精品解析：河南省2024-2025学年高一下学期4月联考物理试题

2024—2025学年度高一4月联考 物理试题 注意事项： 1.答卷前，考生务必将自己的姓名、考场号、座位号、准考证号填写在答题卡上。 2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。 3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 考试时间为75分钟，满分100分 一、单项选择题∶本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。 1. 利用风洞实验室测试装备的风阻性能在我国已被大量运用。我们可以借助丝带和点燃的烟线辅助观察来类比研究风洞里的流场环境，在某次实验中获得一烟尘颗粒从P点到Q点做曲线运动的轨迹，如图所示，不计烟尘颗粒的重力，下列说法正确的是（　　） A. 烟尘颗粒飘在空中速度不变 B. P点处的速度方向从P点指向Q点 C. P点处的合力方向可能斜向右下方 D. Q点处的加速度方向可能竖直向下 2. 如图所示，在花样篮球表演赛中，某运动员使篮球在其指尖上绕竖直直径匀速转动，a、b是篮球表面上的两点。下列说法正确的是（ ） A. a点转动的半径较大 B. a点转动的角速度较大 C. a点转动的线速度较大 D. a点转动的向心加速度较大 3. 欧洲航天局在2025年2月4日宣布，欧洲航天局利用空间探测器探测到一颗巨大的系外行星盖亚－4b，环绕着一恒星公转，其椭圆轨道如图所示，环绕周期大约为570天。连线ac为长轴、连线bd为短轴，其环绕方向为顺时针。下列说法正确的是（　　） A. 盖亚－4b在b、d两点的加速度相同 B. 盖亚－4b在a点的速度小于在c点的速度 C. 盖亚－4b从b经c到d的时间大于285天 D. 恒星不一定处在椭圆的焦点上 4. 水平面上有一平面直角坐标系xOy，一个可视为质点、质量m=1kg的物体在直角坐标系中，t=0时，物体位于点（2m，2m）处，此后物体在x轴方向上运动的位移—时间图像如图甲所示，在y轴方向上的速度—时间图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A. 物体所受合力大小为2N B. t=0时，物体的速度大小为2m/s C. t=2s时物体的速度大小为4m/s D. t=3s时物体位于点（5m，9.5m）处 5. 由于地球自转的影响，地球表面的重力加速度会随纬度的变化而有所不同。已知地球表面两极处的重力加速度大小为g0，在赤道处的重力加速度大小为g，地球自转的线速度为v，引力常量为G。假设地球可视为质量分布均匀的球体。下列说法正确的是（　　） A. 质量为m的物体在地球北极受到的重力大小为mg B. 质量为m的物体在地球赤道上受到的万有引力大小为mg C. 地球的半径为 D. 地球的密度为 6. 我国发射了一颗绕月运行的探月卫星“嫦娥一号”。设该卫星的轨道是圆形的,且贴近月球表面。已知月球的质量约为地球质量的，月球的半径约为地球半径的，地球上的第一宇宙速度约为7.9 km/s,则该探月卫星绕月运行的速率约为 (　　) A. 0.4 km/s B. 1.8 km/s C. 11 km/s D. 36 km/s 7. 2024年10月30日，我国发射的“神舟十九号”载人飞船与空间站“天和核心舱”完成交会对接。对接过程简化如图所示，“神舟十九号”在A点从圆形轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ，在B点从椭圆轨道Ⅱ进入圆形轨道Ⅲ，最终在轨道Ⅲ与“天和核心舱”完成对接。已知“神舟十九号”在圆形轨道Ⅰ稳定运行时轨道半径为、周期为，在轨道Ⅲ稳定运行时的轨道半径为，则“神舟十九号”飞船（　　） A. 在轨道Ⅱ上运行的周期 B. 在A点从轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ时需点火制动 C. 在轨道Ⅱ上B点的加速度小于在轨道Ⅲ上B点的加速度 D. 在轨道Ⅰ上运行的角速度小于在轨道Ⅲ上运行的角速度 二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 8. 下列四幅图是有关生活中的圆周运动的实例分析，其中说法正确的是（　　） A. 图甲中汽车通过凹形桥的最低点时，速度越快越容易爆胎 B. 图乙中如果火车行驶速度超过设计速度，轮缘会挤压外轨，会使外轨受损 C. 图丙中杂技演员表演“水流星”，在最高点处，水对桶底一定有压力 D. 图丁中轻质细杆一端固定一小球，绕另一端O在竖直面内做圆周运动，在最高点小球所受合力可能为零 9. 中国天宫空间站运行在距离地球表面约400千米高的近地轨道上，而地球同步卫星离地高度约为36000千米。如图所示，a为静止在地球赤道上的物体，b为中国空间站，c为地球同步卫星，下列说法正确的是（　　） A. a、b、c三物体，都仅由万有引力提供向心力 B. 线速度的大小关系为 C. 周期关系为 D. 向心加速度的关系为 10. 假设宇宙中有一双星系统由质量分别为m和M的A、B两颗星体组成。这两颗星绕它们连线上的某一点O在二者万有引力作用下做匀速圆周运动，如图所示，A、B两颗星间的距离为L，引力常量为G，下列说法正确的是（　　） A. 根据，可判断 B. 两颗星做圆周运动的周期为 C. 若两星体质量保持不变，在两星体间距L减小后，两星体的绕行周期变小 D. 若星体A由于不断吸附宇宙中的尘埃而使得质量缓慢增大，其他量不变，则星体A的轨道半径将缓慢增大 三、非选择题∶本题共5小题，共54分。 11. 在“探究平抛运动的特点”实验中，某学习小组用如图甲、乙所示两种装置研究平抛运动。 （1）用甲装置进行实验时，在小球A、B处于同一高度时，用小锤轻击弹性金属片，使A球水平飞出，同时B球被松开下落。甲实验的现象是小球A、B同时落地，说明小球A在竖直方向的分运动是____。 （2）用乙装置进行实验时，将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上。钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点飞出，落在水平放置的倾斜挡板MN上，钢球落到挡板MN上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板MN，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点。 ①下列实验条件必须满足的有____。（多选） A.斜槽轨道要光滑 B.斜槽轨道末端要水平 C.每次要从斜槽上同一位置无初速度释放钢球 D.图中挡板MN每次必须等间距下移 ②如图丙所示，在描出的轨迹上取A、B、C三点，沿水平和竖直方向建立平面直角坐标系，AB和BC的水平间距相等且均为，竖直间距分别是和，若A点是抛出点，则____；若A点不是抛出点，则钢球平抛的初速度大小为____，钢球在B点时的速度大小为____。（后两空均选用和重力加速度表示） 12. 某实验小组做“探究影响向心力大小因素”的实验： ①方案一∶用如图甲所示的装置，已知小球在挡板A、B、C处做圆周运动的轨迹半径之比为1∶2∶1，变速塔轮自上而下按如图乙所示三种方式组合，左右每层半径之比由上至下分别为1∶1、2∶1和3∶1.回答以下问题： （1）本实验所采用的实验探究方法与下列实验相同的是（　　） A. 探究小车速度随时间变化规律 B. 探究两个互成角度的力的合成规律 C. 探究加速度与物体受力、物体质量的关系 D. 探究平抛运动的特点 （2）某次实验中，把两个质量相等的钢球放在B、C位置，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______（选填“一”“二”或“三”）层塔轮。 ②方案二：用如图丙所示的装置，水平转台（转速可调整）中心固定有定滑轮，细线跨过定滑轮将放置在转台边缘处的金属块与竖直固定的力传感器相连，定滑轮与金属块之间的细线与转台平行。金属块中心的正下方固定有宽度为d的遮光条。金属块和遮光条一起随转台做匀速圆周运动时，位于水平地面的光电计时器可以记录下遮光条经过光电计时器的遮光时间t1和相邻两次经过光电计时器的时间间隔t2（），力传感器可以记录下细线上的拉力F。金属块与转台之间的摩擦力可忽略。 （3）金属块做圆周运动的线速度大小为v=______，半径r=______。（均用给定的物理量符号表示） （4）仅改变转台转速，多次实验后，测得多组F、t1、t2的数据，为了更直观地得出结论，同学们绘制出如图丁所示的图像。由此可以得出结论：做匀速圆周运动的物体所需的向心力大小与______（选填“v”“v2”或“”）成正比。若已知该图线的斜率为k，则金属块的质量m=______（用k、d表示）。 13. 空间飞行器的交会对接是载人航天中的一项基础技术。某飞船与天和核心舱成功对接后，组合体沿圆形轨道运行，经过时间，组合体绕地球转过的弧度为。地球半径为，地球表面重力加速度为，引力常量为，不考虑地球自转。求： （1）组合体运行的周期； （2）组合体所在圆轨道离地高度。 14. 如图所示，一长的轻绳系一质量的小球（可视为质点）在竖直平面内做圆周运动，当运动到圆周的最低点时与小球接触处绳断，绳断前瞬间轻绳承受的最大拉力大小为180N，绳断后小球水平射出进入光滑水平面，又从点平滑过渡后冲上倾角的斜面，从点冲出斜面，最后落在平台上的点。已知小球和斜面间的动摩擦因数，它在斜面上运动的时间，不计空气阻力，不考虑小球经过点前后的速率变化，，重力加速度大小取，求： （1）绳断后小球水平射出的速度大小； （2）小球运动到点的速度大小； （3）小球离平台的最大高度和、两点间的距离。 15. 如图所示，水平转台上A点放有一个小物体，转台中心O有一个立杆，长度为L的细线一端系住小物体，小物体可看作质点，另一端系在立杆上的B点，细线AB与立杆成角，转台不旋转时细线上没有拉力。小物体与转台之间的动摩擦因数为0.3，重力加速度为g，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。，，求： （1）细线上刚好产生拉力时，小物体随转台转动的角速度； （2）转台对小物体支持力刚好为零时，小物体转动的角速度； （3）当小物体转动的角速度为时烧断细线，小物体落在转台上的C点，求O、C之间的距离。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2024—2025学年度高一4月联考 物理试题 注意事项： 1.答卷前，考生务必将自己的姓名、考场号、座位号、准考证号填写在答题卡上。 2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。 3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 考试时间为75分钟，满分100分 一、单项选择题∶本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。 1. 利用风洞实验室测试装备的风阻性能在我国已被大量运用。我们可以借助丝带和点燃的烟线辅助观察来类比研究风洞里的流场环境，在某次实验中获得一烟尘颗粒从P点到Q点做曲线运动的轨迹，如图所示，不计烟尘颗粒的重力，下列说法正确的是（　　） A. 烟尘颗粒飘在空中速度不变 B. P点处的速度方向从P点指向Q点 C. P点处的合力方向可能斜向右下方 D. Q点处的加速度方向可能竖直向下 【答案】D 【解析】 【详解】A．烟尘颗粒做曲线运动，速度方向发生变化，可知烟尘颗粒飘在空中速度在变化，故A错误； B．P点处的速度方向沿该点的切线方向向右，故B错误； C．烟尘颗粒做曲线运动，合力方向指向轨迹内侧，可知P点处的合力方向不可能斜向右下方，故C错误； D．烟尘颗粒做曲线运动，合力方向指向轨迹内侧，即加速度方向指向轨迹内侧，可知Q点处的合力方向可能竖直向下，加速度方向可能竖直向下，故D正确。 故选D。 2. 如图所示，在花样篮球表演赛中，某运动员使篮球在其指尖上绕竖直直径匀速转动，a、b是篮球表面上的两点。下列说法正确的是（ ） A. a点转动的半径较大 B. a点转动的角速度较大 C. a点转动的线速度较大 D. a点转动的向心加速度较大 【答案】ACD 【解析】 【详解】A．a、b两点在不同水平面内做圆周运动，a点转动的半径较大，选项A正确； B．因为a、b两点同轴转动，所以它们做圆周运动的角速度大小相等，选项B错误； C．根据可知a点转动的线速度较大，选项C正确； D．根据可知，a点转动的向心加速度较大，选项D正确。 故选ACD。 3. 欧洲航天局在2025年2月4日宣布，欧洲航天局利用空间探测器探测到一颗巨大的系外行星盖亚－4b，环绕着一恒星公转，其椭圆轨道如图所示，环绕周期大约为570天。连线ac为长轴、连线bd为短轴，其环绕方向为顺时针。下列说法正确的是（　　） A. 盖亚－4b在b、d两点的加速度相同 B. 盖亚－4b在a点的速度小于在c点的速度 C. 盖亚－4b从b经c到d的时间大于285天 D. 恒星不一定处在椭圆的焦点上 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据对称性可知，盖亚－4b在b、d两点的加速度大小相等，方向不同，故A错误； B．由于a点是椭圆轨道的近恒星点，c点是椭圆轨道的远恒星点，根据开普勒第二定律可知，盖亚－4b在a点的速度大于在c点的速度，故B错误； C．由于从a点到b点再到c点，盖亚－4b的速度减小，根据对称性可知，盖亚－4b从b经c到d的时间大于环绕周期的一半，即大于285天，故C正确； D．根据开普勒第一定律可知，恒星一定处在椭圆的焦点上，故D错误。 故选C。 4. 水平面上有一平面直角坐标系xOy，一个可视为质点、质量m=1kg的物体在直角坐标系中，t=0时，物体位于点（2m，2m）处，此后物体在x轴方向上运动的位移—时间图像如图甲所示，在y轴方向上的速度—时间图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A. 物体所受合力大小为2N B. t=0时，物体的速度大小为2m/s C. t=2s时物体的速度大小为4m/s D. t=3s时物体位于点（5m，9.5m）处 【答案】D 【解析】 【详解】A．由图甲可知，物体沿轴方向做匀速直线运动，速度大小为 由图乙可知，物体沿轴做匀加速直线运动，初速度和加速度分别为， 根据牛顿第二定律可知，物体所受合力大小为 故A错误； B．时，物体的速度大小为 故B错误； C．末物体沿方向的速度大小为 则时物体的速度大小为 故C错误； D．物体内在轴、轴的位移分别为， 时，物体位于点（2m，2m），则时物体位于点（5m，9.5m）处，故D正确。 故选D。 5. 由于地球自转的影响，地球表面的重力加速度会随纬度的变化而有所不同。已知地球表面两极处的重力加速度大小为g0，在赤道处的重力加速度大小为g，地球自转的线速度为v，引力常量为G。假设地球可视为质量分布均匀的球体。下列说法正确的是（　　） A. 质量为m的物体在地球北极受到的重力大小为mg B. 质量为m的物体在地球赤道上受到的万有引力大小为mg C. 地球的半径为 D. 地球的密度为 【答案】C 【解析】 【详解】A．因地球表面两极处的重力加速度大小为g0，则质量为m的物体在地球北极受到的重力大小为mg0，故A错误； B．因在地球的两极，重力与万有引力相等，有 则质量为m的物体在地球赤道上受到的万有引力大小为 故B错误； C．在赤道上，根据向心力公式 解得 故C正确； D．地球的密度为 故D错误。 故C。 6. 我国发射了一颗绕月运行的探月卫星“嫦娥一号”。设该卫星的轨道是圆形的,且贴近月球表面。已知月球的质量约为地球质量的，月球的半径约为地球半径的，地球上的第一宇宙速度约为7.9 km/s,则该探月卫星绕月运行的速率约为 (　　) A. 0.4 km/s B. 1.8 km/s C. 11 km/s D. 36 km/s 【答案】B 【解析】 【详解】星球的第一宇宙速度即为围绕星球做圆周运动的轨道半径为该星球半径时的环绕速度,由万有引力提供向心力即可得出这一最大环绕速度。卫星所需的向心力由万有引力提供，由 得 又由 故月球和地球上第一宇宙速度之比 故 ACD错误，B正确。 故选B。 7. 2024年10月30日，我国发射的“神舟十九号”载人飞船与空间站“天和核心舱”完成交会对接。对接过程简化如图所示，“神舟十九号”在A点从圆形轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ，在B点从椭圆轨道Ⅱ进入圆形轨道Ⅲ，最终在轨道Ⅲ与“天和核心舱”完成对接。已知“神舟十九号”在圆形轨道Ⅰ稳定运行时轨道半径为、周期为，在轨道Ⅲ稳定运行时的轨道半径为，则“神舟十九号”飞船（　　） A. 在轨道Ⅱ上运行的周期 B. 在A点从轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ时需点火制动 C. 在轨道Ⅱ上B点的加速度小于在轨道Ⅲ上B点的加速度 D. 在轨道Ⅰ上运行的角速度小于在轨道Ⅲ上运行的角速度 【答案】A 【解析】 【详解】A．根据开普勒第三定律有 可得飞船在轨道Ⅱ上运行的周期为 故A正确； B．飞船在A点由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ做离心运动，需点火加速，故B错误； C．根据牛顿第二定律 可知飞船在轨道Ⅱ上B点的加速度等于在轨道Ⅲ上B点的加速度，故C错误； D．根据万有引力提供向心力 可得 可知飞船在轨道Ⅰ上运行的角速度大于在轨道Ⅲ上运行的角速度，故D错误。 故选A。 二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 8. 下列四幅图是有关生活中的圆周运动的实例分析，其中说法正确的是（　　） A. 图甲中汽车通过凹形桥的最低点时，速度越快越容易爆胎 B. 图乙中如果火车行驶速度超过设计速度，轮缘会挤压外轨，会使外轨受损 C. 图丙中杂技演员表演“水流星”，在最高点处，水对桶底一定有压力 D. 图丁中轻质细杆一端固定一小球，绕另一端O在竖直面内做圆周运动，在最高点小球所受合力可能为零 【答案】ABD 【解析】 【详解】A．汽车通过凹形桥的最低点时，由牛顿第二定律 解得 故在最低点车速越快，凹形桥对汽车的支持力越大，越容易爆胎，故A正确； B．如果行驶速度超过设计速度，火车转弯时需要更大的向心力，有离心的趋势，故轮缘会挤压外轨，会使外轨受损，故B正确； C．“水流星”通过最高点时，桶中水的加速度向下，处于失重状态，在完全失重时，水对桶底无压力，故C错误； D．轻质细杆一端固定一小球，绕另一端O在竖直面内做圆周运动，在最高点小球速度可以为零，所受合力可能为零，故D正确。 故选ABD。 9. 中国天宫空间站运行在距离地球表面约400千米高的近地轨道上，而地球同步卫星离地高度约为36000千米。如图所示，a为静止在地球赤道上的物体，b为中国空间站，c为地球同步卫星，下列说法正确的是（　　） A. a、b、c三物体，都仅由万有引力提供向心力 B. 线速度的大小关系为 C. 周期关系为 D. 向心加速度的关系为 【答案】CD 【解析】 【详解】A．b、c两物体都仅由万有引力提供向心力，a物体由万有引力和地面的支持力的合力提供向心力，选项A错误； BCD．对ac角速度和周期相同， 根据可知 根据可知 对bc根据 可得，， 可知线速度的大小关系为 周期关系 向心加速度 可得线速度关系 周期关系为 向心加速度的关系为 选项B错误，CD正确。 故选CD。 . 10. 假设宇宙中有一双星系统由质量分别为m和M的A、B两颗星体组成。这两颗星绕它们连线上的某一点O在二者万有引力作用下做匀速圆周运动，如图所示，A、B两颗星间的距离为L，引力常量为G，下列说法正确的是（　　） A. 根据，可判断 B. 两颗星做圆周运动的周期为 C. 若两星体质量保持不变，在两星体间距L减小后，两星体的绕行周期变小 D. 若星体A由于不断吸附宇宙中的尘埃而使得质量缓慢增大，其他量不变，则星体A的轨道半径将缓慢增大 【答案】ABC 【解析】 【详解】A．双星系统周期、角速度相同，设A、B两颗星体的轨道半径分别为、，双星之间的万有引力提供向心力，则有， 可得 因为，即，所以有，故A正确； BC．因为，又因为，， 联立解得两颗星做圆周运动的周期为 若两星体质量保持不变，在两星体间距L减小后，两星体的绕行周期变小，故BC正确； D．因为，可知若星体A由于不断吸附宇宙中的尘埃而使得质量缓慢增大，其他量不变，则星体A的轨道半径将缓慢减小，故D错误。 故选ABC。 三、非选择题∶本题共5小题，共54分。 11. 在“探究平抛运动的特点”实验中，某学习小组用如图甲、乙所示两种装置研究平抛运动。 （1）用甲装置进行实验时，在小球A、B处于同一高度时，用小锤轻击弹性金属片，使A球水平飞出，同时B球被松开下落。甲实验的现象是小球A、B同时落地，说明小球A在竖直方向的分运动是____。 （2）用乙装置进行实验时，将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上。钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点飞出，落在水平放置的倾斜挡板MN上，钢球落到挡板MN上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板MN，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点。 ①下列实验条件必须满足的有____。（多选） A.斜槽轨道要光滑 B.斜槽轨道末端要水平 C.每次要从斜槽上同一位置无初速度释放钢球 D.图中挡板MN每次必须等间距下移 ②如图丙所示，在描出的轨迹上取A、B、C三点，沿水平和竖直方向建立平面直角坐标系，AB和BC的水平间距相等且均为，竖直间距分别是和，若A点是抛出点，则____；若A点不是抛出点，则钢球平抛的初速度大小为____，钢球在B点时的速度大小为____。（后两空均选用和重力加速度表示） 【答案】（1）自由落体运动 （2） ①. BC##CB ②. ③. ④. 【解析】 【小问1详解】 由分析可知，B小球做自由落体运动，A小球与B小球同时落地说明A、B在竖直方向上运动情况一致即A小球在竖直方向上做自由落体运动。 【小问2详解】 [1]探究平抛运动的特点，保证小球做平抛运动，则要求斜槽末端水平放置，保证小球每次运动的轨迹相同，则需使小球在斜槽上的同一位置无初速度的释放，故BC符合题意。 [2]和水平间距相等，所以和运动时间相同，即 A点为抛出点 [3]A点不是抛出点，根据逐差法 或段的运动时间 平抛运动的初速度大小 [4] 12. 某实验小组做“探究影响向心力大小因素”的实验： ①方案一∶用如图甲所示的装置，已知小球在挡板A、B、C处做圆周运动的轨迹半径之比为1∶2∶1，变速塔轮自上而下按如图乙所示三种方式组合，左右每层半径之比由上至下分别为1∶1、2∶1和3∶1.回答以下问题： （1）本实验所采用的实验探究方法与下列实验相同的是（　　） A. 探究小车速度随时间变化规律 B. 探究两个互成角度的力的合成规律 C. 探究加速度与物体受力、物体质量的关系 D. 探究平抛运动的特点 （2）某次实验中，把两个质量相等的钢球放在B、C位置，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______（选填“一”“二”或“三”）层塔轮。 ②方案二：用如图丙所示的装置，水平转台（转速可调整）中心固定有定滑轮，细线跨过定滑轮将放置在转台边缘处的金属块与竖直固定的力传感器相连，定滑轮与金属块之间的细线与转台平行。金属块中心的正下方固定有宽度为d的遮光条。金属块和遮光条一起随转台做匀速圆周运动时，位于水平地面的光电计时器可以记录下遮光条经过光电计时器的遮光时间t1和相邻两次经过光电计时器的时间间隔t2（），力传感器可以记录下细线上的拉力F。金属块与转台之间的摩擦力可忽略。 （3）金属块做圆周运动的线速度大小为v=______，半径r=______。（均用给定的物理量符号表示） （4）仅改变转台转速，多次实验后，测得多组F、t1、t2的数据，为了更直观地得出结论，同学们绘制出如图丁所示的图像。由此可以得出结论：做匀速圆周运动的物体所需的向心力大小与______（选填“v”“v2”或“”）成正比。若已知该图线的斜率为k，则金属块的质量m=______（用k、d表示）。 【答案】（1）C （2）一 （3） ①. ②. （4） ①. ②. 【解析】 【小问1详解】 在该实验中，通过控制质量、半径、角速度中两个物理量相同，探究向心力与另外一个物理量之间的关系，采用的科学方法是控制变量法。 A．探究小车速度随时间变化规律，利用极限思想计算小车的速度，故A错误； B．探究两个互成角度的力的合成规律，应用了等效替代法，故B错误； C．探究加速度与物体受力、物体质量的关系，应用了控制变量法，故C正确； D．探究平抛运动的特点，例如两球同时落地，两球在竖直方向上的运动效果相同，应用了等效思想，故D错误。 故选C。 【小问2详解】 某次实验中，把两个质量相等的钢球放在B、C位置，探究向心力的大小与半径的关系，应使两钢球做圆周运动的角速度相等，由于左右塔轮边缘处的线速度大小相等，根据可知，应使左右塔轮的半径相等，即需要将传动皮带调至第一层塔轮。 【小问3详解】 [1]金属块做圆周运动的线速度大小为 [2]由， 解得 【小问4详解】 [1]根据， 可知， 结合图像可得出结论，做匀速圆周运动的物体所需的向心力大小与成正比； [2]结合向心力表达式 又， 联立可得 可知图像的斜率为 解得金属块的质量为 13. 空间飞行器的交会对接是载人航天中的一项基础技术。某飞船与天和核心舱成功对接后，组合体沿圆形轨道运行，经过时间，组合体绕地球转过的弧度为。地球半径为，地球表面重力加速度为，引力常量为，不考虑地球自转。求： （1）组合体运行的周期； （2）组合体所在圆轨道离地高度。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 组合体绕地球运动的角速度 组合体运行的周期 【小问2详解】 根据， 解得组合体所在圆轨道离地高度 14. 如图所示，一长的轻绳系一质量的小球（可视为质点）在竖直平面内做圆周运动，当运动到圆周的最低点时与小球接触处绳断，绳断前瞬间轻绳承受的最大拉力大小为180N，绳断后小球水平射出进入光滑水平面，又从点平滑过渡后冲上倾角的斜面，从点冲出斜面，最后落在平台上的点。已知小球和斜面间的动摩擦因数，它在斜面上运动的时间，不计空气阻力，不考虑小球经过点前后的速率变化，，重力加速度大小取，求： （1）绳断后小球水平射出的速度大小； （2）小球运动到点的速度大小； （3）小球离平台的最大高度和、两点间的距离。 【答案】（1） （2） （3）， 【解析】 【小问1详解】 设绳断后小球水平射出的速度大小为，小球运动到圆周的最低点时由牛顿第二定律得 其中，代入数据解得 【小问2详解】 设小球在斜面上的加速度大小为，由牛顿第二定律得 解得 由运动学规律可得小球运动到B点的速度为 代入数据解得 【小问3详解】 小球从点冲出斜面到C点做斜抛运动，从点到最高点，竖直方向有 则小球离平台的最大高度为 根据对称性可知、两点间的距离 15. 如图所示，水平转台上A点放有一个小物体，转台中心O有一个立杆，长度为L的细线一端系住小物体，小物体可看作质点，另一端系在立杆上的B点，细线AB与立杆成角，转台不旋转时细线上没有拉力。小物体与转台之间的动摩擦因数为0.3，重力加速度为g，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。，，求： （1）细线上刚好产生拉力时，小物体随转台转动的角速度； （2）转台对小物体支持力刚好为零时，小物体转动的角速度； （3）当小物体转动的角速度为时烧断细线，小物体落在转台上的C点，求O、C之间的距离。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 细线上刚好产生拉力时，小物体随转台转动所需的向心力由最大静摩擦力提供，有 代入相关已知数据，求得角速度 【小问2详解】 转台对小物体支持力刚好为零时，对小物体受力分析有 求得物体转动的角速度 【小问3详解】 小物体转动的角速度为 可知此时物体已经离开转台，设此时细线AB与立杆成角，未烧断细线时，对小物块有 求得 此时小物块做匀速圆周运动的半径为 线速度大小为 烧断细线，小物体做平抛运动，有竖直方向上 水平方向上 落在转台上的C点时，O、C之间的距离 联立，代入数据求得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $