2023年江蘇高考物理科目考試包括《物理》和《物理實驗》兩個科目。其中,《物理》考試內容包括力學、熱學、光學、電學、近代物理等部分;《物理實驗》則主要考察考生對基本儀器使用、實驗原理、實驗操作和數據處理等方面的能力。
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題目:一個質量為 m 的小球,從高度 H 處自由下落,當它到達一個斜面時與斜面發生碰撞,已知碰撞過程中能量沒有損失,求小球在斜面上的運動情況。
分析:本題主要考查了動量守恒定律和能量守恒定律的應用,解題的關鍵是正確選擇研究對象和研究過程。
解法一:小球在自由下落過程中,機械能守恒,即有:
mgH = 1/2mv2
小球與斜面碰撞過程中,動量守恒,設碰撞前小球的速度為v?,碰撞后小球的速度為v?,斜面的速度為v?,取小球初速度方向為正方向,則有:
mv? = m(v? - v?) + m(-v?)
能量守恒定律表示碰撞前后系統的總能量不變,即有:
E = 1/2mv?2 + 1/2mv?2 = 0
解得:v? = 0,v? = v?
解法二:小球與斜面碰撞過程中,能量沒有損失,說明碰撞前后小球的機械能守恒。設小球在斜面上運動的最大高度為h,則有:
mg(H+h) = 1/2mv2
設小球與斜面碰撞后的速度為v?,則有:
mv? = mv - mgh
根據能量守恒定律可得:
E = 1/2mv2 = 1/2mv?2 + 0
聯立以上各式可得:v? = 0,h = H/2
所以小球在斜面上做勻速直線運動。