精品解析：四川省绵阳市2023-2024学年高一下学期7月期末物理试卷

高中2023级第一学年末教学质量测试 物理 本试卷分为试题卷和答题卡两部分，其中试题卷由第I卷（选择题）和第II卷（非选择题）组成，共6页；答题卡共2页。满分100分，考试时间75分钟。 注意事项： 1、答题前，考生务必将自己的学校、班级、姓名用0.5毫米黑色签字笔填写清楚，同时用2B铅笔将考号准确填涂在“准考证号”栏目内。 2、选择题使用2B铅笔填涂在答题卡对应题目标号的位置上，如需改动，用橡皮擦擦干净后再选涂其它答案；非选择题用0.5毫米黑色签字笔书写在答题卡的对应框内，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。 3、考试结束后将答题卡收回。 第I卷（选择题，共48分） 一、本题共8小题，每小题4分，共32分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。 1. 在高速列车的车厢安装一盏灯，它每隔一定时间亮一次。列车上的人测得，灯在、两个时刻分别亮了一次，也就是说发生了两个事件，车上的人认为两个事件的时间间隔是；地面上的人测得这两个事件的时间间隔为。则与的关系是（　　） A. B. C. D. 无法确定 2. 我国高速铁路运营里程居世界第一。如图所示为我国某平原地区从市到市之间的高铁线路，线路上、、、位置处的曲率半径（圆周运动半径）大小关系为。若修建时这四个位置内外轨道的高度差相同，要让列车在经过这四个位置处与铁轨都没有发生侧向挤压，则列车经过这四个位置时速度最大的是（　　） A. B. C. D. 3. 河宽300m，水速1m/s，船在静水中的速度3m/s。按不同要求过河，关于船的过河时间，正确的是（　　） A. 以最小位移过河，过河时间是100s B. 以最小位移过河，过河时间是75s C. 以最短时间过河，过河时间100s D. 以最短时间过河，过河时间是75s 4. 中国选手朱雪莹获得2023年杭州亚运会女子蹦床冠军。训练时为确保运动员能够准确掌握发力技巧，教练组将压力传感器安装在蹦床上，记录运动员对蹦床的压力。某次训练中质量为50kg的运动员在竖直方向运动时记录的压力F-时间t图像如右图，运动员可视为质点。不计空气阻力，重力加速度g取10m/s2。下列说法正确的是（　　） A. 0.2s至1.2s，运动员的动量变化量为零 B. 0.2s至1.2s，重力的冲量为零 C. 在b时刻，运动员动量最大 D. 运动员某次接触蹦床到离开蹦床，蹦床给运动员的冲量大小为1300N·s 5. 某同学将手机用充电线悬挂于固定点，拉开一定角度（小于45°）释放，手机在竖直面内沿圆弧往复运动，手机传感器记录速率v随时间t变化关系如图所示。不计空气阻力。则手机（　　） A. 在A、C两点时，速度方向相反 B. 在B点时，手机受到合力为零 C. 在C点时，线中拉力最小 D. 在B、D两点时，线中拉力相同 6. 牛顿假设：地面的重力与地球吸引月球、太阳吸引行星的力是同一性质的力，遵守相同规律；并设计了著名的“月一地检验”实验进行验证。设月球在半径为（，为地球半径）的轨道上绕地球做匀速圆周运动；物体在地面的重力加速度为，物体在月球所在轨道处的重力加速度为。若牛顿假设成立，则（　　） A. B. C. D. 7. 如图，半径为的四分之一圆弧曲面固定在水平地面上，圆弧曲面各处粗糙程度相同。小物块从圆弧上的点由静止释放，下滑到最低点。规定点重力势能为零。物块下滑过程中，重力势能和机械能与高度关系图像中，最接近真实情况的是（　　） A. B. C. D. 8. 如图所示，小物块A下端与固定在倾角θ=30°光滑斜面上的轻弹簧相连，上端与绕过定滑轮的细线和小物块B相连，A的质量为2m、B的质量为m，A、B都静止。现将B向下拉至地面由静止释放，运动过程中A、B速度大小始终相等，弹簧始终在弹性限度内，不计摩擦。则（　　） A. B不能再次到达地面 B. B上升过程中，B的机械能先增大后减小 C. 弹簧处于原长时，A、B组成的系统总动能最小 D. 在最高点和最低点时，弹簧的弹性势能相等 二、本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。 9. 如图所示的光滑轨道由曲线轨道OD和“倒水滴形”回环轨道平滑连接组成。“倒水滴形”回环轨道上半部分是半径为R的半圆轨道、C为最高点，下半部分为两个半径为2R的四分之一圆弧轨道、D同时是圆弧轨道的最低点。一小球从轨道顶部O点由静止开始沿轨道自由下滑，沿轨道内侧经过C点时恰好对轨道无压力，O点到D点高度为H。则下列说法正确的是（　　） A. 若减小H，小球可能经过C点且速度为零 B. 若减小H，小球经过D点时速度减小 C. 若增大H，小球可能经过C点且无压力 D. 若增大H，小球经过D点时对轨道的压力增大 10. 某网球运动员发球时将网球斜向上击出，网球离开网球拍时速度大小为v0，运动到最高点时速度大小为v1，经时间t0落到地面，落地时速度大小为v2。不计空气阻力。则下列判断正确是（　　） A. 网球从离开网球拍到最高点的运动时间 B. 网球从离开网球拍到最高点的运动时间 C. 网球从离开网球拍到落地点的水平位移 D. 网球从离开网球拍到落地点的水平位移 11. 起重机将一重物由静止竖直提起。传感器测得此过程中不同时刻重物的速度与对轻绳的拉力，得到如图所示的关系图线，线段与轴平行，线段的延长线过坐标原点。重物速度增加到时开始做匀速运动。图中、、、都是已知量，重力加速度为，不计阻力。则（　　） A. 重物的质量是 B. 重物的质量是 C. 重物在段做匀加速运动 D. 重物在段运动时间是 12. 如图所示，水平盘绕垂直于圆心O的轴匀速转动，沿半径方向放着用轻绳相连的两个物体A和B，A的质量为2m，B的质量为m，A与圆心距离为r，B与圆心距离为3r，两物体与盘间的动摩擦因数µ相同，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，轻绳刚好伸直，重力加速度为g。在圆盘从静止开始缓慢加速到两物体恰要与圆盘发生相对滑动的过程中（　　） A. 转盘对物体A摩擦力大小逐渐增大 B. 物体B的静摩擦力比物体A的静摩擦力先达到最大静摩擦力 C. 圆盘角速度小于，轻绳无拉力 D. 两物体恰要与圆盘发生相对滑动时，圆盘角速度为 第II卷（非选择题，共52分） 三、本大题2小题，每空2分，共16分。 13. 用如图甲所示的装置探究向心力的大小与质量、角速度和半径之间关系。已知小球在槽中A、B、C位置做圆周运动的轨道半径之比为，调整传动皮带，可以使左、右塔轮自上而下按如图乙所示三种方式进行组合，每层半径之比由上至下分别为、和。 （1）在探究向心力大小与质量关系时，为了保持角速度和半径相同，需要先将传动皮带调至变速塔轮的第________（选填“一”“二”或“三”）层，再将质量不同的铝球和钢球分别放在长、短槽上半径相等的横臂挡板内侧； （2）在探究向心力大小与角速度的关系时，先将传动皮带调至变速塔轮的第二层（或第三层），再将质量相同的钢球分别放在________（选填“A、B”“A、C”或“B、C”）位置的挡板内侧； （3）在探究向心力大小与半径的关系时，先将传动皮带调至变速塔轮的第一层，再将两个质量相等的钢球分别放在________（选填“A、B”“A、C”或“B、C”）位置的挡板内侧。 14. 利用如图所示装置可以做多个力学实验，使用的滑块含遮光条质量为M，钩码质量为m，遮光条宽度为d，重力加速度为g。 （1）若用此装置做“验证动能定理”的实验，以滑块（含遮光条）为研究对象，则________（填“需要”或“不需要”）滑块质量M远大于钩码质量m；滑块从不同位置到光电门，合外力对它做的功为W，遮光条通过光电门的时间为t，则下列四图中W与t的关系，符合实验事实的是________。 A． B． C． D． （2）若用此装置做“验证机械能守恒定律”的实验，________（填“需要”或“不需要”）滑块质量M远大于钩码质量m；如果实验时遮光条通过光电门的时间记为t，滑块到达光电门位移为x，则验证机械能守恒的表达式为________（用题中已知物理量的符号表示）；正确实验操作后得到的实验数据结果是重力势能减少量________（选填“>”“=”或“<”）动能增加量。 四、本大题3小题，共36分，要求写出必要的文字说明、主要的计算步骤和明确的答案。 15. 设想从地球赤道平面内架设一垂直于地面延伸到太空的电梯，太空电梯通过超级缆绳连接地球赤道上的固定基地、同步空间站和配重空间站，它们随地球以相对静止状态同步一起旋转，如图所示。图中配重空间站比静止卫星更高，距地面高为，地球半径为，自转周期为，两极处重力加速度为，万有引力常量为。 （1）求同步轨道空间站距地面的高度； （2）若配重空间站没有缆绳连接，仍绕地球做匀速圆周运动。求配重空间站在该处线速度应该多大。 16. 如图所示，倾角为的斜面紧靠光滑的水平桌面，斜面与桌子等高。可视为质点的甲、乙小球质量均为，静止放置在水平桌面上，现给甲一个水平向左的初速度，甲与乙因发生碰撞而损失的机械能，甲、乙离开桌面后做平抛运动，分别落在斜面上的A、点，重力加速度。求： （1）甲、乙小球碰撞之后各自做平抛运动的初速度； （2）甲小球做平抛运动的时间； （3）乙小球落在点时速度的大小。 17. 如图所示，一细线吊着粗细均匀的棒，棒的下端离地面足够高，下端套着一个环，棒的质量为，环的质量为，棒与环间的滑动摩擦力大小为。现让环以初速度开始向上运动，同时剪断细线让棒下落，环始终未与棒分离，且恰好不从棒的最上端滑出。不计空气阻力，重力加速度。求： （1）从开始运动到环动能最小的过程中，环重力势能的变化量； （2）棒的最小长度及整个过程中环与棒摩擦产生的热量。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 高中2023级第一学年末教学质量测试 物理 本试卷分为试题卷和答题卡两部分，其中试题卷由第I卷（选择题）和第II卷（非选择题）组成，共6页；答题卡共2页。满分100分，考试时间75分钟。 注意事项： 1、答题前，考生务必将自己的学校、班级、姓名用0.5毫米黑色签字笔填写清楚，同时用2B铅笔将考号准确填涂在“准考证号”栏目内。 2、选择题使用2B铅笔填涂在答题卡对应题目标号的位置上，如需改动，用橡皮擦擦干净后再选涂其它答案；非选择题用0.5毫米黑色签字笔书写在答题卡的对应框内，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。 3、考试结束后将答题卡收回。 第I卷（选择题，共48分） 一、本题共8小题，每小题4分，共32分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。 1. 在高速列车的车厢安装一盏灯，它每隔一定时间亮一次。列车上的人测得，灯在、两个时刻分别亮了一次，也就是说发生了两个事件，车上的人认为两个事件的时间间隔是；地面上的人测得这两个事件的时间间隔为。则与的关系是（　　） A. B. C. D. 无法确定 【答案】B 【解析】 【详解】根据时间的相对性可得 所以 故选B 2. 我国高速铁路运营里程居世界第一。如图所示为我国某平原地区从市到市之间的高铁线路，线路上、、、位置处的曲率半径（圆周运动半径）大小关系为。若修建时这四个位置内外轨道的高度差相同，要让列车在经过这四个位置处与铁轨都没有发生侧向挤压，则列车经过这四个位置时速度最大的是（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】如图所示 根据火车在转弯处的受力分析，由牛顿第二定律 修建时这四个位置内外轨道的高度差相同，则相等，可得 则曲率半径越大，速度越大，即列车经过这四个位置时速度最大的是。 故选A。 3. 河宽300m，水速1m/s，船在静水中的速度3m/s。按不同要求过河，关于船的过河时间，正确的是（　　） A. 以最小位移过河，过河时间是100s B. 以最小位移过河，过河时间是75s C. 以最短时间过河，过河时间是100s D. 以最短时间过河，过河时间是75s 【答案】C 【解析】 【详解】CD．若以最短时间过河，则船头应与河岸垂直，所以 故C正确，D错误； AB．由于 所以，以最小位移过河时，过河时间为 故AB错误。 故选C。 4. 中国选手朱雪莹获得2023年杭州亚运会女子蹦床冠军。训练时为确保运动员能够准确掌握发力技巧，教练组将压力传感器安装在蹦床上，记录运动员对蹦床的压力。某次训练中质量为50kg的运动员在竖直方向运动时记录的压力F-时间t图像如右图，运动员可视为质点。不计空气阻力，重力加速度g取10m/s2。下列说法正确的是（　　） A. 0.2s至1.2s，运动员的动量变化量为零 B. 0.2s至1.2s，重力的冲量为零 C. 在b时刻，运动员动量最大 D. 运动员某次接触蹦床到离开蹦床，蹦床给运动员的冲量大小为1300N·s 【答案】D 【解析】 【详解】A．由图可知，0.2s时运动员与蹦床接触，动量方向竖直向下，1.2s时运动员与蹦床分离，动量竖直向上，所以0.2s至1.2s，运动员动量变化量不为零，故A错误； B．0.2s至1.2s，重力的冲量为 故B错误； C．当蹦床的弹力等于演员的重力时，演员的加速度为零，速度最大，故演员在b时刻速度不是最大，则动量不是最大，故C错误； D．从a时刻到b时刻，根据动量定理可得 联立解得 故D正确。 故选D。 5. 某同学将手机用充电线悬挂于固定点，拉开一定角度（小于45°）释放，手机在竖直面内沿圆弧往复运动，手机传感器记录速率v随时间t变化的关系如图所示。不计空气阻力。则手机（　　） A. 在A、C两点时，速度方向相反 B. 在B点时，手机受到合力为零 C. 在C点时，线中拉力最小 D. 在B、D两点时，线中拉力相同 【答案】A 【解析】 【详解】A．手机在一个周期内，两次经过最低点，所以在A、C两点时，速度方向相反，故A正确； B．在B点时，手机速度为零，加速度不为零，合力不为零，故B错误； C．在C点时，根据牛顿第二定律可得 在C点速度最大，线中拉力最大，故C错误； D．在B、D两点手机处于左右侧最高点，线中拉力大小相等，方向不同，故D错误。 故选A。 6. 牛顿假设：地面的重力与地球吸引月球、太阳吸引行星的力是同一性质的力，遵守相同规律；并设计了著名的“月一地检验”实验进行验证。设月球在半径为（，为地球半径）的轨道上绕地球做匀速圆周运动；物体在地面的重力加速度为，物体在月球所在轨道处的重力加速度为。若牛顿假设成立，则（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】根据 ， 又 可得 故选B。 7. 如图，半径为的四分之一圆弧曲面固定在水平地面上，圆弧曲面各处粗糙程度相同。小物块从圆弧上的点由静止释放，下滑到最低点。规定点重力势能为零。物块下滑过程中，重力势能和机械能与高度关系图像中，最接近真实情况的是（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】根据重力势能与重力做功的关系，在下落高度h时，其重力势能为 故重力势能与高度h的图像是一条斜率不变的倾斜直线，且当时，重力势能最大，时，重力势能为零。物块下落高度h时，由功能关系可得此时物块的机械能为 在下滑的过程中，物块的速度逐渐增大。设在运动过程中重力与速度的夹角为θ，则在运动过程中根据牛顿第二定律得 根据滑动摩擦力的定义可知 即物块在下滑的过程中，物块所受摩擦力逐渐增大，故摩擦力做的功逐渐增大，即在下滑相同的高度时，物块的机械能损耗的越多。综上所述，故A正确，BCD错误。 故选A。 8. 如图所示，小物块A下端与固定在倾角θ=30°光滑斜面上的轻弹簧相连，上端与绕过定滑轮的细线和小物块B相连，A的质量为2m、B的质量为m，A、B都静止。现将B向下拉至地面由静止释放，运动过程中A、B速度大小始终相等，弹簧始终在弹性限度内，不计摩擦。则（　　） A. B不能再次到达地面 B. B上升过程中，B的机械能先增大后减小 C. 弹簧处于原长时，A、B组成的系统总动能最小 D. 在最高点和最低点时，弹簧的弹性势能相等 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据题意，运动过程中A、B速度大小始终相等，弹簧始终在弹性限度内，则系统中只涉及弹簧的弹性势能和两物体的机械能之间的相互转化，总机械能守恒，所以在运动过程中B能再次到达地面，故A错误； B．B上升过程中，由于细线拉力做正功，B的机械能增大，故B错误； C．弹簧处于原长时，A、B的加速度为零，A、B的速度达到最大，二者组成的系统总动能最大，故C错误； D．A在最高点和最低点时，两物块的动能均为零，两物块的重力势能之和相等，由系统机械能守恒可知这两个状态时弹簧的弹性势能相等，故D正确。 故选D。 二、本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。 9. 如图所示的光滑轨道由曲线轨道OD和“倒水滴形”回环轨道平滑连接组成。“倒水滴形”回环轨道上半部分是半径为R的半圆轨道、C为最高点，下半部分为两个半径为2R的四分之一圆弧轨道、D同时是圆弧轨道的最低点。一小球从轨道顶部O点由静止开始沿轨道自由下滑，沿轨道内侧经过C点时恰好对轨道无压力，O点到D点高度为H。则下列说法正确的是（　　） A. 若减小H，小球可能经过C点且速度为零 B. 若减小H，小球经过D点时速度减小 C. 若增大H，小球可能经过C点且无压力 D. 若增大H，小球经过D点时对轨道的压力增大 【答案】BD 【解析】 【详解】AC．由O点到C点，根据机械能守恒定律可得 经过C点时恰好对轨道无压力，则 由此可知，若减小H，小球将不能经过C点，若增大H，小球一定经过C点，且在C点受到轨道向下的弹力，小球对轨道有向上的弹力，故AB错误； BD．由O点到C点，根据机械能守恒定律可得 经过D点时，有 由此可知，若减小H，小球经过D点时速度减小，若增大H，小球经过D点时速度增大，轨道对小球的支持力增大，根据牛顿第三定律可知，小球对轨道的压力增大，故BD正确。 故选BD。 10. 某网球运动员发球时将网球斜向上击出，网球离开网球拍时速度大小为v0，运动到最高点时速度大小为v1，经时间t0落到地面，落地时速度大小为v2。不计空气阻力。则下列判断正确的是（　　） A. 网球从离开网球拍到最高点的运动时间 B. 网球从离开网球拍到最高点的运动时间 C. 网球从离开网球拍到落地点的水平位移 D. 网球从离开网球拍到落地点的水平位移 【答案】AD 【解析】 【详解】AB．根据斜上抛运动的对称性可知，网球运动过程中上升阶段的水平位移小于下降阶段的水平位移，由于水平方向网球做匀速直线运动，所以上升阶段的时间小于下降阶段的时间，即网球从离开网球拍到最高点的运动时间 故A正确，B错误； CD．由于水平方向网球做匀速直线运动，则网球从离开网球拍到落地点的水平位移为 故C错误，D正确。 故选AD。 11. 起重机将一重物由静止竖直提起。传感器测得此过程中不同时刻重物的速度与对轻绳的拉力，得到如图所示的关系图线，线段与轴平行，线段的延长线过坐标原点。重物速度增加到时开始做匀速运动。图中、、、都是已知量，重力加速度为，不计阻力。则（　　） A. 重物的质量是 B. 重物的质量是 C. 重物在段做匀加速运动 D. 重物在段运动时间是 【答案】BD 【解析】 【详解】A B．根据题意可知，速度增加到，物体开始做匀速运动，则有 解得重物的质量为 故A错误，B正确； C．从过程，增大，拉力减小，根据牛顿第二定律可知 得 重物加速度逐渐减小，则重物在段做变加速运动，故C错误； D．重物在段，不变，拉力不变，由牛顿第二定律得 重物的加速度 重物做匀加速度直线运动，重物在段运动时间是 故D正确。 故选BD。 12. 如图所示，水平盘绕垂直于圆心O的轴匀速转动，沿半径方向放着用轻绳相连的两个物体A和B，A的质量为2m，B的质量为m，A与圆心距离为r，B与圆心距离为3r，两物体与盘间的动摩擦因数µ相同，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，轻绳刚好伸直，重力加速度为g。在圆盘从静止开始缓慢加速到两物体恰要与圆盘发生相对滑动的过程中（　　） A. 转盘对物体A摩擦力大小逐渐增大 B. 物体B的静摩擦力比物体A的静摩擦力先达到最大静摩擦力 C. 圆盘角速度小于，轻绳无拉力 D. 两物体恰要与圆盘发生相对滑动时，圆盘角速度为 【答案】BC 【解析】 【详解】当圆盘角速度较小时，连接两物块的绳中没有张力，根据牛顿第二定律有 由此可知，角速度不断增大，则A、B所受的摩擦力逐渐增大，且物块B所受的摩擦力先达到最大静摩擦力，即 解得 随着角速度继续增大，则 由此可知，角速度增大，绳的拉力增大，fA减小，当A所受的摩擦力沿半径向外达到最大时，A物块开始滑动，此时有 联立解得 综上分析可知，A所受的摩擦力先增大后减小，再反向增大，物体B的静摩擦力比物体A的静摩擦力先达到最大，圆盘角速度小于，轻绳无拉力，两物体恰要与圆盘发生相对滑动时，圆盘角速度为。 故选BC。 第II卷（非选择题，共52分） 三、本大题2小题，每空2分，共16分。 13. 用如图甲所示的装置探究向心力的大小与质量、角速度和半径之间关系。已知小球在槽中A、B、C位置做圆周运动的轨道半径之比为，调整传动皮带，可以使左、右塔轮自上而下按如图乙所示三种方式进行组合，每层半径之比由上至下分别为、和。 （1）在探究向心力大小与质量的关系时，为了保持角速度和半径相同，需要先将传动皮带调至变速塔轮的第________（选填“一”“二”或“三”）层，再将质量不同的铝球和钢球分别放在长、短槽上半径相等的横臂挡板内侧； （2）在探究向心力大小与角速度的关系时，先将传动皮带调至变速塔轮的第二层（或第三层），再将质量相同的钢球分别放在________（选填“A、B”“A、C”或“B、C”）位置的挡板内侧； （3）在探究向心力大小与半径的关系时，先将传动皮带调至变速塔轮的第一层，再将两个质量相等的钢球分别放在________（选填“A、B”“A、C”或“B、C”）位置的挡板内侧。 【答案】（1）一 （2）A、C （3）A、B 【解析】 【小问1详解】 根据 在探究向心力大小与质量的关系时，需要保证角速度和质量不变，将传动皮带调至变速塔轮的第一层，根据 可知，两塔轮的角速度相同，即两实验小球的角速度相同。 【小问2详解】 根据 可知在探究向心力大小与角速度的关系时，需要保证两球质量和半径相同，将钢球分别放在A、C位置的挡板内侧，则它们的半径相同。 【小问3详解】 同理，在探究向心力大小与半径的关系时，需要保证两球质量和角速度相同，将两个质量相等的钢球分别放在A、B或B、C位置位置的挡板内侧,而放在B、C位置的挡板内侧会存在长槽和短槽结构不同，塔轮转动情况会有干扰，故最好选A、B。 14. 利用如图所示的装置可以做多个力学实验，使用的滑块含遮光条质量为M，钩码质量为m，遮光条宽度为d，重力加速度为g。 （1）若用此装置做“验证动能定理”的实验，以滑块（含遮光条）为研究对象，则________（填“需要”或“不需要”）滑块质量M远大于钩码质量m；滑块从不同位置到光电门，合外力对它做的功为W，遮光条通过光电门的时间为t，则下列四图中W与t的关系，符合实验事实的是________。 A． B． C． D． （2）若用此装置做“验证机械能守恒定律”的实验，________（填“需要”或“不需要”）滑块质量M远大于钩码质量m；如果实验时遮光条通过光电门的时间记为t，滑块到达光电门位移为x，则验证机械能守恒的表达式为________（用题中已知物理量的符号表示）；正确实验操作后得到的实验数据结果是重力势能减少量________（选填“>”“=”或“<”）动能增加量。 【答案】（1） ① 需要 ②. D （2） ①. 不需要 ②. ③. > 【解析】 【小问1详解】 [1]以滑块（含遮光条）为研究对象，细线拉力等于合外力，若滑块质量M远大于钩码质量m，则细线的拉力近似等于钩码的总重力大小，从而可以确定合外力做的功，故该实验中需要满足滑块质量M远大于钩码质量m； [2]滑块从不同位置到光电门，合外力对它做的功为W，遮光条通过光电门的时间为t，则 即W与成正比。 故选D。 【小问2详解】 [1]若用此装置做“验证机械能守恒定律”的实验，即系统机械能守恒，钩码减小的重力势能等于钩码和滑块的总动能，故不需要满足滑块质量M远大于钩码质量m； [2]若系统机械能守恒，则 [3]由于空气阻力作用，正确实验操作后得到的实验数据结果是重力势能减少量应大于动能增加量，但在实验误差允许的范围内可以认为重力势能减少量等于动能增加量，即系统机械能守恒。 四、本大题3小题，共36分，要求写出必要的文字说明、主要的计算步骤和明确的答案。 15. 设想从地球赤道平面内架设一垂直于地面延伸到太空的电梯，太空电梯通过超级缆绳连接地球赤道上的固定基地、同步空间站和配重空间站，它们随地球以相对静止状态同步一起旋转，如图所示。图中配重空间站比静止卫星更高，距地面高为，地球半径为，自转周期为，两极处重力加速度为，万有引力常量为。 （1）求同步轨道空间站距地面的高度； （2）若配重空间站没有缆绳连接，仍绕地球做匀速圆周运动。求配重空间站在该处线速度应该多大。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）同步轨道空间站由万有引力提供向心力，则有 两极处重力加速度为，则有 联立解得 （2）配重空间站绕地球做匀速圆周运动，则有 联立解得 16. 如图所示，倾角为的斜面紧靠光滑的水平桌面，斜面与桌子等高。可视为质点的甲、乙小球质量均为，静止放置在水平桌面上，现给甲一个水平向左的初速度，甲与乙因发生碰撞而损失的机械能，甲、乙离开桌面后做平抛运动，分别落在斜面上的A、点，重力加速度。求： （1）甲、乙小球碰撞之后各自做平抛运动的初速度； （2）甲小球做平抛运动的时间； （3）乙小球落在点时速度的大小。 【答案】（1），；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）甲、乙小球碰撞过程中动量守恒，设甲乙小球碰撞之后各自做平抛运动的初速度分别为和，以甲球的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得 得 由题意知，甲与乙因发生碰撞而损失的机械能为，则有 得 综合解得 ， （2）甲小球离开桌面后做平抛运动，设甲小球做平抛运动的时间为，水平位移为，竖直位移为，由平抛运动规律得 又 解得 （3）乙小球离开桌面后也做平抛运动，设乙小球做平抛运动的时间为，水平位移为，竖直位移为，落在B点时速度的大小为，由平抛运动规律得 又 解得 乙小球在竖直方向上的分速度为 则乙小球落在B点时速度的大小为 17. 如图所示，一细线吊着粗细均匀的棒，棒的下端离地面足够高，下端套着一个环，棒的质量为，环的质量为，棒与环间的滑动摩擦力大小为。现让环以初速度开始向上运动，同时剪断细线让棒下落，环始终未与棒分离，且恰好不从棒的最上端滑出。不计空气阻力，重力加速度。求： （1）从开始运动到环动能最小的过程中，环重力势能的变化量； （2）棒的最小长度及整个过程中环与棒摩擦产生的热量。 【答案】（1）5J；（2）1m，6J 【解析】 【详解】（1）环开始向上减速运动，速度为零时动能最小，设环在此过程中上升的高度为h，环重力势能的变化量为，则 =mgh 解得 =5J （2）以竖直向下为正方向，以地面为参考系，设经过时间t，环滑到棒的最上端，环与棒的速度相等为，对环有 对棒有 解得 设整个过程中，环通过的距离为，棒通过的距离为，对环有 对棒有 解得 棒的最小长度 环与棒摩擦产生的热量 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$