精品解析：黑龙江省哈尔滨市第三中学2024-2025学年高一下学期期中考试物理试卷

哈三中 2024-2025 学年度下学期 高一学年期中考试 （选考） 物理试卷 一、选择题（本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，1~7小题只有一个选项正确，每小题4分。8~10小题有多个选项正确，全部选对的得6分，选不全的得3分，有选错或不答的不得分） 1. 如图是哈尔滨冰雪大世界的“摩天转轮”，它的直径达106米，最高处可俯瞰哈尔滨市全景。游人乘坐时，轿箱随转轮一起匀速转动，每转一周用时约24分钟，下列说法正确的是 （　　） A. 乘客在乘坐过程中对座位的压力始终不变 B. 乘客在乘坐过程中做圆周运动的角速度不变 C. 每个乘客都在做加速度恒定的匀速圆周运动 D. 乘客在乘坐过程中的重力势能始终保持不变 2. 如图所示，下列关于机械能是否守恒的判断正确的是（　　） A. 甲图中，物体A 将弹簧压缩的过程中，物体A 的机械能守恒 B. 乙图中，B物体沿斜面匀速下滑的过程中，物体B的机械能守恒 C. 丙图中，不计任何阻力时A 加速下落、B加速上升的过程中，A、B组成的系统机械能守恒 D. 丁图中，不计空气阻力，小球由水平位置A 处静止释放，运动到B处的过程中，小球机械能不守恒 3. 物理与生活息息相关，以下是人教版高中物理必修二教科书中的四幅插图，下列有关说法中正确的是（　　） A. 甲图，是牛顿测定引力常量的实验运用了放大法测微小量 B. 乙图，汽车上坡时为了获得更大的牵引力司机应换成高速挡 C. 丙图，火车转弯超过规定速度行驶时，内轨对轮缘会有挤压作用 D. 丁图，物体沿曲面运动时，重力做的功与路径无关 4. 2020年12月 17日凌晨，嫦娥五号到月球“挖土”成功返回。作为中国复杂度最高、技术跨度最大的航天系统工程，嫦娥五号任务实现了多项重大突破，标志着中国探月工程“绕、落、回”三步走规划完美收官。若探测器测得月球表面的重力加速度为，已知月球的半径为，地球表面的重力加速度为g，地球的半径为 R，忽略地球、月球自转的影响，则（　　） A. 月球质量与地球质量之比为 B. 月球第一宇宙速度与地球第一宇宙速度之比为 C. 嫦娥五号在月球表面所受万有引力与在地球表面所受万有引力之比为 D. 若质量相同的小球，分别在月球、地球表面相同高度处，以相同的水平抛出，忽略空气阻力，则两小球在月球、地球表面运动的水平位移之比为 5. 有关圆周运动的基本模型，下列说法正确的是（　　） A. 如图a，衣服随脱水筒一起匀速转动的过程中，筒对衣服的摩擦力提供向心力 B. 如图b，是两圆锥摆，两小球到悬点高度相同，则内侧小球的角速度较大 C. 如图b，若两小球的质量相等，到悬点高度相同，则两小球的向心力大小也相等 D. 如图c，同一小球在光滑而固定的圆锥筒内的A、B位置先后分别做匀速圆周运动，则小球在A位置的角速度小于在 B位置的角速度 6. 如图所示为用工程绞车拖物块的示意图。拴接物块的细线被缠绕在轮轴上，轮轴逆时针转动从而拖动物块。已知轮轴的半径R=1m，细线始终保持水平；被拖动的物块初速度为零，质量m=2kg，与地面间的动摩擦因数μ=0.1；轮轴的角速度随时间t变化的关系是， k= 5rad/s²， g取以下判断正确的是（　　） A. 物块的加速度逐渐增大 B. 前2秒，物块的动能增加量为50J C. 前2秒，细线对物块做的功为120J D. 前2秒，物块克服摩擦力做的功为100J 7. 在某科学报告中指出，在距离我们大约1600光年的范围内，存在一个四星系统。假设四星系统离其他恒星较远，通常可忽略其他星体对四星系统的引力作用。假设某种四星系统的形式如图所示，三颗星体位于边长为L的等边三角形的三个顶点上，并沿外接于等边三角形的圆形轨道运行，而第四颗星体刚好位于三角形的中心不动。设每颗星体的质量均为m，引力常量为G，则（　　） A. 位于等边三角形三个顶点上的每颗星体做圆周运动的向心加速度大小与 m无关 B. 位于等边三角形三个顶点上的每颗星体做圆周运动的线速度大小为 C. 若四颗星体的质量m均不变，距离L均变为3L，则周期变为原来的 倍 D. 若距离L不变，四颗星体的质量m均变为2m，则外围三颗星体的角速度变小 8. 中国科幻电影《流浪地球2》热播。电影中设想的地球逃离太阳系过程如图所示，地球现在绕太阳在圆轨道I上运行，运动到A点加速变轨进入椭圆轨道II在椭圆轨道Ⅱ上运动到远日点B时再次加速变轨，从而摆脱太阳的束缚，则地球（　　） A. 沿轨道II运行时，由A 点运动到 B 点的过程中，动能逐渐减小 B. 沿轨道II运行比沿轨道I的运行周期小 C. 沿轨道II运行时，由B 点运动到A点的过程中，太阳对地球的万有引力做正功 D. 沿轨道I运行时，太阳对地球的万有引力做负功 9. 某新能源国产电车进行直线加速性能测试，已知该电车从静止开始匀加速启动，若在匀加速阶段电车速度为时记为0时刻，并将其此后电车匀加速直线运动中位移与时间关系绘制成 图像，图中时电车功率达到额定功率，此后电车以额定功率继续向前运动，已知机动车质量为1000kg，运动过程中所受阻力恒定为4000N。则以下说法正确的是（　　） A. 电车在匀加速运动阶段，牵引力恒为5000N B. 电车发动机的额定功率180kW C. 电车能够达到的最大速度为30m/s D. 电车做匀加速直线运动能持续的最长时间为15s 10. 如图所示，光滑斜面倾角θ=60°，其底端与竖直平面内半径 R 的光滑圆弧轨道平滑对接，位置D为圆弧轨道的最低点。质量为m的小球A和2m的小环B（均可视为质点）用 L=1.5R的轻杆通过轻质铰链相连。B套在固定竖直光滑的长杆上，杆和圆轨道在同一竖直平面内，杆过轨道圆心，初始轻杆与斜面垂直。在斜面上由静止释放A，假设在运动过程中两杆不会碰撞，小球通过轨道连接处时无能量损失（速度大小不变），重力加速度为g，下列判断正确的是（　　） A. 小球A 由静止释放到最低点的过程中，小球A、小环 B 和轻杆组成的系统机械能守恒 B. 小球 A 运动到最低点时的速度大小为 C. 若小球A到最低点时，小环 B 的加速度大小为a，则此时小球A受到圆轨道的支持力大小为 D. 当小环B 速度最大时，轻杆对小球A的弹力大小为 二、实验题（共14分） 11. 向心力实验装置和示意图如图甲、乙所示，可以用来探究影响向心力大小的因素，实验中可以用力传感器测出小物块在水平光滑的横杆上做圆周运动所需要的向心力大小，用光电门传感器辅助测量小物块转动的角速度。 （1）本实验所采用的实验探究方法与以下问题研究方法相同的是 ； A. 求匀变速直线运动的位移 B. “瞬时速度”概念的建立 C. 通过平面镜观察桌面的微小形变 D. 探究加速度与物体受力、物体质量关系 （2）实验时，测得挡光杆的宽度为3mm，某次旋转过程中挡光杆的旋转半径为0.20m，挡光杆经过光电门时的挡光时间 则砝码做圆周运动的角速度ω=______ rad/s （3）图丙中①②两条曲线为相同半径、不同质量的小物块的向心力与角速度的关系图线，由图丙可知，曲线①对应的砝码质量__________（填“大于”或“小于”）曲线②对应的砝码质量。 12. 某同学利用重物自由下落来做“验证机械能守恒定律”的实验装置如图甲所示。 （1）在“验证机械能守恒定律”的实验中，有下列器材可供选择：其中不必要的器材有 （填器材前面的字母）。 A. 带夹子的铁架台 B. 电磁式打点计时器 C. 低压交流电源 D. 纸带 E. 带夹子的重物 F. 秒表 G. 天平 H. 刻度尺 （2）进行实验时，为保证测量的重物下落时初速度为零，应选 （填“A”或“B”）。 A. 先接通电源，再释放纸带 B. 先释放纸带，再接通电源。 （3）根据打出的纸带，选取纸带上连续打出的1、2、3、4四个点如图乙所示。已测出点1、2、3、4到打出的第一点0的距离分别为h₁、h₂、h₃、h₄，打点计时器的打点周期为T。代入所测数据，若在误差允许范围内能满足表达式=________，则可验证重物下落过程机械能守恒（用题目中已测出的物理量表示）。 （4）某同学作出了图像（图丙），则由图线得到的重力加速度g= ________ m/s2（结果保留三位有效数字）。 （5）大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是 。 A. 利用公式计算重物速度 B. 利用公式 计算重物速度 C. 存在空气阻力和摩擦阻力的影响 D. 没有采用多次实验取平均值的方法 三、计算题（共40分，解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不给分。有数字计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。） 13. 如图所示，AB为固定在竖直平面内的四分之一光滑圆弧轨道，其半径R=1m，轨道的B点与水平地面相切。质量m=0.5kg的小滑块从A点由静止释放，通过粗糙水平面BC滑上光滑固定曲面CD，恰能到达曲面最高点D。已知BC长L=2.5m，D到地面的高度h=0.5m， 重力加速度g取10m/s²。求： （1）滑块从A 运动到最低点 B时的速度大小； （2）最终滑块停止时距离C多远。 14. 某同学在地球表面做如下实验，让小球A以竖直向上冲入半径为r的四分之一光滑圆弧管道，小球恰能到达M点。若地球的半径为R，引力常量为G，地球可视为质量分布均匀的球体，不考虑空气阻力的影响。 （1）求地球的密度； （2）若有一卫星绕地球做匀速圆周运动，其轨道平面与赤道共面，且轨道距地面的高度为R，某时刻该卫星通过赤道上某建筑物的正上方，求卫星下一次通过该建筑物正上方需要的时间。已知该卫星绕行方向与地球自转方向相同，地球自转角速度为。 15. 如图所示，倾角θ=37°的光滑且足够长的斜面固定在水平面上，在斜面顶端固定一个半径和质量不计的光滑定滑轮D，质量均为m=2kg的物体A和B用一劲度系数 k=240N/m的轻弹簧连接，物体B被位于斜面底端且垂直于斜面的挡板 P 挡住。用一不可伸长的轻绳跨过定滑轮使物体A与小环C连接，小环C的质量为M（未知），小环C穿过竖直固定的光滑细杆。当整个系统处于静止状态时，环C位于Q处，绳与细杆间的夹角α=53°，且物体B对挡板P的压力恰好为零。图中，轻弹簧和定滑轮右侧的绳均与斜面平行。现将环C移至位置R，并在系统稳定后由静止释放， g取。求： （1）小环C运动到位置Q的速率 v； （2）小环C从位置R运动至RQ中点N（图中未标出）过程中轻绳对小环C做的功。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 哈三中 2024-2025 学年度下学期 高一学年期中考试 （选考） 物理试卷 一、选择题（本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，1~7小题只有一个选项正确，每小题4分。8~10小题有多个选项正确，全部选对的得6分，选不全的得3分，有选错或不答的不得分） 1. 如图是哈尔滨冰雪大世界的“摩天转轮”，它的直径达106米，最高处可俯瞰哈尔滨市全景。游人乘坐时，轿箱随转轮一起匀速转动，每转一周用时约24分钟，下列说法正确的是 （　　） A. 乘客在乘坐过程中对座位的压力始终不变 B. 乘客在乘坐过程中做圆周运动的角速度不变 C. 每个乘客都在做加速度恒定的匀速圆周运动 D. 乘客在乘坐过程中的重力势能始终保持不变 【答案】B 【解析】 【详解】A．座位对乘客的支持力大小是变化的，在最低点最大．到达摩天轮的最高点时最小．根据牛顿第三定律，可知乘客对座位压力不同，故A错误； B．匀速圆周运动周期不变、角速度不变，故B正确； C．匀速圆周运动加速度是向心加速度，方向始终指向圆心，方向时刻变化，加速度不是恒定的，故C错误； D．乘客高度不断变化，质量不变，根据重力势能公式 可知重力势能变化，故D错误。 故选B。 2. 如图所示，下列关于机械能是否守恒的判断正确的是（　　） A. 甲图中，物体A 将弹簧压缩的过程中，物体A 的机械能守恒 B. 乙图中，B物体沿斜面匀速下滑的过程中，物体B的机械能守恒 C. 丙图中，不计任何阻力时A 加速下落、B加速上升的过程中，A、B组成的系统机械能守恒 D. 丁图中，不计空气阻力，小球由水平位置A 处静止释放，运动到B处的过程中，小球机械能不守恒 【答案】C 【解析】 【详解】A．甲图中，物体 A 压缩弹簧时，弹簧弹力对 A 做功，A 机械能不守恒，故A错误； B．乙图中，B 匀速下滑，动能不变，重力势能减小，故B的机械能不守恒，故B错误； C．丙图中，不计阻力，A、B 组成的系统只有重力做功，机械能守恒，故C正确； D．丁图中，不计空气阻力，小球从 A 到 B 只有重力做功，机械能守恒，故D错误。 故选C。 3. 物理与生活息息相关，以下是人教版高中物理必修二教科书中的四幅插图，下列有关说法中正确的是（　　） A. 甲图，是牛顿测定引力常量的实验运用了放大法测微小量 B. 乙图，汽车上坡时为了获得更大的牵引力司机应换成高速挡 C. 丙图，火车转弯超过规定速度行驶时，内轨对轮缘会有挤压作用 D. 丁图，物体沿曲面运动时，重力做的功与路径无关 【答案】D 【解析】 【详解】A．甲图中，卡文迪什测定引力常量的实验运用了放大法测微小量，故A错误； B．乙图中，根据，可知在功率一定的情况下，汽车上坡时为了获得更大的牵引力，司机应换成低速挡，故B错误； C．丙图中，火车转弯超过规定速度行驶时，火车有离心运动的趋势，所以外轨对外轮缘会有挤压作用，以帮助提供向心力，故C错误。 D．丁图中，物体沿曲面运动时，重力做的功跟路径无关，只与初末位置的高度差有关，故D正确。 故选D。 4. 2020年12月 17日凌晨，嫦娥五号到月球“挖土”成功返回。作为中国复杂度最高、技术跨度最大的航天系统工程，嫦娥五号任务实现了多项重大突破，标志着中国探月工程“绕、落、回”三步走规划完美收官。若探测器测得月球表面的重力加速度为，已知月球的半径为，地球表面的重力加速度为g，地球的半径为 R，忽略地球、月球自转的影响，则（　　） A. 月球质量与地球质量之比为 B. 月球第一宇宙速度与地球第一宇宙速度之比为 C. 嫦娥五号在月球表面所受万有引力与在地球表面所受万有引力之比为 D. 若质量相同的小球，分别在月球、地球表面相同高度处，以相同的水平抛出，忽略空气阻力，则两小球在月球、地球表面运动的水平位移之比为 【答案】C 【解析】 【详解】A．星球表面重力等于引力，则有 解得 结合题中数据，可知月球质量与地球质量之比为 ，故A错误； B．根据 解得第一宇宙速度 结合题中数据，可知月球第一宇宙速度与地球第一宇宙速度之比为，故B错误； C．星球表面重力等于引力，嫦娥五号在月球表面所受万有引力与在地球表面所受万有引力之比为，故C正确； D．根据平抛规律有 联立解得 故两小球在月球、地球表面运动的水平位移之比为，故D错误。 故选C。 5. 有关圆周运动的基本模型，下列说法正确的是（　　） A. 如图a，衣服随脱水筒一起匀速转动的过程中，筒对衣服的摩擦力提供向心力 B. 如图b，是两圆锥摆，两小球到悬点高度相同，则内侧小球的角速度较大 C. 如图b，若两小球的质量相等，到悬点高度相同，则两小球的向心力大小也相等 D. 如图c，同一小球在光滑而固定的圆锥筒内的A、B位置先后分别做匀速圆周运动，则小球在A位置的角速度小于在 B位置的角速度 【答案】D 【解析】 【详解】A．衣服随脱水筒一起匀速转动时，筒对衣服的弹力提供向心力，而不是摩擦力，故A错误； B．设摆线长为L，根据牛顿第二定律有 解得 由于两小球到悬点高度h相同，可知两球角速度相同，故B错误； C．根据牛顿第二定律可知向心力 若两小球的质量相等，到悬点高度相同，但不同，故两小球的向心力大小不相等，故C错误； D．设圆锥筒顶角为，对小球有 解得 题图可知A位置小球的轨迹圆半径r比B的大，故小球在A位置的角速度小于在 B位置的角速度，故D正确。 故选D。 6. 如图所示为用工程绞车拖物块的示意图。拴接物块的细线被缠绕在轮轴上，轮轴逆时针转动从而拖动物块。已知轮轴的半径R=1m，细线始终保持水平；被拖动的物块初速度为零，质量m=2kg，与地面间的动摩擦因数μ=0.1；轮轴的角速度随时间t变化的关系是， k= 5rad/s²， g取以下判断正确的是（　　） A. 物块的加速度逐渐增大 B. 前2秒，物块的动能增加量为50J C. 前2秒，细线对物块做的功为120J D. 前2秒，物块克服摩擦力做的功为100J 【答案】C 【解析】 【详解】A．由题意知，物块的速度等于圆周运动线速度，则 由速度与时间关系式知 可知 物块做匀加速度直线运动，加速度不变，故A错误； B．前2秒，物块的动能增加量为 故B错误； C．动能定理有 其中 联立解得前2秒，细线对物块做的功 故C正确； D．前2秒，物块克服摩擦力做的功 故D错误。 故选C。 7. 在某科学报告中指出，在距离我们大约1600光年的范围内，存在一个四星系统。假设四星系统离其他恒星较远，通常可忽略其他星体对四星系统的引力作用。假设某种四星系统的形式如图所示，三颗星体位于边长为L的等边三角形的三个顶点上，并沿外接于等边三角形的圆形轨道运行，而第四颗星体刚好位于三角形的中心不动。设每颗星体的质量均为m，引力常量为G，则（　　） A. 位于等边三角形三个顶点上的每颗星体做圆周运动的向心加速度大小与 m无关 B. 位于等边三角形三个顶点上的每颗星体做圆周运动的线速度大小为 C. 若四颗星体的质量m均不变，距离L均变为3L，则周期变为原来的 倍 D. 若距离L不变，四颗星体的质量m均变为2m，则外围三颗星体的角速度变小 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据题意可得每颗星轨道半径为 每颗星受到的万有引力的合力为 联立解得向心加速度 可知向心加速度与质量有关，故A错误； B．根据 解得线速度大小 故B错误； C．根据 解得周期 可知若四颗星体的质量m均不变，距离L均变为3L，则周期变为原来的 倍，故C正确； D．根据 联立以上解得 可知若距离L不变，四颗星体的质量m均变为2m，则外围三颗星体的角速度变大，故D错误。 故选C。 8. 中国科幻电影《流浪地球2》热播。电影中设想的地球逃离太阳系过程如图所示，地球现在绕太阳在圆轨道I上运行，运动到A点加速变轨进入椭圆轨道II在椭圆轨道Ⅱ上运动到远日点B时再次加速变轨，从而摆脱太阳的束缚，则地球（　　） A. 沿轨道II运行时，由A 点运动到 B 点的过程中，动能逐渐减小 B. 沿轨道II运行比沿轨道I的运行周期小 C. 沿轨道II运行时，由B 点运动到A点的过程中，太阳对地球的万有引力做正功 D. 沿轨道I运行时，太阳对地球的万有引力做负功 【答案】AC 【解析】 【详解】A．根据开普勒第二定律可知，地球沿轨道Ⅱ运行时，由A点运动到B点的过程中，速度逐渐减小，动能逐渐减小，故A正确； B．根据开普勒第三定律 题图可知轨道Π的半长轴大于轨道I的半径，所以沿轨道Π运行比沿轨道I的运行周期大，故B错误； C．沿轨道Π运行时，由B点运动到A点的过程中，地球靠近太阳，太阳对地球的万有引力做正功，故C正确； D．沿轨道I运行时，地球做匀速圆周运动，太阳对地球的万有引力方向始终与速度方向垂直，万有引力不做功，故D错误。 故选AC。 9. 某新能源国产电车进行直线加速性能测试，已知该电车从静止开始匀加速启动，若在匀加速阶段电车速度为时记为0时刻，并将其此后电车匀加速直线运动中位移与时间关系绘制成 图像，图中时电车功率达到额定功率，此后电车以额定功率继续向前运动，已知机动车质量为1000kg，运动过程中所受阻力恒定为4000N。则以下说法正确的是（　　） A. 电车在匀加速运动阶段，牵引力恒为5000N B. 电车发动机的额定功率180kW C. 电车能够达到的最大速度为30m/s D. 电车做匀加速直线运动能持续的最长时间为15s 【答案】BD 【解析】 【详解】A．匀加速阶段，根据位移公式有 变形有 结合图形有， 解得， 根据牛顿第二定律有 解得F0=6000N，故A错误； B．由于 则有 匀加速过程的末速度 则电车发动机的额定功率，故B正确； C．结合上述，匀加速之后，功率一定，根据， 可知，速度增大，牵引力减小，加速度减小，电车开始做加速度减小的变加速运动，当牵引力与阻力平衡时，开始做匀速直线运动，速度达到最大值，则有 解得，故C错误； D．结合上述，匀加速过程有 解得，故D正确。 故选BD。 10. 如图所示，光滑斜面倾角θ=60°，其底端与竖直平面内半径 R 的光滑圆弧轨道平滑对接，位置D为圆弧轨道的最低点。质量为m的小球A和2m的小环B（均可视为质点）用 L=1.5R的轻杆通过轻质铰链相连。B套在固定竖直光滑的长杆上，杆和圆轨道在同一竖直平面内，杆过轨道圆心，初始轻杆与斜面垂直。在斜面上由静止释放A，假设在运动过程中两杆不会碰撞，小球通过轨道连接处时无能量损失（速度大小不变），重力加速度为g，下列判断正确的是（　　） A. 小球A 由静止释放到最低点的过程中，小球A、小环 B 和轻杆组成的系统机械能守恒 B. 小球 A 运动到最低点时的速度大小为 C. 若小球A到最低点时，小环 B 的加速度大小为a，则此时小球A受到圆轨道的支持力大小为 D. 当小环B 速度最大时，轻杆对小球A的弹力大小为 【答案】ABC 【解析】 【详解】A．由于接触面均光滑， 小球A、小环B和轻杆组成的系统，只有重力做功，满足机械能守恒条件，系统机械能守恒，故A正确； B．小球 A 运动到最低点时B的速度为0，则有机械能守恒有 解得 故B正确； C．若小球A到最低点时，对B有 对A有 联立解得小球A受到圆轨道的支持力大小 故C正确； D．当小环B 速度最大时，小球B合力为0，此时杆弹力的竖直方向分力与B的重力2mg等大，故轻杆对小球B的弹力大小大于2mg，即轻杆对小球A的弹力大小大于2mg，故D错误。 故选ABC。 二、实验题（共14分） 11. 向心力实验装置和示意图如图甲、乙所示，可以用来探究影响向心力大小的因素，实验中可以用力传感器测出小物块在水平光滑的横杆上做圆周运动所需要的向心力大小，用光电门传感器辅助测量小物块转动的角速度。 （1）本实验所采用的实验探究方法与以下问题研究方法相同的是 ； A. 求匀变速直线运动的位移 B. “瞬时速度”概念的建立 C. 通过平面镜观察桌面的微小形变 D. 探究加速度与物体受力、物体质量关系 （2）实验时，测得挡光杆的宽度为3mm，某次旋转过程中挡光杆的旋转半径为0.20m，挡光杆经过光电门时的挡光时间 则砝码做圆周运动的角速度ω=______ rad/s （3）图丙中①②两条曲线为相同半径、不同质量的小物块的向心力与角速度的关系图线，由图丙可知，曲线①对应的砝码质量__________（填“大于”或“小于”）曲线②对应的砝码质量。 【答案】（1）D （2）12.5 （3）小于 【解析】 【小问1详解】 本实验所采用的探究方法是控制变量法，求匀变速直线运动的位移，采用的是微元累积法，“瞬时速度”概念的建立，采用的是极限思想方法，通过平面镜观察桌面的微小形变，采用了放大法的物理思想，探究加速度与物体受力、物体质量关系采用了控制变量法，故ABC错误；D正确。 故选D。 【小问2详解】 根据极短时间的平均速度等于瞬时速度，可知挡光杆处的线速度 由 可得砝码的角速度的表达式为 代入数据可得 【小问3详解】 若保持角速度和半径都不变，由牛顿第二定律有 可知半径相同，一定时，质量大的砝码需要的向心力大，所以曲线①对应的砝码质量小于曲线②对应的砝码质量。 12. 某同学利用重物自由下落来做“验证机械能守恒定律”的实验装置如图甲所示。 （1）在“验证机械能守恒定律”的实验中，有下列器材可供选择：其中不必要的器材有 （填器材前面的字母）。 A. 带夹子的铁架台 B. 电磁式打点计时器 C. 低压交流电源 D. 纸带 E. 带夹子的重物 F. 秒表 G. 天平 H. 刻度尺 （2）进行实验时，为保证测量的重物下落时初速度为零，应选 （填“A”或“B”）。 A. 先接通电源，再释放纸带 B. 先释放纸带，再接通电源。 （3）根据打出的纸带，选取纸带上连续打出的1、2、3、4四个点如图乙所示。已测出点1、2、3、4到打出的第一点0的距离分别为h₁、h₂、h₃、h₄，打点计时器的打点周期为T。代入所测数据，若在误差允许范围内能满足表达式=________，则可验证重物下落过程机械能守恒（用题目中已测出的物理量表示）。 （4）某同学作出了图像（图丙），则由图线得到的重力加速度g= ________ m/s2（结果保留三位有效数字）。 （5）大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是 。 A. 利用公式计算重物速度 B. 利用公式 计算重物速度 C. 存在空气阻力和摩擦阻力的影响 D. 没有采用多次实验取平均值的方法 【答案】（1）FG （2）A （3） （4）9.71 （5）C 【解析】 【小问1详解】 在验证机械能守恒的实验中，需要带夹子的铁架台、电磁式打点计时器、低压交流电源、纸带、带夹子的重物。验证动能增加量与重力势能的减小量是否相等，所以要测量重锤下降的高度和瞬时速度，测量下降高度和瞬时速度均需要刻度尺，不需要秒表，不必测量重锤的质量，也不需要天平。本题选不需要的，故选FG； 【小问2详解】 打点计时器的使用方法，必须先接通电源，后释放纸带，故选A。 【小问3详解】 重力减少量为 对应的动能增加量表达式 二者相等说明机械能守恒，即 化简得 【小问4详解】 据机械能守恒表达式 解得 斜率为 解得 【小问5详解】 在验证机械能守恒定律实验中，由于重锤下落需要克服空气阻力以及纸带和限位孔的摩擦阻力做功，所以重力势能减少量稍大于动能增加量，故选C。 三、计算题（共40分，解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不给分。有数字计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。） 13. 如图所示，AB为固定在竖直平面内的四分之一光滑圆弧轨道，其半径R=1m，轨道的B点与水平地面相切。质量m=0.5kg的小滑块从A点由静止释放，通过粗糙水平面BC滑上光滑固定曲面CD，恰能到达曲面最高点D。已知BC长L=2.5m，D到地面的高度h=0.5m， 重力加速度g取10m/s²。求： （1）滑块从A 运动到最低点 B时的速度大小； （2）最终滑块停止时距离C多远。 【答案】（1） （2）2.5m 【解析】 【小问1详解】 从A点到B点过程中，根据动能定理可得 解得滑块从A运动到最低点B时的速度大小 【小问2详解】 设BC段动摩擦因数为μ，因滑块恰能到达最高点D，则从A点到D点过程中，根据动能定理可得 解得滑块在水平面BC上动摩擦因数为 又由A点到最终停止的过程中，由能量守恒定律可知 解得 所以滑块最终停在B点，距C点2.5m。 14. 某同学在地球表面做如下实验，让小球A以竖直向上冲入半径为r的四分之一光滑圆弧管道，小球恰能到达M点。若地球的半径为R，引力常量为G，地球可视为质量分布均匀的球体，不考虑空气阻力的影响。 （1）求地球的密度； （2）若有一卫星绕地球做匀速圆周运动，其轨道平面与赤道共面，且轨道距地面的高度为R，某时刻该卫星通过赤道上某建筑物的正上方，求卫星下一次通过该建筑物正上方需要的时间。已知该卫星绕行方向与地球自转方向相同，地球自转角速度为。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 根据机械能守恒定律 解得 根据， 解得 【小问2详解】 根据 解得 根据 解得 15. 如图所示，倾角θ=37°的光滑且足够长的斜面固定在水平面上，在斜面顶端固定一个半径和质量不计的光滑定滑轮D，质量均为m=2kg的物体A和B用一劲度系数 k=240N/m的轻弹簧连接，物体B被位于斜面底端且垂直于斜面的挡板 P 挡住。用一不可伸长的轻绳跨过定滑轮使物体A与小环C连接，小环C的质量为M（未知），小环C穿过竖直固定的光滑细杆。当整个系统处于静止状态时，环C位于Q处，绳与细杆间的夹角α=53°，且物体B对挡板P的压力恰好为零。图中，轻弹簧和定滑轮右侧的绳均与斜面平行。现将环C移至位置R，并在系统稳定后由静止释放， g取。求： （1）小环C运动到位置Q的速率 v； （2）小环C从位置R运动至RQ中点N（图中未标出）过程中轻绳对小环C做的功。 【答案】（1）2m/s （2）1.2J 【解析】 【小问1详解】 先以AB组成的整体为研究对象，AB系统受到重力、支持力和绳子的拉力处于平衡状态；根据平衡条件得：绳子的拉力为T=2mgsinθ 解得T=24N 以C为研究对象，根据平衡条件得Tcos53°=Mg 解得M=1.44kg 环从位置R运动到Q位置的过程中，对小环C、弹簧和A组成的系统机械能守恒 其中：vA=vcosα， 两式联立可得v=2m/s 【小问2详解】 由题意，开始时B恰好对挡板没有压力，所以B受到重力、支持力和弹簧的拉力，弹簧处于伸长状态； 对B受力分析，则有：kΔx1=mgsinθ 解得弹簧的伸长量Δx1=0.05m R到S时，A下降的距离为xA=0.5m-0.5m×sin53°=0.1m 此时弹簧的压缩量Δx2=xA-Δx1=0.05m 由速度分解可知此时A的速度为零，从R运动到S的过程中，初末态的弹性势能相等 对于小环C、弹簧和A组成的系统机械能守恒有Mg∙RD∙cosα+mgxAsinθ=Ek 从位置R运动到位置S的过程中，对小环C由动能定理可知WT+Mg∙RD∙cosα=Ek 解得WT=1.2J 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $