精品解析：湖北省十堰市六县市一中教联体2024-2025学年高一下学期4月期中物理试题

2025年十堰市六县市区一中教联体4月联考 高一物理试卷 考试时间：2025年4月29日上午10：30——11：45 试卷满分：100分 一、选择题：本大题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，第8~10题有多项符合题目要求。每小题全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。 1. 如图所示，从倾角为θ的斜面上A点，以水平速度v0抛出一个小球，不计空气阻力，它落到斜面上B点时所用的时间为（　　） A. B. C. D. 2. 如图所示，一个小球沿竖直放置的光滑圆环形轨道内侧做完整的圆周运动，圆环的半径为R，关于小球的运动情况，以下说法正确的是（　　） A. 小球在最高点对轨道的压力为零 B. 小球在最低点对轨道的压力最大 C. 小球通过与圆心等高处，对轨道的压力为零 D. 如果小球恰好通过最高点，圆环的半径越大，小球在最低点对轨道的压力越小 3. 火星和地球都是太阳的行星，火星质量为地球质量的，火星半径为地球半径的，火星和地球绕太阳的运动均可视为匀速圆周运动，火星公转轨道半径与地球公转轨道半径的比值为，忽略火星和地球的自转，下列说法正确的是（　　） A. 火星表面与地球表面的重力加速度之比为 B. 地球的公转周期大于火星的公转周期 C. 火星的第一宇宙速度大于地球的第一宇宙速度 D. 火星和地球的向心加速度大小之比为 4. “双星系统”由相距较近的星球组成，每个星球的半径均远小于两者之间的距离，而且双星系统一般远离其他天体，它们在彼此的万有引力作用下，绕某一点做匀速圆周运动。如图所示，某一双星系统中A星球的质量为，B星球的质量为，它们球心之间的距离为L，引力常量为G，则下列说法正确的是（　　） A. B星球的轨道半径为 B. A星球运行的周期为 C. A星球和B星球的线速度大小之比为 D. 若在O点放一个质点，则它受到两星球的引力之和一定为零 5. 如图甲所示，质量为0.2kg的物体在水平向右的拉力F的作用下从A点由静止开始向右运动，F随位移x变化的图像如图乙所示。已知物体与地面间的动摩擦因数为0.15，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取，在运动过程中，下列说法正确的是（　　） A. 物体做加速度减小的加速运动，当拉力时，物体的速度最大 B. 拉力从1.8N减小到0.3N的过程中，拉力做的功为21J C. 物体的最大速度为 D. 物体运动的总位移为36m 6. 一辆新能源汽车在平直路面上启动，汽车在启动过程中的图像如图所示，段为直线。时汽车的速度大小且汽车达到额定功率，此后保持额定功率不变，（未知）时刻汽车的速度达到最大值，整个过程中，汽车受到的阻力不变，则下列说法正确的是（　　） A. 时间内，汽车的牵引力大小为 B. 汽车所受的阻力大小为 C. 若已知，则也不能求出时间内汽车运动的距离 D. 时间内，汽车的位移大小为720m 7. 为表彰在“理解复杂物理系统所作出的开创性贡献”，2021年诺贝尔物理学奖颁给了3位科学家。如图即为一个无序系统的模型：质量均为m的小球M、N用长度均为L的轻杆a、b连接，轻杆a的一端可绕固定轴O自由转动，轻杆b可绕小球M自由转动。先令两球与O点处于同一高度，静止释放系统，两球在竖直面内做无序运动。某时刻，系统达到图中虚线位置，轻杆a与竖直方向成角，小球N恰好到达与O点等高处，且其速度水平向右。已知重力加速度为g，不计一切阻力，下列说法正确的是（　　） A. 此时小球M的速度方向竖直向下 B. 该过程中，小球N的机械能守恒 C. 该过程中，轻杆a对小球M做的总功为 D. 该过程中，轻杆b对小球N做的总功为 8. 如图所示，水平圆盘绕过其圆心O的竖直轴匀速转动，圆盘上距离圆心O为r的位置有一个质量m的小物体（小物体可视为质点），小物体与圆盘间的动摩擦因数，小物体始终与圆盘保持相对静止，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取。下列说法中正确的是（　　） A. 若，圆盘的最大角速度为 B. 若，圆盘的最大转速为 C. 若圆盘角速度大小为，则r一定不大于4cm D. 若圆盘角速度大小为，则小物块的线速度不大于 9. “天问一号”探测器，2020年发射，2021年2月成功飞近火星……这在我国尚属首次。历时较长，过程复杂，假若将过程模拟简化，示意如图，圆形轨道Ⅰ为地球绕太阳公转的轨道，轨道半径为r，椭圆轨道Ⅱ为“天问一号”绕太阳公转的椭圆轨道，圆形轨道Ⅲ为火星绕太阳的公转轨道，轨道半径为1.5r；P是轨道Ⅱ与Ⅰ的公切点，Q为轨道Ⅱ与Ⅲ的公切点，不计火星引力、地球引力对轨道Ⅱ中探测器的影响。下列说法正确的是（　　） A. “天问一号”进入轨道Ⅱ后到达Q之前，速度逐渐增大 B. “天问一号”从P点运行到Q点时间小于1年 C. “天问一号”若一直在轨道Ⅱ上运行，则其经过Q点时的速度小于火星在轨道Ⅲ上经过Q点的速度 D. “天问一号”若一直在轨道Ⅱ上运行，则其经过Q点时的加速度小于火星在轨道Ⅲ上经过Q点的加速度 10. 一物块在高3.0 m、长5.0 m的斜面顶端从静止开始沿斜面下滑，其重力势能和动能随下滑距离s的变化如图中直线Ⅰ、Ⅱ所示，重力加速度取10 m/s2。则（　　） A. 物块下滑过程中机械能不守恒 B. 物块与斜面间的动摩擦因数为0.5 C. 物块下滑时加速度的大小为6.0 m/s2 D. 当物块下滑2.0 m时机械能损失了12 J 二、非选择题：本大题共5小题，共60分。其中13-15题解答时要求写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，若只有最后答案而无演算过程不得分：有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。 11. 利用生活中的器材同样也可以去探究圆周运动的规律。小华同学用铁架台、拴有细绳的小钢球、毫米刻度尺和停表等器材组装成如图所示的实验装置，用于探究影响圆锥摆周期的因素，其实验操作步骤如下： ①用毫米刻度尺测出摆长L（细绳固定悬点O′与小球球心的距离）。 ②给小球一个合适的初速度，使小球在图所示的水平面内做匀速圆周运动，用毫米刻度尺测出细绳悬点O′到圆轨迹平面的竖直高度h。 ③用停表测出小球做圆周运动的周期T。 ④小华同学猜测摆绳长度L、细绳悬点O′到圆轨迹平面的竖直高度h对小球做圆周运动的周期T有影响，于是他调节变量L和h，进行多次实验，得到数据并作图。 根据上述步骤完成下列问题： （1）小华同学用停表测得小球运动n圈的时间为t，则小球做圆周运动的角速度ω=______。 （2）小华同学在保持L不变，研究h对T的影响时，得到了图像（一条过原点的直线），说明在L不变时，h对T有影响。若直线的斜率是k，则当地的重力加速度g=______（用题中所给物理量的符号表示）。 （3）不考虑阻力影响，保持h不变，下列图中能反映T与L关系的图像是（　　） A. B. C. D. （4）在实际操作过程中，随着实验时间变长，小球角速度如何变化？______（变大、变小或不变）。 12. 甲同学利用如图1所示的装置做“验证机械能守恒定律”的实验。 （1）在实验过程中，下列实验操作和数据处理正确的是__________。 A．为了完成该实验，必须测出重锤的质量m B．释放重锤前，手捏住纸带上端并使纸带保持竖直 C．为测量计时器打下某点时重锤的速度v，需要先测量该点到起始点O的距离h，再根据公式计算重锤的速度v D．为计算重锤重力势能的减少量，可以用刻度尺测量某点到起始点O的距离h，利用公式计算重力势能的减少量 （2）选出一条清晰的纸带如图2所示，其中O点为打点计时器打下的第一个点（初速度视为0），A、B、C为三个计数点，打点计时器的工作频率为，A和B、B和C之间还各有四个计时点未画出。用刻度尺测得，，。已知重锤的质量为，当地的重力加速度。打点计时器打下计数点B时，重锤的速度大小为_________；从打下O到打下B点过程中重锤动能增加量_________J，重力势能减少量_________J。（计算结果均保留三位有效数字） 实验结论：在实验允许的误差范围内，重锤下落过程中机械能守恒。 （3）乙同学用如图3所示的装置也验证机械能守恒定律。不可伸长的细绳一端连接小球，另一端连接力传感器。由水平位置的A点静止释放小球后，向左摆动的过程中，力传感器记录了细绳上的拉力大小F随时间t的变化如图4所示。 测得小球质量m及传感器示数的最大值，只需要检验表达式_______________成立，即可证明小球从A点释放到最低点的过程中机械能守恒（用字母m、及重力加速度g表示）。 13. 已知某星球的半径，该星球表面的重力加速度g=8m/s2，引力常量。 （1）求该星球的平均密度； （2）若在该星球表面上水平抛出一个物体，使该物体不再落回该星球表面，则物体至少需要多大的初速度？ 14. 如图所示，质量不计硬直杆的两端分别固定质量均为m大小不计的小球A和B，它们可以绕光滑轴O在竖直面内自由转动。已知，，将杆从水平位置由静止释放（空气阻力不计，重力加速度为g），求： （1）在杆由水平位置转动到竖直位置过程中，系统重力做功； （2）在杆转动到竖直位置时，小球A、B的速度大小； （3）在杆转动到竖直位置时，轴对轻杆的弹力。 15. 如图所示，一轻质弹簧左端固定在光滑水平台面上，自然伸长时右端未到达平台边缘，平台右侧有一圆心角、半径的光滑圆弧轨道，圆弧轨道左端点与平台上表面的高度差，圆弧轨道最低点的切线水平且与水平传送带左端重合，传送带左右两端之间的长度，且以的速度逆时针方向转动。现用外力使质量的物块缓慢压缩弹簧至某位置，此时弹簧的弹性势能为，然后由静止释放物块，物块飞离平台后，恰好沿圆弧轨道左端点切线方向进入轨道。已知物块与传送带间的动摩擦因数，重力加速度g取，，，物块可看作质点。求： （1）物块进入圆弧轨道时的速度大小v； （2）弹簧的弹性势能； （3）物块在传送带上运动时因摩擦产生的热量Q。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2025年十堰市六县市区一中教联体4月联考 高一物理试卷 考试时间：2025年4月29日上午10：30——11：45 试卷满分：100分 一、选择题：本大题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，第8~10题有多项符合题目要求。每小题全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。 1. 如图所示，从倾角为θ的斜面上A点，以水平速度v0抛出一个小球，不计空气阻力，它落到斜面上B点时所用的时间为（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】设AB之间的距离为L，则：水平方向 竖直方向 联立解得 故选B。 2. 如图所示，一个小球沿竖直放置的光滑圆环形轨道内侧做完整的圆周运动，圆环的半径为R，关于小球的运动情况，以下说法正确的是（　　） A. 小球在最高点对轨道的压力为零 B. 小球在最低点对轨道的压力最大 C. 小球通过与圆心等高处，对轨道的压力为零 D. 如果小球恰好通过最高点，圆环半径越大，小球在最低点对轨道的压力越小 【答案】B 【解析】 【详解】A．小球要想能过最高点，满足的临界条件是只有重力提供向心力，即 解得 此时小球对轨道的压力为0；若，向心力方程为 此时小球对轨道的压力不为0。即小球在最高点若只有重力提供向心力则小球在最高点对轨道的压力可以是0，其他情况压力都不为零，故A错误； B．小球在最低点，向心力方程为 解得 小球在最低点时速度最大，所以受到的支持力最大，则小球对轨道的压力最大，故B正确； C．小球通过与圆心等高处时，向心力由轨道对小球的支持力提供，向心力方程为 由于，因此，根据牛顿第三定律可知，小球对轨道的压力也不为零。故C错误； D．如果小球恰好通过最高点，满足的临界条件是只有重力提供向心力，即 解得 从最高点到最低点，对小球列动能定理方程有 解得 小球在最低点，向心力方程 解得 可见，与圆环半径无关，根据牛顿第三定律可知，小球在最低点对轨道的压力也与半径无关，故D错误。 故选B。 3. 火星和地球都是太阳的行星，火星质量为地球质量的，火星半径为地球半径的，火星和地球绕太阳的运动均可视为匀速圆周运动，火星公转轨道半径与地球公转轨道半径的比值为，忽略火星和地球的自转，下列说法正确的是（　　） A. 火星表面与地球表面的重力加速度之比为 B. 地球的公转周期大于火星的公转周期 C. 火星的第一宇宙速度大于地球的第一宇宙速度 D. 火星和地球的向心加速度大小之比为 【答案】A 【解析】 【详解】A．根据 行星表面的重力加速度 所以火星表面与地球表面的重力加速度之比为 A正确； B．根据 可得 火星公转轨道半径大于地球公转轨道半径，所以火星的公转周期大于地球的公转周期，B错误； C．根据万有引力提供向心力有 可得第一宇宙速度 因此火星的第一宇宙速度小于地球的第一宇宙速度， C错误； D．根据牛顿第二定律 可得 火星和地球的向心加速度大小之比为 D错误。 故选A。 4. “双星系统”由相距较近的星球组成，每个星球的半径均远小于两者之间的距离，而且双星系统一般远离其他天体，它们在彼此的万有引力作用下，绕某一点做匀速圆周运动。如图所示，某一双星系统中A星球的质量为，B星球的质量为，它们球心之间的距离为L，引力常量为G，则下列说法正确的是（　　） A. B星球的轨道半径为 B. A星球运行的周期为 C. A星球和B星球的线速度大小之比为 D. 若在O点放一个质点，则它受到两星球的引力之和一定为零 【答案】B 【解析】 【详解】A．由于两星球的周期相同，则它们的角速度也相同，设两星球运行的角速度为，根据牛顿第二定律，对A星球有 对B星球有 得 又 得 故A错误； B．根据 解得周期 故B正确； C．A星球和B星球的线速度大小之比 故C错误； D．O点处的质点受到B星球的万有引力 受到A星球的万有引力 故质点受到两星球的引力之和不为零，故D错误。 故选B。 5. 如图甲所示，质量为0.2kg的物体在水平向右的拉力F的作用下从A点由静止开始向右运动，F随位移x变化的图像如图乙所示。已知物体与地面间的动摩擦因数为0.15，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取，在运动过程中，下列说法正确的是（　　） A. 物体做加速度减小的加速运动，当拉力时，物体的速度最大 B. 拉力从1.8N减小到0.3N的过程中，拉力做的功为21J C. 物体的最大速度为 D. 物体运动的总位移为36m 【答案】D 【解析】 【详解】A．物体的最大静摩擦力为 根据图乙可知，当拉力大于最大静摩擦力时，物体向右加速运动，当拉力与最大静摩擦力平衡时，合力为0，物体速度达到最大值，故A错误； B．根据数学函数规律可知，拉力等于0.3N时，对应位移为10m，图像中，图像与横坐标所围几何图形的面积表示功，则拉力从1.8N减小到0.3N的过程中，拉力的功为 故B错误； C．结合上述可知，拉力等于0.3N时，物体速度达到最大值，根据动能定理有 其中 解得 故C错误； D．整个过程中拉力做功为 由动能定理有 解得 故D正确。 故选D。 6. 一辆新能源汽车在平直路面上启动，汽车在启动过程中的图像如图所示，段为直线。时汽车的速度大小且汽车达到额定功率，此后保持额定功率不变，（未知）时刻汽车的速度达到最大值，整个过程中，汽车受到的阻力不变，则下列说法正确的是（　　） A. 时间内，汽车的牵引力大小为 B. 汽车所受的阻力大小为 C. 若已知，则也不能求出时间内汽车运动的距离 D. 时间内，汽车的位移大小为720m 【答案】B 【解析】 【详解】B．汽车的最大速度 汽车所受的阻力大小为 故B正确； A．时间内，汽车做匀加速直线运动，牵引力不变，由 解得 故A错误； D．图像与坐标轴围成的面积表示位移，时间内，汽车的位移大小为 故D错误； C．设汽车在时间内位移为，时间内对汽车由动能定理得 时间内，对汽车由动能定理得 又 所以 上式中除、外都是已知量或可求量，若已知，则可以求出时间内汽车运动的距离，故若已知，可求出时间内汽车运动的距离，C错误。 故选B。 7. 为表彰在“理解复杂物理系统所作出的开创性贡献”，2021年诺贝尔物理学奖颁给了3位科学家。如图即为一个无序系统的模型：质量均为m的小球M、N用长度均为L的轻杆a、b连接，轻杆a的一端可绕固定轴O自由转动，轻杆b可绕小球M自由转动。先令两球与O点处于同一高度，静止释放系统，两球在竖直面内做无序运动。某时刻，系统达到图中虚线位置，轻杆a与竖直方向成角，小球N恰好到达与O点等高处，且其速度水平向右。已知重力加速度为g，不计一切阻力，下列说法正确的是（　　） A. 此时小球M的速度方向竖直向下 B. 该过程中，小球N的机械能守恒 C. 该过程中，轻杆a对小球M做的总功为 D. 该过程中，轻杆b对小球N做的总功为 【答案】D 【解析】 【详解】A．细杆a的一端可绕固定点O自由转动，则M点的速度方向始终与杆a垂直，则此时刻小球M的速度方向不是竖直向下，故A错误； B.该过程中，小球MN的系统的机械能守恒，但是N的机械能不守恒，选项B错误； C．设此时刻小球M、N速度大小分别为vM、vN，如图所示，M的速度方向始终与杆a垂直，根据运动的分解有 vNsinθ=vMcos（90°-2θ） 解得vN =vM 由系统的机械能守恒，则有 解得 方向向右下方，与水平方向的夹角为30°。 方向水平向右。 该过程中，对M球由动能定理可得 解得两个杆对M做功之和 对N球由动能定理可得 选项C错误，D正确。 故选D。 8. 如图所示，水平圆盘绕过其圆心O的竖直轴匀速转动，圆盘上距离圆心O为r的位置有一个质量m的小物体（小物体可视为质点），小物体与圆盘间的动摩擦因数，小物体始终与圆盘保持相对静止，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取。下列说法中正确的是（　　） A. 若，圆盘的最大角速度为 B. 若，圆盘的最大转速为 C. 若圆盘角速度大小为，则r一定不大于4cm D. 若圆盘角速度大小为，则小物块的线速度不大于 【答案】AC 【解析】 【详解】AB．若，最大静摩擦提供向心力，有 解得圆盘的最大角速度为 圆盘的最大转速为 故A正确，B错误； CD．若圆盘角速度大小为，最大静摩擦提供向心力，有 解得r最大值为 此时小物块的线速度为 故C正确，D错误。 故选AC。 9. “天问一号”探测器，2020年发射，2021年2月成功飞近火星……这在我国尚属首次。历时较长，过程复杂，假若将过程模拟简化，示意如图，圆形轨道Ⅰ为地球绕太阳公转的轨道，轨道半径为r，椭圆轨道Ⅱ为“天问一号”绕太阳公转的椭圆轨道，圆形轨道Ⅲ为火星绕太阳的公转轨道，轨道半径为1.5r；P是轨道Ⅱ与Ⅰ的公切点，Q为轨道Ⅱ与Ⅲ的公切点，不计火星引力、地球引力对轨道Ⅱ中探测器的影响。下列说法正确的是（　　） A. “天问一号”进入轨道Ⅱ后到达Q之前，速度逐渐增大 B. “天问一号”从P点运行到Q点的时间小于1年 C. “天问一号”若一直在轨道Ⅱ上运行，则其经过Q点时的速度小于火星在轨道Ⅲ上经过Q点的速度 D. “天问一号”若一直在轨道Ⅱ上运行，则其经过Q点时的加速度小于火星在轨道Ⅲ上经过Q点的加速度 【答案】BC 【解析】 【详解】A．“天问一号”从P点运行到Q点的过程中，由近日点到远日点，万有引力与速度的夹角大于90°，万有引力对其做负功，动能减小，所以速度逐渐减小，故A错误； B．根据开普勒第三定律可得 因为，且，故 （年） （年） 由于小于两年，“天问一号”从P点运行到Q点的时间为，故从P点运行到Q点的时间小于一年，故B正确； C．要让“天问一号”从轨道Ⅱ上变到轨道Ⅲ上，需要在轨道Ⅱ的Q点加速，所以在轨道Ⅱ上运行经过Q点的速度小于在轨道Ⅲ上运行经过Q点的速度，故C正确； D．“天问一号”在轨道Ⅲ上运动到Q点时与飞船在轨道Ⅱ上运动到Q点时受到的万有引力大小相等，根据牛顿第二定律可知加速度必定相等，故D错误。 故选BC。 10. 一物块在高3.0 m、长5.0 m的斜面顶端从静止开始沿斜面下滑，其重力势能和动能随下滑距离s的变化如图中直线Ⅰ、Ⅱ所示，重力加速度取10 m/s2。则（　　） A. 物块下滑过程中机械能不守恒 B. 物块与斜面间的动摩擦因数为0.5 C. 物块下滑时加速度的大小为6.0 m/s2 D. 当物块下滑2.0 m时机械能损失了12 J 【答案】AB 【解析】 【详解】A．下滑5m的过程中，重力势能减少30J，动能增加10J，减小的重力势能并不等与增加的动能，所以机械能不守恒，A正确； B．斜面高3m、长5m，则斜面倾角为θ＝37°。令斜面底端为零势面，则物块在斜面顶端时的重力势能 mgh＝30J 可得质量 m＝1kg 下滑5m过程中，由功能原理，机械能的减少量等于克服摩擦力做的功 μmg·cosθ·s＝20J 求得 μ＝0.5 B正确； C．由牛顿第二定律 mgsinθ－μmgcosθ＝ma 求得 a＝2m/s2 C错误； D．物块下滑2.0m时，重力势能减少12J，动能增加4J，所以机械能损失了8J，D选项错误。 故选AB。 二、非选择题：本大题共5小题，共60分。其中13-15题解答时要求写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，若只有最后答案而无演算过程不得分：有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。 11. 利用生活中的器材同样也可以去探究圆周运动的规律。小华同学用铁架台、拴有细绳的小钢球、毫米刻度尺和停表等器材组装成如图所示的实验装置，用于探究影响圆锥摆周期的因素，其实验操作步骤如下： ①用毫米刻度尺测出摆长L（细绳固定悬点O′与小球球心的距离）。 ②给小球一个合适的初速度，使小球在图所示的水平面内做匀速圆周运动，用毫米刻度尺测出细绳悬点O′到圆轨迹平面的竖直高度h。 ③用停表测出小球做圆周运动的周期T。 ④小华同学猜测摆绳长度L、细绳悬点O′到圆轨迹平面的竖直高度h对小球做圆周运动的周期T有影响，于是他调节变量L和h，进行多次实验，得到数据并作图。 根据上述步骤完成下列问题： （1）小华同学用停表测得小球运动n圈的时间为t，则小球做圆周运动的角速度ω=______。 （2）小华同学在保持L不变，研究h对T的影响时，得到了图像（一条过原点的直线），说明在L不变时，h对T有影响。若直线的斜率是k，则当地的重力加速度g=______（用题中所给物理量的符号表示）。 （3）不考虑阻力的影响，保持h不变，下列图中能反映T与L关系的图像是（　　） A. B. C. D. （4）在实际操作过程中，随着实验时间变长，小球的角速度如何变化？______（变大、变小或不变）。 【答案】（1） （2） （3）A （4）变小 【解析】 【小问1详解】 小球做圆周运动的角速度为 【小问2详解】 设绳与竖直方向的夹角为α，根据牛顿第二定律有 所以 根据题意可知 所以 【小问3详解】 由以上分析可知 即小球做圆周运动的周期与L无关。 故选A。 【小问4详解】 由于 在实际操作过程中，由于小球受空气阻力影响，小球转动过程中与悬点间的高度h不断增大，所以角速度不断减小。 12. 甲同学利用如图1所示的装置做“验证机械能守恒定律”的实验。 （1）在实验过程中，下列实验操作和数据处理正确的是__________。 A．为了完成该实验，必须测出重锤的质量m B．释放重锤前，手捏住纸带的上端并使纸带保持竖直 C．为测量计时器打下某点时重锤的速度v，需要先测量该点到起始点O的距离h，再根据公式计算重锤的速度v D．为计算重锤重力势能的减少量，可以用刻度尺测量某点到起始点O的距离h，利用公式计算重力势能的减少量 （2）选出一条清晰的纸带如图2所示，其中O点为打点计时器打下的第一个点（初速度视为0），A、B、C为三个计数点，打点计时器的工作频率为，A和B、B和C之间还各有四个计时点未画出。用刻度尺测得，，。已知重锤的质量为，当地的重力加速度。打点计时器打下计数点B时，重锤的速度大小为_________；从打下O到打下B点过程中重锤动能增加量_________J，重力势能减少量_________J。（计算结果均保留三位有效数字） 实验结论：在实验允许的误差范围内，重锤下落过程中机械能守恒。 （3）乙同学用如图3所示的装置也验证机械能守恒定律。不可伸长的细绳一端连接小球，另一端连接力传感器。由水平位置的A点静止释放小球后，向左摆动的过程中，力传感器记录了细绳上的拉力大小F随时间t的变化如图4所示。 测得小球质量m及传感器示数的最大值，只需要检验表达式_______________成立，即可证明小球从A点释放到最低点的过程中机械能守恒（用字母m、及重力加速度g表示）。 【答案】 ①. BD ②. 2.00 ③. 2.00 ④. 2.06 ⑤. 【解析】 【详解】（1）[1]A．该实验要验证的关系 两边都有m，则不需要测出重锤的质量m，选项A错误； B．释放重锤前，手捏住纸带的上端并使纸带保持竖直，选项B正确； C．若用公式计算重锤的速度v，就等于间接用了机械能守恒定律，这样就失去了验证的意义，选项C错误； D．为计算重锤重力势能的减少量，可以用刻度尺测量某点到起始点O的距离h，利用公式计算重力势能的减少量，选项D正确。 故选BD。 （2）[2]相邻计时点之间还各有四个计时点未画出，则T=0.1s，打点计时器打下计数点B时，重锤的速度大小为 [3]从打下O到打下B点过程中重锤动能增加量 [4]重力势能减少量 （3）[5]小球摆到最低点时速度最大，则 若机械能守恒，则 可得 Fm=3mg 13. 已知某星球的半径，该星球表面的重力加速度g=8m/s2，引力常量。 （1）求该星球的平均密度； （2）若在该星球表面上水平抛出一个物体，使该物体不再落回该星球表面，则物体至少需要多大的初速度？ 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 由 星球体积 星球的平均密度 代入数据得 【小问2详解】 要从该星球上抛出一个物体，使该物体不再落回星球，物体的最小速度为，必须满足 解得 14. 如图所示，质量不计的硬直杆的两端分别固定质量均为m大小不计的小球A和B，它们可以绕光滑轴O在竖直面内自由转动。已知，，将杆从水平位置由静止释放（空气阻力不计，重力加速度为g），求： （1）在杆由水平位置转动到竖直位置过程中，系统重力做功； （2）在杆转动到竖直位置时，小球A、B的速度大小； （3）在杆转动到竖直位置时，轴对轻杆的弹力。 【答案】（1） （2） （3）（方向竖直向上） 【解析】 【小问1详解】 在杆由水平位置转动到竖直位置过程中，系统重力做功 【小问2详解】 设杆转动到竖直位置时，小球的速度大小分别为，杆旋转的角速度为，小球和及杆组成的系统机械能守恒，则有 又 联立解得 【小问3详解】 在杆转动到竖直位置时，对小球A、B分别有， 解得（方向竖直向上），（方向竖直向上） 由牛顿第三定定律得（方向竖直向下） （方向竖直向下） 对轻杆受力分析，轴对轻杆的弹力（方向竖直向上）。 15. 如图所示，一轻质弹簧左端固定在光滑水平台面上，自然伸长时右端未到达平台边缘，平台右侧有一圆心角、半径的光滑圆弧轨道，圆弧轨道左端点与平台上表面的高度差，圆弧轨道最低点的切线水平且与水平传送带左端重合，传送带左右两端之间的长度，且以的速度逆时针方向转动。现用外力使质量的物块缓慢压缩弹簧至某位置，此时弹簧的弹性势能为，然后由静止释放物块，物块飞离平台后，恰好沿圆弧轨道左端点切线方向进入轨道。已知物块与传送带间的动摩擦因数，重力加速度g取，，，物块可看作质点。求： （1）物块进入圆弧轨道时的速度大小v； （2）弹簧弹性势能； （3）物块在传送带上运动时因摩擦产生的热量Q。 【答案】（1）5m/s；（2）9J；（3）64J 【解析】 【详解】（1）小球平抛运动，竖直方向有 根据运动的合成与分解有 解得 （2）根据机械能守恒定律有 解得 （3）设物块进入传送带时的速度为，则由动能定理有 解得 物块速度减为0的过程运动的位移 物块在传送带上减速到0的运动时间为，则有 解得 该过程传送带位移 此过程产生的热量 当物块反向速度达到时，相对传送带静止，物块反向加速过程有 解得 位移 这段时间内传送带的位移 该过程产生的热量 摩擦产生的总热量 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$