《2026年新高考5年真题高中物理全一册通用版湖南专版》

10. 如图，某爆炸能量测量装置由装载台和滑轨等构成，$C$是可以在滑轨上运动的标准测量件，其规格可以根据测量需求进行调整。滑轨安装在高度为$h$的水平面上。测量时，将弹药放入装载台圆筒内，两端用物块$A$和$B$封装，装载台与滑轨等高。引爆后，假设弹药释放的能量完全转化为$A$和$B$的动能。极短时间内$B$嵌入$C$中形成组合体$D$，$D$与滑轨间的动摩擦因数为$\mu$。$D$在滑轨上运动$S_1$距离后抛出，落地点距抛出点水平距离为$S_2$，根据$S_2$可计算出弹药释放的能量。某次测量中，$A$、$B$、$C$质量分别为$3m$、$m$、$5m$，$S_1 = \frac{h}{\mu}$，整个过程发生在同一竖直平面内，不计空气阻力，重力加速度大小为$g$。则
(BD)

A.$D$的初动能与爆炸后瞬间$A$的动能相等
B.$D$的初动能与其落地时的动能相等
C.弹药释放的能量为$36mgh(1+\frac{S_2^2}{4h^2})$
D.弹药释放的能量为$48mgh(1+\frac{S_2^2}{4h^2})$

答案： 10.参考答案BD
命题意图本题考查动量守恒定律、能量守恒定律、动能定理和平抛运动，考查考生的推理能力和分析综合能力。
解题思路弹药爆炸的过程，由动量守恒定律有$3mv_A = mv_B$，由能量守恒定律有$\Delta E=\frac{1}{2}×3mv_A^2+\frac{1}{2}mv_B^2$，$B$嵌入$C$的过程，由动量守恒定律有$mv_B=(m + 5m)v_D$，$D$在滑轨上运动的过程，由动能定理有$-\mu(m + 5m)gS_1=\frac{1}{2}(m + 5m)v_D^2-\frac{1}{2}(m + 5m)v^2$，$D$脱离滑轨后做平抛运动，则有$S_2 = v_Dt$，$h=\frac{1}{2}gt^2$，$D$的初动能$E_{kD}=\frac{1}{2}(m + 5m)v_D^2$，爆炸后瞬间$A$的动能$E_{kA}=\frac{1}{2}×3mv_A^2$，联立解得$E_{kA}=2E_{kD}$，$\Delta E = 48mgh(1+\frac{S_2^2}{4h^2})$。故D正确，A、C错误。$D$从开始运动至落地的过程中，根据动能定理有$-\mu(m + 5m)gS_1+(m + 5m)gh=\frac{1}{2}(m + 5m)v^2-\frac{1}{2}(m + 5m)v_D^2$，解得$v = v_D$，则$D$的初动能与其落地时的动能相等，故B正确。

11. (7分)某同学通过观察小球在黏性液体中的运动，探究其动力学规律，步骤如下：
(1) 用螺旋测微器测量小球直径$D$如图甲所示，$D =$2.205$mm$。

(2) 在液面处由静止释放小球，同时使用频闪摄影仪记录小球下落过程中不同时刻的位置，频闪仪每隔$0.5\ s$闪光一次。装置及所拍照片示意图如图乙所示(图中的数字是小球到液面的测量距离，单位是$cm$)。
(3) 根据照片分析，小球在$A$、$E$两点间近似做匀速运动，速度大小$v =$$1.0×10^{-2}$$m/s$(结果保留2位有效数字)。
(4) 小球在液体中运动时受到液体的黏滞阻力$f = kDv$(k为与液体有关的常量)，已知小球密度为$\rho$，液体密度为$\rho_0$，重力加速度大小为$g$，则$k$的表达式为$k =$$\frac{\pi(\rho-\rho_0)gD^2}{6v}$(用题中给出的物理量表示)。
(5) 为了进一步探究动力学规律，换成直径更小的同种材质小球，进行上述实验，匀速运动时的速度将减小(选填“增大”“减小”或“不变”)。

答案： 11.参考答案
(1)$2.205$
(3)$1.0×10^{-2}$
(4)$\frac{\pi(\rho-\rho_0)gD^2}{6v}$
(5)减小
命题意图本题考查探究小球在黏性液体中的动力学规律实验，考查考生的实验能力。
解题思路
(1)根据题图甲，由螺旋测微器的读数规则可知小球的直径$D = 2mm + 20.5×0.01mm = 2.205mm$。
(3)由于小球在$A$、$E$两点间近似做匀速运动，则有$v=\frac{x_{AE}}{t_{AE}}$，由题图乙可知$x_{AE}=7.02cm - 5.00cm = 2.02cm = 2.02×10^{-2}m$，$A$、$E$两点间有4个时间间隔，则$t_{AE}=4\Delta t = 4×0.5s = 2.0s$，代入可求得$v\approx1.0×10^{-2}m/s$。
(4)由于小球在$A$、$E$两点间近似做匀速运动，则小球在$A$、$E$两点间运动时受力平衡，对在$A$、$E$两点间运动的小球进行受力分析，可知小球受竖直向下的重力、竖直向上的浮力和竖直向上的黏滞阻力，则由力的平衡条件可知$m_{球}g=F_{浮}+f$，其中$m_{球}=\rho V_{球}=\rho·\frac{4}{3}\pi(\frac{D}{2})^3$，$F_{浮}=\rho_0gV_{排}=\rho_0gV_{球}=\rho_0g·\frac{4}{3}\pi(\frac{D}{2})^3$，$f = kDv$，联立可得$k=\frac{\pi(\rho-\rho_0)gD^2}{6v}$。
(5)由于$k$为与液体有关的常量，所以换成直径更小的同种材质小球进行实验时$k$不变，又换成直径更小的同种材质小球进行实验时$\rho$、$\rho_0$、$g$不变，$D$减小，则由$k=\frac{\pi(\rho-\rho_0)gD^2}{6v}$可知匀速运动时的速度$v$减小。