精品解析：广东省清远市2023-2024学年高一下学期期末考试物理试卷

清远市2023~2024学年第二学期高中期末教学质量检测 高一物理 注意事项： 1．本试卷满分100分，考试时间75分钟。 2．答题前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡的相应位置。 3．全部答案在答题卡上完成，答在本试题卷上无效。 4．回答选择题时，选出每小题答案后，用2B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。 5．考试结束后，将本试题卷和答题卡一并交回。 一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28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. 水车是我国最古老的农业灌溉工具，体现了中华民族高超的劳动技艺和创造力，是中国农耕文化的重要组成部分。如图所示，水车最外层圆型支架上固定多个水斗，内部有两个圆形支架固定木辐条，在流水的冲力作用下，水车匀速转动。下列说法正确的是（　　） A. 所有水斗的角速度都相同 B. 所有水斗的向心加速度都相同 C. 水斗的周期比木辐条中点的周期大 D. 在最低点的水斗向心加速度最大 2. 如图所示，乒乓发球机从同一高度向正前方球桌依次水平射出两个乒乓球（忽略空气阻力）。甲球越过球网，乙球没有越过球网，且两球落地前均与球网无接触。下列有关甲乙两球的说法正确的是（　　） A. 甲球在空中运动时间更长 B. 两球的发射速度可能相等 C. 甲球落地前瞬间速度更大 D. 从射出到落地，两球的速度变化量不同 3. “天链一号”是我国第一颗自主研制地球同步轨道数据中继卫星。如图所示，“天链一号”03星、04星，天链二号01星三星组网，为天宫空间站提供双目标天基测控与数据中继支持。下列关于“天链”卫星和“天宫”空间站的说法正确的是（　　） A. “天链”卫星的周期比“天宫”空间站的小 B. “天宫”空间站的线速度大于7.9km/s C. “天链”卫星的角速度比“天宫”空间站的小 D. “天链”系列卫星可能有一颗静止在北京上空 4. 2021年9月2日，辽宁沈阳桃仙国际机场以“过水门”最高礼遇，迎接第八批志愿军烈士遗骸回家。两辆消防车凌空喷射出两道在空中最高点对接的巨型水柱，出现一个“水门”状的效果。若不计空气阻力，两侧同一水平位置喷射出的水柱恰好是对称的抛物线，下列说法正确的是（　　） A. 两侧喷射出的水初速度相同 B. 两侧喷射出的水从喷出点至最高点所用的时间相等 C. 任意一小段水柱，其受到的合力方向总与其速度方向垂直 D. 取任意一小段水柱，在相等时间间隔内速度的变化量不相同 5. 跳马比赛中在运动员落地位置放置厚海绵垫以保护运动员。如图所示为一质量为40kg的运动员在比赛时落地的场景，海绵垫与运动员的撞击时间约为0.4s，g=10m/s2，下列说法正确的是（　　） A. 海绵垫减小了运动员落地过程中撞击力的冲量 B. 海绵垫减小了运动员落地过程中的动量变化率 C. 落地过程中海绵垫对运动员的冲量与运动员对海绵垫的冲量相同 D. 若运动员以4m/s的速度垂直落地，海绵垫对运动员的作用力约为400N 6. 自动卸货车极大提高了卸货效率，如图所示，一质量为m的货物A从长为L的货箱顶端由静止下滑，货物可视为质点，货物与货箱间的动摩擦因数为μ，货箱的倾角为θ，重力加速度为g。货物滑至货箱底端的过程中，下列关于货物的说法正确的是（　　） A. 重力做功为 B. 支持力做功为 C. 到达底端时的动能增加了 D. 到达底端时重力势能减少了 7. 关于下列四幅图说法正确是（　　） A. 如图甲，汽车以速度v通过拱桥最高点时，拱桥对汽车的支持力大小可能为0 B. 如图乙，小球在水平面内做匀速圆周运动过程中，受到方向不变的合外力 C. 如图丙，直筒洗衣机脱水时，衣服受到的静摩擦力提供向心力 D. 如图丁，若火车转弯时超过规定速度行驶，轮缘对内轨会有挤压作用 二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。每小题有多个选项符合要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有错选的得0分。 8. 如图所示，一气象气球正返回地面，开始时气象气球在无风的条件下匀速下落。当接近地面时，受到水平方向的风力作用，则下列说法正确的是（　　） A. 气象气球运动的轨迹将会是一条曲线 B. 气象气球运动的轨迹将会是一条直线 C. 风力不影响气象气球的落地时间 D. 风力不影响气象气球的落地速度 9. 某中学生进行弹跳训练，他从站立状态先下蹲，然后起立，在起立过程中重心匀加速上升，之后人离开地面，若不计空气阻力，则下列说法正确的是（　　） A. 下蹲过程中，人的重力势能不断减少，动能不断增加 B. 下蹲过程中，人的重力势能不断减少，动能先增加后减小 C. 起立过程中，人的重力势能不断增加，动能不断增加 D. 起立过程中，人的机械能不断增加，是因为地面对人做了正功 10. 2023年9月26日，全国首条空轨（悬挂式单轨）—光谷空轨旅游线开通运营。光谷空轨列车（简称空轨）采用GOA3有人值守无人驾驶技术运行，车辆具备270度观景功能。如图所示，一空轨的质量为m，在平直轨道上从静止开始匀加速直线行驶，经过时间t前进的距离为s，发动机输出功率恰好达到额定功率P，空轨所受阻力恒定，下列说法正确的是（　　） A. 匀加速行驶过程中，空轨的牵引力大小为 B. 匀加速行驶过程中，空轨的阻力大小为 C. 匀加速行驶过程中，牵引力做的功为Pt D. 空轨能达到的最大速度为 三、非选择题：本题共5小题，共54分。 11. 在“验证动量守恒定律”实验中，实验装置如图甲。小车P左端装有弹片，右端接有纸带穿过打点计时器。小车Q右端装有弹片，车上装有挡光片，其宽度为d。平衡摩擦力后，接通打点计时器，推动小车P，使之与Q相碰，碰后P继续向前运动。 （1）实验打出的纸带如图乙，应用____________段来计算P碰前速度，用____________段来计算P碰后速度（以上均填“AB”“BC”“CD”或“DE”）； （2）光电门测得挡光时间为，则小车Q碰后速度为____________； （3）已知P、Q两小车质量分别为和，打点计时器每隔时间T打一次点，该实验要验证的表达式是____________（用题中和纸带上的物理量表示）。 12. 如图甲所示，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置验证机械能守恒定律。 （1）对于该实验，下列操作中对减小实验误差有利的是__________（填标号）； A. 精确测量出重物的质量 B. 两限位孔同一竖直线上 C. 重物选用质量和密度较大的金属锤 D. 先释放重物，再接通打点计时器 （2）纸带上所打的点记录了重物在不同时刻的位置，在选定的纸带上依次取计数点如图乙所示，相邻计数点间的时间间隔，那么纸带的__________（填“左”或“右”）端与重物相连.设重物质量，O点为打下的第一个点，则从打下O点到E点的过程中，重物动能增加量为__________（结果保留2位有效数字）； （3）根据纸带上的数据，算出重物在各位置的速度v，量出对应位置下落的距离h，并以为纵轴、h为横轴画出图像，则在下列A、B、C、D四个图像中，若在误差允许范围内，重物在下落过程中机械能守恒，则图像可能是__________（填标号）。 A.B. C.D. 13. 我国于2024年4月25日成功发射“神舟十八号”载人飞船。如图所示，“神舟十八号”载人飞船发射后先在近地圆形轨道Ⅰ上运动，到达轨道a点时变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达b点时再次变轨进入圆轨道Ⅲ，在轨道Ⅲ载人飞船离地球表面的距离为h，地球表面的重力加速度为g，地球的半径为R，引力常量为G，忽略地球自转。 （1）试判断载人飞船在圆轨道Ⅰ由a点进入椭圆轨道Ⅱ时是加速还是减速，并说明理由； （2）求地球的质量M和平均密度ρ； （3）求载人飞船在圆轨道Ⅲ上运行时的线速度v大小。 14. 如图甲所示，陀螺可在圆轨道外侧旋转而不脱落，好像轨道对它施加了魔法一样，被称为“魔力陀螺”。它可等效为一质点在圆轨道外侧运动模型，如图乙所示。在竖直平面内固定的强磁性圆轨道半径为R，A、B两点分别为轨道的最高点与最低点，陀螺沿轨道外侧做完整的圆周运动，受圆轨道的强磁性引力始终指向圆心O且大小恒为8mg，陀螺质量为m，重力加速度为g，不计一切摩擦和空气阻力。 （1）试判断陀螺在运动过程中，机械能是否守恒，并说明理由； （2）若陀螺通过A点时的速度为，求陀螺在A点时对轨道的压力； （3）在玩“魔力陀螺”时，小朋友用力过大，陀螺从A点以速度v0水平飞出，同时磁性引力消失，此时A点离地高度为h，求陀螺落地点与A点的水平距离s和落地时的速度大小v。 15. 如图所示，一实验小车静止在光滑水平面上，其上表面由粗糙水平轨道与四分之一圆弧光滑轨道组成。圆弧轨道与水平轨道相切于圆弧轨道最低点，一物块静止于小车最左端，一小球用不可伸长轻质细线悬挂于O点正下方，并可轻靠在物块左侧。现将细线拉直到水平位置时，由静止释放小球，小球运动到最低点时与物块发生弹性碰撞。碰撞后，物块沿着轨道运动，已知细线长，小球质量，物块、小车质量均为。小车上的水平轨道长为s，物块与水平轨道间的动摩擦因数，圆弧轨道半径。小球、物块均可视为质点。不计空气阻力，。 （1）求小球运动到最低点的速度大小； （2）求小球与物块碰撞后的瞬间，物块的速度大小； （3）为使物块能进入圆弧轨道，且在上升阶段不脱离小车，求小车上水平轨道长度s的取值范围。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 清远市2023~2024学年第二学期高中期末教学质量检测 高一物理 注意事项： 1．本试卷满分100分，考试时间75分钟。 2．答题前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡的相应位置。 3．全部答案在答题卡上完成，答在本试题卷上无效。 4．回答选择题时，选出每小题答案后，用2B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。 5．考试结束后，将本试题卷和答题卡一并交回。 一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28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. 水车是我国最古老的农业灌溉工具，体现了中华民族高超的劳动技艺和创造力，是中国农耕文化的重要组成部分。如图所示，水车最外层圆型支架上固定多个水斗，内部有两个圆形支架固定木辐条，在流水的冲力作用下，水车匀速转动。下列说法正确的是（　　） A. 所有水斗的角速度都相同 B. 所有水斗向心加速度都相同 C. 水斗的周期比木辐条中点的周期大 D. 在最低点的水斗向心加速度最大 【答案】A 【解析】 【详解】AC．同轴转动的物体，任意位置的角速度、周期都相同，故A正确，C错误； BD．做匀速圆周运动的物体，向心加速度大小不变、方向时刻指向圆心，故BD错误。 故选A。 2. 如图所示，乒乓发球机从同一高度向正前方球桌依次水平射出两个乒乓球（忽略空气阻力）。甲球越过球网，乙球没有越过球网，且两球落地前均与球网无接触。下列有关甲乙两球的说法正确的是（　　） A. 甲球在空中运动时间更长 B. 两球的发射速度可能相等 C. 甲球落地前瞬间速度更大 D. 从射出到落地，两球的速度变化量不同 【答案】C 【解析】 【详解】A．甲乙两球射出后做平抛运动、两球下落的高度一样，竖直方向做自由落体运动，根据 可知，两球在空中运动的时间相同，故A错误； B．由题意可知，甲的水平位移大于乙的水平位移，根据 可知，甲的发射速度大于乙的发射速度，故B错误； C．甲的发射速度更大，根据 可得，甲的落地前瞬间速度更大，故C正确； D．根据 且两球运动时间相同，所以速度变化量相同，故D错误。 故选C。 3. “天链一号”是我国第一颗自主研制的地球同步轨道数据中继卫星。如图所示，“天链一号”03星、04星，天链二号01星三星组网，为天宫空间站提供双目标天基测控与数据中继支持。下列关于“天链”卫星和“天宫”空间站的说法正确的是（　　） A. “天链”卫星的周期比“天宫”空间站的小 B. “天宫”空间站的线速度大于7.9km/s C. “天链”卫星的角速度比“天宫”空间站的小 D. “天链”系列卫星可能有一颗静止在北京上空 【答案】C 【解析】 【详解】ACD．“天链”卫星是地球静止卫星，一定在赤道平面的上空，且距离地球表面高度为 “天宫”空间站距离地球表面近（400km），根据万有引力提供向心力 可得，轨道半径r越大，角速度越小，周期越大，故C正确，AD错误； B．地球的第一宇宙速度为 所有卫星的环绕速度都小于或等于7.9km/s，故B错误。 故选C。 4. 2021年9月2日，辽宁沈阳桃仙国际机场以“过水门”最高礼遇，迎接第八批志愿军烈士遗骸回家。两辆消防车凌空喷射出两道在空中最高点对接的巨型水柱，出现一个“水门”状的效果。若不计空气阻力，两侧同一水平位置喷射出的水柱恰好是对称的抛物线，下列说法正确的是（　　） A. 两侧喷射出的水初速度相同 B. 两侧喷射出的水从喷出点至最高点所用的时间相等 C. 任意一小段水柱，其受到的合力方向总与其速度方向垂直 D. 取任意一小段水柱，在相等时间间隔内速度变化量不相同 【答案】B 【解析】 【详解】A．两侧同一水平位置喷射出的水柱恰好是对称的抛物线，可知两辆消防车喷射出水的初速度大小相等，但方向不同，故A错误； B．由于不计阻力，水柱只受重力，所以可视为从最高点做平抛运动，两侧喷射出的水到达最高点的时间相等，故B正确； C．水柱受重力作用，重力与速度方向不垂直，故C错误； D．根据 可知取任意一小段水柱，在相等时间间隔内速度的变化量相同，故D错误。 故选B。 5. 跳马比赛中在运动员落地位置放置厚海绵垫以保护运动员。如图所示为一质量为40kg的运动员在比赛时落地的场景，海绵垫与运动员的撞击时间约为0.4s，g=10m/s2，下列说法正确的是（　　） A. 海绵垫减小了运动员落地过程中撞击力的冲量 B. 海绵垫减小了运动员落地过程中的动量变化率 C. 落地过程中海绵垫对运动员的冲量与运动员对海绵垫的冲量相同 D. 若运动员以4m/s的速度垂直落地，海绵垫对运动员的作用力约为400N 【答案】B 【解析】 【详解】A．根据动量定理可得 所以 依题意，海绵垫与运动员的撞击时间延长了，海绵垫增大了运动员落地过程中撞击力的冲量，故A错误； B．根据 可知海绵垫减小了运动员落地过程中的动量变化率，故B正确； C．根据 海绵垫对运动员的作用力与运动员对海绵垫的作用力等大反向，作用时间相同，所以海绵垫对运动员的冲量与运动员对海绵垫的冲量大小相等、方向相反，故C错误； D．根据 代入数据解得 即海绵垫对运动员的作用力约为800N，故D错误。 故选B。 6. 自动卸货车极大提高了卸货效率，如图所示，一质量为m的货物A从长为L的货箱顶端由静止下滑，货物可视为质点，货物与货箱间的动摩擦因数为μ，货箱的倾角为θ，重力加速度为g。货物滑至货箱底端的过程中，下列关于货物的说法正确的是（　　） A. 重力做功为 B. 支持力做功 C. 到达底端时的动能增加了 D. 到达底端时重力势能减少了 【答案】D 【解析】 【详解】A．货物下滑的高度 重力做功为，故A错误； B．支持力与运动位移垂直，支持力不做功，故B错误； C．由动能定理可知，动能的变化量等于合力做的功，摩擦力的大小为．则摩擦力做功为，且初动能为零，则到达底端时的动能增加了，故C错误； D．重力做正功，重力势能减少，减少量等于重力做的功为。故D正确。 故选D。 7. 关于下列四幅图说法正确的是（　　） A. 如图甲，汽车以速度v通过拱桥最高点时，拱桥对汽车的支持力大小可能为0 B. 如图乙，小球在水平面内做匀速圆周运动过程中，受到方向不变的合外力 C. 如图丙，直筒洗衣机脱水时，衣服受到的静摩擦力提供向心力 D. 如图丁，若火车转弯时超过规定速度行驶，轮缘对内轨会有挤压作用 【答案】A 【解析】 【详解】A．汽车通过拱桥的最高点时，由沿圆弧半径方向的合力提供向心力，当速度满足 时，拱桥对汽车的支持力为0，故A正确； B．小球在水平面内做匀速圆周运动过程中，所受的合外力由重力和拉力提供，合力时刻指向圆心，故B错误； C．直筒洗衣机脱水时，衣服受到竖直向下的重力、竖直向上的静摩擦力和水平方向的弹力，其做圆周运动的向心力由弹力来提供，故C错误； D．当火车转弯超过规定速度行驶时，重力与垂直于轨道的弹力的合力已经不足以提供向心力，侧外轨对外轮缘会有挤压作用，故D错误。 故选A。 二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。每小题有多个选项符合要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有错选的得0分。 8. 如图所示，一气象气球正返回地面，开始时气象气球在无风的条件下匀速下落。当接近地面时，受到水平方向的风力作用，则下列说法正确的是（　　） A. 气象气球运动的轨迹将会是一条曲线 B. 气象气球运动的轨迹将会是一条直线 C. 风力不影响气象气球的落地时间 D. 风力不影响气象气球的落地速度 【答案】AC 【解析】 【详解】AB．水平方向受到力的作用，加速度与速度不在同一直线上，气象气球运动的轨迹将会是一条曲线，故A正确，B错误； C．高度不变，气象气球运动的时间不变，故C正确； D．有了水平方向的风力后，气象气球运动落地时水平方向速度不为零，根据运动的合成可知风力影响返回舱的落地速度，故D错误。 故选AC。 9. 某中学生进行弹跳训练，他从站立状态先下蹲，然后起立，在起立过程中重心匀加速上升，之后人离开地面，若不计空气阻力，则下列说法正确的是（　　） A. 下蹲过程中，人的重力势能不断减少，动能不断增加 B. 下蹲过程中，人的重力势能不断减少，动能先增加后减小 C. 起立过程中，人的重力势能不断增加，动能不断增加 D. 起立过程中，人的机械能不断增加，是因为地面对人做了正功 【答案】BC 【解析】 【详解】AB．下蹲过程，人的重心降低，则重力势能不断减少，人先加速后减速，动能先增加后减少，故A错误，B正确； C．起立过程，人重心升高，速度增加，故重力势能和动能增加，故C正确； D．人的机械能不断增加是因为消耗人的能量，故D错误。 故选BC。 10. 2023年9月26日，全国首条空轨（悬挂式单轨）—光谷空轨旅游线开通运营。光谷空轨列车（简称空轨）采用GOA3有人值守无人驾驶技术运行，车辆具备270度观景功能。如图所示，一空轨的质量为m，在平直轨道上从静止开始匀加速直线行驶，经过时间t前进的距离为s，发动机输出功率恰好达到额定功率P，空轨所受阻力恒定，下列说法正确的是（　　） A. 匀加速行驶过程中，空轨的牵引力大小为 B. 匀加速行驶过程中，空轨的阻力大小为 C. 匀加速行驶过程中，牵引力做的功为Pt D. 空轨能达到的最大速度为 【答案】AB 【解析】 【详解】A．根据运动学公式 匀加速行驶过程中，空轨的牵引力大小为 故A正确； B．根据牛顿第二定律可知 根据运动学公式 空轨运行过程中所受阻力大小为 故B正确； C．匀加速行驶过程中，牵引力恒定，匀加速过程发动机最大功率为，故匀加速行驶过程中，空轨发动机所做的功小于Pt，故C错误； D．空轨能达到的最大速度为 故D错误。 故选AB。 三、非选择题：本题共5小题，共54分。 11. 在“验证动量守恒定律”实验中，实验装置如图甲。小车P左端装有弹片，右端接有纸带穿过打点计时器。小车Q右端装有弹片，车上装有挡光片，其宽度为d。平衡摩擦力后，接通打点计时器，推动小车P，使之与Q相碰，碰后P继续向前运动。 （1）实验打出的纸带如图乙，应用____________段来计算P碰前速度，用____________段来计算P碰后速度（以上均填“AB”“BC”“CD”或“DE”）； （2）光电门测得挡光时间为，则小车Q碰后速度为____________； （3）已知P、Q两小车质量分别为和，打点计时器每隔时间T打一次点，该实验要验证的表达式是____________（用题中和纸带上的物理量表示）。 【答案】（1） ①. BC ②. DE （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 [1][2]两小车碰撞前做匀速直线运动，在相等时间内小车位移相等，且碰前速度大于碰后速度，碰前相等时间内的位移大于碰后相等时间内的位移，由图示纸带可知，应选择纸带上的段求出小车碰撞前的速度，段求出小车碰撞后的速度。 【小问2详解】 [3]测得挡光时间为，则小车碰后速度为 【小问3详解】 [4]小车碰前的速度为 小车碰后的速度为 实验中需要验证动量守恒 即 12. 如图甲所示，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置验证机械能守恒定律。 （1）对于该实验，下列操作中对减小实验误差有利的是__________（填标号）； A. 精确测量出重物的质量 B. 两限位孔在同一竖直线上 C. 重物选用质量和密度较大的金属锤 D. 先释放重物，再接通打点计时器 （2）纸带上所打的点记录了重物在不同时刻的位置，在选定的纸带上依次取计数点如图乙所示，相邻计数点间的时间间隔，那么纸带的__________（填“左”或“右”）端与重物相连.设重物质量，O点为打下的第一个点，则从打下O点到E点的过程中，重物动能增加量为__________（结果保留2位有效数字）； （3）根据纸带上的数据，算出重物在各位置的速度v，量出对应位置下落的距离h，并以为纵轴、h为横轴画出图像，则在下列A、B、C、D四个图像中，若在误差允许范围内，重物在下落过程中机械能守恒，则图像可能是__________（填标号）。 A.B. C.D. 【答案】（1）BC （2） ①. 左 ②. 0.48 （3）C 【解析】 【小问1详解】 A．因为本实验是比较动能的增加量和重力势能的减少量的大小关系，故质量可以约去，不需要测量重物的质量，精确测量重物的质量对减小实验误差没有影响，故A错误； B．为了减小纸带与限位孔之间的摩擦，两限位孔必须在同一竖直线上，这样可以减小纸带与限位孔的摩擦，从而减小实验误差，故B正确； C．实验供选择的重物应该是相对质量较大、体积较小的物体，这样能减小空气阻力的影响，从而减小实验误差，故C正确； D．实验时，先接通打点计时器的电源再松开纸带，为更有效的利用纸带，则重物离打点计时器下端近些，故D错误。 故选BC。 【小问2详解】 [1]因纸带上从左到右点间距逐渐增加，那么纸带的左端与重物相连； [2]打下E点时的速度为 从打下O点到E点过程中，重物动能增加量为 【小问3详解】 根据 可得 则图像是过原点的直线。 故选C。 13. 我国于2024年4月25日成功发射“神舟十八号”载人飞船。如图所示，“神舟十八号”载人飞船发射后先在近地圆形轨道Ⅰ上运动，到达轨道a点时变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达b点时再次变轨进入圆轨道Ⅲ，在轨道Ⅲ载人飞船离地球表面的距离为h，地球表面的重力加速度为g，地球的半径为R，引力常量为G，忽略地球自转。 （1）试判断载人飞船在圆轨道Ⅰ由a点进入椭圆轨道Ⅱ时是加速还是减速，并说明理由； （2）求地球的质量M和平均密度ρ； （3）求载人飞船在圆轨道Ⅲ上运行时的线速度v大小。 【答案】（1）见解析；（2），；（3） 【解析】 【详解】（1）加速，载人飞船在a点经圆轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ要做离心运动，故要加速； （2）根据万有引力与重力的关系 所以 解得 （3）当飞船在圆轨道Ⅲ上运行时，有 所以 14. 如图甲所示，陀螺可在圆轨道外侧旋转而不脱落，好像轨道对它施加了魔法一样，被称为“魔力陀螺”。它可等效为一质点在圆轨道外侧运动模型，如图乙所示。在竖直平面内固定的强磁性圆轨道半径为R，A、B两点分别为轨道的最高点与最低点，陀螺沿轨道外侧做完整的圆周运动，受圆轨道的强磁性引力始终指向圆心O且大小恒为8mg，陀螺质量为m，重力加速度为g，不计一切摩擦和空气阻力。 （1）试判断陀螺在运动过程中，机械能是否守恒，并说明理由； （2）若陀螺通过A点时的速度为，求陀螺在A点时对轨道的压力； （3）在玩“魔力陀螺”时，小朋友用力过大，陀螺从A点以速度v0水平飞出，同时磁性引力消失，此时A点离地高度为h，求陀螺落地点与A点的水平距离s和落地时的速度大小v。 【答案】（1）见解析；（2）7mg，竖直向下；（3）， 【解析】 【详解】（1）陀螺在运动过程中机械能守恒，因为在陀螺运动过程中，只有重力做功； （2）陀螺在A点时，根据牛顿第二定律有 解得 根据牛顿第三定律，陀螺对轨道压力为 方向竖直向下； （3）陀螺离开轨道后做平抛运动，则 解得 15. 如图所示，一实验小车静止在光滑水平面上，其上表面由粗糙水平轨道与四分之一圆弧光滑轨道组成。圆弧轨道与水平轨道相切于圆弧轨道最低点，一物块静止于小车最左端，一小球用不可伸长的轻质细线悬挂于O点正下方，并可轻靠在物块左侧。现将细线拉直到水平位置时，由静止释放小球，小球运动到最低点时与物块发生弹性碰撞。碰撞后，物块沿着轨道运动，已知细线长，小球质量，物块、小车质量均为。小车上的水平轨道长为s，物块与水平轨道间的动摩擦因数，圆弧轨道半径。小球、物块均可视为质点。不计空气阻力，。 （1）求小球运动到最低点的速度大小； （2）求小球与物块碰撞后的瞬间，物块的速度大小； （3）为使物块能进入圆弧轨道，且在上升阶段不脱离小车，求小车上的水平轨道长度s的取值范围。 【答案】（1）5m/s；（2）4m/s；（3） 【解析】 【详解】（1）对小球摆动到最低点的过程中，由动能定理 解得 （2）小球与物块碰撞后的瞬间，小球的速度的大小为，物块速度的大小为，小球与物块碰撞过程中，由动量守恒定律和机械能守恒定律 解得 （3）若物块恰好运动到圆弧轨道的最低点，此时两者共速，则对物块与小车整体，由水平方向动量守恒 由能量守恒定律 解得 若物块恰好运动到与圆弧圆心等高的位置，此时两者共速，则对物块与小车整体由水平方向动量守恒 由能量守恒定律 解得 综上所述车上的水平轨道长度s的取值范围为 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$