精品解析：山东省淄博市第四中学2024-2025学年高一下学期期中考试物理试题

山东省淄博市第四中学2024-2025学年高一下学期期中考试物理试题 一、单选题（每题3分，共24分） 1. 如图是大型游乐装置“大摆锤”的简化图，摆锤和配重锤分别固定在摆臂两端，并可绕摆臂上的转轴在纸面内转动。若段与段的距离之比为3∶2，下列说法正确的是（　　） A. 的线速度大小之比为 B. 的角速度大小之比为 C. 的向心加速度大小之比为 D. 的向心加速度大小之比为 2. 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 3. 如图所示，地球沿椭圆形轨道绕太阳运动，所处四个位置分别对应北半球的四个节气。根据开普勒行星运动定律可以判定，地球绕太阳公转速度最小的节气是（　　） A. 春分 B. 夏至 C. 秋分 D. 冬至 4. 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. 5. 背越式跳高是一种以杆上背弓姿势、向上甩腿越过横杆，过杆后以背部落垫的跳高方式．某跳高运动员质量为M，在背越式跳高过程中恰好越过高度为H的横杆，重力加速度大小为g，不计空气阻力．下列说法正确的是（ ） A. 运动员起跳阶段，地面对运动员的弹力不做功 B. 运动员上升过程中，重力势能增加 C. 运动员从起跳最低点到上升最高点过程先失重后超重 D. 运动员刚接触海绵垫时，在竖直方向立即做减速运动 6. 如图所示，水平传送带以速度v顺时针匀速转动，现将质量为m的物块无初速度放在A端，物块在到达B端前已与传送带共速，已知AB端距离为L，物块与传送带间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，对于物块从A端运动到B端的过程，下列说法正确的是（　　） A. 物块对传送带不做功 B. 摩擦力对物块做的功为 C. 系统因摩擦产生的热量为 D. 由于运输物块电动机多做的功为 7. 关于各图所涉及的物理知识，下列说法正确的是（　　） A. 图甲，导体棒因静电感应A端带负电荷，B端带正电荷 B. 图乙，飞机尾翼尖端处有些很细的针是为了预防雷电击中高空飞行的飞机 C. 图丙，静电除尘装置两极板间存在匀强电场 D. 图丁，毛皮与橡胶棒摩擦起电时，毛皮带正电是因为在摩擦过程中失去电子 8. 如图，真空中有两个电荷量均为的点电荷，分别固定在正三角形的顶点B、C．M为三角形的中心，沿的中垂线对称放置一根与三角形共面的均匀带电细杆，电荷量为．已知正三角形的边长为a,M点的电场强度为0，静电力常量的k．顶点A处的电场强度大小为（ ） A. B. C. D. 二、多选题（每题4分，共16分） 9. 下列说法正确的是（　　） A. 曲线运动的合力一定是变力 B. 变速运动不一定是曲线运动，但曲线运动一定是变速运动 C. 物体做圆周运动所需的向心力是恒力 D. 匀变速运动的轨迹可以是直线也可以是曲线 10. 2020年11月24日4时30分，长征五号遥五运载火箭顺利将嫦娥五号探测器送入预定轨道开启了中国首次地外天体采样返回之旅。嫦娥五号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Ⅲ。已知近地圆轨道Ⅰ的半径为，椭圆轨道Ⅱ的半长轴为a，环月轨道Ⅲ的半径为，嫦娥五号在这三个轨道上正常运行的周期分别为，，地球半径为R，地球表面重力加速度为g。忽略地球自转及太阳引力的影响，下列说法正确的是（　　） A. B. 嫦娥五号在轨道Ⅰ上运行速度小于 C. 嫦娥五号在椭圆轨道Ⅱ上P点的加速度大于在圆轨道Ⅰ上P的加速度 D. 嫦娥五号沿椭圆轨道Ⅱ从P点向Q点飞行的过程中，地球对它的引力做负功 11. 电场线能直观地反映电场的分布情况。如图甲是等量异号点电荷形成电场的电场线，图乙是电场中的一些点；O是电荷连线的中点，E、F是连线中垂线上关于O对称的两点，B、C和A、D是两电荷连线上关于O对称的两组点，则（ ） A. A、D两点电场强度相同 B. E、F两点电场强度不同 C. B、O、C三点中，O点电场强度最大 D. 电子从E点向O点运动过程，所受电场力逐渐增大 12. 发展新能源汽车是我国当前一项重大国家战略。假设有一辆纯电动汽车质量，汽车沿平直的公路从静止开始启动，汽车启动后的速度记为v，牵引力大小记为F，图像如图所示，表示最大速度，ab平行于v轴，bc反向延长线过原点。已知汽车运动过程中受到的阻力大小恒定，bc段汽车运动的时间为20s。下列说法正确的是（ ） A. 汽车所受阻力为 B. 汽车从a到b的加速度大小为 C. 汽车能够获得的最大速度为25m/s D. 汽车从b到c过程中运动的位移为350m 三、解答题（共60分） 13. 胡同学在实验室中做“验证机械能守恒定律”实验，实验装置如图甲所示。实验时让重物拉着纸带从高处由静止开始下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，通过对纸带上的点迹进行测量、分析即可验证机械能守恒定律。 （1）实验室可提供电磁打点计时器和电火花计时器。为减小实验误差，应选择用________计时器，该计时器工作时应使用的电源为交流________（填“6V~8V”或“220V”）。 （2）实验中，先接通电源，再释放重物，得到的纸带如图乙所示。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为、、。已知打点计时器打点的周期为T，则打点计时器打B点时，重物的速度大小________（用本问中涉及的物理量符号表示）。 （3）该同学继续利用纸带上各点到起始点O的距离h，计算出相应点对应的速度，并以为纵轴作出了如图丙所示的图线，为了使图线的斜率理论上等于当地的重力加速度大小g，则应以______为横轴。 （4）该同学分析实验结果时发现，重物重力势能的减少量略大于其动能的增加量，是因为______。 A. 选用的重物质量过大 B. 空气对重物的阻力和打点计时器对纸带的阻力 C. 实验时先释放重物再接通电源 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ω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ω和半径r之间的关系，实验中采用的实验方法与下列哪些实验是相同的_________； 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”）； （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所示。则向心力大小F与球做圆周运动半径r的关系是_________。 A. F与r2成反比 B. F与r2成正比 C. F与r成反比 D. F与r成正比 （4）在另一次实验中，把两个质量相等的钢球放在A、C位置，传动皮带位于第二层，转动手柄，当塔轮匀速转动时，左右两标尺露出的格子数之比约为_________。 A. B. C. D. 15. 2024年4月26日，神舟十八号三名航天员成功入驻“天宫”空间站。空间站绕地球的运动可视为匀速圆周运动，已知地球半径为R，万有引力常量为G，空间站的运行周期为T，轨道高度为h，忽略地球自转的影响。求： （1）空间站的运行速率v； （2）地球的质量 16. 如图所示，质量为m的小球用长为l的轻绳悬挂在O点，在O点的正下方有一光滑的钉子。把小球拉至右端使轻绳处于水平位置，由静止释放小球，轻绳碰到钉子后，小球恰好能完成完整的圆周运动。已知重力加速度为g，不计空气阻力。求： （1）钉子离O点的距离； （2）碰到钉子后的瞬间轻绳上拉力的大小。 17. 如图所示，水平地面上固定一个光滑绝缘斜面，斜面与水平面的夹角为θ，一根轻质绝缘细线的一端固定在斜面顶端，另一端系有一个带电小球A。 细线与斜面平行，小球A的质量为m，电荷量为q。小球A的右侧固定放置带电小球B，两球心的高度相同，间距为d。.静电力常量为k，,重力加速度为g。两带电小球可视为点电荷。小球A静止在斜面上。 求：（1）若B球带正电且细线对A球的拉力刚好为0，则B球电量大小是多少； （2）若B球带负电且斜面对A球的支持力刚好为0，则B球电量大小是多少。 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 $ 山东省淄博市第四中学2024-2025学年高一下学期期中考试物理试题 一、单选题（每题3分，共24分） 1. 如图是大型游乐装置“大摆锤”的简化图，摆锤和配重锤分别固定在摆臂两端，并可绕摆臂上的转轴在纸面内转动。若段与段的距离之比为3∶2，下列说法正确的是（　　） A. 的线速度大小之比为 B. 的角速度大小之比为 C. 的向心加速度大小之比为 D. 的向心加速度大小之比为 【答案】A 【解析】 【详解】AB．根据题意可知做同轴转动，角速度相等，即角速度之比为，根据可知的线速度大小之比为，故A正确，B错误； CD．根据可知的向心加速度大小之比为，故CD错误。 故选A。 2. 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。 3. 如图所示，地球沿椭圆形轨道绕太阳运动，所处四个位置分别对应北半球的四个节气。根据开普勒行星运动定律可以判定，地球绕太阳公转速度最小的节气是（　　） A. 春分 B. 夏至 C. 秋分 D. 冬至 【答案】B 【解析】 【详解】根据开普勒第二定律，相同时间内行星与太阳的连线扫过的面积相同，夏至时地球与太阳的连线最长，所以速度最小。 故选B。 4. 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。 5. 背越式跳高是一种以杆上背弓姿势、向上甩腿越过横杆，过杆后以背部落垫的跳高方式．某跳高运动员质量为M，在背越式跳高过程中恰好越过高度为H的横杆，重力加速度大小为g，不计空气阻力．下列说法正确的是（ ） A. 运动员起跳阶段，地面对运动员的弹力不做功 B. 运动员上升过程中，重力势能增加 C. 运动员从起跳最低点到上升最高点过程先失重后超重 D. 运动员刚接触海绵垫时，在竖直方向立即做减速运动 【答案】A 【解析】 【详解】A．运动员起跳脚蹬地的过程中，地面对人的弹力方向上没位移，所以弹力不做功，故A正确； B．上升过程中，人的重心上升的高度小于H，则重力势能增加量小于，故B错误； C．从起跳最低点到上升最高点过程运动员先加速运动离地后做减速运动，即加速度先向上然后向下，则先超重后失重，故C错误； D．刚接触海绵垫时，重力大于海绵的弹力，先做加速运动，当重力小于海绵的弹力后做减速运动，故D错误。 故选A。 6. 如图所示，水平传送带以速度v顺时针匀速转动，现将质量为m的物块无初速度放在A端，物块在到达B端前已与传送带共速，已知AB端距离为L，物块与传送带间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，对于物块从A端运动到B端的过程，下列说法正确的是（　　） A. 物块对传送带不做功 B. 摩擦力对物块做的功为 C. 系统因摩擦产生的热量为 D. 由于运输物块电动机多做的功为 【答案】D 【解析】 【详解】AB．物块运动过程中，只有摩擦力对它做功，根据动能定理得摩擦力对物块做的功为 同时物块对传送带做功为 故AB错误； C．系统摩擦生热为 故C错误； D．电动机多做的功转化成了物体的动能和系统的内能，所以电动机多做的功为 故D正确。 故选D。 7. 关于各图所涉及的物理知识，下列说法正确的是（　　） A. 图甲，导体棒因静电感应A端带负电荷，B端带正电荷 B. 图乙，飞机尾翼尖端处有些很细的针是为了预防雷电击中高空飞行的飞机 C. 图丙，静电除尘装置两极板间存在匀强电场 D. 图丁，毛皮与橡胶棒摩擦起电时，毛皮带正电是因为在摩擦过程中失去电子 【答案】D 【解析】 【详解】A．把大地和导体棒看作一个整体，导体棒是近端，因静电感应A端带负电，B端可能不带电也可能带负电荷，但不可能带正电荷，故A错误； B．飞机高速飞行时与空气摩擦产生静电，电荷在越尖锐的地方分布越多，可以通过尖端放电释放静电，故B错误； C．静电除尘装置两极板间不是匀强电场，负极附近场强较大，故C错误； D．毛皮与橡胶棒摩擦起电时，毛皮带正电是因为在摩擦过程中失去电子，故D正确。 故选D。 8. 如图，真空中有两个电荷量均为的点电荷，分别固定在正三角形的顶点B、C．M为三角形的中心，沿的中垂线对称放置一根与三角形共面的均匀带电细杆，电荷量为．已知正三角形的边长为a,M点的电场强度为0，静电力常量的k．顶点A处的电场强度大小为（ ） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】B点C点的电荷在M的场强的合场强为 因M点的合场强为零，因此带电细杆在M点的场强，由对称性可知带电细杆在A点的场强为，方向竖直向上，因此A点合场强为 故选D。 二、多选题（每题4分，共16分） 9. 下列说法正确的是（　　） A. 曲线运动的合力一定是变力 B. 变速运动不一定是曲线运动，但曲线运动一定是变速运动 C. 物体做圆周运动所需的向心力是恒力 D. 匀变速运动的轨迹可以是直线也可以是曲线 【答案】BD 【解析】 【详解】A．匀变速曲线运动受到的合力为恒力，故A错误； B．变速运动可以仅改变速度大小，也可为直线运动，不一定是曲线运动，但曲线运动一定是变速运动，故B正确； C．物体做圆周运动所需的向心力的方向一定在改变，为变力，故C错误； D．匀变速运动可分为匀变速直线运动和匀变速曲线运动，故D正确。 故选BD。 10. 2020年11月24日4时30分，长征五号遥五运载火箭顺利将嫦娥五号探测器送入预定轨道开启了中国首次地外天体采样返回之旅。嫦娥五号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Ⅲ。已知近地圆轨道Ⅰ的半径为，椭圆轨道Ⅱ的半长轴为a，环月轨道Ⅲ的半径为，嫦娥五号在这三个轨道上正常运行的周期分别为，，地球半径为R，地球表面重力加速度为g。忽略地球自转及太阳引力的影响，下列说法正确的是（　　） A. B. 嫦娥五号在轨道Ⅰ上运行速度小于 C. 嫦娥五号在椭圆轨道Ⅱ上P点的加速度大于在圆轨道Ⅰ上P的加速度 D. 嫦娥五号沿椭圆轨道Ⅱ从P点向Q点飞行的过程中，地球对它的引力做负功 【答案】BD 【解析】 【分析】 【详解】A．轨道Ⅰ、Ⅱ的中心天体是地球，轨道Ⅲ的中心天体是月球，中心天体不同不满足开普勒第三定律，A错误； B．根据牛顿第二定律有 已知月球绕地球做圆周运动的半径为、地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，代入数据有 ，则嫦娥五号在轨道I上运行速度小于，B正确； C．根据牛顿第二定律有 在P点r相同，则嫦娥五号在椭圆轨道Ⅱ上P点的加速度等于在圆轨道Ⅰ上P的加速度，C错误； D．根据开普勒第二定律可知，，则从P到Q万有引力做负功，D正确。 故选BD。 11. 电场线能直观地反映电场的分布情况。如图甲是等量异号点电荷形成电场的电场线，图乙是电场中的一些点；O是电荷连线的中点，E、F是连线中垂线上关于O对称的两点，B、C和A、D是两电荷连线上关于O对称的两组点，则（ ） A. A、D两点电场强度相同 B. E、F两点电场强度不同 C. B、O、C三点中，O点电场强度最大 D. 电子从E点向O点运动过程，所受电场力逐渐增大 【答案】AD 【解析】 【详解】A．根据对称性可知，A、D两点处电场线疏密程度相同，则A、D两点电场强度大小相等，由题图甲看出，A、D两点电场强度方向相同，故A正确； B．等量异号点电荷连线的中垂线是一条等势线， 电场强度方向与等势线垂直，因此E、 F两点电场强度方向相同，由于E、 F是连线中垂线上关于O对称的两点，则其电场强度大小也相等，故B错误； C．由题图甲看出，B、O、C三点比较，O点处的电场线最稀疏，电场强度最小，故C错误； D．O点是中垂线上场强最大的点，E点向O点电场强度逐渐变大，所以电子从E点向O点运动过程，所受电场力也逐渐增大，故D正确。 故选AD。 12. 发展新能源汽车是我国当前一项重大国家战略。假设有一辆纯电动汽车质量，汽车沿平直的公路从静止开始启动，汽车启动后的速度记为v，牵引力大小记为F，图像如图所示，表示最大速度，ab平行于v轴，bc反向延长线过原点。已知汽车运动过程中受到的阻力大小恒定，bc段汽车运动的时间为20s。下列说法正确的是（ ） A. 汽车所受阻力为 B. 汽车从a到b的加速度大小为 C. 汽车能够获得的最大速度为25m/s D. 汽车从b到c过程中运动的位移为350m 【答案】AC 【解析】 【详解】AC．根据 可得 因给定图像bc是过原点的直线，可知在bc段汽车以恒定的功率启动，此时汽车的功率为 由图像可知汽车能达到的最大速度 则阻力 选项AC正确； B．汽车从a到b汽车的牵引力为F=104N，则加速度大小为 选项B错误； D．从b到c由动能定理 解得 s=368.75m 选项D错误。 故选AC。 三、解答题（共60分） 13. 胡同学在实验室中做“验证机械能守恒定律”实验，实验装置如图甲所示。实验时让重物拉着纸带从高处由静止开始下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，通过对纸带上的点迹进行测量、分析即可验证机械能守恒定律。 （1）实验室可提供电磁打点计时器和电火花计时器。为减小实验误差，应选择用________计时器，该计时器工作时应使用的电源为交流________（填“6V~8V”或“220V”）。 （2）实验中，先接通电源，再释放重物，得到的纸带如图乙所示。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为、、。已知打点计时器打点的周期为T，则打点计时器打B点时，重物的速度大小________（用本问中涉及的物理量符号表示）。 （3）该同学继续利用纸带上各点到起始点O的距离h，计算出相应点对应的速度，并以为纵轴作出了如图丙所示的图线，为了使图线的斜率理论上等于当地的重力加速度大小g，则应以______为横轴。 （4）该同学分析实验结果时发现，重物重力势能的减少量略大于其动能的增加量，是因为______。 A. 选用的重物质量过大 B. 空气对重物的阻力和打点计时器对纸带的阻力 C. 实验时先释放重物再接通电源 【答案】（1） ①. 电火花 ②. 220V （2） （3） （4）B 【解析】 【小问1详解】 [1][2]电火花计时器比电磁打点计时器的阻力小，为减小实验误差，应选择电火花计时器，它使用的电源为交流220V。 【小问2详解】 根据运动规律可知，打点计时器打B点时，重物的速度大小 【小问3详解】 根据机械能守恒定律有 变形得 以为纵轴，为了使图线的斜率理论上等于当地的重力加速度大小g，则应以为横轴。 【小问4详解】 B．实验中，因为空气对重物的阻力和打点计时器对纸带的阻力，所以重物重力势能的减少量略大于其动能的增加量，故B正确； A．重物的质量对本实验没有影响，故A错误； C．实验时先释放重物再接通电源对重物重力势能的减少量和重物动能的增加量没有影响，故C错误。 故选B。 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ω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ω和半径r之间的关系，实验中采用的实验方法与下列哪些实验是相同的_________； 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”）； （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所示。则向心力大小F与球做圆周运动半径r的关系是_________。 A. F与r2成反比 B. F与r2成正比 C. F与r成反比 D. F与r成正比 （4）在另一次实验中，把两个质量相等的钢球放在A、C位置，传动皮带位于第二层，转动手柄，当塔轮匀速转动时，左右两标尺露出的格子数之比约为_________。 A. B. C. D. 【答案】（1）C （2）一 （3）D （4）D 【解析】 【小问1详解】 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ω和半径r之间的关系，采用的实验方法是控制变量法。 A．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ω相同，则需要将传动皮带调至第一层塔轮。 【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。 【小问4详解】 在另一次实验中，把两个质量相等的钢球放在A、C位置，则m、r相同，传动皮带位于第二层，角速度比值为 根据向心力公式 当塔轮匀速转动时，左右两标尺露出的格子数之比表示向心力的比值，左右两标尺露出的格子数之比约为 故选D。 15. 2024年4月26日，神舟十八号三名航天员成功入驻“天宫”空间站。空间站绕地球的运动可视为匀速圆周运动，已知地球半径为R，万有引力常量为G，空间站的运行周期为T，轨道高度为h，忽略地球自转的影响。求： （1）空间站的运行速率v； （2）地球的质量 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）根据速度与周期的关系有 解得 （2）根据万有引力提供向心力，可得 解得 16. 如图所示，质量为m的小球用长为l的轻绳悬挂在O点，在O点的正下方有一光滑的钉子。把小球拉至右端使轻绳处于水平位置，由静止释放小球，轻绳碰到钉子后，小球恰好能完成完整的圆周运动。已知重力加速度为g，不计空气阻力。求： （1）钉子离O点的距离； （2）碰到钉子后的瞬间轻绳上拉力的大小。 【答案】（1） （2）6mg 【解析】 【小问1详解】 设钉子离O点的距离为d，则小球做圆周运动的半径，由题可知 解得 【小问2详解】 由题可知 解得 17. 如图所示，水平地面上固定一个光滑绝缘斜面，斜面与水平面的夹角为θ，一根轻质绝缘细线的一端固定在斜面顶端，另一端系有一个带电小球A。 细线与斜面平行，小球A的质量为m，电荷量为q。小球A的右侧固定放置带电小球B，两球心的高度相同，间距为d。.静电力常量为k，,重力加速度为g。两带电小球可视为点电荷。小球A静止在斜面上。 求：（1）若B球带正电且细线对A球的拉力刚好为0，则B球电量大小是多少； （2）若B球带负电且斜面对A球的支持力刚好为0，则B球电量大小是多少。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）由题意，细线拉力为零，则 B球电量大小为 （2）由题意，支持力为零，则 B球电量大小为 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 $