河北省唐山市开滦二中2017届高三(上)期中物理试卷(解析版)

2016-2017学年河北省唐山市开滦二中高三（上）期中物理试卷一、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题只有一项符合题意，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，一木块在光滑水平面上受一恒力F作用，前方固定一足够长的弹簧，则当木块接触弹簧后，则下列判断不正确的是（）A．木块立即做减速运动B．木块在一段时间内速度仍可增大C．当F等于弹簧弹力时，木块速度最大D．弹簧压缩量最大时，木块速度为零但加速度不为零2．甲、乙两质点沿同一方向做直线运动，某时刻经过同一地点．若以该时刻作为计时起点，得到两质点的x﹣t图象如图所示．图象中的OC与AB平行，CB与OA平行．则下列说法中正确的是（）A．t1～t2时间内甲和乙的距离越来越远B．0～t2时间内甲的速度和乙的速度始终不相等C．0～t3时间内甲和乙的位移相等D．0～t3时间内甲的平均速度大于乙的平均速度3．平行板电容器两个带电极板之间存在引力作用，引力的大小与内部场强E和极板所带电荷量Q的乘积成正比．今有一平行板电容器两极板接在恒压直流电源上，现将A极板下移使A、B两板间距为原来的，则A、B两极板之间的引力与原来的比值是（）A．B．C．D．4．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为1：2，两端分别接有四个阻值相同的定值电阻，变压器初级线圈接到交变电源上，下列说法正确的是（）A．副线圈电压是电源电压的2倍B．流过R1的电流是副线圈上电流的2倍C．R1上的电功率是R2上电功率的2倍D．R1上的电功率是R2上电功率的9倍5．如图，窗子上、下边沿间的高度H=1.6m，墙的厚度d=0.4m，某人在离墙壁距离L=1.4m、距窗子上沿h=0.2m处的P点，将可视为质点的小物件以v的速度水平抛出，小物件直接穿过窗口并落在水平地面上，取g=10m/s2．则v的取值范围是（）A．v＞7 m/s B．v＜2.3 m/sC．3 m/s＜v＜7 m/s D．2.3 m/s＜v＜3 m/s6．宇宙中两个相距较近的星球可以看成双星，它们只在相互间的万有引力作用下，绕两球连线上的某一固定点做周期相同的匀速圆周运动．根据宇宙大爆炸理论，双星间的距离在不断缓慢增加，设双星仍做匀速圆周运动，则下列说法正确的是（）A．双星相互间的万有引力不变B．双星做圆周运动的角速度均增大C．双星做圆周运动的动能均减小D．双星做圆周运动的半径均增大7．氢原子的能级如图所示，已知可见光的光子能量范围约为1.62～3.11eV．下列说法正确的是（）A．一个处于n=2能级的氢原子不能吸收一个能量为4 eV的光子B．大量氢原子从高能级向n=3能级跃迁时，发出的光是不可见光C．大量处于n=4能级的氢原子跃迁到基态的过程中可以释放出6种频率的光子D．氢原子从高能级向低能级跃迁的过程中释放的光子的能量可能大于13.6 eV8．正三角形导线框abc固定在匀强磁场中，磁场的方向与导线框所在平面垂直，磁感应强度B随时间t变化的规律如图所示．规定垂直纸面向里为磁场的正方向，abca的方向为线框中感应电流的正方向，水平向右为安培力的正方向．关于线框中的电流i与ab边所受的安培力F随时间t变化的图象，下列选项正确的是（）A．B．C．D．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．某学习小组用图甲所示的实验装置探究“动能定理”．他们在气垫导轨上安装了一个光电门B，滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连，传感器下方悬挂钩码，每次滑块都从A处由静止释放．（1）某同学用游标卡尺测量遮光条的宽度d，如图乙所示，则d=mm．（2）下列实验要求中不必要的一项是（请填写选项前对应的字母）．A．应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量B．应使A位置与光电门间的距离适当大些C．应将气垫导轨调至水平D．应使细线与气垫导轨平行（3）实验时保持滑块的质量M和A、B间的距离L不变，改变钩码质量m，测出对应的力传感器的示数F和遮光条通过光电门的时间t，通过描点作出线性图象，研究滑块动能变化与合外力对它所做功的关系，处理数据时应作出的图象是（请填写选项前对应的字母）．A．作出“t﹣F图象”B．作出“t2﹣F图象”C．作出“t2﹣图象”D．作出“﹣F2图象”10．某同学制作了一个简单的多用电表，图甲为电表的电路图．已知选用的电流表内阻R g=5Ω、满偏电流I g=25mA，当选择开关接3时为量程100V的电压表．该多用电表表盘如图乙所示，下排刻度均匀，C为上排刻度线的中间刻度，由于粗心上排刻度线对应数据没有标出．（1）若指针指在图乙所示位置，选择开关接1时其读数为；选择开关接3时其读数为（2）为了测该多用电表电阻档的电阻和表内电源的电动势，这位同学在实验室找到了一个电阻箱，设计了如下实验：①将选择开关接2，红黑表笔短接，调节R1的阻值使电表指针满偏；②将电表红黑表笔与电阻箱相连，调节电阻箱使电表指针指C处，此时电阻箱的示数如图丙，则C处刻度应为Ω．③计算得到多用电表内电池的电动势为V．（保留2位有效数字）（3）调零后将电表红黑表笔与某一待测电阻相连，若指针在图乙所示位置，则待测电阻的阻值为Ω．（保留2位有效数字）11．如图所示，磁感应强度为B的匀强磁场中放置一块与磁感线平行的均匀薄铅板，一个质量为m，电荷量为q的带电粒子进入匀强磁场，以半径R1=20cm做匀速圆周运动，第一次垂直穿过铅板后，以半径R2=19cm做匀速圆周运动，带电粒子共能穿过铅板几次？经历多长时间？（设每次穿越铅板的时间忽略不计、粒子所受铅板的阻力大小及电量不变）12．柴油打桩机的重锤由气缸、活塞等若干部件组成，气缸与活塞间有柴油与空气的混合物．在重锤与桩碰撞的过程中，通过压缩使混合物燃烧，产生高温高压气体，从而使桩向下运动，锤向上运动．现把柴油打桩机和打桩过程简化如下：柴油打桩机重锤的质量为m，锤在桩帽以上高度为h处（如图1）从静止开始沿竖直轨道自由落下，打在质量为M（包括桩帽）的钢筋混凝土桩子上．同时，柴油燃烧，产生猛烈推力，锤和桩分离，这一过程的时间极短．随后，桩在泥土中向下移动一距离l．已知锤反跳后到达最高点时，锤与已停下的桩幅之间的距离也为h（如图2）．已知m=1.0×103kg，M=2.0×103kg，h=2.0m，l=0.20m，重力加速度g=10m/s2，混合物的质量不计．设桩向下移动的过程中泥土对桩的作用力F是恒力，求此力的大小．（二）选考题。

任选一模块作答【物理学校3-3】13．下列说法正确的是（）A．悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了花粉分子的热运动B．空气的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果C．彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点D．高原地区水的沸点较低，这是高原地区温度较低的缘故E．干湿泡温度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度，这是湿泡外纱布中的水蒸发吸热的结果14．如图，两气缸AB粗细均匀，等高且内壁光滑，其下部由体积可忽略的细管连通；A的直径为B的2倍，A上端封闭，B上端与大气连通；两气缸除A顶部导热外，其余部分均绝热．两气缸中各有一厚度可忽略的绝热轻活塞a、b，活塞下方充有氮气，活塞a上方充有氧气；当大气压为P0，外界和气缸内气体温度均为7℃且平衡时，活塞a离气缸顶的距离是气缸高度的，活塞b在气缸的正中央．（ⅰ）现通过电阻丝缓慢加热氮气，当活塞b升至顶部时，求氮气的温度；（ⅱ）继续缓慢加热，使活塞a上升，当活塞a上升的距离是气缸高度的时，求氧气的压强．【物理选修3-4】15．a、b两种单色光形成细光束从水中射向水面，形成两束折射光和一束反射光，如图所示．下列说法正确的是（）A．a光的折射率大B．a光在水中的传播速度大C．保持入射点不变，顺时针方向旋转入射光，则b光先消失D．保持入射点不变，逆时针方向旋转入射光，则反射光旋转的角速度大于入射光的角速度．E．在空气中，a、b光分别通过同一双缝干涉装置，a光的相邻亮条纹间距大16．如图所示，实线为一列沿x轴正向传播的简谐横波在t1=0的波形，虚线是它在t2=0.5s 时刻的波形，且T＜0.5s＜2T，求：①这列波的波长λ，波在0.5s内传播的距离s；②这列波的传播速度v和周期T；③在0.5s后，x=5m处的质点再需经过多少时间出现波峰？2016-2017学年河北省唐山市开滦二中高三（上）期中物理试卷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题只有一项符合题意，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，一木块在光滑水平面上受一恒力F作用，前方固定一足够长的弹簧，则当木块接触弹簧后，则下列判断不正确的是（）A．木块立即做减速运动B．木块在一段时间内速度仍可增大C．当F等于弹簧弹力时，木块速度最大D．弹簧压缩量最大时，木块速度为零但加速度不为零【考点】牛顿第二定律；力的合成与分解的运用．【分析】根据木块所受的合力变化判断加速度的变化，结合加速度的方向与速度方向的关系判断速度的变化．【解答】解：A、木块接触弹簧后，开始F大于弹簧的弹力，合力方向向右，做加速运动，合力为零后，F小于弹簧的弹力，合力方向向左，木块做减速运动，故A错误，B正确．C、木块开始受到的推力F大于弹簧的弹力，加速度方向向右，速度增加，然后弹簧的弹力大于F，加速度方向向左，速度减小，所以木块的速度先增大后减小，加速度为零，即F等于弹簧弹力时，速度最大，故C正确．D、当弹簧压缩量最大时，弹簧弹力最大，木块到达最右端，速度为零，此时弹簧弹力大于F，加速度不为零，故D正确．本题选错误的，故选：A．2．甲、乙两质点沿同一方向做直线运动，某时刻经过同一地点．若以该时刻作为计时起点，得到两质点的x﹣t图象如图所示．图象中的OC与AB平行，CB与OA平行．则下列说法中正确的是（）A．t1～t2时间内甲和乙的距离越来越远B．0～t2时间内甲的速度和乙的速度始终不相等C．0～t3时间内甲和乙的位移相等D．0～t3时间内甲的平均速度大于乙的平均速度【考点】匀变速直线运动的图像；匀变速直线运动的位移与时间的关系．【分析】在位移﹣时间图象中，倾斜的直线表示物体做匀速直线运动，斜率表示速度；图象的交点表示位移相等，平均速度等于位移除以时间．【解答】解：A、图象的纵坐标表示物体所在的位置；由图可知t1到t2时刻两车的距离始终不变，故A错误；B、图象的斜率表示物体的速度，由图可知，t1～t2时间内甲车的速度和乙车的速度相等，故B错误；C、根据位移等于x的变化量，由图可知，0～t3时间内甲和乙的位移相等；故C正确；D、0～t3时间内，甲和乙的位移相等，所用时间相等，则两车平均速度相等，故D错误；故选：C3．平行板电容器两个带电极板之间存在引力作用，引力的大小与内部场强E和极板所带电荷量Q的乘积成正比．今有一平行板电容器两极板接在恒压直流电源上，现将A极板下移使A、B两板间距为原来的，则A、B两极板之间的引力与原来的比值是（）A．B．C．D．【考点】电容器的动态分析．【分析】根据电容的决定式C=，结合Q=CU，及电场强度公式E=，即可求解引力的比值．【解答】解：A、B两板间距变为原来的，根据电容决定式C=，可知，电容器电容变为原来的，根据Q=CU，可知，极板所带电荷量为原来的，根据电场强度公式E=，可知，内部电场强度变为原来的，由于F=kQE，所以两极板之间的引力变为原来的，故B正确，ACD错误；故选：B．4．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为1：2，两端分别接有四个阻值相同的定值电阻，变压器初级线圈接到交变电源上，下列说法正确的是（）A．副线圈电压是电源电压的2倍B．流过R1的电流是副线圈上电流的2倍C．R1上的电功率是R2上电功率的2倍D．R1上的电功率是R2上电功率的9倍【考点】变压器的构造和原理；电功、电功率．【分析】变压器的特点：电压与匝数成正比，电流与匝数成反比，输入功率等于输出功率．【解答】解：设原线圈电压为，副线圈电压为，由于=，可知，而与串联，因此与分得的电压均为，而与原线圈并联，分得的电压也为，因此流过的电流与的电流相同均为I，而流过的电流为原线圈电流与电流之和，根据可知，流过原线圈的电流，这样流过的电流为3I，两端的电压为，电源电压A、副线圈电压是电源电压的，故A错误；B、流过的电流是副线圈电流的3倍，故B错误；C、上电功率与上电功率之比，故C错误，D正确；故选：D5．如图，窗子上、下边沿间的高度H=1.6m，墙的厚度d=0.4m，某人在离墙壁距离L=1.4m、距窗子上沿h=0.2m处的P点，将可视为质点的小物件以v的速度水平抛出，小物件直接穿过窗口并落在水平地面上，取g=10m/s2．则v的取值范围是（）A．v＞7 m/s B．v＜2.3 m/sC．3 m/s＜v＜7 m/s D．2.3 m/s＜v＜3 m/s【考点】平抛运动．【分析】小物体做平抛运动，恰好擦着窗子上沿右侧穿过时v最大．恰好擦着窗口下沿左侧时速度v最小，由分位移公式求解．【解答】解：小物体做平抛运动，恰好擦着窗子上沿右侧穿过时v最大．此时有L=v max t，h=代入解得v max=7m/s恰好擦着窗口下沿左侧时速度v最小，则有L+d=v min t，H+h=解得v min=3m/s故v的取值范围是3m/s＜v＜7m/s故选：C6．宇宙中两个相距较近的星球可以看成双星，它们只在相互间的万有引力作用下，绕两球连线上的某一固定点做周期相同的匀速圆周运动．根据宇宙大爆炸理论，双星间的距离在不断缓慢增加，设双星仍做匀速圆周运动，则下列说法正确的是（）A．双星相互间的万有引力不变B．双星做圆周运动的角速度均增大C．双星做圆周运动的动能均减小D．双星做圆周运动的半径均增大【考点】万有引力定律及其应用；向心力．【分析】双星做匀速圆周运动具有相同的角速度，靠相互间的万有引力提供向心力，应用万有引力定律与牛顿第二定律求出双星的轨道半径关系，从而确定出双星的半径如何变化，以及得出双星的角速度和周期的变化．【解答】解：A、双星间的距离在不断缓慢增加，根据万有引力定律，F=G，知万有引力减小．故A错误．B、根据万有引力提供向心力得G=m1r1ω2，G=m2r2ω2，可知m1r1=m2r2，知轨道半径比等于质量之反比，双星间的距离变大，则双星的轨道半径都变大，根据万有引力提供向心力，知角速度变小．故B错误，D正确．C、根据G=m1v1ω=m2v2ω，可得线速度减小，所以双星做圆周运动的动能均减小，故C正确；故选：CD．7．氢原子的能级如图所示，已知可见光的光子能量范围约为1.62～3.11eV．下列说法正确的是（）A．一个处于n=2能级的氢原子不能吸收一个能量为4 eV的光子B．大量氢原子从高能级向n=3能级跃迁时，发出的光是不可见光C．大量处于n=4能级的氢原子跃迁到基态的过程中可以释放出6种频率的光子D．氢原子从高能级向低能级跃迁的过程中释放的光子的能量可能大于13.6 eV【考点】氢原子的能级公式和跃迁．【分析】根据能级间跃迁时辐射的光子能量等于两能级间的能级差；结合辐射的光子能量与可见光的光子能量，依据数学组合，从而即可比较进行分析．【解答】解：A、n=2能级的氢原子的能量是﹣3.4eV，一个处于n=2能级的氢原子的电子能吸收一个能量为4 eV的光子变成光电子．故A错误．B、氢原子从高能级向n=3能级跃迁时发出的光子能量小于1.51eV，不一定在1.62eV到3.11eV之间，一定全是不可见光．故B正确．C、大量处于n=4能级的氢原子，跃迁到基态的过程中，根据，因此释放出6种频率的光子．故C正确．D、氢原子从高能级向低能级跃迁的过程中释放的光子的能量一定小于13.6eV．故D错误；故选：BC8．正三角形导线框abc固定在匀强磁场中，磁场的方向与导线框所在平面垂直，磁感应强度B随时间t变化的规律如图所示．规定垂直纸面向里为磁场的正方向，abca的方向为线框中感应电流的正方向，水平向右为安培力的正方向．关于线框中的电流i与ab边所受的安培力F随时间t变化的图象，下列选项正确的是（）A．B．C．D．【考点】法拉第电磁感应定律；闭合电路的欧姆定律．【分析】由图可知磁感应强度的变化，则可知线圈中磁通量的变化，由法拉第电磁感应定律可知感应电动势变化情况，由楞次定律可得感应电流的方向，根据左手定则可以找出安培力方向，结合可得出正确的图象．【解答】解：A、线圈中的感应电流决定于磁感应强度B随t的变化率，．由图可知，0～1s时间内，B增大，Φ增大，感应磁场与原磁场方向相反（感应磁场的磁感应强度的方向向外），由右手定则感应电流是逆时针的，因而是正值．所以可判断0～1s为正的恒值；1～3s磁通量不变，所以无感应电流，3～4sB的方向垂直纸面向外，根据楞次定律得感应电流是逆时针的，因而是正值．由法拉第电磁感应定律可知E=，感应电流的大小恒定，所以可判断3～4s为正的恒值；A正确、B错误．C、0～1s时间内，ab边感应电流是向下的，ab边所受的安培力F=BIL，根据左手定则得安培力方向向右为正值，由于B随时间均匀增大，I不变，所以安培力F随时间t均匀增大，1～3s无感应电流，没有安培力，3～4s时间内，ab边感应电流是向下的，ab边所受的安培力F=BIL，根据左手定则得安培力方向向左为负值，由于B随时间均匀减小，I不变，所以安培力F随时间t均匀减小，故C错误，D正确；故选：AD．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．某学习小组用图甲所示的实验装置探究“动能定理”．他们在气垫导轨上安装了一个光电门B，滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连，传感器下方悬挂钩码，每次滑块都从A处由静止释放．（1）某同学用游标卡尺测量遮光条的宽度d，如图乙所示，则d= 2.30mm．（2）下列实验要求中不必要的一项是A（请填写选项前对应的字母）．A．应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量B．应使A位置与光电门间的距离适当大些C．应将气垫导轨调至水平D．应使细线与气垫导轨平行（3）实验时保持滑块的质量M和A、B间的距离L不变，改变钩码质量m，测出对应的力传感器的示数F和遮光条通过光电门的时间t，通过描点作出线性图象，研究滑块动能变化与合外力对它所做功的关系，处理数据时应作出的图象是C（请填写选项前对应的字母）．A．作出“t﹣F图象”B．作出“t2﹣F图象”C．作出“t2﹣图象”D．作出“﹣F2图象”【考点】探究功与速度变化的关系．【分析】（1）游标卡尺读数结果等于固定刻度读数加上可动刻度读数，不需要估读；（2）从实验原理和实验误差角度分析操作的步骤；（3）根据运动学公式计算加速度，根据牛顿第二定律F=Ma计算表达式，从而确定处理数据时应作什么图象．【解答】解：（1）由图知第5条刻度线与主尺对齐，d=2mm+6×0.05mm=2.30mm；（2）A、拉力是直接通过传感器测量的，故与小车质量和钩码质量大小关系无关，故A不必要；B、应使A位置与光电门间的距离适当大些，有利于减小误差，故B是必要的；C、应将气垫导轨调节水平，保持拉线方向与木板平面平行，这样拉力才等于合力，故CD 是必要的；本题选不必要的，故选：A．（3）根据牛顿第二定律得a=，那么解得：t2=所以研究滑块的加速度与力的关系，处理数据时应作出图象或作出t2﹣图象，故C正确．故选：C故答案为：（1）2.30；（2）A；（3）C10．某同学制作了一个简单的多用电表，图甲为电表的电路图．已知选用的电流表内阻R g=5Ω、满偏电流I g=25mA，当选择开关接3时为量程100V的电压表．该多用电表表盘如图乙所示，下排刻度均匀，C为上排刻度线的中间刻度，由于粗心上排刻度线对应数据没有标出．（1）若指针指在图乙所示位置，选择开关接1时其读数为17.3mA；选择开关接3时其读数为69.0V（2）为了测该多用电表电阻档的电阻和表内电源的电动势，这位同学在实验室找到了一个电阻箱，设计了如下实验：①将选择开关接2，红黑表笔短接，调节R1的阻值使电表指针满偏；②将电表红黑表笔与电阻箱相连，调节电阻箱使电表指针指C处，此时电阻箱的示数如图丙，则C处刻度应为150Ω．③计算得到多用电表内电池的电动势为 3.8V．（保留2位有效数字）（3）调零后将电表红黑表笔与某一待测电阻相连，若指针在图乙所示位置，则待测电阻的阻值为69Ω．（保留2位有效数字）【考点】测定电源的电动势和内阻．【分析】（1）根据电表量程由图示电表确定其分度值，根据指针位置读出其示数．（2）②电阻箱各指针示数与所对应倍率的乘积之和是电阻箱示数；③由闭合电路欧姆定律可以求出电源电动势；④根据闭合电路欧姆定律进行分析，从而求出电阻的阻值．【解答】解：（1）选择开关接1时测电流，其分度值为0.5mA，示数为17.30mA；选择开关接3时测电压，其分度值为2V，其示数为69.0V；（2）②由图2所示电阻箱可知，电阻箱示数为×1000Ω+1×100Ω+5×10Ω+0×1Ω=150Ω；③由图1乙所示可知，指针指在C处时，电流表示数为125mA=0.125A，C处电阻为中值电阻，则电表内阻为150Ω，电源电动势E=IR=0.125×150+0.125×150=3.8V；（3）根据第（1）问可知，表头所示电流为17.30mA；调零后将电表红黑表笔与某一待测电阻相连，此时电路中的电流值也为17.30mA，而表内电池的电动势为E=3.8V，表内总电阻为150Ω，由欧姆定律可知：R=﹣150=69Ω；所以待测电阻的阻值为69Ω故答案为：（1）17.30mA，69.0V （2）②150 ③3.8 （3）69．11．如图所示，磁感应强度为B的匀强磁场中放置一块与磁感线平行的均匀薄铅板，一个质量为m，电荷量为q的带电粒子进入匀强磁场，以半径R1=20cm做匀速圆周运动，第一次垂直穿过铅板后，以半径R2=19cm做匀速圆周运动，带电粒子共能穿过铅板几次？经历多长时间？（设每次穿越铅板的时间忽略不计、粒子所受铅板的阻力大小及电量不变）【考点】带电粒子在匀强磁场中的运动；动能定理的应用．【分析】根据牛顿第二定律和洛伦兹力求出粒子穿过铅板前后的速度，进而根据动能定理求解每次穿过铅板损失的动能，最后可求穿越铅板的次数，根据粒子做圆周运动的周期与运动过程可以求出粒子的运动时间．【解答】解：粒子在磁场中做圆周运动洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：qvB=m，解得：v=，粒子的动能E k=mv2=，带电粒子第一次穿透铅板损失的动能：△E k==，每次穿透损失的动能相同，所以，还能打穿的次数为：n==，解得：n=10次；粒子做圆周运动的周期：T=，粒子的运动时间：t=5T=；答：带电粒子共能穿过铅板10次，经历的时间为．12．柴油打桩机的重锤由气缸、活塞等若干部件组成，气缸与活塞间有柴油与空气的混合物．在重锤与桩碰撞的过程中，通过压缩使混合物燃烧，产生高温高压气体，从而使桩向下运动，锤向上运动．现把柴油打桩机和打桩过程简化如下：柴油打桩机重锤的质量为m，锤在桩帽以上高度为h处（如图1）从静止开始沿竖直轨道自由落下，打在质量为M（包括桩帽）的钢筋混凝土桩子上．同时，柴油燃烧，产生猛烈推力，锤和桩分离，这一过程的时间极短．随后，桩在泥土中向下移动一距离l．已知锤反跳后到达最高点时，锤与已停下的桩幅之间的距离也为h（如图2）．已知m=1.0×103kg，M=2.0×103kg，h=2.0m，l=0.20m，重力加速度g=10m/s2，混合物的质量不计．设桩向下移动的过程中泥土对桩的作用力F是恒力，求此力的大小．【考点】动量守恒定律；动能定理的应用；机械能守恒定律．【分析】锤在空中做自由落体运动，在桩碰撞时动量守恒；碰后重锤向上做匀减速运动，由运动学公式可求得重锤上升的速度；由动量守恒可求得桩下降的速度；再由动量守恒可求得阻力F．【解答】解：锤自由下落，碰桩前速度v1向下，﹣﹣﹣﹣﹣①碰后，已知锤上升高度为（h﹣l），故刚碰后向上的速度为﹣﹣﹣﹣﹣﹣②设碰后桩的速度为V，方向向下，由动量守恒，mv1=MV﹣mv2﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③桩下降的过程中，根据动能定理，﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣④联立①②③④各式可得。