精品解析：山东省济宁市第一中学2023-2024学年高一下学期5月期中物理试题

济宁市第一中学2023-2024学年度第二学期高一期中测试 物理试卷 注意事项： 1.答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息 2.请将答案正确填写在答题卡上 一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分，每个小题只有一个选项符合题目要求。 1. 下列说法正确的是（　　） A. 开普勒在第谷观测的天文数据基础上得到了开普勒行星运动定律 B. 20世纪初建立的量子力学理论，使人们认识到牛顿力学理论也适用于微观粒子的运动 C. 开普勒第一定律认为，所有行星围绕太阳运动的轨迹是椭圆，太阳位于椭圆轨道中心 D. 牛顿发现了万有引力定律，随后卡文迪许进行了“月-地检验”将万有引力定律推广至自然界所有物体之间 2. 下列四幅图是有关生活中的圆周运动的实例分析，其中说法正确的是（　　） A. 汽车通过凹形桥的最低点时，速度越快越容易爆胎 B. 铁路的转弯处，外轨比内轨高是为了利用轮缘与内轨的侧压力来帮助火车转弯 C. 图中所示是圆锥摆，减小，但保持圆锥的高不变，则圆锥摆的角速度变大 D. 洗衣机的脱水是利用了失重现象 3. 如图所示，运动员将质量为m的篮球从高为h处投出，篮球进入离地面高为H处的篮筐时速度大小为v。若以篮球投出时位置所在水平面为零势能面，将篮球看成质点，忽略空气阻力，重力加速度为g，关于篮球，下列说法正确的是（　　） A. 进入篮筐时重力势能为 B. 在刚被投出时动能为 C. 进入篮筐时机械能为 D. 经过途中P点时的机械能为 4. 如图所示，中国自行研制、具有完全知识产权的“神舟”飞船某次发射过程简化如下：飞船在酒泉卫星发射中心发射，由“长征”运载火箭送入近地点为A、远地点为B的椭圆轨道上，在B点通过变轨进入预定圆轨道。则（　　） A. 在椭圆轨道上运行时，飞船在A点的加速度比B点的大 B. 在椭圆轨道上运行时，飞船在A点的速度比B点的小 C. 在 B点变轨前后，飞船的机械能不变 D. 在B点飞船通过减速从椭圆轨道进入预定圆轨道 5. 如图所示是一簇未标明方向、由单一点电荷产生的电场线，虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点。若带电粒子在运动中只受电场力作用，根据此图可判断出该带电粒子（ ） A. 电性与场源电荷电性相同 B. 在a、b两点所受电场力大小Fa＞Fb C. 在a、b两点时速度大小va＜vb D. 在a、b两点加速度aa＜ab 6. 两节动车的额定功率分别为和，在某平直铁轨上能达到的最大速度分别为和。现将它们编成动车组，设每节动车运行时受到的阻力在编组前后不变，则该动车组在此铁轨上能达到的最大速度为（ ） A. B. C. D. 7. 质量为m，长为L的匀质木板以速度向右运动，水平地面O点左侧是光滑的，右侧是粗糙的，与木板的摩擦系数为，当木板全部进入时刚好静止，则木板的初速度是（　　） A. B. C. D. 8. 北京时间2020年12月17日1时59分，探月工程嫦娥五号返回器在内蒙古四子王旗预定区域成功着陆，标志着我国首次地外天体采样返回任务圆满完成。嫦娥五号于11月24日在中国文昌航天发射场发射升空并进入地月转移轨道，然后实施2次轨道修正、2次近月制动，顺利进入环月圆轨道。已知嫦娥五号探测器在环月圆轨道上运行周期为T，轨道半径为r，月球半径为R，引力常量为G，则（　　） A. 月球的质量为 B. 月球表面的重力加速度大小为 C. 月球的第一宇宙速度为 D. “嫦娥五号”探测器运行的速率为 二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分，每个小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。 9. 如图所示，重为G的物体静止在倾角为的粗糙斜面体上，现使斜面体向右做匀速直线运动，通过的位移为x，物体相对斜面体一直保持静止，则在这个过程中（　　） A. 支持力对物体做功为0 B. 静摩擦力对物体做功为Gxsincos C. 重力对物体做功Gx D. 合力对物体做功为0 10. 2022年12月8日，地球恰好运行到火星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线，此现象被称为“火星冲日”。火星和地球几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动，火星与地球的公转轨道半径之比约为，如图所示。根据以上信息可以得出（　　） A. 火星与地球绕太阳运动的周期之比约为 B. 当火星与地球相距最远时，两者的相对速度最大 C. 火星与地球表面的自由落体加速度大小之比约为 D. 下一次“火星冲日”将出现在2023年12月8日之后 11. 电动机带动足够长的水平传送带以速度v匀速传动，一质量为m的小木块由静止轻放在传送带上，如图所示。若小木块与传送带之间的动摩擦因数为，重力加速度为g，当小木块与传送带相对静止时（　　） A. 传送带转过的路程为 B. 小木块的位移为 C. 摩擦产生的热量为mv2 D. 因放上小木块后，电动机带动传送带匀速转动多输出的总能量为mv2 12. 如图所示，半径为R的竖直光滑圆轨道内侧底部静止着一个光滑的小球，现给小球一个冲击使其在瞬间得到一个水平初速度，若大小不同，则小球能够上升到的最大高度（距离底部）也不同，下列说法正确的是 A. 如果，则小球能够上升的最大高度为 B. 如果，则小球能够上升的最大高度为R C. 如果，则小球能够上升的最大高度为 D. 如果，则小球能够上升的最大高度为2R 三、非选择题：本题共6小题，共60分。 13. 某实验小组做探究影响向心力大小因素的实验： ①方案一：用如图甲所示的装置，已知小球在挡板A、B、C处做圆周运动的轨迹半径之比为，变速塔轮自上而下按如图乙所示三种组合方式，左右每层半径之比由上至下分别为、和。回答以下问题： （1）本实验所采用的实验探究方法与下列哪些实验是相同的______________； A. 探究小车速度随时间变化规律 B. 探究两个互成角度的力的合成规律 C. 探究加速度与物体受力、物体质量的关系 D. 探究平抛运动的特点 （2）某次实验中，把两个质量相等的钢球放在B、C位置，探究向心力的大小与半径的关系，则需要将传动皮带调至第___________层塔轮（填“一”“二”或“三”）。 ②方案二：如图丙所示装置，装置中竖直转轴固定在电动机的转轴上（未画出），光滑的水平直杆固定在竖直转轴上，能随竖直转轴一起转动。水平直杆的左端套上滑块P，用细线将滑块P与固定在竖直转轴上的力传感器连接，细线处于水平伸直状态，当滑块随水平直杆一起匀速转动时，细线拉力的大小可以通过力传感器测得。水平直杆的右端最边缘安装了宽度为d的挡光条，挡光条到竖直转轴的距离为D，光电门可以测出挡光条经过光电门所用的时间（挡光时间）。滑块P与竖直转轴间的距离可调。回答以下问题： （3）若某次实验中测得挡光条的挡光时间为，则滑块P的角速度表达式为__________； （4）实验小组保持滑块P质量和运动半径r不变，探究向心力F与角速度关系，作出图线如图丁所示，若滑块P运动半径r=0.3m，细线的质量和滑块与杆的摩擦可忽略，由图线可得滑块P质量__________kg（结果保留2位有效数字）。 14. 如图1所示，是利用自由落体运动进行“验证机械能守恒定律”的实验。所用的打点计时器通以50Hz的交流电。 （1）甲同学按照正确的实验步骤操作后，选出一条纸带如图2所示，其中O点为打点计时器打下的第一个点，A、B、C为三个计数点，用刻度尺测得OA=12.41cm，OB=18.60cm，OC=27.21cm，在计数点A和B、B和C之间还各有一个点。已知重物的质量为1.00kg，取g=9.80m/s2、在OB段运动过程中，重物重力势能的减少量△EP=_________J；重物的动能增加量△Ek=_________J（结果均保留三位有效数字）。 （2）该实验没有考虑各种阻力的影响，这属于本实验的_________误差（选填“偶然”或“系统”）。 （3）甲同学多次实验，以重物的速度平方v2为纵轴， 以重物下落的高度h为横轴，作出如图所示的v2—h图像， 则当地的重力加速度g= _________m/s2。（结果保留3位有效数字） 15. 如图所示，直角三角形ABC的∠B为直角，∠A=30°，直角边BC=a。分别在A、B两点固定两个点电荷，已知固定在A点的点电荷的电荷量为+Q（Q>0），静电力常量为k，若在C点放置一带正电的试探电荷，它受到的电场力平行于AB指向右方。 （1）判断固定在B点的点电荷的电性； （2）求固定在A点的点电荷在C点产生的电场强度的大小E1； （3）求C点的电场强度大小E。 16. 如图所示，一条轻绳跨过定滑轮，绳的两端各系一个小球a和b，用手托住球b，当绳刚好被拉紧时，球b离地面的高度为h，球a静止于地面。已知球a的质量为m，球b的质量为3m，重力加速度为g，定滑轮的质量及轮与轴间的摩擦均不计。若无初速度释放球b，在球b下落过程中，求： （1）绳子拉力的大小？ （2）球a、球b的机械能的变化量？ （3）球a能上升的最大高度为多少？ 17. 一种离心测速器的简化工作原理如图所示。细杆的一端固定在竖直转轴上的O点，并可随轴一起转动。杆上套有一轻质弹簧，弹簧一端固定于O点，另一端与套在杆上的圆环相连。当测速器稳定工作时，圆环将相对细杆静止，通过圆环的位置可以确定细杆匀速转动的角速度。已知细杆长度，杆与竖直转轴的夹角a始终为，弹簧原长，弹簧劲度系数，圆环质量；弹簧始终在弹性限度内，重力加速度大小取，摩擦力可忽略不计 （1）若细杆和圆环处于静止状态，求圆环到O点的距离； （2）求弹簧处于原长时，细杆匀速转动的角速度大小； （3）求圆环处于细杆末端P时，细杆匀速转动的角速度大小。 18. 弹珠游戏是非常受小学生喜爱的趣味活动，这种游戏有多种玩法，其中一种玩法是比较落点距离。如图，为该玩法的模型示意图，用内壁光滑的薄壁细圆管制成的半圆形管道APB和直管道BC平滑连接，并置于水平面上，APB部分半径：R=1.0m。小朋友将一质量m=10g小玻璃球以某一初速度v0从A 点弹入管道，小球从C 点离开管道后，进入长L=2m的粗糙水平地面CD，然后冲上光滑坡道DE，沿坡道从E点水平飞出落回地面，E点距离地面的高度h=1m，管道相对水平面始终保持静止。小球直径略小于管道內径，半圆形管道半径远大于管的内径，小球与CD段间的动摩擦因数=0.1，重力加速度g=10m/s2，坡道DE 与地面平滑连接，不计空气阻力。 （1）要使小球能到达E点，求小球从A 点进入管道时的最小速度v0； （2）若v0=8m/s，求小球在半圆管道内运动时水平面对管道的摩擦力Ff的大小；从A点到达 E 点损失的机械能； （3）若v0=8m/s，E点高度h可以调节，求h多大时，小球地面落点与E点间水平距离最大，最大距离为多少； 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 济宁市第一中学2023-2024学年度第二学期高一期中测试 物理试卷 注意事项： 1.答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息 2.请将答案正确填写在答题卡上 一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分，每个小题只有一个选项符合题目要求。 1. 下列说法正确是（　　） A. 开普勒在第谷观测的天文数据基础上得到了开普勒行星运动定律 B. 20世纪初建立的量子力学理论，使人们认识到牛顿力学理论也适用于微观粒子的运动 C. 开普勒第一定律认为，所有行星围绕太阳运动的轨迹是椭圆，太阳位于椭圆轨道中心 D. 牛顿发现了万有引力定律，随后卡文迪许进行了“月-地检验”将万有引力定律推广至自然界所有物体之间 【答案】A 【解析】 【详解】A．开普勒行星运动定律是开普勒在第谷留下的观测记录的基础上整理和研究而来的，故A正确； B．20世纪20年代建立了量子力学理论，它使人们认识到经典力学理论一般不适用于微观粒子的运动，故B错误； C．开普勒第一定律认为，所有行星围绕太阳运动的轨迹是椭圆，太阳位于椭圆轨道的一个焦点上，故C错误； D．牛顿发现万有引力定律，并将万有引力定律推广至自然界所有物体之间，故D错误； 故选A。 2. 下列四幅图是有关生活中圆周运动的实例分析，其中说法正确的是（　　） A. 汽车通过凹形桥的最低点时，速度越快越容易爆胎 B. 铁路的转弯处，外轨比内轨高是为了利用轮缘与内轨的侧压力来帮助火车转弯 C. 图中所示是圆锥摆，减小，但保持圆锥的高不变，则圆锥摆的角速度变大 D. 洗衣机的脱水是利用了失重现象 【答案】A 【解析】 【详解】A．汽车通过凹形桥的最低点时，根据牛顿第二定律有 解得 故速度越大，汽车轮胎所受地面支持力越大，越容易爆胎，故A正确； B．在铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高，目的是使火车自身重力与所受支持力的合力来提供转弯所需的向心力，减轻轮缘与轨道的挤压，故B错误； C．根据牛顿第二定律可知重力和拉力的合力提供向心力，则有 则 故减小但保持圆锥的高不变时，角速度不变，故C错误； D．洗衣机脱水桶的脱水原理是利用了离心现象，故D错误。 故选A。 3. 如图所示，运动员将质量为m的篮球从高为h处投出，篮球进入离地面高为H处的篮筐时速度大小为v。若以篮球投出时位置所在水平面为零势能面，将篮球看成质点，忽略空气阻力，重力加速度为g，关于篮球，下列说法正确的是（　　） A. 进入篮筐时重力势能为 B. 在刚被投出时动能为 C. 进入篮筐时机械能为 D. 经过途中P点时的机械能为 【答案】D 【解析】 【详解】A．以篮球投出时位置所在水平面为零势能面，进入篮筐时重力势能为，A错误； B．据机械能守恒定律可得，篮球在刚被投出时动能为 B错误； C．篮球进入篮筐时机械能为 C错误； D．据机械能守恒定律可知，篮球经过途中P点时的机械能为 D正确。 故选D。 4. 如图所示，中国自行研制、具有完全知识产权的“神舟”飞船某次发射过程简化如下：飞船在酒泉卫星发射中心发射，由“长征”运载火箭送入近地点为A、远地点为B的椭圆轨道上，在B点通过变轨进入预定圆轨道。则（　　） A. 在椭圆轨道上运行时，飞船在A点的加速度比B点的大 B. 在椭圆轨道上运行时，飞船在A点的速度比B点的小 C. 在 B点变轨前后，飞船的机械能不变 D. 在B点飞船通过减速从椭圆轨道进入预定圆轨道 【答案】A 【解析】 【详解】A．根据 可知，在椭圆轨道上运行时，飞船在A点的加速度比B点的大，选项A正确； B．根据开普勒第二定律可知，在椭圆轨道上运行时，飞船在近地点A点的速度比远点B点的大，选项B错误； C．在 B点变轨后，飞船的机械能增加，选项C错误； D．在B点飞船通过加速做离心运动从椭圆轨道进入预定圆轨道，选项D错误。 故选A。 5. 如图所示是一簇未标明方向、由单一点电荷产生的电场线，虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点。若带电粒子在运动中只受电场力作用，根据此图可判断出该带电粒子（ ） A. 电性与场源电荷的电性相同 B. 在a、b两点所受电场力大小Fa＞Fb C. 在a、b两点时速度大小va＜vb D. 在a、b两点的加速度aa＜ab 【答案】B 【解析】 【详解】A．根据带电粒子的运动轨迹可知，该带电粒子做曲线运动，而曲线运动的轨迹夹在速度方向与合外力方向之间，并且合外力指向轨迹的凹侧面，结合点电荷形成的电场的电场线的分布特征，可知，带电粒子所受静电力指向场源电荷，由此可知该带电粒子电性与场源电荷的电性相反，故A错误； BD．电场线越密集的地方电场强度越大，a点的电场线比b点的密集，因此粒子在a点所受电场力大于在b点所受电场力，根据牛顿第二定律可知，粒子在a点的加速度大于在b点的加速度，故B正确，D错误； C．若粒子从a到b运动，可知其速度方向与所受电场力方向之间的夹角为钝角，即粒子从a到b将做减速运动，由此可知粒子在a点的速度大于在b点的速度，故C错误。 故选B。 6. 两节动车的额定功率分别为和，在某平直铁轨上能达到的最大速度分别为和。现将它们编成动车组，设每节动车运行时受到的阻力在编组前后不变，则该动车组在此铁轨上能达到的最大速度为（ ） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】由题意可知两节动车分别有 当将它们编组后有 联立可得 故选D。 7. 质量为m，长为L的匀质木板以速度向右运动，水平地面O点左侧是光滑的，右侧是粗糙的，与木板的摩擦系数为，当木板全部进入时刚好静止，则木板的初速度是（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】摩擦力与位移为线性关系，可以用平均摩擦力来求摩擦力做功，根据动能定理得 解得 故选A。 8. 北京时间2020年12月17日1时59分，探月工程嫦娥五号返回器在内蒙古四子王旗预定区域成功着陆，标志着我国首次地外天体采样返回任务圆满完成。嫦娥五号于11月24日在中国文昌航天发射场发射升空并进入地月转移轨道，然后实施2次轨道修正、2次近月制动，顺利进入环月圆轨道。已知嫦娥五号探测器在环月圆轨道上的运行周期为T，轨道半径为r，月球半径为R，引力常量为G，则（　　） A. 月球的质量为 B. 月球表面的重力加速度大小为 C. 月球的第一宇宙速度为 D. “嫦娥五号”探测器运行的速率为 【答案】B 【解析】 【详解】A．由万有引力提供向心力得 解得 故A错误； B．在月球表面，万有引力等于重力得 解得 故B正确； C．近地面，由万有引力提供向心力得 联立解得 故C错误； D．“嫦娥五号”探测器运行的速率为 故D错误。 故选B。 二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分，每个小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。 9. 如图所示，重为G的物体静止在倾角为的粗糙斜面体上，现使斜面体向右做匀速直线运动，通过的位移为x，物体相对斜面体一直保持静止，则在这个过程中（　　） A. 支持力对物体做功为0 B. 静摩擦力对物体做功为Gxsincos C. 重力对物体做功为Gx D. 合力对物体做功为0 【答案】BD 【解析】 【详解】A．支持力垂直斜面向上，位移方向水平向右，则支持力做功对物体做功 选项A错误； B．静摩擦力 f=Gsinα 方向沿斜面向上，则静摩擦力对物体做功为 Wf=fxcosα=Gxsincos 选项B正确； C．重力对物体做功为零，选项C错误； D．合力对物体做功为 选项D正确。 故选BD。 10. 2022年12月8日，地球恰好运行到火星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线，此现象被称为“火星冲日”。火星和地球几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动，火星与地球的公转轨道半径之比约为，如图所示。根据以上信息可以得出（　　） A. 火星与地球绕太阳运动的周期之比约为 B. 当火星与地球相距最远时，两者的相对速度最大 C. 火星与地球表面的自由落体加速度大小之比约为 D. 下一次“火星冲日”将出现在2023年12月8日之后 【答案】BD 【解析】 【详解】A．根据开普勒第三定律可得，火星与地球的公转轨道半径之比约为3：2，火星与地球绕太阳运动的周期之比约为 故A错误； B．当火星与地球相距最远时，二者的速度方向相反，所以两者的相对速度最大，故B正确； C．物体在星球表面时 解得星球表面重力加速度 根据题中条件无法求解火星与地球表面的自由落体加速度大小之比，故C错误； D．根据火星与地球绕太阳运动的周期之比约为，已知地球的公转周期为 T地=1年 则火星的公转周期为 T火≈1.8年 设经过时间t出现下一次“火星冲日”，则有 解得 t=2.25年 所以下一次“火星冲日”将出现在2023年12月8日之后，故D正确。 故选BD。 11. 电动机带动足够长的水平传送带以速度v匀速传动，一质量为m的小木块由静止轻放在传送带上，如图所示。若小木块与传送带之间的动摩擦因数为，重力加速度为g，当小木块与传送带相对静止时（　　） A. 传送带转过的路程为 B. 小木块的位移为 C. 摩擦产生的热量为mv2 D. 因放上小木块后，电动机带动传送带匀速转动多输出的总能量为mv2 【答案】AD 【解析】 【详解】AB．当小木块与传送带相对静止时所用时间为 传送带转过的路程为 小木块的位移为 选项A正确，B错误； C．摩擦产生的热量为 选项C错误； D．因放上小木块后，电动机带动传送带匀速转动多输出的总能量为 选项D正确。 故选AD。 12. 如图所示，半径为R的竖直光滑圆轨道内侧底部静止着一个光滑的小球，现给小球一个冲击使其在瞬间得到一个水平初速度，若大小不同，则小球能够上升到的最大高度（距离底部）也不同，下列说法正确的是 A. 如果，则小球能够上升的最大高度为 B. 如果，则小球能够上升的最大高度为R C. 如果，则小球能够上升的最大高度为 D. 如果，则小球能够上升的最大高度为2R 【答案】ABD 【解析】 【详解】A．当v0，根据机械能守恒定律有 mgh 解得 h 即小球上升到高度为时速度为零，所以小球能够上升的最大高度为。A正确； B．设小球恰好能运动到与圆心等高处时在最低点的速度为v，则根据机械能守恒定律得 mgRmv2 解得 故如果v0，则小球能够上升的最大高度为R，B正确； C．设小球恰好运动到圆轨道最高点时在最低点的速度为v1，在最高点的速度为v2．则在最高点，有 mg＝m 从最低点到最高点的过程中，根据机械能守恒定律得： 解得 v1 所以 v0 小球不能上升到圆轨道的最高点，会脱离轨道，在最高点的速度不为零．根据 知最大高度 C错误； D．当，由上分析知，上升的最大高度为2R，D正确。 故选ABD。 三、非选择题：本题共6小题，共60分。 13. 某实验小组做探究影响向心力大小因素的实验： ①方案一：用如图甲所示的装置，已知小球在挡板A、B、C处做圆周运动的轨迹半径之比为，变速塔轮自上而下按如图乙所示三种组合方式，左右每层半径之比由上至下分别为、和。回答以下问题： （1）本实验所采用实验探究方法与下列哪些实验是相同的______________； A. 探究小车速度随时间变化规律 B. 探究两个互成角度的力的合成规律 C. 探究加速度与物体受力、物体质量的关系 D. 探究平抛运动的特点 （2）某次实验中，把两个质量相等的钢球放在B、C位置，探究向心力的大小与半径的关系，则需要将传动皮带调至第___________层塔轮（填“一”“二”或“三”）。 ②方案二：如图丙所示装置，装置中竖直转轴固定在电动机的转轴上（未画出），光滑的水平直杆固定在竖直转轴上，能随竖直转轴一起转动。水平直杆的左端套上滑块P，用细线将滑块P与固定在竖直转轴上的力传感器连接，细线处于水平伸直状态，当滑块随水平直杆一起匀速转动时，细线拉力的大小可以通过力传感器测得。水平直杆的右端最边缘安装了宽度为d的挡光条，挡光条到竖直转轴的距离为D，光电门可以测出挡光条经过光电门所用的时间（挡光时间）。滑块P与竖直转轴间的距离可调。回答以下问题： （3）若某次实验中测得挡光条的挡光时间为，则滑块P的角速度表达式为__________； （4）实验小组保持滑块P质量和运动半径r不变，探究向心力F与角速度的关系，作出图线如图丁所示，若滑块P运动半径r=0.3m，细线的质量和滑块与杆的摩擦可忽略，由图线可得滑块P质量__________kg（结果保留2位有效数字）。 【答案】（1）C （2）一 （3） （4）0.30 【解析】 【小问1详解】 在该实验中，通过控制质量、半径、角速度中两个物理量相同，探究向心力与另外一个物理量之间的关系，采用的科学方法是控制变量法。 A．探究小车速度随时间变化规律，利用极限思想计算小车的速度，故A错误； B．探究两个互成角度的力的合成规律，应用了等效替代法，故B错误； C．探究加速度与物体受力、物体质量的关系，应用了控制变量法，故C正确； D．探究平抛运动的特点，例如两球同时落地，两球在竖直方向上的运动效果相同，应用了等效思想，故D错误。 故选C。 【小问2详解】 把两个质量相等的钢球放在B、C位置，探究向心力的大小与半径的关系，应使两球的角速度相同，则需要将传动皮带调至第一层塔轮。 【小问3详解】 挡光条的线速度为 则滑块P的角速度为 【小问4详解】 根据向心力大小公式 所以图线的斜率为 解得，滑块P质量为 14. 如图1所示，是利用自由落体运动进行“验证机械能守恒定律”的实验。所用的打点计时器通以50Hz的交流电。 （1）甲同学按照正确的实验步骤操作后，选出一条纸带如图2所示，其中O点为打点计时器打下的第一个点，A、B、C为三个计数点，用刻度尺测得OA=12.41cm，OB=18.60cm，OC=27.21cm，在计数点A和B、B和C之间还各有一个点。已知重物的质量为1.00kg，取g=9.80m/s2、在OB段运动过程中，重物重力势能的减少量△EP=_________J；重物的动能增加量△Ek=_________J（结果均保留三位有效数字）。 （2）该实验没有考虑各种阻力的影响，这属于本实验的_________误差（选填“偶然”或“系统”）。 （3）甲同学多次实验，以重物的速度平方v2为纵轴， 以重物下落的高度h为横轴，作出如图所示的v2—h图像， 则当地的重力加速度g= _________m/s2。（结果保留3位有效数字） 【答案】（1） ①. 1.82 ②. 1.71 （2）系统 （3）9.67 【解析】 【小问1详解】 [1]由题可知 [2]根据动能的定义可知 而点的瞬时速度 所以 【小问2详解】 由于实验过程中，摩檫力是真实存在的，不可避免，故属于系统误差。 【小问3详解】 根据机械能守恒定律可知 即有 所以图像中，其斜率即为重力加速度的两倍，所以 15. 如图所示，直角三角形ABC的∠B为直角，∠A=30°，直角边BC=a。分别在A、B两点固定两个点电荷，已知固定在A点的点电荷的电荷量为+Q（Q>0），静电力常量为k，若在C点放置一带正电的试探电荷，它受到的电场力平行于AB指向右方。 （1）判断固定在B点的点电荷的电性； （2）求固定在A点的点电荷在C点产生的电场强度的大小E1； （3）求C点的电场强度大小E。 【答案】（1）负电；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）由C点正试探电荷受到的电场力平行于AB指向右方，根据电荷间相互作用规律和力的合成可知，固定在B点的点电荷带负电。　 （2）根据几何关系可知 根据库仑定律结合电场强度定义式可知，固定在A点的点电荷在C点产生的电场强度的大小 解得 （3）根据题意可知，C点的电场强度方向平行于AB向右，矢量合成图如图所示，根据几何关系可知 解得 16. 如图所示，一条轻绳跨过定滑轮，绳的两端各系一个小球a和b，用手托住球b，当绳刚好被拉紧时，球b离地面的高度为h，球a静止于地面。已知球a的质量为m，球b的质量为3m，重力加速度为g，定滑轮的质量及轮与轴间的摩擦均不计。若无初速度释放球b，在球b下落过程中，求： （1）绳子拉力的大小？ （2）球a、球b的机械能的变化量？ （3）球a能上升的最大高度为多少？ 【答案】（1）；（2）；；（3） 【解析】 【详解】（1）根据题意，设绳子拉力的大小为F，由牛顿第二定律，对b球有 3mg-F=3ma 对a球有 F-mg=ma 联立解得 （2）由功能关系可得，球a的机械能的变化量 由功能关系可得，球b的机械能的变化量 （3）设b球落地时，a球速度为v，则有 v2=2ah b球落地后，设a球继续上升的高度为h'，则有 v2=2gh＇ 联立解得 则球a能上升的最大高度为 17. 一种离心测速器的简化工作原理如图所示。细杆的一端固定在竖直转轴上的O点，并可随轴一起转动。杆上套有一轻质弹簧，弹簧一端固定于O点，另一端与套在杆上的圆环相连。当测速器稳定工作时，圆环将相对细杆静止，通过圆环的位置可以确定细杆匀速转动的角速度。已知细杆长度，杆与竖直转轴的夹角a始终为，弹簧原长，弹簧劲度系数，圆环质量；弹簧始终在弹性限度内，重力加速度大小取，摩擦力可忽略不计 （1）若细杆和圆环处于静止状态，求圆环到O点的距离； （2）求弹簧处于原长时，细杆匀速转动的角速度大小； （3）求圆环处于细杆末端P时，细杆匀速转动的角速度大小。 【答案】（1）0.05m；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）当细杆和圆环处于平衡状态，对圆环受力分析得 根据胡克定律得 弹簧弹力沿杆向上，故弹簧处于压缩状态，弹簧此时的长度即为圆环到O点的距离 （2）若弹簧处于原长，则圆环仅受重力和支持力，其合力使得圆环沿水平方向做匀速圆周运动。根据牛顿第二定律得 由几何关系得圆环此时转动的半径为 联立解得 （3）圆环处于细杆末端P时，圆环受力分析重力，弹簧伸长，弹力沿杆向下。根据胡克定律得 对圆环受力分析并正交分解，竖直方向受力平衡，水平方向合力提供向心力，则有 ， 由几何关系得 联立解得 18. 弹珠游戏是非常受小学生喜爱的趣味活动，这种游戏有多种玩法，其中一种玩法是比较落点距离。如图，为该玩法的模型示意图，用内壁光滑的薄壁细圆管制成的半圆形管道APB和直管道BC平滑连接，并置于水平面上，APB部分半径：R=1.0m。小朋友将一质量m=10g小玻璃球以某一初速度v0从A 点弹入管道，小球从C 点离开管道后，进入长L=2m的粗糙水平地面CD，然后冲上光滑坡道DE，沿坡道从E点水平飞出落回地面，E点距离地面的高度h=1m，管道相对水平面始终保持静止。小球直径略小于管道內径，半圆形管道半径远大于管的内径，小球与CD段间的动摩擦因数=0.1，重力加速度g=10m/s2，坡道DE 与地面平滑连接，不计空气阻力。 （1）要使小球能到达E点，求小球从A 点进入管道时的最小速度v0； （2）若v0=8m/s，求小球在半圆管道内运动时水平面对管道的摩擦力Ff的大小；从A点到达 E 点损失的机械能； （3）若v0=8m/s，E点高度h可以调节，求h多大时，小球地面落点与E点间水平距离最大，最大距离为多少； 【答案】（1）； （2） 0.64N； 0.02J （3） h=1.5m， xm=3m 【解析】 【详解】（1）设小球刚好能到达E点，则小球在E 点速度为0，从A点到E点过程，根据动能定理可得 解得小球从 A 点进入管道时的最小速度为 （2） 若v0=8m/s，小球在半圆管道内运动时，半圆管道对小球的水平弹力提供向心力，则有 根据受力平衡可知水平面对管道的摩擦力的大小为 小球从A 点到E点过程，根据功能关系可得 解得 ΔE =-002J 机械能损失了 0.02J ； （3）若v0=8m/s，E 点高度h可以调节，设小球在E 点的速度大小为v，小球从A 点到 E 点过程，根据动能定理可得 解得 小球从 E 点抛出后做平抛运动，竖直方向有 解得 则小球地面落点与 E 点间水平距离为 根据数学知识可知，当3-h=h 即 h=1.5m 小球地面落点与 E 点间水平距离最大，最大距离为 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$