精品解析：北京市丰台区2024-2025学年高一下学期7月期末物理试题

丰台区2024~2025学年度第二学期期末练习 高一物理 考生须知 1、答题前，考生务必先将答题卡上的学校、班级、姓名、教育ID号用黑色字迹签字笔填写清楚，并认真核对条形码上的教育ID号、姓名，在答题卡的“条形码粘贴区”贴好条形码。 2、本次练习所有答题均在答题卡上完成。选择题必须使用2B铅笔以正确填涂方式将各小题对应选项涂黑，如需改动，用橡皮擦除干净后再选涂其它选项。非选择题必须使用标准黑色字迹签字笔书写，要求字体工整、字迹清楚。 3、请严格按照答题卡上题号在相应答题区内作答，超出答题区域书写的答案无效，在练习卷、草稿纸上答题无效。 4、本练习卷满分共100分，作答时长90分钟。 第Ⅰ卷（选择题 共42分） 一、选择题。（本部分共14小题，每小题3分，共42分。在每小题给出的四个选项中，选出最符合题意的一项） 1. 下列说法正确的是（　　） A. 开普勒发现了行星运动规律 B. 牛顿发现了万有引力定律并测出万有引力常量 C. 根据万有引力定律可知，当r→0时，引力 D. 卡文迪什进行的“月—地检验”表明地球、地面物体间的引力与地球、月球间的引力遵循同样的规律 2. 下列运动过程机械能不守恒的是（　　） A. 物体做平抛运动 B. 跳伞运动员带着张开的降落伞在空中匀速下落 C. 物体沿固定的光滑斜面下滑 D. 在光滑水平面上运动小球碰到一个弹簧，把弹簧压缩后，又被弹回来 3. 如图所示，物体在力F的作用下沿水平面运动一段位移l。设这三种情形下力F和位移l的大小都是一样的。下列说法正确的是（　　） A. 甲图中，力F对物体做负功 B. 乙图中，力F对物体做功为-Flcos30° C. 乙图和丙图中，力F对物体做功相同 D. 甲图和乙图中，力F对物体做功相同 4. 2023年第一季度，我国已成功发射七颗卫星。如果将其中一颗轨道半径为r的卫星，调整至2r的轨道绕地运行，则（　　） A. 根据公式v=ωr可知，卫星的线速度增大到原来的2倍 B. 根据公式a＝可知，卫星的向心加速度减小到原来的 C. 根据公式F＝m可知，卫星向心力减小到原来的 D. 根据公式F＝G可知，卫星的向心力减小到原来的 5. 如图所示，质量为m的小球沿光滑曲面滑下，当它到达高度为h1的位置A时速度大小为v1，当它继续滑到高度为h2的位置B时速度大小为v2。重力加速度为g，下列说法正确的是（　　） A. 若选A点所在的水平面为参考平面，小球滑至B点时的机械能为 B. 若选A点所在的水平面为参考平面，小球滑至底部时的机械能为-mgh1 C. 若选B点所在的水平面为参考平面，小球滑至底部时的重力势能为mgh2 D. 小球从A点下滑至底部的过程中，重力势能先减小后增大 6. 如图所示，运动员在滑雪道上获得一定速度后从跳台A处水平飞出，在空中飞行一段距离，最后在斜坡B处着陆。测得A、B间距离为40m，斜坡与水平方向间夹角为30°。不计空气阻力，重力加速度，下列说法正确的是（　　） A. 运动员的质量越大，落点离A越远 B. 运动员在空中的飞行时间为2s C. 运动员从跳台A处水平飞出的初速度大小为 D. 运动员落到斜坡上的速度大小为20m/s 7. 如图所示，半径为R半球形陶罐，固定在可以绕竖直轴转动的水平转台上，转台转轴与过陶罐球心O的对称轴OO'重合。转台以一定角速度匀速转动，一质量为m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，此时小物块受到的摩擦力恰好为0，且它和O点的连线与OO'之间的夹角为θ，重力加速度为g。下列说法正确的是（　　） A. 小物块做圆周运动的半径为R B. 小物块受到的支持力提供向心力 C. 小物块受到的支持力大小为 D. 转台转动的角速度为 8. 如图所示，一质量为m的小球用长为l的轻绳悬挂于O点的正下方P点。已知重力加速度为g，小球在大小为F的水平恒力作用下，从P点移动到Q点，水平拉力F做的功为（　　） A. 0 B. C. D. 9. 汽车发动机的额定功率是汽车长时间行驶时所能输出的最大功率。某汽车质量为1500kg，其发动机的额定功率为60kW，“在水平路面上行驶时受到的阻力恒为2000N，若该车在额定功率下启动，之后保持该功率沿直线行驶25s达到最大速度。下列说法正确的是（　　） A. 汽车做匀加速直线运动 B. 汽车能达到的最大速度为40m/s C. 当汽车速度10m/s时，加速度大小为 D. 汽车从静止到最大速度行驶的距离大于375m 10. 如图所示，某地有一风力发电机，它的叶片转动时可形成半径为R的圆面。某段时间内该地区的风速是v，风向恰好跟叶片转动的圆面垂直，已知空气的密度为ρ，若此风力发电机将空气动能转化为电能的效率为η。则此风力发电机发电的功率为（　　） A. B. ηρv3πR2 C. D. 2πρηR2v3 11. 地球静止卫星的发射过程可以简化如下：卫星先在近地圆形轨道I上运动，在点A时点火变轨进入椭圆轨道II，到达轨道的远地点B时，再次点火进入同步轨道III绕地球做匀速圆周运动。设卫星质量保持不变，下列说法中正确的是（　　） A. 卫星在轨道I上运动经过A点时的加速度小于在轨道II上运动经过A点时的加速度 B. 卫星在轨道I上的机械能等于在轨道III上的机械能 C. 卫星在轨道I上和轨道III上的运动周期均与地球自转周期相同 D. 卫星在轨道II上运动经过B点时的速率小于地球的第一宇宙速度 12. 某质点在xOy平面上运动，时，质点位于y轴上。它在x方向运动的速度—时间图像如图甲所示，它在y方向的位移—时间图像如图乙所示。则0到2s内，质点在平面内的运动轨迹为（　　） A. B. C. D. 13. 记里鼓车是中国古代用于计量车辆行驶距离的机械装置。如图所示为《宋史》记载卢道隆所制记里鼓车：马匹拉车使车轮转动，带动一套齿轮传动。车轮转动100圈时，车行距离恰好为一里。因为立轮和车轮固定在同一轴上，立轮也转动100圈，下平轮和旋风轮转动33.3圈，中平轮转动1圈。此时通过凸轮杠杆机构，拉动木人，实现车每行1里下层木人击鼓。下列说法正确的是（　　） A. 中平轮与旋风轮的周期之比为1:33.3 B. 中平轮与旋风轮轮缘上线速度之比为1:33.3 C. 立轮轮缘上的线速度小于车轮轮缘上的线速度 D. 立轮与下平轮的角速度之比为33.3:100 14. 用运动的合成与分解可以分析比较复杂的问题。如图所示，汽车在水平路面上以速度v0正常匀速行驶时，车轮上的任意一点均同时参与了水平方向的匀速直线运动和绕车轴的匀速圆周运动。某时刻，车轮上的P点与地面接触时对地速度为零。车轮半径为R，下列说法正确的是（　　） A. P点运动到车轴等高时的瞬时速度大小为2v0 B. P点参与的圆周运动的角速度为 C. P点运动到最高点时瞬时速度大小为2v0 D. 经过时间t，P点沿水平方向移动的距离为 第Ⅱ卷（非选择题 共58分） 二、实验题。（本部分共3题，共18分） 15. 某同学利用平抛竖落仪研究出平抛运动在竖直方向上的分运动为自由落体运动，继续用如图所示装置研究平抛运动在水平方向上的分运动。先将一张白纸和复写纸固定在装置的背板上，钢球沿斜槽轨道M滚下，从其末端飞出，落在水平挡板N上。上下移动挡板，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点，用平滑曲线把白纸上的痕迹点连接起来，得到平抛运动轨迹。 （1）平抛运动的起始点O应选钢球在斜槽末端时______对应白纸上的位置。 A. 球心 B. 最上端 C. 最下端 （2）建立以起始点O为坐标原点，水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系。在轨迹上连续取A、B、C、D四个点，坐标分别为、、、。下列能够说明钢球在水平方向上的分运动为匀速直线运动的是______（填选项前的字母）。 A.若，满足 B.若，满足 C.若，满足 16. 某同学利用图示装置，采用控制变量法探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系。已知A、C分别到塔轮中心的距离相等，B到塔轮中心的距离是A到塔轮中心的距离的2倍。某次实验中，该同学把两个完全相同的小球分别放在B、C位置，匀速转动手柄时，左边标尺露出2格，右边标尺露出1格。 （1）该同学此次实验是为了探究向心力大小与______（选填“质量”、“半径”或“角速度”）的关系。 （2）此次实验皮带连接的左、右塔轮半径之比为______。 17. 某小组同学用如图1所示装置做“验证机械能守恒定律”的实验。 （1）除图示器材，还必需的器材是______。 A. 直流电源 B. 交流电源 C. 天平及砝码 D. 刻度尺 （2）实验得到如图2所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到重物下落的起始点O的距离分别为。已知当地重力加速度为g，计时器打点周期为T；设重物的质量为m，则从O点到B点的过程中，重物重力势能的减少量为______，动能的增加量为______。若两者在误差允许的范围内相等，则可验证这一过程中机械能守恒。 （3）某同学利用图3所示的装置验证机械能守恒定律。实验时将一条轻绳跨过定滑轮，绳的两端各系一个小球A和B，B球的质量是A球的3倍。用手托住B球，当轻绳刚好被拉紧时，A球静止于地面，用刻度尺量出此时B球离地面的高度h。然后释放B球，两球开始运动，测出A球上升的最大高度（A球在运动过程中不与定滑轮碰撞）。该同学认为在不计定滑轮的质量及轮与轴间的摩擦时，只要满足，即可验证两球运动过程中A、B球组成的系统机械能守恒。—请论证该同学观点是否正确。 三、计算论证题（共40分，解答应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案必须明确写出数值和单位） 18. 民航客机机舱紧急出口的气囊是一条连接出口与地面的斜面，斜面高3.2m，长7.5m。质量为60kg的人沿斜面滑下时所受的阻力是240N，g取。在人从出口沿斜面滑到地面的过程中，求： （1）重力对人做的功； （2）阻力对人做的功； （3）人滑至地面时的速度大小。 19. 2024年，“嫦娥六号”成功采集月球背面土壤样品并顺利返回地球。质量为m的“嫦娥六号”月球探测器，在距月球表面高为h处，做周期为T的匀速圆周运动。已知月球半径为R，引力常量为G，求： （1）月球的质量； （2）月球表面的重力加速度大小； （3）月球的第一宇宙速度。 20. 如图所示，光滑水平面AB与竖直面内的粗糙半圆形导轨在B点相接，导轨半径为R。一个质量为m的物块将弹簧压缩至A点后由静止释放，在弹力作用下物块获得某一向右的速度后脱离弹簧，之后沿半圆形导轨运动，物块恰好通过C点。弹簧压缩至A点时的弹性势能为，重力加速度为g，空气阻力不计。求： （1）物块经过B点时的速度大小； （2）物块落回水平面的落点与B点之间的距离； （3）物块从B点运动到C点过程中阻力做的功。 21. 如图1所示，长度为l的轻杆一端固定在水平转轴O上，另一端固定一质量为m的小球。在最高点B处给小球一个轻微的扰动，小球由静止开始转动。设转动过程中杆与OB的夹角为，研究小球从B点到最低点A的运动过程，重力加速度为g，不计阻力。 （1）求小球到达A点时的速度大小； （2）求杆对小球的作用力为零时，杆转过的角度（用三角函数表示）； （3）在图2中描绘出杆对小球施加的作用力F的大小随变化的图像。 22. 我国计划在2030年前实现载人登陆月球。载人航天探测器在月球上着陆时，要承受相当大的冲击力。为了实现探测器在月面的“软着陆”，通常利用着陆缓冲装置来吸收着陆冲击能量。已知载人航天探测器总质量，过载加速度大小为5g（g为地球表面重力加速度，取），探测器垂直月面降落，着陆过程中刚接触月面瞬间的速度大小，月球表面重力加速度取。 （1）探测器着陆过程中可以采用机械装置进行缓冲。若将其缓冲装置简化为如图所示的弹簧模型，探测器经过的缓冲距离后，速度减为零。 a.求探测器着陆过程中缓冲装置吸收能量E； b.已知弹簧的弹性势能，x为弹簧的形变量。判断探测器在着陆过程中是否过载。 （2）为保证探测器所产生的冲击不超过人体或其他仪器设备所能够承受的极限，还可以使用其他方式进行缓冲。不管采用哪种方式进行缓冲，都要求缓冲过程中吸收同样多的能量E，经过同样的缓冲距离λ，探测器受到的阻力的最大值Fm尽可能小。请分析在什么情况下Fm取得最小值，并求此最小值。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 丰台区2024~2025学年度第二学期期末练习 高一物理 考生须知 1、答题前，考生务必先将答题卡上的学校、班级、姓名、教育ID号用黑色字迹签字笔填写清楚，并认真核对条形码上的教育ID号、姓名，在答题卡的“条形码粘贴区”贴好条形码。 2、本次练习所有答题均在答题卡上完成。选择题必须使用2B铅笔以正确填涂方式将各小题对应选项涂黑，如需改动，用橡皮擦除干净后再选涂其它选项。非选择题必须使用标准黑色字迹签字笔书写，要求字体工整、字迹清楚。 3、请严格按照答题卡上题号在相应答题区内作答，超出答题区域书写的答案无效，在练习卷、草稿纸上答题无效。 4、本练习卷满分共100分，作答时长90分钟。 第Ⅰ卷（选择题 共42分） 一、选择题。（本部分共14小题，每小题3分，共42分。在每小题给出的四个选项中，选出最符合题意的一项） 1. 下列说法正确的是（　　） A. 开普勒发现了行星运动规律 B. 牛顿发现了万有引力定律并测出万有引力常量 C. 根据万有引力定律可知，当r→0时，引力 D. 卡文迪什进行的“月—地检验”表明地球、地面物体间的引力与地球、月球间的引力遵循同样的规律 【答案】A 【解析】 【详解】A．开普勒通过分析第谷的观测数据，总结出行星运动的三大定律，故A正确； B．牛顿发现了万有引力定律，但万有引力常量G是卡文迪什通过扭秤实验测出的，故B错误； C．万有引力定律仅适用于质点或均匀球体间的相互作用。当r→0时，物体不能视为质点，公式不再成立，故C错误； D．“月—地检验”是牛顿为验证地球对月球的引力与地球对地面物体的引力遵循相同规律而提出的，卡文迪什的贡献是测定引力常量G，故D错误。 故选A。 2. 下列运动过程机械能不守恒的是（　　） A. 物体做平抛运动 B. 跳伞运动员带着张开的降落伞在空中匀速下落 C. 物体沿固定的光滑斜面下滑 D. 在光滑水平面上运动的小球碰到一个弹簧，把弹簧压缩后，又被弹回来 【答案】B 【解析】 【详解】A．平抛运动仅受重力，只有重力做功，机械能守恒，A不符合题意； B．跳伞运动员匀速下落时，动能不变，重力势能减少，机械能减少，说明存在空气阻力做功，机械能不守恒，B符合题意； C．光滑斜面下滑时，支持力不做功，只有重力做功，机械能守恒，C不符合题意； D．弹簧与小球组成系统仅有弹力做功，机械能守恒，D不符合题意。 故选B。 3. 如图所示，物体在力F的作用下沿水平面运动一段位移l。设这三种情形下力F和位移l的大小都是一样的。下列说法正确的是（　　） A. 甲图中，力F对物体做负功 B. 乙图中，力F对物体做功为-Flcos30° C. 乙图和丙图中，力F对物体做功相同 D. 甲图和乙图中，力F对物体做功相同 【答案】B 【解析】 【详解】A．甲图中，力的方向与物体的位移方向成锐角，力F对物体做正功，A错误； BC．乙图中，力F对物体做功为 丙图中，力F对物体做功为 乙图和丙图中，力F对物体做功不相同 B正确，C错误； D．甲图力F对物体做功为 乙图中，力F对物体做功为 甲图和乙图中，力F对物体做功不相同，D错误。 故选B。 4. 2023年第一季度，我国已成功发射七颗卫星。如果将其中一颗轨道半径为r的卫星，调整至2r的轨道绕地运行，则（　　） A. 根据公式v=ωr可知，卫星的线速度增大到原来的2倍 B. 根据公式a＝可知，卫星的向心加速度减小到原来的 C. 根据公式F＝m可知，卫星的向心力减小到原来的 D. 根据公式F＝G可知，卫星的向心力减小到原来的 【答案】D 【解析】 【详解】AB．根据牛顿第二定律有 解得 可知如果将其中一颗轨道半径为r的卫星，调整至2r的轨道绕地运行，卫星的线速度减小原来的倍，卫星的向心加速度减小到原来的，故AB错误； CD．天上的卫星有万有引力提供向心力，根据万有引力公式 F＝G 可知，将其中一颗轨道半径为r的卫星，调整至2r的轨道绕地运行，卫星的向心力减小到原来的，故C错误，D正确。 故选D。 5. 如图所示，质量为m的小球沿光滑曲面滑下，当它到达高度为h1的位置A时速度大小为v1，当它继续滑到高度为h2的位置B时速度大小为v2。重力加速度为g，下列说法正确的是（　　） A. 若选A点所在的水平面为参考平面，小球滑至B点时的机械能为 B. 若选A点所在的水平面为参考平面，小球滑至底部时的机械能为-mgh1 C. 若选B点所在的水平面为参考平面，小球滑至底部时的重力势能为mgh2 D. 小球从A点下滑至底部的过程中，重力势能先减小后增大 【答案】A 【解析】 【详解】AB．若选A点所在的水平面为参考平面，小球的机械能为 小球滑至B点时的机械能为 小球滑至底部时的机械能为 A正确，B错误； C．根据，若选B点所在的水平面为参考平面，小球滑至底部时的重力势能为-mgh2，C错误； D．小球从A点下滑至底部的过程中，重力做正功，重力势能减小，D错误。 故选A。 6. 如图所示，运动员在滑雪道上获得一定速度后从跳台A处水平飞出，在空中飞行一段距离，最后在斜坡B处着陆。测得A、B间距离为40m，斜坡与水平方向间夹角为30°。不计空气阻力，重力加速度，下列说法正确的是（　　） A. 运动员的质量越大，落点离A越远 B. 运动员在空中的飞行时间为2s C. 运动员从跳台A处水平飞出初速度大小为 D. 运动员落到斜坡上的速度大小为20m/s 【答案】B 【解析】 【详解】A．水平方向的位移为 竖直方向的位移为 上面两个式子均没有飞行员的质量m，A、B之间的距离L与运动员的质量m无关，A错误； B．运动员在空中的飞行时间为 解得，B正确； C．运动员从跳台A处水平飞出的初速度大小为 解得，C错误； D．运动员落到斜坡上速度的竖直分量为 运动员落到斜坡上的速度大小为 ，D错误。 故选B。 7. 如图所示，半径为R的半球形陶罐，固定在可以绕竖直轴转动的水平转台上，转台转轴与过陶罐球心O的对称轴OO'重合。转台以一定角速度匀速转动，一质量为m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，此时小物块受到的摩擦力恰好为0，且它和O点的连线与OO'之间的夹角为θ，重力加速度为g。下列说法正确的是（　　） A. 小物块做圆周运动的半径为R B. 小物块受到的支持力提供向心力 C. 小物块受到的支持力大小为 D. 转台转动的角速度为 【答案】D 【解析】 【详解】A．小物块做圆周运动的半径为 ，A错误； B．小物块受到的支持力与重力的合力提供向心力，B错误； C．小物块受到的支持力大小为 解得，C错误； D．转台转动的角速度为 解得，D正确。 故选D。 8. 如图所示，一质量为m的小球用长为l的轻绳悬挂于O点的正下方P点。已知重力加速度为g，小球在大小为F的水平恒力作用下，从P点移动到Q点，水平拉力F做的功为（　　） A. 0 B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】恒力做功（是力与位移夹角） F是恒力，小球水平位移沿力的方向分位移为 所以 故选B。 9. 汽车发动机的额定功率是汽车长时间行驶时所能输出的最大功率。某汽车质量为1500kg，其发动机的额定功率为60kW，“在水平路面上行驶时受到的阻力恒为2000N，若该车在额定功率下启动，之后保持该功率沿直线行驶25s达到最大速度。下列说法正确的是（　　） A. 汽车做匀加速直线运动 B. 汽车能达到的最大速度为40m/s C. 当汽车速度为10m/s时，加速度大小为 D. 汽车从静止到最大速度行驶的距离大于375m 【答案】D 【解析】 【详解】A．汽车在额定功率下启动时，根据 可知牵引力随速度增大而减小，根据牛顿第二定律 可知加速度逐渐减小，故做变加速直线运动，而非匀加速直线运动，故A错误； B．最大速度时牵引力等于阻力，由得 故B错误； C．当速度时，牵引力 加速度 故C错误； D．由动能定理 代入数据得 故D正确。 故选D。 10. 如图所示，某地有一风力发电机，它的叶片转动时可形成半径为R的圆面。某段时间内该地区的风速是v，风向恰好跟叶片转动的圆面垂直，已知空气的密度为ρ，若此风力发电机将空气动能转化为电能的效率为η。则此风力发电机发电的功率为（　　） A. B. ηρv3πR2 C. D. 2πρηR2v3 【答案】C 【解析】 【详解】风力发电机发电的功率P为 风的质量为 叶片转动的圆面的面积为 解得 故选C。 11. 地球静止卫星的发射过程可以简化如下：卫星先在近地圆形轨道I上运动，在点A时点火变轨进入椭圆轨道II，到达轨道的远地点B时，再次点火进入同步轨道III绕地球做匀速圆周运动。设卫星质量保持不变，下列说法中正确的是（　　） A. 卫星在轨道I上运动经过A点时的加速度小于在轨道II上运动经过A点时的加速度 B. 卫星在轨道I上的机械能等于在轨道III上的机械能 C. 卫星在轨道I上和轨道III上的运动周期均与地球自转周期相同 D. 卫星在轨道II上运动经过B点时的速率小于地球的第一宇宙速度 【答案】D 【解析】 【详解】A．由，解得 可知卫星在轨道I上运动经过A点时的加速度等于在轨道II上运动经过A点时的加速度，故A错误； B．卫星从轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ需在A点火加速，卫星从轨道Ⅱ进入轨道III需在B点火加速，所以卫星在轨道I上的机械能小于在轨道III上的机械能，故B错误； C．由开普勒第三定律，可知卫星在轨道I上的运动周期小于在轨道III上的运动周期，轨道III上的运动周期与地球自转周期相同，故C错误； D．由，可知 可知卫星在轨道III上运动经过B点时的速率小于地球的第一宇宙速度，卫星在轨道III上运动经过B点时的速率大于卫星在轨道II上运动经过B点时的速率，故卫星在轨道II上运动经过B点时的速率小于地球的第一宇宙速度，故D正确。 故选D。 12. 某质点在xOy平面上运动，时，质点位于y轴上。它在x方向运动的速度—时间图像如图甲所示，它在y方向的位移—时间图像如图乙所示。则0到2s内，质点在平面内的运动轨迹为（　　） A B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】x方向：由图甲知，x方向初速度 且速度随时间均匀增加，加速度 所以x方向做初速度为的匀加速直线运动，合力沿x轴正方向。 y方向：位移随时间均匀减小，y方向的速度 速度大小、方向均不变，所以y方向做匀速直线运动，合力为0。 合运动的初速度是x、y方向初速度的合速度，方向斜向右下；合加速度等于x方向的加速度，沿x轴正方向。根据曲线运动的特点：合力（加速度）指向轨迹的凹侧，由于加速度沿x轴正方向，初速度斜向右下，所以运动轨迹会向x轴正方向弯曲。 故选C。 13. 记里鼓车是中国古代用于计量车辆行驶距离的机械装置。如图所示为《宋史》记载卢道隆所制记里鼓车：马匹拉车使车轮转动，带动一套齿轮传动。车轮转动100圈时，车行距离恰好为一里。因为立轮和车轮固定在同一轴上，立轮也转动100圈，下平轮和旋风轮转动33.3圈，中平轮转动1圈。此时通过凸轮杠杆机构，拉动木人，实现车每行1里下层木人击鼓。下列说法正确的是（　　） A. 中平轮与旋风轮的周期之比为1:33.3 B. 中平轮与旋风轮轮缘上线速度之比为1:33.3 C. 立轮轮缘上的线速度小于车轮轮缘上的线速度 D. 立轮与下平轮的角速度之比为33.3:100 【答案】C 【解析】 【详解】A．中平轮与旋风轮的角速度之比为1:33.3 根据，中平轮与旋风轮的周期之比为33.3:1，A错误； B．旋风轮带动中平轮转动，中平轮与旋风轮轮缘上线速度之比为1:1，B错误； C．立轮和车轮同轴，立轮半径小，车轮半径大。根据，立轮轮缘上的线速度小于车轮轮缘上的线速度，C正确； D．立轮与下平轮的角速度之比为100:33.3，D错误。 故选C。 14. 用运动的合成与分解可以分析比较复杂的问题。如图所示，汽车在水平路面上以速度v0正常匀速行驶时，车轮上的任意一点均同时参与了水平方向的匀速直线运动和绕车轴的匀速圆周运动。某时刻，车轮上的P点与地面接触时对地速度为零。车轮半径为R，下列说法正确的是（　　） A. P点运动到车轴等高时的瞬时速度大小为2v0 B. P点参与的圆周运动的角速度为 C. P点运动到最高点时瞬时速度大小为2v0 D. 经过时间t，P点沿水平方向移动的距离为 【答案】C 【解析】 【详解】BC．P点运动到最高点时，车轮与地面接触点设为Q，Q点的速度等于0。 此时车轴和P点均以Q点为圆心（转动瞬心）做圆周运动，并且角速度ω相同。 此时车轴的线速度为 P点瞬时速度大小为 解得，，B错误，C正确； A．P点运动到车轴等高时，车轮与地面接触点设为E。 此时P点以E点为圆心（转动瞬心）做圆周运动，P、E之间的距离为 P点的线速度为 解得，A错误； D． “某时刻，车轮上的P点与地面接触时对地速度为零。”该时刻为 经过时间t， P点转过的角度为 经过时间t，P点沿水平方向移动的距离为 解得，D错误。 故选C。 第Ⅱ卷（非选择题 共58分） 二、实验题。（本部分共3题，共18分） 15. 某同学利用平抛竖落仪研究出平抛运动在竖直方向上的分运动为自由落体运动，继续用如图所示装置研究平抛运动在水平方向上的分运动。先将一张白纸和复写纸固定在装置的背板上，钢球沿斜槽轨道M滚下，从其末端飞出，落在水平挡板N上。上下移动挡板，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点，用平滑曲线把白纸上的痕迹点连接起来，得到平抛运动轨迹。 （1）平抛运动的起始点O应选钢球在斜槽末端时______对应白纸上的位置。 A. 球心 B. 最上端 C. 最下端 （2）建立以起始点O为坐标原点，水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系。在轨迹上连续取A、B、C、D四个点，坐标分别为、、、。下列能够说明钢球在水平方向上的分运动为匀速直线运动的是______（填选项前的字母）。 A.若，满足 B.若，满足 C.若，满足 【答案】（1）A （2）B 【解析】 【小问1详解】 研究平抛运动轨迹时，为准确记录起始位置，应选钢球在斜槽末端时球心对应白纸上的位置，这样能保证轨迹记录的准确性，故选A。 【小问2详解】 平抛运动竖直方向是自由落体运动，根据 竖直位移y与时间t的平方成正比。若 说明对应时间 水平方向若为匀速直线运动，水平位移 则水平位移之比等于时间之比，即 故选B。 16. 某同学利用图示装置，采用控制变量法探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系。已知A、C分别到塔轮中心的距离相等，B到塔轮中心的距离是A到塔轮中心的距离的2倍。某次实验中，该同学把两个完全相同的小球分别放在B、C位置，匀速转动手柄时，左边标尺露出2格，右边标尺露出1格。 （1）该同学此次实验是为了探究向心力大小与______（选填“质量”、“半径”或“角速度”）的关系。 （2）此次实验皮带连接的左、右塔轮半径之比为______。 【答案】（1）半径 （2） 【解析】 【小问1详解】 该同学此次实验把两个完全相同的小球分别放在B、C位置，即保持质量和角速度相同，则是为了探究向心力大小与半径的关系。 【小问2详解】 左右标尺露出的格数之比2:1，可知向心力之比2:1；根据F=mω2r，因质量相等，半径之比2:1，可知角速度相等，可知此次实验皮带连接的左、右塔轮半径之比为1:1。 17. 某小组同学用如图1所示装置做“验证机械能守恒定律”的实验。 （1）除图示器材，还必需的器材是______。 A. 直流电源 B. 交流电源 C. 天平及砝码 D. 刻度尺 （2）实验得到如图2所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到重物下落的起始点O的距离分别为。已知当地重力加速度为g，计时器打点周期为T；设重物的质量为m，则从O点到B点的过程中，重物重力势能的减少量为______，动能的增加量为______。若两者在误差允许的范围内相等，则可验证这一过程中机械能守恒。 （3）某同学利用图3所示的装置验证机械能守恒定律。实验时将一条轻绳跨过定滑轮，绳的两端各系一个小球A和B，B球的质量是A球的3倍。用手托住B球，当轻绳刚好被拉紧时，A球静止于地面，用刻度尺量出此时B球离地面的高度h。然后释放B球，两球开始运动，测出A球上升的最大高度（A球在运动过程中不与定滑轮碰撞）。该同学认为在不计定滑轮的质量及轮与轴间的摩擦时，只要满足，即可验证两球运动过程中A、B球组成的系统机械能守恒。—请论证该同学观点是否正确。 【答案】（1）BD （2） ①. ②. （3）不正确。原因见解析 【解析】 【小问1详解】 除图示器材，还必需器材是交流电源用来给打点计时器供电，同时需要刻度尺测量纸带。故选BD。 【小问2详解】 [1]从O点到B点的过程中，重物重力势能的减少量为 [2]动能的增加量为 【小问3详解】 不正确。假定B球落地时的速度为v，由机械能守恒可得 解得 A球以速度v继续向上运动，还可以再上升的高度为，则有 解得 则 三、计算论证题（共40分，解答应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案必须明确写出数值和单位） 18. 民航客机机舱紧急出口的气囊是一条连接出口与地面的斜面，斜面高3.2m，长7.5m。质量为60kg的人沿斜面滑下时所受的阻力是240N，g取。在人从出口沿斜面滑到地面的过程中，求： （1）重力对人做的功； （2）阻力对人做的功； （3）人滑至地面时的速度大小。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 重力做功 可得 【小问2详解】 阻力做功 可得 【小问3详解】 由动能定理 代入数据可得 19. 2024年，“嫦娥六号”成功采集月球背面土壤样品并顺利返回地球。质量为m的“嫦娥六号”月球探测器，在距月球表面高为h处，做周期为T的匀速圆周运动。已知月球半径为R，引力常量为G，求： （1）月球的质量； （2）月球表面的重力加速度大小； （3）月球的第一宇宙速度。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 对探测器有 可得 【小问2详解】 在月球表面 可得 【小问3详解】 在月球表面 可得 20. 如图所示，光滑水平面AB与竖直面内的粗糙半圆形导轨在B点相接，导轨半径为R。一个质量为m的物块将弹簧压缩至A点后由静止释放，在弹力作用下物块获得某一向右的速度后脱离弹簧，之后沿半圆形导轨运动，物块恰好通过C点。弹簧压缩至A点时的弹性势能为，重力加速度为g，空气阻力不计。求： （1）物块经过B点时的速度大小； （2）物块落回水平面的落点与B点之间的距离； （3）物块从B点运动到C点过程中阻力做的功。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 弹簧弹出物块过程，由能量守恒可得 解得 【小问2详解】 在C点 解得 物块通过C点后做平抛运动，竖直方向上 水平方向上 可得 小问3详解】 从B到C的过程中，由动能定理可得 21. 如图1所示，长度为l的轻杆一端固定在水平转轴O上，另一端固定一质量为m的小球。在最高点B处给小球一个轻微的扰动，小球由静止开始转动。设转动过程中杆与OB的夹角为，研究小球从B点到最低点A的运动过程，重力加速度为g，不计阻力。 （1）求小球到达A点时的速度大小； （2）求杆对小球的作用力为零时，杆转过的角度（用三角函数表示）； （3）在图2中描绘出杆对小球施加的作用力F的大小随变化的图像。 【答案】（1） （2） （3）， 【解析】 【小问1详解】 从B点到A点，由动能定理 可得 【小问2详解】 假设作用力为0的位置为C点，此时小球的速度为，则从B到C有 可得 【小问3详解】 假设杆转动到某一位置时的速度为v，则从B点到此位置有 解得 22. 我国计划在2030年前实现载人登陆月球。载人航天探测器在月球上着陆时，要承受相当大的冲击力。为了实现探测器在月面的“软着陆”，通常利用着陆缓冲装置来吸收着陆冲击能量。已知载人航天探测器总质量，过载加速度大小为5g（g为地球表面重力加速度，取），探测器垂直月面降落，着陆过程中刚接触月面瞬间的速度大小，月球表面重力加速度取。 （1）探测器着陆过程中可以采用机械装置进行缓冲。若将其缓冲装置简化为如图所示的弹簧模型，探测器经过的缓冲距离后，速度减为零。 a.求探测器着陆过程中缓冲装置吸收的能量E； b.已知弹簧的弹性势能，x为弹簧的形变量。判断探测器在着陆过程中是否过载。 （2）为保证探测器所产生的冲击不超过人体或其他仪器设备所能够承受的极限，还可以使用其他方式进行缓冲。不管采用哪种方式进行缓冲，都要求缓冲过程中吸收同样多的能量E，经过同样的缓冲距离λ，探测器受到的阻力的最大值Fm尽可能小。请分析在什么情况下Fm取得最小值，并求此最小值。 【答案】（1）a.；b.不过载 （2） 【解析】 【小问1详解】 a.吸收的能量E， 代入数据可得 b.若缓冲能量全由弹簧吸收，则有 根据牛顿第二定律 代入数据可得 所以不过载； 【小问2详解】 吸收的能量与阻力做功的大小相等，即阻力与缓冲距离的函数图像面积应当为一个定值。在面积一定的条件下，阻力恒定时，Fm取得最小值。故有 可得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$