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题型：解答题题类：难易度：困难

2025届浙江省温州市高三上学期一模（11月）物理试题

如图所示，处于竖直平面内的轨道，由倾角 $\text{[math]}$ 的足够长直轨道 $\text{[math]}$ 、圆心为 $\text{[math]}$ 的半圆形轨道 $\text{[math]}$ 、圆心为 $\text{[math]}$ 的圆形细圆管轨道 $\text{[math]}$ 、倾角 $\text{[math]}$ 的直轨道 $\text{[math]}$ 、水平直轨道 $\text{[math]}$ 组成，各段轨道均光滑且各处平滑连接，B和D为轨道间的相切点，点E、圆心 $\text{[math]}$ 处于同一竖直线上，C、F、G处于同一水平面上。在轨道末端G的右侧光滑水平面上，紧靠着质量 $\text{[math]}$ 、长度 $\text{[math]}$ 的无动力摆渡车，车上表面与直轨道 $\text{[math]}$ 平齐。可视为质点、质量 $\text{[math]}$ 的滑块从直轨道 $\text{[math]}$ 上某处静止释放。已知轨道 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的半径 $\text{[math]}$ 。（ $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ）

（1）、若释放点距点B的距离 $\text{[math]}$ ，求滑块到最低点C 时轨道对其支持力 $\text{[math]}$ 的大小；

（2）、若滑块始终不脱离轨道 $\text{[math]}$ ，求释放点与C点高度差h的取值范围；

（3）、若滑块从E点飞出后落在轨道 $\text{[math]}$ 上，与轨道碰撞后瞬间沿轨道速度分量保持不变，垂直轨道速度分量减为零，再沿轨道滑至摆渡车上。已知滑块和摆渡车之间的动摩擦因数 $\text{[math]}$ ，且滑块恰好不脱离摆渡车，求：

①滑块运动至点G 的速度大小 $\text{[math]}$ ；

②滑块离开点E的速度大小 $\text{[math]}$ 。

举一反三

在光滑的水平冰面上，放置一个截面为四分之一圆的半径足够大的光滑自由曲面，曲面底都与冰面相切，一个坐在冰车上的小孩手状小球静止在冰面上，某时刻小孩将小球以 $\text{[math]}$ 的速度（相对于冰面）向曲面推出（如图所示），小孩将球推出后还能再接到球。已知小孩和冰车的总质量为 $\text{[math]}$ ，小球质量为 $\text{[math]}$ ，曲面质量为 $\text{[math]}$ ，求

（1）小孩将小球推出过程中，小孩、冰车、小球构成的系统的机械能的增加量。

（2）整个运动过程中小球能到达的最大高度（距离冰面）。

（3）小孩再接到球后，球的速度大小。

图（a）是水平放置的“硬币弹射器”装置简图，图（b）是其俯视图。滑槽内的撞板通过两橡皮绳与木板相连，其厚度与一个硬币的相同。滑槽出口端的“币仓”可叠放多个相同的硬币。撞板每次被拉动至同一位置后静止释放，与底层硬币发生弹性正碰；碰后，撞板立即被锁定，底层硬币被弹出，上一层硬币掉下补位。底层硬币被撞后在摩擦力作用下减速，最后平抛落到水平地面上。已知每个硬币质量为m，撞板质量为3m；每次撞板从静止释放到撞击硬币前瞬间，克服摩擦力做功为W，两橡皮绳对撞板做的总功为4W；忽略空气阻力，硬币不翻转。

（1）求撞板撞击硬币前瞬间，撞板的速度v；

（2）当“币仓”中仅有一个硬币时，硬币被撞击后到抛出过程，克服摩擦力做功W_f为其初动能的 $\text{[math]}$ ，求 $\text{[math]}$ ；

（3）已知“币仓”中有n（n≤10）个硬币时，底层硬币冲出滑槽过程中克服摩擦力做功为 $\text{[math]}$ ；试讨论两次“币仓”中分别叠放多少个硬币时，可使底层硬币平抛的水平射程之比为 $\text{[math]}$ 。

如图所示，质量为M的木块静止在足够大的光滑水平面上，质量为m的子弹（视为质点）以大小为v₀的速度水平向右射入木块，结果子弹恰好未从木块穿出。若子弹在木块内运动的过程中受到的阻力大小恒为kv₀（k为比例常量），求：

如图所示，光滑水平面AB与竖直面内的光滑半圆形导轨在B点平滑相接，导轨半径为 $\text{[math]}$ 。一质量为 $\text{[math]}$ 的木块放在水平面AB上，质量为 $\text{[math]}$ 的子弹以水平速度 $\text{[math]}$ 射入木块，子弹留在木块中。若木块能沿半圆形导轨滑到最高点C，重力加速度为 $\text{[math]}$ ，求：

如图所示，固定的竖直光滑长杆上套有质量为m的小圆环，圆环与水平状态的轻质弹簧一端连接，弹簧的另一端连接在墙上，且处于原长状态，现让圆环由静止开始下滑，已知弹簧原长为L，圆环下滑到最大距离时弹簧的长度变为2L（未超过弹性限度），重力加速度为g，则在圆环下滑到最大距离的过程中（　　）

有一种打积木的游戏，装置如图所示，四块完全相同的积木B、C、D和E叠放在靶位上，宽度均为 $\text{[math]}$ ，积木C、D和E夹在固定的两光滑薄板间，小球A（可视为质点）用长为 $\text{[math]}$ 、且不可伸长的轻绳悬挂于O点。游戏时，球A拉至与O点等高的P点（保持绳绷直）由静止释放，球A运动到最低点时与积木B发生的碰撞为弹性碰撞且瞬间完成，积木B滑行一段距离后停下。已知球A和每块积木的质量均为 $\text{[math]}$ ，各积木间、积木与水平面间的动摩擦因数均为 $\text{[math]}$ ，重力加速度大小为 $\text{[math]}$ ，空气阻力不计，求：

（1）球A下落到最低点与积木B碰撞前瞬间细绳上的张力大小；

（2）积木B向前滑行的距离s；

（3）将球A再次拉起至P点无初速释放，球A与积木C发生弹性碰撞且瞬间完成，积木C沿积木B的轨迹前进，与静止的积木B发生碰撞（时间极短）并粘合在一起向前滑动，求碰后积木CB一起滑动的距离x。

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