内容正文:
高一 物理
考试时间:75分钟 分值:100分
一、单选题(本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求)
1. 下列说法正确的是( )
A. 做曲线运动的物体,其加速度一定变化
B. 做圆周运动的物体,其加速度总是指向圆心
C. 开普勒通过研究行星运动的规律发现了万有引力定律
D. 万有引力定律中引力常量的单位是
【答案】D
【解析】
【详解】A.平抛运动属于曲线运动,物体仅受重力作用,加速度为恒定的重力加速度,因此曲线运动的加速度不一定变化,故A错误;
B.只有匀速圆周运动的加速度始终指向圆心,变速圆周运动存在切向加速度,合加速度不指向圆心,故B错误;
C.开普勒通过研究行星运动规律提出了开普勒三大定律,万有引力定律是牛顿发现的,故C错误;
D.根据万有引力公式
变形得,力的单位为,距离的单位为,质量的单位为,推导可得的单位是,,故D正确。
故选D。
2. 人形机器人关节模组中通常采用行星齿轮传动,具有高扭矩密度、结构紧凑、抗冲击性强等特点,适用于人形机器人胯部、腿部等承重部位。如图所示为“行星传动示意图”,中心“太阳轮”的转动轴固定,其半径为R1,周围四个“行星轮”的转动轴固定,其半径为R2,“齿圈”的半径为R3,其中,、、分别是“太阳轮”“行星轮”“齿圈”边缘上的点,齿轮传动过程不打滑,那么( )
A. 点与点的角速度相同 B. 点与点的线速度相同
C. 点与点的转速之比为 D. 点与点的周期之比为
【答案】C
【解析】
【详解】AB.齿轮传动过程不打滑,A点与B点的线速度大小相等,但方向不同,根据线速度与角速度关系
可得A点与B点的角速度之比为,故AB错误;
CD.齿轮传动过程不打滑,B点与C点的线速度大小相等,根据线速度与角速度关系
可得B点与C点的角速度之比为
根据角速度与转速关系
可得B点与C点的转速之比为
根据角速度与周期关系
可得B点与C点的周期之比为,故C正确,D错误。
故选C。
3. 如图a,“打铁花”是中国传统民俗表演活动。打铁花时,用柳木板迅速击打滚烫的铁水,铁水向四周散开形成小滴或小块做抛体运动。假设有三块质量相同的小铁块以相同的速率同时从柳木板同一位置离开,其运动示意图如图b所示,所有运动轨迹均在同一竖直平面内,不计空气阻力。下列说法正确的是( )
A. 小铁块1在最高点时速度为零
B. 三个小铁块在空中的运动时间相同
C. 小铁块1和2在空中运动时发生了碰撞
D. 在空中运动的过程,重力对小铁块3做功的平均功率最大
【答案】D
【解析】
【详解】A.小铁块1做斜上抛运动,在最高点竖直分速度为零,水平分速度不为零,小铁块在最高点时的速度不为零,故A错误;
B.小铁块在同一位置以相同的速率抛出,1做斜上抛运动,2做平抛运动,3做斜下抛运动,因此1的运动时间最长,3的运动时间最短,故B错误;
C.小铁块1与2同时抛出,1做斜上抛运动,2做平抛运动,到达同一位置时,1需要的时间比2需要的时间长,两铁块不可能相碰撞,故C错误;
D.三个质量相同的铁块从同一位置抛出,在空中运动过程,重力做功相等,铁块3的运动时间最短,则重力对小铁块3做功的平均功率最大,故D正确。
故选D。
4. 如图所示是我国首个空间实验室“天宫一号”的发射及运行示意图。长征运载火箭将飞船送入近地点为A、远地点为B的椭圆轨道上,B点距离地面高度为h,地球的中心位于椭圆的一个焦点上,“天宫一号”飞行几周后变轨进入预定圆轨道。已知“天宫一号”在预定圆轨道上飞行n圈所用时间为t,引力常量为G,地球半径为R,则下列说法正确的是( )
A. “天宫一号”在椭圆轨道的B点的加速度大于在预定圆轨道的B点的加速度
B. “天宫一号”从A点开始沿椭圆轨道向B点运行的过程中,动能先减小后增大
C. “天宫一号”沿椭圆轨道运行的周期大于沿预定圆轨道运行的周期
D. 由题中给出的信息可以计算出地球的质量M=
【答案】D
【解析】
【详解】A.根据牛顿第二定律和万有引力定律,卫星在点受到的万有引力
加速度
无论是在椭圆轨道还是圆轨道,卫星在点距离地心的距离相同,受到的万有引力相同,因此加速度相同,故A错误;
B.“天宫一号”从点(近地点)向点(远地点)运行的过程中,万有引力做负功,根据动能定理,动能一直减小,故B错误;
C.根据开普勒第三定律
椭圆轨道的半长轴小于预定圆轨道的半径(因为椭圆轨道在圆轨道内部,且相切于点),所以“天宫一号”沿椭圆轨道运行的周期小于沿预定圆轨道运行的周期,故C错误;
D.“天宫一号”在预定圆轨道上飞行圈所用时间为,则周期
轨道半径
根据万有引力提供向心力
解得地球质量
故D正确。
故选D。
5. 如图甲为自动计数的智能呼啦圈,水平固定的圆形腰带外侧有轨道,配重通过轻绳与轨道上的滑轮P连接。锻炼中,配重的运动简化为绕腰带的中心轴在水平面内匀速转动,其模型如图乙所示。已知配重的质量为m,轻绳长为l,与竖直方向的夹角为θ,圆形腰带的半径为r,重力加速度为g,配重可视为质点,则配重( )
A. 受到的拉力大小为 B. 稳定转动时,线速度大小为
C. 稳定转动时,转动的角速度为 D. 稳定转动时,转动的角速度为
【答案】D
【解析】
【详解】A.对配重,竖直方向上受力平衡可得
解得
故A错误;
BCD.水平方向根据牛顿第二定律可得
解得
因为
故BC错误,D正确。
故选D。
6. 如图所示,在水平力F作用下,物体B沿水平面向右运动,物体A恰匀速上升,以下说法正确的是( )
A. 物体B正向右做匀减速运动
B. 物体B正向右做加速运动
C. 地面对B的摩擦力减小
D. 右侧绳与水平方向成30°角时,vA∶vB= ∶2
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】AB.将B的运动沿绳子方向和垂直于绳子方向分解,沿绳子方向上的分速度等于A的速度,如图所示
根据平行四边形定则有
vBcos α=vA
所以
vB=
α减小,所以B的速度减小,但不是匀减速运动,AB错误;
C.分别对A、B受力分析,在竖直方向上有
T=mAg
mg=N+Tsin α
α减小,则支持力增大,根据
f=μN
可知摩擦力增大,C错误;
D.根据
vBcos α=vA
右侧绳与水平方向成30°角时,有
vA:vB=∶2
D正确。
故选D。
7. 电动方程式(FormulaE)是目前世界上新能源汽车运动中级别最高的赛事,赛车在专业赛道水平路面上由静止启动,在前2s内做匀加速直线运动,2s末达到额定功率,之后保持额定功率继续运动,其图像如图所示。已知汽车的质量为,汽车受到地面的阻力为车重的,取,下列说法正确的是( )
A. 赛车在2s时的瞬时功率
B. 赛车在加速过程中牵引力保持不变
C. 该赛车的最大速度是288km/h
D. 当速度时,其加速度为
【答案】C
【解析】
【详解】A.赛车在2s内的加速度
则牵引力
2s时牵引力的瞬时功率,A错误;
B.2s后功率不变,则根据P=Fv可知,随速度的增加,牵引力减小,则赛车在加速过程中牵引力不是保持不变,B错误;
C.当牵引力等于阻力时加速度为零,此时赛车的速度最大,则该赛车的最大速度是,C正确;
D.当速度时,其加速度为,D错误。
故选C。
二、多选题(本题共3小题,每小题6分,共18分。每小题有多项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
8. 图,小球自a点由静止自由下落,到b点时与弹簧接触,到c点时弹簧被压缩到最短,若不计弹簧质量和空气阻力,在小球由的运动过程中,下列说法正确的是( )
A. 小球的机械能减少
B. 小球的重力势能先减少后增加
C. 小球的动能一直减小
D. 小球动能的减少量小于弹簧弹性势能的增加量
【答案】AD
【解析】
【详解】A.小球由→运动过程中,对于小球和弹簧组成的系统,由于只有重力和弹簧的弹力,所以系统总机械能守恒,弹簧压缩,弹性势能增加,故小球的机械能减小,故A正确;
B.小球不断下降,重力势能不断减小,故B错误;
C.小球从到过程,先加速后减速,故动能先变大后变小,动能最大的位置在之间的某点,故C错误;
D.小球从到过程中,重力势能、动能、弹性势能相互转化,机械能总量守恒,故动能和重力势能的减少量等于弹性势能的增加量,即小球动能的减少量小于弹簧弹性势能的增加量,故D正确。
故选AD。
9. 天空中星体壮丽璀璨,在万有引力作用下,做着不同的运动。如图1、2所示分别为双星、三星模型,星体都绕它们之间的某一点做匀速圆周运动,轨迹圆半径都为,五个环绕天体质量均为,引力常量为,忽略其他天体对系统的作用,则( )
A. 图1中两环绕天体向心力相同 B. 图1中天体运动的周期为
C. 图2中天体运动的向心力大小为 D. 图1和图2中环绕天体的线速度之比为
【答案】BD
【解析】
【详解】A.它们的向心力由万有引力提供,大小相等、方向相反,故A错误;
B.根据万有引力提供向心力可知
解得
故B正确;
C.每颗行星运行所需向心力都由其余两颗行星对其万有引力的合力提供,如图所示
故
解得
故C错误;
D.图1中根据
解得
图2中根据
解得
则
故D正确。
故选BD。
10. 如图所示,两个相同小球、(可视为质点)通过铰链用长为的刚性轻杆连接,球套在竖直杆上,球套在水平杆上,杆、不接触(即球可通过),但两杆间距忽略不计。最初刚性轻杆与水平杆的夹角为,不计一切摩擦,重力加速度为。现由静止释放两小球,在此后的运动过程中,下列说法中正确的是( )
A. 球到达与球等高位置时速度大小为
B. 球下降到最低点的过程中,刚性轻杆对球先做负功,后做正功
C. 球的最大速度为
D. 球有四个速度为零的位置
【答案】ACD
【解析】
【详解】A.当球到达与球等高位置时,球运动到点,此时杆水平,球运动到最右端,速度。根据系统机械能守恒
解得,故A正确;
B.球从初始位置运动到点的过程中,球速度先增大后减小到 0,动能先增后减,杆对球先做正功后做负功,则杆对球先做负功后做正功;球从点运动到最低点的过程中,球从最右端向左加速运动,动能增加,杆对球做正功,则杆对球做负功。综上,全过程中杆对球先做负功,后做正功,再做负功,故B错误;
C.当球运动到最低点时,球运动到点,此时球速度,球速度最大。根据系统机械能守恒
解得,故C正确;
D.a球和b球所组成的系统只有重力做功,则机械能守恒,初始位置,b球速度为零,当a球向下运动到达O点时,b球速度为零,然后a球继续向下运动,当a球到达最低点时,b球速度最大,其后b球继续向左运动,a球继续向上运动,当a球到达O点时,b球速度为零,a球继续向上运动到达最高点时,b球速度为零,所以有四个速度为零的位置,故D正确。
故选 ACD。
三、实验题(本题共2小题,共16分)
11. 某实验小组用如图甲所示的装置研究平抛运动及其特点,他的实验操作如下:
(1)首先安装图甲研究平抛运动实验装置时,斜槽保证________(填“需要”或“不需要”)光滑,斜槽末端切线_____;
(2)然后用图甲所示方法记录平抛运动的轨迹;由于没有记录抛出点,如图乙所示,数据处理时选择点为坐标原点,乙图中小方格的边长均为,重力加速度取,则小球在点速度的大小为________;
(3)最后,通过计算得出小球平抛运动的实际抛出点位置坐标为________cm,________cm。
【答案】(1) ①. 不需要 ②. 水平
(2)5 (3) ①. -60 ②. -20
【解析】
【小问1详解】
[1][2]安装图甲研究平抛运动实验装置时,需保证斜槽末端水平,使小球每次都做平抛运动;为保证每次小球做平抛运动的初速度相同,需使小球每次都是从斜槽上同一位置由静止开始释放,斜槽不需要光滑。
【小问2详解】
由题图乙可知,两计数点间,小球在水平方向的位移相等,可知两计数点间的时间间隔相等,小球在竖直方向做自由落体运动,因此由匀变速直线运动的推论
可得
则小球平抛初速度的大小为
小球在轴方向做匀变速直线运动,在某段时间内中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度,可得小球在点轴方向速度的大小
小球在点速度的大小
【小问3详解】
[1][2]小球在竖直方向做匀变速直线运动,从实际抛出点运动到点的时间满足
解得
实际抛出点运动到点的水平位移大小为
实际抛出点运动到点的竖直位移大小为
故实际抛出点横坐标为
纵坐标为
12. 用如图甲所示的实验装置做“验证机械能守恒定律”实验时,将打点计时器固定在铁架台上,使重物带动纸带从静止开始下落。
(1)关于本实验﹐下列说法正确的是________。
A. 应选择质量大、体积小的重物进行实验
B. 释放纸带之前,纸带必须处于竖直状态
C. 先释放纸带,后接通电源
(2)实验中,得到如图乙所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C,测得它们到起始点O(O点与下一点的间距接近2mm)的距离分别为hA、hB、hC。已知当地重力加速度为g,打点计时器的打点周期为T。设重物质量为m。从打О点到B点的过程中,重物的重力势能变化量ΔEp=________,动能变化量ΔEk=________。(用已知字母表示)
(3)某同学用如图丙所示装置验证机械能守恒定律,将力传感器固定在天花板上,细线一端系着小球,一端连在力传感器上。将小球拉至水平位置从静止释放,到达最低点时力传感器显示的示数为F0。已知小球质量为m,当地重力加速度为g。在误差允许范围内,当满足关系式________时,可验证机械能守恒。
【答案】(1)AB (2) ①. -mghB ②.
(3)F0=3mg
【解析】
【小问1详解】
A.重物体积小,所受空气阻力小,质量越大,空气阻力引起的相对误差就越小,所以应选择质量大,体积小的重物进行实验,故A正确;
B.为减小纸带与限位孔间的摩擦,释放纸带之前,纸带必须处于竖直状态,故B正确;
C.由实验步骤可知,应先接通电源,当打点计时器工作稳定后,再释放纸带,故C错误。
故选AB。
【小问2详解】
[1]由重力做功与重力势能的关系可知,从打O点到B点的过程中,重物的重力势能变化量
[2]由平均速度解得打B点时重物的瞬时速度
该过程的动能增量为
解得
【小问3详解】
设细线长为r,在最低点,由牛顿第二定律可得
解得此时球的动能为
球由静止释放到达最低点过程中,若满足机械能守恒,则有
联立解得
解得
四、解答题(本题共3小题,共38分。解答时写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案不能得分,有数值计算的题。答案中必须写出数值和单位。)
13. 假如宇航员乘坐宇宙飞船到达某行星,在该行星“北极”距地面处由静止释放一个小球(引力视为恒力,阻力可忽略),经过时间落到地面,已知该行星半径为,自转周期为,引力常量为。
(1)求该行星的表面的重力加速度;
(2)求该行星的第一宇宙速度;
(3)求该行星的平均密度。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
设行星表面的重力加速度为,对小球有
解得
【小问2详解】
对处于行星表面附近做匀速圆周运动的卫星,由牛顿第二定律有
故该行星的第一宇宙速度
【小问3详解】
对行星表面的物体,有
故行星质量
故该行星的平均密度
14. 如图甲所示,一同学站在靶心的正前方,面朝倾斜靶纸抛球,其简化模型如图乙。靶纸紧贴在倾角的倾斜支架上,支架固定在水平地面上,接触点为点。该同学在点水平向右抛出小球,点离地高度,与点的水平距离。若小球只在图乙所示竖直面内运动,视为质点,不计小球受到的空气阻力和靶纸厚度,重力加速度g取。
(1)小球抛出时初速度,分析小球是落在水平地面上还是靶纸上,并求出对应落点的末速度大小;
(2)若小球抛出时初速度为,求小球下落高度。
【答案】(1)落在水平地面上,
(2)
【解析】
【小问1详解】
若小球能下降的高度为H,则有
可解得时间
此种情况下小球水平方向的位移大小为
经过比较可知,所以小球会落在平面上,小球落地前瞬间竖直方向速度为
落地时的末速度为
【小问2详解】
若小球的抛出速度为,小球会打在倾斜靶上,竖直方向上有
水平方向上有
由于倾斜靶与平面的角度为45°,可以写出几何关系
代入数据后可解得
15. 如图甲所示,竖直面内固定有一光滑圆弧轨道,轨道的上端点和圆心的连线与水平方向的夹角。现将一质量为小滑块(可视为质点)从空中的A点以的初速度水平向左抛出,恰好从点沿轨道切线方向进入轨道,沿着圆弧轨道运动到点,小滑块到达点时速度大小为,经光滑水平段后,从点滑上质量为的足够长的木板上,长木板上表面与段等高。图乙为木板开始运动后一段时间内的图像,重力加速度取,不计空气阻力。求:
(1)、两点的高度差;
(2)圆弧轨道半径;
(3)全过程中木板与地面因摩擦而产生的热量以及滑块与木板因摩擦产生的热量。
【答案】(1)0.8m
(2)0.75m (3)7J;
【解析】
【小问1详解】
设滑块通过B点时的竖直分速度大小为,根据几何关系有
根据速度-位移公式,有
解得h=0.8m
【小问2详解】
从A到C,小滑块下降的高度为此过程中小滑块机械能守恒,得
联立解得R=0.75m
【小问3详解】
小滑块以的速度滑上木板,由图像可知,在t=1s时小滑块与木板达到共速的速度v=2m/s,0~1s内,假设小滑块和木板的加速度大小分别为和,则,
假设小滑块与木板之间的动摩擦因数为,木板与地面之间的动摩擦因数为,根据牛顿第二定律, 对小滑块有
对木板有
解得,
共速之后,由于,所以两者相对静止一起在粗糙的水平地面匀减速滑行至速度为0,共同的加速度满足
解得
对木板,0-1s时间段,其位移大小为
共速后木板和小滑块共同滑行的位移为
解得,
故全过程中木板与地面摩擦产生的热量为
解得
对滑块,0~1s时间段,其位移大小为
共速前木板和小滑块滑行的相对位移为
故木板与滑块摩擦产生的热量为
解得
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高一 物理
考试时间:75分钟 分值:100分
一、单选题(本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求)
1. 下列说法正确的是( )
A. 做曲线运动的物体,其加速度一定变化
B. 做圆周运动的物体,其加速度总是指向圆心
C. 开普勒通过研究行星运动的规律发现了万有引力定律
D. 万有引力定律中引力常量的单位是
2. 人形机器人关节模组中通常采用行星齿轮传动,具有高扭矩密度、结构紧凑、抗冲击性强等特点,适用于人形机器人胯部、腿部等承重部位。如图所示为“行星传动示意图”,中心“太阳轮”的转动轴固定,其半径为R1,周围四个“行星轮”的转动轴固定,其半径为R2,“齿圈”的半径为R3,其中,、、分别是“太阳轮”“行星轮”“齿圈”边缘上的点,齿轮传动过程不打滑,那么( )
A. 点与点的角速度相同 B. 点与点的线速度相同
C. 点与点的转速之比为 D. 点与点的周期之比为
3. 如图a,“打铁花”是中国传统民俗表演活动。打铁花时,用柳木板迅速击打滚烫的铁水,铁水向四周散开形成小滴或小块做抛体运动。假设有三块质量相同的小铁块以相同的速率同时从柳木板同一位置离开,其运动示意图如图b所示,所有运动轨迹均在同一竖直平面内,不计空气阻力。下列说法正确的是( )
A. 小铁块1在最高点时速度为零
B. 三个小铁块在空中的运动时间相同
C. 小铁块1和2在空中运动时发生了碰撞
D. 在空中运动的过程,重力对小铁块3做功的平均功率最大
4. 如图所示是我国首个空间实验室“天宫一号”的发射及运行示意图。长征运载火箭将飞船送入近地点为A、远地点为B的椭圆轨道上,B点距离地面高度为h,地球的中心位于椭圆的一个焦点上,“天宫一号”飞行几周后变轨进入预定圆轨道。已知“天宫一号”在预定圆轨道上飞行n圈所用时间为t,引力常量为G,地球半径为R,则下列说法正确的是( )
A. “天宫一号”在椭圆轨道的B点的加速度大于在预定圆轨道的B点的加速度
B. “天宫一号”从A点开始沿椭圆轨道向B点运行的过程中,动能先减小后增大
C. “天宫一号”沿椭圆轨道运行的周期大于沿预定圆轨道运行的周期
D. 由题中给出的信息可以计算出地球的质量M=
5. 如图甲为自动计数的智能呼啦圈,水平固定的圆形腰带外侧有轨道,配重通过轻绳与轨道上的滑轮P连接。锻炼中,配重的运动简化为绕腰带的中心轴在水平面内匀速转动,其模型如图乙所示。已知配重的质量为m,轻绳长为l,与竖直方向的夹角为θ,圆形腰带的半径为r,重力加速度为g,配重可视为质点,则配重( )
A. 受到的拉力大小为 B. 稳定转动时,线速度大小为
C. 稳定转动时,转动的角速度为 D. 稳定转动时,转动的角速度为
6. 如图所示,在水平力F作用下,物体B沿水平面向右运动,物体A恰匀速上升,以下说法正确的是( )
A. 物体B正向右做匀减速运动
B. 物体B正向右做加速运动
C. 地面对B的摩擦力减小
D. 右侧绳与水平方向成30°角时,vA∶vB= ∶2
7. 电动方程式(FormulaE)是目前世界上新能源汽车运动中级别最高的赛事,赛车在专业赛道水平路面上由静止启动,在前2s内做匀加速直线运动,2s末达到额定功率,之后保持额定功率继续运动,其图像如图所示。已知汽车的质量为,汽车受到地面的阻力为车重的,取,下列说法正确的是( )
A. 赛车在2s时的瞬时功率
B. 赛车在加速过程中牵引力保持不变
C. 该赛车的最大速度是288km/h
D. 当速度时,其加速度为
二、多选题(本题共3小题,每小题6分,共18分。每小题有多项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
8. 图,小球自a点由静止自由下落,到b点时与弹簧接触,到c点时弹簧被压缩到最短,若不计弹簧质量和空气阻力,在小球由的运动过程中,下列说法正确的是( )
A. 小球的机械能减少
B. 小球的重力势能先减少后增加
C. 小球的动能一直减小
D. 小球动能的减少量小于弹簧弹性势能的增加量
9. 天空中星体壮丽璀璨,在万有引力作用下,做着不同的运动。如图1、2所示分别为双星、三星模型,星体都绕它们之间的某一点做匀速圆周运动,轨迹圆半径都为,五个环绕天体质量均为,引力常量为,忽略其他天体对系统的作用,则( )
A. 图1中两环绕天体向心力相同 B. 图1中天体运动的周期为
C. 图2中天体运动的向心力大小为 D. 图1和图2中环绕天体的线速度之比为
10. 如图所示,两个相同小球、(可视为质点)通过铰链用长为的刚性轻杆连接,球套在竖直杆上,球套在水平杆上,杆、不接触(即球可通过),但两杆间距忽略不计。最初刚性轻杆与水平杆的夹角为,不计一切摩擦,重力加速度为。现由静止释放两小球,在此后的运动过程中,下列说法中正确的是( )
A. 球到达与球等高位置时速度大小为
B. 球下降到最低点的过程中,刚性轻杆对球先做负功,后做正功
C. 球的最大速度为
D. 球有四个速度为零的位置
三、实验题(本题共2小题,共16分)
11. 某实验小组用如图甲所示的装置研究平抛运动及其特点,他的实验操作如下:
(1)首先安装图甲研究平抛运动实验装置时,斜槽保证________(填“需要”或“不需要”)光滑,斜槽末端切线_____;
(2)然后用图甲所示方法记录平抛运动的轨迹;由于没有记录抛出点,如图乙所示,数据处理时选择点为坐标原点,乙图中小方格的边长均为,重力加速度取,则小球在点速度的大小为________;
(3)最后,通过计算得出小球平抛运动的实际抛出点位置坐标为________cm,________cm。
12. 用如图甲所示的实验装置做“验证机械能守恒定律”实验时,将打点计时器固定在铁架台上,使重物带动纸带从静止开始下落。
(1)关于本实验﹐下列说法正确的是________。
A. 应选择质量大、体积小的重物进行实验
B. 释放纸带之前,纸带必须处于竖直状态
C. 先释放纸带,后接通电源
(2)实验中,得到如图乙所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C,测得它们到起始点O(O点与下一点的间距接近2mm)的距离分别为hA、hB、hC。已知当地重力加速度为g,打点计时器的打点周期为T。设重物质量为m。从打О点到B点的过程中,重物的重力势能变化量ΔEp=________,动能变化量ΔEk=________。(用已知字母表示)
(3)某同学用如图丙所示装置验证机械能守恒定律,将力传感器固定在天花板上,细线一端系着小球,一端连在力传感器上。将小球拉至水平位置从静止释放,到达最低点时力传感器显示的示数为F0。已知小球质量为m,当地重力加速度为g。在误差允许范围内,当满足关系式________时,可验证机械能守恒。
四、解答题(本题共3小题,共38分。解答时写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案不能得分,有数值计算的题。答案中必须写出数值和单位。)
13. 假如宇航员乘坐宇宙飞船到达某行星,在该行星“北极”距地面处由静止释放一个小球(引力视为恒力,阻力可忽略),经过时间落到地面,已知该行星半径为,自转周期为,引力常量为。
(1)求该行星的表面的重力加速度;
(2)求该行星的第一宇宙速度;
(3)求该行星的平均密度。
14. 如图甲所示,一同学站在靶心的正前方,面朝倾斜靶纸抛球,其简化模型如图乙。靶纸紧贴在倾角的倾斜支架上,支架固定在水平地面上,接触点为点。该同学在点水平向右抛出小球,点离地高度,与点的水平距离。若小球只在图乙所示竖直面内运动,视为质点,不计小球受到的空气阻力和靶纸厚度,重力加速度g取。
(1)小球抛出时初速度,分析小球是落在水平地面上还是靶纸上,并求出对应落点的末速度大小;
(2)若小球抛出时初速度为,求小球下落高度。
15. 如图甲所示,竖直面内固定有一光滑圆弧轨道,轨道的上端点和圆心的连线与水平方向的夹角。现将一质量为小滑块(可视为质点)从空中的A点以的初速度水平向左抛出,恰好从点沿轨道切线方向进入轨道,沿着圆弧轨道运动到点,小滑块到达点时速度大小为,经光滑水平段后,从点滑上质量为的足够长的木板上,长木板上表面与段等高。图乙为木板开始运动后一段时间内的图像,重力加速度取,不计空气阻力。求:
(1)、两点的高度差;
(2)圆弧轨道半径;
(3)全过程中木板与地面因摩擦而产生的热量以及滑块与木板因摩擦产生的热量。
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