天津市第五十五中学2025-2026学年高一下学期期中物理试卷

**基本信息** 2025-2026学年天津第五十五中学高一（下）期中物理试卷，以高温超导磁悬浮等科技情境和传送带-平抛-圆周运动多过程问题为特色，覆盖圆周运动、动量、机械能等核心知识，注重物理观念与科学思维考查。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |单选题|6/30|圆周运动实例分析（第1题）、动量概念辨析（第2题）|结合生活实例（凹形桥、水流星），考查运动与相互作用观念| |多选题|3/15|弹簧-滑轮系统机械能（第7题）、动能-路程图像分析（第8题）|综合受力分析与能量转化，体现科学推理能力| |实验题|1/12|验证机械能守恒（第10题）|对比打点计时器与气垫导轨装置，培养科学探究能力| |计算题|3/43|子弹打沙袋动量守恒（第11题）、传送带-圆周运动多过程（第13题）|融合动量守恒、动能定理，检测复杂问题解决能力|

2025-2026学年天津市第五十五中学高一（下）期中物理试卷 一、单选题：本大题共6小题，共30分。 1.下列四幅图是有关生活中的圆周运动的实例分析，其中说法正确的是(    ) A. 汽车通过凹形桥的最低点时，速度越快越容易爆胎 B. 火车圆周运动平面为图中的a，如果行驶速度超过规定速度，轮缘会挤压外轨，外轨受损 C. 图中所示是圆锥摆，减小，保持圆锥的高不变，则圆锥摆的角速度将会变大 D. 图中杂技演员表演“水流星”，在最高点处，水对桶底一定有压力 2.下列说法中正确的是(    ) A. 做匀速圆周运动的物体，其动量一定不变 B. 两物体的动量相等，动能也一定相等 C. 同一个物体的动量变化越大，则该物体的速度变化一定越大 D. 力与力的作用时间的乘积叫作力的冲量，它反映了力的作用对时间的累积效应，是一个标量 3.如图所示，下列关于机械能是否守恒的判断正确的是(    ) A. 图甲中，物体A将弹簧压缩的过程中，A机械能守恒 B. 图乙中，A不固定且置于光滑水平地面上，物体B沿光滑斜面下滑，物体B机械能守恒 C. 图丙中，不计任何阻力和滑轮质量时，A加速下落、B加速上升过程中，A、B组成的系统机械能不守恒 D. 图丁中，系在橡皮条一端的小球向下摆动时，小球和橡皮条构成的系统机械能守恒 4.如图所示，一个可看作质点的物体从时刻开始由静止做直线运动，内其合外力随时间变化的关系图线为一正弦函数下列判断正确的是(    ) A. 内合外力的冲量先增大再减少 B. 内合外力的冲量为零 C. 2s末物体的速度方向发生变化 D. 1s末物体的动量变化率为零 5.2023年我国首套高温超导电动悬浮全要素试验系统完成首次悬浮运行，实线重要技术突破。设该系统的试验列车质量为m，某次试验中列车以速率v在平直轨道上匀速行驶，刹车时牵引系统处于关闭状态，制动装置提供大小为F的制动力，列车减速直至停止。若列车行驶时始终受到大小为f的空气阻力，则(    ) A. 减速运动加速度大小 B. 刹车距离为 C. 力F的冲量为mv D. 匀速行驶时功率为 6.如图质量为m的滑块可视为质点，从半径为R的半球面的上端A以初速度滑下，经最低点B，恰好滑至与A等高的C点。滑块与半球面的动摩擦因数为定值，重力加速度为g。则滑块(    ) A. A到B过程中，重力做功为mgR，重力势能增加mgR B. A到B过程与B到C过程所受摩擦力做的功相等 C. A到C过程所受摩擦力做的功为 D. A到B过程机械能减少量大于B到C过程的机械能减少量 二、多选题：本大题共3小题，共15分。 7.如图所示，一根轻质弹簧一端固定于光滑竖直杆上，另一端与质量为m的滑块P连接，P穿在杆上，一根轻绳跨过定滑轮将滑块P和重物Q连接起来，滑块Q的质量为4m，把滑块从图中A点由静止释放后沿竖直杆上下运动，当它经过A、B两点时弹簧对滑块的弹力大小相等，已知OA与水平面的夹角，OB长为3L，与AB垂直，不计滑轮的摩擦力，重力加速度为g，滑块P从A到B的过程中，下列说法正确的是(    ) A. 滑块P的加速度先减小后增大 B. 滑块P的最大速度为 C. 轻绳对滑块P做功8mgL D. 重力对滑块Q做功的功率先增大后减小 8.如图所示，一物块以一定初速度沿倾角为的固定斜面上滑，运动过程中摩擦力大小f恒定，物块动能与运动路程s的关系如图所示。重力加速度大小取，下列判断正确的是(    ) A. 物块的质量为 B. 物块所受摩擦力 C. 物块在最高点时重力势能为30J D. 物块上滑过程克服摩擦力做功为5J 9.竖直平面内的四个光滑轨道，由直轨道和圆弧轨道平滑连接组成，圆弧轨道的半径为R，P为圆弧轨道的最低点。P点左侧的轨道均相同，P点右侧的圆弧轨道的形状如图所示。现让四个相同的小球可视为质点，直径略小于图丁中圆管内径分别从四个直轨道上高度均为h处由静止下滑，不计空气阻力，关于小球通过P点后的运动情况，正确的是(    ) A. 若，则四个小球能达到的最大高度均相同 B. 若，则四个小球能达到的最大高度均相同 C. 若，则图乙中的小球能达到的高度最大 D. 若，则图甲、图丙中的小球能达到的最大高度不同 三、实验题：本大题共1小题，共12分。 10.两组同学做“验证机械能守恒定律”实验。 甲组同学采用如图所示的实验装置。 ①对于该实验，下列操作中对减小实验误差有利的是______。 A.重物选用质量和密度较大的金属锤 B.打点计时器的两限位孔在同一竖直面内上下对正 C.精确测量出重物的质量 D.先释放重物，再接通电源 ②在一次实验中，质量为m的重物自由下落，在纸带上打出一系列的点，如图所示。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的距离分别为、、。已知纸带相邻两个点之间时间间隔为。从打O点到打B点的过程中，重物的动能增加量______；设这一过程中物体的重力势能减少量为，则应该有大小关系______填“大于”“等于”或“小于”，这是因为______。 乙组同学采用如图所示的实验装置。实验前，将气垫导轨调至水平，用天平称出托盘和砝码的总质量m，测出挡光条的宽度为d，并将滑块移到图示位置，测出挡光条到光电门的距离为l。释放滑块，读出挡光条通过光电门的挡光时间为t。多次改变光电门的位置，每次均令滑块自同一点开始滑动，测量相应的l与t值。为验证机械能守恒定律，请写出该组同学还需要测量的物理量是______，各物理量应满足的关系式是______。 四、计算题：本大题共3小题，共43分。 11.细线下吊着一个质量为的静止沙袋，沙袋到细线上端悬挂点的距离为l。一颗质量为m的子弹水平射入沙袋并留在沙袋中，随沙袋一起摆动。已知沙袋摆动时摆线的最大偏角是，求子弹射入沙袋前的速度。 12.一弹射游戏装置竖直截面如图所示，固定的光滑水平直轨道AB、半径为R的光滑螺旋圆形轨道BCD、光滑水平直轨道DE平滑连接。长为L、质量为M的平板紧靠侧壁EF放置，平板上表面与DE齐平。将一质量为m的小滑块从A端弹射，恰好能通过圆形轨道最高点C，后滑上平板并带动平板一起运动，已知，，，平板与滑块间的动摩擦因数，水平地面光滑，滑块视为质点，不计空气阻力，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取。 求滑块离开弹簧时速度的大小； 求平板与滑块各自最终的速度大小； 求滑块在平板上发生相对运动的过程中，因摩擦而产生的热量以及在这个过程中平板移动的长度。 13.如图所示，水平传送带顺时针匀速转动，左右两端距离，将一质量为的小铁块可看作质点轻轻放在传送带左端，铁块与传送带间的动摩擦因数。铁块从A点飞出后，恰好从竖直圆弧轨道BCD的B端沿切线进入圆弧轨道，铁块恰好能通过圆弧轨道的最高点D。已知，A、B、C、D四点在同一竖直平面内，水平传送带离B端的竖直高度，圆弧轨道半径，C点为圆弧轨道的最低点，不计空气阻力，已知，取重力加速度，求： 铁块运动到圆弧轨道最高点D点时的速度大小； 铁块在竖直圆弧轨道上运动的过程中克服摩擦力所做的功； 水平传送带的速率v； 铁块在传送带上运动的过程中，因摩擦而产生的热量Q以及这个过程中电动机多做的功W。 答案和解析 1.【答案】A  【解析】解：A、汽车通过凹形桥的最低点时，由牛顿第二定律，解得，在最低点车速越快，凹形桥对汽车的支持力越大，越容易爆胎，故A正确； B、火车圆周运动平面为图中的b，如果行驶速度超过设计速度，火车有离心的趋势，故轮缘会挤压外轨，故B错误； C、对小球，由牛顿第二定律得，解得 ，减小，保持圆锥的高h不变，角速度不变，故C错误； D、“水流星”通过最高点时，桶中水的加速度向下，处于失重状态，在完全失重时，水对桶底无压力，故D错误。 故选：A。 对于每个选项，依据圆周运动向心力来源，结合牛顿第二定律分析受力变化情况。 解决此类问题关键是明确向心力来源，结合牛顿第二定律列方程，注意临界状态的处理。 2.【答案】C  【解析】解：动量公式，动量为矢量，匀速圆周运动的速度方向持续改变，动量矢量随之发生变化，故A错误； B.动量与动能推导公式，两物体动量相等时，若质量m不相同，二者动能数值不相等，故B错误； C.同一物体质量m恒定，动量变化公式，m为定值，越大则速度变化量一定越大，故C正确； D.冲量定义式，冲量方向与对应力的方向一致，冲量属于矢量而非标量，故D错误。 故选：C。 依据动量矢量属性、动量动能推导公式、动量变化表达式、冲量矢量定义，依次判别四个选项正误。 本题聚焦动量相关基础概念辨析，区分矢量标量差异与物理量关联公式，能有效巩固动量章节入门知识。 3.【答案】D  【解析】解：若不计空气阻力，题图甲中只有重力和弹力做功，物体A和弹簧组成的系统机械能守恒，但物体A机械能不守恒，故A错误； B.题图乙中物体B除受重力外，还受弹力，弹力对B做负功，机械能不守恒，但A、B组成的系统机械能守恒，故B错误； C.题图丙中绳子张力对A做负功，对B做正功，代数和为零，A、B系统机械能守恒，故C错误； D.题图丁中小球的重力势能转化为小球的动能和橡皮条的弹性势能，小球的机械能不守恒，但小球和橡皮条构成的系统机械能守恒，故D正确。 故选：D。 根据机械能守恒的条件结合各研究对象物体或者系统逐一分析判断各选项的正误。 考查机械能守恒定律的应用，理解机械能守恒的条件，属于较低难度考题。 4.【答案】B  【解析】解：A由图可知，合外力的方向一直为正，根据 可知内合外力的冲量一直增大，故A错误； B根据 可知图像与时间轴围成的面积表示冲量的大小，可知内合外力的冲量为零，故B正确； C由图可知，内加速，内减速，物体做单方向变速直线运动，速度方向一直不变，故C错误； D根据 得 知动量变化率为合外力的大小，由图可知1s末物体的合外力不为零，则动量变化率不为零，故D错误。 故选：B。 由冲量公式结合图像分析变化，结合图像分析速度方向的变化，及动量变化率的变化。 本题考查动量，学生需能够分辨动量、冲量，并需具备一定数形结合能力。 5.【答案】B  【解析】解：A、由牛顿第二定律得 解得减速运动过程的加速度大小为，故A错误； B、由动能定理得 解得刹车距离为，故B正确； C、由动量定理得， 解得，故C错误； D、匀速行驶时，牵引力与阻力大小相等，列车的功率为，故D错误。 故选：B。 依次运用牛顿第二定律、动能定理、动量定理、瞬时功率公式推导，核对各选项表达式正误。 本题以磁悬浮列车为背景，综合考查动力学、功和能、冲量功率基础公式，全面检验力学公式运用能力。 6.【答案】D  【解析】解：A、A到B过程中，重力做功，则重力势能减少mgR，故A错误； BD、在同一高度处，AB过程的速度大于BC过程的速度，则AB过程的向心力大于BC过程的向心力，AB过程的支持力大于BC过程的支持力，AB过程的摩擦力大于BC过程的摩擦力，则AB过程摩擦力做功大于BC过程摩擦力做功，摩擦力做功等于机械能的变化，故AB过程机械能的减少量大于BC过程机械能的减少量，故B错误，D正确； C、A到C的整个过程中，重力做功为0，则由动能定理可得 故摩擦力做功为 故C错误。 故选：D。 根据重力做功与重力势能关系分析重力势能的改变量； 根据运动过程中速度的大小关系分析向心力的大小关系，从而得出摩擦力的大小以及做功情况； 根据功能关系确定机械能的改变量。 本题考查功能关系的应用，要注意明确重力做功等于重力势能的变化，合外力做功等于动能的变化，而重力之外的其他力做功等于机械能变化。 7.【答案】ACD  【解析】解：A、A、B两点弹簧对滑块P的弹力大小相等，可知在A点弹簧对滑块P的弹力向上，在B点弹簧对滑块P的弹力向下，故滑块P先加速上升再减速上升，滑块P从A点到速度最大点过程中，弹簧弹力不断减小，绳子拉力在竖直方向的分力减小，可知滑块P的加速度减小，滑块P从速度最大点到B点过程中，弹簧弹力向下，重力向下，绳子拉力在竖直方向的分力减小，可知滑块P的加速度增大，故滑块P的加速度先减小后增大，故A正确； D、根据题意可知，滑块P从A点开始运动时，重物Q的速度为零，则重物Q重力的功率为零，当滑块P到达B点时，重物Q的速度也为零，此时，重物Q重力的功率为零，则滑块由A到B的过程中，重物Q的重力功率先增大后减小，故D正确； C、根据题意可知，滑块P、重物Q和弹簧组成的系统机械能守恒，根据几何关系可知，滑块P上升的高度为 重物Q下降的高度为 设滑块P运动到位置B处速度大小为v，A、B两点时弹簧对滑块的弹力大小相等，可知A、B两点弹簧的弹性势能相等，根据机械能守恒定律有，联立解得在B点的速度为 对滑块P，设轻绳对滑块P做功为W，由动能定理得，代入数据解得：，故C正确； B、在A点弹簧对P的弹力向上，在B点弹簧对P弹力向下，可知，P先加速上升后减速上升，在A、B间某位置，合力为零，速度最大，则滑块P的最大速度大于，故B错误。 故选：ACD。 分析滑块P从A到B过程中，绳子拉力、弹簧弹力、重力的合力变化，加速度先减小到零再反向增大，但过程中存在多个阶段，并非简单的“先减小后增大”；根据系统机械能守恒，结合A、B两点弹簧弹性势能相等的条件，计算滑块P的最大速度，该速度出现在合力为零的位置，而非B点；计算滑块P从A到B过程中，重物Q下降的高度，再根据功的定义计算轻绳对滑块P做的功，该功等于重物Q重力势能的减少量；重力对Q做功的功率等于重力乘以Q的速度，而Q的速度等于绳子沿绳方向的分速度，即滑块P的速度沿绳方向的分量。分析该分量的变化规律，并非一直增大后减小。 这是一道综合性较强的力学计算题，以弹簧、滑轮和滑块为载体，融合了受力分析、运动过程分析、机械能守恒和功与功率的计算，既考查了学生对弹簧弹力对称性的理解，也检验了系统机械能守恒条件的应用，以及功率与速度分量的关联分析，整体难度较高，能有效区分学生对力学核心概念和规律的综合应用能力。 8.【答案】AD  【解析】解：AB、内物块上滑，由动能定理得 变形得： 结合内图像斜率的绝对值 内物块下滑，由动能定理得 整理得： 结合内的图像得斜率 联立解得：，，故A正确，B错误； C、由题图可得，物块沿斜面上滑的最大距离为10m，则物块在最高点时重力势能为：，故C错误； D、物块在上滑过程中，由动能定理得：，解得物块上滑过程克服摩擦力做功为：，故D正确。 故选：AD。 内物块上滑，利用动能定理列式，得到动能表达式。内物块下滑，再由动能定理列式，得到动能表达式。结合图像的斜率求解物块的质量和物块所受摩擦力大小。根据求解物块在最高点时重力势能。根据动能定理求解物块上滑过程克服摩擦力做功。 本题考查动能定理，解题关键是分段运用动能定理列式，得到图像的解析式，结合图像的斜率进行分析。 9.【答案】AC  【解析】解：设圆弧轨道半径为R，图甲为半圆轨道，其最高点高度为2R；图乙为四分之一圆弧轨道，末端高度为R，且该处切线竖直； 图丙为一段圆弧轨道，其末端与圆心连线和竖直方向夹角为，末端高度为，小球在此处离开轨道时速度方向与水平方向夹角为； 图丁为半圆形圆管轨道，其最高点高度为2R。 A、若，四个小球在运动过程中均不脱离轨道，到达最大高度时速度均为零，根据机械能守恒定律，它们能达到的最大高度均为h，故A正确； B、若，取分析，图甲、乙、丁中的小球均能达到最大高度R；图丙中的小球在高度处离开轨道做斜抛运动，离开时的速度，离开后继续上升的高度，计算得，达到的最大高度，由于，故四个小球能达到的最大高度不全相同，故B错误； C、D、当时，对于图甲，小球恰好能到达最高点所需的最小速度为，由机械能守恒定律有，解得小球到达最高点速度，即小球刚好能到达并飞离最高点，其最大高度为2R；对于图乙，小球离开轨道后做竖直上抛运动，根据机械能守恒定律，其达到的最大高度；对于图丙，小球离开轨道时的速度，达到的最大高度；对于图丁，由于圆管外壁弹力的作用，小球只要到达最高点时速度大于零即可，根据机械能守恒可知其能到达最高点，最大高度为2R；比较可知，图乙中的小球能达到的高度最大，图甲和图丙中的小球能达到的最大高度相同，故C正确，D错误。 故选：AC。 题目中四个轨道在P点左侧相同，小球从相同高度h下滑至P点机械能守恒，速度大小相同。通过P点后，不同轨道形状影响小球脱离轨道的位置和方式，进而影响其后续运动。分析小球在圆弧段是否脱离轨道，若脱离则做斜抛或竖直上抛运动，若不脱离则沿轨道运动至最高点。需根据h与R的关系，结合机械能守恒及圆周运动临界条件，判断各情形下小球达到的最大高度。 本题以竖直平面内四种不同形状的光滑轨道为载体，综合考查机械能守恒定律、圆周运动的临界条件、抛体运动规律以及能量转化思想。题目计算量中等，但难度较高，对学生的物理建模能力、逻辑分析能力和多过程综合处理能力提出了较高要求。学生需要根据各轨道末端的具体几何结构，准确判断小球的运动状态转换点，并灵活运用机械能守恒与运动分解方法计算不同条件下的最大高度。本题的亮点在于通过四种相似但细节不同的轨道设计，引导学生深入辨析“不脱离轨道”这一约束条件在不同情境下的具体含义，特别是对圆管轨道与刚性轨道在最高点临界速度要求的差异进行了巧妙对比，有效考查学生对物理模型本质的理解深度。 10.【答案】①AB； ②；大于；物体下落过程要克服阻力做功，机械能有损失；  滑块和挡光条的总质量M；  【解析】解：①A、为减小空气阻力对实验的影响，应重物选用质量和密度较大的金属锤，故A正确； B、为减小摩擦阻力对实验的影响，打点计时器的两限位孔在同一竖直面内上下对正，故B正确； C、实验需要验证重物重力势能的减少量与动能的增加量是否相等，重物的质量可以约去，实验不需要测量重物的质量，故C错误； D、为稳定打点且充分利用纸带，应先接通电源，然后再释放重物，故D错误。 故选：AB。 ②打B点时重物的速度大小， 从打O点到打B点的过程中，重物的动能增加量 重物下落过程受到阻力作用，要克服阻力做功，机械能有损失，导致重力势能的减少量大于动能的增加量。 滑块经过光电门时的速度大小，如果机械能守恒，对滑块与砝码整体，由机械能守恒定律得， 整理得，验证机械能守恒定律还需要测量滑块与遮光条的总质量M。 故答案为：①AB； ②；大于；物体下落过程要克服阻力做功，机械能有损失；滑块和挡光条的总质量M；。 ①根据实验注意事项分析答题。 ②求出打B点时重物的速度，根据动能的计算公式求出动能的增加量；根据题意分析实验误差。 求出滑块经过光电门时的速度，应用机械能守恒定律分析答题。 理解实验原理是解题的前提，根据题意分析清楚物体的运动过程，应用机械能守恒定律即可解题。 11.【答案】解：设子弹射入沙袋前的速度为v，则子弹射入沙袋过程中，系统的动量守恒， 取子弹初速度方向为正方向，根据动量守恒定律可得： 沙袋摆起的过程中，对子弹和沙袋根据动能定理得： 解得。 答：子弹射入沙袋前的速度为。  【解析】弹射入沙袋过程中，系统的动量守恒，根据动量守恒定律列方程；沙袋摆起的过程中，对子弹和沙袋根据动能定理列方程联立求解子弹射入沙袋前的速度大小。 本题主要是考查了动量守恒定律和动能定理；对于动量守恒定律，其守恒条件是：系统不受外力作用或某一方向不受外力作用或合外力为零；解答时要首先确定一个正方向，利用碰撞前系统的动量和碰撞后系统的动量相等列方程，再根据动能定理列方程求解。 12.【答案】滑块离开弹簧时速度大小为  平板与滑块各自最终的速度大小均为  因摩擦而产生的热量为，平板移动的长度为  【解析】解：设滑块在圆形轨道最高点C的速度大小为，滑块恰好能通过最高点C，由重力提供向心力，根据牛顿第二定律有。 滑块从A运动到C的过程中，根据机械能守恒定律有，联立代入数据，解得：。 滑块滑上平板后，系统在水平方向不受外力，动量守恒，规定向右为正方向。 假设滑块能与平板达到共同速度，设共同速度大小为v，根据动量守恒定律有，代入数据，解得：。 设达到共同速度时滑块相对平板滑动的距离为，根据能量守恒定律有，代入数据，解得：。 因为，说明滑块未从平板上滑落，故滑块与平板最终的速度大小均为。 滑块在平板上发生相对运动的过程中，因摩擦而产生的热量，代入数据，解得：。 设该过程中平板移动的长度为，对平板根据动能定理有，代入数据，解得：。 答：滑块离开弹簧时速度大小为。 平板与滑块各自最终的速度大小均为。 因摩擦而产生的热量为，平板移动的长度为。 滑块从A到C的运动过程，需先明确恰好通过圆形轨道最高点的临界条件，即重力提供向心力，由此确定滑块在C点的速度。再根据滑块从A点运动到C点的机械能守恒，将离开弹簧时的初速度与C点速度及高度变化关联，即可求解初速度。 滑块滑上平板后，系统在水平方向不受外力，动量守恒。需判断滑块与平板能否达到共同速度，通过动量守恒定律建立滑块初速度与系统共同速度的关系。再结合滑块在平板上相对滑动的距离与平板长度的比较，确认滑块未滑落，从而确定最终两者速度相同。 摩擦产生的热量等于滑动摩擦力乘以滑块相对平板滑动的距离，该相对距离可通过系统初末动能之差与摩擦力做功的关系求得。平板移动的长度则需对平板单独分析，利用动能定理，平板所受摩擦力做功等于其动能变化，结合平板最终速度即可求解。 本题综合考查圆周运动临界条件、机械能守恒、动量守恒与能量守恒定律在滑块-平板模型中的应用。题目涉及多过程运动分析，计算量适中，属于中等偏上难度。首先通过圆周运动最高点临界速度与机械能守恒求解初速度，考查学生对基本规律的理解。随后滑块与平板相互作用过程，需要综合运用动量守恒判断最终状态，并结合能量守恒计算相对滑行距离与摩擦生热。该过程对学生的物理建模与分析能力提出了较高要求，特别是判断滑块是否滑落平板这一环节，体现了对物理过程完整性的把握。对平板应用动能定理求位移，则进一步考查学生对单个物体受力与运动关系的灵活处理能力。 13.【答案】铁块运动到圆弧轨道最高点D点时的速度大小为  铁块在竖直圆弧轨道上运动过程中克服摩擦力所做的功为  水平传送带的速率为  铁块在传送带上运动过程中摩擦产生的热量为；及电动机多做的功为  【解析】解：铁块恰好能通过圆弧轨道的最高点D，此时轨道对铁块的支持力为零，重力提供向心力，根据牛顿第二定律有 解得铁块运动到圆弧轨道最高点D点时的速度大小 铁块从A点飞出到B点的平抛运动过程，A、B两点的竖直高度差，根据平抛运动规律有，解得平抛运动的时间 铁块到达B点时的竖直分速度，铁块从B点沿切线进入圆弧轨道，速度方向与水平方向夹角为，可得B点的速度。 铁块从B点运动到D点的过程，重力做功为，根据动能定理，合外力做功等于动能的变化量，有，解得铁块在竖直圆弧轨道上运动过程中克服摩擦力所做的功为。 铁块在传送带上运动时，加速度大小为。铁块从传送带左端由静止开始运动，设铁块到达A点时的速度为，由B点速度的水平分量等于，可得。假设铁块在传送带上一直加速运动到右端，能达到的最大速度，由于，说明铁块在传送带上一直做匀加速直线运动，未达到传送带的速度，因此传送带的速率。 铁块在传送带上匀加速运动的时间，此过程中传送带的位移；铁块的位移等于传送带长度，因此铁块与传送带的相对位移。可得铁块在传送带上运动过程中摩擦产生的热量。电动机多做的功，一部分转化为铁块的动能，另一部分转化为摩擦产生的热量，即 ，解得电动机多做的功。 答：铁块运动到圆弧轨道最高点D点时的速度大小为。 铁块在竖直圆弧轨道上运动过程中克服摩擦力所做的功为。 水平传送带的速率为。 铁块在传送带上运动过程中摩擦产生的热量为；及电动机多做的功为。 利用圆周运动临界条件，求出铁块在圆弧轨道最高点的速度；再通过平抛运动规律，求出B点速度。 用动能定理计算铁块在圆弧轨道中克服摩擦力做的功。 分析传送带的匀加速过程，确定传送带的速率。 根据铁块与传送带的相对位移，计算摩擦生热和电动机多做的功。 本题考查圆周运动临界条件、平抛运动规律、动能定理、传送带问题及能量守恒，涵盖力学中多个核心知识点，检验了对不同运动过程的受力分析、公式应用及能量转化关系的处理能力。 第1页，共1页 学科网（北京）股份有限公司 $