重庆市南开中学高三物理上学期期中试卷（含解析）.doc

2015-2016学年重庆市南开中学高三（上）期中物理试卷一选择题共8小题，每小题6分每小题的四个选项中，第1-5题只有一项符合题目要求，第6-8题有多项符合题目要求全部选对的得6分选对但不全的得3分，有选错的得0分1如图所示，光滑竖直墙壁上有一颗钉子，分两次用长短不同的轻绳将同一个足球挂在该钉子上，足球分别静止在a、b两点；绳子拉力分别为ta和tb，墙对足球的支持力分别为na和nb，则（）atatb，nanbbtatb，nanbctatb，nanbdtatb，nanb2如图所示为位于瑞士的世界上最大的人工喷泉日内瓦喷泉，已知该喷泉竖直上喷出，喷出时水的速度为53m/s，喷嘴的出水量为0.5m3/s，不计空气阻力，则空中水的体积应为（取g=10m/s）（）a2.65m3b5.3m3c10.6m3d因喷嘴的横截面积未知，故无法确定3如图所示，汽车通过一陡坡，若汽车匀速率的由坡底a运动到坡顶b，则下列说法正确的是（）a汽车的机械能守恒b重力的瞬时功率恒定不变c合力对汽车做正功d汽车牵引力做的功等于克服阻力和重力做的总功4如图所示，长度l=10m，以v传=6m/s向右匀速运动的水平传送带，一质量m=1kg的煤块以v0=2m/s的初速度从传送带左端a点滑上传送带，若煤块与传送带间的摩擦系数=0.2，关于煤块从a运动到传送带右端b点的过程，下列说法正确的是（取g=10m/s2）（）a煤块从a到b用时t=sb传送带上留下的黑色痕迹长度为4mc该过程产生的热量q=20jd该过程因传送煤块多消耗的电能e=16j5有一条两岸平行、河水均匀流动、流速恒定的大河，小明驾着小船渡河，去程时船头朝向始终与河岸垂直，回程时行驶路线与去程时航线相同已知航线ab与岸边夹角为60，且船在静水中的速率恒定不变，则去程和返程时间之比为（）a1：2b1：c：2d1：36利用传感器与计算机结合，可以绘制出物体运动的图象，某同学在一次实验中得到一沿平直轨道运动小车的速度一时间图象如图所示，由此图象可知（）a小车在20s40s做加速度恒定的匀变速直线运动b20s末小车回到出发点c小车1030s内的加速度方向相同d小车010s内的平均速度小于1020s内的平均速度7如图所示，a为静止于地球赤道上的物体，b为绕地球做匀速圆周运动轨道半径为r的卫星，c为绕地球沿椭圆轨道运动的卫星，长轴大小为a，p为b、c两卫星轨道的交点，已知a、b、c绕地心运动的周期相同，下列说法正确的是（）a物体a的线速度小于卫星b的线速度b卫星b离地面的高度可以为任意值ca与r长度关系满足a=2rd若已知物体a的周期和万有引力常量，可求出地球的平均密度8如图所示，固定在水平面上的光滑斜面倾角为30，质量分别为m、m的两个物体通过细绳及轻弹簧连接于光滑轻滑轮两侧，斜面底端有一与斜面垂直的挡板开始时用手按住物体m，此时m距离挡板的距离为s，滑轮两边的细绳恰好伸直，且弹簧处于原长状态已知m=2m，空气阻力不计松开手后，关于二者的运动下列说法中正确的是（）am和m组成的系统机械能守恒b当m的速度最大时，m与地面间的作用力为零c若m恰好能到达挡板处，则此时m的速度为零d若m恰好能到达挡板处，则此过程中重力对m做的功等于弹簧弹性势能的增加量与物体m的机械能增加量之和二非选择题：包括必考题和选考题两部分第9题第12题为必考题，每个考题考生都必须作答第13为选考题，考生根据要求作答9图示为测量弹簧劲度系数的实验装置图，弹簧的上端固定在铁架台上，下端装有指针及挂钩，指针恰好指向一把竖直立起的毫米刻度尺现在测得在挂钩上挂上一定数量钩码时指针在刻度尺上的读数如下表：钩码数n 0 1 2 3 4 5刻度尺读数xn（cm） 2.62 4.175.707.228.8410.64xn=xnxn1（cm） 0 1.55 1.53 1.52 1.62 1.80已知所有钩码的质量可认为相同且为m=50g，当地重力加速度g=9.8m/s2请回答下列问题：（1）x4、x5与x1、x2、x3有很大区别的可能原因是：；（2）小刘同学通过k（x2x0）=2mg，k（x3x1）=2mg得：劲度系数公式：k=，请根据小刘同学的方法计算出弹簧的劲度系数k=n/m（结果保留两位有效数字）10探究功与速度变化的关系中，某实验小组组装了一套如图甲所示的装置，拉力传感器固定在小车上，一端与细绳相连，用拉力传感器记录小车受到拉力的大小穿过打点计时器的纸带与小车尾部相连接，打点计时器打点周期为t，实验的部分步骤如下：（1）平衡小车所受的阻力：不挂钩码，调整木板右端的高度，用手轻推小车，直到打点计时器在纸带上打出一系列的点（2）测量小车和拉力传感器韵总质量m，按图组装好仪器，并连接好所需电路，将小车停在11、点计时器附近，接下来的操作顺序是（填“a”或“b”）a先接通拉力传感器和打点计时器的电源，再释放小车，打出一条纸带，关闭电源b先释放小车，再接通拉力传感器和打点计时器的电源，打出一条纸带，关闭电源（3）在打出的纸带中选择一条比较理想的纸带如图乙所示，在纸带上按打点先后顺序依次取o、a、b、c、d、e等多个计时点，各个计时点到o点间的距离分别用ha、hb、hc、hd、he、表示，则小车和拉力传感器在计时器打下d点时的动能表达式为，若拉力传感器的读数为f，计时器打下a点到打下d点过程中，细绳拉力对小车所做功的表达式为11如图所示，光滑的竖直圆轨道半径为r，其最低点a处有一小球处于静止状态现对小球施加一恒力f，其方向始终水平向右，使小球沿圆周轨道运动圆周到达b点，在b点时立即撤去f，结果小球恰好能够通过最高点c作完整的圆周运动以后，每当小球运动到a点，水平恒力f便会重新出现，作用于小球上，直至小球运动到b点，便立即撤去f，已知小球质量为m，重力加速度为g，求：（1）水平恒力f大小；（2）小球第5次到达b点时的速度大小12某光滑桌面上，整齐叠放着n本质量均为m的同种新书，处于静止状态，书本之间的摩擦因数均为、宽度为l，书本正前方有一固定的竖直挡板（厚度不计），书本到挡板距离为2l，如图所示为侧视图在水平向右的力f作用下，所有书本无相对滑动，一起向右运动当上面书本撞击挡板后便立即停止运动，直至下面书本全部通过挡板下方区域后，才掉落至桌面，且上面书本碰撞挡板前后对下面书本的压力保持不变（不考虑书本形变）已知重力加速度为g，最大静摩擦力等于滑动摩擦力大小，所有运动均为一维直线运动则；（1）若n=7，力f作用于第7本书上，大小为3mg，求书本与挡板碰撞时的速度大小；（2）若n=7，力f作用于第3本书上，求书本向右运动的最大加速度大小；（3）若力f作用于第k（km）本书，书本以最大加速度加速碰撞挡板，调节挡板高度使得碰撞后上方k本书停止运动，试讨论下方书本能否穿出挡板及穿出后书本的速度大小三、物理一选修3-5：共45分请考生从给出的3道物理题中每科任选一题作答如果多做，则每学科按所做的第一题计分13下列关于近代物理知识说法正确的是a黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释b光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关c粒子散射实验的重要发现是电荷是量子化的d在放射元素发出的三种射线中，射线的穿透能力最强，射线的电离能力最强e各种原子的发射光谱均为线状光谱，这说明原子只发出几种特定频率的光14如图所示，足够长的光滑水平面上，两个静止的小球（甲和乙）将一轻质小弹簧压紧，弹簧弹性势能ep=24j，小球甲的质量m1=3kg，小球乙的质量m2=1kg，小球乙右侧不远处有一挡板p现将弹簧由静止释放，则：（i）求弹簧恢复原长时甲和乙小球速度大小之比；（ii）若小球乙与挡板p碰撞，反弹后甲乙两球刚好不再发生碰撞，求挡板p对小球乙的冲量大小2015-2016学年重庆市南开中学高三（上）期中物理试卷参考答案与试题解析一选择题共8小题，每小题6分每小题的四个选项中，第1-5题只有一项符合题目要求，第6-8题有多项符合题目要求全部选对的得6分选对但不全的得3分，有选错的得0分1如图所示，光滑竖直墙壁上有一颗钉子，分两次用长短不同的轻绳将同一个足球挂在该钉子上，足球分别静止在a、b两点；绳子拉力分别为ta和tb，墙对足球的支持力分别为na和nb，则（）atatb，nanbbtatb，nanbctatb，nanbdtatb，nanb【考点】共点力平衡的条件及其应用；物体的弹性和弹力【专题】共点力作用下物体平衡专题【分析】对于任意一足球，分析足球的受力：受到重力g、细绳的拉力t和墙壁的弹力n作用，作出足球的受力示意图根据平衡条件得到绳子对足球的拉力大小及墙壁对足球的支持力表达式，再分析即可【解答】解：对任意一足球进行受力分析如图所示，则由三力平衡条件可得：tcos=g，tsin=n细线的拉力为：t=，墙壁对足球的弹力为：n=mgtan可知越大，t、n越大，则有tatb，nanb故选：d【点评】本题是动态变化分析问题，运用函数法列式分析，也可以运用图解法直观分析2如图所示为位于瑞士的世界上最大的人工喷泉日内瓦喷泉，已知该喷泉竖直上喷出，喷出时水的速度为53m/s，喷嘴的出水量为0.5m3/s，不计空气阻力，则空中水的体积应为（取g=10m/s）（）a2.65m3b5.3m3c10.6m3d因喷嘴的横截面积未知，故无法确定【考点】竖直上抛运动【分析】先根据速度时间公式得出上升和下降的总时间，然后根据v=qt计算处于空中的水的体积【解答】解：喷出的水做竖直上抛运动，水的流速v0=53m/s，水在空中停留的时间：t=10.6s，即水在空中停留时间为3s，处于空中的水的体积为v=qt=0.510.6=5.3m3；故选：b【点评】本题关键是对水在空中运动的整个过程运用位移公式列式求解出总时间，然后根据体积与流量关系公式v=qt列式求解3如图所示，汽车通过一陡坡，若汽车匀速率的由坡底a运动到坡顶b，则下列说法正确的是（）a汽车的机械能守恒b重力的瞬时功率恒定不变c合力对汽车做正功d汽车牵引力做的功等于克服阻力和重力做的总功【考点】功率、平均功率和瞬时功率；功的计算【专题】功率的计算专题【分析】抓住动能不变，结合重力势能的变化判断机械能是否变化根据重力与速度方向夹角的变化判断重力的瞬时功率是否变化根据动能定理分析合力做功，以及牵引力做功与克服重力和阻力做功的关系【解答】解：a、汽车匀速率由坡底运动到坡顶，动能不变，重力势能变化，机械能不守恒，故a错误b、速度的大小不变，重力与速度方向的夹角在变化，根据p=mgvcos知，重力的瞬时功率在变化，故b错误c、根据动能定理知，动能不变，则合力做功为零，故c错误d、合力做功等于零，可知牵引力、重力、阻力做功的代数和为零，即汽车牵引力做的功等于克服阻力和重力做的总功，故d正确故选：d【点评】本题考查了动能定理、瞬时功率公式的基本运用，知道虽然速度大小不变，但是重力和速度方向的夹角在变化，导致重力瞬时功率变化4如图所示，长度l=10m，以v传=6m/s向右匀速运动的水平传送带，一质量m=1kg的煤块以v0=2m/s的初速度从传送带左端a点滑上传送带，若煤块与传送带间的摩擦系数=0.2，关于煤块从a运动到传送带右端b点的过程，下列说法正确的是（取g=10m/s2）（）a煤块从a到b用时t=sb传送带上留下的黑色痕迹长度为4mc该过程产生的热量q=20jd该过程因传送煤块多消耗的电能e=16j【考点】牛顿第二定律；匀变速直线运动的位移与时间的关系【专题】定量思想；推理法；牛顿运动定律综合专题【分析】煤块在传送带上先做匀加速直线运动，再做匀速直线运动，结合牛顿第二定律和运动学公式求出匀加速和匀速运动的时间，从而得出从a到b的时间根据煤块和传送带的位移求出相对位移的大小根据相对位移的大小，结合q=mgx求出产生的热量，根据能量守恒定律求出多消耗的电能【解答】解：a、煤块匀加速直线运动的加速度a=g=0.210m/s2=2m/s2，则匀加速直线运动的时间，匀加速直线运动的位移=8m，则匀速运动的时间，则煤块从a到b的时间t=，故a错误b、传送带上留下的黑色痕迹长度x=v传t1x1=628=4m，故b正确c、该过程中产生的热量q=mgx=0.2104j=8j，故c错误d、根据能量守恒得，因传送煤块多消耗的电能e=q=故d错误故选：b【点评】解决本题的关键理清煤块在传送带上的运动规律，结合牛顿第二定律、运动学公式、功能关系和能量守恒进行求解，综合性较强，是一道考查学生综合能力的好题5有一条两岸平行、河水均匀流动、流速恒定的大河，小明驾着小船渡河，去程时船头朝向始终与河岸垂直，回程时行驶路线与去程时航线相同已知航线ab与岸边夹角为60，且船在静水中的速率恒定不变，则去程和返程时间之比为（）a1：2b1：c：2d1：3【考点】运动的合成和分解【专题】牛顿第二定律在圆周运动中的应用【分析】根据船头指向始终与河岸垂直，结合运动学公式，可列出河宽与船速的关系式，当路线与河岸垂直时，可求出船过河的合速度，从而列出河宽与船速度的关系，进而即可求解【解答】解：设水流速度为v，去程时船头朝向始终与河岸垂直，且航线ab与岸边夹角为60，那么小船在静水中的速度大小为vc=v，当船头指向始终与河岸垂直，则有：t去=；当回程时行驶路线与去程时航线相同，则有：t回=；而回头时的船的合速度为：v合=v；则t回=因此去程与回程所用时间之比为1：2，故a正确，bcd错误；故选：a【点评】解决本题的关键知道分运动与合运动具有等时性，以及知道各分运动具有独立性，互不干扰6利用传感器与计算机结合，可以绘制出物体运动的图象，某同学在一次实验中得到一沿平直轨道运动小车的速度一时间图象如图所示，由此图象可知（）a小车在20s40s做加速度恒定的匀变速直线运动b20s末小车回到出发点c小车1030s内的加速度方向相同d小车010s内的平均速度小于1020s内的平均速度【考点】匀变速直线运动的图像；匀变速直线运动的速度与时间的关系【专题】运动学中的图像专题【分析】本题主要考查了对速度时间图象的理解，根据速度时间时间图象特点可正确回答在vt图象中，图象切线的斜率表示加速度的大小，图线与坐标轴所围的面积在数值上表示位移的大小，平均速度等于位移与时间之比结合相关知识分析【解答】解：a、根据图象的斜率等于加速度，可知小车在20s30s内和30s40s内加速度大小相等、方向相反，加速度大小不变，因此在20s30s内小车做的不是匀变速直线运动故a错误b、在前20s内小车一直沿正方向运动，则20s末小车没有回到出发点，故b错误c、图象斜率正负表示加速度的方向，则知小车1030s内的加速度方向相同，故c正确d、根据图线与坐标轴所围的面积在数值上表示位移的大小，可知小车在010s内的位移小于1020s内位移，而时间相等，则小车010s内的平均速度小于1020s内的平均速度故d正确故选：cd【点评】本题考查读图能力，关键从数学意义来理解图象的物理意义：斜率表示加速度，面积表示位移7如图所示，a为静止于地球赤道上的物体，b为绕地球做匀速圆周运动轨道半径为r的卫星，c为绕地球沿椭圆轨道运动的卫星，长轴大小为a，p为b、c两卫星轨道的交点，已知a、b、c绕地心运动的周期相同，下列说法正确的是（）a物体a的线速度小于卫星b的线速度b卫星b离地面的高度可以为任意值ca与r长度关系满足a=2rd若已知物体a的周期和万有引力常量，可求出地球的平均密度【考点】万有引力定律及其应用【专题】万有引力定律的应用专题【分析】抓住a、b的周期相等，根据v=r比较线速度的大小根据卫星b的周期一定，根据万有引力提供向心力确定出轨道半径一定，高度一定根据开普勒第三定律比较a与r的关系根据万有引力提供向心力，结合周期与轨道半径求出地球的质量，根据密度公式判断能否求出地球的平均密度【解答】解：a、因为a、b绕地心运动的周期相同，根据v=r知，b的轨道半径大于地球的半径，则物体a的线速度小于卫星b的线速度，故a正确b、因为b的周期与地球的自转周期相同，为定值，根据知，r=，可知轨道半径恒定，则卫星b离地的高度恒定，不是任意值，故b错误c、根据开普勒第三定律知，因为周期相等，则椭圆的半长轴与圆轨道半径相等，即，故c正确d、根据知，地球的质量m=，则地球的平均密度，因为地球的半径未知，则无法求出地球的密度，故d错误故选：ac【点评】本题考查了万有引力定律、开普勒定律与圆周运动的综合，知道a做圆周运动，不是靠万有引力提供向心力，抓住a、b的周期相等，结合线速度与周期的关系比较线速度大小8如图所示，固定在水平面上的光滑斜面倾角为30，质量分别为m、m的两个物体通过细绳及轻弹簧连接于光滑轻滑轮两侧，斜面底端有一与斜面垂直的挡板开始时用手按住物体m，此时m距离挡板的距离为s，滑轮两边的细绳恰好伸直，且弹簧处于原长状态已知m=2m，空气阻力不计松开手后，关于二者的运动下列说法中正确的是（）am和m组成的系统机械能守恒b当m的速度最大时，m与地面间的作用力为零c若m恰好能到达挡板处，则此时m的速度为零d若m恰好能到达挡板处，则此过程中重力对m做的功等于弹簧弹性势能的增加量与物体m的机械能增加量之和【考点】机械能守恒定律；功能关系【专题】机械能守恒定律应用专题【分析】分析ab两物体的受力情况及各力做功情况，从而分析a其运动情况，类比弹簧振子，从而判断选项【解答】解：a、因mm之间有弹簧，故两物体受弹簧的弹力做功，机械能不守恒；故a错误；b、m的重力分力为mgsin=mg；物体先做加速运动，当受力平衡时m速度达最大，则此时m受力为mg，故m恰好与地面间的作用力为零；故b正确；c、从m开始运动至到m到达底部过程中，弹力的大小一直大于m的重力，故m一直做加速运动，m到达底部时，m的速度不为零；故c错误；d、m恰好能到达挡板处，则此过程中重力对m做的功等于弹簧弹性势能的增加量与物体m的机械能增加量之和；故d正确；故选：bd【点评】本题考查功能关系，要注意明确能量之间的转化及功能关系的正确应用二非选择题：包括必考题和选考题两部分第9题第12题为必考题，每个考题考生都必须作答第13为选考题，考生根据要求作答9图示为测量弹簧劲度系数的实验装置图，弹簧的上端固定在铁架台上，下端装有指针及挂钩，指针恰好指向一把竖直立起的毫米刻度尺现在测得在挂钩上挂上一定数量钩码时指针在刻度尺上的读数如下表：钩码数n 0 1 2 3 4 5刻度尺读数xn（cm） 2.62 4.175.707.228.8410.64xn=xnxn1（cm） 0 1.55 1.53 1.52 1.62 1.80已知所有钩码的质量可认为相同且为m=50g，当地重力加速度g=9.8m/s2请回答下列问题：（1）x4、x5与x1、x2、x3有很大区别的可能原因是：超出弹性限度；（2）小刘同学通过k（x2x0）=2mg，k（x3x1）=2mg得：劲度系数公式：k=，请根据小刘同学的方法计算出弹簧的劲度系数k=32n/m（结果保留两位有效数字）【考点】探究弹力和弹簧伸长的关系【专题】实验题【分析】（1）当弹簧超过弹性限度时，胡克定律将不再成立；（2）充分利用测量数据，根据弹簧弹力与伸长量x之间的关系f=kx可求出弹簧的劲度系数大小；【解答】解：（1）x1、x2、x3有可以符合胡克定律，而x4、x5与不现符合胡克定律，则说明弹簧已超过了弹性限度；（2）弹簧的原长为：l0=2.62cm，钩码每增加50g弹簧的形变量的平均值为：=1.56cm；由f=kx得：k=32n/m故答案为：（1）超过了弹性限度；（2）32【点评】本题应明确：弹簧测力计的原理是在弹簧的弹性限度内，弹簧的伸长与受到的拉力成正比，对于实验问题，我们要充分利用测量数据求解可以减少误差10探究功与速度变化的关系中，某实验小组组装了一套如图甲所示的装置，拉力传感器固定在小车上，一端与细绳相连，用拉力传感器记录小车受到拉力的大小穿过打点计时器的纸带与小车尾部相连接，打点计时器打点周期为t，实验的部分步骤如下：（1）平衡小车所受的阻力：不挂钩码，调整木板右端的高度，用手轻推小车，直到打点计时器在纸带上打出一系列间距相等的点（2）测量小车和拉力传感器韵总质量m，按图组装好仪器，并连接好所需电路，将小车停在11、点计时器附近，接下来的操作顺序是a（填“a”或“b”）a先接通拉力传感器和打点计时器的电源，再释放小车，打出一条纸带，关闭电源b先释放小车，再接通拉力传感器和打点计时器的电源，打出一条纸带，关闭电源（3）在打出的纸带中选择一条比较理想的纸带如图乙所示，在纸带上按打点先后顺序依次取o、a、b、c、d、e等多个计时点，各个计时点到o点间的距离分别用ha、hb、hc、hd、he、表示，则小车和拉力传感器在计时器打下d点时的动能表达式为ekd=，若拉力传感器的读数为f，计时器打下a点到打下d点过程中，细绳拉力对小车所做功的表达式为w=f（hdha）【考点】探究功与速度变化的关系【专题】实验题；定性思想；实验分析法；动能定理的应用专题【分析】（1）当打点计时器在纸带上打出一系列间隔均匀的点时，小车做匀速直线运动，恰好平衡摩擦力（2）实验时应先接通电源，再放开小车（3）由匀变速运动的推论及功的公式分析答题【解答】解：（1）平衡小车所受的阻力：不挂钩码，调整木板右端的高度，用手轻推小车，直到打点计时器打出一系间距相等的点（2）测量小车和拉力传感器的总质量m，按图组装好仪器，并连接好所需电路，将小车停在打点计时器附近，先接通拉力传感器和打点计时器的电源，然后释放小车，打出一条纸带，关闭电源，故a正确故选：a（3）打下d点时的速度为：vd=，打下d点时的动能为：ekd=mvd2=；拉力传感器的读数为f，计时器打下a点到打下d点过程中，细绳拉力对小车所做的功为：w=f（hdha）故答案为：（1）间距相等；（2）a；（3）ekd=；w=f（hdha）【点评】明确实验的原理是解决实验题的根本，本实验中绳子上的拉力是由传感器测量出的，所以不存在需要满足钩码的质量远小于小车质量的要求，但要平衡摩擦力，难度适中11如图所示，光滑的竖直圆轨道半径为r，其最低点a处有一小球处于静止状态现对小球施加一恒力f，其方向始终水平向右，使小球沿圆周轨道运动圆周到达b点，在b点时立即撤去f，结果小球恰好能够通过最高点c作完整的圆周运动以后，每当小球运动到a点，水平恒力f便会重新出现，作用于小球上，直至小球运动到b点，便立即撤去f，已知小球质量为m，重力加速度为g，求：（1）水平恒力f大小；（2）小球第5次到达b点时的速度大小【考点】动能定理；向心力【专题】计算题；定量思想；临界法；动能定理的应用专题【分析】（1）小球恰好能够通过最高点c时，由重力充当向心力，由此列式求出c点的速度再由动能定理求f的大小（2）对全程，运用动能定理求小球第5次到达b点时的速度大小【解答】解：（1）在最高点c，根据牛顿第二定律得：mg=m从a到c，由动能定理得：frmg2r=解得 f=mg（2）对全程，由动能定理得：5frmgr=得 vb=答：（1）水平恒力f大小是mg；（2）小球第5次到达b点时的速度大小为【点评】解决本题的关键掌握小球在最高点的临界情况：重力等于向心力，结合牛顿第二定律和动能定理进行求解12某光滑桌面上，整齐叠放着n本质量均为m的同种新书，处于静止状态，书本之间的摩擦因数均为、宽度为l，书本正前方有一固定的竖直挡板（厚度不计），书本到挡板距离为2l，如图所示为侧视图在水平向右的力f作用下，所有书本无相对滑动，一起向右运动当上面书本撞击挡板后便立即停止运动，直至下面书本全部通过挡板下方区域后，才掉落至桌面，且上面书本碰撞挡板前后对下面书本的压力保持不变（不考虑书本形变）已知重力加速度为g，最大静摩擦力等于滑动摩擦力大小，所有运动均为一维直线运动则；（1）若n=7，力f作用于第7本书上，大小为3mg，求书本与挡板碰撞时的速度大小；（2）若n=7，力f作用于第3本书上，求书本向右运动的最大加速度大小；（3）若力f作用于第k（km）本书，书本以最大加速度加速碰撞挡板，调节挡板高度使得碰撞后上方k本书停止运动，试讨论下方书本能否穿出挡板及穿出后书本的速度大小【考点】牛顿第二定律；匀变速直线运动的位移与时间的关系【专题】计算题；定量思想；推理法；牛顿运动定律综合专题【分析】（1）对整体分析，运用动能定理求出书本与挡板碰撞时的速度大小；（2）对下面4本书整体分析，抓住最大摩擦力的大小，根据牛顿第二定律求出最大加速度大小；（3）若力f作用于书的上半区，结合牛顿第二定律求出最大加速度，根据速度位移公式求出碰撞前的速度，再结合速度位移公式求出下方书本穿出挡板的速度大小若力f作用于下半区，结合最大加速度求出碰撞前的速度，结合速度位移公式求出穿出后速度的表达式，通过穿出后速度大于零求出k的取值范围【解答】解：（1）对整体运用动能定理得：，解得：v=（2）对下面4本书整体分析得：3mg=4mam，解得：（3）若用力f作用于上半区，有：，则最大加速度为：a=，碰撞前的速度为：v1=，当下方nk本书穿越挡板时，加速度仍然是：，则穿出后的速度大小为： =若力f作用于下半区有：k，则最大加速度为：，碰撞前速度为：，当下方nk本书穿越挡板时，加速度为：a=，则穿出后的速度大小为： =，条件为：，下方书本不能穿出答：（1）书本与挡板碰撞时的速度大小为（2）书本向右运动的最大加速度大小为（3）若用力f作用于上半区，穿出后的速度大小为若力f作用于下半区，穿出后的速度大小为若，下方书本不能穿出【点评】本题考查了牛顿第二定律、运动学公式和动能定理的综合运用，关键合理地选择研究对象，通过牛顿第二定律求出加速度，通过运动学公式讨论分析求解，有一定的难度三、物理一选修3-5：共45分请考生从给出的3道物理题中每科任选一题作