高一物理下学期期中模拟卷02（拔高卷）（人教版，测试范围：必修第二册全册）

2025-2026学年高一下学期期中模拟卷02 物理 （满分100分，考试用时90分钟） 注意事项： 1．本试卷分第I卷（选择题）和第II卷（非选择题）两部分。答卷前，考生务必将自己的班级、姓名、学号填写在试卷上。 2．回答第I卷时，选出每小题答案后，将答案填在选择题上方的答题表中。 3．回答第II卷时，将答案直接写在试卷上。 4．考试范围：必修第二册第5章至第8章第3节。 第Ⅰ卷（选择题 共48分） 一、选择题（共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1-8题只有一项符合题目要求，第9-12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。） 1．如图是春晚上转手绢的机器人，其手绢上有P、Q两点，圆心为O，OQ=OP，手绢做匀速圆周运动，则（　　） A．P、Q线速度之比为 B．P、Q角速度之比为 C．P、Q向心加速度之比为 D．P点所受合外力不一定指向O 2．神舟十四号在轨期间开展多项航天医学实验，此项活动对航天医学领域有着重要意义。已知地球半径为R，神舟十四号的运行轨道距离地心约为1.06R，可以近似看成圆周运动。地球静止卫星距离地心约为6.6R，下列说法正确的是（　　） A．神舟十四号在轨运行的角速度比静止卫星大 B．神舟十四号在轨运行的线速度比静止卫星小 C．神舟十四号相对地面保持静止 D．神舟十四号在轨运行的速度大于第一宇宙速度，小于第二宇宙速度 3．在第15届中国航展的现场，我国自主研制的“机器狼”首次在现场进行动态展示。如图所示为机器狼在进行负重爬斜坡测试，将斜坡简化为一倾角为θ，长为L的斜面，机器狼（可视为质点）从底端沿斜面向上爬至顶端共用时t，此时速度大小为v，已知机器狼及重物总质量为m，重力加速度为g。则机器狼在本次测试中（　　） A．斜面对其支持力做的功为mgLsinθ B．所受重力做的功为-mgL C．重力的平均功率大小为 D．到达顶端时重力的瞬时功率大小为mgvsinθ 4．“七星坛上卧龙登，一夜东风江水腾，不是孔明施妙计，周郎安得呈才能?”三国时，诸葛亮借东风，周瑜火烧赤壁。孔明怕遭伤害，于是东风初起，便于七星坛上，披发而下于江边上船渡江，为尽可能缩短过江时间，孔明估测了一下江面的宽度及水速，于是调整船头，使船头垂直于河岸，船在静水中的速度为v1，从A沿直线运动到B，渡河所用时间为t1;周瑜从后面追赶，船头垂直于AB，船在静水中的速度为v2，也从A沿直线运动到B，渡河所用时间为t2，若AB与河岸的夹角为α，河水速度恒定。则下列表达式成立的是（　　）。 A．=sin α B．= C．=cos 2α D．= 5．跳台滑雪是一项勇敢者的运动，如图某运动员从跳台A处沿水平方向飞出，在斜面AB上的B处着陆，斜面AB与水平方向夹角为30°且足够长，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A．运动员落在B处的速度与水平方向夹角为60° B．运动员在斜面上的落点到A点的距离与初速度成正比 C．运动员飞出的水平速度减小，落在斜坡上的速度与水平方向夹角减小 D．运动员飞出的水平速度减小，落在斜坡上的速度与水平方向夹角不变 6．中国计划在2030年前实现载人登月。一宇航员在地球的表面上以一定的速度竖直跳起，能跳到的最大高度为，若他在另一星球的表面上以相同的速度竖直跳起，能跳到的最大高度为。地球、星球均视为球体，地球与星球的半径之比为，不考虑两星球自转的影响，则地球与星球的平均密度之比为（    ） A． B． C． D． 7．如图甲所示，小球穿在竖直平面内光滑的固定圆环上，绕圆心O点做半径为R的圆周运动。小球运动到最高点时，圆环与小球间弹力大小为F，小球在最高点的速度大小为v，其F-v2图像如图乙所示，重力加速度g取10 m/s2，则（　　） A．小球的质量为1 kg B．固定圆环的半径R为1 m C．若小球通过最高点时的速度大小为4m/s，小球受圆环的弹力大小为20 N D．若小球通过最高点时的速度大小为6m/s，则小球受到的合力大小为70N 8．如图所示是马戏团中上演的飞车节目，在竖直平面内有半径为R的圆轨道。表演者骑着摩托车在圆轨道内做圆周运动，经过轨道最高点B的速度大小为v1=，经过最低点A的速度大小为v2=。已知人和摩托车（视为质点）的总质量为m，重力加速度大小为g，下列说法正确的是（　　） A．人和摩托车经过B点时处于超重状态 B．人和摩托车在A点对轨道的压力大小为7mg C．人和摩托车在B点受到轨道的弹力大小为3mg D．人和摩托车从B点到A点的过程中，牵引力做的功大于阻力做的功 9．“神舟二十号”载人飞船于2025年4月24日顺利发射升空，并成功与神舟十九号航天员乘组移交了中国空间站的钥匙。飞船发射后会在轨道Ⅰ上进行数据确认，后择机经轨道Ⅱ完成与中国空间站的对接，其变轨过程可简化为下图所示，已知轨道Ⅰ半径近似为地球半径R，中国空间站轨道Ⅲ距地面的平均高度为h，则下列说法正确的是（　　） A．飞船在轨道Ⅱ上经过P点时的速度大于在轨道Ⅰ上经过P点时的速度 B．飞船在轨道Ⅰ上运动周期T1与在轨道Ⅱ上运动周期T2之比 C．飞船在轨道Ⅱ上Q点的加速度等于组合体在空间站轨道Ⅲ上Q点的加速度 D．飞船在发射后升空对接过程中，P点变轨时发动机做负功，Q点变轨时发动机做正功 10．为了方便顾客食用菜品，饭店的餐桌上常常配备大转盘，该转盘可根据顾客需求调节转速。在转盘桌上放置两个材质相同但质量不同的碗，甲碗的质量大于乙碗的质量（两只碗均可视为质点）。甲、乙两碗放置在转盘上的同一条半径上，且乙碗距圆心的距离大于甲碗（如图所示）。已知转盘的半径为R，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，现通过调节使转速缓慢增加至n（单位：r/s）时，下列说法正确的是（　　） A．当转速增大到一定值后，乙碗一定先滑动 B．当转速时，乙碗一定发生滑动（μ为碗与转盘间的动摩擦因数，g为重力加速度） C．两只碗均未发生滑动时，甲碗所受的摩擦力一定较大 D．两只碗均未发生滑动时，乙碗的向心加速度一定较大 11．如图所示，一小球从点的正上方离地高处的点以的速度水平抛出，同时在点右方地面上S点以速度斜向左上方与地面成角抛出另一小球，两小球恰在、S连线靠近的三等分点的正上方相遇。重力加速度，若不计空气阻力，则从两小球抛出后到相遇的过程，下列说法正确的是（   ） A．两小球相遇时斜抛小球处于下落阶段 B．两小球初速度大小关系为 C．、S两点的距离为 D．两小球相遇点一定在距离地面高处 12．一辆电动平衡车含骑手的总质量约为80kg，在一次户外骑行中平衡车在平坦道路上以恒定功率加速，受到的阻力不变，其加速度随速度的倒数的变化规律如图所示（图像与纵轴交点为，与横轴交点为0.02，则平衡车在加速过程中（    ） A．速度增大时加速度减小 B．当速度为时，加速度大小为 C．输出功率为12kW D．所受阻力大小为240N 第II卷（非选择题 共52分） 二、实验题（满分14分） 13．（6分）如图甲所示为向心力演示仪，可探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系。长槽的A、B处和短槽的C处分别到各自转轴中心距离之比为1∶2∶1。变速塔轮自上而下有三种组合方式，左右每层半径之比由上至下分别为1∶1、2∶1和3∶1，如图乙所示。 (1)本实验的目的是探究向心力的大小与小球质量m、角速度ω和半径r之间的关系，下列实验中采用的实验方法与本实验相同的是（　　） A．卡文迪许利用扭秤测量引力常量 B．探究平抛运动的特点 C．探究加速度与物体受力、物体质量的关系 (2)在某次实验中，把两个质量相等的钢球放在B、C位置，探究向心力的大小与半径的关系，则需要将传动皮带调至第__________层塔轮。（选填“一”、“二”或“三”） (3)在另一次实验中，把两个质量相等的钢球放在A、C位置，传动皮带位于第二层，转动手柄，则当塔轮匀速转动时，左右两标尺露出的格子数之比约为_________（填选项前的字母） A．1∶2 B．2∶1 C．1∶4 D．4∶1 14．（8分）某同学采用如图甲所示的实验装置研究平抛运动规律，实验装置放置在水平桌面上，底板上的标尺可以测得小球做平抛运动的水平位移x。 (1)若某次实验时，小球抛出点距底板的高度为h，水平位移为x，重力加速度为g，则小球的平抛初速度为___________（用h、x、g表示）。 (2)为了记录平抛运动的轨迹（如图乙），以下做法合理的有___________。 A．为减小实验误差，斜槽轨道必须光滑 B．安装斜槽轨道，使其末端保持水平 C．每次小球应从同一高度由静止释放 D．为测量小球做平抛运动的初速度，应先测出释放点到斜槽末端的高度 (3)如图乙所示，用一张印有小方格的纸记录轨迹，当地重力加速度g取10m/s2，小方格的边长L=4cm。若小球在平抛运动途中的几个位置如图中的a、b、c、d所示，则小球经过b点时的速度为___________m/s，小球抛出点的坐标为___________。 三、计算题（满分38分，其中15题8分，16题8分，17题10分，18题12分，每小题需写出必要的解题步骤，只有答案不得分） 15．（8分）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，它和点的连线与之间的夹角为。重力加速度大小为。 (1)若，小物块受到的摩擦力恰好为零，求； (2)若，求小物块受到的摩擦力大小和方向。 16．（8分）如图所示，宇航员站在某质量分布均匀的星球表面上，沿水平方向以初速度抛出一个小球，测得小球经时间t垂直打在斜坡上的P点（未画出），已知斜坡的倾角为，该星球的半径为R，引力常量为G，求： (1)该星球表面的重力加速度； (2)求该星球的密度和第一宇宙速度v。 17．（10分）2025年5月，我国新能源汽车销量突破90万辆，再创新高。在加速性能测试中，某款质量为m的新能源汽车从平直路面上由静止启动后做匀加速运动，速度大小为v时该车达到额定功率P，保持该功率继续行驶位移后，达到最大速度，若该车行驶时受到的阻力恒定，求： (1)该车行驶时受到的阻力的大小； (2)该车做匀加速直线运动的位移x的大小； (3)该车保持额定功率继续行驶位移所经历的时间。 18．（12分）如图所示，在竖直平面内，光滑斜面下端与水平面BC平滑连接于B点，水平面BC与光滑半圆弧轨道CDE相切于C点，E点在圆心O点正上方，D点与圆心等高。一物块（可看作质点）从斜面上A点由静止释放，物块通过半圆弧轨道E点且水平飞出，最后落到水平面BC上的F（图中未标出）点处。已知斜面上A点距离水平面BC的高度h = 2.0m，圆弧轨道半径R = 0.4m，B、C两点距离LBC=2.0m，F、C两点距离LFC = 1.6m。求： (1)物块通过E点时的速度大小； (2)物块与水平面BC间的动摩擦因数； (3)将物块从斜面上由静止释放，若物块在半圆弧轨道上运动时不脱离轨道，则物块释放点距离水平面BC的高度h'应满足的条件。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025-2026学年高一下学期期中模拟卷02 物理·全解全析 （满分100分，考试用时90分钟） 注意事项： 1．本试卷分第I卷（选择题）和第II卷（非选择题）两部分。答卷前，考生务必将自己的班级、姓名、学号填写在试卷上。 2．回答第I卷时，选出每小题答案后，将答案填在选择题上方的答题表中。 3．回答第II卷时，将答案直接写在试卷上。 4．考试范围：必修第二册第5章至第8章第3节。 第Ⅰ卷（选择题 共48分） 一、选择题（共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1-8题只有一项符合题目要求，第9-12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。） 1．如图是春晚上转手绢的机器人，其手绢上有P、Q两点，圆心为O，OQ=OP，手绢做匀速圆周运动，则（　　） A．P、Q线速度之比为 B．P、Q角速度之比为 C．P、Q向心加速度之比为 D．P点所受合外力不一定指向O 【答案】A 【详解】AB．P、Q两点绕O点转动，则角速度相等，根据v=ωr，可知线速度之比为，选项A正确，B错误； C．根据a=ω2r可知，P、Q向心加速度之比为，选项C错误； D．P点绕O点做匀速圆周运动，则所受合外力一定指向O，选项D错误。 故选A。 2．神舟十四号在轨期间开展多项航天医学实验，此项活动对航天医学领域有着重要意义。已知地球半径为R，神舟十四号的运行轨道距离地心约为1.06R，可以近似看成圆周运动。地球静止卫星距离地心约为6.6R，下列说法正确的是（　　） A．神舟十四号在轨运行的角速度比静止卫星大 B．神舟十四号在轨运行的线速度比静止卫星小 C．神舟十四号相对地面保持静止 D．神舟十四号在轨运行的速度大于第一宇宙速度，小于第二宇宙速度 【答案】A 【详解】AB．二者都围绕地球做圆周运动，由万有引力提供向心力可得 解得， 神舟十四号的轨道半径小于地球静止卫星的轨道半径，则神舟十四号的角速度、线速度均比地球静止卫星大，故A正确，B错误； C．由万有引力提供向心力可得 解得 地球静止卫星相对地面保持静止，而神舟十四号运行周期小于地球静止卫星，不可能相对地面保持静止，故C错误； D．当时，卫星的环绕速度等于第一宇宙速度，而神舟十四号轨道半径大于地球半径，则在轨运行速度小于第一宇宙速度，故D错误。 故选A。 3．在第15届中国航展的现场，我国自主研制的“机器狼”首次在现场进行动态展示。如图所示为机器狼在进行负重爬斜坡测试，将斜坡简化为一倾角为θ，长为L的斜面，机器狼（可视为质点）从底端沿斜面向上爬至顶端共用时t，此时速度大小为v，已知机器狼及重物总质量为m，重力加速度为g。则机器狼在本次测试中（　　） A．斜面对其支持力做的功为mgLsinθ B．所受重力做的功为-mgL C．重力的平均功率大小为 D．到达顶端时重力的瞬时功率大小为mgvsinθ 【答案】D 【详解】A．此整个过程支持力与运动方向垂直，不做功，A错误； BCD．重力做功与路径无关，故整个过程重力做功为-mgLsinθ 则整个过程重力的平均功率大小为 此时的瞬时功率大小为，故BC错误， D正确。 故选D。 4．“七星坛上卧龙登，一夜东风江水腾，不是孔明施妙计，周郎安得呈才能?”三国时，诸葛亮借东风，周瑜火烧赤壁。孔明怕遭伤害，于是东风初起，便于七星坛上，披发而下于江边上船渡江，为尽可能缩短过江时间，孔明估测了一下江面的宽度及水速，于是调整船头，使船头垂直于河岸，船在静水中的速度为v1，从A沿直线运动到B，渡河所用时间为t1;周瑜从后面追赶，船头垂直于AB，船在静水中的速度为v2，也从A沿直线运动到B，渡河所用时间为t2，若AB与河岸的夹角为α，河水速度恒定。则下列表达式成立的是（　　）。 A．=sin α B．= C．=cos 2α D．= 【答案】C 【详解】AB．设河水速度为v，当船头垂直河岸时v1=vtan α合速度v合1=当船头垂直AB 时v2=vsin α合速度v合2=vcos α因此=，AB两项错误； CD．由于两次路程相同，因此时间之比==cos 2α，C项正确；D项错误；故选C。 5．跳台滑雪是一项勇敢者的运动，如图某运动员从跳台A处沿水平方向飞出，在斜面AB上的B处着陆，斜面AB与水平方向夹角为30°且足够长，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A．运动员落在B处的速度与水平方向夹角为60° B．运动员在斜面上的落点到A点的距离与初速度成正比 C．运动员飞出的水平速度减小，落在斜坡上的速度与水平方向夹角减小 D．运动员飞出的水平速度减小，落在斜坡上的速度与水平方向夹角不变 【答案】D 【详解】ACD．设运动员落在斜坡上的速度与水平方向夹角为，根据平抛运动规律，有 可知落在斜坡上的速度与水平方向夹角与水平速度无关，只要运动员仍落在斜坡上，其落在斜坡上的速度与水平方向夹角不变，故AC错误，D正确； B．根据平抛运动的规律，有x=v0t， ，， 解得所以运动员在斜面上的落点到A点的距离与初速度的平方成正比，故B错误。故选D。 6．中国计划在2030年前实现载人登月。一宇航员在地球的表面上以一定的速度竖直跳起，能跳到的最大高度为，若他在另一星球的表面上以相同的速度竖直跳起，能跳到的最大高度为。地球、星球均视为球体，地球与星球的半径之比为，不考虑两星球自转的影响，则地球与星球的平均密度之比为（    ） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】根据竖直上抛运动的规律，有解得在星球表面有其中，联立解得故故选A。 7．如图甲所示，小球穿在竖直平面内光滑的固定圆环上，绕圆心O点做半径为R的圆周运动。小球运动到最高点时，圆环与小球间弹力大小为F，小球在最高点的速度大小为v，其F-v2图像如图乙所示，重力加速度g取10 m/s2，则（　　） A．小球的质量为1 kg B．固定圆环的半径R为1 m C．若小球通过最高点时的速度大小为4m/s，小球受圆环的弹力大小为20 N D．若小球通过最高点时的速度大小为6m/s，则小球受到的合力大小为70N 【答案】C 【详解】A．对小球在最高点进行受力分析，当速度为0时，由图乙可知此时，解得小球的质量为故A错误； B．由图乙可知，当时，，此时重力提供向心力，则有解得固定圆环的半径为故B错误； D．若小球通过最高点时的速度大小为4m/s，设小球受圆环的弹力方向向下，由牛顿第二定律得 代入数据解得 方向竖直向下，故C正确； D．若小球通过最高点时的速度大小为6m/s，小球受到的合力大小为 故D错误。 故选C。 8．如图所示是马戏团中上演的飞车节目，在竖直平面内有半径为R的圆轨道。表演者骑着摩托车在圆轨道内做圆周运动，经过轨道最高点B的速度大小为v1=，经过最低点A的速度大小为v2=。已知人和摩托车（视为质点）的总质量为m，重力加速度大小为g，下列说法正确的是（　　） A．人和摩托车经过B点时处于超重状态 B．人和摩托车在A点对轨道的压力大小为7mg C．人和摩托车在B点受到轨道的弹力大小为3mg D．人和摩托车从B点到A点的过程中，牵引力做的功大于阻力做的功 【答案】B 【详解】A．圆周运动加速度始终指向圆心，在最高点时，加速度方向向下，所以表演者处于失重状态，故A错误； B．在最低点，根据牛顿第二定律有解得，故B正确； C．在最高点有解得，故C错误； D．从最高点到最低点，由动能定理解得W=0，即牵引力做功和阻力做功之和为0，故D错误。故选B。 9．“神舟二十号”载人飞船于2025年4月24日顺利发射升空，并成功与神舟十九号航天员乘组移交了中国空间站的钥匙。飞船发射后会在轨道Ⅰ上进行数据确认，后择机经轨道Ⅱ完成与中国空间站的对接，其变轨过程可简化为下图所示，已知轨道Ⅰ半径近似为地球半径R，中国空间站轨道Ⅲ距地面的平均高度为h，则下列说法正确的是（　　） A．飞船在轨道Ⅱ上经过P点时的速度大于在轨道Ⅰ上经过P点时的速度 B．飞船在轨道Ⅰ上运动周期T1与在轨道Ⅱ上运动周期T2之比 C．飞船在轨道Ⅱ上Q点的加速度等于组合体在空间站轨道Ⅲ上Q点的加速度 D．飞船在发射后升空对接过程中，P点变轨时发动机做负功，Q点变轨时发动机做正功 【答案】AC 【详解】A．飞船由轨道Ⅰ变轨到轨道Ⅱ需加速，所以飞船在轨道Ⅱ上经过P点时的速度大于在轨道Ⅰ上经过P点时的速度，故A正确； B．根据开普勒第三定律可得解得，故B错误； C．根据牛顿第二定律可得解得所以，飞船在轨道Ⅱ上Q点的加速度等于组合体在空间站轨道Ⅲ上Q点的加速度，故C正确； D．飞船在发射后升空对接过程中，P点变轨时和Q点变轨时飞船都做离心运动，都需加速，发动机都做正功，故D错误。 故选AC。 10．为了方便顾客食用菜品，饭店的餐桌上常常配备大转盘，该转盘可根据顾客需求调节转速。在转盘桌上放置两个材质相同但质量不同的碗，甲碗的质量大于乙碗的质量（两只碗均可视为质点）。甲、乙两碗放置在转盘上的同一条半径上，且乙碗距圆心的距离大于甲碗（如图所示）。已知转盘的半径为R，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，现通过调节使转速缓慢增加至n（单位：r/s）时，下列说法正确的是（　　） A．当转速增大到一定值后，乙碗一定先滑动 B．当转速时，乙碗一定发生滑动（μ为碗与转盘间的动摩擦因数，g为重力加速度） C．两只碗均未发生滑动时，甲碗所受的摩擦力一定较大 D．两只碗均未发生滑动时，乙碗的向心加速度一定较大 【答案】AD 【详解】A．两只碗由静摩擦力提供向心力，当达到最大静摩擦力时，即，可知当转速增大到一定值后，距离远的乙碗先滑动，故A正确； B．题目给出整个转盘的半径为R，代入数据得，解得，但是两只碗的轨迹半径均小于R，转速达到该值乙碗不发生滑动，故B错误； C．由A选项分析可知，两只碗均未发生滑动时，静摩擦力提供向心力，甲碗的质量大，半径小，无法确定二者静摩擦力的大小，故C错误； D．根据向心加速度公式，可得半径大的乙碗的向心加速度大，故D正确。 故选AD。 11．如图所示，一小球从点的正上方离地高处的点以的速度水平抛出，同时在点右方地面上S点以速度斜向左上方与地面成角抛出另一小球，两小球恰在、S连线靠近的三等分点的正上方相遇。重力加速度，若不计空气阻力，则从两小球抛出后到相遇的过程，下列说法正确的是（   ） A．两小球相遇时斜抛小球处于下落阶段 B．两小球初速度大小关系为 C．、S两点的距离为 D．两小球相遇点一定在距离地面高处 【答案】BCD 【详解】B．由于相遇处在、S连线靠近的三等分点的正上方，则有 可得两小球的初速度大小关系为，故， B正确； A．从抛出到相遇，两小球竖直方向的位移满足解得，相遇时斜抛小球竖直方向的分速度大小为则此时斜抛小球恰好到达最高点，A错误； C．、S的间距为，C正确； D．两小球相遇时离地高度为， D正确。故选BCD。 12．一辆电动平衡车含骑手的总质量约为80kg，在一次户外骑行中平衡车在平坦道路上以恒定功率加速，受到的阻力不变，其加速度随速度的倒数的变化规律如图所示（图像与纵轴交点为，与横轴交点为0.02，则平衡车在加速过程中（    ） A．速度增大时加速度减小 B．当速度为时，加速度大小为 C．输出功率为12kW D．所受阻力大小为240N 【答案】ACD 【详解】A．由图像可知，平衡车的加速度随速度的增大而减小，故赛车初始阶段做加速度逐渐减小的加速运动，故A正确； BCD．由，得由图像得，解得，将代入解得，故B错误，CD正确。故选ACD。 第II卷（非选择题 共52分） 二、实验题（满分14分） 13．（6分）如图甲所示为向心力演示仪，可探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系。长槽的A、B处和短槽的C处分别到各自转轴中心距离之比为1∶2∶1。变速塔轮自上而下有三种组合方式，左右每层半径之比由上至下分别为1∶1、2∶1和3∶1，如图乙所示。 (1)本实验的目的是探究向心力的大小与小球质量m、角速度ω和半径r之间的关系，下列实验中采用的实验方法与本实验相同的是（　　） A．卡文迪许利用扭秤测量引力常量 B．探究平抛运动的特点 C．探究加速度与物体受力、物体质量的关系 (2)在某次实验中，把两个质量相等的钢球放在B、C位置，探究向心力的大小与半径的关系，则需要将传动皮带调至第__________层塔轮。（选填“一”、“二”或“三”） (3)在另一次实验中，把两个质量相等的钢球放在A、C位置，传动皮带位于第二层，转动手柄，则当塔轮匀速转动时，左右两标尺露出的格子数之比约为_________（填选项前的字母） A．1∶2 B．2∶1 C．1∶4 D．4∶1 【答案】(1)C(2)一(3)C 【详解】（1）探究向心力的大小与小球质量m、角速度ω和半径r之间的关系，采用的实验方法是控制变量法。 A．卡文迪许利用扭秤测量引力常量，应用的是放大法，故A错误； B．探究平抛运动的特点，采用的实验方法是用曲化直的方法，故B错误； C．探究加速度与物体受力、物体质量的关系，采用的实验方法是控制变量法，故C正确。故选C。 （2）在某次实验中，把两个质量相等的钢球放在B、C位置，探究向心力的大小与半径的关系，应使两球的角速度相同，则需要将传动皮带调至第一层塔轮。 （3）在另一次实验中，把两个质量相等的钢球放在A、C位置，则两球做圆周运动的半径相等；传动皮带位于第二层，则两球做圆周运动的角速度之比为 根据可知当塔轮匀速转动时，左右两标尺露出的格子数之比约为 故选C。 14．（8分）某同学采用如图甲所示的实验装置研究平抛运动规律，实验装置放置在水平桌面上，底板上的标尺可以测得小球做平抛运动的水平位移x。 (1)若某次实验时，小球抛出点距底板的高度为h，水平位移为x，重力加速度为g，则小球的平抛初速度为___________（用h、x、g表示）。 (2)为了记录平抛运动的轨迹（如图乙），以下做法合理的有___________。 A．为减小实验误差，斜槽轨道必须光滑 B．安装斜槽轨道，使其末端保持水平 C．每次小球应从同一高度由静止释放 D．为测量小球做平抛运动的初速度，应先测出释放点到斜槽末端的高度 (3)如图乙所示，用一张印有小方格的纸记录轨迹，当地重力加速度g取10m/s2，小方格的边长L=4cm。若小球在平抛运动途中的几个位置如图中的a、b、c、d所示，则小球经过b点时的速度为___________m/s，小球抛出点的坐标为___________。 【答案】(1) (2)BC (3) （4cm，7.5cm） 【详解】（1）小球做平抛，竖直方向有，水平方向有 解得 （2）A．小球在轨道上运动时的摩擦力不会影响其做平抛的初速度方向，不必光滑，A错误； B．为了保证小球离开斜槽末端后做平抛运动，斜槽轨道末端必须水平，B正确； C．为了确保小球做平抛的初速度一样，小球每次应从同一高度释放，C正确； D．测量小球做平抛运动的初速度不需要测出释放点到斜槽末端的高度，D错误。 故选BC。 （3）[1]设相邻位置间的时间间隔为，竖直方向由有，水平方向有 对点，在竖直方向，由中间时刻的瞬时速度等于这一过程的平均速度有，且 解得，，， [2]设从抛出点到b点所用时间为t，竖直方向由有解得 由知，抛出点坐标，，则抛出点的横坐标为，纵坐标为 解得，，故抛出点坐标为 （4cm，7.5cm） 三、计算题（满分38分，其中15题8分，16题8分，17题10分，18题12分，每小题需写出必要的解题步骤，只有答案不得分） 15．（8分）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，它和点的连线与之间的夹角为。重力加速度大小为。 (1)若，小物块受到的摩擦力恰好为零，求； (2)若，求小物块受到的摩擦力大小和方向。 【答案】(1) (2)，方向沿罐壁向下 【详解】（1）以为研究对象，当摩擦力恰好为零时，由支持力和重力的合力提供向心力，有 解得 （2）若，则 滑块有沿斜面向上滑的趋势，摩擦力沿罐壁切线向下， 对m分析，有 解得 16．（8分）如图所示，宇航员站在某质量分布均匀的星球表面上，沿水平方向以初速度抛出一个小球，测得小球经时间t垂直打在斜坡上的P点（未画出），已知斜坡的倾角为，该星球的半径为R，引力常量为G，求： (1)该星球表面的重力加速度； (2)求该星球的密度和第一宇宙速度v。 【答案】(1) (2)， 【详解】（1）小球做平抛运动垂直落在斜坡上，将其速度分解得 解得星球表面的重力加速度为 （2）由万有引力与重力的关系知因为密度联立以上各式得 该星球的第一宇宙速度等于它近地卫星的运行速度，由万有引力提供向心力得 又 联立解得 17．（10分）2025年5月，我国新能源汽车销量突破90万辆，再创新高。在加速性能测试中，某款质量为m的新能源汽车从平直路面上由静止启动后做匀加速运动，速度大小为v时该车达到额定功率P，保持该功率继续行驶位移后，达到最大速度，若该车行驶时受到的阻力恒定，求： (1)该车行驶时受到的阻力的大小； (2)该车做匀加速直线运动的位移x的大小； (3)该车保持额定功率继续行驶位移所经历的时间。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）汽车速度最大时，汽车匀速行驶，则有 根据题意则有 （2）汽车匀加速运动时，速度达到时汽车的牵引力 根据牛顿第二定律可得 其中 解得汽车匀加速运动时的加速度 根据匀变速直线运动规律可得，该车做匀加速直线运动的位移 （3）根据动能定理可得 结合上述结论 解得 18．（12分）如图所示，在竖直平面内，光滑斜面下端与水平面BC平滑连接于B点，水平面BC与光滑半圆弧轨道CDE相切于C点，E点在圆心O点正上方，D点与圆心等高。一物块（可看作质点）从斜面上A点由静止释放，物块通过半圆弧轨道E点且水平飞出，最后落到水平面BC上的F（图中未标出）点处。已知斜面上A点距离水平面BC的高度h = 2.0m，圆弧轨道半径R = 0.4m，B、C两点距离LBC=2.0m，F、C两点距离LFC = 1.6m。求： (1)物块通过E点时的速度大小； (2)物块与水平面BC间的动摩擦因数； (3)将物块从斜面上由静止释放，若物块在半圆弧轨道上运动时不脱离轨道，则物块释放点距离水平面BC的高度h'应满足的条件。 【答案】(1) (2) (3)或 【详解】（1）物块从E点飞出到落在F点，做平抛运动，则有， 联立解得物块通过E点时的速度大小为 （2）物块从A点到E点过程，根据动能定理可得 代入数据解得物块与水平面BC间的动摩擦因数为 （3）若物块刚好通过E点，则有 解得 根据动能定理可得 解得 若物块刚好可以运动到与圆心等高处，根据动能定理可得 解得 若物块刚好可以运动C点，根据动能定理可得 解得 综上分析可知，要物块在半圆弧轨道上运动时不脱离轨道，则物块释放点距离水平面 BC的高度应满足或。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $