精品解析：山东省临沂市临沂第十八中学2023-2024学年高一下学期5月阶段性测试物理试题

临沂第十八中学2023级5月份阶段性测试 物理试题 第一部分 选择题（共40分） 一、单项选择题：（本题8小题，每小题3分，共24分） 1. 航展飞行表演中的精彩镜头，喷出的烟雾将飞机的运动轨迹显现出来，如图所示，关于这些飞机的运动，以下说法正确的是（　　） A. 飞机所受合外力可能是零 B. 飞机所受合外力沿飞机运动方向 C. 飞机所受合外力一定是变力 D. 飞机的运动速度不变 2. 如图是重庆市某游乐园的摩天轮，假设某乘客坐在座椅上随座舱在竖直面内做匀速圆周运动，整个过程座椅始终保持水平，则（　　） A. 座舱匀速转动过程中，乘客受力平衡 B. 座舱在最低点时，乘客处于失重状态 C. 座舱在最高点时，乘客处于超重状态 D. 座舱在转动过程中，乘客所受合力方向始终指向转轴 3. 如图所示是杂技团一门水平放置的大炮，左前方地面上有一直径为50m的圆形靶区，炮口A在靶区边缘B点正上方7.2m处且正对靶心正上方C点。BD为靶区的一条水平直径，ABOCD五点在同一竖直平面内，现保持炮口位置不变，炮管以炮口为圆心水平旋转，所发射玩具炮弹的速率恒为25m/s。不计炮管口径的大小及炮弹的大小、空气阻力，下列说法正确的是（ ） A. 正对靶心水平射出时炮弹会落到靶心处 B. 炮管与AC方向平行的位置开始水平转动角度等于时，炮弹将落在靶区外 C. 炮管与AC方向平行的位置开始水平转动角度小于时，炮弹一定会落在靶区内 D. 炮管水平转动角度越大，射出去的炮弹单位时间内速度的变化量越大 4. 北京时间2024年1月5日19时20分，我国在酒泉卫星发射中心用快舟一号甲运载火箭，成功将天目一号气象星座15-18星发射升空，卫星顺利进入距地面高度约500km的预定轨道，至此天目一号气象星座阶段组网完毕。取地球静止卫星距地面高度3.6×104km，则气象星座15-18星（　　） A. 与地球静止卫星具有相同的动能 B. 比地球静止卫星具有更大的绕行角速度 C. 与地球静止卫星绕地球转动的周期之比为 D. 环绕地球的速度大于第一宇宙速度 5. 儿童电动汽车启动时，以额定功率沿水平轨道直线加速并达到最大速度，其加速度a与速度倒数的关系图像如图所示。已知电动汽车受到的阻力大小恒为30N，重力加速度g＝10m/s2。则电动汽车的额定功率和最大速度分别为（　　） A. 30W；2m/s B. 30W；4m/s C. 60W；2m/s D. 60W；4m/s 6. 坐过山车时，人体会分泌大量肾上腺素和多巴胺，让人感觉惊险刺激。如图所示，某车厢中游客通过环形轨道攀升的一小段时间内速率不变，则该过程中（　　） A. 该游客所受合力做功为零 B. 该游客所受合力始终为零 C. 该游客的机械能守恒 D. 该游客所受重力的瞬时功率一定变大 7. 如图所示，某同学站在罚球线上，手持篮球保持静止，在裁判员示意后将球斜向上抛出，篮球刚好落入篮筐。篮球从静止到刚好落入篮筐的过程中，已知空气阻力做功为Wf，重力做功为WG，投篮时该同学对篮球做功为W。篮球可视为质点。则在此过程中（　　） A. 篮球重力势能的变化量为 B. 篮球机械能的变化量为 C. 篮球动能的变化量为 D. 篮球在离开手的瞬间机械能最大 8. 为了节能环保，地铁站的进出轨道通常设计成不是水平的，列车进站时就可以借助上坡减速，而出站时借助下坡加速。如图所示，为某地铁两个站点之间节能坡的简化示意图（左右两边对称，每小段坡面都是直线）。在一次模拟实验中，一滑块（可视为质点）以初速度从A站M处出发沿着轨道运动，恰能到达N处。滑块在两段直线轨道交接处平稳过渡，能量损失忽略不计，滑块与各段轨道之间的动摩擦因数均相同，不计空气阻力。重力加速度为g，则根据图中相关信息，若要使滑块恰能到达B站P处，该滑块初速度的大小应调整为（　　） A. B. C. D. 二、多项选择题（本题4小题，每小题4分，共16分。选不全的得2分，多选、错选或者不选的得0分） 9. 小明在操场上练球，把静止的足球斜向上踢出，第一次速度方向与水平方向夹角，第二次速度方向与水平方向夹角，，两次踢出时足球的速率相等，若不计空气阻力，下列判断正确的是（　　） A. 两次踢出足球在空中运动的时间可能相同 B. 两次踢出足球离地面的最大高度一定不同 C. 两次踢出足球的水平射程可能相同 D. 两次踢出足球后到落地前速度变化量一定相同 10. 2021年5月15日中国首次火星探测任务“天问一号”探测器在火星乌托邦平原南部预选着陆区成功着陆。“天问一号”探测器需要通过霍曼转移轨道从地球发送到火星，地球轨道和火星轨道看成圆形轨道，此时霍曼转移轨道悬一个近日点M和近日点P都与地球轨道、火星轨道相切的椭圆轨道（如图所示），在近日点短暂点火后“天问一号”进入霍曼转移轨道，接着“天问一号”沿着这个轨道直至抵达远日点，然后再次点火进入火星轨道。已知万有引力常量为G，太阳质量为m，地球轨道和火星轨道半径分别为r和R，地球、火星、“天问一号”运行方向都为逆时针方向。若只考虑太阳对“天问一号”的作用力，下列说法正确的是（　　） A. 两次点火之间的时间间隔 B. 两次点火喷射方向一次与速度方向相同，一次与速度方向相反 C. “天问一号”在地球轨道上的线速度与在火星轨道上的线速度之比为 D. “天问一号”运行中在转移轨道上M点的加速度与在火星轨上P点的加速度之比为 11. 皮带输送机普遍应用于交通、物流、食品等各行各业，完成物品的传输、装卸工作（如图甲），极大地提高了工作效率。如图乙，水平传送带在电动机带动下以恒定速率v运行，某时刻一个质量为m的快递包裹（可视为质点）以初速度v0（v0<v）从传送带左端滑上传送带。若从包裹滑上传送带开始计时，t0时刻物体的速度达到v，快递包裹与传送带间的动摩擦因数为。则该快递包裹在传送带上运动的过程中（　　） A. 物体先受到滑动摩擦力的作用，后受到静摩擦力的作用 B. 0～t0时间内，物体所受摩擦力对物体做功的功率越来越大 C. 若仅增大物体的初速度v0（v0仍小于v），则物体被传送的整个过程中传送带对物体所做的功也一定增加 D. 电动机因传送该包裹而多消耗的电能为mgvt0 12. 如图所示，是一儿童游戏机的工作示意图。光滑游戏面板与水平面成夹角，半径为R的四分之一圆弧轨道BC与AB管道相切于B点，C点为圆弧轨道最高点，轻弹簧下端固定在AB管道的底端，上端系一轻绳，绳通过弹簧内部连一轻质手柄P将球投入AB管内，缓慢下拉手柄使弹簧被压缩，释放手柄，弹珠被弹出，与游戏面板内的障碍物发生一系列碰撞后落入弹槽里，根据入槽情况可以获得不同的奖励。假设所有轨道均光滑，忽略空气阻力，弹珠视为质点。某次缓慢下拉手柄，使弹珠距B点为L，释放手柄，弹珠被弹出，到达C点速度为v。已知弹珠的质量为m，当地重力加速度为g。下列说法正确的是（ ） A. 弹珠从释放手柄到离开弹簧的过程中，弹簧弹力一直做正功，弹珠动能一直增大 B. 调整手柄的位置，可以使弹珠从C点离开后做匀变速直线运动，直到碰到障碍物 C. 弹珠脱离弹簧的瞬间，其动能和重力势能之和达到最大 D. 此过程中，弹簧的最大弹性势能为 三、实验题 13. 如图甲所示是某同学探究做圆周运动的物体的质量、向心力、轨道半径及线速度关系的实验装置，圆柱体放置在水平光滑圆盘上做匀速圆周运动。力传感器测量向心力F，速度传感器测量圆柱体的线速度大小v，该同学通过保持圆柱体质量和运动半径不变，来探究向心力F与线速度大小v的关系。 （1）该同学采用的实验方法为______。 A．等效替代法 B．控制变量法 C．理想化模型法 D．微元法 （2）改变线速度大小v，多次测量，该同学测出了五组F、v数据，如下表所示： 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 0.88 2.00 3.50 5.50 7.90 该同学对数据分析后，在图乙坐标纸上描出了五个点。 ①在以上图乙中作出图线______； ②若圆柱体运动半径，由作出的的图线可得圆柱体的质量______kg。（保留两位有效数字） 14. 如图为某实验小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律的装置，实验的主要步骤有： A．将气垫导轨放在水平桌面上并调至水平； B．测出挡光条的宽度d； C．分别测出滑块与挡光条的总质量M及托盘与砝码的总质量m； D．将滑块移至图示位置，测出挡光条到光电门的距离l； E．由静止释放滑块，读出挡光条通过光电门的时间t； F．改变挡光条到光电门的距离，重复步骤D、E，测出多组l和t。已知重力加速度为g，请回答下列问题： （1）本实验中______（填“需要”或“不需要”）满足m远小于M。 （2）若某次测得挡光条到光电门的距离为L，挡光条通过光电门的时间为，滑块由静止释放至光电门的过程，系统的重力势能减少了______；若系统机械能守恒，应满足______（用以上物理量表示）。 （3）若利用图像法处理实验数据，下列选项中能符合实验要求的是（　　） A. B. C. D. 四、计算题（共4小题，解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须写出明确的数值和单位。） 15. 调速器可用来控制电动机的转速，其结构如图所示。圆筒状的外壳固定不动，中心转轴随电动机旋转，轴上两侧各有一轻质细杆，其上端与中心转轴链接，下端各有一个质量为的摆锤，两细杆与中心转轴恒在同一平面，且此平面随中心转轴旋转时，细杆可以自由张开或合拢。当张角时，摆锤恰好与外壳接触；当转速足够大时，摆锤会贴紧外壳，并对外壳施力，通过传感器传递电动机转速过大的信息。已知外壳的内径为，重力加速度。 （1）当摆锤恰好与外壳接触时，求中心转轴的角速度； （2）当中心转轴以角速度旋转时，求任一摆锤对外壳施加压力的大小。 16. 拖把是由拖杆和拖把头构成的清洁工具。某同学保持拖杆与水平方向的夹角θ=53°，用沿拖杆方向的恒力F=40N推动拖把头，使其由静止开始在水平地面沿直线运动位移s=2m，如图所示。已知拖把头的质量m=2kg，拖杆质量不计，拖把头与地面间的摩擦力f=16N，取重力加速度大小g=10m/s2，sin53°=0.8，cos53°=0.6，求该过程 （1）恒力F做的功W； （2）恒力F做功的平均功率P。 17. 如图所示，滑雪道AB由坡道和水平道组成，且平滑连接，坡道倾角均为45°。平台BC与缓冲斜坡CD相连，平台BC的长度，斜坡CD的长度。若滑雪者（视为质点）从P点由静止开始下滑，恰好到达B点。现滑雪者从A点由静止开始下滑，从B点飞出。若A、P两点间的距离，滑雪者与滑道间的动摩擦因数，取重力加速度大小，不计空气阻力。 （1）求滑雪者从A点运动到P点的时间t； （2）求滑雪者从B点飞出后在空中运动过程中的最小速度； （3）若滑雪者从B点飞出后，经过，落在斜坡CD上，求斜坡CD倾角的正切值。 18. 如图所示，用轻绳将足够长的木板B与小物体C连接，B由静止开始运动的同时，小物体A从B的右端开始向左运动。已知A的质量为，初速度为。A、B间动摩擦因数为，B的质量为，刚开始运动时B距滑轮，B碰滑轮后静止。C的质量为，刚开始运动时，C距地面，C撞地面后静止。忽略A、B以外的一切摩擦，取，求： （1）A滑上B后，A、B加速度的大小和； （2）A滑上到离开木板B的时间； （3）A在B上滑行因摩擦而产生的热量。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 临沂第十八中学2023级5月份阶段性测试 物理试题 第一部分 选择题（共40分） 一、单项选择题：（本题8小题，每小题3分，共24分） 1. 航展飞行表演中的精彩镜头，喷出的烟雾将飞机的运动轨迹显现出来，如图所示，关于这些飞机的运动，以下说法正确的是（　　） A. 飞机所受合外力可能是零 B. 飞机所受合外力沿飞机运动方向 C. 飞机所受合外力一定是变力 D. 飞机的运动速度不变 【答案】C 【解析】 【详解】B．飞机做曲线运动，则所受合外力方向与速度方向不共线，故B错误； AC．飞机轨迹是抛物线的时候才是匀变速曲线运动，图中飞机轨迹为螺旋线，所受合外力不断变化，不可能是零，故A错误，C正确； D．飞机的运动速度方向不断变化，则速度不断变化，故D错误。 故选C。 2. 如图是重庆市某游乐园的摩天轮，假设某乘客坐在座椅上随座舱在竖直面内做匀速圆周运动，整个过程座椅始终保持水平，则（　　） A. 座舱匀速转动过程中，乘客受力平衡 B. 座舱在最低点时，乘客处于失重状态 C. 座舱在最高点时，乘客处于超重状态 D. 座舱在转动过程中，乘客所受合力方向始终指向转轴 【答案】D 【解析】 【详解】A．座舱匀速转动过程中，乘客合力提供向心力，不为零，不是平衡状态，故A错误； BCD．根据题意可知，乘客随座舱在竖直面内做匀速圆周运动，转动过程中，乘客的加速度方向指向圆心，所受合力方向始终指向转轴；则乘客在圆心所在水平线之上具有向下的加速度，处于失重状态，即座舱在最高点时，乘客处于失重状态，乘客在圆心所在水平线之下具有向上的加速度，处于超重状态，即座舱在最低点时，乘客处于超重状态，故BC错误D正确。 故选D。 3. 如图所示是杂技团一门水平放置的大炮，左前方地面上有一直径为50m的圆形靶区，炮口A在靶区边缘B点正上方7.2m处且正对靶心正上方C点。BD为靶区的一条水平直径，ABOCD五点在同一竖直平面内，现保持炮口位置不变，炮管以炮口为圆心水平旋转，所发射玩具炮弹的速率恒为25m/s。不计炮管口径的大小及炮弹的大小、空气阻力，下列说法正确的是（ ） A. 正对靶心水平射出时炮弹会落到靶心处 B. 炮管与AC方向平行的位置开始水平转动角度等于时，炮弹将落在靶区外 C. 炮管与AC方向平行的位置开始水平转动角度小于时，炮弹一定会落在靶区内 D. 炮管水平转动角度越大，射出去的炮弹单位时间内速度的变化量越大 【答案】C 【解析】 【详解】A．由平抛运动规律 联立可得 所以正对靶心水平射出时炮弹不会落到靶心处，A错误； BC．如图当炮弹恰好落在靶区边缘时，速度方向与BD的夹角为 解得 故炮管与AC方向平行的位置开始水平转动角度小于时，炮弹一定会落在靶区内，B错误，C正确； D．射出去的炮弹单位时间内速度的变化量为 即单位时间内，速度变化量相等，D错误。 故选C。 4. 北京时间2024年1月5日19时20分，我国在酒泉卫星发射中心用快舟一号甲运载火箭，成功将天目一号气象星座15-18星发射升空，卫星顺利进入距地面高度约500km的预定轨道，至此天目一号气象星座阶段组网完毕。取地球静止卫星距地面高度3.6×104km，则气象星座15-18星（　　） A. 与地球静止卫星具有相同的动能 B. 比地球静止卫星具有更大的绕行角速度 C. 与地球静止卫星绕地球转动的周期之比为 D. 环绕地球的速度大于第一宇宙速度 【答案】B 【解析】 【详解】A．由于气象星座15-18星的质量未知，所以无法比较其与地球静止卫星的动能大小，故A错误； B．设地球质量为，卫星的轨道半径为，根据 可得地球卫星的角速度大小为 由于气象星座15-18星的轨道半径小于地球静止卫星的轨道半径，所以可知其比地球静止卫星具有更大的绕行角速度，故B正确； C．根据开普勒第三定律，可知 设地球半径为，结合题中数据可得，气象星座15-18星与地球静止卫星绕地球转动的周期之比为 故C错误； D．根据地球的第一宇宙速度定义，可知 得地球第一宇宙速度大小 由于气象星座15-18星的轨道半径大于地球半径，所以其环绕地球的速度小于第一宇宙速度，故D错误。 故选 B。 5. 儿童电动汽车启动时，以额定功率沿水平轨道直线加速并达到最大速度，其加速度a与速度倒数的关系图像如图所示。已知电动汽车受到的阻力大小恒为30N，重力加速度g＝10m/s2。则电动汽车的额定功率和最大速度分别为（　　） A. 30W；2m/s B. 30W；4m/s C. 60W；2m/s D. 60W；4m/s 【答案】C 【解析】 【详解】设电动玩具汽车的额定功率为P，受到的阻力大小为f，根据牛顿第二定律可得 又 联立可得 根据图像可得 ， 解得 ， 当牵引力等于阻力时，速度到达最大，则有 故选C。 6. 坐过山车时，人体会分泌大量肾上腺素和多巴胺，让人感觉惊险刺激。如图所示，某车厢中游客通过环形轨道攀升的一小段时间内速率不变，则该过程中（　　） A. 该游客所受合力做功为零 B. 该游客所受合力始终为零 C. 该游客的机械能守恒 D. 该游客所受重力的瞬时功率一定变大 【答案】A 【解析】 【详解】A．根据题意可知，由于游客速率不变，则动能变化量为零，由动能定理可知，该游客所受合力做功为零，故A正确； B．由于游客速率不变，游客做匀速圆周运动，该游客所受合力不为零，指向圆心提供做圆周运动的向心力，故B错误； C．游客匀速率上升，动能不变，重力势能增加，则该游客的机械能增加，故C错误； D．若游客在环形轨道下半部分爬升，竖直分速度逐渐增大，重力的瞬时功率变大，若游客在环形轨道上半部分爬升，竖直分速度逐渐减小，重力的瞬时功率减小，故D错误。 故选A。 7. 如图所示，某同学站在罚球线上，手持篮球保持静止，在裁判员示意后将球斜向上抛出，篮球刚好落入篮筐。篮球从静止到刚好落入篮筐的过程中，已知空气阻力做功为Wf，重力做功为WG，投篮时该同学对篮球做功为W。篮球可视为质点。则在此过程中（　　） A. 篮球重力势能的变化量为 B. 篮球机械能的变化量为 C. 篮球动能的变化量为 D. 篮球在离开手的瞬间机械能最大 【答案】D 【解析】 【详解】A．篮球重力势能的增量等于克服重力做功，即为-WG，故A错误； B．篮球机械能的变化量等于阻力做功与同学对篮球做功之和，即为W+Wf，故B错误； C．根据动能定理可知，篮球动能的增量等于合外力的功，即为W+WG+Wf，故C错误； D．由于篮球有空气阻力做功，则篮球在出手时刻的机械能最大，故D正确。 故选D。 8. 为了节能环保，地铁站的进出轨道通常设计成不是水平的，列车进站时就可以借助上坡减速，而出站时借助下坡加速。如图所示，为某地铁两个站点之间节能坡的简化示意图（左右两边对称，每小段坡面都是直线）。在一次模拟实验中，一滑块（可视为质点）以初速度从A站M处出发沿着轨道运动，恰能到达N处。滑块在两段直线轨道交接处平稳过渡，能量损失忽略不计，滑块与各段轨道之间的动摩擦因数均相同，不计空气阻力。重力加速度为g，则根据图中相关信息，若要使滑块恰能到达B站P处，该滑块初速度的大小应调整为（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】质量为m的物体在长度为s、倾角为的粗糙斜面上滑行时，克服摩擦力做功 是斜面底边的长度，则滑块从M恰好到N由动能定理得 解得 若要使滑块从M恰能到达B站P处，设该滑块初速度的大小应调整为，由动能定理得 解得 故选B。 二、多项选择题（本题4小题，每小题4分，共16分。选不全的得2分，多选、错选或者不选的得0分） 9. 小明在操场上练球，把静止的足球斜向上踢出，第一次速度方向与水平方向夹角，第二次速度方向与水平方向夹角，，两次踢出时足球的速率相等，若不计空气阻力，下列判断正确的是（　　） A. 两次踢出足球在空中运动的时间可能相同 B. 两次踢出足球离地面的最大高度一定不同 C. 两次踢出足球的水平射程可能相同 D. 两次踢出足球后到落地前速度变化量一定相同 【答案】BC 【解析】 【详解】A．设两次的初速度大小为，足球做斜抛运动，两次足球到达最高点的时间分别为 ， 两次踢出足球在空中运动的时间为 可得，故A错误； B．对两次踢出足球离地面的最大高度分别有 解得 ， 可得，故B正确； C．两次踢出足球的水平射程分别为 根据数学知识可知当时有 此时，故C正确； D．足球在空中只受到重力作用，加速度等于重力加速度，故两次踢出足球后到落地前速度变化量分别为 可得，故D错误。 故选BC。 10. 2021年5月15日中国首次火星探测任务“天问一号”探测器在火星乌托邦平原南部预选着陆区成功着陆。“天问一号”探测器需要通过霍曼转移轨道从地球发送到火星，地球轨道和火星轨道看成圆形轨道，此时霍曼转移轨道悬一个近日点M和近日点P都与地球轨道、火星轨道相切的椭圆轨道（如图所示），在近日点短暂点火后“天问一号”进入霍曼转移轨道，接着“天问一号”沿着这个轨道直至抵达远日点，然后再次点火进入火星轨道。已知万有引力常量为G，太阳质量为m，地球轨道和火星轨道半径分别为r和R，地球、火星、“天问一号”运行方向都为逆时针方向。若只考虑太阳对“天问一号”的作用力，下列说法正确的是（　　） A. 两次点火之间的时间间隔 B. 两次点火喷射方向一次与速度方向相同，一次与速度方向相反 C. “天问一号”在地球轨道上的线速度与在火星轨道上的线速度之比为 D. “天问一号”运行中在转移轨道上M点的加速度与在火星轨上P点的加速度之比为 【答案】AC 【解析】 【详解】A．设霍曼转移轨道周期为，地球公转周期为，由开普勒第三定律 和地球公转与周期关系 解得两次点火之间的时间间隔为 故A正确； B．两次点火喷射都使“天问一号”加速，所以喷射方向都与速度方向相反，故B错误； CD．根据牛顿第二定律 得 则“天问一号”在地球轨道上的线速度与在火星轨道上的线速度之比为；“天问一号”运行中在转移轨道上M点的加速度与在火星轨道上P点的加速度之比为，故C正确，D错误。 故选AC。 11. 皮带输送机普遍应用于交通、物流、食品等各行各业，完成物品的传输、装卸工作（如图甲），极大地提高了工作效率。如图乙，水平传送带在电动机带动下以恒定速率v运行，某时刻一个质量为m的快递包裹（可视为质点）以初速度v0（v0<v）从传送带左端滑上传送带。若从包裹滑上传送带开始计时，t0时刻物体的速度达到v，快递包裹与传送带间的动摩擦因数为。则该快递包裹在传送带上运动的过程中（　　） A. 物体先受到滑动摩擦力的作用，后受到静摩擦力的作用 B. 0～t0时间内，物体所受摩擦力对物体做功的功率越来越大 C. 若仅增大物体的初速度v0（v0仍小于v），则物体被传送的整个过程中传送带对物体所做的功也一定增加 D. 电动机因传送该包裹而多消耗的电能为mgvt0 【答案】BD 【解析】 【详解】A．由题意可知，物体先受向右滑动摩擦力做加速运动，速度与传送带相同后做匀速运动，匀速运动阶段不受摩擦力，故A错误； B．0～t0时间内，物体所受摩擦力恒定为mg，物体速度越来越大，摩擦力做功功率为 可知摩擦力对物体做功的功率越来越大，故B正确； C．由动能定理知，整个过程中传送带对物体所做的功等于物体动能的增量，所以v0增大，而末速度不变，动能增量减小，传送带对物体做的功减小，故C错误； D．电动机因传送该包裹而多消耗的电能等于传送带克服物体摩擦力所做的功。在0～t0时间内，传送带的位移为 克服摩擦力所做的功为 故D正确。 故选BD。 12. 如图所示，是一儿童游戏机的工作示意图。光滑游戏面板与水平面成夹角，半径为R的四分之一圆弧轨道BC与AB管道相切于B点，C点为圆弧轨道最高点，轻弹簧下端固定在AB管道的底端，上端系一轻绳，绳通过弹簧内部连一轻质手柄P将球投入AB管内，缓慢下拉手柄使弹簧被压缩，释放手柄，弹珠被弹出，与游戏面板内的障碍物发生一系列碰撞后落入弹槽里，根据入槽情况可以获得不同的奖励。假设所有轨道均光滑，忽略空气阻力，弹珠视为质点。某次缓慢下拉手柄，使弹珠距B点为L，释放手柄，弹珠被弹出，到达C点速度为v。已知弹珠的质量为m，当地重力加速度为g。下列说法正确的是（ ） A. 弹珠从释放手柄到离开弹簧的过程中，弹簧弹力一直做正功，弹珠动能一直增大 B. 调整手柄的位置，可以使弹珠从C点离开后做匀变速直线运动，直到碰到障碍物 C. 弹珠脱离弹簧的瞬间，其动能和重力势能之和达到最大 D. 此过程中，弹簧的最大弹性势能为 【答案】CD 【解析】 【详解】A．弹珠从释放手柄到离开弹簧的过程中，弹簧弹力一直做正功，弹力先大于重力的分力，弹珠向上先加速运动，后弹力小于重力的分力，弹珠向上做减速运动，则弹珠动能先增大后减小，选项A错误； B．弹珠从C点离开后速度水平，合力方向沿斜面向下，可知弹珠做匀变速曲线运动，直到碰到障碍物，选项B错误； C．弹珠向上运动到离开弹簧的过程，只有重力和弹力做功，则弹珠的动能、重力势能和弹簧的弹性势能之和守恒，则弹珠脱离弹簧的瞬间，弹性势能为零，则其动能和重力势能之和达到最大，选项C正确； D．此过程中，由能量关系可知，弹簧的最大弹性势能为 选项D正确。 故选CD。 三、实验题 13. 如图甲所示是某同学探究做圆周运动的物体的质量、向心力、轨道半径及线速度关系的实验装置，圆柱体放置在水平光滑圆盘上做匀速圆周运动。力传感器测量向心力F，速度传感器测量圆柱体的线速度大小v，该同学通过保持圆柱体质量和运动半径不变，来探究向心力F与线速度大小v的关系。 （1）该同学采用的实验方法为______。 A．等效替代法 B．控制变量法 C．理想化模型法 D．微元法 （2）改变线速度大小v，多次测量，该同学测出了五组F、v数据，如下表所示： 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 0.88 2.00 3.50 5.50 7.90 该同学对数据分析后，在图乙坐标纸上描出了五个点。 ①在以上图乙中作出图线______； ②若圆柱体运动半径，由作出的的图线可得圆柱体的质量______kg。（保留两位有效数字） 【答案】 ①. B ②. ③. 【解析】 【详解】（1）[1]实验中研究向心力和速度的关系，保持圆柱体质量和运动半径不变，采用的是控制变量法。 故选B。 （2）①[2]针对题目中坐标纸上描出的五个点，连线得到如下图所示 ②[3]根据向心力的公式可知图线的斜率 代入图线上随意两点坐标，例如和以及可得 14. 如图为某实验小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律的装置，实验的主要步骤有： A．将气垫导轨放在水平桌面上并调至水平； B．测出挡光条的宽度d； C．分别测出滑块与挡光条的总质量M及托盘与砝码的总质量m； D．将滑块移至图示位置，测出挡光条到光电门的距离l； E．由静止释放滑块，读出挡光条通过光电门的时间t； F．改变挡光条到光电门的距离，重复步骤D、E，测出多组l和t。已知重力加速度为g，请回答下列问题： （1）本实验中______（填“需要”或“不需要”）满足m远小于M。 （2）若某次测得挡光条到光电门的距离为L，挡光条通过光电门的时间为，滑块由静止释放至光电门的过程，系统的重力势能减少了______；若系统机械能守恒，应满足______（用以上物理量表示）。 （3）若利用图像法处理实验数据，下列选项中能符合实验要求的是（　　） A. B. C. D. 【答案】（1）不需要 （2） ①. mgL ②. （3）D 【解析】 【小问1详解】 本实验中研究滑块和托盘以及砝码系统的机械能守恒问题，则不需要满足m远小于M。 【小问2详解】 系统的重力势能减少量 若系统机械能守恒，应满足 【小问3详解】 根据 即 可知选项D正确。 四、计算题（共4小题，解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须写出明确的数值和单位。） 15. 调速器可用来控制电动机的转速，其结构如图所示。圆筒状的外壳固定不动，中心转轴随电动机旋转，轴上两侧各有一轻质细杆，其上端与中心转轴链接，下端各有一个质量为的摆锤，两细杆与中心转轴恒在同一平面，且此平面随中心转轴旋转时，细杆可以自由张开或合拢。当张角时，摆锤恰好与外壳接触；当转速足够大时，摆锤会贴紧外壳，并对外壳施力，通过传感器传递电动机转速过大的信息。已知外壳的内径为，重力加速度。 （1）当摆锤恰好与外壳接触时，求中心转轴的角速度； （2）当中心转轴以角速度旋转时，求任一摆锤对外壳施加压力的大小。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）根据牛顿第二定律可知 当张角时，解得 （2）当中心转轴以角速度旋转时，根据牛顿第二定律可知 ， 解得 根据牛顿第三定律可知任一摆锤对外壳施加压力的大小 16. 拖把是由拖杆和拖把头构成的清洁工具。某同学保持拖杆与水平方向的夹角θ=53°，用沿拖杆方向的恒力F=40N推动拖把头，使其由静止开始在水平地面沿直线运动位移s=2m，如图所示。已知拖把头的质量m=2kg，拖杆质量不计，拖把头与地面间的摩擦力f=16N，取重力加速度大小g=10m/s2，sin53°=0.8，cos53°=0.6，求该过程 （1）恒力F做的功W； （2）恒力F做功的平均功率P。 【答案】（1）W=48J；（2）P=48W 【解析】 【详解】（1）恒力F做的功 解得 W=48J （2）根据牛顿第二定律得 由运动学公式得 恒力F做功的平均功率P 联立代入相关已知数据解得 P=48W 17. 如图所示，滑雪道AB由坡道和水平道组成，且平滑连接，坡道倾角均为45°。平台BC与缓冲斜坡CD相连，平台BC的长度，斜坡CD的长度。若滑雪者（视为质点）从P点由静止开始下滑，恰好到达B点。现滑雪者从A点由静止开始下滑，从B点飞出。若A、P两点间的距离，滑雪者与滑道间的动摩擦因数，取重力加速度大小，不计空气阻力。 （1）求滑雪者从A点运动到P点的时间t； （2）求滑雪者从B点飞出后在空中运动过程中的最小速度； （3）若滑雪者从B点飞出后，经过，落在斜坡CD上，求斜坡CD倾角的正切值。 【答案】（1）2.5s；（2）12m/s；（3）0.75 【解析】 【详解】（1）滑雪者从A点到点做匀加速直线运动，由牛顿第二定律有 解得 由公式 解得 （2）由于滑雪者从点由静止开始下滑，恰好到达点，因此该过程合力做的功为0，当滑雪者从A点下滑时，到达点有 此后滑雪者在上升的过程中速度变小，到达最高点时速度最小，由运动的分解可知 （3）设滑雪者从点飞出后在空中运动的时间为，水平方向有 竖直方向有 则斜坡倾角的正切值为 18. 如图所示，用轻绳将足够长的木板B与小物体C连接，B由静止开始运动的同时，小物体A从B的右端开始向左运动。已知A的质量为，初速度为。A、B间动摩擦因数为，B的质量为，刚开始运动时B距滑轮，B碰滑轮后静止。C的质量为，刚开始运动时，C距地面，C撞地面后静止。忽略A、B以外的一切摩擦，取，求： （1）A滑上B后，A、B加速度的大小和； （2）A滑上到离开木板B的时间； （3）A在B上滑行因摩擦而产生的热量。 【答案】（1），；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）小物体从B的右端开始向左运动，所受重力和支持力平衡，所受B对它的摩擦力就等于合力，根据牛顿第二定律得 对B分析，竖直方向平衡，水平受到轻绳的拉力，以及对它的摩擦力，根据牛顿第二定律得 对C分析，受到重力和轻绳拉力，也为，另外C下落过程的加速度大小等于B的加速度大小，根据牛顿第二定律得 联立解得 （2）设开始向左减速运动了速度减为，则 设这1s内向左运动的距离为，则 设这1s内B向右加速运动的距离为，则 设相对B向左滑动的距离为 ，则 设B这1s末的速度为，则 1s后向右加速直到和B的速度相等，设从速度为加速到和B速度相等所用时间为，相等的速度为，则 代入数据解得 设时间内向右加速运动的位移为，则 设时间内B向右加速运动的位移为，则 相对B在内向左滑动的距离为，则 在和时间内B向右运动的距离为 正好等于H，C刚好落地，设之后AB一起向右匀速运动了，则 设匀速运动所用时间为，则 末B碰滑轮后静止，在B上以加速度减速运动，设运动了时间离开B，有 代入数据解得 故A从滑上到离开木板B的时间 （3）因摩擦而产生的热量等于摩擦力乘以相对距离 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $