题目内容
9．如图，质量M=0.5kg的木板静止在光滑水平面上，它的左端放有一质量m=2kg的小铁块（可视为质点），铁块与木板间动摩擦因数μ=0.2，距木板右端xo=0.5m处有一竖直墙壁，现对小铁块施加一向右的大小为10N的水平力F．若木板与墙壁碰撞时间极短，碰撞前后速度大小相等，小铁块所受水平力F不变，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，小铁块始终没有滑离木板，重力加速度g取10m/s2．求：
（1）木板从开始运动到第一次与墙壁碰撞所经历的时间；
（2）木板第2次与墙壁碰撞时小铁块的速度大小．
分析 （1）假设铁块与木板相对静止，取木板和铁块的整体为研究对象，可求得两者的共同加速度，再取木板为研究对象可算出木板所受的摩擦力，经判断可知此时木板所受的摩擦力小于木块的最大静摩擦力，即两者相对静止，取木板为研究对象根据运动学公式即可求得木板从开始运动到第一次与墙壁碰撞所经历的时间．
（2）木板与挡板碰撞后向左做匀减速运动，铁块向右做匀加速运动，当木板的速度减为零后木板开向右始做匀加速，直至第二次与挡板发生第二次碰撞
解答 解：（1）设木板与铁块相对静止，取木板和铁块为研究对象，则有：F=（M+m）a
设木板与小铁块之间的静摩擦力大小为f，取木板为研究对象，则有：f=Ma
木板与小铁块之间的最大摩擦力大小为fm=μmg
可得：f＜fm
说明两者之间没有相对运动，则有：
$a=\frac{F}{M+m}$
解得：a=4m/s2
取木板为研究对象，由运动学公式有
${x}_{0}=\frac{1}{2}a{t}^{2}$
可得：t=0.5s
（2）设木板与档板第1次碰撞前木板与物块的共同速度为v1，则
v1=at=2m/s
碰撞后，木板M向左做匀减速运动，加速度大小为
${a}_{1}=\frac{{f}_{m}}{M}=8m/{s}^{2}$
减速到0所经历的时间为${t}_{1}=\frac{{v}_{1}}{{a}_{1}}=0.25s$
之后，木板M向右做匀加速运动，取铁块为研究对象有
F-fm=ma2
可得：a2=3m/s2，即小铁块向右做匀加速运动
木板向右匀加速到速度等于V1时速度仍然比小铁块速度小，木板和小点铁块的受力情况都不会变化，由于木板向左减速和向右加速的加速度相同，向右匀加速到速度等于V1时木板正好与挡板发生第2次碰撞．显然，向左与向右运动的时间相同，所以
T=2t1
木板第2次与挡板碰撞时小铁块的速度是：
V=v1+a2T
可解得：V=3.5m/s
答：（1）木板从开始运动到第一次与墙壁碰撞所经历的时间为0.5s
（2）木板第2次与墙壁碰撞时小铁块的速度大小为3.5m/s
点评 （1）本题考查了牛顿第二定律、运动学公式，是多物体多过程的问题
（2）明确木板和铁块受力的变化情况是解决此题的基础，明确木板的运动过程是处理此题的关键
| A． | 爱因斯坦提出了光子说，并通过光电效应方程揭示了光的粒子性 | |
| B． | 卢瑟福建立了原子的核式结构学说，成功地解释了氢原子光谱的实验规律 | |
| C． | 伽利略科学思想方法的核心是把实验和逻辑推理和谐地结合起来 | |
| D． | 物理学在研究实际问题时常常进行科学抽象，建立理想化模型，“质点”就属于这一类模型 |
| A． | 第2s内物体的位移为2.5m | B． | 2s末物体的速度是4m/s | ||
| C． | 第1s末拉力的瞬时功率为4W | D． | 前2s内拉力的平均功率为2.5W |
如图所示，两根长度相等的绝缘细线，上端都系在同一水平天花板上，另一端分别连着质量均为m的两个带电小球P、Q，两小球静止时，两细线与天花板间的夹角θ=30°，以下说法正确的是（ ）| A． | 细线对小球的拉力大小为$\frac{2\sqrt{3}}{3}$mg | |
| B． | 两小球间的静电力大小为$\frac{\sqrt{3}}{3}$mg | |
| C． | 剪断左侧细线瞬间P球的加速度大小为2g | |
| D． | 若两球间的静电力瞬间消失时Q球的加速度大小为$\sqrt{3}$g |
如图所示，一个三棱镜的横截面为直角三角形，且∠A=30°，棱镜材料的折射率为$\sqrt{2}$，将该棱镜放在真空中，使平行单色光斜射向AB面，其中一部分光通过棱镜后垂直于BC面射出．
如图1是测定水平面和小物块之间的动摩擦因数的实验装置，曲面AB与水平面相切与B点且固定，带有遮光条的小物块自曲面上某一点静止释放，最终停留在水平面上C点，P为光电计时器的光电门，已知当地重力加速度为g，
电流表A（0～0.6A）
电压表V1（0～3V）
电压表V2（0～15V）
滑动变阻器R1（10Ω，2A）
滑动变阻器R2（500Ω，2A）
2.5Ω的定值电阻R0
电键S及导线若干．
（1）实验中，电压表应选择V1（选填“V1”或“V2”），滑动变阻器选用R1（选填“R1”或“R2”）．
（2）实验时，实物连接线路如图1所示，其中有一条导线未连接，请补画该导线．
（3）连好电路后，该同学移动滑动变阻器，测量5组数据记录在表中．由表中数据可以看出，电流表示数变化明显，但电压表示数变化不明显，最有可能的原因是B
| 次数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| I/A | 0.10 | 0.20 | 0.30 | 0.40 | 0.50 |
| U/V | 1.46 | 1.44 | 1.43 | 1.42 | 1.41 |
（B）电池内阻太小
（C）电流表量程太小
（D）定值电阻R0太小
（4）为使电压表的示数变化更明显，请在方框中画出合适的电路原理图2．
如图所示，静止于A处的带正电粒子，经加速电场加速度后沿图中$\frac{1}{4}$圆弧虚线通过静电分析器，从P点垂直CN竖直向上进入矩形区域的有界匀强磁场（磁场方向如图所示，其CNQD为匀强磁场的边界）．静电分析器通道内有均匀辐向分布的电场，方向如图所示．已知加速电场的电压为U，圆弧虚线的半径为R，粒子质量为m，电荷量为q，QN=2d，PN=3d，粒子重力不计．