精品解析：湖南省长沙市第一中学2025-2026学年高三上学期10月月考物理试题

长沙市一中2026届高三月考试卷（二） 物理 本试题卷分选择题和非选择题两部分，共8页。时量75分钟，满分100分。 一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共计24分。每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。 1. 下图中四幅图片涉及物理学史上的四个重大发现，下列说法正确的是（ ） A. 甲图，牛顿发现了万有引力定律并通过引力扭秤实验测出了万有引力常量 B. 乙图，开普勒根据理想斜面实验，提出了力不是维持物体运动的原因 C. 丙图，伽利略通过实验加推理的研究方法得到自由落体的速度与时间成正比 D. 丁图，第谷通过大量天文观测数据总结了行星运行的规律 2. 同一乘客三次分别乘坐不同的电梯上楼，过程中都经历了电梯加速上升阶段，假设三次的加速度大小相同，且乘客相对电梯均静止，如图甲、乙、丙所示。在上述加速阶段中，下列说法正确的是（ ） A. 三种方式乘客均受到了电梯地板的摩擦力作用 B. 只有在甲种方式中，乘客才受到了摩擦力作用 C. 在丙种方式中，乘客受到电梯地板的支持力最大 D. 三种方式中的乘客只有丙处于超重状态 3. 卫星发射并进入轨道是一个复杂的过程，如图所示，发射卫星时先将卫星发射至近地轨道，在近地轨道的A点调整速度进入转移轨道，在转移轨道上的远地点B调整速度后进入目标轨道；已知引力常量为G，地球质量为M，近地轨道半径为，目标轨道半径为。下列说法正确的是（　　） A. 卫星在转移轨道上运动经过A点时的线速度大小为 B. 卫星在转移轨道上从A点运动到B点的过程中，引力做负功，机械能减小 C. 卫星在近地轨道与目标轨道上运动的向心力大小之比为 D. 卫星在近地轨道与目标轨道上运动的周期之比为 4. 可视为质点的甲、乙两小球用铰链与轻杆连接，甲球套在固定的竖直杆上，乙球处于水平地面上，初始时轻杆与水平方向夹角为60°，杆长为L。无初速度释放两球到甲球落地的过程中，两球的速率随时间变化如图所示，其中时刻乙球速率最大。已知甲球质量为2m，乙球质量为m，重力加速度大小为g，不计一切摩擦，则（ ） A. 时刻轻杆与水平方向夹角为30° B. 时刻甲球的加速度大于g C. 时刻甲球的速率为 D. 过程甲、乙两球的速率图线与时间轴所围成的面积之比为 5. 如图所示，水平地面上方有一竖直固定铺有复写纸的足够大硬纸板M，P为其左侧正前方的一点，小球从P点以大小相等的水平速度向右侧各个方向抛出不计阻力，打到M上的小球留下的印迹连线可能是（ ） A. B. C. D. 6. 如图所示，A、B、C三个物体静止叠放在水平桌面上，物体A和B的质量均为2m，C的质量是m，A、B间的动摩擦因数为μ，B、C间的动摩擦因数为，B和地面间的动摩擦因数为。设B足够长，A、C均不会从B上掉落，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。现对A施加一水平向右的拉力F，则下列判断正确的是（ ） A. 当力F大于时，A、B、C三个物体互相不再相对静止 B. 当力F逐渐增大时，A、B之间先发生相对滑动 C. 当力F逐渐增大到时，B与A相对滑动 D. 无论力F为何值，B的加速度不会超过 二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 7. “特高压输电技术”中国世界领先，在国际上已成为我国一张靓丽的名片。如图所示为某段高压架空输电线的示意图，两电线杆竖直固定且高度相同，两杆间距及之间的输电线（质量为m）均保持不变，受重力影响，输电线会自然下垂，输电线在与杆结点处的切线与电线杆之间的夹角为，重力加速度为g。则下列判断中正确的有（ ） A. 输电线结点处的张力大小为 B. 由于热胀冷缩，夏季较冬季电线结点处的张力增大 C. 电线最低处的张力大小为 D. 由于热胀冷缩，夏季较冬季电线最低点处的张力减小 8. 如图所示，甲、乙是车间内高度不同的两个工作台，它们距地面的高度分别为、，且。在这两个工作台之间设计了两个斜面，从A点静止释放的工件经C点滑至B点时速度刚好为零，此时工作台之间的距离为d。A、B、C位于同一竖直平面内。斜面AC与CB之间平滑连接，AC、BC的长度可以调节，工件通过C点时没有动能损失。工件可视为质点且与两个斜面之间的动摩擦因数均为μ。下列说法正确的是（ ） A. d是一个唯一的确定值 B. 如果减小d，工件达到B点时速度可能为零 C. 在两工作台间，无论将C点向水平方向移动多少，工件都可以下滑 D. 只将斜面换成曲面ADB，工件也可以到达B点 9. 如图甲所示，轻杆一端与O点相连，另一端固定质量为m的小球。现让小球在竖直平面内做圆周运动，小球运动到最高点时，杆与小球间弹力大小为F，速度大小为v，其图像如图乙所示。则（） A. 小球做圆周运动的半径 B. 当地的重力加速度大小 C. 时，小球受到的弹力方向向上 D. 时，小球受到的弹力大小与重力大小相等 10. 观察发现青蛙竖直向上起跳，跳起的最大高度为h。一长木板静止放置在光滑水平地面上，木板质量为M，一质量为m的青蛙静止蹲在长木板的左端。青蛙向右上方第一次跳起，恰好落至长木板右端且立刻相对木板静止，青蛙继续向右上方第二次跳起，落到地面。青蛙第三次从地面向右上方起跳并落地。三次向右上方跳跃过程都恰能使青蛙相对地面水平位移最大，木板的厚度不计。已知每次起跳青蛙做功相同，且等于竖直向上起跳做的功，起跳与着陆过程时间极短，青蛙可看作质点，忽略空气阻力，重力加速度为g。下列说法正确的是（ ） A. 每次青蛙起跳做的功为 B. 青蛙第三次向右上方跳跃的水平距离为h C. 若长木板的长度为L，青蛙第二次向右上方起跳的水平位移大小为 D. 长木板的长度L与h的关系满足 三、实验题：本题共2小题，第11题8分、第12题8分，共16分。 11. 下图为某实验兴趣小组探究“加速度与力的关系”的实验装置，该装置中所使用的滑轮与细绳质量不计、摩擦不计。已知小车的质量为M，当地重力加速度为g，实验操作如下： （1）挂上托盘和砝码，调整滑轮高度使滑轮与小车间细线与木板平行，调整木板的倾角，使小车沿木板匀速下滑； （2）取下托盘和砝码，将小车置于木板上靠近滑轮处的某一位置，记录该位置与位移传感器的距离为，释放小车，通过位移传感器和计时器测出小车与位移传感器的实时距离x和小车运动时间t，由此求出小车的加速度： ①本实验开始之前______（填“需要”或“不需要”）平衡摩擦阻力； ②测出托盘和砝码总质量为m，本实验______（填“需要”或“不需要”）满足； ③根据测量数据，取下托盘和砝码后小车下滑过程中受到的合外力______（用m或M及g表示），小车的加速度______（用x、t、表示）； （3）改变砝码质量和木板的倾角，重复步骤（1）（2），可得到多组a、F的数据，并绘制图像进行探究。 12. 如图甲所示，科学家设想通过环形空间站绕中心旋转模拟地球表面重力场的环境。某物理小组设计了如图乙所示的实验装置验证空间站人造重力场下的“机械能守恒定律”。 （1）设环形空间站的旋转半径为r，角速度为，则等效重力加速度______； （2）按图乙组装好器材后，将A由静止释放。测出B上升的高度h及所用的时间t，为使B物体上升，A的质量与B的质量之间的关系应满足______； （3）若在误差允许范围内，关系式______（用、、h、t表示）成立，则成功验证了“机械能守恒定律”； （4）为了实验更精确，实验中多次测量得到h与数据，绘制图像，如图丙所示，图像斜率______（用、、g表示）。 四、解答题；本题共3小题，第13题10分、14题14分、15题16分，共40分。 13. 如图甲，我国的“祝融号”火星车成功着陆火星乌托邦平原南部地区后，开启了火星表面巡视探测，目前累计行驶了1921米。某段时间内，火星车沿平直路线运动全过程的速度v随时间t变化关系的图像如图乙所示，火星车由静止做匀加速运动，时速度为4cm/s，功率达到额定功率4.8W，以该功率继续行驶一段时间后，火星车的速度达到最大为6cm/s，以该速度匀速运动一段时间后，关闭火星车的动力，再经过0.18s，火星车停止运动，火星车受到的阻力大小不变，求： （1）火星车受到的阻力； （2）火星车的质量m； （3）火星车匀加速的时间。 14. 如图甲所示，在某安全气囊（固定在试验台上）的性能测试中，可视为质点的重物从距气囊上表面高h=1.8m处由静止释放，与正下方的气囊发生碰撞。将重物刚接触气囊时记为t=0时刻，气囊对重物竖直向上的作用力大小F随时间t变化的规律可近似用图乙所示的图像描述。已知重物的质量m=5kg，取重力加速度大小 以气囊最高点所在的水平面为参考平面，不计空气阻力，重物只沿竖直方向运动。 （1）求重物与气囊碰撞过程中F的冲量大小I； （2）求重物第一次被反弹后瞬间的速度大小； （3）若后一次碰撞过程重物损失的机械能是前一次碰撞过程重物损失的机械能的，求重物与气囊第三次碰撞后瞬间的机械能E。 15. 如图所示，长L=0.25m的水平传送带以恒定的速率顺时针转动，右端通过光滑水平轨道与竖直墙壁相连。质量为的小球B与长度为的轻杆相连，轻杆的另一端通过铰链与质量的小滑块C相连，小滑块C套在光滑的水平杆上，水平杆固定且足够长。初始时轻杆竖直靠墙，小球B刚好处在水平轨道的末端。现将质量为的小滑块A轻放在传送带的左端，小滑块A在轨道的末端与小球B发生弹性正碰，碰后传送带停止转动。已知滑块A与传送带间的动摩擦因数为，轻杆在运动过程中不会和水平杆相碰。重力加速度的大小，不计空气阻力。求： （1）滑块A运动至水平轨道上的速度大小； （2）滑块A与小球B碰后的瞬间，小球B对轻杆的作用力； （3）轻杆第一次水平时的弹力大小。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 长沙市一中2026届高三月考试卷（二） 物理 本试题卷分选择题和非选择题两部分，共8页。时量75分钟，满分100分。 一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共计24分。每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。 1. 下图中四幅图片涉及物理学史上的四个重大发现，下列说法正确的是（ ） A. 甲图，牛顿发现了万有引力定律并通过引力扭秤实验测出了万有引力常量 B. 乙图，开普勒根据理想斜面实验，提出了力不是维持物体运动的原因 C. 丙图，伽利略通过实验加推理的研究方法得到自由落体的速度与时间成正比 D. 丁图，第谷通过大量天文观测数据总结了行星运行的规律 【答案】C 【解析】 【详解】A．甲图，牛顿发现了万有引力定律，卡文迪什通过引力扭秤实验测出了万有引力常量，故A错误； B．乙图，伽利略根据理想斜面实验，提出了力不是维持物体运动状态的原因而是改变物体运动状态的原因，故B错误； C．丙图，伽利略通过实验加推理的研究方法得到自由落体的速度与时间成正比，故C正确； D．丁图，开普勒通过大量天文观测数据总结了行星运行的规律，故D错误。 故选C。 2. 同一乘客三次分别乘坐不同的电梯上楼，过程中都经历了电梯加速上升阶段，假设三次的加速度大小相同，且乘客相对电梯均静止，如图甲、乙、丙所示。在上述加速阶段中，下列说法正确的是（ ） A. 三种方式乘客均受到了电梯地板的摩擦力作用 B. 只有在甲种方式中，乘客才受到了摩擦力作用 C. 在丙种方式中，乘客受到电梯地板的支持力最大 D. 三种方式中的乘客只有丙处于超重状态 【答案】C 【解析】 【详解】AB．电梯加速上升阶段，在甲种方式中，乘客受到支持力、重力、沿斜面向上的摩擦力作用；在乙种方式中，乘客受到支持力、重力、水平向右的摩擦力作用；在丙种方式中，乘客受到支持力、重力，故在甲、乙两种方式中，乘客受到了摩擦力作用，故AB错误； C．如图所示 在甲种方式中，设乘客受到电梯地板的支持力为，垂直电梯地板方向有 在乙种方式中，设乘客受到电梯地板的支持力为，垂直电梯地板方向有 在丙种方式中，设乘客受到电梯地板的支持力为，垂直电梯地板方向有 可得，故在丙种方式中，乘客受到电梯地板的支持力最大，故C正确； D．三种方式中的乘客均有向上的加速度，均处于超重状态，故D错误。 故选C。 3. 卫星发射并进入轨道是一个复杂的过程，如图所示，发射卫星时先将卫星发射至近地轨道，在近地轨道的A点调整速度进入转移轨道，在转移轨道上的远地点B调整速度后进入目标轨道；已知引力常量为G，地球质量为M，近地轨道半径为，目标轨道半径为。下列说法正确的是（　　） A. 卫星在转移轨道上运动经过A点时的线速度大小为 B. 卫星在转移轨道上从A点运动到B点的过程中，引力做负功，机械能减小 C. 卫星在近地轨道与目标轨道上运动的向心力大小之比为 D. 卫星在近地轨道与目标轨道上运动的周期之比为 【答案】C 【解析】 【详解】A．卫星在近地轨道上运动时，由牛顿第二定律得 可知 卫星在转移轨道上运动经过A点时的线速度大小应大于在近地轨道运行的速度，即卫星在转移轨道上运动经过A点时的线速度大小大于，故A错误； B．卫星在转移轨道上从A点运动到B点的过程中，引力做负功，动能减小，机械能保持不变，故B错误； C．卫星在近地轨道与目标轨道上运动的向心力大小之比为，故C正确； D．根据开普勒第三定律，可得卫星在近地轨道与目标轨道上运动的周期之比为，故D错误。 故选C。 4. 可视为质点的甲、乙两小球用铰链与轻杆连接，甲球套在固定的竖直杆上，乙球处于水平地面上，初始时轻杆与水平方向夹角为60°，杆长为L。无初速度释放两球到甲球落地的过程中，两球的速率随时间变化如图所示，其中时刻乙球速率最大。已知甲球质量为2m，乙球质量为m，重力加速度大小为g，不计一切摩擦，则（ ） A. 时刻轻杆与水平方向夹角为30° B. 时刻甲球的加速度大于g C. 时刻甲球的速率为 D. 过程甲、乙两球的速率图线与时间轴所围成的面积之比为 【答案】D 【解析】 【详解】A．设轻杆与水平方向的夹角为θ，甲、乙两球的速度大小分别为和，将和分别沿杆和垂直杆方向分解，则有 由图可知时刻有 解得，故A错误； B．由受力分析可得，杆对乙球的作用先是推力，后是拉力，时刻乙球速率最大，即此时杆恰好对乙球无作用力，则此时杆对甲也无作用力，甲只受到竖直方向的重力作用，此时甲球的加速度等于g，故B错误； C．时刻乙球速度为0，则此时甲球落地，从无初速度释放两球到甲球落地的过程中，两球组成的系统只有重力做功，系统机械能守恒，则有 解得时刻甲球的速率，故C错误； D．过程甲、乙两球的速率图线与时间轴所围成的面积即为该过程中甲、乙两球的位移，甲球的位移 乙球的位移 面积之比为，故D正确。 故选D。 5. 如图所示，水平地面上方有一竖直固定铺有复写纸的足够大硬纸板M，P为其左侧正前方的一点，小球从P点以大小相等的水平速度向右侧各个方向抛出不计阻力，打到M上的小球留下的印迹连线可能是（ ） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】 画俯视图如上图所示，PO为过抛出点作硬纸板的垂线，O为垂足，以O点为原点建立直角坐标系，以水平方向为x轴，竖直向下为y轴，垂线长为L。 打到M上的点的横坐标为x，从抛出到碰撞的时间 下落的高度也就是纵坐标 y是x二次函数，所以图像是抛物线，故C正确ABD错误。 故选C。 6. 如图所示，A、B、C三个物体静止叠放在水平桌面上，物体A和B的质量均为2m，C的质量是m，A、B间的动摩擦因数为μ，B、C间的动摩擦因数为，B和地面间的动摩擦因数为。设B足够长，A、C均不会从B上掉落，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。现对A施加一水平向右的拉力F，则下列判断正确的是（ ） A. 当力F大于时，A、B、C三个物体互相不再相对静止 B. 当力F逐渐增大时，A、B之间先发生相对滑动 C. 当力F逐渐增大到时，B与A相对滑动 D. 无论力F为何值，B的加速度不会超过 【答案】D 【解析】 【详解】AB．物体A、B间的最大静摩擦力为 B、C间的最大静摩擦力为 B与地面的最大静摩擦力为 当时，A、B、C都静止不动。当时若A、B、C三个物体始终相对静止，则三者一起向右加速，对整体，根据牛顿第二定律得 假设C恰好与B相对不滑动，对C，由牛顿第二定律得 解得， 设此时A与B间的摩擦力为f，对A，由牛顿第二定律得 解得 表明C达到临界时A还没有到达临界值，则当力F逐渐增大时，B、C之间先发生打滑现象，要使三者始终相对静止，则F不能超过。 故AB错误； C．物体A相对B滑动时，C早已相对B发生相对滑动，对AB整体，由牛顿第二定律得 对A，由牛顿第二定律得 解得 故当拉力大于时，A相对B滑动，故C错误； D．当F较大时，A与C会相对B滑动，B的加速度达到最大，当A与B相对滑动时，C早已相对B发生相对滑动，则B受到A的摩擦力向前，B受到C的摩擦力向后，B受到地面的摩擦力向后，对B，由牛顿第二定律得 解得，故D正确。 故选D。 二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 7. “特高压输电技术”中国世界领先，在国际上已成为我国一张靓丽的名片。如图所示为某段高压架空输电线的示意图，两电线杆竖直固定且高度相同，两杆间距及之间的输电线（质量为m）均保持不变，受重力影响，输电线会自然下垂，输电线在与杆结点处的切线与电线杆之间的夹角为，重力加速度为g。则下列判断中正确的有（ ） A. 输电线结点处的张力大小为 B. 由于热胀冷缩，夏季较冬季电线结点处的张力增大 C. 电线最低处的张力大小为 D. 由于热胀冷缩，夏季较冬季电线最低点处的张力减小 【答案】AD 【解析】 【详解】设输电线结点处的张力大小为，电线最低点处的张力大小为，对输电线的左半部分受力分析如图所示。 根据受力平衡可知，、的合力与等大反向，故， 由于热胀冷缩，夏季较冬季变小，故变小，变小。 故选AD。 8. 如图所示，甲、乙是车间内高度不同的两个工作台，它们距地面的高度分别为、，且。在这两个工作台之间设计了两个斜面，从A点静止释放的工件经C点滑至B点时速度刚好为零，此时工作台之间的距离为d。A、B、C位于同一竖直平面内。斜面AC与CB之间平滑连接，AC、BC的长度可以调节，工件通过C点时没有动能损失。工件可视为质点且与两个斜面之间的动摩擦因数均为μ。下列说法正确的是（ ） A. d是一个唯一的确定值 B. 如果减小d，工件达到B点时速度可能为零 C. 在两工作台间，无论将C点向水平方向移动多少，工件都可以下滑 D. 只将斜面换成曲面ADB，工件也可以到达B点 【答案】AC 【解析】 【详解】A．工件从A点滑到B点，根据能量守恒定律，其中和分别是斜面AC和BC的长度，和分别为斜面AC和CB与水平面的夹角，化简可得 ，故 ，表明d是一个唯一的确定值，与斜面的具体形状无关，只取决于高度差和动摩擦因数，故A正确； B．根据选项A的分析可知，如果减小d，那么重力做的功大于摩擦力做的功，工件在到达B点时速度不为零，故B错误； C．由选项A可知，则C点无论在何处，AC的倾角θ都会满足 ，工件都可以下滑，故C正确； D．将斜面换成曲面ADB后，工件从A点到B点的过程中需要向心力，导致支持力比斜面的大，摩擦力做功增加，虽然重力做功仍然为，但摩擦力做功可能会超过重力做的功，导致工件在到达B点之前就停止，即只将斜面换成曲面ADB，工件无法到达B点，故D错误。 故选AC。 9. 如图甲所示，轻杆一端与O点相连，另一端固定质量为m的小球。现让小球在竖直平面内做圆周运动，小球运动到最高点时，杆与小球间弹力大小为F，速度大小为v，其图像如图乙所示。则（） A. 小球做圆周运动的半径 B. 当地的重力加速度大小 C. 时，小球受到的弹力方向向上 D. 时，小球受到的弹力大小与重力大小相等 【答案】BD 【解析】 【详解】A．由图乙知，当时弹力大小与小球重力等大，即 当时，根据牛顿第二定律有，联立解得 、，故A错误，故B正确； C．由图可知当时，杆对小球弹力方向向上；当时，杆对小球弹力方向向下，所以当时，杆对小球弹力方向向下，故C错误； D．当时，由牛顿第二定律有，整理得 ，联立以上各式可知小球受到的弹力大小等于mg，故D正确。 故选BD。 10. 观察发现青蛙竖直向上起跳，跳起的最大高度为h。一长木板静止放置在光滑水平地面上，木板质量为M，一质量为m的青蛙静止蹲在长木板的左端。青蛙向右上方第一次跳起，恰好落至长木板右端且立刻相对木板静止，青蛙继续向右上方第二次跳起，落到地面。青蛙第三次从地面向右上方起跳并落地。三次向右上方跳跃过程都恰能使青蛙相对地面水平位移最大，木板的厚度不计。已知每次起跳青蛙做功相同，且等于竖直向上起跳做的功，起跳与着陆过程时间极短，青蛙可看作质点，忽略空气阻力，重力加速度为g。下列说法正确的是（ ） A. 每次青蛙起跳做的功为 B. 青蛙第三次向右上方跳跃的水平距离为h C. 若长木板的长度为L，青蛙第二次向右上方起跳的水平位移大小为 D. 长木板的长度L与h的关系满足 【答案】AD 【解析】 【详解】A．对青蛙竖直起跳过程列动能定理，解得每次青蛙起跳做的功，故A正确； B．青蛙第二次跳起后落地，水平地面光滑，故第三次青蛙起跳过程，跳起的水平距离为0，故B错误； C．青蛙第一、二次向右上方起跳前均在木板上，且均相对地面水平位移最大，故两次相对地面位移相同。对青蛙第一次在木板向右上方起跳过程，水平方向动量守恒有，由几何关系 联立解得，故C错误； D．对青蛙第一次向右上方起跳，设青蛙起跳的竖直初速度为，水平初速度为，木板后退速度为v。则对青蛙，竖直方向，水平方向 对青蛙和木板系统 青蛙相对地面位移 对青蛙第一次起跳 联立解得 又由于 可知当时，青蛙跳的最远，则，故D正确。 故选AD。 三、实验题：本题共2小题，第11题8分、第12题8分，共16分。 11. 下图为某实验兴趣小组探究“加速度与力的关系”的实验装置，该装置中所使用的滑轮与细绳质量不计、摩擦不计。已知小车的质量为M，当地重力加速度为g，实验操作如下： （1）挂上托盘和砝码，调整滑轮高度使滑轮与小车间细线与木板平行，调整木板的倾角，使小车沿木板匀速下滑； （2）取下托盘和砝码，将小车置于木板上靠近滑轮处的某一位置，记录该位置与位移传感器的距离为，释放小车，通过位移传感器和计时器测出小车与位移传感器的实时距离x和小车运动时间t，由此求出小车的加速度： ①本实验开始之前______（填“需要”或“不需要”）平衡摩擦阻力； ②测出托盘和砝码总质量为m，本实验______（填“需要”或“不需要”）满足； ③根据测量数据，取下托盘和砝码后小车下滑过程中受到的合外力______（用m或M及g表示），小车的加速度______（用x、t、表示）； （3）改变砝码质量和木板的倾角，重复步骤（1）（2），可得到多组a、F的数据，并绘制图像进行探究。 【答案】 ①. 不需要 ②. 不需要 ③. ④. 【解析】 【详解】[1][2][3]如图所示，开始实验时，挂上托盘和砝码，调整滑轮高度使滑轮与小车间细线与木板平行，调整木板的倾角，使小车沿木板匀速下滑，此时小车受重力沿木板的分量等于摩擦力和绳子拉力之和，而此时绳子拉力为托盘和砝码的重力，可知取下托盘和砝码后小车下滑过程中受到的合外力，由该实验原理可知，本实验开始之前不需要平衡摩擦阻力，也不需要满足。 [4]根据运动学公式可得 解得小车的加速度 12. 如图甲所示，科学家设想通过环形空间站绕中心旋转模拟地球表面重力场的环境。某物理小组设计了如图乙所示的实验装置验证空间站人造重力场下的“机械能守恒定律”。 （1）设环形空间站的旋转半径为r，角速度为，则等效重力加速度______； （2）按图乙组装好器材后，将A由静止释放。测出B上升的高度h及所用的时间t，为使B物体上升，A的质量与B的质量之间的关系应满足______； （3）若在误差允许范围内，关系式______（用、、h、t表示）成立，则成功验证了“机械能守恒定律”； （4）为了实验更精确，实验中多次测量得到h与数据，绘制图像，如图丙所示，图像斜率______（用、、g表示）。 【答案】（1） （2） （3） （4） 【解析】 【小问1详解】 空间站处于完全失重状态，若环形空间站的旋转半径为r，角速度为，则等效重力加速度 【小问2详解】 为使B物体上升，即使A下降，根据定滑轮的特征可知，A的质量与B的质量之间的关系应满足 【小问3详解】 根据定滑轮的特征可知，B的位移、速度与加速度大小始终为A的两倍，当B上升h过程，根据系统机械能守恒定律有 其中， 解得 【小问4详解】 结合上述可以解得 可知，图像斜率 四、解答题；本题共3小题，第13题10分、14题14分、15题16分，共40分。 13. 如图甲，我国的“祝融号”火星车成功着陆火星乌托邦平原南部地区后，开启了火星表面巡视探测，目前累计行驶了1921米。某段时间内，火星车沿平直路线运动全过程的速度v随时间t变化关系的图像如图乙所示，火星车由静止做匀加速运动，时速度为4cm/s，功率达到额定功率4.8W，以该功率继续行驶一段时间后，火星车的速度达到最大为6cm/s，以该速度匀速运动一段时间后，关闭火星车的动力，再经过0.18s，火星车停止运动，火星车受到的阻力大小不变，求： （1）火星车受到的阻力； （2）火星车的质量m； （3）火星车匀加速的时间。 【答案】（1）80N （2）240kg （3）0.24s 【解析】 【小问1详解】 火星车的速度达到最大时，火星车受到的牵引力与阻力相等，即 因为代入题中数据，解得N 【小问2详解】 关闭动力后，火星车的加速度m/s2 根据牛顿第二定律可知 解得kg 【小问3详解】 ，火星车以恒定的加速度运动，此阶段火星车的牵引力 设此阶段火星车的加速度为，根据牛顿第二定律可得 解得m/s2 火星车以恒定的加速度运动的时间 14. 如图甲所示，在某安全气囊（固定在试验台上）的性能测试中，可视为质点的重物从距气囊上表面高h=1.8m处由静止释放，与正下方的气囊发生碰撞。将重物刚接触气囊时记为t=0时刻，气囊对重物竖直向上的作用力大小F随时间t变化的规律可近似用图乙所示的图像描述。已知重物的质量m=5kg，取重力加速度大小 以气囊最高点所在的水平面为参考平面，不计空气阻力，重物只沿竖直方向运动。 （1）求重物与气囊碰撞过程中F的冲量大小I； （2）求重物第一次被反弹后瞬间的速度大小； （3）若后一次碰撞过程重物损失的机械能是前一次碰撞过程重物损失的机械能的，求重物与气囊第三次碰撞后瞬间的机械能E。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 根据图像的面积等于F的冲量可知N·s 解得 【小问2详解】 由 重物落到气囊上表面时的速度大小 解得m/s 取竖直向上为正方向，对碰撞过程，研究重物的受力，由动量定理 有 解得 【小问3详解】 第一次碰撞过程中系统损失的机械能 解得J 由题意可知，第三次碰撞后瞬间的机械能 解得 15. 如图所示，长L=0.25m的水平传送带以恒定的速率顺时针转动，右端通过光滑水平轨道与竖直墙壁相连。质量为的小球B与长度为的轻杆相连，轻杆的另一端通过铰链与质量的小滑块C相连，小滑块C套在光滑的水平杆上，水平杆固定且足够长。初始时轻杆竖直靠墙，小球B刚好处在水平轨道的末端。现将质量为的小滑块A轻放在传送带的左端，小滑块A在轨道的末端与小球B发生弹性正碰，碰后传送带停止转动。已知滑块A与传送带间的动摩擦因数为，轻杆在运动过程中不会和水平杆相碰。重力加速度的大小，不计空气阻力。求： （1）滑块A运动至水平轨道上的速度大小； （2）滑块A与小球B碰后的瞬间，小球B对轻杆的作用力； （3）轻杆第一次水平时的弹力大小。 【答案】（1） （2），方向竖直向下 （3） 【解析】 【小问1详解】 假设A在传送带上一直做匀加速运动，有， 代入数据得 假设成立，故A在水平轨道上的速度大小为 【小问2详解】 A、B发生弹性正碰，根据动量守恒和机械能守恒有， 联立解得 碰后，对B有 联立解得 由牛顿第三定律可知，B对轻杆的作用力大小为，方向竖直向下。 【小问3详解】 杆由推力变为拉力时，C开始离开墙壁，此时杆的作用力为，设此时杆与水平方向的夹角为，对B球受力分析，如图所示 有， 解得， 轻杆水平时，C与B的水平分速度相等，设为，C离墙后，C、B组成的系统水平方向动量守恒，有 联立有 设杆第一次水平时小球B的竖直速度为，从杆的弹力为零到杆第一次水平时，由动能定理可得 设轻杆第一次水平时杆的弹力为，小滑块C的加速度大小为，小球B的加速度大小为。小球B相对于小滑块C做圆周运动， 以地面为参考系水平方向 对小球B有 对小滑块C有 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $