精品解析：河南省郑州市中原区外国语集团五校联考2023-2024学年高一下学期5月期中物理试题

郑州外国语学校2023-2024学年高一下期期中考试试卷 物理 （75分钟 100分） 一、选择题（本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。） 1. 《西游记》中，一只大龟浮水作舟，驮着唐僧师徒四人和白龙马渡过了通天河。假设大龟在静水中游动的速度大小与河水的流速大小之比为3∶2，出发点A到正对岸B点的距离为d，河岸平直。若他们想最快渡河，则他们上岸的地点与B点的距离为（　　） A. B. C. D. 2. 在限速的平直公路上，一辆卡车与路旁障碍物相撞，交通警察发现路边泥地中有一块从车顶脱落的金属零件，测量下述哪组数据可以为卡车是否超速提供证据（　　） A. 金属零件质量和车顶距泥地的高度 B. 金属零件的质量和车顶距落地点的长度 C. 事故地点与金属零件的水平距离和金属零件的质量 D. 事故地点与金属零件的水平距离和车顶距泥地的高度 3. 某高中举办阳光体育运动会，“旋风跑”是一个精彩又刺激的集体项目。如图所示，五人一组共同抬着竹竿协作配合，以最快速度向标志杆跑，到标志杆前，以标志杆为圆心，在水平面内转一圈，继续向下一个标志杆绕圈。分别绕完3个标志杆后，进入到对面接力区域，将竹竿交给下一组参赛选手，直到全队完成比赛。绕标志杆运动过程可视为在水平面内的匀速绕圈，在此过程中（　　） A. 每一位同学所受合外力都始终水平指向圆心 B. 最外侧同学的角速度最大 C. 最内侧同学的向心力一定最小 D. 最内侧同学最容易被甩出去 4. 2024年4月26日，神舟十八号与在400km高空间站组合体进行了自主快速交会对接，神舟十八号航天员乘组与神舟十七号航天员乘组完成在轨轮换。空间站的运行轨道可近似看作圆形轨道I，设地球表面重力加速度为g，地球半径为R，椭圆轨道Ⅱ为载人飞船的运行轨道，两轨道相切于A点，下列说法正确的是（　　） A. 飞船在A点的加速度小于空间站在A点的加速度 B. 载人飞船在A点时经过点火加速才能从载人飞船的运行轨道Ⅱ进入空间站的运行轨道I C. 轨道I上神舟十八号飞船想与前方的空间站对接，只需要沿运动方向加速即可 D. 空间站在轨道I上的速度大于 5. 假设一物体静置在某星球的两极时，对星球表面的压力大小为。将该物体静置在星球赤道上某处时，对星球表面的压力大小为。已知该星球为质量分布均匀的球体，密度为，引力常量为G，由于该星球的自转，致使为的1.5倍，则该星球的自转周期为（　　） A. B. C. D. 6. 某景区有一货运索道，如图所示，质量为M 的吊厢通过悬臂固定悬挂在缆绳上，吊厢水平底板上放置了一质量为m 的货物。若某段运动过程中，在缆绳牵引下吊厢载着货物一起斜向上做匀减速直线运动，且悬臂和吊厢始终处于竖直方向，重力加速度为g，则（　　） A. 吊厢水平底板对货物的支持力不做功 B. 吊厢水平底板对货物的摩擦力做正功 C. 悬臂对吊厢的作用力方向与缆绳方向平行且斜向下 D. 悬臂对吊厢的作用力大小可能等于 7. 如图所示，轻质弹簧左端固定，右端自然伸长于粗糙水平面上的点，一质量m的小球从A点以初速向左运动，接触弹簧后，压缩弹簧，然后被弹簧反弹后又恰好返回到A点。则小球（　　） A. 向左运动的时间等于向右运动的时间 B. 向左经过点的加速度小于向右经过点的加速度 C. 小球在压缩弹簧过程中对弹簧做的功等于 D. 第二次经过点时的动能等于 8. 汽车在研发过程中都要进行性能测试，如图所示为某次测试中某型号汽车的速度v与牵引力F大小倒数的图像，表示最大速度。已知汽车在水平路面上由静止启动，平行于v轴，反向延长过原点O。已知阻力恒定，汽车质量为，下列说法正确的是（ ） A. 汽车从a到b持续的时间为12.5s B. 汽车由b到c过程做匀加速直线运动 C. 汽车额定功率为 D. 汽车能够获得最大速度为 9. 如图所示，A、B为两固定的弹性竖直挡板，相距L=5m，A、B之间为水平导轨。质量为1kg的小球（可视为质点）自A板处开始，以v0=6m/s的速度沿摩擦因数处处相同的水平导轨向B板运动，如遇小球与A、B挡板发生碰撞，均可视为无能量损失。为使小球恰好停在A板右侧1m 处，则摩擦力的大小可能为（　　） A. 0.8N B. C. 2N D. 3.6N 10. 如图甲所示，一足够长的水平传送带以某一恒定速率顺时针转动，一根轻弹簧一端与竖直墙而连接，另一端与物块不栓接。物块将弹簧压缩一段距离后置于传送带最左端无初速度释放，物块向右运动受到的摩擦力f随位移x的关系如图乙所示，为已知量，则下列说法正确的是（　　） A. 工件在传送带上先加速，后减速 B. 工件向右运动后与弹簧分离 C. 弹簧劲度系数 D. 整个过程中摩擦力对物块做功 二、实验题（本题共7空，每空2分，共14分） 11. 图甲是“研究平抛物体运动”实验装置图，在白纸上描绘出小钢球平抛运动的轨迹，然后研究平抛运动的规律。 （1）该实验中，在取下白纸前，应确定坐标轴原点O，并建立直角坐标系，下列图像坐标原点和坐标系的选择正确的是______； A. B. C. （2）某同学在实验过程中，记录了小球平抛运动轨迹的一部分，如图乙所示.x轴沿水平方向，y轴沿竖直方向，取重力加速度大小，由图中所给的数据可判断出图中坐标原点O_______（选填“是”或“不是”）抛出点. （3）实验结果发现，测出的小钢球做平抛运动的初速度跟实际值相比有较大的误差，可能的原因是_______。 A.斜槽轨道末端水平段过长 B.没有平衡斜槽轨道的摩擦力 C.小球没有每次都从斜槽同一高度静止释放 12. 为了验证小球在竖直平面内摆动过程的机械能是否守恒，利用如图（a）装置，不可伸长的轻绳一端系住一小球，另一端连接力传感器，小球质量为m，球心到悬挂点的距离为L，小球释放的位置到最低点的高度差为h，实验记录轻绳拉力大小随时间的变化如图（b），其中Fm是实验中测得的最大拉力值，重力加速度为g，请回答以下问题： (1)小球第一次运动至最低点的过程，重力势能的减少量△Ep=___________，动能的增加量△Ek=___________。（均用题中所给字母表示） (2)观察图（b）中拉力峰值随时间变化规律，试分析造成这一结果的主要原因：___________。 (3)为减小实验误差，实验时应选用密度___________（选填“较大”或“较小”）的小球。 三、解答题（共3题，13题12分，14题12分，15题16分，共40分） 13. 我国月球探测计划“嫦娥工程”已经启动，科学家对月球的探索会越来越深入。 （1）若已知地球半径为，地球表面的重力加速度为，月球绕地球运动的周期为，月球绕地球的运动近似看作匀速圆周运动，试求出月球绕地球运动的轨道半径。 （2）若宇航员随登月飞船登陆月球后，在月球表面高度为的某处以速度水平抛出一个小球，小球飞出的水平距离为。已知月球半径为，引力常量为，试求出月球的质量。 14. 如图所示，小球A的质量为m，小球B、C的质量均为M，且。A与B间和A与C间都通过铰链用轻杆连接，杆长均为L。现给A球施加一竖直向上的力F，使整个系统静止，此时θ =60°。忽略一切摩擦，重力加速度为g，A、B、C始终在同一竖直平面内。 （1）求F的大小； （2）撤去F，将A球自由释放，当B球速度达到最大时，A球加速度为多少？ （3）从A球自由释放后到两杆夹角θ=90°时，求该过程中杆对A球做的功。 15. 如图甲所示，一竖直平面内的轨道由粗糙斜面AD和光滑圆轨道DCE组成，AD与DCE相切于D点，C为圆轨道的最低点，将一小物块置于轨道ADC上离地面高为H处由静止下滑，用力传感器测出其经过C点时对轨道的压力FN，改变H的大小，可测出相应的FN的大小，FN随H的变化关系如图乙折线PQI所示（PQ与QI两直线相连接于Q点），QI反向延长交纵轴于F点（0，5.8N），重力加速度g取10m/s2，求： （1）小物块的质量m； （2）光滑圆轨道DCE的半径R和小物块与斜面AD间的动摩擦因数μ； （3）若粗糙斜面AD换成光滑曲面，小物块从H=2R的高度静止释放进入半径为R光滑圆轨道，R为（2）问的取值，则小物块相对地面能上升的最大高度是多少？ 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 郑州外国语学校2023-2024学年高一下期期中考试试卷 物理 （75分钟 100分） 一、选择题（本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。） 1. 《西游记》中，一只大龟浮水作舟，驮着唐僧师徒四人和白龙马渡过了通天河。假设大龟在静水中游动的速度大小与河水的流速大小之比为3∶2，出发点A到正对岸B点的距离为d，河岸平直。若他们想最快渡河，则他们上岸的地点与B点的距离为（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】要使渡河时间最短，大龟游动的速度应垂直河岸，设大龟游动的速度大小为，则水流的速度为，渡河时间为 故他们上岸的地点与B点的距离为 故选B。 2. 在限速的平直公路上，一辆卡车与路旁障碍物相撞，交通警察发现路边泥地中有一块从车顶脱落的金属零件，测量下述哪组数据可以为卡车是否超速提供证据（　　） A. 金属零件的质量和车顶距泥地的高度 B. 金属零件的质量和车顶距落地点的长度 C. 事故地点与金属零件的水平距离和金属零件的质量 D. 事故地点与金属零件的水平距离和车顶距泥地的高度 【答案】D 【解析】 【详解】由题意可知，金属零件做平抛运动，且金属零件的初速度为卡车的行驶速度，根据公式，水平方向 竖直方向 联立等出 故求卡车的行驶速度，要知道金属零件的水平位移和车顶距泥地的高度才能等出卡车的行驶速度，故D正确，ABC错误。 故选D。 3. 某高中举办阳光体育运动会，“旋风跑”是一个精彩又刺激的集体项目。如图所示，五人一组共同抬着竹竿协作配合，以最快速度向标志杆跑，到标志杆前，以标志杆为圆心，在水平面内转一圈，继续向下一个标志杆绕圈。分别绕完3个标志杆后，进入到对面接力区域，将竹竿交给下一组参赛选手，直到全队完成比赛。绕标志杆运动过程可视为在水平面内的匀速绕圈，在此过程中（　　） A. 每一位同学所受合外力都始终水平指向圆心 B. 最外侧同学的角速度最大 C. 最内侧同学的向心力一定最小 D. 最内侧同学最容易被甩出去 【答案】A 【解析】 【详解】A．做匀速圆周运动的物体由合外力提供向心力，即合外力均指向圆心，故A正确； B．五位同学都是绕障碍物做圆周运动，角速度相等，转动半径不同，故B错误； CD．根据 可知与m、r有关，但由于m未知，最里面的同学不一定质量最小，所以最内侧同学的向心力不一定最小，不一定最容易被甩出去，故CD错误。 故选A。 4. 2024年4月26日，神舟十八号与在400km高的空间站组合体进行了自主快速交会对接，神舟十八号航天员乘组与神舟十七号航天员乘组完成在轨轮换。空间站的运行轨道可近似看作圆形轨道I，设地球表面重力加速度为g，地球半径为R，椭圆轨道Ⅱ为载人飞船的运行轨道，两轨道相切于A点，下列说法正确的是（　　） A. 飞船在A点的加速度小于空间站在A点的加速度 B. 载人飞船在A点时经过点火加速才能从载人飞船的运行轨道Ⅱ进入空间站的运行轨道I C. 轨道I上的神舟十八号飞船想与前方的空间站对接，只需要沿运动方向加速即可 D. 空间站在轨道I上的速度大于 【答案】B 【解析】 【详解】A．飞船在A点到地心的距离r等于空间站在A点到地心的距离r，所以飞船在A点的加速度等于空间站在A点的加速度，故A错误； B．载人飞船在运行轨道Ⅱ进入轨道I时机械能增大，故载人飞船在A点时经过点火加速才能从轨道Ⅱ进入空间站的运行轨道I，故B正确； C．轨道I上的神舟十八号飞船若沿运动方向加速，飞船将做离心运动，偏离原来的轨道，不可能与前方的空间站对接，故C错误； D．设空间站在轨道I上速度为v，空间站距离地面的高度为h，根据牛顿第二定律得 在地球表面 解得 空间站在轨道I上的速度小于，故D错误。 故选B。 5. 假设一物体静置在某星球的两极时，对星球表面的压力大小为。将该物体静置在星球赤道上某处时，对星球表面的压力大小为。已知该星球为质量分布均匀的球体，密度为，引力常量为G，由于该星球的自转，致使为的1.5倍，则该星球的自转周期为（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】在两极时 在赤道时 同时有 根据题意，联立解得星球的自转周期 故选C。 6. 某景区有一货运索道，如图所示，质量为M 的吊厢通过悬臂固定悬挂在缆绳上，吊厢水平底板上放置了一质量为m 的货物。若某段运动过程中，在缆绳牵引下吊厢载着货物一起斜向上做匀减速直线运动，且悬臂和吊厢始终处于竖直方向，重力加速度为g，则（　　） A. 吊厢水平底板对货物的支持力不做功 B. 吊厢水平底板对货物的摩擦力做正功 C. 悬臂对吊厢的作用力方向与缆绳方向平行且斜向下 D. 悬臂对吊厢的作用力大小可能等于 【答案】D 【解析】 【详解】A．吊厢水平底板对货物的支持力竖直向上，与速度方向的夹角小于，可知支持力对货物做正功，故A错误； B．在缆绳牵引下吊厢载着货物一起斜向上做匀减速直线运动，可知吊厢水平底板对货物的摩擦力水平向左，与速度方向的夹角大于，摩擦力对货物做负功，故B错误； C．吊厢和货物为整体进行分析，其加速度方向平行缆绳方向斜向下，若悬臂对吊厢的作用力方向与缆绳方向平行且斜向下，与吊厢和货物整体受到的重力的合力方向不可能仍然平行缆绳方向斜向下，故C错误； CD．以吊厢和货物为整体，设加速度大小为，缆绳与水平方向夹角为，则有 则悬臂对吊厢的作用力大小为 故可知当 时，悬臂对吊厢的作用力等于，故D正确。 故选D。 7. 如图所示，轻质弹簧左端固定，右端自然伸长于粗糙水平面上的点，一质量m的小球从A点以初速向左运动，接触弹簧后，压缩弹簧，然后被弹簧反弹后又恰好返回到A点。则小球（　　） A. 向左运动的时间等于向右运动的时间 B. 向左经过点的加速度小于向右经过点的加速度 C. 小球在压缩弹簧过程中对弹簧做的功等于 D. 第二次经过点时的动能等于 【答案】C 【解析】 【详解】A．OA段向左和向右过程加速度大小相等，位移大小相等，但向左运动的平均速度大，因此向左时间短；与弹簧接触过程中，弹簧压缩，向左运动时 向右运动时 得 位移大小相等，向左减速逆运动是初速度为的匀加速运动。因此与弹簧接触过程中，向左的时间短，综上得，向左运动时间小于向右运动的时间。故A错误； B．向左向右经过点时，弹簧处于原长状态，合外力等于摩擦力，因此加速度大小相等。故B错误； CD．设OA段距离为，从接触弹簧到压缩弹簧到最短时的距离为，对整个过程由动能定理得 设小球在压缩弹簧过程中克服弹簧弹力做功为W，从开始到压缩弹簧最短过程 解得 故小球在压缩弹簧过程中对弹簧做功等于；从弹簧压缩到最短处到第二次经过点过程 故第二次经过点时的动能为 故C正确，D错误。 故选C。 8. 汽车在研发过程中都要进行性能测试，如图所示为某次测试中某型号汽车的速度v与牵引力F大小倒数的图像，表示最大速度。已知汽车在水平路面上由静止启动，平行于v轴，反向延长过原点O。已知阻力恒定，汽车质量为，下列说法正确的是（ ） A. 汽车从a到b持续的时间为12.5s B 汽车由b到c过程做匀加速直线运动 C. 汽车额定功率为 D. 汽车能够获得的最大速度为 【答案】AC 【解析】 【详解】C．根据 ，额定功率等于图线的斜率 C正确； B．根据 ，汽车由b到c过程功率不变，随着汽车速度的增大，牵引力减小；根据牛顿第二定律得 汽车所受阻力不变，随着牵引力的减小，汽车的加速度减小，汽车由b到c过程做非匀变速直线运动，B错误； D．汽车能够获得的最大速度为 D错误； A．汽车所受的阻力为 汽车从a到b所受的牵引力为 解得 根据牛顿第二定律得 解得 汽车从a到b持续的时间为 A正确。 故选AC。 9. 如图所示，A、B为两固定的弹性竖直挡板，相距L=5m，A、B之间为水平导轨。质量为1kg的小球（可视为质点）自A板处开始，以v0=6m/s的速度沿摩擦因数处处相同的水平导轨向B板运动，如遇小球与A、B挡板发生碰撞，均可视为无能量损失。为使小球恰好停在A板右侧1m 处，则摩擦力的大小可能为（　　） A. 0.8N B. C. 2N D. 3.6N 【答案】BC 【解析】 【详解】为使小球恰好停在A板右侧1m 处，则小球经过的路程为 （，，） 或 （，，） 小球从开始到停止运动过程有 解得 （，，）或（，，） 对于 （，，） 当，，，分别可得 ，，， 对于 （，，） 当，，分别可得 ，， 故选BC。 10. 如图甲所示，一足够长的水平传送带以某一恒定速率顺时针转动，一根轻弹簧一端与竖直墙而连接，另一端与物块不栓接。物块将弹簧压缩一段距离后置于传送带最左端无初速度释放，物块向右运动受到的摩擦力f随位移x的关系如图乙所示，为已知量，则下列说法正确的是（　　） A. 工件在传送带上先加速，后减速 B. 工件向右运动后与弹簧分离 C. 弹簧劲度系数 D. 整个过程中摩擦力对物块做功 【答案】BCD 【解析】 【详解】AB．由图乙可知，过程，物块相对于传送带向左运动，物块受到向右的滑动摩擦力，物体做加速运动，过程，物体相对于传送带静止，相对于地面做匀速直线运动，物体受到向左的静摩擦力，静摩擦力大小与弹簧弹力大小相等，方向相反，直到处弹簧恢复原长后，物块不再受到静摩擦力，继续匀速直线运动，故物体先加速后匀速，故A错误，B正确； C．在处物块与传送带共速，此时物块受力平衡，即 解得 故C正确； D．图像中图线与x轴围成的面积即为整个过程中摩擦力对物块做功，过程，摩擦力对物块做正功，过程，摩擦力对物块做负功，故整个过程中摩擦力做功为 故D正确。 故选BCD 二、实验题（本题共7空，每空2分，共14分） 11. 图甲是“研究平抛物体运动”的实验装置图，在白纸上描绘出小钢球平抛运动的轨迹，然后研究平抛运动的规律。 （1）该实验中，在取下白纸前，应确定坐标轴原点O，并建立直角坐标系，下列图像坐标原点和坐标系的选择正确的是______； A. B. C. （2）某同学在实验过程中，记录了小球平抛运动轨迹的一部分，如图乙所示.x轴沿水平方向，y轴沿竖直方向，取重力加速度大小，由图中所给的数据可判断出图中坐标原点O_______（选填“是”或“不是”）抛出点. （3）实验结果发现，测出小钢球做平抛运动的初速度跟实际值相比有较大的误差，可能的原因是_______。 A.斜槽轨道末端水平段过长 B.没有平衡斜槽轨道的摩擦力 C.小球没有每次都从斜槽同一高度静止释放 【答案】 ①. C ②. 不是 ③. C 【解析】 【分析】 【详解】(1)[1]坐标原点为小球在斜槽末端时，小球球心在木板上的投影，故C正确；AB错误。故选C。 (2)[2]由平抛运动的水平位移可知，OA段和AB段时间相等，若O为抛出点，则OA段和AB段的竖直位移之比为1:3，而实际竖直位移之比不是1:3，可知O点不是抛出点。 (3)[3]A．斜槽轨道末端水平段过长，不会造成平抛运动的初速度跟实际值相比有较大的误差。只要保证末端水平，每次从同一位移由静止滑下即可。故A错误； B．该实验不需要平衡斜槽轨道的摩擦力。故B错误； C．小球没有每次都从斜槽同一高度静止释放，会造成平抛运动的初速度跟实际值相比有较大的误差。故C正确。 故选C。 12. 为了验证小球在竖直平面内摆动过程的机械能是否守恒，利用如图（a）装置，不可伸长的轻绳一端系住一小球，另一端连接力传感器，小球质量为m，球心到悬挂点的距离为L，小球释放的位置到最低点的高度差为h，实验记录轻绳拉力大小随时间的变化如图（b），其中Fm是实验中测得的最大拉力值，重力加速度为g，请回答以下问题： (1)小球第一次运动至最低点的过程，重力势能的减少量△Ep=___________，动能的增加量△Ek=___________。（均用题中所给字母表示） (2)观察图（b）中拉力峰值随时间变化规律，试分析造成这一结果的主要原因：___________。 (3)为减小实验误差，实验时应选用密度___________（选填“较大”或“较小”）的小球。 【答案】 ①. mgh ②. ③. 空气阻力做负功，机械能有损失 ④. 较大 【解析】 【详解】(1)[1]小球第一次摆动至最低点的过程，重心下降了h，则重力势能的减少量为 [2]小球第一次摆动至最低点，初速度为零，最低点速度为，由牛顿第二定律有 而动能的增加量为 联立解得 (2)[3]根据图像可知小球做周期性的摆动每次经过最低点时拉力最大，而最大拉力逐渐变小，说明经过最低点的最大速度逐渐变小，则主要原因空气阻力做负功，导致机械能有损失； (3)[4]为了减小因空气阻力带来的误差，应选择密度大体积小的球进行实验。 三、解答题（共3题，13题12分，14题12分，15题16分，共40分） 13. 我国月球探测计划“嫦娥工程”已经启动，科学家对月球的探索会越来越深入。 （1）若已知地球半径为，地球表面的重力加速度为，月球绕地球运动的周期为，月球绕地球的运动近似看作匀速圆周运动，试求出月球绕地球运动的轨道半径。 （2）若宇航员随登月飞船登陆月球后，在月球表面高度为的某处以速度水平抛出一个小球，小球飞出的水平距离为。已知月球半径为，引力常量为，试求出月球的质量。 【答案】（1） （2） 【解析】 【详解】(1)设地球质量为M，根据万有引力定律及向心力公式得： 万有引力等于重力： 联立解得： (2)设月球表面处的重力加速度为，小球飞行时间为 根据题意得： 下落高度： 万有引力等于重力： 联立解得： 14. 如图所示，小球A的质量为m，小球B、C的质量均为M，且。A与B间和A与C间都通过铰链用轻杆连接，杆长均为L。现给A球施加一竖直向上的力F，使整个系统静止，此时θ =60°。忽略一切摩擦，重力加速度为g，A、B、C始终在同一竖直平面内。 （1）求F的大小； （2）撤去F，将A球自由释放，当B球速度达到最大时，A球加速度为多少？ （3）从A球自由释放后到两杆夹角θ=90°时，求该过程中杆对A球做的功。 【答案】（1）mg；（2）g；（3） 【解析】 【详解】（1）要使B球静止，杆对B球的力必须为0，同理可知，杆对C球的力也为0，所以可得 （2）对B球的运动过程分析可知，B球的初速度和末速度都为零，过程中球B的加速度为0时，速度达到最大值，杆对球的作用力为0，对A球则有 可得 （3）当时，根据对称性可知 由系统的机械能守恒可得 A、B沿杆方向的速度大小相等，则有 解得 对A根据动能定理有 联立可得杆对A球做的功 15. 如图甲所示，一竖直平面内的轨道由粗糙斜面AD和光滑圆轨道DCE组成，AD与DCE相切于D点，C为圆轨道的最低点，将一小物块置于轨道ADC上离地面高为H处由静止下滑，用力传感器测出其经过C点时对轨道的压力FN，改变H的大小，可测出相应的FN的大小，FN随H的变化关系如图乙折线PQI所示（PQ与QI两直线相连接于Q点），QI反向延长交纵轴于F点（0，5.8N），重力加速度g取10m/s2，求： （1）小物块的质量m； （2）光滑圆轨道DCE的半径R和小物块与斜面AD间的动摩擦因数μ； （3）若粗糙斜面AD换成光滑曲面，小物块从H=2R的高度静止释放进入半径为R光滑圆轨道，R为（2）问的取值，则小物块相对地面能上升的最大高度是多少？ 【答案】（1）0.5kg；（2）1m；0.3；（3） 【解析】 【分析】 【详解】（1）由图乙知，当H=0时，有 （2）如果物块只在圆轨道上运动，则由动能定理得 由向心力公式，经过C点时有 联立两式可得 由图乙知 可得 显然当时，对应图甲中的D点，所以有 求得 物块从A点运动到C点运用动能定理，得 物块在C点有 联立可得 结合QI曲线知 （3）由题意可知，当小球在到达轨道最高点前的某一点E时会脱离轨道做斜抛运动，设脱离时OE与竖直方向间的夹角为，由牛顿第二定律可知 根据机械能守恒定律 联立解得 小球脱轨后斜抛运动还能上升的高度 因此，相当于地面，小球上升的最大高度为 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$