精品解析：江苏省扬州市新华中学2024-2025学年高一下学期4月期中物理试题

扬州市新华中学2024-2025学年度第二学期 高一物理期中考试试卷 满分100分 考试时间：75分钟 一、单项选择题：共11小题，每小题4分，共计44分。每小题只有一个选项符合题意。 1. 关于匀速圆周运动，下列说法正确的是（ ） A. 做匀速圆周运动的物体，其线速度恒定不变 B. 做匀速圆周运动物体所受合力一定指向圆心 C. 匀速圆周运动是匀变速运动 D. 做匀速圆周运动物体，在相等的时间内发生的位移相同 2. 下列说法符合物理学史实是（　　） A. 托勒密提出了日心说并发现了行星沿椭圆轨道运行的规律 B. 卡文迪什通过扭秤实验第一个测出引力常量G的值 C. 牛顿提出了万有引力定律，并通过实验测出了引力常量 D. 哥白尼提出了地心说并发现了行星沿椭圆轨道运行的规律 3. 如图所示是北斗导航系统中部分卫星的轨道示意图，已知 a、b、c三颗卫星的运动均看做匀速圆周运动，其中a是地球静止卫星，则（　　） A. 卫星b的周期等于24h B. 卫星 a发射时应该自东向西发射 C. 卫星c的发射速度必须大于第二宇宙速度小于第三宇宙速度 D. 卫星a在运行时可以经过连云港的正上方，且离地面的高度是一定的 4. 如图所示的四幅图表示的是有关圆周运动的基本模型，下列说法正确的是（　　） A. 图a中汽车通过凹形桥的最低点时处于失重状态 B. 图b中增大，但保持圆锥的高度不变，则圆锥摆的角速度不变 C. 图c中脱水桶的脱水原理是水滴受到的离心力大于它所受到的向心力从而被甩出 D. 图d中火车转弯超过规定速度行驶时会挤压内轨 5. 宇宙中两颗相距较近的天体称为“双星”，它们以二者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动，而不至因为万有引力的作用而吸引到一起。如图所示，某双星系统中A、B两颗天体绕O点做匀速圆周运动，它们的轨道半径之比，则两颗天体的（　　） A. 质量之比 B. 角速度之比 C. 线速度大小之比 D. 双星间距离一定，双星的质量之和越大，其转动周期越大 6. 2024年04月25日，中国自主研发的神舟十八号载人飞船发射升空，经过对接轨道后成功与空间站天和核心舱前向端口对接，形成三舱三船组合体。空间站轨道可近似看成圆轨道，距离地面的高度约为390km，已知静止卫星距地球表面高度约为36000km，下列说法正确的是（　　） A. 神舟十八号的发射速度可以等于7.8km/s B. 神舟十八号从对接轨道变轨到空间站轨道时，需点火减速 C. 空间站绕地球公转的角速度比赤道上的物体随地球自转的角速度大 D. 神舟十八号在对接轨道上的运行周期大于空间站的运行周期 7. 质量为m的小球用弹性轻绳系于O点，如图所示，将其拿到与O等高的A点，弹性绳处于自然伸长状态，此时长为，将小球在A点由静止释放，当小球到达O的正下方B点时，绳长为，小球速度为v且方向水平。已知弹性绳的弹力与形变量成正比，弹性绳未超过弹性限度，小球可视为质点。下列说法正确的是（　　） A. 弹性绳的劲度系数k一定小于 B. 小球从A到B过程中重力所做的功为 C. 弹性绳对小球做的功为 D. 小球从A运动到B点的过程中重力的瞬时功率先增大后减小 8. 一竖直放置的光滑圆形轨道连同底座总质量为M，放在水平地面上，如图所示，一质量为m的小球沿此轨道做圆周运动，A、C两点分别是轨道的最高点和最低点，轨道的B、D两点与圆心等高，在小球运动过程中，轨道始终静止，重力加速度为g，则关于轨道底座对地面的压力FN的大小及地面对轨道底座的摩擦力Ff方向，下列说法正确的是（　　） A. 小球运动到A点时，一定有，Ff=0 B. 小球运动到B点时，，Ff方向向右 C. 小球运动到C点时，一定有，Ff=0 D. 小球运动到D点时，，Ff方向向右 9. 如图所示，质量为的物体静止在水平光滑的平台上，系在物体上的水平轻绳跨过光滑的定滑轮，由地面上的人以速度水平向右匀速拉动，设人从地面上平台的边缘开始向右行至绳与水平方向的夹角处，在此过程中人的拉力对物体所做的功为（　　） A. B. C. D. 10. 物理组小Y老师驾驶小型汽车行驶在平直的封闭测试道路上，t=0时刻开始无动力滑行，一段时间后以恒定功率加速行驶，车速达到最大后保持匀速，v−t图像如图所示。汽车总质量为2×103kg，行驶中受到的阻力保持不变，则（　　） A. 汽车行驶中所受阻力大小为2×103N B. 1s~11s内汽车的功率为28kW C. 1s~11s内汽车的位移为62.5m D. 汽车加速过程中速度为6m/s时的加速度大小为0.5m/s2 11. 如图所示，倾角为的斜面，固定在水平地面上，一小物块以初速度从斜面底端冲上斜面，小物块与斜面之间的动摩擦因数为，且，斜面足够长。重力加速度为g，不计空气阻力，用v表示速率，用表示动能，用表示重力势能，E表示机械能，（取水平地面为零势能面），用x表示小物块在斜面上滑过的路程，则下列图像可能正确的是（　　） A. B. C. D. 二、非选择题：共5题，共56分。其中第12题~第16题解答时请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；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。 12. 某实验小组用如图所示装置验证机械能守恒定律，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落。 （1）关于本实验下列说法不正确的是（　　） A. 为减小空气阻力带来的影响，应选择密度大、体积小的重物 B. 为减小纸带与打点计时器之间的摩擦，应调整打点计时器使两限位孔位于同一竖直线上 C. 为在纸带上打下尽量多的点，应释放重物后迅速接通打点计时器电源 D. 为测量打点计时器打下某点时重锤的速度v，需要先测量该点到O点的距离h，再根据公式计算，其中g应取当地的重力加速度 （2）如图所示为某次实验打出的纸带，取纸带上连续的五个点A、B、C、D、E，通过测量并计算出点A距起始点O的距离为s0，AC间的距离为s1，CE间的距离为s2，若相邻两点的时间间隔为T，重锤质量为m，重力加速度为g。根据这些条件计算从O点到C点的过程中重锤重力势能的减少量∆Ep=__________，动能的增加量∆Ek=__________。 （3）某同学在实验的过程中先释放重物，后接通电源打出纸带，将会导致重力势能的减少量__________动能的增加量。（填“大于”、“等于”或“小于”） （4）另一小组的同学想用如图所示的装置做此实验。在实验前通过垫块平衡了小车所受的阻力，该小组同学认为，平衡阻力后小车和砂桶组成的系统机械能是守恒的，你是否同意__________？并说明理由__________。 13. 2024年6月，嫦娥六号探测器成功完成人类首次月球背面采样，随后将月球样品容器安全转移至返回器中。已知嫦娥六号返回器在半径为r的轨道上绕月球做匀速圆周运动，周期为T，月球半径为R，引力常量为G。求： （1）月球的质量M； （2）月球的第一宇宙速度v。 14. 如图甲所示，一物体置于倾角θ=30°的足够长光滑斜面上，电动机通过跨过定滑轮的轻绳牵引物体沿斜面上升。启动电动机后，在0~6s时间内物体运动的v-t图像如图乙所示，其中除1~5s时间段图像为曲线外，其余时间段图像均为直线，1s后电动机的输出功率保持不变。已知物体的质量为5kg，不计一切阻力，重力加速度g取10m/s2。则： （1）0~1s内电动机牵引力大小； （2）电动机的额定功率； （3）求物体上滑达到的最大速度及此时重力的瞬时功率大小。 15. 如图甲所示，轻杆一端固定一小球（视为质点），另一端套在光滑水平轴O上，O轴的正上方有一速度传感器，可以测量小球通过最高点时的速度大小v；O轴处有力传感器（传感器均未在图中画出），可以测量小球通过最高点时O轴受到杆的作用力F，若以竖直向下为力的正方向，得到图像如图乙所示。g取，求： （1）小球恰好通过最高点时的速度大小； （2）小球的质量及做圆周运动的半径； （3）小球在最高点速度大小为5m/s时，杆受到球的作用力。 16. 如图所示的装置放在水平地面上，该装置由弧形轨道、竖直圆轨道、水平直轨道AB和倾角的斜轨道BC平滑连接而成。将质量的小滑块从弧形轨道离地高的M处静止释放。已知滑块与轨道AB和BC间的动摩擦因数均为，弧形轨道和圆轨道均可视为光滑，忽略空气阻力，取，，。 （1）选择水平地面为零势能面，求滑块在M处的机械能； （2）若滑块运动到D点时对轨道的压力大小为6N，求竖直圆轨道的半径； （3）若，试确定滑块最终停止的位置。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 扬州市新华中学2024-2025学年度第二学期 高一物理期中考试试卷 满分100分 考试时间：75分钟 一、单项选择题：共11小题，每小题4分，共计44分。每小题只有一个选项符合题意。 1. 关于匀速圆周运动，下列说法正确的是（ ） A. 做匀速圆周运动的物体，其线速度恒定不变 B. 做匀速圆周运动的物体所受合力一定指向圆心 C. 匀速圆周运动是匀变速运动 D. 做匀速圆周运动的物体，在相等的时间内发生的位移相同 【答案】B 【解析】 【详解】A．做匀速圆周运动的物体，线速度大小不变，方向时刻变化，是变量，故A错误； B．做匀速圆周运动的物体所受合力一定指向圆心，提供向心力，故B正确； C．匀速圆周运动是非匀变速运动，故C错误； D．做匀速圆周运动的物体，在相等的时间内发生的位移大小相等，方向不同，故D错误。 故选B。 2. 下列说法符合物理学史实的是（　　） A. 托勒密提出了日心说并发现了行星沿椭圆轨道运行的规律 B. 卡文迪什通过扭秤实验第一个测出引力常量G的值 C. 牛顿提出了万有引力定律，并通过实验测出了引力常量 D. 哥白尼提出了地心说并发现了行星沿椭圆轨道运行的规律 【答案】B 【解析】 【详解】A．托勒密提出了地心说，地球处于宇宙中心静止不动。从地球向外依次有月球、水星、金星、太阳、火星、木星和土星，在各自的轨道上绕地球运转，A错误； BC．牛顿提出了万有引力定律，卡文迪许通过实验测出了万有引力常量，B正确、C错误； D．开普勒通过对行星运动的观察，发现了行星沿椭圆轨道运行的规律，完善了哥白尼的日心说，得出了开普勒行星运动定律，D错误； 故选B。 3. 如图所示是北斗导航系统中部分卫星的轨道示意图，已知 a、b、c三颗卫星的运动均看做匀速圆周运动，其中a是地球静止卫星，则（　　） A. 卫星b的周期等于24h B. 卫星 a发射时应该自东向西发射 C. 卫星c的发射速度必须大于第二宇宙速度小于第三宇宙速度 D. 卫星a在运行时可以经过连云港的正上方，且离地面的高度是一定的 【答案】A 【解析】 【详解】A．由图可知，卫星a、b的轨道半径相等，根据 解得 即卫星b的周期与地球静止卫星周期相等为24h。故A正确； B．地球的自转方向为自西向东，卫星 a发射时为了节约能源，应该自西向东发射。故B错误； C．由图可知卫星c为地球的环绕卫星，其发射速度必须大于第一宇宙速度小于第二宇宙速度。故C错误； D．卫星a为地球静止卫星，在赤道上空与地球保持相对静止，且离地面的高度是一定的。在运行时不可能经过连云港的正上方。故D错误。 故选A。 4. 如图所示的四幅图表示的是有关圆周运动的基本模型，下列说法正确的是（　　） A. 图a中汽车通过凹形桥的最低点时处于失重状态 B. 图b中增大，但保持圆锥的高度不变，则圆锥摆的角速度不变 C. 图c中脱水桶的脱水原理是水滴受到的离心力大于它所受到的向心力从而被甩出 D. 图d中火车转弯超过规定速度行驶时会挤压内轨 【答案】B 【解析】 【详解】A．当汽车通过最低点时，需要向上的向心力 处于超重状态，故A错误； B．设绳长为L，绳与竖直方向上的夹角为，小球竖直高度为h，由 结合，得 两物体高度一致，则它们角速度大小相等，故B正确； C．物体所受合外力不足以提供向心力才会做离心运动，故C错误； D．超速时重力与支持力合力不足以提供向心力，会挤压外轨产生向内的力，故D错误。 故选B。 5. 宇宙中两颗相距较近的天体称为“双星”，它们以二者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动，而不至因为万有引力的作用而吸引到一起。如图所示，某双星系统中A、B两颗天体绕O点做匀速圆周运动，它们的轨道半径之比，则两颗天体的（　　） A. 质量之比 B. 角速度之比 C. 线速度大小之比 D. 双星间距离一定，双星的质量之和越大，其转动周期越大 【答案】A 【解析】 【详解】B．双星运动的角速度大小相等，即 故B错误； A．由万有引力提供向心力有 解得 故A正确； C．由公式可得，线速度大小之比 故C错误； D．由万有引力提供向心力有 解得 ， 则 可知，双星间距离一定，双星的质量之和越大，其转动周期越小，故D错误。 故选A。 6. 2024年04月25日，中国自主研发的神舟十八号载人飞船发射升空，经过对接轨道后成功与空间站天和核心舱前向端口对接，形成三舱三船组合体。空间站轨道可近似看成圆轨道，距离地面的高度约为390km，已知静止卫星距地球表面高度约为36000km，下列说法正确的是（　　） A. 神舟十八号的发射速度可以等于7.8km/s B. 神舟十八号从对接轨道变轨到空间站轨道时，需点火减速 C. 空间站绕地球公转的角速度比赤道上的物体随地球自转的角速度大 D. 神舟十八号在对接轨道上的运行周期大于空间站的运行周期 【答案】C 【解析】 【详解】A．物体的第一宇宙速度是最小的卫星发射速度，即其发射速度应该大于等于第一宇宙速度，而第一宇宙速度为7.9km/s，所以其速度不可以等于7.8km/s，故A项错误； B．由题图可知，神舟十八号从对接轨道变轨到空间站轨道需要点火加速，故B项错误； C．对卫星有 整理有 由于空间站的轨道高度小于静止卫星的轨道高度，所以空间站的角速度大小大于静止卫星的加速度大小，由于静止卫星的角速度与赤道上的物体随地球自转的角速度大小相同，所以，空间站绕地球公转的角速度大小大于赤道上的物体随地球自转的角速度大小，故C项正确； D．由开普勒第三定律有 由于 所以 故D项错误。 故选C。 7. 质量为m的小球用弹性轻绳系于O点，如图所示，将其拿到与O等高的A点，弹性绳处于自然伸长状态，此时长为，将小球在A点由静止释放，当小球到达O的正下方B点时，绳长为，小球速度为v且方向水平。已知弹性绳的弹力与形变量成正比，弹性绳未超过弹性限度，小球可视为质点。下列说法正确的是（　　） A. 弹性绳的劲度系数k一定小于 B. 小球从A到B过程中重力所做的功为 C. 弹性绳对小球做的功为 D. 小球从A运动到B点的过程中重力的瞬时功率先增大后减小 【答案】D 【解析】 【详解】A．运动到B点时，弹性绳的拉力和重力的合力提供向心力，则 k（l-l0）>mg 即 故A错误； B．小球从A到B过程中重力所做的功为mgl，故B错误； C．从A运动到B点，根据动能定理，有 解得 故C错误； D．小球在A点速度为零，故重力的瞬时功率也为零；在B点重力mg与此时速度v垂直，瞬时功率也为零，所以从A到B点的过程中重力的功率一定先增大后减小，故D正确。 故选D。 8. 一竖直放置的光滑圆形轨道连同底座总质量为M，放在水平地面上，如图所示，一质量为m的小球沿此轨道做圆周运动，A、C两点分别是轨道的最高点和最低点，轨道的B、D两点与圆心等高，在小球运动过程中，轨道始终静止，重力加速度为g，则关于轨道底座对地面的压力FN的大小及地面对轨道底座的摩擦力Ff方向，下列说法正确的是（　　） A. 小球运动到A点时，一定有，Ff=0 B. 小球运动到B点时，，Ff方向向右 C. 小球运动到C点时，一定有，Ff=0 D. 小球运动到D点时，，Ff方向向右 【答案】C 【解析】 【详解】A．设小球运动的轨道半径为，若小球在A点的速度为，此时只有重力提供向心力，小球对轨道的压力为0，所以此时轨道对地面的压力 此时地面与轨道间的摩擦力为0，A错误； B．小球运动到B点，轨道对小球水平向右的弹力，提供小球圆周运动的向心力，所以对轨道进行受力分析，水平方向受到小球对轨道水平向左的弹力，地面对轨道向右的摩擦力，竖直方向受到轨道的重力和地面对轨道的支持力，即 B错误； C．小球运动到C点时，对小球受力分析有 可得 所以轨道对地面的压力 水平方向上不受力，所以地面对轨道的摩擦力为0，C正确； D．小球运动到D点，轨道对小球水平向左的弹力，提供小球圆周运动的向心力，所以对轨道进行受力分析，水平方向受到小球对轨道水平向右的弹力，地面对轨道向左的摩擦力，竖直方向受到轨道的重力和地面对轨道的支持力，即 D错误。 故选C。 9. 如图所示，质量为的物体静止在水平光滑的平台上，系在物体上的水平轻绳跨过光滑的定滑轮，由地面上的人以速度水平向右匀速拉动，设人从地面上平台的边缘开始向右行至绳与水平方向的夹角处，在此过程中人的拉力对物体所做的功为（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】将人的速度分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向，沿绳子方向的分速度大小等于物体的速度大小，则 根据动能定理 故选B。 10. 物理组小Y老师驾驶小型汽车行驶在平直的封闭测试道路上，t=0时刻开始无动力滑行，一段时间后以恒定功率加速行驶，车速达到最大后保持匀速，v−t图像如图所示。汽车总质量为2×103kg，行驶中受到的阻力保持不变，则（　　） A. 汽车行驶中所受阻力大小为2×103N B. 1s~11s内汽车的功率为28kW C. 1s~11s内汽车的位移为62.5m D. 汽车加速过程中速度为6m/s时的加速度大小为0.5m/s2 【答案】D 【解析】 【详解】A．在路上无动力的做匀减速运动，根据图像的斜率等于加速度，可知减速时加速度大小为 可得 A错误； B．汽车以恒定功率加速行驶，当时汽车开始做匀速运动，则此时 所以汽车的功率 B错误； C．根据动能定理 解得的汽车位移 C错误； D．汽车加速过程中速度为时，汽车的牵引力 此时的加速度 D正确。 故选D。 11. 如图所示，倾角为的斜面，固定在水平地面上，一小物块以初速度从斜面底端冲上斜面，小物块与斜面之间的动摩擦因数为，且，斜面足够长。重力加速度为g，不计空气阻力，用v表示速率，用表示动能，用表示重力势能，E表示机械能，（取水平地面为零势能面），用x表示小物块在斜面上滑过的路程，则下列图像可能正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】A．根据 可知图像是曲线而不是直线，A错误； B．根据动能定理，上滑的过程中 下滑的过程中 可知上滑和下滑的过程中，图像均为直线，且上滑时图像的斜率大于下滑时图像的斜率，B正确； C．根据势能与高度的关系可知，上滑时的势能为 下滑时的势能为 因此上滑和下滑时图像均为直线，C错误； D．由于除重力以外的力做功等于系统机械能的变化，因此 图像为一条倾斜的直线，D错误。 故选B。 二、非选择题：共5题，共56分。其中第12题~第16题解答时请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；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。 12. 某实验小组用如图所示装置验证机械能守恒定律，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落。 （1）关于本实验下列说法不正确的是（　　） A. 为减小空气阻力带来的影响，应选择密度大、体积小的重物 B. 为减小纸带与打点计时器之间的摩擦，应调整打点计时器使两限位孔位于同一竖直线上 C. 为在纸带上打下尽量多点，应释放重物后迅速接通打点计时器电源 D. 为测量打点计时器打下某点时重锤速度v，需要先测量该点到O点的距离h，再根据公式计算，其中g应取当地的重力加速度 （2）如图所示为某次实验打出的纸带，取纸带上连续的五个点A、B、C、D、E，通过测量并计算出点A距起始点O的距离为s0，AC间的距离为s1，CE间的距离为s2，若相邻两点的时间间隔为T，重锤质量为m，重力加速度为g。根据这些条件计算从O点到C点的过程中重锤重力势能的减少量∆Ep=__________，动能的增加量∆Ek=__________。 （3）某同学在实验的过程中先释放重物，后接通电源打出纸带，将会导致重力势能的减少量__________动能的增加量。（填“大于”、“等于”或“小于”） （4）另一小组的同学想用如图所示的装置做此实验。在实验前通过垫块平衡了小车所受的阻力，该小组同学认为，平衡阻力后小车和砂桶组成的系统机械能是守恒的，你是否同意__________？并说明理由__________。 【答案】（1）CD （2） ①. ②. （3）小于 （4） ①. 不同意 ②. 摩擦阻力做负功 【解析】 【小问1详解】 A．为减小空气阻力带来的影响，应选择密度大、体积小的重物，故A正确； B．为减小纸带与打点计时器之间的摩擦，应调整打点计时器使两限位孔位于同一竖直线上，故B正确； C．为了充分利用纸带，重物下落的起始位置应靠近打点计时器，且应先接通打点计时器的电源，再释放重物，故C错误； D．用公式计算速度，直接应用了机械能守恒定律，属于用结论证明结论，故不能用该公式计算速度，故D错误。 本题选错误的，故选CD。 【小问2详解】 [1]从O点到C点的过程中重锤重力势能的减少量为 [2]动能的增加量为 【小问3详解】 某同学在实验的过程中先释放重物，后接通电源打出纸带，使得打下的第一个点具有速度，将会导致重力势能的减少量小于动能的增加量。 【小问4详解】 [1][2]虽然平衡摩擦力，但是系统机械能不守恒，因为小车运动过程中摩擦力做负功。 13. 2024年6月，嫦娥六号探测器成功完成人类首次月球背面采样，随后将月球样品容器安全转移至返回器中。已知嫦娥六号的返回器在半径为r的轨道上绕月球做匀速圆周运动，周期为T，月球半径为R，引力常量为G。求： （1）月球的质量M； （2）月球的第一宇宙速度v。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）根据万有引力提供向心力 解得月球的质量为 （2）根据万有引力提供向心力 解得月球的第一宇宙速度 14. 如图甲所示，一物体置于倾角θ=30°的足够长光滑斜面上，电动机通过跨过定滑轮的轻绳牵引物体沿斜面上升。启动电动机后，在0~6s时间内物体运动的v-t图像如图乙所示，其中除1~5s时间段图像为曲线外，其余时间段图像均为直线，1s后电动机的输出功率保持不变。已知物体的质量为5kg，不计一切阻力，重力加速度g取10m/s2。则： （1）0~1s内电动机牵引力大小； （2）电动机的额定功率； （3）求物体上滑达到最大速度及此时重力的瞬时功率大小。 【答案】（1）45N （2）180W （3）7.2m/s，180W 【解析】 【小问1详解】 由图可知，0~1s内物体做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律可得， 所以 【小问2详解】 电动机的额定功率为 【小问3详解】 物体上滑达到的最大速度时，有 解得 此时重力的瞬时功率为 15. 如图甲所示，轻杆一端固定一小球（视为质点），另一端套在光滑水平轴O上，O轴的正上方有一速度传感器，可以测量小球通过最高点时的速度大小v；O轴处有力传感器（传感器均未在图中画出），可以测量小球通过最高点时O轴受到杆的作用力F，若以竖直向下为力的正方向，得到图像如图乙所示。g取，求： （1）小球恰好通过最高点时的速度大小； （2）小球的质量及做圆周运动的半径； （3）小球在最高点的速度大小为5m/s时，杆受到球的作用力。 【答案】（1）零；（2）2kg，1m；（3）30N，方向竖直向上 【解析】 【详解】（1）小球在竖直平面内做圆周运动，是轻杆模型，因此小球恰好通过最高点时的速度大小是零。 （2）由图乙可知，当小球通过最高点速度是零时，杆上的作用力为20N，可知小球的质量为2kg。 小球通过最高点速度不是零时，若只有小球重力提供向心力，可知O轴受到杆的作用力是零，即杆对小球上的作用力是零，此时速度的平方为，设轻杆的长度为L，则有 解得 即小球做圆周运动的半径为1m。 （3）小球在最高点的速度大小为5m/s时，由牛顿第二定律可得 解得 由牛顿第三定律可知，杆受到球的作用力大小为30N，方向竖直向上。 16. 如图所示的装置放在水平地面上，该装置由弧形轨道、竖直圆轨道、水平直轨道AB和倾角的斜轨道BC平滑连接而成。将质量的小滑块从弧形轨道离地高的M处静止释放。已知滑块与轨道AB和BC间的动摩擦因数均为，弧形轨道和圆轨道均可视为光滑，忽略空气阻力，取，，。 （1）选择水平地面为零势能面，求滑块在M处的机械能； （2）若滑块运动到D点时对轨道的压力大小为6N，求竖直圆轨道的半径； （3）若，试确定滑块最终停止的位置。 【答案】（1） （2） （3）A点右侧据A点1m距离处 【解析】 【小问1详解】 根据公式可得 【小问2详解】 滑块运动到D点有 得 滑块从初始位置滑至D点过程中由动能定理有 联立得 【小问3详解】 滑块在斜面上 知滑块无法停留在斜面上，最终会停止在水平面AB上，设滑块第一次滑上斜面假设滑行距离为s，滑块从最初到滑上斜面最高点的过程中根据动能定理有 得 则滑块第一次从斜面滑下来到地面动能为 之后滑块在水平面上滑行返回A点时具有的动能为 则设滑块经光滑圆弧再次返回到水平面上还能继续运动的距离为，根据动能定理有 得 即最后滑块停在水平面上A点右侧据A点1m距离处。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$