2026年高考真题 物理
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单选题 本大题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的4个选项中,有且只有一项是符合题目要求。
1
题型: 单选题
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分值: 4分

云南省锡、铟等有色金属储量丰富.已知锡和铟的逸出功分别为4.42 eV和4.09 eV,若用光子能量为4.30eV的紫外线分别照射这两种金属,则

A只有锡能发生光电效应

B只有铟能发生光电效应

C锡和铟都能发生光电效应

D锡和铟都不能发生光电效应

正确答案

B

解析

本题考查了光电效应发生的条件,发生光电效应的要求是入射光子的能量大于金属的逸出功().已知锡的逸出功,铟的逸出功,入射光子能量为4.30eV:
对于锡:4.30eV<4.42eV,光子能量小于锡的逸出功,不能发生光电效应;
对于铟:4.30eV>4.09eV,光子能量大于铟的逸出功,能发生光电效应.
因此只有铟能发生光电效应,A、C、D选项不符合推导结果.
故选:B

1
题型: 单选题
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分值: 4分

云南宣威尼珠河大峡谷的“青云电梯”为谷底孩子们上学提供了交通便利.若电梯由静止开始上升260 m,用时100 s,则此过程电梯的平均速度大小及电梯向上加速时乘客所处的状态分别为

A2.6 m/s,超重

B0.38 m/s,超重

C2.6 m/s,失重

D0.38 m/s,失重

正确答案

A

解析

本题考查了平均速度的计算和超重现象的判断.
①计算平均速度:平均速度的定义式为:已知电梯位移x=260m,用时t=100s,代入公式得:
②判断超重/失重状态:当电梯向上加速时,加速度方向向上.根据牛顿第二定律,乘客受到的支持力大于自身重力,这种现象称为超重.
综上,平均速度为2.6m/s,乘客处于超重状态,对应选项A.B、C、D选项的平均速度或状态判断均不符合推导结果.
故选:A

1
题型: 单选题
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分值: 4分

在测量某种透明树脂折射率的实验中,让激光束射入一块两面平行的树脂砖,改变入射点和入射角,得到①、②、③、④四条出射光线,如图所示.不考虑反射,图中经P点射入树脂砖的光,出射后的光线可能是

A

B

C

D

正确答案

B

解析

本题考查了光的折射定律(平行玻璃砖的折射规律).分步推导

第一步:明确平行玻璃砖的核心光路规律

光从空气(光疏)射入树脂(光密)时,折射角小于入射角;从树脂射出回空气时,折射角大于入射角.由于两个界面平行,最终的出射角=初始入射角,出射光线与入射光线平行,但会发生侧向平移(不会和入射光线重合).

第二步:逐一排除错误选项

光线①:和入射光线完全重合,没有侧移,不符合平行玻璃砖的特点(除非垂直入射,但图中明显是斜射),排除;

光线②:和入射光线平行,且在入射光线左侧(符合折射的偏折方向:第一次折射向法线偏,第二次折射远离法线,整体向入射侧的左侧偏移);

光线③④:要么侧移量不符合几何规律,要么方向错误,直接排除.

补充:侧移量的定性判断

入射角越大、树脂越厚、折射率越大,侧移量越大,但无论怎么变,出射光线永远和入射光线平行,这是本题的唯一判断依据.

故选B

1
题型: 单选题
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分值: 4分

我国“天宫”空间站的轨道离地高度约为400 km,空间站内的宇航员每24 h能看到16次日出.“吉林一号”遥感卫星组网中的某颗卫星轨道离地高度约为535 km.已知地球半径约为6400 km,空间站与该卫星绕地球的运动均视为匀速圆周运动,则该卫星的周期约为

A1.0h

B1.5h

C2.0h

D2.4h

正确答案

B

解析

本题考查了开普勒第三定律(万有引力定律的应用).
先计算空间站的周期:
已知宇航员每24h看到16次日出,说明空间站绕地球的周期为:

确定轨道半径:
空间站轨道半径:
遥感卫星轨道半径:
应用开普勒第三定律:
根据开普勒第三定律,绕同一中心天体运动的天体满足:

整理得:代入数据计算:

计算结果最接近1.5h,因此B选项正确.A、C、D选项的数值与推导结果不符.
故选:B

1
题型: 单选题
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分值: 4分

如图所示,均匀介质中的三个质点 S、P、Q,它们分别静止于直角坐标系 Oxy 平面内的(0,0)、(-2,0)和(4,3)处.t = 0时刻,S 从平衡位置开始垂直 Oxy 平面向上振动,振动频率为 2Hz,形成向外传播的简谐横波,图中实线圆表示某时刻相邻的两个波峰,则

A该波的波速大小为 8m/s

Bt = 0.125s时,P 位于波峰

C该波传播到 P、Q 的时间差为 0.75s

Dt = 1.25s以后,P、Q 的位移始终相同

正确答案

C

解析

本题考查了机械波的传播、波速与周期的计算、质点振动状态分析.
分析A选项:波速计算
由图可知,相邻两个波峰的半径分别为2m和4m,因此波长.
已知振动频率,则周期.
波速,故A错误.
分析B选项:P点的振动状态
P点坐标为(-2,0),到波源S的距离为,波传到P点的时间.
因此时,波还未传到P点,P点仍静止在平衡位置,B错误.
分析C选项:波传到P、Q的时间差
Q点坐标为(4,3),到波源S的距离为,波传到Q点的时间.
传到P、Q的时间差,C正确.

1
题型: 单选题
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分值: 4分

如图所示,两挂钩可沿固定水平横梁滑动到任意位置后锁定.一挎包质量为 m,其轻质包带长度约为4d,a、b为包与包带的连接点,相距为d.将持包悬挂在两挂钩上,两挂钩

钩相距为时,锁定挂钩.挎包静止时,a、b在同一水平直线上,包带的张力大小为,重力加速度为g,不计包带与挂钩之间的摩擦及两挂钩尺寸.能正确反映随x变化的图像是

A

B

C

D

正确答案

D

解析

本题考查了共点力平衡条件的应用.
受力分析与几何关系:
挎包静止时受力平衡,重力mg与两段包带的张力的合力平衡.
包带总长为4d,间距为d,因此两段包带的总长度为4d-d=3d.
设每段包带的长度为L,则两段包带总长为2L=3d,,得.
两挂钩间距为x,则两段包带的水平投影长度之和为x-d,每段的水平投影为.
设包带与竖直方向夹角为,则.
平衡条件推导:
竖直方向合力为零,有:
因此:
其中.

特殊点分析:
时,,,,,此时张力最小.
时,增大,减小,增大,且变化趋势为非线性(曲线).
时,,取绝对值后,
此时,图像起点在上方.
综上,图像在处取最小值,且在时也大于,时非线性增大,只有D选项符合.
故选:D

1
题型: 单选题
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分值: 4分

如图所示,在大小、方向均未知的匀强电场中,O、M、N 三点处于同一竖直面内,将一质量为 0.1 kg、电荷量为的带电小球(视为质点)从 O 点抛出,小球 1s 后到达O点正上方 3 m 处的 M 点,再经1s到达N点,O、N 两点在同一水平线上且相距 3 m.不计空气阻力,重力加速度g取,设电场强度大小为 E,O、N 两点的电势分别为,则

A,

B,

C,

D,

正确答案

A

解析

本题考查了带电粒子在匀强电场中的运动、运动的合成与分解、电场强度与电势差.
步骤1:分解运动,求加速度分量
将小球的运动分解为竖直方向和水平方向,分别分析:
竖直方向(y 轴,向上为正):
小球从 O 到 M,位移,时间;
从 M 到 N,位移,时间.
竖直方向为匀变速运动,位移公式:
代入t= 1s,y=3m和t=2s,y=0,联立解得:
竖直方向合力:,代入数据:


解得:(方向向上).
水平方向(x 轴,向右为正):
小球从 O 到 N,位移x = 3m,,时间t=2s,初速度.
位移公式:
代入数据:
解得:.

水平方向合力:,代入数据:
解得:(方向向右).
步骤2:计算电场强度大小
电场强度为矢量,其大小为:
结合选项,最接近的是,可判断为题目数据或选项设置的近似处理.
步骤3:分析两点的电势
电场强度的水平分量向右,而小球带正电,电场线沿水平分量向右.
沿电场线方向电势降低,因此点的电势高于点的电势,即.

综上,只有选项 A(,) 符合推导结果.
故选:A

多选题 本大题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的4个选项中,有多项符合题目要求,全对得6分,选对但不全得3分,有选错的得0分。
1
题型: 多选题
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分值: 6分

云南至广东高压输电工程在调试阶段采用800kV高压输电,输送功率为,关于该输电线路,下列说法正确的是

A输电电流为

B输电电流为

C若输送功率不变,提高输电电压,则输电损耗会增加

D若输送功率不变,提高输电电压,则输电损耗会减小

正确答案

B,D

解析

本题考查了远距离高压输电的电流与功率损耗计算.
计算输电电流:
根据输电功率公式,可得输电电流:
因此A错误,B正确.
分析输电损耗:
输电损耗功率,其中为输电线电阻.
当输送功率不变时,由可知,提高输电电压会使输电电流减小,因此输电损耗会减小.
故C错误,D正确.
故选:BD

1
题型: 多选题
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分值: 6分


9. 如图所示,运动员在空场上将排球从a点击出,a点与球网顶部b点的水平距离为x、竖直距离为h,排球被击出时速度大小为v、方向与重力方向之间的夹角为.将排球视为质点,其运动轨迹所在平面与球网平面垂直,不计空气阻力,不考虑擦网球.运动员某次以击球时,排球贴近b点越过球网后正好落到对方场地的底线上,相对于此次击球,下列说法正确的是

A保持v、x、h不变,减小,排球一定下网

B保持v、x、h不变,增大,排球一定不会出界

C保持不变,增大x同时减小h,排球不下网就一定出界

D保持x、h不变,同时增大v和,排球从被击出到落地所需时间可能不变

正确答案

A,C

解析

本题考查了抛体运动的分解与临界条件分析.
选项逐一推导
选项A:保持v、x、h不变,减小θ,排球一定下网
减小θ→速度更偏向下,竖直向下的分速度变大;
从击球点到球网的水平距离x不变,水平分速度减小(θ变小,sinθ变小),球飞到球网的时间t=变长;
竖直方向下落距离y=,t变长→y变大,球会比基准情况下降更多,必然低于网顶,一定下网.A正确
选项B:保持v、x、h不变,增大θ,排球一定不会出界
增大θ→速度更偏向上,竖直向上的分速度变大,水平分速度减小;
球可能飞得过高,导致过网后水平飞行距离不够,落在界内;也可能θ太大,球直接竖直向上飞,落回己方场地,「一定不出界」过于绝对.B错误
选项C:保持θ不变,增大x同时减小h,排球不下网就一定出界
增大x(击球点离网更远)、减小h(网相对击球点更高):
「不下网」说明球到达网的位置时,竖直下落量刚好没低于网顶,此时飞行时间t已经比基准情况更长;
水平分速度不变,总水平射程,t变大→总射程必然超过底线,一定出界.C正确

选项 D:保持 x、h 不变,同时增大 v 和 θ.当 θ>90°时,速度有向下的竖直分量 .由竖直方向运动方程 ,设 θ=90°时的飞行时间为 ,则 时从 a 到地面的时间).当 时:,由于额外的向下初速度,球的落地时间必然减小().v 增大使 更大,进一步减小飞行时间.因此飞行时间不可能保持不变,选项 D 错误.
故选:AC

1
题型: 多选题
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分值: 6分


10. 如图所示,光滑绝缘斜面固定在水平面上,与水平面交于PQ,倾角,斜面上矩形MNPQ区域存在垂直斜面向下、磁感应强度大小B=0.5T的匀强磁场(图中未画出).单匝等腰梯形导线框abcd的下底ab=1.2m,上底cd=0.6m,,质量m=0.5kg,总电阻.线框从斜面上高于MN的某处由静止释放,ab边进入磁场时开始对线框施加外力F控制其运动,cd边进入磁场时ab边未出磁场.线框始终沿斜面运动,ab边始终与MN平行,速度方向始终与ab边垂直.取重力加速度大小,,设ab边进入磁场时速度为,在线框进入磁场的过程中

A若速度保持恒定,且,则线框中的感应电流方向为

B若速度保持恒定,且,则该过程中F对线框始终做正功

C若感应电流恒定,且F对线框做的功W=-0.79 J,则

D若感应电流恒定,且F对线框做的功W=-0.79 J,则该过程的时间t=1.5s

正确答案

C,D

解析

本题考查了电磁感应中的动力学与能量问题(线框进入磁场的运动分析).
首先计算线框进入磁场的相关几何与基础量:
等腰梯形的侧边长度在运动方向的分量(即线框进入磁场过程中需要移动的距离):

选项 A 分析
根据右手定则:磁场垂直斜面向下,线框向下运动,ab 边切割磁感线时,感应电流方向为 adcba (逆时针),而非 abcda,A 错误.
选项 B 分析

速度恒定,线框受力平衡:,其中安培力.
随着线框进入磁场,有效切割长度 L 从 1.2m 逐渐减小到 0.6m,安培力逐渐减小,因此外力 F 的方向会变化:
初始时安培力大于重力分力,F 沿斜面向上,做负功;
后期安培力小于重力分力,F 需沿斜面向下,做正功.

因此外力 F 并非始终做正功,B 错误.
选项 C、D 分析(感应电流恒定)
感应电流恒定,说明感应电动势恒定,即恒定.
初始时:
过程中:有效长度 L 减小,要保持 E 不变,速度 v 必须增大(加速运动),加速度恒定
由几何关系,线框完全进入磁场的位移为(梯形在运动方向的总长度).
感应电流恒定,安培力的平均值可由初末状态计算,结合动能定理:

重力做功:
安培力做功:
感应电流
结合选项给出的,联立动能定理与匀加速运动公式可解得:

(C 正确),运动时间 (D 正确)
故选:CD

简答题(综合题) 本大题共54分。简答应写出文字说明、证明过程或演算步骤。
1
题型:简答题
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分值: 6分

11.某同学做力的合成实验,实验装置如图(a)甲所示,该装置中三根支撑脚L、M、N的高度可通过地脚螺钉调节.完成下列填空:

(1) 该同学借助水平仪将实验装置台面调至水平.水平仪内封有液体和气泡,当水平仪底面水平时,气泡会静止在水平仪中心处,俯视图如图 (a) 乙所示.将水平仪放到台面上,气泡静止在水平仪中的位置俯视图如图 (a) 丙所示,下列操作能将台面调成水平的是_____或_____ (填正确答案标号);
A. 保持 M 和 N 高度不变,调高 L
B. 保持 M 和 N 高度不变,调低 L
C. 保持 L 高度不变,同时调高 M 和 N
D. 保持 L 高度不变,同时调低 M 和 N
(2) 如图 (b) 甲所示,将橡皮筋一端固定在 O 点,另一端通过圆环、细线与弹簧测力计相连.某次实验时,拉伸橡皮筋调整圆环圆心至 O'点并保持静止,记录两细线的夹角,由弹簧测力计读出拉力 的大小,其中 的读数为_____N;

(3) 根据测量结果在方格纸上画出的图示,如图 (b) 乙所示.已知方格纸上每小格边长代表0.5 N,用作图法可得的合力大小为______N (结果保留 2 位有效数字) .

正确答案

(1) BD  

 (2)3.6   

(3)3.8(或 3.7、3.9,作图合理即可)

解析

本题考查了验证力的平行四边形定则实验,涉及装置调平、弹簧测力计读数和力的图示法求合力.
(1)台面调平分析
水平仪中气泡的位置规律:气泡偏向哪一侧,说明哪一侧更高.
图丙中气泡偏向N侧,说明N侧偏高,L侧偏低.A、B选项:保持M、N高度不变,调低L会让L更低,气泡更偏向N;调高L可抬高L侧,使台面水平.因此A错误,B正确.C、D选项:保持L高度不变,同时调高M和N会让台面整体向L侧倾斜,气泡更偏N;同时调低M和N可降低N侧高度,使台面水平.因此C错误,D正确.
(2)弹簧测力计读数
弹簧测力计的分度值为0.1 N,读数需估读到下一位.
指针位于3.6 N刻度线处,因此F₁的读数为3.6 N.
(3)力的图示法求合力
根据平行四边形定则,以F₁、F₂为邻边作平行四边形,对角线即为合力.
每小格代表0.5 N,作图后对角线长度约为7.8个小格,合力大小:
(作图误差允许范围内,3.7 N或3.9 N均合理)

1
题型:简答题
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分值: 10分

某同学购买的蓝牙耳机电池上标有“80 mA·h”字样,为了测量该电池电动势和实际容量,该同学进行了如下实验:
(1) 测量电池的电动势,可供选择的器材如下:
待测电池E、电流表 (0~0.6 A,内阻较小) 、电流表(0~100 mA,内阻较小) 、电阻箱 (0~99999.9) 、开关S和导线若干.
完成下列填空:
①该电池允许的最大放电电流为80 mA,电流表应选______ (填“”或“”) ;
②请根据上述器材设计实验电路,并在答题卡上指定位置补全电路图;

③按照②中正确电路图连接电路,闭合开关S,记录电流表示数I及电阻箱阻值;断开开关S,改变.重复以上步骤,得到的关系如图(a)所示,由图可得电池电动势_____V(结果保留 2 位有效数字).

(2) 该同学设计出测量电池容量的电路,如图 (b) 甲所示.完成下列填空:
①电路连接完毕,闭合开关,每隔一段时间记录电压表、电流表的示数U和I,得到U和I随时间t变化的图像分别如图 (b) 乙、丙所示;

②由图 (b) 乙、丙可知,随着电池持续放电,输出电压和电流均持续减小.当t=120min时,电池输出电压为____V,随后电池输出电压和电流开始迅速衰减,电池无法正常工作.电池处于正常工作状态可以放出的总电量称为实际容量,由测量结果可估算出该电池的实际容量为____ (以上结果均保留 2 位有效数字) .

正确答案

(1)①;  ②电路为电池、开关、电流表、电阻箱串联;


(2)②输出电压为,实际容量约为((72~76mA⋅h均可)

解析

本题考查了测量电源电动势和电池容量的实验,涉及器材选择、闭合电路欧姆定律和图像法处理数据.

(1)测量电池电动势

①电流表选择

电池允许的最大放电电流为80 mA,而电流表A₁的量程为0~0.6 A(600 mA),

A₂的量程为0~100 mA,更匹配电池电流范围,因此应选A₂.

②实验电路设计

本实验采用安阻法测电源电动势,电路为:待测电池、开关、电流表、电阻箱串联.

电路图示:

③由图像求电动势
根据闭合电路欧姆定律:
变形为:
图像的斜率为 .
由图(a),取两点: 时,; 时,.
斜率:
则: (保留 2 位有效数字)
(2)测量电池实际容量
②输出电压与实际容量计算
由图(b)乙可知, 时,电池输出电压为 (保留 2 位有效数字).
电池容量等于电流对时间的积分( 图像的面积).
由图(b)丙,电流从 下降到 ,可近似用平均电流估算:
放电时间 ,则实际容量:
(保留 2 位有效数字,合理范围 72~76mA・h均可)

1
题型:简答题
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分值: 10分

13.洛伦兹力演示仪示意图如图甲所示,玻璃泡处于励磁线圈产生的磁场中.玻璃泡内有一垂直磁场的竖直圆面,图乙为其放大示意图,其圆心为O、半径为R、最高点为P,区域内的磁场视为匀强磁场.电子枪将电子从O点正下方0.8R处的S点,以速度v水平向左射出,电子在圆面内运动一段时间后到达P点.已知电子质量为m、电荷量为e,不计电子的重力和电子之间的相互作用.求:
(1)匀强磁场的磁感应强度大小和方向;
(2)电子从S点第一次到达P点所用的时间.

正确答案

(1)磁感应强度大小为,方向为垂直纸面向外;
(2)运动时间为.

解析

图甲洛伦兹力演示仪示意图图乙匀强磁场区域
(1)匀强磁场的磁感应强度大小和方向
本题考查带电粒子在匀强磁场中的圆周运动.
步骤1:求电子做圆周运动的轨道半径
设电子做圆周运动的轨道半径为r.
S点坐标:以O为原点,S(0,−0.8R);P点坐标:(0,R).
电子从S水平向左射出,速度方向沿x轴负方向,因此轨道圆心在过S点且垂直于速度方向的直线上,
即y =−0.8R这条水平线上.
设圆心为O'(x,−0.8R),则O'到S的距离为r,到P的距离也为r:
r =|x−0|

联立解得:
修正:轨道圆心在速度垂线(竖直方向)上,即x = 0的竖直线上,结合几何关系:
轨道圆心O'(0,y),则:r =|y + 0.8R|

联立得:|y + 0.8R| =|R−y

解得,因此轨道半径:
步骤2:求磁感应强度大小
洛伦兹力提供向心力:
代入
步骤3:判断磁场方向
电子带负电,从向左射出后向上偏转,根据左手定则(四指指向电子运动的反方向),磁场方向为垂直纸面向外.

(2)电子从 S 点第一次到达 P 点所用的时间
步骤 1:求电子运动的圆心角
轨道圆心,连接,则:
竖直向下,竖直向上,因此.
步骤 2:求圆周运动的周期
步骤 3:求运动时间电子运动的圆心角为,因此运动时间:

1
题型:简答题
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分值: 12分

某同学制作了一个简易气动装置,可简化为如图所示的模型,水平汽缸A和竖直汽缸B固定在气压为的恒温环境中,其活塞a、b的横截面积分别为).两汽缸通过细管连通,汽缸A内壁光滑,汽缸B内壁与活塞b间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,整个装置气密性和导热性良好,不计活塞的质量和厚度,重力加速度为g.
(1) 打开气阀K,在活塞b上用轻质细线悬挂重物,逐渐增加重物的质量,当重物质量为m时活塞b刚要开始向下运动,求汽缸B内壁与活塞b间的最大静摩擦力大小;
(2) 在(1)问操作后关闭气阀K,封闭体积为的气体(视为理想气体),然后用水平拉力向右缓慢拉动活塞a,直到重物刚要开始向上运动,已知此过程中气体吸收的热量为Q,求该过程活塞a的位移大小及拉力对活塞a做的功;
(3) 在(2)问操作后继续缓慢拉动活塞a,使重物上升高度H,此时活塞b未到达汽缸B的顶部,求该过程中水平拉力对活塞a做的功.

正确答案

(1)最大静摩擦力大小为;
(2)活塞的位移为,拉力做功为;
(3)继续拉动过程中拉力做功为.

解析

本题考查了理想气体状态方程与热力学第一定律的综合应用.
(1)求汽缸内壁与活塞间的最大静摩擦力大小
打开气阀时,气缸内气体压强等于外界大气压.对活塞受力分析:
当活塞刚要向下运动时,受力平衡:

解得最大静摩擦力:

(2)求活塞的位移大小及拉力对活塞做的功
步骤1:求初末状态气体压强
初始状态:压强,体积.
当重物刚要向上运动时,活塞受到的摩擦力向下,受力平衡:

代入,得末态压强:

步骤2:等温过程,由玻意耳定律求末态体积气体做等温变化,满足:

解得:

步骤3:求活塞a的位移大小
气体体积的变化量为:

负号表示体积增大,活塞a向右移动的位移:

步骤4:由热力学第一定律求拉力做功
气体温度不变,内能变化.根据热力学第一定律:

气体对外做功,外界对气体做功,其中为拉力F和外界大气压对活塞做的总功:
代入得:
解得拉力做功:
即:
(3)求继续拉动过程中水平拉力对活塞做的功
活塞上升高度,气体压强保持不变(活塞滑动后,摩擦力为滑动摩擦力,大小等于最大静摩擦力,受力不变,压强恒定),气体做等压变化.
此过程中:
外界大气压对活塞做的功:
气体对活塞做的功:

重物重力势能增加: ,克服摩擦力做功:
根据能量守恒,拉力做的功等于气体对外做功减去大气压做的功、克服重力和摩擦力的功:

代入化简得:

1
题型:简答题
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分值: 16分

某同学设计的弹球游戏装置示意图如图所示,装置由一段倾斜直管道和N个相同的不对称“倒V”形管道平滑连接而成,管道透明且光滑,固定在竖直平面内.入口端与第一个“倒V”形管道左端高度差为h₀,每个“倒V”形管道最高点与其左、右两端的高度差分别为h₁和h₂(h₁ < h₂),每个“倒V”形管道的左端均静置1个质量为m的弹球,自上而下依次编号为1,2,3,…,N.开始游戏时,在入口端由静止释放一质量为M = 4m的弹球P.所有弹球的直径均略小于管道内径,不计管道内径、弹球大小及滚动、弹球与管道相互作用的能量损失和空气阻力,所有弹球之间的碰撞均视为对心弹性碰撞,重力加速度为g.
(1) 求弹球P与1号弹球第一次碰撞后瞬间,弹球P和1号弹球各自的速度大小;
(2) 已知:每个弹球在被上方弹球碰撞后,与下方弹球碰撞前不会被上方弹球再次碰撞,且所有弹球(包括P)都能到达出口.
(ⅰ) 求1号弹球与2号弹球第一次碰撞后瞬间,1、2号弹球各自的速度大小;
(ⅱ) 求弹球P与1号弹球第k(k < N)次碰撞后瞬间的速度大小;
(ⅲ) 若N足够大,且,求h₁与h₂之间应满足的关系.

正确答案

(1)碰撞后 P 的速度为,1 号弹球的速度为;
(2)(i)碰撞后 1 号弹球速度为 0,2 号弹球速度为;
(ii)第 k 次碰撞后 P 的速度为;
(iii)的关系为.

解析

本题考查了机械能守恒定律、弹性碰撞规律的综合应用.
(1)弹球 P 与 1 号弹球第一次碰撞后的速度
步骤 1:求 P 碰撞前的速度
P 从入口到 1 号弹球位置,机械能守恒:
解得:
步骤 2:弹性碰撞的速度公式
P(质量)与 1 号弹球(质量)发生弹性碰撞,设碰撞后 P 的速度为,1 号弹球的速度为,由动量守恒和动能守恒:

代入,解得:

(2)(i)1号弹球与2号弹球第一次碰撞后的速度
1号弹球从左端运动到右端,机械能守恒:



解得到达右端的速度:

1号弹球与2号弹球(质量)发生弹性碰撞,质量相等,碰撞后速度交换:

(2)(ii)P与1号弹球第次碰撞后的速度
每次碰撞的规律为:
第1次碰撞:
1号弹球运动后返回,与P再次碰撞,每次碰撞P的速度变化满足:


因此第 次碰撞后 的速度:

(2)(ⅲ)求 的关系
,且所有弹球都能到达出口,需满足:

代入 :

化简得:
结合题设条件,最终关系为:

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