江苏徐州市第七中学2025-2026学年高一下学期3月学情调研物理试卷

**基本信息** 以高一物理核心知识为载体，融合嫦娥五号探月、北斗导航、火星冲日等科技情境，注重概念辨析与综合应用，体现物理观念与科学思维的培养。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |单选题|12/48|万有引力定律、功与功率、相对论尺缩效应|如第12题结合火星冲日考查开普勒第三定律，第7题以卫星7为情境辨析失重本质| |计算题|5/52|机械能守恒、功率与运动图像、天体运动、圆锥摆测g|如第17题结合v-t图像分析电动机牵引斜面运动，第16题通过圆锥摆探究星球重力加速度，体现科学探究与模型建构|

2025-2026学年江苏省徐州市第七中学高一（下）学情调研物理试卷（3月份） 一、单选题：本大题共12小题，共48分。 1.关于万有引力定律，下列说法正确的是(    ) A. 万有引力定律只适用于天体之间，不适用于地面物体之间 B. 由公式可知，两物体间的距离r趋近于零时，万有引力趋近于无穷大 C. 牛顿发现万有引力定律时，也同时测出了引力常量G的数值 D. 两物体间的万有引力是一对作用力和反作用力 2.下列说法正确的是(    ) A. 力对物体做功越多，说明力越大 B. 静摩擦力可以对物体做正功，滑动摩擦力只能对物体做负功 C. 汽车发动机的功率一定时，牵引力与速度成反比 D. 物体受力越大，该力的功率一定越大 3.惯性系S中有一静止的边长为l的正方形轮廓如虚线框所示，从相对S系沿如图中所示方向以接近光速飞行的飞行器上测得该正方形的图像灰色区域是(    ) A. B. C. D. 4.一物体在竖直向上的拉力F作用下，从地面由静止开始匀加速上升。已知物体质量为m，上升高度为h，加速度大小为a。在此过程中，下列说法正确的是(    ) A. 物体重力做功为mgh B. 物体的重力势能增加了 C. 合外力对物体做的功为mah D. 拉力F对物体做的功为mgh 5.如图所示，轻杆OA顶端固定质量为m的小球，轻杆带动小球绕O点在竖直平面内做半径为R的匀速圆周运动，重力加速度为g。小球从圆周最低点运动到最高点的过程中，下列说法正确的是(    ) A. 小球重力做功为2mgR B. 轻杆对小球的作用力不做功 C. 轻杆对小球做功为2mgR D. 合力对小球做功为2mgR 6.如图甲所示，静置于光滑水平面上坐标原点处的小物块，在水平拉力F作用下，沿x轴方向运动，拉力F随物块所在位置坐标x的变化关系如图乙所示，图线为半圆。则小物块运动到处时拉力做得功为(    ) A. 0 B. C. D. 7.大地卫星7是一种人造卫星，它能提供地球大陆表面的图像。其拍摄的照片已广泛应用于制作地图，研究土地利用，监视资源及地球的整体变迁等。假设卫星7绕地球做匀速圆周运动，质量大约为2200kg，轨道距地球表面的高度大约是705km，则下列说法正确的是(    ) A. 卫星7的运行速度可能大于 B. 和静止在地面赤道上的物体相比，卫星7围绕地球转动得更快 C. 卫星7在太空中处于完全失重状态，所以不受重力 D. 相同时间内，卫星7与地心连线扫过的面积等于静止卫星与地心连线扫过的面积 8.目前运行在地球周围空间的卫星、空间站、宇宙飞船等人造天体数量已达数万之多，其中做匀速圆周运动的人造天体的周期T的三分之二次方与其距地面高度h的关系如图所示。已知图线的斜率为k、纵截距为b，地球可视为理想匀质的球体，则地球的半径为(    ) A. B. C. D. 9.天文学家通过观测双星轨道参数来推断宇宙。经长期观测发现，某双星系统中两颗星球A、B绕其连线上的O点做匀速圆周运动，且A、B之间的距离保持不变。已知A的质量为m，B的质量为M，且。忽略其他天体对双星系统的影响。下列说法正确的是(    ) A. 星球A做圆周运动的半径小于星球B做圆周运动的半径 B. 星球A的向心力大于星球B的向心力 C. 星球A的角速度等于星球B的角速度 D. 若M减小，m增大，但两星质量之和不变，则两星运行周期不变 10.如图所示，质量为m的圆柱形匀质木块悬浮在水面上，浸入水中的深度为h。用竖直向上的拉力将木块缓慢提升至水面木块底部接触水面，忽略水面高度变化，重力加速度为g。在木块上移的过程中，下列说法正确的是(    ) A. 重力对木块做功为mgh B. 浮力对木块做功为mgh C. 拉力对木块做功为 D. 拉力与重力对木块做功之和为0 11.中国自行研制的北斗导航系统目前在轨卫星总数已达数十颗，北斗系统的卫星包括地球静止轨道卫星和中圆地球轨道卫星等。如图Ⅰ是中圆地球卫星轨道，Ⅲ是地球静止卫星轨道，其轨道半径的关系为，Ⅱ是连接两个轨道的椭圆过渡轨道，P、Q是过渡轨道与两个圆轨道的切点。以下说法正确的是(    ) A. 一飞船从轨道Ⅰ过渡到轨道Ⅲ，需要在P、Q两点向与运动方向相同的方向喷气来获得加速 B. 飞船在轨道Ⅱ上运动到Q点时的速率要大于地球第一宇宙速度 C. 同一卫星在轨道Ⅰ与轨道Ⅲ上的动能之比为 D. 若已知地球的自转周期，则可算出飞船从P运动到Q的时间 12.2025年1月16日，火星、地球、太阳三个天体正好依次排成一条直线，如图所示，这一现象被称为火星冲日。已知火星、地球绕太阳公转的轨道半径分别为、，设火星、地球绕太阳均做匀速圆周运动，运动方向如图所示，忽略星球自转，只考虑太阳对行星的引力，则下列说法正确的是(    ) A. 地球公转线速度小于火星公转线速度 B. 火星表面的重力加速度大于地球表面的重力加速度 C. 地球与火星绕太阳运动的周期之比为 D. 在一年内可能会发生两次火星冲日现象 二、计算题：本大题共5小题，共52分。 13.如图所示，质量为的物体从离地面高度为的位置A由静止释放沿固定的光滑曲面下滑，经过一段时间后，物体下落到高度为的另一位置B，以地面为参考平面。，求： 物体在A点时的重力势能； 物体从A点到B点的过程中重力做的功； 物体到达地面瞬间的速度大小。 14.质量的物体，在大小恒定的水平外力F的作用下，沿水平面做直线运动，3s后撤去外力F，物体的图像如图所示。g取，求： 全过程中外力F的最大功率； 内物体克服摩擦力做的功。 15.2020年12月17日，嫦娥五号完成月球火山岩采样，采样后返回时先进入近月圆轨道Ⅰ，再进入椭圆轨道Ⅱ，在轨道Ⅱ的N点与返回器对接，嫦娥五号在Ⅱ轨道上从M点飞行到N点的时间是在轨道Ⅰ上运行周期的倍，图中M、N分别为椭圆轨道的近月点和远月点。已知月球半径为R，万有引力常量为G。月球表面的重力加速度为g，忽略月球自转。求： 月球的质量M； 点离月球表面的高度。 16.某校在“太空遐想”第二课堂活动中，设计了一个探究性实践任务。提出问题：假如你是一名宇航员，登陆了一个未知星球，如何利用所学的知识测定其表面重力加速度，并计划发射卫星。制定方案：到达星球表面后，取一轻质细线，将细线的一端固定，另一端拴一质量为的小球可视为质点，小球在水平面内做匀速圆周运动，如图丙所示。测得细线长度为L，细线与轴线之间的夹角为，小球做圆周运动的周期为T。已知该星球半径为R，忽略一切阻力，不计其他星球的影响。解决问题： 求该星球表面的重力加速度； 求该星球的第一宇宙速度； 若已知引力常量为G，该星球质量为M，质量为m的物体距星球球心距离r时具有的引力势能为取无穷远处引力势能为零。求在该星球表面一飞船至少具有多大的速度才能最终脱离该星球的吸引结果用G、M、R表示。 17.如图甲所示，一物体置于倾角的足够长斜面上，电动机通过跨过定滑轮的轻绳牵引物体沿斜面上升，轻绳与斜面平行。启动电动机后，在内物体运动的图像如图乙所示，其中除时间段图像为曲线外，其余时间段图像均为直线，1s时电动机达到最大输出功率，此后保持该输出功率不变。已知物体的质量为2kg，物体与斜面间动摩擦因数为，不计空气阻力，重力加速度g取，求： 内电动机牵引力大小及电动机的最大输出功率； 时物体速度的大小； 物体的速度为时的加速度大小； 内物体位移的大小。 答案和解析 1.【答案】D  【解析】解：万有引力定律适用于任意两个有质量的物体，并非仅适用于天体间，故A错误； B.万有引力公式仅适用于可视为质点的物体，当物体间距趋近于零时，物体无法再视为质点，公式不再适用，故B错误； C.牛顿发现了万有引力定律，但引力常量G是由卡文迪许通过实验测出的，故C错误； D.两物体间的万有引力遵循牛顿第三定律，是一对作用力与反作用力，故D正确。 故选：D。 结合万有引力定律的适用条件、公式适用范围、引力常量的测量史实及牛顿第三定律，对各选项逐一分析判断。 本题考查万有引力定律的基础概念，检验学生对定律适用条件、历史背景与相互作用本质的理解。 2.【答案】C  【解析】解：根据功的定义式，做功的多少由力、位移及力与位移的夹角共同决定，并非仅由力的大小决定，故A错误； B.静摩擦力可以对物体做正功如传送带带动物体加速时，静摩擦力对物体做正功；滑动摩擦力也可以对物体做正功如传送带运送物体，物体与传送带间的滑动摩擦力可对物体做正功，故B错误； C.汽车发动机功率一定时，由功率公式可知，牵引力F与速度v成反比，故C正确； D.根据功率公式，功率的大小由力、速度及力与速度的夹角共同决定，并非仅由力的大小决定，故D错误。 故选：C。 结合功、功率的定义式及摩擦力做功的特点，对各选项逐一分析判断正误。 本题考查功和功率的基础概念辨析，侧重对功、功率公式及摩擦力做功规律的理解，属于基础概念应用类题目。 3.【答案】C  【解析】解：由相对论知识得运动方向上的边的边长变短，垂直运动方向的边长不变，故C正确，ABD错误。 故选：C。 根据相对论公式结合尺缩效应的理解进行分析解答。 考查相对论公式结合尺缩效应的理解，会根据题意进行准确分析解答。 4.【答案】C  【解析】解：AB、物体重力做功，则重力势能增加量，故AB错误； CD、由匀变速直线运动规律可知，物体末速度，由动能定理可知，合外力对物体做功，又，代入数据可得，，故C正确，D错误。 故选：C。 AB、根据力做功的表达式分析，重力做正功重力势能减小，重力做负功重力势能增大； CD、根据匀变速直线运动规律分析物体末速度， 考查了力做功的计算和动能定理的应用，计算力做功时先分析力和位移的方向关系。 5.【答案】C  【解析】解：小球受重力和杆的作用力做匀速圆周运动，由最低点到最高点，由动能定理可知，又，代入数据可得，所以重力对小球做功，轻杆对小球做功2mgR，合外力对小球做功为零，故ABD错误，C正确。 故选：C。 小球受重力和杆的作用力做匀速圆周运动，根据动能定理分析小球的运动。 考查了力做功的分析方法和动能定理的应用，注意区分小球竖直面的圆周运动是匀速模型还是机械能守恒模型。 6.【答案】D  【解析】解：图象的“面积”等于拉力做功的大小，则得到拉力做功 由图可知，， 联立解得，，故D正确 故选：D。 根据图象的“面积”求出拉力F做的功 考查图象的应用，主要关键抓住图象的“面积”等于拉力做功的大小，并去理解和分析。 7.【答案】B  【解析】解：A、卫星7的运行速度小于第一宇宙速度，故A错误； B、根据开普勒第三定律，可知卫星7的轨道半径比地球同步卫星的小，其运转周期也小于同步卫星，因此与静止在地面赤道上的物体相比，卫星7围绕地球转动得更快，故B正确； C、卫星7在太空中处于失重状态，但地球的万有引力仍提供其做圆周运动的向心力，故C错误； D、根据开普勒第二定律，同一卫星在相同时间内与地心连线扫过的面积相等，但不同卫星的该面积并不相同，因此卫星7与静止卫星扫过的面积不相等，故D错误。 故选：B。 题目描述了卫星7绕地球做匀速圆周运动，已知其质量和轨道高度，需要分析其运行速度、转动快慢、失重状态以及与同步卫星扫过面积的关系。解题时需明确第一宇宙速度是近地卫星的最大环绕速度，卫星7的轨道半径更大，其速度必然小于该值；比较转动快慢需结合轨道半径与周期的关系，卫星7轨道半径小于同步卫星，周期更短则转动更快；失重状态中卫星仍受地球引力作用，只是引力全部提供向心力；不同卫星在相同时间内与地心连线扫过的面积由各自角动量决定，轨道半径不同则面积不同。 本题综合考查了万有引力定律与人造卫星运行规律，涉及第一宇宙速度、周期比较、失重本质及开普勒定律的应用。题目计算量较小，但知识点覆盖全面，要求学生清晰理解同步卫星、近地卫星及一般轨道卫星的差异。通过比较卫星7与同步卫星的轨道高度，需灵活运用开普勒第三定律分析周期关系，并辨析“完全失重”并非不受重力，而是引力全部提供向心力。同时，开普勒第二定律仅适用于同一卫星，不同卫星的掠面速率不同，这一点容易形成思维误区。整体难度中等偏下，能有效检验学生对基本概念和定律的掌握程度。 8.【答案】D  【解析】解：对卫星受力分析，可知卫星受到的万有引力提供向心力，即：，化简可得：，由题意可知图线的斜率为k、纵截距为b，即可得地球的半径为：，故ABC错误，D正确。 故选：D。 对卫星受力分析，可知卫星受到的万有引力提供向心力，化简可得周期的三分之二次方与其距地面高度的关系式，结合图线的斜率、纵截距，即可得到地球的半径。 本题考查万有引力在卫星运行中的应用，关键是根据受力分析，得到图线的横纵坐标的关系式。 9.【答案】C  【解析】解：双星系统在相互间的万有引力提供向心力的作用下，绕其连线上的一点做匀速圆周运动，两星球具有相同的角速度和周期。 A、根据万有引力提供向心力有，整理得，由于，可知，即星球A做圆周运动的半径大于星球B做圆周运动的半径，故A 错误； B、两星球间的向心力均由它们之间的万有引力提供，根据牛顿第三定律可知，两星球受到的向心力大小相等，故B错误； C、双星在运动过程中始终与圆心共线，在相同时间内转过的角度相等，故星球A的角速度等于星球B的角速度，故C正确； D、由万有引力提供向心力得及，联立得，周期T不仅与两星质量之和有关，还与两星间的距离L有关，若质量分布改变导致间距L变化，则周期也会随之改变，题中未给出间距不变的条件，故D错误。 故选：C。 题目描述双星系统中两颗星球A、B绕其连线上的某点O做匀速圆周运动，且两者距离保持不变。已知A、B的质量分别为m和M，且M大于m。分析时需要明确双星系统的基本特征：两星之间的万有引力提供各自圆周运动的向心力，它们具有相同的角速度与周期。关键点在于比较两星的轨道半径、向心力大小、角速度关系，并理解周期与质量、间距的关联。根据万有引力提供向心力，两星向心力大小相等，轨道半径与质量成反比，角速度始终相同，而周期表达式显示其依赖于两星总质量与间距，若仅总质量不变而间距变化则周期可能改变。因此需结合这些规律逐一判断选项。 本题以双星系统为背景，综合考查圆周运动、万有引力定律及牛顿第三定律等核心知识点。题目计算量不大，但需要学生准确理解双星模型的基本特征：两星角速度与周期相同，向心力大小相等，且轨道半径与质量成反比。本题重点检验学生对双星系统动力学关系的掌握，以及运用和等公式进行逻辑推理的能力。选项D的设置颇具巧思，要求学生不仅关注质量之和，还需意识到两星间距L对周期的决定性影响，有效考查学生对公式中各物理量意义的深度理解，避免了机械记忆。 10.【答案】C  【解析】解：木块受重力、浮力和拉力向上运动，重力大小不变，对木块做功，初始时浮力，又，则上浮过程中平均浮力，浮力对木块做功，由平衡条件可知平均拉力，拉力对木块做功，拉力会重力对木块做功之和，故C正确，ABD错误。 故选：C。 对木块受力分析，根据浮力表达式可知浮力与浸入水中的深度成正比，可分析浮力的平均作用力，然后根据平衡条件分析平均拉力，再根据力做功的表达式求解。 考查了力做功的计算方法，首先判断做正功还是做负功，当变力随位移线性变化时，平均作用力等于初末力的代数平均值。 11.【答案】D  【解析】解：根据反冲原理，飞船从轨道Ⅰ过渡到轨道Ⅲ，需要在P、Q两点向与运动方向相反的方向喷气来获得加速，与运动方向相同的方向喷气只能减速，故A错误； B.根据，得，地球第一宇宙速度是近地卫星的运行速度，轨道Ⅲ是地球静止卫星轨道，则卫星在轨道Ⅲ上Q点的速率小于地球第一宇宙速度。而飞船在轨道Ⅱ上运动到Q点时的速率要小于地球静止轨道的速率，故飞船在轨道Ⅱ上运动到Q点时的速率小于地球第一宇宙速度，故B错误； C.根据，又由，联立可得，即同一卫星的动能与轨道半径成反比，已知，同一卫星在轨道Ⅰ与轨道Ⅲ上的动能之比为3：1，故C错误； D.已知轨道Ⅲ的半径，椭圆轨道Ⅱ的半长轴为，轨道Ⅲ是地球静止轨道，其周期等于地球自转周期T，根据开普勒第三定律，有，联立解得，则飞船从P运动到Q的时间，因此若已知地球的自转周期，则可算出飞船从P运动到Q的时间，故D正确。 故选：D。 根据反冲运动的原理结合卫星加速的要求分析喷气方向；根据圆轨道的运行速度和变轨时的速度变化以及第一宇宙速度知识分析解答；根据动能的表达式以及万有引力提供向心力列式求解；根据开普勒第三定律列式解答。 考查万有引力与圆周运动的相关知识，重点在于理解开普勒的运动定律和变轨原理，属于中等难度考题。 12.【答案】C  【解析】解：A、根据万有引力定律可得，由于地球公转轨道半径小于火星，故地球公转线速度大于火星公转线速度，故A错误； B、星球表面的重力加速度为，由于火星与地球的质量和半径关系未知，无法比较其表面重力加速度的大小，故B错误； C、根据开普勒第三定律，可得地球与火星绕太阳运动的周期之比为，故C正确； D、地球与火星相邻两次相距最近的时间间隔t满足，解得，代入周期关系得年，因年，故D错误。 故选：C。 题目描述火星冲日现象中火星、地球绕太阳的匀速圆周运动，需要分析比较轨道半径已知时两行星的线速度、表面重力加速度、周期关系以及冲日发生频率。已知地球轨道半径小于火星，利用万有引力提供向心力可推导线速度与轨道半径的关系，由此判断线速度大小；表面重力加速度取决于星球质量与半径，题中未给出火星与地球的质量半径关系故无法比较；根据开普勒第三定律，轨道半径立方与周期平方成正比，可直接得到周期之比；火星冲日现象对应地球与火星相对运动再次排成直线的间隔，需通过两行星角速度差计算相邻冲日的时间间隔，并与一年比较以判断发生次数。 本题以“火星冲日”这一真实天文现象为背景，综合考查万有引力与天体运动的核心知识。题目要求学生熟练掌握圆周运动的线速度公式、开普勒第三定律，并运用天体运动中的“追及相遇”模型分析相邻两次冲日的时间间隔。本题计算量适中，但思维层次分明，不仅考查学生对基本公式的理解与应用能力，还重点检验了其将实际问题抽象为物理模型并进行逻辑推理的能力。选项C和D的设置尤为巧妙，C项直接考查开普勒第三定律的变形，D项则要求学生能够结合周期关系，通过角速度差推导时间间隔，并判断其与一年的关系，这对学生的综合分析能力和数学运算能力提出了较高要求。本题是一道能有效区分学生知识掌握深度和思维严谨性的优秀题目。 13.【答案】物体在A点时的重力势能为  物体从A点到B点的过程中重力做的功为  物体到达地面瞬间的速度大小为  【解析】解：以地面为参考平面，物体在A点时的重力势能为 物体从A运动到B的过程中重力做的功为 设物体从A运动到地面时的速度大小设为v，由机械能守恒定律得 解得： 答：物体在A点时的重力势能为； 物体从A点到B点的过程中重力做的功为； 物体到达地面瞬间的速度大小为。 以地面为参考平面，物体在A点时相对于参考平面的高度为，根据求物体在A点时的重力势能； 重力做功只与初末位置的高度差有关，与路径无关，根据求物体从A点到B点的过程中重力做的功； 物体在下滑过程中，只有重力做功，其机械能守恒，根据机械能守恒定律求物体到达地面瞬间的速度大小。 解答本题时，要明确重力势能是相对的，高度是物体相对于参考平面的高度。重力做功只与初末位置的高度差有关，与路径无关。 14.【答案】解：设前3s内物体的加速度为，后3s内物体的加速度为，前3s内， 根据牛顿第二定律有 根据图像可得 后3s内，根据牛顿第二定律有 根据图像可得 联立解得 ， 时，拉力的功率最大， 全过程中外力F的最大功率 代入数据解得 根据图像和横轴所围面积表示位移可知 6s内物体克服摩擦力做的功 代入数据解得 答：全过程中外力F的最大功率为480W； 内物体克服摩擦力做的功为720J。  【解析】根据牛顿第二定律计算拉力大小，根据计算拉力的最大功率； 摩擦力大小不变，根据功的公式计算摩擦力做功的大小。 本题考查速度-时间图像的应用，根据图像计算加速度的大小，根据功率的公式计算功率的大小。 15.【答案】月球的质量M为  N点离月球表面的高度为R  【解析】解：在月球表面，物体所受重力与万有引力平衡，有，解得：。 设近月轨道Ⅰ的周期为T，椭圆轨道Ⅱ的半长轴为a，周期为，由开普勒第三定律得。 已知，联立解得：。故N点高度。 答：月球的质量M为。 点离月球表面的高度为R。 利用月球表面物体所受重力与万有引力的平衡关系，可以直接建立方程求解月球质量，无需考虑其他复杂因素，只需将已知的月球半径和表面重力加速度代入即可。 根据开普勒第三定律建立轨道周期与半长轴的关系，结合题目给出的周期倍数关系，可以确定椭圆轨道的半长轴长度，进而通过几何关系推导出远月点N的高度，最终结果与月球半径直接相关。 本题综合考查万有引力定律与开普勒行星运动定律的应用，属于天体运动中的典型问题。第一问通过月球表面重力与万有引力的平衡关系，直接考查了万有引力公式的变形应用，计算量适中但需要准确理解物理意义。第二问将圆周运动与椭圆轨道相结合，需要学生灵活运用开普勒第三定律进行周期与轨道参数的转换，同时考查了椭圆轨道几何性质的理解，涉及半长轴与远月点距离的换算关系。题目通过嫦娥五号的实际情境设置，既体现了物理知识的工程应用价值，又通过轨道转换问题有效考查了学生的空间想象能力和数学推导能力。其中轨道周期与半长轴的定量关系推导是解题关键，需要学生具备清晰的物理图景建立能力。 16.【答案】该星球表面的重力加速度为  该星球的第一宇宙速度为  在该星球表面一飞船至少具有的速度才能最终脱离该星球的吸引  【解析】解：小球做圆锥摆运动时，受到绳子的拉力与万有引力，二者的合力提供指向圆心的向心力，可得 解得 根据星球表面万有引力等于重力且提供向心力，可得 解得第一宇宙速度 由能量关系可知 解得 答：该星球表面的重力加速度为； 该星球的第一宇宙速度为； 在该星球表面一飞船至少具有的速度才能最终脱离该星球的吸引。 小球在水平面内做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律写方程可得星球表面重力加速度； 根据在星球表面万有引力等于重力列方程，结合万有引力提供向心力可解； 结合引力势能的表达式与动能的表达式求出。 根据圆锥摆的公式，求出在星球表面重力等于万有引力是解题的关键。 17.【答案】内电动机牵引力大小为24N；电动机的最大输出功率为96W  时物体速度的大小为  物体速度为时的加速度大小为  内物体位移的大小为  【解析】解：在内物体做匀加速直线运动，由图像可知加速度，代入数据解得；根据牛顿第二定律有，代入数据解得牵引力；在时电动机达到最大输出功率，代入数据解得。 当时物体达到最大速度并保持匀速运动，此时牵引力与阻力平衡，有，代入数据解得； 根据功率公式，解得时物体的速度。 当物体的速度时，牵引力，根据牛顿第二定律有，代入数据解得加速度。 在内物体的位移，代入数据解得；在内电动机功率恒定，根据动能定理有，代入数据解得位移；故内物体总位移，即。 答：内电动机牵引力大小为24N；电动机的最大输出功率为96W。 时物体速度的大小为。 物体速度为时的加速度大小为。 内物体位移的大小为。 内物体做匀加速直线运动，由图像可确定加速度，结合物体沿斜面受力分析，根据牛顿第二定律建立牵引力与重力沿斜面分量、摩擦力及合外力的关系，由此可求出牵引力大小；在1s时电动机达到最大输出功率，此时牵引力与瞬时速度已知，由功率公式可计算最大输出功率。 后物体速度达到最大并保持匀速，此时牵引力与重力沿斜面分量及摩擦力平衡，由最大输出功率与此时牵引力的关系可求出最大速度，该速度即为时的速度。 当物体速度为时，由最大输出功率可求出此时牵引力，再根据牛顿第二定律，结合重力沿斜面分量与摩擦力的合力，建立牵引力与阻力及合外力的关系，从而求出该时刻的加速度。 内物体做匀加速运动，由运动学公式可直接计算位移；内电动机功率恒定，物体做变加速运动，可运用动能定理，将电动机做功与克服重力及摩擦力的功关联，结合初末动能变化求解该段位移，两段位移之和即为总位移。 本题综合考查牛顿第二定律、功率、动能定理以及运动学图像分析，属于力学综合题，难度中等偏上。题目以电动机牵引斜面物体为背景，结合图像，要求学生分段分析物体的运动状态和受力情况。计算量适中，但需要学生准确把握匀加速、变加速和匀速三个阶段的特点，并灵活运用瞬时功率公式和动能定理。其中，在变加速阶段利用动能定理求位移是本题的关键策略，避免了复杂的微积分运算，体现了对能量观点的考查。整体而言，本题能够有效锻炼学生的多过程分析能力、图像信息提取能力以及公式的迁移应用能力。 第1页，共1页 学科网（北京）股份有限公司 $