精品解析：浙江省杭州市学军余杭学校2023-2024学年高一下学期3月月考物理试题

物理 一、单选题（本题共13小题，每小题3分，共39分。） 1. 下列各组物理量均属于矢量的一组是（　　） A. 位移、路程 B. 向心力、角速度 C. 时间、向心加速度 D. 线速度、速率 2. 中国游泳运动员张雨霏在杭州亚运会中共获得6枚金牌并打破四个项目赛会纪录。如图为张雨霏在女子200米蝶泳决赛中的飒爽英姿，最终以2分05秒57摘得金牌。泳池的赛道长为50米。下列说法正确的是（ ） A. “2分05秒57”指的是张雨霏的夺金时刻 B. 张雨霏在加速阶段比匀速阶段惯性小 C. 判定张雨霏比赛动作是否犯规时可以将她看成质点 D. 张雨霏整个比赛过程的平均速度为零 3. 为了形象生动地说明圆周运动运动规律， 教科书设置了许多插图，下列关于插图的表述正确的是（　　） A. 图甲旋转木马工作时，越靠外侧的木马线速度越小 B. 图乙轨道外轨高于内轨，火车转弯时铁轨对火车支持力提供向心力 C. 图丙空中飞椅游戏中，外排飞椅向心加速度更大 D. 图丁脱水机工作时，衣服中的水珠在离心力的作用下从桶孔飞出 4. 如图（1）所示是“人的反应时间测量尺”制作方法，甲同学手持刻度尺上端A，乙同学手放在尺最下端0刻度线B处，当乙同学发现甲同学释放尺便立即捏住尺，读出捏住的刻度，此过程中乙同学的手在竖直方向不移动，下列说法正确的是（ ） A. 尺受到甲对它的压力，是由于尺发生形变产生的 B. 图（1）中甲捏得越紧，尺受到的摩擦力越大 C. 图（2）为乙同学捏住的位置，乙的反应时间为0.45s D. 图（4）是较为合理的反应时间测量尺标度 5. 2023年10月26日11时14分，搭载神舟十七号载人飞船的长征二号遥十七运载火箭在酒泉卫星发射中心发射。某同学在收看直播时，分别在点火时和点火9秒时截图，如图所示。已知火箭起飞重量为480吨，火箭全长58.34米，请估算这个阶段火箭受到的平均推力约为（　　） A. B. C. D. 6. 如图所示，在杂技表演中，表演者顶着杆沿水平地面向右匀速运动与此同时猴子从A点开始沿竖直杆向上做匀加速运动，最终达到B点。若以地面为参考系，猴子从A点到B点运动轨迹可能是图中的（　　） A. 曲线1 B. 曲线2 C. 直线3 D. 曲线4 7. 在物理学的发展过程中，很多科学家做出了巨大的贡献，则下列说法中符合史实的是（　　） A. 伽利略通过观测、分析计算发现了行星的运动规律 B. 开普勒利用他精湛的数学经过长期计算分析，最后终于发现了万有引力定律 C. 卡文迪许第一次在实验室里测出了万有引力常量G而被称为测出地球质量第一人 D. 牛顿用扭秤实验，测出了万有引力常量，这使用了微小作用放大法 8. 如图是频闪照相机拍摄的篮球离开手后在空中的运动轨迹，忽略空气阻力，下列说法正确的是（　　） A. 篮球离开手瞬间的加速度为0 B. 篮球经过轨迹最高点时的速度为0 C. 篮球经过A点处受到的合外力方向沿轨迹的切线方向 D. 篮球从离开手到落入篮筐过程中速度变化量的方向始终竖直向下 9. 如图所示，修正带是通过两个齿轮的相互咬合进行工作的，其原理可简化为图中所示的模型。A、B是转动的大、小齿轮边缘的两点，C是大轮上的一点。若大轮半径是小轮的两倍，C为大轮半径的中点，则A、B、C三点（　　） A. 线速度之比是1：1：2 B. 角速度之比是1：2：2 C. 向心加速度之比是4：2：1 D. 转动周期之比是2：1：1 10. 如图所示，a为地球赤道上的物体，b为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星，c为地球静止卫星。则下列说法正确的是（　　） A. a、b角速度的大小关系是 B. a、c向心加速度的大小关系是 C. a、b线速度的大小关系是 D. c、b周期的大小关系是 11. 公路上的拱形桥是常见的，汽车过桥时的运动也可以看作圆周运动，如图所示，当汽车通过拱桥顶点的速度为时，车对桥顶的压力为车重的，如果要使汽车在行驶至桥顶时，不受支持作用，则汽车通过桥顶的速度应为（　　） A. B. C. D. 12. “嫦娥五号”从距月面高度为的环月圆形轨道Ⅰ上的P点实施变轨，进入近月点为的椭圆轨道Ⅱ，由近月点Q落月，如图所示。关于“嫦娥五号”下列说法正确的是（　　） A. 沿轨道I运动至P时，需增大速度才能进入轨道Ⅱ B. 在轨道Ⅱ上由P点运行到Q点的过程中，速度越来越大 C. 沿轨道Ⅱ运行时，在P点的加速度大于在Q点的加速度 D. 沿轨道Ⅱ运行的周期大于沿轨道I运行的周期 13. 一辆跑车在性能测试时由静止启动，在前 5s 内做匀加速直线运动，5s 末达到额定功率，之后保持额定功率运动，其 v−t 图像如图所示。已知跑车的质量为 m=2×103 kg，跑车受到地面的阻力为车重的 0.1 倍，则以下说法正确的是 （　　） A. 跑车在前5s内的牵引力为1×103N B. 跑车速度为25m/s时的加速度为5m/s2 C. 跑车的额定功率为200kW D. 跑车的最大速度为80m/s 二、多选题（本题共2小题，每小题3分，共6分。） 14. 冰雪大世界有一种冰面游戏，如图所示，孩子坐在海豚椅上，椅背与地面呈角，成人沿椅背方向用恒力F推小孩，沿水平地面运动一段距离l，在此过程中，小车受到的阻力大小恒为f，重力加速度为g，则（　　） A. 推力对小车做功为 B. 支持力对小车做功为 C. 阻力对小车做功为 D. 重力对小车做功为 15. 如图所示，置于竖直平面内呈抛物线形状的光滑细杆，它是按照初速度为，水平射程为的平抛运动轨迹的形状制成的，其中A端对应抛出点，离地面的高度为，端为着地点。现将一质量为的小球套于光滑细杆上，由静止开始从A端滑下，重力加速度为。则当其到达轨道端时（　　） A. 小球在水平方向的速度大小为 B. 到达点（未触地）小球的瞬时速率为 C. 到达点（未触地）小球的速度方向与水平夹角为45° D. 到达点（未触地）瞬间小球重力的功率为 三、实验题（本题共2小题，其中第16题8分，第17题10分，共18分。） 16. 在“探究平抛运动的特点”的实验中，可以描绘平抛物体运动轨迹和求物体的平抛初速度。 (1)实验简要步骤如下： A．如图所示，安装好器材，注意斜槽末端水平以及平板竖直放置，记下斜槽末端点和过点的竖直线，检测斜槽末端水平的方法是________。 B．让小球多次从______（“同一”或者“不同”）位置上滚下，记下小球穿过卡片孔的一系列位置。 C．测出曲线上某点的、坐标值，（当地重力加速度已知）用_____算出该小球的平抛初速度，实验需要对多个点求的值，然后求它们的平均值。 D．取下白纸，以为原点，以竖直线为轴建立坐标系，用平滑曲线画平抛轨迹。 (2)研究平抛运动，下面说法正确的是（ ） A．使用密度大、体积小的小球 B．必须测出平抛小球的质量 C．将木板校准到竖直方向，并使木板平面与小球下落的竖直平面平行 D．尽量减小小球与斜槽之间的摩擦 17. 某实验小组用甲、乙所示的装置做了“探究小车加速度与力、质量的关系”和“探究向心力表达式”两个实验。 （1）两个实验都用到研究方法是 A. 等效替代法 B. 控制变量法 C. 理想模型法 （2）甲实验中，不计绳与滑轮间的摩擦，下列说法正确的是 。 A. 实验前需进行阻力补偿 B. 实验中，改变小车质量后再做该实验，需要重新补偿阻力 C. 实验中必须用天平测出沙和沙桶的总质量 D. 本实验中不需要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的质量 （3）向心力演示器如图（a）所示，图（b）显示了左右两标尺上黑白相间的等分格，则左右两处钢球所受向心力大小之比约为 。 A. 1：2 B. 1：3 C. 1：4 （4）如图（a）所示，长槽上的球2到转轴的距离是球1 到转轴距离的2倍，长槽上的球1和短槽上的球3到各自转轴的距离相等。在探究向心力和角速度的关系实验中，应取质量相同的小球分别放在图（a）中的__________处（选填“1和3”或者“2和3”），若标尺上黑白相间的等分格恰如图（b）所示，那么如图（c）中左右变速塔轮半径之比R1：R2=__________。 四、解答题（本题共4小题，其中第18题7分，第19题9分，第20题9分，第21题12分，共37分。） 18. 如图所示，质量为的小孩坐在秋千板上，小孩离拴绳子的横梁间距离为，如果秋千板第一次摆到最低点时，速度大小为，小孩可视为质点，取。求： （1）秋千板第一次摆到最低点时小孩的角速度大小； （2）第一次摆到最低点时，秋千板对小孩的支持力大小。 19. “MarsOne”研究所推出了2025年让志愿者登陆火星、建立人类聚居地的计划。如果让小球从火星上一定高度自由下落，测得它在第内的位移是，已知火星的半径约为地球半径的，地球表面的重力加速度g取，求： （1）火星表面的重力加速度的大小； （2）火星质量和地球质量M之比； （3）火星的第一宇宙速度和地球第一宇宙速度之比。 20. 如图所示，AB为平直公路SAB=20m，BC为圆弧形的水平弯道，其半径R=25m。一辆质量为2t的汽车从A点静止开始做匀加速运动，进入BC段做保持速率不变的圆周运动。为确保弯道行车安全，汽车过弯道时速度不宜过大。已知汽车在AB段行驶受到的阻力为车重的0.15倍，在BC段行驶时径向最大静摩擦力为车重的0.4倍，取g=10m/s2；要确保汽车进入弯道后不侧滑。 （1）汽车在弯道上行驶的最大速度vm； （2）若汽车从A到B做匀加速直线运动，求汽车最大牵引力； （3）若汽车在AB段能提供的最大牵引力，AB段运动速度不大于第（1）小题的最大速度vm，求汽车由A运动到C的最短时间。（π取3.14，计算结果保留两位有效数字） 21. 如图所示，倾斜轨道AB与水平面的夹角为，BCD段为水平面，圆轨道最低点C稍有分开，E为最高点，圆轨道半径，CD段长，D端与一足够长的传送带相连接。质量的小物块从斜面顶点A以的速度水平向右抛出落到斜面上的P点，假设小物块落到斜面上前后，平行斜面方向速度不变，垂直斜面方向速度立即变为零。已知小物块过圆轨道最高点E时的速度为，小物块与CD段和传送带的摩擦系数均为，轨道其余部分均光滑，小物块可视为质点，经过轨道连接处均无能量损失。（，，），求： （1）小物块运动到圆心等高处Q点时，对轨道的压力； （2）小物块在斜面上的落点P离开水平面的高度h； （3）若传动带逆时针匀速转动，要使小物块在整个运动过程中都不脱离轨道，试分析传送带的速度v应满足什么条件。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 物理 一、单选题（本题共13小题，每小题3分，共39分。） 1. 下列各组物理量均属于矢量的一组是（　　） A. 位移、路程 B. 向心力、角速度 C. 时间、向心加速度 D. 线速度、速率 【答案】B 【解析】 【详解】矢量既有大小又有方向，运算法则符合平行四边形法则，标量只有大小没有方向，运算法则符合代数运算法则。 A．位移是矢量，路程标量，故A错误； B．向心力、角速度均是矢量，故B正确； C．时间是标量，向心加速度矢量，故C错误； D．线速度是矢量，速率是标量，故D错误。 故选B。 2. 中国游泳运动员张雨霏在杭州亚运会中共获得6枚金牌并打破四个项目的赛会纪录。如图为张雨霏在女子200米蝶泳决赛中的飒爽英姿，最终以2分05秒57摘得金牌。泳池的赛道长为50米。下列说法正确的是（ ） A. “2分05秒57”指的是张雨霏的夺金时刻 B. 张雨霏在加速阶段比匀速阶段惯性小 C. 判定张雨霏比赛动作是否犯规时可以将她看成质点 D. 张雨霏整个比赛过程的平均速度为零 【答案】D 【解析】 【详解】A．“2分05秒57”指的是张雨霏的夺金所用的时间，选项A错误； B．惯性只与质量有关，与运动状态无关，选项B错误； C．判定张雨霏比赛动作是否犯规时，他的大小形状不能忽略，不可以将她看成质点，选项C错误； D．张雨霏整个比赛过程的位移为零，则平均速度为零，选项D正确。 故选D。 3. 为了形象生动地说明圆周运动的运动规律， 教科书设置了许多插图，下列关于插图的表述正确的是（　　） A. 图甲旋转木马工作时，越靠外侧的木马线速度越小 B. 图乙轨道外轨高于内轨，火车转弯时铁轨对火车的支持力提供向心力 C. 图丙空中飞椅游戏中，外排飞椅向心加速度更大 D. 图丁脱水机工作时，衣服中的水珠在离心力的作用下从桶孔飞出 【答案】C 【解析】 【详解】A．图甲旋转木马工作时，各个木马同轴转动，角速度相同，由，可知越靠外侧的木马线速度越大，故A错误； B．图乙轨道外轨高于内轨，火车转弯时铁轨对火车的支持力与重力的合力提供向心力，故B错误； C．图丙空中飞椅游戏中，由，可知外排飞椅向心加速度更大，故C正确； D．图丁脱水机工作时，衣服中的水在转动时所受附着力及摩擦力的合力提供向心力，当合力小于所需要的向心力时，做离心运动，水被甩出，并不是受离心力，故D错误。 故选C。 4. 如图（1）所示是“人的反应时间测量尺”制作方法，甲同学手持刻度尺上端A，乙同学手放在尺最下端0刻度线B处，当乙同学发现甲同学释放尺便立即捏住尺，读出捏住的刻度，此过程中乙同学的手在竖直方向不移动，下列说法正确的是（ ） A. 尺受到甲对它的压力，是由于尺发生形变产生的 B. 图（1）中甲捏得越紧，尺受到的摩擦力越大 C. 图（2）为乙同学捏住的位置，乙的反应时间为0.45s D. 图（4）是较为合理的反应时间测量尺标度 【答案】D 【解析】 【详解】A．尺受到甲对它的压力，是由于甲同学的手发生形变产生的，A错误； B．图（1）中尺子静止时，受到的摩擦力是静摩擦力，大小等于它的重力，与甲捏得松紧无关，B错误； C．根据 可知乙同学的反应时间 C错误； D．自由落体运动，下落的运来越快，相同的时间内，位移越来越大，图（4）是较为合理的反应时间测量尺标度，D正确。 故选D。 5. 2023年10月26日11时14分，搭载神舟十七号载人飞船的长征二号遥十七运载火箭在酒泉卫星发射中心发射。某同学在收看直播时，分别在点火时和点火9秒时截图，如图所示。已知火箭起飞重量为480吨，火箭全长58.34米，请估算这个阶段火箭受到的平均推力约为（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】火箭全长58.34m，由图可估测火箭9s时间上升约40m距离，根据位移—时间公式可知 解得 m/s2 根据牛顿第二定律有 解得 故选D。 6. 如图所示，在杂技表演中，表演者顶着杆沿水平地面向右匀速运动与此同时猴子从A点开始沿竖直杆向上做匀加速运动，最终达到B点。若以地面为参考系，猴子从A点到B点的运动轨迹可能是图中的（　　） A. 曲线1 B. 曲线2 C. 直线3 D. 曲线4 【答案】D 【解析】 【详解】由题意，小猴子从A点到B点沿水平方向为匀速直线运动，加速度为零；沿杆向上做匀加速直线运动，加速度向上，故小猴子的实际加速度竖直向上；初速度与加速度不在一条直线上，所以小猴子的运动轨迹为向上弯曲的曲线。 故选D。 7. 在物理学的发展过程中，很多科学家做出了巨大的贡献，则下列说法中符合史实的是（　　） A. 伽利略通过观测、分析计算发现了行星的运动规律 B. 开普勒利用他精湛的数学经过长期计算分析，最后终于发现了万有引力定律 C. 卡文迪许第一次在实验室里测出了万有引力常量G而被称为测出地球质量第一人 D. 牛顿用扭秤实验，测出了万有引力常量，这使用了微小作用放大法 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】A．开普勒通过观测、分析计算发现了行星的运动规律，选项A错误； B．牛顿利用他精湛的数学经过长期计算分析，最后终于发现了万有引力定律，选项B错误； C．卡文迪许第一次在实验室里测出了万有引力常量G而被称为测出地球质量第一人，选项C正确； D．卡文迪许用扭秤实验，测出了万有引力常量，这使用了微小作用放大法，选项D错误。 故选C。 8. 如图是频闪照相机拍摄的篮球离开手后在空中的运动轨迹，忽略空气阻力，下列说法正确的是（　　） A. 篮球离开手瞬间的加速度为0 B. 篮球经过轨迹最高点时的速度为0 C. 篮球经过A点处受到合外力方向沿轨迹的切线方向 D. 篮球从离开手到落入篮筐过程中速度变化量的方向始终竖直向下 【答案】D 【解析】 【详解】A．篮球离开手瞬间的加速度为g，故A错误； B．篮球经过轨迹最高点时水平方向仍有速度，速度不为0，故B错误； C．忽略空气阻力，篮球经过A点处受到的合外力方向竖直向下，故C错误； D．篮球从离开手到落入篮筐过程中速度变化量的方向为加速度方向，始终竖直向下，故D正确。 故选D。 9. 如图所示，修正带是通过两个齿轮的相互咬合进行工作的，其原理可简化为图中所示的模型。A、B是转动的大、小齿轮边缘的两点，C是大轮上的一点。若大轮半径是小轮的两倍，C为大轮半径的中点，则A、B、C三点（　　） A. 线速度之比是1：1：2 B. 角速度之比是1：2：2 C. 向心加速度之比是4：2：1 D. 转动周期之比是2：1：1 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】由于是齿轮传动可知 由于B、C在同一个轮上，因此 A．根据 可得 因此 A错误； B．根据 可得 因此 B错误； C，根据 因此 C正确； D．根据 可得 D错误。 故选C。 10. 如图所示，a为地球赤道上的物体，b为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星，c为地球静止卫星。则下列说法正确的是（　　） A. a、b角速度的大小关系是 B. a、c向心加速度的大小关系是 C. a、b线速度的大小关系是 D. c、b周期的大小关系是 【答案】A 【解析】 【详解】A．由题知，而，由万有引力提供向心力可得 解得 所以，故有 故A正确； B．a与c的角速度相等，由 由于 可得 故B错误； C．a、c比较，角速度相等，由，可知，由万有引力提供向心力可得 解得 可知，故，故C错误； D．根据周期与角速度关系为 由于，所以，故D错误。 故选A。 11. 公路上的拱形桥是常见的，汽车过桥时的运动也可以看作圆周运动，如图所示，当汽车通过拱桥顶点的速度为时，车对桥顶的压力为车重的，如果要使汽车在行驶至桥顶时，不受支持作用，则汽车通过桥顶的速度应为（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】当汽车通过拱桥顶点的速度为时，车对桥顶的压力为车重的，根据牛顿第二定律 使汽车在行驶至桥顶时，不受支持作用 解得 故选A。 12. “嫦娥五号”从距月面高度为的环月圆形轨道Ⅰ上的P点实施变轨，进入近月点为的椭圆轨道Ⅱ，由近月点Q落月，如图所示。关于“嫦娥五号”下列说法正确的是（　　） A. 沿轨道I运动至P时，需增大速度才能进入轨道Ⅱ B. 在轨道Ⅱ上由P点运行到Q点的过程中，速度越来越大 C. 沿轨道Ⅱ运行时，在P点的加速度大于在Q点的加速度 D. 沿轨道Ⅱ运行的周期大于沿轨道I运行的周期 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】A．沿轨道I运动至P时，需减小速度做近心运动，才能进入轨道Ⅱ，选项A错误； B．在轨道Ⅱ上由P点运行到Q点的过程中，月球的引力做正功，则速度越来越大，选项B正确； C．根据 可知，沿轨道Ⅱ运行时，在P点的加速度小于在Q点的加速度，选项C错误； D．根据开普勒第三定律可知，轨道Ⅱ的半长轴小于轨道I的运动半径，则沿轨道Ⅱ运行的周期小于沿轨道I运行的周期，选项D错误。 故选B。 13. 一辆跑车在性能测试时由静止启动，在前 5s 内做匀加速直线运动，5s 末达到额定功率，之后保持额定功率运动，其 v−t 图像如图所示。已知跑车的质量为 m=2×103 kg，跑车受到地面的阻力为车重的 0.1 倍，则以下说法正确的是 （　　） A. 跑车在前5s内的牵引力为1×103N B. 跑车速度为25m/s时的加速度为5m/s2 C. 跑车的额定功率为200kW D. 跑车的最大速度为80m/s 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】A．汽车在前5s内做匀加速运动，由图像可知，加速度 汽车受阻力 由牛顿第二定律可得 解得 A错误； BC．汽车5s末达到额定功率，汽车的额定功率，由可得 汽车速度为25m/s时的牵引力为 此时汽车的加速度为 B错误，C正确； D．当汽车的牵引力与受阻力相等时，汽车速度达到最大为 解得 D错误。 故选C。 二、多选题（本题共2小题，每小题3分，共6分。） 14. 冰雪大世界有一种冰面游戏，如图所示，孩子坐在海豚椅上，椅背与地面呈角，成人沿椅背方向用恒力F推小孩，沿水平地面运动一段距离l，在此过程中，小车受到的阻力大小恒为f，重力加速度为g，则（　　） A. 推力对小车做功为 B. 支持力对小车做功为 C. 阻力对小车做功为 D. 重力对小车做功为 【答案】AC 【解析】 【详解】A．推力对小车做功为 A正确； B．支持力与速度方向垂直，不做功，B错误； C．阻力沿水平方向与速度方向相反，故做负功为 C正确； D．重力与速度方向垂直，不做功，D错误。 故选AC。 15. 如图所示，置于竖直平面内呈抛物线形状的光滑细杆，它是按照初速度为，水平射程为的平抛运动轨迹的形状制成的，其中A端对应抛出点，离地面的高度为，端为着地点。现将一质量为的小球套于光滑细杆上，由静止开始从A端滑下，重力加速度为。则当其到达轨道端时（　　） A. 小球在水平方向的速度大小为 B. 到达点（未触地）小球的瞬时速率为 C. 到达点（未触地）小球的速度方向与水平夹角为45° D. 到达点（未触地）瞬间小球重力的功率为 【答案】BD 【解析】 【详解】AB．若小球以按照初速度为做平抛运动，则 可得 在B点细杆切线与水平方向的夹角 设小球沿细杆运动到B端时的速率为，根据动能定理 解得到达点（未触地）小球的瞬时速率为 小球运动到B端时，在水平方向的速度大小 故A错误，B正确； C．到达点（未触地）小球的速度方向与水平方向夹角与在B点细杆切线与水平方向的夹角相同 θ不是45°，故C错误； D．到达点（未触地）瞬间小球重力的功率为 故D正确。 故选BD 三、实验题（本题共2小题，其中第16题8分，第17题10分，共18分。） 16. 在“探究平抛运动的特点”的实验中，可以描绘平抛物体运动轨迹和求物体的平抛初速度。 (1)实验简要步骤如下： A．如图所示，安装好器材，注意斜槽末端水平以及平板竖直放置，记下斜槽末端点和过点的竖直线，检测斜槽末端水平的方法是________。 B．让小球多次从______（“同一”或者“不同”）位置上滚下，记下小球穿过卡片孔的一系列位置。 C．测出曲线上某点的、坐标值，（当地重力加速度已知）用_____算出该小球的平抛初速度，实验需要对多个点求的值，然后求它们的平均值。 D．取下白纸，以为原点，以竖直线为轴建立坐标系，用平滑曲线画平抛轨迹。 (2)研究平抛运动，下面说法正确的是（ ） A．使用密度大、体积小的小球 B．必须测出平抛小球的质量 C．将木板校准到竖直方向，并使木板平面与小球下落的竖直平面平行 D．尽量减小小球与斜槽之间摩擦 【答案】 ①. 让小球置于槽口任一位置，小球均不发生滚动 ②. 同一 ③. ④. AC 【解析】 【分析】 【详解】(1)步骤A中根据平衡知识，若，小球不会滚动，此时竖直向上，所以检测斜槽末端水平的方法是让小球置于槽口任一位置，小球均不发生滚动，即说明末端水平； 步骤B中要记下小球运动途中经过一系列位置，不可能在一次平抛中完成，每次平抛只能确定一个位置，要确定多个位置，要求小球每次的轨迹重合，小球平抛时的初速度必须相同，所以要求小球每次从斜槽上同一位置滚下； 步骤C中，由 得小球的平抛初速度 (2) AB．研究平抛运动，使用密度大、体积小的小球，可以尽量减小小球运动中受空气阻力的影响，从而减小实验的误差，实验过程中不必测出平抛小球的质量，故A正确，B错误； C．为了准确地描绘出小球的平抛轨迹，需将木板校准到竖直方向，并使木板平面与小球下落的竖直平面平行，这样可以减小实验的误差，故C正确； D. 为了保证小球平抛时的初速度必须相同，只需要每次平抛让小球从斜槽上同一位置滚下即可，故D错误。 故选AC。 17. 某实验小组用甲、乙所示的装置做了“探究小车加速度与力、质量的关系”和“探究向心力表达式”两个实验。 （1）两个实验都用到的研究方法是 A. 等效替代法 B. 控制变量法 C. 理想模型法 （2）甲实验中，不计绳与滑轮间的摩擦，下列说法正确的是 。 A. 实验前需进行阻力补偿 B. 实验中，改变小车质量后再做该实验，需要重新补偿阻力 C. 实验中必须用天平测出沙和沙桶的总质量 D. 本实验中不需要保证砂和砂桶总质量远小于小车的质量 （3）向心力演示器如图（a）所示，图（b）显示了左右两标尺上黑白相间的等分格，则左右两处钢球所受向心力大小之比约为 。 A. 1：2 B. 1：3 C. 1：4 （4）如图（a）所示，长槽上的球2到转轴的距离是球1 到转轴距离的2倍，长槽上的球1和短槽上的球3到各自转轴的距离相等。在探究向心力和角速度的关系实验中，应取质量相同的小球分别放在图（a）中的__________处（选填“1和3”或者“2和3”），若标尺上黑白相间的等分格恰如图（b）所示，那么如图（c）中左右变速塔轮半径之比R1：R2=__________。 【答案】（1）B （2）AD （3）C （4） ①. 1和3 ②. 2∶1 【解析】 【小问1详解】 在研究向心力的大小F与质量m的关系时，控制角速度ω和半径r不变，在研究向心力的大小F与角速度ω的关系时，控制质量m和半径r不变，在研究向心力的大小F与和半径r之间的关系时，控制角速度ω和质量m不变，主要用到了物理学中的控制变量法。在探究“探究加速度与力、质量的关系”实验中，探究加速度与力关系时，保证质量不变；探究加速度与质量关系时，保证外力不变，所以实验方法为控制变量法，故选B。 【小问2详解】 A.为消除摩擦力对实验的影响，实验数据测量前需要对小车进行阻力补偿，故A正确； B．实验前补偿阻力后，在实验过程中若改变小车质量，不需要重新补偿阻力，故B错误； CD．对小车的拉力是通过力传感器得到的，故无需测量沙和沙桶的质量，也不需要满足沙和沙桶的总质量远小于小车的质量，故C错误，D正确。 故选AD。 【小问3详解】 由图（b）可知两个小球所受向心力比值为1∶4。 故选C。 【小问4详解】 [1]在探究向心力和角速度的关系实验中，应取质量相同的小球分别放在图（a）中的1和3处，故填1和3； [2] 变速轮塔用皮带连接，轮塔边缘上点的线速度大小相等，据 可得，与皮带连接的变速轮塔相对应的半径之比为 故填2∶1。 四、解答题（本题共4小题，其中第18题7分，第19题9分，第20题9分，第21题12分，共37分。） 18. 如图所示，质量为的小孩坐在秋千板上，小孩离拴绳子的横梁间距离为，如果秋千板第一次摆到最低点时，速度大小为，小孩可视为质点，取。求： （1）秋千板第一次摆到最低点时小孩的角速度大小； （2）第一次摆到最低点时，秋千板对小孩的支持力大小。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）曲线运动的线速度和角速度的关系得 （2）对小孩受力分析知，在最低点时秋千板对小孩的支持力和重力的合力提供向心力，可得 得 19. “MarsOne”研究所推出了2025年让志愿者登陆火星、建立人类聚居地的计划。如果让小球从火星上一定高度自由下落，测得它在第内的位移是，已知火星的半径约为地球半径的，地球表面的重力加速度g取，求： （1）火星表面的重力加速度的大小； （2）火星质量和地球质量M之比； （3）火星的第一宇宙速度和地球第一宇宙速度之比。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）第2s内的位移是6m，有 解得 （2）物体在星球表面受到的重力近似等于万有引力即 得 已知火星半径约为地球半径一半，地球表面重力加速度为10m/s2，火星表面重力加速度为4m/s2，则火星质量和地球质量M之比为 （3）火星第一宇宙速度 火星的第一宇宙速度和地球第一宇宙速度之比为 20. 如图所示，AB为平直公路SAB=20m，BC为圆弧形的水平弯道，其半径R=25m。一辆质量为2t的汽车从A点静止开始做匀加速运动，进入BC段做保持速率不变的圆周运动。为确保弯道行车安全，汽车过弯道时速度不宜过大。已知汽车在AB段行驶受到的阻力为车重的0.15倍，在BC段行驶时径向最大静摩擦力为车重的0.4倍，取g=10m/s2；要确保汽车进入弯道后不侧滑。 （1）汽车在弯道上行驶的最大速度vm； （2）若汽车从A到B做匀加速直线运动，求汽车最大牵引力； （3）若汽车在AB段能提供的最大牵引力，AB段运动速度不大于第（1）小题的最大速度vm，求汽车由A运动到C的最短时间。（π取3.14，计算结果保留两位有效数字） 【答案】（1）10m/s；（2）8000N；（3）6.9s 【解析】 【详解】（1）根据 解得 vm=10m/s （2）在水平直道上加速行驶时，由动能定理 解得 F=8000N （3）若汽车在AB段能提供的最大牵引力，则在直道上的加速度 加速到10m/s的时间为 加速到10m/s的位移 匀速阶段的时间 在弯道上的运动时间为 则最短时间为 t=t1+t2+t3=6.9s 21. 如图所示，倾斜轨道AB与水平面的夹角为，BCD段为水平面，圆轨道最低点C稍有分开，E为最高点，圆轨道半径，CD段长，D端与一足够长的传送带相连接。质量的小物块从斜面顶点A以的速度水平向右抛出落到斜面上的P点，假设小物块落到斜面上前后，平行斜面方向速度不变，垂直斜面方向速度立即变为零。已知小物块过圆轨道最高点E时的速度为，小物块与CD段和传送带的摩擦系数均为，轨道其余部分均光滑，小物块可视为质点，经过轨道连接处均无能量损失。（，，），求： （1）小物块运动到圆心等高处Q点时，对轨道的压力； （2）小物块在斜面上的落点P离开水平面的高度h； （3）若传动带逆时针匀速转动，要使小物块在整个运动过程中都不脱离轨道，试分析传送带的速度v应满足什么条件。 【答案】（1）6N，垂直轨道向右；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）有 对Q点受力分析 联立可得 根据牛顿第三定律可知在Q点对轨道压力大小为6N，方向垂直轨道向右； （2）设从抛出到落到斜面P点的时间为t，有 可得 设小物块落到斜面上时平行斜面方向的速度为 有 可得 （3）设小物块第一次从圆轨道滑到D点时的速度大小为，则有 可得 若传送带逆时针匀速转动，要使小物块返回时刚好能到达圆轨道最高点，则小物块从传送带返回并离开传送带速度为，有 可得 故无论传送带速度多大，小物块返回时到不了圆轨道最高点，不脱离轨道，临界只能是返回时恰好至圆心等高点以下，设速度为，有 可得 故传送带的速度v应满足 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$