精品解析：河南信阳高级中学等校2025-2026学年高一下学期学情检测物理试题

高一物理 本试卷满分100分，考试用时75分钟。 注意事项： 1．答题前，考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。 2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。 3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 4．本试卷主要考试内容：人教版必修第二册第五章至第八章第3节。 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. 在人类文明的长河中，对天体运动的探索始终是一个闪耀着智慧光芒的重要篇章。下列关于这一探索历程的说法正确的是（　　） A. 所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆中心 B. 牛顿提出了万有引力定律，因此被称为“称量地球质量的人” C. “月—地检验”成功验证了地球对月球的引力与地球对地面物体的引力遵循相同的规律 D. 天王星是先通过理论计算，后经过实际观测发现的行星，因此被称为“笔尖下发现的行星” 2. 如图所示，半径为的四分之一光滑圆弧轨道竖直固定，最低点处放置一物块（可视为质点）。物块在方向始终沿圆弧轨道切线的推力作用下由最低点处运动到最高点处，推力大小始终与物块的重力大小相等。对于该运动过程，下列说法正确的是（　　） A. 物块克服重力做功，且物块的重力势能增大 B. 圆弧轨道对物块的弹力做正功 C. 力的功率先增大后减小 D. 物块克服重力做功的功率先增大后减小 3. 一质点以初速度水平抛出，该质点做平抛运动，1 s末的速度为，2 s末的速度为，3 s末的速度为。下列图中能够正确反映、、及的关系的是（　　） A. B. C. D. 4. 如图所示，一条河的两岸平齐，宽度为，河中各处水流速度均向右且大小恒为。一艘小船渡河时，船头朝向与河岸的夹角为，船恰好沿直线抵达出发点正对岸的点，已知，，下列说法正确的是（　　） A. 船的渡河时间为 B. 船在静水中的速度大小为 C. 若船以最短时间渡河，则船到达对岸处与点的距离为 D. 若河水流速增大，则船通过调整航向一定还能到达点 5. 神舟二十号载人飞船原定于2025年11月5日返回，由于疑似遭碎片撞击，推迟其返回计划。如图所示，碎片A、飞船B绕地球在同一平面内沿逆时针方向做匀速圆周运动，A、B的轨道半径分别为、（），转动周期分别为、。某时刻碎片A、飞船B与地心连线的夹角为，一段时间后飞船B与碎片A第一次相距最近，则这段时间为（　　） A. B. C. D. 6. 如图所示，某同学在拍篮球（视为质点），篮球每次触地后反弹到的最高点恰好是该同学拍击篮球的位置，篮球每次与水平地面碰撞后的反弹速率均为碰前速率的。已知该同学拍球位置离水平地面的高度为1.2 m，篮球的质量为0.6 kg，假定篮球只在竖直方向运动，取重力加速度大小，不计空气阻力。则该同学每次拍球时对篮球做的功约为（　　） A. 2 J B. 4 J C. 6 J D. 8 J 7. 无级变速汽车变速箱的工作原理可以简化为如图所示的装置，两个相同锥体A、B水平放置，它们的中心轴分别与动力输入端和动力输出端连接，动力输入端的中心轴带动锥体A转动，锥体A带动钢带转动的同时，钢带在锥体上左右移动，改变转速比，实现变速。、是锥体上与钢带接触的两动点，不计钢带的形变且钢带所在的平面始终与两中心轴垂直。若保持动力输入端中心轴转速不变，则钢带由右向左运动的过程中（　　） A. 汽车在加速 B. 锥体B的转速增大 C. 动点的向心加速度增大 D. 动点、的向心加速度大小之和减小 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。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 8. 机械设计中有许多精妙的设计。如图所示，小球沿着圆轨道做匀速圆周运动，物块穿在水平杆上，水平杆的延长线通过圆心，、通过连杆相连。下列说法正确的是（　　） A. 当垂直于时，物块的速度小于小球的速度 B. 当垂直于时，物块的速度大于小球的速度 C. 、间连杆长度越长，的运动范围越大 D. 物块的运动范围与、间连杆的长度无关 9. 2025年10月16日，我国使用长征八号甲运载火箭成功将卫星互联网低轨12组卫星送入预定轨道。卫星发射过程中的两个轨道如图所示。轨道1为圆轨道，轨道2为椭圆轨道，为近地点，为远地点，两轨道相切于点。已知卫星在轨道1上运行的周期为，卫星在、两点时的加速度大小之比为49∶1，下列说法正确的是（　　） A. 卫星沿轨道1运动至点时，需要减速才能进入轨道2 B. 卫星沿轨道2运行时，经过、两点时的速度大小之比为7∶1 C. 卫星沿轨道2运行时，由点到点所需的最短时间为 D. 若引力常量为，点到地心的距离为，则地球的质量为 10. 充电技术的日益成熟，极大促进了电动汽车销量的增长。一辆电动汽车的质量为m，额定功率为P，该汽车由静止启动后做匀加速直线运动，汽车的速度大小为v时恰好达到其额定功率，之后汽车维持额定功率行驶，汽车匀速行驶时的速度大小为5v，汽车行驶过程中受到的阻力大小恒定。下列说法正确的是（　　） A. 电动汽车做匀加速直线运动的加速度大小为 B. 电动汽车做匀加速直线运动的加速度大小为 C. 电动汽车做匀加速直线运动的过程中克服阻力做的功为 D. 电动汽车做匀加速直线运动的过程中克服阻力做的功为 三、非选择题：本题共5小题，共54分。 11. “奋进”学习小组在“探究平抛运动的特点”实验中所用的实验装置如图甲所示。 （1）实验中小球从斜槽上不同位置由静止释放获得的两条轨迹如图乙所示，轨迹②对应的在斜槽上释放的位置相对________（填“较低”或“较高”）。 （2）某次实验中，实验小组的张同学记录了小球在运动过程中经过的、、三个位置，如图丙所示，图中每个正方形小格的边长为2.50 cm，取重力加速度大小，则该小球做平抛运动的初速度大小________，小球经过点时的速度大小________。（结果均保留三位有效数字）。 12. 某同学学习过向心力后，设计了如图甲所示的装置探究向心力大小与速度的关系。拉力传感器A固定在铁架台的横杆下，光电门B固定在铁架台的底座上。用一段不可伸长的轻细线连接小钢球和拉力传感器，已知小钢球的直径为，小钢球静止时球心刚好与光电门在同一水平线上。将小钢球拉离最低点，使线张紧并与横杆垂直，由静止释放小钢球，小钢球经过最低点时，光电门记录下小钢球的挡光时间为，拉力传感器记录的拉力最大值为。改变小钢球释放点的高度，重复实验。 （1）小钢球经过最低点时的速度大小__________。（用题中涉及的物理量符号表示） （2）将小钢球经过最低点时的速度和数据输入计算机，用计算机绘制的图像如图乙所示，所得图像为直线，该直线与轴交点的纵坐标为，其延长线与轴交点的横坐标为。则本实验__________（填“能”或“不能”）说明向心力大小与速度的二次方成正比。 （3）进一步分析图乙可知，小钢球受到的重力大小为__________，若已知当地的重力加速度大小为，则小钢球与拉力传感器之间的细线长度为__________。（均用题中涉及的物理量符号表示） 13. 如图所示，地球赤道上空有一颗卫星，卫星对地球的最大张角。卫星绕地球的运动可近似看作匀速圆周运动，在时间内卫星与地球球心的连线转过的角度，已知地球的半径为，引力常量为，不考虑地球自转，求： （1）地球的质量； （2）地球表面重力加速度的大小。 14. 如图甲所示，一质量的物块（可视为质点）放置在水平桌面上，在水平推力的作用下，物块从坐标原点由静止开始沿轴运动，与物块的位置坐标的关系如图乙所示。物块在处的桌面边缘点从桌面飞出，同时撤去，物块恰好从点无碰撞滑入竖直平面内的光滑圆弧轨道，然后从点进入与圆弧轨道相切的水平地面，最后恰好停在点。已知圆弧轨道的半径，圆弧对应的圆心角，物块与间的动摩擦因数，、两点间的距离。取重力加速度大小，不计空气阻力。求： （1）物块从点进入圆弧轨道时的速度大小； （2）物块与水平桌面间的动摩擦因数。 15. 雪地转椅是一种游乐项目，其中心传动装置带动转椅在雪地上滑动。如图甲、乙所示，传动装置有一高度可调的水平圆盘，可绕通过中心点的竖直轴匀速转动。圆盘边缘处固定连接一轻绳，轻绳另一端连接转椅（视为质点），转椅质量为20 kg。转椅运动稳定后，其角速度与圆盘角速度相等。转椅与雪地之间的动摩擦因数，取重力加速度大小，，，不计空气阻力。 （1）在图甲中，若圆盘在水平雪地上以角速度匀速转动，转椅运动稳定后在水平雪地上绕点做半径的匀速圆周运动，求转椅所受的合力大小； （2）在（1）的情况下，求轻绳上拉力的大小； （3）将圆盘升高，如图乙所示，转椅运动稳定后在水平雪地上绕点做半径的匀速圆周运动，此时轻绳与竖直方向的夹角，轻绳在水平雪地上的投影与的夹角也为，求此时圆盘的角速度。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 高一物理 本试卷满分100分，考试用时75分钟。 注意事项： 1．答题前，考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。 2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。 3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 4．本试卷主要考试内容：人教版必修第二册第五章至第八章第3节。 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. 在人类文明的长河中，对天体运动的探索始终是一个闪耀着智慧光芒的重要篇章。下列关于这一探索历程的说法正确的是（　　） A. 所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆中心 B. 牛顿提出了万有引力定律，因此被称为“称量地球质量的人” C. “月—地检验”成功验证了地球对月球的引力与地球对地面物体的引力遵循相同的规律 D. 天王星是先通过理论计算，后经过实际观测发现的行星，因此被称为“笔尖下发现的行星” 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据开普勒第一定律，所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上，并非椭圆中心，故A错误； B．牛顿提出了万有引力定律，但卡文迪许通过扭秤实验测出了万有引力常量，才首次实现了地球质量的测算，因此卡文迪许被称为“称量地球质量的人”，故B错误； C．“月—地检验”通过定量推导，验证了地球对月球的引力与地球对地面物体的引力是同一种性质的力，遵循相同的万有引力规律，故C正确； D．海王星是先通过万有引力理论计算出轨道，后经过实际观测发现的行星，被称为“笔尖下发现的行星”，天王星是先被观测发现，后发现其轨道与理论计算存在偏差，故D错误。 故选C。 2. 如图所示，半径为的四分之一光滑圆弧轨道竖直固定，最低点处放置一物块（可视为质点）。物块在方向始终沿圆弧轨道切线的推力作用下由最低点处运动到最高点处，推力大小始终与物块的重力大小相等。对于该运动过程，下列说法正确的是（　　） A. 物块克服重力做功，且物块的重力势能增大 B. 圆弧轨道对物块的弹力做正功 C. 力的功率先增大后减小 D. 物块克服重力做功的功率先增大后减小 【答案】A 【解析】 【详解】A．物块沿圆弧轨道向上运动，高度逐渐增加，则物块克服重力做功，且物块的重力势能增大，A正确； B．物块沿弹力方向没有位移，可知圆弧轨道对物块的弹力不做功，B错误； C．从A到B过程，F始终大于重力沿切线方向的分力，所以物体一直在做加速运动，速度一直在增大，根据P=Fv（F与v始终夹角为0°），可知F的功率一直在增大，故C错误； D．设重力方向与速度方向夹角θ，由题图可知，对于该运动过程，θ从90°增大到180°，则克服重力做功的功率PG=|mgvcosθ|，可知|cosθ|一直在增大，v也在增大，故克服重力做功的功率一直增大，故D错误。 故选A。 3. 一质点以初速度水平抛出，该质点做平抛运动，1 s末速度为，2 s末的速度为，3 s末的速度为。下列图中能够正确反映、、及的关系的是（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】平抛运动水平方向的分运动是匀速直线运动，水平方向分速度不变，在竖直方向上做自由落体运动，由Δv=gt知，相同时间内速度变化量相同，且方向竖直向下。 故选D。 4. 如图所示，一条河的两岸平齐，宽度为，河中各处水流速度均向右且大小恒为。一艘小船渡河时，船头朝向与河岸的夹角为，船恰好沿直线抵达出发点正对岸的点，已知，，下列说法正确的是（　　） A. 船的渡河时间为 B. 船在静水中的速度大小为 C. 若船以最短时间渡河，则船到达对岸处与点的距离为 D. 若河水流速增大，则船通过调整航向一定还能到达点 【答案】A 【解析】 【详解】B．设船在静水中的速度为，将船速沿河岸和垂直河岸分解。因为船恰好沿直线抵达出发点正对岸的A点，所以 可得船在静水中的速度大小为，故B错误； A．垂直河岸方向的速度 船的渡河时间为，故A正确； C．若船以最短时间渡河，则最短时间 则船到达对岸处与点的距离为，故C错误； D．只有满足船速大于水的速度时，船才可以到达河岸正对面的点，故D错误。 故选A 5. 神舟二十号载人飞船原定于2025年11月5日返回，由于疑似遭碎片撞击，推迟其返回计划。如图所示，碎片A、飞船B绕地球在同一平面内沿逆时针方向做匀速圆周运动，A、B的轨道半径分别为、（），转动周期分别为、。某时刻碎片A、飞船B与地心连线的夹角为，一段时间后飞船B与碎片A第一次相距最近，则这段时间为（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】飞船B与碎片A第一次相距最近时满足 解得 故选C。 6. 如图所示，某同学在拍篮球（视为质点），篮球每次触地后反弹到的最高点恰好是该同学拍击篮球的位置，篮球每次与水平地面碰撞后的反弹速率均为碰前速率的。已知该同学拍球位置离水平地面的高度为1.2 m，篮球的质量为0.6 kg，假定篮球只在竖直方向运动，取重力加速度大小，不计空气阻力。则该同学每次拍球时对篮球做的功约为（　　） A. 2 J B. 4 J C. 6 J D. 8 J 【答案】B 【解析】 【详解】设篮球碰地前速度为，反弹速度，拍球位置高度，拍球时对篮球做功。 篮球从拍击位置下落到地面，由动能定理 篮球反弹后上升到拍击位置，反弹动能全部转化为重力势能 整理得 故选B。 7. 无级变速汽车变速箱的工作原理可以简化为如图所示的装置，两个相同锥体A、B水平放置，它们的中心轴分别与动力输入端和动力输出端连接，动力输入端的中心轴带动锥体A转动，锥体A带动钢带转动的同时，钢带在锥体上左右移动，改变转速比，实现变速。、是锥体上与钢带接触的两动点，不计钢带的形变且钢带所在的平面始终与两中心轴垂直。若保持动力输入端中心轴转速不变，则钢带由右向左运动的过程中（　　） A. 汽车在加速 B. 锥体B的转速增大 C. 动点的向心加速度增大 D. 动点、的向心加速度大小之和减小 【答案】D 【解析】 【详解】AB．由于、靠钢带传动，所以 根据可知，钢带由右向左运动的过程中，半径减小，则线速度减小，即减小，根据可知，钢带由右向左运动的过程中，半径增大，则减小，即汽车在减速；锥体B的转速减小，故AB错误； C．根据可知，钢带由右向左运动的过程中，半径减小，则向心加速度减小，故C错误； D．的向心加速度为 则动点a、b的向心加速度大小之和为 由题意得是定值，钢带由右向左运动的过程中，半径减小，半径增大，所以减小，即动点、的向心加速度大小之和减小，故D正确。 故选D。 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。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 8. 机械设计中有许多精妙的设计。如图所示，小球沿着圆轨道做匀速圆周运动，物块穿在水平杆上，水平杆的延长线通过圆心，、通过连杆相连。下列说法正确的是（　　） A. 当垂直于时，物块的速度小于小球的速度 B. 当垂直于时，物块的速度大于小球的速度 C. 、间连杆长度越长，的运动范围越大 D. 物块的运动范围与、间连杆的长度无关 【答案】BD 【解析】 【详解】AB．当垂直于时，设ab与Ob夹角为θ，可知，即物块的速度大于小球的速度，A错误，B正确； CD．b的运动范围等于圆轨道的直径，与、间连杆长度无关，C错误，D正确。 故选BD。 9. 2025年10月16日，我国使用长征八号甲运载火箭成功将卫星互联网低轨12组卫星送入预定轨道。卫星发射过程中两个轨道如图所示。轨道1为圆轨道，轨道2为椭圆轨道，为近地点，为远地点，两轨道相切于点。已知卫星在轨道1上运行的周期为，卫星在、两点时的加速度大小之比为49∶1，下列说法正确的是（　　） A. 卫星沿轨道1运动至点时，需要减速才能进入轨道2 B. 卫星沿轨道2运行时，经过、两点时的速度大小之比为7∶1 C. 卫星沿轨道2运行时，由点到点所需的最短时间为 D. 若引力常量为，点到地心的距离为，则地球的质量为 【答案】BD 【解析】 【详解】A．卫星沿轨道1运动至点时，需要加速做离心运动才能进入轨道2，A错误； B．根据 可得 卫星在、两点时的加速度大小之比为49∶1，可知 根据开普勒第二定律可知，卫星沿轨道2运行时，经过、两点时的速度满足 可知，B正确； C．根据开普勒第三定律 可得 可知卫星沿轨道2运行时，由点到点所需的最短时间为，C错误； D．若引力常量为，点到地心的距离为，则根据 解得地球的质量为，D正确。 故选BD。 10. 充电技术的日益成熟，极大促进了电动汽车销量的增长。一辆电动汽车的质量为m，额定功率为P，该汽车由静止启动后做匀加速直线运动，汽车的速度大小为v时恰好达到其额定功率，之后汽车维持额定功率行驶，汽车匀速行驶时的速度大小为5v，汽车行驶过程中受到的阻力大小恒定。下列说法正确的是（　　） A. 电动汽车做匀加速直线运动的加速度大小为 B. 电动汽车做匀加速直线运动的加速度大小为 C. 电动汽车做匀加速直线运动的过程中克服阻力做的功为 D. 电动汽车做匀加速直线运动的过程中克服阻力做的功为 【答案】BC 【解析】 【详解】AB．汽车的速度大小为v时，有 汽车速度达到最大时，牵引力等于阻力，则有 根据牛顿第二定律可得 解得，故A错误，B正确； CD．电动汽车做匀加速直线运动的位移为 电动汽车做匀加速直线运动的过程中克服阻力做功为 联立解得，故C正确，D错误。 故选BC。 三、非选择题：本题共5小题，共54分。 11. “奋进”学习小组在“探究平抛运动的特点”实验中所用的实验装置如图甲所示。 （1）实验中小球从斜槽上不同位置由静止释放获得的两条轨迹如图乙所示，轨迹②对应的在斜槽上释放的位置相对________（填“较低”或“较高”）。 （2）某次实验中，实验小组的张同学记录了小球在运动过程中经过的、、三个位置，如图丙所示，图中每个正方形小格的边长为2.50 cm，取重力加速度大小，则该小球做平抛运动的初速度大小________，小球经过点时的速度大小________。（结果均保留三位有效数字）。 【答案】（1）较低 （2） ①. 1.00 ②. 1.25 【解析】 【小问1详解】 两条平抛的轨迹，取相同的竖直高度，根据，可知平抛的时间相同，在水平方向上有，图线①的水平位移长，其初速度较大，需要从较高的位置滚下，才能获得较大初速度，即轨迹②对应的在斜槽上释放的位置相对较低。 【小问2详解】 [1]由题知，每个正方形小格的边长为L=2.50cm，由图丙，可知A、B的竖直位移为L，B、C的竖直位移为2L，在竖直方向有 解得 又A、B与B、C的水平位移都为，则有 解得 [2]小球在B点的竖直分速度大小为 则小球在B点的速度大小为 12. 某同学学习过向心力后，设计了如图甲所示的装置探究向心力大小与速度的关系。拉力传感器A固定在铁架台的横杆下，光电门B固定在铁架台的底座上。用一段不可伸长的轻细线连接小钢球和拉力传感器，已知小钢球的直径为，小钢球静止时球心刚好与光电门在同一水平线上。将小钢球拉离最低点，使线张紧并与横杆垂直，由静止释放小钢球，小钢球经过最低点时，光电门记录下小钢球的挡光时间为，拉力传感器记录的拉力最大值为。改变小钢球释放点的高度，重复实验。 （1）小钢球经过最低点时的速度大小__________。（用题中涉及的物理量符号表示） （2）将小钢球经过最低点时的速度和数据输入计算机，用计算机绘制的图像如图乙所示，所得图像为直线，该直线与轴交点的纵坐标为，其延长线与轴交点的横坐标为。则本实验__________（填“能”或“不能”）说明向心力大小与速度的二次方成正比。 （3）进一步分析图乙可知，小钢球受到的重力大小为__________，若已知当地的重力加速度大小为，则小钢球与拉力传感器之间的细线长度为__________。（均用题中涉及的物理量符号表示） 【答案】（1） （2）能 （3） ①. ②. 【解析】 【小问1详解】 小钢球经过最低点时的速度大小 【小问2详解】 在最低点时，若满足向心力大小与速度的二次方成正比，则。因，则图像应该是在纵轴上有正截距，在横轴上有负截距的倾斜的直线，由题意可知，则本实验能说明向心力大小与速度的二次方成正比。 【小问3详解】 [1][2]根据，其中 即 由图像可知， 解得小钢球受到的重力大小为 小钢球与拉力传感器之间的细线长度为 13. 如图所示，地球赤道上空有一颗卫星，卫星对地球的最大张角。卫星绕地球的运动可近似看作匀速圆周运动，在时间内卫星与地球球心的连线转过的角度，已知地球的半径为，引力常量为，不考虑地球自转，求： （1）地球的质量； （2）地球表面重力加速度的大小。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 卫星的角速度 根据几何关系可知，卫星做匀速圆周运动的半径 设卫星的质量为，根据万有引力提供向心力有 解得 【小问2详解】 在忽略地球自转的情况下，质量为的物体在地球表面受到的重力大小近似等于该物体与地球间的万有引力大小，则有 解得 14. 如图甲所示，一质量的物块（可视为质点）放置在水平桌面上，在水平推力的作用下，物块从坐标原点由静止开始沿轴运动，与物块的位置坐标的关系如图乙所示。物块在处的桌面边缘点从桌面飞出，同时撤去，物块恰好从点无碰撞滑入竖直平面内的光滑圆弧轨道，然后从点进入与圆弧轨道相切的水平地面，最后恰好停在点。已知圆弧轨道的半径，圆弧对应的圆心角，物块与间的动摩擦因数，、两点间的距离。取重力加速度大小，不计空气阻力。求： （1）物块从点进入圆弧轨道时的速度大小； （2）物块与水平桌面间的动摩擦因数。 【答案】（1）4m/s （2）0.2 【解析】 【小问1详解】 物块从点运动到点，重力做功 物块从点运动到点，根据动能定理有 解得 【小问2详解】 根据题中图像可知，推力做功 将物块到达点时的速度沿水平方向和竖直方向分解，可知物块从点飞出时的速度大小 物块从点运动到点，根据动能定理有 解得 15. 雪地转椅是一种游乐项目，其中心传动装置带动转椅在雪地上滑动。如图甲、乙所示，传动装置有一高度可调的水平圆盘，可绕通过中心点的竖直轴匀速转动。圆盘边缘处固定连接一轻绳，轻绳另一端连接转椅（视为质点），转椅质量为20 kg。转椅运动稳定后，其角速度与圆盘角速度相等。转椅与雪地之间的动摩擦因数，取重力加速度大小，，，不计空气阻力。 （1）在图甲中，若圆盘在水平雪地上以角速度匀速转动，转椅运动稳定后在水平雪地上绕点做半径的匀速圆周运动，求转椅所受的合力大小； （2）在（1）的情况下，求轻绳上拉力的大小； （3）将圆盘升高，如图乙所示，转椅运动稳定后在水平雪地上绕点做半径的匀速圆周运动，此时轻绳与竖直方向的夹角，轻绳在水平雪地上的投影与的夹角也为，求此时圆盘的角速度。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 转椅做匀速圆周运动，所受合力提供向心力。 由向心力公式得 故转椅所受的合力大小为。 【小问2详解】 滑动摩擦力大小为 转椅匀速圆周运动时切向合力为零，轻绳拉力的切向分力与摩擦力平衡，径向分力提供向心力。 由力的合成关系得 故轻绳上拉力的大小为。 【小问3详解】 设轻绳拉力为，雪面对转椅的支持力为。 水平方向切向平衡得 其中为轻绳水平分力的切向分量，右侧为滑动摩擦力。 竖直方向平衡得 联立两式，代入、、得 径向由牛顿第二定律得 代入数据得 解得。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $