精品解析：海南省海口市琼山区海南中学2024-2025学年高一下学期4月期中物理试题

海南省海口市琼山区海南中学2024-2025学年高一下学期4月期中 物理试题 一、单选题 1. 我国古代的天文学著作《甘石星经》中记载了金、木、水、火、土五大行星的运行情况及规律，即使与现在的观察结果来比对，仍然是相当准确的。关于五大行星的运行情况，下列说法正确的是（ ） A. 均绕地球运行，做匀速圆周运动 B. 均绕太阳运行，且到太阳的距离始终不变 C. 均绕太阳运行，且运行轨道是椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上 D. 均绕太阳运行，且运行轨道是椭圆，太阳位于椭圆的中心 2. 下列关于运动的说法正确的是（　　） A. 曲线运动一定是变速运动，但不可能是匀变速运动 B. 两个互成角度的匀变速直线运动的合运动一定是匀变速直线运动 C. 做平抛运动的物体，在相同时间内速度的变化量相同 D. 匀速圆周运动的向心力指向圆心，但非匀速圆周运动的向心力不一定指向圆心 3. 如图所示，质量为1kg的小球（视为质点）从距桌面高度为1.2m处的A点下落到水平地面上的B点，与地面碰撞后恰好能上升到与桌面等高的C点，C点距地面的高度为0.8m。重力加速度大小g取下列说法错误的是（　　） A. 在小球从A点经B点运动到C点的过程中，重力对小球做的功为28J B. 在小球从B 点运动到C点的过程中，重力对小球做的功为-8J C. 以桌面为重力势能的参考平面，小球在 A 点时的重力势能为12J D. 以桌面为重力势能的参考平面，小球在 B 点时的重力势能为-8J 4. 鸿鹄卫星是我国的一颗近地卫星，离地高度约为500km。若此卫星绕地球做匀速圆周运动，则其（　　） A. 发射速度小于 B. 与月球相比，周期更大 C. 与同步卫星相比，角速度更小 D. 与赤道上的建筑物相比，向心加速度更大 5. 如图所示，在“嫦娥”探月工程中，设月球半径为，月球表面的重力加速度为。飞船在半径为的圆形轨道Ⅰ上运动，到达轨道的点时点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达轨道Ⅱ的近月点时，再次点火进入近月轨道Ⅲ绕月做圆周运动，则（　　） A. 飞船在轨道Ⅰ、Ⅲ上运行的周期之比为 B. 飞船在轨道Ⅲ的运行速率大于 C. 飞船在轨道Ⅰ上经过处加速度小于在轨道Ⅱ上经过处的加速度 D. 飞船在轨道Ⅰ上经过处的运行速率小于飞船在轨道Ⅱ上经过处的运行速率 6. 如图所示，在倾角为的斜面上，质量为的物块受到沿斜面向上的恒力的作用，沿斜面以速度匀速上升了高度。已知物块与斜面间的动摩擦因数为、重力加速度为。关于上述过程，下列说法正确的是（　　） A. 合力对物块做功为恒力与摩擦力对物块做功之和 B. 合力对物块做功为 C. 摩擦力对物块做功为 D. 恒力与摩擦力对物块做功之和为 7. 设地球自转周期为T，质量为M，引力常量为G。假设地球可视为质量均匀分布的球体，半径为R。同一物体在南极和赤道水平面上静止时所受到的支持力之比为（　　） A. B. C. D. 二、多选题 8. 如图所示，在时质量的小球自高的平台上以的初速度水平抛出，运动后，突然受到大小恒为的水平向右的风力作用，最后落至水平地面，不计空气阻力，重力加速度取。则以下说法正确的是（　　） A. 小球从抛出至落地的时间大于 B. 落地瞬间小球速度大小 C. 从抛出至落地的过程中，小球的机械能增加 D. 小球受到风力作用后，在落地前做匀变速曲线运动 9. 低空经济是以低空空域为依托，以通用航空产业为主导，以各种有人驾驶和无人驾驶航空器的各类飞行活动为牵引，辐射带动相关领域融合发展的综合性经济形态。如图所示，一无人机正在运送快递，无人机可以垂直起降，也可以快速前进。无人机在竖直匀速上升的过程中，下列说法正确的是（　　） A. 无人机对快递做正功 B. 重力对快递做负功 C. 空气阻力对快递做正功 D. 合力对快递做负功 10. 如图所示，物体A和B分别用不可伸长的轻绳连接跨过定滑轮（不计摩擦）。当用水平力F拉物体B水平向右做匀速直线运动的过程中（　　） A. 物体A也做匀速直线运动 B. 绳子的拉力始终大于物体A所受的重力 C. 物体A的速率小于物体B的速率 D. 拉力F保持不变 11. 如图所示，P、Q恒星构成的双星系统，一颗质量为m，另一颗质量为2m，两星均视为质点且距离保持不变，均绕它们连线上的O点做匀速圆周运动。轨道平面上的观测点F相对于O点静止，连续两次出现P、Q与O、F共线的时间间隔为t。仅考虑双星间的万有引力，引力常量为G。则（　　） A. 恒星Q的质量为2m B. 恒星P圆周运动的角速度为 C. 任意时间内两星与O点的连线扫过的面积相等 D. 恒星P、Q之间的距离为 12. 复兴号电力动车组是由中国铁路总公司牵头组织研制，具有完全自主知识产权，达到世界先进水平电力动车组的统称，其中由CR400系列担当的部分车次是世界上商业运营时速最高的动车组列车。若某“复兴号”列车的额定功率为，列车的质量为，列车在水平路面上行驶时，阻力是车重的k倍，。列车在水平轨道上行驶，受到的阻力保持不变，重力加速度g取。下列选项正确的是（　　） A. 若列车保持额定功率行驶，当列车行驶速度为20m/s时，列车的加速度大小为 B. 列车保持额定功率行驶，列车能达到的最大速度100m/s C. 若列车由静止开始，保持以的加速度做匀加速运动的最长时间为40s D. 若列车由静止开始，保持以的加速度做匀加速运动则25秒末列车的瞬时功率为 13. 如图所示，用长为L的轻绳（轻绳不可伸长）连接的A、B两物块（均可视为质点）放置在绕竖直轴转动的水平圆盘上，A、B连线的延长线过圆盘的圆心O，A与圆心O的距离也为L，A、B两物块的质量均为m，与圆盘间的动摩擦因数均为μ，物块与圆盘间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，A、B始终相对圆盘静止，则下列说法正确的是（　　） A. A、B所受的摩擦力一定相等 B. 是物块开始滑动临界角速度 C. 轻绳最大弹力为 D. 当时，A所受摩擦力的大小为 三、实验题 14. 图示装置为“向心力演示器”，已知挡板B、C到左右塔轮中心轴的距离相等，A到左塔轮中心轴距离是B到左塔轮中心轴距离的2倍，皮带连接的左右每层变速塔轮对应的半径之比均已知。某实验小组用此装置来探究向心力的决定因素。 （1）如果要探究向心力与角速度的关系，则应该将质量相同的小球分别放在挡板________（填“A、B”，“A、C”或“B、C”）处，并且确保左右变速塔轮的半径________（填“相同”或“不同”）。 （2）某兴趣小组用图甲所示的装置探究圆周运动向心力的大小与质量、线速度和半径之间的关系。不计摩擦的水平直杆固定在竖直转轴上，竖直转轴可以随转速可调的电动机一起转动，套在水平直杆上的滑块，通过细线与固定在竖直转轴上的力传感器相连接。水平直杆的另一端到竖直转轴的距离为R的边缘处安装了宽度为d的遮光片，光电门可以测出遮光片经过光电门所用的时间。 为了探究滑块向心力的大小与运动半径的关系，需要控制________（选填“质量和线速度”、“质量和半径”、“线速度和半径”）保持不变。 （3）由图甲可知，滑块的角速度________（选填“大于”、“小于”和“等于”）遮光片的角速度。若某次实验中滑块到竖直转轴的距离为r，测得遮光片的挡光时间为，则滑块的线速度表达式v=________（用、d、R、r表示）。 （4）兴趣小组保持滑块质量和运动半径不变，探究向心力F与线速度的关系时，以F为纵坐标，以为横坐标，根据测量数据作一条倾斜直线如题图乙所示，已测得遮光片的宽度d=0.01m，遮光片到竖直转轴的距离R=0.3m，滑块的质量m=0.15kg，则滑块到竖直转轴的距离r=________m。 15. 某物理小组做“探究平抛运动的特点”的实验： （1）采用如图所示的实验装置，实验时需要下列哪个器材______。 A．弹簧秤 B．重锤线 C．打点计时器 （2）在该实验中，下列说法正确的是______。 A．斜槽轨道必须光滑 B．斜槽轨道末端可以不水平 C．应使小球每次从斜槽上相同的位置由静止释放 D．将描出点用刻度尺连成折线 （3）若用频闪摄影方法来验证小球在平抛过程中水平方向是匀速运动，记录下如图所示的频闪照片。在测得，，，后，需要验证的关系是______。用（，，，表示） （4）在另一次实验中将白纸换成方格纸，每个格的边长为L，重力加速度为g，通过频闪照相机，记录了小球在运动途中的三个位置，如图所示，则与照相机的闪光频率对应的周期为______，该小球做平抛运动的初速度为______。 四、解答题 16. 假设你是一名中国宇航员，在未来的某一天，你登上了月球，并在月球表面做了如下实验：你将一个质量为m的小球在距地面高为h处自由释放，经过时间t落地。已知引力常量为G，月球的半径为R。求 （1）月球表面的重力加速度g； （2）月球的质量M； （3）月球的第一宇宙速度。 17. 如图所示，半径为的半球形陶罐，固定在可以绕竖直轴旋转的水平转台上，转台转轴与过陶罐球心O的对称轴重合。转台以一定角速度匀速旋转，一质量为的小物块落入陶罐内，经过一段时间后，小物块随陶罐一起转动且相对罐壁静止，它和O点的连线与之间的夹角为，重力加速度为。 （1）若，小物块受到的摩擦力恰好为0，求； （2）当时，小物块仍与罐壁相对静止，求小物块受到摩擦力f的方向和大小？ （3）若小物块与陶罐的动摩擦因数为，求陶罐转动的角速度的范围？ 18. 如图所示，半径为R=1m的圆弧形轨道BCD竖直固定在水平地面上，D为其最高点，C为其最低点，O为其圆心，倾斜轨道AB与圆弧轨道相切与B点，倾斜轨道与水平地面的夹角θ=37°。质量m=1kg的小球由倾斜轨道某处滑下，重力加速度g=10m/s²，sin37°=0.6。 （1）若小球恰好能通过D点，小球从倾斜轨道刚进入圆弧轨道上时（刚刚过B点）对轨道的压力比通过D点对轨道的压力大54N，求小球在B点的速度大小； （2）若小球能到达D点，请判断小球能否落到B点，若能，计算小球到达D点的速度大小，若不能，请说明理由； （3）改变小球释放的高度使其以不同速度从D点水平抛出并落到倾斜轨道上，为了使其落到倾斜轨道上的速度最小，求小球在D点速度大小。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 海南省海口市琼山区海南中学2024-2025学年高一下学期4月期中 物理试题 一、单选题 1. 我国古代的天文学著作《甘石星经》中记载了金、木、水、火、土五大行星的运行情况及规律，即使与现在的观察结果来比对，仍然是相当准确的。关于五大行星的运行情况，下列说法正确的是（ ） A. 均绕地球运行，做匀速圆周运动 B. 均绕太阳运行，且到太阳的距离始终不变 C. 均绕太阳运行，且运行轨道是椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上 D. 均绕太阳运行，且运行轨道是椭圆，太阳位于椭圆的中心 【答案】C 【解析】 【详解】A．五大行星的均绕太阳运行，由开普勒第一定律可知它们的轨道为椭圆，不非做匀速圆周运动，故A错误； B．由开普勒第一定律，五大行星的均绕太阳运行，因它们的轨道为椭圆，它们到太阳的距离在不断变化，故B错误； CD．根据开普勒第一定律，可知行星绕太阳运行的轨道是椭圆，太阳不在椭圆的中心，而是在椭圆的一个焦点上，故C正确，D错误。 故选C。 2. 下列关于运动的说法正确的是（　　） A. 曲线运动一定是变速运动，但不可能是匀变速运动 B. 两个互成角度的匀变速直线运动的合运动一定是匀变速直线运动 C. 做平抛运动的物体，在相同时间内速度的变化量相同 D. 匀速圆周运动的向心力指向圆心，但非匀速圆周运动的向心力不一定指向圆心 【答案】C 【解析】 【详解】A．曲线运动的加速度可能恒定不变，可能是匀变速运动，比如平抛运动，故A错误； B．两个互成角度匀变速直线运动的合运动，如果合速度方向与合加速度方向不在同一直线上，则合运动不是匀变速直线运动，故B错误； C．做平抛运动的物体，加速度为重力加速度，根据 可知在相同时间内速度的变化量相同，故C正确； D．所有圆周运动的向心力都指向圆心，故D错误。 故选C。 3. 如图所示，质量为1kg的小球（视为质点）从距桌面高度为1.2m处的A点下落到水平地面上的B点，与地面碰撞后恰好能上升到与桌面等高的C点，C点距地面的高度为0.8m。重力加速度大小g取下列说法错误的是（　　） A. 在小球从A点经B点运动到C点的过程中，重力对小球做的功为28J B. 在小球从B 点运动到C点的过程中，重力对小球做的功为-8J C. 以桌面为重力势能的参考平面，小球在 A 点时的重力势能为12J D. 以桌面为重力势能的参考平面，小球在 B 点时的重力势能为-8J 【答案】A 【解析】 【详解】A．在小球从A点经B点运动到C点的过程中，重力对小球做的功为 故A错误，满足题意要求； B．在小球从B 点运动到C点的过程中，重力对小球做的功为 故B正确，不满足题意要求； C．以桌面为重力势能的参考平面，小球在 A 点时的重力势能为 故C正确，不满足题意要求； D．以桌面为重力势能的参考平面，小球在 B 点时的重力势能为 故D正确，不满足题意要求。 故选A。 4. 鸿鹄卫星是我国的一颗近地卫星，离地高度约为500km。若此卫星绕地球做匀速圆周运动，则其（　　） A. 发射速度小于 B. 与月球相比，周期更大 C. 与同步卫星相比，角速度更小 D. 与赤道上的建筑物相比，向心加速度更大 【答案】D 【解析】 【详解】A．第一宇宙速度7.9km/s是最小的发射速度，所以卫星的发射速度大于7.9km/s，故A错误； B．因月球轨道半径大于卫星的轨道半径，根据开普勒第三定律可知月球围绕地球做圆周运动的周期大于此卫星围绕地球做圆周运动的周期，故B错误； C．根据万有引力提供向心力，有 解得 因同步卫星的轨道半径大于此卫星的轨道半径，所以同步卫星的角速度小于此卫星的角速度，故C错误； D ．因同步卫星的角速度与地球自转的角速度相等，由上分析可知此卫星的角速度大于赤道上的建筑物的角速度，赤道上的建筑物到地心的距离小于此卫星到地心的距离，根据向心加速度公式 可得此卫星的向心加速度大于赤道上的建筑物的向心加速度，故D正确。 故选D。 5. 如图所示，在“嫦娥”探月工程中，设月球半径为，月球表面的重力加速度为。飞船在半径为的圆形轨道Ⅰ上运动，到达轨道的点时点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达轨道Ⅱ的近月点时，再次点火进入近月轨道Ⅲ绕月做圆周运动，则（　　） A. 飞船在轨道Ⅰ、Ⅲ上运行的周期之比为 B. 飞船在轨道Ⅲ的运行速率大于 C. 飞船在轨道Ⅰ上经过处的加速度小于在轨道Ⅱ上经过处的加速度 D. 飞船在轨道Ⅰ上经过处的运行速率小于飞船在轨道Ⅱ上经过处的运行速率 【答案】A 【解析】 【详解】A．飞船在轨道Ⅰ、Ⅲ上的轨道半径分别为和，根据开普勒第三定律可知 解得飞船在轨道Ⅰ、Ⅲ上运行的周期之比为 故A正确； B．飞船在轨道Ⅲ上绕月球表面飞行，重力提供向心力 解得飞船在轨道Ⅲ的运行速率为 故B错误； C．根据牛顿第二定律可得 解得 由于、都相同，故飞船在轨道Ⅰ上经过处的加速度等于在轨道Ⅱ上经过处的加速度，故C错误； D．飞船在点，由轨道Ⅰ变轨到轨道Ⅱ，做近心运动，需要减速，故飞船在轨道Ⅰ上经过处的运行速率大于飞船在轨道Ⅱ上经过处的运行速率，故D错误。 故选A。 6. 如图所示，在倾角为的斜面上，质量为的物块受到沿斜面向上的恒力的作用，沿斜面以速度匀速上升了高度。已知物块与斜面间的动摩擦因数为、重力加速度为。关于上述过程，下列说法正确的是（　　） A. 合力对物块做功为恒力与摩擦力对物块做功之和 B. 合力对物块做功为 C. 摩擦力对物块做功为 D. 恒力与摩擦力对物块做功之和为 【答案】D 【解析】 【详解】A．合力对物块做功为恒力与摩擦力以及重力对物块做功之和，故A错误； B．因物块匀速上升，根据动能定理可知合力对物块做功为零，故B错误； C．摩擦力对物块做功为 故C错误； D．根据动能定理 可知 即恒力与摩擦力对物块做功之和为，故D正确。 故选D。 7. 设地球自转周期为T，质量为M，引力常量为G。假设地球可视为质量均匀分布的球体，半径为R。同一物体在南极和赤道水平面上静止时所受到的支持力之比为（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】在赤道上 可得 在南极 由两式可得 故选A。 二、多选题 8. 如图所示，在时质量的小球自高的平台上以的初速度水平抛出，运动后，突然受到大小恒为的水平向右的风力作用，最后落至水平地面，不计空气阻力，重力加速度取。则以下说法正确的是（　　） A. 小球从抛出至落地的时间大于 B. 落地瞬间小球速度大小为 C. 从抛出至落地的过程中，小球的机械能增加 D. 小球受到风力作用后，在落地前做匀变速曲线运动 【答案】BC 【解析】 【详解】A．小球落地时间由竖直方向上的运动决定，在竖直方向上小球只受重力，加速度大小为，初速度为零，小球下落的时间为，则有 解得 A错误； B．受风力作用之后小球水平方向的加速度为 受风力之后小球在水平方向做匀加速直线运动，落地时水平方向的速度大小为 从一开始，小球在竖直方向上做匀加速直线运动，落地时竖直方向的速度大小为 则落地瞬间小球速度大小为 B正确； C．小球的机械能的变化量数值上等于除重力之外的其他外力做的功，施加风力之后，小球在水平方向上的位移为 则水平风力做功为 即从抛出至落地的过程中，小球的机械能增加，C正确； D．时小球竖直方向上的速度为 此时速度与水平方向的夹角满足 可知 受风力之后小球的受力如图所示 解得 由此可知，施加风力之后，小球的速度与加速度方向相同，且所受合外力恒定，即球受到风力作用后，在落地前做匀加速直线运动，D错误。 故选BC。 9. 低空经济是以低空空域为依托，以通用航空产业为主导，以各种有人驾驶和无人驾驶航空器的各类飞行活动为牵引，辐射带动相关领域融合发展的综合性经济形态。如图所示，一无人机正在运送快递，无人机可以垂直起降，也可以快速前进。无人机在竖直匀速上升的过程中，下列说法正确的是（　　） A. 无人机对快递做正功 B. 重力对快递做负功 C. 空气阻力对快递做正功 D. 合力对快递做负功 【答案】AB 【解析】 【详解】A．无人机在竖直匀速上升过程中，对快递做正功，A正确； B．快递受到的重力方向与快递的运动方向相反，重力对快递做负功，B正确； C．快递受到的空气阻力方向与快递的运动方向相反，空气阻力对快递做负功，C错误； D．快递匀速上升，动能不变，由动能定理可知，合力对快递做功为零，D错误。 故选AB。 10. 如图所示，物体A和B分别用不可伸长的轻绳连接跨过定滑轮（不计摩擦）。当用水平力F拉物体B水平向右做匀速直线运动的过程中（　　） A. 物体A也做匀速直线运动 B. 绳子的拉力始终大于物体A所受的重力 C. 物体A的速率小于物体B的速率 D. 拉力F保持不变 【答案】BC 【解析】 【详解】AC．由速度的分解规律可知 可知 向右过程中，减小，增大，增大，故A错误，C正确； B．A做加速运动，由牛顿第二定律 可知绳子对A的拉力 则绳子的拉力始终大于物体A所受的重力，故B正确； D．B在竖直方向上受力平衡，有 运用外推法：若绳子无限长，B物体距滑轮足够远，即当→0时，有vA→vB，这表明，物体A在上升的过程中，加速度必定逐渐减小，绳子对A物体的拉力逐渐减小，故D错误； 故选BC。 11. 如图所示，P、Q恒星构成的双星系统，一颗质量为m，另一颗质量为2m，两星均视为质点且距离保持不变，均绕它们连线上的O点做匀速圆周运动。轨道平面上的观测点F相对于O点静止，连续两次出现P、Q与O、F共线的时间间隔为t。仅考虑双星间的万有引力，引力常量为G。则（　　） A. 恒星Q的质量为2m B. 恒星P圆周运动的角速度为 C. 任意时间内两星与O点的连线扫过的面积相等 D. 恒星P、Q之间的距离为 【答案】AD 【解析】 【详解】A．双星系统中，双星的质量与绕行半径成反比，由图中P、Q两星的绕行半径可知恒星Q的质量更大，故A正确； B．双星的角速度相同，因此连续两次出现P、O、Q共线的间隔角度应为π，角速度，故B错误； C．双星的角速度相同而P的绕行半径更大，因此相同时间内PO连线扫过的面积一定更大，故C错误； D．假设双星距离为L，根据双星系统中万有引力提供向心力，可知， 联立可解得双星距离 故D正确 故选AD。 12. 复兴号电力动车组是由中国铁路总公司牵头组织研制，具有完全自主知识产权，达到世界先进水平的电力动车组的统称，其中由CR400系列担当的部分车次是世界上商业运营时速最高的动车组列车。若某“复兴号”列车的额定功率为，列车的质量为，列车在水平路面上行驶时，阻力是车重的k倍，。列车在水平轨道上行驶，受到的阻力保持不变，重力加速度g取。下列选项正确的是（　　） A. 若列车保持额定功率行驶，当列车行驶速度为20m/s时，列车的加速度大小为 B. 列车保持额定功率行驶，列车能达到的最大速度100m/s C. 若列车由静止开始，保持以的加速度做匀加速运动的最长时间为40s D. 若列车由静止开始，保持以的加速度做匀加速运动则25秒末列车的瞬时功率为 【答案】BD 【解析】 【详解】A．当列车行驶速度为20m/s时，解得牵引力 根据牛顿第二定律有 解得 故A错误； B．列车保持额定功率行驶，列车达的最大速度后受力平衡，则有 解得 故B正确； C．若列车由静止开始，保持以的加速度做匀加速运动，根据牛顿第二定律有 解得 则匀加速末状态有 匀加速过程，根据速度公式有 解得 即匀加速运动的最长时间为50s，故C错误； D．若列车由静止开始，保持以的加速度做匀加速运动则25秒末的速度 此时的瞬时功率 故D正确。 故选BD。 13. 如图所示，用长为L的轻绳（轻绳不可伸长）连接的A、B两物块（均可视为质点）放置在绕竖直轴转动的水平圆盘上，A、B连线的延长线过圆盘的圆心O，A与圆心O的距离也为L，A、B两物块的质量均为m，与圆盘间的动摩擦因数均为μ，物块与圆盘间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，A、B始终相对圆盘静止，则下列说法正确的是（　　） A. A、B所受的摩擦力一定相等 B. 是物块开始滑动的临界角速度 C. 轻绳最大弹力为 D. 当时，A所受摩擦力的大小为 【答案】BCD 【解析】 【详解】ABC．当ω较小时，甲乙均由静摩擦力充当向心力，由F=mω2r可知，两滑块受摩擦力不等，当ω增大，它受到的静摩擦力也增大，而B的圆周半径大于A的圆周半径，所以B受到的静摩擦力先达到最大，此后ω继续增大，要保证B不滑动，轻绳产生弹力并增大，A受到的静摩擦力继续增大，直到A受到的静摩擦力也达到最大，此时ω最大，轻绳弹力T也最大，该过程中两滑块的摩擦力不相等； 对B： 对A： 联立解得， 选项A错误，BC正确； D．当B恰到最大静摩擦力细绳拉力为零时 解得 当时，此时对B分析 对A分析 解得A所受摩擦力的大小为 选项D正确。 故选BCD。 三、实验题 14. 图示装置为“向心力演示器”，已知挡板B、C到左右塔轮中心轴的距离相等，A到左塔轮中心轴距离是B到左塔轮中心轴距离的2倍，皮带连接的左右每层变速塔轮对应的半径之比均已知。某实验小组用此装置来探究向心力的决定因素。 （1）如果要探究向心力与角速度的关系，则应该将质量相同的小球分别放在挡板________（填“A、B”，“A、C”或“B、C”）处，并且确保左右变速塔轮的半径________（填“相同”或“不同”）。 （2）某兴趣小组用图甲所示的装置探究圆周运动向心力的大小与质量、线速度和半径之间的关系。不计摩擦的水平直杆固定在竖直转轴上，竖直转轴可以随转速可调的电动机一起转动，套在水平直杆上的滑块，通过细线与固定在竖直转轴上的力传感器相连接。水平直杆的另一端到竖直转轴的距离为R的边缘处安装了宽度为d的遮光片，光电门可以测出遮光片经过光电门所用的时间。 为了探究滑块向心力的大小与运动半径的关系，需要控制________（选填“质量和线速度”、“质量和半径”、“线速度和半径”）保持不变。 （3）由图甲可知，滑块的角速度________（选填“大于”、“小于”和“等于”）遮光片的角速度。若某次实验中滑块到竖直转轴的距离为r，测得遮光片的挡光时间为，则滑块的线速度表达式v=________（用、d、R、r表示）。 （4）兴趣小组保持滑块质量和运动半径不变，探究向心力F与线速度的关系时，以F为纵坐标，以为横坐标，根据测量数据作一条倾斜直线如题图乙所示，已测得遮光片的宽度d=0.01m，遮光片到竖直转轴的距离R=0.3m，滑块的质量m=0.15kg，则滑块到竖直转轴的距离r=________m。 【答案】（1） ①. B、C ②. 不同 （2）质量和线速度 （3） ①. 等于 ②. （4）0.2 【解析】 【小问1详解】 [1]探究向心力与角速度的关系时，应控制小球的质量、运动半径相同，则应该将质量相同的小球分别放在挡板B、C处。 [2]探究向心力与角速度的关系时，应控制小球的角速度不同，变速塔轮边缘的线速度相等，则需确保左右变速塔轮的半径不同。 【小问2详解】 本试验采用控制变量法，当探究滑块向心力的大小与运动半径的关系时，需要控制质量和线速度保持不变。 【小问3详解】 [1]由于滑块与挡光片在同一个杆上，因此旋转的角速度相等 [2]挡光片的角速度 由于角速度相等可知滑块的线速度 【小问4详解】 根据 可知该图像的斜率 代入数据可得 15. 某物理小组做“探究平抛运动的特点”的实验： （1）采用如图所示的实验装置，实验时需要下列哪个器材______。 A．弹簧秤 B．重锤线 C．打点计时器 （2）在该实验中，下列说法正确的是______。 A．斜槽轨道必须光滑 B．斜槽轨道末端可以不水平 C．应使小球每次从斜槽上相同的位置由静止释放 D．将描出的点用刻度尺连成折线 （3）若用频闪摄影方法来验证小球在平抛过程中水平方向是匀速运动，记录下如图所示的频闪照片。在测得，，，后，需要验证的关系是______。用（，，，表示） （4）在另一次实验中将白纸换成方格纸，每个格的边长为L，重力加速度为g，通过频闪照相机，记录了小球在运动途中的三个位置，如图所示，则与照相机的闪光频率对应的周期为______，该小球做平抛运动的初速度为______。 【答案】 ①. B ②. C ③. ④. ⑤. 【解析】 【详解】（1）[1]A．由于不需要测量力，则不需要弹簧秤，A错误； B．实验需要描绘平抛运动的轨迹，则需要重锤线确定竖直方向，B正确； C．由于不需要测量时间，则不需要打点计时器，C错误。 故选B。 （2）[2]AC．斜槽轨道不需要光滑，只需要小球每次从相同位置由静止开始释放，就可以保证小球具有相同的初速度，所以A错误，C正确； B．斜槽轨道末端必须水平，才能保证小球做平抛运动，B错误； D．将描出的点用平滑的曲线连接起来，不能用折线连接，D错误。 故选C。 （3）[3]小球在水平方向做匀速直线运动，则有 （4）[4][5]小球在竖直方向做匀变速直线运动，所以由可得，照相机的闪光频率对应的周期为 水平方向做匀速直线运动，则 可得，小球做平抛运动的初速度为 四、解答题 16. 假设你是一名中国宇航员，在未来的某一天，你登上了月球，并在月球表面做了如下实验：你将一个质量为m的小球在距地面高为h处自由释放，经过时间t落地。已知引力常量为G，月球的半径为R。求 （1）月球表面的重力加速度g； （2）月球的质量M； （3）月球的第一宇宙速度。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）根据 可得月球表面的重力加速度 （2）根据 月球的质量 （3）根据 月球的第一宇宙速度 17. 如图所示，半径为的半球形陶罐，固定在可以绕竖直轴旋转的水平转台上，转台转轴与过陶罐球心O的对称轴重合。转台以一定角速度匀速旋转，一质量为的小物块落入陶罐内，经过一段时间后，小物块随陶罐一起转动且相对罐壁静止，它和O点的连线与之间的夹角为，重力加速度为。 （1）若，小物块受到的摩擦力恰好为0，求； （2）当时，小物块仍与罐壁相对静止，求小物块受到摩擦力f的方向和大小？ （3）若小物块与陶罐的动摩擦因数为，求陶罐转动的角速度的范围？ 【答案】（1）10rad/s；（2）沿圆弧切线向上，5.4N；（3） 【解析】 【详解】（1）小物块随陶罐一起转动且相对罐壁静止，当物块受到的摩擦力恰好等于零时，物块受到的重力与罐壁的支持力的合力提供向心力，如图所示 则有 解得 （2）当时，小物块有向下运动的趋势，小物块受到的摩擦力方向沿圆弧切线向上，小物块受力情况如图所示 建立如图所示的坐标系，将向心力沿坐标轴进行分解，沿x方向根据牛顿第二定律可得 其中 解得摩擦力大小为 （3）当，重力和支持力的合力不够提供向心力，当物块刚好不上滑时，最大静摩擦力沿切线向下，设此最大角速度为，受力如图 水平方向 竖直方向 又，解得 当，物块刚好不下滑时，最大静摩擦力沿切线向上，水平方向 竖直方向 又，解得 陶罐转动角速度的范围为 18. 如图所示，半径为R=1m的圆弧形轨道BCD竖直固定在水平地面上，D为其最高点，C为其最低点，O为其圆心，倾斜轨道AB与圆弧轨道相切与B点，倾斜轨道与水平地面的夹角θ=37°。质量m=1kg的小球由倾斜轨道某处滑下，重力加速度g=10m/s²，sin37°=0.6。 （1）若小球恰好能通过D点，小球从倾斜轨道刚进入圆弧轨道上时（刚刚过B点）对轨道的压力比通过D点对轨道的压力大54N，求小球在B点的速度大小； （2）若小球能到达D点，请判断小球能否落到B点，若能，计算小球到达D点的速度大小，若不能，请说明理由； （3）改变小球释放的高度使其以不同速度从D点水平抛出并落到倾斜轨道上，为了使其落到倾斜轨道上的速度最小，求小球在D点速度大小。 【答案】（1） （2）不能，理由见解析 （3） 【解析】 【小问1详解】 小球刚好过D点，所以D点压力大小为0，则B点支持力大小为54N，设此时B点速度为，根据圆周运动知 代入得 【小问2详解】 小球沿圆周运动到达D点，由题意可知 解得 设小球在D点速度为时，恰好落到B点，则， 联立解得 故小球不可能落到B点 【小问3详解】 由平抛运动知，设水平方向位移为，水平方向有 竖直方向有 由几何关系知 又， 联立解得 则当，取得最小值，解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$