精品解析：山东省淄博市实验中学齐盛中学联考2024-2025学年高一下学期3月月考物理试题

淄博实验中学、淄博齐盛高中2024级（高一） 物 理 一、选择题（本题共12小题，共40分。第1-8小题只有一个选项正确，每题3分；第9-12小题有多个选项正确，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分） 1. 如图所示，下列有关生活中的圆周运动实例分析，其中说法正确的是（　　） A. 图甲中，自行车行驶时大齿轮上A点和小齿轮上B点的线速度大小相等 B. 图乙中，做圆锥摆运动的物体，受重力、绳的拉力和向心力作用 C. 图丙中，脱水桶的脱水原理是水滴受到的离心力大于它受到的向心力 D. 图丁中，如果火车转弯时行驶速度超过设计速度，轮缘会挤压内轨 2. 辽宁舰质量m=6×107kg，它在海上转弯的照片如图所示，假设整个过程中辽宁舰做匀速圆周运动，速度大小为20m/s，圆周运动的半径为1000m，下列说法中正确的是（g取10m/s2）（　　） A. 在A点时水对舰的合力指向圆心 B. 在A点时水对舰的合力大小约为6.0×108N C. 在A点时水对舰的合力大小约为2.4×107N D. 在A点时水对舰的合力大小为0 3. 如图所示，甲、乙两同学握住绳子A、B两端摇动（A、B近似不动），绳子绕连线在空中转到图示位置时，则有关P、Q两点运动情况，说法正确的是（　　） A. Q点的速度方向沿绳子切线 B. P的线速度大于Q的线速度 C. P的角速度等于Q的角速度 D. P的向心加速度等于Q的向心加速度 4. 2024年5月3日17时27分，长征五号遥八运载火箭顺利将嫦娥六号探测器送入预定轨道，开启了首次月背采样任务。嫦娥六号的飞行轨迹可以简化为如图所示：首先进入近地圆轨道I，在P点进入椭圆轨道II，到达远地点Q后进入地月转移轨道，到达月球附近后进入环月轨道，近地圆轨道I的半径为，周期为，椭圆轨道II的半长轴为a，周期为，环月轨道III的半径为，周期为。忽略地球自转，忽略太阳引力的影响。下列说法正确的是（　　） A. B. 嫦娥六号在轨道I上运行速度大于第一宇宙速度 C. 嫦娥六号在椭圆轨道II上P点的加速度等于在圆轨道I上P点的加速度 D. 嫦娥六号沿椭圆轨道II从P点向Q点飞行的过程中速度逐渐增大 5. 已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的万有引力为零。假设地球是一质量分布均匀的球体，半径为R。若在地球内部修一条距离地心O点半径为r的圆管形轨道，轨道的内径远小于r。可视为质点的物体以速率v在轨道内做匀速圆周运动，且与轨道无相互作用，已知地球表面的重力加速度为g，则物体的速率为（　　） A. B. C. D. 6. 物体放在水平地面上，在水平拉力的作用下，沿水平方向运动，在0∼6s内其速度与时间关系的图像如图甲所示，拉力的功率与时间关系的图像如图乙所示，由图像可以求得物体的质量为（　　） A. B. C. D. 7. 双星”是宇宙中普遍存在的一种天体系统，如图所示 A、B两颗恒星构成双星系统，绕共同的圆心O互相环绕做匀速圆周运动，距离不变，角速度相等，已知B的质量为m，速度为v，轨道半径之比为，则B与A的动能之差为 （　　） A. B. C. D. 8. 机械设计中有许多精妙的设计，如图所示为一种将圆周运动转化为一条直线上往复运动的设计。沿竖直面内圆弧轨道做匀速圆周运动的小球a通过有转轴的连杆与物块b相连，物块b穿在水平杆上，水平杆的延长线通过圆心。物块b从最左端第一次运动到最右端经历的时间为t。则下列说法正确的是（　　） A. 小球a所受合力不变 B. 小球a运动的周期为t C. 小球a运动到水平直径任一端点时，物块b运动的速率最大 D. 小球a与物块b速度相同时，小球a一定位于轨道最高点或最低点 9. 一个物块置于粗糙的水平地面上，受到的水平拉力F随时间t变化的关系如图（a）所示，速度v随时间t变化的关系如图（b）所示。取，下列说法正确的是（　　） A. 1s末物块所受摩擦力的大小 B. 物块与水平地面间的动摩擦因数 C. 第2~4s内，水平拉力做功96J D. 第4~6s内，物块克服摩擦力做功64J 10. 如图所示，一个圆形框架以竖直的直径为转轴匀速转动．在框架上套着两个质量相等的小球A、B，小球A、B到竖直转轴的距离相等，它们与圆形框架保持相对静止．下列说法正确的是 A. 小球A的合力小于小球B的合力 B. 小球A与框架间一定存在摩擦力 C. 小球B与框架间可能没有摩擦力 D. 圆形框架以更大的角速度转动，小球B受到的摩擦力一定增大 11. 资料显示，质量为的某型号小汽车，其轮胎的最大承重为，超过该值将会爆胎。某次汽车正以30m/s的速度匀速通过一段凸凹不平的路面，将这段路面简化为弧形，其最高点和最低点分别为A、B，对应圆弧的半径r均为150m，两圆弧的圆心连线与竖直方向间的夹角为37°，取，，，则汽车（　　） A. 从A点到B点的过程中重力势能减少了 B. 通过最高点A时对路面的压力为6000N C. 通过最低点B时不会爆胎 D. 若以40m/s的速度匀速通过该路段时，不会脱离路面 12. 图甲是“天梯”项目海基平台效果图，该项目是在赤道上建造垂直于水平面的“太空电梯”，航天员乘坐太空舱通过“太空电梯”直通地球空间站。图乙中r为航天员到地心的距离，R为地球半径。曲线A为地球引力对航天员产生的加速度大小与r的关系；直线B为航天员由于地球自转而产生的向心加速度大小与r的关系。关于质量为m，相对地面静止，在“太空电梯”不同高度的航天员，下列说法正确的是（　　） A. 随着r的增大，航天员的线速度逐渐增大 B. 图乙中为地球同步卫星的轨道半径 C. 航天员随地球自转的周期为 D. 离地高度为2R时（轨道半径小于），航天员对座椅的压力大小为 二、实验题（本题共2小题，每空2分，共14分） 13. “频闪摄影”是摄像机每隔一定时间就对运动物体拍摄一次，因此拍摄到物体的图像是不连续的，但从这些不连续的图像中可发现物体运动的规律。小明利用如图甲所示的装置和频闪摄影探究平抛运动的特点。 按顺序进行实验操作； ①将A、B球放置实验装置甲上 ②调整频闪摄像机位置，将频闪摄像机正对实验装置甲所在的位置 ③打开摄像机，开始摄像 ④敲击弹片，让A、B球同时开始运动 ⑤小球落在实验台上时停止摄像 （1）实验中，A球沿水平方向抛出，同时B球自由落下，图乙为某次实验的频闪照片，分析该照片，可得出的实验结论是（　　） A. 仅可判断A球竖直方向做自由落体运动 B. 仅可判断A球水平方向做匀速直线运动 C. 可判断A球竖直方向做自由落体运动，水平方向做匀速直线运动 （2）测得乙图中A球连续3个位置的距离如图丙所示，已知物体的实际大小与照片上物体影像大小的比值为k，重力加速度为g，则频闪照相的时间间隔______，A球平抛的初速度表达式______。（以上结果均用题中所给的物理量符号表示） 14. 如图甲所示为向心力演示仪，某同学探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系。长槽的A、B处和短槽的C处分别到各自转轴中心距离之比为，该同学设计了如图乙所示的三种组合方式，变速塔轮自上而下每层左右半径之比分别为、和。 （1）本实验的目的是探究向心力的大小F与小球质量m、角速度和半径r之间的关系，实验中采用的主要实验方法与下列实验相同的是______。 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）在某次实验中，探究向心力的大小与半径的关系，则需要将传动皮带调至第______层塔轮（选填“一”、“二”或三”）；进行实验时应将质量相等的两个小球分别放在挡板______（选填“A和B”、”A和C”或“B和C”）处。 （3）按（2）中正确选择后，两次以不同的转速匀速转动手柄，左、右测力筒露出等分标记如图丙所示。则向心力大小F与小球做圆周运动半径r的关系是______。 A. F与成反比 B. F与成正比 C. F与r成反比 D. F与r成正比 三、计算题（本题共4小题，共46分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位） 15. 2024年3月21日13时27分，长征二号丁运载火箭/远征三号上面级组成的运载系统，在酒泉卫星发射中心成功将云海二号02组卫星送入预定轨道，发射任务取得圆满成功。若本次发射的卫星绕地球做匀速圆周运动，其轨道距离地球表面的高度是地球半径R的n倍，已知该卫星的质量为m，地球表面的重力加速度大小为g，求： （1）该卫星在其轨道上运行时受到的万有引力大小F； （2）该卫星运行的线速度大小v。 16. 如图所示，倾角为α＝30°的足够长的斜面体固定在水平面上，质量为m＝0.2kg的小球由斜面体的顶端以的初速度沿水平方向抛出，不计空气阻力，重力加速度取g＝10m/s2。求： （1）小球由抛出到落在斜面体的过程中重力做功的平均功率； （2）小球落在斜面体瞬间重力的瞬时功率。 17. 如图甲所示，一个轻质的光滑圆环Q，上端连接一竖直轻质杆悬挂在可绕竖直轴旋转的装置上。一条长为L的轻绳穿过圆环Q，两端连接球A和B，球A的质量为m。当球A绕竖直转轴转动时，绳AQ与竖直方向的夹角为53°，球A到Q距离为，球B恰好静止，取sin53°=0.8，重力加速度取g，不计一切摩擦和阻力。 （1）求球B的质量M； （2）求球A运动的角速度ω； （3）如图乙所示，当两球都绕竖直转轴转动时，在任意时刻两球和绳都处在同一竖直平面内，求球A到圆环Q的距离l。 18. 某游戏装置如图所示，倾斜轨道AB、竖直圆轨道和U形收集框EFGH分别通过水平轨道BC和平滑连接，除段粗糙外，其余轨道均光滑。已知AB的最大竖直高度，圆轨道半径，长度，收集框宽度。质量的小滑块从AB的不同高度由静止释放，滑块运动过程中始终没有脱离轨道，最后都能落入收集恇队。假设滑块与轨道间的动摩擦因数，小滑块可视为质点，空气阻力忽略不计，。 （1）求滑块通过圆轨道最高点D时，轨道对它的最大作用力FN； （2）欲使滑块不脱离轨道且能落入收集框内，求滑块释放的最小高度； （3）若滑块从最高点滑下，进入收集框后，与收集框的竖直墙壁碰撞最终打到左侧底端的F点，碰撞过程时间极短且无机械能损失，求收集框的竖直高度h。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 淄博实验中学、淄博齐盛高中2024级（高一） 物 理 一、选择题（本题共12小题，共40分。第1-8小题只有一个选项正确，每题3分；第9-12小题有多个选项正确，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分） 1. 如图所示，下列有关生活中的圆周运动实例分析，其中说法正确的是（　　） A. 图甲中，自行车行驶时大齿轮上A点和小齿轮上B点的线速度大小相等 B. 图乙中，做圆锥摆运动的物体，受重力、绳的拉力和向心力作用 C. 图丙中，脱水桶的脱水原理是水滴受到的离心力大于它受到的向心力 D. 图丁中，如果火车转弯时行驶速度超过设计速度，轮缘会挤压内轨 【答案】A 【解析】 【详解】A．图甲中，自行车行驶时大齿轮与小齿轮通过链条传动，则大齿轮上A点和小齿轮上B点的线速度大小相等，故A正确； B．图乙中，做圆锥摆运动的物体，受重力、绳的拉力作用，重力和绳的拉力合力提供向心力，故B错误； C．图丙中，脱水桶的脱水原理是水滴受到的附着力不足以提供所需的向心力，故C错误； D．图丁中，如果火车转弯时行驶速度超过设计速度，则火车有离心运动的趋势，轮缘会挤压外轨，故D错误。 故选A。 2. 辽宁舰质量m=6×107kg，它在海上转弯的照片如图所示，假设整个过程中辽宁舰做匀速圆周运动，速度大小为20m/s，圆周运动的半径为1000m，下列说法中正确的是（g取10m/s2）（　　） A. 在A点时水对舰的合力指向圆心 B. 在A点时水对舰的合力大小约为6.0×108N C. 在A点时水对舰的合力大小约为2.4×107N D. 在A点时水对舰的合力大小为0 【答案】B 【解析】 【详解】A．在A点时，水对舰有向上的浮力（大小等于舰的重力）、指向圆心方向的推力，两个力的合力指向斜上方，A错误； BCD．辽宁舰做匀速圆周运动，水对舰的合力大小为 代入数据解得 B正确，C、D错误。 故选B。 3. 如图所示，甲、乙两同学握住绳子A、B两端摇动（A、B近似不动），绳子绕连线在空中转到图示位置时，则有关P、Q两点运动情况，说法正确的是（　　） A. Q点的速度方向沿绳子切线 B. P的线速度大于Q的线速度 C. P的角速度等于Q的角速度 D. P的向心加速度等于Q的向心加速度 【答案】C 【解析】 【详解】A．P、Q两点以AB为共同转轴做圆周运动，由P、Q两点向下做垂线，与AB线段的交点即为二者的圆心，如图所示 则可知Q的速度方向与其圆周运动的半径垂直，并不沿绳子切线，故A错误； BCD．由于P、Q两点以AB为共同转轴做圆周运动，可知二者的角速度相等，由图可知，P的半径小于Q的半径，根据公式、 可知，P的线速度和向心加速度小于Q的线速度和向心加速度，故BD错误，C正确。 故选C。 4. 2024年5月3日17时27分，长征五号遥八运载火箭顺利将嫦娥六号探测器送入预定轨道，开启了首次月背采样任务。嫦娥六号的飞行轨迹可以简化为如图所示：首先进入近地圆轨道I，在P点进入椭圆轨道II，到达远地点Q后进入地月转移轨道，到达月球附近后进入环月轨道，近地圆轨道I的半径为，周期为，椭圆轨道II的半长轴为a，周期为，环月轨道III的半径为，周期为。忽略地球自转，忽略太阳引力的影响。下列说法正确的是（　　） A. B. 嫦娥六号在轨道I上运行速度大于第一宇宙速度 C. 嫦娥六号在椭圆轨道II上P点的加速度等于在圆轨道I上P点的加速度 D. 嫦娥六号沿椭圆轨道II从P点向Q点飞行的过程中速度逐渐增大 【答案】C 【解析】 【详解】A．开普勒第三定律适用于同一个中心天体，则有 故A错误； B．第一宇宙速度等于近地卫星的环绕速度，可知，嫦娥六号在近地圆轨道I上运行时，其速度不可能大于第一宇宙速度，故B错误； C．由牛顿第二定律可得 解得 可知，嫦娥六号在椭圆轨道II上P点的加速度等于在圆轨道I上P点的加速度，故C正确； D．嫦娥六号沿椭圆轨道II从P点向Q点飞行的过程中，万有引力与速度方向夹角为钝角，万有引力对卫星有减速的效果，可知，速度减小，故D错误。 故选C。 5. 已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的万有引力为零。假设地球是一质量分布均匀的球体，半径为R。若在地球内部修一条距离地心O点半径为r的圆管形轨道，轨道的内径远小于r。可视为质点的物体以速率v在轨道内做匀速圆周运动，且与轨道无相互作用，已知地球表面的重力加速度为g，则物体的速率为（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】设地球的密度为，在地球表面处有 其中 物体以速率v在轨道内做匀速圆周运动，且与轨道无相互作用，则有 其中 联立解得物体的速率为 故选A。 6. 物体放在水平地面上，在水平拉力的作用下，沿水平方向运动，在0∼6s内其速度与时间关系的图像如图甲所示，拉力的功率与时间关系的图像如图乙所示，由图像可以求得物体的质量为（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】匀速运动时拉力等于摩擦力，则有 匀加速运动时拉力为恒力，速度随时间均匀增大，所以功率随时间均匀增大，有 ，， 联立可得 故选B。 7. 双星”是宇宙中普遍存在的一种天体系统，如图所示 A、B两颗恒星构成双星系统，绕共同的圆心O互相环绕做匀速圆周运动，距离不变，角速度相等，已知B的质量为m，速度为v，轨道半径之比为，则B与A的动能之差为 （　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】A、B的质量分别为、，轨道半径分别为、，相互间的万有引力充当向心力，双星的角速度相等，则有 ，， 可得 ， 故B与A的动能之差为 故选D。 8. 机械设计中有许多精妙的设计，如图所示为一种将圆周运动转化为一条直线上往复运动的设计。沿竖直面内圆弧轨道做匀速圆周运动的小球a通过有转轴的连杆与物块b相连，物块b穿在水平杆上，水平杆的延长线通过圆心。物块b从最左端第一次运动到最右端经历的时间为t。则下列说法正确的是（　　） A. 小球a所受合力不变 B. 小球a运动的周期为t C. 小球a运动到水平直径任一端点时，物块b运动的速率最大 D. 小球a与物块b速度相同时，小球a一定位于轨道最高点或最低点 【答案】D 【解析】 【详解】A．因小球a做匀速圆周运动，故a所受合力大小不变，但方向时刻变化，故A错误； B．t为半个周期，故 故B错误； C．小球a运动到水平直径任一端点时，物块b的速度为0，故C错误； D．根据杆关联速度的特点，当两者速度相同时，两者速度方向与杆的夹角一定相同，因b的速度方向一定沿水平方向，故小球a的速度方向也一定沿水平方向，而满足此条件的位置，只有最高点和最低点，故D正确。 故选D。 9. 一个物块置于粗糙的水平地面上，受到的水平拉力F随时间t变化的关系如图（a）所示，速度v随时间t变化的关系如图（b）所示。取，下列说法正确的是（　　） A. 1s末物块所受摩擦力的大小 B. 物块与水平地面间的动摩擦因数 C. 第2~4s内，水平拉力做功96J D. 第4~6s内，物块克服摩擦力做功64J 【答案】BD 【解析】 【详解】A．根据乙图可知，0~2s内物块保持静止，第1s末物块所受摩擦力为静摩擦力，与推力等大反向，由甲图可知第1s末物块所受摩擦力的大小为 故A错误； B．根据乙图可知，4~6s内物块做匀速运动，根据受力平衡可得 2~4s内物块做匀加速运动，加速度大小为 根据牛顿第二定律可得 其中 联立解得， 故B正确； C．由图像可知，2~4s内，物块通过的位移大小为 则该过程水平拉力做功为 故C错误； D．4~6s内，物块通过的位移大小为 则该过程克服摩擦力做功 故D正确。 故选BD。 10. 如图所示，一个圆形框架以竖直的直径为转轴匀速转动．在框架上套着两个质量相等的小球A、B，小球A、B到竖直转轴的距离相等，它们与圆形框架保持相对静止．下列说法正确的是 A. 小球A的合力小于小球B的合力 B. 小球A与框架间一定存在摩擦力 C. 小球B与框架间可能没有摩擦力 D. 圆形框架以更大的角速度转动，小球B受到的摩擦力一定增大 【答案】BC 【解析】 【分析】由于合力提供向心力，依据向心力表达式可判定AB小球的合力关系； 依据A、B受到的受力情况可判定摩擦力的有无，以及随转速的变化情况． 【详解】A项：由于合力提供向心力，依据向心力表达式F=mrω2，已知两球质量，半径和角速度都相同，可知向心力相同，即合力相同，故A错误； B项：小球A受到重力和弹力的合力不可能垂直指向OO′轴，故一定存在摩擦力，故B正确； C项：B球的重力和弹力的合力可能垂直指向OO′轴，故B球摩擦力可能为零，故C正确； D项：由于不知道B是否受到摩擦力，故而无法判定圆形框架以更大的角速度转动，小球B受到的摩擦力的变化情况，故D错误． 故应选：BC． 【点睛】该题的难点在与分析两球的摩擦力情况，注意利用好小球的合力提供向心力这点来分析摩擦力． 11. 资料显示，质量为的某型号小汽车，其轮胎的最大承重为，超过该值将会爆胎。某次汽车正以30m/s的速度匀速通过一段凸凹不平的路面，将这段路面简化为弧形，其最高点和最低点分别为A、B，对应圆弧的半径r均为150m，两圆弧的圆心连线与竖直方向间的夹角为37°，取，，，则汽车（　　） A. 从A点到B点的过程中重力势能减少了 B. 通过最高点A时对路面的压力为6000N C. 通过最低点B时不会爆胎 D. 若以40m/s的速度匀速通过该路段时，不会脱离路面 【答案】BC 【解析】 【详解】A．根据做功的公式可知重力做功为 故A错误； B．根据牛顿第二定律有 解得 根据牛顿第三定律可知，通过最高点A时对路面的压力为6000N，故B正确； C．在最低点，根据牛顿第二定律有 解得 根据牛顿第三定律可知，通过B时对路面的压力为，不会爆胎，故C正确； D．脱离路面的最小速度满足 解得 所以若以40m/s的速度匀速通过该路段时，会脱离路面，故D错误； 故选BC。 12. 图甲是“天梯”项目海基平台效果图，该项目是在赤道上建造垂直于水平面的“太空电梯”，航天员乘坐太空舱通过“太空电梯”直通地球空间站。图乙中r为航天员到地心的距离，R为地球半径。曲线A为地球引力对航天员产生的加速度大小与r的关系；直线B为航天员由于地球自转而产生的向心加速度大小与r的关系。关于质量为m，相对地面静止，在“太空电梯”不同高度的航天员，下列说法正确的是（　　） A. 随着r的增大，航天员的线速度逐渐增大 B. 图乙中为地球同步卫星的轨道半径 C. 航天员随地球自转的周期为 D. 离地高度为2R时（轨道半径小于），航天员对座椅的压力大小为 【答案】ABD 【解析】 【详解】A．航天员的角速度与地球自转角速度相等，半径越大线速度越大，故A正确； B．当时，万有引力刚好提供向心力，故B正确； C.当时，万有引力提供向心力 航天员随地球自转的周期，故C错误； D．根据牛顿第二定律 又在地球表面 得 根据牛顿第三定律，航天员对座椅的压力大小，故D正确。 故选D。 二、实验题（本题共2小题，每空2分，共14分） 13. “频闪摄影”是摄像机每隔一定时间就对运动物体拍摄一次，因此拍摄到物体的图像是不连续的，但从这些不连续的图像中可发现物体运动的规律。小明利用如图甲所示的装置和频闪摄影探究平抛运动的特点。 按顺序进行实验操作； ①将A、B球放置实验装置甲上 ②调整频闪摄像机位置，将频闪摄像机正对实验装置甲所在的位置 ③打开摄像机，开始摄像 ④敲击弹片，让A、B球同时开始运动 ⑤小球落在实验台上时停止摄像 （1）实验中，A球沿水平方向抛出，同时B球自由落下，图乙为某次实验的频闪照片，分析该照片，可得出的实验结论是（　　） A. 仅可判断A球竖直方向做自由落体运动 B. 仅可判断A球水平方向做匀速直线运动 C. 可判断A球竖直方向做自由落体运动，水平方向做匀速直线运动 （2）测得乙图中A球连续3个位置的距离如图丙所示，已知物体的实际大小与照片上物体影像大小的比值为k，重力加速度为g，则频闪照相的时间间隔______，A球平抛的初速度表达式______。（以上结果均用题中所给的物理量符号表示） 【答案】（1）C （2） ①. ②. 【解析】 【小问1详解】 小球B做自由落体运动，小球A与小球B始终处于同一高度，说明小球A竖直方向做自由落体运动；小球A相邻两个位置间的水平距离相等，说明小球A水平方向做匀速直线运动。 故选C。 【小问2详解】 [1][2]设频闪的时间间隔为t，则水平方向 竖直方向 以上两式联立，求得 14. 如图甲所示为向心力演示仪，某同学探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系。长槽的A、B处和短槽的C处分别到各自转轴中心距离之比为，该同学设计了如图乙所示的三种组合方式，变速塔轮自上而下每层左右半径之比分别为、和。 （1）本实验的目的是探究向心力的大小F与小球质量m、角速度和半径r之间的关系，实验中采用的主要实验方法与下列实验相同的是______。 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）在某次实验中，探究向心力的大小与半径的关系，则需要将传动皮带调至第______层塔轮（选填“一”、“二”或三”）；进行实验时应将质量相等的两个小球分别放在挡板______（选填“A和B”、”A和C”或“B和C”）处。 （3）按（2）中正确选择后，两次以不同的转速匀速转动手柄，左、右测力筒露出等分标记如图丙所示。则向心力大小F与小球做圆周运动半径r的关系是______。 A. F与成反比 B. F与成正比 C. F与r成反比 D. F与r成正比 【答案】（1）C （2） ①. 一 ②. B和C （3）D 【解析】 【小问1详解】 A．本实验的目的是探究向心力的大小F与小球质量m、角速度和半径r之间的关系，采用的实验方法是控制变量法。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，采用的是等效思想，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】 在某次实验中，探究向心力的大小与半径的关系时，应保持两小球质量m、角速度相同，则需要将传动皮带调至第一层塔轮。 进行实验时应将质量相等的两个小球分别放在挡板“B和C”，才能比较半径不同时向心力的大小关系。 【小问3详解】 角速度为、时，左、右测力筒露出的格子数之比均为，左右两标尺露出的格子数之比表示向心力的比值，且B处、C处分别到各自转轴中心距离之比为，可知F与r成正比。 故选D。 三、计算题（本题共4小题，共46分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位） 15. 2024年3月21日13时27分，长征二号丁运载火箭/远征三号上面级组成的运载系统，在酒泉卫星发射中心成功将云海二号02组卫星送入预定轨道，发射任务取得圆满成功。若本次发射的卫星绕地球做匀速圆周运动，其轨道距离地球表面的高度是地球半径R的n倍，已知该卫星的质量为m，地球表面的重力加速度大小为g，求： （1）该卫星在其轨道上运行时受到的万有引力大小F； （2）该卫星运行的线速度大小v。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）当该卫星在地球表面时有 该卫星在其轨道运行时，由万有引力定律有 其中 联立解得 （2）该卫星在其轨道运行时，由万有引力提供向心力得 解得 16. 如图所示，倾角为α＝30°的足够长的斜面体固定在水平面上，质量为m＝0.2kg的小球由斜面体的顶端以的初速度沿水平方向抛出，不计空气阻力，重力加速度取g＝10m/s2。求： （1）小球由抛出到落在斜面体的过程中重力做功的平均功率； （2）小球落在斜面体瞬间重力的瞬时功率。 【答案】（1）20W；（2）40W 【解析】 【详解】（1）小球落到斜面上时 解得 小球由抛出到落在斜面体的过程中，竖直方向的位移为 则小球由抛出到落在斜面体的过程中重力做功的平均功率为 （2）小球落在斜面体瞬间重力的瞬时功率为 17. 如图甲所示，一个轻质的光滑圆环Q，上端连接一竖直轻质杆悬挂在可绕竖直轴旋转的装置上。一条长为L的轻绳穿过圆环Q，两端连接球A和B，球A的质量为m。当球A绕竖直转轴转动时，绳AQ与竖直方向的夹角为53°，球A到Q距离为，球B恰好静止，取sin53°=0.8，重力加速度取g，不计一切摩擦和阻力。 （1）求球B的质量M； （2）求球A运动的角速度ω； （3）如图乙所示，当两球都绕竖直转轴转动时，在任意时刻两球和绳都处在同一竖直平面内，求球A到圆环Q的距离l。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 对B受力分析，可得 对A受力分析，可得 所以 【小问2详解】 A在水平面内做匀速圆周运动，则 解得 【小问3详解】 由题意可知，球A、球B的角速度相等，设绳AQ与竖直方向的夹角为α，绳BQ与竖直方向的夹角为β，由两球竖直方向的受力可得 可得 由两球匀速圆周运动可得 所以 18. 某游戏装置如图所示，倾斜轨道AB、竖直圆轨道和U形收集框EFGH分别通过水平轨道BC和平滑连接，除段粗糙外，其余轨道均光滑。已知AB的最大竖直高度，圆轨道半径，长度，收集框宽度。质量的小滑块从AB的不同高度由静止释放，滑块运动过程中始终没有脱离轨道，最后都能落入收集恇队。假设滑块与轨道间的动摩擦因数，小滑块可视为质点，空气阻力忽略不计，。 （1）求滑块通过圆轨道最高点D时，轨道对它的最大作用力FN； （2）欲使滑块不脱离轨道且能落入收集框内，求滑块释放的最小高度； （3）若滑块从最高点滑下，进入收集框后，与收集框的竖直墙壁碰撞最终打到左侧底端的F点，碰撞过程时间极短且无机械能损失，求收集框的竖直高度h。 【答案】（1）10N；（2）见解析；（3）见解析 【解析】 【详解】（1）滑块从A运动到D的过程中，由动能定理有 滑块在D点，由牛顿第二定律有 解得轨道对滑块的最大作用力 。 （2）滑块不脱离轨道，在D点，由牛顿第二定律有 滑块运动到D点的过程中，由动能定理有 解得滑块释放的最小高度 因为 所以物块能落入收集框内。 （3）滑块由A点到E点，由动能定理有 滑块飞离E点后做平抛运动，水平方向做匀速直线运动，经一个往返打到收集框左侧时间为t，有 竖直方向做自由落体运动 解得收集框的竖直高度 米 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $