精品解析:吉林省长春市十一高中2025-2026学年高一下学期第一学程考试物理试题
2026-05-25
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资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 高一 |
| 章节 | - |
| 类型 | 试卷 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-阶段检测 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 吉林省 |
| 地区(市) | 长春市 |
| 地区(区县) | 绿园区 |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 4.08 MB |
| 发布时间 | 2026-05-25 |
| 更新时间 | 2026-05-25 |
| 作者 | 学科网试题平台 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-05-25 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/58025008.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
内容正文:
长春市十一高中2025-2026学年度高一下学期第一学程考试
物理试题
注意事项:
1.答题前请将个人信息填写清楚;
2.客观题必须使用2B铅笔填涂,修改时用橡皮擦干净;
3.主观题必须使用黑色签字笔书写;
4.主观题必须在对应区域内作答,超出区域书写无效
5.保持答卷清洁完整。
第Ⅰ卷(共46分)
一、选择题:本题共10小题,共46分,在每小题给出的四个选项中,第1-7题只有一项符合题目要求,每小题4分,第8-10题有多项符合题目要求,每小题6分,全部选对得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
1. 如图所示,重物P放在一长木板OA上,在将长木板绕O端转过一个小角度的过程中,重物P相对于木板始终保持静止.关于木板对重物P的摩擦力和弹力的做功情况是:
A. 摩擦力对重物不做功 B. 摩擦力对重物做负功
C. 弹力对重物不做功 D. 弹力对重物做负功
【答案】A
【解析】
【详解】物块受到重力、支持力和摩擦力的作用,在转过一个小角度的过程中,位移方向向上,重力对物块做了负功,弹力对物体做正功;物块在上升的过程中,物块相对于木板并没有滑动,所以物块受到的摩擦力对物块做的功为零.
故选A
点睛:对物块受力分析可知,物块受到重力、支持力和摩擦力的作用,根据功的公式可以分析重力、支持力和摩擦力对物块的做功的情况.
2. 如图所示, 和分别为某闹钟中两个齿轮边缘上的点,用分别表示角速度、线速度、周期、向心加速度的大小。当两个齿轮相互咬合进行工作时,下列关系正确的是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】A
【解析】
【详解】AB.两个齿轮边缘的线速度大小相等,齿轮半径较小,根据,可知,故A正确,B错误;
C.根据向心加速度公式,可得,故C错误;
D.根据周期公式,可得,故D错误。
故选A。
3. 如图所示,轻杆的一端固定在通过O点的水平转轴上,另一端固定一小球,轻杆绕O点在竖直平面内沿顺时针方向做匀速圆周运动,其中A点为最高点、C点为最低点,B点与O点等高,不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A. 小球经过A点时,所受杆的作用力不可能为零
B. 小球经过B点时,所受杆的作用力可能沿方向
C. 从A点到C点的过程,小球重力的功率保持不变
D. 从A点到C点的过程,杆对小球的作用力做负功
【答案】D
【解析】
【详解】A.小球经过A点时,当满足时,所受杆的作用力为零,A错误;
B.小球做匀速圆周运动,则合外力指向圆心,则经过B点时,因竖直方向受重力作用,则所受杆的作用力不可能沿方向,B错误;
C.从A点到C点的过程,小球的竖直速度先增加后减小,根据,可知小球重力的功率先增加后减小,C错误;
D.从A点到C点的过程,根据动能定理,因重力一直做正功,则杆对小球的作用力做负功,D正确。
故选D。
4. 土星的公转周期约为30年,把地球到太阳的平均距离作为1天文单位,把土星、地球绕太阳的运动均看做圆周运动,则土星到太阳的平均距离约为( )
A. 5天文单位 B. 10天文单位 C. 15天文单位 D. 20天文单位
【答案】B
【解析】
【详解】根据开普勒第三定律可得
代入数据可得天文单位。
故选B。
5. 2021年1月,“天通一号”03星发射成功。发射过程简化如图所示:火箭先把卫星送上轨道1(椭圆轨道,P、Q是远地点和近地点,Q点离地的高度忽略不计)后火箭脱离;卫星再变轨,到轨道2(圆轨道);卫星最后变轨到轨道3(同步圆轨道)。轨道1、2相切于P点,轨道2、3相交于M、N两点。忽略卫星质量变化( )
A. 卫星在轨道1上运行至P点的加速度大于在轨道2上运行至P点的加速度
B. 卫星在三个轨道上的周期T3>T2>T1
C. 卫星在轨道1上的Q点线速度大于轨道3的线速度
D. 卫星由轨道1变轨至轨道2,卫星上的发动机必须在P点向运动方向喷气
【答案】C
【解析】
【详解】A.在轨道1、2上,高度相同,根据
可知同一地点加速度a相同,故A错误;
B.根据开普勒第三定律
可知,卫星在三个轨道上的周期
故B错误;
C.若经过Q点做圆轨道,则在轨道1上Q点的线速度大于对应圆轨道的线速度,根据
可知Q点对应圆轨道的线速度大于圆轨道2的线速度,圆轨道2的线速度等于圆轨道3的线速度,故轨道1在Q点的线速度大于轨道3的线速度,故C正确。
D.由轨道1变至轨道2,需加速离心运动,卫星在P点向运动的反方向喷气,故D错误。
故选C。
6. 如图所示,一辆小汽车在水平路面上向前做直线运动,车轮直径为60cm,某时刻汽车后轮外边缘上的A点位于最高点,不考虑车轮的形变且汽车行驶过程中不打滑,则A点从最高点到第一次运动到最低点时,A点的位移大小约为( )
A. 60cm B. 94cm C. 112cm D. 154cm
【答案】C
【解析】
【详解】A点从最高点到第一次运动到最低点时,A点的水平位移大小为
竖直位移大小为
则A点的位移大小为
故选C。
7. 武汉“东湖之眼”摩天轮,面朝东湖、背靠磨山,是武汉东湖风景区地标之一。摩天轮在竖直放置的圆轨道内围绕其圆心O点做半径为R的匀速圆周运动,角速度为,在匀速转动的过程中轿厢地板总保持水平状态。如图所示,放置在地板上的物体,其与地板之间的动摩擦因数为,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g,为了保证物体在匀速转动的过程中始终不相对于地板滑动,则角速度的最大值为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】物块做匀速圆周运动的过程中,对其受力分析如左图所示,当角速度最大时,意味着静摩擦力达到最大,此时,地板对物块的作用力为F,F与竖直方向的夹角为,且
物块在匀速圆周运动过程中,向心力的大小总保持不变,画出矢量三角形如右图所示,图中虚线圆周的半径大小为向心力的大小,F和mg的矢量和等于向心力,当F与mg的夹角为时,此时向心力达到最大。故最大的向心力
同时
因此最大的角速度
故选A。
8. 在银河系中,双星的数量非常多,研究双星,对于了解恒星形成和演化过程的多样性有重要的意义。由A、B两颗恒星组成的双星系统如图所示,A、B绕其连线上的一点O做圆周运动,测得A、B两颗恒星间的距离为L,恒星A的周期为T,恒星A做圆周运动的向心加速度是恒星B的2倍,已知万有引力常量为G,忽略其他星球对A、B的影响,则下列说法正确的是( )
A. 恒星B的周期为 B. A、B两颗恒星质量之比为
C. 恒星A的线速度是恒星B的4倍 D. A、B两颗恒星质量之和为
【答案】D
【解析】
【详解】A.A、B绕其连线上的一点O做圆周运动,可知A、B两颗恒星的周期相等,角速度相等,则恒星B的周期为,故A错误;
B.由于A、B两颗恒星做圆周运动的向心力由相互作用的万有引力提供,所以A、B两颗恒星的向心力大小相等,则有
可知A、B两颗恒星质量之比为
故B错误;
C.恒星A做圆周运动的向心加速度是恒星B的2倍,根据
可知A、B两颗恒星做圆周运动的线速度大小为
故C错误;
D.根据万有引力提供向心力可得
,
又
联立解得A、B两颗恒星质量之和为
故D正确。
故选D。
9. 一辆质量为m的汽车,从静止开始启动后沿平直路面直线行驶,行驶过程中受到的阻力大小恒定,如果发动机的输出功率恒为P,自启动后经过时间t,汽车恰好达到最大速度v。则( )
A. 当汽车的速度大小为时,牵引力的大小为
B. 汽车速度达到v的过程中,汽车行驶的距离大于
C. 汽车速度达到v的过程中,牵引力做的功为
D. 汽车速度达到v的过程中,克服阻力做的功为
【答案】ABD
【解析】
【详解】A.根据可知,当汽车的速度大小为时,牵引力的大小为,A正确;
B.当汽车匀加速运动到速度为v时汽车的位移为;当功率一定时,根据P=Fv可知,汽车做加速度减小的加速运动,其图像是斜率减小的曲线,图像与时间轴围成的面积(位移)大于连接起点和终点的直线(匀加速运动)与时间轴围成的面积,故在时间内,汽车行驶的距离大于,B正确;
CD.根据动能定理,当汽车速度达到v的过程中,则
此时克服阻力做的功为,牵引力做功为,C错误,D正确。
故选ABD。
10. 一根轻质细线一端系一可视为质点的小球,细线另一端固定在一光滑圆锥顶上,如图1所示,设小球在水平面内做匀速圆周运动的角速度为,线的张力随变化的图像如图2所示(图中数值单位均为国际单位),取。下列说法正确的是( )
A. 细线的长度为1m B. 细线的长度为0.5m
C. 小球的质量为2kg D. 小球的质量为3kg
【答案】BC
【解析】
【详解】设线长为L,锥体母线与竖直方向的夹角为,当时,绳子的张力
当圆锥对小球的支持力为0时,角速度
此时
代入图中数据解得,
故选BC。
第Ⅱ卷(共54分)
二、实验题:本题共2小题,每空2分,共16分。
11. “探究向心力大小的表达式”的实验装置如图所示。已知小球在挡板A、B、C处做圆周运动的轨迹半径之比为1:2:1,变速塔轮自上而下有三种组合方式。回答以下问题:
(1)下列实验中与本实验所采用的实验方法相同的是________;
A. 探究小车速度随时间的变化规律
B. 探究两个互成角度的力的合成规律
C. 探究加速度与物体受力、物体质量的关系
D. 探究平抛运动的特点
(2)实验时将小球1、小球2分别放在挡板A、C位置,将皮带置于变速塔轮半径相同的一层,转动手柄观察左右两个标尺,此过程是探究向心力的大小与_______的关系;
(3)实验中,在记录两个标尺露出的格数时,由于转速不稳定,不便于读数,同时记录两边的格数会有较大的误差。于是有同学提出用手机拍照后再通过照片读出两边标尺露出的格数。下列对该同学建议的评价,你认为正确的是_____。
A. 该方法可行,但仍需要匀速转动手柄
B. 该方法可行,且不需要匀速转动手柄
C. 该方法不可行,因不能确定拍照时转速是否稳定
【答案】(1)C (2)质量 (3)B
【解析】
【小问1详解】
在研究向心力的大小与质量、角速度和半径r之间的关系时,主要用到的是控制变量法;探究加速度与物体受力、物体质量的关系也用的是控制变量法。
故选C。
【小问2详解】
实验时将小球1、小球2分别放在挡板A、C位置,故两小球的圆周运动半径相同;又因为将皮带置于变速塔轮半径相同的一层,故两小球的也相同。根据控制变量法的要求,研究的是r和相同的情况下与的关系。
【小问3详解】
由题意可知,在转动手柄时,两边标尺露出的格数虽然不同,但是是同时显示的,即两边显示的格数比例关系不变,与是否需要匀速转动手柄无关,因此用手机拍照后再通过照片读出两边标尺露出的格数,该方法可行,且不需要匀速转动手柄。
故选B。
12. 某兴趣小组设计了一个测量动摩擦因数的实验,①如图(a),将倾斜段和水平段连接构成的铝板固定在水平桌面上;②让小铁块从倾斜段上A点静止释放,铁块最终停在水平段上B点;③利用铅垂线找到A点在桌面的投影点A′,测出A到A′的高度h和A′到B的水平距离s;④改变释放位置重复多次实验,得到多组h和s的数值。
(1)实验得到多组h和s的数值如下表,请在图(b)中作出s-h关系图线________。
h/cm
10.00
15.00
20.00
25.00
30.00
s/cm
19.90
32.70
48.10
57.60
69.80
(2)根据图线求得动摩擦因数μ=________。(保留1位有效数字)
(3)重复实验发现,s-h图线总是在横轴上有一固定截距,该截距的物理意义是________。
(4)实验中铁块通过倾斜段与水平段转接点处有机械能损失,损失量与通过时的动能成正比,这会导致动摩擦因数的测量值________(选填“大于”、“小于”或“等于”)真实值。
(5)为了消除铁块在转接点处的机械能损失,兴趣小组中某位同学建议将倾斜段做成图(c)所示圆弧面,其末端与水平段相切,仍然通过测量h和s求得动摩擦因数。该方案是否可行?________(选填“可行”或“不可行”)。
【答案】(1)见详解 (2)0.4
(3)铝板的厚度 (4)大于
(5)不可行
【解析】
【小问1详解】
【小问2详解】
设斜面的倾角为θ,在斜面上铁块位移大小为x1,在水平面上铁块位移大小为x2,铝板的厚度为d,对整个过程,根据动能定理得
而铁块水平位移大小s为
联立以上两式解得
式中即s-h图线的斜率,由图线可求得
故得
μ=0.4
【小问3详解】
根据上述结果可知,s-h图线总是在横轴上有一固定截距,该截距的物理意义是铝板的厚度;
【小问4详解】
如果实验中铁块通过倾斜段与水平段转接点处有机械能损失,损失量与通过时的动能成正比,则铁块在水平段的初动能减小,水平位移x2就会减小,s的测量值偏小,由可知,这会导致动摩擦因数的测量值大于其真实值。
【小问5详解】
因为物体做圆周运动时有向心力,导致支持力大于重力垂直于切面的分力,从而摩擦力偏大,故该方案不可行。
三、解答题:本题共3小题,共38分。解答时请写出必要的文字说明或公式,只写结果不得分。
13. 如图所示,质量均为m的A、B两物体用轻质细线连接,细线跨过固定在转盘中央附近光滑的定滑轮,恰好穿过转盘中央的孔洞。物体B悬在盘面下方保持静止,物体A置于盘面上,物体A与滑轮间的细线平行于盘面。物体A与转盘间的动摩擦因数为,且。转盘在水平面内做角速度为的匀速圆周运动,为使A与转盘相对静止,则转盘的取值范围为多少?(已知A做圆周运动的半径为R,重力加速度为g,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)
【答案】
【解析】
【详解】当圆盘转速较大时,A有沿圆盘向外运动的趋势,则静摩擦力指向圆心,则由牛顿第二定律
解得
当圆盘转速较小时,A有沿圆盘向内运动的趋势,则静摩擦力背离圆心,则由牛顿第二定律
解得
为使A与转盘相对静止,则转盘的取值范围为
14. 卫星P、Q绕某行星运动的轨道均为椭圆,只考虑P、Q受到该行星的引力,引力大小随时间的变化如图所示,已知。求:
(1)P、Q绕行星公转的周期之比;
(2)P、Q到行星中心距离的最小值之比;
(3)P、Q的质量之比。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
由图可知卫星P的周期为t1,卫星Q的周期为2t2,则P、Q绕行星公转的周期之比为
【小问2详解】
当P离行星最近时,有
当P离行星最远时,有
当Q离行星最近时,有
当Q离行星最远时,有
由开普勒第三定律得
联立解得P、Q到行星中心距离的最小值之比为d1:l1=2:3
【小问3详解】
由以上分析可知
解得P、Q的质量之比为m1:m2=32:81。
15. 一游戏装置的竖直截面如图所示,足够长的倾斜轨道、半径为的竖直圆轨道(稍错开)、水平轨道和连接成一个抛体装置。高台右侧有一水平地面,与高台的高度差为,F右侧的Q处有一圆环S,圆环平面面向高台,圆环圆心与轨道在同一竖直面内,圆心离地,半径。现将一质量为m的滑块从上距高度h处由静止释放,滑块将从C点进入圆轨道,若滑块能沿轨道绕行一周后从E点水平飞出,并且能从圆环S穿出,游戏就算成功。已知,轨道与滑块的动摩擦因数从B点开始随滑块位移均匀减小,B点处,C点处,其余各段均光滑,。滑块可视为质点,,g取10,不计空气阻力,不计各衔接处的能量损失,求:
(1)若滑块恰能通过圆轨道最高点D,求滑块在圆心等高处P点时的加速度大小(计算结果可保留根号);
(2)某次游戏时,滑块在圆轨道某处脱轨,飞出后恰能过轨道圆心O,求滑块脱轨的位置及脱轨时速度的大小(计算结果可保留根号);
(3)要使游戏成功,求满足条件的释放高度h。
【答案】(1)
(2)滑块脱轨的位置见解析,
(3)
【解析】
【小问1详解】
若滑块恰能通过点,则由重力提供向心力有
解得
从点到点动能定理有
解得
所以滑块在P点时的向心加速度
切向加速度为重力加速度,即
所以
【小问2详解】
设滑块脱轨的位置和圆心连线与水平方向夹角为,滑块脱离时如图所示
在脱离点有
从脱离点到圆心位置沿着速度方向有
解得
垂直速度方向有
解得,,
所以滑块脱轨的位置和圆心连线与水平方向夹角正弦值为。
【小问3详解】
若滑块恰好过最高点,由动能定理有
解得
从点到点,由动能定理有
解得
滑块从点飞出做平抛运动,水平方向有
解得
竖直方向有
解得
所以处释放滑块刚好过圆环的圆心。
若滑块过圆环的最高点则平抛运动时间
则点速度
从释放点到点,由动能定理有
解得
所以释放高度范围为
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长春市十一高中2025-2026学年度高一下学期第一学程考试
物理试题
注意事项:
1.答题前请将个人信息填写清楚;
2.客观题必须使用2B铅笔填涂,修改时用橡皮擦干净;
3.主观题必须使用黑色签字笔书写;
4.主观题必须在对应区域内作答,超出区域书写无效
5.保持答卷清洁完整。
第Ⅰ卷(共46分)
一、选择题:本题共10小题,共46分,在每小题给出的四个选项中,第1-7题只有一项符合题目要求,每小题4分,第8-10题有多项符合题目要求,每小题6分,全部选对得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
1. 如图所示,重物P放在一长木板OA上,在将长木板绕O端转过一个小角度的过程中,重物P相对于木板始终保持静止.关于木板对重物P的摩擦力和弹力的做功情况是:
A. 摩擦力对重物不做功 B. 摩擦力对重物做负功
C. 弹力对重物不做功 D. 弹力对重物做负功
2. 如图所示, 和分别为某闹钟中两个齿轮边缘上的点,用分别表示角速度、线速度、周期、向心加速度的大小。当两个齿轮相互咬合进行工作时,下列关系正确的是( )
A.
B.
C.
D.
3. 如图所示,轻杆的一端固定在通过O点的水平转轴上,另一端固定一小球,轻杆绕O点在竖直平面内沿顺时针方向做匀速圆周运动,其中A点为最高点、C点为最低点,B点与O点等高,不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A. 小球经过A点时,所受杆的作用力不可能为零
B. 小球经过B点时,所受杆的作用力可能沿方向
C. 从A点到C点的过程,小球重力的功率保持不变
D. 从A点到C点的过程,杆对小球的作用力做负功
4. 土星的公转周期约为30年,把地球到太阳的平均距离作为1天文单位,把土星、地球绕太阳的运动均看做圆周运动,则土星到太阳的平均距离约为( )
A. 5天文单位 B. 10天文单位 C. 15天文单位 D. 20天文单位
5. 2021年1月,“天通一号”03星发射成功。发射过程简化如图所示:火箭先把卫星送上轨道1(椭圆轨道,P、Q是远地点和近地点,Q点离地的高度忽略不计)后火箭脱离;卫星再变轨,到轨道2(圆轨道);卫星最后变轨到轨道3(同步圆轨道)。轨道1、2相切于P点,轨道2、3相交于M、N两点。忽略卫星质量变化( )
A. 卫星在轨道1上运行至P点的加速度大于在轨道2上运行至P点的加速度
B. 卫星在三个轨道上的周期T3>T2>T1
C. 卫星在轨道1上的Q点线速度大于轨道3的线速度
D. 卫星由轨道1变轨至轨道2,卫星上的发动机必须在P点向运动方向喷气
6. 如图所示,一辆小汽车在水平路面上向前做直线运动,车轮直径为60cm,某时刻汽车后轮外边缘上的A点位于最高点,不考虑车轮的形变且汽车行驶过程中不打滑,则A点从最高点到第一次运动到最低点时,A点的位移大小约为( )
A. 60cm B. 94cm C. 112cm D. 154cm
7. 武汉“东湖之眼”摩天轮,面朝东湖、背靠磨山,是武汉东湖风景区地标之一。摩天轮在竖直放置的圆轨道内围绕其圆心O点做半径为R的匀速圆周运动,角速度为,在匀速转动的过程中轿厢地板总保持水平状态。如图所示,放置在地板上的物体,其与地板之间的动摩擦因数为,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g,为了保证物体在匀速转动的过程中始终不相对于地板滑动,则角速度的最大值为( )
A. B. C. D.
8. 在银河系中,双星的数量非常多,研究双星,对于了解恒星形成和演化过程的多样性有重要的意义。由A、B两颗恒星组成的双星系统如图所示,A、B绕其连线上的一点O做圆周运动,测得A、B两颗恒星间的距离为L,恒星A的周期为T,恒星A做圆周运动的向心加速度是恒星B的2倍,已知万有引力常量为G,忽略其他星球对A、B的影响,则下列说法正确的是( )
A. 恒星B的周期为 B. A、B两颗恒星质量之比为
C. 恒星A的线速度是恒星B的4倍 D. A、B两颗恒星质量之和为
9. 一辆质量为m的汽车,从静止开始启动后沿平直路面直线行驶,行驶过程中受到的阻力大小恒定,如果发动机的输出功率恒为P,自启动后经过时间t,汽车恰好达到最大速度v。则( )
A. 当汽车的速度大小为时,牵引力的大小为
B. 汽车速度达到v的过程中,汽车行驶的距离大于
C. 汽车速度达到v的过程中,牵引力做的功为
D. 汽车速度达到v的过程中,克服阻力做的功为
10. 一根轻质细线一端系一可视为质点的小球,细线另一端固定在一光滑圆锥顶上,如图1所示,设小球在水平面内做匀速圆周运动的角速度为,线的张力随变化的图像如图2所示(图中数值单位均为国际单位),取。下列说法正确的是( )
A. 细线的长度为1m B. 细线的长度为0.5m
C. 小球的质量为2kg D. 小球的质量为3kg
第Ⅱ卷(共54分)
二、实验题:本题共2小题,每空2分,共16分。
11. “探究向心力大小的表达式”的实验装置如图所示。已知小球在挡板A、B、C处做圆周运动的轨迹半径之比为1:2:1,变速塔轮自上而下有三种组合方式。回答以下问题:
(1)下列实验中与本实验所采用的实验方法相同的是________;
A. 探究小车速度随时间的变化规律
B. 探究两个互成角度的力的合成规律
C. 探究加速度与物体受力、物体质量的关系
D. 探究平抛运动的特点
(2)实验时将小球1、小球2分别放在挡板A、C位置,将皮带置于变速塔轮半径相同的一层,转动手柄观察左右两个标尺,此过程是探究向心力的大小与_______的关系;
(3)实验中,在记录两个标尺露出的格数时,由于转速不稳定,不便于读数,同时记录两边的格数会有较大的误差。于是有同学提出用手机拍照后再通过照片读出两边标尺露出的格数。下列对该同学建议的评价,你认为正确的是_____。
A. 该方法可行,但仍需要匀速转动手柄
B. 该方法可行,且不需要匀速转动手柄
C. 该方法不可行,因不能确定拍照时转速是否稳定
12. 某兴趣小组设计了一个测量动摩擦因数的实验,①如图(a),将倾斜段和水平段连接构成的铝板固定在水平桌面上;②让小铁块从倾斜段上A点静止释放,铁块最终停在水平段上B点;③利用铅垂线找到A点在桌面的投影点A′,测出A到A′的高度h和A′到B的水平距离s;④改变释放位置重复多次实验,得到多组h和s的数值。
(1)实验得到多组h和s的数值如下表,请在图(b)中作出s-h关系图线________。
h/cm
10.00
15.00
20.00
25.00
30.00
s/cm
19.90
32.70
48.10
57.60
69.80
(2)根据图线求得动摩擦因数μ=________。(保留1位有效数字)
(3)重复实验发现,s-h图线总是在横轴上有一固定截距,该截距的物理意义是________。
(4)实验中铁块通过倾斜段与水平段转接点处有机械能损失,损失量与通过时的动能成正比,这会导致动摩擦因数的测量值________(选填“大于”、“小于”或“等于”)真实值。
(5)为了消除铁块在转接点处的机械能损失,兴趣小组中某位同学建议将倾斜段做成图(c)所示圆弧面,其末端与水平段相切,仍然通过测量h和s求得动摩擦因数。该方案是否可行?________(选填“可行”或“不可行”)。
三、解答题:本题共3小题,共38分。解答时请写出必要的文字说明或公式,只写结果不得分。
13. 如图所示,质量均为m的A、B两物体用轻质细线连接,细线跨过固定在转盘中央附近光滑的定滑轮,恰好穿过转盘中央的孔洞。物体B悬在盘面下方保持静止,物体A置于盘面上,物体A与滑轮间的细线平行于盘面。物体A与转盘间的动摩擦因数为,且。转盘在水平面内做角速度为的匀速圆周运动,为使A与转盘相对静止,则转盘的取值范围为多少?(已知A做圆周运动的半径为R,重力加速度为g,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)
14. 卫星P、Q绕某行星运动的轨道均为椭圆,只考虑P、Q受到该行星的引力,引力大小随时间的变化如图所示,已知。求:
(1)P、Q绕行星公转的周期之比;
(2)P、Q到行星中心距离的最小值之比;
(3)P、Q的质量之比。
15. 一游戏装置的竖直截面如图所示,足够长的倾斜轨道、半径为的竖直圆轨道(稍错开)、水平轨道和连接成一个抛体装置。高台右侧有一水平地面,与高台的高度差为,F右侧的Q处有一圆环S,圆环平面面向高台,圆环圆心与轨道在同一竖直面内,圆心离地,半径。现将一质量为m的滑块从上距高度h处由静止释放,滑块将从C点进入圆轨道,若滑块能沿轨道绕行一周后从E点水平飞出,并且能从圆环S穿出,游戏就算成功。已知,轨道与滑块的动摩擦因数从B点开始随滑块位移均匀减小,B点处,C点处,其余各段均光滑,。滑块可视为质点,,g取10,不计空气阻力,不计各衔接处的能量损失,求:
(1)若滑块恰能通过圆轨道最高点D,求滑块在圆心等高处P点时的加速度大小(计算结果可保留根号);
(2)某次游戏时,滑块在圆轨道某处脱轨,飞出后恰能过轨道圆心O,求滑块脱轨的位置及脱轨时速度的大小(计算结果可保留根号);
(3)要使游戏成功,求满足条件的释放高度h。
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