内容正文:
高一物理参考答案
一、单选题(本题共7小题,每小题4分,共28分)
1.D 2.A 3.B 4.C 5.C 6.B 7.B
二、多选题(本题共3小题,每小题5分,有错选不得分,未选全得3分,共15分)
8.AD 9.BD 10.BC
三、实验题(本题共2小题,第11题6分,第12题10分,共16分)
11.(1)C (2)AC (3)1.5
12.(1) (2) (3) (4)大于
四、解答题(本题共3小题,第13题10分,第14题13分,第15题18分,共41分)
13.(1) (2)
【详解】
(1)当时,对物块: 5分
(2)物块开始滑动时,物块所受最大静摩擦力提供为向心力,
则有 3分
解得 2分
14.(1) (2) (3)两种力遵从相同的万有引力规律,推导见解析
【详解】
(1)月球绕地球做匀速圆周运动,万有引力提供为向心力,
根据牛顿第二定律有 3分
解得月球绕地球公转的线速度大小 1分
(2)在地球表面,忽略自转影响,物体受到的重力等于万有引力,
即 1分
解得地球表面重力加速度
同理,在月球表面有
物体做自由落体运动,下落高度 2分
联立解得 1分
(3)月球绕地球做匀速圆周运动,其向心加速度 1分
代入题中数据,,
计算得
若“使月球绕地球运动的力”与“使苹果落地的力”遵从相同的规律,
对苹果: 1分
对月球: 1分
则月球轨道处的向心加速度应满足 1分
已知,地球表面重力加速度,则理论推算值:
由于计算出的向心加速度与理论推算值在误差允许范围内相等,
说明两者遵从相同的规律。 1分
15.(1),竖直向上 (2)或 (3)或
【详解】
(1)小环从初始位置运动到点,根据机械能守恒定律可得:
2分
在点,根据牛顿第二定律可得 1分
联立解得 1分
方向竖直向上 1分
(2)若小环的初速度较小,恰好运动到左侧半圆环圆心等高处,根据机械能守恒定律可得: 1分
解得 1分
若小环的初速度较大,恰好运动到左侧半圆环最高点,根据机械能守恒定律可得
1分
在最高点,有 1分
解得 1分
由此可知,若在左半圆环上运动时始终受到轨道施加的指向圆心的弹力,则小环初速度的范围为或 1分
(3)由题意知,、两环的初速度大小相等,环恰能运动到直导轨上,则两环的末速度为0,根据系统机械能守恒定律可得:
2分
解得
、两环组成的系统机械能守恒,环在右半圆轨道上运动过程中机械能最大时,环的机械能最小,此时的速度与杆垂直,环速度为0,机械能最小,杆过右侧半圆轨道的圆心,根据几何关系可得,环距离轨道的高度为 2分
根据系统机械能守恒可得:
2分
联立解得 1分
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高一物理
一、单选题(本题共7小题,每小题4分,共28分)
1.在篮球比赛中,运动员投出的篮球在空中划出一条曲线轨迹,精准命中球筐。则篮球做曲线运动时( )
A.加速度一定与速度方向在同一直线上 B.速度的大小和方向可能都不变
C.合外力方向可能与速度方向相反 D.一定具有加速度
2.农业植保无人机在稻田上方执行播种作业,无人机在距离稻田水面高度处,以的水平初速度抛洒水稻种子,种子可视为质点,忽略空气阻力的影响,重力加速度取。则( )
A.种子在空中的运动时间为0.8 s B.种子落地时到抛出点的水平距离为3.2 m
C.种子落地时竖直分速度大小为 D.种子落地时速度方向与水平方向的夹角为
3.游乐场的旋转木马,其水平转盘的转动半径,转盘匀速转动的周期,一质量的小朋友坐在转盘边缘的木马上,随转盘一起匀速转动,取,则( )
A.小朋友的向心力由重力、支持力的合力提供 B.小朋友的向心加速度大小为
C.小朋友的线速度大小为 D.小朋友做圆周运动的向心力大小为
4.一根匀质轻杆两端分别固定小球、,靠在光滑竖直墙上,放在光滑水平地面上。某时刻轻杆与水平地面的夹角为,小球向右的速度大小为,,,此时小球的速度大小为( )
A. B. C. D.
5.日常骑行的共享单车,其核心传动结构可简化为经典链传动系统:与脚踏板同轴固定的牙盘、与后轮同轴固定的飞轮,牙盘与飞轮之间通过金属链条实现无打滑传动。已知牙盘的半径,飞轮的半径,共享单车后轮的半径,某同学平稳骑行时,脚踏板的匀速转动转速为,则( )
A.牙盘与飞轮的角速度之比为5∶2 B.飞轮与后轮边缘的线速度大小之比为1∶1
C.牙盘的角速度大小为 D.后轮边缘的线速度大小约为
6.游乐场的蹦床项目中,质量的同学从距离蹦床床面高度处由静止自由下落,接触蹦床后向下运动的最大深度,此过程中蹦床对同学的弹力为典型的变力,忽略空气阻力的影响,重力加速度取。则该同学从静止开始到下落至最低点的过程中( )
A.重力做的功为900 J B.蹦床的弹力做的功为
C.合外力对同学做的功为1000 J D.机械能减少了900 J
7.冰雪乐园的雪地摩托,在平直的冰雪赛道上行驶,车辆与驾驶员的总质量,发动机的额定输出功率,车辆行驶过程中受到的阻力恒为车重的0.1倍,重力加速度取。雪地摩托从静止开始启动,则( )
A.雪地摩托的最大行驶速度为
B.若雪地摩托以恒定加速度启动,则匀加速过程能维持的时间为20 s
C.若雪地摩托以额定功率启动,则速度为时,加速度大小为
D.若雪地摩托以恒定加速度启动,则匀加速阶段合外力做的功为
二、多选题(本题共3小题,每小题5分,有错选不得分,未选全得3分,共15分)
8.关于机械能、动能、重力势能,下列说法正确的是( )
A.质量一定的物体速度变大时,其动能一定增大,但机械能不一定增大
B.重力势能和重力势能的变化量均与零势能面的选取无关
C.物体处于平衡状态时,机械能一定守恒
D.物体所受合力不为零时,其机械能可以守恒
9.“云端飞索”项目采用了秋千式发射装置,目前正在安全测试阶段。该装置简化为如图所示的模型,长度为的不可伸长轻绳一端固定在点,另一端系着座椅(含重物,可视为质点)。工作人员将座椅拉至与竖直方向成角的点由静止释放,座椅摆动到最低点时,触发装置自动打开安全锁,座椅与重物一起水平飞出,最终落在下方的水平缓冲网上。已知点到缓冲网的竖直高度为,重力加速度为,不计空气阻力。则( )
A.座椅在点时,绳子的拉力等于重物和座椅的总重力
B.若仅增大释放角度,则座椅从点飞出时的速度将增大
C.若仅增大轻绳长度,则座椅在空中做平抛运动的时间将变长
D.若仅增大点到缓冲网的高度,则座椅落到缓冲网时的水平位移一定增大
10.我国首颗超百Gbps高通量地球静止轨道通信卫星中星26号,其发射过程可简化为如图所示。卫星发射时,先进入近地圆轨道1(距地面高度),在点加速进入椭圆转移轨道2,在点加速进入地球同步圆轨道3(距地面高度)。已知卫星质量为,忽略变轨时卫星质量变化,忽略空气阻力,地球半径为,地球表面重力加速度为,地球自转周期为,引力常量为。规定无穷远处引力势能为零,质量为的物体在距地心处的引力势能为:(为地球质量,未知),做匀速圆周运动时的机械能。则( )
A.同步轨道3距地面的高度,卫星在同步轨道上的运行速度大于
B.卫星在椭圆轨道2上运行时,近地点与远地点的速度大小之比,且卫星在点的机械能等于在点的机械能
C.卫星从轨道1经两次加速变轨到同步轨道3,发动机至少做功
D.若卫星在椭圆轨道2上运行时,经过远地点的速度为,则卫星在近地点的动能
三、实验题(本题共2小题,第11题6分,第12题10分,共16分)
11.某实验小组进行“探究平抛运动的特点”实验,包含以下演示实验和学生实验环节:
演示实验:老师做了如图(a)所示的演示实验,用小锤打击弹性金属片,球被水平抛出的同时球被松开并自由下落;
学生实验:学生小组用如图(b)所示的实验装置进行实验,其中重力加速度为。某次正确实验后,在方格纸上记录了小球在不同时刻的位置如图(c)中、、所示,建立如图(c)所示的平面直角坐标系,轴沿竖直方向,方格纸每一小格的边长为。
(1)关于图(a)实验,下列说法正确的是__________。
A.实验只能探究平抛运动水平分运动的特点
B.实验能同时探究平抛运动水平分运动、竖直分运动的特点
C.实验中需改变敲击的力度,多次重复实验
(2)关于图(b)所示的学生实验,下列操作必要的是__________。
A.斜槽轨道末端应保持水平
B.应尽量减小小球与轨道之间的摩擦
C.每次应将小球从斜槽轨道上同一位置由静止释放
D.实验时,必须控制挡板高度等间距下降
(3)若小球从图(c)中点到点和从点到点的运动时间均为0.1 s,则小球做平抛运动的初速度大小为__________。(结果保留两位有效数字)
12.某实验小组利用图示装置验证系统的机械能守恒定律。轻质细绳跨过固定在铁架台上的定滑轮,两端分别悬挂质量为的重锤1(含遮光片)、质量为的重锤2,、已知,且,遮光片的宽度为,重力加速度为。实验步骤如下:
(1)用刻度尺测量遮光片中心到光电门的竖直距离。启动光电门,释放重锤2,用光电计时器测出遮光片的遮光时间。遮光片通过光电门时的速度大小可近似表示为__________。
(2)系统(重锤1、重锤2)从释放到遮光片通过光电门的过程中,重力势能的减少量为__________,动能的增加量为__________(均用题中物理量的符号表示)。
(3)为了减小实验误差,需要多次改变并重复实验,以验证机械能守恒定律。以为横坐标,以为纵坐标绘制图像,若图像为一条过原点的直线,且斜率__________(用、、表示),则说明系统的机械能守恒。
(4)若考虑滑轮的转动动能与空气阻力,用该实验方法计算出的系统重力势能减少量与动能增加量相比,则__________(选填“大于”“小于”或“等于”)。
四、解答题(本题共3小题,第13题10分,第14题13分,第15题18分,共41分)
13.如图所示,有一可绕竖直中心轴转动的水平圆盘,上面放置一轻质弹簧,弹簧的一端固定于轴上的点,另一端连接质量为的物块,现在缓慢地增加圆盘的角速度。若物块与圆盘间的动摩擦因数为,开始时弹簧未发生形变,长度为,圆盘的角速度增大到时,物块开始滑动。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取,求:
(1)物块以角速度()做匀速圆周运动时,物块的向心力大小;
(2)物块开始滑动时,圆盘的角速度大小。
14.我国载人月球探测工程登月阶段任务已全面启动实施。已知月球质量为,半径为;地球质量为,半径为,引力常量为。将月球绕地球的运动看成匀速圆周运动,忽略天体的自转及空气阻力的影响。
(1)若月球与地球两球心之间的距离为,求月球绕地球公转的线速度的大小;
(2)若在地球表面一物体自由下落某高度所需时间为,求在月球表面同一物体自由下落相同高度所需时间的表达式;
(3)在牛顿的时代,已经能够比较精确地测定:月球与地球两球心之间的距离()约为地球半径的60倍,月球绕地球公转的周期,地球表面的重力加速度取。请通过计算推理说明“使月球绕地球运动的力”与“使苹果落地的力”遵从相同的规律(可取)。
15.如图所示,左、右两个光滑半圆轨道半径分别为和,它们和足够长的光滑水平直轨道、平滑相连并竖直放置。穿在轨道上、质量为的小环的初始位置如图1所示,已知重力加速度为。
(1)给向右的初速度,求到达点时受到轨道施加的弹力;
(2)给向右的初速度,若在左半圆环上运动时始终受到轨道施加的指向圆心的弹力,求的范围;
(3)如图2所示,将质量为的小环穿在轨道上,用长为的轻质杆连接、两环。初始时,、两环具有一定的初速度,且环恰能运动到直导轨上。求环在右半圆轨道上运动过程中机械能最大时的速度大小。
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