北京市2023年高考物理模拟题汇编-05动量、机械振动与机械波（有详解）考试试卷

北京市2023年高考物理模拟题汇编-05动量、机械振动与机械波
一、单选题
1．（2023·北京石景山·统考一模）如图所示，在粗细均匀的玻璃管内注满清水，水中放一个红蜡做的小圆柱体N（可视为质点），稳定时N在水中匀速上浮。现将玻璃管轴线与竖直方向y轴重合，在N上升刚好匀速运动时的位置记为坐标原点O，同时玻璃管沿x轴正方向做初速度为零的匀加速直线运动。N依次经过平行横轴的三条水平线上的A、B、C位置，在OA、AB、BC三个过程中沿y轴方向的距离相等，对应的动能变化量分别为、、，动量变化量的大小分别为、、。则下面分析正确的是（　　）
A．，
B．，
C．，
D．，
2．（2023·北京平谷·统考一模）如图所示，质量分别为和（）的两个小球叠放在一起，从高度为h处由静止释放，它们一起下落。已知h远大于两球半径，碰撞前后小球都沿竖直方向运动，不计空气阻力。下列说法正确的是（ ）
A．在下落过程中，两个小球之间存在相互作用的弹力
B．释放后至弹起的过程中，两小球的动量守恒
C．若所有的碰撞都没有机械能损失，且碰撞后弹起的最大高度，则碰撞后弹起的最大高度一定大于2.5h
D．若两球接触处涂有粘胶，从地面弹起后两球粘在一起向上运动，则两球弹起的最大高度为h
3．（2023·北京西城·北京四中校考模拟预测）A、B两滑块在同一气垫导轨上，碰前B滑块静止，A滑块匀速向B滑块运动并发生碰撞，利用闪光照相的方法连续4次拍摄得到的闪光照片如图所示。已知相邻两次闪光的时间间隔为T，在这4次闪光的过程中，A、B两滑块均在0~80cm范围内，且第1次闪光时，滑块A恰好位于x=10cm处。若A、B两滑块的碰撞时间及闪光持续的时间极短，均可忽略不计，则（　　）
A．碰撞发生在第1次闪光后的3T时刻 B．碰撞后A与B的速度相同
C．碰撞后A与B的速度大小之比为1：2 D．A、B两滑块的质量之比为1：3
4．（2023·北京·模拟预测）如图所示，虚线框内存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。a、b、c是三个质量和电荷量都相等的带电粒子，它们从PQ边上的中点沿垂直于磁场的方向射入磁场，图中画出了它们在磁场中的运动轨迹。若不计粒子所受重力，则（　　）
A．粒子a带负电，粒子b、c带正电 B．粒子c在磁场中运动的时间最长
C．粒子c在磁场中的加速度最大 D．粒子c在磁场中的动量最大
5．（2023·北京·模拟预测）我国女子短道速滑队曾在世锦赛上实现女子3000m接力三连冠。观察发现，“接棒”的运动员甲提前站在“交棒”的运动员乙前面，并且开始向前滑行，待乙追上甲时，乙猛推甲一把，使甲获得更大的速度向前冲出。在乙推甲的过程中，忽略运动员与冰面之间在水平方向上的相互作用，则（　　）
A．甲对乙的冲量一定等于乙对甲的冲量
B．甲、乙的动量变化一定大小相等方向相反
C．甲的动能增加量一定等于乙的动能减少量
D．甲与乙的加速度大小相等方向相反
6．（2023·北京·模拟预测）北京冬奥会于2022年2月4日开幕，在2月8日进行的自由式滑雪女子大跳台比赛中，选手谷爱凌获得了中国在该项目历史上第一块金牌。如图所示为“大跳台”赛道的示意图，由助滑道、起跳台、着陆坡、停止区组成。下列说法正确的是（　　）
A．助滑时运动员下蹲，同时双臂向后紧贴身体，以减小起跳时的速度
B．运动员在助滑道加速下滑时一直处于超重状态
C．运动员在着陆坡落地时，应该让滑雪板的前端先落地
D．着陆时运动员控制身体屈膝下蹲，可以减小平均冲击力
7．（2023·北京·模拟预测）如图所示，一条轻绳跨过定滑轮，绳的两端各系一个小球a和b，用手托住球b，当绳刚好被拉紧时，球b离地面的高度为h，球a静止于地面。已知球a的质量为m，球b的质量为3m，重力加速度为g，定滑轮的质量及轮与轴间的摩擦均不计。若无初速度释放球b，则下列判断正确的是（ ）
A．在球b下落过程中，绳子的拉力大小为
B．在球b下落过程中，球b的机械能减小3mgh
C．在球b下落过程中，球a的机械能增加
D．在球b下落过程中，绳对球a拉力冲量大小为
8．（2023·北京·模拟预测）如图所示，若令x轴和y轴分别表示某个物理量，则图像可以反映某种情况下物理量之间的关系，图线上任一点的切线斜率、图线与x轴围成的面积有时也有相应的物理含义。A为图线上一点，过A点作图线的切线交y轴于M点，过A点作垂线交x轴于N点，切线AM的斜率记为k，图线与x轴围成的阴影面积记为S。下列说法正确的是（ ）
A．对于一段只含有电热元件的电路，若x轴表示电流I，y轴表示电压U，斜率k可以表示电热元件的电阻大小
B．对于某电容器的充电过程，若x轴表示电量q，y轴表示电容器两端电压U，斜率k可以表示电容器的电容大小
C．对于做匀变速曲线运动的物体，若x轴表示运动时间t，y轴表示物体所受合力F，面积S可以表示时间t内的合外力冲量大小
D．对于做圆周运动的物体，若x轴表示半径r，y轴表示角速度ω，面积S可以表示对应半径变化的线速度大小的变化
9．（2023·北京东城·汇文中学校考一模）如图所示，静止在光滑水平桌面上的物块A和B用一轻质弹簧栓接在一起，弹簧处于原长。一颗子弹沿弹簧轴线方向射入物块A并留在其中，射入时间极短。下列说法中正确的是（　　）
A．子弹射入物块A的过程中，子弹和物块A的机械能守恒
B．子弹射入物块A的过程中，子弹对物块A的冲量大小大于物块A对子弹的冲量大小
C．子弹射入物块A后，两物块与子弹的动能之和等于射入物块A前子弹的动能
D．两物块运动过程中，弹簧最短时的弹性势能等于弹簧最长时的弹性势能
10．（2023·北京·模拟预测）如图所示，光滑的水平面上，子弹以速度v0射入木块，最后留在木块中随木块一起匀速运动，子弹所受阻力恒定不变，下列说法正确的是（　　）
A．子弹和木块系统动量守恒，机械能守恒
B．子弹对木块所做的功小于子弹克服木块阻力所做的功
C．子弹减少的动能等于木块增加的动能
D．子弹速度的减少一定等于木块速度的增加
11．（2023·北京丰台·统考一模）图甲为水平放置的弹簧振子，图乙为该弹簧振子的频闪照片。拍摄时底片沿着垂直于小球振动的方向从下向上匀速运动。图乙中M为时刻拍摄的小球的像，N为时刻拍摄的小球的像，不计阻力。下列说法正确的是（　　）
A．小球在、时刻的加速度方向相同
B．增大底片匀速运动的速度，同样尺寸的底片上拍摄小球像的个数减少
C．小球从时刻运动至平衡位置的时间大于从时刻运动至平衡位置的时间
D．从时刻到时刻的过程中，弹簧的弹性势能逐渐减小，小球的动能逐渐增大
12．（2023·北京平谷·统考一模）如图，细绳一端固定于悬挂点P，另一端系一小球。在悬挂点正下方Q点处钉一个钉子。小球从A点由静止释放，摆到最低点O的时间为，从O点向右摆到最高点B（图中未画出）的时间为。摆动过程中，如果摆角始终小于5°，不计空气阻力。下列说法正确的是（ ）
A．，摆球经过O点前后瞬间，小球的速率不变
B．，摆球经过O点前后瞬间，小球的速率变大
C．，摆球经过O点前后瞬间，摆线上的拉力大小不变
D．，摆球经过O点前后瞬间，摆线上的拉力变大
13．（2023·北京石景山·统考一模）一列沿x轴传播的简谐横波在某时刻的图像如图所示，此时处质点的速度沿y轴正方向。下列说法正确的是（　　）
A．该简谐横波沿x轴负方向传播
B．该时刻，处的质点速度最大
C．该时刻，处的质点速度最大
D．经过1个周期，处的质点运动的路程是8m
14．（2023·北京平谷·统考一模）一列简谐横波在时的波形图如图所示。介质中处的质点P沿y轴方向做简谐运动的表达式为（y的单位是cm）。则下列说法正确的是（　　）
A．该波的波长，振幅
B．处的质点此刻具有最大速度
C．该波沿x轴负方向传播
D．这列波的波速
15．（2023·北京西城·北京四中校考模拟预测）如图所示是一列简谐横波t=0时刻的图像，经过时间，恰好第三次重复出现图示的波形。根据以上信息，下面各项不能确定的是（　　）
A．波的传播速度的大小 B．经过时间，质点P通过的路程
C．t=0.6s时刻质点P的速度方向 D．t=1.0s时刻的波形图
16．（2023·北京·模拟预测）某列简谐横波在t1=0时刻的波形如图甲中实线所示，t2=3.0s时刻的波形如图甲中虚线所示，若图乙是图甲a、b、c、d四点中某质点的振动图像，下列说法中正确的是（　　）
A．在t1=0时刻质点b沿y轴正方向运动
B．图乙是质点d的振动图像
C．从t1=0到t2=3.0s这段时间内，质点a通过的路程为1.5m
D．t3=9.5s时刻质点c沿y轴正方向运动
17．（2023·北京·模拟预测）图甲是沿x轴正向传播的某简谐横波在某时刻的波形图。图乙是介质中质点P的振动图像。由此可知图甲可能是以下哪个时刻的波形图（　　）
A． B． C． D．
18．（2023·北京·模拟预测）下图是某绳波形成过程的示意图。质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，带动质点2，3，4，…各个质点依次上下振动，把振动从绳的左端传到右端，相邻编号的质点间距离为2cm。已知t=0时，质点1开始向上运动；t=0.2s时，质点1到达上方最大位移处，质点5开始向上运动。则（　　）
A．这列波传播的速度大小为0.2m/s
B．t=1.0s时，振动刚好传到质点20
C．t=0.6s时，质点12正在向下运动
D．t=0.6s时，质点9处于上方最大位移处
19．（2023·北京·模拟预测）一列沿x轴方向传播的简谐横波，波速为。M、P和Q是介质中三个质点，时刻波形如图所示，此时质点P沿y轴正方向运动。下列说法正确的是（　　）
A．波沿x轴正方向传播
B．波的周期为8s
C．经过2s质点M移动到处
D．质点P和Q的振动步调一致
20．（2023·北京东城·汇文中学校考一模）声波是一种机械波，具有波的特性，关于声波下列说法中正确的是（　　）
A．不同频率的声波在空气中相遇时不会叠加
B．高频声波和低频声波相遇时能发生干涉现象
C．相同条件下，低频声波比高频声波更容易发生衍射现象
D．不同频率的声波在空气中相遇时频率均会发生改变
21．（2023·北京东城·汇文中学校考一模）甲、乙两弹簧振子的振动图像如图所示，由图像可知（　　）
A．任一时刻两振子的回复力方向都相同
B．甲、乙两振子振动频率之比为2：1
C．甲的加速度为零时，乙的加速度也为零
D．甲的速度为零时，乙的速度也为零
二、多选题
22．（2023·北京·模拟预测）A、B两个物块在光滑的水平地面上发生正碰，碰撞时间极短，两物块运动的图像如图所示，则下列判断正确的是（　　）
A．碰撞后A、B两个物块运动方向相同
B．碰撞前、后A物块的速度大小之比为5：3
C．A、B的质量之比m1：m2=2：3
D．此碰撞为弹性碰撞
23．（2023·北京·统考模拟预测）在均匀介质中，各质点的平衡位置在同一直线上，相邻两质点的距离均为s，如图甲所示，振动从质点1开始向右传播，质点1开始运动时的速度方向向上，经过时间t，前13个质点第一次形成如图乙所示的波形，关于这列波的周期和波速下列说法正确的是（　　）
A．这列波的周期为 B．这列波的周期为
C．这列波的传播速度 D．这列波的传播速度
三、解答题
24．（2023·北京丰台·统考一模）跑酷不仅可以强健体质，也可使得自身反应能力更加迅速。现有一运动员在图示位置起跳，运动过程姿势不变且不发生转动，到达墙面时鞋底与墙面接触并恰好不发生滑动，通过鞋底与墙面间相互作用可以获得向上的升力。已知运动员起跳时速度为，与水平方向夹角为θ，到达墙壁时速度方向恰好与墙面垂直，运动员鞋底与墙面的动摩擦因数为μ（），最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，全过程忽略空气阻力影响。
（1）求运动员起跳时的水平分速度与竖直分速度；
（2）运动员与墙发生相互作用的时间为t，蹬墙后速度竖直向上，不再与墙发生相互作用，求蹬墙后运动员上升的最大高度H；
（3）若运动员蹬墙后水平方向速度大小不变，方向相反，为了能够到达起跳位置的正上方，且距离地面高度不低于蹬墙结束时的高度，求运动员与墙发生相互作用的最长时间。
25．（2023·北京西城·北京四中校考模拟预测）2022年北京冬奥会自由式滑雪女子大跳台比赛中，中国队运动员谷爱凌力压世界排名第一的选手，最后一跳以向左偏轴转体1620°的动作完美逆转（如图1），获得个人首金。大跳台比赛比赛场地分为助滑区、起跳台、着陆坡和终点区域四个部分。图2是某技术公司对谷爱凌夺冠一跳的“高度-时间”分析。已知谷爱凌及身上的装置总质量为m=65kg。根据这些信息回答下述问题
（1）不考虑运动员转体的动作，将运动员看做质点。
a、设助滑出发区距地面高度为，运动员从静止出发，从起跳台起跳后能达到的最大高度距地面为，不计人体能量的消耗、不计一切摩擦，求运动员在最高点的速度大小v（用字母表示）；
b、请你根据图2中的信息，估算v大小；
c、运动员落到着陆坡时，垂直坡面方向的速度在极短时间内减为0，因此运动员要承受极大的冲击力。设运动员在最高点速度约为v=20m/s，落到着陆坡时的速度方向与水平成，着陆坡的倾角，雪板与坡面经大约的撞击时间后继续滑行。请根据以上条件估算运动员受到的冲击力。（保留1位有效数字）（可能会用到数据：，，，）（提示，先写表达式，再代数）。
（2）考虑运动员的转体动作。
a、若谷爱凌在空中腾空的时间约为3s，在空中转动的角速度几乎不变，求她在空中转动的角速度大小；
b、物体转动动能可以理解为各部分绕轴转动的动能之和。已知物体转动的惯性用物理量I来描述，它的名称为“转动惯量”，物体转动的快慢用角速度描述。请类比质点动能表达式，写出物体转动动能表达式；
c、若将谷爱凌在空中转动，理想化为一个半径约为0.20m的圆柱体的转动，已知圆柱体的转动惯量为（m为圆柱体质量，R为圆柱体半径），并假设谷爱凌在冲出跳台的瞬间（约0.02s）内获得足够的角速度，请问她瞬间转体爆发的功率大约多大？（保留1位有效数字）。
26．（2023·北京西城·北京四中校考模拟预测）如图所示，在竖直平面内固定着半径为R的光滑半圆形轨道，A、B两小球的质量分别为m、4m。小球B静止在轨道的最低点处，小球A从离轨道最低点4.5R的高处由静止自由落下，沿圆弧切线进入轨道后，与小球B发生碰撞。碰撞后B球上升的最高点为C，圆心O与C的连线与竖直方向的夹角为60°。两球均可视为质点。求：
（1）A与B球相碰前的速度大小；
（2）第一次与B球相碰后瞬间A球的速度的大小和方向；
（3）A、B球第一次碰撞过程损失的机械能。
27．（2023·北京西城·北京四中校考模拟预测）电磁减震器是利用电磁感应原理的一种新型智能化汽车独立悬架系统。某同学也设计了一个电磁阻尼减震器，图为其简化的原理图。该减震器由绝缘滑动杆及固定在杆上的多个相互紧靠的相同矩形线圈组成，滑动杆及线圈的总质量m＝1.0kg。每个矩形线圈abcd匝数n＝100匝，电阻值，ab边长L＝20cm，bc边长d＝10cm，该减震器在光滑水平面上以初速度向右进入磁感应强度大小B＝0.1T、方向竖直向下的匀强磁场中。求：
（1）刚进入磁场时减震器的加速度大小；
（2）第二个线圈恰好完全进入磁场时，减震器的速度大小；
（3）若减震器的初速度v＝5.0m/s，则滑动杆上需安装多少个线圈才能使其完全停下来？求第1个线圈和最后1个线圈产生的热量比k？不考虑线圈个数变化对减震器总质量的影响。
28．（2023·北京·模拟预测）2021年5月，“天问一号”探测器成功在火星软着陆，我国成为第一个首次探测火星就实现“绕、落、巡”任务的国家。为了简化问题，可认为地球和火星在同一平面上绕太阳做匀速圆周运动，如图1所示。已知地球的公转周期为，公转轨道半径为，火星的公转周期为，火星质量为M。如图2所示，以火星为参考系，质量为的探测器沿1号轨道到达B点时速度为，B点到火星球心的距离为，此时启动发动机，在极短时间内一次性喷出部分气体，喷气后探测器质量变为、速度变为与垂直的，然后进入以B点为远火点的椭圆轨道2。已知万有引力势能公式，其中M为中心天体的质量，m为卫星的质量，G为引力常量，r为卫星到中心天体球心的距离。求
（1）火星公转轨道半径；
（2）喷出气体速度u的大小；
（3）探测器沿2号轨道运动至近火点的速度的大小。
29．（2023·北京·模拟预测）如图所示，水平固定、间距为的平行金属导轨处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度的大小为。导轨上有、两根与导轨接触良好的导体棒，质量均为，电阻均为。现对施加水平向右的恒力，使其由静止开始向右运动。当向右的位移为时，的速度达到最大且刚要滑动。已知两棒与导轨间的动摩擦因数均为，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，不计导轨电阻，重力加速度为。
（1）导体棒刚要滑动时，回路中的电流；
（2）定性画出导体棒所受摩擦力大小随时间变化的图像；
（3）导体棒发生位移的过程中，回路中产生的总焦耳热；
（4）当导体棒达到最大速度时，给一水平向右的瞬时速度（）。请分析此后导体棒的运动情况并求出的最终速度。
30．（2023·北京·模拟预测）如图所示，密封在真空中的两块等大、正对的金属板M、N竖直平行放置，间距为d。将金属板M、N与电源相连，两板间的电压大小恒为U。MN可看作平行板电容器，忽略边缘效应。用一束单色平行光照射金属板M恰好发生光电效应。金属板M的面积为S，逸出功为W，普朗克常量为h。已知单色平行光均匀照射到整个金属板M上，照射到金属板M上的功率为P，能引起光电效应的概率为，光电子从金属板M逸出（不计初速度），经过两板间电场加速后打到金属板N上形成稳定的光电流，电子打到板N上可视为完全非弹性碰撞。电子的质量为m，电荷量为e。忽略光电子之间的相互作用。求：
（1）该单色光的频率；
（2）稳定时光电流的大小I；
（3）光电子对板N的撞击力的大小F；
（4）通过计算说明两金属板间电子的分布规律。
31．（2023·北京·模拟预测）类比是研究问题的常用方法。
（1）情境1：如图甲所示，设质量为的小球以速度与静止在光滑水平面上质量为的小球发生对心碰撞，碰后两小球粘在一起共同运动。求两小球碰后的速度大小v；
（2）情境2：如图乙所示，设电容器充电后电压为，闭合开关K后对不带电的电容器放电，达到稳定状态后两者电压均为U；
a．请类比（1）中求得的v的表达式，写出放电稳定后电压U与、和的关系式；
b．在电容器充电过程中，电源做功把能量以电场能的形式储存在电容器中。图丙为电源给电容器充电过程中，两极板间电压u随极板所带电量q的变化规律。请根据图像写出电容器充电电压达到时储存的电场能E；并证明从闭合开关K到两电容器电压均为U的过程中，损失的电场能；
（3）类比情境1和情境2过程中的“守恒量”及能量转化情况完成下表。
情境1 情境2
动量守恒
损失的电场能
减少的机械能转化为内能
32．（2023·北京东城·汇文中学校考一模）接触物体之间的相互作用，如绳中的拉力、接触面间的压力、支持力等是生活中常见的力的作用。在处理这些相互作用时，我们常用到一些理想模型：如物体间通过轻绳连接，斜面与平面间通过光滑小圆弧连接，等等。这些理想化的连接条件与一般的情形相比有哪些区别和联系呢？请分析以下问题。
(1)如图1所示，质量均匀分布的长绳AB质量为m，绳长为l，B端与一质量为M的物块相连，物块可视为质点。现在A端作用一个大小恒定为F的水平外力，使绳拉着物块沿光滑水平面做直线运动。
a.求在绳内距A端x处绳的拉力FT与x的关系；
b.请证明：若绳质量m远小于物块质量M，可认为绳中拉力处处相等，且等于绳端点受到的力。
(2)如图2所示，斜面与平面（在水平方向）之间通过光滑小圆弧连接，可视为质点的小物体从斜面上某处下滑，通过小圆弧滑到平面上。
a.在沿连接处的小圆弧滑下的过程中，请说明支持力对小物体运动状态的改变起什么作用？
b.若斜面与平面间没有小圆弧，而是直接相接，如图3所示，将小物体从斜面上较高位置释放，若小物体的材质使得小物体碰到平面后不反弹，请通过分析和必要的计算说明碰触平面后小物体可能的运动情况及对应的条件。（小物体与平面碰触的时间很短，可不考虑重力的作用；请对论证过程中用到的物理量加以说明）
33．（2023·北京石景山·统考一模）如图所示，长度为 l 的轻绳上端固定在O点，下端系一质量为 m 的小球（小球的大小可以忽略、重力加速度为）．
（1） 在水平拉力F的作用下，轻绳与竖直方向的夹角为α，小球保持静止．画出此时小球的受力图，并求力F的大小；
（2）由图示位置无初速释放小球，不计空气阻力．求小球通过最低点时:
a．小球的动量大小；
b．小球对轻绳的拉力大小．
34．（2023·北京·模拟预测）如图甲所示，劲度系数为k的轻质弹簧上端固定，下端连接质量为m的小物块。以小物块的平衡位置为坐标原点O，以竖直向下为正方向建立坐标轴Ox。现将小物块向上托起，使弹簧恢复到原长时将小物块由静止释放，小物块在竖直方向做往复运动，且弹簧始终在弹性限度内。
(1)以小物块经过平衡位置向下运动过程为例，通过推导说明小物块的运动是否为简谐运动；
(2)求小物块由最高点运动到最低点过程中，重力势能的变化量ΔEP1、弹簧弹性势能的变化量ΔEP2；
(3)在图乙中画出由最高点运动到最低点过程中，小物块的加速度a随x变化的图象，并利用此图象求出小物块向下运动过程中的最大速度。
参考答案：
1．A
【详解】由于小圆柱体N竖直方向上做匀速直线运动，且在OA、AB、BC三个过程中沿y轴方向的距离相等，令为，可知OA、AB、BC三个过程经历时间相等，则有
小圆柱体在水平方向上做初速度为零的匀加速直线运动，则小圆柱体运动至A、B、C位置水平方向的分位移分别为
，，
则有
，
根据动能定理有
，，
解得
根据动量定理有
，，
解得
综合上述有
，
故选A。
2．C
【详解】A．在下落过程中，两个小球都做自由落体运动，故两个小球之间无相互作用力，A错误；
B．释放后至弹起的过程中，两小球所受合力不为0，故动量不守恒，B错误；
C．整个过程中两小球的机械能守恒，根据机械能守恒定律
由题知
解得
故C正确；
D．若两球接触处涂有粘胶，从地面弹起后两球粘在一起向上运动，属于完全非弹性碰撞，有一部分机械能转化为内能，故两球弹起的最大高度为应小于h，故D错误。
故选C。
3．D
【详解】A．由于碰前A滑块匀速运动，由图像知，碰撞发生在60cm位置，因此碰撞发生第1次闪光后的时刻，A错误；
BC．由于碰撞发生在第1次闪光后的时刻，碰后在0.5T时间内，A、B两滑块位移大小相等，方向相反，因此碰撞后A与B的速度大小相等，方向相反，碰撞后A与B的速度大小之比为1：1，B、C错误；
D．利用图中的数据可知，碰撞前A的速度大小是碰后A速度大小的2倍，碰撞过程中，根据动量守恒可知
解得
D正确。
故选D。
4．B
【详解】A．根据左手定则可知，粒子a带正电，粒子b、c带负电，故A错误；
B．带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律有
且
解得
三个带电粒子的质量和电荷量都相等，故三个粒子在同一磁场中运动的周期相等，粒子c的轨迹对应的圆心角最大，所以粒子c在磁场中运动的时间最长，故B正确；
C．根据牛顿第二定律有
解得
粒子c的轨迹半径最小，速度最小，所以粒子c的加速度最小，故C错误；
D．根据可知，粒子c的动量最小，故D错误。
故选B。
5．B
【详解】A．甲、乙组成的系统动量守恒，甲对乙的冲量与乙对甲的冲量，大小相等，但是方向相反，A错误；
B．甲、乙组成的系统动量守恒，甲、乙的动量变化大小相等，方向相反，B正确；
C．在推动过程中，甲、乙之间的相互作用力等大反向，但无法确定对地位移的大小关系，因此无法判断做功的关系，即甲的动能增加量不一定等于乙的动能减少量，C错误；
D．甲、乙的质量关系未知，无法判断加速度的大小关系，D错误。
故选B。
6．D
【详解】A．助滑道上运动员下蹲，双臂向后紧贴身体，以减小起跳时的空气阻力，增加起跳速度，A错误；
B．运动员在助滑道上加速下滑时，运动员有竖直向下的分加速度，则运动员处于失重状态，B错误；
C．滑雪越过雪坡落地时，摩擦力是向后的，如果用前端落地，由于惯性容易发生摔倒的现象，故C错误；
D．着陆时运动员控制身体屈膝下蹲，延长落地时间，从而减小平均冲击力，D正确。
故选D。
7．C
【详解】A．以a、b研究对象，根据牛顿第二定律
3mg - mg = 4ma
解得
对a球受力分析有
T - mg = ma
解得
A错误；
B．在球b下落过程中，球b的机械能减小量，即拉力做的功
B错误；
C．在球b下落过程中，球a的机械能的增加量，即拉力做的功
C正确；
D．在球b下落过程中，根据
解得
则在球b下落过程中，绳对球a拉力冲量大小为
D错误。
故选C。
8．C
【详解】A．若x轴表示电子原件两端的电压U，y轴表示流过它的电流I，而
则图像切线的斜率不表示电阻大小，A错误；
B．根据电容的定义式
对于某电容器的充电过程，若x轴表示电量q，y轴表示电容器两端电压U，斜率k不可以表示电容器的电容大小，B错误；
C．对于做匀变速曲线运动的物体，若x轴表示运动时间t，y轴表示物体所受合力F，则合外力冲量为
I = Ft
根据微元法可知，面积S可以表示时间t内的合外力冲量大小，C正确；
D．对于做圆周运动的物体，若x轴表示半径r，y轴表示角速度ω，对应半径变化的线速度大小为
v = ωr
则面积S不可以表示对应半径变化的线速度大小的变化，D错误。
故选C。
9．D
【详解】A．子弹射入物块A的过程中，为完全非弹性碰撞动能损失最大，动能转化为内能，则子弹和物块A的机械能不守恒，所以A错误；
B．子弹射入物块A的过程中，子弹对物块A的冲量大小等于物块A对子弹的冲量大小，所以B错误；
C．子弹射入物块A后，两物块与子弹的动能之和小于射入物块A前子弹的动能，因为这过程有动能转化为内能，所以C错误；
D．两物块运动过程中，弹簧最短时与弹簧最长时都是两物体具有共同速度时，有
则弹簧最短时的弹性势能等于弹簧最长时的弹性势能，所以D正确；
故选D。
10．B
【详解】A．水平面光滑，子弹击中木块过程系统所受合外力为零，系统动量守恒，因为存在阻力做功，产热，故机械能减小，故A错误；
B．子弹射入木块的过程中，子弹克服阻力做功等于产生的内能和木块的动能增量之和，子弹对木块所做的功等于木块动能增量，故子弹对木块所做的功小于子弹克服木块阻力所做的功，故B正确；
C．子弹克服阻力做功等于子弹减少的动能大于木块增加的动能，故C错误；
D．子弹速度的减少不一定等于木块速度的增加，因为质量关系不确定，故D错误。
故选B。
11．B
【详解】A．小球做简谐振动，加速度方向指向平衡位置，由图可知小球在、时刻的加速度方向相反，A错误；
B．小球做简谐振动的周期不变，增大增大底片匀速运动的速度，则底片运动的时间减少，拍摄小球像的个数减少，B正确；
C．由图可知，点为振幅最大处向平衡位置振动，则小球从时刻运动至平衡位置的时间为,小球在位置先向最大振幅处振动，再向平衡位置运动，从时刻运动至平衡位置的时间大于,所以小球从时刻运动至平衡位置的时间小于从时刻运动至平衡位置的时间，C错误；
D．从时刻到时刻的过程中，弹簧弹力对小球先做正功后做负功，弹簧的弹性势能先减小后增大，小球的动能先增大后减小，D错误。
故选B。
12．D
【详解】因摆角始终小于5°，则小球在钉子两边摆动时均可看作简谐运动因为在左侧摆动时摆长较长，根据
可知，左侧周期较大，因摆球在钉子两边摆动的时间均为所在摆周期的，可知
细绳碰钉子的瞬间，由于小球水平方向合力为零，可知小球的速率不变；摆球经过O点时，由牛顿第二定律有
摆球经过O点碰钉子后，做圆周运动的半径r减小，则绳子拉力变大。
故选D。
13．C
【详解】A．由于此时处质点的速度沿y轴正方向，根据同侧法可知，该简谐横波沿x轴正方向传播，A错误；
B．质点在平衡位置的速度最大，在振幅位置的速度为0，该时刻，处的质点位移波峰位置，即位于振幅处，其速度最小，速度为0，B错误；
C．根据上述，该时刻，处的质点处于平衡位置，其速度最大，C正确；
D．经过1个周期，处的质点运动的路程为
D错误。
故选C
14．A
【详解】A．由波形图，可直接判断出该波的波长，振幅，故A正确；
B．由波形图知，处的质点此刻在负向最大位移处，速度为零，故B错误；
C．根据质点P沿y轴方向做简谐运动的表达式为，可知下一时刻，P质点将向y轴正方向振动，根据同侧法，可知该波沿x轴正方向传播，故C错误；
D．根据质点P沿y轴方向做简谐运动的表达式为，可得这列波的周期为
得波速
故D错误。
故选A。
15．C
【详解】A．经过时间，恰好第三次重复出现图示的波形，可知周期为
由波形图可知波长为，则波速为
故A不满足题意要求；
B．由于
且时刻，质点P处于平衡位置，则经过时间，质点P通过的路程为
故B不满足题意要求；
C．因为不清楚波的传播方向，所以无法确定时刻质点P点的速度方向，故C满足题意要求；
D．由于
可知时刻的波形图与时刻的波形图关于轴对称，即时刻的波形可以确定，故D不满足题意要求。
故选C。
16．D
【详解】A．由图乙可知波的周期为4s，所以从t1=0s到t2=3.0s这段时间是四分之三个周期，结合图甲的波形图可知，波向x轴负方向传播，所以在t1=0时刻质点b沿y轴负方向运动，故A错误；
B．由图乙可知t1=0时刻该质点正位于正向最大位移处，所以图乙是质点a的振动图像，故B错误；
C．从t1=0到t2=3.0s这段时间内，质点a通过的路程为
故C错误；
D．t1=0时刻时，质点c刚好位于负向最大位移处，且
所以t3=9.5s时刻质点c沿y轴正向运动，故D正确。
故选D。
17．D
【详解】从图乙中可以看出，P点t=0时刻是从平衡位置开始向下振动的，而在：时，在波谷处，时刻是从平衡位置向上振动的。t=0.3s时，在波峰处，t=0.4s时在平衡位置向下振动。结合图甲知道，波向右传播，P点正从平衡位置向下振动。所以甲图可能是P点时刻的波形图。
故选D。
18．D
【详解】A．由题意得，波长和周期分别为
，
波速为
A错误；
B．t=1.0s时，传播距离为
相邻编号的质点间距离为2cm，振动刚好传到质点21，B错误；
C．振动传播到质点12的时间为
t=0.6s时，质点12振动了0.05s，小于四分之一周期，则质点12正在向上运动，C错误；
D．振动传播到质点9的时间为
t=0.6s时，质点9振动了0.2s，等于四分之一周期，说明此时质点9处于上方最大位移处，D正确。
故选D。
19．A
【详解】A．根据题意，由同侧法可得，波沿x轴正方向传播，故A正确；
B．由图可知，该波的波长为，由公式可得，波的周期为
故B错误；
C．质点不随波的传播移动，故C错误；
D．由图可知，质点P和Q的距离为半个波长，则质点P和Q的振动步调相反，故D错误。
故选A。
20．C
【详解】A．不同频率的声波在空气中相遇时也能叠加，只是不能产生干涉，选项A错误；
B．高频声波和低频声波相遇时因频率不同，不能发生干涉现象，选项B错误；
C．相同条件下，低频声波比高频声波波长较大，更容易发生衍射现象，选项C正确；
D．不同频率的声波在空气中相遇时频率不会发生改变，选项D错误。
故选C。
21．C
【详解】A．任一时刻两振子的回复力方向可能相同，也可能相反，所以A错误；
B．由图像可知甲、乙两振子振动周期之比为2：1，根据
可知，甲、乙两振子振动频率之比为1：2，所以B错误；
C．由图像可知处于平衡位置时，加速度为0，所以甲的加速度为零时，乙的加速度也为零，则C正确；
D．甲的速度为零时，乙的速度也最大，所以D错误；
故选C。
22．CD
【详解】A．因为图像的斜率表示速度，且斜率的正负表示速度的方向，由图像可知，碰撞后A、B两个物块运动方向相反，故A错误；
B．由图像可得，碰撞前A物块的速度为
碰撞后A物块的速度为
所以碰撞前、后A物块的速度大小之比为5:1，故B错误；
C．同理可得，碰撞前、后B物块的速度分别为
设A、B的质量分别为，，则由动量守恒定律得
解得
m1：m2=2：3
故C正确；
D．因为碰撞前后机械能分别为
即碰撞前后系统机械能守恒，故此碰撞为弹性碰撞，故D正确。
故选CD。
23．BD
【详解】AB．由波形图可知，经过时间t，波已经传到了第17个质点处，即传播了2个波长，则
t=2T
则
选项A错误，B正确；
CD．这列波的传播速度
选项C错误，D正确。
故选BD。
24．（1），；（2）；（3）
【详解】（1）水平方向分速度
竖直方向分速度
（2）设墙对运动员平均弹力大小为N，平均最大静摩擦力为f，蹬墙后运动员获得竖直向上的速度为，人质量为m，设水平向右为正方向，由动量定理得
设竖直向上为正方向，由动量定理得
其中
联立得
运动员蹬墙结束后竖直方向做匀减速直线运动至速度为零，由
得
（3）设墙对运动员平均弹力大小为，平均最大静摩擦力为，蹬墙后运动员获得竖直向上的速度为v，与墙发生相互作用的时间为，人的质量为m，设水平向右为正方向，由动量定理得
设竖直向上为正方向，由动量定理得
其中
联立得
设运动员起跳位置离墙面水平距离为x，到达墙面所需时间为，离墙后到达起跳位置正上方的运动时间为，起跳后水平方向做匀速直线运动，得
，
运动员离墙后水平方向做匀速直线运动，竖直方向做初速度为v，加速度为g的匀变速直线运动，当竖直位移为0时，水平位移不小于x。根据上述分析，得
，
联立式
作用的最长时间为
25．（1）a、 ；b、 ；c、（2）a、 ；b、；c、
【详解】（1）a、根据机械能守恒
解得
b、根据图像可得
解得
c、从最高点到斜坡的运动为平抛，则落到斜坡时
速度垂直斜坡的分量为
根据动量定量
解得
（2）a、角速度
b、转动动能
c、根据功能关系
解得
26．（1）；（2），方向向右；（3）2mgR
【详解】（1）根据机械能守恒可知
可得A球与B球相碰前的速度大小
（2）碰撞后，B球上升到C点，根据机械能守恒
可得B球碰后的速度
球A与B碰撞过程中，满足动量守恒
可得第一次与B球相碰后瞬间A球的速度
负号表示碰后A球速度水平向右，大小为。
（3）A、B球第一次碰撞过程损失的机械能
代入数据可得
27．（1）；（2）0.2m/s；（3）96
【详解】（1）减震器受到的安培力为
刚进入磁场减速瞬间减震器的加速度为
（2）设向右为正方向，对减震器进行分析，由动量定理可得
解得
（3）由上述小题得，每一个线圈进入磁场的过程中，减震器速度减小量
线圈的个数为
个
则需要13个线圈，只有进入磁场的线圈产生热量，线圈产生的热量等于动能的减少量。
第一个线圈恰好完全进入磁场时
最后一个线圈刚进入磁场时
因此
28．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）根据开普勒第三定律有
解得
（2）喷出气体的质量为
解法一：
喷出气体前探测器与所喷出气体组成的系统初动量
喷出气体后探测器末动量为
喷出气体前后、方向垂直，建立如图所示Oxy直角坐标系。
喷出气体速度u在x、y方向上的分量分别为ux、uy，根据动量守恒定律，x方向有
y方向有
喷出气体速度满足
联立可得
解法二：
由系统动量守恒，可得动量关系如图所示
则有
解得
（3）由开普勒第二定律得
即有
根据能量守恒定律有
解得
29．（1）；（2） ；（3）；（4）见解析
【详解】（1）设导体棒刚要滑动时，对导体棒，根据受力平衡可得
解得
（2）导体棒未滑动前，所受摩擦力为静摩擦力，大小等于安培力，随着导体棒速度增大，回路中感应电流变大，导体棒所受的安培力变大，导体棒做加速度逐渐减小的加速运动，电流变化率逐渐变小，则导体棒所受摩擦力随时间的变化率逐渐变小，导体棒滑动后，摩擦力为滑动摩擦力，恒定不变，导体棒所受摩擦力f大小随时间t变化的图像如图所示
（3）导体棒刚要滑动时，此时导体棒速度达到最大，则有
整个过程中对系统，由功能关系可得
联立解得
（4）当导体棒达到最大速度时，给一水平向右的瞬时速度（），此瞬间电流回路电流为
则有
可知导体棒做加速运动，导体棒做减速运动，根据
可知回路的电流增大，导体棒受到的安培力增大，当安培力等于滑动摩擦力时，导体棒的加速度为零，导体棒做匀速运动，综上所述可知，导体棒做初速度为，加速度逐渐减小的减速运动，当加速度减至0时，做匀速运动，由于
可知导体棒获得瞬时速度后，、组成的系统满足动量守恒，设最终导体棒的速度为，导体棒的速度为，对、系统，由动量守恒可得
当导体棒加速度减为0时，有
联立解得
30．（1）；（2）；（3）；（4），即单位体积内电子数与到金属板M的距离的平方根成反比。
【详解】（1）单色光照射在金属板上恰好发生光电效应，故有
解得
（2）设稳定时，任意时间内到达金属板M上的光子个数
则时间内产生的光电子个数为
（3）设光电子到达N板时速度为v，粒子在极板间加速，根据动能定理得
时间内，到达N板光电子与板发生完全非弹性碰撞；根据动量定理，电子受到的平均作用力为
根据牛顿三定律
（4）平行板方向的平面内，电子均匀分布。因为电流处处相同，距离金属板M越近的平面内，电子的速度越小，电子分布越密集。电子加速到与金属板M的距离为x处，速度为根据动能定理
任意时间内，截面积为S，长为的柱体内电子个数
则
单位体积的电子数与到金属板M的距离的平方根成反比。
31．（1）；（2），证明看详解；（3）情境1中填损失的机械能为，情境2第一个空填电荷守恒，情境2第三个空填失的电场能转化为内能
【详解】（1）根据动量定理，有
有
故两小球碰后的速度大小为。
（2）a．根据题意，进行类比，有
得
故关系式为。
b．根据图像，有
损失电场能为
代入U的关系式，可得
因
则有
（3）[1]对情景1的第二个空，类比情境2中第二个空，则情境1中填损失的机械能，有
，
则有
故该空填损失的机械能为。
[2]对情境2中的第一个空类比情境1中第一个空，对情境1中第一个空，动量为，而对于情境2，C与U的乘积表示电荷，所以该空填电荷守恒。
[3]类比情境1中第三个空，情境2中的三个空可填损失的电场能转化为内能。
32．(1) a . ，b.见解析；(2)a.见解析，b.见解析
【详解】(1)a.以物块和绳的整体为研究对象，由牛顿第二定律有
以物块和与其相连的长为（l―x）的绳为研究对象，由牛顿第二定律有
联立解得
b.由上式可知，当M>>m时，对于x在0到l之间取任意值时，都有
即若绳质量m远小于物块质量M，可认为绳中拉力处处相等，且等于绳端点受到的力。
(2) a.在沿连接处的小圆弧滑下的过程中，支持力能改变小物体速度的方向；
b.设小物体与平面相互作用时，竖直方向的弹力为FN，水平方向的摩擦力为 FN；设相互作用前瞬间，小物体水平分速度和竖直分速度的大小分别为v0cosα和v0sinα，经过时间Δt后分别变为vx和 vy。小物体与平面作用后的运动情况与其材质有关。
依据题目条件，小物体的材质使得其碰到平面后不反弹，则存在以下两种可能：
①若在Δt时间内，小物体的竖直分速度vy变为零的同时，水平分速度vx也变为零，则小物体静止于斜面底端很近的位置。这种情况由于在竖直方向上
在水平方向上
可知发生这种情况要求
=
如>，小物体也静止于斜面底端。
②若<，则竖直分速度vy为零时，水平分速度vx还不为零，则小物体在平面上以vx为初速度，―g为加速度做减速运动直至停下。
33．（1） ；mgtanα；（2）；
【分析】（1）小球受重力、绳子的拉力和水平拉力平衡，根据共点力平衡求出力F的大小．
（2）根据机械能守恒定律求出小球第一次到达最低点的速度，求出动量的大小，然后再根据牛顿第二定律，小球重力和拉力的合力提供向心力，求出绳子拉力的大小．
【详解】（1）小球受到重力、绳子的拉力以及水平拉力的作用，受力如图
根据平衡条件，得拉力的大小：
（2）a．小球从静止运动到最低点的过程中，
由动能定理：
则通过最低点时，小球动量的大小：
b．根据牛顿第二定律可得：
根据牛顿第三定律，小球对轻绳的拉力大小为：
【点睛】本题综合考查了共点力平衡，牛顿第二定律、机械能守恒定律，难度不大，关键搞清小球在最低点做圆周运动向心力的来源．
34．(1)是简谐运动；(2)；；(3) ；
【详解】(1)设小物块位于平衡位置时弹簧的伸长量为，则有
可得
小物块运动到平衡位置下方处，受力如图所示
此时弹簧弹力大小为
小物块所受合力为
即小物块所受合力与其偏离平衡位置的位移大小成正比，方向相反，说明小物块的运动是简谐运动；
(2)根据简谐运动对称性的特点，小物块由最高点运动到最低点过程中，下降的高度为，重力势能的变化量为
根据机械能守恒定律得
其中
解得弹簧弹性势能的变化量为
(3)由最高点运动到最低点过程中，小物块的加速度随变化的图象如图所示
当时小物块的速度最大，设合外力做功为，根据图中图线（或）与横轴所围面积得
根据
可得小物块向下运动过程中的最大速度为
试卷第1页，共3页
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