2024-2025学年物理竞赛考试模拟试卷（一）（高一下）

2024-2025学年物理竞赛考试模拟试卷（一） （高一）（原卷版） 一、单选题（每题3分） 1．如图所示，质量相等的A、B两个小球悬于同一悬点O，且在O点下方竖直距离处的同一水平面内做匀速圆周运动，悬线长，，则A、B两小球（　　） A．周期之比 B．角速度之比 C．线速度大小之比 D．向心加速度之比 2．为训练航天员适应失重，需要创造失重环境。在地球表面附近，可以利用飞行器来创造短时间的完全失重环境。俄罗斯的加加林阿特拉斯宇航中心，配备的1L—76—MDK型飞机，就是用来完成对航天员空中失重训练的飞行器（图所示是其内部情况），用它可以创造出长达数分钟的完全失重环境。这类飞机通常通过在空中做某种飞行动作来创造完全失重环境，飞机从速率达到v1时开始进入完全失重的实验状态，从安全考虑，要求当速率达到时退出实验。为了使失重训练的有效时间最长，飞机在空中的飞行动作应是（　　） A．在水平面内做变速圆周运动，速率由增加到v2时退出实验状态 B．在竖直面内沿圆弧俯冲，速率由增加到时退出实验状态 C．以初速度做竖直上抛运动，当它竖直下落速率增加到时退出实验状态 D．以初速度沿某一方向做斜抛或平抛运动，当速率达到时退出实验状态 3．一小物块沿斜面向上滑动，然后滑回到原处．物块初动能为Ek0，与斜面间的动摩擦因数不变，则该过程中，物块的动能Ek与位移x关系的图线是(     ) A． B． C．D． 4．如图所示，带电小球A、B、C位于光滑绝缘水平面内的一直线上，质量均为m，A、C的电荷量均为q，与B的距离均为r。当B球带电量为Q时，三小球均能处于静止状态；当B球电量变为（电性不变），A、C球能够以相同的角速度（k为静电力常量）绕B球做半径为r的匀速圆周运动，则等于（　　）    A． B． C． D． 5．在如图所示的闪光灯电路中，电源的电动势为E，电容器的电容为C。当闪光灯两端电压达到击穿电压U时，闪光灯才有电流通过并发光，正常工作时，闪光灯周期性短暂闪光，则可以判定（　　） A．电源的电动势E一定小于击穿电压U B．电容器所带的最大电荷量一定为CE C．闪光灯闪光时，电容器所带的电荷量一定增大 D．在一个闪光周期内，通过电阻R的电荷量与通过闪光灯的电荷量一定相等 6．用长为1.4m的轻质柔软绝缘细线，拴一质量为1.0×10－2kg、电荷量为2.0×10-8C的小球，细线的上端固定于O点．现加一水平向右的匀强电场，平衡时细线与铅垂线成370，如图所示．现向左拉小球使细线水平且拉直，静止释放，则（sin370=0.6） A．该匀强电场的场强为3.75×107N/C B．平衡时细线的拉力为0.17N C．经过0.5s，小球的速度大小为6.25m/s D．小球第一次通过O点正下方时，速度大小为7m/s 7．如图所示，在竖直平面内有一个绝缘圆环，O点为圆心，A、B为圆环上两点，OA、OB都与水平方向成。在A点固定一个带电量为Q的正点电荷，在圆环内侧B点放置一个光滑的小球，带电量为，质量为m。整个装置处在水平向右的电场强度的匀强电场中，此时小球恰好静止。由于Q的绝缘措施出了问题，Q的带电量缓慢减少，则此后（　　） A．圆环对小球的弹力大小保持不变 B．正电荷Q与小球q之间的库仑力不断增大 C．小球q有可能脱离圆环 D．正电荷Q所受静电力的合力不断增大 二、多选题（每题3分） 8．学习物理知识后，我们可以用物理的视角观察周围的世界，思考身边的事物，并对些媒体报道的真伪做出判断。小明在浏览一些网站时，看到了如下一些关于发射卫星的报道，其中一定不真实的消息是（　　） A．发射一颗轨道与地球表面上某一纬度线（非赤道）为共面同心圆的地球卫星 B．发射一颗与地球表面上某一经度线所决定的圆为共面同心圆的地球卫星 C．发射一颗绕地球运转一周的地球卫星 D．发射一颗每天同一时间都能通过北京上空的地球卫星 9．滑块以速率靠惯性沿固定的斜面由底端向上做匀变速运动，当它回到出发点时速率变为，且，若滑块向上运动的位移中点为A，取斜面底端重力势能为零，则：（　　） A．上升过程重力做的功小于摩擦力做的功，下降过程重力做的功大于摩擦力做的功 B．上升过程机械能的减小量等于下降过程机械能的减小量 C．上升过程合力的平均功率等于下降过程合力的平均功率 D．下降过程中动能和重力势能相等的位置在A点下方 10．如图，弹簧开始处于原长，在物体A由静止释放后下降的过程中（　　） A．物体重力势能的变化量与下降的距离成正比 B．物体的动能与下降的距离成正比 C．弹簧的弹性势能与下降的距离成正比 D．物体的重力势能与弹簧的弹性势能之和先减小，后增大 三、填空题（每题4分） 11．如图所示，物体以100J的初动能从斜面底端沿足够长的固定斜面向上运动，当它通过斜面某一点M时，其动能减少80J，重力势能增加到48J（取斜面底端为零势能面）.如果物体能从斜面上某处后又沿斜面滑下返回底端，则物体在返回底端时的动能为 J。 12．从0.1级电阻箱上读出电阻值为200.0，若不考虑各旋钮的接触电阻，则该电阻的绝对误差可估为 。用0.5级电流表，30mA挡量程测量电流，当指针位置如图所示时，I≈ 。 13．飞机向下俯冲后拉起，若其运动轨迹是半径R=6km的圆周的一部分，过最低点时，飞行员下方的座椅对他的支持力等于其重力的7倍，（g取10m/s2）飞机过最低点的速度大小为 m/s。 14．如图所示，竖直平面内有一半径为R的光滑圆形轨道与光滑的倾斜直轨道平滑连接，一质量为m的小球，从倾斜轨道的A处静止释放，在Q点脱离轨道后做抛体运动恰好经过圆心O点，则小球在Q点处的速度大小为 、A、B的高度差为 。 15．长为L的导体棒原来不带电，现将一带电荷量为+q的点电荷放在距棒左端R处，如图所示。当棒达到静电平衡后，棒内中点P处产生的电场强度等于 ，棒上感应电荷在棒内中点P处产生的场强大小等于 。 四、实验题（每题5分） 16．为了验证机械能守恒定律，兴趣小组的同学设计了如图所示的实验装置，在光滑的水平桌面上固定一光滑的斜面，斜面最低点与水平桌面平滑连接。让滑块从斜面上某点A处由静止滑下，最终滑块落在水平地面上。测出A点到水平桌面的高度为h0，已知重力加速度为g。 （1）为了验证机械能守恒定律，还要测量的物理量有( )； A．桌面距地面的高度h B．滑块的质量m C．滑块落地点到桌子边缘D点的水平距离s D．桌子边缘D点到A点的水平距离L （2）若满足 ，则机械能守恒定律成立；（用所测物理量的字母表示） （3）多次改变滑块的滑下位置（保证滑块落在水平面上），做出 图像，若图像为一条平滑直线且斜率为 ，则机械能守恒定律成立。 17．某同学设计出如图甲所示的实验装置来“验证机械能守恒定律”，有一直径为d、质量为m的小球由A处由静止释放，下落过程中能通过A点正下方、固定于B点的光电门。测得A、B间的距离为H（），光电计时器记录下小球通过光电门的时间为t，当地的重力加速度为g。 （1）小球通过光电门时的瞬时速度 （用题中所给的物理量符号表示）。 （2）调整AB之间距离H，多次重复上述过程，作出随H的变化图像如图乙所示，当小球下落过程中机械能守恒时，该直线的斜率 （用题中所给的物理量符号表示）。 （3）在实验中根据数据实际绘出图像的直线斜率为k（），则实验过程中小球所受的平均阻力f与小球重力的比值 （用k、表示）。 18．电表改装实验中表头的内阻和灵敏度采用 法测量，改装电流表时，与表头并联的电阻起 作用。改装后的电流表必须经过 才能使用。 19．小梦同学自制了一个两挡位（“”“”）的欧姆表，其内部结构如图所示，为调零电阻（最大阻值为），、、为定值电阻（），电流计G的内阻为。用此欧姆表测量一待测电阻的阻值，回答下列问题： （1）短接①②，将单刀双掷开关与接通，电流计G示数为；保持电阻滑片位置不变，将单刀双掷开关与接通，电流计G示数变为，则 （填“大于”或“小于”）； （2）将单刀双掷开关与接通，此时欧姆表的挡位为 （填“”或“”）； （3）若从“”挡位换成“”挡位，调整欧姆零点（欧姆零点在电流计G满偏刻度处）时，调零电阻的滑片应该 调节（填“向上”或“向下”）； （4）在“”挡位调整欧姆零点后，在①②间接入阻值为的定值电阻，稳定后电流计G的指针偏转到满偏刻度的；取走，在①②间接入待测电阻，稳定后电流计G的指针偏转到满偏刻度的，则 。 五、解答题（每题10分） 20．如图，半径为3r的水平圆形转盘可绕竖直轴转动，圆盘距离水平地面高为h，圆盘上放有小物体A、B、C，质量分别为m、2m、12m，物块A叠放在B上，B、C到转盘中心O的距离分别为3r、2r，B、C间用一轻质细线相连，圆盘静止时，细线刚好伸直无拉力，已知C与圆盘间的动摩擦因数为μ，B与圆盘间的动摩擦因数为2μ，A、B间动摩擦因数为3μ。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。A、B、C均可视为质点，现让圆盘从静止开始逐渐缓慢加速，求 （1）时，C受到转盘的摩擦力； （2）当增加到某一数值时，C、B哪个物体不受圆盘的摩擦力？求此时圆盘角速度大小（物体仍在圆盘上且圆盘角速度不为零）； （3）当增加到某一数值时，A从B上滑动并飞出，求A落地点与盘中心O在地面投影点之间的距离。 21．如图所示是一款固定在竖直平面内的游戏装置。半径的半圆形细管轨道AB与半径的半圆形内轨道BC在B点平滑连接，圆心分别为和，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），只有当小滑块到达A点时速度刚好水平才可进入细管轨道。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，sin37°=0.6，cos37°=0.8。 （1）若小滑块刚进入A点时与细管壁无挤压，求小滑块第一次运动到内轨道BC的B点时受到轨道的弹力大小； （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，并求出为达到该次数在P点发射时速度大小应满足的条件。 22．在水平方向的匀强电场中，有一质量为m的带电小球，用长为l的细线悬于O点，当小球平衡时，细线和竖直方向成角，如图所示，现给小球一个冲量，冲量方向和细线垂直，使小球恰能在竖直平面内做圆周运动。问： （1）小球做圆周运动过程中，在哪个位置有最小速度？并求这个速度值。 （2）施加的冲量值至少为多大？ 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！8 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！8 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2024-2025学年物理竞赛考试模拟试卷（一） （高一）（解析版） 一、单选题（每题3分） 1．如图所示，质量相等的A、B两个小球悬于同一悬点O，且在O点下方竖直距离处的同一水平面内做匀速圆周运动，悬线长，，则A、B两小球（　　） A．周期之比 B．角速度之比 C．线速度大小之比 D．向心加速度之比 【答案】C 【详解】AB．小球做圆周运动所需要的向心力由重力mg和悬线拉力F的合力提供，设悬线与竖直方向的夹角为。对任意一球受力分析，由牛顿第二定律有：在竖直方向有在水平方向有解得分析题意可知，连接两小球的悬线的悬点距两小球运动平面的距离为相等，所以周期相等，即角速度则角速度之比故AB错误；C．根据合力提供向心力得解得根据几何关系可知，故线速度之比故C正确；D．向心加速度：，则向心加速度之比等于线速度之比为故D错误。故选C。 2．为训练航天员适应失重，需要创造失重环境。在地球表面附近，可以利用飞行器来创造短时间的完全失重环境。俄罗斯的加加林阿特拉斯宇航中心，配备的1L—76—MDK型飞机，就是用来完成对航天员空中失重训练的飞行器（图所示是其内部情况），用它可以创造出长达数分钟的完全失重环境。这类飞机通常通过在空中做某种飞行动作来创造完全失重环境，飞机从速率达到v1时开始进入完全失重的实验状态，从安全考虑，要求当速率达到时退出实验。为了使失重训练的有效时间最长，飞机在空中的飞行动作应是（　　） A．在水平面内做变速圆周运动，速率由增加到v2时退出实验状态 B．在竖直面内沿圆弧俯冲，速率由增加到时退出实验状态 C．以初速度做竖直上抛运动，当它竖直下落速率增加到时退出实验状态 D．以初速度沿某一方向做斜抛或平抛运动，当速率达到时退出实验状态 【答案】C 【详解】AB．使飞机的加速度为重力加速度g，可以是自由落体运动或抛体运动，其他运动无法实现，例如圆周运动具有向心加速度，并非失重，故AB错误；CD．设初速度v1斜向上抛出，初速度与水平方向的夹角为θ，退出实验时速率为v2，则水平方向 竖直方向又联立得可知当时，即飞机做竖直上抛运动时，失重时间最长，故C正确，D错误。故选C。 3．一小物块沿斜面向上滑动，然后滑回到原处．物块初动能为Ek0，与斜面间的动摩擦因数不变，则该过程中，物块的动能Ek与位移x关系的图线是(     ) A． B． C．D． 【答案】C 【详解】设斜面倾角为θ，根据动能定理，当小物块沿斜面上升时，有：－(mgsinθ＋f)x=Ek－Ek0即：Ek=－(f＋mgsinθ)x＋Ek0所以Ek与x的函数关系图象为直线，且斜率为负；设x0为小物块到达最高点时的位移，当小物块沿斜面下滑时根据动能定理有：(mgsinθ－f)(x0－x)=Ek－0即：Ek=－(mgsinθ－f)x＋(mgsinθ－f)x0所以下滑时Ek随x的减小而增大且为直线。 综上所述，故C正确，ABD错误。故选C。 4．如图所示，带电小球A、B、C位于光滑绝缘水平面内的一直线上，质量均为m，A、C的电荷量均为q，与B的距离均为r。当B球带电量为Q时，三小球均能处于静止状态；当B球电量变为（电性不变），A、C球能够以相同的角速度（k为静电力常量）绕B球做半径为r的匀速圆周运动，则等于（　　）    A． B． C． D． 【答案】C 【详解】当B球带电量为Q时，三小球均能处于静止状态，则A、C电性相同，A、B电性相反，此时对A进行分析，根据平衡条件有当B球电量变为时，对A进行分析有解得故选C。 5．在如图所示的闪光灯电路中，电源的电动势为E，电容器的电容为C。当闪光灯两端电压达到击穿电压U时，闪光灯才有电流通过并发光，正常工作时，闪光灯周期性短暂闪光，则可以判定（　　） A．电源的电动势E一定小于击穿电压U B．电容器所带的最大电荷量一定为CE C．闪光灯闪光时，电容器所带的电荷量一定增大 D．在一个闪光周期内，通过电阻R的电荷量与通过闪光灯的电荷量一定相等 【答案】D 【分析】本题有效地将电路及电容器结合在一起，考查学生的审题能力及知识的迁移应用能力，对学生要求较高。【详解】A．电容器与闪光灯并联，所以电容器两端的电压与闪光灯两端的电压相等，当电源给电容器充电，达到闪光灯击穿电压U时，闪光灯被击穿，电容器放电，放电后闪光灯和电容器两端电压小于U，闪光灯断路，电源再次给电容器充电，达到电压U时，闪光灯又被击穿，电容器放电，如此周期性充放电，使得闪光灯周期性短暂闪光。要使得充电后达到电压U，则电源电动势一定大于等于U，故A项错误；B．电容器两端的最大电压为U，故电容器所带的最大电荷量为故B项错误；C．闪光灯闪光时电容器放电，所带电荷量减少，故C项错误；D．电容器充电时电荷通过R，然后储存在电容器中，闪光灯放电时，电容器放电，储存在电容器中的电荷被放出，通过闪光灯。所以，充放电过程中通过电阻R的电荷量与通过闪光灯的电荷量一定相等，故D项正确。故选D。 6．用长为1.4m的轻质柔软绝缘细线，拴一质量为1.0×10－2kg、电荷量为2.0×10-8C的小球，细线的上端固定于O点．现加一水平向右的匀强电场，平衡时细线与铅垂线成370，如图所示．现向左拉小球使细线水平且拉直，静止释放，则（sin370=0.6） A．该匀强电场的场强为3.75×107N/C B．平衡时细线的拉力为0.17N C．经过0.5s，小球的速度大小为6.25m/s D．小球第一次通过O点正下方时，速度大小为7m/s 【答案】C 【详解】AB．小球在平衡位置时，由受力分析可知：qE=mgtan370，解得，细线的拉力：=，选项AB错误；C．小球向左被拉到细线水平且拉直的位置，释放后将沿着电场力和重力的合力方向做匀加速运动，其方向与竖直方向成370角，加速度大小为，则经过0.5s，小球的速度大小为v=at=6.25m/s，选项C正确；D．小球从水平位置到最低点的过程中，若无能量损失，则由动能定理：，带入数据解得v=7m/s；因小球从水平位置先沿直线运动，然后当细绳被拉直后做圆周运动到达最低点，在绳子被拉直的瞬间有能量的损失，可知到达最低点时的速度小于7m/s，选项D错误． 7．如图所示，在竖直平面内有一个绝缘圆环，O点为圆心，A、B为圆环上两点，OA、OB都与水平方向成。在A点固定一个带电量为Q的正点电荷，在圆环内侧B点放置一个光滑的小球，带电量为，质量为m。整个装置处在水平向右的电场强度的匀强电场中，此时小球恰好静止。由于Q的绝缘措施出了问题，Q的带电量缓慢减少，则此后（　　） A．圆环对小球的弹力大小保持不变 B．正电荷Q与小球q之间的库仑力不断增大 C．小球q有可能脱离圆环 D．正电荷Q所受静电力的合力不断增大 【答案】A 【详解】ABC．电场力因为电场力与重力恒定不变，所以将这两个力的合力看成一个力，该力的大小为方向与竖直方向成角斜向下，与图中OA方向平行，则小球受到三个力，圆环对它的弹力N，库仑力和F，构成一个矢量三角形如下图，其中图中C点表示小球所处位置：Q的带电量缓慢减少，则小球会沿圆环轨道向下移动，始终满足所以保持不变，AC在减小，所以减小，小球处在一种动态平衡中，不会脱离圆环，故A正确，BC错误； D．小球在B点时，Q受到的库仑力和匀强电场的电场力互相垂直，之后库仑力减小，匀强电场的电场力也变小了（在漏电），并且这两个力的夹角由直角变成了钝角，根据力的合成规律，这两个力的合力与初始值相比变小了，故D错误。故选A。 二、多选题（每题3分） 8．学习物理知识后，我们可以用物理的视角观察周围的世界，思考身边的事物，并对些媒体报道的真伪做出判断。小明在浏览一些网站时，看到了如下一些关于发射卫星的报道，其中一定不真实的消息是（　　） A．发射一颗轨道与地球表面上某一纬度线（非赤道）为共面同心圆的地球卫星 B．发射一颗与地球表面上某一经度线所决定的圆为共面同心圆的地球卫星 C．发射一颗绕地球运转一周的地球卫星 D．发射一颗每天同一时间都能通过北京上空的地球卫星 【答案】ABC 【详解】A．轨道圆心必须与地球球心重合，纬度线（非赤道）圆心没有与球心重合。故A错误；B．卫星通过南北极上空，某时刻在某一经线上，由于地球自转，下一刻卫星将不在原来的经线上。故B错误；C．近地卫星的周期约90min，所以不可能发射一颗绕地球运转一周的地球卫星。故C错误；D．卫星轨道所在平面与赤道所在平面垂直且周期与自转周期相同时，可实现卫星每天同一时间都能通过北京上空。故D正确。本题选错的，故选ABC。 9．滑块以速率靠惯性沿固定的斜面由底端向上做匀变速运动，当它回到出发点时速率变为，且，若滑块向上运动的位移中点为A，取斜面底端重力势能为零，则：（　　） A．上升过程重力做的功小于摩擦力做的功，下降过程重力做的功大于摩擦力做的功 B．上升过程机械能的减小量等于下降过程机械能的减小量 C．上升过程合力的平均功率等于下降过程合力的平均功率 D．下降过程中动能和重力势能相等的位置在A点下方 【答案】BD 【详解】A．设斜面倾角为，滑块质量为，滑块与斜面间的动摩擦因数为，滑块能到达最高点下滑，则上升的最大距离为，上滑过程中重力做功上升过程中摩擦力做功则上升过程重力做的功大于摩擦力做的功；下降过程重力做的功下降过程摩擦力做的功则下降过程重力做的功大于摩擦力做的功。故A错误；B．由v2＜v1可知，斜面与滑块间有摩擦，滑块无论上升还是下降时，都有机械能损失，且大小均为，故B正确；C．上升过程合力的平均功率下降过程合力的平均功率又则有上升过程合力的平均功率大于下降过程合力的平均功率，故C错误；D．下滑到中点A时的动能为EkA，从最高点到A点物体克服摩擦力做功为W。根据能量守恒定律得mgh=mg+EkA+W则得mg=EkA+WA点的重力势能为EpA=mg•可知EpA＞EkA物体下滑过程，重力势能减小，动能增加，所以下降过程中动能和势能相等的位置在A点下方，故D正确。故选BD。 10．如图，弹簧开始处于原长，在物体A由静止释放后下降的过程中（　　） A．物体重力势能的变化量与下降的距离成正比 B．物体的动能与下降的距离成正比 C．弹簧的弹性势能与下降的距离成正比 D．物体的重力势能与弹簧的弹性势能之和先减小，后增大 【答案】AD 【详解】A．由物体的重力势能的减小量，可知重力势能的减少量与下降的高度成正比，故A正确；B．物体下降过程中，重力势能一直减小，弹性势能一直增加，动能是先增加后减小，物体的动能不与下降的距离成正比，故B错误；C．弹性势能，弹性势能跟下降距离的平方成正比，故C错误；D．物体的重力势能动能和弹性势能之和不变，动能先增加后减小，物体的重力势能与弹簧的弹性势能之和先减小，后增大，故D正确。故选AD。 三、填空题（每题4分） 11．如图所示，物体以100J的初动能从斜面底端沿足够长的固定斜面向上运动，当它通过斜面某一点M时，其动能减少80J，重力势能增加到48J（取斜面底端为零势能面）.如果物体能从斜面上某处后又沿斜面滑下返回底端，则物体在返回底端时的动能为 J。 【答案】20 【详解】设斜面倾角为，物体从开始运动到M点的过程中，由动能定理得减少的动能为重力势能增加了，则机械能减少了 则有即物体在斜面上运动的过程中，动能的减少量与机械能的损失量的比值与物体运动的位移无关，是常数；物体运动到最高点的过程中，动能减少量为100J，则机械能的损失量为40J，即克服摩擦力做功为40J。物体从底端向上运动到返回底端，整个过程克服摩擦力做功为80J，根据动能定理可知，整个过程物体动能减少了80J，则物体返回到底端时的动能为20J。 12．从0.1级电阻箱上读出电阻值为200.0，若不考虑各旋钮的接触电阻，则该电阻的绝对误差可估为 。用0.5级电流表，30mA挡量程测量电流，当指针位置如图所示时，I≈ 。 【答案】 0.2Ω 13.50mA 【详解】[1]绝对误差是读出值与真值的差值，这里只有读出电阻值，不知道真值，则有由电阻箱的等级计算得到的误差限，即等于示值×等级%，可得200.0Ω×0.1%=0.2Ω[2]30mA挡量程测量电流，由题图可知，表盘的中间刻度线应是15.0mA值，最小分度值应是0.75mA，因此指针位置的电流值是I=15.0mA−2×0.75mA=13.50mA 13．飞机向下俯冲后拉起，若其运动轨迹是半径R=6km的圆周的一部分，过最低点时，飞行员下方的座椅对他的支持力等于其重力的7倍，（g取10m/s2）飞机过最低点的速度大小为 m/s。 【答案】600 【详解】过最低点时，根据牛顿第二定律可得其中联立可得飞机过最低点的速度大小为 14．如图所示，竖直平面内有一半径为R的光滑圆形轨道与光滑的倾斜直轨道平滑连接，一质量为m的小球，从倾斜轨道的A处静止释放，在Q点脱离轨道后做抛体运动恰好经过圆心O点，则小球在Q点处的速度大小为 、A、B的高度差为 。 【答案】 【详解】[1]令小球在Q点的速度与水平方向夹角为，由于小球在Q点脱离轨道，则有小球恰好经过圆心O点，根据斜抛运动规律有根据数学三角函数关系有解得[2]小球从A运动到Q过程，根据动能定理有结合上述解得 15．长为L的导体棒原来不带电，现将一带电荷量为+q的点电荷放在距棒左端R处，如图所示。当棒达到静电平衡后，棒内中点P处产生的电场强度等于 ，棒上感应电荷在棒内中点P处产生的场强大小等于 。 【答案】 0 【详解】[1]当棒达到静电平衡后，棒内部的电场强度处处为0。[2]根据静电平衡原理可知，棒上感应电荷在棒内中点P产生的场强大小等于+q的点电荷在点P产生的场强大小，则有 四、实验题（每题5分） 16．为了验证机械能守恒定律，兴趣小组的同学设计了如图所示的实验装置，在光滑的水平桌面上固定一光滑的斜面，斜面最低点与水平桌面平滑连接。让滑块从斜面上某点A处由静止滑下，最终滑块落在水平地面上。测出A点到水平桌面的高度为h0，已知重力加速度为g。 （1）为了验证机械能守恒定律，还要测量的物理量有( )； A．桌面距地面的高度h B．滑块的质量m C．滑块落地点到桌子边缘D点的水平距离s D．桌子边缘D点到A点的水平距离L （2）若满足 ，则机械能守恒定律成立；（用所测物理量的字母表示） （3）多次改变滑块的滑下位置（保证滑块落在水平面上），做出 图像，若图像为一条平滑直线且斜率为 ，则机械能守恒定律成立。 【答案】 AC/CA 【详解】（1）[1]设滑块在水平桌面上运动的速度为v，则根据机械能守恒定律有 此等式需要计算出v的大小为多少，而v为滑块做平抛运动的初速度，所以还需测出桌面距地面的高度h以及滑块落地点到桌子边缘D点的水平距离s就可以得到v的表达式，从而验证机械能守恒定律。故选AC。（2）[2]根据平抛运动规律有，可得 则在滑块从A点运动到桌面上的过程中，若重力势能的减小量等于动能的增加量，有整理可得（3）[3][4]对上问得到的式子进行整理，有因图像为一条平滑直线，则需要做出图像，若图线的斜率为，则机械能守恒定律成立。 17．某同学设计出如图甲所示的实验装置来“验证机械能守恒定律”，有一直径为d、质量为m的小球由A处由静止释放，下落过程中能通过A点正下方、固定于B点的光电门。测得A、B间的距离为H（），光电计时器记录下小球通过光电门的时间为t，当地的重力加速度为g。 （1）小球通过光电门时的瞬时速度 （用题中所给的物理量符号表示）。 （2）调整AB之间距离H，多次重复上述过程，作出随H的变化图像如图乙所示，当小球下落过程中机械能守恒时，该直线的斜率 （用题中所给的物理量符号表示）。 （3）在实验中根据数据实际绘出图像的直线斜率为k（），则实验过程中小球所受的平均阻力f与小球重力的比值 （用k、表示）。 【答案】 【详解】（1）[1]可以用很短时间内的平均速度作为小球的瞬时速度，则小球经过光电门B时的速度：；（2）[2]小球下落过程机械能守恒，由机械能守恒定律得 其中，整理得则图像的斜率（3）[3]小球下落过程受空气阻力f作用，由动能定理得其中，整理得则图像的斜率而，解得 18．电表改装实验中表头的内阻和灵敏度采用 法测量，改装电流表时，与表头并联的电阻起 作用。改装后的电流表必须经过 才能使用。 【答案】 半值 分流 校准 【详解】[1][2][3] 电表改装实验中表头的内阻和灵敏度采用半值法测量，改装电流表时，与表头并联的电阻起分流作用。改装后的电流表必须经过校准才能使用。 19．小梦同学自制了一个两挡位（“”“”）的欧姆表，其内部结构如图所示，为调零电阻（最大阻值为），、、为定值电阻（），电流计G的内阻为。用此欧姆表测量一待测电阻的阻值，回答下列问题： （1）短接①②，将单刀双掷开关与接通，电流计G示数为；保持电阻滑片位置不变，将单刀双掷开关与接通，电流计G示数变为，则 （填“大于”或“小于”）； （2）将单刀双掷开关与接通，此时欧姆表的挡位为 （填“”或“”）； （3）若从“”挡位换成“”挡位，调整欧姆零点（欧姆零点在电流计G满偏刻度处）时，调零电阻的滑片应该 调节（填“向上”或“向下”）； （4）在“”挡位调整欧姆零点后，在①②间接入阻值为的定值电阻，稳定后电流计G的指针偏转到满偏刻度的；取走，在①②间接入待测电阻，稳定后电流计G的指针偏转到满偏刻度的，则 。 【答案】 大于 向上 【详解】（1）[1]根据题意可知，所以开关拨向时电路的总电阻小于开关拨向时电路的总电阻，电源电动势不变，根据可知；（2）[2]当开关拨向时，全电路的总电阻较大，中值电阻较大，能够接入待测电阻的阻值也更大，所以开关拨向时对应欧姆表的挡位倍率较大，即；（3）[3]从“”挡位换成“”挡位，即开关从拨向，全电路电阻增大，干路电流减小，①②短接时，为了使电流表满偏，则需要增大通过电流计所在支路的电流，所以需要将的滑片向上调节；（4）[4]在“”挡位，令与串联部分的总电阻为，上半部分单独叫，电路图结构简化如图 第一次，当①②短接，全电路的总电阻为通过干路的电流为 电流表满偏，根据并联电路中电流之比等于电阻反比可知第二次，①②之间接入，全电路总电阻为，通过干路的电流为电流表偏转了量程的，则结合第一次和第二次解得第三次，①②之间接入，全电路总电阻为，通过干路的电流为电流表偏转了量程的，则结合第二次和第三次，解得 五、解答题（每题10分） 20．如图，半径为3r的水平圆形转盘可绕竖直轴转动，圆盘距离水平地面高为h，圆盘上放有小物体A、B、C，质量分别为m、2m、12m，物块A叠放在B上，B、C到转盘中心O的距离分别为3r、2r，B、C间用一轻质细线相连，圆盘静止时，细线刚好伸直无拉力，已知C与圆盘间的动摩擦因数为μ，B与圆盘间的动摩擦因数为2μ，A、B间动摩擦因数为3μ。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。A、B、C均可视为质点，现让圆盘从静止开始逐渐缓慢加速，求 （1）时，C受到转盘的摩擦力； （2）当增加到某一数值时，C、B哪个物体不受圆盘的摩擦力？求此时圆盘角速度大小（物体仍在圆盘上且圆盘角速度不为零）； （3）当增加到某一数值时，A从B上滑动并飞出，求A落地点与盘中心O在地面投影点之间的距离。 【答案】（1），方向沿CO指向O点；（2）B物体；；（3） 【详解】（1）当时，对C物体由牛顿第二定律 由于C物体与圆盘之间的最大静摩擦力为 所以当时，C受到转盘的静摩擦力大小为，方向沿CO指向O点。 （2）当增加到某一数值时，B或C相对圆盘滑动，最大静摩擦力提供向心力，由 可得 所以C物体会先滑动，细线产生拉力，B物体可能不受圆盘摩擦力，设此时圆盘的角速度为，由牛顿第二定律 解得 （3）当A相对B产生滑动时，则 解得 此后A做平抛运动，则 落点到的水平距离 解得 21．如图所示是一款固定在竖直平面内的游戏装置。半径的半圆形细管轨道AB与半径的半圆形内轨道BC在B点平滑连接，圆心分别为和，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），只有当小滑块到达A点时速度刚好水平才可进入细管轨道。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，sin37°=0.6，cos37°=0.8。 （1）若小滑块刚进入A点时与细管壁无挤压，求小滑块第一次运动到内轨道BC的B点时受到轨道的弹力大小； （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，并求出为达到该次数在P点发射时速度大小应满足的条件。 【答案】（1）11N；（2）x>1.6m；（3） 【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，根据向心力公式有 设小滑块在B点的速度为，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 F=11N （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，根据动能定理 解得 设小滑块从A点进入时速度为，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，根据平抛运动的规律有 解得 故发射点P到C点的距离应满足 x>1.6m （3）设小滑块恰好能经过B点的速度为，根据向心力公式有 设小滑块C点最小速度为，恰好能经过B点，从C到B过程中，根据动能定理 解得 由于当时，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点速度时，设小滑块在C点的最大速度为，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，沿斜面向上滑行的距离为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，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。 小滑块从P点发射时的速度大小等于第1次经过C点的速度大小，在C点速度最大值为，所以 要求两次往返斜面之后能够到达B点，则要求 即 所以 22．在水平方向的匀强电场中，有一质量为m的带电小球，用长为l的细线悬于O点，当小球平衡时，细线和竖直方向成角，如图所示，现给小球一个冲量，冲量方向和细线垂直，使小球恰能在竖直平面内做圆周运动。问： （1）小球做圆周运动过程中，在哪个位置有最小速度？并求这个速度值。 （2）施加的冲量值至少为多大？ 【答案】（1）小球运动到圆周上反向延长线上一点时，小球速度有最小值；（2） 【详解】 （1）对小球在点受力分析如图所示 设小球静止的位置为等效重力势能零点，由于动能与等效重力势能的总和不变，则小球位于和点对应的同一直径上的点时等效重力势能最大，动能最小，速度也最小．设小球在点时的速度为，此时细线的拉力为零，等效重力提供向心力，则 根据几何关系可得 联立解得小球的最小速度 （2）设小球在点的初速度为，由能量守恒得 将的值代入上式得 施加的冲量值 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！8 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！8 学科网（北京）股份有限公司 $$