精品解析：吉林省吉林市毓文中学2024-2025学年高一下学期月考物理卷

吉林毓文中学2024级高一下月考 物理学科试卷 一、选择题（本题共10小题，46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7小题只有一个选项正确，每小题4分；第8~10小题有多个选项正确，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不选的得0分） 1. 在修筑铁路时，弯道处的外轨会略高于内轨，如图所示，内外铁轨平面与水平面倾角为θ，当火车以规定的行驶速度转弯时，内、外轨均不会受到轮缘的侧向挤压，设此时的速度大小为v，重力加速度为g，以下说法中正确的是（　　） A. 当火车速率大于v时，内轨将受到轮缘的挤压 B. 当火车质量改变时，规定的行驶速度也将改变 C. 该弯道的半径 D. 按规定速度行驶时，火车受到的支持力小于自身的重力 【答案】C 【解析】 【详解】A．当火车以规定速率行驶时，转弯时的向心力由重力与铁轨对火车的支持力提供，受力分析如图所示 有 而当火车速率大于v时，重力与铁轨对火车的支持力不足以提供向心力，火车有向外运动的趋势，因此会对外轨产生挤压，从而外轨对火车轮缘产生一个指向圆心的反作用力，故A错误； B．由向心力 可得 显然，火车转弯时的规定速度与火车的质量无关，因此当火车质量改变时，规定的行驶速度也不变，故B错误； C．根据火车转弯时的向心力 可得，火车转弯时的半径为 故C正确； D．按规定速度行驶时，火车受到的支持力大小为 显然支持力大于重力，故D错误。 故选C。 2. 如图所示是一辆单车，A、B、C三点分别为单车轮胎和两齿轮外沿上的点，其中，下列说法中正确的是（　　） A. B点与C点的角速度， B. A点与C点的线速度， C. A点与B点的角速度， D. A点和B点的线速度， 【答案】C 【解析】 【详解】A．两齿轮通过链条传动，则B点与C点的线速度大小相等，即，根据 ， 可得 故A错误； B．单车轮胎与后齿轮同轴转动，则A点与C点的角速度相等，即，根据 ， 可得 故B错误； C．由前面分析可得，故C正确； D．由前面分析可得，故D错误。 故选C。 3. 相关科研发现，近年地球的自转速率呈现加快趋势。这样的极细微差别，尽管在人们的日常生活中无从体现，但却会在通讯、电力、导航等领域产生重要影响。由于地球自转加快引起的影响，下列描述正确的是（　　） A. 地球静止卫星的高度要略调高一些 B. 地球的第一宇宙速度增大 C. 在深圳的物体重力减小，方向不变 D. 在丰城的物体重力减小，方向改变 【答案】D 【解析】 【详解】A．地球自转加快，自转周期变短，根据万有引力提供向心力有 可知周期变短，半径变小，轨道高度要略低一些，故A错误； B．根据 解得第一宇宙速度 可知地球第一宇宙速度不变，故B错误； CD．向心力和重力的合力为万有引力，地球自转加快所需向心力变大，万有引力不变，则除极点外重力大小减小和方向发生变化，故C错误、D正确。 故选D。 4. 一半径为R的水平圆盘距地面高度也为R，圆盘绕竖直轴匀速转动，边缘处一物体与圆盘间的动摩擦因数为μ。当圆盘转速缓慢增大到物件恰好滑动时，物体脱离圆盘做平抛运动，落点与圆盘中心的水平距离为圆盘半径的n倍，则n的值为（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】设物体离开圆盘时的速度为，根据题意有 可得 物体离开圆盘后做平抛运动，竖直方向 水平方向 落点与圆盘中心的水平距离 根据题意有 联立解得 故选B。 5. 如图所示，桌面上放置一内壁光滑的固定竖直圆环轨道，质量为M，半径为R。可视为质点的小球在轨道内做圆周运动，其质量为m。小球在轨道最高点的速度大小为，重力加速度为g，不计空气阻力，则（　　） A. 当时，轨道对小球无支持力 B. 当时，轨道对桌面的压力为 C. 小球做圆周运动的过程中，合外力提供向心力 D. 小球在最高点时处于超重状态 【答案】B 【解析】 【详解】AB．当时，对小球受力分析，得 得 根据牛顿第三定律，小球对圆环的作用力与圆环对小球的作用力大小相等方向相反，对圆环轨道受力分析，得 则 A错误，B正确； C．小球做变速圆周运动，在小球运动的过程中，除最高点和最低点合外力提供向心力，其它位置都是合外力的分力提供向心力， C错误； D．小球在最高点时加速度向下，则处于失重状态，D错误。 故选B。 6. 2023年8月13日，我国将陆地探测四号01星（以下简称“01星”）送入地球静止卫星轨道，该星是世界首颗高轨SAR卫星，具备中等空间分辨率、快速莺访观测、大范围覆盖的观测能力。如图所示，“01星”、卫星A均绕地心在同一平面内沿逆时针方向做匀速圆周运动，其中卫星A运动的周期约为1.5h。某时刻“01星”与地心连线和卫星A与地心连线的夹角为60°，则从该时刻至卫星A与“01星”第一次相距最近所需的时间约为（　　） A. B. C. 2h D. 【答案】B 【解析】 【详解】设，，两者经时间相距最近，则 解得 故选B。 7. 已知质量分布均匀的空心球壳对内部任意位置的物体引力为0。P、Q两个星球的质量分布均匀且自转角速度相同，它们的重力加速度大小随物体到星球中心的距离r变化的图像如图所示，关于P、Q星球，下列说法正确的是（　　） A. P、Q两个星球质量之比为1∶2 B. Q星球的密度大于P星球的密度 C. 第一宇宙速度大小之比为2∶1 D. 同步卫星距星球表面的高度之比为1∶2 【答案】D 【解析】 【详解】A．由题图可知，两星球表面的重力加速度大小和半径之比都是1∶2，由 可得 则两星球的质量之比 故A错误； B．由 可得 故两星球密度相同，故B错误； C．由 可得 则两星球的第一宇宙速度大小之比 故C错误； D．由 可得 则两星球静止卫星的轨道半径之比 又因为两星球的半径之比为1：2，故静止卫星距星球表面的高度之比也为1：2，故D正确。 故选D。 8. 2023年2月24日下午，“逐梦寰宇问苍穹—中国载人航天工程三十年成就展”开幕式在中国国家博物馆西大厅举行，本次展览为期3个月，全面系统回顾工程三十年来自信自强、奋斗圆梦的辉煌历程。载人航天进行宇宙探索过程中，经常要对航天器进行变轨。某次发射Z卫星时，先将Z卫星发射至近地圆轨道Ⅰ，Z卫星到达轨道Ⅰ的A点时实施变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达轨道Ⅱ的远地点B时，再次实施变轨进入轨道半径为4R（R为地球半径）的圆形轨道Ⅲ绕地球做圆周运动。下列判断正确的是（　　） A. Z卫星的发射速度大于11.2 km/s B. Z卫星在轨道Ⅱ上运动的周期大于在轨道Ⅲ上运动的周期 C. Z卫星在轨道Ⅲ上经过B点时的速度大于在轨道Ⅱ上经过B点时的速度 D. Z卫星在轨道Ⅲ上经过B点时的加速度等于在轨道Ⅱ上经过B点时的加速度 【答案】CD 【解析】 【详解】A．地球的人造卫星的发射速度大于或等于第一宇宙速度，但是应小于第二宇宙速度，即大于或等于7.9 km/s，小于11.2 km/s，故A错误； B．轨道Ⅱ的半长轴小于轨道Ⅲ的半径，根据开普勒第三定律可知，Z卫星在轨道Ⅱ上运动的周期小于在轨道Ⅲ上运动的周期，故B错误； C．轨道Ⅲ相对于轨道Ⅱ是高轨道，由低轨道变轨到高轨道，需要在切点位置加速，可知，Z卫星在轨道Ⅲ上经过B点时的速度大于在轨道Ⅱ上经过B点时的速度，故C正确； D．根据牛顿第二定律有 解得 可知，Z卫星在轨道Ⅲ上经过B点时的加速度等于在轨道Ⅱ上经过B点时的加速度，故D正确。 故选CD。 9. 有关圆周运动的基本模型，下列说法正确的是（　　） A. 如图a，汽车通过拱桥的最高点对桥面压力大于自身重力 B. 如图b所示是一圆锥摆，增大，但保持圆锥的高度不变，则圆锥摆的角速度不变 C. 如图c，同一小球在光滑而固定的圆锥筒内的A、B位置先后分别做匀速圆周运动，则在A位置小球所受筒壁的支持力等于在B位置时的支持力 D. 如图d，火车转弯超过规定速度行驶时，内轨对内轮缘会有挤压作用 【答案】BC 【解析】 【详解】A．如图a，汽车通过拱桥的最高点时，加速度向下，处于失重状态，则汽车对桥面压力小于自身重力，选项A错误； B．如图b所示圆锥摆，根据 解得 则增大，但保持圆锥的高度不变，则圆锥摆的角速度不变，选项B正确； C．如图c中，设侧壁与竖直方向的夹角为α，则侧壁对小球的支持力 则在A位置小球所受筒壁的支持力等于在B位置时的支持力，选项C正确； D．如图d，火车转弯按规定速度行驶时，即满足 此时铁轨对车轮的支持力与重力的合力提供向心力，若超过规定的速度行驶，则重力和支持力的合力不足以提供做圆周运动的向心力，则火车有沿铁轨向外运动的趋势，则外轨对外轮缘有挤压作用，选项D错误。 故选BC。 10. 如图所示，一质量为m的小球用两个长度均为L的轻质细绳系着，两根绳另一端分别固定在竖直转轴上的a、b两点，a、b两点之间的距离也为L。当转轴以一定角速度ω转动时，两绳均处于伸长状态，已知重力加速度为g，则下列说法正确的是（　　） A. 要保证两绳均处于伸长状态，竖直转轴的最小角速度为 B. 当竖直转轴的角速度增大到一定程度时，绳1可以变为松弛状态 C. 两绳均处于伸长状态时，绳1上的张力与绳2上的张力差值恒定 D. 当竖直转轴的角速度为时，绳2上的张力大小等于mg 【答案】ACD 【解析】 【详解】A．根据几何关系可知，两绳都处于伸长状态时，两绳与竖直杆的夹角（锐角）均为；要保证两绳均处于伸长状态，当绳子2刚好伸直时，竖直转轴的角速度最小，则有 ， 解得 故A正确； B．当竖直转轴的角速度为时，两绳都处于伸长状态，之后继续增大角速度，两绳一直处于伸长状态，绳1不可能变为松弛状态，故B错误； C．两绳均处于伸长状态时，竖直方向有 可得 可知绳1上的张力与绳2上的张力差值恒定，故C正确； D．当竖直转轴的角速度为时，竖直方向有 水平方向有 联立解得绳2上的张力大小为 故D正确。 故选ACD。 二、实验题（本题共2小题，每空2分，共16分。） 11. 某同学利用如图甲所示的向心力演示器探究小球做圆周运动所需的向心力F与小球质量m、运动半径r和角速度ω之间的关系，左右塔轮自上而下有三层，每层半径之比由上至下分别是、和，如图乙所示，它们通过不打滑的传动皮带连接，并可通过改变传动皮带所处的层来改变左右塔轮的角速度之比。实验时，将两个小铁球分别放在短槽的C处和长槽的A（或B）处，转动手柄使长槽和短槽分别随塔轮一起匀速转动，槽内的小铁球也就随塔轮做匀速圆周运动，塔轮对铁球的压力提供了向心力，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格的格数显示出两个小球所受向心力的大小。 （1）本实验的目的是探究向心力的大小F与小球质量m、角速度ω和半径r之间的关系，实验中采用的实验方法与下列哪些实验是相同的______ A. 探究两个互成角度的力的合成规律 B. 探究平抛运动的特点 C. 探究加速度与物体受力、物体质量的关系 （2）若传动皮带套在塔轮第二层，则塔轮转动时，A、C两处的角速度之比为______ （3）在另一次实验中，小吴同学把两个质量相等的钢球放在B、C位置，传动皮带位于第一层，转动手柄，则当塔轮匀速转动时，左右两层露出的格子数之比为______；若该同学加速转动手柄，左右露出标尺格数之比______（选填“增大”“减小”“不变”）。 【答案】（1）C （2） （3） ①. ②. 不变 【解析】 【小问1详解】 探究向心力的大小F与小球质量m、角速度ω和半径r之间的关系实验中采用的控制变量法 A．探究两个互成角度的力的合成规律，采用的实验方法是等效替代法，故A错误； B．探究平抛运动的特点，采用了等效替代法，故B错误； C．探究加速度与物体受力、物体质量的关系，采用的实验方法是控制变量法，故C正确。 故选C。 【小问2详解】 根据可知传动皮带套在塔轮第二层，则塔轮转动时，A、C两处的角速度之比为。 【小问3详解】 [1]在另一次实验中，把两个质量相等的钢球放在B、C位置，则两球做圆周运动的半径之比为，传动皮带位于第一层，则两球做圆周运动的角速度之比为 根据向心力公式 可知当塔轮匀速转动时，左右两标尺露出的格子数之比为 [2]加速转动手柄，两边的角速度相等，始终为，则左右露出标尺格数之比不变。 12. 成都七中某兴趣小组的同学们用圆锥摆验证向心力表达式的实验情景。将一轻细线上端固定在铁架台上，下端悬挂一个质量为m的小球，将画有几个同心圆周的白纸置于悬点下方的水平平台上，调节细线的长度使小球自然下垂静止时恰好位于圆心处。手带动小球运动使它在放手后恰能在纸面上方沿某个画好的圆周做匀速圆周运动。调节平台的高度，使纸面贴近小球但不接触，重力加速度为g。 （1）在某次实验中，小球沿半径为r的圆做匀速圆周运动，用秒表记录了小球运动n圈的总时间t，则小球做此圆周运动的向心力大小F1＝______（用m、n、t、r及相关的常量表示）。用刻度尺测得细线上端悬挂点到画有圆周纸面的竖直高度为h，那么对小球进行受力分析可知，小球做此圆周运动所受的合力大小F2＝______（用m、h、r及相关的常量表示）； （2）保持n的取值不变，改变h和r进行多次实验，可获取不同时间t。兴趣小组的同学们想用图像来处理多组实验数据，进而验证小球在做匀速圆周运动过程中，小球所受的合力F2与向心力F1大小相等。为了直观，应合理选择坐标轴的相关变量，使待验证关系是线性关系。为此不同的组员尝试选择了不同变量并预测猜想了如图所示的图像，若小球所受的合力F2与向心力F1大小相等，则这些图像中合理的是______（选填选项的字母）； A． B． C． D． （3）最适合完成本实验的小球是______（选填选项前的字母）。 A．小钢球            B．大钢球            C．小塑料球            D．大塑料球 【答案】 ①. ②. ③. B ④. A 【解析】 【详解】（1）[1]圆周运动的周期 圆周运动所需要的向心力为 解得 [2]令细线与竖直方向夹角为，对小球体进行分析有 根据几何关系有 解得 （2）[3]根据上述，若小球所受的合力F2与向心力F1大小相等，则有 解得 可知，若保持n的取值不变，则图像为一条过坐标原点的倾斜的直线，因此图像中合理的是图像。ACD错误，B正确。 故选B。 （3）[4]为了减小空气阻力的影响，实验中应该选择体积小，质量大，即密度大的球体，可知，为了减小误差，最适合完成本实验的小球是小钢球。BCD错误，A正确。 故选A。 三、计算题（本题共3小题，共38分。） 13. 2024年1月11日，我国在酒泉卫星发射中心使用“快舟一号”甲运载火箭，成功将“天行一号”02星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，发射任务获得圆满成功。若卫星入轨后做匀速圆周运动。轨道半径为r，周期为T，地球的半径为R，引力常量为G，求： （1）地球的质量M； （2）地球的第一宇宙速度v。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）设卫星的质量为m，有 解得 （2）设以第一宇宙速度运行的某近地卫星的质量为m＇，有 解得 14. 2020年12月1日，“嫦娥五号”探测器成功着陆在月球正面预选着陆区实现软着陆。如图甲所示，探测器在月球表面着陆前反推发动机向下喷气以获得向上的反作用力，探测器减速阶段可看作竖直方向的匀变速直线运动。若探测器获得的反作用力大小为F，经历时间t0，速度由减速到0，月球半径为R，万有引力常量为G，探测器质量为m。求： （1）月球表面的重力加速度大小； （2）月球的质量和密度； （3）如图乙所示，若将来的某天，中国宇航员在月球表面做了如图乙所示的实验，将一根长为L的细线的一端固定在O点，另一端固定一小球，使小球在竖直而内恰好做完整的圆周运动，则小球在最高点的速度大小是多少。 【答案】（1）；（2），；（3） 【解析】 【详解】（1）探测器做减速运动的加速度大小为 由牛顿第二定律得 解得 （2）由万有引力等于重力得 解得 月球的密度为 解得 （3）由牛顿第二定律得 解得 15. 粗糙程度处处相同的细杆一端固定在竖直转轴上的O点，并可随竖直轴一起转动。杆上套有一轻质弹簧，弹簧一端固定于O点，另一端与套在杆上的圆环相连。杆未转动时，弹簧处于原长状态，此时圆环恰好静止在粗糙细杆上。当杆缓慢加速转动时，弹簧会逐渐被拉长。已知杆与竖直转轴的夹角始终为53°，弹簧原长，弹簧劲度系数，圆环质量；弹簧始终在弹性限度内，重力加速度大小取，求： （1）圆环与粗糙细杆之间的动摩擦因数； （2）某时圆环与粗糙细杆之间恰好没有摩擦力，此时角速度的大小； （3）当角速度时，此时弹簧的长度。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 杆未转动时，弹簧处于原长状态，此时圆环恰好静止在粗糙细杆上，有 解得 【小问2详解】 当杆开始缓慢加速转动时，先是斜向上的摩擦力逐渐减小，当摩擦力减为零时，圆环只受重力和支持力，合力沿径向提供向心力，有 解得 【小问3详解】 当杆继续加速转动时，圆环所受摩擦力沿杆向下达到最大，此后弹簧开始拉长，设长度为，有 联立解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 吉林毓文中学2024级高一下月考 物理学科试卷 一、选择题（本题共10小题，46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7小题只有一个选项正确，每小题4分；第8~10小题有多个选项正确，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不选的得0分） 1. 在修筑铁路时，弯道处的外轨会略高于内轨，如图所示，内外铁轨平面与水平面倾角为θ，当火车以规定的行驶速度转弯时，内、外轨均不会受到轮缘的侧向挤压，设此时的速度大小为v，重力加速度为g，以下说法中正确的是（　　） A. 当火车速率大于v时，内轨将受到轮缘的挤压 B. 当火车质量改变时，规定的行驶速度也将改变 C. 该弯道的半径 D. 按规定速度行驶时，火车受到的支持力小于自身的重力 2. 如图所示是一辆单车，A、B、C三点分别为单车轮胎和两齿轮外沿上的点，其中，下列说法中正确的是（　　） A. B点与C点的角速度， B. A点与C点的线速度， C. A点与B点的角速度， D. A点和B点的线速度， 3. 相关科研发现，近年地球的自转速率呈现加快趋势。这样的极细微差别，尽管在人们的日常生活中无从体现，但却会在通讯、电力、导航等领域产生重要影响。由于地球自转加快引起的影响，下列描述正确的是（　　） A. 地球静止卫星的高度要略调高一些 B. 地球的第一宇宙速度增大 C. 在深圳的物体重力减小，方向不变 D. 在丰城的物体重力减小，方向改变 4. 一半径为R的水平圆盘距地面高度也为R，圆盘绕竖直轴匀速转动，边缘处一物体与圆盘间的动摩擦因数为μ。当圆盘转速缓慢增大到物件恰好滑动时，物体脱离圆盘做平抛运动，落点与圆盘中心的水平距离为圆盘半径的n倍，则n的值为（　　） A. B. C. D. 5. 如图所示，桌面上放置一内壁光滑的固定竖直圆环轨道，质量为M，半径为R。可视为质点的小球在轨道内做圆周运动，其质量为m。小球在轨道最高点的速度大小为，重力加速度为g，不计空气阻力，则（　　） A. 当时，轨道对小球无支持力 B. 当时，轨道对桌面的压力为 C. 小球做圆周运动的过程中，合外力提供向心力 D. 小球在最高点时处于超重状态 6. 2023年8月13日，我国将陆地探测四号01星（以下简称“01星”）送入地球静止卫星轨道，该星是世界首颗高轨SAR卫星，具备中等空间分辨率、快速莺访观测、大范围覆盖的观测能力。如图所示，“01星”、卫星A均绕地心在同一平面内沿逆时针方向做匀速圆周运动，其中卫星A运动的周期约为1.5h。某时刻“01星”与地心连线和卫星A与地心连线的夹角为60°，则从该时刻至卫星A与“01星”第一次相距最近所需的时间约为（　　） A. B. C. 2h D. 7. 已知质量分布均匀的空心球壳对内部任意位置的物体引力为0。P、Q两个星球的质量分布均匀且自转角速度相同，它们的重力加速度大小随物体到星球中心的距离r变化的图像如图所示，关于P、Q星球，下列说法正确的是（　　） A. P、Q两个星球质量之比为1∶2 B. Q星球的密度大于P星球的密度 C. 第一宇宙速度大小之比为2∶1 D. 同步卫星距星球表面的高度之比为1∶2 8. 2023年2月24日下午，“逐梦寰宇问苍穹—中国载人航天工程三十年成就展”开幕式在中国国家博物馆西大厅举行，本次展览为期3个月，全面系统回顾工程三十年来自信自强、奋斗圆梦的辉煌历程。载人航天进行宇宙探索过程中，经常要对航天器进行变轨。某次发射Z卫星时，先将Z卫星发射至近地圆轨道Ⅰ，Z卫星到达轨道Ⅰ的A点时实施变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达轨道Ⅱ的远地点B时，再次实施变轨进入轨道半径为4R（R为地球半径）的圆形轨道Ⅲ绕地球做圆周运动。下列判断正确的是（　　） A. Z卫星的发射速度大于11.2 km/s B. Z卫星在轨道Ⅱ上运动的周期大于在轨道Ⅲ上运动的周期 C. Z卫星在轨道Ⅲ上经过B点时的速度大于在轨道Ⅱ上经过B点时的速度 D. Z卫星在轨道Ⅲ上经过B点时的加速度等于在轨道Ⅱ上经过B点时的加速度 9. 有关圆周运动的基本模型，下列说法正确的是（　　） A. 如图a，汽车通过拱桥的最高点对桥面压力大于自身重力 B. 如图b所示是一圆锥摆，增大，但保持圆锥的高度不变，则圆锥摆的角速度不变 C. 如图c，同一小球在光滑而固定的圆锥筒内的A、B位置先后分别做匀速圆周运动，则在A位置小球所受筒壁的支持力等于在B位置时的支持力 D. 如图d，火车转弯超过规定速度行驶时，内轨对内轮缘会有挤压作用 10. 如图所示，一质量为m的小球用两个长度均为L的轻质细绳系着，两根绳另一端分别固定在竖直转轴上的a、b两点，a、b两点之间的距离也为L。当转轴以一定角速度ω转动时，两绳均处于伸长状态，已知重力加速度为g，则下列说法正确的是（　　） A. 要保证两绳均处于伸长状态，竖直转轴的最小角速度为 B. 当竖直转轴的角速度增大到一定程度时，绳1可以变为松弛状态 C. 两绳均处于伸长状态时，绳1上的张力与绳2上的张力差值恒定 D. 当竖直转轴的角速度为时，绳2上的张力大小等于mg 二、实验题（本题共2小题，每空2分，共16分。） 11. 某同学利用如图甲所示的向心力演示器探究小球做圆周运动所需的向心力F与小球质量m、运动半径r和角速度ω之间的关系，左右塔轮自上而下有三层，每层半径之比由上至下分别是、和，如图乙所示，它们通过不打滑的传动皮带连接，并可通过改变传动皮带所处的层来改变左右塔轮的角速度之比。实验时，将两个小铁球分别放在短槽的C处和长槽的A（或B）处，转动手柄使长槽和短槽分别随塔轮一起匀速转动，槽内的小铁球也就随塔轮做匀速圆周运动，塔轮对铁球的压力提供了向心力，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格的格数显示出两个小球所受向心力的大小。 （1）本实验的目的是探究向心力的大小F与小球质量m、角速度ω和半径r之间的关系，实验中采用的实验方法与下列哪些实验是相同的______ A. 探究两个互成角度的力的合成规律 B. 探究平抛运动的特点 C. 探究加速度与物体受力、物体质量的关系 （2）若传动皮带套在塔轮第二层，则塔轮转动时，A、C两处的角速度之比为______ （3）在另一次实验中，小吴同学把两个质量相等的钢球放在B、C位置，传动皮带位于第一层，转动手柄，则当塔轮匀速转动时，左右两层露出的格子数之比为______；若该同学加速转动手柄，左右露出标尺格数之比______（选填“增大”“减小”“不变”）。 12. 成都七中某兴趣小组的同学们用圆锥摆验证向心力表达式的实验情景。将一轻细线上端固定在铁架台上，下端悬挂一个质量为m的小球，将画有几个同心圆周的白纸置于悬点下方的水平平台上，调节细线的长度使小球自然下垂静止时恰好位于圆心处。手带动小球运动使它在放手后恰能在纸面上方沿某个画好的圆周做匀速圆周运动。调节平台的高度，使纸面贴近小球但不接触，重力加速度为g。 （1）在某次实验中，小球沿半径为r的圆做匀速圆周运动，用秒表记录了小球运动n圈的总时间t，则小球做此圆周运动的向心力大小F1＝______（用m、n、t、r及相关的常量表示）。用刻度尺测得细线上端悬挂点到画有圆周纸面的竖直高度为h，那么对小球进行受力分析可知，小球做此圆周运动所受的合力大小F2＝______（用m、h、r及相关的常量表示）； （2）保持n的取值不变，改变h和r进行多次实验，可获取不同时间t。兴趣小组的同学们想用图像来处理多组实验数据，进而验证小球在做匀速圆周运动过程中，小球所受的合力F2与向心力F1大小相等。为了直观，应合理选择坐标轴的相关变量，使待验证关系是线性关系。为此不同的组员尝试选择了不同变量并预测猜想了如图所示的图像，若小球所受的合力F2与向心力F1大小相等，则这些图像中合理的是______（选填选项的字母）； A． B． C． D． （3）最适合完成本实验的小球是______（选填选项前的字母）。 A．小钢球            B．大钢球            C．小塑料球            D．大塑料球 三、计算题（本题共3小题，共38分。） 13. 2024年1月11日，我国在酒泉卫星发射中心使用“快舟一号”甲运载火箭，成功将“天行一号”02星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，发射任务获得圆满成功。若卫星入轨后做匀速圆周运动。轨道半径为r，周期为T，地球的半径为R，引力常量为G，求： （1）地球的质量M； （2）地球的第一宇宙速度v。 14. 2020年12月1日，“嫦娥五号”探测器成功着陆在月球正面预选着陆区实现软着陆。如图甲所示，探测器在月球表面着陆前反推发动机向下喷气以获得向上的反作用力，探测器减速阶段可看作竖直方向的匀变速直线运动。若探测器获得的反作用力大小为F，经历时间t0，速度由减速到0，月球半径为R，万有引力常量为G，探测器质量为m。求： （1）月球表面的重力加速度大小； （2）月球的质量和密度； （3）如图乙所示，若将来的某天，中国宇航员在月球表面做了如图乙所示的实验，将一根长为L的细线的一端固定在O点，另一端固定一小球，使小球在竖直而内恰好做完整的圆周运动，则小球在最高点的速度大小是多少。 15. 粗糙程度处处相同的细杆一端固定在竖直转轴上的O点，并可随竖直轴一起转动。杆上套有一轻质弹簧，弹簧一端固定于O点，另一端与套在杆上的圆环相连。杆未转动时，弹簧处于原长状态，此时圆环恰好静止在粗糙细杆上。当杆缓慢加速转动时，弹簧会逐渐被拉长。已知杆与竖直转轴的夹角始终为53°，弹簧原长，弹簧劲度系数，圆环质量；弹簧始终在弹性限度内，重力加速度大小取，求： （1）圆环与粗糙细杆之间的动摩擦因数； （2）某时圆环与粗糙细杆之间恰好没有摩擦力，此时角速度的大小； （3）当角速度时，此时弹簧的长度。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $