资源简介

2025-2026学年黑龙江省哈尔滨师范大学附属中学高一（下）期中
物理试卷
一、单选题：本大题共10小题，共30分。
1.下列力学相关概念的说法正确的是( )
A. 物体的动能不变，速度一定不变
B. 物体的动能不变，动量一定不变
C. 一对相互作用力做的功一定大小相等、正负相反
D. 一对相互作用力的冲量一定大小相等、方向相反
2.如图所示，有关生活中圆周运动的实例分析，下列说法正确的是( )
A. 图中火车转弯的速度超过规定速度时，火车轮缘会挤压内轨
B. 图中飞机在水平面内做匀速圆周运动时，空气对飞机的作用力等于重力
C. 图中汽车匀速通过凹形桥面最低点时，汽车受到的合外力竖直向上
D. 图中衣服随着洗衣机滚筒一起匀速转动时，在最高点的向心加速度最小
3.如图，光滑水平地面上有一小车，一轻弹簧的一端与车厢的挡板相连，另一端与滑块相连，滑块与车厢的水平底板间有摩擦。用力向右推动车厢使弹簧压缩，撤去推力时滑块在车厢底板上有相对滑动。在地面参考系可视为惯性系中，从撤去推力开始，小车、弹簧和滑块组成的系统( )
A. 动量守恒，机械能守恒 B. 动量守恒，机械能不守恒
C. 动量不守恒，机械能守恒 D. 动量不守恒，机械能不守恒
4.如图所示，质量为的足球在地面的位置由静止被踢出后落到水平地面的位置，运动轨迹为虚线所示。足球在空中达到的最高点的高度为，速度为。已知、位置间的水平距离大于、位置间的水平距离。足球可视为质点，重力加速度为。下列说法正确的是( )
A. 足球在空中运动过程机械能守恒
B. 人对足球做的功大于
C. 足球在位置时的加速度等于
D. 足球从位置到位置，动能的增加量等于
5.高压清洗广泛应用于汽车清洁、地面清洁等。某高压水枪出水口横截面积为，手持该高压水枪操作时，水从枪口以速度高速喷出后，近距离垂直喷射到物体表面且速度立即变为零。忽略水从枪口喷出后的发散效应，水的密度为。则水在物体表面产生的平均冲击力大小为( )
A. B. C. D.
6.在一次航天任务执行过程中，载人飞船与“天和核心舱”完成对接，三名航天员进入“天和核心舱”。对接过程的示意图如图所示，“天和核心舱”处于半径为的圆轨道Ⅲ；飞船处于半径为的圆轨道Ⅰ，运行周期为，通过变轨操作后，沿椭圆轨道Ⅱ运动到处与“天和核心舱”对接。则该飞船( )
A. 由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ需在点减速
B. 沿轨道Ⅱ运行的周期为
C. 在轨道Ⅰ上经过点时的线速度大于在轨道Ⅱ上经过点的线速度
D. 在轨道Ⅰ上点的加速度大于在轨道Ⅱ上点的加速度
7.如图所示，有一质量为的小球，以速度滑上静置于光滑水平面上带有四分之一光滑圆弧轨道的滑块。滑块的质量为，小球在上升过程中始终未能冲出圆弧，重力加速度为，则在小球运动过程中( )
A. 小球和滑块组成的系统动量守恒
B. 小球在圆弧轨道最高点的速度大小为
C. 小球在圆弧轨道上能上升的最大高度为
D. 小球离开圆弧轨道时圆弧轨道的速度大小为
8.我国北斗卫星导航系统已经为全球提供定位、导航、授时、传输等服务。如题图所示，、为北斗系统中轨道在同一平面内，均沿逆时针方向绕行的两颗工作卫星。某时刻两卫星的连线与卫星的轨道相切，已知、卫星的运行周期分别为、，、卫星的运行半径分别为、。则两卫星从图示时刻到两卫星间距离最大需要的最短时间为( )
A. B. C. D.
9.小明坐在半球形轨道顶端玩耍，突然被小伙伴推了一下，沿球面向下滑动。如图所示为半球形轨道横截面示意图。从最高点滑动时的水平速度为，至点时恰好脱离轨道，最终落在水平地面上的点。和间的夹角为，球半径为，不计一切摩擦和空气阻力，重力加速度为。则( )
A. 从到的过程中，小明水平方向的加速度一直在增大
B. 从到的过程中，小明水平方向的加速度先减小后增大
C.
D.
10.如图所示，质量为的金属环和质量为的物块通过光滑铰链用长为的轻质细杆连接，金属环套在固定于水平地面上的竖直杆上，物块放在水平地面上，原长为的轻弹簧水平放置，右端与物块相连，左端固定在竖直杆上点，此时轻质细杆与竖直方向夹角。现将金属环由静止释放，下降到最低点时变为。不计一切阻力，重力加速度为，则在金属环下降的过程中，下列说法中正确的是( )
A. 金属环和物块组成的系统机械能守恒
B. 金属环的机械能先增大后减小
C. 达到最大动能时，对地面的压力大小为
D. 弹簧弹性势能最大值为
二、多选题：本大题共4小题，共16分。
11.为了安全，轿车中都装有安全气囊，当发生剧烈碰撞时，安全气囊启动为驾驶员提供保护。关于安全气囊的作用下列说法正确的是( )
A. 增大了驾驶员与安全气囊的作用时间 B. 减小了驾驶员的动量变化量
C. 减小了驾驶员受到撞击力的冲量 D. 减小了驾驶员所受到的撞击力
12.美国科学家通过射电望远镜观察到宇宙中存在一些离其他恒星较远的、由质量相等的三颗星组成的三星系统：三颗星位于同一直线上，两颗环绕星围绕中央星在同一半径为的圆形轨道上运行。设每个星体的质量均为，忽略其他星体对它们的引力作用，则( )
A. 环绕星运动的角速度为 B. 环绕星运动的线速度为
C. 环绕星运动的周期为 D. 环绕星运动的周期为
13.一辆汽车在平直的公路上由静止开始启动。在启动过程中，汽车牵引力的功率及其瞬时速度随时间的变化情况分别如图甲、乙所示。已知汽车所受阻力恒为重力的，重力加速度取。下列说法正确的是( )
A.
B. 该汽车的质量为
C. 在内，汽车的位移大小约为
D. 在前内，阻力对汽车所做的功为
14.如图甲所示，轻弹簧的两端与质量分别为和的两物块、相连接组成一个系统，静止在光滑的水平地面上。现使以的速度向运动压缩弹簧，、的速度时间图像如图乙，下列说法正确的是( )
A. 从到过程中，系统的动能减小
B. 时刻轻弹簧被拉伸至最长
C. 两物块的质量之比：：
D. 时刻，系统的弹性势能与动能之比：：
三、实验题：本大题共2小题，共20分。
15.利用气垫导轨“验证机械能守恒定律”的实验装置如图所示。主要实验步骤如下：
把气垫导轨放在水平桌面上，气泵正常工作，插有挡光条的滑块放在导轨上，调节气垫导轨下方的螺母，使滑块能够静止悬浮于导轨上任意位置。
测出挡光条的宽度。
挂上托盘和砝码，调节左端滑轮高度，使细线平行于导轨，将滑块移至图示位置，测出挡光条到光电门的距离。
释放滑块，读出挡光条通过光电门的挡光时间。
用天平称出托盘和砝码的总质量，滑块和挡光条的总质量，当地的重力加速度为。
回答下列问题：
步骤的操作目的是： 。
滑块从静止释放到运动到光电门的过程中，系统的重力势能减少了 ，系统的动能增加了 。用题中已知量和测量量符号表示
16.用图甲实验装置验证动量守恒定律。已知入射小球质量为，被碰小球质量为。记录小球抛出点在地面上的垂直投影点，测出碰撞前后两小球的平均落地点的位置、、与的距离分别为、、，如图乙，分析数据：
若入射小球半径为，被碰小球半径为，为满足实验要求，则需要 ；填字母代号
A.，
B.，
C.，
D.，
关于本实验，下列说法正确的是 ；
A.斜槽轨道必须光滑
B.斜槽轨道末端必须水平
C.实验过程中，复写纸和白纸都可以移动
D.小球每次必须从斜槽轨道同一位置释放
E.需用秒表测定小球在空中飞行的时间
若两球碰撞时的动量守恒，应满足的关系式为 ；若碰撞是弹性碰撞，则还应满足 。用题中所给物理量的符号表示
四、计算题：本大题共3小题，共34分。
17.如图用不可伸长轻绳将物块悬挂在点，初始时，轻绳处于水平拉直状态，长度为。现将由静止释放，当物块下摆至最低点时，恰好与静止在水平面上的物块发生弹性碰撞碰撞时间极短。已知物块、可视为质点，的质量是的倍，与水平面间的动摩擦因数为，重力加速度大小为。求：
碰撞前瞬间物块速度的大小；
碰撞后滑行的最大距离。
18.如图所示，某快递中转站里有一传送带与水平面之间的夹角为，其两端、两点间的距离为，传送带在电动机的带动下以的速度顺时针匀速运动。现将一质量为的快递包裹视为质点轻放在传送带上的点，已知包裹与传送带之间的动摩擦因数，包裹在从点到点的运动过程中一直加速，且传送带速度始终不变。取，求：
包裹获得的加速度大小；
包裹的机械能增加量；
电动机因运送该包裹而多输出的能量。
19.如图所示，质量为、半径的凹槽为光滑圆槽的一部分静止在光滑水平面上，为最低点，为圆弧，与竖直方向夹角，其右侧紧贴竖直墙壁。一质量为的小物块可视为质点从处以水平抛出，同时将凹槽锁定在地面上，小物块恰好从点无碰撞的射入凹槽，当其到达点时解除锁定。不计空气阻力，重力加速度为。求：
点距点高度差；
小物块从第一次经过点到第二次经过点过程中，竖直墙壁对槽的冲量；
若小球恰好能回到点，凹槽与小物块的质量之比。
答案解析
1.【答案】
【解析】解：、动能没有方向，动能不变，速度、动量不一定不变，如匀速圆周运动，故AB错误；
C、一对相互作用力做的功，不一定大小相等，如板块问题中，滑动摩擦力做的功不等，两个功的差值等于系统产生的热量，故C错误；
D、根据公式可知，一对相互作用力的大小相等、方向相反，作用时间相同，故冲量一定大小相等、方向相反，故D正确。
故选：。
、动能为标量，动量为矢量；
C、功是标量，其大小等于力与其作用点位移的乘积；
D、根据公式分析。
考查对动量定理、动能定理的理解，清楚各物理量的定义。
2.【答案】
【解析】解：火车转弯若超过规定速度行驶时，火车将做离心运动，则外轨将会对火车轮缘会有挤压作用，即火车轮缘会挤压外轨，故A错误；
B.飞机在水平面内做匀速圆周运动时，空气对飞机的作用力竖直向上的分力等于重力，所以空气对飞机的作用力大于重力，故B错误；
C.汽车匀速通过凹形桥最低点，则汽车除受竖直方向的重力和支持力，合外力是竖直向上的，故C正确；
D.根据可知，衣服随着洗衣机滚筒一起匀速转动时，在任意位置的向心加速度大小均相等，故D错误。
故选：。
根据火车转弯，匀速圆周运动物体的受力分析以及汽车匀速过凹形桥和向心加速度的公式列式逐一分析判断各选项的正误。
考查圆周运动物体的受力分析，知道它们的向心力来源，属于较低难度考题。
3.【答案】
【解析】从撤去推力开始，小车、弹簧和滑块组成的系统所受合外力为零，系统动量守恒；
撤去推力时滑块在车厢底板上有相对滑动，弹簧被压缩且弹簧的弹力大于滑块受到的滑动摩擦力，撤去外力后滑块受到的合力不为零，滑块相对车厢底板滑动，系统要克服摩擦力做功，克服摩擦力做的功转化为系统的内能，系统机械能减小，系统机械能不守恒，故B正确，ACD错误。
故选：。
系统所受合外力为零，系统动量守恒；只有重力或弹力做功时，机械能守恒。根据系统受力情况与各力做功情况，结合动量守恒与机械能守恒的条件分析答题。
本题考查了动量守恒定律与机械能守恒定律的条件，知道动量守恒与机械能守恒的条件、分析清楚系统受力情况与力的做功情况即可解题。
4.【答案】
【解析】解：足球在空中运动时，由于轨迹不对称、位置间的水平距离大于、位置间的水平距离，说明存在空气阻力，则足球在空中运动时，除了重力做功，还需克服空气阻力做功，则由机械能守恒定律可知，足球在空中运动过程机械能不守恒，故A错误；
B.以地面为重力势能的零势能面，人对足球做的功等于足球初状态的动能，结合前面分析可知，足球在空中运动时，机械能动能重力势能因空气阻力做功而减少，因此人对足球做的功大于足球在最高点的机械能动能重力势能，即人对足球做的功大于，故B正确；
C.结合前面分析可知，足球在空中运动时，受重力及空气阻力，则由牛顿第二定律可知，足球在位置时的加速度不等于，故C错误；
D.若不考虑空气阻力，则由机械能守恒定律可知，足球从位置到位置，动能的增加量等于，但足球需克服空气阻力做功，则足球从位置到位置，动能的增加量小于，故D错误；
故选：。
A.结合题意，由机械能守恒定律，即可分析判断；
B.结合前面分析，由功能关系，即可分析判断；
C.结合前面分析，由牛顿第二定律，即可分析判断；
D.结合前面分析，由机械能守恒定律，即可分析判断。
本题主要考查对机械能守恒定律的掌握，解题时需知，在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以互相转化，而总的机械能保持不变。
5.【答案】
【解析】解：根据动量定理分析可知，物体所受的平均冲击力等于单位时间内动量的变化量。设单位时间内冲击物体表面的水的质量为，水的密度为，出水口横截面积为，水流速度为，则质量流量为
取初速度方向为正方向，水冲击物体表面后，速度由在短时间内变为，因此动量变化率为：
根据动量定理，平均冲击力大小，故B正确，ACD错误；
故选：。
利用动量定理求解流体冲击力的典型方法，选取一段时间内的喷出水的质量，分析其动量变化，结合动量定理，注意矢量方向，进而求出物体受到的平均冲击力。
本题考查动量定理在流体冲击问题中的应用，核心是构建“微元法”模型，确定单位时间内的质量流量，分析动量变化方向，注意矢量性，利用动量定理列方程求解平均作用力。
6.【答案】
【解析】解：、飞船由较低的圆轨道Ⅰ进入较高的椭圆轨道Ⅱ，需做离心运动，因此必须在点点火加速，故A错误；
B、根据开普勒第三定律，飞船在轨道Ⅰ上的半长轴，在轨道Ⅱ上的半长轴，则有，解得沿轨道Ⅱ运行的周期，故B错误；
C、飞船在轨道Ⅰ上经过点的线速度，在轨道Ⅲ上的线速度，由于，则；飞船从轨道Ⅱ经过点进入轨道Ⅲ需要点火加速，说明飞船在轨道Ⅱ上经过点的线速度小于在轨道Ⅲ上的线速度，即，综合可得，即在轨道Ⅰ上经过点时的线速度大于在轨道Ⅱ上经过点的线速度，故C正确；
D、无论飞船在哪个轨道上，在点受到的万有引力大小相等，根据牛顿第二定律可知，其加速度均相等，故D错误。
故选：。
分析变轨过程需关注速度变化与轨道特征：轨道Ⅰ上点需加速才能进入更高远地点的椭圆轨道Ⅱ，因此点减速说法错误。轨道Ⅱ的周期由开普勒第三定律关联半长轴与轨道Ⅰ半径，周期表达式应涉及半长轴立方而非平方关系。比较不同轨道同一点的线速度需结合圆周运动速度公式与变轨操作，轨道Ⅰ点速度大于轨道Ⅲ点速度，而轨道Ⅱ点需加速进入轨道Ⅲ，故轨道Ⅰ点速度大于轨道Ⅱ点。同一点加速度仅由万有引力决定，与轨道无关，因此两轨道点加速度相同。
本题以航天器变轨对接为背景，综合考查了万有引力与航天中的核心规律。题目涉及开普勒第三定律、变轨原理、天体运行线速度与加速度的比较，计算量适中，但要求学生对不同轨道上同一位置的速度、加速度关系有清晰的理解。解答本题需要学生准确掌握从圆轨道进入椭圆轨道的变轨操作是加速而非减速，并能熟练应用开普勒第三定律比较周期，同时能根据万有引力提供向心力推导出线速度和加速度的表达式，进而进行逻辑严密的比较。本题能有效检验学生对天体运动模型和能量观念的掌握程度，是一道很好的综合训练题。
7.【答案】
【解析】解：在小球运动过程中，小球和滑块组成的系统在水平方向上动量守恒，系统竖直方向动量不守恒，小球和滑块组成的系统动量不守恒，故A错误；
B.小球在圆弧轨道上升到最高时小球与滑块速度相同，系统在水平方向上动量守恒。
规定的方向为正方向，水平方向根据动量守恒定律可得：
解得：，故B错误；
C.取水平面为零势能面，根据机械能守恒定律得：
解得：，故C正确；
D.小球离开圆弧轨道时，规定的方向为正方向，水平方向根据动量守恒定律可得：
根据机械能守恒定律，则有：
联立以上两式可得：，，故D错误。
故选：。
在小球运动过程中，系统竖直方向动量不守恒，小球和滑块组成的系统动量不守恒；
水平方向根据动量守恒定律进行解答；
根据机械能守恒定律进行解答；
水平方向根据动量守恒定律列方程，再根据机械能守恒定律列方程求解。
本题主要是考查了动量守恒定律和机械能守恒定律；对于动量守恒定律，其守恒条件是：系统不受外力作用或合外力为零；解答时要首先确定一个正方向，利用碰撞前系统的动量和碰撞后系统的动量相等列方程求解。
8.【答案】
【解析】解：设地心为，在图示时刻两卫星与地心之间的夹角满足，根据几何关系可得，两卫星均沿逆时针方向绕行，则两卫星从图示时刻到两卫星间距离最大，比多转过的最小角度为，则有，解得最短时间为，故B正确，ACD错误。
故选：。
根据题意设置条件，结合相应的几何关系，卫星的追及和相遇满足的条件列式求解。
考查万有引力定律的应用和卫星的追及和相遇问题，关键是确定相应的几何关系，属于中等难度考题。
9.【答案】
【解析】解：、小明从到的过程中，在点水平方向的加速度为零，下落到点之前水平方向有加速度，到达点时水平方向的加速度为零，故从到的过程中，小明水平方向的加速度先增大后减小，故AB错误；
、在点时，对小明受力分析可知，小明受到的重力沿指向圆心方向的分力提供向心力，根据牛顿第二定律有
对小明从到的过程根据机械能守恒定律有
解得
故C正确，D错误；
故选：。
根据小球的临界点的加速度判断出从到得加速度变化，从到得过程中，根据动能定理求得到达点的速度，在点根据牛顿第二定律即可判断出夹角。
考查竖直平面内的变速圆周运动与斜抛运动，涉及牛顿第二定律，向心力公式，向心加速度表达式．注意变速圆周运动速度方向不但变化，而且大小也发生变化。
10.【答案】
【解析】解：、在金属环下降的过程中，弹簧对做负功，金属环和物块组成的系统不守恒，故A错误；
B、在金属环下降的过程中，轻杆对一直做负功，则的机械能一直减小，故B错误；
C、由静止释放，开始向下做加速度逐渐减小的加速运动，当加速度为零时，的速度达到最大，此时的动能最大。对、整体，竖直方向由平衡条件得地面对的支持力：，由牛顿第三定律知对地面的压力大小为，故C错误；
D、对于、以及弹簧组成的系统，只有重力和弹力做功，所以系统机械能守恒。当下降到最低点时，的重力势能转化为弹簧的弹性势能，到达最低点时弹簧弹性势能最大，根据系统机械能守恒可得弹簧弹性势能最大值为：，故D正确。
故选：。
只有重力或弹力做功时物体的机械能守恒，对照机械能守恒条件分析金属环和物块组成的系统是否机械能守恒；根据轻杆对金属环做功情况，分析其机械能变化情况；达到最大动能时，合力为零，分析的受力情况，再确定对地面的压力大小。当到达最低点时，弹簧弹性势能最大，根据系统的机械能守恒求弹簧弹性势能最大值。
本题考查机械能守恒定律，要掌握系统机械能守恒的条件：只有重力和弹力做功，并能够分析运动过程中能量的转化情况。
11.【答案】
【解析】解：、驾驶员驾驶车辆，发生剧烈碰撞后，至停下的过程，末速度为零，即无论安全气囊是否存在，驾驶员的动量变化量不变；
结合动量定理：，即可得到撞击力的冲量不变，故BC错误；
、安全气囊形变过程，作用时间加长，由冲量定义式：，驾驶员所受的撞击力变小，故AD正确。
故选：。
驾驶员驾驶车辆，发生剧烈碰撞后，至停下的过程，根据初末速度，可得到驾驶员的动量变化量，结合动量定理，即可得到撞击力的冲量；根据安全气囊形变过程，对作用时间的影响，即可得到驾驶员所受的撞击力变化情况。
本题考查动量定理的实际应用，关键是理解无论安全气囊是否存在，驾驶员都会停下来。
12.【答案】
【解析】解：对任意一颗环绕星，它同时受到中央星和另一颗环绕星的引力，这两个引力的合力提供它做圆周运动的向心力，有、、，可得
环绕星运动的线速度、角速度、周期，故ABC正确，D错误。
故选：。
环绕星同时受到中央星和另一颗环绕星的引力，这两个引力的合力提供其做圆周运动的向心力。通过列写合力与线速度、角速度、周期的关系式，分别推导出环绕星的线速度、角速度和周期表达式。
本题考查三星系统中的万有引力与圆周运动应用，核心是分析环绕星的受力，利用中央星与另一颗环绕星的引力合力提供向心力，推导线速度、角速度和周期的表达式，检验了对万有引力定律和圆周运动规律的理解与应用能力。
13.【答案】
【解析】解：、由图像可知汽车的额定功率，匀加速运动的末速度，则汽车匀加速阶段的牵引力为。
在时间内，汽车匀加速运动的加速度为，由牛顿第二定律得
解得汽车的质量为，故B正确；
A、当汽车行驶速度最大时，牵引力等于阻力，最大速度为，故A错误；
C、设内汽车的位移大小为，所用时间为，则
在内，由动能定理得
解得，故C正确；
D、汽车在前内的位移是
在前内，阻力对汽车做功是
，故D错误。
故选：。
在时间内，由图像的斜率求出汽车匀加速运动的加速度，由图像读出汽车的额定功率，由牛顿第二定律求解汽车的质量；当牵引力等于阻力时，汽车速度最大，根据求汽车行驶的最大速度；根据动能定理求在内汽车的位移大小；根据位移时间公式求出前内的位移，再根据功的计算公式求解在前内，阻力对汽车做功。
本题考查汽车以恒定加速度启动的方式，要知道牵引力等于阻力时，速度最大。要注意汽车在时间内做变加速运动，但功率恒定，求牵引力做功时可用。
14.【答案】
【解析】解：轻弹簧两物块、相连接组成一个系统，运动过程中，系统所受合外力为，动量守恒，机械能守恒。
向运动压缩弹簧，减速，加速，弹簧长度减小，到时刻，两物块速度相同，弹簧压缩到最短，弹性势能最大
此后，，弹簧长度增大，时刻，弹簧恢复到原长，此后将由压缩状态变为拉伸状态，到时刻，弹簧长度最大。
C、系统运动过程中动量守恒，解得：：，故C正确；
B、时刻弹簧长度为原长，故B错误；
A、由以上运动过程分析可知，在此阶段，弹簧的形变正在恢复，弹性势能减小，减小的弹性势能转化为动能，所以在此期间系统动能增加，故A正确；
D、刚开始时，的动能为系统总机械能，时刻，系统的总动能
根据机械能守恒，此时的弹性势能
所以系统的弹性势能与动能之比：：：，故D正确。
故选：。
题目描述由轻弹簧连接的两物块在光滑水平面上运动，系统动量守恒且机械能守恒。通过速度时间图像分析物块运动过程，时刻两者速度相同，弹簧压缩至最短，此后弹簧恢复原长至时刻，之后弹簧被拉伸。需结合图像中速度变化、动量守恒及机械能守恒分析各选项所述过程的能量转化与物块质量关系。
本题以弹簧连接的两物块在光滑水平面上的碰撞为背景，综合考查动量守恒定律与机械能守恒定律的应用，同时结合速度时间图像深入分析系统的动态变化过程。题目计算量适中，但要求学生具备较强的图像分析能力和物理过程建模能力，能够从图像中准确提取关键信息，如共速时刻、弹簧原长时刻等，并理解系统动能、弹性势能以及物块速度的相互转化关系。本题的亮点在于将抽象的守恒定律与直观的图像紧密结合，有效考查学生对复杂相互作用过程中能量与动量转化细节的把握，尤其需要辨析清楚弹簧压缩最短、恢复原长以及拉伸最长等不同阶段的特征。正确解答需要学生灵活运用动量守恒方程进行质量比求解，并依据机械能守恒完成特定时刻能量比例的计算。
15.【答案】调节气垫导轨水平

【解析】解：步骤的操作目的是：调节气垫导轨水平；
滑块从静止释放到运动到光电门的过程中，系统的重力势能减少了
滑块经过光电门的速度为
系统的动能增加了
故答案为：调节气垫导轨水平；，。
根据实验原理分析判断；
根据重力势能表达式计算；根据平均速度和动能表达式计算。
本题考查验证机械能守恒实验，关键掌握实验原理和数据处理方法、光电门的测速原理。
16.【答案】

【解析】要使两球发生对心正碰，两球半径应相等，为防止入射球碰撞后反弹，入射球的质量应大于被碰球的质量，即：、大小关系为，、大小关系为，故C正确，ABD错误；
、只需要保证入射小球必须从同一位置由静止释放几颗，不需要轨道倾斜部分必须光滑，故C错误；
B、为使小球做平抛，必须保证轨道末端水平，故B正确；
C、确定平均落点时，应该让入射小球与被碰小球连续相碰，用最小半径的圆把落点圈住，圆心位置即为平均落点，因此不移动复写纸和白纸，故C错误；
D、同一组实验中，入射小球必须从同一位置由静止释放，保证入射小球达到轨道末端时的速度不变，故D正确；
故选：；
由题意可得，小球做平抛运动，所以它们落地时间相等，设为，入射小球的速度为，入射小球碰后的速度为，被碰小球的速度为，
若两球相碰前后的动量守恒，则满足，即
若碰撞是弹性碰撞，则，即；
故答案为：；；，
为了避免碰撞后小球不被撞回，所以要求入射球的质量大于被碰球的质量；
根据实验原理掌握正确的实验操作；
根据平抛运动的特点结合动量守恒定律完成分析。
本题主要考查了动量守恒定律的验证实验，根据实验原理掌握正确的实验操作，理解平抛运动在不同方向的运动特点，结合动量守恒定律完成分析。
17.【答案】碰撞前瞬间物块速度大小为 碰撞后物块滑行的最大距离为
【解析】解：物块自水平位置释放后向下摆动，根据动能定理有，解得：。
设定物块的质量为，则物块的质量为。
、两物块发生碰撞，该过程满足动量守恒与机械能守恒定律，可列方程与。
碰撞结束后，对物块应用动能定理，有，解得：。
答：碰撞前瞬间物块速度大小为。
碰撞后物块滑行的最大距离为。
物块从水平位置下摆至最低点，此过程机械能守恒，重力势能转化为动能，通过动能定理可直接建立下落高度与碰撞前速度的关系，从而求出碰撞前瞬间物块的速度大小。
物块与发生弹性碰撞，需同时满足动量守恒与机械能守恒，利用的碰撞前速度及两物块质量关系，可联立方程求出碰撞后物块的速度。之后物块在水平面上做匀减速直线运动直至停止，根据动能定理，摩擦力做的功等于其动能的减少量，由此可求出滑行的最大距离。
本题综合考查力学中的多个核心知识点，包括动能定理、动量守恒定律、机械能守恒定律以及动能定理在匀减速直线运动中的应用。题目设计典型，计算量适中，属于中等难度的综合性问题。它要求学生能够清晰划分物理过程，将复杂的运动分解为简单的下落、碰撞和滑行三个阶段，并准确选用相应的物理规律进行求解。本题重点锻炼了学生的多过程分析能力、模型构建能力以及对守恒思想的灵活运用。其中弹性碰撞的动量与能量双守恒方程联立求解是本题的关键环节，而碰撞后物块在摩擦力作用下的匀减速运动则通过动能定理简洁处理，体现了用能量观点解题的优越性。
18.【答案】包裹获得的加速度大小是 包裹的机械能增加量是 电动机因运送该包裹而多输出的能量是
【解析】解：对包裹根据牛顿第二定律
代入数据可得
到达点时的速度
包裹的机械能增加量
代入数据可得
包裹与传送带之间由于摩擦产生的热量
代入数据可得
电动机因运送该包裹而多输出的能量
代入数据可得
答：包裹获得的加速度大小是；
包裹的机械能增加量是；
电动机因运送该包裹而多输出的能量是。
对包裹受力分析，沿斜面建立牛顿第二定律方程算出加速度；
借助功能关系，包裹机械能增加量等于滑动摩擦力对包裹做功；
依据能量守恒，电动机额外输出能量等于包裹机械能增量与摩擦生热之和。
本题为倾斜传送带基础计算题，综合牛顿动力学、功能关系、能量守恒知识，分层设问逻辑清晰，利于夯实传送带能量模型基础。
19.【答案】解：小物块从到过程机械能守恒，由机械能守恒定律得

将小物块在点的速度分解可得
联立可得
从到过程机械能守恒，由机械能守恒定律得

解得，方向水平向右
根据机械能守恒可知小物块第二次经过点速度大小与大小相等，方向相反，取水平向右为正方向，小物块第二次经过点速度
故此过程凹槽对小物块的冲量为，负号表示方向水平向左。
所以小物块对凹槽的作用力在水平方向的分力的冲量大小为，方向水平向右。
该过程中，凹槽始终不动，所以小物块对凹槽的作用力在水平方向的分力对凹槽的冲量与竖直墙壁对凹槽的冲量大小相等，为，方向水平向左。
若小球恰好能回到点，则此时小物块和凹槽具有共同速度，从第一次从点到达点的过程小球和凹槽组成的系统水平方向动量守恒，系统机械能守恒，取水平向左为正方向，由水平方向动量守恒有
根据系统机械能守恒：
联立并将
代入解得
答：点距点高度差为；
小物块从第一次经过点到第二次经过点过程中，竖直墙壁对槽的冲量为，方向水平向左；
若小球恰好能回到点，凹槽与小物块的质量之比为。
【解析】小球从点到点的过程，根据机械能守恒定律列方程，然后将点的速度分解即可求出点距点高度差；
由机械能守恒定律求出小球到达点的速度，由动量定理求小球受到的冲量，再求竖直墙壁对槽的冲量；
若小球恰好能回到点，则此时小物块和凹槽具有共同速度，从第二次经过点至到达点的过程系统水平方向动量守恒、机械能守恒，根据机械能守恒定律与动量守恒定律相结合求解。
本题的关键要分析清楚物块的过程，把握各个过程的物理规律，特别要明确物块从点到达点的过程系统水平方向动量守恒、机械能守恒。
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