精品解析：黑龙江省哈尔滨师范大学附属中学校2023-2024学年高一下学期期末物理试题

哈师大附中高一学年下期末考试 物理试题 一、单选题 1. 如图所示，小球由静止从同一出发点到达相同的终点，发现小球从B轨道滑下用时最短，C轨道次之，A轨道最长，B轨道轨迹被称为最速降线，设计师在设计过山车时大多采用B轨道。若忽略各种阻力，下列说法正确的是（　　） A. 沿A轨道下滑，小球所受支持力做功最多 B. 沿B轨道下滑，小球所受合力做功最多 C. 沿不同轨道下滑时，小球末速度的大小只与下滑的高度有关 D. 沿不同轨道下滑时，小球重力势能的变化量只与零势能面的选取有关 2. 我校举行教职工排球比赛，如图是我校排球队许老师在排球比赛中的精彩掠影，许老师经历了加速跑、起跳、击球三段过程，且排球击出后的速度比击出前大，下列说法正确的是（　　） A. 加速跑阶段，地面静摩擦力对许老师做正功 B. 起跳阶段，地面支持力对许老师做正功 C. 击球全过程，许老师对排球不做功 D. 从起跑到击球前，许老师消耗的生物能（ATP）大于自身机械能增加量 3. “两江四岸”烟花活动中，某同学用手机录制了一段烟花运动视频，经电脑处理得到某一烟花的运动轨迹如图所示，其中最高点切线水平，点切线竖直，由图可知（　　） A. 该烟花由点运动到点过程中，水平方向匀速运动 B. 该烟花由点运动到点过程中，其机械能守恒 C. 该烟花在点的加速度方向竖直向下 D. 该烟花在点处于失重状态 4. 如图为某卫星变轨前后的示意图，变轨前Ⅰ轨道为近地圆轨道，地球半径为R，F为地心，在Ⅰ轨道上A点点火加速后变为椭圆Ⅱ轨道，B为椭圆轨道远地点，。则（　　） A. Ⅱ轨道上A点速度大于11.2km/s B. Ⅱ轨道上A、B两点线速度大小之比为1∶3 C. Ⅱ轨道周期是Ⅰ轨道周期两倍 D. 在B点要变轨到更高的圆轨道，需要点火使卫星加速 5. 如图所示，一劲度系数轻质弹性绳上端固定在天花板上O点，原长时下端刚好在A点，A点处固定一光滑钢钉。在弹性绳下端挂一质量为的物块，物块静止在地面上B点，A、B间距离，物块与地面间动摩擦因数，现用一水平向右的外力拉动物块向右运动0.4m到C点，，关于该过程摩擦生热Q的计算正确的是（　　） A. B. C. D. 6. 如图所示为汽车在水平路面上启动过程中的速度图像，Oa为过原点的倾斜直线，ab段表示以额定功率行驶时的加速阶段，bc段是与ab段相切的水平直线，则下述说法正确的是（　　） A. 时间内汽车做匀加速运动且功率恒定 B. 时间内汽车牵引力做功为 C. 时间内的平均速度为 D. 在全过程中时刻的牵引力及其功率都是最大值，时间内牵引力最小 7. 真空中两点电荷分别放在x轴上的O点和M点，两电荷连线上各点电势随x变化的关系如图所示，其中A、N两点的电势均为零，ND段中的C点电势最高，则下列说法正确的是（　　） A. 两点电荷的电性相同 B. A点的电场强度为零 C. N点的电场强度大于C点的电场强度 D. 质子从N点运动到C点的过程中电势能减小 8. 如图所示，两根长分别为L1、L2的细线，一端拴在同一悬点O上，另一端各系一个小球，两球的质量均为m，已知两球带有同种电荷而使两线张开一定角度，分别为45°和30°。则绳长L1、L2比值为（） A. 1: B. :1 C. : D. : 二、多选题 9. 如图所示，一等腰梯形ABCD处于匀强电场中，电场强度方向平行于等腰梯形所在平面，已知∠DAB=∠CBA=60°，AB=2m，AD=1m，A、D、C三点的电势分别为1V、3V、5V。下列说法正确的是（　　） A. B点的电势为6V B. 电场强度大小为 C. 一质子在梯形区域内的电势能小于零 D. 一电子从D点移到AB的中点，电场力做正功 10. 如图所示，三个同心圆是固定的点电荷Q周围的三个等势面，A、B、C分别是这三个等势面上的点，且这三个点在同一条电场线上。已知这三个圆的半径关系是。现将一电荷量为的试探电荷从A点由静止释放，试探电荷只在点电荷Q的静电力作用下开始运动，则（　　） A. 三点的电场强度大小关系是 B. 三点的电势大小关系是 C. 该试探电荷在三点的电势能大小关系是 D. 该试探电荷在三点的动能大小关系是 11. 如图，A、B两个点电荷固定在空间，实线为两点电荷电场中的部分电场线，弯曲虚线为一个带电粒子仅在电场力作用下运动的轨迹，a、b为轨迹上两点，下列说法正确的是（　　） A. A、B带同种电荷 B. A、B带电量的绝对值不相等 C. a点电场强度比在b点电场强度大 D. 带电粒子在a点加速度比在b点加速度小 12. 如图所示，质量为m的小球套在固定的光滑竖直杆上，一根足够长且不可伸长的轻绳绕过定滑轮，一端与小球相连，另一端吊着质量为M的物块。开始时小球在杆上A点由静止释放，向下运动到B点时速度为零，不计小球及定滑轮大小，不计滑轮质量及轻绳与滑轮的摩擦，重力加速度为g。A点与滑轮的连线与水平方向的夹角为37°，滑轮到杆的距离为L、，O和滑轮的连线水平，，则小球向下运动过程中，下列说法正确的是（　　） A. 物块先超重后失重，再超重再失重 B. 小球运动到O点时加速度大小为g C. 小球和物块的质量之比 D. 物块向下运动时机械能减小、向上运动时机械能增大 13. 如图所示，四分之一圆弧面的半径R与斜面的竖直高度相等，斜面的倾角为，圆弧面的圆心为图中O点，在斜面的顶端A点将多个小球以不同的水平速度抛出，设小球碰到接触面后均不再反弹，已知重力加速度为g，则以下说法正确的是（ ） A. 小球有可能垂直打到圆弧面上 B. 小球抛出的初速度越大，则运动时间越短 C. 小球抛出的速度等于时，运动时间最长 D. 若小球抛出的速度小于，则落到接触面时速度偏角均相同 14. 如图所示，一固定的四分之一光滑圆弧轨道与逆时针匀速传动的水平足够长的传送带平滑连接于B点。圆弧轨道半径为R。质量为m的小滑块自圆弧轨道最高点A以某一初速度沿切线进入圆弧轨道，小滑块在传送带上运动一段时间后返回圆弧轨道。已知重力加速度为g，滑块与传送带之间的滑动摩擦因数为，传送带速度大小为。不计空气阻力，则以下说法正确的是（　　） A. 经过足够长的时间，小滑块最终静止于B点 B. 小滑块第一次返回圆弧轨道时的最大高度为 C. 若，小滑块第一次在传送带上运动的整个过程中在传送带上痕迹为 D. 若，小滑块第五次在传送带上运动的整个过程的时间是 三、实验题 15. 探究向心力大小F与小球质量m、角速度ω和半径r之间关系的实验装置如图所示，转动手柄，可使变速塔轮、长槽和短槽随之匀速转动。皮带分别套在塔轮的圆盘上，可使两个槽内的小球分别以不同角速度做匀速圆周运动，小球做圆周运动的向心力由横臂的挡板提供，同时，小球对挡板的弹力使弹簧测力筒下降，从而露出测力筒内的标尺，标尺上露出的红白相间的等分格数之比即为两个小球所受向心力的比值。已知小球在挡板A、B、C处做圆周运动的轨迹半径之比为1：2：1。 （1）在这个实验中，利用了___________（填“理想实验法”或“控制变量法”）来探究向心力的大小与小球质量m、角速度ω和半径r之间的关系。 （2）探究向心力的大小与圆周运动半径的关系时，应选择两个质量___________（填“相同”或“不同”）的小球，分别放在挡板C与___________（填“挡板A”或“挡板B”）处，同时选择半径相同的两个塔轮。 16. 某学习小组利用如图所示的装置做“验证机械能守恒定律”的实验。 （1）在本实验中，还需要用到的实验器材有______。 A．刻度尺 B．低压交流电源 C．低压直流电源 D．天平 （2）实验中，先接通电源，再释放重锤，得到下图所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为。已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T，重锤的质量为m。从打O点到打B点的过程中，重锤重力势能的减少量_________，重锤动能的增加量是_______，若在误差允许的范围内，重锤的重力势能减少量与动能增加量近似相等，则可验证机械能守恒。（用上述测量量和已知量的符号表示） （3）有同学在纸带上选取多个计数点，分别测量它们到起始点O的距离为h，并计算出各计数点对应的速度v，画出图像。若阻力作用不可忽略且大小不变，已知当地重力加速度为g，则画出的图像应为图中的图线________（选填“1”“2”或“3”），其斜率______2g（选填“小于”“大于”或“等于”）。 四、解答题 17. 如图所示，一条长为L的绝缘细线，上端固定，下端系一质量为m的带电小球，将它置于电场强度为E、方向水平向右的匀强电场中，重力加速度为g，当小球平衡时，悬线与竖直方向的夹角为α时，小球位于A点处于平衡状态。 （1）求O、A之间的电势差UOA; （2）小球带何种电荷，电荷量为多少？ （3）若将电场撤去，小球回到最低点的速度v的大小。 18. 如图，在高的光滑水平平台上，质量的小物块压缩弹簧后被锁扣K锁住，储存了一定量的弹性势能，若打开锁扣K，物块将以一定的水平速度向右滑下平台，做平抛运动，并恰好能从光滑圆弧形轨道的B点沿切线方向进入圆弧形轨道。B点的高度，圆弧轨道的圆心O与平台等高，轨道最低点C的切线水平，并与地面上长为的水平粗糙轨道平滑连接；小物块沿轨道运动与右边墙壁发生碰撞，g取。求： （1）小物块由A到B的运动时间； （2）小物块的水平速度大小，原来压缩弹簧时储存的弹性势能的大小； （3）若小物块与墙壁只发生一次碰撞，碰后速度等大反向，运动至C点停止，试求动摩擦因数u。 19. 如图所示是一款固定在竖直平面内的游戏装置。半径R1=0.25m的半圆型细管轨道AB与半径R2=0.15m的半圆形内轨道BC在B点平滑连接，圆心分别为O1和O2，直径AB和BC处于竖直方向。倾角α=37°的足够长直轨道CD与轨道BC在C点用一小段圆弧轨道平滑连接，C点位于水平地面。在水平地面上可左右移动的P点能够斜向上发射质量m=0.15kg的小滑块（可视为质点），而且要求小滑块恰好以水平速度从A点进入细管轨道。已知轨道AB和轨道BC均光滑，小滑块与轨道CD间的动摩擦因数μ=0.25，忽略空气阻力，不计细管管口直径，重力加速度g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。 （1）若小滑块刚进入A点时与细管内壁无挤压求小滑块第一次运动到内轨道BC的B点时受到轨道弹力的大小； （2）若小滑块从A点进入细管后最终还能从A点飞出，求发射点P到C点的距离需要满足的条件； （3）通过计算说明小滑块从A点进入细管后能通过B点的最多次数。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 哈师大附中高一学年下期末考试 物理试题 一、单选题 1. 如图所示，小球由静止从同一出发点到达相同的终点，发现小球从B轨道滑下用时最短，C轨道次之，A轨道最长，B轨道轨迹被称为最速降线，设计师在设计过山车时大多采用B轨道。若忽略各种阻力，下列说法正确的是（　　） A. 沿A轨道下滑，小球所受支持力做功最多 B. 沿B轨道下滑，小球所受合力做功最多 C. 沿不同轨道下滑时，小球末速度的大小只与下滑的高度有关 D. 沿不同轨道下滑时，小球重力势能的变化量只与零势能面的选取有关 【答案】C 【解析】 【详解】A．小球在A、B、C轨道上运动，小球所受支持力始终与运动方向垂直，不做功，故A错误； B．小球下滑时，只受重力和支持力，支持力不做功，由于下滑高度相同，所以重力做功相同，则合力做功相同，故B错误； C．小球下滑过程中，由机械能守恒定律可知 可得 可知小球末速度的大小只与下滑的高度有关，故C正确； D．小球重力势能的变化量为 可知小球重力势能的变化量只与下滑高度有关，故D错误。 故选C。 2. 我校举行教职工排球比赛，如图是我校排球队许老师在排球比赛中的精彩掠影，许老师经历了加速跑、起跳、击球三段过程，且排球击出后的速度比击出前大，下列说法正确的是（　　） A. 加速跑阶段，地面静摩擦力对许老师做正功 B. 起跳阶段，地面支持力对许老师做正功 C. 击球全过程，许老师对排球不做功 D. 从起跑到击球前，许老师消耗的生物能（ATP）大于自身机械能增加量 【答案】D 【解析】 【详解】A．加速跑阶段，地面静摩擦力对许老师没有位移，不做功，A错误； B．起跳阶段，地面支持力对许老师没有位移，不做功，B错误； C．击球全过程，许老师对排球有微小位移，对排球做正功，C错误； D．从起跑到击球前，许老师消耗的生物能（ATP）转化为自身机械能增加量与内能，所以消耗的生物能（ATP）大于自身机械能增加量，D正确。 故选D。 3. “两江四岸”烟花活动中，某同学用手机录制了一段烟花运动视频，经电脑处理得到某一烟花的运动轨迹如图所示，其中最高点切线水平，点切线竖直，由图可知（　　） A. 该烟花由点运动到点过程中，水平方向匀速运动 B. 该烟花由点运动到点过程中，其机械能守恒 C. 该烟花在点的加速度方向竖直向下 D. 该烟花在点处于失重状态 【答案】D 【解析】 【详解】A．轨迹的切线方向为速度方向，由题可知、点切线水平，点切线竖直，即、两点速度在水平方向分量不为0，在点速度在水平方向分量减为0，所以该烟花由点运动到点过程中，水平方向做减速运动，故A错误； B．结合A选项可知该烟花由点运动到点过程中，水平方向做减速运动，即该烟花由b点运动到c点过程中，烟花在运动过程中受到摩擦阻力，机械能不守恒，故B错误； C．该烟花在最高点切线水平，即此时运动方向为水平向右，摩擦阻力水平向左，则摩擦力和重力的合力朝左下，所以加速度方向与合力方向一致，故C错误； D．该烟花在最高点有竖直向下的加速度分量，所以处于失重状态，故D正确。 故选D。 4. 如图为某卫星变轨前后的示意图，变轨前Ⅰ轨道为近地圆轨道，地球半径为R，F为地心，在Ⅰ轨道上A点点火加速后变为椭圆Ⅱ轨道，B为椭圆轨道远地点，。则（　　） A. Ⅱ轨道上A点速度大于11.2km/s B. Ⅱ轨道上A、B两点线速度大小之比为1∶3 C. Ⅱ轨道周期是Ⅰ轨道周期两倍 D. 在B点要变轨到更高的圆轨道，需要点火使卫星加速 【答案】D 【解析】 【详解】A．11.2km/s是第二宇宙速度，卫星绕地球运动，速度不可能大于11.2km/s，故A错误； B．根据开普勒第二定律有 则Ⅱ轨道上A、B两点线速度大小之比为3：1，故B错误； C．根据开普勒第三定律有 解得 故C错误； D．在B点要变轨到更高的圆轨道，需要点火使卫星加速，使卫星做离心运动，故D正确； 故选D。 5. 如图所示，一劲度系数轻质弹性绳上端固定在天花板上O点，原长时下端刚好在A点，A点处固定一光滑钢钉。在弹性绳下端挂一质量为的物块，物块静止在地面上B点，A、B间距离，物块与地面间动摩擦因数，现用一水平向右的外力拉动物块向右运动0.4m到C点，，关于该过程摩擦生热Q的计算正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】在B点对物块受力分析可知 代入数据可得 设在任意时刻弹性绳与水平面夹角为，对物块受力分析如图 竖直方向由平衡条件得 其中 ， 代入数据解得 所以物块向右运动的过程中，地面对物块的支持力不变，所以该过程摩擦生热为 故选B。 6. 如图所示为汽车在水平路面上启动过程中的速度图像，Oa为过原点的倾斜直线，ab段表示以额定功率行驶时的加速阶段，bc段是与ab段相切的水平直线，则下述说法正确的是（　　） A. 时间内汽车做匀加速运动且功率恒定 B. 时间内汽车牵引力做功为 C. 时间内的平均速度为 D. 在全过程中时刻的牵引力及其功率都是最大值，时间内牵引力最小 【答案】D 【解析】 【详解】A．时间内为倾斜的直线，故汽车做匀加速运动，故牵引力恒定，由P=Fv可知，汽车的牵引力的功率均匀增大，故A错误； B．时间内动能的变化量为，而在运动中受牵引力及阻力，故牵引力做功一定大于此值，故B错误。 C．时间内，若图像为直线时，平均速度为 而现在图像为曲线，故图像的面积大于直线时的面积，平均速度大于此速度，故C错误。 D．由P=Fv及运动过程可知，时刻物体的牵引力最大，此后功率不变，而速度增大，故牵引力减小，而时间内物体做匀速直线运动，物体的牵引力最小，故D正确。 故选D。 7. 真空中两点电荷分别放在x轴上的O点和M点，两电荷连线上各点电势随x变化的关系如图所示，其中A、N两点的电势均为零，ND段中的C点电势最高，则下列说法正确的是（　　） A. 两点电荷的电性相同 B. A点的电场强度为零 C. N点的电场强度大于C点的电场强度 D. 质子从N点运动到C点的过程中电势能减小 【答案】C 【解析】 【详解】A．由题图已知，在O点放的是正电荷，在M点放的是负电荷，即二者的电性相反，故A错误； BC．图像的斜率表示电场强度，A、N点的斜率不为零，C点的斜率为零，故B错误，C正确； D．质子带正电，从N点运动到C点的过程中电势能增大，故D错误。 故选C。 8. 如图所示，两根长分别为L1、L2的细线，一端拴在同一悬点O上，另一端各系一个小球，两球的质量均为m，已知两球带有同种电荷而使两线张开一定角度，分别为45°和30°。则绳长L1、L2比值为（） A. 1: B. :1 C. : D. : 【答案】A 【解析】 【详解】 由题意得，对两小球受力分析如图所示，然后对两球的重力进行矢量平移，构成如图所示的矢量三角形，应用正弦定理得 联立，解得 然后再对阴影部分三角形进行正弦定理 故 故选A。 二、多选题 9. 如图所示，一等腰梯形ABCD处于匀强电场中，电场强度方向平行于等腰梯形所在平面，已知∠DAB=∠CBA=60°，AB=2m，AD=1m，A、D、C三点的电势分别为1V、3V、5V。下列说法正确的是（　　） A. B点的电势为6V B. 电场强度大小为 C. 一质子在梯形区域内的电势能小于零 D. 一电子从D点移到AB的中点，电场力做正功 【答案】B 【解析】 【详解】AB．取AB中点为F，由几何关系可知四边形AFCD为平行四边形，故 故 即DF为3V的等势线，作出电场线如图 所以B点的电势为 电场强度大小为 故A错误，B正确； C．如图可知，在梯形区域内BC电势最高为5V，A点电势最低为1V，根据 可知一质子在梯形区域内的电势能一定大于零，故C错误； D．因为 所以 一电子从D点移到AB的中点，又 故电场力做不做功，故D错误。 故选B。 10. 如图所示，三个同心圆是固定的点电荷Q周围的三个等势面，A、B、C分别是这三个等势面上的点，且这三个点在同一条电场线上。已知这三个圆的半径关系是。现将一电荷量为的试探电荷从A点由静止释放，试探电荷只在点电荷Q的静电力作用下开始运动，则（　　） A. 三点的电场强度大小关系是 B. 三点的电势大小关系是 C. 该试探电荷在三点的电势能大小关系是 D. 该试探电荷在三点的动能大小关系是 【答案】BD 【解析】 【详解】A. 因为，根据公式 得 故A错误； B．根据点电荷场强公式可知，AB段场强大于BC段场强，AB间距离等于BC间距离，再根据 可知AB间电势差UAB大于BC间电势差UBC，即 故B正确； CD．根据动能定理 可知的试探电荷从A点由静止释放运动，电场力做正功，电势能减小，且 所以 故C错误，D正确。 故选BD。 11. 如图，A、B两个点电荷固定在空间，实线为两点电荷电场中的部分电场线，弯曲虚线为一个带电粒子仅在电场力作用下运动的轨迹，a、b为轨迹上两点，下列说法正确的是（　　） A. A、B带同种电荷 B. A、B带电量的绝对值不相等 C. a点电场强度比在b点电场强度大 D. 带电粒子在a点加速度比在b点加速度小 【答案】BD 【解析】 【详解】A．图中电场线起源于A，终止与B，电场线分布的特征可知两粒子带异种电荷，且A带正电，B带负电，故A错误； B．根据图像可知，图中电场线分布不具有对称性，则两点电荷带电量的绝对值不等，故B正确； C．由于电场线分布的密集程度表示电场的强弱，由图像可知，b点附近电场分布线密度大于a点，所以，b点电场强度比a点电场强度大，故C错误； D．根据上述，b点电场强度比a点电场强度大，根据 可知粒子在a点加速度比在b点加速度小，故D正确。 故选BD。 12. 如图所示，质量为m的小球套在固定的光滑竖直杆上，一根足够长且不可伸长的轻绳绕过定滑轮，一端与小球相连，另一端吊着质量为M的物块。开始时小球在杆上A点由静止释放，向下运动到B点时速度为零，不计小球及定滑轮大小，不计滑轮质量及轻绳与滑轮的摩擦，重力加速度为g。A点与滑轮的连线与水平方向的夹角为37°，滑轮到杆的距离为L、，O和滑轮的连线水平，，则小球向下运动过程中，下列说法正确的是（　　） A. 物块先超重后失重，再超重再失重 B. 小球运动到O点时加速度大小为g C. 小球和物块的质量之比 D. 物块向下运动时机械能减小、向上运动时机械能增大 【答案】BCD 【解析】 【详解】A．设定滑轮所在位置为，根据几何关系有 且小球在杆上A点由静止释放，向下运动到B点时速度为零，可知物块先向下加速后减速，再向上加速后减速，因此物块先失重后超重，再超重后失重，故A错误； B．小球运动到点时，所受力的合力等于重力，其加速度大小等于，故B正确； C．根据机械能守恒 解得 故C正确； D．物块向下运动时，细线对物块做负功，物块机械能减小，物块向上运动时，细线对物块做正功，物块机械能增大，故D正确。 故选BCD。 13. 如图所示，四分之一圆弧面的半径R与斜面的竖直高度相等，斜面的倾角为，圆弧面的圆心为图中O点，在斜面的顶端A点将多个小球以不同的水平速度抛出，设小球碰到接触面后均不再反弹，已知重力加速度为g，则以下说法正确的是（ ） A. 小球有可能垂直打到圆弧面上 B. 小球抛出的初速度越大，则运动时间越短 C. 小球抛出的速度等于时，运动时间最长 D. 若小球抛出的速度小于，则落到接触面时速度偏角均相同 【答案】AD 【解析】 【详解】A．如图所示 根据平抛运动推论：速度方向延长线交于水平位移的中点，当圆心O为图中水平位移的中点时，即小球垂直打在圆弧面B点时，故A正确； B．根据 当小球打在斜面上时，小球抛出的初速度越大，小球下落高度越大，可知小球运动的时间越长；当小球打在圆弧面上时，小球抛出的初速度越大，小球下落高度越小，可知小球运动的时间越短，故B错误； C．当小球刚好落在O点正下方时，下落高度最大，运动时间最长，则有 ， 联立解得 故C错误； D．若小球抛出的速度小于，可知小球均落在斜面上，根据平抛运动推论可知，落到斜面上时速度偏角均满足 即落到斜面时速度偏角均相同，故D正确。 故选AD。 14. 如图所示，一固定的四分之一光滑圆弧轨道与逆时针匀速传动的水平足够长的传送带平滑连接于B点。圆弧轨道半径为R。质量为m的小滑块自圆弧轨道最高点A以某一初速度沿切线进入圆弧轨道，小滑块在传送带上运动一段时间后返回圆弧轨道。已知重力加速度为g，滑块与传送带之间的滑动摩擦因数为，传送带速度大小为。不计空气阻力，则以下说法正确的是（　　） A. 经过足够长的时间，小滑块最终静止于B点 B. 小滑块第一次返回圆弧轨道时的最大高度为 C. 若，小滑块第一次在传送带上运动的整个过程中在传送带上痕迹为 D. 若，小滑块第五次在传送带上运动的整个过程的时间是 【答案】BD 【解析】 【详解】A．由于传送带足够长，小滑块每次减速到0，都会反向加速到一定的速度，所以小滑块在圆弧和传送带之间做往返运动，最终不会停在B点。故A错误； B．由于小滑块返回来的速度最大与传送带共速，则 解得 故B正确； C．设小滑块第1次过B点速度大小为，则 解得 小滑块滑上传送带到共速，设小滑块位移为，传送带位移为。规定向左为正。则 联立解得 分析可知，滑痕为它们的相对位移，即 故C错误； D．小滑块到B点的速度大小设为，则 解得 可知，小滑块过B点后，先减速到0，再反向加速到与传送带共速，最后匀速到达B点，之后以这个速度在圆弧和传送带之间做往返运动。 因此小滑块第五次在传送带上运动的整个过程的时间是 故D正确。 故选BD。 三、实验题 15. 探究向心力大小F与小球质量m、角速度ω和半径r之间关系的实验装置如图所示，转动手柄，可使变速塔轮、长槽和短槽随之匀速转动。皮带分别套在塔轮的圆盘上，可使两个槽内的小球分别以不同角速度做匀速圆周运动，小球做圆周运动的向心力由横臂的挡板提供，同时，小球对挡板的弹力使弹簧测力筒下降，从而露出测力筒内的标尺，标尺上露出的红白相间的等分格数之比即为两个小球所受向心力的比值。已知小球在挡板A、B、C处做圆周运动的轨迹半径之比为1：2：1。 （1）在这个实验中，利用了___________（填“理想实验法”或“控制变量法”）来探究向心力的大小与小球质量m、角速度ω和半径r之间的关系。 （2）探究向心力的大小与圆周运动半径的关系时，应选择两个质量___________（填“相同”或“不同”）的小球，分别放在挡板C与___________（填“挡板A”或“挡板B”）处，同时选择半径相同的两个塔轮。 【答案】 ①. 控制变量法 ②. 相同 ③. 挡板B 【解析】 【详解】（1）[1]实验探究向心力的大小与小球质量m角速度和半径r之间的关系利用了控制变量法。 （2）[2][3]根据向心力公式 探究向心力的大小与圆周运动半径的关系时，需控制实验中小球质量、圆周运动角速度相同，只改变圆周运动半径，故应选择两个质量相同的小球，分别放在挡板C与挡板B。 16. 某学习小组利用如图所示的装置做“验证机械能守恒定律”的实验。 （1）在本实验中，还需要用到的实验器材有______。 A．刻度尺 B．低压交流电源 C．低压直流电源 D．天平 （2）实验中，先接通电源，再释放重锤，得到下图所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为。已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T，重锤的质量为m。从打O点到打B点的过程中，重锤重力势能的减少量_________，重锤动能的增加量是_______，若在误差允许的范围内，重锤的重力势能减少量与动能增加量近似相等，则可验证机械能守恒。（用上述测量量和已知量的符号表示） （3）有同学在纸带上选取多个计数点，分别测量它们到起始点O的距离为h，并计算出各计数点对应的速度v，画出图像。若阻力作用不可忽略且大小不变，已知当地重力加速度为g，则画出的图像应为图中的图线________（选填“1”“2”或“3”），其斜率______2g（选填“小于”“大于”或“等于”）。 【答案】 ①. AB##BA ②. ③. ④. 2 ⑤. 小于 【解析】 【详解】（1）[1]本实验中用到了电磁打点计时器，而电磁打点计时器需要低压交流电源，除此之外，本实验还需要用到刻度尺来测量纸带上点迹之间的距离，而天平本实验不需要，因为在验证机械能守恒的过程中，等式两边都会出现质量，可以约掉，因此不需要测量物体的质量。 故选AB。 （2）[2]重力做正功重力势能减少，重力势能的减少量在数值上等于重力所做的功，因此可知，从打O点到打B点的过程中，重锤重力势能的减少量为 [3]由于重锤下落过程中做匀变速直线运动，根据中间时刻的瞬时速度可得B点的瞬时速度为 则重锤下落到B点时增加的动能为 （3）[4][5]设阻力为，则重锤下落过程中根据动能定理有 与函数图像对应的函数关系为 可知其为过原点的一条倾斜的直线，因此可知图线2与之对应，而图像的斜率为 四、解答题 17. 如图所示，一条长为L的绝缘细线，上端固定，下端系一质量为m的带电小球，将它置于电场强度为E、方向水平向右的匀强电场中，重力加速度为g，当小球平衡时，悬线与竖直方向的夹角为α时，小球位于A点处于平衡状态。 （1）求O、A之间的电势差UOA; （2）小球带何种电荷，电荷量为多少？ （3）若将电场撤去，小球回到最低点的速度v的大小。 【答案】（1）；（2）正电荷，；（3） 【解析】 【详解】（1）由电势差与电场强度的关系可知，OA之间电势差为 （2）因为小球受到电场力水平向右，电场线方向也是水平向右，所以小球带正电，受力分析如图所示 则 （3）将电场撤去后，根据动能定理得 解得 18. 如图，在高的光滑水平平台上，质量的小物块压缩弹簧后被锁扣K锁住，储存了一定量的弹性势能，若打开锁扣K，物块将以一定的水平速度向右滑下平台，做平抛运动，并恰好能从光滑圆弧形轨道的B点沿切线方向进入圆弧形轨道。B点的高度，圆弧轨道的圆心O与平台等高，轨道最低点C的切线水平，并与地面上长为的水平粗糙轨道平滑连接；小物块沿轨道运动与右边墙壁发生碰撞，g取。求： （1）小物块由A到B的运动时间； （2）小物块的水平速度大小，原来压缩弹簧时储存的弹性势能的大小； （3）若小物块与墙壁只发生一次碰撞，碰后速度等大反向，运动至C点停止，试求动摩擦因数u。 【答案】（1）；（2），；（3） 【解析】 【详解】（1）根据题意可知，小物块从A点到B点做平抛运动，竖直方向上由可得，小物块由A到B的运动时间 （2）竖直方向上，根据可得，小物块落到B点的竖直分速度为 由图，根据几何关系有 可得 根据平抛运动规律及几何关系有 解得 根据能量守恒定律可得，原来压缩弹簧时储存的弹性势能 （3）根据题意，小物块由B点经过C点到D点反弹再次回到C点的过程中，由能量守恒定律可得 根据（2）分析可知，小物块在B点的速度为 联立解得 19. 如图所示是一款固定在竖直平面内的游戏装置。半径R1=0.25m的半圆型细管轨道AB与半径R2=0.15m的半圆形内轨道BC在B点平滑连接，圆心分别为O1和O2，直径AB和BC处于竖直方向。倾角α=37°的足够长直轨道CD与轨道BC在C点用一小段圆弧轨道平滑连接，C点位于水平地面。在水平地面上可左右移动的P点能够斜向上发射质量m=0.15kg的小滑块（可视为质点），而且要求小滑块恰好以水平速度从A点进入细管轨道。已知轨道AB和轨道BC均光滑，小滑块与轨道CD间的动摩擦因数μ=0.25，忽略空气阻力，不计细管管口直径，重力加速度g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。 （1）若小滑块刚进入A点时与细管内壁无挤压求小滑块第一次运动到内轨道BC的B点时受到轨道弹力的大小； （2）若小滑块从A点进入细管后最终还能从A点飞出，求发射点P到C点的距离需要满足的条件； （3）通过计算说明小滑块从A点进入细管后能通过B点的最多次数。 【答案】（1）F=11N；（2）x>1.6m；（3）5次 【解析】 【分析】 【详解】（1）设小滑块在A点与细管内壁恰好无挤压时的速度为v1，根据向心力公式有 设小滑块在B点的速度为v2，从A点到B点的过程中，根据动能定理有 设小滑块运动到BC轨道的B点时受到轨道的弹力大小为F，根据向心力公式有 联立解得 （2）若小滑块从斜面返回到A点时速度为零，设小滑块在斜面上滑行距离为L1，根据动能定理 解得 设小滑块从A点进入时速度为v3，返回到A点时速度为零，根据能量关系 解得 从P到A的过程中，设小滑块运动时间为t，水平距离为x0，根据平抛运动的规律有 解得 故抛出点O到C点的距离应满足 （3）设小滑块恰好能经过B点的速度为v4，根据向心力公式有 设小滑块C点最小速度为v5，好能经过B点，从C到B过程中，根据动能定理 解得 由于当vA>4m/s时，小滑块将从A点飞出细管，经过B点仅有2次。当小滑块进入A点速度vA=4m/s时，设小滑块在C点的最大速度为v6，从A到C的过程中，根据动能定理: 解得 设小滑块在C点时速度为vC1，沿斜面向上滑行为L，从C到斜面最高点，根据动能定理: 设小滑块从斜面最高点返回到C点时速度为vC2，从斜面最高点到C点，根据动能定理： 解得 小滑块能经过B点的条件为: 即 故n的最大值为2，即小滑块要经过B点，其在斜面上最多往返2次；所以，小滑块最多经过B点5次。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $