精品解析：吉林省长春市长春吉大附中实验学校2024-2025学年高一下学期4月月考物理试题

吉林省长春市长春吉大附中实验学校2024-2025学年高一下学期4月月考物理试题 考试时间：75分钟 试卷满分：100分 本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，考试结束后，将答题卡交回。 注意事项： 1、答题前，考生先将自己的姓名、准考证号码填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。 2、选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。 3、请按照题号顺序在各题目的答题区域作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。 4、作图可先使用铅笔画出，确定后必须用黑色字迹的签字笔描黑。 5、保持卡面清洁，不得折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。 一、选择题（本大题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，1-7题每个小题只有一个选项正确，每小题4分；8-10题每小题有多个选项正确，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。） 1. 下列关于功的说法正确的是（　　） A. 做功的过程一定伴随着能量转化 B. 功有正负之分，因此-10J的功小于5J的功 C. 根据功的定义式，可知功是矢量 D. 功就是能量，能量就是功，二者含义相同 2. 2024年12月5日，我国成功将“千帆星座”第三批组网卫星送入预定轨道。“千帆星座”将构建覆盖全球的卫星互联网系统，采用分阶段实施的多层低轨道星座设计，其轨道高度在160km至2000km之间。已知地球静止卫星的高度约为36000km，则下列说法正确的是（　　） A. 所有组网卫星轨道平面都与赤道平面垂直 B. 组网卫星的速度大于地球静止卫星的速度 C. 组网卫星的运行周期大于地球的自转周期 D. 组网卫星的加速度小于地球静止卫星的加速度 3. 如图为某国产品牌新能源汽车测试画面，质量为的汽车正以恒定功率在一水平路面上行驶，速度的最大值为30m/s，则汽车行驶速度最大时所受到的阻力为（ ） A. 2000N B. 3000N C. 4000N D. 由于不知道汽车和路面间动摩擦因数，汽车所受到的阻力无法计算 4. 如图所示为教材中关于“天体运行中三个宇宙速度”的插图，其中有①②③④条轨道，下列说法正确的是（　　） A. 轨道①对应的速度是卫星绕地球运行所需的最大发射速度 B. 轨道①对应的速度是圆轨道卫星的最大环绕速度 C. 轨道②上卫星单位时间扫过的面积等于轨道③上卫星单位时间扫过的面积 D. 卫星沿轨道④运动，将脱离太阳引力束缚，飞出太阳系 5. 如图所示，把一个带弹簧但质量未知的签字笔笔尖朝上，沿竖直方向压缩到底，无初速释放后笔上升的最大高度为h；再把笔水平放置在桌面上，沿水平方向压缩到底，无初速释放后，笔在桌面上滑行的最大距离为s，忽略空气阻力，则由上述物理量可估算出（　　） A. 弹簧的弹性势能的最大值 B. 上升过程中重力所做的功 C. 水平滑行过程中摩擦力所做的功 D. 笔与桌面间的动摩擦因数 6. 洛希极限是指在双星系统中，两个天体之间的最近距离。如果两个天体之间的距离小于洛希极限，则质量较小的天体就会在质量较大的天体引力下被撕碎。洛希极限的计算公式为：，其中，r为洛希极限，M、m分别为质量较大和较小的天体质量，R为质量较大的天体半径。如图甲所示，某脉冲双星系统由两颗相距较近的天体组成，并远离其他天体，它们在彼此间的万有引力作用下，绕连线上的一点做匀速圆周运动。简化为如图乙所示，测得A、B两恒星间的距离为L，A、B两恒星的半径分别为、，恒星A做圆周运动的向心加速度是恒星B的8倍，该双星系统的洛希极限为（　　） A. B. C. D. 7. 如图所示，滑块a、b的质量均为m，a套在固定直杆上，b放在地面上，a、b通过铰链用长为l的刚性轻杆连接，初始时刚性杆与水平地面的夹角为60°，现将装置从静止开始释放，不计一切摩擦，将a、b视为质点，重力加速度为g。则下列说法正确的是（ ） A. 滑块a下落过程中机械能一直减小 B. 当杆与水平面的夹角为30°时，滑块a与b的速度之比为 C. 滑块b的最大速度 D. 滑块a落地时b的速度为 8. 下列说法中正确的是（　　） A. 两物体间的距离趋近于零时，万有引力趋近于无穷大 B. 相对论的建立彻底否定了牛顿经典力学理论 C. 牛顿力学适用于宏观世界中做低速运动的物体 D. 狭义相对论其中一个基本假设是在不同的惯性参考系中，测得的真空中的光速相同 9. 如图所示，曲面PC和斜面PD固定在水平面MN上，C、D处平滑连接，O点位于斜面顶点P的正下方。某物体（可视为质点）从顶端P由静止开始分别沿曲面和斜面滑下，经过C、D两点后继续运动，最后停在水平面上的A、B两处。各处材质相同，忽略空气阻力，则（　　） A. 此物体在曲面PC和斜面PD上克服摩擦力做功一定相等 B. 此物体沿PCA和沿PDB运动克服摩擦力做功一定相等 C. 距离OA一定等于OB D. 距离OA一定小于OB 10. 如图所示，探测卫星a在某星球的赤道平面内绕该星球转动，其轨道可视为圆，绕行方向与该星球自转方向相反，卫星通过发射激光与星球赤道上一固定的观测站P通信，已知该星球半径为R、自转周期为T，卫星轨道半径为2R、周期为2T。下列说法正确的是（　　） A. 该星球的第一宇宙速度为 B. 该星球的“同步”卫星轨道半径为 C. 每卫星a经过P正上方一次 D. 该星球赤道上的重力加速度大小为 二、实验题（本题共2道小题，共14分） 11. 下图为某同学“验证机械能守恒定律”的实验装置图，斜槽末端安装了光电门。小球从斜槽上的某处由静止释放，记录小球释放点与斜槽底端的高度H和通过光电门的时间t，测得小球的直径为d，重力加速度为g．改变小球在斜槽上的释放位置，进行多次测量。 （1）斜槽末端是否必须要调水平____________（选填“是”或“否”）； （2）小球从斜槽上某处滑下的过程中，若机械能守恒，则应满足的关系式____________（用d、t、H和g表示）； （3）为了减小实验误差，应选择体积小密度大的小球，其原因是___________（写出一条即可）． 12. 某实验小组为验证机械能守恒定律，设计了如图甲所示的实验装置。重力加速度为g，实验时，该同学进行了如下操作： ①用天平测出两物块A、B的质量分别为m和2m； ②将打点计时器固定在铁架台上，物块A、B用轻绳按图甲所示连接，跨放在轻质滑轮上，一个同学用手托住物块B。纸带一端通过限位孔后与物块A固定。接通电源后释放物块B使其由静止开始匀加速下落； ③选取点迹清晰的纸带如图乙所示，相邻两点之间的距离用表示，相邻两点之间的时间为T。 （1）在释放B之前，A应该___________打点计时器（选填“靠近”或“远离”）。 （2）在纸带上打下D点时，A的速度为___________。 （3）要验证系统在D点到F点之间是否机械能守恒，应满足的关系式为：___________。 （4）通过分析可知，系统动能的增加量___________系统重力势能的减少量（选填“小于”、“等于”、“大于”）。 三、计算题（本题共3道小题，共40分。解答时应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，有数值计算的，答案中必须明确写出数值和单位。 13. 3月25日，义乌市遭遇强对流天气，出现短时大风暴雨并伴有冰雹，有的冰雹大如鸡蛋，造成众多车辆受损，如图所示。将冰雹下落过程看成初速度为零的竖直向下的直线运动，冰雹下落过程中受到的阻力与速度大小的关系为，若质量m=4g的冰雹从离地高度处落下，到达地面前，冰雹已经做速度大小的匀速直线运动，取重力加速度大小，求： （1）该冰雹的阻力系数k；（k的单位用国际单位制的基本单位表示） （2）落地时重力的功率多大； （3）计算冰雹从开始下落到落地过程中阻力对冰雹做的功。 14. 火星探测飞行器发送回的信息表明，探测器关闭发动机后，在离火星表面为h的高度沿圆轨道运行过程中，测得周期为T，已知火星半径为R，引力常量为G。求： （1）火星密度； （2）求火星表面的重力加速度。 15. 如图所示，在竖直平面内存在ABEFGCD轨道，圆弧轨道在E点与水平的BE轨道相切，在G点与水平的GC轨道相切，F为圆弧轨道的最高点，圆弧轨道的左右两侧略微错开，B、C两处平滑连接，AB、CD轨道与水平面的夹角均为θ，圆弧轨道半径为R，BE=GC=R，θ=30°，AB、CD轨道足够长。质量为m的小物块与BE、GC段的动摩擦因数为μ（0＜μ≤1），与圆弧、AB段、CD段的摩擦忽略不计。小物块从E点以水平向右的初速度v0进入圆轨道，试就v0的不同条件讨论下列问题： （1）若，求小物块在圆弧E点时对轨道的作用力大小和方向； （2）若，，求小物块在CD轨道上上升的最大高度h； （3）若小物块以初速度向右出发，只能通过最高点F两次，且整个运动过程都不脱离轨道，试求满足条件的μ的取值范围。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 吉林省长春市长春吉大附中实验学校2024-2025学年高一下学期4月月考物理试题 考试时间：75分钟 试卷满分：100分 本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，考试结束后，将答题卡交回。 注意事项： 1、答题前，考生先将自己的姓名、准考证号码填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。 2、选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。 3、请按照题号顺序在各题目的答题区域作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。 4、作图可先使用铅笔画出，确定后必须用黑色字迹的签字笔描黑。 5、保持卡面清洁，不得折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。 一、选择题（本大题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，1-7题每个小题只有一个选项正确，每小题4分；8-10题每小题有多个选项正确，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。） 1. 下列关于功的说法正确的是（　　） A. 做功的过程一定伴随着能量转化 B. 功有正负之分，因此-10J的功小于5J的功 C. 根据功的定义式，可知功是矢量 D. 功就是能量，能量就是功，二者含义相同 【答案】A 【解析】 【详解】AD．功与能是两个不同的物理量，功是能量转化的量度，做多少功，就有多少能量转化，所以做功的过程一定伴随着能量转化，故A正确，D错误； B．功有正负之分，力做负功表示物体克服该力做功，但做功的多少比较的是绝对值，因此-10J的功大于5J的功，故B错误； C．功是标量，只有大小没有方向，故C错误。 故选A。 2. 2024年12月5日，我国成功将“千帆星座”第三批组网卫星送入预定轨道。“千帆星座”将构建覆盖全球的卫星互联网系统，采用分阶段实施的多层低轨道星座设计，其轨道高度在160km至2000km之间。已知地球静止卫星的高度约为36000km，则下列说法正确的是（　　） A. 所有组网卫星轨道平面都与赤道平面垂直 B. 组网卫星的速度大于地球静止卫星的速度 C. 组网卫星的运行周期大于地球的自转周期 D. 组网卫星的加速度小于地球静止卫星的加速度 【答案】B 【解析】 【详解】A．所有组网卫星均绕地心做匀速圆周运动，其轨道平面不一定都与赤道平面垂直，故A错误； BCD．根据万有引力提供向心力 可得，， 由于组网卫星的轨道半径较小，所以其速度大于地球静止卫星的速度，周期小于地球静止卫星的周期，即小于地球的自转周期，加速度大于地球静止卫星的加速度，故B正确，CD错误。 故选B。 3. 如图为某国产品牌新能源汽车的测试画面，质量为的汽车正以恒定功率在一水平路面上行驶，速度的最大值为30m/s，则汽车行驶速度最大时所受到的阻力为（ ） A. 2000N B. 3000N C. 4000N D. 由于不知道汽车和路面间的动摩擦因数，汽车所受到的阻力无法计算 【答案】C 【解析】 【详解】由可知，当时，汽车的速度最大，代入数据可得 故选C。 4. 如图所示为教材中关于“天体运行中三个宇宙速度”的插图，其中有①②③④条轨道，下列说法正确的是（　　） A. 轨道①对应速度是卫星绕地球运行所需的最大发射速度 B. 轨道①对应的速度是圆轨道卫星的最大环绕速度 C. 轨道②上卫星单位时间扫过的面积等于轨道③上卫星单位时间扫过的面积 D. 卫星沿轨道④运动，将脱离太阳引力的束缚，飞出太阳系 【答案】B 【解析】 【详解】AB．轨道①对应的速度是卫星绕地球运行所需的最小发射速度，最大环绕速度，故A错误，B正确； C．根据开普勒第二定律可知，同一轨道上某一卫星在相等时间内扫过的面积相等，而不同轨道上相同时间内扫过的面积不相等，故C错误； D．卫星沿轨道④运动，将脱离地球引力的束缚，没有飞出太阳系，故D错误。 故选B。 5. 如图所示，把一个带弹簧但质量未知的签字笔笔尖朝上，沿竖直方向压缩到底，无初速释放后笔上升的最大高度为h；再把笔水平放置在桌面上，沿水平方向压缩到底，无初速释放后，笔在桌面上滑行的最大距离为s，忽略空气阻力，则由上述物理量可估算出（　　） A. 弹簧的弹性势能的最大值 B. 上升过程中重力所做的功 C. 水平滑行过程中摩擦力所做的功 D. 笔与桌面间的动摩擦因数 【答案】D 【解析】 【详解】A．设笔的质量为m，笔竖直上升到达最高点，根据能量守恒定律可得弹簧的弹性势能的最大值为 由于笔的质量未知，所以不能计算出弹簧的弹性势能的最大值，故A错误； B．上升过程中重力所做的功为 由于笔的质量未知，所以不能计算出上升过程中重力所做的功，故B错误； CD．笔在水平滑行过程中，有 所以 由此可知，不能计算出水平滑行过程中摩擦力所做的功，但可以计算出笔与桌面间的动摩擦因数，故C错误，D正确。 故选D。 6. 洛希极限是指在双星系统中，两个天体之间的最近距离。如果两个天体之间的距离小于洛希极限，则质量较小的天体就会在质量较大的天体引力下被撕碎。洛希极限的计算公式为：，其中，r为洛希极限，M、m分别为质量较大和较小的天体质量，R为质量较大的天体半径。如图甲所示，某脉冲双星系统由两颗相距较近的天体组成，并远离其他天体，它们在彼此间的万有引力作用下，绕连线上的一点做匀速圆周运动。简化为如图乙所示，测得A、B两恒星间的距离为L，A、B两恒星的半径分别为、，恒星A做圆周运动的向心加速度是恒星B的8倍，该双星系统的洛希极限为（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】根据 恒星A做圆周运动的向心加速度是恒星B的8倍，即 恒星B的质量较大，则该双星系统的洛希极限为 故选C。 7. 如图所示，滑块a、b的质量均为m，a套在固定直杆上，b放在地面上，a、b通过铰链用长为l的刚性轻杆连接，初始时刚性杆与水平地面的夹角为60°，现将装置从静止开始释放，不计一切摩擦，将a、b视为质点，重力加速度为g。则下列说法正确的是（ ） A. 滑块a下落过程中机械能一直减小 B. 当杆与水平面的夹角为30°时，滑块a与b的速度之比为 C. 滑块b的最大速度 D. 滑块a落地时b的速度为 【答案】C 【解析】 【详解】A．整个过程中，b速度先增大后减小，故杆对a的力先是推力后是拉力，即杆对a先做负功，后做正功，故其机械能先减小后增大，A错误； B．设此时a的速度为，b的速度为，则有 B错误； C．设杆与水平面夹角为时b的速度最大，整个系统机械能守恒，则有 结合二者沿杆的方向上速度相等，则有 解得 根据数学知识中的均值不等式可得 代入上式可得 C正确； D．a落地时，水平方向的分速度为0，故b的速度为0，D错误。 故选C。 8. 下列说法中正确的是（　　） A. 两物体间的距离趋近于零时，万有引力趋近于无穷大 B. 相对论的建立彻底否定了牛顿经典力学理论 C. 牛顿力学适用于宏观世界中做低速运动的物体 D. 狭义相对论的其中一个基本假设是在不同的惯性参考系中，测得的真空中的光速相同 【答案】CD 【解析】 【详解】A．两物体间的距离趋近于零时，万有引力定律不再适用，选项A错误； BC．相对论并没有否定牛顿牛顿力学，只是限定了牛顿力学的适用范围，牛顿力学仅适用于宏观、低速运动的物体，对微观、高速运动物体不再适用，故B错误，C正确； D．狭义相对论的其中一个基本假设是在不同的惯性参考系中，测得的真空中的光速相同，选项D正确。 故选CD。 9. 如图所示，曲面PC和斜面PD固定在水平面MN上，C、D处平滑连接，O点位于斜面顶点P的正下方。某物体（可视为质点）从顶端P由静止开始分别沿曲面和斜面滑下，经过C、D两点后继续运动，最后停在水平面上的A、B两处。各处材质相同，忽略空气阻力，则（　　） A. 此物体在曲面PC和斜面PD上克服摩擦力做功一定相等 B. 此物体沿PCA和沿PDB运动克服摩擦力做功一定相等 C. 距离OA一定等于OB D. 距离OA一定小于OB 【答案】BD 【解析】 【详解】A．设PD斜面与水平方向上的夹角为θ，则PD段克服摩擦力做功 Wf=μmgcosθs=μmgsPD水平 将PC段分成无数小段，由于在曲面上运动，径向的合力提供向心力，则支持力大于重力垂直于曲面方向上的分力，则每一小段克服摩擦力做功大于 μmgscosα=μmgs水平 则整个曲面过程中，克服摩擦力做功大于μmgsPC水平。因为斜面和曲面的水平距离未知，则克服摩擦力做功不一定相等，A错误； B．对全过程运动动能定理得 mgh-Wf=0 知此人沿PCA和沿PDB运动克服摩擦力做功一定相等，B正确； CD．因为整个过程克服摩擦力做功相等，沿斜面下滑在整个过程中摩擦力做功等于μmgsPB水平。而沿曲面下滑克服摩擦力做功大于μmgsPA水平，则OA一定小于OB，C错误，D正确。 故选BD。 10. 如图所示，探测卫星a在某星球的赤道平面内绕该星球转动，其轨道可视为圆，绕行方向与该星球自转方向相反，卫星通过发射激光与星球赤道上一固定的观测站P通信，已知该星球半径为R、自转周期为T，卫星轨道半径为2R、周期为2T。下列说法正确的是（　　） A. 该星球的第一宇宙速度为 B. 该星球的“同步”卫星轨道半径为 C. 每卫星a经过P正上方一次 D. 该星球赤道上的重力加速度大小为 【答案】AC 【解析】 【详解】A．根据开普勒第三定律 可得近地卫星的周期为 该星球的第一宇宙速度为 故A正确； B．根据开普勒第三定律 解得 故B错误； C．设经过时间星a经过P正上方一次，则有 解得 故C正确； D．在赤道上有 对探测卫星有 联立解得 故D错误。 故选AC。 二、实验题（本题共2道小题，共14分） 11. 下图为某同学“验证机械能守恒定律”的实验装置图，斜槽末端安装了光电门。小球从斜槽上的某处由静止释放，记录小球释放点与斜槽底端的高度H和通过光电门的时间t，测得小球的直径为d，重力加速度为g．改变小球在斜槽上的释放位置，进行多次测量。 （1）斜槽末端是否必须要调水平____________（选填“是”或“否”）； （2）小球从斜槽上某处滑下的过程中，若机械能守恒，则应满足的关系式____________（用d、t、H和g表示）； （3）为了减小实验误差，应选择体积小密度大的小球，其原因是___________（写出一条即可）． 【答案】 ①. 是 ②. ③. 减小空气阻力的影响（或减小轨道摩擦力的影响，减小光电门测量小球速度的误差） 【解析】 【详解】（1）[1]利用斜槽末端的光电门测量小球的速度，若斜槽末端不水平，则小球下落的高度就不是H了，所以斜槽末端必须要调水平。 （2）[2]小球从静止释放到斜槽末端的过程中，减少的重力势能为 增加的动能为 若机械能守恒，则应满足的关系式 即 （3）[3]选择体积小密度大的小球，可以减小空气阻力的影响，减小轨道摩擦力的影响，还可以减小光电门测量小球速度的误差。 12. 某实验小组为验证机械能守恒定律，设计了如图甲所示的实验装置。重力加速度为g，实验时，该同学进行了如下操作： ①用天平测出两物块A、B质量分别为m和2m； ②将打点计时器固定在铁架台上，物块A、B用轻绳按图甲所示连接，跨放在轻质滑轮上，一个同学用手托住物块B。纸带一端通过限位孔后与物块A固定。接通电源后释放物块B使其由静止开始匀加速下落； ③选取点迹清晰的纸带如图乙所示，相邻两点之间的距离用表示，相邻两点之间的时间为T。 （1）在释放B之前，A应该___________打点计时器（选填“靠近”或“远离”）。 （2）在纸带上打下D点时，A的速度为___________。 （3）要验证系统在D点到F点之间是否机械能守恒，应满足的关系式为：___________。 （4）通过分析可知，系统动能的增加量___________系统重力势能的减少量（选填“小于”、“等于”、“大于”）。 【答案】（1）靠近 （2） （3） （4）小于 【解析】 【小问1详解】 为了让纸带上能获得更多数据点，从而减小实验误差，所以在释放B之前，A应该靠近打点计时器。 【小问2详解】 在纸带上打下D点时，A的速度为 【小问3详解】 要验证系统在D点到F点之间是否机械能守恒，应满足的关系式为 其中的 联立可得 【小问4详解】 通过分析可知，系统动能的增加量小于系统重力势能的减少量；造成这一现象的原因是阻力做负功。 三、计算题（本题共3道小题，共40分。解答时应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，有数值计算的，答案中必须明确写出数值和单位。 13. 3月25日，义乌市遭遇强对流天气，出现短时大风暴雨并伴有冰雹，有的冰雹大如鸡蛋，造成众多车辆受损，如图所示。将冰雹下落过程看成初速度为零的竖直向下的直线运动，冰雹下落过程中受到的阻力与速度大小的关系为，若质量m=4g的冰雹从离地高度处落下，到达地面前，冰雹已经做速度大小的匀速直线运动，取重力加速度大小，求： （1）该冰雹的阻力系数k；（k的单位用国际单位制的基本单位表示） （2）落地时重力的功率多大； （3）计算冰雹从开始下落到落地过程中阻力对冰雹做的功。 【答案】（1）k=10-4 kg/m；（2）p=08W；（3） 【解析】 详解】（1）最后匀速运动 得 k=10-4 kg/m （2）重力瞬时功率 P=mgv0 得 P=0.8W （3）对冰雹 动能定理 得 14. 火星探测飞行器发送回的信息表明，探测器关闭发动机后，在离火星表面为h的高度沿圆轨道运行过程中，测得周期为T，已知火星半径为R，引力常量为G。求： （1）火星的密度； （2）求火星表面的重力加速度。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 根据万有引力充当向心力 解得 火星的密度 【小问2详解】 在火星表面有 联立可得 15. 如图所示，在竖直平面内存在ABEFGCD轨道，圆弧轨道在E点与水平的BE轨道相切，在G点与水平的GC轨道相切，F为圆弧轨道的最高点，圆弧轨道的左右两侧略微错开，B、C两处平滑连接，AB、CD轨道与水平面的夹角均为θ，圆弧轨道半径为R，BE=GC=R，θ=30°，AB、CD轨道足够长。质量为m的小物块与BE、GC段的动摩擦因数为μ（0＜μ≤1），与圆弧、AB段、CD段的摩擦忽略不计。小物块从E点以水平向右的初速度v0进入圆轨道，试就v0的不同条件讨论下列问题： （1）若，求小物块在圆弧E点时对轨道的作用力大小和方向； （2）若，，求小物块在CD轨道上上升的最大高度h； （3）若小物块以初速度向右出发，只能通过最高点F两次，且整个运动过程都不脱离轨道，试求满足条件的μ的取值范围。 【答案】（1）2mg，方向竖直向下；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）在圆弧E点时，由牛顿第二定律有 可得 故根据牛顿第三定律可知：小物块对圆弧E点的作用力大小为2mg，方向竖直向下 （2）小物块经过最高点F应满足 由动能定理有 可得能通过最高点时最低点速度满足 因满足条件可过最高点F，之后经过GC段后滑上CD轨道，由动能定理可得 求得 之后物块由于摩擦，在CD上上升的高度都不及第一次高，故 （3）过F点需满足 则有 而 故小物块第一次必能过F点。小物块第二次经过F需满足 可得 之后不再能到达F点且不脱离轨道，需满足 可得 故可得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$