精品解析：甘肃白银市实验中学2025-2026学年高二下学期期末物理模拟试题

实验中学2025-2026学年第二学期期末模拟试题 高二物理 一、单选题（共28分） 1. 地球绕太阳做匀速圆周运动的轨道半径为，周期为，月球绕地球做匀速圆周运动的轨道半径为，周期为，地球表面的重力加速度为g，引力常量为G。下列说法正确的是（　　） A. 地球的质量可表示为 B. 地球的半径可表示为 C. 太阳与地球的质量之比为 D. 太阳与地球的质量之比为 2. 某同学根据自制的电动模型车模拟汽车在水平面上的启动过程，并且通过传感器，绘制了模型车从静止开始到获得最大速度过程中速度的倒数和牵引力F之间的关系图像（），如图所示。已知模型车的质量为2kg，它先做匀加速运动达到额定功率，然后保持功率不变做变加速运动直到最大速度，行驶过程中受到的阻力恒定，则下列说法正确的是（　　） A. 模型车牵引力的额定功率为6W B. 模型车受到的阻力大小为3N C. 模型车匀加速运动的时间为12s D. 模型车加速过程运动位移为9m 3. 把物体以一定速度水平抛出，不计空气阻力，g=10m/s2，那么在落地前的任一秒内 A. 物体的末速度大小一定等于初速度大小的10倍 B. 物体的末速度大小一定比初速度大10m/s C. 物体的位移比前一秒多10 m D. 物体下落的高度一定比前一秒多10m 4. 按照我国整个月球探测活动的计划，在第一步“绕月”工程圆满完成各项目标和科学探测任务后，第二步是“落月”工程，已在2013年以前完成。假设月球半径为R，月球表面的重力加速度为，飞船沿距月球表面高度为3R的圆形轨道Ⅰ运动，到达轨道的A点时点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达轨道的近月点B时再次点火进入月球近月轨道Ⅲ绕月球做圆周运动。下列判断不正确的是（　　） A. 飞船在轨道Ⅰ上的运行速率 B. 飞船在A点处点火变轨时，应向前喷气减速 C. 飞船从A到B运行的过程中机械能变大 D. 飞船在轨道Ⅲ绕月球运动一周所需的时间 5. 很多同学在刚学原子结构的时候，都曾把电子绕原子核的运转与各大行星绕太阳的运转进行过类比。若将原子核视为“中心天体恒星”，将绕其转动的各电子视为“行星”，各“行星”只受“恒星”真空中点电荷库仑力作用（）而绕其旋转，且满足经典力学规律。则在该“星系”中（　　） A. 该“星系”中各行星运行不满足 B. 虽然每个“行星”质量电量均相同，但轨道半径越大的“行星”运行线速度越小 C. 因为每个“行星”质量电量均相同，故不同轨道半径的“行星”运行线速度大小相同 D. 若铁原子“星系”中某“行星”轨道半径与铜原子“星系”中某“行星”轨道半径相同，则两“行星”运行周期相同 6. 如图所示，在固定的光滑水平杆上，质量为m的物体P用细线跨过光滑的定滑轮连接质量为3m的物体Q，用手托住Q使整个系统静止，此时轻绳刚好拉直，且，，，重力加速度为g。释放Q，让二者开始运动，则下列说法正确的是（ ） A. 当物体P运动到B处时，此时物体P速度最小，物体Q速度最大 B. 在物体P从A滑到B的过程中，物体P的机械能减小，物体Q的机械能增加 C. 物体P运动的最大速度为 D. 开始运动后，当物体P速度再次为零时，物体Q下降了 7. 如图所示，小球从O点的正上方离地h高处的P点以v1的速度水平抛出，同时在O点右方地面上S点以速度v2斜向左上方斜抛一小球，两小球恰在O、S连线的中点正上方相遇．若不计空气阻力，则两小球抛出后至相遇过程( ) A. 斜抛球水平速度分量比平抛球水平速度分量小 B. 两小球初速度大小关系为v1＝v2 C. 两小球速度对时间的变化率相同 D. 两小球相遇点一定在距离地面高度处 二、多选题（每小题5分，全部选对得5分，选对但不全对得3分，有选错的得0分，共15分） 8. 如图甲所示，轻杆的一端固定一小球（可视为质点），另一端套在光滑的水平轴O上，绕O点做竖直面内的圆周运动，小球运动到最高点时，杆与小球间弹力大小为F，小球在最高点的速度大小为v，图像如图乙所示，取重力加速度。下列说法正确的是（　　） A. 小球的质量为 B. 轻杆的长度为 C. 若小球通过最高点时的速度大小为，则小球受到杆的弹力大小为12.5N，方向竖直向下 D. 若小球恰好能做完整的圆周运动，则小球运动到最高点时的最小速度大小为2m/s 9. 我国发射的“天问一号”火星探测器于2021年2月中旬到达火星附近，通过制动减速被火星引力捕获，进入环绕火星的轨道飞行。探测器接近火星后，需经历如图所示的变轨过程，轨道Ⅰ为圆轨道，已知引力常量为G，则下列说法正确的是（　　） A. 探测器在轨道Ⅲ上时越靠近火星，线速度越小 B. 3个轨道中，探测器在轨道I运行时的周期最短 C. 探测器若从轨道Ⅱ变轨到轨道Ⅰ，需要在P点减速 D. 探测器在轨道Ⅰ上运动时的机械能等于在轨道Ⅱ运动时的机械能 10. 如图甲所示，光滑斜面的倾角为30°，一根轻质弹簧一端固定在斜面底端，另一端与滑块A相连，滑块B与A靠在一起（不粘连），两滑块的质量均为2m，两滑块静止于M点（不计滑块大小）。从零时刻起对滑块B施加一个恒力F，F平行于斜面且大小为mg，运动一段距离后A、B在N点分离，分离时B的速度，若将装置中两滑块的质量减小为m，将两滑块仍然压到M点由静止释放（其它条件不变），则下列说法正确的是（弹簧始终处于弹性限度内，弹簧的劲度系数为k，重力加速度大小为g）（　　） A. 两滑块分离的位置在N点的上方 B. 分离时B的速度为 C. 分离时B的速度为 D. 过程中B的机械能一直在增大 三、实验题（共15分） 11. 如图为某实验小组验证动能定理的实验装置图。 （1）下列说法正确的是___________； A．本实验需要将气垫导轨左侧垫高，平衡摩擦力 B．实验开始前，应将气垫导轨调至水平，且细绳平行于导轨 C．本实验需要砝码盘和砝码的总质量远小于滑块、遮光条和拉力传感器的总质量 D．两光电门之间的距离应适当大点 （2）若已知挡光条的宽度为d，经过光电门1和光电门2的时间分别为和，则滑块经过光电门1的速度大小为___________； （3）若拉力传感器的示数为F，两光电门间的距离为s，滑块、挡光条、拉力传感器的总质量为M，则验证动能定理的表达式为___________（用题中所给字母表示）； （4）某同学利用实验中的数据计算时发现，细绳拉力所做的功始终略大于滑块、挡光条、拉力传感器的总动能增量，原因可能是___________（写出一条即可）。 12. 如图（a）所示的装置叫阿特伍德机，是英国数学家和物理学家阿特伍德创制的一种著名力学实验装置，用来研究匀变速直线运动的规律。某同学对该装置加以改进后用来验证机械能守恒定律，如图（b）所示。实验时，该同学进行了如下步骤： a．将质量均为M（A的含挡光片）的重物用轻质细绳连接后，跨放在定滑轮上，处于静止状态，测量出A上挡光片中心到光电门中心的竖直距离h。 b．在B的下端挂上质量为m的物块C，让系统（重物A、B以及物块C）中的物体由静止开始运动，光电门记录挡光片挡光的时间为Δt。 c．测出挡光片的宽度d，计算重物运动的速度v。 d．利用实验数据验证机械能守恒定律。 （1）步骤c中，计算重物的速度v＝______（用实验中字母表示），利用这种方法测量的速度总是比挡光片中心通过光电门中心的实际速度______（选填“大”或“小”），为使v的测量值更加接近真实值，减小系统误差，可采用的合理的方法是______。 A．减小挡光片宽度d B．减小挡光片中心到光电门中心的竖直距离h C．将光电门记录挡光时间Δt的精度设置得更高些 D．将实验装置更换为纸带和打点计时器 （2）步骤d中，如果系统（重物A、B以及物块C）的机械能守恒，应满足的关系为______（已知当地重力加速度为g，用实验中字母表示）。 （3）某次实验分析数据发现，系统重力势能减少量小于系统动能增加量，造成这个结果的原因可能是______。 A．绳子、滑轮并非轻质而有一定质量 B．滑轮与绳子之间产生滑动摩擦 C．计算重力势能时g的取值比实际值偏大 D．挂物块C时不慎使B具有向上的初速度 四、解答题（共42分） 13. 如图所示，光滑的直角细杆AOB固定在竖直平面内，OA杆水平，OB杆竖直。两质量均为m的小球P、Q分别穿在OA、OB杆上，两球用一长为L的轻绳连接。两球在水平拉力下F作用下处于静止状态，绳与OB杆的夹角，P，Q可视为质点，重力加速度为g，，。 （1）求水平拉力F的大小； （2）现撤去拉力F，两球从静止开始运动。设OB杆足够长。 ①撤去拉力瞬间Q的加速度为，求此时P的加速度大小； ②求P刚到达O点时的速度大小v。 14. 如图，质量均为的物块、通过轻质弹簧相连，竖放在水平地面上，弹簧的劲度系数。、 的右侧竖立一固定光滑杆，物块穿在竖直杆上。一条不可伸长的轻绳绕过位于正上方的轻质定滑轮，一端连接，另一端连接。开始时物块与轻滑轮等高且间距，绳处于伸直状态但无张力。现将由静止释放，已知它恰好能使离开地面但不继续上升。(取 ) （1）求的质量； （2）若将换成质量为的，仍从上述初始位置由静止释放，则离开地面时 的速度是多大。 15. 如图所示为某传送装置的示意图，整个装置由三部分组成，中间是水平传送带，传送带顺时针匀速传动，其速度的大小v可以由驱动系统根据需要设定，其左侧为一倾斜直轨道，右侧为放置在光滑水平面上质量为M的滑板，倾斜直轨道末端及滑板上表面与传送带两端等高并平滑对接。一质量为m的物块从倾斜直轨道的顶端由静止释放，物块经过传送带后滑上滑板，滑板运动到D时与固定挡板碰撞粘连，此后物块滑离滑板。已知物块的质量，滑板的质量，倾斜直轨道顶端距离传送带平面的高度，传送带两轴心间距，滑板的长度，滑板右端到固定挡板D的左端的距离为，物块与倾斜直轨道的动摩擦因数满足（为斜直轨道的倾角），物块与传送带和滑板间的动摩擦因数分别为、，重力加速度的大小。 （1）若，求物块刚滑上传送带时的速度大小及通过传送带所需的时间； （2）求物块刚滑上右侧滑板时所能达到的最大动能和最小动能； （3）若，讨论物块从滑上滑板到离开滑板右端的过程中，克服摩擦力所做的功与的关系。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 实验中学2025-2026学年第二学期期末模拟试题 高二物理 一、单选题（共28分） 1. 地球绕太阳做匀速圆周运动的轨道半径为，周期为，月球绕地球做匀速圆周运动的轨道半径为，周期为，地球表面的重力加速度为g，引力常量为G。下列说法正确的是（　　） A. 地球的质量可表示为 B. 地球的半径可表示为 C. 太阳与地球的质量之比为 D. 太阳与地球的质量之比为 【答案】D 【解析】 【详解】A．地球表面的重力加速度为g，令地球半径为R，则有 解得 故A错误； B．月球绕地球做匀速圆周运动的轨道半径为，周期为，则有 结合上述解得 故B错误； CD．结合上述解得地球质量 地球绕太阳做匀速圆周运动的轨道半径为，周期为，则有 解得 结合上述解得 故C错误，D正确。 故选D。 2. 某同学根据自制的电动模型车模拟汽车在水平面上的启动过程，并且通过传感器，绘制了模型车从静止开始到获得最大速度过程中速度的倒数和牵引力F之间的关系图像（），如图所示。已知模型车的质量为2kg，它先做匀加速运动达到额定功率，然后保持功率不变做变加速运动直到最大速度，行驶过程中受到的阻力恒定，则下列说法正确的是（　　） A. 模型车牵引力的额定功率为6W B. 模型车受到的阻力大小为3N C. 模型车匀加速运动的时间为12s D. 模型车加速过程运动位移为9m 【答案】B 【解析】 【详解】A．根据 可得 结合图线的斜率可得 A错误； B．由图像可知，模型车的速度从增大到是恒定功率启动的过程，速度最大时合外力为零，即牵引力等于阻力，根据图像可知，在时速度达到最大值，因此有 B正确； C．由图像可知，模型车开始恒力作用下匀加速启动，根据牛顿第二定律可得，此阶段的加速度 解得 故匀加速运动的时间 C错误； D．根据上述分析，结合匀变速运动规律可得，匀加速阶段的位移 达到额定功率后，模型车做变加速运动，设其运动时间为，此阶段的位移为，根据动能定理则有 模型车加速过程运动位移 D错误。 故选B。 3. 把物体以一定速度水平抛出，不计空气阻力，g=10m/s2，那么在落地前的任一秒内 A. 物体的末速度大小一定等于初速度大小的10倍 B. 物体的末速度大小一定比初速度大10m/s C. 物体的位移比前一秒多10 m D. 物体下落的高度一定比前一秒多10m 【答案】D 【解析】 【详解】AB．设平抛运动的初速度为v0，运动的总时间为t，在落地前的任一秒内末速度为 v2= 初速度 v1= 由数学知识可知，物体的末速度大小不一定等于初速度大小的10倍，与时间有关．物体的末速度大小不一定比初速度大10m/s，也与时间有关．故AB错误； CD．物体竖直方向做自由落体运动，根据推论 △x=gT2=10m 即在落地前的任一秒内物体下落的高度一定比前一秒多10m．水平方向物体做匀速直线运动，在落地前的任一秒内水平位移等于前一秒内水平位移，将下落位移与水平位移合成后，物体的位移比前一秒之差不等于10m．故C错误，D正确． 故选D。 4. 按照我国整个月球探测活动的计划，在第一步“绕月”工程圆满完成各项目标和科学探测任务后，第二步是“落月”工程，已在2013年以前完成。假设月球半径为R，月球表面的重力加速度为，飞船沿距月球表面高度为3R的圆形轨道Ⅰ运动，到达轨道的A点时点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达轨道的近月点B时再次点火进入月球近月轨道Ⅲ绕月球做圆周运动。下列判断不正确的是（　　） A. 飞船在轨道Ⅰ上的运行速率 B. 飞船在A点处点火变轨时，应向前喷气减速 C. 飞船从A到B运行的过程中机械能变大 D. 飞船在轨道Ⅲ绕月球运动一周所需的时间 【答案】C 【解析】 【详解】A．飞船在轨道Ⅰ上，万有引力提供向心力 在月球表面，万有引力等于重力得 解得飞船在轨道Ⅰ上的运行速率 故A正确，不符合题意； B．在圆轨道I实施变轨成椭圆轨道II，需要在远月点做逐渐靠近圆心的运动，要实现这个运动必须万有引力大于飞船所需向心力，所以应给飞船减速，减小所需的向心力，故B正确，不符合题意； C．飞船从A到B运行的过程中只有万有引力做功，则飞船的机械能不变，故C错误，符合题意； D．飞船在近月轨道上运行，根据 解得 故D正确，不符合题意。 故选C。 5. 很多同学在刚学原子结构的时候，都曾把电子绕原子核的运转与各大行星绕太阳的运转进行过类比。若将原子核视为“中心天体恒星”，将绕其转动的各电子视为“行星”，各“行星”只受“恒星”真空中点电荷库仑力作用（）而绕其旋转，且满足经典力学规律。则在该“星系”中（　　） A. 该“星系”中各行星运行不满足 B. 虽然每个“行星”质量电量均相同，但轨道半径越大的“行星”运行线速度越小 C. 因为每个“行星”质量电量均相同，故不同轨道半径的“行星”运行线速度大小相同 D. 若铁原子“星系”中某“行星”轨道半径与铜原子“星系”中某“行星”轨道半径相同，则两“行星”运行周期相同 【答案】B 【解析】 【详解】A．各“行星”只受“恒星”真空中点电荷库仑力作用而绕其旋转，则有 所以该“星系”中各行星运行满足 A错误； BC．根据 解得 所以轨道半径越大的“行星”运行线速度越小，B正确，C错误； D．根据 解得 若铁原子“星系”中某“行星”轨道半径与铜原子“星系”中某“行星”轨道半径相同，铁原子“星系”与铜原子“星系”电量不同，所以两“行星”运行周期不同，D错误。 故选B。 6. 如图所示，在固定的光滑水平杆上，质量为m的物体P用细线跨过光滑的定滑轮连接质量为3m的物体Q，用手托住Q使整个系统静止，此时轻绳刚好拉直，且，，，重力加速度为g。释放Q，让二者开始运动，则下列说法正确的是（ ） A. 当物体P运动到B处时，此时物体P速度最小，物体Q速度最大 B. 在物体P从A滑到B的过程中，物体P的机械能减小，物体Q的机械能增加 C. 物体P运动的最大速度为 D. 开始运动后，当物体P速度再次为零时，物体Q下降了 【答案】C 【解析】 【详解】AB．当物体P滑到B点时，Q下降到最低点，此时Q的速度为零，物体P速度最大；在物体P从A滑到B的过程中，根据系统机械能守恒定律可知，物体Q的机械能减小，物体P的机械能增大，故AB错误； C．当P运动到B处时，P的速度最大，Q的速度为零，根据系统机械能守恒定律可得 解得P运动的最大速度为 故C正确； D．开始运动后，当P速度再次为零时，即P的机械能不变，则Q的机械能也不变，说明此时Q回到初始释放的位置，故D错误。 故选C。 7. 如图所示，小球从O点的正上方离地h高处的P点以v1的速度水平抛出，同时在O点右方地面上S点以速度v2斜向左上方斜抛一小球，两小球恰在O、S连线的中点正上方相遇．若不计空气阻力，则两小球抛出后至相遇过程( ) A. 斜抛球水平速度分量比平抛球水平速度分量小 B. 两小球初速度大小关系为v1＝v2 C. 两小球速度对时间的变化率相同 D. 两小球相遇点一定在距离地面高度处 【答案】C 【解析】 【详解】AB.由于两小球恰在O、S连线的中点正上方相遇，说明它们的水平位移大小相等，又由于运动的时间相同，所以它们在水平方向上的速度相同，即 v2cosθ＝v1 所以v2>v1，故A、B错误； C.两小球都只受到重力，都做匀变速运动，加速度是重力加速度相同，所以两小球速度对时间的变化率相同，故C正确； D.根据题意平抛的小球在竖直方向做自由落体运动，竖直方向： 斜抛运动竖直方向是竖直上抛运动，位移 两球相遇，所以 解得：相遇时离地面的高度 可见两球相遇高度与v2的数值和v2与水平方向的夹角θ有关，故D错误． 二、多选题（每小题5分，全部选对得5分，选对但不全对得3分，有选错的得0分，共15分） 8. 如图甲所示，轻杆的一端固定一小球（可视为质点），另一端套在光滑的水平轴O上，绕O点做竖直面内的圆周运动，小球运动到最高点时，杆与小球间弹力大小为F，小球在最高点的速度大小为v，图像如图乙所示，取重力加速度。下列说法正确的是（　　） A. 小球的质量为 B. 轻杆的长度为 C. 若小球通过最高点时的速度大小为，则小球受到杆的弹力大小为12.5N，方向竖直向下 D. 若小球恰好能做完整的圆周运动，则小球运动到最高点时的最小速度大小为2m/s 【答案】BC 【解析】 【详解】A．由图乙可知时 此时有 得小球的质量为，故A错误； B．由图乙可知时 此时向心力完全由重力提供，有 得轻杆的长度为，故B正确； D．若小球恰好能做完整的圆周运动，则小球运动到最高点时的速度为0，此时重力与轻杆对小球的弹力是一对平衡力，故D错误； C．因，所以小球以的速度通过最高点时，杆对小球有向下的拉力，根据牛顿第二定律有 可得小球受到杆的弹力大小为 方向竖直向下，故C正确。 故选BC。 9. 我国发射的“天问一号”火星探测器于2021年2月中旬到达火星附近，通过制动减速被火星引力捕获，进入环绕火星的轨道飞行。探测器接近火星后，需经历如图所示的变轨过程，轨道Ⅰ为圆轨道，已知引力常量为G，则下列说法正确的是（　　） A. 探测器在轨道Ⅲ上时越靠近火星，线速度越小 B. 3个轨道中，探测器在轨道I运行时的周期最短 C. 探测器若从轨道Ⅱ变轨到轨道Ⅰ，需要在P点减速 D. 探测器在轨道Ⅰ上运动时的机械能等于在轨道Ⅱ运动时的机械能 【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】A．由开普勒第二定律可知，离中心天体越近，探测器速度越大，选项A错误； B．由开普勒第三定律可知，轨道半径越小，探测器周期越小，选项B正确； C．探测器从轨道Ⅱ变轨到轨道Ⅰ做近心运动，需要在P点减速，选项C正确； D．探测器在一个轨道上运动时，机械能守恒。探测器在轨道Ⅱ时运动到P点的速度大于在轨道I时运动到P点的速度，即在轨道Ⅱ时运动到P点动能较大，但二者引力势能相等，即探测器在轨道Ⅱ的机械能大于在轨道Ⅰ的机械能，选项D错误。 故选BC。 10. 如图甲所示，光滑斜面的倾角为30°，一根轻质弹簧一端固定在斜面底端，另一端与滑块A相连，滑块B与A靠在一起（不粘连），两滑块的质量均为2m，两滑块静止于M点（不计滑块大小）。从零时刻起对滑块B施加一个恒力F，F平行于斜面且大小为mg，运动一段距离后A、B在N点分离，分离时B的速度，若将装置中两滑块的质量减小为m，将两滑块仍然压到M点由静止释放（其它条件不变），则下列说法正确的是（弹簧始终处于弹性限度内，弹簧的劲度系数为k，重力加速度大小为g）（　　） A. 两滑块分离的位置在N点的上方 B. 分离时B的速度为 C. 分离时B的速度为 D. 过程中B的机械能一直在增大 【答案】BD 【解析】 【详解】A．第一次分离时，AB的加速度和速度均相同，此时B的加速度为 则A的加速度也为零，说明弹簧弹力 第二次分离时，AB的加速度和速度均相同，此时B的加速度为 对A，根据牛顿第二定律 解得 说明此时分离点仍然是N点，故A错误； BC．初始静止时 解得 第一次分离时，弹簧形变量 弹簧弹性势能减小量 重力势能增加量 拉力做功 根据能量守恒 解得 第二次分离时，分离点与第一次相同，则弹簧弹性势能减小量不变，拉力做功不变，重力势能增加量为 根据能量守恒 解得 故B正确，C错误； D．过程中，除重力外，有拉力和A的支持力对B做正功，故B的机械能一直增大，故D正确。 故选BD。 三、实验题（共15分） 11. 如图为某实验小组验证动能定理的实验装置图。 （1）下列说法正确的是___________； A．本实验需要将气垫导轨左侧垫高，平衡摩擦力 B．实验开始前，应将气垫导轨调至水平，且细绳平行于导轨 C．本实验需要砝码盘和砝码的总质量远小于滑块、遮光条和拉力传感器的总质量 D．两光电门之间的距离应适当大点 （2）若已知挡光条的宽度为d，经过光电门1和光电门2的时间分别为和，则滑块经过光电门1的速度大小为___________； （3）若拉力传感器的示数为F，两光电门间的距离为s，滑块、挡光条、拉力传感器的总质量为M，则验证动能定理的表达式为___________（用题中所给字母表示）； （4）某同学利用实验中的数据计算时发现，细绳拉力所做的功始终略大于滑块、挡光条、拉力传感器的总动能增量，原因可能是___________（写出一条即可）。 【答案】 ①. BD ②. ③. ④. 物块克服阻力做功或气垫导轨未完全调节至水平 【解析】 【分析】 【详解】(1)[1]AB．本实验使用的是气垫导轨，所以不需要一端垫高，需要调水平。A错误，B正确； C．本实验使用拉力传感器测量拉力，所以不需要砝码盘和砝码的总质量远小于滑块、遮光条和拉力传感器的总质量。C错误； D．为了让滑块速度变化量大，应让两光电门之间的距离应适当大点。D正确。 故选BD。 (2)[2]根据速度公式得 (3)[3]验证动能定理的表达式为 (4)[4]可能的原因是物块克服阻力做功或气垫导轨未完全调节至水平。 12. 如图（a）所示的装置叫阿特伍德机，是英国数学家和物理学家阿特伍德创制的一种著名力学实验装置，用来研究匀变速直线运动的规律。某同学对该装置加以改进后用来验证机械能守恒定律，如图（b）所示。实验时，该同学进行了如下步骤： a．将质量均为M（A的含挡光片）的重物用轻质细绳连接后，跨放在定滑轮上，处于静止状态，测量出A上挡光片中心到光电门中心的竖直距离h。 b．在B的下端挂上质量为m的物块C，让系统（重物A、B以及物块C）中的物体由静止开始运动，光电门记录挡光片挡光的时间为Δt。 c．测出挡光片的宽度d，计算重物运动的速度v。 d．利用实验数据验证机械能守恒定律。 （1）步骤c中，计算重物的速度v＝______（用实验中字母表示），利用这种方法测量的速度总是比挡光片中心通过光电门中心的实际速度______（选填“大”或“小”），为使v的测量值更加接近真实值，减小系统误差，可采用的合理的方法是______。 A．减小挡光片宽度d B．减小挡光片中心到光电门中心的竖直距离h C．将光电门记录挡光时间Δt的精度设置得更高些 D．将实验装置更换为纸带和打点计时器 （2）步骤d中，如果系统（重物A、B以及物块C）的机械能守恒，应满足的关系为______（已知当地重力加速度为g，用实验中字母表示）。 （3）某次实验分析数据发现，系统重力势能减少量小于系统动能增加量，造成这个结果的原因可能是______。 A．绳子、滑轮并非轻质而有一定质量 B．滑轮与绳子之间产生滑动摩擦 C．计算重力势能时g的取值比实际值偏大 D．挂物块C时不慎使B具有向上的初速度 【答案】 ①. ②. 小 ③. A ④. mgh＝（m＋2M） ⑤. D 【解析】 【分析】 【详解】（1）[1]根据步骤c中，则可得系统的末速度为 [2][3]挡光片中心通过光电门中心的实际速度为中间位移的瞬时速度，而用这种方法测出来的速度是平均速度，所以比实际速度要小；所以为让平均速度越接近瞬时速度，即通过光电门的时间要短，所以可采用的最合理的方法是减小挡光片宽度d，故A正确，BCD错误。 故选A。 （2）[4]系统重力势能的减小量 系统动能的增加量为 若系统机械能守恒，则有 mgh= （3）[5]A．绳子、滑轮并非轻质而有一定质量，会导致系统重力势能减小量大于系统动能增加量，故A错误，不符合题意； B．轮与绳子之间产生滑动摩擦，会导致系统重力势能减小量大于系统动能增加量，故B错误，不符合题意； C．计算重力势能错误地将g的数值取做10m/s2，会导致系统重力势能减小量大于系统动能增加量，故C错误，不符合题意； D．挂物块C时不慎使B具有向上的初速度，使得BC下落的高度比静止时下落的高度更高，则A通过光电门的速度更大，故会导致系统重力势能减小量小于系统动能增加量，故D正确，符合题意。 故选D。 四、解答题（共42分） 13. 如图所示，光滑的直角细杆AOB固定在竖直平面内，OA杆水平，OB杆竖直。两质量均为m的小球P、Q分别穿在OA、OB杆上，两球用一长为L的轻绳连接。两球在水平拉力下F作用下处于静止状态，绳与OB杆的夹角，P，Q可视为质点，重力加速度为g，，。 （1）求水平拉力F的大小； （2）现撤去拉力F，两球从静止开始运动。设OB杆足够长。 ①撤去拉力瞬间Q的加速度为，求此时P的加速度大小； ②求P刚到达O点时的速度大小v。 【答案】（1）；（2）①，；② 【解析】 【详解】（1）两球在水平拉力下F作用下处于静止状态，以Q为对象，根据受力平衡可得 以P为对象，根据受力平衡可得 联立解得 （2）①撤去拉力F，设撤去拉力瞬间绳子拉力为，以Q为对象，根据牛顿第二定律可得 以P为对象，根据牛顿第二定律可得 又两球沿绳子方向的加速度相等，则有 联立解得 ， ②当P刚到达O点时，Q的速度刚好为0，根据系统机械能守恒可得 解得P刚到达O点时的速度大小为 14. 如图，质量均为的物块、通过轻质弹簧相连，竖放在水平地面上，弹簧的劲度系数。、 的右侧竖立一固定光滑杆，物块穿在竖直杆上。一条不可伸长的轻绳绕过位于正上方的轻质定滑轮，一端连接，另一端连接。开始时物块与轻滑轮等高且间距，绳处于伸直状态但无张力。现将由静止释放，已知它恰好能使离开地面但不继续上升。(取 ) （1）求的质量； （2）若将换成质量为的，仍从上述初始位置由静止释放，则离开地面时 的速度是多大。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）开始时对A受力分析可得 解得弹簧压缩量为 最终恰好能使B离开地面但不继续上升，说明B此时与地面之间无弹力，且整个系统中每个物体的速度均为零，对B受力分析可得 解得弹簧伸长量为 此时PC间绳子的长度为 则C下降的高度为 因为始末两个状态弹簧的形变量相等，因此弹性势能相等，由能量守恒定律可得 解得 （2）将C换成D后，由能量守恒可得 且速度关系为 联立解得 15. 如图所示为某传送装置的示意图，整个装置由三部分组成，中间是水平传送带，传送带顺时针匀速传动，其速度的大小v可以由驱动系统根据需要设定，其左侧为一倾斜直轨道，右侧为放置在光滑水平面上质量为M的滑板，倾斜直轨道末端及滑板上表面与传送带两端等高并平滑对接。一质量为m的物块从倾斜直轨道的顶端由静止释放，物块经过传送带后滑上滑板，滑板运动到D时与固定挡板碰撞粘连，此后物块滑离滑板。已知物块的质量，滑板的质量，倾斜直轨道顶端距离传送带平面的高度，传送带两轴心间距，滑板的长度，滑板右端到固定挡板D的左端的距离为，物块与倾斜直轨道的动摩擦因数满足（为斜直轨道的倾角），物块与传送带和滑板间的动摩擦因数分别为、，重力加速度的大小。 （1）若，求物块刚滑上传送带时的速度大小及通过传送带所需的时间； （2）求物块刚滑上右侧滑板时所能达到的最大动能和最小动能； （3）若，讨论物块从滑上滑板到离开滑板右端的过程中，克服摩擦力所做的功与的关系。 【答案】（1）5m/s，2.5s；（2），，；（3）见解析 【解析】 【详解】（1）对物块，在A到B的运动过程应用动能定理得 解得 若传送带速度，则 代入数据解得 这段时间 随后在传送带上匀速运动的时间 解得 物块通过传送带所需的时间 （2）a、当传送带静止或速度较小时，物块在传送带上一直做减速运动，物块克服摩擦力所做的功最多，即物块刚滑上滑板时的动能最小，最小动能设为，由动能定理得 解得 b、当传送带的速度较大时，物块在传送带上一直做匀加速运动，摩擦力对物块所做的功最多，即物块刚滑上滑板时的动能最大，最大动能设为，由动能定理得 解得 （3）由（2）问可知，故当v=6m/s时，物块先匀加速再匀速，刚滑上滑板时的速度大小v=6m/s，设若滑板与挡板间距足够长，滑板碰挡板前物块与滑板能共速 经过t时间共速 解得 共速的速度 对物块，由动能定理得 解得 对滑板，由动能定理得 解得 物块相对滑板的位移 到共速这个过程中克服摩擦力做的功 滑板和挡板碰撞后木块滑落克服摩擦力做功 若，则当滑板与挡板相碰时物块尚未共速，这种情况下物块的对地位移为 克服摩擦力做的功 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $