精品解析：福建省连城县第一中学2023-2024学年高一下学期5月月考物理试题

连城一中2023-2024学年度下期月考（二）试卷 高一物理试题 （考试时间：75分钟 满分：100分 ） 一、单项选择题：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，只有一项是符合题目要求的。 1. 如图所示，光滑的水平面上，小球m在拉力F的作用下做匀速圆周运动，若小球到达B点时F突然发生变化，下列关于小球的运动的说法正确的是（　　） A. F突然消失，小球将沿轨迹Ba做离心运动 B. F突然变小，小球将沿轨迹Bc做近心运动 C. F突然变大，小球将沿轨迹Bb做离心运动 D. F突然变小，小球将沿轨迹Ba做离心运动 2. 自行车靠一条链子将两个齿轮连接起来，一辆自行车齿轮转动示意图如图所示，、是自行车的两个转动齿轮1和2的中心，A和B分别是齿轮1和齿轮2边上一点，其中齿轮1上有一点C，C点到齿轮1中心的距离为齿轮1半径的一半，则（　　） A. A点和B点的线速度大小不相同 B. B点和C点的向心加速度相等 C. B点和C点的向心加速度之比为 D. B点和C点的线速度大小之比为 3. 如图甲所示，滚筒洗衣机脱水时，衣物紧贴着滚筒壁在竖直平面内做顺时针方向的匀速圆周运动，可简化为图乙所示模型，A、B分别为衣物经过的最高位置和最低位置，衣物可视为质点。衣物在运动过程中，下列说法正确的是（　　） A. 衣物受到的合力始终为0 B. 衣物在A点时脱水效果比B点好 C. 衣物重力的功率始终不变 D. 合力对衣物做功一定为零 4. 四个完全相同的小球A、B、C、D均在水平面内做圆锥摆运动。如图甲所示，其中小球A、B在同一水平面内做圆锥摆运动（连接B球的绳较长）；如图乙所示，小球C、D在不同水平面内做圆锥摆运动，但是连接C、D的绳与竖直方向之间的夹角相同（连接D球的绳较长），则下列说法正确的是（　　） A. 小球A、B线速度大小相同 B. 小球A、B角速度相等 C. 小球C、D向心加速度大小不相同 D. 小球D受到绳的拉力大于小球C受到绳的拉力 二、双项选择题：本题共4小题，每小题6分，共24分。在每小题给出的四个选项中，有两项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 5. 如图所示，下列有关生活中圆周运动实例分析，其中说法正确的是（　　） A. 甲图中，汽车通过凹形桥最低点时，速度不能超过 B. 乙图中，“水流星”匀速转动过程中，在最低处水对桶底的压力最小 C. 丙图中，火车转弯超过规定速度行驶时，外轨对轮缘会有挤压作用 D. 丁图中，内表面光滑的固定圆锥筒内（轴线竖直），同一小球先后在A、B所在水平面内做圆周运动，则在两位置小球向心加速度大小相等 6. 如图所示为一个半径为5 m的圆盘，正绕其圆心做匀速转动，当圆盘边缘上的一点A处在如图所示位置的时候，在其圆心正上方20 m的高度有一个小球正在向边缘的A点以一定的速度水平抛出，取g=10 m/s2，要使得小球正好落在A点，则（　　） A. 小球平抛的初速度一定是2.5 m/s B. 小球平抛的初速度可能是2.5 m/s C. 圆盘转动的角速度一定是π rad/s D. 圆盘转动的角速度可能是π rad/s 7. 如图所示，一滑板爱好者沿着倾角为30°斜坡从静止开始自由下滑，下滑过程中的加速度大小恒为，已知滑板爱好者连同滑板的总质量为m，重力加速度为g。在滑板爱好者（含滑板）沿斜坡下滑距离为L的过程中，下列说法正确的是（ ） A. 滑板爱好者下滑过程中机械能守恒 B. 滑板爱好者减少的重力势能为 C. 滑板爱好者增加的动能为 D. 滑板爱好者减少的机械能为 8. 如图所示，在匀速转动的水平圆盘上，沿半径方向放着用细线相连的质量均为m的两个物体A和B，它们分居圆心两侧，与圆心距离分别为RA=r，RB=2r，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，重力加速度大小为g，当圆盘转速加快到两物体刚好还未发生滑动时，下列说法正确的是（　　） A. 此时绳子张力为T=2μmg B. 此时圆盘角速度为ω= C. 此时A所受摩擦力方向沿半径指向圆内 D. 此时烧断绳子，A仍相对盘静止，B将做离心运动 三、非选择题：共60分，其中9、10、11题为填空题，12、13题为实验题，14~16题为计算题。 9. 如图所示，静止在地球上的物体都要随地球一起转动，a是位于赤道上的一点，b是位于北纬30°的一点，则a、b两点的运动周期___________（填“相同”或“不相同”）；a、b两点的角速度___________（填“相同”或“不相同”）；a、b两点的线速度大小___________（填“相同”或“不相同”）。 10. 如图所示，A、B两球穿过光滑水平杆，两球间用一细绳连接，当该装置绕竖直轴匀速转动时，两球在杆上恰好不发生滑动，若两球质量之比，那么A、B两球的运动半径之比为___________ ，线速度大小之比为___________，向心力大小之比为___________。 11. 如图所示，竖直平面内固定有一个半径为R的光滑圆环形细管，现给质量为m的小球（直径略小于管内径）一个初速度，使小球在管内做完整的圆周运动，小球通过最高点时的最小速度为___________。小球通过最低点时的最小速度为___________，此时管道对小球的作用力为___________。（已知重力加速度为g） 12. 用如图1所示装置研究平抛运动。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上。钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点飞出，落在水平挡板MN上。由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点。为定量研究，建立以水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系。 （1）取平抛运动的起始点为坐标原点，将钢球静置于Q点，钢球的球心对应白纸上的位置即为原点；在确定y轴时___________（选填“需要”或者“不需要”）y轴与重锤线平行； （2）若遗漏记录平抛轨迹的起始点，也可按下述方法处理数据：如图2所示，在轨迹上取A、B、C三点，A、B和B、C的水平间距相等且均为x，测得AB和BC的竖直间距分别是y1和y2，则___________（选填“大于”、“等于”或者“小于”）。可求得钢球平抛的初速度大小为___________（已知当地重力加速度为g，结果用上述字母表示）。 13. 如图所示是探究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系的实验装置。转动手柄，可使两侧变速塔轮以及长槽和短槽随之匀速转动。皮带分别套在左右两塔轮上的不同圆盘上，可使两个槽内的小球分别以各自的角速度做匀速圆周运动，其向心力由挡板对小球的弹力提供，球对挡板的反作用力，通过杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺上露出的红白相间的等分格显示出两个球所受向心力的比值。那么： （1）下列实验的实验方法与本实验相同的是___________。（填写正确选项前的字母） A. 验证力的平行四边形定则 B. 验证牛顿第二定律 C. 伽利略对自由落体的研究 （2）若长槽上的挡板B到转轴的距离是挡板A到转轴距离的2倍，长槽上的挡板A和短槽上的挡板C到各自转轴的距离相等。探究向心力和角速度的关系时，若将传动皮带套在两半径之比等于3∶1的轮盘上，将质量相同的小球分别放在挡板A和挡板C，则标尺露出红白相间的等分格数的比值约为___________。若仅改变皮带位置，通过对比皮带位置轮盘半径之比和向心力大小之比，可以发现向心力F与___________成正比。 （3）为了能探究向心力大小的各种影响因素，左、右两侧塔轮___________（选填“需要”或“不需要”）设置半径相同的轮盘。 14. 如图所示，有一辆质量为800kg的小汽车驶上圆弧半径为50m的拱桥.(g = 10m/s2）．求： (1)汽车到达桥顶时速度为5m/s,汽车对桥的压力是多大? (2)汽车以多大速度经过桥顶时便恰好对桥没有压力而腾空? (3)如果拱桥的半径增大到与地球半径一样,汽车要在地面上腾空,速度要多大?(已知地球半径为6400km) 15. 如图所示，图1是某游乐场中水上过山车的实物图片，图2是其原理示意图。在原理图中半径为R=8m的圆形轨道固定在离水面高h=3.2m的水平平台上，圆轨道与水平平台相切于A点，A、B分别为圆形轨道的最低点和最高点。过山车（实际是一艘带轮子的气垫小船，可视作质点）高速行驶，先后会通过多个圆形轨道，然后从A点离开圆轨道而进入光滑的水平轨道AC，最后从C点水平飞出落入水中，整个过程刺激惊险，受到很多年轻人的喜爱。已知水面宽度为s=12m，假设运动中不计空气阻力，重力加速度g取10 m/s2，结果可保留根号。 （1）若过山车恰好能通过圆形轨道的最高点B，则其在B点的速度为多大？ （2）为使过山车安全落入水中，则过山车在C点的最大速度为多少？ （3）某次运动过程中乘客在圆轨道最低点A对座椅的压力为自身重力的3倍，则气垫船落入水中时的速度大小是多少？ 16. 一种离心测速器的简化工作原理如图所示。细杆的一端固定在竖直转轴上的O点，并可随轴一起转动。杆上套有一轻质弹簧，弹簧一端固定于O点，另一端与套在杆上的圆环相连。当测速器稳定工作时，圆环将相对细杆静止，通过圆环的位置可以确定细杆匀速转动的角速度。已知细杆长度，杆与竖直转轴的夹角a始终为，弹簧原长，弹簧劲度系数，圆环质量；弹簧始终在弹性限度内，重力加速度大小取，摩擦力可忽略不计 （1）若细杆和圆环处于静止状态，求圆环到O点的距离； （2）求弹簧处于原长时，细杆匀速转动角速度大小； （3）求圆环处于细杆末端P时，细杆匀速转动的角速度大小。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 连城一中2023-2024学年度下期月考（二）试卷 高一物理试题 （考试时间：75分钟 满分：100分 ） 一、单项选择题：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，只有一项是符合题目要求的。 1. 如图所示，光滑的水平面上，小球m在拉力F的作用下做匀速圆周运动，若小球到达B点时F突然发生变化，下列关于小球的运动的说法正确的是（　　） A. F突然消失，小球将沿轨迹Ba做离心运动 B. F突然变小，小球将沿轨迹Bc做近心运动 C. F突然变大，小球将沿轨迹Bb做离心运动 D. F突然变小，小球将沿轨迹Ba做离心运动 【答案】A 【解析】 【详解】A．在光滑的水平面上，细绳的拉力提供小球圆周运动所需的向心力，当拉力消失，物体受到的合力为零，将沿切线Ba方向做匀速直线运动，故A正确； BD．F突然变小，小球将沿轨迹Bb做离心运动，故BD错误； C．F突然变大，小球将沿轨迹Bc做近心运动，故C错误。 故选A 2. 自行车靠一条链子将两个齿轮连接起来，一辆自行车的齿轮转动示意图如图所示，、是自行车的两个转动齿轮1和2的中心，A和B分别是齿轮1和齿轮2边上一点，其中齿轮1上有一点C，C点到齿轮1中心的距离为齿轮1半径的一半，则（　　） A. A点和B点的线速度大小不相同 B. B点和C点的向心加速度相等 C. B点和C点的向心加速度之比为 D. B点和C点的线速度大小之比为 【答案】D 【解析】 【详解】A．A点和B点是链条传动，线速度大小相等，方向不同，故A错误； D．A点和C点是同轴传动，角速度相同，即 根据 可得 因为 所以 故D正确； BC．因为小齿轮的半径未知，无法比较B、C两点向心加速度的大小，故BC错误。 故选D。 3. 如图甲所示，滚筒洗衣机脱水时，衣物紧贴着滚筒壁在竖直平面内做顺时针方向的匀速圆周运动，可简化为图乙所示模型，A、B分别为衣物经过的最高位置和最低位置，衣物可视为质点。衣物在运动过程中，下列说法正确的是（　　） A. 衣物受到的合力始终为0 B. 衣物在A点时脱水效果比B点好 C. 衣物重力的功率始终不变 D. 合力对衣物做功一定为零 【答案】D 【解析】 【详解】A．衣物所受滚筒的作用力与重力的合力提供向心力，且衣物做匀速圆周运动，向心力大小始终为，故A错误； B．根据牛顿第二定律可得，衣物在A、B位置时所受筒壁的支持力大小分别为 根据牛顿第三定律可知衣物在A位置对滚筒壁的压力比在B位置的小，衣物上的水在B位置时做离心运动的趋势最强，脱水效果最好，故B错误； C．衣物的重力方向竖直向下，在最高点和最低点时，根据 可知，此时的功率为0，而在其他位置，重力与速度有夹角，故重力功率发生变化，故C错误； D．衣物所受滚筒的作用力与重力的合力提供向心力，且方向指向圆心，且速度方向与向心力方向垂直，故合力不做功，故D正确。 故选D。 4. 四个完全相同的小球A、B、C、D均在水平面内做圆锥摆运动。如图甲所示，其中小球A、B在同一水平面内做圆锥摆运动（连接B球的绳较长）；如图乙所示，小球C、D在不同水平面内做圆锥摆运动，但是连接C、D的绳与竖直方向之间的夹角相同（连接D球的绳较长），则下列说法正确的是（　　） A. 小球A、B线速度大小相同 B. 小球A、B角速度相等 C. 小球C、D向心加速度大小不相同 D. 小球D受到绳的拉力大于小球C受到绳的拉力 【答案】B 【解析】 【详解】AB．设小球做圆锥摆运动时，小球与O点的高度差为，细线与竖直方向的夹角为，根据牛顿第二定律可得 解得 小球A、B在同一水平面内做圆锥摆运动，可知相同，小球A、B角速度相等；根据 由于小球A、B做圆周运动的半径不相等，所以小球A、B线速度大小不相等，故A错误，B正确； CD．小球C、D在不同水平面内做圆锥摆运动，但是连接C、D的绳与竖直方向之间的夹角相同，根据牛顿第二定律可得 可得 可知小球C、D向心加速度大小相同；根据 可得 可知小球D受到绳的拉力等于小球C受到绳的拉力，故CD错误。 故选B。 二、双项选择题：本题共4小题，每小题6分，共24分。在每小题给出的四个选项中，有两项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 5. 如图所示，下列有关生活中圆周运动实例分析，其中说法正确的是（　　） A. 甲图中，汽车通过凹形桥的最低点时，速度不能超过 B. 乙图中，“水流星”匀速转动过程中，在最低处水对桶底的压力最小 C. 丙图中，火车转弯超过规定速度行驶时，外轨对轮缘会有挤压作用 D. 丁图中，内表面光滑的固定圆锥筒内（轴线竖直），同一小球先后在A、B所在水平面内做圆周运动，则在两位置小球向心加速度大小相等 【答案】CD 【解析】 【详解】A．甲图中，汽车通过凹形桥最低点时，由牛顿第二定律得 汽车通过凹形桥的最低点时，速度可以超过，此时有，故A错误； B．乙图中，“水流星”匀速转动过程中，设圆心为O，最高点为A，最低点为B，水桶所处位置为C，水桶从A运动到B的过程中，设OC与OA的夹角为，对桶中的水受力分析，沿半径方向，由牛顿第二定律得 从A点运动到B点的过程中，逐渐减小，则桶对水的支持力逐渐增大，由牛顿第三定律可得，水对桶的压力逐渐增大，所以在最低处水对桶底的压力最大，故B错误； C．丙图中，火车按规定速度转弯时，重力和支持力的合力提供向心力，超过规定速度行驶时，重力和支持力的合力不够提供向心力，所以外轨对轮缘产生向里的挤压作用，故C正确； D．丁图中，同一小球在光滑而固定的圆锥筒内的A、B位置先后分别做匀速圆周运动，设圆锥的顶角为，则 解得 则在A、B两位置小球向心加速度相等，故D正确。 故选CD 6. 如图所示为一个半径为5 m的圆盘，正绕其圆心做匀速转动，当圆盘边缘上的一点A处在如图所示位置的时候，在其圆心正上方20 m的高度有一个小球正在向边缘的A点以一定的速度水平抛出，取g=10 m/s2，要使得小球正好落在A点，则（　　） A. 小球平抛的初速度一定是2.5 m/s B. 小球平抛的初速度可能是2.5 m/s C. 圆盘转动的角速度一定是π rad/s D. 圆盘转动的角速度可能是π rad/s 【答案】AD 【解析】 【分析】 【详解】AB．根据 可得 则小球平抛的初速度 故A正确，B错误； CD．根据 解得圆盘转动的角速度 故C错误，D正确。 故选AD。 7. 如图所示，一滑板爱好者沿着倾角为30°的斜坡从静止开始自由下滑，下滑过程中的加速度大小恒为，已知滑板爱好者连同滑板的总质量为m，重力加速度为g。在滑板爱好者（含滑板）沿斜坡下滑距离为L的过程中，下列说法正确的是（ ） A. 滑板爱好者下滑过程中机械能守恒 B. 滑板爱好者减少的重力势能为 C. 滑板爱好者增加的动能为 D. 滑板爱好者减少的机械能为 【答案】CD 【解析】 【详解】A．滑板爱好者下滑过程中的加速度大小为，小于，因此滑板受到滑动摩擦力，机械能不守恒，故A错误； B．滑板爱好者减少的重力势能等于重力所做的功，即减少的重力势能为 故B错误； C．根据动能定理可知，滑板爱好者增加的动能为 故C正确； D．根据牛顿第二定律可得 解得摩擦力大小为 滑板爱好者减少的机械能等于克服摩擦力所做的功，即为 故D正确。 故选CD。 8. 如图所示，在匀速转动的水平圆盘上，沿半径方向放着用细线相连的质量均为m的两个物体A和B，它们分居圆心两侧，与圆心距离分别为RA=r，RB=2r，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，重力加速度大小为g，当圆盘转速加快到两物体刚好还未发生滑动时，下列说法正确的是（　　） A. 此时绳子张力为T=2μmg B. 此时圆盘的角速度为ω= C 此时A所受摩擦力方向沿半径指向圆内 D. 此时烧断绳子，A仍相对盘静止，B将做离心运动 【答案】B 【解析】 【详解】A．两物体角速度相同，根据 所以B所受向心力比A大，当圆盘转速加快到两物体刚好还未发生滑动时，B有背离圆心的离心趋势，A有指向圆心的近心趋势。设此时绳子的张力大小为T，对A、B分别应用牛顿第二定律有 两式联立解得 T=3μmg 故A错误； B．由上面分析可知 解得此时圆盘的角速度为 故B正确； C．此时A有指向圆心的近心趋势，所受摩擦力方向沿半径指向圆外，故C错误； D．A、B以角速度做匀速圆周运动时所需的向心力大小分别为 若此时烧断绳子，A、B所受最大静摩擦力均不足以提供向心力，所以A、B都将做离心运动，故D错误。 故选B。 三、非选择题：共60分，其中9、10、11题为填空题，12、13题为实验题，14~16题为计算题。 9. 如图所示，静止在地球上的物体都要随地球一起转动，a是位于赤道上的一点，b是位于北纬30°的一点，则a、b两点的运动周期___________（填“相同”或“不相同”）；a、b两点的角速度___________（填“相同”或“不相同”）；a、b两点的线速度大小___________（填“相同”或“不相同”）。 【答案】 ①. 相同 ②. 相同 ③. 不相同 【解析】 【详解】[1][2]a、b两点同轴转动，所以a、b两点的运动周期相同，a、b两点的角速度相同； [3]根据 由于a、b两点做圆周运动的半径不相等，则a、b两点的线速度大小不相同。 10. 如图所示，A、B两球穿过光滑水平杆，两球间用一细绳连接，当该装置绕竖直轴匀速转动时，两球在杆上恰好不发生滑动，若两球质量之比，那么A、B两球的运动半径之比为___________ ，线速度大小之比为___________，向心力大小之比为___________。 【答案】 ①. ②. ③. 【解析】 【详解】[1][2][3]两球的角速度相等，由绳子拉力提供所需向心力，所以A、B两球的向心力大小相等，即向心力大小之比为 由 可得A、B两球的运动半径之比为 根据 可得A、B两球的线速度大小之比为 11. 如图所示，竖直平面内固定有一个半径为R的光滑圆环形细管，现给质量为m的小球（直径略小于管内径）一个初速度，使小球在管内做完整的圆周运动，小球通过最高点时的最小速度为___________。小球通过最低点时的最小速度为___________，此时管道对小球的作用力为___________。（已知重力加速度为g） 【答案】 ①. 0 ②. 2 ③. 5mg 【解析】 【详解】[1][2][3]小球通过最高点，当小球受到的支持力与小球重力平衡时，小球通过最高点时的最小速度为0；根据机械能守恒可得 解得小球通过最低点时的最小速度为 小球通过最低点时，根据牛顿第二定律可得 解得此时管道对小球的作用力为 12. 用如图1所示装置研究平抛运动。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上。钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点飞出，落在水平挡板MN上。由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点。为定量研究，建立以水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系。 （1）取平抛运动的起始点为坐标原点，将钢球静置于Q点，钢球的球心对应白纸上的位置即为原点；在确定y轴时___________（选填“需要”或者“不需要”）y轴与重锤线平行； （2）若遗漏记录平抛轨迹的起始点，也可按下述方法处理数据：如图2所示，在轨迹上取A、B、C三点，A、B和B、C的水平间距相等且均为x，测得AB和BC的竖直间距分别是y1和y2，则___________（选填“大于”、“等于”或者“小于”）。可求得钢球平抛的初速度大小为___________（已知当地重力加速度为g，结果用上述字母表示）。 【答案】 ①. 需要 ②. 大于 ③. 【解析】 【详解】（1）[1]因为小球水中方向做自由落体运动，则应使y轴沿着竖直方向，则需要y轴与重锤线平行； （2）[2]因为小球竖直方向做自由落体运动，相邻相等时间内的位移之比为1:3:5:7……，故竖直方向上两个相邻相等时间内的位移之比越来越大，因为遗漏了平抛轨迹的起始点，所以 > [3]根据平抛运动水平方向的运动规律，由于AB和BC的水平间距相等且均为x，则根据 可知小球在AB和BC的运动时间相等，再根据竖直方向的运动规律，利用逐差法可得 解得 13. 如图所示是探究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系的实验装置。转动手柄，可使两侧变速塔轮以及长槽和短槽随之匀速转动。皮带分别套在左右两塔轮上的不同圆盘上，可使两个槽内的小球分别以各自的角速度做匀速圆周运动，其向心力由挡板对小球的弹力提供，球对挡板的反作用力，通过杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺上露出的红白相间的等分格显示出两个球所受向心力的比值。那么： （1）下列实验的实验方法与本实验相同的是___________。（填写正确选项前的字母） A. 验证力的平行四边形定则 B. 验证牛顿第二定律 C. 伽利略对自由落体的研究 （2）若长槽上的挡板B到转轴的距离是挡板A到转轴距离的2倍，长槽上的挡板A和短槽上的挡板C到各自转轴的距离相等。探究向心力和角速度的关系时，若将传动皮带套在两半径之比等于3∶1的轮盘上，将质量相同的小球分别放在挡板A和挡板C，则标尺露出红白相间的等分格数的比值约为___________。若仅改变皮带位置，通过对比皮带位置轮盘半径之比和向心力大小之比，可以发现向心力F与___________成正比。 （3）为了能探究向心力大小的各种影响因素，左、右两侧塔轮___________（选填“需要”或“不需要”）设置半径相同的轮盘。 【答案】（1）B （2） ①. 1∶9 ②. 角速度的平方 （3）需要 【解析】 【小问1详解】 探究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系，采用的实验方法是控制变量法。 A．验证力的平行四边形定则采用的实验方法是等效替代法，故A错误； B．验证牛顿第二定律采用的实验方法是控制变量法，故B正确； C．伽利略对自由落体的研究采用的是实验结合逻辑推导的方法，故C错误。 故选B。 【小问2详解】 [1]若将传动皮带套在两半径之比等于的轮盘上，因两轮盘边缘的线速度相同，则角速度之比为，将质量相同的小球分别放在挡板A和挡板C，则向心力之比为，即标尺露出红白相间的等分格数的比值约为。 [2]若仅改变皮带位置，通过对比皮带位置轮盘半径之比和向心力大小之比，可以发现向心力与角速度的平方成正比。 【小问3详解】 为了能探究向心力大小的各种影响因素，因为要研究角速度一定时向心力与质量或半径的关系，则左右两侧塔轮需要设置半径相同的轮盘。 14. 如图所示，有一辆质量为800kg的小汽车驶上圆弧半径为50m的拱桥.(g = 10m/s2）．求： (1)汽车到达桥顶时速度为5m/s,汽车对桥的压力是多大? (2)汽车以多大速度经过桥顶时便恰好对桥没有压力而腾空? (3)如果拱桥的半径增大到与地球半径一样,汽车要在地面上腾空,速度要多大?(已知地球半径为6400km) 【答案】(1)5000N (2) (3) 【解析】 【分析】 【详解】（1）当车在桥顶时 解得 FN=7600N （2）当车对桥顶的压力FN=0时 解得 （3）当桥的半径变为地球的半径时，解得 15. 如图所示，图1是某游乐场中水上过山车的实物图片，图2是其原理示意图。在原理图中半径为R=8m的圆形轨道固定在离水面高h=3.2m的水平平台上，圆轨道与水平平台相切于A点，A、B分别为圆形轨道的最低点和最高点。过山车（实际是一艘带轮子的气垫小船，可视作质点）高速行驶，先后会通过多个圆形轨道，然后从A点离开圆轨道而进入光滑的水平轨道AC，最后从C点水平飞出落入水中，整个过程刺激惊险，受到很多年轻人的喜爱。已知水面宽度为s=12m，假设运动中不计空气阻力，重力加速度g取10 m/s2，结果可保留根号。 （1）若过山车恰好能通过圆形轨道的最高点B，则其在B点的速度为多大？ （2）为使过山车安全落入水中，则过山车在C点的最大速度为多少？ （3）某次运动过程中乘客在圆轨道最低点A对座椅的压力为自身重力的3倍，则气垫船落入水中时的速度大小是多少？ 【答案】（1）4m/s；（2）15m/s；（3） 【解析】 【分析】 【详解】(1)过山车恰好过最高点时，只受重力，有 则 (2)离开C点后做平抛运动，由 运动时间为 故最大速度为 (3)在圆轨道最低点有 解得 平抛运动竖直速度为 则落水速度为 16. 一种离心测速器简化工作原理如图所示。细杆的一端固定在竖直转轴上的O点，并可随轴一起转动。杆上套有一轻质弹簧，弹簧一端固定于O点，另一端与套在杆上的圆环相连。当测速器稳定工作时，圆环将相对细杆静止，通过圆环的位置可以确定细杆匀速转动的角速度。已知细杆长度，杆与竖直转轴的夹角a始终为，弹簧原长，弹簧劲度系数，圆环质量；弹簧始终在弹性限度内，重力加速度大小取，摩擦力可忽略不计 （1）若细杆和圆环处于静止状态，求圆环到O点的距离； （2）求弹簧处于原长时，细杆匀速转动的角速度大小； （3）求圆环处于细杆末端P时，细杆匀速转动的角速度大小。 【答案】（1）0.05m；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）当细杆和圆环处于平衡状态，对圆环受力分析得 根据胡克定律得 弹簧弹力沿杆向上，故弹簧处于压缩状态，弹簧此时的长度即为圆环到O点的距离 （2）若弹簧处于原长，则圆环仅受重力和支持力，其合力使得圆环沿水平方向做匀速圆周运动。根据牛顿第二定律得 由几何关系得圆环此时转动的半径为 联立解得 （3）圆环处于细杆末端P时，圆环受力分析重力，弹簧伸长，弹力沿杆向下。根据胡克定律得 对圆环受力分析并正交分解，竖直方向受力平衡，水平方向合力提供向心力，则有 ， 由几何关系得 联立解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$