山东省枣庄市高三年级下册三模物理试题

2023年高考适应性测试

物理

1.答题前，考生先将自己的姓名、考生号、座号填写在相应位置。

2.选择题答案必须用2B铅笔（按填涂样例）正确填涂；非选择题答案必须用0.5毫米黑色签

字笔书写，字体工整、笔迹清楚。

3.请按照题号在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题

卷上答题无效。保持卡面清洁，不折叠、不破损。

一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有

一项是符合题目要求的。

1.放射性同位素社232经a、£衰衰变会生成氨，其衰变方程为-2；：Rn+Xa+2p。则下列说法中

正确的是（）

A.衰变方程中X=2

B.氨核的比结合能大于社核的比结合能

C.铉核a衰变的半衰期等于其放出一个a粒子所经历的时间

D.衰变后a粒子、£粒子与氨核的质量之和等于衰变前社核的质量

【答案】B

【解析】

【详解】A.a粒子为［He、＜粒子为_：e,根据质量数守恒有

232=220+4X

解得

X=3

故A错误；

B.衰变过程释放能量，生成的氢核更稳定，比结合能大于社核的比结合能，故B正确；

c.根据半衰期的定义，可知社核的半衰期不等于其放出一个a粒子所经历的时间，故c错误；

D.a衰变释放核能，有质量亏损，故D错误。

故选B。

2.甲、乙两物体沿x轴正方向做直线运动，某一时刻两物体以速度%同时经过O点，之后它们运动的工-x

图像如图所示，则甲、乙两物体速度从%增加到2%的过程，下列说法中正确的是（)

A,速度均随位移均匀变化

B.速度均随时间均匀变化

C.经历的时间之比为1:2

D.经历的时间之比为2：1

【答案】C

【解析】

【详解】A.由图像可知，速度与位移成反比关系，速度不随位移均匀变化，故A错误；

B.工-x图像的图线与坐标轴围成的面积表示时间，由图像可知，速度不随时间均匀变化，故B错误；

V

CD.图像的图线与坐标轴围成的面积表示时间，则甲、乙两物体速度从%增加到2%的过程，经历

v

的时间之比为1：2,故C正确，D错误。

故选C。

3.2021年5月15日，天问一号在火星上着陆，首次留下中国印迹，人类探索火星已不再是幻想。已知火星

的质量约为地球的半径约为地球的;，自转周期为T（与地球自转周期几乎相同）。地球表面的重力加

速度大小为g,地球的半径为R。若未来在火星上发射一颗火星的同步卫星，则该同步卫星离火星表面的

高度为（）

B.*手一

\36兀22\4兀2

口歹

y36/V4兀2

【答案】A

【解析】

【详解】根据题意，由万有引力等于重力有

GMm

mg

解得火星表面的重力加速度为

GM,火4

g火

由万有引力提供向心力有

,2

GM,火m4%

二m

(if

解得

gR2T2R

-

36TT2~2

故选Ao

4.如图甲所示，在水平向右的匀强磁场中，匝数为100匝的矩形线圈绕与线圈平面共面的竖直轴匀速转动,

从线圈转到某一位置开始计时，线圈中的瞬时感应电动势e随时间/变化的关系如图乙所示。则下列说法中

A.e=0时，穿过线圈的磁通量为零

B./=0时，线圈平面与磁场方向夹角为30。

瞬时感应电动势e随时间t的变化关系为e=22后sinIOOTT/-

线圈转动一圈的过程中，穿过线圈磁通量的最大值为名YZxloTwb

D.

71

【答案】D

【解析】

【详解】ABC.由图乙可知，线圈转动周期为0.02s,角速度为

。子=100md/s

瞬时感应电动势e随时间t的变化关系为

e二22拒sin100R+

当e=0时，线圈平面与磁场方向夹角为60。，穿过线圈的磁通量不为零，故ABC错误;

D.线圈转动一圈的过程中，穿过线圈磁通量的最大值为

①m=8S=^=^^xl0"Wb

na>n

故D正确。

故选D。

5.一同学将针筒的针拔除后，将该端封闭一定质量的理想气体做成弹射玩具，该同学先缓慢推动推杆将针

筒内气体进行压缩，然后松开推杆，压缩气体膨胀将推杆弹射，若推杆缓慢压缩气体过程中针筒内气体温

度不变，推杆弹射过程中针筒内气体与外界无热交换，则下列说法中正确的是（）

A.推杆压缩气体过程，针筒内气体吸热

B.推杆压缩气体过程，针筒内气体压强减小

C.推杆弹射过程，针筒内气体内能增加

D.推杆弹射过程，针筒内气体分子平均动能减少

【答案】D

【解析】

【详解】A.推杆压缩气体过程，对气体做功，气体内能不变，根据热力学第一定律可知气体向外界放热，

故A错误；

B.推杆压缩气体过程，气体体积变小，根据玻意耳定律可知，针筒内气体压强变大，故B错误；

C.推杆弹射过程，针筒内气体对外做功且外界无热交换，内能减小，故C错误；

D.推杆弹射过程，内能减小，温度降低，针筒内气体分子平均动能减少，故D正确。

故选D。

6.两个所带电荷量相等的点电荷固定在x轴上/、8两点，/、8与坐标原点。的距离相等，以无穷远处为

电势零点，x轴上各点电势。随坐标x分布的图像如图所示，M、N是x轴上两点，其中M点比N点距离O

点远，将一带负电的试探电荷沿x轴从M点移动到N点的过程中，下列说法中正确的是（）

0

B.试探电荷在M点具有的电势能比在N点少

C.试探电荷在M点受到的电场力比在N点小

D.试探电荷在M、N两点受到的电场力方向相同

【答案】B

【解析】

【详解】A.由图可知从M到。电势降低，从。到N电势升高，将一带负电的试探电荷沿x轴从M点移

动到N点的过程中，电场力始终对试探电荷先做负功，后做正功，故A错误；

B.两点电荷所带电量相等，关于。点对称，M点比N点距离。点远，M点电势高于N点，则负试探电荷

在M点具有的电势能比在N点少，故B正确；

C.图线上某点斜率表示该点场强，由图像可知M点场强大小大于N点场强大小，则试探电荷在M点

受到的电场力比在N点大，故C错误；

D.M,N两点场强方向相反，试探电荷在M、N两点受到的电场力方向相反，故D错误。

故选Bo

7.水面上漂浮一半径为&=0.25m的圆形荷叶，一条小蝌蚪从距水面〃=Em的图示位置处沿水平方向

20

4

以速度v=0.05m/s匀速穿过荷叶，其运动的轨迹与荷叶径向平行，已知水的折射率为一，则在小蝌蚪穿过

3

荷叶过程中，在水面之上看不到小蝌蚪的时间为（）

:R」

h

上:一二一

小蝌蚪

A.3sB.4sC.5sD.6s

【答案】B

【解析】

【详解】根据题意可知，当蝌蚪反射的光在荷叶边缘水面上发生全反射时，则在水面上看不到蝌蚪，如图

所示

由于

3

sinC=-

n4

则有

335

tanC二

A/42-327

则有

OE-R-htanC=0.1m

由对称性可知

AB=2OE=0.2m

则在水面之上看不到小蝌蚪的时间为

AB/

t=----=4s

故选B。

8.水平墙上a、d两点栓接一多功能挂物绳，绳子上6、c两点分别悬挂上物体/、8后，其静置状态如图

所示，墙上两点e、/分别在6、c两点正上方，且ae=^=用，eb:fc=10:ll,绳子质量忽略不计，则

4:5

【答案】C

【解析】

【详解】如图所示，过。点做秋的平行线，与助交于加点，过d点做儿的平行线，与兀延长线交于〃点,

过C点做防的垂线，交助的延长线于夕点，则根据。。=歹=V=pc以及几何关系可知加与田加以

及△协为全等三角形。对结点6和。受力分析，则力构成的三角形分别相似于△加加和M赢，又由于

eb:无=10:11可知

mAg_mb_eb-em_9_3

mBgncfc+nf124

故

=2

，"B4

故选C。

二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多

项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

9.光刻机又名“掩模对准曝光机”，是制造芯片的核心装备，它是利用光源发出的紫外线，将精细图投影

在硅片上，再经技术处理制成芯片。为提高光刻机投影精细图的能力，在光刻胶和投影物镜之间填充液体，

提高分辨率，如图所示。则加上液体后，下列说法中正确的是（）

A.紫外线进入液体后光子能量增加

B.紫外线在液体中的波长比在真空中短

C.传播相等的距离，紫外线在液体中比在真空中的时间长

D.紫外线在液体中比在空气中更容易发生衍射

【答案】BC

【解析】

【详解】A.紫外线进入液体后，频率不变，则光子的能量不变，故A错误；

BC.由公式〃=二可知，紫外线在液体中传播速度小于真空中的传播速度，由v=X/可知，紫外线在液体

v

中的波长比在真空中短，由x=v/可知，传播相等的距离，紫外线在液体中比在真空中的时间长，故BC正

确；

D.外线在液体中波长变短，由发生明显衍射的条件可知，紫外线在液体中比在空气中更不容易发生衍射，

故D错误。

故选BC-

10.一列简谐横波沿直线传播，°、6为该直线上平衡位置相距为9nl的两质点，°质点的振动方程为

y=Acos\^t\,6质点的振动方程为y=-,下列描述该波的图像可能正确的是（）

JJ

A'

Aj^/crnAy/cm

76\12x/m

【答案】AD

【解析】

【详解】根据两质点的振动方程可知当。质点在正向最大位移处时，6质点在平衡位置，故有

+3%力=9m,〃=0,1,2,3...

-2

4

即

1=,72=0,1,2,3...

2〃+1

3636

即波长可能为36m,12m,—m,—m,4m，…，结合图像。

故选AD

11.如图甲所示，物体以一定初速度从倾角a=37。的斜面底端沿斜面向上运动，上升的最大高度为3.0m。

选择地面为参考平面，上升过程中，物体的机械能E随高度〃的变化如图乙所示。g=10m/s2，

sin37°=0.6o则下列说法中正确的是（）

A.物体的质量机=0.67kg

B.物体与斜面间的动摩擦因数〃=0.5

C.物体上升过程的加速度大小a=12m/s2

D.物体回到斜面底端时的动能Ek=10J

【答案】BD

【解析】

【详解】A.根据题意，由图可知，物体上升到最大高度时，机械能为30J,则有

mghm=30J

解得

m=1kg

故A错误；

B.根据题意，由功能关系可知，克服摩擦力做功等于机械能的减少，则有

h

W{=/Limgcos37°-.7。=50J-30J

解得

〃=0.5

故B正确；

C.物体上升过程中，由牛顿第二定律有

p.mgcos37°+mgsin37°=ma

解得

a=10m/s2

故C错误；

D.根据题意，物体回到斜面底端过程中，由动能定理有

-2W{=Ek-Ek0

其中

&）=50J

解得

Ek=10J

故D正确。

故选BDo

12.电磁轨道炮原理的俯视图如图所示，它是利用电流和磁场的作用使炮弹获得超高速度，应用此原理可研

制新武器和航天运载器。图中直流电源电动势为E,电容器的电容为C,两根固定于水平面内的光滑平行金

属导轨间距为乙导轨间存在垂直于导轨平面、磁感应强度大小为8的匀强磁场（图中未画出），导轨电阻

不计。炮弹可视为一质量为〃?、电阻为R的金属棒垂直放在两导轨间处于静止状态，并与导轨良好接

触。首先开关S接1使电容器完全充电，然后将S接至2,VN开始向右运动，若导轨足够长，则在此后的

运动过程中，下列说法中正确的是（）

B.MN的最大加速度为失

mR

CBLE

C.的最大速度为

m+CB-I}

C2B2aE

D,电容器上的最少电荷量为

m+CB21}

【答案】BCD

【解析】

【详解】A.由左手定则可知，磁场方向垂直于导轨平面向下，故A错误;

B.电路中最大电流为

/=£

R

最大安培力为

最大加速度为

FBEL

a=——=------

mmR

故B正确；

CD.电容器放电前所带的电荷量

Q.=CE

开关S接2后，开始向右加速运动，速度达到最大值Vm时，儿加上的感应电动势

E'=Blvm

最终电容器所带电荷量

Q2=CE'

通过MV的电量

q=C（E-E'）

由动量定理，有

F-At=mvm-0

则

BLI-At=BLq=mvm

解得

CBLE

V----------------

mm+CB-I}

则

C'B2I}E

QLm+C"

故CD正确。

故选BCDo

三、非选择题：本题共6小题，共60分。

13.物理社团的同学利用实验室提供的传感器设计了如图甲所示的实验装置，用以探究加速度与力的关系,

以及验证机械能守恒定律。他们将附有刻度尺的气垫导轨调整水平，在导轨左侧6处固定一光电门，将轻

绳一端固定在4点，另一端与滑块相连，滑块上安装遮光条和加速度传感器，并且可以增加祛码以改变其

质量，在轻绳上通过不计质量的动滑轮悬挂一个重物。打开气泵，将滑块从导轨右侧月处由静止释放，记

录加速度传感器的数值、遮光条通过光电门的时间以及巴和鸟之间的距离。已知重物的质量为小,遮光条

的宽度为力重力加速度为g,滑块、遮光条、加速度传感器以及祛码的总质量用M表示，遮光条通过光电

门的时间用/表示，加速度传感器的示数用。表示，£和£之间的距离用E表示。

（1）若某次实验中遮光条挡光时间为。，则此时滑块的速度为,重物的速度为:

（2）该社团同学首先保持工不变改变M进行了若干次实验，根据实验数据画出了如图乙所示的一条过坐标

原点的直线，其纵轴为加速度0,经测量其斜率恰为重力加速度g,则该图线的横轴为（用所给的

字母表示）；

（3）接下来他们欲验证该过程中系统机械能守恒，使滑块总质量保持为不变，改变工进行若干次实验,

根据实验数据画出的图线也是一条过原点的直线，若图线斜率为左，则需满足左=（用所

r

给的字母表示）。

dd2m_AMf,d2+md2

【答案】①y②•京③.------------2------------

m+4M4mg

【解析】

【详解】（1）[1]此时滑块的速度为

d

[2]重物的速度为

17

一d1

v_—2-—_—d

一。2tl

（2）[3]由牛顿第二定律可得

“1

mg-2Ma=—ma

整理得

2m

a=----------g

m+4M

图乙所示的一条过坐标原点的直线，其纵轴为加速度Q,经测量其斜率恰为重力加速度g,则该图线的横轴

、12m

为-------0

m+4M

(3)[4]由机械能守恒定律可得

2

L1“dd

mg~=~M1+/

02t

整理可得

4Mgd?+md?1

L=----------------------

4mgt

根据实验数据画出的图线也是一条过原点的直线，若图线斜率为左，则

r

_4Md2+md~

K—0

4mg

14.光伏电池是将太阳能转化为电能的装置，由于其能量来源于“取之不尽”的太阳能辐射，而且清洁、安

全、无污染，目前已广泛应用于人们生活的各个方面。小明家里就安装了一套太阳能庭院灯，小明和科技

小组的同学拆下了其中的光伏电池，欲测量其电动势和内阻。通过查阅铭牌，他们了解到电池规格为

“12V2Q6Ah"，高亮度LED照明灯的规格为“3W10V”。

(1)若通过分压电阻保证LED灯正常发光，则给光伏电池充满电后，理论上可使LED灯连续照明h；

(2)实验室可提供的器材如下：

①电流表A(量程0.6A,内阻约为2Q)

②电压表V(量程15V,内阻约为10kQ)

③滑动变阻器4(0-20Q)

④电阻箱&(最大阻值99Q,最小分度0.1Q)

⑤电阻箱氏3(最大阻值999Q,最小分度1Q)

⑥单刀单掷开关片、单刀双掷开关S2及导线若干

为测量该电池的电动势和内阻，该小组设计了如图甲所示的电路，并按以下步骤进行操作:

①闭合开关s「断开开关S2,调节滑动变阻器4使电流表指针满偏；

②保持滑片p不动，把开关s2与1接通，调节电阻箱使电流表指针半偏，读出电阻箱的阻值小,则可得电

流表的内阻RA=，该测量值真实值（选填“大于”“小于”或“等于”），其中电阻箱应选

择（选填“夫2”或“叫”）；

③闭合开关S1,把开关S2与2接通，调节滑动变阻器阻值，记下多组电流表的示数/和相应电压表的示数

U；

④以。为纵坐标，/为横坐标，作出U-/图线如图乙所示，图线斜率为匕纵截距为6,根据图线求得电

动势£=,内阻r=

（3）在不计电流表内阻测量误差的情况下，测量电动势和内阻时电流表和电压表（选填“会”或“不

会”）引起系统误差。

【答案】③.小于⑦.不会

0.20②.r0④.R2⑤.6⑥.-k-r0

【解析】

【详解】（1）［1］由题意可知LED灯的额定电压为10V,故通过分压电阻保证LED灯正常发光后，LED灯

两端电压为10V,则理论上可使LED灯连续照明时间为

10Vx6Ah

=20h

3W

（2）［2］调节电阻箱使电流表指针半偏，读出电阻箱的阻值小,则电流表的内阻约等于电阻箱的阻值小,即

RA=%

[3]开关S2与1接通，电路中的总电阻减小，根据闭合回路欧姆定律可知，电路中的总电流增大，通过品

的电流大于满偏电流，通过电阻箱的电流大于电流表的电流，电阻箱的电阻小于电流表的电阻，则测得的

电流表内阻小于真实值；

[4]由于电流表内阻较小，应选择分度值较小的尺2；

[5][6]根据闭合回路欧姆定律

E=U+I(r+r0)

可得

U=E-I(r+r0)

纵截距为6,则

E=b

图线斜率为左，则

一(「+")=左

故

r=-k-rQ

(3)⑺在不计电流表内阻测量误差的情况下，由上述分析可知测量电动势和内阻时电流表和电压表不会引

起系统误差。

15.舱外航天服有一定的伸缩性，能封闭一定的气体，提供人体生存的气压。2021年11月8日，王亚平身

穿我国自主研发的舱外航天服“走出”太空舱，成为我国第一位在太空“漫步”的女性。王亚平先在节点

舱(出舱前的气闸舱)穿上舱外航天服，若航天服内密闭气体的体积为匕=2L,压强pi=5.0xl()4pa,

温度4=27℃。然后把节点舱的气压不断降低，到能打开舱门时，航天服内气体体积膨胀到匕=2.5L,

温度为才2=-3℃,压强为72(未知)。为便于舱外活动，宇航员出舱前将一部分气体缓慢放出，使航天服

内的气体体积仍变为匕，气压降到r3=3.0xl()4pa,假设释放气体过程中温度不变。求：

(1)压强P?;

Am

(2)航天服需要放出的气体与原来航天服内气体的质量之比——o

m

Am1

【答案】（I）3.6xlO4Pa;（2）----=—

m3

【解析】

【详解】（1）由题意可知，密闭航天服内气体初、末状态温度分别为

工=273+4=300K

T[=273+^=270K

根据理想气体状态方程有

P7x_Piy2

JT2

解得

4

p2=3.6xlOPa

（2）设航天服需要放出的气体在压强为状态下的体积为根据玻意耳定律有

22%=03（匕+八%）

解得

AF=1L

则放出的气体与原来气体的质量之比为

A/nAK_1

m—匕+△%—3

16.如图所示，倾角。=37°的光滑斜面足够长，斜面上放有质量为啊=2kg、长度为£=1m的木板，/、

8为木板的两个端点，在N端放有质量加2=2kg的物块（可视为质点），物块和木板接触面粗糙，将物块

与质量M=1kg的重物通过轻质长绳相连，绕在固定在斜面顶端的定滑轮上，不计滑轮处的摩擦。系统从

静止状态开始运动，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.6o

（1）欲使物块和木板之间不发生相对滑动而作为一个整体运动，求它们之间动摩擦因数〃的取值范围；

（2）若动摩擦因数〃°等于（1）问中最小值的。倍，求从开始运动到物块从木板上掉下来所经过的时间。

8

【答案】（1）^>0.4；（2）1s

【解析】

【详解】根据牛顿第二定律，对重物

T-Mg=Max

对物块

m2m2gsin。+f-T=m2al

对木板

mxm^gsinO-f=m1a2

物块和木板之间不发生相对滑动，有

%=a2

解得

+sin0）

J=~-

〃+加］+机2

物块和木板之间不发生相对滑动的条件是

/"ax=〃加2gCOS。

解得

〃20.4

(2)当

//=--x0.4=0.25

08

可得

m2gsin0+]U0m2gcos6-Mg={M+恤）％

加igsin。-jUom2gcos0=mxa2

加i与m2间的相对加速度

a=a,一%

又

L=—at2

2

解得

，=ls

17.如图所示，在xQy平面内的第一象限内存在一有界匀强磁场（未画出），磁感应强度大小为2、方向垂

直于平面向外，在第四象限内充满范围足够大、方向沿y轴负方向的匀强电场。一束质量为加、电量

为+q的粒子以不同的速率从。点沿竖直平面内的OP方向发射，沿直线飞行到尸点时进入有界匀强磁

场区域，。、尸两点间的距离为3。尸连线与x轴正方向的夹角1=30°。所有粒子在离开磁场后最终都能

从x轴上射出，且射出方向与x轴负方向的夹角均为仅=60°,若速度最大的粒子从x轴上0点以速度v

（未知）射出，且射出之前都在磁场内运动，匀强电场的电场强度£=生哇，粒子的重力忽略不计，求：

8m

（1）粒子在匀强磁场中运动的时间；

（2）v的大小；

（3）有界匀强磁场区域的最小面积；

（4）速度为v的粒子经过y轴负半轴上的点与原点。的距离。

13+6

［答案］(1)—；(2)v=«-DqBL；(3)10%-5岳—347—466；(4)^Z

6qB2m244

【解析】

【详解】(1)设粒子在磁场中做圆周运动的周期为T,有

V2

qvB=m——

R

ITIR

v=----

T

可得

f2兀m

1=----

qB

可知，所有粒子经过磁场后的偏转角均为150。，则粒子在磁场中运动的时间为

5T57rm

41—2—―6q-B-

(2)速度为v的粒子的运动轨迹如图所示

D

尸Osin30。=(PM+jWH)sin60°

£sin30。=(J?+^-7?)sin60°

解得

(G-1)血

2m

(囱-1)L

2

（3）由几何关系可知

PQ=Wsin30。

则三角形PMQ的面积为

=-xV2£sin30°x

2

150。圆心角对应的扇形面积

236024

由数理规律可知，磁场区域的最小面积为图中阴影部分面积，其面积

4…_10--5辰-3A/7-4-.

2124

（4）粒子在匀强电场中运动时，在沿x轴负方向有

-------L=0cos60%

2-----------------2

在沿y轴负方向有

12

y=vsm60°t2+—at2

qE

a——

m

解得

13+60r

y二--------L

4

18.为了统一调度以充分发挥铁路的运输能力，提高运输效率，需要把全路分散的列车按不同去向、不同用

途科学分组，将同一组车厢排列在同一轨道上，这就是列车编组。编组后还需要使各节车厢与车头挂接在

一起，加上列车标志，就形成完整的列车。目前我国采用的列车挂接方式主要有两种：一种方式是目前比

较流行的“驼峰”编组，如图甲所示，在地面修筑适当坡度的犹如驼峰峰背的小山丘，上面铺设铁路，利

用车头重力和“驼峰”坡度产生的重力势能进行溜放，使车头冲向车厢，碰撞后通过特制“铁手挂钩”紧

紧连接在一起，再一起去撞击下一节车厢，直到所有车厢完成挂接；另一种方式是让火车头提供牵引力，

冲向车厢，采取与第一种相似的方式依次挂接所有车厢，当车厢数目较多时，往往采用这种方式。火车研

发科研人员在进行列车编组实验时所用车头质量为4加，所有货车车厢均满载，质量相等且均为4加，各节

车厢之间相隔距离"依次停放在编组场同一轨道上。不计一切阻力，不计挂钩的长度和车厢之间碰撞所需

时间，试分析回答以下问题：

（1）若第一次实验按题干方式设置15节车厢，采用“驼峰”编组方式，车头无动力冲下“驼峰”，以速

度%驶向第一节车厢，求15节车厢全部挂接后列车速度，以及从车头与第一节车厢碰撞到完成整个挂接所

需时间;

（2）若第二次实验按题干方式设置N节车厢，车头在水平轨道上从距离第一节车厢也为d处启动，车头发

动机牵引力恒定为凡如图乙所示，求第N节车厢完成挂接时车头的速度及列车从启动到N节车厢完成挂

接所需的时间；

（3）若第三次实验在（2）的情况下将所有车厢变为空载，所有车厢质量相等且均为加，其余条件不变，

求车头所能达到的最大速度。

NN-321a

口_口---…---口__口_口_口驼峰、

甲2:驼峰编组示意图

一F

321

口N口N-…口口口

甲1:驼峰编组实景图乙：编组方式二示意图

119dN(N+l)md49Fd

【答案】(1)——；(2)(3)v

v'Nmax

/+1%NV-~F48m

【解析】

【详解】（1）设15节车厢全部挂好以后的速度为％＞根据动量守恒定律有

4mv0=(15+l)x4mVj5

解得

用V：表示第i节车厢被挂接后车头及已挂车厢的速度，根据动量守恒定律有

4mv0=(z，+1)x4mv.

解得

Z+1

由于每次挂接时通过车厢之间间隙的运动均可视为匀速运动，所以车头及前，节车厢通过间隙与第（叶1）

节挂接所经历的时间为

d(i+l)t/

=-=--------

匕v°

所以挂接的总时间为

d(2+3+4+.......+15)119d

/总=tl+t+t3+......+t14=------------------------=------

2%%

(2)设心表示第，节车厢被碰撞前车头与前(>1)车厢的速度，匕,表示第z.节车厢被碰撞后整体的速度,

a,表示车头与前(>1)节车厢共同运动时的加速度，由牛顿第二定律有

F

%----