精品解析：山东省威海市乳山市银滩高级中学2023-2024学年高一下学期4月检测物理试题

2023-2024学年度高一级部四月份模块检测 物理试题 本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。满分100分，考试时间90分钟。考试结束后，将答卷纸和答题卡一并交回。 第Ⅰ卷（共40分） 注意事项 1.答题前，考生务必用0.5毫米黑色签字笔将自己的班级、姓名、座号、准考证号填写在答题卡和试卷规定的位置上，并将答题卡上的考号、科目、试卷类型涂好。 2.第Ⅰ卷每小题选出答案后，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，答案不能答在试卷上。 3.第Ⅱ卷必须用0.5毫米黑色签字笔在答卷纸各题的答题区域内作答；不能写在试题卷上，不按以上要求作答的答案无效。 一、单项选择题（本题共8小题，每小题3分，共24分） 1. 下列说法正确的是 A. 两个匀变速直线运动合运动一定是匀变速直线运动 B. 做圆周运动的物体受到的合力不一定指向圆心 C. 一对摩擦力做功的代数和为零 D. 物体竖直向上运动，其机械能一定增加 2. 如图所示，在皮带传送装置中，皮带把物体P匀速传送至高处，在此过程中，下列说法正确的是（　　） A. 摩擦力对物体做正功 B. 支持力对物体做正功 C. 重力对物体做正功 D. 合外力对物体做正功 3. 3月23日下午，北京冬奥会吉祥物冰墎墎和航天员王亚平一起亮相中国空间站“天宫课堂”。这次“天宫课堂”带来好多有趣的实验，拧毛巾形成水膜，液桥演示实验，还有非遗扎染演示等等。下列说法正确的是（　　） A. 王亚平处在平衡状态 B. 中国空间站的运行周期是24h C. 中国空间站比地球同步卫星转的慢 D. 中国空间站运行过程中机械能守恒 4. 质量为小物体在竖直向上的拉力作用下由静止开始运动，拉力随物体上升高度的变化规律如图所示，重力加速度取，不计空气阻力，则物体上升时的速度大小为（　　） A B. C. D. 5. 2020年7月23日，我国首次火星探测任务“天问一号”探测器发射启程，已知火星质量约为地球质量的10%，半径约为地球半径的50%，公转半径约为地球公转半径的1.5倍，不考虑火星自转造成的影响。下列说法正确的是（　　） A. 天问一号的发射速度要大于16.7km/s B. 火星表面的重力加速度约为4m/s2 C. 天问一号在靠近火星表面的轨道上绕行时线速度大小约为500m/s D. 火星的一年约为地球一年的1.5倍 6. 我国在人工智能和无人驾驶技术方面已取得较大突破。为早日实现无人驾驶，某公司对汽车性能进行了一项测试，让质量为m的汽车沿一山坡直线行驶。测试中发现，下坡时若只关掉油门，则汽车的速度保持不变；若以恒定的功率P上坡，则从静止启动做加速运动，发生位移x时速度刚好达到最大值，假设汽车在上坡和下坡过程中所受路面阻力大小恒定且相等，山坡的倾角为，忽略空气阻力的影响，下列说法正确的是（　　） A. 关掉油门后的下坡过程，坡面对汽车的支持力等于 B. 路面对汽车的阻力大小为 C. 上坡过程中，汽车从静止启动到速度刚好增至，所用时间为 D. 上坡过程中，汽车从静止启动到速度刚好增至，所用时间等于 7. 如图，在摩托车越野赛途中的水平路段前方有一个坑，该坑沿摩托车前进方向的水平宽度为3h，其左边缘a点比右边缘b点高0.5h。若摩托车经过a点时的动能为E1，它会落到坑内c点。c与a的水平距离和高度差均为h；若经过a点时的动能为E2，该摩托车恰能越过坑到达b点。等于（　　） A. 20 B. 18 C. 9.0 D. 3.0 8. 如图，一光滑T形架上套有AB两个圆环，质量都是1kg，圆环用长为5m的轻质细绳相连。T形架以图示虚线为轴逆时针转动，初始时绳与水平支架间夹角为53°，现缓慢加大架子的转速，使圆环B的速度为m/s，g取10m/s2，则此过程中架子对AB做功为（　　） A. 10J B. 20J C. 15.4J D. 25.4J 二、多项选择题（本题共4小题，每小题4分，共16分） 9. 如下图所示，在粗糙斜面顶端固定一弹簧，其下端挂一物体，物体在A点处于平衡状态.现用平行于斜面向下的力拉物体，第一次直接拉到B点，第二次将物体先拉到C点，再回到B点。则这两次过程中（　　） A. 重力势能改变量不相等 B. 弹簧的弹性势能改变量相等 C. 摩擦力对物体做的功相等 D. 斜面弹力对物体做功相等 10. 与嫦娥1号、2号月球探测器不同，嫦娥3号是一次性进入距月球表面100km高的圆轨道Ⅰ（不计地球对探测器的影响），运行一段时间后再次变轨，从100km的环月圆轨道Ⅰ，降低到距月球15km的近月点B、距月球100km的远月点A的椭圆轨道Ⅱ，如图所示，为下一步月面软着陆做准备。关于嫦娥3号探测器下列说法正确的是（　　） A. 探测器在轨道Ⅱ经过A点的速度小于经过B点的速度 B. 探测器沿轨道Ⅰ运动过程中，探测器中的科考仪器对其支持面没有压力 C. 探测器从轨道Ⅰ变轨到轨道Ⅱ，在A点应加速 D. 探测器在轨道Ⅱ经过A点时的加速度小于在轨道Ⅰ经过A点时的加速度 11. 如图所示，在水平地面上固定一竖直轻弹簧，弹簧的劲度系数为k，原长为l。质量为m的小球由弹簧的正上方h高处自由下落，与弹簧接触后压缩弹簧，当弹簧的压缩量为x时，小球下落到最低点，整个过程中弹簧一直处在弹性限度内。不计空气阻力，当地的重力加速度为g，则从小球接触弹簧开始到小球下落到最低点的过程中（　　） A. 小球的机械能先增加后减少 B. 小球与弹簧组成的系统机械能守恒 C. 弹簧弹性势能的最大值为mg（h+x） D. 小球下落到距地面高度时动能最大 12. 如图所示，在竖直平面内有一个半径为R的四分之一圆弧轨道BC，与竖直轨道AB和水平轨道CD相切，轨道均光滑．现有长也为R的轻杆，两端固定质量均为m的相同小球a、b（可视为质点），用某装置控制住小球a，使轻杆竖直且小球b与B点等高，然后由静止释放，杆将沿轨道下滑．设小球始终与轨道接触，重力加速度为g．则 A. 下滑过程中a球和b球组成的系统机械能守恒 B. 下滑过程中a球机械能守恒 C. 小球a滑过C点后，a球速度为 D. 从释放至a球滑过C点的过程中，轻杆对b球做功为 三、实验题（本题共2小题，共12分） 13. 使用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律，打出一条纸带如图乙所示．图乙中O是打出的第一个点迹，A、B、C、D、E、F……是依次打出的点迹，量出OE间的距离为l，DF间的距离为s，已知打点计时器打点的周期是T＝0.02 s。 (1)上述物理量如果在实验误差允许的范围内满足关系式________，即验证了重物下落过程中机械能是守恒的。 (2)如果发现图乙中OA距离大约是4 mm，则出现这种情况的原因可能是________，如果出现这种情况，上述的各物理量间满足的关系式可能是________。 14. 为了“探究向心力大小与角速度的关系”，某班级同学分成两个实验小组： 第一小组采用甲图所示的装置进行探究，两个变速塔轮通过皮带连接，转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动，槽内的钢球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对钢球的压力提供向心力，钢球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格显示出两个钢球所受向心力的比值。 第二小组采用乙图所示的装置进行探究，滑块套在水平杆上，可随水平杆一起绕竖直杆做匀速圆周运动，力传感器通过细绳连接滑块，可测绳上拉力F的大小。滑块上固定一遮光片，宽度为d，光电门可以记录遮光片通过的时间，测得旋转半径为r。滑块随杆匀速圆周运动，每经过光电门一次，通过力传感器和光电门就同时获得一组拉力F和角速度ω的数据。 （1）若在某次实验时，两个钢球质量和转动半径相等，图中标尺上红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值为，与皮带连接的两个变速塔轮的半径之比为____________。 （2）第二组同学实验时，某次旋转过程中遮光片经过光电门时的遮光时间为，则滑块的角速度____________（用表示）。若以为纵坐标，以为横坐标，在坐标纸中描出数据点作一条直线如图丙所示。则滑块与水平杆间的滑动摩擦因数为____________（用表示）。 四、计算题（本题共4小题，共48分） 15. 运动员把质量为的足球踢出后（如题图），某人观察它在空中的飞行情况，估计上升的最大高度是，在最高点的速度为。不考虑空气阻力，g取。请你根据这个计算， （1）运动员踢球时对足球做的功； （2）足球在落地时重力的功率。 16. 2022年4月16日， 神舟十三号载人飞船成功返回。我国空间站关键技术完成验证，进入建造阶段。畅想未来，假如宇航员乘坐宇宙飞船到达某行星， 在该行星“北极”距地面h处由静止释放一个小球（引力视为恒力，阻力可忽略），经过时间t落到地面。已知该行星半径为R，自转周期为T，引力常量为G，已知半径为R的球体体积，求： （1）该行星的第一宇宙速度v； （2）该行星的平均密度ρ； （3）如果该行星有一颗同步卫星，其距行星表面的高度H为多少？ 17. 如图所示，从A点以水平速度抛出质量的小物块P（可视为质点），当物块P运动至点时，恰好沿切线方向进入半径、圆心角的固定光滑圆弧轨道，轨道最低点与水平地面相切，点右侧水平地面某处固定挡板上连接一水平轻质弹簧。物块P与水平地面间动摩擦因数为某一定值，取，弹簧始终在弹性限度内，不计空气阻力。求： （1）抛出点A距水平地面的高度； （2）若小物块P第一次压缩弹簧被弹回后恰好能回到点，求弹簧压缩过程中的最大弹性势能。 18. 如图所示，在竖直平面内，斜面与水平面夹角，连接处平滑，右端连接光滑的四分之一圆轨，其半径为。一个质量的小球从A点静止释放。已知A点离水平面高度，段的长，小球与间的动摩擦因数。 （1）若斜面光滑，小球释放后从C点抛出，求小球落在所在的水平面上，落地点距抛出点C的水平位移； （2）若斜面存在摩擦，小球从A点静止释放后，运动到P点刚好离开圆弧轨道，已知，求小球在斜面上克服摩擦力做的功。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2023-2024学年度高一级部四月份模块检测 物理试题 本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。满分100分，考试时间90分钟。考试结束后，将答卷纸和答题卡一并交回。 第Ⅰ卷（共40分） 注意事项 1.答题前，考生务必用0.5毫米黑色签字笔将自己的班级、姓名、座号、准考证号填写在答题卡和试卷规定的位置上，并将答题卡上的考号、科目、试卷类型涂好。 2.第Ⅰ卷每小题选出答案后，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，答案不能答在试卷上。 3.第Ⅱ卷必须用0.5毫米黑色签字笔在答卷纸各题的答题区域内作答；不能写在试题卷上，不按以上要求作答的答案无效。 一、单项选择题（本题共8小题，每小题3分，共24分） 1. 下列说法正确的是 A. 两个匀变速直线运动的合运动一定是匀变速直线运动 B. 做圆周运动的物体受到的合力不一定指向圆心 C. 一对摩擦力做功的代数和为零 D. 物体竖直向上运动，其机械能一定增加 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】A．当两个匀变速直线运动的合加速度与合初速度共线时，合运动为匀变速直线运动；当合加速度与合初速度不共线时，合运动为曲线运动，故A错误； B．做匀速圆周运动的物体合外力全部提供向心力，合外力一定指向圆心；做变速圆周运动时，合外力沿半径方向的分力提供向心力，合外力沿切线方向的分力改变速度的大小，故B正确； C．一对静摩擦力做功的代数和为零，一对滑动摩擦力做的功的代数和为负值，故C错误； D．根据功能关系可知，物体竖直向上运动时，当除重力以外的力的合力向上时，机械能增加，当除重力以外的力的合力向下时，机械能减小，故D错误。 故选B。 2. 如图所示，在皮带传送装置中，皮带把物体P匀速传送至高处，在此过程中，下列说法正确是（　　） A. 摩擦力对物体做正功 B. 支持力对物体做正功 C. 重力对物体做正功 D. 合外力对物体做正功 【答案】A 【解析】 【详解】皮带把物体P匀速传送至高处，根据受力平衡可知，物体受到竖直向下的重力，垂直于皮带接触面向上的支持力，沿皮带向上的静摩擦力；所以重力对物体做负功，支持力对物体不做功，摩擦力对物体做正功，由于物体的动能不变，根据动能定理可知，合外力对物体做功为0。 故选A。 3. 3月23日下午，北京冬奥会吉祥物冰墎墎和航天员王亚平一起亮相中国空间站“天宫课堂”。这次的“天宫课堂”带来好多有趣的实验，拧毛巾形成水膜，液桥演示实验，还有非遗扎染演示等等。下列说法正确的是（　　） A. 王亚平处在平衡状态 B. 中国空间站的运行周期是24h C. 中国空间站比地球同步卫星转的慢 D. 中国空间站运行过程中机械能守恒 【答案】D 【解析】 【详解】A．王亚平和空间站一起绕地球做圆周运动，因此不平衡，故A错误； B．根据万有引力提供向心力有 解得 中国空间站的轨道低于地球同步卫星，因此中国空间站的运行周期小于24h，故B错误； C．根据万有引力提供向心力有 解得 中国空间站的轨道低于地球同步卫星，因此中国空间站比地球同步卫星转的快，故C错误； D．中国空间站运行过程中只受万有引力作用，所以中国空间站运行过程中机械能守恒，故D正确； 故选D。 4. 质量为的小物体在竖直向上的拉力作用下由静止开始运动，拉力随物体上升高度的变化规律如图所示，重力加速度取，不计空气阻力，则物体上升时的速度大小为（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】由题意，根据动能定理可得 又因图像的图线与横轴围成的“面积”表示拉力做的功，可得 代入相关数据，可解得物体上升时的速度大小为 故选B。 5. 2020年7月23日，我国首次火星探测任务“天问一号”探测器发射启程，已知火星质量约为地球质量的10%，半径约为地球半径的50%，公转半径约为地球公转半径的1.5倍，不考虑火星自转造成的影响。下列说法正确的是（　　） A. 天问一号的发射速度要大于16.7km/s B. 火星表面的重力加速度约为4m/s2 C. 天问一号在靠近火星表面的轨道上绕行时线速度大小约为500m/s D. 火星的一年约为地球一年的1.5倍 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】A． 16.7km/s 是第三宇宙速度，达到第三宇宙速度就脱离太阳系，天问一号没有脱离太阳系，因此天问一号的发射速度要小于16.7km/s，故A错误； B．火星表面的重力加速度约为 故B正确； C．天问一号在靠近火星表面的轨道上绕行时线速度大小约为 故C错误； D．由 则火星的一年约为地球一年的 故D错误。 故选B。 6. 我国在人工智能和无人驾驶技术方面已取得较大突破。为早日实现无人驾驶，某公司对汽车性能进行了一项测试，让质量为m的汽车沿一山坡直线行驶。测试中发现，下坡时若只关掉油门，则汽车的速度保持不变；若以恒定的功率P上坡，则从静止启动做加速运动，发生位移x时速度刚好达到最大值，假设汽车在上坡和下坡过程中所受路面阻力大小恒定且相等，山坡的倾角为，忽略空气阻力的影响，下列说法正确的是（　　） A. 关掉油门后下坡过程，坡面对汽车的支持力等于 B. 路面对汽车的阻力大小为 C. 上坡过程中，汽车从静止启动到速度刚好增至，所用时间为 D. 上坡过程中，汽车从静止启动到速度刚好增至，所用时间等于 【答案】C 【解析】 【详解】A．关掉油门下坡的过程，汽车所受支持力 故A错误； B．关闭油门汽车下坡时速度不变，则 上坡达到最大速度时，牵引力与重力沿坡面的分力和阻力的合力平衡，则有 即 故B错误； C．上坡过程中，汽车从静止启动到速度刚好增至，由动能定理 得到 故C正确； D．上坡过程中，汽车做加速度减小的加速运动，平均速度大于，所以运动时间 故D错误。 故选C。 7. 如图，在摩托车越野赛途中的水平路段前方有一个坑，该坑沿摩托车前进方向的水平宽度为3h，其左边缘a点比右边缘b点高0.5h。若摩托车经过a点时的动能为E1，它会落到坑内c点。c与a的水平距离和高度差均为h；若经过a点时的动能为E2，该摩托车恰能越过坑到达b点。等于（　　） A. 20 B. 18 C. 9.0 D. 3.0 【答案】B 【解析】 【详解】有题意可知当在a点动能为E1时，有 根据平抛运动规律有 当在a点时动能为E2时，有 根据平抛运动规律有 联立以上各式可解得 故选B。 8. 如图，一光滑T形架上套有AB两个圆环，质量都是1kg，圆环用长为5m的轻质细绳相连。T形架以图示虚线为轴逆时针转动，初始时绳与水平支架间夹角为53°，现缓慢加大架子的转速，使圆环B的速度为m/s，g取10m/s2，则此过程中架子对AB做功为（　　） A. 10J B. 20J C. 15.4J D. 25.4J 【答案】D 【解析】 【详解】对圆环A受力分析 对圆环B受力分析可知 其中 代入数据知初始时动能为 因此动能增加量为 当圆环B的速度为m/s时，代入数据可知 因此A重力势能增加量为 则此过程中架子对AB做功为 故ABC错误，D正确 故选D。 二、多项选择题（本题共4小题，每小题4分，共16分） 9. 如下图所示，在粗糙斜面顶端固定一弹簧，其下端挂一物体，物体在A点处于平衡状态.现用平行于斜面向下的力拉物体，第一次直接拉到B点，第二次将物体先拉到C点，再回到B点。则这两次过程中（　　） A. 重力势能改变量不相等 B. 弹簧的弹性势能改变量相等 C. 摩擦力对物体做功相等 D. 斜面弹力对物体做功相等 【答案】BD 【解析】 【详解】A．第一次直接将物体拉到B点，第二次将物体先拉到C点，再回到B点，两次初末位置一样，路径不同，根据重力做功的特点只跟始末位置有关，跟路径无关，所以两次重力做功相等，根据重力做功与重力势能变化的关系得：所以两次重力势能改变量相等；故A错误； B．由于两次初末位置一样，即两次对应的弹簧的形变量一样，所以两次弹簧的弹性势能改变量相等，故B正确； C．根据功的定义式得：摩擦力做功和路程有关；两次初末位置一样，路径不同，所以两次摩擦力对物体做的功不相等；故C错误； D．斜面的弹力与物体位移方向垂直，则弹力对物体不做功，即两次斜面弹力对物体做功相等，故D正确； 故选BD。 【点睛】解这类问题的关键要熟悉功能关系，也就是什么力做功量度什么能的变化，并能建立定量关系。我们要正确的对物体进行受力分析，能够求出某个力做的功。 10. 与嫦娥1号、2号月球探测器不同，嫦娥3号是一次性进入距月球表面100km高的圆轨道Ⅰ（不计地球对探测器的影响），运行一段时间后再次变轨，从100km的环月圆轨道Ⅰ，降低到距月球15km的近月点B、距月球100km的远月点A的椭圆轨道Ⅱ，如图所示，为下一步月面软着陆做准备。关于嫦娥3号探测器下列说法正确的是（　　） A. 探测器在轨道Ⅱ经过A点的速度小于经过B点的速度 B. 探测器沿轨道Ⅰ运动过程中，探测器中的科考仪器对其支持面没有压力 C. 探测器从轨道Ⅰ变轨到轨道Ⅱ，在A点应加速 D. 探测器在轨道Ⅱ经过A点时的加速度小于在轨道Ⅰ经过A点时的加速度 【答案】AB 【解析】 【详解】A．根据开普勒第二定律，远月点速度最小，近月点速度最大， A正确； B．探测器沿轨道Ⅰ运动过程中，万有引力提供向心力，探测器中的科考仪器对其支持面没有压力，B正确； C．卫星加速做离心运动，减速做向心运动。卫星从轨道Ⅰ变轨到轨道II的过程中卫星轨道必须减速，C错误； D．在A点探测器产生的加速度都是由万有引力产生的，因为同在A点万有引力大小相等，故不管在哪个轨道上运动，在A点时万有引力产生的加速度大小相等，D错误。 故选AB。 11. 如图所示，在水平地面上固定一竖直轻弹簧，弹簧的劲度系数为k，原长为l。质量为m的小球由弹簧的正上方h高处自由下落，与弹簧接触后压缩弹簧，当弹簧的压缩量为x时，小球下落到最低点，整个过程中弹簧一直处在弹性限度内。不计空气阻力，当地的重力加速度为g，则从小球接触弹簧开始到小球下落到最低点的过程中（　　） A. 小球的机械能先增加后减少 B. 小球与弹簧组成的系统机械能守恒 C. 弹簧弹性势能的最大值为mg（h+x） D. 小球下落到距地面高度时动能最大 【答案】BCD 【解析】 【分析】 【详解】AB．从小球接触弹簧开始到小球下落到最低点的过程中，小球与弹簧组成的系统机械能守恒，弹簧的弹性势能变大，则小球的机械能减少，选项A错误，B正确； C．当小球到达最低点时弹簧的弹性势能最大，由能量关系可知，弹簧弹性势能的最大值等于小球重力势能的减小量，为mg（h+x），选项C正确； D．当小球的重力等于弹簧弹力时，合力为零，加速度为零，此时小球的速度最大，动能最大，即 此时小球距地面高度 选项D正确。 故选BCD。 12. 如图所示，在竖直平面内有一个半径为R的四分之一圆弧轨道BC，与竖直轨道AB和水平轨道CD相切，轨道均光滑．现有长也为R的轻杆，两端固定质量均为m的相同小球a、b（可视为质点），用某装置控制住小球a，使轻杆竖直且小球b与B点等高，然后由静止释放，杆将沿轨道下滑．设小球始终与轨道接触，重力加速度为g．则 A. 下滑过程中a球和b球组成的系统机械能守恒 B. 下滑过程中a球机械能守恒 C. 小球a滑过C点后，a球速度为 D. 从释放至a球滑过C点的过程中，轻杆对b球做功为 【答案】AD 【解析】 【详解】下滑过程中，对两个球组成的系统，只有重力做功，故系统机械能守恒，而单个球机械能均不守恒，故A正确，B错误；以两球为研究对象，由机械能守恒得：，解得：，故C错误；从释放至a球滑过C点的过程中，根据功能关系，可知轻杆对b球做功等于b球机械能的增加量，即，故D正确；故选AD． 【点睛】下滑过程两个球组成的系统，只有重力做功，机械能守恒；根据机械能守恒定律列式求解速度；两个球沿着杆子方向的分速度一直是相等的． 三、实验题（本题共2小题，共12分） 13. 使用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律，打出一条纸带如图乙所示．图乙中O是打出的第一个点迹，A、B、C、D、E、F……是依次打出的点迹，量出OE间的距离为l，DF间的距离为s，已知打点计时器打点的周期是T＝0.02 s。 (1)上述物理量如果在实验误差允许的范围内满足关系式________，即验证了重物下落过程中机械能是守恒的。 (2)如果发现图乙中OA距离大约是4 mm，则出现这种情况的原因可能是________，如果出现这种情况，上述的各物理量间满足的关系式可能是________。 【答案】 ①. gl= ②. 先释放纸带，后接通电源 ③. gl< 【解析】 【分析】 【详解】(1)[1]E点的速度为 根据机械能守恒有 代入得 (2)[2]如果打第一个点时开始自由落体运动，则有 图乙中OA距离大约是4 mm，则打第一个点时，纸带具有一定的初速度了，出现这种情况的原因可能是先释放纸带，再接通电源。 [3]根据机械能守恒有 即有 14. 为了“探究向心力大小与角速度的关系”，某班级同学分成两个实验小组： 第一小组采用甲图所示的装置进行探究，两个变速塔轮通过皮带连接，转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动，槽内的钢球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对钢球的压力提供向心力，钢球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格显示出两个钢球所受向心力的比值。 第二小组采用乙图所示的装置进行探究，滑块套在水平杆上，可随水平杆一起绕竖直杆做匀速圆周运动，力传感器通过细绳连接滑块，可测绳上拉力F的大小。滑块上固定一遮光片，宽度为d，光电门可以记录遮光片通过的时间，测得旋转半径为r。滑块随杆匀速圆周运动，每经过光电门一次，通过力传感器和光电门就同时获得一组拉力F和角速度ω的数据。 （1）若在某次实验时，两个钢球质量和转动半径相等，图中标尺上红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值为，与皮带连接的两个变速塔轮的半径之比为____________。 （2）第二组同学实验时，某次旋转过程中遮光片经过光电门时的遮光时间为，则滑块的角速度____________（用表示）。若以为纵坐标，以为横坐标，在坐标纸中描出数据点作一条直线如图丙所示。则滑块与水平杆间的滑动摩擦因数为____________（用表示）。 【答案】（1） （2） ①. ②. 【解析】 【小问1详解】 由 可得两个钢球质量和转动半径相等，所受向心力的比值为时角速度之比为 与皮带连接的两个变速塔轮的线速度大小相等，由 可得半径之比为 【小问2详解】 [1]某次旋转过程中遮光片经过光电门时的遮光时间为，则滑块的线速度为 故角速度为 [2]由牛顿第二定律 整理可得 当时 解得 四、计算题（本题共4小题，共48分） 15. 运动员把质量为的足球踢出后（如题图），某人观察它在空中的飞行情况，估计上升的最大高度是，在最高点的速度为。不考虑空气阻力，g取。请你根据这个计算， （1）运动员踢球时对足球做的功； （2）足球在落地时重力的功率。 【答案】（1）112.5J；（2）45W 【解析】 【详解】（1）根据动能定理可知，运动员踢球时对足球做的功 （2）足球在落地时的竖直速度为 重力的功率 16. 2022年4月16日， 神舟十三号载人飞船成功返回。我国空间站关键技术完成验证，进入建造阶段。畅想未来，假如宇航员乘坐宇宙飞船到达某行星， 在该行星“北极”距地面h处由静止释放一个小球（引力视为恒力，阻力可忽略），经过时间t落到地面。已知该行星半径为R，自转周期为T，引力常量为G，已知半径为R的球体体积，求： （1）该行星的第一宇宙速度v； （2）该行星的平均密度ρ； （3）如果该行星有一颗同步卫星，其距行星表面的高度H为多少？ 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）根据 可得行星表面的重力加速度 对围绕行星表面做圆周运动的卫星 又 可得该行星的第一宇宙速度 （2）该行星的密度 解得 （3）同步卫星的周期等于该行星自转的周期，则 解得 17. 如图所示，从A点以水平速度抛出质量的小物块P（可视为质点），当物块P运动至点时，恰好沿切线方向进入半径、圆心角的固定光滑圆弧轨道，轨道最低点与水平地面相切，点右侧水平地面某处固定挡板上连接一水平轻质弹簧。物块P与水平地面间动摩擦因数为某一定值，取，弹簧始终在弹性限度内，不计空气阻力。求： （1）抛出点A距水平地面的高度； （2）若小物块P第一次压缩弹簧被弹回后恰好能回到点，求弹簧压缩过程中的最大弹性势能。 【答案】（1）1.6m；（2）14J 【解析】 【分析】 【详解】（1）物体经过点时有 可得 小球运动至点的竖直分位移 A点距地面的高度 （2）以地面为零势面，设物块在水平地面向右的位移为，从点下滑到第一次返回点过程中有 可得 从点下滑到弹簧压缩最短过程中有 18. 如图所示，在竖直平面内，斜面与水平面的夹角，连接处平滑，右端连接光滑的四分之一圆轨，其半径为。一个质量的小球从A点静止释放。已知A点离水平面高度，段的长，小球与间的动摩擦因数。 （1）若斜面光滑，小球释放后从C点抛出，求小球落在所在的水平面上，落地点距抛出点C的水平位移； （2）若斜面存在摩擦，小球从A点静止释放后，运动到P点刚好离开圆弧轨道，已知，求小球在斜面上克服摩擦力做的功。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）小球从A点运动到C点，由动能定理可知 解得 此后小球做平抛运动 联立解得 （2）小球在P点刚好离开圆弧轨道，即小球与圆弧轨道的作用力为零，重力的分量提供向心力 小球从A点到P点的过程中，由动能定理可知 联立解得 即小球在斜面上克服摩擦力做的功。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$