2023年广东省新高考物理试卷含答案解析
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
绝密★启用前
2023年广东省新高考物理试卷
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
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,写在试卷上无效。
3.考试结束后,本试卷和答题卡一并交回。
第I卷(选择题)
一、单选题:本大题共7小题,共28分。
1.理论认为,大质量恒星塌缩成黑洞的过程,受核反应 612C+Y→816O的影响。
下列说法正确的是( )
A. Y是β粒子,β射线穿透能力比γ射线强
B. Y是β粒子,β射线电离能力比γ射线强
C. Y是α粒子,α射线穿透能力比γ射线强
D. Y是α粒子,α射线电离能力比γ射线强
2.如图所示,可视为质点的机器人通过磁铁吸附在船舷外壁面检测船体。
壁面可视为
斜面,与竖直方向夹角为θ。
船和机器人保持静止时,机器人仅受重力G、支持力F N、
摩擦力F f和磁力F的作用,磁力垂直壁面。
下列关系式正确的是( )
A. F f=G
B. F=F N
C. F f=Gcosθ
D. F=Gsinθ
3.铯原子喷泉钟是定标“秒”的装置。
在喷泉钟的真空系统中,可视为质点的铯原子团在激光的推动下,获得一定的初速度。
随后激光关闭,铯原子团仅在重力的作用下做竖直上抛运动,到达最高点后再做一段自由落体运动。
取竖直向上为正方向。
下列可能表示激光关闭后铯原子团速度v或加速度a随时间t变化的图像是( )
A. B.
C. D.
4.渔船常用回声探测器发射的声波探测水下鱼群与障碍物。
声波在水中传播速度为1500m/s,若探测器发出频率为1.5×106Hz的声波,下列说法正确的是( )
A. 两列声波相遇时一定会发生干涉
B. 声波由水中传播到空气中,波长会改变
C. 该声波遇到尺寸约为1m的被探测物时会发生明显衍射
D. 探测器接收到的回声频率与被探测物相对探测器运动的速度无关
5.某小型医用回旋加速器,最大回旋半径为0.5m,磁感应强度大小为1.12T,质子加速后获得的最大动能为1.5×107eV。
根据给出的数据,可计算质子经该回旋加速器加速后的最大速率约为(忽略相对论效应,1eV=
1.6×10−19J)( )
A. 3.6×106m/s
B. 1.2×107m/s
C. 5.4×107m/s
D. 2.4×108m/s
6.用一台理想变压器对电动汽车充电。
该变压器原、副线圈的匝数比为1:2,输出功率为8.8kW,原线圈的输入电压u=220√ 2sin(100πt)V。
关于副线圈输出电流的有效值和频率正确的是( )
A. 20A,50Hz
B. 20√ 2A,50Hz
C. 20A,100Hz
D. 20√ 2A,100Hz
7.如图(a)所示,太阳系外的一颗行星P绕恒星Q做匀速圆周运动。
由于P的遮挡,探测器探测到Q的亮度随时间做如图(b)所示的周期性变化,该周期与P的公转周期相同。
已知Q的质量为M,引力常量为G。
关于P的公转,下列说法正确的是( )
A. 周期为2t1−t0
B. 半径为√GM(t1−t0)2
4π2
3
C. 角速度的大小为π
t1−t0D. 加速度的大小为√2πGM
t1−t0
3
二、多选题:本大题共3小题,共18分。
8.人们用滑道从高处向低处运送货物。
如图所示,可看作质点的货物从1
4
圆
弧滑道顶端P点静止释放,沿滑道运动到圆弧末端Q点时速度大小为6m/s。
已知货物质量为20kg,滑道高度ℎ为4m,且过Q点的切线水平,重力加速
度取10m/s2。
关于货物从P点运动到Q点的过程,下列说法正确的有( )
A. 重力做的功为360J
B. 克服阻力做的功为440J
C. 经过Q点时向心加速度大小为9m/s2
D. 经过Q点时对轨道的压力大小为380N
9.电子墨水是一种无光源显示技术,它利用电场调控带电颜料微粒的分布,使之在自然光的照射下呈现出不同颜色。
透明面板下有一层胶囊,其中每个胶囊都是一个像素。
如图所示,胶囊中有带正电的白色微粒和带负电的黑色微粒。
当胶囊下方的电极极性由负变正时,微粒在胶囊内迁移(每个微粒电量保持不变),像素由黑色变成白色。
下列说法正确的有( )
A. 像素呈黑色时,黑色微粒所在区域的电势高于白色微粒所在区域的电势
B. 像素呈白色时,黑色微粒所在区域的电势低于白色微粒所在区域的电势
C. 像素由黑变白的过程中,电场力对白色微粒做正功
D. 像素由白变黑的过程中,电场力对黑色微粒做负功
10.某同学受电动窗帘的启发,设计了如图所示的简化模型。
多个质量均为1kg的滑块可在水平滑轨上滑动,忽略阻力。
开窗帘过程中,电机对滑块1施加一个水平向右的恒力F,推动滑块1以0.40m/s的速度与静止的滑块2碰撞,碰撞时间为0.04s,碰撞结束后瞬间两滑块的共同速度为0.22m/s。
关于两滑块的碰撞过程,下列说法正确的有( )
A. 该过程动量守恒
B. 滑块1受到合外力的冲量大小为0.18N⋅s
C. 滑块2受到合外力的冲量大小为0.40N⋅s
D. 滑块2受到滑块1的平均作用力大小为5.5N
第II卷(非选择题)
三、实验题:本大题共2小题,共17分。
11.某同学用激光笔和透明长方体玻璃砖测量玻璃的折射率。
实验过程如下:
(1)将玻璃砖平放在水平桌面上的白纸上,用大头针在白纸上标记玻璃砖的边界。
(2)①激光笔发出的激光从玻璃砖上的M点水平入射,到达ef面上的O点后反射到N点射出。
用大头针在白纸上标记O点、M点和激光笔出光孔Q的位置。
②移走玻璃砖。
在白纸上描绘玻璃砖的边界和激光的光路,作QM连线的延长线与ef面的边界交于P点,如图(a)所示。
③用刻度尺测量PM和OM的长度d1和d2。
PM的示数如图(b)所示,d1为______ cm。
测得d2为3.40cm。
(3)利用所测量的物理量,写出玻璃砖折射率的表达式n=______ 。
由测得的数据可得折射率n为______ (结果保留3位有效数字)。
(4)相对误差的计算式δ=测量值−真实值
×100%。
为了减小d1、d2测量的相对误差,实验中激光在M点入射
真实值
时应尽量使入射角______ 。
12.某兴趣小组设计了测量盐水电导率的实验。
所用器材有:电源E(电动势恒定,内阻可忽略);毫安表mA 动(量程15mA,内阻可忽略);电阻R1(阻值500Ω)、R2(阻值500Ω)、R3(阻值600Ω)和R4(阻值200Ω);开关S1和S2;装有耐腐蚀电极板和温度计的有机玻璃样品池;导线若干。
请完成下列实验操作和计算。
(1)电路连接
图(a)为实验原理图,在图(b)的实物图中,已正确连接了部分电路,只有R4一端的导线还未连接,该导线应接到R3的______ (填“左”或“右”)端接线柱。
(2)盐水电导率和温度的测量
①测量并记录样品池内壁的长宽高。
在样品池中注满待测盐水。
②闭合开关S1,______ 开关S2,毫安表的示数为10.0mA,记录此时毫安表的示数。
计算得到流过样品池的
电流I1为______ mA。
③______ 开关S2,毫安表的示数为15.0mA,记录此时毫安表的示数。
计算得到流过样品池的电流I2为
______ mA。
④断开开关S1,测量并记录盐水的温度。
(3)根据上述数据,计算得到样品池两电极板间待测盐水的电阻为______ Ω,进而可求得该温度时待测盐水的电导率。
四、简答题:本大题共3小题,共37分。
13.在驻波声场作用下,水中小气泡周围液体的压强会发生周期性变化,使
小气泡周期性膨胀和收缩,气泡内气体可视为质量不变的理想气体,其膨胀
和收缩过程可简化为如图所示的p−V图像,气泡内气体先从压强为p0、体
积为V0、温度为T0的状态A等温膨胀到体积为5V0、压强为p B的状态B,然后
从状态B绝热收缩到体积为V0、压强为1.9p0、温度为T C的状态C,B到C过程
中外界对气体做功为W。
已知p0、V0、T0和W。
求:
(1)p B的表达式;
(2)T C的表达式;
(3)B到C过程,气泡内气体的内能变化了多少?
14.光滑绝缘的水平面上有垂直平面的匀强磁场,磁场被分成区域Ⅰ和Ⅱ,宽度均为ℎ,其俯视图如图(a)所示,两磁场磁感应强度随时间t的变化如图(b)所示,0~τ时间内,两区域磁场恒定,方向相反,磁感应强度大小分别为2B0和B0,一电阻为R,边长为ℎ的刚性正方形金属框abcd,平放在水平面上,ab、cd边与磁场边界平行。
t=0时,线框ab边刚好跨过区域Ⅰ的左边界以速度v向右运动。
在τ时刻,ab边运动到距区域Ⅰ的左边界ℎ
处,线框的速度近似为零,此时线框被固定,如图(a)中的虚线框所示。
随后在τ~2τ时间内,Ⅰ区磁感应2
强度线性减小到0,Ⅱ区磁场保持不变;2τ~3τ时间内,Ⅱ区磁感应强度也线性减小到0。
求:
(1)t=0时线框所受的安培力F;
(2)t=1.2τ时穿过线框的磁通量Φ;
(3)2τ~3τ时间内,线框中产生的热量Q。
15.如图为某药品自动传送系统的示意图。
该系统由水平传送带、竖直螺旋滑槽和与滑槽平滑连接的平台组成,滑槽高为3L,平台高为L。
药品盒A、B依次被轻放在以速度v0匀速运动的传送带上,在与传送带达到共速后,从M点进入滑槽,A刚好滑到平台最右端N点停下,随后滑下的B以2v0的速度与A发生正碰,碰撞时间极短,碰撞后A、B恰好落在桌面上圆盘内直径的两端。
已知A、B的质量分别为m和2m,碰撞过程中。
A与传送带间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g,A、B在滑至N点之损失的能量为碰撞前瞬间总动能的1
4
前不发生碰撞,忽略空气阻力和圆盘的高度,将药品盒视为质点。
求:
(1)A在传送带上由静止加速到与传送带共速所用的时间t;
(2)B从M点滑至N点的过程中克服阻力做的功W;
(3)圆盘的圆心到平台右端N点的水平距离s。
答案和解析
1.【答案】D
【解析】解:核反应前后质量数守恒和电荷数守恒,由此可得:
Y的质子数为:8−6=2
Y的质量数为:16−12=4
即Y是α粒子,而α射线的电离能力比γ射线强,故D正确,ABC错误;
故选:D。
根据核反应的质量数和电荷数守恒的特点得出Y的类型,结合射线的不同特点和题目选项即可完成分析。
本题主要考查了核反应的相关应用,理解核反应前后的质量数和电荷数守恒的特点,结合射线的特点即可完成解答。
2.【答案】C
【解析】解:将机器人的重力按照壁面和垂直于壁面的方向分解,如图所示:
沿壁面方向上:Gcosθ=F f
垂直于壁面方向上:F=F N+Gsinθ,故C正确,ABD错误;
故选:C。
将机器人的重力分解到沿壁面和垂直于壁面方向上,根据几何关系和题目选项完成分析。
本题主要考查了共点力的平衡问题,熟悉物体的受力分析,根据几何关系和物体的平衡状态即可完成解答。
3.【答案】D
【解析】解:激光关闭后铯原子做竖直上抛运动,因此铯原子团先向上做匀减速运动,接着向下做匀加速运动,加速度都为重力加速度,方向竖直向下,故D正确,ABC错误;
故选:D。
根据题意分析出铯原子团的受力情况,由此得出其加速度的特点和速度变化关系。
本题主要考查了竖直上抛运动的相关应用,理解竖直上抛运动的物体加速度和速度的变化情况,结合图像的物理意义即可完成分析。
4.【答案】B
【解析】解:AD、根据多普勒效应可知,探测器接收到的回声频率与被探测物相对探测器运动的速度有关,而两列声波发生干涉的条件是频率相等,所以两列声波相遇时不一定会发生干涉,故AD错误;
B、声波由水中传播到空气中时,声波的波速发生变化,所以波长会发生改变,故B正确;
C、根据波长的计算公式可得:
λ=v
f =1500
1.5×106
m=1×10−3m,当遇到尺寸约1m的被探测物时不会发生明显衍射,故C错误;
故选:B。
根据多普勒效应分析出探测器接收到的回声频率的影响因素,结合干涉的条件完成分析;
根据波长的计算公式得出波长的大小,结合衍射的条件完成分析。
本题主要考查了声波的相关应用,理解声波的传播特点,结合声波发生干涉和衍射的条件即可完成分析。
5.【答案】C
【解析】解:质子受到的洛伦兹力提供向心力,根据牛顿第二定律可得:
qBv=mv2 r
其中,E k=1
2
mv2=1.5×107eV=1.5×107×1.6×10−19J=2.4×10−12J
联立解得:v=5.4×107m/s,故C正确,ABD错误;
故选:C。
质子受到的洛伦兹力提供向心力,结合动能的表达式联立等式得出质子的最大速率。
本题主要考查了回旋加速器的相关应用,理解质子做圆周运动的向心力来源,结合动能的计算公式即可完成分析。
6.【答案】A
【解析】解:根据正弦式交流电中有效值和峰值的关系可知,原线圈的电压有效值为:
U1=
√ 2=
√ 2
√ 2
=220V
根据变压器的工作原理可得:
U1 U2=n1
n2=
1
2
代入数据解得:U2=440V
因为理想变压器原副线圈的功率相等,则
I2=P1
U2=
8800
440A=20A
变压器无法改变电流的频率,则
f=ω
2π=100π
2π
Hz=50Hz,故A正确,BCD错误;
故选:A。
根据正弦式交流电的峰值和有效值的关系得出电压的有效值,结合变压器的工作原理得出对应的电流和频率。
本题主要考查了变压器的相关应用,理解变压器的工作原理,结合正弦式交流电峰值和有效值的关系即可完成分析。
7.【答案】B
【解析】解:AC、根据图(b)可知,Q的亮度变化的周期为:
T=t1−t0
则角速度的大小为:
ω=2π
T=
2π
t1−t0
故AC错误;
B、行星P受到的万有引力提供向心力,根据牛顿第二定律可得:
GMm r2=m·
4π2
T2
r
解得:r=√GM(t1−t0)2
4π2
3,故B正确;
D、行星P受到的万有引力提供向心力,根据牛顿第二定律可得:GMm
r2
=ma
解得
a=
2π
t−t0√
2π
GM(t−t0)
3
故D错误;
故选:B。
根据题意解得角速度和周期的大小,根据万有引力提供向心力解得轨道半径和加速度大小。
本题关键掌握万有引力定律和万有引力等于向心力这一基本思路,结合题意进行解题。
8.【答案】BCD
【解析】解:AB、货物从P到Q的运动过程中,根据动能定理可得:
mgℎ−W
克=
1
2mv
2
其中,mgℎ=20×10×4J=800J
代入数据解得:W克=440J,故A错误,B正确;
C、根据题意可知,r=ℎ
速度的表达式可得:
a=v 2
r =6
2
4
m/s2=9m/s2,故C正确;
D、在Q点,货物受到的支持力和重力的合力提供货物做圆周运动的向心力,则
F N−mg=ma
根据牛顿第三定律可得:
F
压
=F N
联立解得:F压=380N,故D正确;
故选:BCD。
根据动能定理得出重力做的功和克服阻力做的功;
根据加速度的计算公式得出加速度的大小;
根据牛顿第二定律和牛顿第三定律得出货物在Q点对轨道的压力。
本题主要考查了动能定理的相关应用,根据动能定理分析出力的做功情况,结合牛顿第二定律和牛顿第三定律即可完成分析。
9.【答案】AC
【解析】解:AB、根据题意可知,像素呈黑色时,黑色微粒所在区域的电势高于白色微粒所在区域的电势;像素呈白色时,黑色微粒所在区域的电势高于白色微粒所在区域的电势,故A正确,B错误;
CD、像素由黑变白的过程中,黑色微粒受到向下的电场力,位移向下,白色微粒受到向上的电场力,位移向上,所以电场力对白色和黑色微粒都做正功,故C正确,D错误;
故选:AC。
根据像素的颜色结合题意得出对应区域的电势大小关系;
分析出像素变化过程中,不同颜色的微粒受到的电场力方向和位移方向,从而得出电场力的做功类型。
本题主要考查了带电粒子在电场中的运动,熟悉带电物体的受力分析,结合位移和力的关系即可完成解答。
10.【答案】BD
【解析】解:选择水平向右的方向为正方向。
A、滑块1和滑块2组成的系统的初动量为:
p1=mv1=1×0.40kg⋅m/s=0.40kg⋅m/s
碰撞后,滑块1和滑块2组成的系统的动量为:
p2=2mv2=2×1×0.22kg⋅m/s=0.44kg⋅m/s,则滑块的碰撞过程动量不守恒,故A错误;
B、对滑块1,根据动量定理可得:
ΔI=mv1−mv0
代入数据解得:ΔI=−0.18N⋅s,负号表示方向水平向左,故B正确;
C、同理可得,对滑块2分析可得:
ΔI′=mv1−0
代入数据解得:ΔI′=0.22N⋅s,故C错误;
D、根据公式ΔI′=FΔt
代入数据解得:F=5.5N,故D正确;
故选:BD。
根据题意计算出滑块1和滑块2组成的系统在碰撞前后的动量大小,结合题意分析出两滑块组成的系统动量是否守恒;
分别对滑块1和滑块2根据动量定理得出各自受到的合外力的冲量,结合冲量的表达式得出滑块2受到滑块1的平均作用力。
本题主要考查了动量守恒定律的相关应用,理解动量守恒的条件,结合动量定理和冲量的计算公式即可完成分析。
11.【答案】2.27d2
1.50大一些
d1
【解析】解:(2)刻度尺的分度值为0.1cm,需要估读到分度值的下一位,则d1=2.27cm;
(3)根据题意标出光线对应的入射角和折射角,如图所示:
结合几何关系和折射定律可得:
n=sinα
sinβ=
fM
d1
fM
d2
=
d2
d1
代入数据解得:n=3.40
2.27
≈1.50
(4)为了减小d1、d2测量的相对误差,实验中激光在M点入射时应尽量使入射角大一些。
故答案为:(2)2.27;(3)d2
d1
;1.50;(4)大一些。
(2)根据刻度尺的读数规则得出对应的读数;
(3)根据几何关系和折射定律得出折射率的表达式,代入数据得出n的大小;
(4)为了减小d1、d2测量的相对误差,实验中要尽量增大入射角。
本题主要考查了折射定律的相关实验,根据实验原理掌握正确的实验操作,结合几何关系和折射定律即可完成分析。
12.【答案】右断开40.0闭合60.0100
【解析】解:(1)根据图(a)的电路构造可知,R4一端的导线应接到R3的右端接线柱;
(2)②闭合开关S1,断开开关S2,毫安表的示数为10.0mA,则通过电阻R4的电流为:
I4=I3R3 R4
根据电路构造可得:I1=I3+I4
联立解得:I1=40.0mA
③闭合开关S2,毫安表的示数为15.0mA,则流过电阻R4的电流为:
I4′=I3′R3 R4
I2=I3′+I4′
联立解得:I2=60.0mA
(3)设待测盐水的电阻为R0,根据闭合电路欧姆定律可得:
开关S2断开时,E=I1(R0+R2+R3R4
R3+R4
)
开关S2闭合时,E=I2(R0+R1R2
R1+R2+R3R4
R3+R4
)
其中,I1=40.0mA=0.04A;I2=60.0mA=0.06A
联立解得:R0=100Ω
故答案为:(1)右;(2)②断开;40.0;③闭合;60.0;(3)100 (1)根据电路图得出对应的电路连线图;
(2)熟悉电路构造的分析,掌握正确的实验操作,结合闭合电路欧姆定律得出电流的大小;
(3)根据闭合电路欧姆定律联立等式得出待测盐水的电阻。
本题主要考查了盐水电导率的测量实验,根据实验原理掌握正确的实验操作,熟悉电路构造的分析,结合欧姆定律和电阻定律即可完成解答。
13.【答案】解:(1)封闭气体从A→B过程中发生等温变化,根据玻意耳定律可得:
p0V0=p B×5V0
解得:p B=1
5
p0
(2)封闭气体从A→C的过程中,根据查理定律可得:
p0 T0=1.9p0
T C
解得:T C=1.9T0
(3)从B到C过程中,气体绝热收缩,则Q=0
根据热力学第一定律可得:
ΔU=Q+W
解得:ΔU=W
答:(1)p B的表达式为1
5
p0;
(2)T C的表达式为1.9T0;
(3)B到C过程,气泡内气体的内能变化了W。
【解析】(1)根据图像得出气体变化前后的状态参量,根据玻意耳定律得出气体的压强;
(2)根据图像得出气体变化前后的状态参量,根据查理定律得出气体的温度;
(3)根据热力学第一定律列式得出气体内能的变化量。
本题主要考查了一定质量的理想气体的状态方程,解题的关键点是分析出气体变化前后的状态参量,结合热力学第一定律即可完成分析。
14.【答案】解:(1)ab边、cd边切割磁感线,根据右手定则可知产生的感应电流都是沿线框顺时针方向,则根据切割情况下电动势的表达式得:电动势E=2B0ℎv+B0ℎv=3B0ℎv
根据闭合电路欧姆定律得:电流I=E
R =3B0ℎv
R
,根据安培力表达式求解t=0时ab边的安培力F1=2B0Iℎ,cd
边的安培力F2=B0Iℎ,根据左手定则判断这两个安培力方向都向左,根据对称判断bc、ad边安培力合力为0,ab、cd边所受安培力合成之后得出线框所受的安培力:
F=F1+F2=2B0Iℎ+B0Iℎ=3B0Iℎ=3B0ℎ×3B0ℎv
R =9B0
2ℎ2v
R
;
(2)根据图像得出t =1.2τ时,Ⅰ区的磁感应强度B =2B 0+0−2B 02τ−τ
×(1.2τ−τ)=1.6B 0,方向向下;Ⅱ区的磁感应强度为B 0,方向向上,穿过线框的磁通量Φ=1.6B 0×ℎ22−B 0ℎ22
=0.3B 0ℎ2; (3)2τ~3τ时间内,根据法拉第电磁感应定律得E 1=ΔΦΔt =ΔB Δt S =B 0τ×ℎ22=B 0ℎ22τ
根据闭合电路欧姆定律得:电流I 1=E 1R =B 0ℎ22τR
根据焦耳定律得:线框中产生的热量Q =
I 12Rτ=(B 0ℎ22τR )2Rτ=B 02ℎ44τR 。
答:(1)线框所受的安培力为9B 02ℎ2v R
; (2)t =1.2τ时穿过线框的磁通量为0.3B 0ℎ2;
(3)2τ~3τ时间内,线框中产生的热量Q 为B 02ℎ44τR 。
【解析】(1)根据切割情况下电动势的表达式求解线框电动势,根据闭合电路欧姆定律求解电流,再根据安培力表达式分别求解t =0时ab 边、cd 边的安培力,合成之后就是线框所受的安培力F ;
(2)根据图像得出t =1.2τ时,Ⅰ区,Ⅱ区的磁感应强度,根据磁通量定义求穿过线框的磁通量Φ;
(3)2τ~3τ时间内,根据法拉第电磁感应定律求解电动势,根据闭合电路欧姆定律求解电流,再根据焦耳定律求解线框中产生的热量Q 。
本题主要考查了电磁感应问题,涉及线框两边切割方向相反的磁场产生感应电动势问题,涉及磁通量变化产生感应电动势问题,也涉及了基本的闭合电路欧姆定律、焦耳定律以及磁通量、安培力计算等,掌握好基本概念和基本规律是正确求解问题的关键。
15.【答案】解:(1)选择水平向右的方向为正方向,A 在传送带上运动时,根据牛顿第二定律可得: μmg =ma
结合运动学公式可得:
v 0=0+at
联立解得:t =v
0μg (2)B 从M 点滑至N 点的过程中,根据动能定理可得:
2mg ×3L −W =12×2m ×(2v 0)2−12×2mv 02
联立解得:W =6mgL −3mv 02 (3)设碰撞后A 和B 的速度分别为v A 和v B ,选择水平向右的方向为正方向,则根据动量守恒定律可得: 2m ×2v 0=2mv A +mv B
根据能量守恒定律可得:
1 2×2mv B2+1
2
mv A2=(1−1
4
)×1
2
×2m×(2v0)2
联立解得:v A1=2
3v0;v B1=5
3
v0
另一解为:v A2=2v0;v B2=v0
根据碰撞的特点可知,A的速度大于B的速度,即第一组解舍去。
离开平台后,药品盒做平抛运动,则有:
L=1
2
gt12
根据题意可得:
s=1
2
(v A2+v B2)t1
联立解得:s=3v0
2√ 2L
g
答:(1)A在传送带上由静止加速到与传送带共速所用的时间为v0
μg
;
(2)B从M点滑至N点的过程中克服阻力做的功为6mgL−3mv02;
(3)圆盘的圆心到平台右端N点的水平距离为3v0
2√ 2L
g。
【解析】(1)对药品盒A进行受力分析,根据牛顿第二定律和运动学公式得出加速的时间;
(2)从M点到N点的过程中,对药品盒B根据动能定理列式得出克服阻力做的功;
(3)根据动量守恒定律和能量守恒定律得出药品盒的速度,结合平抛的运动特点和几何关系得出水平距离s的大小。
本题主要考查了动量守恒定律的相关应用,理解动量守恒定律的条件,结合动能定理和平抛运动的运动学公式即可完成分析。