精品解析:河南九师联盟2025-2026学年高一下学期6月期中物理试题
2026-06-09
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2份
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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-期中 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 河南省 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 6.62 MB |
| 发布时间 | 2026-06-09 |
| 更新时间 | 2026-06-09 |
| 作者 | 匿名 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-06-09 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/58274176.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
内容正文:
高一物理
考生注意:
1.本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分,考试时间75分钟。
2.答题前,考生务必用直径0.5毫米黑色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚。
3.考生作答时,请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑;非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答,超出答题区域书写的答案无效,在试题卷、草稿纸上作答无效。
4.本卷命题范围:抛体运动、圆周运动、万有引力与宇宙航行、功与功率、重力势能、动能和动能定理。
一、单项选择题: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,只有一项是符合题目要求的。
1. 关于对曲线运动的理解,下列说法正确的是( )
A. 做曲线运动的物体加速度可能为0
B. 做曲线运动的物体速度大小一定发生变化
C. 做曲线运动的物体速度与加速度可能共线
D. 做曲线运动的物体路程一定大于位移大小
2. 如图所示,物体A、B用轻绳相连接后跨过光滑的定滑轮,物体A放在水平面上,物体B穿过光滑的竖直杆,现将物体B从与滑轮等高的位置静止释放,某时刻,左侧细绳与水平方向夹角为α=37°,右侧细绳与竖直杆的夹角为θ=53°,此时物体A、B的速度大小分别为、。已知sin37°=0.6,cos37°=0.8.下列说法正确的是( )
A. B. C. D.
3. 赛车是一项比较刺激的运动,如图所示,两摩托车的赛车手驾驶两辆摩托车在水平路面上以大小恒定的线速度转弯,已知相同时间内摩托车甲、乙通过的路程之比为6∶5,轨迹对应的圆心角之比为3∶5.甲、乙(车与人质量之和)质量之比为8∶9,则下列说法正确的是( )
A. 甲、乙的转弯半径之比为18∶25
B. 甲、乙的周期之比为5∶3
C. 甲、乙的向心加速度大小之比为2∶1
D. 甲、乙的向心力大小之比为25∶16
4. 下泽车是一种适宜在沼泽地上行驶的短毂轻便车,下泽车在沼泽地上行驶时所受的阻力与下泽车速度的关系为Ff=kv(k为定值),当下泽车以恒定的功率P0行驶时,下泽车的最大速度为v0;当下泽车以恒定的功率4P0行驶时,下泽车的最大速度为( )
A. 8v0 B. 6v0 C. 4v0 D. 2v0
5. 如图所示,两个质量分布均匀的球体,左侧大球的半径为2r,右侧小球的半径为r,两球心之间的距离为7r,两球之间的引力大小为F,现从大球的中心挖走一个半径为r的球,从小球的中心挖走一个半径为的球,则剩余的两球壳间的引力大小为( )
A. B. C. D.
6. 如图所示,宽度为d=200 m的河,河水以恒定的速度向右流动,小船从A点开始渡河,当船头始终垂直指向河岸BC时,渡河时间为t=20s,最终在河对岸的C点登岸,已知AB垂直河岸,,小船相对静水的速度恒定。下列说法正确的是( )
A. 船在静水中的速度为5m/s
B. AC连线与河岸夹角的正切值为
C. 若小船以最短的位移渡河,则渡河时间为20s
D. 若小船以最短的位移渡河,则船相对静水的速度方向与河岸的夹角为60°
7. 如图所示为卫星甲和卫星乙环绕地球运行的轨道,为卫星乙的近地点。已知卫星甲的轨道半径为,卫星乙的远地点到地心的距离为,地球的半径为,卫星甲和卫星乙运行的周期之比为,且卫星甲的周期为。则下列说法正确的是( )
A. 卫星甲的发射速度小于
B. 卫星乙的近地点到地心的距离为
C. 地球表面的重力加速度为
D. 卫星乙在点的速度小于卫星甲的速度
二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全都选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
8. 跳水运动员(可看作质点)在练习跳水时,从距离水面h高的高台上由静止下落,设空中运动的总时间为t,忽略空气阻力,则下列说法正确的是( )
A. 第1个与第2个重力做功之比为1∶1
B. 第1个与第2个重力势能减少量之比为1∶3
C. 下落 处与下落处重力做功之比为1∶1
D. 处与h处,重力做功的瞬时功率之比为
9. 如图1所示为游乐场中的旋转飞椅,该娱乐设施深受小朋友们的喜爱,图2为旋转飞椅的示意图。其工作原理可简化为,竖直转轴连接水平横梁中点,水平横梁的左右两端拴接两长度的不同的轻绳(不可伸长),轻绳的下端连接质量相同的小球甲、乙,当两侧的小球以相同的角速度在水平面内做匀速圆周运动时,轻绳与竖直方向的夹角分别为α、β,忽略空气的阻力。下列说法正确的是( )
A. B. 小球甲的线速度较小
C. 小球甲的向心加速度较大 D. 左侧轻绳的拉力较小
10. 如图所示,倾角为的斜面体固定在水平面上,可视为质点的小球从斜面体的顶端以一定的初速度v0水平抛出,经过一段时间刚好落在斜面体的底端C点,B点为轨迹上距离斜面最远的点。已知AC=18.75 m,重力加速度为g=10 m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,不计空气阻力。下列说法正确的是( )
A. 小球的初速度大小为10 m/s
B. 小球由A到B的时间小于由B到C的时间
C. 小球在B点的速度大小为12.5 m/s
D. A、B沿斜面的距离与B、C沿斜面的距离比为1∶1
三、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 某同学利用如图甲所示的装置完成了探究平抛运动的实验:
(1)为了减小实验误差,实验所用小球应选择____________(选填“小钢球”“木球”或“塑料球”)。
(2)实验前,斜槽的末端需调节为水平,检验斜槽末端是否水平的操作是____________________。
(3)(单选)下列操作正确的是__________。
A. 实验所用斜槽必须光滑
B. 小球每次释放时,必须在斜槽的同一位置由静止释放
C. 小球每次释放时,应给小球一沿导轨向下的合适速度
D. 长木板可以适当的倾斜
(4)实验器材调节完成,按照正确的操作得到了一条如图乙所示的轨迹,但该同学忘记记录了小球的抛出点,通过分析,该同学在轨迹上选取了三点,测量可知,a、b两点的水平间距和竖直间距分别为x1=9.8 cm、y1=14.7 cm,b、c两点的水平间距和竖直间距分别为x2=9.8 cm、y2=24.5 cm,重力加速度为g=9.8 m/s2,小球离开斜槽末端的速度大小为v0=_________m/s,小球经过b点瞬间的速度方向与水平方向夹角的正切值为_______。
12. 某同学利用如图所示的装置完成了“探究向心力与质量、半径以及角速度的关系”,在水平转台上固定一气垫导轨,将带有遮光条的物体放在气垫导轨上,拉力传感器固定在水平面上,光滑定滑轮固定在转台孔(未画出)的边缘,轻绳拴接在物体和拉力传感器上,调节轻绳与气垫导轨水平,光电门固定在右侧的竖直杆上,现让转台开始以恒定的角速度转动(绕孔所在竖直线),题中物理量单位均为国际单位制中单位。
(1)(单选)在探究向心力与角速度的关系时,应保证_________。
A. 物体的质量和线速度不变
B. 物体的质量和遮光条到孔的水平距离不变
C. 线速度和遮光条到孔的水平距离不变
(2)已知遮光条的宽度为d,遮光条到小孔的水平距离为L,物体经过光电门时,遮光条的挡光时间为Δt,转台转动的角速度为ω=________rad/s。(用Δt、L、d表示)
(3)若物体的质量为m,多次改变转台的角速度,同时记录相对应的拉力传感器的示数F,以及遮光条的挡光时间Δt,若以F为横轴,利用记录的实验数据拟合成一条直线,则纵轴的物理意义应为________(选填“”“”“”或“Δt2”),若图像的斜率k=________(用m、L、d表示)说明向心力与角速度的平方成正比。
13. 如图所示,用长为L=1.0m的轻绳拴接一质量为1kg可视为质点的小球放在水平台面上,轻绳的另一端固定在竖直杆上,轻绳与竖直杆的夹角用表示,轻绳承受的最大拉力为Tm=30N,现让小球随着竖直杆以相同的角速度在水平面内转动。重力加速度g=10 m/s2,忽略空气阻力的影响。
(1)当α=60°时,若要使小球刚离开水平台面,求角速度ω1;
(2)保持第(1)问的悬点位置不变,轻绳刚要断裂时,求α角的余弦值和角速度ω2.
14. 我国计划于2026年发射嫦娥七号,嫦娥七号的核心任务是奔赴月球南极,实施“绕、落、巡、飞跃”四位一体综合探测,为后续国际月球科研站建设与载人登月选址提供关键数据支撑。已知地球与月球质量的比值为81∶1,地球半径与月球半径的比值为37∶10,地球表面的重力加速度为g=10 m/s2,忽略地球与月球表面空气阻力的影响,。(以下结果可保留分数或根号)
(1)求月球表面的重力加速度大小;
(2)若跳高运动员(月球、地面起跳最大速度相同)在地面跳起的最大高度为2 m,求在月球表面跳起的最大高度;
(3)若从距离地面h=1.8 m处将一小球沿水平方向抛出,射程为6 m,则在距离月球表面同样高处以同样的初速度水平抛出,求其射程。
15. 如图所示,质量为m=2kg的滑块放在水平高台上的A点,高台右侧水平面上固定一带有半径为的光滑圆弧轨道的物体,圆弧轨道的圆心角为α=37°,物体的右侧并排放置长为L=6m、质量为M=1kg的长木板,长木板的上表面与圆弧的最低点平滑相切。某时刻在滑块上施加一水平向右的恒力F=5N,使滑块从静止开始运动,经过一段时间滑块运动到高台边缘的B点时将恒力撤走,滑块恰好沿切线方向从C点进入圆弧轨道,最终滑上长木板。已知A、B两点之间的距离为s=4m,滑块与高台AB间的动摩擦因数为μ1=0.05,长木板与水平面间的动摩擦因数为,重力加速度为,忽略空气阻力,sin37°=0.6,cos37°=0.8.求:
(1)B、C两点的高度差H;
(2)滑块运动到圆弧轨道D点时,滑块对圆弧轨道的压力大小;
(3)若长木板固定,滑块刚好能运动到长木板的最右端;若长木板不固定,从滑块滑上长木板到长木板静止过程中,地面对长木板做的功。
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高一物理
考生注意:
1.本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分,考试时间75分钟。
2.答题前,考生务必用直径0.5毫米黑色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚。
3.考生作答时,请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑;非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答,超出答题区域书写的答案无效,在试题卷、草稿纸上作答无效。
4.本卷命题范围:抛体运动、圆周运动、万有引力与宇宙航行、功与功率、重力势能、动能和动能定理。
一、单项选择题: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,只有一项是符合题目要求的。
1. 关于对曲线运动的理解,下列说法正确的是( )
A. 做曲线运动的物体加速度可能为0
B. 做曲线运动的物体速度大小一定发生变化
C. 做曲线运动的物体速度与加速度可能共线
D. 做曲线运动的物体路程一定大于位移大小
【答案】D
【解析】
【详解】AC.由曲线运动的条件可知,物体的加速度与速度不在同一直线上,速度不断变化,所以物体的加速度不可能为0,AC错误;
B.物体做曲线运动时,速度的方向一定发生变化,但速度大小可能不变,比如匀速圆周运动,B错误;
D.路程为轨迹的长度,位移为初、末位置的有向线段,所以物体的路程一定大于位移大小,D正确。
故选D。
2. 如图所示,物体A、B用轻绳相连接后跨过光滑的定滑轮,物体A放在水平面上,物体B穿过光滑的竖直杆,现将物体B从与滑轮等高的位置静止释放,某时刻,左侧细绳与水平方向夹角为α=37°,右侧细绳与竖直杆的夹角为θ=53°,此时物体A、B的速度大小分别为、。已知sin37°=0.6,cos37°=0.8.下列说法正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】由图可知两物体沿细绳方向的分速度大小相等,物体A沿绳方向的分速度大小为;物体B沿绳方向的分速度大小为
整理得
代入数据解得
故选A。
3. 赛车是一项比较刺激的运动,如图所示,两摩托车的赛车手驾驶两辆摩托车在水平路面上以大小恒定的线速度转弯,已知相同时间内摩托车甲、乙通过的路程之比为6∶5,轨迹对应的圆心角之比为3∶5.甲、乙(车与人质量之和)质量之比为8∶9,则下列说法正确的是( )
A. 甲、乙的转弯半径之比为18∶25
B. 甲、乙的周期之比为5∶3
C. 甲、乙的向心加速度大小之比为2∶1
D. 甲、乙的向心力大小之比为25∶16
【答案】B
【解析】
【详解】A.由公式可知,摩托车甲、乙的线速度大小之比为
由公式可知,摩托车甲、乙的角速度大小之比为
由公式可知,摩托车甲、乙的转弯半径之比为,A错误;
B.又由公式,可知摩托车甲、乙的周期之比为,B正确;
C.由公式可知,摩托车甲、乙的向心加速度大小之比为,C错误;
D.由公式可知,摩托车甲、乙的向心力大小之比为,D错误。
故选B。
4. 下泽车是一种适宜在沼泽地上行驶的短毂轻便车,下泽车在沼泽地上行驶时所受的阻力与下泽车速度的关系为Ff=kv(k为定值),当下泽车以恒定的功率P0行驶时,下泽车的最大速度为v0;当下泽车以恒定的功率4P0行驶时,下泽车的最大速度为( )
A. 8v0 B. 6v0 C. 4v0 D. 2v0
【答案】D
【解析】
【详解】下泽车的速度达到最大时,牵引力等于阻力,则有,当下泽车以恒定的功率行驶时,此时下泽车的功率为
又有;
当下泽车以恒定的功率行驶时,此时下泽车的功率为
又有,联立以上解得
故选D。
5. 如图所示,两个质量分布均匀的球体,左侧大球的半径为2r,右侧小球的半径为r,两球心之间的距离为7r,两球之间的引力大小为F,现从大球的中心挖走一个半径为r的球,从小球的中心挖走一个半径为的球,则剩余的两球壳间的引力大小为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】设两球的密度均为,挖走前,左右两侧球体的质量分别为,则
由万有引力定律得
挖走的左右两侧小球的质量分别为,
联立以上可得
则挖走后的两球壳之间的万有引力为,
整理得
则剩余部分之间的引力大小为
故选A。
6. 如图所示,宽度为d=200 m的河,河水以恒定的速度向右流动,小船从A点开始渡河,当船头始终垂直指向河岸BC时,渡河时间为t=20s,最终在河对岸的C点登岸,已知AB垂直河岸,,小船相对静水的速度恒定。下列说法正确的是( )
A. 船在静水中的速度为5m/s
B. AC连线与河岸夹角的正切值为
C. 若小船以最短的位移渡河,则渡河时间为20s
D. 若小船以最短的位移渡河,则船相对静水的速度方向与河岸的夹角为60°
【答案】B
【解析】
【详解】A.当船在静水中速度始终垂直于河岸时,此时的渡河时间最短,则小船的速度为,A错误;
B.水流的速度为
船头垂直河岸时,AC连线的方向为小船合速度的方向,则AC连线与河岸夹角的正切值为,B正确;
D.若小船以最短的位移渡河,则船头应指向上游,设船速与河岸的夹角为,则有,解得,D错误;
C.垂直河岸方向的速度为
小船的渡河时间为,C错误。
故选B。
7. 如图所示为卫星甲和卫星乙环绕地球运行的轨道,为卫星乙的近地点。已知卫星甲的轨道半径为,卫星乙的远地点到地心的距离为,地球的半径为,卫星甲和卫星乙运行的周期之比为,且卫星甲的周期为。则下列说法正确的是( )
A. 卫星甲的发射速度小于
B. 卫星乙的近地点到地心的距离为
C. 地球表面的重力加速度为
D. 卫星乙在点的速度小于卫星甲的速度
【答案】B
【解析】
【详解】A.卫星甲轨道半径,说明其运行于地球表面以上。第一宇宙速度是近地轨道的最小发射速度,要进入更高轨道必须大于该值。因此,卫星甲的发射速度应大于,选项A错误。
B.由周期比得,根据开普勒第三定律,代入得
卫星乙为椭圆轨道,半长轴,解得近地点距离。选项B正确。
C.由卫星甲圆周运动得,地球表面重力加速度。故C错误。
D.卫星甲速度。卫星乙在近地点的速度大于同半径圆轨道速度,而,故。选项D错误。
故选B。
二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全都选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
8. 跳水运动员(可看作质点)在练习跳水时,从距离水面h高的高台上由静止下落,设空中运动的总时间为t,忽略空气阻力,则下列说法正确的是( )
A. 第1个与第2个重力做功之比为1∶1
B. 第1个与第2个重力势能减少量之比为1∶3
C. 下落 处与下落处重力做功之比为1∶1
D. 处与h处,重力做功的瞬时功率之比为
【答案】BD
【解析】
【详解】A.由题意可知,运动员做自由落体运动,第1个运动员下落的高度为
该过程重力做功为
第2个运动员下落的高度为
该过程重力做功为
则
故A错误;
B.又
则第1个与第2个重力势能减少量之比为
故B正确;
C.由公式
可知,运动员下落与下落h重力做功之比为1:2,故C错误;
D.处运动员的速度大小为
h处运动员的速度大小为
由公式
可知,处与h处,重力做功的瞬时功率之比
故D正确;
故选BD。
9. 如图1所示为游乐场中的旋转飞椅,该娱乐设施深受小朋友们的喜爱,图2为旋转飞椅的示意图。其工作原理可简化为,竖直转轴连接水平横梁中点,水平横梁的左右两端拴接两长度的不同的轻绳(不可伸长),轻绳的下端连接质量相同的小球甲、乙,当两侧的小球以相同的角速度在水平面内做匀速圆周运动时,轻绳与竖直方向的夹角分别为α、β,忽略空气的阻力。下列说法正确的是( )
A. B. 小球甲的线速度较小
C. 小球甲的向心加速度较大 D. 左侧轻绳的拉力较小
【答案】BD
【解析】
【详解】A.两球在水平面内做匀速圆周运动,轻绳的拉力与小球的重力的合力提供向心力,设横梁的长度为2L,轻绳的长度为l,则由牛顿第二定律得
解得
由题意可知,ω相同,L相同,l越大越大,所以,故A错误;
B.由以上分析可知小球甲的轨道半径较小,又由公式可知,小球甲的线速度较小,故B正确;
C.对小球甲、乙分别由牛顿第二定律得,,由于,所以,故C错误;
D.轻绳对小球甲的拉力大小为,轻绳对小球乙的拉力大小为,由于,所以,故D正确。
故选BD。
10. 如图所示,倾角为的斜面体固定在水平面上,可视为质点的小球从斜面体的顶端以一定的初速度v0水平抛出,经过一段时间刚好落在斜面体的底端C点,B点为轨迹上距离斜面最远的点。已知AC=18.75 m,重力加速度为g=10 m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,不计空气阻力。下列说法正确的是( )
A. 小球的初速度大小为10 m/s
B. 小球由A到B的时间小于由B到C的时间
C. 小球在B点的速度大小为12.5 m/s
D. A、B沿斜面的距离与B、C沿斜面的距离比为1∶1
【答案】AC
【解析】
【详解】A.由几何关系得,小球从A到C的竖直位移为,竖直方向小球做自由落体运动,则有,得小球从A到C的时间为
小球的水平位移为,又小球在水平方向做匀速直线运动,则小球的初速度大小为,A正确;
B.由于B点距离斜面最远,则小球在B点的速度方向平行斜面,以沿斜面方向为x轴,垂直斜面的方向为y轴,则小球在垂直斜面方向做类竖直上抛运动,小球从A到B的时间为
小球从B到C的时间为
则小球由A到B的时间等于B到C的时间,B错误;
C.小球在A点时沿斜面方向的分速度大小为
沿斜面方向的加速度大小为
由于小球沿斜面方向做匀加速直线运动,则小球在B点的速度大小为,C正确;
D.A、B两点沿斜面方向的距离为
解得
B、C两点沿斜面方向的距离为
解得
所以,D错误。
故选AC。
三、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 某同学利用如图甲所示的装置完成了探究平抛运动的实验:
(1)为了减小实验误差,实验所用小球应选择____________(选填“小钢球”“木球”或“塑料球”)。
(2)实验前,斜槽的末端需调节为水平,检验斜槽末端是否水平的操作是____________________。
(3)(单选)下列操作正确的是__________。
A. 实验所用斜槽必须光滑
B. 小球每次释放时,必须在斜槽的同一位置由静止释放
C. 小球每次释放时,应给小球一沿导轨向下的合适速度
D. 长木板可以适当的倾斜
(4)实验器材调节完成,按照正确的操作得到了一条如图乙所示的轨迹,但该同学忘记记录了小球的抛出点,通过分析,该同学在轨迹上选取了三点,测量可知,a、b两点的水平间距和竖直间距分别为x1=9.8 cm、y1=14.7 cm,b、c两点的水平间距和竖直间距分别为x2=9.8 cm、y2=24.5 cm,重力加速度为g=9.8 m/s2,小球离开斜槽末端的速度大小为v0=_________m/s,小球经过b点瞬间的速度方向与水平方向夹角的正切值为_______。
【答案】(1)小钢球 (2)检验斜槽末端是否水平时,应将小球轻放在斜槽末端,小球能保持静止表明斜槽末端水平,若小球滚动,则应重新调节 (3)B
(4) ①. 0.98 ②. 2
【解析】
【小问1详解】
为减小阻力对小球运动的影响,应采用体积小质量大的球,则选用小钢球;
【小问2详解】
检验斜槽末端是否水平时,应将小球轻放在斜槽末端,小球能保持静止表明斜槽末端水平,若小球滚动,则应重新调节;
【小问3详解】
ABC.为了保证小球每次抛出时的速度相同,实验时,让小球每次都从同一位置由静止开始滚下,但小钢球与斜槽间的摩擦不影响结果,AC错误,B正确;
D.为了减小实验误差,应保持长木板始终沿竖直方向固定,D错误;
故选B。
【小问4详解】
[1]平抛运动的物体在水平方向做匀速直线运动,由于a、b两点的水平距离等于b、c两点的水平距离,则小球从a到b的时间等于从b到c的时间,设该时间为t,在竖直方向上由自由落体运动的规律得,解得
则小球的初速度为
[2]由于b点为a、c两点的中间时刻,则小球在b点的竖直分速度大小等于a、c两点竖直方向的平均速度,该速度为,所以小球经过b点瞬间的速度与水平方向夹角的正切值为。
12. 某同学利用如图所示的装置完成了“探究向心力与质量、半径以及角速度的关系”,在水平转台上固定一气垫导轨,将带有遮光条的物体放在气垫导轨上,拉力传感器固定在水平面上,光滑定滑轮固定在转台孔(未画出)的边缘,轻绳拴接在物体和拉力传感器上,调节轻绳与气垫导轨水平,光电门固定在右侧的竖直杆上,现让转台开始以恒定的角速度转动(绕孔所在竖直线),题中物理量单位均为国际单位制中单位。
(1)(单选)在探究向心力与角速度的关系时,应保证_________。
A. 物体的质量和线速度不变
B. 物体的质量和遮光条到孔的水平距离不变
C. 线速度和遮光条到孔的水平距离不变
(2)已知遮光条的宽度为d,遮光条到小孔的水平距离为L,物体经过光电门时,遮光条的挡光时间为Δt,转台转动的角速度为ω=________rad/s。(用Δt、L、d表示)
(3)若物体的质量为m,多次改变转台的角速度,同时记录相对应的拉力传感器的示数F,以及遮光条的挡光时间Δt,若以F为横轴,利用记录的实验数据拟合成一条直线,则纵轴的物理意义应为________(选填“”“”“”或“Δt2”),若图像的斜率k=________(用m、L、d表示)说明向心力与角速度的平方成正比。
【答案】(1)B (2)
(3) ①. ②.
【解析】
【小问1详解】
在探究向心力与角速度的关系时,应保证物体的质量和物体做圆周运动的轨道半径不变,即物体的质量和遮光条到孔的水平距离不变。
故选B。
【小问2详解】
由于遮光条的宽度较窄,则遮光条通过光电门时的挡光时间较短,则该时间内物体的线速度为
又由公式得转台的角速度为;
【小问3详解】
[1][2]根据向心力公式得
整理得
若拟合的为直线,若以F为横轴,则纵轴应为;当向心力与角速度的平方成正比时,图像的斜率应为。
13. 如图所示,用长为L=1.0m的轻绳拴接一质量为1kg可视为质点的小球放在水平台面上,轻绳的另一端固定在竖直杆上,轻绳与竖直杆的夹角用表示,轻绳承受的最大拉力为Tm=30N,现让小球随着竖直杆以相同的角速度在水平面内转动。重力加速度g=10 m/s2,忽略空气阻力的影响。
(1)当α=60°时,若要使小球刚离开水平台面,求角速度ω1;
(2)保持第(1)问的悬点位置不变,轻绳刚要断裂时,求α角的余弦值和角速度ω2.
【答案】(1)
(2),
【解析】
【小问1详解】
当,小球刚离开水平台面时,在竖直方向上有
解得
水平方向上由牛顿第二定律得
解得
【小问2详解】
由第(1)问分析可知,当轻绳刚要断裂时,小球已经飞离水平台面,在竖直方向上有
解得
在水平方向上由牛顿第二定律得
解得
14. 我国计划于2026年发射嫦娥七号,嫦娥七号的核心任务是奔赴月球南极,实施“绕、落、巡、飞跃”四位一体综合探测,为后续国际月球科研站建设与载人登月选址提供关键数据支撑。已知地球与月球质量的比值为81∶1,地球半径与月球半径的比值为37∶10,地球表面的重力加速度为g=10 m/s2,忽略地球与月球表面空气阻力的影响,。(以下结果可保留分数或根号)
(1)求月球表面的重力加速度大小;
(2)若跳高运动员(月球、地面起跳最大速度相同)在地面跳起的最大高度为2 m,求在月球表面跳起的最大高度;
(3)若从距离地面h=1.8 m处将一小球沿水平方向抛出,射程为6 m,则在距离月球表面同样高处以同样的初速度水平抛出,求其射程。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
在星球表面附近,物体所受的万有引力近似等于重力,即
则有
解得
【小问2详解】
假设跳高运动员的最大起跳速度为,运动员在地球表面起跳时,有
该运动员在月球表面起跳时,有
又
解得
【小问3详解】
假设在地球上水平抛出小球的速度为v,由平抛运动的规律可知在竖直方向上有
可得
水平方向上有
解得
在月球表面上抛出小球后,由平抛运动的规律可知在竖直方向上有
可得
水平方向上有
解得
15. 如图所示,质量为m=2kg的滑块放在水平高台上的A点,高台右侧水平面上固定一带有半径为的光滑圆弧轨道的物体,圆弧轨道的圆心角为α=37°,物体的右侧并排放置长为L=6m、质量为M=1kg的长木板,长木板的上表面与圆弧的最低点平滑相切。某时刻在滑块上施加一水平向右的恒力F=5N,使滑块从静止开始运动,经过一段时间滑块运动到高台边缘的B点时将恒力撤走,滑块恰好沿切线方向从C点进入圆弧轨道,最终滑上长木板。已知A、B两点之间的距离为s=4m,滑块与高台AB间的动摩擦因数为μ1=0.05,长木板与水平面间的动摩擦因数为,重力加速度为,忽略空气阻力,sin37°=0.6,cos37°=0.8.求:
(1)B、C两点的高度差H;
(2)滑块运动到圆弧轨道D点时,滑块对圆弧轨道的压力大小;
(3)若长木板固定,滑块刚好能运动到长木板的最右端;若长木板不固定,从滑块滑上长木板到长木板静止过程中,地面对长木板做的功。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
滑块从A到B的过程,由动能定理得
解得
滑块离开B点后做平抛运动,由于滑块恰好沿切线方向从C点进入圆弧轨道,则滑块在C点时有
滑块从B到C的时间为
则B、C两点的高度差为
解得
【小问2详解】
滑块在C点的速度大小为
滑块从C到D的过程,由动能定理得
解得
在D点由牛顿第二定律得
解得
由牛顿第三定律可知,滑块刚到D点时对轨道的压力大小为
【小问3详解】
若长木板固定,由于滑块刚好能运动到长木板的最右端,由动能定理得
解得
若长木板不固定,滑块滑上长木板后,滑块向右做匀减速直线运动,长木板向右做匀加速直线运动,对滑块由牛顿第二定律得
解得
对长木板由牛顿第二定律得
解得
设经时间二者达到共速,共同的速度为v,对滑块有
对长木板有
解得
该过程长木板的位移为
滑块的位移为
滑块在长木板上滑过的距离为,
又由于,说明二者共速后共同减速直到静止;
共同减速的过程,对整体由牛顿第二定律得
解得
该减速过程的位移为
长木板静止时,木板的水平位移为
地面对长木板做的功为
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