精品解析：山东省临沂市河东区、费县2024-2025学年高一下学期期中联考物理试题

2024级普通高中学科素养水平监测试卷 物理 注意事项： 1．答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置。 2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。 3．考试结束后，只需要上交答题卡。 一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。 1. 曲线运动在人类生活中非常普遍，比如投篮、空间站的运动等，下列关于曲线运动的说法中正确的是（　　） A. 物体在一恒力作用下不可能做曲线运动 B. 做圆周运动的物体所受合力一定指向圆心 C. 做曲线运动的物体，速度方向时刻变化，曲线运动可能是匀变速运动 D. 物体只有受到方向时刻变化的力的作用才可能做曲线运动 2. 2024年11月4日01时24分，神舟十八号载人飞船返回舱通过一系列变轨操作后，在东风着陆场着陆。现场医监医保人员确认航天员叶光富、李聪、李广苏身体状态良好，神舟十八号载人飞行任务取得圆满成功。下列说法正确的是（　　） A. 飞船在三个轨道上的周期 B. 飞船在轨道Ⅰ上角速度小于赤道上地面物体的角速度 C. 飞船在Ⅱ轨道Q处的速度大于Ⅲ轨道Q处的速度 D. 飞船在Ⅱ轨道P向Q运动的过程速度逐渐变小 3. 在同一位置以相同的速率把三个质量相同的小球分别沿水平、斜向上、斜向下方向抛出，三个小球落在同一水平地面上，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A. 刚要落地时重力的功率一样大 B. 刚要落地时的动能一样大 C. 运动过程重力的平均功率一样大 D. 运动过程斜向上抛小球的重力做功多 4. 如图所示，长为L的悬线固定在O点，在O点正下方有一钉子C，OC长为，把悬线另一端的小球m拉到跟悬点在同一水平面上无初速度地释放，小球运动到悬点正下方时悬线碰到钉子，则小球（　　） A. 动能突然增大为原来的2倍 B. 若只把钉子向正下方移动悬绳更容易断 C. 小球能绕C点做圆周运动 D. 所受悬线的拉力突然增大为原来的2倍 5. 2025年3月21日20时50分，神舟十九号航天员乘组经过约7小时的紧张而出色的出舱活动，圆满完成了他们的第三次太空行走任务。这不仅标志着中国航天事业的新里程碑，也再次向全世界展示了中国航天人的卓越能力和不懈追求。已知空间站距离地面高度约为391.9km，下列说法正确的是（　　） A. 空间站运行的速度大于7.9km/s B. 空间站的加速度大于地球表面的重力加速度 C. 航天员在舱外受到的合力等于零 D. 宇航员出舱后若释放一小卫星，小卫星将绕地球做匀速圆周运动 6. 如图所示，一轻质弹簧上端固定，下端连接有一质量为m物块，开始时用手托着物块使弹簧处于原长状态，由静止释放到物块运动到最低点的过程。已知弹簧的劲度系数为k，重力加速度为g，不计一切阻力，下列说法正确的是（　　） A. 物块向下运动过程中，物块的机械能增加 B. 物块向下运动过程中，物块减小的重力势能等于物块动能的增加 C. 物块从开始运动到最低点过程，重力势能减小了 D. 物块从开始运动到最低点，物块的机械能减少等于弹簧弹性势能的增加 7. 如图所示，在竖直平面内有半径为r和R（）的两个光滑半圆形槽，其圆心在同一水平面上，A、B两球，分别自半圆形槽左边缘的最高点无初速度地释放，在接下来的运动过程中，两小球（　　） A. 经最低点时两球的向心加速度大小相等 B. 经最低点时两球运动的角速度相等 C. 经最低点时受到的支持力大小可能相等 D. 经过最低点时A球速度一定大于B球速度 8. 为认真贯彻实施《国家学生体质健康标准》，推进学校体育工作全面发展，市教育局成立学生体质健康抽测工作组。如图所示，是抽测工作组对一名学生进行立定跳远测试，他腾空过程中离地面最大高度为L，成绩为4L，假设学生落入沙坑瞬间速度方向与水平面的夹角为，学生可视为质点，不计空气阻力，则有（　　） A. B. 学生在空中运动的时间 C. 学生在空中最高点的速度等于零 D. 学生在空中运动过程重力的功率先变小后变大 二、多选题（共4小题，每小题4分，共16分。全选对得4分，选对但不全得2分，选错或不选得0分） 9. 如图所示，一长为l的轻杆的一端固定在水平转轴上，另一端固定一质量为m的小球，轻杆随转轴在竖直平面内做角速度为的匀速圆周运动，重力加速度为g。下列说法正确的有（　　） A. 在最高点若，杆对球一定有向下的拉力 B. 在最高点若，杆对球一定有向上的支持力 C. 在最高点若，杆对球一定有向上的支持力 D. 在最高点若，杆对球一定有向下的拉力 10. 如图所示，可视为质点的物体A质量，足够长的长木板B质量，A、B间的动摩擦因数为0.2，B与地面间动摩擦因数为零。A放在B的最右端，此时A、B静止，现给B一向右的初速度，则下列说法正确的是（　　） A. 摩擦力对A做正功，对B不做功 B. 为保证A不与B脱离，板长至少8m C. 此过程中产生的焦耳热为11J D. 最终A、B将以4m/s的速度匀速运动 11. 如图所示，从距离墙壁为l的水平地面上的A点，以初速度、抛射角，斜向上抛一球，球恰在上升到最高点时与墙壁相碰，碰后被水平反弹回来，落到地面上的C点，且。不计空气阻力，小球被反弹的速度大小为，下面正确的是（　　） A. B. C. D. 小球由A运动到B和由B运动到C所用时间相等 12. 现有甲、乙两个小球，均可看成质点，甲球的质量为2m，乙球的质量为m，由一长为L的轻杆固定连接。甲球套在光滑的竖直杆上，乙球放在甲球正下方的光滑水平地面上。现给乙球一个微小扰动，让甲球竖直向下运动，乙球向右运动。在整个运动过程中，下列说法正确的是（　　） A. 由甲、乙两球组成的系统满足机械能守恒，甲球落地时的速度为 B. 甲球机械能最小时乙球机械能最大 C. 轻杆对乙球一直做正功 D. 甲球落地前，某时刻乙球对地面的压力大小为mg 三、非选择题（共60分） 13. 采用如图甲所示的装置在做“研究平抛物体运动”的实验中： （1）某同学得到如图乙所示的三个痕迹点，坐标纸每小格在竖直方向上的长度为5cm，当地重力加速度g取，该实验过程检测槽口末端水平水平的方法是______。 （2）该小球从槽口末端水平抛出的初速度______m/s。 （3）小球在B点的速度______。（保留2位有效数字） 14. 某校高一年级的同学，在学习机械能守恒定律后，准备验证在只有重力做功时的机械能守恒定律。其中两名同学采用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律，而另两名同学准备用如图乙所示的装置来验证机械能守恒定律。 （1）第一组同学将图甲中的实验装置安装好后，用手提住纸带上端，之后让纸带由静止开始下落。回答下列问题： ①关于该实验，下列说法正确的是______； A.为减小阻力，用电磁打点计时器比用电火花计时器更好 B.在重物大小合适的情况下，选择木块比选择铁块好 C.释放纸带前应先接通电源，释放纸带前应该使重物靠近打点计时器 D.打点计时器的两限位孔应该在同一竖直线上 ②从打出的多条纸带中找出一条起点清晰且各点间的距离变化规则的纸带，如图丙所示，其中O点为打出的第一个点，A、B、C为从合适位置开始选取的三个连续计时点（其他点未画出），已知打点计时器打点频率为50Hz。若重物的质量为0.5kg，则打B点时重物的动能______J。（结果保留两位有效数字） （2）第二组同学按图乙将实验装置安装好后，让小球静止下垂时球心恰好通过光电门，用手把小球拉至与与竖直方向夹角为且细线伸直，由静止释放小球，已知小球的质量为m，直径为D，细线长为L，当地重力加速度大小为g，测得小球通过光电门的时间为，回答下列问题：若小球下落过程中机械能守恒，则应满足关系式______。 （3）另一名同学提出，以上两小组同学所采用的实验方案中都会有误差出现，请你说出以上两小组同学所采用的实验方案中第二小组出现实验误差的一种可能原因：______。 15. a、b两颗卫星在同一平面内绕地球做匀速圆周运动，两卫星绕行方向相同，某时刻两卫星相距最近，如图所示。已知轨道半径，卫星b的周期为T，求两卫星相距最远所经历的最短时间？ 16. 如图所示，摩托车运动员从高度的高台上水平飞出，跨越的壕沟。摩托车以初速度从坡底冲上高台的过程历时，发动机的功率恒为。已知人和车的总质量（可视为质点），忽略一切阻力，取。则： （1）要使摩托车运动员从高台水平飞出刚好越过壕沟，求他离开高台时的速度大小。 （2）欲使摩托车运动员能够飞越壕沟，其初速度至少应为多少？ 17. 如图所示，BC是高处的一个平台，BC右端连接内壁光滑、半径的四分之一细圆管CD，管口D端正下方有一根劲度系数为的轻弹簧直立于水平地面上，弹簧下端固定，上端恰好与管口D端平齐。一可视为质点的小球在水平地面上的A点斜向上抛出，恰好从B点沿水平方向进入高处平台，A、B间的水平距离为，小球的质量。已知平台离地面的高度为，小球与BC间的动摩擦因数，小球进入管口C端时，它对上管壁有20N的作用力，通过CD后，压缩弹簧过程。若不计空气阻力，取重力加速度大小。求： （1）小球通过C点时的速度大小vC； （2）平台BC的长度L； （3）在压缩弹簧过程中小球的最大动能Ekm。 18. 如图所示，在距水平地面高光滑水平台面上，一个质量的物块（视质点）压缩弹簧后被锁扣K锁住，储存弹性势能。现打开锁扣K，物块与弹簧分离后将以一定的水平速度向右滑离平台，并恰好从B点沿切线方向进入光滑竖直的圆弧轨道BC。已知B点距水平地面的高，物块到B点速度，圆弧轨道BC的圆心O，C点的切线水平，并与水平地面上长为的粗糙直轨道CD平滑连接，小物块沿轨道BCD运动并与右边的竖直墙壁会发生碰撞，重力加速度，空气阻力忽略不计。试求： （1）弹簧储存的弹性势能Ep； （2）物块在圆弧轨道BC上滑到C时对轨道压力NC大小； （3）若物块与墙壁碰撞后速度反向、大小变为碰前的一半，且只会发生一次碰撞，那么物块与轨道CD之间的动摩擦因数μ应该满足怎样的条件。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2024级普通高中学科素养水平监测试卷 物理 注意事项： 1．答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置。 2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。 3．考试结束后，只需要上交答题卡。 一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。 1. 曲线运动在人类生活中非常普遍，比如投篮、空间站的运动等，下列关于曲线运动的说法中正确的是（　　） A. 物体在一恒力作用下不可能做曲线运动 B. 做圆周运动的物体所受合力一定指向圆心 C. 做曲线运动的物体，速度方向时刻变化，曲线运动可能是匀变速运动 D. 物体只有受到方向时刻变化的力的作用才可能做曲线运动 【答案】C 【解析】 【详解】A．若恒力与速度方向在一条直线上则物体做直线运动，若恒力与速度方向不在一条直线上则物体做曲线运动，故物体在恒力作用下可能做曲线运动，故A错误； B．只有匀速圆周运动的合力才指向圆心，变速圆周运动中合力存在切向分量，故B错误； C．曲线运动的速度方向时刻变化，但若合力恒定（如平抛运动），则加速度恒定，属于匀变速曲线运动，故C正确； D．即使物体所受力的方向不变，但只要力与速度方向不在一条直线上物体也做曲线运动，故D错误。 故选C。 2. 2024年11月4日01时24分，神舟十八号载人飞船返回舱通过一系列变轨操作后，在东风着陆场着陆。现场医监医保人员确认航天员叶光富、李聪、李广苏身体状态良好，神舟十八号载人飞行任务取得圆满成功。下列说法正确的是（　　） A. 飞船在三个轨道上的周期 B. 飞船在轨道Ⅰ上的角速度小于赤道上地面物体的角速度 C. 飞船在Ⅱ轨道Q处速度大于Ⅲ轨道Q处的速度 D. 飞船在Ⅱ轨道P向Q运动的过程速度逐渐变小 【答案】D 【解析】 【详解】A．因轨道Ⅰ的半径小于轨道Ⅱ的半长轴，轨道Ⅱ的半长轴小于轨道Ⅲ的半径，根据 得 故A错误； B．根据题图无法比较飞船在轨道Ⅰ上的角速度和赤道上地面物体的角速度的大小关系，故B错误； C．飞船由Ⅲ轨道变到Ⅱ轨道需要在Q处减速，故在Ⅱ轨道Q处的速度小于Ⅲ轨道Q处的速度，故C错误； D．飞船在Ⅱ轨道P向Q运动的过程所受万有引力与速度方向成钝角，速度逐渐变小，故D正确。 故选D。 3. 在同一位置以相同的速率把三个质量相同的小球分别沿水平、斜向上、斜向下方向抛出，三个小球落在同一水平地面上，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A. 刚要落地时重力的功率一样大 B. 刚要落地时的动能一样大 C. 运动过程重力的平均功率一样大 D. 运动过程斜向上抛小球的重力做功多 【答案】B 【解析】 【详解】A．重力的瞬时功率为 其中为竖直方向速度。三个小球抛出时竖直速度不同（斜向上抛的初速度竖直分量向上，斜向下抛的向下，平抛的为零），导致落地时竖直速度分量不同，故功率不同，故A错误； BD．题意可知三个小球初动能均相同，由于球距离地面高度h相同，重力做功均为mgh，根据动能定理有 整理得球刚要落地时的动能 故B正确，D错误； C．平均功率 重力做功相同，但运动时间不同（斜向上抛时间最长，斜向下抛最短），故平均功率不同，故C错误。 故选B。 4. 如图所示，长为L的悬线固定在O点，在O点正下方有一钉子C，OC长为，把悬线另一端的小球m拉到跟悬点在同一水平面上无初速度地释放，小球运动到悬点正下方时悬线碰到钉子，则小球（　　） A. 动能突然增大为原来的2倍 B. 若只把钉子向正下方移动悬绳更容易断 C. 小球能绕C点做圆周运动 D. 所受悬线的拉力突然增大为原来的2倍 【答案】B 【解析】 【详解】A．悬线碰到钉子瞬间，小球速度大小不变，动能不变，故A错误； B．悬线碰到钉子瞬间，根据牛顿第二定律有 得 若只把钉子向正下方移动，则减小，增大，悬绳更容易断，故B正确； C．因OC长为，假设小球能绕C点圆周运动，则圆周运动的最高点为O点，根据机械能守恒可知，小球通过O点时速度为零，故小球不可能绕C点圆周运动，故C错误； D．由可知，悬线碰到钉子瞬间，圆周运动的半径变为原来的一半，拉力并不突然增大为原来的2倍，故D错误。 故选B。 5. 2025年3月21日20时50分，神舟十九号航天员乘组经过约7小时的紧张而出色的出舱活动，圆满完成了他们的第三次太空行走任务。这不仅标志着中国航天事业的新里程碑，也再次向全世界展示了中国航天人的卓越能力和不懈追求。已知空间站距离地面高度约为391.9km，下列说法正确的是（　　） A. 空间站运行的速度大于7.9km/s B. 空间站的加速度大于地球表面的重力加速度 C. 航天员在舱外受到的合力等于零 D. 宇航员出舱后若释放一小卫星，小卫星将绕地球做匀速圆周运动 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据万有引力提供向心力有 得 即轨道半径越大，速度越小，所以空间站的运行速度小于第一宇宙速度（），故A错误； B．根据牛顿第二定律有 得 即轨道半径越大，加速度越小，所以空间站的加速度小于地球表面的重力加速度，故B错误； C．航天员在舱外只受到来自地球的万有引力，所受合力不为零，故C错误； D．宇航员出舱后若释放一小卫星，小卫星受到的万有引力恰好提供向心力，将绕地球做匀速圆周运动，故D正确。 故选D。 6. 如图所示，一轻质弹簧上端固定，下端连接有一质量为m的物块，开始时用手托着物块使弹簧处于原长状态，由静止释放到物块运动到最低点的过程。已知弹簧的劲度系数为k，重力加速度为g，不计一切阻力，下列说法正确的是（　　） A. 物块向下运动过程中，物块的机械能增加 B. 物块向下运动过程中，物块减小的重力势能等于物块动能的增加 C. 物块从开始运动到最低点过程，重力势能减小了 D. 物块从开始运动到最低点，物块的机械能减少等于弹簧弹性势能的增加 【答案】D 【解析】 【详解】ABD．物块向下运动过程中，物块和弹簧组成的系统机械能守恒，弹簧的弹性势能增加，物块的机械能减少，物块减小的重力势能大于物块动能的增加，物块的机械能减少等于弹簧弹性势能的增加，故AB错误，D正确； C．物块运动到最低点时所受合力向上，弹簧弹力大于重力，设弹簧伸长量为x，则kx>mg 得 物块从开始运动到最低点过程，重力势能减小量，故C错误。 故选D。 7. 如图所示，在竖直平面内有半径为r和R（）的两个光滑半圆形槽，其圆心在同一水平面上，A、B两球，分别自半圆形槽左边缘的最高点无初速度地释放，在接下来的运动过程中，两小球（　　） A. 经最低点时两球的向心加速度大小相等 B. 经最低点时两球运动的角速度相等 C. 经最低点时受到的支持力大小可能相等 D. 经过最低点时A球速度一定大于B球速度 【答案】A 【解析】 【详解】A．设球在最低点速度为v，由动能定理有 在最低点，有牛顿第二定律有 联立解得 可知最低点时球的向心加速度大小与球的质量、半圆形槽半径无关，故A正确； B．在最低点，根据 因为 联立以上解得 由于两半圆形槽半径不同，则角速度不同，故B错误； C．在最低点有 因为 联立以上解得球在最低点时受到的支持力大小 由于两球质量不同，故球受到的支持力不同，故C错误； D．在最低点，根据向心加速度 因为 联立解得 由于，可知经过最低点时A球速度一定小于B球速度，故D错误。 故选A。 8. 为认真贯彻实施《国家学生体质健康标准》，推进学校体育工作全面发展，市教育局成立学生体质健康抽测工作组。如图所示，是抽测工作组对一名学生进行立定跳远测试，他腾空过程中离地面的最大高度为L，成绩为4L，假设学生落入沙坑瞬间速度方向与水平面的夹角为，学生可视为质点，不计空气阻力，则有（　　） A. B. 学生在空中运动的时间 C. 学生在空中最高点的速度等于零 D. 学生在空中运动过程重力的功率先变小后变大 【答案】D 【解析】 【详解】A．学生落入沙坑瞬间，速度的反向延长线过从最高点运动到沙坑过程中水平位移的中点，故 故A错误； B．学生在竖直方向做竖直上抛运动，有 得学生在空中运动的时间 故B错误； C．学生在空中最高点的竖直方向的速度为零，但水平方向的速度不为零，故学生在空中最高点的速度不等于零，故C错误； D．学生在空中运动过程竖直方向的速度先变小后变大，所以重力的功率先变小后变大，故D正确。 故选D。 二、多选题（共4小题，每小题4分，共16分。全选对得4分，选对但不全得2分，选错或不选得0分） 9. 如图所示，一长为l的轻杆的一端固定在水平转轴上，另一端固定一质量为m的小球，轻杆随转轴在竖直平面内做角速度为的匀速圆周运动，重力加速度为g。下列说法正确的有（　　） A. 在最高点若，杆对球一定有向下的拉力 B. 在最高点若，杆对球一定有向上的支持力 C. 在最高点若，杆对球一定有向上的支持力 D. 在最高点若，杆对球一定有向下的拉力 【答案】AC 【解析】 【详解】根据题意可知，小球做匀速圆周运动，小球运动到最高点时，若杆对球的作用力为零，则有 解得 可知，若小球运动的角速度，杆对球的作用力向下，即在最高点若，杆对球一定有向下的拉力； 若小球运动的角速度，杆对球的作用力向上，即在最高点若，杆对球一定有向上的支持力。 故选AC。 10. 如图所示，可视为质点的物体A质量，足够长的长木板B质量，A、B间的动摩擦因数为0.2，B与地面间动摩擦因数为零。A放在B的最右端，此时A、B静止，现给B一向右的初速度，则下列说法正确的是（　　） A. 摩擦力对A做正功，对B不做功 B. 为保证A不与B脱离，板长至少8m C. 此过程中产生的焦耳热为11J D. 最终A、B将以4m/s的速度匀速运动 【答案】BD 【解析】 【详解】A．以A为对象，受到B的摩擦力向右，则A向右做匀加速直线运动，摩擦力对A做正功；以B为对象，受到A的摩擦力向左，则B向右做匀减速直线运动，摩擦力对B做负功，故A错误； D．设A、B的加速度大小分别为、，根据牛顿第二定律可得， 解得， 设经过时间，两者共速，则有， 解得， 可知最终A、B将以4m/s的速度匀速运动，故D正确； BC． A、B发生的相对位移为 可知为保证A不与B脱离，板长至少8m；此过程中产生的焦耳热为，故B正确，C错误。 故选BD。 11. 如图所示，从距离墙壁为l的水平地面上的A点，以初速度、抛射角，斜向上抛一球，球恰在上升到最高点时与墙壁相碰，碰后被水平反弹回来，落到地面上的C点，且。不计空气阻力，小球被反弹的速度大小为，下面正确的是（　　） A. B. C. D. 小球由A运动到B和由B运动到C所用时间相等 【答案】BD 【解析】 【详解】D．将小球由A运动到B过程看成逆向做平抛运动，竖直方向根据 由于下落高度相同，则小球由A运动到B和由B运动到C所用时间相等，故D正确； AB．小球由A运动到B过程，水平方向有 小球由B运动到C过程，水平方向有 可得，故A错误，B正确； C．小球由A运动到B过程，竖直方向有 联立可得，故C错误。 故选BD。 12. 现有甲、乙两个小球，均可看成质点，甲球的质量为2m，乙球的质量为m，由一长为L的轻杆固定连接。甲球套在光滑的竖直杆上，乙球放在甲球正下方的光滑水平地面上。现给乙球一个微小扰动，让甲球竖直向下运动，乙球向右运动。在整个运动过程中，下列说法正确的是（　　） A. 由甲、乙两球组成的系统满足机械能守恒，甲球落地时的速度为 B. 甲球机械能最小时乙球机械能最大 C. 轻杆对乙球一直做正功 D. 甲球落地前，某时刻乙球对地面的压力大小为mg 【答案】ABD 【解析】 【详解】A．由甲、乙两球组成的系统，只有重力做功，则满足机械能守恒，当甲落地时乙的速度为零，则根据 可得甲球落地时的速度为，选项A正确； B．由甲、乙两球组成的系统机械能守恒，则当甲球机械能最小时乙球机械能最大，选项B正确； C．乙速度先增加后减小，则轻杆对乙球先做正功，后做负功，选项C错误； D．甲球落地前，杆对乙球先是推力，后是拉力，则某时刻杆的弹力为零，则此时乙球对地面的压力大小为mg，选项D正确。 故选ABD。 三、非选择题（共60分） 13. 采用如图甲所示的装置在做“研究平抛物体运动”的实验中： （1）某同学得到如图乙所示的三个痕迹点，坐标纸每小格在竖直方向上的长度为5cm，当地重力加速度g取，该实验过程检测槽口末端水平水平的方法是______。 （2）该小球从槽口末端水平抛出的初速度______m/s。 （3）小球在B点的速度______。（保留2位有效数字） 【答案】（1）将小球放置在斜槽末端任意位置，若小球静止不动，则末端水平；若小球晃动，则不水平 （2）1.5 （3）2.5m/s 【解析】 【小问1详解】 将小球放置在斜槽末端任意位置，若小球静止不动，则末端水平；若小球晃动，则不水平。 【小问2详解】 结合图乙可知，竖直方向有 解得 故平抛初速度 【小问3详解】 小球在B点的竖直方向速度 故小球在B点的速度 14. 某校高一年级的同学，在学习机械能守恒定律后，准备验证在只有重力做功时的机械能守恒定律。其中两名同学采用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律，而另两名同学准备用如图乙所示的装置来验证机械能守恒定律。 （1）第一组同学将图甲中的实验装置安装好后，用手提住纸带上端，之后让纸带由静止开始下落。回答下列问题： ①关于该实验，下列说法正确的是______； A.为减小阻力，用电磁打点计时器比用电火花计时器更好 B.在重物大小合适的情况下，选择木块比选择铁块好 C.释放纸带前应先接通电源，释放纸带前应该使重物靠近打点计时器 D.打点计时器的两限位孔应该在同一竖直线上 ②从打出的多条纸带中找出一条起点清晰且各点间的距离变化规则的纸带，如图丙所示，其中O点为打出的第一个点，A、B、C为从合适位置开始选取的三个连续计时点（其他点未画出），已知打点计时器打点频率为50Hz。若重物的质量为0.5kg，则打B点时重物的动能______J。（结果保留两位有效数字） （2）第二组同学按图乙将实验装置安装好后，让小球静止下垂时球心恰好通过光电门，用手把小球拉至与与竖直方向夹角为且细线伸直，由静止释放小球，已知小球质量为m，直径为D，细线长为L，当地重力加速度大小为g，测得小球通过光电门的时间为，回答下列问题：若小球下落过程中机械能守恒，则应满足关系式______。 （3）另一名同学提出，以上两小组同学所采用的实验方案中都会有误差出现，请你说出以上两小组同学所采用的实验方案中第二小组出现实验误差的一种可能原因：______。 【答案】（1） ①. CD ②. 0.81 （2） （3）小球下落过程中受到空气阻力的作用（细线下落过程中可能伸长，小球直径偏离光电门等） 【解析】 小问1详解】 ①[1] A．为减小阻力，用电火花计时器比用电磁打点计时器更好，故A错误； B．为了减小空气阻力的影响，重物应选择密度较大的，在重物大小合适的情况下，选择铁块比选择木块好，故B错误； C．为了充分利用纸带，释放纸带前应先接通电源，释放纸带前应该使重物靠近打点计时器，故C正确； D．为了减小纸带与打点计时器间的摩擦，打点计时器的两限位孔应该在同一竖直线上，故D正确。 故选CD。 ②[2]打B点时重物的速度为 则打B点时重物的动能 【小问2详解】 小球经过光电门时的速度大小为 若小球下落过程中机械能守恒，则有 联立可得应满足关系式 【小问3详解】 第二小组出现实验误差的可能原因是：小球下落过程中受到空气阻力的作用（细线下落过程中可能伸长，小球直径偏离光电门等）。 15. a、b两颗卫星在同一平面内绕地球做匀速圆周运动，两卫星绕行方向相同，某时刻两卫星相距最近，如图所示。已知轨道半径，卫星b的周期为T，求两卫星相距最远所经历的最短时间？ 【答案】 【解析】 【详解】设地球质量为M，卫星a和b质量分别为，两颗人造地球卫星A和B绕地球做匀速圆周运动，应用万有引力提供向心力列出等式， 联立解得 至少经过时间t它们再一次相距最近，此时a比b少转半圈，即有 联立解得 16. 如图所示，摩托车运动员从高度的高台上水平飞出，跨越的壕沟。摩托车以初速度从坡底冲上高台的过程历时，发动机的功率恒为。已知人和车的总质量（可视为质点），忽略一切阻力，取。则： （1）要使摩托车运动员从高台水平飞出刚好越过壕沟，求他离开高台时的速度大小。 （2）欲使摩托车运动员能够飞越壕沟，其初速度至少应为多少？ 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 托车运动员由高台水平飞出后刚好越过壕沟，由平抛运动规律得， 联立解得离开高台时的速度大小为 【小问2详解】 摩托车运动员由坡底冲上高台，根据动能定理得 将代入解得 17. 如图所示，BC是高处的一个平台，BC右端连接内壁光滑、半径的四分之一细圆管CD，管口D端正下方有一根劲度系数为的轻弹簧直立于水平地面上，弹簧下端固定，上端恰好与管口D端平齐。一可视为质点的小球在水平地面上的A点斜向上抛出，恰好从B点沿水平方向进入高处平台，A、B间的水平距离为，小球的质量。已知平台离地面的高度为，小球与BC间的动摩擦因数，小球进入管口C端时，它对上管壁有20N的作用力，通过CD后，压缩弹簧过程。若不计空气阻力，取重力加速度大小。求： （1）小球通过C点时的速度大小vC； （2）平台BC的长度L； （3）在压缩弹簧过程中小球的最大动能Ekm。 【答案】（1）3m/s （2）1.75m （3）8J 【解析】 【小问1详解】 由题意可知，小球通过C点时，根据牛顿第三定律 根据牛顿第二定律有 解得 【小问2详解】 小球从A点抛出到B点所用的时间 到B点时的速度 小球从B到C的过程中，根据动能定理，有 解得平台BC的长度 【小问3详解】 小球压缩弹簧速度最大时，加速度为零，则 解得弹簧的压缩量 从C位置到小球速度最大的位置的过程中，根据机械能守恒，有， 解得 18. 如图所示，在距水平地面高的光滑水平台面上，一个质量的物块（视质点）压缩弹簧后被锁扣K锁住，储存弹性势能。现打开锁扣K，物块与弹簧分离后将以一定的水平速度向右滑离平台，并恰好从B点沿切线方向进入光滑竖直的圆弧轨道BC。已知B点距水平地面的高，物块到B点速度，圆弧轨道BC的圆心O，C点的切线水平，并与水平地面上长为的粗糙直轨道CD平滑连接，小物块沿轨道BCD运动并与右边的竖直墙壁会发生碰撞，重力加速度，空气阻力忽略不计。试求： （1）弹簧储存的弹性势能Ep； （2）物块在圆弧轨道BC上滑到C时对轨道压力NC大小； （3）若物块与墙壁碰撞后速度反向、大小变为碰前的一半，且只会发生一次碰撞，那么物块与轨道CD之间的动摩擦因数μ应该满足怎样的条件。 【答案】（1）3J （2）50N （3） 【解析】 【小问1详解】 物块由A运动到B的过程中做平抛运动，机械能守恒 解得 【小问2详解】 平抛运动的初速度，解得 ， ，解得 ，解得 根据能量转化与守恒可知 解得 对物块在圆弧轨道C点时 解得 根据牛顿第三定律，物块对轨道压力NC大小为50N 【小问3详解】 发生第1次碰墙的条件是：物块撞墙前瞬间的速度趋于零。 运用动能定理有，解得 才能发生第1次碰墙。 设 ，第1次碰墙后反弹的最大高度 解得 ，滑块不可能从B点离开轨道。 物块不可能返滑至B点，μ的最小值对应着物块碰墙后回到圆轨道最高某处，又下滑经C恰好至D点停止，运用动能定理 ， 解得 物块才不能第2次碰墙。 综上可知满足题目条件的动摩擦因数 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$