精品解析：山东省菏泽市成武县伯乐高级中学2024-2025学年高二上学期开学考试物理试题

2023级高二上学期暑假开学检测 物理试题 一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24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. 一个物体在力F的作用下沿着力的方向前进一段距离L，这个力对物体做功W=FL。在国际单位制（简称SI）中，功的单位J可表示为（ ） A. B. C. D. 2. 如图所示，斜面体甲放在小车内的水平地板上，物块乙放在斜面体上，两者一起随车向右匀加速运动，关于甲、乙受力的分析正确的是（　　） A. 甲物体可能受到4个力的作用 B. 甲物体受到车厢向右的摩擦力 C. 乙物体可能受到2个力的作用 D. 车对甲的作用力大小等于甲、乙的重力之和 3. 用两轻绳a、c和轻弹簧b将两个相同的小球1和2连接并悬挂，如图所示。两小球质量均为m，处于静止状态，轻绳a与竖直方向的夹角为30°，轻绳c水平。下列分析正确的是（ ） A. 此时轻绳c的拉力大小为 B. 此时轻绳c的拉力大小为2mg C. 剪断轻绳c瞬间，小球2的加速度大小为 D. 剪断轻绳c瞬间，小球2的加速度方向斜向左下方 4. 鹰在空中盘旋飞翔，会受到垂直于翼面的作用力——升力。当翼面倾斜时，垂直于翼面的升力F和重力G的合力提供向心力，可使鹰在空中水平面内做匀速圆周运动，如图所示。已知重力加速度大小取，，当鹰翼面与水平面成并以速率在空中水平面内做匀速圆周运动时，则圆周运动的半径为（　　） A. 40m B. 30m C. 20m D. 10m 5. 如图所示，一个半径为r的均匀带电圆环，带电量为 ，在其中轴线上有一点A，该点距圆环中心O的距离为，已知静电力常量为k，则A点的电场强度大小为（　　） A. B. C. D. 6. 滑草是一项使用滑草车沿倾斜草地滑行的运动，深受青年人喜爱，甲图为滑草运动场地鸟瞰图。某滑草运动场地由倾斜滑道AB和水平滑道BC两部分组成，B点处平滑连接，如图乙所示。倾斜滑道AB长100m，与水平面夹角为18°。某游客乘坐滑草车从A点由静止开始沿滑道下滑，滑草车在AB段做匀加速直线运动。取倾斜滑道底端为零势能面，游客与滑草车在AB上运动的机械能、重力势能随着位移x的变化情况如图丙所示。重力加速度大小取，，下列说法正确的是（　　） A. 游客和滑草车总质量为186kg B. 游客到达B点时的速度为10m/s C. 滑草车与倾斜滑道间的动摩擦因数为0.26 D. 游客在倾斜滑道上的加速度为 7. 下列选项中的各圆环大小相同，所带电荷量已在图中标出，且电荷均匀分布，各圆环间彼此绝缘．坐标原点O处电场强度最大的是 A. B. C. D. 8. 如图所示，在点电荷产生的电场中，实线MN是一条方向未标出的电场线，虚线AB是一个电子只在静电力作用下的运动轨迹，设电子在A、B两点的加速度大小分别为，，电势能分别为、。下列说法正确的是（　　） A. 电子一定从A向运动 B. 若，则靠近端且为正电荷 C. 无论为正电荷还是负电荷一定有 D. 点电势可能高于A点电势 二、多项选择题：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，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. 哈尔滨国际冰雪节吸引人们参与冰雪运动，如图所示游乐场中一滑梯abc倾角为α，滑梯ab段和bc段长度均为L，ab段结冰光滑，bc段粗糙，一个质量为m的小朋友从a点无初速沿滑梯滑下，小朋友滑到底端c点时速度恰好为0。重力加速度为g，则（　　） A. 小朋友下滑的最大速度为 B. 小朋友从a到c下滑的时间为 C. 小朋友与滑梯bc段间的动摩擦因数为 D. 在bc段下滑的过程中滑梯对小朋友的作用力大小为 10. 如图所示，带电量为的小球被绝缘棒固定在O点，右侧有固定在水平面上、倾角为30°的光滑绝缘斜面。将质量为、带电量为的小滑块从斜面上A点静止释放，经过B点时加速度为零，后继续运动至D点。已知O、A两点等高，，重力加速度大小取，静电力常量，下列关于小滑块的说法正确的是（　　） A. 经过C点时机械能最小 B. 从A到D过程中电势能和动能之和变小 C. 电荷量q为 D. 在D点时的速度为 11. 2020年7月23日，我国首次火星探测任务“天问一号”探测器，在中国文昌航天发射场，应用长征五号运载火箭送入地火转移轨道。火星距离地球最远时有4亿公里，最近时大约0.55亿公里。为了节省燃料，我们要等火星与地球之间相对位置合适的时候发射探测器。受天体运行规律的影响，这样的发射机会很少。为简化计算，已知火星的公转周期约是地球公转周期的1.9倍，认为地球和火星在同一平面上、沿同一方向绕太阳做匀速圆周运动，如图所示。根据上述材料，结合所学知识，判断下列说法正确的是（　　） A. 地球的公转向心加速度小于火星的公转向心加速度 B. 根据题目信息，可以求出探测器沿轨迹AC运动到C点所需时间t为多少年 C. 探测器运动到C点时的加速度大小，等于火星绕太阳公转的加速度大小 D. 下一个发射时机需要再等约2.1年 12. 测定电子的电荷量的实验装置示意图如图所示，置于真空中的油滴室内有两块水平放置的平行金属板M、N，并分别与电压为U的恒定电源两极相连板的间距为d。现有一质量为m的带电油滴在极板间匀速下落，已知元电荷为e、重力加速度为g，则（　　） A. 油滴中电子的数目为 B. 油滴从小孔运动至N板过程中，电势能增加mgd C. 油滴从小孔运动至N板过程中机械能增加eU D. 若将极板M向下缓慢移动一小段距离油滴将加速下降 三、非选择题：本题共6小题，共60分。 13. 某兴趣小组利用图甲所示实验装置测量当地重力加速度。实验器材有：一端带有定滑轮的轨道、两个光电门1和2、小车、钩码、细绳等。实验过程如下： ①在轨道上安装光电门1和2，测出两光电门中心的距离L及小车上遮光条的宽度d。 ②不挂钩码，将轨道右端垫高到适当高度，给小车一初速度，使小车在轨道上匀速运动。 ③将细线一端与小车相连，另一端跨过定滑轮挂上钩码，细线与轨道平行，由图中位置释放小车依次通过光电门1和2，测得小车通过两光电门的遮光时间分别为t1和t2，计算小车运动的加速度。 ④保持小车和遮光条的总质量M（未知）不变，改变钩码质量m，重复③的操作。 ⑤绘出图像如图乙所示，求出当地重力加速度g。 （1）在步骤②中垫高轨道时，若测得小车通过光电门1的时间小于通过光电门2的时间，那么垫板的位置应适当__________（向左、向右）移动。 （2）在步骤③中，小车下滑过程中的加速度a=__________（用t1、t2、L和d表示）。 （3）若图像斜率的大小为k，纵轴截距大小为b，则g=__________，M=__________（用k、b表示）。 14. 实验小组利用如图所示的实验装置“验证机械能守恒定律”。 实验器材：量角器、光电门、细线、小球若干。 实验操作： ①正确选择小球，测出小球的直径d； ②按照实验装置示意图安装器材，量角器中心O点和细线的一个端点重合，并且固定好；细线另一端系一个小球，当小球静止不动时，量角器的零刻度线与细线重合，并测量出细线长度L； ③在小球静止时所在位置安装一个光电门，小球的直径可视为挡光宽度，光电门的中心恰好与小球静止时球心的位置重合； ④通过改变小球由静止释放时细线与竖直方向的夹角θ，测出对应情况下小球通过光电门的时间t，并做出记录，当地重力加速度大小为g。 请回答以下问题： （1）为减小实验误差，小球应选______（填字母序号）； A. 直径约1cm的均匀钢球 B. 直径约4cm的均匀木球 （2）小球通过光电门的速度大小v=______（用所测物理量表示）； （3）为了更加直观地判断机械能是否守恒，作出图像。图像斜率为k，当______（用L、d、g表示）时，可以验证在误差允许的范围内小球在摆动过程中机械能守恒。 15. 带电量为、质量为0.4kg的小球在电场力作用下沿光滑绝缘水平面做匀变速直线运动，匀强电场方向与水平面平行。小球位移与时间关系满足（式中x以m为单位，t以s为单位），从时刻开始运动到 末，小球从M点运动到N点。求： （1）电场强度大小E； （2）M、N两点间电势差。 16. 如图所示，竖直面内有水平向右的匀强电场，在A点以速度方向与电场成θ、大小为v0释放质量为m电荷量为q的带电粒子。带电粒子恰好能沿直线运动到B点。求： （1）点电荷所受电场力的大小； （2）A、B两点间的距离L； （3）A、B两点间的电势差并说明哪点电势高。 17. 如图所示，足够长的传送带顺时针匀速转动，表面粗糙，传送带的右端有一固定的光滑斜面，斜面底端B点与传送带平滑连接（物体经过此处的速度大小不变）。将小滑块从斜面上P点无初速释放，P与B点间距离x1=3.0m。经过一段时间小滑块从传送带返回斜面，运动到斜面上的最高点C（未在图中标出）时取下小滑块，C与P点间距离x2=2.25m。已知斜面倾角θ=37°，小滑块与传送带的动摩擦因数为0.3，取g=10m/s2，sin37°=0.6。求： （1）小滑块从P点滑到B点时的速度大小； （2）传送带运动的速度大小； （3）小滑块在传送带上运动的时间。 18. 如图所示，可视为质点的质量为m = 0.2kg的小滑块静止在水平轨道上的A点，在水平向右的恒定拉力F = 4N的作用下，从A点开始做匀加速直线运动，当其滑行到AB的中点时撤去拉力，滑块继续运动到B点后进入半径为R = 0.3m且内壁光滑的竖直固定圆轨道，在圆轨道上运行一周后从C处的出口出来后向D点滑动，D点右侧有一与CD等高的传送带紧靠D点，并以恒定的速度v = 3m/s顺时针转动。已知滑块运动到圆轨道的最高点时对轨道的压力大小刚好为滑块重力的3倍，水平轨道CD的长度为l2 = 2.0m，小滑块与水平轨道ABCD间的动摩擦因数为μ1 = 0.2，与传送带间的动摩擦因数μ2 = 0.5，传送带的长度L = 0.4m，重力加速度g = 10m/s2。求： (1)水平轨道AB的长度l1； (2)若水平拉力F大小可变，要使小滑块能到达传送带左侧的D点，则F应满足什么条件； (3)若在AB段水平拉力F的作用距离x可变，试求小滑块到达传送带右侧E点时的速度v与水平拉力F的作用距离x的关系。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2023级高二上学期暑假开学检测 物理试题 一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24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. 一个物体在力F的作用下沿着力的方向前进一段距离L，这个力对物体做功W=FL。在国际单位制（简称SI）中，功的单位J可表示为（ ） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】功的单位J可表示为 故选D。 2. 如图所示，斜面体甲放在小车内的水平地板上，物块乙放在斜面体上，两者一起随车向右匀加速运动，关于甲、乙受力的分析正确的是（　　） A. 甲物体可能受到4个力的作用 B. 甲物体受到车厢向右的摩擦力 C. 乙物体可能受到2个力的作用 D. 车对甲的作用力大小等于甲、乙的重力之和 【答案】B 【解析】 【详解】C．对乙物体受力分析，其受到重力、斜面给的支持力以及斜面对乙的摩擦力如图所示 由题意可知，其有一个向右的加速度，设斜面的夹角为，乙的质量为m，所以在水平方向有 竖直方向有 故C项错误； D．将甲乙看成一个整体则车对其的作用力有两个效果，一个是抵消甲乙的重力，使其在竖直方向静止，两一个作用是提供水平方向的加速度，所以其车对甲的作用力大小不等于甲、乙的重力之和，故D项错误； AB．结合上述分析可知，甲受到自身的重力，乙对甲的压力，乙对甲的摩擦力，车厢给的支持力，以及车厢向右的摩擦力，所以受到五个力的作用，故A错误，B正确。 故选B。 3. 用两轻绳a、c和轻弹簧b将两个相同的小球1和2连接并悬挂，如图所示。两小球质量均为m，处于静止状态，轻绳a与竖直方向的夹角为30°，轻绳c水平。下列分析正确的是（ ） A. 此时轻绳c的拉力大小为 B. 此时轻绳c的拉力大小为2mg C. 剪断轻绳c瞬间，小球2的加速度大小为 D. 剪断轻绳c瞬间，小球2的加速度方向斜向左下方 【答案】C 【解析】 【详解】AB．小球1和2保持静止，以小球1和2为整体，根据平衡条件可得 故AB错误； CD．剪断轻绳c瞬间，弹簧弹力不发生突变，此时小球2合外力与等大反向，小球2的加速度大小为 方向水平向左，故C正确，D错误。 故选C。 4. 鹰在空中盘旋飞翔，会受到垂直于翼面的作用力——升力。当翼面倾斜时，垂直于翼面的升力F和重力G的合力提供向心力，可使鹰在空中水平面内做匀速圆周运动，如图所示。已知重力加速度大小取，，当鹰翼面与水平面成并以速率在空中水平面内做匀速圆周运动时，则圆周运动的半径为（　　） A. 40m B. 30m C. 20m D. 10m 【答案】B 【解析】 【详解】向心力 又 联立代入数据得 故选B。 5. 如图所示，一个半径为r的均匀带电圆环，带电量为 ，在其中轴线上有一点A，该点距圆环中心O的距离为，已知静电力常量为k，则A点的电场强度大小为（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】带正电圆环不能看成点电荷，将圆环的带电量Q无限分割，假设每一份的电量为q，其中一份q在x轴的A点处产生的电场强度如图所示 有 假设圆环上有n个q，则有 在A点，在垂直x轴方向，的分量为，根据对称性，n个的矢量和为0，沿着x轴方向，的分量 由几何关系知 n个的矢量和就是圆环在A处产生的场强，即 联立解得 故选A。 6. 滑草是一项使用滑草车沿倾斜草地滑行的运动，深受青年人喜爱，甲图为滑草运动场地鸟瞰图。某滑草运动场地由倾斜滑道AB和水平滑道BC两部分组成，B点处平滑连接，如图乙所示。倾斜滑道AB长100m，与水平面夹角为18°。某游客乘坐滑草车从A点由静止开始沿滑道下滑，滑草车在AB段做匀加速直线运动。取倾斜滑道底端为零势能面，游客与滑草车在AB上运动的机械能、重力势能随着位移x的变化情况如图丙所示。重力加速度大小取，，下列说法正确的是（　　） A. 游客和滑草车总质量为186kg B. 游客到达B点时的速度为10m/s C. 滑草车与倾斜滑道间的动摩擦因数为0.26 D. 游客在倾斜滑道上的加速度为 【答案】B 【解析】 【详解】A．游客和滑草车开始下滑时的重力势能为 总质量为 m=60kg 选项A错误； B．游客到达B点时的动能等于机械能为3000J，则根据 可得速度为 vB=10m/s 选项B正确； C．滑草车下滑过程中由能量关系 解得与倾斜滑道间的动摩擦因数为 μ=0.274 选项C错误； D．游客在倾斜滑道上的加速度为 选项D错误。 故选B。 7. 下列选项中的各圆环大小相同，所带电荷量已在图中标出，且电荷均匀分布，各圆环间彼此绝缘．坐标原点O处电场强度最大的是 A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】根据点电荷的电场强度公式可得各圆环上的电荷在O点的电场强度大小，再根据矢量合成，求出合场强，最后比较它们的大小即可．由于电荷均匀分布，则各圆环上的电荷等效集中于圆环的中心，设圆的半径为r，则A图O点处的场强大小为；将B图中正、负电荷产生的场强进行叠加，等效两电荷场强方向间的夹角为90°，则在O点的合场强,方向沿x轴负方向；C图中两正电荷在O点的合场强为零，则C中的场强大小为，D图由于完全对称，易得合场强ED=0．故O 处电场强度最大的是图B．故答案为B． 【考点定位】本题考查电场的叠加,要注意采用等效思想及矢量的运算．难度：中等． 8. 如图所示，在点电荷产生的电场中，实线MN是一条方向未标出的电场线，虚线AB是一个电子只在静电力作用下的运动轨迹，设电子在A、B两点的加速度大小分别为，，电势能分别为、。下列说法正确的是（　　） A. 电子一定从A向运动 B. 若，则靠近端且为正电荷 C. 无论为正电荷还是负电荷一定有 D. 点电势可能高于A点电势 【答案】B 【解析】 【详解】A．图中给出的是电子只在静电力作用下的运动轨迹，能够确定电子做曲线运动，不能够确定电子是从A向运动，还是从向A运动，故A错误； B．合力方向指向轨迹内侧，由于合力等于静电力，则静电力方向指向轨迹内侧，由于电子带负电，可知，电场方向指向轨迹外侧，若，表明A处电场强度大于B处，根据点电荷电场分布规律可知，靠近端且为正电荷，故B正确； C．结合上述可知，若电子从A向运动，电场力做负功，电势能增大，即有 若电子从向A运动，电场力做正功，电势能减小，即有 故C错误； D．结合上述可知，电场强度方向整体向右，沿电场方向电势降低，可知，点电势始终低于A点电势，故D错误。 故选B。 二、多项选择题：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，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. 哈尔滨国际冰雪节吸引人们参与冰雪运动，如图所示游乐场中一滑梯abc倾角为α，滑梯ab段和bc段长度均为L，ab段结冰光滑，bc段粗糙，一个质量为m的小朋友从a点无初速沿滑梯滑下，小朋友滑到底端c点时速度恰好为0。重力加速度为g，则（　　） A. 小朋友下滑的最大速度为 B. 小朋友从a到c下滑的时间为 C. 小朋友与滑梯bc段间的动摩擦因数为 D. 在bc段下滑的过程中滑梯对小朋友的作用力大小为 【答案】ACD 【解析】 【详解】A．由题意可知，小朋友在ab段加速运动，在bc段减速，所以其最大速度出现在b点，在ab段有 解得 故A项正确； B．在ab段有 在bc段有 总时间为 故B项错误； C．在bc段有 由牛顿第二定律有 解得 故C项正确； D．在bc段滑梯对小朋友的作用力有支持力和摩擦力，两个力的方向相互垂直，由力的合成有 故D项正确。 故选ACD。 10. 如图所示，带电量为的小球被绝缘棒固定在O点，右侧有固定在水平面上、倾角为30°的光滑绝缘斜面。将质量为、带电量为的小滑块从斜面上A点静止释放，经过B点时加速度为零，后继续运动至D点。已知O、A两点等高，，重力加速度大小取，静电力常量，下列关于小滑块的说法正确的是（　　） A. 经过C点时机械能最小 B. 从A到D过程中电势能和动能之和变小 C. 电荷量q为 D. 在D点时的速度为 【答案】AC 【解析】 【详解】A．小滑块由A到C电场力做负功，机械能减小，由C到D电场力做正功，机械能增大，所以经过C点时机械能最小，故A正确； B．小滑块由A到B电场力做负功，电势能增大，速度增大，动能增大，所以电势能和动能之和增大，故B错误； C．由题意知小滑块在B点处的加速度为零，沿斜面方向受力分析 由于 OA=OD 则 解得 故C正确； D．小滑块由A到C电场力做负功，由C到D电场力做正功，即小滑块在A、D两点电势能相等，根据 解得 故D错误。 故选AC。 11. 2020年7月23日，我国首次火星探测任务“天问一号”探测器，在中国文昌航天发射场，应用长征五号运载火箭送入地火转移轨道。火星距离地球最远时有4亿公里，最近时大约0.55亿公里。为了节省燃料，我们要等火星与地球之间相对位置合适的时候发射探测器。受天体运行规律的影响，这样的发射机会很少。为简化计算，已知火星的公转周期约是地球公转周期的1.9倍，认为地球和火星在同一平面上、沿同一方向绕太阳做匀速圆周运动，如图所示。根据上述材料，结合所学知识，判断下列说法正确的是（　　） A. 地球的公转向心加速度小于火星的公转向心加速度 B. 根据题目信息，可以求出探测器沿轨迹AC运动到C点所需时间t为多少年 C. 探测器运动到C点时的加速度大小，等于火星绕太阳公转的加速度大小 D. 下一个发射时机需要再等约2.1年 【答案】BCD 【解析】 【详解】A．根据牛顿第二定律得 解得 地球的公转半径小，地球的公转向心加速度大于火星的公转向心加速度，故A错误； B．设火星、地球的公转半径分别为R、r，根据题目信息得 可以求出火星、地球的公转半径R、r，根据开普勒第三定律得 可以求出探测器沿轨迹AC运动到C点所需时间t为多少年，故B正确； C．根据，r相等，探测器运动到C点时的加速度大小等于火星绕太阳公转的加速度大小，故C正确； D．根据开普勒第三定律得 解得 设到下一次最近的时间为t1 解得 下一个发射时机需要再等约2.1年，故D正确。 故选BCD。 12. 测定电子的电荷量的实验装置示意图如图所示，置于真空中的油滴室内有两块水平放置的平行金属板M、N，并分别与电压为U的恒定电源两极相连板的间距为d。现有一质量为m的带电油滴在极板间匀速下落，已知元电荷为e、重力加速度为g，则（　　） A. 油滴中电子的数目为 B. 油滴从小孔运动至N板过程中，电势能增加mgd C. 油滴从小孔运动至N板过程中机械能增加eU D. 若将极板M向下缓慢移动一小段距离油滴将加速下降 【答案】AB 【解析】 【详解】A．带电油滴在极板间匀速下落，故受力平衡，则有 所以，油滴带电荷量 所以电子的数目为 故A正确； B．M板为正极板，所以油滴匀速下降过程中，电场力方向向上，由动能定理 可得电场力做的功为 电场力做负功，所以电势能增加，则电势能增加量为，故B正确； C．油滴从小孔运动至N板过程中，电场力做负功，由功能关系可得，油滴机械能减少mgd，故C错误； D．若将极板M向下缓慢移动一小段距离，d减小，则电场力 增大，合外力竖直向上，油滴将先减速下降，故D错误。 故选AB。 三、非选择题：本题共6小题，共60分。 13. 某兴趣小组利用图甲所示实验装置测量当地重力加速度。实验器材有：一端带有定滑轮的轨道、两个光电门1和2、小车、钩码、细绳等。实验过程如下： ①在轨道上安装光电门1和2，测出两光电门中心的距离L及小车上遮光条的宽度d。 ②不挂钩码，将轨道右端垫高到适当高度，给小车一初速度，使小车在轨道上匀速运动。 ③将细线一端与小车相连，另一端跨过定滑轮挂上钩码，细线与轨道平行，由图中位置释放小车依次通过光电门1和2，测得小车通过两光电门的遮光时间分别为t1和t2，计算小车运动的加速度。 ④保持小车和遮光条的总质量M（未知）不变，改变钩码质量m，重复③的操作。 ⑤绘出图像如图乙所示，求出当地重力加速度g。 （1）在步骤②中垫高轨道时，若测得小车通过光电门1的时间小于通过光电门2的时间，那么垫板的位置应适当__________（向左、向右）移动。 （2）在步骤③中，小车下滑过程中的加速度a=__________（用t1、t2、L和d表示）。 （3）若图像斜率的大小为k，纵轴截距大小为b，则g=__________，M=__________（用k、b表示）。 【答案】 ①. 向左 ②. ③. ④. 【解析】 【详解】（1）[1]在步骤②中垫高轨道时，若测得小车通过光电门1的时间小于通过光电门2的时间，说明小车做减速运动，平衡摩擦力不足，垫板的位置应适当向左移动。 （2）[2]根据极短时间的平均速度表示瞬时速度，小车通过光电门1、2的速度分别为 ， 小车下滑过程中，根据动力学公式有 小车下滑过程中的加速度为 （3）[3]对整体，根据牛顿第二定律有 整理得 纵轴截距大小为 可得 [4]图像斜率的大小为 可得 14. 实验小组利用如图所示的实验装置“验证机械能守恒定律”。 实验器材：量角器、光电门、细线、小球若干。 实验操作： ①正确选择小球，测出小球的直径d； ②按照实验装置示意图安装器材，量角器中心O点和细线的一个端点重合，并且固定好；细线另一端系一个小球，当小球静止不动时，量角器的零刻度线与细线重合，并测量出细线长度L； ③在小球静止时所在位置安装一个光电门，小球的直径可视为挡光宽度，光电门的中心恰好与小球静止时球心的位置重合； ④通过改变小球由静止释放时细线与竖直方向的夹角θ，测出对应情况下小球通过光电门的时间t，并做出记录，当地重力加速度大小为g。 请回答以下问题： （1）为减小实验误差，小球应选______（填字母序号）； A. 直径约1cm的均匀钢球 B. 直径约4cm的均匀木球 （2）小球通过光电门的速度大小v=______（用所测物理量表示）； （3）为了更加直观地判断机械能是否守恒，作出图像。图像斜率为k，当______（用L、d、g表示）时，可以验证在误差允许的范围内小球在摆动过程中机械能守恒。 【答案】（1）A （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 为减小实验误差，小球应选直径约1cm的均匀钢球； 故选A。 【小问2详解】 小球通过光电门的速度大小为 【小问3详解】 根据机械能守恒定律得 解得 斜率为 当时，可以验证在误差允许的范围内小球在摆动过程中机械能守恒。 15. 带电量为、质量为0.4kg的小球在电场力作用下沿光滑绝缘水平面做匀变速直线运动，匀强电场方向与水平面平行。小球位移与时间关系满足（式中x以m为单位，t以s为单位），从时刻开始运动到 末，小球从M点运动到N点。求： （1）电场强度大小E； （2）M、N两点间电势差。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）小球位移与时间关系满足 结合匀减速直线运动位移时间公式 可知小球的初速度和加速度大小分别为 ， 根据牛顿第二定律可得 解得电场强度大小为 （2）从时刻开始运动到 末，小球从M点运动到N点，根据运动学公式可知， 末的速度大小为 由动能定理可得 解得M、N两点间电势差为 16. 如图所示，竖直面内有水平向右的匀强电场，在A点以速度方向与电场成θ、大小为v0释放质量为m电荷量为q的带电粒子。带电粒子恰好能沿直线运动到B点。求： （1）点电荷所受电场力的大小； （2）A、B两点间的距离L； （3）A、B两点间的电势差并说明哪点电势高。 【答案】(1) ；(2) ；(3) ； 【解析】 【分析】 【详解】(1)因为带电粒子恰好能沿直线运动，所以合力沿AB斜向下，由几何关系得 可得 (2)粒子合力大小为 带电粒子恰好能沿直线运动到B点，由动能定理 可得 (3)电场强度为 则A、B两点间的电势差 沿电场线方向电势降低，所以A点电势高。 17. 如图所示，足够长的传送带顺时针匀速转动，表面粗糙，传送带的右端有一固定的光滑斜面，斜面底端B点与传送带平滑连接（物体经过此处的速度大小不变）。将小滑块从斜面上P点无初速释放，P与B点间距离x1=3.0m。经过一段时间小滑块从传送带返回斜面，运动到斜面上的最高点C（未在图中标出）时取下小滑块，C与P点间距离x2=2.25m。已知斜面倾角θ=37°，小滑块与传送带的动摩擦因数为0.3，取g=10m/s2，sin37°=0.6。求： （1）小滑块从P点滑到B点时的速度大小； （2）传送带运动的速度大小； （3）小滑块在传送带上运动的时间。 【答案】（1）；（2） ；（3） 【解析】 【详解】（1）小滑块在斜面上运动的加速度大小为 小滑块从P点滑到B点，根据动力学公式 解得小滑块从P点滑到B点时的速度大小为 （2）小滑块从传送带返回斜面，运动到斜面上的最高点C时，根据动力学公式 传送带运动的速度大小 （3）小滑块做匀减速运动的加速度为 小滑块做匀减速运动的时间为 小滑块做匀减速运动的位移为 小滑块反向做匀加速运动的时间为 小滑块反向做匀加速运动的位移为 小滑块做匀速运动的时间为 小滑块在传送带上运动的时间为 18. 如图所示，可视为质点的质量为m = 0.2kg的小滑块静止在水平轨道上的A点，在水平向右的恒定拉力F = 4N的作用下，从A点开始做匀加速直线运动，当其滑行到AB的中点时撤去拉力，滑块继续运动到B点后进入半径为R = 0.3m且内壁光滑的竖直固定圆轨道，在圆轨道上运行一周后从C处的出口出来后向D点滑动，D点右侧有一与CD等高的传送带紧靠D点，并以恒定的速度v = 3m/s顺时针转动。已知滑块运动到圆轨道的最高点时对轨道的压力大小刚好为滑块重力的3倍，水平轨道CD的长度为l2 = 2.0m，小滑块与水平轨道ABCD间的动摩擦因数为μ1 = 0.2，与传送带间的动摩擦因数μ2 = 0.5，传送带的长度L = 0.4m，重力加速度g = 10m/s2。求： (1)水平轨道AB的长度l1； (2)若水平拉力F大小可变，要使小滑块能到达传送带左侧的D点，则F应满足什么条件； (3)若在AB段水平拉力F的作用距离x可变，试求小滑块到达传送带右侧E点时的速度v与水平拉力F的作用距离x的关系。 【答案】(1)1.5m；(2)F≥2.4N；(3) 当 时无法达到E点；当 时 ；当 时 ；当 时 【解析】 【详解】(1)设小滑块运动到最高点P时的速度大小为vP，根据圆周运动知识，有 从A到P点，列动能定理有 解得 (2)分析若恰能过P点，则，满足vP = 0，从A到P点列定能定理，有： 算得 若小滑块恰能到D点，则有 解得 综上所述应满足条件为 (3)分析各类情况： ①要到达E点，必须过P点，过P点，至少满足 得 可知 时，无法达到E点。 ②恰好过P点的情况下 得 即进入传送带加速。 讨论传送带上运动问题 [1]若全程加速，加到E点时恰好为3，有 得 对应距离满足 得 即 满足 得 [2]当过D点的速度超过3时，进入传送带即减速，若全程减速，减到E点时恰好为3，有 得 对应距离满足 得 即 ， [3]若 ，则满足 得 综上分析，过E点时的速度v与F的作用距离x的关系如下： 在 时，无法达到E点； 在 时， 在 时， 在 时， 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $