精品解析:江苏省南通市如东县2024-2025学年高一下学期期中考试物理试卷
2025-07-12
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2份
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资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 高一 |
| 章节 | - |
| 类型 | 试卷 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-期中 |
| 学年 | 2025-2026 |
| 地区(省份) | 江苏省 |
| 地区(市) | 南通市 |
| 地区(区县) | 如东县 |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 3.18 MB |
| 发布时间 | 2025-07-12 |
| 更新时间 | 2025-07-22 |
| 作者 | 学科网试题平台 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2025-07-12 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/53015694.html |
| 价格 | 5.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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内容正文:
2024-2025学年江苏省南通市如东县高一(下)期中考试物理试卷
一、单选题:本大题共10小题,共40分。
1. 一些航天器在其使命结束后会进入“垃圾轨道”做圆周运动,这类轨道位于地球同步轨道之上200~300公里.则处于“垃圾轨道”的航天器( )
A. 周期比地球自转周期小 B. 运行速度比地球第一宇宙速度大
C. 加速度比地球静止卫星的小 D. 加速度比地球表面的重力加速度大
2. 真空中固定有两个完全相同的带电金属小球A和B,电荷量分别为和Q,两球间的静电力大小为现用绝缘工具将两金属球接触,再将 A、B两金属小球间的距离增大为原来的两倍,则它们间的静电力大小变为( )
A. B. C. D.
3. 如图所示,两等量异种点电荷固定在A、B两点,C、D是AB中垂线上的两点.电子由C点沿直线移动到D点过程中( )
A. 电子受到的静电力方向发生变化 B. 电子受到的静电力先变小后变大
C. 静电力对电子不做功 D. 电子的电势能先变大后变小
4. 质量为m的小球从离地面H高处以初速度水平抛出,下列图象分别描述了球在空中运动的速率v、重力的瞬时功率P随时间t的变化关系和动能、机械能E随小球距地面高度h的变化关系,选地面重力势能为零且不计空气阻力,其中可能正确的是( )
A. B.
C. D.
5. 现代观测表明,由于引力作用,恒星有“聚集”的特点,众多的恒星组成了不同层次的恒星系统,最简单的恒星系统是两颗互相绕转的双星,事实上,冥王星也是和另一星体构成双星,如图所示,这两颗行星、各以一定速率绕它们连线上某一中心O匀速转动,这样才不至于因万有引力作用而吸引在一起,现测出双星间的距离始终不变,且它们做匀速圆周运动的半径与之比为,则( )
A. 它们的角速度大小之比为 B. 它们的质量之比为
C. 它们的线速度大小之比为 D. 它们的周期之比为
6. 某静电场中x轴上各点电势分布图如图所示。一带电粒子在坐标原点O处静止释放,仅在电场力作用下沿x轴正方向运动,此过程中下列说法正确的有( )
A. 粒子一定带正电 B. 粒子先做加速运动,后做减速运动
C. 粒子在x1处受到电场力最大 D. 粒子的电势能先增大后减小
7. 如图所示,一质量为 m的小球固定于轻质弹簧的一端,弹簧的另一端可绕 O点转动,把小球拉至 A处,弹簧恰好无形变.将小球由静止释放,当小球运动到O点正下方B点时的速度为v,A、B的高度差为设弹簧处于原长时弹性势能为零,弹簧始终处于弹性限度内,重力加速度为则小球( )
A. 由A到B重力做的功等于
B. 由A到B重力势能减少
C. 由A到B克服弹力做功为mgh
D. 到达位置B时弹簧的弹性势能为
8. 如图所示,长为 l的金属杆原来不带电,在距其右端 d处放一个电荷量为的点电荷, k为静电力常量.则( )
A. 金属杆中点处的电场强度不为零
B. 金属杆上的感应电荷产生的电场强度方向向左
C. 金属杆上的感应电荷在杆中点处产生的电场强度大小为
D. 金属杆上的感应电荷产生的电场强度与该处到点电荷的距离无关
9. 如图所示,竖直平面内有一半圆槽, A、C等高, B为圆槽最低点,小球从 A点正上方O点静止释放,从A点切入圆槽,刚好能运动至C点.设球在AB段和BC段运动过程中,运动时间分别为、,克服摩擦力做功分别为、,则( )
A. B. C. D.
10. 如图所示,虚线代表某一电场中等势面,相邻等势面之间的电势差相等,实线为一带正电的粒子仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹,设M点和N点的电势分别为、,粒子在 M和N时加速度大小分别为、,电势能分别为、,速度大小分别为、下列判断正确的是( )
A. B. C. D.
二、实验题:本大题共1小题,共9分。
11. “验证机械能守恒定律”实验采用以下两种方法:
(1)使用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律,打出一条纸带如图乙所示。图乙中O是打出的第一个点迹,A、B、C、D、E、是依次打出的点迹,量出OE间的距离为l,DF间的距离为s,已知重锤质量为m,重力加速度为g,打点计时器打点的周期是T。
①从起始点O到打下计数点E的过程中重锤重力势能减少量是ΔEp =__________,此过程中重锤动能的增加量ΔEk =__________。
②已知打点计时器打点的周期,如果发现图乙中OA距离大约是3mm,则出现这种情况的错误操作是__________。
(2)图丙是验证机械能守恒定律装置,气垫导轨上安装了1、2两个光电门,滑块上固定一竖直遮光条,滑块用细线绕过定滑轮与钩码相连,细线与导轨平行。
①在调整气垫导轨水平时,滑块不挂钩码和细线,接通气源后,给滑块一个初速度,使它从轨道右端向左运动,发现滑块通过光电门1的时间小于通过光电门2的时间。为使气垫导轨水平,可采取的措施是__________。
A.调节P使轨道左端升高一些
B.调节P使轨道左端降低一些
C.遮光条的宽度应适当大一些
D.滑块的质量增大一些
②正确进行实验操作,测出滑块和遮光条的总质量M,钩码质量m,已知遮光条的宽度为d,重力加速度为g,现将滑块从图示位置由静止释放。若滑块经过光电门2时钩码始终未着地,测得两光电门中心间距L,由数字计时器读出遮光条通过光电门1、2的时间分别为t1、t2,则验证机械能守恒定律的表达式是__________;实验结果显示,滑块运动过程有机械能的损失,原因是要克服空气阻力做功。在丙图中,保持其他条件不变,只调整光电门2位置,使L逐渐增大,结果表明,平均空气阻力f随L增大而增大,究其本质,说明空气阻力与__________有关。
三、计算题:本大题共4小题,共40分。
12. 如图是发射地球同步卫星的简化轨道示意图,先将卫星发射至地面附近的轨道Ⅰ上,在卫星经过A点时点火实施变轨,进入远地点为B的椭圆轨道Ⅱ上,最后在B点再次点火,将卫星送入同步轨道Ⅲ,地球的半径为R,不计地球自转对重力的影响。
(1)若地球表面重力加速度为g,引力常量为G,求地球的质量M;
(2)若地球自转周期为T0,同步卫星距离地球表面的高度为h,求卫星在轨道Ⅱ上运行的周期T和由A点运行到B点的最短时间t。
13. 如图所示,已知三角形ABC处于匀强电场中且与场强方向平行,,,AB边长。将电荷量的点电荷从C点移到A点,电场力做功,再从A点移到B点,电场力做功。已知A点的电势,则
(1)B、C两点的电势分别为多少?
(2)试在图中画出通过A点的电场线;
(3)匀强电场的场强为多大?
14. 质量、额定功率的汽车,在平直公路上行驶中的最大速度。若汽车从静止开始做匀加速直线运动,加速度大小,当汽车实际功率增大到额定功率后保持不变,运动中的阻力不变.
(1)求汽车所受阻力f大小和汽车匀加速运动的时间t0;
(2)求汽车速度时的加速度大小a1;
(3)当汽车以额定功率运动时速度刚好达到最大值,求此时间内克服阻力做的功Wf。
15. 过山车是游乐场中常见的设施.如图甲所示是某游乐场中一种过山车的简易模型,它由水平轨道和在竖直平面内的两个圆轨道组成。P1、P2分别为圆轨道的最高点,Q1、Q2分别为圆轨道的最低点。A、Q1间距为,Q1、Q2间距为L,圆轨道半径均为R,小球与水平轨道间的动摩擦因数,圆轨道内侧光滑且不相互重叠。一个质量为m的小球(可视为质点),从轨道的左侧A点以v0的初速度向右分别经过水平轨道和圆轨道,历经两圆弧内侧并通过P1、P2两最高点,再从Q2离开时,便完成了一次完整的运动。取。
(1)小球在一次完整的运动中,当时,测得,求小球将要离开Q2时的速度大小v;
(2)若圆轨道半径,减小v0值,使小球恰好能到达P1点,此后小球能在右侧圆轨道上恰好能运动到与圆轨道圆心等高的点,求Q1、Q2的间距L;
(3)今在Q1处放置压力传感器,用来测量小球对圆轨道最低点的压力,在确保完成完整运动的前提下,改变初速度v0的大小及Q1、Q2的间距L,测得小球对Q1处压力的最小值FN与对应间距L之间的关系图线如图乙所示,试求圆轨道半径R及小球的质量m。
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2024-2025学年江苏省南通市如东县高一(下)期中考试物理试卷
一、单选题:本大题共10小题,共40分。
1. 一些航天器在其使命结束后会进入“垃圾轨道”做圆周运动,这类轨道位于地球同步轨道之上200~300公里.则处于“垃圾轨道”的航天器( )
A. 周期比地球自转周期小 B. 运行速度比地球第一宇宙速度大
C. 加速度比地球静止卫星的小 D. 加速度比地球表面的重力加速度大
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据万有引力提供向心力
解得
航天器的轨道半径大于地球同步轨道半径,即航天器的周期大于地球静止卫星的周期,即航天器的周期大于地球自转的周期,故A错误;
B.根据万有引力提供向心力
解得
地球第一宇宙速度为卫星在地面表面轨道运行时的速度,为卫星绕地球做匀速圆周运动的最大运行速度,可知航天器的线速度小于第一宇宙速度,故B错误;
C.根据牛顿第二定律
解得
航天器的轨道半径大于地球同步轨道半径,所以航天器的加速度小于地球同步的加速度,故C正确;
D.在地球表面根据牛顿第二定律
解得
航天器的轨道半径大于地球半径,所以航天器的加速度小于地球的重力加速度,故D错误。
故选C。
2. 真空中固定有两个完全相同的带电金属小球A和B,电荷量分别为和Q,两球间的静电力大小为现用绝缘工具将两金属球接触,再将 A、B两金属小球间的距离增大为原来的两倍,则它们间的静电力大小变为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】因两电荷异性,带电量分别为、Q,此时根据库仑定律有
接触后再分开,带电量各为
则两球的库仑力大小为
故选A。
3. 如图所示,两等量异种点电荷固定在A、B两点,C、D是AB中垂线上的两点.电子由C点沿直线移动到D点过程中( )
A. 电子受到的静电力方向发生变化 B. 电子受到的静电力先变小后变大
C. 静电力对电子不做功 D. 电子的电势能先变大后变小
【答案】C
【解析】
【详解】AB.由等量异种点电荷的电场线分布可知,从C到D的电场强度先变大后变小,方向不变与AB的连线平行且由A指向B,故电子在此过程中受到的静电力先变大后变小,且方向不变,AB错误;
CD.若无穷远为零电势,则CD连线的电势都为零,故静电力对电子在这个过程中不做功,电势能也不发生变化, C正确、D错误。
故选C。
4. 质量为m的小球从离地面H高处以初速度水平抛出,下列图象分别描述了球在空中运动的速率v、重力的瞬时功率P随时间t的变化关系和动能、机械能E随小球距地面高度h的变化关系,选地面重力势能为零且不计空气阻力,其中可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】A.小球做平抛运动,小球在空中运动的速率为
图象不是一条倾斜的直线,故A错误;
B.重力的瞬时功率为
P与t成正比,图象是一条过原点的倾斜的直线,故B错误;
C.小球从高度H处做平抛运动,下落过程中由机械能守恒定律得,
则
图象为一次函数图象,但是在时,并不等于零,故C错误;
D.小球做平抛运动,只有重力做功,机械能守恒,则E-h图像是平行于横轴的直线,故D正确。
故选D。
5. 现代观测表明,由于引力作用,恒星有“聚集”的特点,众多的恒星组成了不同层次的恒星系统,最简单的恒星系统是两颗互相绕转的双星,事实上,冥王星也是和另一星体构成双星,如图所示,这两颗行星、各以一定速率绕它们连线上某一中心O匀速转动,这样才不至于因万有引力作用而吸引在一起,现测出双星间的距离始终不变,且它们做匀速圆周运动的半径与之比为,则( )
A. 它们的角速度大小之比为 B. 它们的质量之比为
C. 它们的线速度大小之比为 D. 它们的周期之比为
【答案】B
【解析】
【详解】ACD.双星的角速度相同,周期也相同,由知,双星的线速度大小之比,故ACD错误;
B.双星均在两星体之间的万有引力作用下做圆周运动,则双星所需的向心力大小相等。
由知,双星的质量比,故B正确。
故选B。
6. 某静电场中x轴上各点电势分布图如图所示。一带电粒子在坐标原点O处静止释放,仅在电场力作用下沿x轴正方向运动,此过程中下列说法正确的有( )
A. 粒子一定带正电 B. 粒子先做加速运动,后做减速运动
C. 粒子在x1处受到的电场力最大 D. 粒子的电势能先增大后减小
【答案】B
【解析】
【详解】AD.沿电场线电势逐渐降低,根据图像可知,在0~x1之间,电场强度的方向水平向左,根据题目可知,粒子的受力方向水平向右,因此粒子带负电;根据电势能的表达式Ep=qφ可知电势能先减小后增大,故AD错误;
B.粒子从原点到x1处做加速运动,电场力做正功,越过x1后,粒子做减速运动,电场力做负功,粒子先做加速运动,后做减速运动,故B正确;
C.图像的斜率大小表示电场强度,x1斜率为0,故电场强度为0,根据公式F=qE可知,粒子在x1处受到的电场力为0,故C错误。
故选B。
7. 如图所示,一质量为 m小球固定于轻质弹簧的一端,弹簧的另一端可绕 O点转动,把小球拉至 A处,弹簧恰好无形变.将小球由静止释放,当小球运动到O点正下方B点时的速度为v,A、B的高度差为设弹簧处于原长时弹性势能为零,弹簧始终处于弹性限度内,重力加速度为则小球( )
A. 由A到B重力做功等于
B. 由A到B重力势能减少
C. 由A到B克服弹力做功为mgh
D. 到达位置B时弹簧的弹性势能为
【答案】D
【解析】
【详解】B.由A至B重力做功为mgh,则重力势能减少mgh,小球在下降中小球的重力势能转化为动能和弹簧的弹性势能,所以
故B错误;
A.重力做功只与初末位置的高度差有关,则由A至B重力功为mgh,结合B项分析可知由A到B重力做的功
故A错误;
C.设由A至B小球克服弹力做功为W,根据动能定理得
解得
故C错误;
D.弹簧弹力做功量度弹性势能的变化,所以小球到达位置B时弹簧的弹性势能为,故D正确。
故选D。
8. 如图所示,长为 l的金属杆原来不带电,在距其右端 d处放一个电荷量为的点电荷, k为静电力常量.则( )
A. 金属杆中点处的电场强度不为零
B. 金属杆上的感应电荷产生的电场强度方向向左
C. 金属杆上的感应电荷在杆中点处产生的电场强度大小为
D. 金属杆上的感应电荷产生的电场强度与该处到点电荷的距离无关
【答案】C
【解析】
【详解】A.金属杆达到静电平衡后,杆内场强处处零,故A错误;
BCD.金属杆上的感应电荷在杆中点处产生的场强与一带电量为q的点电荷在该处产生的电场强度大小相等,大小为
方向相反,正点电荷在该点产生的电场强度方向向左,故金属杆上的感应电荷产生的电场强度方向向右,且金属杆上的感应电荷产生的电场强度与该处到点电荷的距离有关,故BD错误,C正确。
故选C。
9. 如图所示,竖直平面内有一半圆槽, A、C等高, B为圆槽最低点,小球从 A点正上方O点静止释放,从A点切入圆槽,刚好能运动至C点.设球在AB段和BC段运动过程中,运动时间分别为、,克服摩擦力做功分别为、,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】AB.小球刚开始自由落体,到达C点速度大小为零,由受力分析小球在BC阶段一直减速,则小球在AB阶段平均速率大于BC阶段,两段弧长相等,所以
故AB错误;
CD.在AB和BC任一对称位置上都有小球在AB上速率大于BC上速率,则需要的向心力大,则轨道对小球弹力大,由摩擦力公式,受到的摩擦力就大,两段圆弧相等,根据功的计算公式可得
故C错误,D正确。
故选D。
10. 如图所示,虚线代表某一电场中的等势面,相邻等势面之间的电势差相等,实线为一带正电的粒子仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹,设M点和N点的电势分别为、,粒子在 M和N时加速度大小分别为、,电势能分别为、,速度大小分别为、下列判断正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】A.带电粒子所受电场力指向轨迹弯曲的内侧,电场线与等势面垂直,且由于带电粒子带正电,因此电场线指向下方,根据沿电场线电势降低,可知M点的电势大于N点的电势,故A错误;
B.等差等势面密处的电场强度大,结合图可知,M处的电场强度大于N处的电场强度,所以带电粒子在M点的加速度大于在N点的加速度,故B错误;
CD.根据带电粒子受力情况可知,若粒子从M到N过程,电场力做正功,动能增大,速度增大,电势能减小,故带电粒子在M点具有的电势能大于在N点具有的电势能,M点的速度小于在N点的速度,故D错误,C正确。
故选C。
二、实验题:本大题共1小题,共9分。
11. “验证机械能守恒定律”实验采用以下两种方法:
(1)使用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律,打出一条纸带如图乙所示。图乙中O是打出的第一个点迹,A、B、C、D、E、是依次打出的点迹,量出OE间的距离为l,DF间的距离为s,已知重锤质量为m,重力加速度为g,打点计时器打点的周期是T。
①从起始点O到打下计数点E的过程中重锤重力势能减少量是ΔEp =__________,此过程中重锤动能的增加量ΔEk =__________。
②已知打点计时器打点的周期,如果发现图乙中OA距离大约是3mm,则出现这种情况的错误操作是__________。
(2)图丙是验证机械能守恒定律的装置,气垫导轨上安装了1、2两个光电门,滑块上固定一竖直遮光条,滑块用细线绕过定滑轮与钩码相连,细线与导轨平行。
①在调整气垫导轨水平时,滑块不挂钩码和细线,接通气源后,给滑块一个初速度,使它从轨道右端向左运动,发现滑块通过光电门1的时间小于通过光电门2的时间。为使气垫导轨水平,可采取的措施是__________。
A.调节P使轨道左端升高一些
B.调节P使轨道左端降低一些
C.遮光条的宽度应适当大一些
D.滑块的质量增大一些
②正确进行实验操作,测出滑块和遮光条的总质量M,钩码质量m,已知遮光条的宽度为d,重力加速度为g,现将滑块从图示位置由静止释放。若滑块经过光电门2时钩码始终未着地,测得两光电门中心间距L,由数字计时器读出遮光条通过光电门1、2的时间分别为t1、t2,则验证机械能守恒定律的表达式是__________;实验结果显示,滑块运动过程有机械能的损失,原因是要克服空气阻力做功。在丙图中,保持其他条件不变,只调整光电门2位置,使L逐渐增大,结果表明,平均空气阻力f随L增大而增大,究其本质,说明空气阻力与__________有关。
【答案】(1) ①. mgl ②. ③. 先放开纸带后接通电源
(2) ①. B ②. ③. 速度
【解析】
【小问1详解】
①[1]根据重力做功与重力势能变化之间关系,可知
[2]打下计数点E时重锤的速度为
增加的动能为
②[3]根据自由落体运动的规律可知:若O点恰好是自由落体运动的起点,则有
如果发现图乙中OA距离大约是3mm,说明O点的速度不是0,即:打O点时,纸带已经开始运动了,所以可知出现这种情况的错误操作是:先放开纸带后接通电源;
【小问2详解】
①[1]由滑块通过光电门1的时间小于通过光电门2的时间可知:滑块通过光电门1的速度大于通过光电门2的速度,滑块做减速运动。气垫导轨左边高,右边低,为使气垫导轨水平,应该调节P使轨道左端降低一些,ACD错误,B正确;
故选B。
②[2]滑块通过光电门1、光电门2时的速度分别为 ,
根据机械能守恒定律得
解得
[3]根据匀变速直线运动规律得
可知L越大,末速度v2越大,整个过程的平均速度为越大,这说明空气阻力与速度有关:速度越大,空气阻力越大。
三、计算题:本大题共4小题,共40分。
12. 如图是发射地球同步卫星简化轨道示意图,先将卫星发射至地面附近的轨道Ⅰ上,在卫星经过A点时点火实施变轨,进入远地点为B的椭圆轨道Ⅱ上,最后在B点再次点火,将卫星送入同步轨道Ⅲ,地球的半径为R,不计地球自转对重力的影响。
(1)若地球表面重力加速度为g,引力常量为G,求地球的质量M;
(2)若地球自转周期为T0,同步卫星距离地球表面的高度为h,求卫星在轨道Ⅱ上运行的周期T和由A点运行到B点的最短时间t。
【答案】(1)
(2),
【解析】
【小问1详解】
质量为m0的物体在地球表面有
解得
【小问2详解】
椭圆轨道Ⅱ的半长轴
由开普勒第三定律有
解得
则卫星由A点运行到B点的最短时间t为。
13. 如图所示,已知三角形ABC处于匀强电场中且与场强方向平行,,,AB边长。将电荷量的点电荷从C点移到A点,电场力做功,再从A点移到B点,电场力做功。已知A点的电势,则
(1)B、C两点的电势分别为多少?
(2)试在图中画出通过A点的电场线;
(3)匀强电场的场强为多大?
【答案】(1),
(2) (3)
【解析】
【小问1详解】
设B、C两点的电势分别为φB和φC,则,
代入数据解得,
【小问2详解】
如图所示,AC中点D的电势与B点电势相同,BD为等势面,过 A点作BD的垂线为电场线,电场线方向从高电势指向低电势,所以电场线向右下方与BD垂直。
【小问3详解】
匀强电场的场强
14. 质量、额定功率的汽车,在平直公路上行驶中的最大速度。若汽车从静止开始做匀加速直线运动,加速度大小,当汽车实际功率增大到额定功率后保持不变,运动中的阻力不变.
(1)求汽车所受阻力f的大小和汽车匀加速运动的时间t0;
(2)求汽车速度时的加速度大小a1;
(3)当汽车以额定功率运动时速度刚好达到最大值,求此时间内克服阻力做的功Wf。
【答案】(1),
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
汽车以最大速度行驶时,牵引力与所受阻力大小相等,有
解得
设汽车匀加速运动的牵引力为F,末速度为v0,则
,,
代入数据解得
【小问2详解】
设此时的牵引力为F1,则 ,
解得
【小问3详解】
汽车在t2时间内由动能定理有
代入数据解得
15. 过山车是游乐场中常见的设施.如图甲所示是某游乐场中一种过山车的简易模型,它由水平轨道和在竖直平面内的两个圆轨道组成。P1、P2分别为圆轨道的最高点,Q1、Q2分别为圆轨道的最低点。A、Q1间距为,Q1、Q2间距为L,圆轨道半径均为R,小球与水平轨道间的动摩擦因数,圆轨道内侧光滑且不相互重叠。一个质量为m的小球(可视为质点),从轨道的左侧A点以v0的初速度向右分别经过水平轨道和圆轨道,历经两圆弧内侧并通过P1、P2两最高点,再从Q2离开时,便完成了一次完整的运动。取。
(1)小球在一次完整的运动中,当时,测得,求小球将要离开Q2时的速度大小v;
(2)若圆轨道半径,减小v0的值,使小球恰好能到达P1点,此后小球能在右侧圆轨道上恰好能运动到与圆轨道圆心等高的点,求Q1、Q2的间距L;
(3)今在Q1处放置压力传感器,用来测量小球对圆轨道最低点的压力,在确保完成完整运动的前提下,改变初速度v0的大小及Q1、Q2的间距L,测得小球对Q1处压力的最小值FN与对应间距L之间的关系图线如图乙所示,试求圆轨道半径R及小球的质量m。
【答案】(1)
(2)
(3),
【解析】
【小问1详解】
由题意,设小球做减速运动的加速度大小为 a,则
根据牛顿第二定律得
联立解得
【小问2详解】
设小球在P1点的速度为v1,则
由动能定理有
解得
【小问3详解】
设小球在P2处有最小速度v2时,对应Q1处有压力的最小值,则
研究小球从Q1运动到Q2,运用动能定理有
在Q1点运用向心力公式有
联立解得
由牛顿第三定律得
图像的纵截距
解得
图像的斜率
解得。
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