运动的向心力， 0 所以宇航员相当于卫星，此时宇航员的角速度跟地球的自转角速度一致，可以看作是地球的同步卫星，即r 0 为地球同步卫星的轨道半径，故B正确； C．宇航员在r=R处是在地面上，除了受到万有引力还受到地面的支持力，线速度远小于第一宇宙速度， 故C错误； D．宇航员乘坐太空舱在“太空电梯”的某位置时，由牛顿第二定律可得 微信公众号：【高中精品资料君】全网最全电子讲义以及最全网课，有需要的联系微信：xygewx002Mm G F m2r r2 N 其中F 为太空舱对宇航员的支持力，宇航员感受的“重力”为 N GMm F  m2rma ma ma a  N r2 引 向 引 向 其中：a 为地球引力对宇航员产生的加速度大小，a 为地球自转而产生的向心加速度大小，由图可知：在 引 向 Rrr 0时，（a 引 -a 向 ）随着r增大而减小，宇航员感受的“重力”随r的增大而减小；在r＞r 0 时，（a 引 -a 向 ） 随着r增大而反向增大，宇航员感受的“重力”随r的增大而增大，故D错误。 故选B。 二、选择题：本题共 4小题，每小题 5分，共 20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 5分，选对但不全的得 3分，有选错的得 0分． x 1.0m x 2.0m x 3.0m x 4.0m 7．x轴上a、b、c、d四个质点的坐标分别为 a 、 2 、 c 、 d ，一列简谐横波 沿x轴传播，在t0时刻的波形图如图甲所示，图乙为质点d的振动图像，下列说法正确的是（ ） A．该简谐横波沿x轴负方向传播 B．t 0.5s时刻质点a在平衡位置 C．0~1s时间内质点b通过的路程为16m D．t1.5s时刻质点c处于平衡位置并正向y轴正方向运动 【答案】 AB 【解析】A．由质点d的振动图像可知，该简谐横波沿x轴负方向传播，选项A正确； B．t 0.5s时刻质点a在平衡位置正向y轴负方向运动，选项B正确； C．0~1s时间内质点b通过的路程为16cm，选项C错误； 微信公众号：【高中精品资料君】全网最全电子讲义以及最全网课，有需要的联系微信：xygewx002D．t1.5s时刻质点c处于平衡位置并正向y轴负方向运动，选项D错误。 故选AB。 8．如图所示，这是一个研究光电效应的电路图，下列叙述中正确的是（ ） A．阴极K需要预热，光束照射后需要一定的时间才会有光电流 B．保持光照不变，滑片P向右滑动的过程中，电流表示数一定不断增大 C．不改变光束颜色和电路，增大入射光束强度，电流表示数会增大 D．调换电源的极性（同时调整电压表），移动滑片P，当电流表示数刚为零时，电压表示数为遏止电压U c 的数值 【答案】 CD 【解析】A．因为光电效应是瞬时发生的不需要预热，A错误； B．保持光照不变，滑片P向右滑动的过程中，当电流达到最大电流之后，即使电压再大，电流也不增加，B 错误； C．不改变光束颜色和电路，增大入射光束强度，相当于增大光子数目，因此移动的电子增加，电流表示数 会增大，C正确； D．调换电源的极性，移动滑片P，电场力对电子做负功，当电流表示数为零时，则有 1 eU  mv 2 2 k 那么电压表示数为遏止电压U c 的数值，D正确。 微信公众号：【高中精品资料君】全网最全电子讲义以及最全网课，有需要的联系微信：xygewx002故选CD。 9．如图所示，在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，有一边长为L的正三角形区域 v v abc，三角形所在平面与磁场方向垂直。两个相同的带正电粒子从a点沿ab方向分别以不同的速率 1、 2射 v v v t :t 2:1 出，若 1 2，且速率为 1的粒子从ac边射出，它们在三角形区域内运动的时间 1 2 。不计粒子所受 v :v 的重力及粒子间的相互作用，则两个粒子的速率之比 1 2可能为（ ） A．1:2 B．2:3 C．3:4 D．4:5 【答案】 AB v 【解析】速率为 1的粒子从ac边射出，作出该粒子的运动轨迹如图所示 根据几何关系，该粒子轨迹对应的圆心角为120°，当轨迹与bc边相切时，粒子圆周运动的半径最大，根据 几何关系可知，此时粒子恰好从c点飞出，则有 2R sin60 L 1max 由于洛伦兹力提供向心力，则有 v2 qv Bm 1max 1max R 1max 解得 微信公众号：【高中精品资料君】全网最全电子讲义以及最全网课，有需要的联系微信：xygewx0023qBL v  1max 3m 由于粒子在磁场中运动的周期 2m T  qB 令粒子轨迹对应的圆心角为，粒子运动的时间  t  T 360 解得 m t  180qB t :t 2:1 v 由于在三角形区域内运动的时间 1 2 ，可知速率为 2的粒子运动轨迹对应的圆心角为60°，可知速率 v 为 2的粒子必定从bc边射出，作出其运动轨迹如图所示 根据几何关系有 R Lsin60 2 由于洛伦兹力提供向心力，则有 v2 qv Bm 2 2 R 2 解得 3qBL v  2 2m 结合上述，两个粒子的速率之比 微信公众号：【高中精品资料君】全网最全电子讲义以及最全网课，有需要的联系微信：xygewx002v v 2 1  1max  v v 3 2 2 可知，两个粒子的速率之比 v 1 :v 2可能为1:2与2:3。 故选AB。 10．一辆新能源汽车在平直的公路上由静止开始启动，在启动过程中，汽车牵引力的功率及其瞬时速度随 1 时间的变化情况分别如图甲、乙所示，已知汽车所受阻力恒为重力的5，重力加速度g取10m/s2。下列说 法正确的是（ ） A．v =7.5m/s 0 B．该汽车的质量为1×103kg C．在前5s内，汽车克服阻力做功为2.5×104J D．在5～15s内，汽车的位移大小约为50m 【答案】 ABC 【解析】B．由图乙可知汽车匀加速阶段的加速度为 5 a m/s2 1m/s2 5 由图甲可知牵引力为 P 15kW F   3103N v 5m/s 根据牛顿第二定律有 微信公众号：【高中精品资料君】全网最全电子讲义以及最全网课，有需要的联系微信：xygewx0021 F mg ma 5 解得 F 3103N m  1103kg 1 2m/s21m/s2 ga 5 故B正确； A．当汽车达到最大功率时做匀速直线运动，则有 1 mgv P 5 0 max 解得 5P 515kW v  max  7.5m/s 0 mg 1103kg10m/s2 故A正确； C．前5s内汽车的位移为 1 x 5512.5m 2 则汽车克服阻力做功为 1 W  mgx2.5104J 5 故C正确； D．在5～15s内，根据动能定理可得 1 1 1 Pt mgx mv 2 mv2 5 2 0 2 解得 x67.1875m 故D错误。 故选ABC。 微信公众号：【高中精品资料君】全网最全电子讲义以及最全网课，有需要的联系微信：xygewx002三、非选择题：本题共 5小题，共 56分． 11. （6分）2023年夏天，异常炎热，这注定水枪玩具销售火爆，不仅儿童玩水枪，甚至成人也开始玩。据《钛 媒体》报道，今年夏天，汕头的工厂几乎都在做电动水枪， 生产电动水枪的玩具厂数量相较去年翻了至 少 5 倍；在玩具枪市场，今年夏天水枪销量占比已经超过了 90% 。周潇同学有一把电动水枪，它有三种 模式，一种是散射，一种是直线连续喷射，还有一种是脉冲式发射。周潇同学想测定后两种模式水枪的发 射速度。 （1） 将电动水枪水平固定在铁架台上，采用直线连续喷水模式，按压扳机后细水柱沿直线喷出，在空中 划出一条曲线。在铁架台后面平行于水枪竖直固定一块坐标板，使 O点处于枪口位置，x 轴与枪口在同 g 10m/s2 一水平线上，水枪喷水后用手机拍照， 得到如图乙所示的轨迹。 如果重力加速度 ，根据图中 轨迹可得初速度v = m/s。（结果保留一位小数） 0 （2） 如果水枪并不完全水平， 而是枪口略向下偏， 则根据图乙数据测出的初速度相对实际值 （选填“偏大”“相等”或“偏小”）。 （3）改用脉冲发射方式，每次发射都射出一个“水弹”（很短的小水柱）。测出枪口的高度及“水弹”的射程。 改变水枪高度， 多次实验。根据实验数据作出枪口高度“y”与射程的平方（x2）关系图线如图丙所示∶ 微信公众号：【高中精品资料君】全网最全电子讲义以及最全网课，有需要的联系微信：xygewx002如果重力加速度 g 10m/s2 ，由图可知水枪发射 “水弹” 的初速度大小为 m/s 。 【答案】 （1） 2.5；（2） 偏小 ；（3）5 【解析】（1）在图乙中选点（100cm，80cm）， 据 1 y gt2 2 xv t 0 代入数据解得 t 0.4s v 2.5m/s 0 （2） 如果水枪枪口略向下偏， 则射程会偏小， 根据图乙数据测出的初速度相对实际值偏小。 （3）由 1 y gt2 2 xv t 0 消去t可得 g y x2 2v2 0 在图丙中如果都取米为单位， 则可得图线斜率 g 0.8 k   0.2 2v2 4 0 可得 v 5m/s 0 12. （10分）新能源汽车已经普遍走进了我们的生活，某校学生实验小组通过网络找到了比亚迪“秦”电池铭 牌如图所示，电池采用的是比亚迪刀片电池技术。已知该车内的整块电池是由10块刀片电池串联而成，其 中一块刀片电池又由10块电芯串联而成。现将一块电芯拆解出来，测量其电动势E和内阻r。实验小组设 计了如图甲、乙所示的实验电路图，所用器材如图丙所示。已知电流表的内阻约为1Ω，电压表的内阻约为 微信公众号：【高中精品资料君】全网最全电子讲义以及最全网课，有需要的联系微信：xygewx0023kΩ，滑动变阻器最大电阻20Ω、额定电流1A，定值电阻R =2Ω。请回答下列问题： 0 （1）实验前利用1A恒流电源对一块电芯进行充电，充满的时间要 h； （2）按照图甲所示的电路图，将图丙中的实物连线补充完整； （3）闭合开关S前，滑动变阻器的滑片P应移至最 端；（选填“左”或“右”） （4）闭合开关S后，移动滑片P改变滑动变阻器的接入阻值，记录下几组电压表示数U和对应的电流表示 数I，将实验记录的数据在坐标系内描点作出U-I图像； （5）在图丙中通过改变导线的接线位置，完成了图乙电路图的实物连接，重复步骤（3）（4）。将实验记录 的数据在同一坐标系内描点作出 U-I 图像，如图丁所示。可知图丁中标记为 I 的图线是采用实验电路 （填“甲”或“乙”）测量得到的： （6）利用图丁图像提供的信息可知，该电源电动势E的准确值为 ，该电源内阻r的准确值 微信公众号：【高中精品资料君】全网最全电子讲义以及最全网课，有需要的联系微信：xygewx002为 （U 、U 、I 、I 、R 均已知）。 1 2 1 2 0 U 【答案】（1）0.26； （2） ；（3） 左 ；（5） 乙；（6） 1 ； U 1 R I 0 1 【解析】（1）由铭牌可知一块电芯额定容量为 26 q Ah0.26Ah 1010 则用1A恒流电充电有 q t  0.26h I （2）实验电路图如图所示 （3）闭合开关S前，滑动变阻器应全部接入电路，所以滑片P应移至最左端。 （5）选用甲电路时，所测电动势为电压表与电源并联后整体的等效电源的电动势，即选甲电路时的电动势 的测量值小于真实值，选用乙电路时，所测电动势为电流表与电源串联后整体的等效电源的电动势，所以 图丁中标记为I的图线是采用实验电路乙测量得到的； （6）根据以上分析可知，I图线电动势的测量值等于真实值，即 EU 1 根据闭合电路欧姆定律可得 U EI(R r) 0 所以 微信公众号：【高中精品资料君】全网最全电子讲义以及最全网课，有需要的联系微信：xygewx002U R r 1 0 I 1 即 U r  1 R I 0 1 V 9.9L M 900g 13. （10 分）一个容积为 0 的导热汽缸下接一圆柱形管，二者总质量为 ，现用质量 m100g 、横截面积S 10cm2、厚度可忽略不计的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞与圆管管壁间摩擦 T 297K 不计。活塞下端连接弹簧，弹簧下端与地面固定，气缸始终保持竖直。开始时气体温度为 1 ，活塞 p T 处在A位置，气缸内气体压强为 1。随着环境温度缓慢升高到 2，活塞恰能缓慢移至容器底部B位置处， 已知A、B间距离h10cm，外界大气压强 p 0 1.01105Pa 。 T T （1）环境温度由 1缓慢升高到 2过程中，气缸内气体压强（选填“变化”或“不变”）； p T （2）求汽缸内的气体压强 1及环境温度 2； （3）升温过程中，若气体内能增加了ΔU 25J，求气体需要向外界吸收的热量。 p 1.1105Pa T 300K Q36J 【答案】 （1）不变；（2） 1 ， 2 ；（3） 【解析】（1）对气缸受力分析，变化前有 Mg p S  pS 0 1 变化后有 Mg p S  pS 0 1 可知 微信公众号：【高中精品资料君】全网最全电子讲义以及最全网课，有需要的联系微信：xygewx002p  p 1 1 T T 则可知，环境温度由 1缓慢升高到 2过程中，气缸内气体压强不变。 （2）以气缸为研究对象，根据平衡条件可知 Mg p S  pS 0 1 解得 p 1.1105Pa 1 气体升温膨胀过程为等压过程，由盖吕萨克定律定律有 V V Sh 0  0 T T 1 2 解得 T 300K 2 （3）由热力学第一定律可知 ΔU W Q 气体膨胀对外做功，则可得 W pSh11J 1 所以气体需要向外界吸收热量 Q36J 14. （14分）如图甲所示，在光滑水平面上静止的小物块A和长木板B质量均为m=2kg，小物块A位于长 木板B的左端，二者之间的动摩擦因数μ=0.1。t=0时刻小物块A获得水平向右、大小为v =7m/s的初速度， 0 同时给小物块A施加如图乙所示的水平向右的作用力。5s时长木板B与其右侧竖直挡板发生第1次碰撞。 5s后撤去小物块A所受的水平作用力，最终小物块A没有从长木板B上滑下。长木板B与竖直挡板的碰 撞均为弹性碰撞，碰撞时间极短，碰后长木板B的速度大小不变，方向相反。重力加速度g取10m/s2，求： （1）0~5s内水平作用力的冲量大小； （2）t=0时刻长木板B右侧与竖直挡板的距离； 微信公众号：【高中精品资料君】全网最全电子讲义以及最全网课，有需要的联系微信：xygewx002（3）长木板B与竖直挡板第2次碰撞前的速度大小，并通过计算分析是否会发生第3次碰撞。 【答案】 （1）10N  s；（2）12.5m；（3）1m/s，不会 【解析】（1）冲量大小即为图线与坐标轴围成的面积，即 54 I  N s10N s   2 （2）对小物块A分析，取向右为正方向，由动量定理可得 Imgt mv mv 1 0 解得 v 7m/s 1 对长木板B应用动量定理，得 mgtmv 2 解得 v 5m/sv 2 1 说明长木板B与竖直挡板发生第1次弹性碰撞时，二者还没有达到共同速度，则t=0时刻长木板B右侧与 竖直挡板的距离 v d  2t 12.5m 2 （3）长木板B与竖直挡板碰后，速度反向，大小不变，由动量守恒定律，得 mv mv 2mv 1 2 解得 v1m/s 微信公众号：【高中精品资料君】全网最全电子讲义以及最全网课，有需要的联系微信：xygewx002长木板B与竖直挡板发生第2次弹性碰撞时，小物块A与长木板B已达到共同速度。 第2次碰撞后，对小物块A和长木板B应用动量守恒定律，得 mvmv2mv 解得 v0 第2次碰后，长木板B向左运动过程中与小物块A速度会同时减为0，所以不会发生第3次碰撞。 15. （16分）如图所示，两根平行金属导轨a b c 、a b c 平行放置，导轨间距L=1m，a b 、a b 段倾斜且 1 1 1 2 2 2 1 1 2 2 足够长，与水平方向的夹角θ=37°，b c 、b c 段水平，在距离b b 连线的左侧x=1.75m处有两根固定立柱， 1 1 2 2 1 2 导轨水平和倾斜部分平滑连接。倾斜部分导轨处于磁感应强度大小B=0.3T、方向垂直斜面向上的匀强磁场 中（不包括b b 连线上），水平导轨处没有磁场。质量为m =0.3kg、电阻为R=0.4Ω的金属棒甲置于倾斜导 1 2 1 轨上，质量为m =0.1kg、电阻为r=0.2Ω的金属棒乙静止在b b 位置，两金属棒的长度均为L=1m。金属棒 2 1 2 甲从距离导轨底端足够远处由静止释放，在b b 处与金属棒乙碰撞，碰后金属棒乙向左运动，与固定立柱 1 2 碰后等速率反弹。已知两金属棒与倾斜导轨间的动摩擦因数均为μ =0.5，与水平导轨间的动摩擦因数均为 1 μ =0.2，在运动过程中两金属棒始终与导轨垂直且接触良好，所有碰撞均为弹性碰撞，碰撞时间极短，导轨 2 电阻不计，sin37°=0.6，cos37°=0.8，重力加速度g取10m/s2。 （1）求金属棒甲沿导轨向下运动的最大速度v ； m （2）金属棒甲从开始运动至达到最大速度的过程中，其产生的焦耳热为0.4J，求这个过程经历的时间； （3）求金属棒甲、乙第二次碰撞结束瞬间两者的速度大小分别为多少？ 【答案】 （1）4m/s；（2）3.25s；（3）2m/s,4m/s 【解析】（1）金属棒甲由静止释放，沿倾斜导轨做变加速直线运动，加速度不断减小，当加速度为零时， 速度达到最大值，此时根据受力平衡可得 微信公众号：【高中精品资料君】全网最全电子讲义以及最全网课，有需要的联系微信：xygewx002mgsinmgcosF 1 1 1 安 又 F BIL 安 E I  Rr EBLv m 联合解得 v 4m/s m （2）设金属棒甲从开始运动到达到最大速度过程中，沿导轨下滑的距离为x，由能量守恒可得 1 mgxsinmgxcosQ Q  mv2 1 1 1 R r 2 1 m 金属棒甲、乙串联，根据焦耳定律可得 Q R R  Q r r 由题意可知 Q 0.4J R 联合解得 x5.0m 根据 qIt E I  Rr  E  t BLx 联合解得 微信公众号：【高中精品资料君】全网最全电子讲义以及最全网课，有需要的联系微信：xygewx002BLx q 2.5C Rr 整个过程根据动量定理 mgsinmgcosΔtBILΔt mv 0 1 1 1 1 m 而 BILtBqL 联合解得 t 3.25s 即金属棒甲从开始运动至达到最大速度的时间为3.25s； v v （3）取水平向左为正方向，设第一次碰撞后甲、乙两棒的速度分别为 1、 2，根据动量守恒、机械能守恒 有 mv mv m v 1 m 1 1 2 2 1 1 1 mv2  mv2 m v2 2 1 m 2 1 1 2 2 2 解得 v 2m/s 1 v 6m/s 2 第一次碰撞后，在摩擦力作用下，甲棒向左做匀减速直线运动，乙棒先向左做匀减速直线运动，与立柱碰 撞后再向右左匀减速直线运动，运动过程中甲、乙两棒的加速度大小均为 ag 2m/s2 2 x x 设从第一次碰撞到第二次碰撞，甲、乙两棒通过的路程分别为 1、 2，则 x x 2x 1 2 由于乙棒与立柱是弹性碰撞，碰撞后速度等大反向，则由运动学公式有 1 x vt at2 1 1 2 微信公众号：【高中精品资料君】全网最全电子讲义以及最全网课，有需要的联系微信：xygewx0021 x v t at2 2 2 2 联合解得 t 0.5s（t 3.5s不符合实际情况，舍去） 则第二次碰撞前甲、乙两棒的速度大小分别为 v' v at 1m/s 1 1 v' v at 5m/s 2 2 v' v' 由上面分析可知 1的方向水平向左， 2的方向水平向右，取水平向左为正方向，第二次碰撞根据动量守恒 和机械能守恒可得 mv' m v' mv''m v'' 1 1 2 2 1 1 2 2 1 1 1 1 mv'2 m v'2  mv''2 m v''2 2 1 1 2 2 2 2 1 1 2 2 2 解得 v'' 2m/s 1 v'' 4m/s 2 v'' 1m/s v'' 5m/s 1 、 2 不符合实际情况，舍去，故金属棒甲、乙第二次碰撞结束瞬间两者的速度大小分别为 2m/s、4m/s。 微信公众号：【高中精品资料君】全网最全电子讲义以及最全网课，有需要的联系微信：xygewx002