精品解析：浙江省钱塘联盟2024-2025学年高一下学期4月期中物理试题

2024学年第二学期钱塘联盟期中联考 高一年级物理学科试题 考生须知： 1.本卷共8页满分100分，考试时间90分钟。 2.答题前，在答题卷指定区域填写班级、姓名、考场号、座位号及准考证号并填涂相应数字。 3.所有答案必须写在答题纸上，写在试卷上无效。 4.考试结束后，只需上交答题纸。 选择题部分 一、选择题Ⅰ（本题共10小题，每小题3分，共30分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分） 1. 从标量与矢量的角度选出下列与其他三个物理量不同的是（　　） A. 动能 B. 线速度 C. 功 D. 转速 【答案】B 【解析】 【详解】只有大小没有方向的物理量是标量，既有大小又有方向的物理量是矢量。动能、功、转速只有大小没有方向，是标量；线速度既有大小又有方向，是矢量。 故选B。 2. 下列四个探究过程中，运用到微元思想的是（　　） A. 图甲通过平面镜观察桌面的微小形变 B. 图乙把物体各部分受到的重力看作集中作用在重心 C. 图丙研究物体沿曲面运动时重力做功 D. 图丁扭秤实验测定引力常量的实验 【答案】C 【解析】 【详解】A．图甲通过平面镜观察桌面的微小形变运用的是微小量放大法，故A不符合题意； B．图乙把物体各部分受到的重力看作集中作用在重心运用的是等效法，故B不符合题意； C．图丙研究物体沿曲面运动时重力做功，将整个运动过程划分成很多小段，每小段近似看成直线运动，求出每一小段重力做的功，然后把各小段重力所做的功相加得到物体沿曲面运动时重力做的功，这里运用了微元法，故C符合题意； D．图丁扭秤实验测定引力常量的实验运用的是微小量放大法，故D不符合题意。 故选C。 3. 如图所示，若用轻绳拴一物体，使物体以恒定加速度向下做减速运动，则下列说法正确的是（ ） A. 重力做正功，拉力做负功，合外力做负功 B. 重力做正功，拉力做负功，合外力做正功 C. 重力做正功，拉力做正功，合外力做负功 D. 重力做负功，拉力做负功，合外力做正功 【答案】A 【解析】 【详解】物体所受重力与速度方向相同，所以重力做正功，拉力与速度方向相反，所以拉力做负功，由物体以恒定加速度向下做减速运动可知加速度向上，合外力向上，与速度方向相反，所以合外力做负功。 故选A。 4. 2025年蛇年春晚的舞台上，一群穿着花棉袄的机器人在舞台上扭起了秧歌。其中机器人转手绢的动作，使手绢绕中心点在竖直面内匀速转动，如图所示，若手绢上有质量不相等的两质点A、B，半径，则（　　） A. 质点A、B的频率不同 B. 质点A、B的向心加速度相等 C. 图中质点A、B受到的合外力可能相同 D. 质点A、B的机械能可能相同 【答案】D 【解析】 【详解】AB．质点A、B同轴转动，角速度相同，频率相同，因，根据可知，质点A的向心加速度小于质点B的向心加速度，故AB错误； C．因质点A、B的质量不相等，根据 可知，质点A、B受到的合外力大小可能相等，但由于合外力指向圆心，故方向不同，即质点A、B受到的合外力不相同，故C错误； D．质点的机械能等于动能和重力势能之和，故机械能与质量、速度大小、所处高度均有关，由于质点A、B的质量大小关系不确定，且所处高度不断变化，若质点A、B的质量合适，当转至某一位置时有可能机械能相等，故D正确。 故选D。 5. 有a、b、c、d四颗地球卫星，a还未发射，在地球赤道上随地球表面一起转动，b处于地面附近近地轨道上正常运动，c是地球静止卫星，d是高空探测卫星，各卫星排列位置如图，则有（　　） A. a的向心加速度等于重力加速度g B. b在相同时间内转过的弧长最长 C. a的线速度大于b的线速度 D. d的运动周期有可能是22h 【答案】B 【解析】 【详解】A．静止卫星的周期与地球自转周期相同，角速度相同，则知a与c的角速度相同，根据 可知c的向心加速度大于a的向心加速度。卫星绕地球做匀速圆周运动时，由 得 卫星的轨道半径越大，向心加速度越小，则静止卫星c的向心加速度小于b的向心加速度，而b的向心加速度约为g，故可知a的向心加速度小于重力加速度g，故A错误； BC．a与c的角速度相同，根据 可知c的线速度大于a的线速度；卫星绕地球做匀速圆周运动时，由 可得 卫星的半径越大，速度越小，所以a、b、c、d四颗卫星中，b的线速度最大，在相同时间内转过的弧长最长，故B正确，C错误； D．由开普勒第三定律 可知卫星的半径越大，周期越大，所以d的运动周期大于c的周期24h，不可能为22h，故D错误。 故选B。 6. 如图所示，质量为0.6kg、半径为1m的光滑细圆管用轻杆固定在竖直平面内，质量为1kg的小球A（可视为质点）的直径略小于细圆管的内径（内径远小于细圆管半径），在圆管中做圆周运动，某时刻小球A运动到圆管最高点，速度大小为，则此时小球对圆管的弹力为（　　） A. 5N B. 7N C. 1N D. 16N 【答案】C 【解析】 【详解】设圆管对小球的弹力方向向下，则有 解得 说明圆管对小球的弹力方向向上，大小为，根据牛顿第三定律，小球对圆管的弹力方向向下，大小为。 故选C。 7. 同一赛车分别在干燥路面及湿滑路面以恒定加速度和启动达到最大速度。已知，赛车两次启动过程中阻力大小相等且不变，能达到的额定功率相同。则赛车的速度随时间变化的图像正确的是（图中、为直线）（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】对赛车由牛顿第二定律可得 则有 由于，则有 设赛车在干燥路面做匀加速运动达到的最大速度为，在湿滑路面做匀加速运动达到的最大速度为，则有 可知 在干燥路面及湿滑路面赛车的额定功率相同，当牵引力大小等于阻力时则有 可知赛车在干燥路面及湿滑路面达到的最大速度相等。 故选B。 8. 图是某城市广场喷泉喷出水柱的场景。从远处看，喷泉喷出的水柱超过了40层楼高度，每层楼高h；靠近看，喷管的截面积为S。水的密度为，据此可得用于给喷管喷水的电动机输出功率至少为（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】时间内，喷泉喷出水柱的质量为 喷泉喷出的水柱超过了40层楼高度，水柱机械能守恒有 解得 时间内，喷管喷水的电动机做的功为 给喷管喷水的电动机输出功率至少为 故选A。 9. 如图甲所示，带有一白点的黑色圆盘，绕过其中心且垂直于盘面的轴沿顺时针方向匀速转动，转速。在暗室中用每秒闪光次的频闪光源照射圆盘，观察到圆盘上的白点的图案如图乙所示，以下关于N的数值可能正确的（　　）（人眼视觉暂留时间约） A. 30 B. 60 C. 90 D. 120 【答案】C 【解析】 【详解】圆盘的角速度 频闪光源的闪光周期 若观察到如图乙所示的图案，须满足（其中x取正整数） 由于视觉的暂留效应，还须满足 联立得（其中x取正整数，且） 故N的数值可能为180、90、45。 故选C。 10. 假设航天员登上火星后进行科学探测与实验，在火星表面将一轻弹簧竖直固定在水平面上，把质量为的小球P（可看作质点）从弹簧上端一定高度处由静止释放，小球落到弹簧上后继续向下运动到最低点，如图甲所示，从落到弹簧上开始小球的加速度与弹簧压缩量间的关系如图乙所示，其中、和为已知量。设该火星为质量均匀分布半径为的球体，下列说法正确的是（　　） A. 小球接触弹簧时速度最大 B. 该弹簧劲度系数的大小 C. 火星的第一宇宙速度 D. 弹簧的最大弹性势能为 【答案】C 【解析】 【详解】A．小球刚接触弹簧时只受重力，继续向下加速，弹簧弹力从零开始增大，所受合力向下且逐渐减小，小球做加速度减小的加速运动，当弹力等于重力时，合力为零，速度最大，故A错误； B．弹簧压缩量为零时，小球只受重力，加速度 弹簧压缩量为时，加速度为零，有 解得，故B错误； C．忽略火星自转，对于紧贴火星表面绕火星匀速圆周运动的卫星（其线速度即为火星的第一宇宙速度）来说，可认为重力提供向心力，即 又 得，故C正确； D．小球将弹簧压缩到最短时，弹簧的弹性势能最大，此时小球的动能为零，整个过程小球减少的重力势能完全转化为弹簧的弹性势能，故弹簧的最大弹性势能，故D错误。 故选C。 二、选择题Ⅱ（本题共3小题，每小题4分，共12分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分） 11. 物理学的发展丰富了人类对物质世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，促进了物质生产的繁荣与人类文明的进步，下列表述中正确的是（　　） A. 第谷通过观察提出行星绕太阳运动的轨道是椭圆 B. 牛顿发现了万有引力定律，但并未测出引力常量的数值 C. 开普勒第三定律，式中的值不仅与太阳的质量有关，还与行星运动的速度有关 D. 爱因斯坦假设在不同的惯性参考系中，物理规律的形式是相同的，光速是不变的 【答案】BD 【解析】 【详解】A．开普勒通过对第谷观测的行星运动数据进行分析，提出行星绕太阳运动的轨道是椭圆，并非第谷提出，故A错误； B．牛顿发现了万有引力定律，而引力常量G是由卡文迪什通过扭秤实验测出的，故B正确； C．开普勒第三定律，式中k的值只与中心天体（太阳）的质量有关，与行星运动的速度无关，故C错误； D．爱因斯坦在狭义相对论中假设在不同的惯性参考系中，物理规律的形式是相同的（相对性原理），光速在真空中是不变的（光速不变原理），故D正确。 故选BD。 12. 如图所示，粗糙水平圆盘上，质量均为m的A、B 两物块叠放在一起，距轴心距离为L，随圆盘一起做匀速圆周运动。已知圆盘与B之间的动摩擦因数为μ， B与A之间的动摩擦因数为0.5，假如最大静摩擦力大小等于滑动摩擦力，则下列说法正确的是（　　） A. 物块A 、B一起匀速转动过程中加速度恒定 B. 物块A、B一起转动过程中所需向心力大小相等 C. A B一起转动的最大角速度为 D. 当A、B恰发生相对运动时圆盘对B的摩擦力为2mg 【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】A．两物体做匀速转动的向心加速度大小恒定，方向始终指向圆心不恒定，故A错误； B．根据向心力公式Fn＝mLω2可知，物块A、B一起转动过程中所需向心力大小相等，故B正确； CD．对AB整体分析，当最大静摩擦力提供向心力，有 μ•2mg=2mωB2L 解得 对A分析，B对A的最大静摩擦力提供向心力，有 0.5μ•mg=mωA2L 解得 AB一起转动的最大角速度为，此时圆盘对B的摩擦力为 故C正确，D错误。 故选：BC。 13. 跳绳是一种健身运动。一位同学在原地跳绳过程中，离开地面后竖直方向的“速率—时间图像”如图所示。若已知和跳绳者的质量，重力加速度为，不计阻力，以下说法正确的是（　　） A. 时间内完成了一次起跳 B. 上升的最大高度为 C. 克服重力的平均功率为 D. 落地前瞬间重力的瞬时功率为 【答案】BD 【解析】 【详解】A．由图可知，跳绳一次时间为，在时间内完成了两次起跳，故A错误； B．由题意可知，上升时间为 故上升的高度为，故B正确； C．克服重力做的功为 则克服重力做功的功率为，故C错误； D．落地速度为 故落地前瞬间的瞬时功率为，故D正确。 故选BD。 非选择题部分（本题共5小题，共58分） 三、实验题（14、15、16三题共14分） 14. 某实验小组让重物带动纸带从静止开始自由下落，利用如图甲所示装置验证机械能守恒定律。 （1）要完成此实验，除了图甲中所示的器材及导线和开关外，还必须选用下列器材中（　　）（填字母标号）。 A. 交流电源 B. 刻度尺 C. 弹簧测力计 D. 电池 （2）如图，释放纸带前的瞬间，其中实验情景最合理的是（　　） A. B. C. （3）在某次实验中，质量为0.5kg的重物自由下落，在纸带上打出一系列的点，如图丙所示。若纸带相邻两个点之间时间间隔为0.02s，从起点到打下点的过程中，重物的重力势能减少量为______J，此过程中重物动能的增加量为______（取，结果均保留三位有效数字）。 【答案】（1）AB （2）C （3） ①. 0.343 ②. 0.325 【解析】 【小问1详解】 除了图甲中所示的器材及导线和开关外，还必须选用交流电源和刻度尺，故选AB。 【小问2详解】 释放纸带前的瞬间，要用手捏住纸带的上端，使纸带保持竖直，且重物靠近打点计时器。故选C。 【小问3详解】 [1]从起点到打下点的过程中，重物的重力势能减少量为 [2]此过程中重物动能的增加量为 15. 如图所示为向心力演示装置，匀速转动手柄1，可以使变速塔轮2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动，槽内的小球也随着做匀速圆周运动。使小球做匀速圆周运动的向心力由横臂6的挡板（即挡板a、b、c）对小球的压力提供。球对挡板的反作用力，通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒7下降，从而露出标尺8。根据标尺8上露出的红白相间等分标记，可以粗略计算出两个球所受向心力的比值。利用此装置可以探究做匀速圆周运动的物体需要的向心力的大小与哪些因素有关。已知小球在挡板a、b、c处做圆周运动的轨迹半径之比为。 （1）该同学采用的实验方法为（　　） A. 等效替代法 B. 理想化模型法 C. 控制变量法 （2）要探究向心力与轨道半径的关系时，把皮带套在左、右两个塔轮的半径相同的位置，把两个质量相同的小球分别放置在挡板______位置（选填“ab”、“bc”或“ac”） （3）把两个质量相同的小球分别放在挡板a和c位置，皮带套在左、右两边塔轮的半径之比为，则转动时左、右标尺上露出的红白相间的等分格数之比约为______。 【答案】（1）C （2）bc （3） 【解析】 【分析】 【小问1详解】 在探究向心力与轨道半径、质量、角速度的关系时，用到的实验方法为控制变量法。 故选C。 【小问2详解】 要探究向心力与轨道半径的关系时，应使两小球半径不同，故两个质量相同的小球分别放置在挡板bc位置。 【小问3详解】 把两个质量相同的小球分别放在挡板a和c位置，半径相同； 皮带套在左、右两边塔轮的半径之比为，其线速度相同，由可知角速度之比为。 由可知向心力之比为，则转动时左、右标尺上露出的红白相间的等分格数之比约为。 【点睛】 16. 某同学利用传感器验证向心力与角速度间的关系。如图甲，电动机的竖直轴与水平放置的圆盘中心相连，将力传感器和光电门固定，圆盘边缘上固定一竖直的遮光片，将光滑小定滑轮固定在圆盘中心，用一根细绳跨过定滑轮连接小滑块和力传感器。实验时电动机带动水平圆盘匀速转动，滑块随圆盘一起转动，力传感器可以实时测量绳的拉力的大小。 （1）圆盘转动时，宽度为d的遮光片从光电门的狭缝中经过，测得遮光时间为，则遮光片的线速度大小为___________，圆盘半径为R，可计算出滑块做圆周运动的角速度为___________。（用所给物理量的符号表示） （2）保持滑块质量和其做圆周运动的半径不变，改变滑块角速度，并记录数据，做出图线如图乙所示，从而验证与关系。该同学发现图乙中的图线不过坐标原点，且图线在横轴上的截距为，滑块做圆周运动的半径为，重力加速度为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则滑块与圆盘间的动摩擦因数为___________。（用所给物理量的符号表示） 【答案】（1） ①. ②. （2） 【解析】 【小问1详解】 [1] 遮光片的线速度大小为 [2]根据线速度与角速度公式可知 【小问2详解】 根据图像可知时，，此时有 解得 四、计算题 17. 图甲是正在送餐的“机器人服务员”，其质量，该机器人正在沿图乙中曲线给16号桌送餐，圆弧BC与直线路径、相切，AB段长度为5m，CD段长度为12m，机器人从A点由静止匀加速出发，到达B点时速率达到，接着以的速率匀速通过BC段。已知机器人受到的阻力恒为50N，餐盘与水平托盘间的动摩擦因数，餐盘与托盘之间未发生相对滑动，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。根据以上信息，求： （1）圆弧BC的半径最小值； （2）机器人匀加速直线运动到B位置时发动机的输出功率； （3）通过C点后机器人保持功率运动一段时间t后，关闭发动机，最终刚好停在D点。求功率保持的时间t。 【答案】（1）0.5m （2）54W （3）11.6s 【解析】 【小问1详解】 设餐盘质量为，段餐盘受到托盘的最大静摩擦力提供向心力，则有 可得 【小问2详解】 由公式 解得AB段加速度 设机器人受到的阻力为，由牛顿第二定律得 解得 则运动到B位置时发动机的输出功率为 【小问3详解】 从C运动到D过程，由动能定理可得 解得 18. 人类对未知事物的好奇和科学家们的不懈努力，使人类对宇宙的认识越来越丰富。已知天体的质量越大，半径越小，逃逸速度也就越大，其表面的物体就越不容易脱离它的束缚。如果有这样的天体，它的质量非常大，半径又非常小，以至于以光速c的速度传播的光恰好不能从它的表面逃逸出去，这种天体就称为黑洞。 （1）如果天文学家观测到与某黑洞中心相距为r的天体以周期T绕黑洞做匀速圆周运动，已知引力常量为G，则该黑洞的质量为多少？ （2）第一宇宙速度又叫作环绕速度，第二宇宙速度又叫作逃逸速度。理论分析表明，逃逸速度是环绕速度的倍。这个关系对于其他天体（如黑洞）也是正确的。黑洞具有非常强的引力，即使以光速c的速度传播的光也恰好不能从它的表面逃逸出去。请你根据（1）（2）的信息，解决以下问题： ①该黑洞的第一宇宙速度至少是多少？ ②该黑洞的半径最大是多少？ 【答案】（1） （2）①；② 【解析】 【小问1详解】 万有引力提供向心力 解得 【小问2详解】 ①第一宇宙速度为逃逸速度的，即 ②第一宇宙速度为近地环绕速度 可得 将M代入得到 19. 如图1所示一个光滑的圆锥体固定在水平桌面上，其母线与轴线之间夹角为。一条长度为L的轻绳，一端固定在圆锥体的顶点O处，另一端拴着一个质量为m的小球（可看作质点），小球以角速度绕圆锥体的轴线做匀速圆周运动。已知细线拉力F随变化关系如图2所示，重力加速度g取，，，求： （1）小球质量m和轻绳长； （2）当小球的角速度为时，小球受到圆锥面的支持力； （3）当小球的角速度为时，细绳与竖直轴线之间的夹角。 【答案】（1）0.5kg； （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 当时，小球静止在斜面上，如图1作受力分析 此时，细线拉力 即，解得 当时，小球对斜面恰好无压力，如图2作受力分析 此时，向心力 即 代入相关数值，得到 【小问2详解】 因，小球在斜面上，受力分析如图3 在竖直方向上 在水平方向上 联立两式，代入数值，解得 【小问3详解】 因，小球不在斜面上，夹角为，受力分析如图4 此时，向心力满足： 即 角度满足 故 20. 如图所示，整个装置处于竖直平面内，是半径为的光滑圆弧轨道，、两点等高。足够长传送带与水平面成，并以逆时针匀速转动，在点与圆弧轨道相切。为光滑曲线轨道（该轨道与小物体以某一速度从平抛后的轨道重合），与相切于，两点高度差为，是长为的水平地面，右侧光滑且有一固定弹簧可将小物块弹出。质量为的小物块与的动摩擦因数为，与传送带的摩擦因数为。某次实验将小物块向右压缩弹簧并由静止释放，第一次经过轨道过程中恰好对轨道无压力，取。求： （1）小物块第一次到达D点时的速度； （2）弹簧释放的弹性势能； （3）小物块第一次经过最低点时对轨道的压力大小和方向； （4）小物块第一次到达传送带最高点过程中，与传送带摩擦所产生的热量。 【答案】（1） （2）11J （3）39N；方向竖直向下 （4） 【解析】 【小问1详解】 到达D点的竖直速度和水平速度分别为，；可得D点的速度 【小问2详解】 从释放到E点动能定理可知 可得 【小问3详解】 由D点至C点动能定理可知 解得 在C点由牛顿第二定律可知 可得 根据牛顿第三定律可知，小物块第一次经过最低点C时对轨道的压力大小，方向竖直向下 【小问4详解】 ，受力分析如图1 向上匀减速的加速度大小 向上匀减速的位移大小 可得， 达到共速后无法保持相对静止，受力分析如图2 继续向上匀减速的加速度大小 由 解得 根据 可得， 前后两阶段物块相对于传送带的总位移 产生的摩擦热为 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2024学年第二学期钱塘联盟期中联考 高一年级物理学科试题 考生须知： 1.本卷共8页满分100分，考试时间90分钟。 2.答题前，在答题卷指定区域填写班级、姓名、考场号、座位号及准考证号并填涂相应数字。 3.所有答案必须写在答题纸上，写在试卷上无效。 4.考试结束后，只需上交答题纸。 选择题部分 一、选择题Ⅰ（本题共10小题，每小题3分，共30分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分） 1. 从标量与矢量的角度选出下列与其他三个物理量不同的是（　　） A. 动能 B. 线速度 C. 功 D. 转速 2. 下列四个探究过程中，运用到微元思想的是（　　） A. 图甲通过平面镜观察桌面的微小形变 B. 图乙把物体各部分受到的重力看作集中作用在重心 C. 图丙研究物体沿曲面运动时重力做功 D. 图丁扭秤实验测定引力常量的实验 3. 如图所示，若用轻绳拴一物体，使物体以恒定加速度向下做减速运动，则下列说法正确的是（ ） A. 重力做正功，拉力做负功，合外力做负功 B. 重力做正功，拉力做负功，合外力做正功 C. 重力做正功，拉力做正功，合外力做负功 D. 重力做负功，拉力做负功，合外力做正功 4. 2025年蛇年春晚的舞台上，一群穿着花棉袄的机器人在舞台上扭起了秧歌。其中机器人转手绢的动作，使手绢绕中心点在竖直面内匀速转动，如图所示，若手绢上有质量不相等的两质点A、B，半径，则（　　） A. 质点A、B的频率不同 B. 质点A、B的向心加速度相等 C. 图中质点A、B受到的合外力可能相同 D. 质点A、B的机械能可能相同 5. 有a、b、c、d四颗地球卫星，a还未发射，在地球赤道上随地球表面一起转动，b处于地面附近近地轨道上正常运动，c是地球静止卫星，d是高空探测卫星，各卫星排列位置如图，则有（　　） A. a的向心加速度等于重力加速度g B. b在相同时间内转过的弧长最长 C. a的线速度大于b的线速度 D. d的运动周期有可能是22h 6. 如图所示，质量为0.6kg、半径为1m的光滑细圆管用轻杆固定在竖直平面内，质量为1kg的小球A（可视为质点）的直径略小于细圆管的内径（内径远小于细圆管半径），在圆管中做圆周运动，某时刻小球A运动到圆管最高点，速度大小为，则此时小球对圆管的弹力为（　　） A. 5N B. 7N C. 1N D. 16N 7. 同一赛车分别在干燥路面及湿滑路面以恒定加速度和启动达到最大速度。已知，赛车两次启动过程中阻力大小相等且不变，能达到的额定功率相同。则赛车的速度随时间变化的图像正确的是（图中、为直线）（　　） A. B. C. D. 8. 图是某城市广场喷泉喷出水柱的场景。从远处看，喷泉喷出的水柱超过了40层楼高度，每层楼高h；靠近看，喷管的截面积为S。水的密度为，据此可得用于给喷管喷水的电动机输出功率至少为（　　） A. B. C. D. 9. 如图甲所示，带有一白点的黑色圆盘，绕过其中心且垂直于盘面的轴沿顺时针方向匀速转动，转速。在暗室中用每秒闪光次的频闪光源照射圆盘，观察到圆盘上的白点的图案如图乙所示，以下关于N的数值可能正确的（　　）（人眼视觉暂留时间约） A. 30 B. 60 C. 90 D. 120 10. 假设航天员登上火星后进行科学探测与实验，在火星表面将一轻弹簧竖直固定在水平面上，把质量为的小球P（可看作质点）从弹簧上端一定高度处由静止释放，小球落到弹簧上后继续向下运动到最低点，如图甲所示，从落到弹簧上开始小球的加速度与弹簧压缩量间的关系如图乙所示，其中、和为已知量。设该火星为质量均匀分布半径为的球体，下列说法正确的是（　　） A. 小球接触弹簧时速度最大 B. 该弹簧劲度系数的大小 C. 火星的第一宇宙速度 D. 弹簧的最大弹性势能为 二、选择题Ⅱ（本题共3小题，每小题4分，共12分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分） 11. 物理学的发展丰富了人类对物质世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，促进了物质生产的繁荣与人类文明的进步，下列表述中正确的是（　　） A. 第谷通过观察提出行星绕太阳运动的轨道是椭圆 B. 牛顿发现了万有引力定律，但并未测出引力常量的数值 C. 开普勒第三定律，式中的值不仅与太阳的质量有关，还与行星运动的速度有关 D. 爱因斯坦假设在不同的惯性参考系中，物理规律的形式是相同的，光速是不变的 12. 如图所示，粗糙水平圆盘上，质量均为m的A、B 两物块叠放在一起，距轴心距离为L，随圆盘一起做匀速圆周运动。已知圆盘与B之间的动摩擦因数为μ， B与A之间的动摩擦因数为0.5，假如最大静摩擦力大小等于滑动摩擦力，则下列说法正确的是（　　） A. 物块A 、B一起匀速转动过程中加速度恒定 B. 物块A、B一起转动过程中所需向心力大小相等 C. A B一起转动的最大角速度为 D. 当A、B恰发生相对运动时圆盘对B的摩擦力为2mg 13. 跳绳是一种健身运动。一位同学在原地跳绳过程中，离开地面后竖直方向的“速率—时间图像”如图所示。若已知和跳绳者的质量，重力加速度为，不计阻力，以下说法正确的是（　　） A. 时间内完成了一次起跳 B. 上升的最大高度为 C. 克服重力的平均功率为 D. 落地前瞬间重力的瞬时功率为 非选择题部分（本题共5小题，共58分） 三、实验题（14、15、16三题共14分） 14. 某实验小组让重物带动纸带从静止开始自由下落，利用如图甲所示装置验证机械能守恒定律。 （1）要完成此实验，除了图甲中所示的器材及导线和开关外，还必须选用下列器材中（　　）（填字母标号）。 A. 交流电源 B. 刻度尺 C. 弹簧测力计 D. 电池 （2）如图，释放纸带前的瞬间，其中实验情景最合理的是（　　） A. B. C. （3）在某次实验中，质量为0.5kg的重物自由下落，在纸带上打出一系列的点，如图丙所示。若纸带相邻两个点之间时间间隔为0.02s，从起点到打下点的过程中，重物的重力势能减少量为______J，此过程中重物动能的增加量为______（取，结果均保留三位有效数字）。 15. 如图所示为向心力演示装置，匀速转动手柄1，可以使变速塔轮2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动，槽内的小球也随着做匀速圆周运动。使小球做匀速圆周运动的向心力由横臂6的挡板（即挡板a、b、c）对小球的压力提供。球对挡板的反作用力，通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒7下降，从而露出标尺8。根据标尺8上露出的红白相间等分标记，可以粗略计算出两个球所受向心力的比值。利用此装置可以探究做匀速圆周运动的物体需要的向心力的大小与哪些因素有关。已知小球在挡板a、b、c处做圆周运动的轨迹半径之比为。 （1）该同学采用的实验方法为（　　） A. 等效替代法 B. 理想化模型法 C. 控制变量法 （2）要探究向心力与轨道半径的关系时，把皮带套在左、右两个塔轮的半径相同的位置，把两个质量相同的小球分别放置在挡板______位置（选填“ab”、“bc”或“ac”） （3）把两个质量相同的小球分别放在挡板a和c位置，皮带套在左、右两边塔轮的半径之比为，则转动时左、右标尺上露出的红白相间的等分格数之比约为______。 16. 某同学利用传感器验证向心力与角速度间的关系。如图甲，电动机的竖直轴与水平放置的圆盘中心相连，将力传感器和光电门固定，圆盘边缘上固定一竖直的遮光片，将光滑小定滑轮固定在圆盘中心，用一根细绳跨过定滑轮连接小滑块和力传感器。实验时电动机带动水平圆盘匀速转动，滑块随圆盘一起转动，力传感器可以实时测量绳的拉力的大小。 （1）圆盘转动时，宽度为d的遮光片从光电门的狭缝中经过，测得遮光时间为，则遮光片的线速度大小为___________，圆盘半径为R，可计算出滑块做圆周运动的角速度为___________。（用所给物理量的符号表示） （2）保持滑块质量和其做圆周运动的半径不变，改变滑块角速度，并记录数据，做出图线如图乙所示，从而验证与关系。该同学发现图乙中的图线不过坐标原点，且图线在横轴上的截距为，滑块做圆周运动的半径为，重力加速度为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则滑块与圆盘间的动摩擦因数为___________。（用所给物理量的符号表示） 四、计算题 17. 图甲是正在送餐的“机器人服务员”，其质量，该机器人正在沿图乙中曲线给16号桌送餐，圆弧BC与直线路径、相切，AB段长度为5m，CD段长度为12m，机器人从A点由静止匀加速出发，到达B点时速率达到，接着以的速率匀速通过BC段。已知机器人受到的阻力恒为50N，餐盘与水平托盘间的动摩擦因数，餐盘与托盘之间未发生相对滑动，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。根据以上信息，求： （1）圆弧BC的半径最小值； （2）机器人匀加速直线运动到B位置时发动机的输出功率； （3）通过C点后机器人保持功率运动一段时间t后，关闭发动机，最终刚好停在D点。求功率保持的时间t。 18. 人类对未知事物的好奇和科学家们的不懈努力，使人类对宇宙的认识越来越丰富。已知天体的质量越大，半径越小，逃逸速度也就越大，其表面的物体就越不容易脱离它的束缚。如果有这样的天体，它的质量非常大，半径又非常小，以至于以光速c的速度传播的光恰好不能从它的表面逃逸出去，这种天体就称为黑洞。 （1）如果天文学家观测到与某黑洞中心相距为r的天体以周期T绕黑洞做匀速圆周运动，已知引力常量为G，则该黑洞的质量为多少？ （2）第一宇宙速度又叫作环绕速度，第二宇宙速度又叫作逃逸速度。理论分析表明，逃逸速度是环绕速度的倍。这个关系对于其他天体（如黑洞）也是正确的。黑洞具有非常强的引力，即使以光速c的速度传播的光也恰好不能从它的表面逃逸出去。请你根据（1）（2）的信息，解决以下问题： ①该黑洞的第一宇宙速度至少是多少？ ②该黑洞的半径最大是多少？ 19. 如图1所示一个光滑的圆锥体固定在水平桌面上，其母线与轴线之间夹角为。一条长度为L的轻绳，一端固定在圆锥体的顶点O处，另一端拴着一个质量为m的小球（可看作质点），小球以角速度绕圆锥体的轴线做匀速圆周运动。已知细线拉力F随变化关系如图2所示，重力加速度g取，，，求： （1）小球质量m和轻绳长； （2）当小球的角速度为时，小球受到圆锥面的支持力； （3）当小球的角速度为时，细绳与竖直轴线之间的夹角。 20. 如图所示，整个装置处于竖直平面内，是半径为的光滑圆弧轨道，、两点等高。足够长传送带与水平面成，并以逆时针匀速转动，在点与圆弧轨道相切。为光滑曲线轨道（该轨道与小物体以某一速度从平抛后的轨道重合），与相切于，两点高度差为，是长为的水平地面，右侧光滑且有一固定弹簧可将小物块弹出。质量为的小物块与的动摩擦因数为，与传送带的摩擦因数为。某次实验将小物块向右压缩弹簧并由静止释放，第一次经过轨道过程中恰好对轨道无压力，取。求： （1）小物块第一次到达D点时的速度； （2）弹簧释放的弹性势能； （3）小物块第一次经过最低点时对轨道的压力大小和方向； （4）小物块第一次到达传送带最高点过程中，与传送带摩擦所产生的热量。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $