精品解析：山东省枣庄市第八中学2024-2025学年高一下学期期中考试物理试卷

高一物理试题 一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24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. 下列描述属于离心运动应用的是（　　） A. 图甲脱水桶快速旋转甩干衣物 B. 图乙砂轮因高速转动发生破裂 C. 图丙火车转弯速度过大而脱轨 D. 图丁汽车转弯速度过大而侧翻 2. 关于物理学家及其贡献，下列说法正确的是（　　） A. 牛顿发现了万有引力定律，并测出了引力常量 B. 开普勒发现，对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等 C. 开普勒认为，所有行星的轨道的半长轴的二次方跟它的公转周期的三次方的比值相等 D. 伽利略发现所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上 3. 物体做半径为R的匀速圆周运动，它的向心加速度、角速度、线速度和周期分别为a、ω、v和T.下列关系式不正确的是(　　) A. ω＝ B. v＝ C. a＝ωv D. T＝2π 4. 关于功和能下列说法正确的是（　　） A. 物体只要受力，有位移，力就会对物体做功 B. 人在上楼梯时，楼梯对人做正功 C. 滑动摩擦力可以对物体做正功，也可以对物体做负功 D. 势能是标量，有正负，正负不表示大小 5. 如图所示，让装有水玻璃杯绕过其侧面的竖直轴匀速转动，杯中液面形状可能正确的是 （　　） A. B. C. D. 6. 如图所示，倾角的粗糙斜面固定在地面上，长为、质量为、粗细均匀、质量分布均匀的软绳置于斜面上，其上端与斜面顶端齐平，用细线将物块与软绳连接，物块由静止释放后向下运动，直到软绳刚好全部离开斜面（此时物块未到达地面），在此过程中（　　） A. 细线和摩擦力对软绳所做的总功等于软绳机械能的增加量 B. 细线对软绳所做的功小于物块机械能的增加量 C. 物块重力势能的减少量等于物块动能的增加量 D. 物块和软绳组成的系统机械能守恒 7. 质量分别为2m和m的A、B两物体分别在水平恒力F1和F2的作用下沿水平面运动，撤去F1、F2后受摩擦力的作用减速到停止，其v-t图象如图所示．则下列说法正确的是 A. F1和F2大小相等 B. F1和F2对A、B做功之比为2：1 C. A、B所受摩擦力大小相等 D. 全过程中摩擦力对A、B做功之比为1：2 8. 如图甲为我国自主研制的全球首款轮式起重机，将120吨的风力发电机组吊至高空，若该起重机由静止开始竖直向上提升机组，加速度和速度的倒数图像如图乙所示，不计其他阻力，，下列说法正确的是（ ） A. 重物上升的最大速度 B. 起重机的额定功率为 C. 重物在内做匀加速直线运动 D. 第内起重机对重物做的功为 二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。 9. 从地面上以初速度v0竖直上抛一质量为m小球，一段时间后落回地面的速度大小为v，若运动过程中小球受到的阻力大小与其速率成正比，重力加速度大小为g。则（　　） A. 小球上升过程中的平均速度小于 B. 上升过程的时间大于下降过程的时间 C. 小球在上升和下降过程中重力做功大小相等 D. 小球在上升和下降过程中阻力做功大小相等 10. 课间，同学们聚在一起做弹笔帽游戏。如图所示，笔帽和轻弹簧连接在一起放在水平桌面上，竖直向下压笔帽，放手后笔帽和弹簧一起竖直向上弹起，并离开桌面。下列说法正确的是（　　） A. 弹簧离开桌面前，弹簧上的弹力一直减小 B. 当弹簧刚恢复原长时，笔帽速度达到最大 C. 离开桌面上升过程中，笔帽处于失重状态 D. 离开桌面前，笔帽的加速度一直减小 11. 如图所示，卫星1在轨道I上绕地球做圆周运动，运动半径为、周期为、速率为、加速度大小为；卫星2在轨道II上绕地球做椭圆运动，为椭圆的长轴，其半长轴为，周期为、在A点的速率为、在A点的加速度大小为，在B点的速率为。点为地心，两轨道和地心都在同一平面内，已知，万有引力常量为，地球质量为，下列说法正确的是（　　） A. B. C. D. 若，则 12. 如图所示，装置可绕竖直轴转动，可视为质点的小球A与两细线连接后分别系于B、C两点，装置静止时细线AB水平，细线AC与竖直方向的夹角，已知小球的质量，细线AC长，（重力加速度，，）。下列说法正确的是（　　） A. 若装置匀速转动的角速度为时，绳AC中的拉力大小为12.5N B. 装置转动时，转动越快，绳AC中的拉力越大 C. 当AB绳刚好竖直时，装置匀速转动的角速度为 D. 当装置转动的足够快时，AC绳中的拉力与角速度的平方成正比 三、非选择题：本题共6小题，共60分。 13. 如图甲所示的装置叫阿特伍德机，是英国数学家、物理学家阿特伍德创制的一种著名力学实验装置，用来研究匀变速直线运动的规律。某同学对该装置加以改进后用来验证机械能守恒定律，如图乙所示。实验时，该同学进行了如下步骤： a．将质量均为M的重物A（含挡光片）、B用轻质细绳连接后，跨放在定滑轮上，处于静止状态，测量出A上挡光片中心到光电门中心的竖直距离h。 b．在B的下端挂上质量为m的物块C，让系统（重物A、B以及物块C）中的物体由静止开始运动，光电门记录挡光片挡光的时间Δt。 c．测出挡光片的宽度d，计算重物A运动的速度大小v。 d．利用实验数据验证机械能守恒定律。 （1）步骤c中，计算重物A的速度v=______（用实验中字母表示）。 （2）步骤d中，如果系统（重物A、B以及物块C）的机械能守恒，应满足的关系式为______（已知当地重力加速度大小为g，用实验中字母表示）。 （3）某次实验分析数据发现，系统重力势能减少量小于系统动能增加量，造成这个结果的原因可能是（　　） A. 细绳、滑轮并非轻质而有一定质量 B. 滑轮与细绳之间产生滑动摩擦 C. 计算重力势能时g的取值比实际值大 D. 挂物块C时不慎使B具有向下的初速度 14. 某同学利用如图甲所示的向心力演示器探究小球做圆周运动的向心力与质量、运动半径和角速度之间的关系。 （1）本实验主要采用的物理学研究方法是_________。 A. 理想实验法 B. 放大法 C. 控制变量法 D. 等效替代 （2）用如图甲实验装置探究向心力大小与质量、角速度、半径的关系时，用两个质量相等的小球放在位置。匀速转动时，若左边标尺露出1格，右边标尺露出4格（如图乙所示），则皮带连接的左、右轮塔半径之比为_________（小球受到的弹力与标尺露出的格子数成正比）。 （3）某物理兴趣小组利用力传感器和光电门改进了实验方案，探究向心力大小与角速度关系的装置如图丙所示。电动机的竖直转轴上，固定有光滑水平直杆，直杆上距转轴中心处固定有宽度为的竖直遮光条，。水平直杆上套有一质量为的物块，物块与固定在转轴上的力传感器通过细线连接，细线的长度为。当物块随水平直杆匀速转动时，细线拉力的大小可由力传感器测得，遮光杆经过光电门的时间可由光电计时器测得。 保持物块的质量和细线的长度不变，记录经过光电门时力传感器示数和遮光时间，得到多组实验数据后，作出力传感器示数与的关系图像是一条过原点的倾斜直线，如图丁所示。表明向心力与_______（选填“角速度”“角速度的平方”或“角速度的平方根”）成正比，直线的斜率等于_________（用和表示）。 15. 随着科技的发展，太空旅行不再是梦想。2050年的某天，小明在某星球上，用长为的轻质细绳一端系在光滑的钉子上，另一端系着质量可视为质点的小球，让小球在竖直平面内做圆周运动，测量发现小球在最低点与最高点时绳子拉力的差值。该星球的半径。求： （1）该星球表面的重力加速度； （2）该星球的第一宇宙速度。 16. 如图所示，一倾斜的匀质圆形铁盘可绕垂直于盘面的固定对称轴转动，盘面上离转轴距离为处有一质量为的小磁块（可视为质点）静止在倾斜的匀质圆盘上，小磁块与铁盘间的吸引力，小磁块与盘面间的动摩擦因数为，盘面与水平面的夹角。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。重力加速度大小为取。若小磁块随圆盘匀速转动且小磁块与圆盘始终保持相对静止，求： （1）小磁块即将滑动时的角速度； （2）当角速度达最大值时，小磁块运动到最高点时铁盘给小磁块的作用力大小。 17. 如图所示，两颗卫星绕某行星在同一平面内做匀速圆周运动，两卫星绕行方向相同（图中为逆时针方向）。已知卫星I运行的周期为，行星的半径为，卫星1和卫星2到行星表面的距离分别为，，引力常量为。某时刻两卫星与行星中心连线之间的夹角为。求：（题干中、、已知） （1）行星的质量； （2）从图示时刻开始，经过多长时间两卫星第一次相距最近？ 18. 如图所示，距地面高度h=5m的平台边缘水平放置一两轮间距为的传送带，一质量可视为质点的物块从光滑平台边缘以的初速度滑上传送带，已知物块与传送带间的动摩擦因数。取重力加速度大小。求： （1）若传送带不动，小物块离开传送带右边缘落地的水平距离； （2）若传送带速度顺时针转动，物块滑上传送带后，带动传送带的电机多做的功为多大？ （3）试分析传送带的速度满足什么条件时，小物块离开传送带右边缘落地的水平距离最大，并求最大距离； （4）设传送带速度为且规定传送带顺时针运动时为正，逆时针运动是为负。试分析在图中画出小物块离开传送带右边缘落地的水平距离与的变化关系图线（不需要计算过程，只需画出图线即可）。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 高一物理试题 一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24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. 下列描述属于离心运动应用的是（　　） A. 图甲脱水桶快速旋转甩干衣物 B. 图乙砂轮因高速转动发生破裂 C. 图丙火车转弯速度过大而脱轨 D. 图丁汽车转弯速度过大而侧翻 【答案】A 【解析】 【详解】A．图甲脱水桶快速旋转甩干衣物，是利用水的离心运动，故A正确； B．图乙砂轮因高速转动发生破裂，属于离心运动的危害，故B错误； C．图丙火车转弯速度过大而脱轨，属于离心运动的危害，故C错误； D．图丁汽车转弯速度过大而侧翻，属于离心运动的危害，故D错误。 故选A。 2. 关于物理学家及其贡献，下列说法正确的是（　　） A. 牛顿发现了万有引力定律，并测出了引力常量 B. 开普勒发现，对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等 C. 开普勒认为，所有行星的轨道的半长轴的二次方跟它的公转周期的三次方的比值相等 D. 伽利略发现所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上 【答案】B 【解析】 【详解】A．牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许测出了引力常量的数值，故A错误； B．对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等。这是开普勒第二定律，故B正确； C．所有行星轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值相等。这是开普勒第三定律，原题中“三次方”与“二次方”搞错了，故C错误； D．所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。这是开普勒第一定律，它是开普勒而不是伽利略发现的，故D错误。 故选B。 3. 物体做半径为R的匀速圆周运动，它的向心加速度、角速度、线速度和周期分别为a、ω、v和T.下列关系式不正确的是(　　) A. ω＝ B. v＝ C a＝ωv D. T＝2π 【答案】D 【解析】 【详解】由a＝ω2R，v＝Rω，可得ω＝，v＝，a＝ωv，即A、B、C正确；又由T＝与ω＝得T＝2π，即D错误． 4. 关于功和能下列说法正确的是（　　） A. 物体只要受力，有位移，力就会对物体做功 B. 人在上楼梯时，楼梯对人做正功 C. 滑动摩擦力可以对物体做正功，也可以对物体做负功 D. 势能是标量，有正负，正负不表示大小 【答案】C 【解析】 【详解】A．物体受到力的作用，有位移，力不一定会对物体做功，若力的方向与位移方向垂直，力对物体不做功，故A错误； B．人在上楼梯时，楼梯对人作用力存在时，该力作用点的位移为0，方可知，楼梯对人不做功，故B错误； C．当滑动摩擦力方向与位移方向相同时，滑动摩擦力对物体做正功，当滑动摩擦力方向与位移方向相反时，滑动摩擦力对物体做负功，即滑动摩擦力可以对物体做正功，也可以对物体做负功，故C正确； D．势能是标量，有正负，正负表示大小，故D错误。 故选C。 5. 如图所示，让装有水的玻璃杯绕过其侧面的竖直轴匀速转动，杯中液面形状可能正确的是 （　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】对水面上一个质量很小的水滴m受力分析，因受竖直向下的重力和水面对水滴的作用力，两个力的合力充当向心力，因向心力沿水平方向指向转轴，可知水面对水滴的作用力应该斜向上方，设与竖直方向夹角为θ，则由牛顿第二定律 可知 因r越大，则θ越大，可知水面的形状为C的形状。 故选C。 6. 如图所示，倾角的粗糙斜面固定在地面上，长为、质量为、粗细均匀、质量分布均匀的软绳置于斜面上，其上端与斜面顶端齐平，用细线将物块与软绳连接，物块由静止释放后向下运动，直到软绳刚好全部离开斜面（此时物块未到达地面），在此过程中（　　） A. 细线和摩擦力对软绳所做的总功等于软绳机械能的增加量 B. 细线对软绳所做的功小于物块机械能的增加量 C. 物块重力势能的减少量等于物块动能的增加量 D. 物块和软绳组成的系统机械能守恒 【答案】A 【解析】 【详解】AB．根据除重力以外的力做的功等于物体机械能的变化量可知，细线和摩擦力对软绳所做的总功等于软绳机械能的增加量，摩擦力做负功，故细线对软绳所做的功大于物块机械能的增加量，故A正确，B错误； C． 物块的重力势能减小量等于物块和软绳的动能增加量、软绳重力势能增加量和产生的内能之和，所以物块重力势能的减少大于物块动能的增加量，故C错误； D．物块下落过程中，斜面的摩擦力对软绳做负功，故物块和软绳组成的系统机械能逐渐减小，故D错误。 故选A。 7. 质量分别为2m和m的A、B两物体分别在水平恒力F1和F2的作用下沿水平面运动，撤去F1、F2后受摩擦力的作用减速到停止，其v-t图象如图所示．则下列说法正确的是 A. F1和F2大小相等 B. F1和F2对A、B做功之比为2：1 C. A、B所受摩擦力大小相等 D. 全过程中摩擦力对A、B做功之比为1：2 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】撤去拉力后摩擦力提供加速度，速度时间图像的斜率表示加速度大小 因此摩擦力之比为 匀加速阶段加速度之比为 由 ， 可知牵引力大小不相等，摩擦力不同，因摩擦力大小相同，两个物体的位移相同，因此摩擦力做功相同，全过程动能定理可知水平恒力做功与与摩擦力做功相同，因此两个物体水平恒力做功相同。 故选C。 8. 如图甲为我国自主研制的全球首款轮式起重机，将120吨的风力发电机组吊至高空，若该起重机由静止开始竖直向上提升机组，加速度和速度的倒数图像如图乙所示，不计其他阻力，，下列说法正确的是（ ） A. 重物上升的最大速度 B. 起重机的额定功率为 C. 重物在内做匀加速直线运动 D. 第内起重机对重物做的功为 【答案】D 【解析】 【详解】B．当横坐标为0.1时，起重机达到最大功率，对发电机组列牛顿第二定律 解得 故B错误； A．当起重机达到最大速度时，发电机组的加速度为零，故有 解得 故A错误； C．由图可知，当横坐标为0.1时，起重机达到额定功率，不再做匀加速运动，而是开始做加速度减小的加速运动，直到达到最大速度后匀速，由运动学公式可知 故C错误； D．起重机在第5s后达到额定功率，恒功率运行，故第6s内起重机对重物做的功为 故D正确。 故选D。 二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。 9. 从地面上以初速度v0竖直上抛一质量为m的小球，一段时间后落回地面的速度大小为v，若运动过程中小球受到的阻力大小与其速率成正比，重力加速度大小为g。则（　　） A. 小球上升过程中的平均速度小于 B. 上升过程的时间大于下降过程的时间 C. 小球在上升和下降过程中重力做功大小相等 D. 小球在上升和下降过程中阻力做功大小相等 【答案】AC 【解析】 【详解】小球在上升的过程中，根据牛顿第二定律 随着速度的减小，阻力逐渐减小，加速度逐渐减小，在下降的过程中，根据牛顿第二定律 随着速度的增大，阻力逐渐增加，加速度逐渐减小，因此在整个过程中加速度逐渐减小，v − t图像如图所示 A．在图像中，图像与时间轴围成的面积等于物体的位移，由图像可知，上升过程的位移小于匀减速运动的位移，因此平均速度小于匀减速运动的平均速度，故A正确； B．规定向下为正方向，上升过程所用时间为t1，下降过程所用的时间为t2，根据动量定理，上升过程中 解得 下降的过程中 解得 所以上升过程的时间小于下降过程的时间，故B错误； C．重力做功为WG=mgh，小球在上升和下降过程中重力做功大小相等，故C正确； D．上升过程中阻力较大，所以上升过程中阻力做功较多，故D错误。 故选AC。 10. 课间，同学们聚在一起做弹笔帽游戏。如图所示，笔帽和轻弹簧连接在一起放在水平桌面上，竖直向下压笔帽，放手后笔帽和弹簧一起竖直向上弹起，并离开桌面。下列说法正确的是（　　） A. 弹簧离开桌面前，弹簧上的弹力一直减小 B. 当弹簧刚恢复原长时，笔帽的速度达到最大 C. 离开桌面上升过程中，笔帽处于失重状态 D. 离开桌面前，笔帽的加速度一直减小 【答案】AC 【解析】 【详解】A．弹簧离开桌面前，笔帽和弹簧一起向上运动，在这个过程中，弹簧的压缩量逐渐减小，因此弹簧上的弹力也一直减小，故A正确； B．笔帽的速度在弹簧恢复原长时并不是最大的，而是在此之前弹力等于重力时刻达到最大，故B错误； C．离开桌面上升过程中，笔帽受到重力和空气阻力的作用，笔帽的加速度方向向下，因此笔帽处于失重状态，故C正确； D．离开桌面前，笔帽的加速度变化并不是一直减小的，在弹簧压缩量最大的时刻，笔帽的加速度达到最大（因为此时弹簧的弹力最大，与重力的合力也最大），随着弹簧的伸长，弹力逐渐减小，合力逐渐减小，加速度也逐渐减小，当弹力小于重力后，加速度逐渐增大，直到弹簧恢复原长离开桌面，故D错误。 故选AC。 11. 如图所示，卫星1在轨道I上绕地球做圆周运动，运动半径为、周期为、速率为、加速度大小为；卫星2在轨道II上绕地球做椭圆运动，为椭圆的长轴，其半长轴为，周期为、在A点的速率为、在A点的加速度大小为，在B点的速率为。点为地心，两轨道和地心都在同一平面内，已知，万有引力常量为，地球质量为，下列说法正确的是（　　） A. B. C D. 若，则 【答案】AB 【解析】 【详解】A．根据题意，由开普勒第三定律有 由于 解得 故A正确； B．根据题意，由万有引力提供向心力有 解得 可知 若卫星以为半径做圆周运动，则有 由于 可得 由于卫星在点做近心运动，则有 可得 故B正确； C．根据题意，由万有引力提供向心力有 可得 ， 由于 则有 故C错误； D．由B分析可知，若，若卫星以为半径做圆周运动，则有 由于卫星在轨道II上点做近心运动，则有 故D错误。 故选AB。 12. 如图所示，装置可绕竖直轴转动，可视为质点的小球A与两细线连接后分别系于B、C两点，装置静止时细线AB水平，细线AC与竖直方向的夹角，已知小球的质量，细线AC长，（重力加速度，，）。下列说法正确的是（　　） A. 若装置匀速转动的角速度为时，绳AC中的拉力大小为12.5N B. 装置转动时，转动越快，绳AC中的拉力越大 C. 当AB绳刚好竖直时，装置匀速转动的角速度为 D. 当装置转动的足够快时，AC绳中的拉力与角速度的平方成正比 【答案】ACD 【解析】 【详解】AB．由几何关系知绳AB长0.2m。对物体在不同情况下受力分别如下图 角速度由小逐渐增大，判断各绳子拉力情况；较小时，AC、BC绳中都有拉力，小球受力分析如上图1，则有 代入数据得（定值） 随着逐渐增大，AC绳中弹力不变，AB绳中弹力逐渐减小至0，当时，可得 A正确，B错误； C．随着继续增大，小球会飞起，AB绳会松弛，直至竖直。此过程中小球受力分析如上图2，则有 解得 AB绳刚好竖直时， 由几何关系知 联立解得 C正确； D．随着继续增大，竖直的AB绳中也开始有弹力，AC绳中弹力进一步增大，小球受力分析如上图3，则有， 解得 故当时，则有 AC绳中的拉力与角速度的平方成正比，D正确。 故选ACD。 三、非选择题：本题共6小题，共60分。 13. 如图甲所示的装置叫阿特伍德机，是英国数学家、物理学家阿特伍德创制的一种著名力学实验装置，用来研究匀变速直线运动的规律。某同学对该装置加以改进后用来验证机械能守恒定律，如图乙所示。实验时，该同学进行了如下步骤： a．将质量均为M的重物A（含挡光片）、B用轻质细绳连接后，跨放在定滑轮上，处于静止状态，测量出A上挡光片中心到光电门中心的竖直距离h。 b．在B的下端挂上质量为m的物块C，让系统（重物A、B以及物块C）中的物体由静止开始运动，光电门记录挡光片挡光的时间Δt。 c．测出挡光片的宽度d，计算重物A运动的速度大小v。 d．利用实验数据验证机械能守恒定律。 （1）步骤c中，计算重物A的速度v=______（用实验中字母表示）。 （2）步骤d中，如果系统（重物A、B以及物块C）的机械能守恒，应满足的关系式为______（已知当地重力加速度大小为g，用实验中字母表示）。 （3）某次实验分析数据发现，系统重力势能减少量小于系统动能增加量，造成这个结果的原因可能是（　　） A. 细绳、滑轮并非轻质而有一定质量 B. 滑轮与细绳之间产生滑动摩擦 C. 计算重力势能时g的取值比实际值大 D. 挂物块C时不慎使B具有向下的初速度 【答案】（1） （2） （3）D 【解析】 小问1详解】 光电门记录挡光片挡光的时间Δt，根据光电门测速原理可知，步骤c中，计算重物A的速度 【小问2详解】 对重物A、B以及物块C构成的系统进行分析，根据机械能守恒定律有 结合上述解得 【小问3详解】 A．若细绳、滑轮并非轻质而有一定质量，则细绳与滑轮也有一定的动能，则会导致重力势能的减小量大于系统动能的增加量，故A错误； B．若滑轮与细绳之间产生滑动摩擦，则有摩擦生热产生，则会导致重力势能的减小量大于系统动能的增加量，故B错误； C．若计算重力势能时g的取值比实际值大，即计算的重力势能偏大，则会导致重力势能的减小量大于系统动能的增加量，故C错误； D．若挂物块C时不慎使B具有向下的初速度，而数据处理时认为系统初速度为0，即系统初动能为0，则会导致重力势能的减小量小于系统动能的增加量，故D正确。 故选D。 14. 某同学利用如图甲所示的向心力演示器探究小球做圆周运动的向心力与质量、运动半径和角速度之间的关系。 （1）本实验主要采用的物理学研究方法是_________。 A. 理想实验法 B. 放大法 C. 控制变量法 D. 等效替代 （2）用如图甲实验装置探究向心力大小与质量、角速度、半径的关系时，用两个质量相等的小球放在位置。匀速转动时，若左边标尺露出1格，右边标尺露出4格（如图乙所示），则皮带连接的左、右轮塔半径之比为_________（小球受到的弹力与标尺露出的格子数成正比）。 （3）某物理兴趣小组利用力传感器和光电门改进了实验方案，探究向心力大小与角速度关系的装置如图丙所示。电动机的竖直转轴上，固定有光滑水平直杆，直杆上距转轴中心处固定有宽度为的竖直遮光条，。水平直杆上套有一质量为的物块，物块与固定在转轴上的力传感器通过细线连接，细线的长度为。当物块随水平直杆匀速转动时，细线拉力的大小可由力传感器测得，遮光杆经过光电门的时间可由光电计时器测得。 保持物块的质量和细线的长度不变，记录经过光电门时力传感器示数和遮光时间，得到多组实验数据后，作出力传感器示数与的关系图像是一条过原点的倾斜直线，如图丁所示。表明向心力与_______（选填“角速度”“角速度的平方”或“角速度的平方根”）成正比，直线的斜率等于_________（用和表示）。 【答案】（1）C （2） （3） ①. 角速度的平方 ②. 【解析】 【小问1详解】 本实验通过控制小球质量m、运动半径r和角速度ω这三个物理量中两个量相同，探究向心力F与另一个物理量之间的关系，采用的主要实验方法为控制变量法。 故选C。 【小问2详解】 根据可知皮带连接的左、右轮塔的角速度之比为，结合可知皮带连接的左、右轮塔半径之比为。 【小问3详解】 [1][2]由于d和Δt都很小，所以可用Δt时间内的平均速度来表示挡光杆的线速度，即 所以挡光杆的角速度为 、均为常数，与的关系图像是一条过原点的倾斜直线，即表示表明向心力与角速度的平方成正比，根据 可得 即直线的斜率 15. 随着科技的发展，太空旅行不再是梦想。2050年的某天，小明在某星球上，用长为的轻质细绳一端系在光滑的钉子上，另一端系着质量可视为质点的小球，让小球在竖直平面内做圆周运动，测量发现小球在最低点与最高点时绳子拉力的差值。该星球的半径。求： （1）该星球表面的重力加速度； （2）该星球的第一宇宙速度。 【答案】（1）5m/s2 （2）2000m/s 【解析】 【小问1详解】 小球在最高点时，绳子的拉力为，小球速度为，对小球受力分析得 在最低点绳子拉力为，小球速度为，由牛顿第二定律得 从最高点到最低点由动能定理得 又 解得 【小问2详解】 第一宇宙速度是在近地轨道重力充当向心力即 解得 16. 如图所示，一倾斜的匀质圆形铁盘可绕垂直于盘面的固定对称轴转动，盘面上离转轴距离为处有一质量为的小磁块（可视为质点）静止在倾斜的匀质圆盘上，小磁块与铁盘间的吸引力，小磁块与盘面间的动摩擦因数为，盘面与水平面的夹角。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。重力加速度大小为取。若小磁块随圆盘匀速转动且小磁块与圆盘始终保持相对静止，求： （1）小磁块即将滑动时的角速度； （2）当角速度达最大值时，小磁块运动到最高点时铁盘给小磁块的作用力大小。 【答案】（1） （2）1N 【解析】 【小问1详解】 由于小物体随匀质铁盘做圆周运动，其向心力由小物块受到的指向圆心的合力提供，小物块在最低点即将滑动时，由牛顿第二定律有 小物块在最高点即将滑动时，由牛顿第二定律有 可知 则小磁块即将滑动时的角速度是，代入数据解得 【小问2详解】 当角速度达最大值时，即 在最高点 解得 即小磁块所受铁盘的摩擦力沿铁盘面向下 垂直于铁盘方向小磁块所受力 垂直于铁盘方向小磁块所受铁盘的作用力 小磁块运动到最高点时铁盘给小磁块的作用力 代入数据，联立解得 17. 如图所示，两颗卫星绕某行星在同一平面内做匀速圆周运动，两卫星绕行方向相同（图中为逆时针方向）。已知卫星I运行的周期为，行星的半径为，卫星1和卫星2到行星表面的距离分别为，，引力常量为。某时刻两卫星与行星中心连线之间的夹角为。求：（题干中、、已知） （1）行星的质量； （2）从图示时刻开始，经过多长时间两卫星第一次相距最近？ 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 对卫星1，根据万有引力充当向心力，则有  解得 【小问2详解】 对卫星1和卫星2，由开普勒第三定律 解得 由图示时刻开始，经时间第一次相距最近，则有 解得 18. 如图所示，距地面高度h=5m的平台边缘水平放置一两轮间距为的传送带，一质量可视为质点的物块从光滑平台边缘以的初速度滑上传送带，已知物块与传送带间的动摩擦因数。取重力加速度大小。求： （1）若传送带不动，小物块离开传送带右边缘落地的水平距离； （2）若传送带的速度顺时针转动，物块滑上传送带后，带动传送带的电机多做的功为多大？ （3）试分析传送带的速度满足什么条件时，小物块离开传送带右边缘落地的水平距离最大，并求最大距离； （4）设传送带的速度为且规定传送带顺时针运动时为正，逆时针运动是为负。试分析在图中画出小物块离开传送带右边缘落地的水平距离与的变化关系图线（不需要计算过程，只需画出图线即可）。 【答案】（1）1m （2）6J （3），7m （4） 【解析】 【小问1详解】 若传送带静止，物块一直匀减速，根据动能定理，有 解得 小物块离开传送带做平抛运动，竖直方向 平抛运动时间 故水平射程为 【小问2详解】 物块由需要的时间 位移 传送带与物块的相对位移 摩擦生热 物块动能的增加量 电机多做功 解得 小问3详解】 如果小物块在传送带上一直加速，则离开传送带的速度最大，根据动能定理，有 解得 平抛运动的时间 故水平射程为 【小问4详解】 如果传送带顺时针转动，速度，物体一直加速，水平射程最远，为；如果传送带顺时针转动，速度，物体先加速后匀速，水平射程 如果传送带顺时针转动，速度，物体一直减速，水平射程为； 如果传送带逆时针转动，物体一直减速，水平射程为； 故图像如图所示： 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $