精品解析：浙江省宁波市五乡中学2024-2025学年高一下学期3月月考物理试卷

2024-2025学年度五乡中学第二学期 高一物理月考试题 注意事项： 1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息 2．请将答案正确填写在答题卡上 一、单选题（共45分） 1. 图甲中水平横梁的一端A插在墙壁内，另一端装有一小滑轮B，一轻绳的一端C固定于墙壁上，另一端跨过滑轮后悬挂一重物，整个装置处于静止状态；图乙中自动扶梯修建在斜坡上，扶梯上表面水平，人站上扶梯时，它会先慢慢加速，再匀速运转；图丙中圆桶桶壁竖直，物体随圆桶-起绕竖直轴匀速转动；图丁中小球在固定于竖直面的光滑圆管内运动。对于这些常见的物理情景，已知重力加速度为g，以下分析中正确的是（　　） A. 图甲中绳对滑轮作用力方向水平向左 B. 图乙中加速时扶梯对人的作用力大于人的重力，方向朝右上方 C. 图丙中当圆桶匀速转动的转速增大时，物体所受的摩擦力增大 D. 图丁中小球过最高点的最小速度为 2. 下列物理量属于标量的是（　　） A. 线速度 B. 转速 C. 加速度 D. 向心力 3. 洗衣机的脱水桶如图所示，在甩干衣服时，脱水桶绕竖直轴高速转动，衣服紧贴脱水桶侧壁随之转动，则衣服做圆周运动的向心力由( ) A. 衣服所受的摩擦力提供 B. 桶壁对衣服的弹力提供 C. 衣服所受弹力和摩擦力的合力提供 D. 衣服所受重力和摩擦力的合力提供 4. 在科学发展过程中，离不开科学家的坚持不懈地努力，下列表述正确的是（ ） A. 亚里士多德提出力是改变物体运动状态原因 B. 伽利略认为不同轻重的物体，重的物体下落得快 C. 万有引力常数是卡文迪什经过实验得出的 D. 开普勒观测行星运动的数据并得出开普勒三大定律 5. 我国“天问一号”火星探测器预计将于今年5、6月份择机登陆火星，一步就实现了对火星的“绕、落、巡”探测，三步并作一步走，这将再创人类深空探测的先河。已知火星半径约为地球半径的倍，火星质量约为地球质量的倍，则火星表面的重力加速度约为地球表面重力加速度的（　　） A 倍 B. 倍 C. 倍 D. 倍 6. 如图是悬停在空中的直升飞机，螺旋桨正稳定地转动，、是回一桨翼上不同位置的两点，、是在不同桨翼末端上的两点，下列说法正确的是（　　） A. a、b的线速度，向心加速度都相同 B. a、c的线速度、向心加速度都不相同 C. a、b的角速度、线速度都相同 D. a、c的角速度、线速度都相同 7. 我国无人机技术快速发展，广泛应用于各个领域。已知某商用无人机靠螺旋桨的转动来产生升力和前行力，其自带电池续航时间达2h。下列说法正确的是（ ） A. “2h”指的是时刻 B. 无人机飞行快慢不影响惯性大小 C. 在研究无人机转弯过程的姿态时，可以将无人机视为质点 D. 若无人机水平面内做匀速圆周运动，则其运动属于匀变速曲线运动 8. 已知日地距离为，天王星和地球的公转周期分别为T和，则天王星与太阳的距离为（　　） A. B. C. D. 9. “神舟十号”飞船绕地球的运行可视为匀速圆周运动，神舟十号航天员在“天宫一号” 展示了失重环境下的物理实验或现象，下列四个实验可以在“天宫一号”舱内完成的有( ) A. 用台秤称量重物的质量 B. 用水杯喝水 C. 用沉淀法将水与沙子分离 D. 给小球一个很少的初速度，小球即可以竖直平面内做圆周运动 10. 2021年4月16日，义乌市第十二届羽毛球锦标赛在市文化广场举行，比赛共吸引了来自街道及机关单位的22支代表队近240名选手参赛。一位摄影爱好者在比赛现场拍到一张球拍击球的照片，由于选用的曝光时间（十五分之一秒）太长，照片非常模糊，现把照片中球拍部位用黑线圈出来。请你估算并判断下列哪组数据能大致能反映运动员当时的挥拍速度大小（　　） A. 6km/h B. 60km/h C. 200km/h D. 360km/h 11. 在水平冰面上，狗拉着雪橇做匀速圆周运动，O点为圆心。能正确地表示雪橇受到的牵引力F及摩擦力f的选项是（　　） A. B. C. D. 12. 某高中开设了糕点制作的选修课，小明同学在体验糕点制作“裱花”环节时，他在绕中心匀速转动的圆盘上放了一块直径8英寸（20cm）的蛋糕，在蛋糕上每隔4s均匀“点”一次奶油，蛋糕一周均匀“点”上15个奶油，则下列说法正确的是（　　） A. 圆盘转动的转速约为2πr/min B. 圆盘转动的角速度大小为rad/s C. 蛋糕边缘的奶油线速度大小约为m/s D. 蛋糕边缘的奶油向心加速度约为m/s2 13. 下表为地球与火星的数据比较表，地球与火星绕太阳的运动视做圆周运动，根据表中信息，下列说法正确的是（　　） 与太阳的平均 距离（亿km） 赤道 半径（km） 公转周期 自转周期 质量 （地球视为1） 体积 （地球视为1） 赤道平面与公转 轨道平面夹角 地球 1.496 6.378 1年 23小时56分 1 1 火星 2.279 3.395 1.9年 24小时37分 0.11 0.15 A. 地球公转线速度小于火星公转的线速度 B. 地球公转的向心加速度小于火星公转的向心加速度 C. 地球的自转角速度小于火星的自转角速度 D. 地球表面的重力加速度大于火星表面的重力加速度 14. 如图所示，两轮用皮带传动，皮带不打滑，图中有A、B、C三点，这三点所在处半径，则这三点的向心加速度、、之间的关系是（　　） A. B. C. D. 15. 卡文迪许在实验室测引力常量G时，他风趣地说是在“称量地球的质量”。事实上，在测出引力常量G的大小后，人们便可根据相关观测数据对地球质量进行估算了。下面提供的几组数据，那一组数据是不可以用来估算地球质量（　　） A. 月球绕地球的运动周期及月球与地球的中心距离 B. 人造地球卫星绕地球运行的周期和轨道半径 C. 地球绕太阳运行的周期及地球到太阳的中心距离 D. 地球表面的重力加速度和地球的半径 二、实验题（共15分） 16. 某学习小组利用如图所示的装置“探究向心力大小的表达式”实验，所用向心力演示器如图（a）所示，待选小球是质量均为2m的球1、球2和质量为m的球3，标尺1和2可以显示出两球所受向心力的大小。图（b）是演示器部分原理示意图，其中皮带轮①、④的半径相同，轮②的半径是轮①的1.6倍，轮③的半径是轮①的2倍，轮⑤的半径是轮④的0.8倍，轮⑥的半径是轮④的0.5倍；两转臂上黑白格的长度相等；A、B、C为三根固定在转臂上的挡板可与转臂上做圆周运动的实验球产生挤压，从而提供向心力。 （1）在探究向心力F的大小与质量m、角速度ω和半径之间的关系时我们主要用到了物理学中的（　　） A. 理想实验法 B. 等效替代法 C. 控制变量法 D. 演绎法 （2）若两个钢球的质量和运动半径相等，图中标尺上黑白相间的等分格显示出A、C位置两钢球所受向心力的比值为1:4，则塔轮1和塔轮2转动的角速度之比为___________。 （3）利用此装置探究向心力与角速度之间的关系，某同学测出数据后作图，为了能简单明了地观察出向心力与角速度的关系，最适合做的图像是（　　） A. B. C. D. （4）若将球1、2分别放在挡板B、C位置，将皮带与轮①和轮④相连则是在研究向心力的大小F与 的关系。 A. 转动半径r B. 质量m C. 角速度ω D. 线速度v （5）若将球1、3分别放在挡板B、C位置，转动手柄时标尺1和标尺2示数的比值为1:4，则可判断与皮带连接的变速塔轮为（　　） A. ①和④ B. ②和⑤ C. ③和⑥ D. ③和④ 三、解答题（共40分） 17. 如图所示，一辆质量为1吨的汽车静止在一座半径为50m的圆弧形拱桥顶部（），求： （1）此时汽车对圆弧形拱桥的压力是多大； （2）如果汽车以10m/s的速度经过拱桥的顶部，则汽车对圆弧形拱桥的压力是多大； （3）汽车以多大速度通过拱桥的顶部时，汽车对圆弧形拱桥的压力恰好为零. 18. 一个圆盘在水平面内匀速转动，角速度是 3rad/s。盘面上距圆盘中心 0.2m 的位置有一个质量为0.1kg 的小物体随圆盘一起做匀速圆周运动，如图所示，已知小物块与盘面的动摩擦因数为0.5，假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g=，求： （1）小物体的线速度大小； （2）小物体的加速度大小； （3）小物体的向心力大小； （4）当圆盘的角速度增加到多大时，小物体会相对圆盘滑动。 19. 刀削面是西北人喜欢的面食之一，全凭刀削得名。如图所示，将一锅水烧开，拿一块面团放在锅旁边较高处，用刀飞快地削下一片片很薄的面片，面片便水平飞向锅中，假定面团到锅的上沿的竖直距离为0.8m，到锅上沿最近的水平距离为0.8m，锅的直径为0.4m。已知重力加速度g取，不计空气阻力，面片可视作质点。求： （1）面片落到锅中所用时间； （2）若保证削出的面片落入锅中，面片的水平初速度应满足什么条件； （3）若一质量为m的面片以的速度滑过碗内最低点，此时半径为r，求碗底受到来自该面片的压力（结果可用已知物理量符号表示）。 20. 如图甲所示为一种叫“魔力陀螺”的玩具，其结构可简化为图乙所示。质量为M、半径为R的铁质圆轨道用支架固定在竖直平面内，陀螺在轨道内、外两侧均可以旋转。陀螺的磁芯质量为m，其余部分质量不计。陀螺磁芯对轨道的吸引力始终沿轨道的半径方向，大小恒为6mg。不计摩擦和空气阻力，重力加速度为g。 （1）若陀螺在轨道内侧运动到最高点时的速度为，求此时轨道对陀螺的弹力大小。 （2）要使陀螺在轨道外侧运动到最低点时不脱离轨道，求陀螺通过最低点时的最大速度。 （3）若陀螺在轨道外侧运动到与轨道圆心等高处时速度为，求固定支架对轨道作用力大小。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2024-2025学年度五乡中学第二学期 高一物理月考试题 注意事项： 1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息 2．请将答案正确填写在答题卡上 一、单选题（共45分） 1. 图甲中水平横梁的一端A插在墙壁内，另一端装有一小滑轮B，一轻绳的一端C固定于墙壁上，另一端跨过滑轮后悬挂一重物，整个装置处于静止状态；图乙中自动扶梯修建在斜坡上，扶梯上表面水平，人站上扶梯时，它会先慢慢加速，再匀速运转；图丙中圆桶桶壁竖直，物体随圆桶-起绕竖直轴匀速转动；图丁中小球在固定于竖直面的光滑圆管内运动。对于这些常见的物理情景，已知重力加速度为g，以下分析中正确的是（　　） A. 图甲中绳对滑轮作用力方向水平向左 B. 图乙中加速时扶梯对人的作用力大于人的重力，方向朝右上方 C. 图丙中当圆桶匀速转动的转速增大时，物体所受的摩擦力增大 D. 图丁中小球过最高点的最小速度为 【答案】B 【解析】 【详解】A．对滑轮进行受力分析，如图，绳子的拉力和大小相等，根据平行四边形定则可得，绳子对滑轮的作用力与水平方向角，斜向左下，故A错误； B．当处于加速运动时，人受到静摩擦力、重力、支持力三个力，加速度方向指向右上方，所以合力方向指向右上方，因重力和支持力均在竖直方向且合力竖直向上，故支持力大于重力，水平方向静摩擦力向右，故扶梯对人的作用力方向，即支持力和静摩擦力的合力方向会指向右上方，且大于人的重力，故B正确； C．物体在竖直方向受到竖直向下的重力和竖直向上的静摩擦力，二力平衡，因为物体的重力不变，所以物体所受的摩擦力也不变，故C错误； D．在最高点，圆管可以对小球提供竖直向上的支持力，所以小球过最高点的最小速度为零，故D错误。 故选B。 2. 下列物理量属于标量的是（　　） A. 线速度 B. 转速 C. 加速度 D. 向心力 【答案】B 【解析】 【详解】标量只有大小没有方向，转速是标量；矢量既有大小又有方向，线速度、加速度、向心力是矢量。 故选B。 3. 洗衣机的脱水桶如图所示，在甩干衣服时，脱水桶绕竖直轴高速转动，衣服紧贴脱水桶侧壁随之转动，则衣服做圆周运动的向心力由( ) A. 衣服所受的摩擦力提供 B. 桶壁对衣服的弹力提供 C. 衣服所受弹力和摩擦力的合力提供 D. 衣服所受重力和摩擦力的合力提供 【答案】B 【解析】 【详解】物体做匀速圆周运动的向心力由合力提供，衣服受重力、桶壁的弹力和静摩擦力，重力和静摩擦力平衡，桶壁对衣服的弹力提供衣服做圆周运动的向心力．故B正确，ACD错误． 故选B． 4. 在科学发展过程中，离不开科学家的坚持不懈地努力，下列表述正确的是（ ） A. 亚里士多德提出力是改变物体运动状态的原因 B. 伽利略认为不同轻重的物体，重的物体下落得快 C. 万有引力常数是卡文迪什经过实验得出的 D. 开普勒观测行星运动的数据并得出开普勒三大定律 【答案】C 【解析】 【详解】A．伽利略提出力是改变物体运动状态的原因，故A错误； B．亚里士多德认为不同轻重的物体，重的物体下落得快，故B错误； C．万有引力常数是卡文迪什经过实验得出的，故C正确； D．开普勒通过对第谷观测行星运动的数据的研究，得出开普勒三大定律，故D错误。 故选C。 5. 我国“天问一号”火星探测器预计将于今年5、6月份择机登陆火星，一步就实现了对火星的“绕、落、巡”探测，三步并作一步走，这将再创人类深空探测的先河。已知火星半径约为地球半径的倍，火星质量约为地球质量的倍，则火星表面的重力加速度约为地球表面重力加速度的（　　） A. 倍 B. 倍 C. 倍 D. 倍 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】星球表面处物体的重力近似等于万有引力，即 得 则火星表面的重力加速度与地球表面重力加速度之比为 故选B。 6. 如图是悬停在空中的直升飞机，螺旋桨正稳定地转动，、是回一桨翼上不同位置的两点，、是在不同桨翼末端上的两点，下列说法正确的是（　　） A. a、b的线速度，向心加速度都相同 B. a、c的线速度、向心加速度都不相同 C. a、b的角速度、线速度都相同 D. a、c的角速度、线速度都相同 【答案】B 【解析】 【详解】AC．a、b两点属于同轴转动，则a、b两点的角速度相同，由可知，a、b两点的线速度不同，由公式可知，a、b两点的向心加速度不相同，故AC错误； BD．a、c两点属于同轴转动，则a、c两点的角速度相同，由可知，a、c两点的线速度大小相等，但方向不同，由公式可知，a、c两点的向心加速度大小相等，但方向不同，故B正确，D错误。 故选B。 7. 我国无人机技术快速发展，广泛应用于各个领域。已知某商用无人机靠螺旋桨的转动来产生升力和前行力，其自带电池续航时间达2h。下列说法正确的是（ ） A. “2h”指的是时刻 B. 无人机飞行快慢不影响惯性大小 C. 在研究无人机转弯过程的姿态时，可以将无人机视为质点 D. 若无人机在水平面内做匀速圆周运动，则其运动属于匀变速曲线运动 【答案】B 【解析】 【详解】A．“2h”指的是时间间隔，故A错误； B．惯性是物体的固有属性，其大小只与物体的质量有关，与其他因素无关，所以无人机飞行快慢不影响惯性大小，故B正确； C．在研究无人机转弯过程的姿态时，无人机的大小和形状不可忽略不计，则不可以将无人机视为质点，故C错误； D．若无人机在水平面内做匀速圆周运动，向心加速度方向时刻在改变，则其运动属于非匀变速曲线运动，故D错误。 故选B。 8. 已知日地距离为，天王星和地球的公转周期分别为T和，则天王星与太阳的距离为（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】天王星和地球绕太阳做圆周运动，根据开普勒第三定律 解得 故选A。 9. “神舟十号”飞船绕地球的运行可视为匀速圆周运动，神舟十号航天员在“天宫一号” 展示了失重环境下的物理实验或现象，下列四个实验可以在“天宫一号”舱内完成的有( ) A. 用台秤称量重物的质量 B. 用水杯喝水 C. 用沉淀法将水与沙子分离 D. 给小球一个很少的初速度，小球即可以竖直平面内做圆周运动 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】A．重物处于完全失重状态，对台秤的压力为零，无法通过台秤测量物体的质量，故A错误； B．水杯中的水处于完全失重状态，水不会因重力而倒入嘴中，故B错误； C．沙子处于完全失重状态，不能通过沉淀法与水分离，故C错误； D．小球处于完全失重状态，给小球很小的初速度，小球在拉力作用下在竖直平面内做匀速圆周运动，故D正确。 故选D。 10. 2021年4月16日，义乌市第十二届羽毛球锦标赛在市文化广场举行，比赛共吸引了来自街道及机关单位的22支代表队近240名选手参赛。一位摄影爱好者在比赛现场拍到一张球拍击球的照片，由于选用的曝光时间（十五分之一秒）太长，照片非常模糊，现把照片中球拍部位用黑线圈出来。请你估算并判断下列哪组数据能大致能反映运动员当时的挥拍速度大小（　　） A. 6km/h B. 60km/h C. 200km/h D. 360km/h 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】从图中可以看出，球拍迷糊的距离约等于身高的一半0.85m，球拍的速度约为 故选B。 11. 在水平冰面上，狗拉着雪橇做匀速圆周运动，O点为圆心。能正确地表示雪橇受到的牵引力F及摩擦力f的选项是（　　） A. B. C D. 【答案】C 【解析】 【详解】狗拉着雪橇做匀速圆周运动，合力指向圆心，提供向心力，滑动摩擦力的方向与相对运动方向相反，故沿切线向后，拉力与摩擦力的合力指向圆心，故拉力指向斜上方，故ABD错误，C正确。 故选C。 12. 某高中开设了糕点制作的选修课，小明同学在体验糕点制作“裱花”环节时，他在绕中心匀速转动的圆盘上放了一块直径8英寸（20cm）的蛋糕，在蛋糕上每隔4s均匀“点”一次奶油，蛋糕一周均匀“点”上15个奶油，则下列说法正确的是（　　） A. 圆盘转动的转速约为2πr/min B. 圆盘转动的角速度大小为rad/s C. 蛋糕边缘的奶油线速度大小约为m/s D. 蛋糕边缘的奶油向心加速度约为m/s2 【答案】B 【解析】 【详解】A．蛋糕上每隔4s均匀“点”一次奶油， 蛋糕一周均匀“点”上15个奶油，则圆盘转一圈的周期T=60s，故转速为1 r/min，故A错误； B．由角速度 故B正确； C．蛋糕边缘的奶油线速度大小 v=ωr= 故C错误； D．蛋糕边缘的奶油向心加速度 a=ω2r=m/s2= m/s2 故D错误。 故选B。 13. 下表为地球与火星的数据比较表，地球与火星绕太阳的运动视做圆周运动，根据表中信息，下列说法正确的是（　　） 与太阳的平均 距离（亿km） 赤道 半径（km） 公转周期 自转周期 质量 （地球视为1） 体积 （地球视为1） 赤道平面与公转 轨道平面夹角 地球 1.496 6.378 1年 23小时56分 1 1 火星 2.279 3.395 1.9年 24小时37分 0.11 015 A. 地球公转的线速度小于火星公转的线速度 B. 地球公转的向心加速度小于火星公转的向心加速度 C. 地球的自转角速度小于火星的自转角速度 D. 地球表面的重力加速度大于火星表面的重力加速度 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据万有引力提供向心力，则有 解得 由表数据中可知地球的轨道半径小于火星的轨道半径，故地球公转的线速度大于火星公转的线速度，故A错误； B．根据万有引力提供向心力，则有 解得 由表数据中可知地球的轨道半径小于火星的轨道半径，故地球公转的向心加速度大于火星公转的向心加速度，故B错误； C．根据 由表数据中可知地球的自转周期小于火星的自转周期，故地球的自转角速度大于火星的自转角速度，故C错误； D．在星球表面，根据万有引力等于重力，则有 解得 由表中地球和火星的质量、半径的数据代入上式，可知地球表面的重力加速度大于火星表面的重力加速度，故D正确。 故选D。 14. 如图所示，两轮用皮带传动，皮带不打滑，图中有A、B、C三点，这三点所在处半径，则这三点的向心加速度、、之间的关系是（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】AB两点通过同一根皮带传动，线速度大小相等，即 又因为 由于，可知 A、C两点绕同一转轴转动，有 又因为 由于，可知 则 故选B。 15. 卡文迪许在实验室测引力常量G时，他风趣地说是在“称量地球的质量”。事实上，在测出引力常量G的大小后，人们便可根据相关观测数据对地球质量进行估算了。下面提供的几组数据，那一组数据是不可以用来估算地球质量（　　） A. 月球绕地球的运动周期及月球与地球的中心距离 B. 人造地球卫星绕地球运行周期和轨道半径 C. 地球绕太阳运行的周期及地球到太阳的中心距离 D. 地球表面的重力加速度和地球的半径 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】AB．根据牛顿第二定律得 解得 AB正确，不符合题意； C．根据牛顿第二定律得 解得 只能算出太阳质量，无法求出地球质量。C错误，符合题意； D．根据重力与万有引力的关系有 解得 D正确，不符合题意。 故选C。 二、实验题（共15分） 16. 某学习小组利用如图所示的装置“探究向心力大小的表达式”实验，所用向心力演示器如图（a）所示，待选小球是质量均为2m的球1、球2和质量为m的球3，标尺1和2可以显示出两球所受向心力的大小。图（b）是演示器部分原理示意图，其中皮带轮①、④的半径相同，轮②的半径是轮①的1.6倍，轮③的半径是轮①的2倍，轮⑤的半径是轮④的0.8倍，轮⑥的半径是轮④的0.5倍；两转臂上黑白格的长度相等；A、B、C为三根固定在转臂上的挡板可与转臂上做圆周运动的实验球产生挤压，从而提供向心力。 （1）在探究向心力F的大小与质量m、角速度ω和半径之间的关系时我们主要用到了物理学中的（　　） A. 理想实验法 B. 等效替代法 C. 控制变量法 D. 演绎法 （2）若两个钢球的质量和运动半径相等，图中标尺上黑白相间的等分格显示出A、C位置两钢球所受向心力的比值为1:4，则塔轮1和塔轮2转动的角速度之比为___________。 （3）利用此装置探究向心力与角速度之间的关系，某同学测出数据后作图，为了能简单明了地观察出向心力与角速度的关系，最适合做的图像是（　　） A. B. C. D. （4）若将球1、2分别放在挡板B、C位置，将皮带与轮①和轮④相连则是在研究向心力的大小F与 的关系。 A. 转动半径r B. 质量m C. 角速度ω D. 线速度v （5）若将球1、3分别放在挡板B、C位置，转动手柄时标尺1和标尺2示数比值为1:4，则可判断与皮带连接的变速塔轮为（　　） A. ①和④ B. ②和⑤ C. ③和⑥ D. ③和④ 【答案】（1）C （2）1:2 （3）D （4）A （5）C 【解析】 【小问1详解】 在研究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时主要用到了物理学中的控制变量法，即研究向心力的大小F与质量m的关系时，需要保证角速度ω和半径r不变。 故选C。 【小问2详解】 若两个钢球的质量和运动半径相等，图中标尺上黑白相间的等分格显示出A、C位置两钢球所受向心力的比值为1:4，即 则塔轮1和塔轮2转动的角速度之比为 【小问3详解】 根据 可知，为了能简单明了地观察出向心力与角速度的关系，最适合做的图像是F-ω2。 故选D。 【小问4详解】 若将球1、2分别放在挡板B、C位置，将皮带与轮①和轮④相连，两个小球的质量相等，角速度相等，是在研究向心力的大小F与转动半径r的关系。 故选A。 小问5详解】 若将球1、3分别放在挡板B、C位置，可知转动半径之比为2:1，质量之比为2:1，标尺1和标尺2的比值即向心力大小为1:4，根据 可知转动的角速度之比为1:4，根据可知与皮带连接的变速塔轮③和⑥。 故选C。 三、解答题（共40分） 17. 如图所示，一辆质量为1吨的汽车静止在一座半径为50m的圆弧形拱桥顶部（），求： （1）此时汽车对圆弧形拱桥的压力是多大； （2）如果汽车以10m/s的速度经过拱桥的顶部，则汽车对圆弧形拱桥的压力是多大； （3）汽车以多大速度通过拱桥的顶部时，汽车对圆弧形拱桥的压力恰好为零. 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）汽车静止在弧形拱桥顶部 根据牛顿第三定律，可得汽车对圆弧形拱桥的压力是 （2）汽车以10m/s的速度经过拱桥的顶部 求得 根据牛顿第三定律，可得汽车对圆弧形拱桥的压力是； （3）汽车对圆弧形拱桥的压力恰好为零 求得 18. 一个圆盘在水平面内匀速转动，角速度是 3rad/s。盘面上距圆盘中心 0.2m 的位置有一个质量为0.1kg 的小物体随圆盘一起做匀速圆周运动，如图所示，已知小物块与盘面的动摩擦因数为0.5，假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g=，求： （1）小物体的线速度大小； （2）小物体的加速度大小； （3）小物体的向心力大小； （4）当圆盘的角速度增加到多大时，小物体会相对圆盘滑动。 【答案】（1）；（2）；（3）；（4） 【解析】 【详解】（1）根据 可得线速度 （2）根据 可得向心加速度 （3）根据 可得向心力 （4）小物体相对圆盘恰产生相对滑动时满足 解得 19. 刀削面是西北人喜欢的面食之一，全凭刀削得名。如图所示，将一锅水烧开，拿一块面团放在锅旁边较高处，用刀飞快地削下一片片很薄的面片，面片便水平飞向锅中，假定面团到锅的上沿的竖直距离为0.8m，到锅上沿最近的水平距离为0.8m，锅的直径为0.4m。已知重力加速度g取，不计空气阻力，面片可视作质点。求： （1）面片落到锅中所用时间； （2）若保证削出的面片落入锅中，面片的水平初速度应满足什么条件； （3）若一质量为m的面片以的速度滑过碗内最低点，此时半径为r，求碗底受到来自该面片的压力（结果可用已知物理量符号表示）。 【答案】（1）；（2）；（3），方向竖直向下 【解析】 【详解】（1）根据位移公式有 解得 （2）根据平抛运动公式，水平方向有 根据题意有 解得 （3）在最低点有 根据牛顿第三定律 解得 方向竖直向下 20. 如图甲所示为一种叫“魔力陀螺”的玩具，其结构可简化为图乙所示。质量为M、半径为R的铁质圆轨道用支架固定在竖直平面内，陀螺在轨道内、外两侧均可以旋转。陀螺的磁芯质量为m，其余部分质量不计。陀螺磁芯对轨道的吸引力始终沿轨道的半径方向，大小恒为6mg。不计摩擦和空气阻力，重力加速度为g。 （1）若陀螺在轨道内侧运动到最高点时的速度为，求此时轨道对陀螺的弹力大小。 （2）要使陀螺在轨道外侧运动到最低点时不脱离轨道，求陀螺通过最低点时的最大速度。 （3）若陀螺在轨道外侧运动到与轨道圆心等高处时速度为，求固定支架对轨道的作用力大小。 【答案】（1）10mg；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）当陀螺在轨道内侧最高点时，设轨道对小球的吸引力为，轨道对陀螺的支持力为，小球所受的重力为mg，最高点的速度为，受力分析可知： 可得 （2）设陀螺在轨道外侧运动到最低点时，轨道对小球的吸引力为，轨道对陀螺的支持力为，小球所受的重力为mg，最高点的速度为，受力分析可知： 由题意可知，当时，陀螺通过最低点时的速度为最大值，可知 （3）设陀螺在轨道外侧运动到与轨道圆心等高处时，轨道对小球的吸引力为，轨道对陀螺的支持力为，小球所受的重力为mg。则： 可得 固定支架对轨道的作用力为 可得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$