内容正文:
包九中外国语学校高一年级物理学科调研卷
一、选择题(本题共12小题,共46分。其中1-7题为单选题,每小题只有一个选项符合要求,每小题4分;8-10题为多选题,每小题有多个选项符合要求,每题6分,少选得3分,多选错选不得分)
1. 如图,一个圆盘在水平面内匀速转动,角速度是10rad/s。盘面上距圆盘中心1m的位置有一个质量为2kg的物块在随圆盘一起做匀速圆周运动。下列说法正确的是( )
A. 物块受重力、支持力、摩擦力和向心力
B. 摩擦力的方向与运动方向相反
C. 摩擦力的方向指向圆心
D. 摩擦力的大小是150N
【答案】C
【解析】
【详解】A.物块受重力、支持力、摩擦力,向心力不是性质力,是效果力,故A错误;
BC.摩擦力的方向指向圆心,与运动方向垂直,提供向心力,故B错误,C正确;
D.重力和支持力的合力为零,可知摩擦力提供向心力,有,故D错误。
故选C。
2. 2025年6月4日,Kepler﹣725c由中国科学院云南天文台牵头的国际研究团队首次利用“凌星中间时刻变化”技术在类太阳恒星Kepler﹣725的宜居带内发现,其质量是地球的p倍,半径为地球的q倍。已知月球质量是地球的m倍,半径为地球的n倍,则Kepler﹣725c与月球第一宇宙速度的比值为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】第一宇宙速度是近星表面环绕速度,由万有引力提供向心力
推导得第一宇宙速度公式
设地球质量为、半径为,则Kepler-725c质量,半径,其第一宇宙速度
月球质量,半径,其第一宇宙速度
两者比值
故选C。
3. 中国的面食文化博大精深,种类繁多,其中“山西刀削面”堪称天下一绝,传统的操作手法是一手托面一手拿刀,将面削出飞入开水锅里。假设小面片均沿着开水锅的半径方向水平飞出,最后落入锅中,且小面片刚被削离时距开水锅的高度为h,与锅沿的水平距离为L,锅的中心为点O,半径为L,如图所示。若将削出的小面片视为质点,其运动视为平抛运动,忽略空气阻力,重力加速度为g,则下列关于小面片的描述中错误的是( )
A. 所有小面片的运动时间都相同
B. 小面片落到O点时的速度大小为
C. 落入锅中的小面片,从飞出到落水前,速度的变化量相同
D. 若落入锅中的小面片初速度为v0,则v0的范围
【答案】B
【解析】
【详解】A.小面片做平抛过程运动中,在竖直方向有
解得
削面时小面片的下落高度相同,则运动的时间相同,故A正确,不符合题意;
B.根据平抛运动规律有,
联立解得,
则小面片落到O点时的速度大小为,故B错误,符合题意;
C.由A选项可知,小面片空中运动的时间相同,根据可知,落入锅中的小面片,从飞出到落水前,速度的变化量相同,故C正确,不符合题意;
D.落入锅中的小面片,在水平方向的位移大小满足,又因为
联立解得的范围,故D正确,不符合题意。
故选B。
4. 如图所示,一辆汽车经过一段起伏路段,M、N分别为该路段的最低点和最高点,其对应圆弧的半径均为R,整个过程汽车速率不变且均未脱离路面。已知汽车质量为m,速率为v,下列说法正确的是( )
A. 汽车通过M点时对路面的压力小于重力
B. 汽车在M点的加速度大于N点的加速度
C. 汽车通过N点时对路面的压力大小为
D. v一定不大于
【答案】D
【解析】
【详解】A.汽车通过M点时,加速度向上,则支持力大于重力,根据牛顿第三定律可知压力大于重力,故A错误;
B.汽车的速率不变,向心加速度为,汽车在M点的加速度等于N点的加速度,故B错误;
C.汽车通过N点时,根据牛顿第二定律有
解得
根据牛顿第三定律可知,汽车通过N点时对路面的压力大小为,故C错误;
D.由于整个过程汽车速率不变且均未脱离路面,在最高点时有
解得,故D正确;
故选D。
5. 如图所示,长为且不可伸长的轻绳一端固定在点,另一端系一小球,使小球在竖直面内做圆周运动。由于阻力的影响,小球每次通过最高点时速度大小不同。测量小球经过最高点时速度的大小、绳子拉力的大小,作出与的关系图线如图所示。下列说法中正确的是( )
A. 根据图线可得重力加速度
B. 根据图线可得小球的质量
C. 小球质量不变,用更长的绳做实验,得到的图线斜率更大
D. 用更长的绳做实验,得到的图线与纵轴交点的位置不变
【答案】D
【解析】
【详解】AB.根据牛顿第二定律可知
解得
由图像可知
可得小球的质量
由
可得重力加速度,故选项AB错误;
C.小球质量不变,用更长的绳做实验,由可知得到的图线斜率更小,故C错误;
D.用更长的绳做实验,由可知得到的图线与纵轴交点的位置不变,故D正确。
故选D。
6. 如图,从空间站伸出的机械臂外端安置一微型卫星,微型卫星、空间站、地球在同一直线上,微型卫星与空间站同步做匀速圆周运动。已知地球半径为,空间站的轨道半径为,机械臂长为,忽略空间站对卫星的引力以及空间站的尺寸,下列说法正确的是( )
A. 微型卫星的线速度与空间站的线速度大小之比为
B. 空间站所在处的重力加速度与地球表面重力加速度之比为
C. 微型卫星的加速度比空间站的加速度小
D. 若机械臂操作不当,微型卫星脱落后会做近心运动
【答案】B
【解析】
【详解】A.微型卫星和空间站能与地心保持在同一直线上绕地球做匀速圆周运动,所以微型卫星的角速度与空间站的角速度相等,根据
可知微型卫星的线速度与空间站的线速度大小之比为,故A错误;
B.根据牛顿第二定律可得
解得空间站处的重力加速度为
在地球表面则有
解得
所以,故B正确;
C.根据向心加速度
可知
由于微型卫星的角速度与空间站的角速度相等,轨道半径大于空间站的轨道半径,因此微型卫星的加速度比空间站的加速度大,故C错误;
D.根据牛顿第二定律可得
解得
可知仅受万有引力提供向心力时,微型卫星比空间站的轨道半径大,角速度小,由于微型卫星跟随空间站以共同的角速度运动,由可知,所需向心力增大,所以机械臂对微型卫星有拉力作用,若机械臂操作不当,微型卫星脱落后会飞离空间站,故D错误。
故选B。
7. 图甲为3D打印机,在水平面上建立如图乙所示的平面直角坐标系。在某次打印过程中,打印机的喷头在某一固定高度处进行打印(高度保持不变),此时位于水平面内的托盘沿x轴正方向以m/s的速度匀速运动,而喷头以m/s的速度沿图乙所示方向做匀速直线运动。则在托盘上打印出的图案是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】根据题意可知,托盘沿x轴正方向运动,喷头与x轴正方向成60°角匀速运动(以地面为参考系),因v2cos60°=v1,则以托盘为参考系的运动速度为,为沿y轴正方向的直线。
故选A。
8. 如图所示,x轴在水平地面内,y轴沿竖直方向。图中画出了从y轴上沿x轴正向抛出的两个小球a、b的运动轨迹,不计空气阻力,则( )
A. a、b若同时抛出,可能在空中相遇
B. 无论a、b谁先抛出,a在空中飞行的时间都比b的短
C. a的水平速度比b的小
D. a的水平速度比b的大
【答案】BD
【解析】
【分析】
【详解】A.因为b的初始高度较大,则若ab能相遇的话b运动时间较长,可知若同时抛出时两球不可能相遇,选项A错误;
B.因为a开始的初始高度较小,则根据
可知,无论a、b谁先抛出,a在空中飞行的时间都比b的短,选项B正确;
CD.根据
因为a运动的时间较短,而水平位移较大,可知a的水平速度比b的大,选项C错误,D正确。
故选BD。
9. 发射地球同步卫星时,先将卫星发射到近地圆轨道1,然后点火,使其沿椭圆轨道2运行,最后再次点火,将卫星送入同步轨道3,轨道1、2相切于Q点,轨道2、3相切于P点(如图),则以下判断正确的是( )
A. 卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率
B. 卫星在轨道2经过Q点的速度大于它在轨道1经过Q点的速度
C. 卫星在轨道2经过Q点的加速度等于它在轨道1经过Q点的加速度
D. 卫星在轨道3上的周期小于它在轨道2上的周期
【答案】BC
【解析】
【详解】A.卫星在轨道1和3上均做匀速圆周运动,由万有引力提供向心力有
解得
即半径越大,速度越小,即卫星在轨道3上的速率小于在轨道1上的速率,故A错误;
B.卫星在轨道1运动经过Q点时,需要加速才能做离心运动变到轨道2上,所以,卫星在轨道2经过Q点的速度大于它在轨道1经过Q点的速度,故B正确;
C.根据牛顿第二定律有
解得
所以,卫星经过同一点时的加速度相等,即卫星在轨道2经过Q点的加速度等于它在轨道1经过Q点的加速度,故C正确;
D.根据开普勒第三定律有
因轨道3的半径大于轨道2的半长轴,所以,卫星在轨道3上的周期大于它在轨道2上的周期,故D错误。
故选BC。
10. 一位同学玩飞镖游戏,圆盘边缘上有一P点,飞镖抛出时与P等高,且距离P点为L,如图所示。当飞镖以初速度垂直盘面瞄准P点抛出的同时,圆盘以一定角速度绕盘心O点的水平轴在竖直平面内匀速转动。忽略空气阻力,重力加速度为g,若飞镖恰好击中P点,则( )
A. 飞镖在空中飞行的时间为
B. 圆盘转动周期的最小值为
C. 圆盘的半径可能为
D. P点随圆盘转动的线速度可能为
【答案】AD
【解析】
【详解】A.飞镖水平位移为,水平方向匀速:,解得飞行时间,故A正确。
B.飞镖击中点时,从初始位置(盘心正上方)转到飞镖高度,需要转过圈加半圈(),即
整理得周期:
时周期最大,最大周期为;越大越小,不存在最小周期,故B错误。
C.竖直方向飞镖下落位移:
击中时在盘心正下方,下落位移等于圆盘直径,即,得,与选项矛盾,故C错误。
D.点线速度,代入和,整理得:
当时,,满足条件,故D正确。
故选AD。
二、实验题(共2小题,11题8分,12题6分,共14分)
11. 某学习小组利用如图甲、乙所示的装置探究平抛运动的特点。
(1)如图甲所示,用小锤打击弹性金属片后,A球沿水平方向飞出,同时B球被松开并自由下落,实验现象是A、B球同时落地,该现象说明A球在___________。
A. 竖直方向做的是自由落体运动
B. 水平方向做的是匀速直线运动
(2)如图乙所示,将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直硬板上。A球沿斜槽轨道滑下后从斜槽末端水平飞出,落在水平挡板上。由于挡板靠近硬板一侧较低,钢球落在挡板上时,A球会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板,依次重复上述操作,白纸上将留下一系列痕迹点。下列操作中有必要的有___________。
A. 尽可能减小A球与斜槽之间的摩擦
B. 通过调节使硬板保持竖直
C. 挡板高度等间距变化
D. 重复实验时,A球从斜槽的同一位置由静止释放
(3)利用图乙装置得到如图丙所示的轨迹,在轨迹上取(非抛出点)、、三点,和的水平间距相等且均为,测得和的竖直间距分别是和。
①已知当地重力加速度为,可求得钢球离开斜槽末端时的速度大小为___________。
②若在实验中,斜槽末端切线不水平,仅从这一影响因素分析,第①问中求得钢球离开斜槽末端时的速度大小___________(选填“偏大”“偏小”或“没有影响”)。
【答案】(1)A (2)BD
(3) ①. ②. 偏小
【解析】
【小问1详解】
甲装置实验中,A球做平抛运动,B球做自由落体运动,二者同时落地,说明平抛运动的竖直分运动和自由落体运动规律一致,证明A球竖直方向做自由落体运动,故选A。
【小问2详解】
A.只要每次小球从斜槽同一位置释放,即可保证初速度一致,斜槽摩擦不影响实验结果,无需减小摩擦,故A错误;
B.平抛运动在竖直平面内,必须保持硬板竖直,避免小球碰撞硬板,故B正确;
C.只需要多次移动挡板记录落点,不需要挡板高度等间距变化,故C错误;
D.重复实验时,小球从同一位置静止释放,才能保证每次平抛初速度相同,轨迹一致,故D正确。
故选BD。
【小问3详解】
[1]AB和BC水平间距相等,因此A到B、B到C的运动时间相等,设时间间隔为,平抛初速度为,水平方向钢球做匀速直线运动有
竖直方向上做匀变速直线运动,由逐差法可得
联立解得
[2]斜槽末端切线不水平时,小球初速度不沿水平方向,上述推导得到的结果只是初速度的水平分量,实际初速度是合速度,大小为
大于我们计算得到的水平分量,因此求得的速度大小偏小。
12. 利用手机软件可定量探究向心加速度与半径、角速度的关系。装置如图甲所示,转盘连接在一个可调转速的电机上,在转盘上沿半径方向每隔相等距离打一个方孔,手机可固定在孔上。
(1)下列实验与本实验采用的实验方法一致的是______。
A. 探究弹簧弹力与形变量的关系
B. 探究两个互成角度的力的合成规律
C. 探究物体加速度与力、质量的关系
(2)保持转盘的转速不变,将手机固定在不同的孔位上,读出不同半径下手机的向心加速度大小,得到如图乙所示的图像。由图可知当角速度不变时,物体的向心加速度大小与物体做圆周运动的半径成______。
(3)手机固定在某个孔位中,手机转动过程中向心加速度与角速度的平方的图像如图丙所示。此时手机所在孔位距转盘中心的距离为______。(保留两位有效数字)
【答案】(1)C (2)正比
(3)0.16
【解析】
【小问1详解】
A.实验探究向心加速度与半径、角速度的关系,在研究其中两个物理量的关系时,需要确保第三个物理量不变,可知,实验采用了控制变量法。探究弹簧弹力与形变量的关系时,实验中研究的物理量只有两个,没有采用控制变量法,故A错误;
B.探究两个互成角度的力的合成规律时,采用了等效替代法,没有采用控制变量法,故B错误;
C.探究物体加速度与力、质量的关系时,在研究其中两个物理量的关系时,需要确保第三个物理量不变,可知,实验采用了控制变量法,故C正确。
故选C。
【小问2详解】
图像是一条过原点的倾斜直线,可知,当角速度不变时,物体的向心加速度大小与物体做圆周运动的半径成正比。
【小问3详解】
根据
结合图丙有
三、解答题(共3小题,13题10分,14题14分,15题16分)
13. 近年来,中国的航天实力表现十分抢眼,假如将来某天我国宇航员乘坐的宇宙飞船到达某适宜人居住的星球,在该星球表面附近以v0竖直向上抛出一个小球(引力视为恒力,阻力可忽略),经过时间t落回抛出点。已知该星球半径为R,引力常量为G,求:
(1)该星球表面附近的重力加速度g;
(2)该星球的平均密度ρ;
(3)若该星球自转周期为T,求该星球的一颗同步卫星距星球表面的高度H为多少。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
根据竖直上抛规律可知
解得
【小问2详解】
在星球表面有
平均密度
联立解得
【小问3详解】
同步卫星周期与星球自转周期为T相同,对同步卫星有
联立以上解得
14. 如图所示,质量为m的小球在长为R的轻绳作用下在竖直平面内做圆周运动,细绳能承受的最大拉力Tm=6mg,转轴离地高度h,重力加速度为g。求:
(1)若小球某次运动过程中在最低点时细绳恰好被拉断,则此时小球运动的线速度大小;
(2)在第(1)问中,若轻绳长R=1m,小球质量m=0.7kg,转轴离地高度h=6m,g取10m/s2,则绳断后,小球落地点与抛出点间的水平距离;
(3)在第(1)问中,细绳断后小球最终落到水平地面上。若绳长R长短可调整,则R为多大时?小球做平抛运动的水平距离x的最大,最大值是多少?
【答案】(1)
(2)
(3),
【解析】
【小问1详解】
小球在最低点时细绳恰好被拉断,根据牛顿第二定律可得
解得
【小问2详解】
绳断后,小球做平抛运动的初速度为
竖直方向有
解得
小球落地点与抛出点间的水平距离为
【小问3详解】
小球离开最低点后做平抛运动,竖直方向满足
水平方向满足
联立解得
由数学知识可知,当时有最大值,最大值为。
15. 如图,BC与光滑圆弧轨道CDE相接于C点,D为圆弧轨道的最低点,圆弧轨道DE、CD对应的圆心角,圆弧和倾斜传送带EF相切于E点,EF长度为,一质量为的小物块从点以的水平初速度滑上粗糙水平轨道,之后从A点水平飞出,经过C点恰好沿切线进入圆弧轨道,AC间竖直高度当物块经过E点时速度大小与经过C点时速度大小相等,随后物块滑上传送带EF,已知物块在传送带运动时会在传送带上留下划痕,物块与水平轨道及传送带EF间动摩擦因数,取。求:
(1)物块到达C点时速度大小;
(2)水平轨道的长度;
(3)若传送带顺时针运转的速率为,物块从E端到F端在传送带上留下的划痕长度s。
【答案】(1)
(2)3.3m (3)16m
【解析】
【小问1详解】
物块从到做平抛运动,竖直方向分速度
由速度关系可知
解得
【小问2详解】
平抛初速度
在阶段,根据动能定理
解得
【小问3详解】
已知,物块刚滑到传送带时,物块速度大于传送带速度
设物块加速度为,根据牛顿第二定律
设达到共速所需时间为
此期间通过的位移为
划痕长
达到相同速度后,由于,故物块持续向上匀减速运动,设加速度大小为
根据牛顿第二定律
当滑块到达点时,滑出传送带
根据位移时间关系
可得()
划痕长度
因为,所以物块在传送带上留下的划痕长度16m。
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包九中外国语学校高一年级物理学科调研卷
一、选择题(本题共12小题,共46分。其中1-7题为单选题,每小题只有一个选项符合要求,每小题4分;8-10题为多选题,每小题有多个选项符合要求,每题6分,少选得3分,多选错选不得分)
1. 如图,一个圆盘在水平面内匀速转动,角速度是10rad/s。盘面上距圆盘中心1m的位置有一个质量为2kg的物块在随圆盘一起做匀速圆周运动。下列说法正确的是( )
A. 物块受重力、支持力、摩擦力和向心力
B. 摩擦力的方向与运动方向相反
C. 摩擦力的方向指向圆心
D. 摩擦力的大小是150N
2. 2025年6月4日,Kepler﹣725c由中国科学院云南天文台牵头的国际研究团队首次利用“凌星中间时刻变化”技术在类太阳恒星Kepler﹣725的宜居带内发现,其质量是地球的p倍,半径为地球的q倍。已知月球质量是地球的m倍,半径为地球的n倍,则Kepler﹣725c与月球第一宇宙速度的比值为( )
A. B. C. D.
3. 中国的面食文化博大精深,种类繁多,其中“山西刀削面”堪称天下一绝,传统的操作手法是一手托面一手拿刀,将面削出飞入开水锅里。假设小面片均沿着开水锅的半径方向水平飞出,最后落入锅中,且小面片刚被削离时距开水锅的高度为h,与锅沿的水平距离为L,锅的中心为点O,半径为L,如图所示。若将削出的小面片视为质点,其运动视为平抛运动,忽略空气阻力,重力加速度为g,则下列关于小面片的描述中错误的是( )
A. 所有小面片的运动时间都相同
B. 小面片落到O点时的速度大小为
C. 落入锅中的小面片,从飞出到落水前,速度的变化量相同
D. 若落入锅中的小面片初速度为v0,则v0的范围
4. 如图所示,一辆汽车经过一段起伏路段,M、N分别为该路段的最低点和最高点,其对应圆弧的半径均为R,整个过程汽车速率不变且均未脱离路面。已知汽车质量为m,速率为v,下列说法正确的是( )
A. 汽车通过M点时对路面的压力小于重力
B. 汽车在M点的加速度大于N点的加速度
C. 汽车通过N点时对路面的压力大小为
D. v一定不大于
5. 如图所示,长为且不可伸长的轻绳一端固定在点,另一端系一小球,使小球在竖直面内做圆周运动。由于阻力的影响,小球每次通过最高点时速度大小不同。测量小球经过最高点时速度的大小、绳子拉力的大小,作出与的关系图线如图所示。下列说法中正确的是( )
A. 根据图线可得重力加速度
B. 根据图线可得小球的质量
C. 小球质量不变,用更长的绳做实验,得到的图线斜率更大
D. 用更长的绳做实验,得到的图线与纵轴交点的位置不变
6. 如图,从空间站伸出的机械臂外端安置一微型卫星,微型卫星、空间站、地球在同一直线上,微型卫星与空间站同步做匀速圆周运动。已知地球半径为,空间站的轨道半径为,机械臂长为,忽略空间站对卫星的引力以及空间站的尺寸,下列说法正确的是( )
A. 微型卫星的线速度与空间站的线速度大小之比为
B. 空间站所在处的重力加速度与地球表面重力加速度之比为
C. 微型卫星的加速度比空间站的加速度小
D. 若机械臂操作不当,微型卫星脱落后会做近心运动
7. 图甲为3D打印机,在水平面上建立如图乙所示的平面直角坐标系。在某次打印过程中,打印机的喷头在某一固定高度处进行打印(高度保持不变),此时位于水平面内的托盘沿x轴正方向以m/s的速度匀速运动,而喷头以m/s的速度沿图乙所示方向做匀速直线运动。则在托盘上打印出的图案是( )
A. B. C. D.
8. 如图所示,x轴在水平地面内,y轴沿竖直方向。图中画出了从y轴上沿x轴正向抛出的两个小球a、b的运动轨迹,不计空气阻力,则( )
A. a、b若同时抛出,可能在空中相遇
B. 无论a、b谁先抛出,a在空中飞行的时间都比b的短
C. a的水平速度比b的小
D. a的水平速度比b的大
9. 发射地球同步卫星时,先将卫星发射到近地圆轨道1,然后点火,使其沿椭圆轨道2运行,最后再次点火,将卫星送入同步轨道3,轨道1、2相切于Q点,轨道2、3相切于P点(如图),则以下判断正确的是( )
A. 卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率
B. 卫星在轨道2经过Q点的速度大于它在轨道1经过Q点的速度
C. 卫星在轨道2经过Q点的加速度等于它在轨道1经过Q点的加速度
D. 卫星在轨道3上的周期小于它在轨道2上的周期
10. 一位同学玩飞镖游戏,圆盘边缘上有一P点,飞镖抛出时与P等高,且距离P点为L,如图所示。当飞镖以初速度垂直盘面瞄准P点抛出的同时,圆盘以一定角速度绕盘心O点的水平轴在竖直平面内匀速转动。忽略空气阻力,重力加速度为g,若飞镖恰好击中P点,则( )
A. 飞镖在空中飞行的时间为
B. 圆盘转动周期的最小值为
C. 圆盘的半径可能为
D. P点随圆盘转动的线速度可能为
二、实验题(共2小题,11题8分,12题6分,共14分)
11. 某学习小组利用如图甲、乙所示的装置探究平抛运动的特点。
(1)如图甲所示,用小锤打击弹性金属片后,A球沿水平方向飞出,同时B球被松开并自由下落,实验现象是A、B球同时落地,该现象说明A球在___________。
A. 竖直方向做的是自由落体运动
B. 水平方向做的是匀速直线运动
(2)如图乙所示,将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直硬板上。A球沿斜槽轨道滑下后从斜槽末端水平飞出,落在水平挡板上。由于挡板靠近硬板一侧较低,钢球落在挡板上时,A球会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板,依次重复上述操作,白纸上将留下一系列痕迹点。下列操作中有必要的有___________。
A. 尽可能减小A球与斜槽之间的摩擦
B. 通过调节使硬板保持竖直
C. 挡板高度等间距变化
D. 重复实验时,A球从斜槽的同一位置由静止释放
(3)利用图乙装置得到如图丙所示的轨迹,在轨迹上取(非抛出点)、、三点,和的水平间距相等且均为,测得和的竖直间距分别是和。
①已知当地重力加速度为,可求得钢球离开斜槽末端时的速度大小为___________。
②若在实验中,斜槽末端切线不水平,仅从这一影响因素分析,第①问中求得钢球离开斜槽末端时的速度大小___________(选填“偏大”“偏小”或“没有影响”)。
12. 利用手机软件可定量探究向心加速度与半径、角速度的关系。装置如图甲所示,转盘连接在一个可调转速的电机上,在转盘上沿半径方向每隔相等距离打一个方孔,手机可固定在孔上。
(1)下列实验与本实验采用的实验方法一致的是______。
A. 探究弹簧弹力与形变量的关系
B. 探究两个互成角度的力的合成规律
C. 探究物体加速度与力、质量的关系
(2)保持转盘的转速不变,将手机固定在不同的孔位上,读出不同半径下手机的向心加速度大小,得到如图乙所示的图像。由图可知当角速度不变时,物体的向心加速度大小与物体做圆周运动的半径成______。
(3)手机固定在某个孔位中,手机转动过程中向心加速度与角速度的平方的图像如图丙所示。此时手机所在孔位距转盘中心的距离为______。(保留两位有效数字)
三、解答题(共3小题,13题10分,14题14分,15题16分)
13. 近年来,中国的航天实力表现十分抢眼,假如将来某天我国宇航员乘坐的宇宙飞船到达某适宜人居住的星球,在该星球表面附近以v0竖直向上抛出一个小球(引力视为恒力,阻力可忽略),经过时间t落回抛出点。已知该星球半径为R,引力常量为G,求:
(1)该星球表面附近的重力加速度g;
(2)该星球的平均密度ρ;
(3)若该星球自转周期为T,求该星球的一颗同步卫星距星球表面的高度H为多少。
14. 如图所示,质量为m的小球在长为R的轻绳作用下在竖直平面内做圆周运动,细绳能承受的最大拉力Tm=6mg,转轴离地高度h,重力加速度为g。求:
(1)若小球某次运动过程中在最低点时细绳恰好被拉断,则此时小球运动的线速度大小;
(2)在第(1)问中,若轻绳长R=1m,小球质量m=0.7kg,转轴离地高度h=6m,g取10m/s2,则绳断后,小球落地点与抛出点间的水平距离;
(3)在第(1)问中,细绳断后小球最终落到水平地面上。若绳长R长短可调整,则R为多大时?小球做平抛运动的水平距离x的最大,最大值是多少?
15. 如图,BC与光滑圆弧轨道CDE相接于C点,D为圆弧轨道的最低点,圆弧轨道DE、CD对应的圆心角,圆弧和倾斜传送带EF相切于E点,EF长度为,一质量为的小物块从点以的水平初速度滑上粗糙水平轨道,之后从A点水平飞出,经过C点恰好沿切线进入圆弧轨道,AC间竖直高度当物块经过E点时速度大小与经过C点时速度大小相等,随后物块滑上传送带EF,已知物块在传送带运动时会在传送带上留下划痕,物块与水平轨道及传送带EF间动摩擦因数,取。求:
(1)物块到达C点时速度大小;
(2)水平轨道的长度;
(3)若传送带顺时针运转的速率为,物块从E端到F端在传送带上留下的划痕长度s。
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