信阳市2023-2024学年普通高中高三第一次教学质量检测x物理试卷答案

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15.(18分)五行八卦在中国传统文化中较为神秘,用来推演空间时间各类事物之间的关系。有一兴趣小组制作了一个“八卦”轨道游戏装置,如图所示,ABC和CDE是半径r=0.3m的光滑半圆磁性轨道,AFE是半径R=0.6m的光滑半圆塑料细管道,两轨道在最高点A处前后略有错开(图中未画出)。左侧有一与水平面夹角0=37°,长度L=1.25m的斜面MN,斜面底端M和轨道最低点E在同一水平面上,在斜面底端有一弹射器用于发射质量=0.3kg的小滑块P,在斜面顶端N处有一被插销锁定的相同质量的小钢球Q。某次试验时,将小滑块以初动能E=6.5J发射,到达斜面顶端后与小钢球发生对心弹性撞击,同时小钢球解除锁定,小钢球恰能无碰撞进入塑料细管道的A点,经塑料管道和“八卦”轨道后返回。设小钢球和磁性轨道间的磁力大小恒为F,方向始终与接触面垂直,不考虑小钢球脱离磁性轨道后的磁力。小滑块在斜面上运动时受到的摩擦力大小恒定,小滑块P、小球Q在运动中均可视为质点,忽略空气阻力。(sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2。)求:(1)Q恰能无碰撞进入细管道时在A点的速度大小V4;(2)要使Q不脱离磁性轨道,求所需磁力F的最小值:(3)P从发射到与Q发生碰撞过程中,斜面摩擦力对P做的功W;(4)通过调节斜面长度L和ME间水平距离x,使Q始终能无碰撞地从A点进入细管道,求发射P的初动能E与x之间的关系。0EE高三物理,共(8)页第8页