精品解析：江苏省苏州市震泽中学2024-2025学年高一下学期3月月考物理试题

2024-2025学年第二学期阶段性测试（一） 高一物理 （满分100分，考试时间75分钟） 一、单选题（共11题，每题4分，共44分。每题只有一个选项最符合题意。） 1. 为了形象生动地说明圆周运动的规律，教科书设置了许多插图，下列关于插图的表述正确的是（　　） A. 图甲旋转木马工作时，越靠外侧的木马线速度越大 B. 图乙轨道外轨高于内轨，火车以规定速度转弯时铁轨对火车的支持力提供向心力 C. 图丙空中飞椅游戏中，内排飞椅向心加速度更大 D. 图丁脱水机工作时，衣服中的水在离心力的作用下从桶孔飞出 2. 龙年首发，“长征5号”遥七运载火箭搭载通信技术试验卫星十一号发射成功，卫星进入地球同步轨道后，主要用于开展多频段、高速率卫星通信技术验证。下列说法正确的是（　　） A. 同步卫星的加速度大于地球表面的重力加速度 B. 卫星在同步轨道运行过程中受到的万有引力不变 C. 所有同步卫星都必须在赤道平面内运行 D. 同步卫星的运行速度小于7.9km/s 3. 如图所示，三个质量均为M的球分别位于圆环、半圆环和完整圆环的圆心， 圆环、半圆环分别是由与丙图中相同的完整圆环截去和一半所得，环的粗细忽略不计，若甲图中环对球的万有引力大小为F， 则乙图、丙图中环对球的万有引力大小分别为（　　） A. F，2F B. F，0 C. F，2F D. F，F 4. 国产科幻大片《流浪地球2》中的“太空电梯”给观众带来了强烈的视觉震撼。如图所示，“太空电梯”由地面基站、缆绳、箱体、同步轨道上的空间站和配重组成，缆绳相对地面静止，箱体可以沿缆绳将人和货物从地面运送到空间站。下列说法正确的是（　　） A. 地面基站可以建设在青藏高原上 B. 配重的线速度小于同步空间站的线速度 C. 配重做圆周运动所需的向心力等于地球对它的万有引力 D. 若同步空间站和配重间的缆绳断开，配重将做离心运动 5. 如图所示，一个内壁光滑的圆锥筒的轴线垂直于水平面，圆锥筒固定不动，有两个质量相同的小球A、B紧贴着圆锥筒内壁分别在图示中的水平面内做匀速圆周运动，则（ ） A. 小球A对筒壁的压力大于小球B对筒壁的压力 B. 小球A的加速度大小等于小球B的加速度大小 C. 小球A的线速度小于小球B的线速度 D. 小球A的角速度大于小球B的角速度 6. 如图，长度均为l的两根轻绳，一端共同系住质量为m的小球，另一端分别固定在等高的a、b两点，a、b两点间的距离为，现使小球在竖直平面内以ab为轴做圆周运动，若小球在最高点速率为v时，每根绳的拉力为零，则在最高点每根绳的拉力等于小球重力时，小球在最高点的速度为（ ） A. B. C. 2v D. 7. 如图所示，在感受向心力的实验中，某同学用轻质细绳一端拴住小球，抡动细绳，使小球近似在水平面内做速率越来越大的圆周运动。在小球速度逐渐变大的过程中，下列说法不正确的是（ ） A. 他拉住绳子力也越来越大 B. 绳子会越来越接近水平 C. 理论上，绳子可能达到水平状态 D. 松手后，小球将沿轨迹的切线方向飞出 8. 如图为竖直转轴过圆心O的水平圆盘，轻质弹簧一端固定在O点，另一端连接一质量为m的小物块。圆盘静止时物块恰好在P点静止，此时弹簧的伸长量为L。已知弹簧的劲度系数为k，原长为L。圆盘的角速度ω由0缓慢增大至小物块相对圆盘滑动的过程中（　　） A. 弹簧对小物块的弹力一直增大 B. 圆盘对小物块的摩擦力逐渐减小 C. 当时，小物块恰好不受摩擦力 D. 当时，小物块相对圆盘恰好开始滑动 9. 如图，矩形框MNQP竖直放置，其中MN、PQ足够长，且PQ杆光滑，一根轻弹簧一端固定在M点，另一端连接一质量为m的小球，小球穿过PQ杆。当矩形框绕MN轴分别以不同的角速度ω1和ω2匀速转动时，小球相对于杆的位置不变。下列说法正确的是（　　） A. 弹簧的弹力大小可能发生了变化 B. 杆PQ对小球的弹力大小一定发生了变化 C. 若ω2>ω1，则角速度为ω2时杆PQ对小球的弹力更大 D. 小球所受合力大小一定发生了变化 10. 2024年9月6日2时30分，我国在太原卫星发射中心使用长征六号运载火箭，成功将吉利星座03组卫星发射升空，10颗卫星顺利进入预定轨道，发射任务获得圆满成功。假设某颗卫星先在椭圆轨道Ⅰ上运动，经过P点启动变轨后进入圆轨道Ⅱ上做匀速圆周运动。轨道上的P、Q、S三点与地球中心位于同一直线上，P、Q两点分别是椭圆轨道的远地点和近地点，且（R为地球的半径）。卫星在轨道Ⅰ、Ⅱ上经过P点的速度分别为，在轨道Ⅱ上的运行周期为T，引力常量为G，下列说法正确的是（　　） A. B. 地球的密度为 C. 卫星在轨道Ⅰ上运动时，经过P点的加速度为 D. 卫星在轨道Ⅱ上经过S点的速度大于地球的第一宇宙速度 11. 一个人用手握着长为的轻绳一端，另一端连接一个可视为质点的滑块，当手握的一端在水平桌面上做半径为、角速度为的匀速圆周运动时，绳的方向恰好能始终与该圆周相切，并使滑块也在同一水平面内做半径更大的匀速圆周运动，如图所示是该运动的俯视图。取重力加速度大小为，则滑块（ ） A. 角速度小于 B. 线速度大小为 C. 受到的摩擦力方向沿其圆周运动的半径指向点 D. 与水平桌面间的动摩擦因数为 二、非选择题：共5题，共56分。解答时请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；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。 12. 在探究向心力大小与哪些因素有关时，某兴趣小组用向心力演示器进行实验，如图甲所示。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。 （1）下列实验的实验方法与本实验相同的是（　　） A. 验证力的平行四边形定则 B. 验证牛顿第二定律 C. 探究平抛运动的特点 （2）第一组同学利用图甲装置进行实验，若长槽上的挡板B到转轴的距离是挡板A到转轴距离的2倍，长槽上的挡板A和短槽上的挡板C到各自转轴的距离相等。探究向心力和角速度的关系时，若将传动皮带套在两半径之比等于3：1的轮盘上，将质量相同的小球分别放在挡板________________处（选填“A、C”或“B、C”），则标尺露出红白相间的等分格数的比值约为_______________。 （3）第二组同学采用图乙装置进行探究，装置中水平直杆能随竖直转轴一起转动，将滑块套在水平直杆上，用细线将滑块与固定的力传感器连接。当滑块随水平直杆一起匀速转动时，拉力的大小可以通过力传感器测得，滑块转动的角速度可以通过角速度传感器测得。保持滑块的质量m和到竖直转轴的距离r不变，仅多次改变竖直转轴转动的快慢，测得多组力传感器的示数F及角速度传感器的示数ω，根据实验数据得到如图丙所示的一条直线，图线的横轴代表_________（用题中字母表示），图线不过坐标原点的原因可能是_________________________________。 13. 假设火星探测器距火星表面的高度为h，绕火星做匀速圆周运动的周期为T，火星的半径为R，引力常量为G，忽略其它天体对探测器的引力作用，求： （1）火星的平均密度； （2）火星的第一宇宙速度。 14. 如图所示，圆形水平餐桌面上有一个半径为r可转动的圆盘，圆盘的边缘放置一个可视为质点的物块，物块质量为m，与圆盘间的动摩擦因数为μ。从静止开始缓慢增大圆盘转动的角速度至物块恰好要发生相对滑动。最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为g。在上述过程中，求： （1）圆盘转动角速度大小为ω时，物块所受摩擦力大小f； （2）物块恰好发生相对滑动时，圆盘转动的角速度大小。 15. 辘轳是古代民间提水设施，由辘轳头、支架、井绳、水斗等部分构成，如图甲为提水设施工作原理简化图，某次从井中汲取m=4kg的水，辘轳绕绳轮轴半径为r=0.2m，水斗的质量为m0=3kg，井足够深且井绳的质量忽略不计，t=0时刻，轮轴由静止开始绕中心轴转动向上提水斗，其角速度随时间变化规律如图乙所示，重力加速度g取10m/s2，井绳粗细不计，求： （1）0~10s内水斗上升的高度； （2）井绳所受拉力大小。 16. 在地球赤道平面内绕地球运行卫星（可视为质点），从该卫星作赤道的两条切线，两条切线之间的夹角通常称为地球对该卫星的张角θ，如图甲所示。有a、b两卫星在赤道平面内绕地球做匀速圆周运动，它们的绕行方向相同，地球对卫星a的张角=60°，地球对卫星b的张角=120°，如图乙所示。已知地球半径为R，地球表面的重力加速度为g。 （1）求卫星a轨道半径及其绕地球运动的周期； （2）求卫星b的轨道半径及其绕地球运动的周期； （3）若a、b通过激光进行通信，两卫星运行过程中，因地球的遮挡，将间歇性地出现不能直接通信的时间段，求每一次因地球遮挡不能直接通信持续的时间。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2024-2025学年第二学期阶段性测试（一） 高一物理 （满分100分，考试时间75分钟） 一、单选题（共11题，每题4分，共44分。每题只有一个选项最符合题意。） 1. 为了形象生动地说明圆周运动的规律，教科书设置了许多插图，下列关于插图的表述正确的是（　　） A. 图甲旋转木马工作时，越靠外侧的木马线速度越大 B. 图乙轨道外轨高于内轨，火车以规定速度转弯时铁轨对火车的支持力提供向心力 C. 图丙空中飞椅游戏中，内排飞椅向心加速度更大 D. 图丁脱水机工作时，衣服中的水在离心力的作用下从桶孔飞出 【答案】A 【解析】 【详解】A．题图甲旋转木马工作时，角速度相同，由 可知越靠外侧的木马线速度越大，故A正确； B．题图乙轨道外轨高于内轨，火车以规定速度转弯时铁轨对火车的支持力与重力的合力提供向心力，故B错误； C．题图丙空中飞椅游戏中，角速度相同，由 可知外排飞椅向心加速度更大，故C错误； D．题图丁脱水机工作时，衣服中水在转动时所受附着力及摩擦力的合力提供向心力，当合力小于所需要的向心力时，做离心运动，水被甩出，并不是受离心力作用，故D错误。 故选A。 2. 龙年首发，“长征5号”遥七运载火箭搭载通信技术试验卫星十一号发射成功，卫星进入地球同步轨道后，主要用于开展多频段、高速率卫星通信技术验证。下列说法正确的是（　　） A. 同步卫星的加速度大于地球表面的重力加速度 B. 卫星在同步轨道运行过程中受到的万有引力不变 C. 所有同步卫星都必须在赤道平面内运行 D. 同步卫星的运行速度小于7.9km/s 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据 解得 同步卫星轨道半径大于地球半径，则同步卫星的加速度小于地球表面的重力加速度，故A错误； B．卫星在同步轨道运行过程中受到的万有引力大小不变，方向改变，即卫星在同步轨道运行过程中受到的万有引力发生变化，故B错误。 C．周期、角速度与地球自转周期、角速度相等的卫星叫同步卫星，可知，同步卫星的轨道不一定在赤道平面内，故C错误； D．地球第一宇宙速度等于近地卫星的环绕速度，根据 解得地球的第一宇宙速度为 同步卫星的轨道半径大于地球半径，则同步卫星的运行速度小于7.9km/s，故D正确。 故选D。 3. 如图所示，三个质量均为M的球分别位于圆环、半圆环和完整圆环的圆心， 圆环、半圆环分别是由与丙图中相同的完整圆环截去和一半所得，环的粗细忽略不计，若甲图中环对球的万有引力大小为F， 则乙图、丙图中环对球的万有引力大小分别为（　　） A. F，2F B. F，0 C. F，2F D. F，F 【答案】B 【解析】 【详解】将甲图圆环看成是三个圆环的组合，关于圆心对称的两个圆环对球的万有引力的合力为零，由题知 圆环对球的万有引力大小为F，所以圆环对球的万有引力大小为F；将乙图半圆环看成是两个圆环的组合，根据平行四边形定则，乙图半圆环对球的万有引力大小为F，方向向上；将丙图完整圆环看成是4个圆环的组合，关于圆心对称的两个圆环对球的万有引力的合力为零，因此丙图整个圆环对球的引力为0。 故选B。 【点睛】分析清甲图圆环的结构特点是本题的突破口。利用对称思想，推断出甲图中左上方圆环对球的万有引力大小为F，再将乙、丙中的圆环看成由几个圆环组成，利用矢量合成及对称法轻松解题。 4. 国产科幻大片《流浪地球2》中的“太空电梯”给观众带来了强烈的视觉震撼。如图所示，“太空电梯”由地面基站、缆绳、箱体、同步轨道上的空间站和配重组成，缆绳相对地面静止，箱体可以沿缆绳将人和货物从地面运送到空间站。下列说法正确的是（　　） A. 地面基站可以建设在青藏高原上 B. 配重的线速度小于同步空间站的线速度 C. 配重做圆周运动所需的向心力等于地球对它的万有引力 D. 若同步空间站和配重间的缆绳断开，配重将做离心运动 【答案】D 【解析】 【详解】A．由题意可知缆绳相对地面静止，则整个同步轨道一定在赤道正上方，所以地面基站不可能在青藏高原上。故A错误； B．根据“太空电梯”结构可知 配重和同步空间站的角速度相同，空间站的环绕半径小于配重的环绕半径，所以配重的线速度大于同步空间站的线速度。故B错误； CD．根据题意可知，配重和空间站同步做匀速圆周运动，配重与地球之间的万有引力 即 地球对它的万有引力不足以提供配重做圆周运动所需的向心力，若缆绳断开，配重会做离心运动。故C错误，D正确。 故选D 5. 如图所示，一个内壁光滑的圆锥筒的轴线垂直于水平面，圆锥筒固定不动，有两个质量相同的小球A、B紧贴着圆锥筒内壁分别在图示中的水平面内做匀速圆周运动，则（ ） A. 小球A对筒壁的压力大于小球B对筒壁的压力 B. 小球A加速度大小等于小球B的加速度大小 C. 小球A的线速度小于小球B的线速度 D. 小球A的角速度大于小球B的角速度 【答案】B 【解析】 【详解】A．对小球受力分析可知 可知小球A对筒壁的压力等于小球B对筒壁的压力，选项A错误； B．根据 可知，小球A的加速度大小等于小球B的加速度大小，选项B正确； C．根据 因A的转动半径大于B，可知小球A的线速度大于小球B的线速度，选项C错误； D．根据 因A的转动半径大于B，小球A的角速度小于小球B的角速度，选项D错误。 故选B。 6. 如图，长度均为l的两根轻绳，一端共同系住质量为m的小球，另一端分别固定在等高的a、b两点，a、b两点间的距离为，现使小球在竖直平面内以ab为轴做圆周运动，若小球在最高点速率为v时，每根绳的拉力为零，则在最高点每根绳的拉力等于小球重力时，小球在最高点的速度为（ ） A. B. C. 2v D. 【答案】A 【解析】 【详解】根据几何关系可知，小球做圆周运动的半径为 小球在最高点速率为v时，两根绳的拉力恰好均为零，有 解得 当小球在最高点时，每根轻绳的拉力大小为，小球受到的合外力 根据牛顿第二定律有 联立解得 故选A。 7. 如图所示，在感受向心力的实验中，某同学用轻质细绳一端拴住小球，抡动细绳，使小球近似在水平面内做速率越来越大的圆周运动。在小球速度逐渐变大的过程中，下列说法不正确的是（ ） A. 他拉住绳子的力也越来越大 B. 绳子会越来越接近水平 C. 理论上，绳子可能达到水平状态 D. 松手后，小球将沿轨迹的切线方向飞出 【答案】C 【解析】 【详解】A．由题知，由拉力和重力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律可得 可知，当速率v越来越大，则越来越大，故A正确，不符合题； B．小球的向心力是由拉力和重力的合力提供，故绳子与水平方向始终存在夹角，设该夹角为，则有 可知当速率v越来越大，越来越大，则越来越小，所以越来越小，绳子会越来越接近水平，故B正确，不符合题意； C．因存在重力的作用，故绳子不可能达到水平状态，故C错误，符合题意； D．松手后，绳子的拉力为零，水平方向的向心力消失，故小球将沿轨迹的切线方向飞出，故D正确，不符合题意。 本题选错误的，故选C。 8. 如图为竖直转轴过圆心O的水平圆盘，轻质弹簧一端固定在O点，另一端连接一质量为m的小物块。圆盘静止时物块恰好在P点静止，此时弹簧的伸长量为L。已知弹簧的劲度系数为k，原长为L。圆盘的角速度ω由0缓慢增大至小物块相对圆盘滑动的过程中（　　） A. 弹簧对小物块的弹力一直增大 B. 圆盘对小物块的摩擦力逐渐减小 C. 当时，小物块恰好不受摩擦力 D. 当时，小物块相对圆盘恰好开始滑动 【答案】D 【解析】 【详解】AB．角速度较小时，根据牛顿第二定律可得 当圆盘的角速度ω由0缓慢增大至小物块相对圆盘滑动的过程中，弹簧弹力不变，摩擦力先减小后反向增大，故AB错误； C．小物块恰好不受摩擦力时，有 所以 故C错误； D．小物块相对圆盘恰好开始滑动时，有， 联立可得 故D正确。 故选D。 9. 如图，矩形框MNQP竖直放置，其中MN、PQ足够长，且PQ杆光滑，一根轻弹簧一端固定在M点，另一端连接一质量为m的小球，小球穿过PQ杆。当矩形框绕MN轴分别以不同的角速度ω1和ω2匀速转动时，小球相对于杆的位置不变。下列说法正确的是（　　） A. 弹簧的弹力大小可能发生了变化 B. 杆PQ对小球的弹力大小一定发生了变化 C. 若ω2>ω1，则角速度为ω2时杆PQ对小球的弹力更大 D. 小球所受合力的大小一定发生了变化 【答案】D 【解析】 【详解】A．由于小球相对于杆的位置不变，故弹簧的形变量不变，根据胡克定律可知弹簧的弹力大小不变，故A错误； B．小球在水平面内做匀速圆周运动，由合外力提供向心力，如图所示，当角速度较小时，此时杆对小球的弹力向外，弹簧的弹力在水平方向的分力和杆对小球的支持力的合力提供向心力，当角速度较大时，此时杆对小球的弹力向里，弹簧的弹力在水平方向的分力和杆对小球的支持力的合力提供向心力，当角速度合适时，杆对小球弹力的大小相同，故B错误； C．若金属框的角速度较小，杆对小球的弹力方向垂直于杆向外，如图所示，在水平方向上，由牛顿第二定律得  Fsinα-FN=mω2r 则得 FN=Fsinα-mω2r ω变大，其它量不变，则FN变小，由牛顿第三定律知小球对杆压力的大小变小，故C错误； D．小球所受合外力的大小 F合=Fn=mω2r ω变化时，其它量不变，则F合一定发生变化，故D正确。 故选D。 10. 2024年9月6日2时30分，我国在太原卫星发射中心使用长征六号运载火箭，成功将吉利星座03组卫星发射升空，10颗卫星顺利进入预定轨道，发射任务获得圆满成功。假设某颗卫星先在椭圆轨道Ⅰ上运动，经过P点启动变轨后进入圆轨道Ⅱ上做匀速圆周运动。轨道上的P、Q、S三点与地球中心位于同一直线上，P、Q两点分别是椭圆轨道的远地点和近地点，且（R为地球的半径）。卫星在轨道Ⅰ、Ⅱ上经过P点的速度分别为，在轨道Ⅱ上的运行周期为T，引力常量为G，下列说法正确的是（　　） A. B. 地球的密度为 C. 卫星在轨道Ⅰ上运动时，经过P点的加速度为 D. 卫星在轨道Ⅱ上经过S点的速度大于地球的第一宇宙速度 【答案】B 【解析】 【详解】A．卫星在P点变轨由椭圆轨道到圆轨道，需要加速，故，故A错误； B．圆轨道Ⅱ的半径为 卫星在Ⅱ轨道上做圆周运动，由万有引力提供向心力得 计算得地球质量为 地球体积为 地球的密度为密度为 计算得 故B正确； C．卫星在Ⅱ轨道上做匀速圆周运动，经过P点时，加速度为 在Ⅰ轨道上卫星经过P点时所受万有引力和Ⅱ轨道上经过P点时相同，由牛顿第二定律，卫星在轨道Ⅱ上运动时，经过P点的加速度与在Ⅰ轨道上卫星经过P点时加速度相同，为，故C错误； D．由万有引力提供向心力得 可得 第一宇宙速度为轨道半径等于地球半径时的线速度，轨道Ⅱ上做匀速圆周运动时半径大于地球半径，故卫星在轨道Ⅱ上经过S，点的速度比第一宇宙速度小，故D错误。 故选B。 11. 一个人用手握着长为的轻绳一端，另一端连接一个可视为质点的滑块，当手握的一端在水平桌面上做半径为、角速度为的匀速圆周运动时，绳的方向恰好能始终与该圆周相切，并使滑块也在同一水平面内做半径更大的匀速圆周运动，如图所示是该运动的俯视图。取重力加速度大小为，则滑块（ ） A. 角速度小于 B. 线速度大小为 C. 受到的摩擦力方向沿其圆周运动的半径指向点 D. 与水平桌面间的动摩擦因数为 【答案】D 【解析】 【详解】A．由几何关系可知，绳的方向恰好能始终与该圆周相切，手运动一周时，滑块也运动一周，滑块做匀速圆周运动的角速度也为，故A错误； B．运动半径为 所以小球运动的线速度大小为 故B错误； C．小球受到四个力的作用，重力、支持力、绳子的拉力、桌面的滑动摩擦力；其中重力和支持力垂直于水平桌面，拉力沿着绳子，滑动摩擦力方向与小球的线速度方向相反，与圆周相切，如下图所示： 故C错误； D．设绳子的拉力为T，摩擦力与绳子的拉力沿摩擦力反方向的分力等大反向，由几何关系得 解得 设小球做圆周运动的向心力为，由几何关系得 又 ， 解得 故D正确。 故选D。 二、非选择题：共5题，共56分。解答时请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；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。 12. 在探究向心力大小与哪些因素有关时，某兴趣小组用向心力演示器进行实验，如图甲所示。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。 （1）下列实验的实验方法与本实验相同的是（　　） A. 验证力的平行四边形定则 B. 验证牛顿第二定律 C. 探究平抛运动的特点 （2）第一组同学利用图甲装置进行实验，若长槽上的挡板B到转轴的距离是挡板A到转轴距离的2倍，长槽上的挡板A和短槽上的挡板C到各自转轴的距离相等。探究向心力和角速度的关系时，若将传动皮带套在两半径之比等于3：1的轮盘上，将质量相同的小球分别放在挡板________________处（选填“A、C”或“B、C”），则标尺露出红白相间的等分格数的比值约为_______________。 （3）第二组同学采用图乙装置进行探究，装置中水平直杆能随竖直转轴一起转动，将滑块套在水平直杆上，用细线将滑块与固定的力传感器连接。当滑块随水平直杆一起匀速转动时，拉力的大小可以通过力传感器测得，滑块转动的角速度可以通过角速度传感器测得。保持滑块的质量m和到竖直转轴的距离r不变，仅多次改变竖直转轴转动的快慢，测得多组力传感器的示数F及角速度传感器的示数ω，根据实验数据得到如图丙所示的一条直线，图线的横轴代表_________（用题中字母表示），图线不过坐标原点的原因可能是_________________________________。 【答案】（1）B （2） ①. A、C ②. 1:9 （3） ①. ω2 ②. 滑块与水平直杆之间有摩擦 【解析】 【小问1详解】 实验目的是探究向心力大小的表达式，由于每次只能研究两个物理量之间的关系，需要确保其它的物理量不变，即采用了控制变量法，验证牛顿第二定律采用了控制变量法，探究平抛运动的特点采用的方法是曲化直的物理方法法。 故选B。 【小问2详解】 [1][2]若探究向心力和角速度的关系时，则要保持质量和半径不变，即要将质量相同的小球分别放在挡板A和挡板C上；若将传动皮带套在两半径之比等于3：1的轮盘上，因两轮盘边缘的线速度相同，则角速度之比为1：3，则向心力之比为1：9，则标尺露出红白相间的等分格数的比值约为1：9。 【小问3详解】 [1][2]若水平杆不光滑，则滑块转动过程中当角速度较小时只有静摩擦力提供向心力，随着角速度增大静摩擦力逐渐增大，当摩擦力达到最大静摩擦力时，角速度继续增大，此时绳子上开始出现拉力，则有 解得 所以图线的横轴代表，图线不过坐标原点的原因可能是滑块与水平直杆之间有摩擦。 13. 假设火星探测器距火星表面的高度为h，绕火星做匀速圆周运动的周期为T，火星的半径为R，引力常量为G，忽略其它天体对探测器的引力作用，求： （1）火星的平均密度； （2）火星的第一宇宙速度。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）设火星的质量为M，平均密度为，探测器的质量为m，火星对探测器的万有引力提供其做匀速圆周运动的向心力，有 ① 解得 ② 因此火星的平均密度 ③ 由①②③知 ④ （2）设火星的第一宇宙速度为，则 ⑤ 由②⑤知 ⑥ 14. 如图所示，圆形水平餐桌面上有一个半径为r可转动的圆盘，圆盘的边缘放置一个可视为质点的物块，物块质量为m，与圆盘间的动摩擦因数为μ。从静止开始缓慢增大圆盘转动的角速度至物块恰好要发生相对滑动。最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为g。在上述过程中，求： （1）圆盘转动的角速度大小为ω时，物块所受摩擦力大小f； （2）物块恰好发生相对滑动时，圆盘转动的角速度大小。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）圆盘转动的角速度为ω时，有 解得 （2）对滑块，恰要发生相对滑动时 解得 15. 辘轳是古代民间提水设施，由辘轳头、支架、井绳、水斗等部分构成，如图甲为提水设施工作原理简化图，某次从井中汲取m=4kg的水，辘轳绕绳轮轴半径为r=0.2m，水斗的质量为m0=3kg，井足够深且井绳的质量忽略不计，t=0时刻，轮轴由静止开始绕中心轴转动向上提水斗，其角速度随时间变化规律如图乙所示，重力加速度g取10m/s2，井绳粗细不计，求： （1）0~10s内水斗上升的高度； （2）井绳所受拉力大小。 【答案】（1）20m；（2）72.8N 【解析】 【详解】（1）根据 则图像与时间轴围成的面积与半径的乘积表示上升高度； 根据图像可知，0~10s内水斗上升的高度为 （2）根据 根据牛顿第二定律 解得 16. 在地球赤道平面内绕地球运行的卫星（可视为质点），从该卫星作赤道的两条切线，两条切线之间的夹角通常称为地球对该卫星的张角θ，如图甲所示。有a、b两卫星在赤道平面内绕地球做匀速圆周运动，它们的绕行方向相同，地球对卫星a的张角=60°，地球对卫星b的张角=120°，如图乙所示。已知地球半径为R，地球表面的重力加速度为g。 （1）求卫星a的轨道半径及其绕地球运动的周期； （2）求卫星b的轨道半径及其绕地球运动的周期； （3）若a、b通过激光进行通信，两卫星运行过程中，因地球的遮挡，将间歇性地出现不能直接通信的时间段，求每一次因地球遮挡不能直接通信持续的时间。 【答案】（1）；；（2）；；（3） 【解析】 【详解】（1）据几何关系可得 解得 对卫星a，据万有引力定律可得 由黄金代换 联立，解得 （2）对卫星b，据几何关系可得 解得 据万有引力定律可得 由黄金代换 联立，解得 （3）设卫星a的角速度大小为，卫星b的角速度大小为，从转动的角度，以卫星a为参考系，卫星b相对卫星a转动的角速度大小为，当卫星出现在地球后方的阴影区域时，两颗卫星无法直接通信，据几何关系可得 又 ， 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$