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    2024年四川省南充市阆中中学高考物理一模试卷(含详细答案解析)
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    2024年四川省南充市阆中中学高考物理一模试卷(含详细答案解析)

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    这是一份2024年四川省南充市阆中中学高考物理一模试卷(含详细答案解析),共17页。试卷主要包含了单选题,多选题,实验题,简答题,计算题等内容,欢迎下载使用。

    1.荡秋千深受孩子们的喜爱,如图为某同学荡秋千的场景,忽略空气阻力,该同学荡秋千时从由最低点O向最高点A摆的过程中( )
    A. 重力做负功,重力势能减小
    B. 重力的瞬时功率先增大后减小
    C. 该同学受重力、绳子的拉力和向心力三个力作用
    D. 该同学感觉到脚承受的力在增大
    2.如图所示,小车内有一小球被轻质弹簧和一条细线拴接。小车在水平面上做直线运动的过程中,弹簧始终保持竖直状态,细线与竖直方向成α角。下列说法正确的是( )
    A. 小车不可能做匀速运动
    B. 小车可能向右做减速运动
    C. 细绳有拉力时,弹簧一定有弹力
    D. 弹簧有弹力时,细绳可能没拉力
    3.2023年10月,“神舟十七号”飞船从酒泉卫星发射中心发射升空后与在轨的“天宫”空间站核心舱对接,为之后空间科学实验和技术试验提供更多条件。已知“天宫”空间站在轨高度约为400km,下列说法正确的是( )
    A. 神舟十七号飞船的发射速度一定大于地球的第二宇宙速度
    B. 空间站绕地球做圆周运动的速度大于7.9km/s
    C. 空间站绕地球运动的周期等于地球同步卫星的周期
    D. 空间站绕地球做圆周运动的向心加速度小于地球表面的重力加速度
    4.在某次救援中,消防队员抱着被救者在悬停直升机的竖直悬绳牵引下以10m/s的速度匀速上升。当上升到离地面15m高处时,被救者的手机突然从口袋中掉出。则手机从掉出到落地的时间为(不计空气阻力,g=10m/s2)( )
    A. 3sB. 3sC. 2sD. (2+ 2)s
    5.如图所示,平静的海面上,两艘拖船A、B通过不可伸长的缆绳拖着驳船C运动,某时刻两根缆绳的夹角为θ,两拖船A、B的速度大小分别为2m/s、2.4m/s。已知两拖船的运动方向始终沿缆绳方向,sinθ=0.8,则此时驳船C的速度大小为( )
    A. 2.5m/s
    B. 3.0m/s
    C. 3.6m/s
    D. 3.9m/s
    二、多选题:本大题共4小题,共23分。
    6.在2023年中国自行车巡回赛中,甲、乙两选手骑规格相同的自行车沿同一方向做直线运动,其v−t图像如图所示,已知两人在t1时刻并排骑行,则( )
    A. 在t=0时,乙在甲后
    B. 在t1到t2时间内,两人相隔越来越近
    C. 在t2时刻后,两人相隔越来越远
    D. 在t2到t3时间内的某时刻,两人再次并排骑行
    7.用水平拉力使雪橇在平坦的雪地上由静止开始沿直线运动,雪橇运动后,所受拉力F与其加速度a的关系图线如图所示,图中b、c(c<0)和n均为已知量,重力加速度大小为g。下列说法正确的是( )
    A. 雪橇一定做匀加速直线运动
    B. 雪橇的质量为bc
    C. 雪橇与雪地间的动摩擦因数为−cg
    D. 拉力F=nb时,雪橇的加速度大小为c(1−n)
    8.如图甲所示,质量为m的物块静止在竖直放置的轻弹簧上(不相连),弹簧下端固定,劲度系数为k。t=0时刻,对物块施加一竖直向上的外力F,使物块由静止向上运动,当弹簧第一次恢复原长时,撤去外力F。从0时刻到F撤去前,物块的加速度a随位移x的变化关系如图乙所示。重力加速度为g,忽略空气阻力,则在物块上升过程( )
    A. 外力F为恒力
    B. 物块的最大加速度大小为2g
    C. 外力F撤去后物块可以继续上升的最大高度为mg2k
    D. 弹簧最大弹性势能Ep=m2g22k
    9.图甲为一简谐横波在t=0.20s时的波形图,P是平衡位置在x=3m处的质点,Q是平衡位置在x=4m处的质点;图乙为质点Q的振动图像,下列说法正确的是( )
    A. 这列波沿x轴负方向传播
    B. 当此列波遇到尺寸超过8m的障碍物时不能发生衍射现象
    C. 从t=0.20s到t=0.30s,P通过的路程为10cm
    D. 从t=0.30s到t=0.35s,P的动能逐渐减小
    E. 在t=0.35s时,P的加速度方向与y轴正方向相同
    三、实验题:本大题共2小题,共15分。
    10.“研究共点力的合成”的实验情况如图甲所示,其中A为固定橡皮筋的图钉,O为橡皮筋与细绳的结点,OB和OC为细绳,图乙是在白纸上根据实验结果画出的图示。
    (1)图乙中的F与F′两力中,方向一定沿AO方向的是______。
    (2)本实验采用的科学方法是______。
    A.理想实验法
    B.等效替代法
    C.控制变量法
    D.建立物理模型法
    (3)实验中可减小误差的措施有______。
    A.弹簧秤的中心轴线必须要沿着细线方向
    B.两个分力F1、F2间夹角要尽量大些
    C.拉橡皮筋时,弹簧秤、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行
    D.AO间距离要适当,将橡皮筋拉至结点O时,拉力要适当大些
    11.某同学测量一段电阻丝的阻值(约为5Ω)的实验原理图如图甲所示,实验室提供的器材如下:
    A.干电池E(电动势约为1.5V,内阻约为1Ω);
    B.电流表A1(量程为150mA,内阻r1=5Ω);
    C.电流表A2(量程为3A,内阻r2=0.5Ω);
    D.电压表V(量程为1.5V,内阻约为2kΩ);
    E.电阻箱R(0∼99.99Ω);
    F.滑动变阻器R1(最大阻值为5Ω);
    G.滑动变阻器R2(最大阻值为1kΩ)。
    (1)该同学先用螺旋测微器测得该电阻丝的直径如图乙所示,则该电阻丝的直径为______ mm。
    (2)根据实验室提供的器材,电流表应选______(填“B”或“C”),滑动变阻器应选______(填“F”或“G”)。
    (3)该同学通过改变电阻箱的阻值R和调节滑动变阻器的阻值始终保持电压表的示数不变,根据记录的电流表的示数I和对应的电阻箱的阻值R作出的1I−R图像如图丙所示,图像的纵轴截距为b,斜率为k,则电压表的示数U=______,该电阻丝的阻值Rx=______。(用题目中的物理量的字母表示)
    (4)该实验在设计上______(填“存在”或“不存在”)系统误差。
    四、简答题:本大题共2小题,共22分。
    12.如图,某同学设计的幼儿园安全斜直滑梯由长l1=4m和l2=8m的两段不同材料AB和BC制成,滑梯与水平地面夹角θ=37∘。一小朋友从A点由静止滑下,经6s到达C点速度恰好为零。重力加速度g取10ms2,sin37∘=0.6,cs37∘=0.8。求:
    (1)小朋友滑行过程中的最大速度vm;
    (2)小朋友与AB和BC材料间的动摩擦因数μ1和μ2。
    13.如图,一玻璃砖的横截面为14圆OPQ,14圆的半径为R,圆心为O,一束单色光从OP面上的P点射入玻璃砖,恰好在玻璃砖圆弧面上的M点发生全反射,已知入射光线与OP面的夹角为α,sinα= 63,光在真空中的传播速度为c,求:
    (1)玻璃砖对该单色光的折射率n;
    (2)单色光从P点射入玻璃砖到射出玻璃砖所经历的时间t。
    五、计算题:本大题共1小题,共20分。
    14.如图,半径R=1m的光滑圆弧轨道ABC与足够长的粗糙轨道CD在C处平滑连接,O为圆弧轨道ABC的圆心,B点为圆弧轨道的最低点,半径OA、OC与OB的夹角分别为53∘和37∘。在高h=0.8m的光滑水平平台上,一质量m=2kg的小物块压缩弹簧后被锁扣K锁住,储存了一定量的弹性势能Ep,若打开锁扣K,小物块将以一定的水平速度v0向右滑下平台,做平抛运动恰从A点沿切线方向进入圆弧轨道,物块进入圆弧轨道后立即在A处放一个弹性挡板(碰撞过程机械能不损失)。已知物体与轨道CD间的动摩擦因数μ=0.5,重力加速度g取10m/s2,sin37∘=0.6,cs37∘=0.8。求:
    (1)弹簧存储的弹性势能EP;
    (2)物体经过B点时,对圆弧轨道压力FN的大小;
    (3)物体在轨道CD上运动的路程s。
    答案和解析
    1.【答案】B
    【解析】解:A.依题意,根据重力做功的特点可知,由最低点O荡到最高点A的过程中,重力做负功,重力势能增大。故A错误;
    B.根据
    W=Fv
    可知在O点,速度水平,在重力方向上的速度为零,重力瞬时功率为零;在A点,速度为零,重力瞬时功率也为零,其他位置不为零,即重力瞬时功率先增大后减小。故B正确;
    C.该同学受重力、绳子的拉力两个力作用;向心力是效果力,受力分析时不能分析。故C错误;
    D.该同学上摆过程中速度减少,所需要的向心力可表示为
    F=mv2r
    由此可知向心力减小;设绳子与竖直方向的夹角为θ,小孩受到支持力和重力作用
    FN−mgcsθ=mv2l
    解得
    FN=mgcsθ+mv2l
    该同学上摆过程中θ增大,则csθ减小,可知脚受的支持力减少。故D错误。
    故选:B。
    首先根据重力做功的特点和重力势能的概念判断它们的变化情况,再由W=Fv进行重力瞬时功率的大小变化判断,然后由向心力的来源判断受力情况,最后根据牛顿第二定律来判断上摆过程中脚受的支持力随θ的变化情况。
    本题考查瞬时功率的变化情况,涉及了重力功、重力势能、向心力等相关知识点的综合应用,是一道好题,对学生要求较高。
    2.【答案】D
    【解析】解:AB.若细绳没有拉力,小球做匀速运动;若细绳有拉力时,小球有向右的加速度。即无论细绳有没有拉力,小球不可能向右做减速运动,故AB错误;
    C.当小车向右的加速度为gtanα时,细绳有拉力,弹簧无弹力,故C错误;
    D.小球匀速运动时,弹簧有弹力,细绳没拉力,故D正确。
    故选:D。
    3.【答案】D
    【解析】解:A、第二宇宙速度为卫星脱离地球引力束缚的最小发射速度,根据地球宇宙速度的定义,可知神舟十七号飞船的发射速度必须大于第一宇宙速度,小于第二宇宙速度,故A错误;
    B、7.9km/s是第一宇宙速度,是卫星环绕的最大速度,所以空间站绕地球做圆周运动的速度小于7.9km/s,故B错误;
    C、根据万有引力提供向心力有:GMmr2=mr4π2T2
    解得:T= 4π2r3GM
    可知空间站的周期小于地球同步卫星的周期,故C错误;
    D、根据牛顿第二定律可得GMmr2=ma
    解得a=GMr2
    天和空间站的轨道半径大于地球的半径,加速度小于地球表面的重力加速度,故D正确。
    故选:D。
    根据宇宙速度的意义分析神舟十七号飞船的发射速度;根据开万有引力提供向心力分析空间站周期,从而分析是否相对地球静止;根据牛顿第二定律分析加速度大小。
    本题主要是考查万有引力定律及其应用,解答本题的关键是能够根据万有引力提供向心力结合向心力公式进行分析。
    4.【答案】B
    【解析】【分析】
    竖直上抛运动的整个过程可以看成是加速度大小为g的匀变速直线运动,根据位移时间关系式求解。
    【解答】
    手机掉出口袋时,由于惯性,有竖直向上的速度,大小为10m/s,手机做竖直上抛运动,以竖直向上为正方向,有−h=v0t−12gt2,解得t=3s,t=−1s(舍),故选B。
    5.【答案】A
    【解析】解:驳船C的速度在CA、CB方向的投影分别等于A、B的速度,如图所示。
    sin(θ1+θ2)=sinθ=0.8
    vCcsθ1=vA=2m/s
    vCcsθ2=vB=2.4m/s
    解得:vC=2.5m/s
    故A正确,BCD错误;
    故选:A。
    驳船C同时参与了拖船A、B沿两个方向的匀速直线运动(分运动),驳船C的合运动仍是匀速直线运动。速度是矢量,速度的合成遵循平行四边形定则,而后根据数学知识可解。
    两个分运动都是匀速直线运动,则合运动也是匀速直线运动。物体的实际运动就是合运动。
    6.【答案】AD
    【解析】解:A、根据v−t图像与时间轴围成的面积表示位移可知,0∼t1时间内乙的位移比甲的大,已知两人在t1时刻并排骑行,所以在t=0时,乙在甲后,故A正确;
    B、已知两人在t1时刻并排骑行,在t1到t2时间内,乙的速度始终大于甲的速度,所以两人相隔越来越远,故B错误;
    C、在t2时刻后,甲的速度大于乙的速度。甲追上乙前,甲在乙的后方,两人相隔越来越近。甲追上乙后,甲在前,两人相隔越来越远,故C错误;
    D、已知两人在t1时刻并排骑行,由图像可知,从t1到t2到t3时间内的某时刻,两人的v−t图像与时间轴围成的面积相等,即两人通过的位移相等,两人再次并排骑行,故D正确。
    故选:AD。
    根据v−t图像与时间轴围成的面积表示位移,分析0∼t1时间内两选手位移关系,再判断t=0时刻两人位置关系。根据两人速度关系,分析两人间距的变化情况。根据位移关系结合两人在t1时刻并排骑行,分析两人能否再次并排骑行。
    本题是速度-时间图像问题,关键要知道v−t图像与时间轴围成的面积表示位移,来分析两人的位移关系。
    7.【答案】CD
    【解析】解:A、由图像知拉雪橇的拉力的变化,做变加速直线运动,故A错误;
    B、设雪橇的质量为m,雪橇与地面间的动摩擦因数为μ,依据牛顿第二定律,对雪橇有
    F−μmg=ma

    F=μmg+ma
    图像斜率表示雪橇的质量,得
    m=−bc
    故B错误;
    C、若F=0,c=−μg

    μ=−cg
    故C正确;
    D、当拉力F=nb时,依据牛顿第二定律,加速度
    a=nb−bm=c(1−n)
    故D正确。
    故选:CD。
    根据牛顿第二定律,结合图像求出动摩擦因数利用F一a图像,结合题意求出木板的质量M进而求出小滑块的质量;根据图像分析,相对滑动后小滑块的加速度不随外力的增大而改变,进而分析改项;结合图像,对长木板分析,利用牛顿第二定律求出长木板的加速度。
    在处理运动学图像问题时,要注意先由牛顿第二定律写出图像的函数表达式,再结合题意求出相关量。
    8.【答案】ACD
    【解析】解:A、物块静止在竖直放置的轻弹簧上时,弹簧的压缩量为x0=mgk
    在物块上升阶段,当物块的位移为x时,由牛顿第二定律得
    F+k(x0−x)−mg=ma
    解得:a=Fm−kxm
    由a−x图像可知Fm等于纵轴截距,则Fm为定值,所以F是恒力,故A正确;
    B、当x=x0时,a=0,则有Fm−kx0m=0
    可得F=kx0=mg
    由a=Fm−kxm可知,当x=0时,a最大,且最大值为:amax=Fm=g,故B错误;
    C、设外力F撤去后物块可以继续上升的最大高度为h。从开始到物块上升到最高点的过程,由功能关系可得
    Fx0+Ep=mg(x0+h)
    解得:h=mg2k,故C正确;
    D、弹簧最大弹性势能为Ep=F弹−x0=mg+02x0=mg2×mgk=m2g22k,故D正确。
    故选:ACD。
    根据牛顿第二定律和胡克定律相结合得到a与x的关系式,再结合图像的信息分析F是否恒定;由牛顿第二定律求出物块的最大加速度大小;从开始到物块上升到最高点的过程,利用功能关系求物块上升的最大高度;根据弹力的平均值求弹簧最大弹性势能。
    本题的关键是运用牛顿第二定律得到解析式,要灵活选择研究的状态,要知道x=0时,物块的合力等于F。
    9.【答案】ADE
    【解析】解:A.由图乙可知,Q在0.20s时振动方向向下,则这列波沿x轴负方向传播,故A正确;
    B.由甲图可知,波长为λ=8m,当此列波遇到尺寸超过8m的障碍物时不能发生明显的衍射现象,但能发生衍射现象,故B错误;
    C.由乙图可知,从t=0.20s到t=0.30s,经历时间为Δt=0.30s−0.20s=0.1s=14T
    由于t=0.20s时刻,质点P向着平衡位置运动,因此在14T时间内,质点P通过的路程大于一个振幅,即大于20cm,故C错误;
    DE.该波的波速为v=λT=20m/s
    从t=0.20s到t=0.30s,该波向x轴负方向传播的距离为Δx1=vΔt1=20×(0.30−0.20)m=2m
    从t=0.30s到t=0.35s,该波向x轴负方向传播的距离为Δx2=vΔt2=20×(0.35−0.30)m=1m
    所作波形图如图所示:
    因此可知t=0.3s时P在平衡位置与负向最大位移之间,t=0.35s时P在负向最大位移处,可得从t=0.30s到t=0.35s,P的动能逐渐减小;在t=0.35s时P在负向最大位移处,加速度方向与y轴正方向相同,故DE正确。
    故选:ADE。
    A.根据t=0.20s时刻Q质点的振动方向判断波的传播方向;
    B.根据发生明显衍射的条件分析作答;
    C.根据时间与周期的关系求P通过的路程;
    D.根据时间与周期的关系分析P动能的变化情况;
    E.在t=0.35s时,根据P的位置分析其加速度方向。
    本题要抓住两种图象的联系,由振动图象能读出振动方向,由波动图象判断波的传播方向。要能熟练运用波形平移法研究波的形成过程。
    10.【答案】F′BACD
    【解析】解:(1)F是通过作图法作出的合力的理论值,而F′是通过一个弹簧秤沿AO方向拉橡皮条得到的合力的实际值;由于实验误差的存在,力的方向一定沿AO方向的是F′;
    (2)根据实验原理可知,两个弹簧测力计共同作用的效果与一个弹簧测力计单独作用的效果相同,因此本实验采用的等效替代法,故ACD错误,B正确。
    故选:B。
    (3)A.测量时,使弹簧测力计的受力方向沿着弹簧的轴线方向,主要是为了防止弹簧与外壳发生过多的摩擦,从而影响测量,故A正确
    B.为了减小测量的误差,两个分力的大小要适当大一些,夹角适当大一些,不是尽量大,故B错误;
    C.为了减小测量的误差,拉橡皮筋时,弹簧秤、橡皮条、细绳应贴近木板与木板平面平行,故C正确;
    D.实验中,AO间距离要适当,将橡皮筋拉至结点O时拉力要适当大些,可以减小测量及作图时的偶然误差,故D正确。
    故选:ACD。
    故答案为:(1)F′;(2)B;(3)ACD。
    (1)根据平行四边形定则作出的合力为理论值,通过一个弹簧测力计测出的合力为实际值,据此分析作答;
    (2)本实验中,两个弹簧测力计共同作用的效果与一个弹簧测力计单独作用的效果相同,据此分析作答;
    (3)根据实验正确操作步骤和注意事项分析作答。
    本实验采用的是等效替代的方法,即一个合力与几个分力共同作用的效果相同,可以互相替代.
    11.【答案】0.513BF1k bk−r1 不存在
    【解析】解:(1)螺旋测微器的精确值为0.01mm,电阻丝的直径d=0.5mm+1.3×0.01mm=0.513mm
    (2)根据闭合电路的欧姆定律,通过电阻丝的最大电流约Im=ER+r=1.55+1A=0.25A
    因此电流表应选择A1,即选择B。
    电路图中滑动变阻器采用分压接法,为了调节方便,滑动变阻器应选择阻值较小的R1,即选择F。
    (3)始终保持电压表的示数不变,设电压表示数为U
    根据欧姆定律,通过电阻丝的电流I=URx+r1+R
    化简可得1I=1UR+Rx+r1U
    结合1I−R图像可知,图像的纵轴截距b=Rx+r1U
    图像的斜率k=1U
    联立解得,电压表的示数为U=1k
    电阻丝的阻值为Rx=bk−r1
    (4)根据上述的解析可知电压表示数U=1k和待测电阻Rx=bk−r1都不存在系统误差。
    故答案为:(1)0.513;(2)B;F;(3)1k;bk−r1;(4)不存在。
    (1)螺旋测微器的精确值为0.01mm,测量值=固定刻度对应示数(mm)+对齐格数(估读一位)×精确度;
    (2)根据闭合定律的欧姆定律求电流,然后选择电流表;滑动变阻器采用分压式接法,据此选择滑动变阻器;
    (3)根据欧姆定律求解1I−R函数,结合图像斜率和纵截距的含义求解电压表示数和待测电阻值。
    本题主要考查了伏安法测电阻,根据是理解实验的原理;要掌握实验仪器的选择方法,这是本题的一个难点,另一个难点的进行实验误差分析。
    12.【答案】解:(1)小朋友滑至B点速度最大,由匀变速直线运动规律可得:vm2t=l1+l2
    代入数据解得:vm=4m/s;
    (2)设小朋友在AB、BC段的加速度大小分别为a1和a2,在AB段,小朋友做匀加速运动,则有:
    vm2=2a1l1
    代入数据解得:a1=2m/s2
    对小朋友,由牛顿第二定律可得:
    a1=F1m=gsin37∘−μ1gcs37∘
    代入数据解得:μ1=0.5
    在BC段,小朋友做匀减速运动,由运动学公式可得:
    0−vm2=−2a2l2
    代入数据得:
    a2=1m/s2
    由牛顿第二定律可得:
    a2=F2m=μ2gcs37∘−gsin37∘
    代入数据解得:μ2=78。
    答:(1)小朋友滑行过程中的最大速度为4m/s;
    (2)小朋友与AB和BC材料间的动摩擦因数分别为0.5和78。
    【解析】(1)小朋友滑至B点速度最大,依据匀变速直线运动规律得解;
    (2)根据运动学公式和牛顿第二定律联立求解两段的动摩擦因数。
    本题以小朋友滑滑梯为背景,考查牛扬第二定律及运动学知识,意在考查学生的分析推理能力和科学思维。
    13.【答案】解:(1)入射光线与OP面的夹角为α,且sinα= 63,设入射角为i,则sini= 33,
    设折射角为γ,根据折射定律有:n=sinisinγ
    根据几何关系可知,光线在M点的入射角为90∘−γ,光线在M点恰好发生全反射,有:
    sin(90∘−γ)=1n
    解得玻璃砖对该单色光的折射率n=2 33;
    (2)由(1)中各式可解得折射角γ=30∘
    根据几何关系可得∠OPM=60∘,即△OPM为等边三角形,则PM的长度xPM=R,根据光的反射定律可知反射角∠OMN=60∘,
    根据几何关系可知反射光线MN与OQ面垂直,MN的长度xMN=Rcs60∘=12R
    光在玻璃砖内传播的速度v=cn
    单色光从P点射入玻璃砖到射出玻璃砖所经历的时间:t=xPM+xMNv
    解得:t= 3Rc。
    答:(1)玻璃砖对该单色光的折射率为2 33;
    (2)单色光从P点射入玻璃砖到射出玻璃砖所经历的时间为 3Rc。
    【解析】(1)光线在M点恰好发生全反射列方程,根据几何关系求解入射角和折射角,根据折射定律求解玻璃砖对该单色光的折射率;
    (2)根据几何关系求解光在玻璃砖中通过的距离,光在玻璃砖内传播的速度为v=cn,因此得到单色光从P点射入玻璃砖到射出玻璃砖所经历的时间。
    本题主要是考查了光的折射,解答此类题目的关键是弄清楚光的传播情况,画出光路图,通过光路图结合折射定律和几何关系列方程联立求解。
    14.【答案】解:(1)小物块离开平台后做平抛运动,将其A点速度沿水平和竖直方向分解,如图所示。
    由平抛运动规律知竖直分速度vy2=2gh
    解得:vy=4m/s
    由几何关系可得物块的初速度:v0=vytan37 ∘=4×0.75m/s=3m/s
    由机械能守恒定律可得弹簧储存的弹性势能为Ep=12mv02=12×2×32J=9J;
    (2)对从水平面运动到B点的过程,由动能定理得:mg(h+R−Rcs53 ∘)=12mvB2−12mv02
    经过B点时,由向心力公式可得:FN′−mg=mvB2R
    代入数据解得FN′=86N
    由牛顿第三定律知,对轨道的压力大小为FN=FN′=86N,方向竖直向下;
    (3)取最低点B所在的水平面为零势能面,物块从B运动到C过程由机械能守恒定律得:
    12mvB2=mgR(1−cs37∘)+12mvC2
    解得:vC= 29m/s
    物体沿轨道CD向上作匀减速运动,速度减为零后,由于mgsin37∘>μmgcs37∘,物体继续下滑至圆轨道上A点,碰后以原速返回后经过C点后继续上滑,如此反复,直到物体无法滑上C点,此过程由能量守恒定律可得:12mvC2=μmgcs37∘⋅s
    代入数据可解得s=298m=3.625m。
    答:(1)弹簧存储的弹性势能为9J;
    (2)物体经过B点时,对圆弧轨道压力FN的大小为86N;
    (3)物体在轨道CD上运动的路程为3.625m。
    【解析】(1)物体做平抛运动,由自由落体运动的规律求出物体落在A时的竖直分速度,然后应用运动的合成与分解求出物体的初速度大小,再由机械能守恒定律得到弹簧存储的弹性势能;
    (2)通过计算分析清楚物体的运动过程,由动能定理求出物体在B点的速度,再根据牛顿第二定律、第三定律求出物体对圆弧轨道压力大小;
    (3)先由机械能守恒求出物体在C点的速度,然后由能量守恒定律即可求解物体CD轨道上的运动总路程s。
    本题关键是分析清楚物体的运动情况,然后根据动能定理、平抛运动知识、能量守恒定理解题,本题用的知识点较多,难度较大。
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