高中物理选择性必修1(人教版2019) 模块综合试卷(二)
(满分:100分)
一、单项选择题:共10题,每题4分,共40分。每题只有一个选项最符合题意。
1.(2023·江苏南京市高二期中)下列关于光的说法正确的是( )
A.机械波能产生多普勒效应,而光波不能产生多普勒效应
B.“激光测距雷达”利用激光测量很远目标的距离是应用了激光亮度高的特点
C.一束自然光相继通过两个偏振片,以光束为轴旋转其中一个偏振片,透射光的强度发生变化
D.做双缝干涉实验时,当两个狭缝到屏上某处的路程差是波长的奇数倍时该处出现暗条纹
2.关于正在做简谐运动的水平弹簧振子,下列说法正确的是( )
A.振子的位移方向和加速度方向总是相同
B.振子的位移方向和回复力方向总是相同
C.振子的位移最大时加速度最小
D.振子的位移最大时弹簧的弹性势能最大
3.(2022·江苏高邮市第一中学高二期末)光滑水平地面上,A、B两物块质量都为m,A以速度v向右运动,B静止且左端连有一轻弹簧,如图所示,当A撞上弹簧,弹簧被压缩到最短时( )
A.A、B系统总动量为2mv
B.A的动量变为零
C.B的动量达到最大值
D.A、B的速度相等
4.(2023·江苏南通市高二期中)如图甲所示,一个质点以O点为平衡位置,在A、B间做简谐运动,它的振动图像如图乙所示,设向右为正方向,下列说法正确的是( )
A.该质点的振动方程为x=0.05sin (2.5πt) m
B.0.2 s末该质点的速度方向向右
C.0.2~0.3 s质点做加速运动
D.0.7 s时该质点的位置在O与B之间
5.(2022·江苏扬州市高二期末)某均匀介质中有一振动波源,从某时刻起作为计时零时刻,波源的振动图像如图甲所示,波源振动产生沿x轴正方向传播的横波,在x轴上0到5 m之间第一次形成的波形如图乙所示,下列说法正确的是( )
A.介质中的质点沿波传播方向运动的速度为10 m/s
B.从图乙时刻起要经过0.4 s质点c第一次到达波谷
C.从图乙时刻起,介质中的质点b比a先到达平衡位置
D.当波源的振动形式传到质点c时,质点a运动的总路程为10 cm
6.(2022·江苏省如皋中学高二期末)在“用单摆测重力加速度”的实验中,小华根据测量数据作出的L-T2图线如图所示,则当地的重力加速度大小为( )
A.9.86 m/s2 B.9.91 m/s2
C.9.95 m/s2 D.10.0 m/s2
7.(2022·江苏南通市高二期末)某质检部门利用干涉原理测定矿泉水的折射率。如图所示,单缝S0、屏上的P0点位于双缝S1和S2的中垂线上,双缝与屏之间的介质先后为空气与矿泉水,屏上的干涉条纹间距分别为Δx1与Δx2。当介质为矿泉水时,屏上P点处是P0上方的第3条亮条纹(不包括P0点处的亮条纹)的中心。已知入射光在真空中的波长为λ,真空中的光速为c,则( )
A.Δx2大于Δx1
B.该矿泉水的折射率为
C.当介质为矿泉水时,来自S1和S2的光传播到P点处的时间差为
D.仅将S0水平向左移动的过程中,P点处能观察到暗条纹
8.(2022·江苏南通市高二期末)如图所示,折射率为n、半径为R的半圆形玻璃砖平放在桌面上,将宽度为L的平行单色光垂直AC面射入,要使第1次射到圆面上的光都能射出玻璃砖,则L的最大值为( )
A. B.
C. D.
9.(2023·江苏无锡外国语学校高二期中)如图所示,质量m=245 g的物块(可视为质点)放在质量M=0.5 kg的木板左端,木板静止在光滑水平面上,物块与木板间的动摩擦因数μ=0.4,质量m0=5 g的子弹以速度v0=300 m/s沿水平方向射入物块并留在其中(时间极短),物块最后恰好没有滑离木板,取g=10 m/s2,则在整个过程中( )
A.物块的最大速度为4 m/s
B.木板的最大速度为3 m/s
C.物块相对于木板滑行的时间为0.75 s
D.木板的长度为3 m
10.A、B两球沿一直线运动并发生正碰。如图所示为两球碰撞前后的位移—时间图像。a、b分别为A、B两球碰撞前的位移—时间图线,c为碰撞后两球共同运动的位移—时间图线,若A球质量是m=2 kg,则由图可知( )
A.A、B碰撞前的总动量为3 kg·m/s
B.碰撞时A对B的冲量为4 N·s
C.碰撞前后A的动量变化为6 kg·m/s
D.碰撞中A、B两球组成的系统损失的动能为10 J
二、非选择题:共5题,共60分。其中第12题~第15题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分;有数值计算时,答案中必须明确写出数值和单位。
11.(13分)某同学用插针法测定一长方体玻璃砖的折射率。操作步骤如下:
①在白纸上放好玻璃砖,在玻璃砖的一侧竖直插上两枚大头针P1、P2;
②在玻璃砖的另一侧观察,调整视线使P1的像被P2的像挡住,接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3和P4,使P3挡住P1和P2的像,P4挡住P3和P1、P2的像;
③用铅笔环绕玻璃砖画出边界aa′和bb′;
④取下玻璃砖、大头针,在白纸上描出光线的径迹,量出入射角i和折射角r,计算出折射率;
⑤改变入射角,重复上述过程,求出多组折射率并取其平均值。
(1)以上步骤中有错误或不妥之处的是________(填步骤前序号);
(2)为了减小实验误差,实验时应注意的是______。
A.入射角应尽量小些
B.玻璃砖的宽度应小一些
C.大头针应垂直的插在纸面上
D.大头针针P1、P2及P3、P4之间的距离应适当大些
(3)该同学在画界面时,不小心将两界面aa′、bb′间距画得比玻璃砖宽度大些,如图甲所示,则他测得的折射率________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(4)若该同学没有量角器,在完成光路图后,以O点为圆心画圆,分别交线段OA于A点,交OO′连线的延长线于B点,如图乙所示,请利用毫米刻度尺测量相关距离,并计算得出玻璃的折射率n=________(保留两位有效数字)。
12.(9分)(2023·江苏吴江中学高二阶段练习)如图所示,半径为R的半圆形滑槽的质量为M,静止放置在光滑的水平面上,一质量为m的小球从滑槽的右边缘与圆心等高处无初速度地滑下。已知重力加速度大小为g,求:
(1)小球的最大速度v;
(2)滑槽移动的最大距离X。
13.(10分)(2022·江苏苏州市高二期末)如图甲所示,海洋生态自动监测浮标,可用于监测水质和气象等参数。一列水波(视为横波)沿海面传播,在波的传播方向上相距4.5 m的两处分别有A、B两浮标,两浮标随波上下运动,其中A浮标的振动图像如图乙所示。某时刻,A运动到波峰,浮标B恰好运动到波谷,求:
(1)此时刻,A、B竖直方向的高度差为多少;
(2)这列水波的波长是多少;
(3)若此时A、B之间只有一个波峰,这列水波的传播速度是多少。
14.(12分)如图所示,ABO为截面是扇形的玻璃砖,圆的半径为R,∠AOB=60°。一束单色光竖直向下垂直OA照射在圆弧AB的中点C上,折射光线照射在AO面上的D点,光在C点发生折射后的偏向角为30°。已知光在真空中的传播速度为c。
(1)求玻璃砖对该单色光的折射率n;
(2)若AO面涂有反射层,请判断该单色光能否从OB面出射,并求出该单色光从C点入射到第一次射出玻璃砖所用的时间t。
15.(16分)(2023·江苏南通市高二期中)如图所示,光滑水平轨道上放置长木板A和滑块C,滑块B置于A的左端,C的右侧较远处有一固定挡板,A和B之间的动摩擦因数μ=0.25,三者质量分别为mA=mC=3 kg,mB=1 kg。开始时A、C静止,B的初速度v0=1.6 m/s,在A与C发生碰撞之前,A、B已经达到共同速度。已知各次碰撞时间极短且都是弹性碰撞,重力加速度g=10 m/s,求:
(1)A、B第一次达到共同速度的大小v1;
(2)全过程中挡板对C的冲量大小I;
(3)要使B不从木板A上滑下,木板A的长度d至少是多少?(保留两位有效数字)
模块综合试卷(二)
(满分:100分)
一、单项选择题:共10题,每题4分,共40分。每题只有一个选项最符合题意。
1.(2023·江苏南京市高二期中)下列关于光的说法正确的是( )
A.机械波能产生多普勒效应,而光波不能产生多普勒效应
B.“激光测距雷达”利用激光测量很远目标的距离是应用了激光亮度高的特点
C.一束自然光相继通过两个偏振片,以光束为轴旋转其中一个偏振片,透射光的强度发生变化
D.做双缝干涉实验时,当两个狭缝到屏上某处的路程差是波长的奇数倍时该处出现暗条纹
答案 C
解析 机械波和光波都能产生多普勒效应,故A错误;“激光测距雷达”利用激光测量很远目标的距离是应用了激光方向性好的特点,故B错误;光波是横波,振动方向与传播方向垂直,一束自然光通过两个偏振片,以光束为轴旋转其中一个偏振片,导致偏振片的透振方向变化,则透射光的强度会发生变化,故C正确;从两个狭缝到达屏上的路程差是波长的整数倍时,出现亮条纹,为半波长的奇数倍时,出现暗条纹,故D错误。
2.关于正在做简谐运动的水平弹簧振子,下列说法正确的是( )
A.振子的位移方向和加速度方向总是相同
B.振子的位移方向和回复力方向总是相同
C.振子的位移最大时加速度最小
D.振子的位移最大时弹簧的弹性势能最大
答案 D
解析 由牛顿第二定律得a=-,可知加速度的方向总是与位移方向相反,故A错误;振子位移是指振子离开平衡位置的位移,从平衡位置指向振子所在的位置,而回复力的方向总是指向平衡位置,所以二者的方向总是相反,故B错误;振子的位移最大时,弹簧形变量最大,加速度最大,弹性势能最大,故C错误,D正确。
3.(2022·江苏高邮市第一中学高二期末)光滑水平地面上,A、B两物块质量都为m,A以速度v向右运动,B静止且左端连有一轻弹簧,如图所示,当A撞上弹簧,弹簧被压缩到最短时( )
A.A、B系统总动量为2mv
B.A的动量变为零
C.B的动量达到最大值
D.A、B的速度相等
答案 D
解析 A、B组成的系统所受的合外力为零,动量守恒,初始时总动量为mv;弹簧被压缩到最短时,A、B系统总动量仍为mv,故A错误;A在压缩弹簧的过程中,B做加速运动,A做减速运动,两者速度相等时,弹簧压缩量最大,然后B继续加速,A继续减速,所以弹簧被压缩到最短时,A、B的速度相等,B的动量未达到最大值,A的动量不为零,故B、C错误,D正确。
4.(2023·江苏南通市高二期中)如图甲所示,一个质点以O点为平衡位置,在A、B间做简谐运动,它的振动图像如图乙所示,设向右为正方向,下列说法正确的是( )
A.该质点的振动方程为x=0.05sin (2.5πt) m
B.0.2 s末该质点的速度方向向右
C.0.2~0.3 s质点做加速运动
D.0.7 s时该质点的位置在O与B之间
答案 D
解析 由图乙得质点振动的振幅为0.05 m,周期T=0.8 s,故ω== rad/s=2.5π rad/s,故该质点的振动方程为x=0.05sin (2.5πt+φ) m,且当t=0时,x=0.05 m,代入可得φ=,故该质点的振动方程为x=0.05sin (2.5πt+) m,故A错误;根据振动图像得0.2 s末该质点经过平衡位置向负的最大位移处振动,所以此时速度方向从O指向A,方向向左,故B错误;0.2~0.3 s质点由平衡位置向负的最大位移处振动,此过程速度的方向与所受力的方向相反,故质点做减速运动,故C错误;0.7 s时该质点在平衡位置和正的最大位移处之间,所以质点的位置在O与B之间,故D正确。
5.(2022·江苏扬州市高二期末)某均匀介质中有一振动波源,从某时刻起作为计时零时刻,波源的振动图像如图甲所示,波源振动产生沿x轴正方向传播的横波,在x轴上0到5 m之间第一次形成的波形如图乙所示,下列说法正确的是( )
A.介质中的质点沿波传播方向运动的速度为10 m/s
B.从图乙时刻起要经过0.4 s质点c第一次到达波谷
C.从图乙时刻起,介质中的质点b比a先到达平衡位置
D.当波源的振动形式传到质点c时,质点a运动的总路程为10 cm
答案 B
解析 由题图知,周期T=0.4 s,波长λ=4 m,波速v==10 m/s,但介质中的质点并没有沿波传播方向运动,故A选项错误;质点c第一次到达波谷,即质点a的运动形式传到c点,质点a、c间相距一个波长λ=4 m,则t= s=0.4 s,B选项正确;图乙时刻质点b正在沿y轴负方向运动,它到达平衡位置的时间大于,而质点a到达平衡位置的时间等于,故C选项错误;需要1.5T的时间波源的振动形式传到质点c,此过程中质点a运动的时间为T,质点a运动的路程为s=4A=20 cm,故D选项错误。
6.(2022·江苏省如皋中学高二期末)在“用单摆测重力加速度”的实验中,小华根据测量数据作出的L-T2图线如图所示,则当地的重力加速度大小为( )
A.9.86 m/s2 B.9.91 m/s2
C.9.95 m/s2 D.10.0 m/s2
答案 A
解析 由T=2π,可得L=T2,故L-T2图线的斜率为k=,由题图知k= m/s2=0.25 m/s2,解得当地的重力加速度大小为g=9.86 m/s2,故选A。
7.(2022·江苏南通市高二期末)某质检部门利用干涉原理测定矿泉水的折射率。如图所示,单缝S0、屏上的P0点位于双缝S1和S2的中垂线上,双缝与屏之间的介质先后为空气与矿泉水,屏上的干涉条纹间距分别为Δx1与Δx2。当介质为矿泉水时,屏上P点处是P0上方的第3条亮条纹(不包括P0点处的亮条纹)的中心。已知入射光在真空中的波长为λ,真空中的光速为c,则( )
A.Δx2大于Δx1
B.该矿泉水的折射率为
C.当介质为矿泉水时,来自S1和S2的光传播到P点处的时间差为
D.仅将S0水平向左移动的过程中,P点处能观察到暗条纹
答案 C
解析 设光在矿泉水中的波长为λ′,由Δx=λ可知,=,因λ′<λ,故Δx2<Δx1,A错误;矿泉水的折射率n==,B错误;由第三条亮条纹对应路程差为s=3λ′,又λ′=,光在矿泉水中的传播速度为v=,则Δt==,C正确;仅将S0水平向左移动对观察结果没有影响,D错误。
8.(2022·江苏南通市高二期末)如图所示,折射率为n、半径为R的半圆形玻璃砖平放在桌面上,将宽度为L的平行单色光垂直AC面射入,要使第1次射到圆面上的光都能射出玻璃砖,则L的最大值为( )
A. B.
C. D.
答案 B
解析 光路图如图所示
当光线第1次射到圆面上恰好发生全反射,则sin θ=
则L的最大值为Lmax=2Rsin θ=,故选B。
9.(2023·江苏无锡外国语学校高二期中)如图所示,质量m=245 g的物块(可视为质点)放在质量M=0.5 kg的木板左端,木板静止在光滑水平面上,物块与木板间的动摩擦因数μ=0.4,质量m0=5 g的子弹以速度v0=300 m/s沿水平方向射入物块并留在其中(时间极短),物块最后恰好没有滑离木板,取g=10 m/s2,则在整个过程中( )
A.物块的最大速度为4 m/s
B.木板的最大速度为3 m/s
C.物块相对于木板滑行的时间为0.75 s
D.木板的长度为3 m
答案 D
解析 子弹射入物块并留在其中,根据动量守恒有m0v0=(m0+m)v,之后在摩擦力的作用下,物块做减速运动,则子弹射入物块后两者共同的速度即物块的最大速度,大小为v=6 m/s,故A错误;物块和子弹在木板上滑行时,木板做加速运动,物块最后恰好没有滑离木板,根据动量守恒定律,(m0+m)v=(m0+m+M)v′,解得木板的最大速度v′=2 m/s,故B错误;物块在木板上做匀减速直线运动,根据牛顿第二定律有μ(m0+m)g=(m0+m)a
物块相对木板的滑行时间为t=,解得t=1 s,故C错误;
设木板长度为L,由能量守恒定律得μ(m0+m)gL=(m0+m)v2-(m0+m+M)v′2,解得L=3 m,故D正确。
10.A、B两球沿一直线运动并发生正碰。如图所示为两球碰撞前后的位移—时间图像。a、b分别为A、B两球碰撞前的位移—时间图线,c为碰撞后两球共同运动的位移—时间图线,若A球质量是m=2 kg,则由图可知( )
A.A、B碰撞前的总动量为3 kg·m/s
B.碰撞时A对B的冲量为4 N·s
C.碰撞前后A的动量变化为6 kg·m/s
D.碰撞中A、B两球组成的系统损失的动能为10 J
答案 D
解析 由x-t图像可知,碰撞前有:A球的速度vA== m/s=-3 m/s
B球的速度vB== m/s=2 m/s,碰撞后A、B两球的速度相同,为vA′=vB′=v== m/s=-1 m/s,则碰撞前后A的动量变化ΔpA=mv-mvA=4 kg·m/s
对A、B组成的系统,由动量守恒定律有mvA+mBvB=(m+mB)v,得mB= kg
A与B碰撞前的总动量为p总=mvA+mBvB=- kg·m/s,A、C错误;
由动量定理可知,碰撞时A对B的冲量为IB=ΔpB=-ΔpA=-4 kg·m/s=-4 N·s,B错误;
碰撞中A、B两球组成的系统损失的动能ΔEk=mvA2+mBvB2-(m+mB)v2
代入数据解得ΔEk=10 J,D正确。
二、非选择题:共5题,共60分。其中第12题~第15题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分;有数值计算时,答案中必须明确写出数值和单位。
11.(13分)某同学用插针法测定一长方体玻璃砖的折射率。操作步骤如下:
①在白纸上放好玻璃砖,在玻璃砖的一侧竖直插上两枚大头针P1、P2;
②在玻璃砖的另一侧观察,调整视线使P1的像被P2的像挡住,接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3和P4,使P3挡住P1和P2的像,P4挡住P3和P1、P2的像;
③用铅笔环绕玻璃砖画出边界aa′和bb′;
④取下玻璃砖、大头针,在白纸上描出光线的径迹,量出入射角i和折射角r,计算出折射率;
⑤改变入射角,重复上述过程,求出多组折射率并取其平均值。
(1)以上步骤中有错误或不妥之处的是________(填步骤前序号);
(2)为了减小实验误差,实验时应注意的是______。
A.入射角应尽量小些
B.玻璃砖的宽度应小一些
C.大头针应垂直的插在纸面上
D.大头针针P1、P2及P3、P4之间的距离应适当大些
(3)该同学在画界面时,不小心将两界面aa′、bb′间距画得比玻璃砖宽度大些,如图甲所示,则他测得的折射率________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(4)若该同学没有量角器,在完成光路图后,以O点为圆心画圆,分别交线段OA于A点,交OO′连线的延长线于B点,如图乙所示,请利用毫米刻度尺测量相关距离,并计算得出玻璃的折射率n=________(保留两位有效数字)。
答案 (1)③(3分) (2)CD(3分) (3)偏小(3分) (4)1.47(4分)
解析 (1)应该是在玻璃两侧分别描两个点,然后移开玻璃,接着分别过两点作出边界aa′和bb′。
(2)为了减小实验误差,入射角应适当大些,故A错误;为了减小实验误差,玻璃砖的宽度应适当宽一些,故B错误;为了使大头针挡住前面大头针的像,大头针应垂直的插在纸面上,故C正确;为了减小实验误差,大头针P1、P2及P3、P4之间的距离应适当大些,故D正确。
(3)界面aa′、bb′间距画得比玻璃砖宽度大些,导致折射角偏大,则导致测得的折射率偏小。
(4)用刻度尺测得A点到直径虚线的距离为l=1.00 cm,B点到直径虚线的距离为l′=
0.68 cm。设O点入射角为θ1,折射角为θ2,
则玻璃的折射率为n===≈1.47。
12.(9分)(2023·江苏吴江中学高二阶段练习)如图所示,半径为R的半圆形滑槽的质量为M,静止放置在光滑的水平面上,一质量为m的小球从滑槽的右边缘与圆心等高处无初速度地滑下。已知重力加速度大小为g,求:
(1)小球的最大速度v;
(2)滑槽移动的最大距离X。
答案 (1) (2)
解析 (1)当小球滑到滑槽底部时,速度最大,系统在水平方向上动量守恒,
有mv-Mv′=0(2分)
系统机械能守恒,有mv2+Mv′2=mgR(2分)
解得v=(1分)
(2)当小球滑到最左端时,滑槽移动的距离最大,则有mx=MX(1分)
x+X=2R(1分)
解得X=。(2分)
13.(10分)(2022·江苏苏州市高二期末)如图甲所示,海洋生态自动监测浮标,可用于监测水质和气象等参数。一列水波(视为横波)沿海面传播,在波的传播方向上相距4.5 m的两处分别有A、B两浮标,两浮标随波上下运动,其中A浮标的振动图像如图乙所示。某时刻,A运动到波峰,浮标B恰好运动到波谷,求:
(1)此时刻,A、B竖直方向的高度差为多少;
(2)这列水波的波长是多少;
(3)若此时A、B之间只有一个波峰,这列水波的传播速度是多少。
答案 (1)200 cm (2) m(N=0,1,2,…) (3)3 m/s
解析 (1)由题图乙知振幅为100 cm,当A运动到波峰时,浮标B恰好运动到波谷,故此时刻,A、B竖直方向的高度差为200 cm。(2分)
(2)当A运动到波峰时,浮标B恰好运动到波谷,
则(+N)λ=4.5 m(N=0,1,2,…)(2分)
解得λ= m(N=0,1,2,…)(1分)
(3)若此时A、B之间只有一个波峰,即N=1,(1分)
有(+1)λ=4.5 m(1分)
解得λ=3 m(1分)
由题图乙知波的周期为1 s,这列水波的传播速度
v== m/s=3 m/s。(2分)
14.(12分)如图所示,ABO为截面是扇形的玻璃砖,圆的半径为R,∠AOB=60°。一束单色光竖直向下垂直OA照射在圆弧AB的中点C上,折射光线照射在AO面上的D点,光在C点发生折射后的偏向角为30°。已知光在真空中的传播速度为c。
(1)求玻璃砖对该单色光的折射率n;
(2)若AO面涂有反射层,请判断该单色光能否从OB面出射,并求出该单色光从C点入射到第一次射出玻璃砖所用的时间t。
答案 (1) (2)能从OB面出射
解析 (1)由几何关系知,光线在C点的入射角为i=60°,折射角r=30°(2分)
则折射率n==(2分)
(2)设全反射临界角为C,
则有sin C==(1分)
光路图如图所示,由几何关系知θ=30°,α=30°(1分)
故sin α=,由于sin α所以α光线在玻璃砖中的传播距离为
s=2×=(2分)
光在玻璃中的传播速度v==(1分)
传播的时间t==。(2分)
15.(16分)(2023·江苏南通市高二期中)如图所示,光滑水平轨道上放置长木板A和滑块C,滑块B置于A的左端,C的右侧较远处有一固定挡板,A和B之间的动摩擦因数μ=0.25,三者质量分别为mA=mC=3 kg,mB=1 kg。开始时A、C静止,B的初速度v0=1.6 m/s,在A与C发生碰撞之前,A、B已经达到共同速度。已知各次碰撞时间极短且都是弹性碰撞,重力加速度g=10 m/s,求:
(1)A、B第一次达到共同速度的大小v1;
(2)全过程中挡板对C的冲量大小I;
(3)要使B不从木板A上滑下,木板A的长度d至少是多少?(保留两位有效数字)
答案 (1)0.4 m/s (2)3 N·s (3)0.45 m
解析 (1)A、B组成的系统动量守恒,A、B第一次达到共速时有mBv0=(mA+mB)v1(1分)
解得v1=0.4 m/s(1分)
(2)取水平向右的方向为正方向,A、C第一次弹性碰撞过程,A、C组成的系统动量守恒和机械能守恒,则有
mAv1=mAv1′+mCv1″(1分)
mAv12=mAv1′2+mCv1″2(1分)
解得v1′=0,v1″=0.4 m/s(1分)
滑块C与挡板弹性碰撞反弹后速度大小为v1?=0.4 m/s(1分)
A与C碰撞后到A、B再一次达到共速,有mBv1=(mA+mB)v2(1分)
解得v2=0.1 m/s,方向向右;(1分)
A与C第二次弹性碰撞,由于A、C质量相等,可知碰后A、C速度交换,
则有vC=v2=0.1 m/s,方向向右(1分)
vA=v1?=0.4 m/s,方向向左(1分)
A与C第二次碰撞后到A、B第三次达到共速,取水平向左为正方向,
则有mAvA-mBv2=(mA+mB)v3,(1分)
解得v3= m/s,方向向左(1分)
则v3>vC,则滑块C与挡板再次碰撞后追不上长木板A;C与挡板再次碰撞后的速度为vC′=0.1 m/s,方向向左
挡板对C的冲量大小等于系统动量的变化大小,
则有I=(mA+mB)v3+mCvC′-mB(-v0)(1分)
解得I=3 N·s(1分)
(3)从最初到最终,由能量守恒可得
μmBgs相对=mBv02-(1分)
解得s相对≈0.45 m(1分)
要使B不从木板A上滑下,木板A的长度d至少为0.45 m。