山东省济南市2022-2023高二下学期物理开学学情检测（期末考）试卷

山东省济南市2022-2023学年高二下学期物理开学学情检测（期末考）试卷
一、单选题
1．（2023高二下·济南开学考）我国已经成功掌握并实际应用了特高压输电技术。假设从A地到B地原采用超高压输电，在保持输送的电功率和输电线电阻都不变的条件下，当换用电压更高的特高压输电后，下列说法正确的是（　　）
A．输电线两端的电压变大 B．输电线流过的电流变大
C．输电线损失的电功率变小 D．输送到B处的电功率变小
2．（2023高二下·济南开学考）如图所示，某同学在练习用头颠球。若某次足球被竖直顶起，在空中运动一段时间后又落回原位置，足球在空中运动过程中所受空气阻力大小不变，下列说法正确的是（　　）
A．足球在空中整个运动过程中重力的冲量为零
B．足球在空中整个运动过程中阻力的冲量为零
C．足球在空中整个运动过程中合外力的冲量为零
D．足球上升阶段动量的减少量大于下落阶段动量的增加量
3．（2023高二下·济南开学考）如图所示，M、N两点有两根互相平行的长直导线，与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的恒定电流，a点在MN的中垂线上。已知平行纸面方向还存在着匀强磁场，a点的磁感应强度为0，则该匀强磁场的方向为（　　）
A．垂直于MN向上 B．垂直于MN向下
C．平行于MN向右 D．平行于MN向左
4．（2023高二下·济南开学考）将一根绝缘硬质细导线绕成如图所示的闭合线圈，其中大圆半径为R，小圆半径为r。大圆处在垂直线圈平面向里的磁场中，小圆处在垂直线圈平面向外的磁场中。两磁场的磁感应强度大小均为B，且，和k均为常量，则线圈中总的感应电动势大小为（　　）
A． B． C． D．
5．（2023高二下·济南开学考）如图所示，一单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，产生的感应电动势。已知线圈电阻为，与线圈相连的外电路电阻。下列说法正确的是（　　）
A．交流电的电动势有效值为10V
B．时，穿过线圈磁通量为零
C．从至内，通过电阻R的电荷量为
D．—个周期内电阻R上产生的焦耳热为1.6J
6．（2023高二下·济南开学考）空间存在着匀强磁场和匀强电场，电场的方向沿x轴正方向，磁场的方向垂直于xOy平面。一电子从坐标原点O由静止释放，运动过程中经过y轴上的A点。下列说法正确的是（　　）
A．磁场方向垂直于xOy平面向外 B．电子到A点时的速度为零
C．电子可能会经过第一象限 D．电子会重新回到O点
7．（2023高二下·济南开学考）如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比，a、b间接入220V的交流电。灯泡L的电阻恒为，额定电压为24V，定值电阻，，滑动变阻器R的最大阻值为。为使灯泡正常工作，滑动变阻器接入电路的电阻应调节为（　　）
A． B． C． D．
8．（2023高二下·济南开学考）如图所示，U形金属框abcd置于倾角为的固定绝缘斜面上，ab和dc平行，和bc边垂直。一根具有一定电阻的光滑导体棒MN置于金属框上，将金属框与导体棒由静止释放，运动过程中，整个装置始终处于垂直斜面方向的匀强磁场中，MN与金属框始终保持良好接触，且与bc边保持平行。已知金属框与斜面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，且动摩擦因数。整个金属框电阻可忽略，斜面足够长。经过一段时间后（　　）
A．导体棒的加速度趋于恒定值
B．导体棒的速度趋于恒定值
C．金属框的速度趋于恒定值
D．导体棒到金属框bc边的距离趋于恒定值
二、多选题
9．（2023高二下·济南开学考）关于一定质量的物体在运动过程中的受力情况，下列说法正确的是（　　）
A．若物体的位移增大，则物体所受合外力可能为零
B．若物体的速度增大，则物体所受合外力可能为零
C．若物体的动量不变，则物体所受合外力一定为零
D．若物体的动能不变，则物体所受合外力一定为零
10．（2023高二下·济南开学考）利用质谱仪可以分析碘的各种同位素。如图所示，电荷量相同的带正电的与从容器A下方的小孔进入加速电场（初速度忽略不计），经电场加速后从小孔射出，进入垂直纸面的匀强磁场中，最后打在照相底片D上。下列说法正确的是（　　）
A．磁场的方向垂直纸面向里 B．打在b处的是
C．在磁场中运动速度更大 D．在磁场中运动时间更大
11．（2023高二下·济南开学考）在矩形abcO区域内存在一个垂直纸面向外，磁感应强度大小为B的匀强磁场，Oa边长为，ab边长为l。带正电的粒子从O点沿着Ob方向以不同速率射入，已知粒子的质量为m、电荷量为q，粒子所受重力及粒子间相互作用忽略不计。下列说法正确的是（　　）
A．粒子在磁场中运动的最长时间为
B．粒子在磁场中运动的最长时间为
C．若粒子的入射速率，则粒子射出磁场的位置距O点的距离为l
D．若粒子入射的速率为，则粒子垂直于ab边射出
12．（2023高二下·济南开学考）两根平行光滑金属导轨固定放置在水平面上，导轨长，间距，电阻不计，俯视图如甲所示，导轨左端接有的电阻，在导轨左侧范围内存在竖直向上的匀强磁场，且磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示。在时刻，质量，电阻的导体棒ab以的初速度从导轨的最右侧开始向左运动。下列说法正确的是（　　）
A．流过导体棒ab的电流方向始终由a到b
B．前2s流过导体棒ab的电流为1A
C．全过程电阻R上产生的焦耳热为2.5J
D．全过程电阻R上产生的焦耳热为2.25J
三、实验题
13．（2023高二下·济南开学考）验证动量守恒定律的实验装置如图所示。将上端固定有遮光片的两个滑块放置在气垫导轨上，调节两滑块位置，使滑块1位于光电门A的左侧，滑块2位于光电门A与光电门B之间，与光电门所连的数字计时器可记录遮光片通过光电门的时间。已知滑块1的质量，滑块2的质量，遮光片的宽度。请回答下列实验操作中的相关问题。
（1）开动气泵，调节气垫导轨，使气垫导轨水平。
轻推滑块1，使滑块1与滑块2发生弹性碰撞。若与某个光电门相连的数字计时器先后测得两个遮光时间、，则该光电门是光电门　 　（填“A”或“B”）。另一个数字计时器测得遮光时间为。
（2）若两滑块碰撞过程中动量守恒，则满足表达式　 　（用、、、、表示）
（3）某次碰撞测得数据，，，则在此过程中滑块1受到的冲量大小　 　。
14．（2023高二下·济南开学考）某同学利用实验室现有器材设计了测量电源电动势和内电阻的实验，测量电路如图甲所示。
（1）设电源的电动势为E，内电阻为r，电流表内电阻为，电阻箱的电阻为R，电流表的示数为I，则　 　（用E、R、r和表示）。
（2）测出多组R、I的数据，作出图像，如图乙所示，则　 　V。（保留2位有效数字）
（3）该同学在测量过程中调节电阻箱的电阻R，当时电流表恰好满偏。当电阻箱读数如图丙所示时电流表指针静止在满偏刻度的处，此时电阻箱读数为　 　。已知电流表内阻，则电源内阻　 　（保留1位有效数字）。
四、解答题
15．（2023高二下·济南开学考）一个质量的物块静止在粗糙的水平地面上，用一个与水平方向夹角，大小的力拉动物块，如图所示。当力F作用了后撤去。已知物块和地面之间的动摩擦因数，重力加速度g大小取，，。求：
（1）撤去力F时物块的速度大小；
（2）物块在地面上运动的总距离。
16．（2023高二下·济南开学考）水平地面上方h高度有一点P，从P点将一个带电的小球以速度水平向右抛出。已知小球的质量为m，电荷量为，重力加速度为g。
（1）若空间中存在水平向右的匀强电场，电场强度为E，求小球落地时的速度大小；
（2）撤去（1）中电场，在整个空间加上方向竖直向上的匀强磁场，其它条件不变。如果小球恰好到达P点正下方的地面上，求匀强磁场的磁感应强度B应满足什么条件？
17．（2023高二下·济南开学考）如图甲所示，两根足够长的平行金属导轨固定在水平面内，导轨间距，左端连接阻值的电阻。匀强磁场磁感应强度，方向垂直导轨所在平面向下。质量、电阻的金属杆置于导轨上，杆与导轨之间的动摩擦因数。时对杆施加一平行于导轨方向的水平外力F，杆运动的图像如图乙所示。运动过程中杆与导轨始终保持垂直且接触良好，其余电阻不计，重力加速度大小g取。
（1）求时水平外力的大小；
（2）求前3s内流过电阻R的电荷量；
（3）若改变外力F的作用规律，使杆的运动速度v与位移x满足，求杆从静止开始到的过程中，外力F所做的功。
18．（2023高二下·济南开学考）如图所示，光滑的水平地面上静止放置着长木板A和滑块B，地面右侧足够远处有固定的挡板。滑块C沿地面从左侧向右运动，和A发生弹性碰撞，此后运动过程中B始终在木板A上，A和挡板碰撞无能量损失。已知滑块C的初速度，，，A、B之间的动摩擦因数，重力加速度大小g取。求：
（1）C和A碰撞后瞬间A和B的速度大小；
（2）C的最终速度；
（3）最终B相对A发生的位移大小和方向。
答案解析部分
1．【答案】C
【知识点】电能的输送
【解析】【解答】AB．在保持输送的电功率和输电线电阻都不变的条件下，当换用电压更高的特高压输电，根据 可知输电线上电流减小，则输电线两端的电压也变小，AB不符合题意；
C．根据 可知在输电线电阻不变的情况下，随着电流的减小，输电线上损失的功率也在减小，C符合题意
D．由于输送功率不变，当输电线上损坏的功率变小，则输送到B处的电功率变大，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】利用电功率的表达式结合输出功率变大可以判别输电电流减小，结合热功率的表达式可以判别损失的功率减小则输送到B出的电功率增大。
2．【答案】D
【知识点】冲量
【解析】【解答】A．根据 ，可知足球在空中整个运动过程中重力的冲量不为零，A不符合题意；
B．由于空气阻力的存在，致使足球运动过程中机械能减小，足球上升经过同个位置时的速度大于下落经过同个位置时的速度，则上升时间小于下落时间，整个运动过程阻力的冲量为 ，B不符合题意；
C．根据动量定理可知，足球在空中整个运动过程中合外力的冲量不为零，C不符合题意；
D．由于空气阻力的存在，致使足球落回原位置的速度大小小于被顶起时的速度大小；在最高点的速度为零，根据 ，可知足球上升阶段动量的减少量大于下落阶段动量的增加量，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】利用重力和运动的时间可以判别重力冲量的大小；利用阻力和运动时间可以判别阻力冲量的大小；利用动量定理可以判别合力冲量的大小；利用速度的变化可以比较动量变化量的大小。
3．【答案】A
【知识点】磁感应强度；安培定则
【解析】【解答】通电导线周围的磁场分布是以直导线为圆心的同心圆，所以两个导线在a点产生的磁场方向如图所示
由于a点在MN的中垂线上，所以M和N导线在a点产生的合磁场方向向下，要使a点的磁感应强度为0，则该匀强磁场的方向垂直于MN向上。
故答案为：A。
【分析】利用安培定则可以判别通电导线周围磁感线的方向，结合矢量计算法则可以求出两根通电导线在a点叠加后磁感应强度的方向，结合合磁感应强度的大小可以判别匀强磁场的方向。
4．【答案】D
【知识点】电磁感应中的电路类问题
【解析】【解答】左右两侧磁场均均匀增加，根据楞次定律可知，左右两侧圆环产生的感应电动势方向相同，则线圈中总的感应电动势大小为 ，
故答案为：D。
【分析】利用楞次定律可以判别感应电流的方向，结合法拉第电磁感应定律可以求出感应电动势的大小。
5．【答案】D
【知识点】交变电流的图像与函数表达式；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
【解析】【解答】A．交流电的电动势有效值为 ，A不符合题意；
B．t=0时，感应电动势为零，穿过线圈的磁通量最大，B不符合题意；
C．线圈的转动周期为 ，从 至 内，线框转动 ，通过电阻R的电荷量为 ，由闭合电路欧姆定律得 ，根据法拉第电磁感应定律得 ，由题意得 ，又有 ，代入数据联立解得 ，C不符合题意；
D．—个周期内电阻R上产生的焦耳热为 ，电流为 ，联立解得Q=1.6J，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】利用电动势的峰值可以求出电动势的有效值；利用电动势瞬时值的大小可以判别磁通量的大小；利用磁通量变化量结合法拉第电磁感应定律可以求出电荷量的大小；利用焦耳定律可以求出回路产生的热量大小。
6．【答案】B
【知识点】电场力做功；左手定则—磁场对带电粒子的作用
【解析】【解答】A．电场的方向沿x轴正方向，电子受到的电场力方向沿x轴负方向，且由静止向x轴负方向运动，能经过y轴上的A点，说明运动中受到的洛伦兹力方向向上，由左手定则可知磁场方向垂直于xOy平面向里，A不符合题意；
B．从O点运动到A点电场力做功为零，洛伦兹力不做功，所以电子到A点时的速度为零，B符合题意；
CD．根据分析电子从O点经过第二象限运动到A，从A点又重复向上偏转，不会经过第一象限以及重新回到O点，CD不符合题意。
故答案为：B。
【分析】利用电场力的方向可以判别洛伦兹力的方向；结合左手定则可以判别磁场的方向；利用电场力做功可以判别电子速度的大小，利用洛伦兹力的方向可以判别粒子的运动轨迹。
7．【答案】C
【知识点】变压器的应用
【解析】【解答】灯泡正常工作时，副线圈的输出电流为 ，则原线圈的输入电流为 ，定值电阻 两端电压为 ，原线圈的输入电压为 ，则副线圈的输出电压为 ，定值电阻 两端电压为 ，通过定值电阻 的电流为 ，则滑动变阻器接入电路的电阻为
故答案为：C。
【分析】利用欧姆定律可以求出副线圈的输出电流，结合匝数之比可以求出原线圈的输入电流，利用欧姆定律可以求出R1两端电压的大小；利用分压关系可以求出原线圈输入电压的大小；再利用匝数之比可以求出副线圈输出电压，结合支路电流的关系及欧姆定律可以求出滑动变阻器的电阻大小。
8．【答案】A
【知识点】电磁感应中的动力学问题
【解析】【解答】A．由于导线框受到摩擦力的作用，一开始导线框的加速度小于导体棒的加速度，MNbc构成的回路磁通量增大，产生电流，导体棒受到向上的安培力，导线框受到向下的安培力。设导体棒的质量为m，导线框的质量为M，安培力的大小为F。对导体棒 ，对导线框 ， ， ， ，解得： ，随着导体棒和导线框的加速，两者的速度差值增大，电流增大，根据公式可知导体棒的加速度减小，导线框的加速度增加，则速度差值增大的幅度在减小，当导体棒的加速度等于导线框的加速度时，两者的速度差达到一固定值，此后电流不变，开始做匀加速运动，所以导体棒的加速度趋于恒定值，A符合题意；
BC．因为最终导体棒和导线框都做匀加速运动，所以导体棒和导线框的速度不会趋向一恒定值，BC不符合题意
D．最终导线框和导体棒的速度差恒定，有相对速度，所以导体棒到金属框bc边的距离不会趋于恒定值，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】利用牛顿第二定律可以求出导体棒和导线圈的加速度大小，结合速度的变化可以判别加速度的变化，当两者速度差恒定时，两者加速度大小相等，所以两者保持相同加速度做匀加速直线运动。
9．【答案】A,C
【知识点】力与运动的关系
【解析】【解答】A．若物体的位移增大，比如匀速直线运动，则物体所受合外力可能为零， A符合题意；
B．若物体的速度增大，说明物体有加速度，则物体所受合外力不可能为零，B不符合题意；
C．若物体的动量不变，说明速度的大小和方向都不变，表示做匀速直线运动，则物体所受合外力一定为零，C符合题意；
D．若物体的动能不变，则速度的大小不变，方向有可能发生变化，即有加速度，则物体所受合外力不一定为零，D不符合题意。
故答案为：AC。
【分析】物体做匀速直线运动时，位移增大但合力等于0；物体速度增大时一定有加速度所以合力不等于0；物体动能不变时，物体可能做匀速圆周运动时合力不等于0。
10．【答案】C,D
【知识点】质谱仪和回旋加速器
【解析】【解答】A．带正电的粒子从小孔出来后向左偏转，由左手定则可知磁场方向垂直纸面向外，A不符合题意；
B．带电粒子在电场中的加速 ，解得 ，在磁场中的偏转 ， ，则质量大的旋转的半径大，所以打在b处的是 ，B不符合题意；
C．根据以上解析可知 可知质量越小，速度越大，所以 在磁场中运动速度更大，C符合题意；
D．由公式 ，可知 ，可知质量越大，旋转相同圆心角所用的时间越长，D符合题意。
故答案为：CD。
【分析】利用左手定则可以判别磁场的方向；利用动能定理结合牛顿第二定律可以比较粒子运动半径的大小；利用动能定理可以比较速度的大小；利用周期的表达式可以比较运动的时间。
11．【答案】B,C,D
【知识点】带电粒子在有界磁场中的运动
【解析】【解答】A B．设粒子做圆周运动的半径为 ，由几何关系可知 ，可得 ，由圆周运动的关系可知 ，联立可得 ，因此可知粒子在磁场中做圆周运动的周期和速度无关，速度改变周期不变，由几何关系可知最大圆心角 ，可知粒子运动的最长时间 ，A不符合题意，B符合题意；
C．粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力 ，若粒子的入射速率 ，联立解得 ，则分析几何关系知，粒子射出磁场的位置距O点的距离为l，C符合题意；
D．假设粒子垂直于ab边射出，粒子做圆周运动的半径为 ，根据AB选项分析知 ，分析几何关系 ，解得 ，粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力 ，联立解得 ，则若粒子入射的速率为 ，粒子就垂直于ab边射出，D符合题意。
故答案为：BCD。
【分析】利用粒子运动轨迹所对圆心角的大小结合运动的周期可以求出运动的最大时间；利用粒子速度的大小结合牛顿第二定律可以求出轨迹半径的大小进而判别射出磁场位置距离O点的距离；利用粒子的轨迹半径可以判别粒子射出磁场的位置。
12．【答案】B,D
【知识点】电磁感应中的电路类问题；电磁感应中的磁变类问题
【解析】【解答】A.0-2s内，根据楞次定律可知电流方向由a到b，2s后根据右手定则可知由b到a，A不符合题意；
B．前2s的感应电动势为 ，流过导体棒ab的电流为 ，B符合题意；
CD．前2s电阻R上产生的焦耳热为 ，当导体棒在磁场中运动时，对棒由动量定理可知 ，电量为 ，联立可解得导体棒在磁场中运动时，通过棒的电荷量 ，又有 ，联立可得 <1m，所以导体棒在磁场中的最终速度为零，导体棒进入磁场后，动能全部转化成焦耳热，由功能关系可知 ，电阻R上产生的焦耳热为 ，全过程电阻R上产生的焦耳热为Q=Q1+Q2=2.25J，D符合题意，C不符合题意。
故答案为：BD。
【分析】利用楞次定律可以判别感应电流的方向，利用右手定则可以判别感应电流的方向；利用法拉第电磁感应定律结合欧姆定律可以求出感应电流的大小；利用焦耳定律可以求出电阻产生的焦耳热，利用动量定理及电流的定义式可以求出导体棒运动的位移，结合能量守恒定律可以求出全过程产生的焦耳热的大小。
13．【答案】（1）A
（2）
（3）
【知识点】验证动量守恒定律
【解析】【解答】（1）滑块1与滑块2发生弹性碰撞前，滑块1先经过光电门A，碰撞后滑块1反向再次经过光电门A，滑块2经过光电门B，某个光电门先后测得两个遮光时间 、 ，则该光电门是光电门A。
（2）滑块1碰撞前的速度大小为 ，滑块1与滑块2碰撞后的速度大小分别为 ， ，若两滑块碰撞过程中动量守恒，则有 ，联立可得
（3）碰撞过程中滑块1受到的冲量大小等于滑块2受到的冲量大小，则有
【分析】（1）由于滑块先经过光电门1后反弹后再经过光电门1所以光电门1测出两个遮光时间；
（2）利用平均速度公式可以求出碰撞前后速度的大小，结合动量守恒定律可以求出对应的表达式；
（3）利用动量守恒定律及滑块1动量的变化可以求出滑块1受到的冲量大小。
14．【答案】（1）
（2）9.0V
（3）292；2
【知识点】电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】（1）根据闭合电路欧姆定律可知 ，解得：
（2）图像的斜率表示 ： ，解得：
（3）由图可知电阻箱的读数为 ，根据闭合电路欧姆定律可知： ， ，解得：
【分析】（1）利用闭合电路的欧姆定律可以求出电流的表达式；
（2）利用图象斜率可以求出电动势的大小；
（3）利用电阻箱上示数可以求出电阻箱的读数；利用闭合电路的欧姆定律结合电阻箱的阻值大小可以求出内阻的大小。
15．【答案】（1）解：对小木块受力分析，可得：
由运动学公式
得
（2）解：撤去力以后，由牛顿第二定律知
小木块运动的总位移
解得
【知识点】匀变速直线运动的位移与速度的关系；牛顿第二定律
【解析】【分析】（1）物块开始做匀加速直线运动，利用牛顿第二定律可以求出加速度的大小，结合速度公式可以求出物块速度的大小；
（2）物块先做匀加速直线运动后做匀减速直线运动，利用牛顿第二定律可以求出减速过程加速度的大小，结合速度位移公式可以求出全过程运动的位移。
16．【答案】（1）解：小球做匀变速曲线运动，竖直方向做自由落体运动，有 ，
水平方向做匀变速直线运动，根据牛顿第二定律，有
速度为
小球落地时的速度
（2）解：小球水平方向做匀速圆周运动 （ 、2、3 ）
匀速圆周运动的周期
解得磁场的磁感应强度 （ 、2、3 ）
【知识点】带电粒子在电场中的偏转；带电粒子在匀强磁场中的运动
【解析】【分析】（1）已知小球做匀变速曲线运动，利用类平抛的位移公式结合牛顿第二定律及速度公式可以求出落地速度的大小；
（2）当撤去电场，再加磁场时，小球水平方向做匀速圆周运动，竖直方向做自由落体运动，利用运动的周期可以求出磁感应强度的大小。
17．【答案】（1）解：从图像可以看出
当
时，速度
感应电动势
电路中的电流
金属杆受到的安培力
由牛顿第二定律知
联立解得
（2）解：电荷量
由欧姆定律，知
由法拉第电磁感应定律
金属棒匀加速运动的位移
联立，解得
（3）解：由前面推导知
由已知
知
当
时 ，
则克服安培力做的功
由动能定理
联立解得
【知识点】牛顿定律与图象；电磁感应中的动力学问题
【解析】【分析】（1）已知杆速度随时间的变化，利用图象斜率可以求出加速度的大小，结合速度公式可以求出2s时速度的大小，结合动生电动势的表达式可以求出电动势的大小，结合欧姆定律可以求出电流的大小，利用安培力的表达式及牛顿第二定律可以求出水平外力的大小；
（2）已知杆速度的变化，利用位移公式可以求出运动的位移，结合欧姆定律及电流的定义式可以求出电荷量的大小；
（3）当改变外力时，利用安培力的表达式结合动能定理可以求出外力做功的大小。
18．【答案】（1）解：C和A发生弹性碰撞，则有
解得 ，
A和C速度互换，B不参与A、C的碰撞，则
（2）解：A和B发生相对运动直到速度相等，根据动量守恒可得
解得
A与墙碰撞后速度等大反向，又与B再次共速，以向左为正方向，根据动量守恒可得
解得
A和C第二次碰撞发生速度互换，则有
方向向左。
（3）解：设第一阶段B相对A向左发生的位移为 ，根据能量守恒可得
解得
设第二阶段B相对A向右发生的位移为 ，有
解得
第三阶段A和B，根据动量守恒可得
设第三阶段B相对A向左发生的位移为 ，则有
联立解得
全过程B相对A发生的位移为
方向向右。
【知识点】动量与能量的综合应用一板块模型
【解析】【分析】（1）当C与A发生弹性碰撞，利用动量守恒定律可以求出AB碰后速度的大小；
（2）当AB发生相对运动时，利用动量守恒定律可以求出共速的速度大小，当A与墙壁碰撞后，再与C碰撞时，利用动量守恒定律可以求出C最终速度的大小；
（3）当AB从开始运动到第一次共速时，利用能量守恒定律可以求出第一阶段运动的相对位移；当A与墙壁碰撞到AB再次共速时，利用能量守恒定律可以求出B相对A运动的位移，当A与C碰撞后，利用动量守恒定律可以求出AB第三次共速的速度，利用动能定理可以求出相对位移的大小。
山东省济南市2022-2023学年高二下学期物理开学学情检测（期末考）试卷
一、单选题
1．（2023高二下·济南开学考）我国已经成功掌握并实际应用了特高压输电技术。假设从A地到B地原采用超高压输电，在保持输送的电功率和输电线电阻都不变的条件下，当换用电压更高的特高压输电后，下列说法正确的是（　　）
A．输电线两端的电压变大 B．输电线流过的电流变大
C．输电线损失的电功率变小 D．输送到B处的电功率变小
【答案】C
【知识点】电能的输送
【解析】【解答】AB．在保持输送的电功率和输电线电阻都不变的条件下，当换用电压更高的特高压输电，根据 可知输电线上电流减小，则输电线两端的电压也变小，AB不符合题意；
C．根据 可知在输电线电阻不变的情况下，随着电流的减小，输电线上损失的功率也在减小，C符合题意
D．由于输送功率不变，当输电线上损坏的功率变小，则输送到B处的电功率变大，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】利用电功率的表达式结合输出功率变大可以判别输电电流减小，结合热功率的表达式可以判别损失的功率减小则输送到B出的电功率增大。
2．（2023高二下·济南开学考）如图所示，某同学在练习用头颠球。若某次足球被竖直顶起，在空中运动一段时间后又落回原位置，足球在空中运动过程中所受空气阻力大小不变，下列说法正确的是（　　）
A．足球在空中整个运动过程中重力的冲量为零
B．足球在空中整个运动过程中阻力的冲量为零
C．足球在空中整个运动过程中合外力的冲量为零
D．足球上升阶段动量的减少量大于下落阶段动量的增加量
【答案】D
【知识点】冲量
【解析】【解答】A．根据 ，可知足球在空中整个运动过程中重力的冲量不为零，A不符合题意；
B．由于空气阻力的存在，致使足球运动过程中机械能减小，足球上升经过同个位置时的速度大于下落经过同个位置时的速度，则上升时间小于下落时间，整个运动过程阻力的冲量为 ，B不符合题意；
C．根据动量定理可知，足球在空中整个运动过程中合外力的冲量不为零，C不符合题意；
D．由于空气阻力的存在，致使足球落回原位置的速度大小小于被顶起时的速度大小；在最高点的速度为零，根据 ，可知足球上升阶段动量的减少量大于下落阶段动量的增加量，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】利用重力和运动的时间可以判别重力冲量的大小；利用阻力和运动时间可以判别阻力冲量的大小；利用动量定理可以判别合力冲量的大小；利用速度的变化可以比较动量变化量的大小。
3．（2023高二下·济南开学考）如图所示，M、N两点有两根互相平行的长直导线，与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的恒定电流，a点在MN的中垂线上。已知平行纸面方向还存在着匀强磁场，a点的磁感应强度为0，则该匀强磁场的方向为（　　）
A．垂直于MN向上 B．垂直于MN向下
C．平行于MN向右 D．平行于MN向左
【答案】A
【知识点】磁感应强度；安培定则
【解析】【解答】通电导线周围的磁场分布是以直导线为圆心的同心圆，所以两个导线在a点产生的磁场方向如图所示
由于a点在MN的中垂线上，所以M和N导线在a点产生的合磁场方向向下，要使a点的磁感应强度为0，则该匀强磁场的方向垂直于MN向上。
故答案为：A。
【分析】利用安培定则可以判别通电导线周围磁感线的方向，结合矢量计算法则可以求出两根通电导线在a点叠加后磁感应强度的方向，结合合磁感应强度的大小可以判别匀强磁场的方向。
4．（2023高二下·济南开学考）将一根绝缘硬质细导线绕成如图所示的闭合线圈，其中大圆半径为R，小圆半径为r。大圆处在垂直线圈平面向里的磁场中，小圆处在垂直线圈平面向外的磁场中。两磁场的磁感应强度大小均为B，且，和k均为常量，则线圈中总的感应电动势大小为（　　）
A． B． C． D．
【答案】D
【知识点】电磁感应中的电路类问题
【解析】【解答】左右两侧磁场均均匀增加，根据楞次定律可知，左右两侧圆环产生的感应电动势方向相同，则线圈中总的感应电动势大小为 ，
故答案为：D。
【分析】利用楞次定律可以判别感应电流的方向，结合法拉第电磁感应定律可以求出感应电动势的大小。
5．（2023高二下·济南开学考）如图所示，一单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，产生的感应电动势。已知线圈电阻为，与线圈相连的外电路电阻。下列说法正确的是（　　）
A．交流电的电动势有效值为10V
B．时，穿过线圈磁通量为零
C．从至内，通过电阻R的电荷量为
D．—个周期内电阻R上产生的焦耳热为1.6J
【答案】D
【知识点】交变电流的图像与函数表达式；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
【解析】【解答】A．交流电的电动势有效值为 ，A不符合题意；
B．t=0时，感应电动势为零，穿过线圈的磁通量最大，B不符合题意；
C．线圈的转动周期为 ，从 至 内，线框转动 ，通过电阻R的电荷量为 ，由闭合电路欧姆定律得 ，根据法拉第电磁感应定律得 ，由题意得 ，又有 ，代入数据联立解得 ，C不符合题意；
D．—个周期内电阻R上产生的焦耳热为 ，电流为 ，联立解得Q=1.6J，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】利用电动势的峰值可以求出电动势的有效值；利用电动势瞬时值的大小可以判别磁通量的大小；利用磁通量变化量结合法拉第电磁感应定律可以求出电荷量的大小；利用焦耳定律可以求出回路产生的热量大小。
6．（2023高二下·济南开学考）空间存在着匀强磁场和匀强电场，电场的方向沿x轴正方向，磁场的方向垂直于xOy平面。一电子从坐标原点O由静止释放，运动过程中经过y轴上的A点。下列说法正确的是（　　）
A．磁场方向垂直于xOy平面向外 B．电子到A点时的速度为零
C．电子可能会经过第一象限 D．电子会重新回到O点
【答案】B
【知识点】电场力做功；左手定则—磁场对带电粒子的作用
【解析】【解答】A．电场的方向沿x轴正方向，电子受到的电场力方向沿x轴负方向，且由静止向x轴负方向运动，能经过y轴上的A点，说明运动中受到的洛伦兹力方向向上，由左手定则可知磁场方向垂直于xOy平面向里，A不符合题意；
B．从O点运动到A点电场力做功为零，洛伦兹力不做功，所以电子到A点时的速度为零，B符合题意；
CD．根据分析电子从O点经过第二象限运动到A，从A点又重复向上偏转，不会经过第一象限以及重新回到O点，CD不符合题意。
故答案为：B。
【分析】利用电场力的方向可以判别洛伦兹力的方向；结合左手定则可以判别磁场的方向；利用电场力做功可以判别电子速度的大小，利用洛伦兹力的方向可以判别粒子的运动轨迹。
7．（2023高二下·济南开学考）如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比，a、b间接入220V的交流电。灯泡L的电阻恒为，额定电压为24V，定值电阻，，滑动变阻器R的最大阻值为。为使灯泡正常工作，滑动变阻器接入电路的电阻应调节为（　　）
A． B． C． D．
【答案】C
【知识点】变压器的应用
【解析】【解答】灯泡正常工作时，副线圈的输出电流为 ，则原线圈的输入电流为 ，定值电阻 两端电压为 ，原线圈的输入电压为 ，则副线圈的输出电压为 ，定值电阻 两端电压为 ，通过定值电阻 的电流为 ，则滑动变阻器接入电路的电阻为
故答案为：C。
【分析】利用欧姆定律可以求出副线圈的输出电流，结合匝数之比可以求出原线圈的输入电流，利用欧姆定律可以求出R1两端电压的大小；利用分压关系可以求出原线圈输入电压的大小；再利用匝数之比可以求出副线圈输出电压，结合支路电流的关系及欧姆定律可以求出滑动变阻器的电阻大小。
8．（2023高二下·济南开学考）如图所示，U形金属框abcd置于倾角为的固定绝缘斜面上，ab和dc平行，和bc边垂直。一根具有一定电阻的光滑导体棒MN置于金属框上，将金属框与导体棒由静止释放，运动过程中，整个装置始终处于垂直斜面方向的匀强磁场中，MN与金属框始终保持良好接触，且与bc边保持平行。已知金属框与斜面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，且动摩擦因数。整个金属框电阻可忽略，斜面足够长。经过一段时间后（　　）
A．导体棒的加速度趋于恒定值
B．导体棒的速度趋于恒定值
C．金属框的速度趋于恒定值
D．导体棒到金属框bc边的距离趋于恒定值
【答案】A
【知识点】电磁感应中的动力学问题
【解析】【解答】A．由于导线框受到摩擦力的作用，一开始导线框的加速度小于导体棒的加速度，MNbc构成的回路磁通量增大，产生电流，导体棒受到向上的安培力，导线框受到向下的安培力。设导体棒的质量为m，导线框的质量为M，安培力的大小为F。对导体棒 ，对导线框 ， ， ， ，解得： ，随着导体棒和导线框的加速，两者的速度差值增大，电流增大，根据公式可知导体棒的加速度减小，导线框的加速度增加，则速度差值增大的幅度在减小，当导体棒的加速度等于导线框的加速度时，两者的速度差达到一固定值，此后电流不变，开始做匀加速运动，所以导体棒的加速度趋于恒定值，A符合题意；
BC．因为最终导体棒和导线框都做匀加速运动，所以导体棒和导线框的速度不会趋向一恒定值，BC不符合题意
D．最终导线框和导体棒的速度差恒定，有相对速度，所以导体棒到金属框bc边的距离不会趋于恒定值，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】利用牛顿第二定律可以求出导体棒和导线圈的加速度大小，结合速度的变化可以判别加速度的变化，当两者速度差恒定时，两者加速度大小相等，所以两者保持相同加速度做匀加速直线运动。
二、多选题
9．（2023高二下·济南开学考）关于一定质量的物体在运动过程中的受力情况，下列说法正确的是（　　）
A．若物体的位移增大，则物体所受合外力可能为零
B．若物体的速度增大，则物体所受合外力可能为零
C．若物体的动量不变，则物体所受合外力一定为零
D．若物体的动能不变，则物体所受合外力一定为零
【答案】A,C
【知识点】力与运动的关系
【解析】【解答】A．若物体的位移增大，比如匀速直线运动，则物体所受合外力可能为零， A符合题意；
B．若物体的速度增大，说明物体有加速度，则物体所受合外力不可能为零，B不符合题意；
C．若物体的动量不变，说明速度的大小和方向都不变，表示做匀速直线运动，则物体所受合外力一定为零，C符合题意；
D．若物体的动能不变，则速度的大小不变，方向有可能发生变化，即有加速度，则物体所受合外力不一定为零，D不符合题意。
故答案为：AC。
【分析】物体做匀速直线运动时，位移增大但合力等于0；物体速度增大时一定有加速度所以合力不等于0；物体动能不变时，物体可能做匀速圆周运动时合力不等于0。
10．（2023高二下·济南开学考）利用质谱仪可以分析碘的各种同位素。如图所示，电荷量相同的带正电的与从容器A下方的小孔进入加速电场（初速度忽略不计），经电场加速后从小孔射出，进入垂直纸面的匀强磁场中，最后打在照相底片D上。下列说法正确的是（　　）
A．磁场的方向垂直纸面向里 B．打在b处的是
C．在磁场中运动速度更大 D．在磁场中运动时间更大
【答案】C,D
【知识点】质谱仪和回旋加速器
【解析】【解答】A．带正电的粒子从小孔出来后向左偏转，由左手定则可知磁场方向垂直纸面向外，A不符合题意；
B．带电粒子在电场中的加速 ，解得 ，在磁场中的偏转 ， ，则质量大的旋转的半径大，所以打在b处的是 ，B不符合题意；
C．根据以上解析可知 可知质量越小，速度越大，所以 在磁场中运动速度更大，C符合题意；
D．由公式 ，可知 ，可知质量越大，旋转相同圆心角所用的时间越长，D符合题意。
故答案为：CD。
【分析】利用左手定则可以判别磁场的方向；利用动能定理结合牛顿第二定律可以比较粒子运动半径的大小；利用动能定理可以比较速度的大小；利用周期的表达式可以比较运动的时间。
11．（2023高二下·济南开学考）在矩形abcO区域内存在一个垂直纸面向外，磁感应强度大小为B的匀强磁场，Oa边长为，ab边长为l。带正电的粒子从O点沿着Ob方向以不同速率射入，已知粒子的质量为m、电荷量为q，粒子所受重力及粒子间相互作用忽略不计。下列说法正确的是（　　）
A．粒子在磁场中运动的最长时间为
B．粒子在磁场中运动的最长时间为
C．若粒子的入射速率，则粒子射出磁场的位置距O点的距离为l
D．若粒子入射的速率为，则粒子垂直于ab边射出
【答案】B,C,D
【知识点】带电粒子在有界磁场中的运动
【解析】【解答】A B．设粒子做圆周运动的半径为 ，由几何关系可知 ，可得 ，由圆周运动的关系可知 ，联立可得 ，因此可知粒子在磁场中做圆周运动的周期和速度无关，速度改变周期不变，由几何关系可知最大圆心角 ，可知粒子运动的最长时间 ，A不符合题意，B符合题意；
C．粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力 ，若粒子的入射速率 ，联立解得 ，则分析几何关系知，粒子射出磁场的位置距O点的距离为l，C符合题意；
D．假设粒子垂直于ab边射出，粒子做圆周运动的半径为 ，根据AB选项分析知 ，分析几何关系 ，解得 ，粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力 ，联立解得 ，则若粒子入射的速率为 ，粒子就垂直于ab边射出，D符合题意。
故答案为：BCD。
【分析】利用粒子运动轨迹所对圆心角的大小结合运动的周期可以求出运动的最大时间；利用粒子速度的大小结合牛顿第二定律可以求出轨迹半径的大小进而判别射出磁场位置距离O点的距离；利用粒子的轨迹半径可以判别粒子射出磁场的位置。
12．（2023高二下·济南开学考）两根平行光滑金属导轨固定放置在水平面上，导轨长，间距，电阻不计，俯视图如甲所示，导轨左端接有的电阻，在导轨左侧范围内存在竖直向上的匀强磁场，且磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示。在时刻，质量，电阻的导体棒ab以的初速度从导轨的最右侧开始向左运动。下列说法正确的是（　　）
A．流过导体棒ab的电流方向始终由a到b
B．前2s流过导体棒ab的电流为1A
C．全过程电阻R上产生的焦耳热为2.5J
D．全过程电阻R上产生的焦耳热为2.25J
【答案】B,D
【知识点】电磁感应中的电路类问题；电磁感应中的磁变类问题
【解析】【解答】A.0-2s内，根据楞次定律可知电流方向由a到b，2s后根据右手定则可知由b到a，A不符合题意；
B．前2s的感应电动势为 ，流过导体棒ab的电流为 ，B符合题意；
CD．前2s电阻R上产生的焦耳热为 ，当导体棒在磁场中运动时，对棒由动量定理可知 ，电量为 ，联立可解得导体棒在磁场中运动时，通过棒的电荷量 ，又有 ，联立可得 <1m，所以导体棒在磁场中的最终速度为零，导体棒进入磁场后，动能全部转化成焦耳热，由功能关系可知 ，电阻R上产生的焦耳热为 ，全过程电阻R上产生的焦耳热为Q=Q1+Q2=2.25J，D符合题意，C不符合题意。
故答案为：BD。
【分析】利用楞次定律可以判别感应电流的方向，利用右手定则可以判别感应电流的方向；利用法拉第电磁感应定律结合欧姆定律可以求出感应电流的大小；利用焦耳定律可以求出电阻产生的焦耳热，利用动量定理及电流的定义式可以求出导体棒运动的位移，结合能量守恒定律可以求出全过程产生的焦耳热的大小。
三、实验题
13．（2023高二下·济南开学考）验证动量守恒定律的实验装置如图所示。将上端固定有遮光片的两个滑块放置在气垫导轨上，调节两滑块位置，使滑块1位于光电门A的左侧，滑块2位于光电门A与光电门B之间，与光电门所连的数字计时器可记录遮光片通过光电门的时间。已知滑块1的质量，滑块2的质量，遮光片的宽度。请回答下列实验操作中的相关问题。
（1）开动气泵，调节气垫导轨，使气垫导轨水平。
轻推滑块1，使滑块1与滑块2发生弹性碰撞。若与某个光电门相连的数字计时器先后测得两个遮光时间、，则该光电门是光电门　 　（填“A”或“B”）。另一个数字计时器测得遮光时间为。
（2）若两滑块碰撞过程中动量守恒，则满足表达式　 　（用、、、、表示）
（3）某次碰撞测得数据，，，则在此过程中滑块1受到的冲量大小　 　。
【答案】（1）A
（2）
（3）
【知识点】验证动量守恒定律
【解析】【解答】（1）滑块1与滑块2发生弹性碰撞前，滑块1先经过光电门A，碰撞后滑块1反向再次经过光电门A，滑块2经过光电门B，某个光电门先后测得两个遮光时间 、 ，则该光电门是光电门A。
（2）滑块1碰撞前的速度大小为 ，滑块1与滑块2碰撞后的速度大小分别为 ， ，若两滑块碰撞过程中动量守恒，则有 ，联立可得
（3）碰撞过程中滑块1受到的冲量大小等于滑块2受到的冲量大小，则有
【分析】（1）由于滑块先经过光电门1后反弹后再经过光电门1所以光电门1测出两个遮光时间；
（2）利用平均速度公式可以求出碰撞前后速度的大小，结合动量守恒定律可以求出对应的表达式；
（3）利用动量守恒定律及滑块1动量的变化可以求出滑块1受到的冲量大小。
14．（2023高二下·济南开学考）某同学利用实验室现有器材设计了测量电源电动势和内电阻的实验，测量电路如图甲所示。
（1）设电源的电动势为E，内电阻为r，电流表内电阻为，电阻箱的电阻为R，电流表的示数为I，则　 　（用E、R、r和表示）。
（2）测出多组R、I的数据，作出图像，如图乙所示，则　 　V。（保留2位有效数字）
（3）该同学在测量过程中调节电阻箱的电阻R，当时电流表恰好满偏。当电阻箱读数如图丙所示时电流表指针静止在满偏刻度的处，此时电阻箱读数为　 　。已知电流表内阻，则电源内阻　 　（保留1位有效数字）。
【答案】（1）
（2）9.0V
（3）292；2
【知识点】电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】（1）根据闭合电路欧姆定律可知 ，解得：
（2）图像的斜率表示 ： ，解得：
（3）由图可知电阻箱的读数为 ，根据闭合电路欧姆定律可知： ， ，解得：
【分析】（1）利用闭合电路的欧姆定律可以求出电流的表达式；
（2）利用图象斜率可以求出电动势的大小；
（3）利用电阻箱上示数可以求出电阻箱的读数；利用闭合电路的欧姆定律结合电阻箱的阻值大小可以求出内阻的大小。
四、解答题
15．（2023高二下·济南开学考）一个质量的物块静止在粗糙的水平地面上，用一个与水平方向夹角，大小的力拉动物块，如图所示。当力F作用了后撤去。已知物块和地面之间的动摩擦因数，重力加速度g大小取，，。求：
（1）撤去力F时物块的速度大小；
（2）物块在地面上运动的总距离。
【答案】（1）解：对小木块受力分析，可得：
由运动学公式
得
（2）解：撤去力以后，由牛顿第二定律知
小木块运动的总位移
解得
【知识点】匀变速直线运动的位移与速度的关系；牛顿第二定律
【解析】【分析】（1）物块开始做匀加速直线运动，利用牛顿第二定律可以求出加速度的大小，结合速度公式可以求出物块速度的大小；
（2）物块先做匀加速直线运动后做匀减速直线运动，利用牛顿第二定律可以求出减速过程加速度的大小，结合速度位移公式可以求出全过程运动的位移。
16．（2023高二下·济南开学考）水平地面上方h高度有一点P，从P点将一个带电的小球以速度水平向右抛出。已知小球的质量为m，电荷量为，重力加速度为g。
（1）若空间中存在水平向右的匀强电场，电场强度为E，求小球落地时的速度大小；
（2）撤去（1）中电场，在整个空间加上方向竖直向上的匀强磁场，其它条件不变。如果小球恰好到达P点正下方的地面上，求匀强磁场的磁感应强度B应满足什么条件？
【答案】（1）解：小球做匀变速曲线运动，竖直方向做自由落体运动，有 ，
水平方向做匀变速直线运动，根据牛顿第二定律，有
速度为
小球落地时的速度
（2）解：小球水平方向做匀速圆周运动 （ 、2、3 ）
匀速圆周运动的周期
解得磁场的磁感应强度 （ 、2、3 ）
【知识点】带电粒子在电场中的偏转；带电粒子在匀强磁场中的运动
【解析】【分析】（1）已知小球做匀变速曲线运动，利用类平抛的位移公式结合牛顿第二定律及速度公式可以求出落地速度的大小；
（2）当撤去电场，再加磁场时，小球水平方向做匀速圆周运动，竖直方向做自由落体运动，利用运动的周期可以求出磁感应强度的大小。
17．（2023高二下·济南开学考）如图甲所示，两根足够长的平行金属导轨固定在水平面内，导轨间距，左端连接阻值的电阻。匀强磁场磁感应强度，方向垂直导轨所在平面向下。质量、电阻的金属杆置于导轨上，杆与导轨之间的动摩擦因数。时对杆施加一平行于导轨方向的水平外力F，杆运动的图像如图乙所示。运动过程中杆与导轨始终保持垂直且接触良好，其余电阻不计，重力加速度大小g取。
（1）求时水平外力的大小；
（2）求前3s内流过电阻R的电荷量；
（3）若改变外力F的作用规律，使杆的运动速度v与位移x满足，求杆从静止开始到的过程中，外力F所做的功。
【答案】（1）解：从图像可以看出
当
时，速度
感应电动势
电路中的电流
金属杆受到的安培力
由牛顿第二定律知
联立解得
（2）解：电荷量
由欧姆定律，知
由法拉第电磁感应定律
金属棒匀加速运动的位移
联立，解得
（3）解：由前面推导知
由已知
知
当
时 ，
则克服安培力做的功
由动能定理
联立解得
【知识点】牛顿定律与图象；电磁感应中的动力学问题
【解析】【分析】（1）已知杆速度随时间的变化，利用图象斜率可以求出加速度的大小，结合速度公式可以求出2s时速度的大小，结合动生电动势的表达式可以求出电动势的大小，结合欧姆定律可以求出电流的大小，利用安培力的表达式及牛顿第二定律可以求出水平外力的大小；
（2）已知杆速度的变化，利用位移公式可以求出运动的位移，结合欧姆定律及电流的定义式可以求出电荷量的大小；
（3）当改变外力时，利用安培力的表达式结合动能定理可以求出外力做功的大小。
18．（2023高二下·济南开学考）如图所示，光滑的水平地面上静止放置着长木板A和滑块B，地面右侧足够远处有固定的挡板。滑块C沿地面从左侧向右运动，和A发生弹性碰撞，此后运动过程中B始终在木板A上，A和挡板碰撞无能量损失。已知滑块C的初速度，，，A、B之间的动摩擦因数，重力加速度大小g取。求：
（1）C和A碰撞后瞬间A和B的速度大小；
（2）C的最终速度；
（3）最终B相对A发生的位移大小和方向。
【答案】（1）解：C和A发生弹性碰撞，则有
解得 ，
A和C速度互换，B不参与A、C的碰撞，则
（2）解：A和B发生相对运动直到速度相等，根据动量守恒可得
解得
A与墙碰撞后速度等大反向，又与B再次共速，以向左为正方向，根据动量守恒可得
解得
A和C第二次碰撞发生速度互换，则有
方向向左。
（3）解：设第一阶段B相对A向左发生的位移为 ，根据能量守恒可得
解得
设第二阶段B相对A向右发生的位移为 ，有
解得
第三阶段A和B，根据动量守恒可得
设第三阶段B相对A向左发生的位移为 ，则有
联立解得
全过程B相对A发生的位移为
方向向右。
【知识点】动量与能量的综合应用一板块模型
【解析】【分析】（1）当C与A发生弹性碰撞，利用动量守恒定律可以求出AB碰后速度的大小；
（2）当AB发生相对运动时，利用动量守恒定律可以求出共速的速度大小，当A与墙壁碰撞后，再与C碰撞时，利用动量守恒定律可以求出C最终速度的大小；
（3）当AB从开始运动到第一次共速时，利用能量守恒定律可以求出第一阶段运动的相对位移；当A与墙壁碰撞到AB再次共速时，利用能量守恒定律可以求出B相对A运动的位移，当A与C碰撞后，利用动量守恒定律可以求出AB第三次共速的速度，利用动能定理可以求出相对位移的大小。

山东省济南市2022-2023高二下学期物理开学学情检测（期末考）试卷