还剩7页未读，
继续阅读
2023-2024学年河北省唐山市开滦第二中学高二（下）期末物理试卷（含答案）
展开
这是一份2023-2024学年河北省唐山市开滦第二中学高二（下）期末物理试卷（含答案），共10页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.锂是新能源汽车、储能和信息通信等新兴产业的关键材料。研究表明，锂元素主要来自宇宙线高能粒子与星际物质的原子核产生的散裂反应，其中一种核反应方程为 612C+11H→37Li+211H+X，式中的X为( )
A. 01nB. −10eC. 10eD. 24He
2.如图，弹簧测力计下端挂有一质量为0.20kg的光滑均匀球体，球体静止于带有固定挡板的斜面上，斜面倾角为30∘，挡板与斜面夹角为60∘.若弹簧测力计位于竖直方向，读数为1.0N,g取10m/s2，挡板对球体支持力的大小为( )
A. 33N
B. 1.0N
C. 2 33N
D. 2.0N
3.北京2022年冬奥会首钢滑雪大跳台局部示意图如图所示。运动员从a处由静止自由滑下，到b处起跳，c点为a、b之间的最低点，a、c两处的高度差为ℎ。要求运动员经过c点时对滑雪板的压力不大于自身所受重力的k倍，运动过程中将运动员视为质点并忽略所有阻力，则c点处这一段圆弧雪道的半径不应小于( )
A. ℎk+1 B. ℎk
C. 2ℎk D. 2ℎk−1
4.2008年，我国天文学家利用国家天文台兴隆观测基地的2.16米望远镜，发现了一颗绕恒星HD173416运动的系外行星HD173416b，2019年，该恒星和行星被国际天文学联合会分别命名为“羲和”和“望舒”，天文观测得到恒星羲和的质量是太阳质量的2倍，若将望舒与地球的公转均视为匀速圆周运动，且公转的轨道半径相等。则望舒与地球公转速度大小的比值为( )
A. 2 2B. 2C. 2D. 22
5.如图所示，楔形玻璃的横截面POQ的顶角为30∘，OP边上的点光源S到顶点O的距离为d，垂直于OP边的光线SN在OQ边的折射角为45∘。不考虑多次反射，OQ边上有光射出部分的长度为( )
A. 12dB. 22d
C. dD. 2d
6.位于坐标原点O的波源在t=0时开始振动，振动图像如图所示，所形成的简谐横波沿x轴正方向传播。平
衡位置在x=3.5m处的质点P开始振动时，波源恰好第2次处于波谷位置，则( )
A. 波的周期是0.1s
B. 波的振幅是0.4m
C. 波的传播速度是10m/s
D. 平衡位置在x=4.5m处的质点Q开始振动时，质点P处于波峰位置
7.如图，一磁感应强度大小为B的匀强磁场，方向垂直于纸面(xOy平面)向里，磁场右边界与x轴垂直。一带电粒子由O点沿x正向入射到磁场中，在磁场另一侧的S点射出，粒子离开磁场后，沿直线运动打在垂直于x轴的接收屏上的P点；SP=l，S与屏的距离为l2，与x轴的距离为a。如果保持所有条件不变，在磁场区域再加上电场强度大小为E的匀强电场，该粒子入射后则会沿x轴到达接收屏。该粒子的比荷为( )
A. E2aB2B. EaB2C. B2aE2D. BaE2
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.如图，两对等量异号点电荷+q、−qq>0固定于正方形的4个顶点上。L、N是该正方形两条对角线与其内切圆的交点，O为内切圆的圆心，M为切点。则( )
A. L和N两点处的 电场方向相互垂直
B. M点的电场方向平行于该点处的切线，方向向左
C. 将一带正电的点电荷从M点移动到O点，电场力做正功
D. 将一带正电的点电荷从L点移动到N点，电场力做功为零
9.一质量为1kg的物体在水平拉力的作用下，由静止开始在水平地面上沿x轴运动，出发点为x轴零点，拉力做的功W与物体坐标x的关系如图所示。物体与水平地面间的动摩擦因数为0.4，重力加速度大小取10m/s2。下列说法正确的是( )
A. 在x=1m时，拉力的功率为6W
B. 在x=4m时，物体的动能为2J
C. 从x=0运动到x=2m，物体克服摩擦力做的功为8J
D. 从x=0运动到x=4的过程中，物体的动量最大为2kg⋅m/s
10.如图，理想变压器的副线圈接入电路的匝数可通过滑动触头T调节，副线圈回路接有滑动变阻器R、定值电阻R0和R1、开关S。S处于闭合状态，在原线圈电压U0不变的情况下，为提高R1的热功率，可以( )
A. 保持T不动，滑动变阻器R的滑片向f端滑动
B. 将T向b端移动，滑动变阻器R的滑片位置不变
C. 将T向a端移动，滑动变阻器R的滑片向f端滑动
D. 将T向b端移动，滑动变阻器R的滑片向e端滑动
三、实验题：本大题共2小题，共22分。
11.某同学利用如图(a)所示的实验装置探究物体做直线运动时平均速度与时间的关系。让小车左端和纸带相连。右端用细绳跨过定滑轮和钩码相连。钩码下落，带动小车运动，打点计时器打出纸带。某次实验得到的纸带和相关数据如图(b)所示。
(1)已知打出图(b)中相邻两个计数点的时间间隔均为0.1s。以打出A点时小车位置为初始位置，将打出B、C、D、E、F各点时小车的位移△x填到表中，小车发生对应位移和平均速度分别为△x和v，表中
ΔxAD=_________cm，v AD=_________cm/s。
(2)从实验结果可知，小车运动的v−Δt图线可视为一条直线，此直线用方程v=kΔt+b表示，根据直线方程可以判定小车做匀加速直线运动，得到打出A点时小车速度大小vA=________，小车的加速度大小a=________。(结果用字母k、b表示)
12.学生实验小组要测量量程为3V的电压表V的内阻RV。可选用的器材有：多用电表，电源E(电动势5V)，电压表V1(量程5V，内阻约3kΩ)，定值电阻R0(阻值为800Ω)，滑动变阻器R1(最大阻值50Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值5kΩ)，开关S，导线若干。
完成下列填空：
(1)利用多用电表粗测待测电压表的内阻。首先应______(把下列实验步骤前的字母按正确操作顺序排列)；
A.将红、黑表笔短接
B.调节欧姆调零旋钮，使指针指向零欧姆
C.将多用电表选择开关置于欧姆挡“×10”位置
再将多用电表的红、黑表笔分别与待测电压表的______填“正极、负极”或“负极、正极”)相连，欧姆表的指针位置如图(a)中虚线Ⅰ所示。为了减少测量误差，应将选择开关旋转到欧姆挡______(填“×1”“×100”或“×1k”)位置，重新调节后，测量得到指针位置如图(a)中实线Ⅱ所示，则组测得到的该电压表内阻为______kΩ(结果保留1位小数)；
(2)为了提高测量精度，他们设计了如图(b)所示的电路，其中滑动变阻器应选______(填“R1”或“R2”)，闭合开关S前，滑动变阻器的滑片应置于______(填“a”或“b”)端；
(3)闭合开关S，滑动变阻器滑片滑到某一位置时，电压表V1，待测电压表的示数分别为U1、U，则待测电压表内阻RV=______(用U1、U和R0表示)；
(4)测量得到U1=4.20V,U=2.78V，则待测电压表内阻RV=______kΩ(结果保留3位有效数字)。
四、计算题：本大题共3小题，共32分。
13.如图，一竖直放置的汽缸内密封有一定量的气体，一不计厚度的轻质活塞可在汽缸内无摩擦滑动，移动范围被限制在卡销a、b之间，b与汽缸底部的距离bc=10ab，活塞的面积为1.0×10−2m2。初始时，活塞在卡销a处，汽缸内气体的压强、温度与活塞外大气的压强、温度相同，分别为1.0×105Pa和300K。在活塞上施加竖直向下的外力，逐渐增大外力使活塞缓慢到达卡销b处(过程中气体温度视为不变)，外力增加到200N并保持不变。
(1)求外力增加到200N时，卡销b对活塞支持力的大小；
(2)再将汽缸内气体加热使气体温度缓慢升高，求当活塞刚好能离开卡销b时气体的温度。
14.如图，两根足够长的光滑金属直导轨平行放置，导轨间距为L，两导轨及其所构成的平面均与水平面成θ角，整个装置处于垂直于导轨平面斜向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。现将质量均为m的金属棒a、b垂直导轨放置，每根金属棒接入导轨之间的电阻均为R。运动过程中金属棒与导轨始终垂直且接触良好，金属棒始终未滑出导轨，导轨电阻忽略不计，重力加速度为g。
(1)先保持棒b静止，将棒a由静止释放，求棒a匀速运动时的速度大小v0；
(2)在(1)问中，当棒a匀速运动时，再将棒b由静止释放，求释放瞬间棒b的加速度大小a0；
15.如图，一竖直固定的长直圆管内有一质量为M的静止薄圆盘，圆盘与管的上端口距离为l，圆管长度为20l。一质量为m=13M的小球从管的上端口由静止下落，并撞在圆盘中心，圆盘向下滑动，所受滑动摩擦力与其所受重力大小相等。小球在管内运动时与管壁不接触，圆盘始终水平，小球与圆盘发生的碰撞均为弹性碰撞且碰撞时间极短。不计空气阻力，重力加速度大小为g。求
(1)第一次碰撞后瞬间小球和圆盘的速度大小；
(2)在第一次碰撞到第二次碰撞之间，小球与圆盘间的最远距离；
(3)圆盘在管内运动过程中，小球与圆盘碰撞的次数。
参考答案
1.D
2.A
3.D
4.C
5.C
6.C
7.A
8.AB
9.BC
10.AC
11.(1) 24.00 80.0
(2) b 2k
12.(1) ①. CAB； ②.负极、正极 ； ③. ×100； ④. 1.6 ；
(2) ①. R1 ； ②. a ；
(3) UR0U1−U ；
(4)1.57
13.(1)活塞从位置 a 到 b 过程中，气体做等温变化，初态p1=1.0×105Pa 、 V1=S⋅11ab
末态气体压强设为p2 ，体积 V2=S⋅10ab
根据玻意耳定律可得：p1V1=p2V2
解得p2=1.1×105Pa
此时对活塞根据平衡条件F+p1S=p2S+N
解得卡销b对活塞支持力的大小N=100N
(2)将汽缸内气体加热使气体温度缓慢升高，当活塞刚好能离开卡销b时，气体做等容变化，初态
p2=1.1×105Pa ， T2=300K
末态，对活塞根据平衡条件p3S=F+p1S
解得p3=1.2×105Pa
设此时温度为 T3 ，根据查理定律可得： p2T2=p3T3
解得T3≈327K
14.(1)由法拉第电磁感应定律得
E=BLv0
由闭合电路欧姆定律得
I=E2R
则安培力
F=BIL
棒a在运动过程中，重力沿斜面的分力和安培力相等时做匀速运动。由受力平衡得
mgsinθ=F
联立解得
v0=2mgRsinθB2L2
(2)由右手定则可知金属棒b中电流方向向里，b棒受到沿斜面向下的安培力，此时由牛顿第二定律可得
mgsinθ+BIL=ma0
得
a0=2gsinθ
15.解：(1)小球释放后做自由落体运动，下降高度l 时的速度为v0，由自由落体运动规律2gl=v02，
解得v0=2gl，
小球与静止圆盘发生弹性碰撞，小球与静止圆盘碰前，速度为v0，碰后小球速度为v1，圆盘速度为v2，设竖直向下为正方向，根据动量守恒定律和机械守恒定律有
mv0=mv1+Mv2，
12mv02=12mv12+12Mv22，
解得v1=− 2gl2，v2=12v0= 2gl2，
即小球碰后速度大小为 2gl2 ，方向竖直向上，圆盘速度大小为 2gl2 ，方向竖直向下；
(2)第一次碰后，小球做竖直上抛运动，圆盘摩擦力与重力平衡，做匀速直线运动，分析可知，在第一次碰撞到第二次碰撞之间，当二者速度相同时，小球与圆盘间的距离最远，设此过程运动的时间为t，可得v1+gt=v2，
解得t=v2−v1g=v0g，
根据运动学公式可得在第一次碰撞到第二次碰撞之间，小球与圆盘间的最远距离为
；
(3)第一次碰撞后到第二次碰撞时，两者运动的位移相等，则有，
即v1t1+12gt12=v2t1，
解得t1=2v0g，
此时小球的速度v3=v1+gt1=32v0，
圆盘的速度仍为 v2 ，这段时间内圆盘下降的位移，
之后第二次发生弹性碰撞，根据动量守恒mv3+Mv2=mv4+Mv5，
根据机械能守恒12mv32+12Mv22=12mv42+12Mv5 2，
联立解得v4=0，v5=v0，
同理可得当位移相等时，v5t2=12gt22，
解得t2=2v0g，
圆盘向下运动，
此时圆盘距下端关口13l，之后二者第三次发生碰撞，碰前小球的速度v6=gt2=2v0，
有动量守恒mv6+Mv5=mv7+Mv8，
机械能守恒12mv62+12Mv52=12mv72+12Mv82，
得碰后小球速度为v7=v02，
圆盘速度v8=3v02，
当二者即将四次碰撞时x圆盘3= x球3，
即v8t3=v7t3+12gt32，
得t3=2v0g=t1=t2，
在这段时间内，圆盘向下移动，
此时圆盘距离下端管口长度为20l−l−2l−4l−6l = 7l，
此时可得出圆盘每次碰后到下一次碰前，下降距离逐次增加2l，故若发生下一次碰撞，
圆盘将向下移动x盘4= 8l，
则第四次碰撞后落出管口外，因此圆盘在管内运动的过程中，小球与圆盘的碰撞次数为4次。
位移区间
AB
AC
AD
AE
AF
△x(cm)
6.60
14.60
△x AD
34.90
47.30
v( cm/s)
66.0
73.0
v AD
87.3
94.6
1.锂是新能源汽车、储能和信息通信等新兴产业的关键材料。研究表明，锂元素主要来自宇宙线高能粒子与星际物质的原子核产生的散裂反应，其中一种核反应方程为 612C+11H→37Li+211H+X，式中的X为( )
A. 01nB. −10eC. 10eD. 24He
2.如图，弹簧测力计下端挂有一质量为0.20kg的光滑均匀球体，球体静止于带有固定挡板的斜面上，斜面倾角为30∘，挡板与斜面夹角为60∘.若弹簧测力计位于竖直方向，读数为1.0N,g取10m/s2，挡板对球体支持力的大小为( )
A. 33N
B. 1.0N
C. 2 33N
D. 2.0N
3.北京2022年冬奥会首钢滑雪大跳台局部示意图如图所示。运动员从a处由静止自由滑下，到b处起跳，c点为a、b之间的最低点，a、c两处的高度差为ℎ。要求运动员经过c点时对滑雪板的压力不大于自身所受重力的k倍，运动过程中将运动员视为质点并忽略所有阻力，则c点处这一段圆弧雪道的半径不应小于( )
A. ℎk+1 B. ℎk
C. 2ℎk D. 2ℎk−1
4.2008年，我国天文学家利用国家天文台兴隆观测基地的2.16米望远镜，发现了一颗绕恒星HD173416运动的系外行星HD173416b，2019年，该恒星和行星被国际天文学联合会分别命名为“羲和”和“望舒”，天文观测得到恒星羲和的质量是太阳质量的2倍，若将望舒与地球的公转均视为匀速圆周运动，且公转的轨道半径相等。则望舒与地球公转速度大小的比值为( )
A. 2 2B. 2C. 2D. 22
5.如图所示，楔形玻璃的横截面POQ的顶角为30∘，OP边上的点光源S到顶点O的距离为d，垂直于OP边的光线SN在OQ边的折射角为45∘。不考虑多次反射，OQ边上有光射出部分的长度为( )
A. 12dB. 22d
C. dD. 2d
6.位于坐标原点O的波源在t=0时开始振动，振动图像如图所示，所形成的简谐横波沿x轴正方向传播。平
衡位置在x=3.5m处的质点P开始振动时，波源恰好第2次处于波谷位置，则( )
A. 波的周期是0.1s
B. 波的振幅是0.4m
C. 波的传播速度是10m/s
D. 平衡位置在x=4.5m处的质点Q开始振动时，质点P处于波峰位置
7.如图，一磁感应强度大小为B的匀强磁场，方向垂直于纸面(xOy平面)向里，磁场右边界与x轴垂直。一带电粒子由O点沿x正向入射到磁场中，在磁场另一侧的S点射出，粒子离开磁场后，沿直线运动打在垂直于x轴的接收屏上的P点；SP=l，S与屏的距离为l2，与x轴的距离为a。如果保持所有条件不变，在磁场区域再加上电场强度大小为E的匀强电场，该粒子入射后则会沿x轴到达接收屏。该粒子的比荷为( )
A. E2aB2B. EaB2C. B2aE2D. BaE2
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.如图，两对等量异号点电荷+q、−qq>0固定于正方形的4个顶点上。L、N是该正方形两条对角线与其内切圆的交点，O为内切圆的圆心，M为切点。则( )
A. L和N两点处的 电场方向相互垂直
B. M点的电场方向平行于该点处的切线，方向向左
C. 将一带正电的点电荷从M点移动到O点，电场力做正功
D. 将一带正电的点电荷从L点移动到N点，电场力做功为零
9.一质量为1kg的物体在水平拉力的作用下，由静止开始在水平地面上沿x轴运动，出发点为x轴零点，拉力做的功W与物体坐标x的关系如图所示。物体与水平地面间的动摩擦因数为0.4，重力加速度大小取10m/s2。下列说法正确的是( )
A. 在x=1m时，拉力的功率为6W
B. 在x=4m时，物体的动能为2J
C. 从x=0运动到x=2m，物体克服摩擦力做的功为8J
D. 从x=0运动到x=4的过程中，物体的动量最大为2kg⋅m/s
10.如图，理想变压器的副线圈接入电路的匝数可通过滑动触头T调节，副线圈回路接有滑动变阻器R、定值电阻R0和R1、开关S。S处于闭合状态，在原线圈电压U0不变的情况下，为提高R1的热功率，可以( )
A. 保持T不动，滑动变阻器R的滑片向f端滑动
B. 将T向b端移动，滑动变阻器R的滑片位置不变
C. 将T向a端移动，滑动变阻器R的滑片向f端滑动
D. 将T向b端移动，滑动变阻器R的滑片向e端滑动
三、实验题：本大题共2小题，共22分。
11.某同学利用如图(a)所示的实验装置探究物体做直线运动时平均速度与时间的关系。让小车左端和纸带相连。右端用细绳跨过定滑轮和钩码相连。钩码下落，带动小车运动，打点计时器打出纸带。某次实验得到的纸带和相关数据如图(b)所示。
(1)已知打出图(b)中相邻两个计数点的时间间隔均为0.1s。以打出A点时小车位置为初始位置，将打出B、C、D、E、F各点时小车的位移△x填到表中，小车发生对应位移和平均速度分别为△x和v，表中
ΔxAD=_________cm，v AD=_________cm/s。
(2)从实验结果可知，小车运动的v−Δt图线可视为一条直线，此直线用方程v=kΔt+b表示，根据直线方程可以判定小车做匀加速直线运动，得到打出A点时小车速度大小vA=________，小车的加速度大小a=________。(结果用字母k、b表示)
12.学生实验小组要测量量程为3V的电压表V的内阻RV。可选用的器材有：多用电表，电源E(电动势5V)，电压表V1(量程5V，内阻约3kΩ)，定值电阻R0(阻值为800Ω)，滑动变阻器R1(最大阻值50Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值5kΩ)，开关S，导线若干。
完成下列填空：
(1)利用多用电表粗测待测电压表的内阻。首先应______(把下列实验步骤前的字母按正确操作顺序排列)；
A.将红、黑表笔短接
B.调节欧姆调零旋钮，使指针指向零欧姆
C.将多用电表选择开关置于欧姆挡“×10”位置
再将多用电表的红、黑表笔分别与待测电压表的______填“正极、负极”或“负极、正极”)相连，欧姆表的指针位置如图(a)中虚线Ⅰ所示。为了减少测量误差，应将选择开关旋转到欧姆挡______(填“×1”“×100”或“×1k”)位置，重新调节后，测量得到指针位置如图(a)中实线Ⅱ所示，则组测得到的该电压表内阻为______kΩ(结果保留1位小数)；
(2)为了提高测量精度，他们设计了如图(b)所示的电路，其中滑动变阻器应选______(填“R1”或“R2”)，闭合开关S前，滑动变阻器的滑片应置于______(填“a”或“b”)端；
(3)闭合开关S，滑动变阻器滑片滑到某一位置时，电压表V1，待测电压表的示数分别为U1、U，则待测电压表内阻RV=______(用U1、U和R0表示)；
(4)测量得到U1=4.20V,U=2.78V，则待测电压表内阻RV=______kΩ(结果保留3位有效数字)。
四、计算题：本大题共3小题，共32分。
13.如图，一竖直放置的汽缸内密封有一定量的气体，一不计厚度的轻质活塞可在汽缸内无摩擦滑动，移动范围被限制在卡销a、b之间，b与汽缸底部的距离bc=10ab，活塞的面积为1.0×10−2m2。初始时，活塞在卡销a处，汽缸内气体的压强、温度与活塞外大气的压强、温度相同，分别为1.0×105Pa和300K。在活塞上施加竖直向下的外力，逐渐增大外力使活塞缓慢到达卡销b处(过程中气体温度视为不变)，外力增加到200N并保持不变。
(1)求外力增加到200N时，卡销b对活塞支持力的大小；
(2)再将汽缸内气体加热使气体温度缓慢升高，求当活塞刚好能离开卡销b时气体的温度。
14.如图，两根足够长的光滑金属直导轨平行放置，导轨间距为L，两导轨及其所构成的平面均与水平面成θ角，整个装置处于垂直于导轨平面斜向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。现将质量均为m的金属棒a、b垂直导轨放置，每根金属棒接入导轨之间的电阻均为R。运动过程中金属棒与导轨始终垂直且接触良好，金属棒始终未滑出导轨，导轨电阻忽略不计，重力加速度为g。
(1)先保持棒b静止，将棒a由静止释放，求棒a匀速运动时的速度大小v0；
(2)在(1)问中，当棒a匀速运动时，再将棒b由静止释放，求释放瞬间棒b的加速度大小a0；
15.如图，一竖直固定的长直圆管内有一质量为M的静止薄圆盘，圆盘与管的上端口距离为l，圆管长度为20l。一质量为m=13M的小球从管的上端口由静止下落，并撞在圆盘中心，圆盘向下滑动，所受滑动摩擦力与其所受重力大小相等。小球在管内运动时与管壁不接触，圆盘始终水平，小球与圆盘发生的碰撞均为弹性碰撞且碰撞时间极短。不计空气阻力，重力加速度大小为g。求
(1)第一次碰撞后瞬间小球和圆盘的速度大小；
(2)在第一次碰撞到第二次碰撞之间，小球与圆盘间的最远距离；
(3)圆盘在管内运动过程中，小球与圆盘碰撞的次数。
参考答案
1.D
2.A
3.D
4.C
5.C
6.C
7.A
8.AB
9.BC
10.AC
11.(1) 24.00 80.0
(2) b 2k
12.(1) ①. CAB； ②.负极、正极 ； ③. ×100； ④. 1.6 ；
(2) ①. R1 ； ②. a ；
(3) UR0U1−U ；
(4)1.57
13.(1)活塞从位置 a 到 b 过程中，气体做等温变化，初态p1=1.0×105Pa 、 V1=S⋅11ab
末态气体压强设为p2 ，体积 V2=S⋅10ab
根据玻意耳定律可得：p1V1=p2V2
解得p2=1.1×105Pa
此时对活塞根据平衡条件F+p1S=p2S+N
解得卡销b对活塞支持力的大小N=100N
(2)将汽缸内气体加热使气体温度缓慢升高，当活塞刚好能离开卡销b时，气体做等容变化，初态
p2=1.1×105Pa ， T2=300K
末态，对活塞根据平衡条件p3S=F+p1S
解得p3=1.2×105Pa
设此时温度为 T3 ，根据查理定律可得： p2T2=p3T3
解得T3≈327K
14.(1)由法拉第电磁感应定律得
E=BLv0
由闭合电路欧姆定律得
I=E2R
则安培力
F=BIL
棒a在运动过程中，重力沿斜面的分力和安培力相等时做匀速运动。由受力平衡得
mgsinθ=F
联立解得
v0=2mgRsinθB2L2
(2)由右手定则可知金属棒b中电流方向向里，b棒受到沿斜面向下的安培力，此时由牛顿第二定律可得
mgsinθ+BIL=ma0
得
a0=2gsinθ
15.解：(1)小球释放后做自由落体运动，下降高度l 时的速度为v0，由自由落体运动规律2gl=v02，
解得v0=2gl，
小球与静止圆盘发生弹性碰撞，小球与静止圆盘碰前，速度为v0，碰后小球速度为v1，圆盘速度为v2，设竖直向下为正方向，根据动量守恒定律和机械守恒定律有
mv0=mv1+Mv2，
12mv02=12mv12+12Mv22，
解得v1=− 2gl2，v2=12v0= 2gl2，
即小球碰后速度大小为 2gl2 ，方向竖直向上，圆盘速度大小为 2gl2 ，方向竖直向下；
(2)第一次碰后，小球做竖直上抛运动，圆盘摩擦力与重力平衡，做匀速直线运动，分析可知，在第一次碰撞到第二次碰撞之间，当二者速度相同时，小球与圆盘间的距离最远，设此过程运动的时间为t，可得v1+gt=v2，
解得t=v2−v1g=v0g，
根据运动学公式可得在第一次碰撞到第二次碰撞之间，小球与圆盘间的最远距离为
；
(3)第一次碰撞后到第二次碰撞时，两者运动的位移相等，则有，
即v1t1+12gt12=v2t1，
解得t1=2v0g，
此时小球的速度v3=v1+gt1=32v0，
圆盘的速度仍为 v2 ，这段时间内圆盘下降的位移，
之后第二次发生弹性碰撞，根据动量守恒mv3+Mv2=mv4+Mv5，
根据机械能守恒12mv32+12Mv22=12mv42+12Mv5 2，
联立解得v4=0，v5=v0，
同理可得当位移相等时，v5t2=12gt22，
解得t2=2v0g，
圆盘向下运动，
此时圆盘距下端关口13l，之后二者第三次发生碰撞，碰前小球的速度v6=gt2=2v0，
有动量守恒mv6+Mv5=mv7+Mv8，
机械能守恒12mv62+12Mv52=12mv72+12Mv82，
得碰后小球速度为v7=v02，
圆盘速度v8=3v02，
当二者即将四次碰撞时x圆盘3= x球3，
即v8t3=v7t3+12gt32，
得t3=2v0g=t1=t2，
在这段时间内，圆盘向下移动，
此时圆盘距离下端管口长度为20l−l−2l−4l−6l = 7l，
此时可得出圆盘每次碰后到下一次碰前，下降距离逐次增加2l，故若发生下一次碰撞，
圆盘将向下移动x盘4= 8l，
则第四次碰撞后落出管口外，因此圆盘在管内运动的过程中，小球与圆盘的碰撞次数为4次。
位移区间
AB
AC
AD
AE
AF
△x(cm)
6.60
14.60
△x AD
34.90
47.30
v( cm/s)
66.0
73.0
v AD
87.3
94.6
相关试卷
2023-2024学年河北省唐山市百师联盟高二（下）期末物理试卷（含答案）： 这是一份2023-2024学年河北省唐山市百师联盟高二（下）期末物理试卷（含答案），共9页。试卷主要包含了单选题，多选题，计算题等内容，欢迎下载使用。
[物理]河北省唐山市开滦第二名校2023-2024学年高一下学期4月月考试题： 这是一份[物理]河北省唐山市开滦第二名校2023-2024学年高一下学期4月月考试题，共4页。试卷主要包含了填写答题卡的内容用2B铅笔填写，提前 xx 分钟收取答题卡等内容，欢迎下载使用。
河北省唐山市开滦第二中学2023-2024学年高二下学期4月月考物理试题： 这是一份河北省唐山市开滦第二中学2023-2024学年高二下学期4月月考物理试题，文件包含高二4月月考物理试卷docx、高二4月月考物理答案docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共7页， 欢迎下载使用。
