精品解析：江苏省徐州市睢宁第一中学2023-2024学年高一下学期5月月考物理试卷

2023－2024学年度第二学期高一年级5月份阶段检测 物理试卷 本试卷满分100分，考试用时75分钟。 注意事项： 1．答题前，考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。 2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。 3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 4．本试卷主要考试内容：人教版必修第二册第六至八章，必修第三册第九至十一章。 一、单项选择题：共11题，每题4分，共44分，每小题只有一个选项最符合题意。 1. 餐桌上的自动转盘在电动机的带动下匀速转动，转盘上放有A、B两个茶杯，其中A离转动轴较近，下列说法不正确的是（　　） A. A茶杯的线速度大于B茶杯的线速度 B. A茶杯的周期和B茶杯的周期相等 C. A茶杯的角速度和B茶杯的角速度相等 D. A茶杯的向心加速度小于B茶杯的向心加速度 2. 如图所示，小球m在竖直放置的光滑圆形管道内做圆周运动，下列说法中正确的是( ) A. 小球通过最高点的最小速度为 B. 运动到a点时小球一定挤压外侧管壁 C. 小球在水平线ab以下管道中运动时，内侧管壁对小球一定有作用力 D. 小球在水平线ab以上管道中运动时，内侧管壁对小球一定有作用力 3. 为方便旅客随时取下行李，机场使用倾斜环状传送带运输行李箱，其实景图及简化图如图甲、图乙所示，行李箱随传送带一起在弯道时做匀速圆周运动。则（ ） A. 行李箱的向心力只由弹力提供 B. 行李箱的向心力由摩擦力和重力的合力提供 C. 若传送带转速减缓，行李箱受到的弹力变大 D. 若传送带转速减缓，行李箱可能会沿斜面向下滑动 4. 2024年4月25日，神舟十八号载人飞船成功与天宫号空间站实现径向自主交会对接，即在对接时使飞船直立，消除与空间站的偏差，达到相对静止，实现与空间站对接。对接前，载人飞船与空间站处在不同的轨道上，载人飞船的轨道处在空间站轨道的下方。下列说法中正确的是（　　） A. 对接时，载人飞船与空间站的加速度大小相同 B. 对接前，载人飞船的角速度比空间站的角速度小 C. 对接时，载人飞船的速度应该沿轨道半径方向 D. 对接前，载人飞船速度较快，需减速才能变轨到空间站的轨道 5. 室内足球运动的某次传球过程，足球在地面位置1被踢出后落到位置3，2为空中达到的最高点，速度大小为，则（　　） A. 足球在空中到达最高点时速度最小 B. 足球从位置2到位置3的过程中速度越来越快 C 上升过程用时比下降过程用时长 D. 与下落过程相比，足球在上升过程中重力势能变化快 6. 某同学将手中的弹簧笔竖直向下按压在水平桌面上，如图甲所示，当他突然松手后弹簧笔将竖直向上弹起，其上升过程中的图像如图乙所示，则下列判断正确的是（　　） A. 弹簧最大弹性势能大小为 B. O到之间水平桌面对弹簧笔做正功 C. O到之间弹簧笔的弹性势能和动能之和减小 D. O到之间弹簧弹力先增加再减小 7. 从生活走向物理，从物理走向社会，物理和生活息息相关，联系生活实际是学好物理的基础。下列有关电学知识的相关说法正确的是（　　） A. 图甲中，静电除尘装置将带负电的尘埃收集在中间的线状电极B上 B. 图乙中，家用煤气灶的点火装置是根据尖端放电的原理制成的 C. 图丙中，两条优质的话筒线外面包裹着金属外衣增强了导电能力 D. 图丁中，工作人员在超高压带电作业时，穿绝缘橡胶服比金属丝编制的工作服更安全 8. 如图所示，在光滑绝缘的水平面上固定两个等量正点电荷A和B，O点为AB连线的中点，C、D为AB连线上关于O点对称的两个点，且CO=OD=L，一带负电的可视为点电荷的小球以初速度v0从C点运动到D点，取无穷远处的电势φ=0，以C点为坐标原点，向右为x轴的正方向，下列关于电势φ、电场强度E、小球的电势能Ep及动能Ek随小球运动的位移x变化的图像，可能正确的是（　　） A. B. C. D. 9. 如图，两个截面不同、长度相等的均匀铜棒接在电路中，两端的电压为U，则（ ） A. 通过两棒的电流不相等 B. 细棒的电压等于粗棒的电压 C. 两棒的自由电子定向移动的平均速率 D. 两棒内的电场强度不同，细棒内场强大于粗棒内部场强 10. 某实验小组设计了一种测量电容器电容的实验电路如图，其中E为两节干电池，R为定值电阻（1kΩ），双量程电压表（0～3V，0～15V）图中未画出。实验过程如下：先闭合开关S，电源给电容器充电，用电压表测出电容器两端的电压U。然后断开开关S，电容器对电阻R放电，电流传感器将电流信息传入计算机可得到图像，通过图像围成的“面积”自动计算出电荷量Q，最后根据U和Q求出电容器的电容C。实验中，甲同学将电压表（0～3V）接在A、B之间，乙、丙同学分别将电压表（0～3V）及电压表（0～15V）接在D、F之间。若其他操作都符合要求，则甲、乙、丙三位同学的电容测量值、、大小满足的关系是（ ） A. B. C D. 11. 如图所示，在光滑绝缘水平面上，带电小球M绕固定的带电小球N做顺时针的椭圆运动，E、F分别是C、D关于O点的对称点。则（　　） A 小球M、N带同种电荷 B. 小球M在C、E两点加速度相同 C. M从C到D的时间等于从E到F的时间 D. M从A点运动到B点的过程中，动能减小 二、非选择题：共5题，共56分。其中第13题一第16题解答时请写出必要的文字说明、方程式和必要的演算步骤，只写出答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数和单位。 12. 某实验小组要测量一段金属丝的电阻率。 （1）某同学先用多用电表的欧姆挡粗测金属丝电阻，把选择开关调到“×1”挡，应先______，再进行测量，测量时多用电表的示数如图甲所示，则该元件电阻为______；再用螺旋测微器测量金属丝的直径d，其示数如图乙所示，则______mm； （2）为了精确测量金属丝电阻，小组成员甲同学根据实验室提供器材：滑动变阻器（阻值为）、电流表（阻值约为）、电压表（阻值约为），要求尽可能多测量几组数据，请补充完整图丙的电路连线______。 （3）连接好丙图的电路，某次实验时，电压表的示数为U，电流表的示数为I，测得金属丝的长为L，则金属丝电阻率______。（用题中的物理量符号表示） （4）小组成员乙同学设计了如图丁所示电路测量该金属丝电阻率，稳压源的输出电压恒为，定值电阻的阻值为R，根据多次实验测出的aP长度x和对应的电压表的示数U作出的图线，图线的斜率为k，则金属丝的电阻率_____。（用题中的符号k、R、d、、L表示） 13. 如图，带电荷量的小球A固定在光滑绝缘桌面的上方，距桌面的高度，一个质量为、带电荷量的小球B在桌面上以小球A在桌面上的投影点O为圆心做匀速圆周运动，其运动半径为。重力加速度，静电力常量。求： （1）小球A、B之间的库仑力F的大小； （2）小球B运动的线速度v的大小。 14. 某卫星P在地球赤道平面内以周期T绕地球做匀速圆周运动，距离地面的高度为地球半径的2倍，地球半径为R，且转动方向与地球自转方向相反，Q是位于赤道上的某观测站。已知地球的自转周期为，引力常量为G，求： （1）地球的质量 （2）从图示位置开始，卫星P至少经过多长时间再次处于观测站Q的正上方。 15. 如图所示，ABC为固定在竖直平面内的轨道，AB段为光滑圆弧，对应的圆心角，OA竖直，半径，BC为足够长的平直倾斜轨道，倾角。已知斜轨BC与小物体间的动摩擦因数，各段轨道均平滑连接，轨道所在区域有、方向竖直向下的匀强电场。质量、电荷量的小物体（视为质点）被一个压紧的弹簧发射后，沿AB圆弧轨道向左上滑，在B点以速度冲上斜轨。设小物体的电荷量保持不变，重力加速度，，。（设弹簧每次均为弹性形变） （1）求弹簧初始的弹性势能； （2）在斜轨上小物体能到达的最高点为P，求小物体从A到P的电势能变化量； （3）求小物体在斜轨道上运动的总路程。 16. 如图所示，弹簧锁定后所储存的弹性势能，一个质量的小物块紧靠弹簧放置。释放后，弹簧恢复原长时小物块冲上长度的水平传送带。在传送带右侧等高的平台上固定一半径的圆轨道ABCD，A、D的位置错开，以便小物块绕行一圈后可以通过D到达E位置。已知小物块与传送带之间的动摩擦因数，其他摩擦均忽略不计，，求： （1）小物块释放后，冲上水平传送带时的速度大小； （2）若传送带以速度顺时针转动，小物块通过圆轨道最高点 C时受轨道的弹力大小； （3）若传送带速度大小、方向皆可任意调节，要使小物块在运动过程中不脱离圆轨道 ABCD传送带转动速度的可能值。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2023－2024学年度第二学期高一年级5月份阶段检测 物理试卷 本试卷满分100分，考试用时75分钟。 注意事项： 1．答题前，考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。 2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。 3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 4．本试卷主要考试内容：人教版必修第二册第六至八章，必修第三册第九至十一章。 一、单项选择题：共11题，每题4分，共44分，每小题只有一个选项最符合题意。 1. 餐桌上的自动转盘在电动机的带动下匀速转动，转盘上放有A、B两个茶杯，其中A离转动轴较近，下列说法不正确的是（　　） A. A茶杯的线速度大于B茶杯的线速度 B. A茶杯的周期和B茶杯的周期相等 C. A茶杯的角速度和B茶杯的角速度相等 D. A茶杯的向心加速度小于B茶杯的向心加速度 【答案】A 【解析】 【详解】BC．茶杯A、B同轴转动，角速度和周期相等，故BC正确； A．茶杯A离转动轴较近，，即轨道半径较小，根据 可知A茶杯的线速度小于B茶杯的线速度，故A错误； D．根据 可知A茶杯的向心加速度小于B茶杯的向心加速度，故D正确。 本题选错误的，故选A。 2. 如图所示，小球m在竖直放置的光滑圆形管道内做圆周运动，下列说法中正确的是( ) A. 小球通过最高点的最小速度为 B. 运动到a点时小球一定挤压外侧管壁 C. 小球在水平线ab以下管道中运动时，内侧管壁对小球一定有作用力 D. 小球在水平线ab以上管道中运动时，内侧管壁对小球一定有作用力 【答案】B 【解析】 【详解】A．在最高点，由于外管或内管都可以对小球产生弹力作用，当小球的速度等于0时，内管对小球产生弹力，大小为mg，故最小速度为0，故A错误； B．小球做圆周运动需要向心力，运动到a点时，需要外侧管壁提供向心力，所以小球一定挤压外侧管壁，故B正确； C．小球在水平线ab以下管道运动，由于沿半径方向的合力提供做圆周运动的向心力，所以外侧管壁对小球一定有作用力，对内侧管壁没有作用力，故C错误； D．小球在水平线ab以上管道中运动时，当速度非常大时，内侧管壁没有作用力，此时外侧管壁有作用力，当速度比较小时，内侧管壁有作用力，故D错误。 故选B。 3. 为方便旅客随时取下行李，机场使用倾斜环状传送带运输行李箱，其实景图及简化图如图甲、图乙所示，行李箱随传送带一起在弯道时做匀速圆周运动。则（ ） A. 行李箱向心力只由弹力提供 B. 行李箱的向心力由摩擦力和重力的合力提供 C. 若传送带转速减缓，行李箱受到的弹力变大 D. 若传送带转速减缓，行李箱可能会沿斜面向下滑动 【答案】C 【解析】 【详解】AB．对行李箱受力分析，如图 可得 ， 其中，向心力由摩擦力与弹力的水平方向的合力提供。故AB错误； CD．根据以上两式，可得 当转速减小时，角速度减小，则N增大，最大静摩擦也增大，行李箱不可能下滑了。故C正确；D错误。 故选C。 4. 2024年4月25日，神舟十八号载人飞船成功与天宫号空间站实现径向自主交会对接，即在对接时使飞船直立，消除与空间站的偏差，达到相对静止，实现与空间站对接。对接前，载人飞船与空间站处在不同的轨道上，载人飞船的轨道处在空间站轨道的下方。下列说法中正确的是（　　） A. 对接时，载人飞船与空间站的加速度大小相同 B. 对接前，载人飞船的角速度比空间站的角速度小 C. 对接时，载人飞船的速度应该沿轨道半径方向 D. 对接前，载人飞船速度较快，需减速才能变轨到空间站的轨道 【答案】A 【解析】 【详解】A．对接时，载人飞船与空间站处于同一个位置，合力等于万有引力，加速度 加速度大小相同，故A正确； B．根据万有引力提供向心力 解得 对接前，载人飞船的轨道半径小，则角速度比空间站的角速度大，故B错误； C．对接时，载人飞船与空间站相对静止，速度应该沿轨道切线方向，故C错误； D．根据万有引力提供向心力 解得 可知对接前，载人飞船速度较快，载人飞船轨道低，需要加速使其做离心运动，从而变轨到空间站的轨道，故D错误。 故选A。 5. 室内足球运动的某次传球过程，足球在地面位置1被踢出后落到位置3，2为空中达到的最高点，速度大小为，则（　　） A. 足球在空中到达最高点时速度最小 B. 足球从位置2到位置3的过程中速度越来越快 C. 上升过程用时比下降过程用时长 D. 与下落过程相比，足球在上升过程中重力势能变化快 【答案】D 【解析】 【详解】A．由于空气阻力的作用，水平方向速度一直减小，足球在空中经过最高点后水平速度会继续减小，所以最高点时的速度不一定是最小的，故A错误； B．根据A选项分析可知速度最小值可能出现在2到3之间的某个位置，故足球从位置2到位置3的过程中速度不一定越来越快，故B错误； C．只分析竖直方向，上升过程与下降过程竖直位移大小相等，上升过程空气阻力与重力都向下，下降过程重力向下，空气阻力向上，则上升过程的平均加速度大，运动时间短，故C错误； D．由于空气阻力的存在，在同一高度时，下降过程的竖直速度小于上升过程的竖直速度，则上升过程重力的瞬时功率大，重力做功快，重力势能变化快，故D正确。 故选D。 6. 某同学将手中的弹簧笔竖直向下按压在水平桌面上，如图甲所示，当他突然松手后弹簧笔将竖直向上弹起，其上升过程中的图像如图乙所示，则下列判断正确的是（　　） A. 弹簧最大弹性势能大小为 B. O到之间水平桌面对弹簧笔做正功 C. O到之间弹簧笔的弹性势能和动能之和减小 D. O到之间弹簧的弹力先增加再减小 【答案】C 【解析】 【详解】A．当弹簧笔动能最大时，合力为零，弹簧弹力与笔的重力大小相等，此时弹簧仍然处于压缩状态，根据功能关系可知弹簧最大弹性势能大于，故A错误； B．水平桌面对弹簧笔的支持力没有发生位移，不做功，故B错误； C．弹簧笔的弹性势能和动能以及重力势能之和是守恒的，O到之间，重力势能一直增大，则弹簧笔的弹性势能和动能之和减小，故C正确； D．O到之间弹簧弹力一直减小，到之间弹簧的弹力为零，故D错误。 故选C。 7. 从生活走向物理，从物理走向社会，物理和生活息息相关，联系生活实际是学好物理的基础。下列有关电学知识的相关说法正确的是（　　） A. 图甲中，静电除尘装置将带负电的尘埃收集在中间的线状电极B上 B. 图乙中，家用煤气灶的点火装置是根据尖端放电的原理制成的 C. 图丙中，两条优质的话筒线外面包裹着金属外衣增强了导电能力 D. 图丁中，工作人员在超高压带电作业时，穿绝缘橡胶服比金属丝编制的工作服更安全 【答案】B 【解析】 【详解】A．图甲中，静电除尘装置将带负电的尘埃收集在两个带正电的极板A上，选项A错误； B．图乙中，家用煤气灶的点火装置是根据尖端放电的原理制成的，选项B正确； C．图丙中，话筒线外面包裹着金属外衣是利用静电屏蔽，使金属外衣内不受外衣外的电场的干扰，故C错误； D．图丁中，超高压带电作业的工作人员，穿上金属丝制成的衣服，起到静电屏蔽的作用，可以保证安全，故D错误。 故选B。 8. 如图所示，在光滑绝缘的水平面上固定两个等量正点电荷A和B，O点为AB连线的中点，C、D为AB连线上关于O点对称的两个点，且CO=OD=L，一带负电的可视为点电荷的小球以初速度v0从C点运动到D点，取无穷远处的电势φ=0，以C点为坐标原点，向右为x轴的正方向，下列关于电势φ、电场强度E、小球的电势能Ep及动能Ek随小球运动的位移x变化的图像，可能正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】AC．从C点到D点，电场线方向先向右后向左，则电势先降低后升高，且电势都大于零，并关于O点对称。小球带负电所以小球的电势能先增大后减小，小球在C、D两点处的电势能相同，故A正确，C错误； D．由于小球的电势能先增大后减小，在C、D两点处的电势能相同，由能量守恒定律得知，动能先减小后增大，在C、D两点处的动能相同，故D错误； B．设AC＝BD＝r，点电荷A和B的电荷量大小为Q，则当位移为x时，场强为 由数学知识得知E与x是非线性关系，图像是曲线，故B错误。 故选A 9. 如图，两个截面不同、长度相等的均匀铜棒接在电路中，两端的电压为U，则（ ） A. 通过两棒电流不相等 B. 细棒的电压等于粗棒的电压 C. 两棒的自由电子定向移动的平均速率 D. 两棒内的电场强度不同，细棒内场强大于粗棒内部场强 【答案】D 【解析】 【详解】A．由于两棒串联，所以电流相等，故A错误； BD．由 可知，细棒的电阻大，由串联分压原理可知细棒的电压U1大于粗棒的电压U2，又由 可知细棒内场强大于粗棒内部场强。故B错误；D正确； C．由 I＝nqSv 可知，两棒电流相等，细棒的截面积小于粗棒的，所以两棒的自由电子定向移动的平均速率 故C错误。 故选D。 10. 某实验小组设计了一种测量电容器电容的实验电路如图，其中E为两节干电池，R为定值电阻（1kΩ），双量程电压表（0～3V，0～15V）图中未画出。实验过程如下：先闭合开关S，电源给电容器充电，用电压表测出电容器两端的电压U。然后断开开关S，电容器对电阻R放电，电流传感器将电流信息传入计算机可得到图像，通过图像围成的“面积”自动计算出电荷量Q，最后根据U和Q求出电容器的电容C。实验中，甲同学将电压表（0～3V）接在A、B之间，乙、丙同学分别将电压表（0～3V）及电压表（0～15V）接在D、F之间。若其他操作都符合要求，则甲、乙、丙三位同学的电容测量值、、大小满足的关系是（ ） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】当电压表接在A、B两端时，断开开关S后，通过电流传感器的电荷量就是电容器的电荷量。而当电压表接在D、F两端时，断开开关S后，由于电压表的分流作用，使通过电流传感器的电荷量略小于电容器的电荷量，而量程为0~15V的电压表内阻比0~3V的电压表内阻大，分流较小，所以通过前者的电荷量比后者少，由此可知三位同学所做实验中通过电流传感器的电荷量关系为 Q甲>Q丙>Q乙 而三位同学所测电压值均为电容器两端的电压真实值，根据电容器的定义式 可知 故选A。 11. 如图所示，在光滑绝缘水平面上，带电小球M绕固定的带电小球N做顺时针的椭圆运动，E、F分别是C、D关于O点的对称点。则（　　） A. 小球M、N带同种电荷 B. 小球M在C、E两点加速度相同 C. M从C到D的时间等于从E到F的时间 D. M从A点运动到B点的过程中，动能减小 【答案】D 【解析】 【详解】A．电小球M绕固定的带电小球N做顺时针的椭圆运动，在、两点，小球M所受的向心力指向N，可知两个小球之间的力为吸引力，则小球M、N带异种电荷，故A错误； B．根据对称性可知小球M在C、E两点所受的电场力大小相等，方向不同，根据牛顿第二定律可知小球M在C、E两点加速度不同，故B错误； C．由对称性知，小球M在CD上任一点的电势能比在EF上任一点的电势能大，由能量守恒定律得，小球M在CD上任一点的动能比在EF上任一点的动能小，即小球M在CD上任一点的速率比在EF上任一点的速率大小，则小球M在CD上的平均速率比在EF上的平均速率小，而CD和EF的长度相等，由 得，小球M从运动到的时间大于从运动到的时间，故C错误； D．同理可知小球M在点的电势能小于在B点的电势能，由能量守恒定律知小球M在点的动能大于在B点的动能，则M从A点运动到B点的过程中，动能减小，故D正确。 故选D。 二、非选择题：共5题，共56分。其中第13题一第16题解答时请写出必要的文字说明、方程式和必要的演算步骤，只写出答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数和单位。 12. 某实验小组要测量一段金属丝的电阻率。 （1）某同学先用多用电表的欧姆挡粗测金属丝电阻，把选择开关调到“×1”挡，应先______，再进行测量，测量时多用电表的示数如图甲所示，则该元件电阻为______；再用螺旋测微器测量金属丝的直径d，其示数如图乙所示，则______mm； （2）为了精确测量金属丝电阻，小组成员甲同学根据实验室提供器材：滑动变阻器（阻值为）、电流表（阻值约为）、电压表（阻值约为），要求尽可能多测量几组数据，请补充完整图丙的电路连线______。 （3）连接好丙图的电路，某次实验时，电压表的示数为U，电流表的示数为I，测得金属丝的长为L，则金属丝电阻率______。（用题中的物理量符号表示） （4）小组成员乙同学设计了如图丁所示电路测量该金属丝电阻率，稳压源的输出电压恒为，定值电阻的阻值为R，根据多次实验测出的aP长度x和对应的电压表的示数U作出的图线，图线的斜率为k，则金属丝的电阻率_____。（用题中的符号k、R、d、、L表示） 【答案】（1） ①. 欧姆调零 ②. 11 ③. 0.900 （2） （3） （4） 【解析】 【小问1详解】 [1]用欧姆表测电阻时，选择开关调到“”挡，然后进行欧姆调零，再测量。 [2] 根据欧姆表读数原理可知该元件电阻为 [3] 根据螺旋测微器得读数原理可知 【小问2详解】 由于金属丝电阻远小于电压表的内阻，所以采用电流表外接法，为了尽可能多测几组数据，滑动变阻器采用分压式接法，实物图如下 【小问3详解】 根据欧姆定律得 根据电阻定律 ， 所以该金属丝得电阻率 【小问4详解】 根据欧姆定律得 解得 则图像的斜率为 解得 根据 解得 13. 如图，带电荷量的小球A固定在光滑绝缘桌面的上方，距桌面的高度，一个质量为、带电荷量的小球B在桌面上以小球A在桌面上的投影点O为圆心做匀速圆周运动，其运动半径为。重力加速度，静电力常量。求： （1）小球A、B之间的库仑力F的大小； （2）小球B运动的线速度v的大小。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）根据图中几何关系可知，小球A、B之间的距离为 根据库仑定律可知，小球A、B之间的库仑力大小为 （2）设库仑力与竖直方向的夹角为，则有 以小球B为对象，根据牛顿第二定律可得 解得小球B运动的线速度大小为 14. 某卫星P在地球赤道平面内以周期T绕地球做匀速圆周运动，距离地面的高度为地球半径的2倍，地球半径为R，且转动方向与地球自转方向相反，Q是位于赤道上的某观测站。已知地球的自转周期为，引力常量为G，求： （1）地球的质量 （2）从图示位置开始，卫星P至少经过多长时间再次处于观测站Q的正上方。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）设卫星的质量为m，由万有引力提供卫星的向心力，可得 解得地球的质量 （2）由题意知，t时间内卫星相对地球转过的角度为，且转动方向与地球自转方向相反，则有 解得 15. 如图所示，ABC为固定在竖直平面内的轨道，AB段为光滑圆弧，对应的圆心角，OA竖直，半径，BC为足够长的平直倾斜轨道，倾角。已知斜轨BC与小物体间的动摩擦因数，各段轨道均平滑连接，轨道所在区域有、方向竖直向下的匀强电场。质量、电荷量的小物体（视为质点）被一个压紧的弹簧发射后，沿AB圆弧轨道向左上滑，在B点以速度冲上斜轨。设小物体的电荷量保持不变，重力加速度，，。（设弹簧每次均为弹性形变） （1）求弹簧初始的弹性势能； （2）在斜轨上小物体能到达的最高点为P，求小物体从A到P的电势能变化量； （3）求小物体在斜轨道上运动的总路程。 【答案】（1）0.58J；（2）增加0.254J；（3）0.5625m 【解析】 【详解】（1）设弹簧对小物体做功为W，由能量守恒，得 代入数据，得 （2）设BP长为L，由动能定理，得 得 可得 解得 即电势能增加了0.254J。 （3）小物体最终沿AB段光滑圆弧下滑，压缩弹簧后被反弹，再次沿AB段光滑圆弧上滑至B点，速度减为零，再次下滑，如此往复运动。设小物体在斜轨道上运动的总路程为s，由动能定理 得 16. 如图所示，弹簧锁定后所储存的弹性势能，一个质量的小物块紧靠弹簧放置。释放后，弹簧恢复原长时小物块冲上长度的水平传送带。在传送带右侧等高的平台上固定一半径的圆轨道ABCD，A、D的位置错开，以便小物块绕行一圈后可以通过D到达E位置。已知小物块与传送带之间的动摩擦因数，其他摩擦均忽略不计，，求： （1）小物块释放后，冲上水平传送带时的速度大小； （2）若传送带以的速度顺时针转动，小物块通过圆轨道最高点 C时受轨道的弹力大小； （3）若传送带速度大小、方向皆可任意调节，要使小物块在运动过程中不脱离圆轨道 ABCD传送带转动速度可能值。 【答案】（1）；（2）；（3）见解析 【解析】 【详解】（1）弹簧释放的过程中，根据功能关系可得 解得 （2）物体的速度大于传送带的速度5m/s，所以在摩擦力作用下做减速运动，根据牛顿第二定律可得 减速到和传送带相同速度时需要的位移x满足 解得 以后和传送带乙相同的速度运动到右端，到达顶端C的过程根据动能定理可得 在最高点 联立解得 （3）要使小物块在运动过程中，不脱离圆轨道ABCD，则有两种情况 情况一：当传送带顺时针转动时 ①②物块恰能过最高点时，在最高点对轨道无压力，根据中可知，此时传送带的速度为5m/s，即只要传送带的速度，物块就不会脱离圆轨道。 ②物块在传送带上做匀减速运动，与传送带共速，当物块恰好运动至圆轨道圆弧处时速度减为零，此种情况下物块也不会脱离圆轨道，根据动能定理有 解得 若滑块在传送带上一直匀减速运动，假设物块在离开传送带时速度为 由运动学公式可得 解得 即只要传送带的速度满足，滑块就不会脱离圆轨道。 情况二：当传送带逆时针转动时 通过计算可知，当传送带逆时针转动时，物块始终做匀减速运动，且物块离开传送带时的速度与传送带的速度无关，等于2m/s，可知，若传送带逆时针转动，速度任意。 综上可得，若传送带顺时针转动，或 若传送带逆时针转动，速度任意。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$