精品解析：山东省泰安市新泰一中北校2024-2025学年高一下学期期中考试物理试卷

山东省泰安市新泰一中北校2024-2025学年高一下学期期中考试物理试卷 一、单选题（每题3分，共24分） 1. 如图所示，下列关于机械能是否守恒的判断错误的是（　　） A. 甲图中，弹簧压缩的过程中，物体A机械能不守恒 B. 乙图中，物体B在大小等于摩擦力的拉力作用下沿斜面下滑时，机械能不守恒 C. 丙图中，不计任何阻力时，A加速下落，B加速上升的过程中，A、B机械能守恒 D. 丁图中，小球由水平位置A处由静止释放，运动到B处的过程中，机械能守恒 2. 2020年7月23日12时41分，长征五号遥四运载火箭托举着中国首次火星探测任务“天问一号”探测器，在中国文昌航天发射场点火升空。靠近火星时需要通过变轨过程逐渐靠近火星，轨道Ⅰ是贴近火星表面的圆轨道，其轨道半径为R，在此轨道上的运行周期为T。已知引力常量为G，则下列说法正确的是（　　） A. “天问一号”的发射速度必须大于第三宇宙速度 B. “天问一号”在轨道Ⅱ上的机械能小于在轨道Ⅰ上的机械能 C. “天问一号”在P点从轨道Ⅱ变轨到轨道Ⅰ，需要推进器在P点向后喷气 D. 若已知P、Q两点间的距离为L，则“天问一号”在轨道II上的周期为 3. 如图所示三颗赤道上空的通信卫星就能实现环赤道全球通信，已知三颗卫星离地高度均为h，地球的半径为R，地球静止卫星离地面高度为6R，地球表面重力加速度为g，引力常量为G，下列说法正确的是（ ） A. 三颗通信卫星受到地球的万有引力大小相等 B. 能实现全球通信时，卫星离地高度 C. 其中一颗质量为m的通信卫星动能为 D. 通信卫星和地球自转周期之比为 4. 假设人类登上火星后，在火星上进行了如下实验，在固定的竖直光滑圆轨道内部，一小球恰好能做完整的圆周运动，小球在最高点的速度为v，轨道半径为r．若已知火星的半径为R，引力常量为G，则火星质量为 A. B. C. D. 5. 一小物块从足够长的固定斜面底端以沿着斜面的初速度冲上斜面，已知小物块与斜面之间的摩擦力大小恒定。若小物块到斜面底端的距离为s，则小物块沿着斜面向上、向下运动过程中的动能随着s变化的图像，正确的是（　　） A. B. C. D. 6. 质量为1kg的木箱在拉力作用下竖直向上运动的图像如图所示。已知重力加速度为，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A. 0~2s内，拉力对木箱做的功为50J B. 2~4s内，重力势能减少60J C. 4~8s内，拉力的平均功率为0 D. 0~8s内，拉力的最大瞬时功率为46W 7. 如图所示，杂技表演时，两根长度均为l的不可伸长轻绳一端系在杂技演员的腰间（图中点A），另一端分别系在竖直杆上的B点和C点，随着杆转动，杂技演员也在空中转动，同时表演各种惊险动作。已知，杂技演员的质量为m，重力加速度大小为g，不计空气阻力，下列判断正确的是（ ） A. 角速度大小为时，绳的拉力大小为 B. 角速度大小为时，绳的拉力大小为 C. 角速度大小为时，绳的拉力大小为 D. 角速度大小为时，绳的拉力大小为 8. 利用射电望远镜（FAST）观测到一颗与地球相似的X星球，观测发现X星球有一颗近地卫星，当地球的近地卫星转了3圈时，X星球的近地卫星才转了一圈，X星球的半径约为地球半径的，设地球和X星球的密度、表面的重力加速度分别用ρ1、ρ2、g1、g2表示。则下列说法正确的是（　　） A. 地球和X星球的密度之比ρ1：ρ2=1：9 B. 地球和X星球表面的重力加速度之比g1：g2=27：1 C. 分别在地球和X星球表面相同高度处以相同的速度平抛一个物体，X星球上的物体落地较早 D. X星球的自转角速度增加到（R1为地球半径）时，会发生解体 二、多选题（每题4分，共16分） 9. 如图所示,小球在竖直放置的光滑圆形管道内做圆周运动,管道内侧壁半径为R,小球半径为r,小球直径略小于管道内径．则下列说法中正确的是( ) A. 小球若恰能通过管道的最高点，则此时内外侧管壁对小球均无作用力 B. 小球若恰能通过与圆心等高点，则此时内外侧管壁对小球均无作用力 C. 小球在与圆心等高的水平线ab以下的管道中运动时，内侧管壁对小球一定无作用力 D. 小球在与圆心等高的水平线ab以上的管道中运动时，外侧管壁对小球一定有作用力 10. 如图所示，长木板A放在光滑的水平面上，可视为质点的小物体B以水平速度滑上原来静止的长木板A的上表面，由于A、B间存在摩擦，A、B速度随时间变化的情况如图乙所示，取，则下列说法正确的是（　　） A. 木板A与物体B质量相等 B. 若木板A、物体B质量已知，可以求得热量Q C. 小物体B相对长木板A滑行的距离1m D. A对B做的功与B对A做的功大小相等 11. 拉格朗日点指的是在太空中类似于“地一月”或“日一地”的天体系统中的某些特殊位置，在该位置处的物体由两个天体引力之和提供其圆周运动所需要的向心力，使该物体与该天体系统处于相对静止状态，即具有相同的角速度。如图所示是“地一月”天体系统，在月球外侧、距离月球球心的距离为s的地月连线上存在一个拉格朗日点，发射一颗质量为m的人造卫星至该点跟着月球一起绕地球转动。已知地球的半径为R，地球表面重力加速度为g，地月球心之间的距离为r，地球自转周期为，月球的公转周期为，则由以上数据可以算出（　　） A. 地球的密度为 B. 拉格朗日点卫星的线速度比月球的线速度小 C. 拉格朗日点卫星的向心加速度比月球的向心加速度大 D. 月球对该卫星的引力为 12. 如图所示，长度为 L 的轻杆可绕O 点在竖直平面内无摩擦转动，一端固定在光滑转轴O 点，三个质量均为 m 的小球固定在轻杆上，小球1到O点距离、小球2 到小球1距离与小球3 到小球2距离相等，小球3 在轻杆的另一端。重力加速度为g，把轻杆自水平位置由静止释放，至轻杆转到竖直位置的过程中，忽略空气阻力，小球大小不计，下列说法正确的是（　　） A. 轻杆对小球1做正功 B. 轻杆对小球 2 做功为 C. 轻杆在竖直位置时，轻杆对小球3 作用力为 D. 轻杆在竖直位置时，轻杆对小球 3 作用力为 三、实验题（13题8分，14题8分） 13. 晓宇同学利用如图所示的装置探究向心力与质量、角速度以及半径的关系，实验时，将钢球放在两侧横臂的挡板处，转动手柄，钢球对挡板的压力大小可以通过左右两个标尺露出的等分格来表示． （1）在探究向心力与角速度的关系时，应选用质量相同的钢球，且左侧的小球应放在___________（选填“A”或“B”）位置，变速塔轮1、变速塔轮2处圆盘的半径___________（选填“相同”或“不同”）． （2）下面与本实验的实验思想相同的是___________． A. 研究匀变速直线运动规律的实验 B. 验证平行四边形定则 C. 探究加速度与力、质量的关系 D. 描绘平抛运动的轨迹 （3）某次实验时，若将皮带套在两个半径相同的变速塔轮上，左侧的钢球放在A位置，若左右露出的标尺格数分别为2格、8格，则左右两侧小球的质量之比为___________；若实验时钢球的质量相等，左侧的钢球放在A位置，若将皮带套在两个半径不同的变速塔轮上，若左右露出的标尺格数分别为2格、8格，则左右两侧变速塔轮的半径之比为___________． 14. 在《验证机械能守恒定律》实验中，两实验小组同学分别采用了如图甲和乙所示的装置，采用两种不同的实验方案进行实验，设重力加速度为g。 （1）在甲图中，下落物体应选择密度_______（选填“大”或“小”）的重物；在乙图中，两个重物的质量关系是_______（选填“>”、“＝”或“<”）； （2）采用图乙的方案进行实验，除图中的器材外，还需要的实验器材有交流电源、刻度尺和_______； （3）某次实验所打纸带如图所示，O为第一个点，A、B、C、D点到O点的距离已标出，打点时间间隔为0.02s，则记录C点时，重物的速度_______m/s；（结果保留三位有效数字） （4）从减少实验误差的角度看，比较两种实验方案，你认为_______更合理（选填“甲”或“乙”)。 四、解答题（15题8分，16题8分，17题12分，18题16分） 15. 如图所示是一个建筑工地经常使用的夯土机的简化模型。铁球的质量为m（可视为质点），铁砧的质量为，连接铁球和铁砧的杆长为L，其质量不计。电动机带动铁球绕着水平转轴O以某一角速度匀速转动，且球经过最高点时铁砧恰好对地没有压力，重力加速度为g，重力加速度为g，求： （1）角速度ω的大小； （2）铁球经过最低点时铁砧对地面的压力大小。 16. a、b两颗卫星均在赤道正上方绕地球做匀速圆周运动，a为近地卫星，b卫星离地面高度为3R，已知地球半径为R，表面的重力加速度为g，试求： ①a、b两颗卫星周期分别是多少? ②若某时刻两卫星正好同时通过赤道同一点的正上方，则至少经过多长时间两卫星相距最远? 17. 如图所示，绷紧的传送带与水平面的夹角间距，传送带在电动机的带动下以的恒定速率顺时针运转。现将一质量的物体（可看作质点）无初速度地放在点，已知物体与传送带间的动摩擦因数，重力加速度取，在传送带将物体从点传送到点的过程中，求： （1）传送带对物体做的功； （2）为传送物体，电动机需额外做多少功？ 18. 小明同学为测试某玩具赛车（可看作质点）的性能，设计了如图所示的轨道模型。粗糙的水平轨道与光滑的倾斜轨道平滑连接于B点和E点，光滑竖直圆形轨道与倾斜轨道相切于C点。间有一固定在F点的轻弹簧，自然伸长到轨道上的G点。已知赛车的质量，倾斜轨道与水平方向夹角，圆形轨道的半径，赛车在两水平轨道上运动时受到的阻力等于重力的0.6倍，弹簧的劲度系数，g取。现让赛车从A点以的额定功率由静止开始启动，时到达B点，立即关闭发动机，赛车沿倾斜轨道继续运动，恰好能通过圆形轨道的最高点，之后继续沿着倾斜轨道到达水平轨道（）。求： （1）赛车经过C点时的速度大小（结果可保留根号）； （2）赛车经过圆形轨道上C点时对轨道的压力大小； （3）水平轨道间的距离； （4）赛车最终静止的位置与E点的距离（弹簧的弹性势能与弹簧形变量x之间的关系为）。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 山东省泰安市新泰一中北校2024-2025学年高一下学期期中考试物理试卷 一、单选题（每题3分，共24分） 1. 如图所示，下列关于机械能是否守恒的判断错误的是（　　） A. 甲图中，弹簧压缩的过程中，物体A机械能不守恒 B. 乙图中，物体B在大小等于摩擦力的拉力作用下沿斜面下滑时，机械能不守恒 C. 丙图中，不计任何阻力时，A加速下落，B加速上升的过程中，A、B机械能守恒 D. 丁图中，小球由水平位置A处由静止释放，运动到B处的过程中，机械能守恒 【答案】B 【解析】 【详解】A．甲图中，弹簧压缩的过程中，弹簧对物体A做功，物体A机械能不守恒，故A正确； B．乙图中，物体B在大小等于摩擦力的拉力作用下沿斜面下滑时，拉力与摩擦力做功的代数和为零，物体B的机械能守恒，故B错误； C．丙图中，不计任何阻力时，A加速下落，B加速上升的过程中，对于A、B的系统来说，只有重力做功，A、B机械能守恒，故C正确； D．丁图中，小球由水平位置A处由静止释放，运动到B处的过程中，拉力不做功，只有重力做功，机械能守恒，故D正确。 此题选择不正确的，故选B。 2. 2020年7月23日12时41分，长征五号遥四运载火箭托举着中国首次火星探测任务“天问一号”探测器，在中国文昌航天发射场点火升空。靠近火星时需要通过变轨过程逐渐靠近火星，轨道Ⅰ是贴近火星表面的圆轨道，其轨道半径为R，在此轨道上的运行周期为T。已知引力常量为G，则下列说法正确的是（　　） A. “天问一号”的发射速度必须大于第三宇宙速度 B. “天问一号”在轨道Ⅱ上的机械能小于在轨道Ⅰ上的机械能 C. “天问一号”在P点从轨道Ⅱ变轨到轨道Ⅰ，需要推进器在P点向后喷气 D. 若已知P、Q两点间的距离为L，则“天问一号”在轨道II上的周期为 【答案】D 【解析】 【详解】A．由于火星在太阳系内，因此“天问一号”的发射速度必须大于第二宇宙速度，A错误； B．“天问一号”运动到P点时，在轨道Ⅱ上的运动速度大于在轨道I上的运行速度，因此在轨道II上的机械能大于在轨道Ⅰ上的机械能，B错误； C．“天问一号”在P点从轨道Ⅱ变轨到轨道Ⅰ，需要推进器在P点向前喷气，做减速运动，C错误； D．根据开普勒第三定律可知 因此在II上的运动周期 D正确。 故选D。 3. 如图所示三颗赤道上空的通信卫星就能实现环赤道全球通信，已知三颗卫星离地高度均为h，地球的半径为R，地球静止卫星离地面高度为6R，地球表面重力加速度为g，引力常量为G，下列说法正确的是（ ） A. 三颗通信卫星受到地球的万有引力大小相等 B. 能实现全球通信时，卫星离地高度 C. 其中一颗质量为m的通信卫星动能为 D. 通信卫星和地球自转周期之比为 【答案】C 【解析】 【详解】A．通信卫星受到的万有引力 三颗通信卫星的质量未知，所以万有引力大小不一定相等，故A错误； B．三颗通信卫星若要全覆盖，则其如图所示 由几何关系可知 解得通信卫星高度至少 能实现全球通信时，卫星离地高度 故B错误； C．对卫星 在地球表面 其动能为 故C正确； D．由开普勒第三定律可得，通信卫星和静止卫星周期之比为 静止卫星与地球自转周期相等，解得通信卫星和地球自转周期之比为 故D错误。 故选C。 4. 假设人类登上火星后，在火星上进行了如下实验，在固定的竖直光滑圆轨道内部，一小球恰好能做完整的圆周运动，小球在最高点的速度为v，轨道半径为r．若已知火星的半径为R，引力常量为G，则火星质量为 A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】设小球的质量为m，火星的质量为M，因小球在最高点恰好完成圆周运动，设最高点时小球速度为v，由牛顿第二定律得：mg，解得g；对于任一月球表面的物体m′，万有引力等于其重力，即：m′g，联立以上式子得，M ，故A正确，BCD错误． 5. 一小物块从足够长的固定斜面底端以沿着斜面的初速度冲上斜面，已知小物块与斜面之间的摩擦力大小恒定。若小物块到斜面底端的距离为s，则小物块沿着斜面向上、向下运动过程中的动能随着s变化的图像，正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】设斜面倾角为，上升过程中，根据动能定理得 整理可得 设物块与斜面底端的最大距离为，下降过程中根据动能定理得 可知下降过程中的图象斜率小于上生过程中图象的斜率，都随着变大而减小，由于摩擦力一直做负功，所以当小物块落到斜面底端时的动能小于最初的动能，故B正确，ACD错误。 故选B。 6. 质量为1kg的木箱在拉力作用下竖直向上运动的图像如图所示。已知重力加速度为，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A. 0~2s内，拉力对木箱做的功为50J B. 2~4s内，重力势能减少60J C. 4~8s内，拉力的平均功率为0 D. 0~8s内，拉力的最大瞬时功率为46W 【答案】D 【解析】 【详解】A．0~2s内，木箱的位移为 由动能定理得 解得 拉力对木箱做的功为 故A错误； B．2~4s内，木箱在向上运动，重力势能是增加。故B错误； C．4~8s内，木箱做匀速直线运动，拉力等于重力，拉力的平均功率不为0。故C错误； D．0~8s内，拉力的最大瞬时功率为 故D正确。 故选D。 7. 如图所示，杂技表演时，两根长度均为l的不可伸长轻绳一端系在杂技演员的腰间（图中点A），另一端分别系在竖直杆上的B点和C点，随着杆转动，杂技演员也在空中转动，同时表演各种惊险动作。已知，杂技演员的质量为m，重力加速度大小为g，不计空气阻力，下列判断正确的是（ ） A. 角速度大小为时，绳的拉力大小为 B. 角速度大小为时，绳 的拉力大小为 C. 角速度大小为时，绳 的拉力大小为 D. 角速度大小为时，绳的拉力大小为 【答案】B 【解析】 【详解】假设绳AC有张力，对人进行受力分析如图所示 利用正交分解在竖直方向可得 在水平方向列动力学方程可得 联立方程可得 由上式可知： 当时，，绳AC松弛，故A错误； 当时，，故B正确； 当时，，故C错误； 当时，，故D错误。 故选B。 8. 利用射电望远镜（FAST）观测到一颗与地球相似的X星球，观测发现X星球有一颗近地卫星，当地球的近地卫星转了3圈时，X星球的近地卫星才转了一圈，X星球的半径约为地球半径的，设地球和X星球的密度、表面的重力加速度分别用ρ1、ρ2、g1、g2表示。则下列说法正确的是（　　） A. 地球和X星球的密度之比ρ1：ρ2=1：9 B. 地球和X星球表面的重力加速度之比g1：g2=27：1 C. 分别在地球和X星球表面相同高度处以相同的速度平抛一个物体，X星球上的物体落地较早 D. X星球的自转角速度增加到（R1为地球半径）时，会发生解体 【答案】B 【解析】 【详解】A．由题意可知 ， 对于近地卫星，在星球表面有 星球的体积为 星球的密度为 故地球和X星球的密度之比 故A错误； B．对于近地卫星，在星球表面有 地球和X星球表面的重力加速度之比 故B正确； C．小球做平抛运动 物体落地的时间为 X星球的重力加速度小，物体落地的时间较长，X星球上的物体落地较晚，故C错误； D．设X星球最外端的一物体质量为，当角速度为时，该物体将要离开X星球，即 解得 故D错误。 故选B。 二、多选题（每题4分，共16分） 9. 如图所示,小球在竖直放置的光滑圆形管道内做圆周运动,管道内侧壁半径为R,小球半径为r,小球直径略小于管道内径．则下列说法中正确的是( ) A. 小球若恰能通过管道的最高点，则此时内外侧管壁对小球均无作用力 B. 小球若恰能通过与圆心等高点，则此时内外侧管壁对小球均无作用力 C. 小球在与圆心等高的水平线ab以下的管道中运动时，内侧管壁对小球一定无作用力 D. 小球在与圆心等高的水平线ab以上的管道中运动时，外侧管壁对小球一定有作用力 【答案】BC 【解析】 【详解】A．在圆形管道的最高点时，内壁可以给小球沿半径向外的支持力，小球通过最高点的最小速度为零；则小球恰能通过管道的最高点时，内侧管壁对小球有支持力．故A项错误． B．小球恰能过圆心等高点时，小球在圆心等高处的速度为零，小球在圆心等高处没有向心加速度，则小球在圆心等高处只受重力，此时内外侧管壁对小球均无作用力．故B项正确． C．小球在与圆心等高的水平线ab以下的管道中运动时，竖直向下的重力沿半径方向的分力沿半径向外，小球所需的向心力是沿半径向圆心的，所以小球一定受到外侧管壁指向圆心的作用力，内侧管壁对小球一定无作用力．故C项正确． D．小球在与圆心等高的水平线ab以上的管道中运动时，竖直向下的重力沿半径方向的分力沿半径向圆心，小球所需的向心力也是沿半径向圆心的；若小球的速度较小，重力沿半径方向上的分力大于或等于小球做圆周运动所需的向心力，外侧管壁对小球就没有作用力．故D项错误． 10. 如图所示，长木板A放在光滑的水平面上，可视为质点的小物体B以水平速度滑上原来静止的长木板A的上表面，由于A、B间存在摩擦，A、B速度随时间变化的情况如图乙所示，取，则下列说法正确的是（　　） A. 木板A与物体B质量相等 B. 若木板A、物体B质量已知，可以求得热量Q C. 小物体B相对长木板A滑行的距离1m D. A对B做的功与B对A做的功大小相等 【答案】ABC 【解析】 【详解】A．由v-t图线的斜率表示加速度可知，小物块B在长木板A上滑行时加速度大小相等，又因为小物块B、长木板A受到的滑动摩擦力大小也相等，由牛顿第二定律可得 f=ma 可知木板A与物体B质量相等；故A正确； B．若木板A、物体B质量已知，由v-t图像可知，小物块B 的初速度v0=2m/s，最终小物块B和长木板A达到共速，v共=1m/s，由能量守恒可得 可以求出此过程中产生的热量Q，故B正确； C．在达到共同速度之时，A、B的位移差 故C正确； D．A、B之间的摩擦力是一对相互作用力，等大反向，但是物块B的位移要大于木板A的位移，所以它们之间的摩擦力对对方做的功在数量上并不相等，故D错误。 故选ABC。 11. 拉格朗日点指的是在太空中类似于“地一月”或“日一地”的天体系统中的某些特殊位置，在该位置处的物体由两个天体引力之和提供其圆周运动所需要的向心力，使该物体与该天体系统处于相对静止状态，即具有相同的角速度。如图所示是“地一月”天体系统，在月球外侧、距离月球球心的距离为s的地月连线上存在一个拉格朗日点，发射一颗质量为m的人造卫星至该点跟着月球一起绕地球转动。已知地球的半径为R，地球表面重力加速度为g，地月球心之间的距离为r，地球自转周期为，月球的公转周期为，则由以上数据可以算出（　　） A. 地球的密度为 B. 拉格朗日点卫星的线速度比月球的线速度小 C. 拉格朗日点卫星的向心加速度比月球的向心加速度大 D. 月球对该卫星的引力为 【答案】CD 【解析】 【详解】A．因位于拉格朗日点的卫星与月球具有相同的角速度，由 解得地球的密度 故A错误； BC．因为于拉格日点的卫星与月球具有相同的角速度，由 知位于拉格朗日点的卫星的线速度和向心加速度均比月球的大，故B错误，C正确； D．位于拉格朗日点的卫星的向心力由地球和月球共同提供，故有 其中，地球表面的物体 解得 故D正确。 故选CD。 12. 如图所示，长度为 L 的轻杆可绕O 点在竖直平面内无摩擦转动，一端固定在光滑转轴O 点，三个质量均为 m 的小球固定在轻杆上，小球1到O点距离、小球2 到小球1距离与小球3 到小球2距离相等，小球3 在轻杆的另一端。重力加速度为g，把轻杆自水平位置由静止释放，至轻杆转到竖直位置的过程中，忽略空气阻力，小球大小不计，下列说法正确的是（　　） A. 轻杆对小球1做正功 B. 轻杆对小球 2 做功为 C. 轻杆在竖直位置时，轻杆对小球3 作用力为 D. 轻杆在竖直位置时，轻杆对小球 3 作用力为 【答案】BD 【解析】 【详解】A．轻杆由水平位置转动至竖直位置，三个小球为整体机械能守恒，到竖直位置时设小球1的速度为 v，则有 解得 小球1的动能 所以轻杆对小球 1 做负功，故A 错误； B．小球 2 的动能为 根据动能定理 解得 故B正确； CD．小球 3 的速度 对小球3 分析，根据牛顿第二定律得 解得 故C错误，D正确。 故选 BD。 三、实验题（13题8分，14题8分） 13. 晓宇同学利用如图所示的装置探究向心力与质量、角速度以及半径的关系，实验时，将钢球放在两侧横臂的挡板处，转动手柄，钢球对挡板的压力大小可以通过左右两个标尺露出的等分格来表示． （1）在探究向心力与角速度的关系时，应选用质量相同的钢球，且左侧的小球应放在___________（选填“A”或“B”）位置，变速塔轮1、变速塔轮2处圆盘的半径___________（选填“相同”或“不同”）． （2）下面与本实验的实验思想相同的是___________． A. 研究匀变速直线运动规律的实验 B. 验证平行四边形定则 C. 探究加速度与力、质量的关系 D. 描绘平抛运动的轨迹 （3）某次实验时，若将皮带套在两个半径相同的变速塔轮上，左侧的钢球放在A位置，若左右露出的标尺格数分别为2格、8格，则左右两侧小球的质量之比为___________；若实验时钢球的质量相等，左侧的钢球放在A位置，若将皮带套在两个半径不同的变速塔轮上，若左右露出的标尺格数分别为2格、8格，则左右两侧变速塔轮的半径之比为___________． 【答案】（1） ①. A ②. 不同 （2）C （3） ①. 1:4 ②. 2:1 【解析】 【小问1详解】 [1]在探究向心力与角速度的关系时，应保证钢球的质量和钢球做圆周运动的半径相同，因此应选用质量相同的钢球，且左侧的钢球应放在 处； [2]欲使两钢球的角速度不同，则变速塔轮1、2处圆盘的半径应不同。 【小问2详解】 实验目的是探究向心力与质量、角速度以及半径的关系，在探究向心力与其中一个物理量之间关系时，应先保证其他两个物理量不变，即本实验采用了控制变量法，题中探究加速度与力、质量的关系时采用了控制变量法，C正确； 【小问3详解】 [1]某次实验时，若将皮带套在两个半径相同的变速塔轮上，左侧的钢球放在 位置，则两球的角速度和半径相同，左右露出的标尺格数分别为2格、8格，则向心力大小之比为，由公式可知左右两侧小球的质量之比为； [2]若实验时钢球的质量相等，左侧的钢球放在 位置，则两球的质量和半径相同，左右露出的标尺格数分别为2格、8格，则向心力大小之比为，由公式可知两钢球的角速度之比为，皮带传动时左右两侧变速塔轮边缘的线速度大小相等，由公式可知左右两侧变速塔轮的半径之比为 。 14. 在《验证机械能守恒定律》实验中，两实验小组同学分别采用了如图甲和乙所示的装置，采用两种不同的实验方案进行实验，设重力加速度为g。 （1）在甲图中，下落物体应选择密度_______（选填“大”或“小”）的重物；在乙图中，两个重物的质量关系是_______（选填“>”、“＝”或“<”）； （2）采用图乙的方案进行实验，除图中的器材外，还需要的实验器材有交流电源、刻度尺和_______； （3）某次实验所打纸带如图所示，O为第一个点，A、B、C、D点到O点的距离已标出，打点时间间隔为0.02s，则记录C点时，重物的速度_______m/s；（结果保留三位有效数字） （4）从减少实验误差的角度看，比较两种实验方案，你认为_______更合理（选填“甲”或“乙”)。 【答案】 ①. 大 ②. > ③. 天平 ④. 0.780 ⑤. 甲 【解析】 【详解】（1）[1][2]为了减小实验的误差，下落物体应选择密度大的物体，乙图是验证系统机械能是否守恒，向下运动，向上运动，所以 （2）[3]验证系统机械能是否守恒，即验证系统动能的增加量和系统重力势能的减小量是否相等，动能的增加量为 重力势能的减小量为 可知需要测量两个重物的质量，所以实验器材还需要天平； （3）[4]根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上C点时小车的瞬时速度大小， （4）[5] 甲方案更合理，因为在乙图中还受到细线与滑轮之间的阻力影响。 四、解答题（15题8分，16题8分，17题12分，18题16分） 15. 如图所示是一个建筑工地经常使用的夯土机的简化模型。铁球的质量为m（可视为质点），铁砧的质量为，连接铁球和铁砧的杆长为L，其质量不计。电动机带动铁球绕着水平转轴O以某一角速度匀速转动，且球经过最高点时铁砧恰好对地没有压力，重力加速度为g，重力加速度为g，求： （1）角速度ω的大小； （2）铁球经过最低点时铁砧对地面的压力大小。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）铁球经过最高点时，以M为研究对象，设M受到杆的拉力大小为F1，由平衡条件得 以m为研究对象，设m受到杆的拉力大小为F2，由牛顿运动定律得 同一杆上的拉力相等 解得 （2）铁球经过最低点时以m为研究对象，设m受到杆的拉力大小为F3，由牛顿运动定律得 以M为研究对象，设M受到杆向下的拉力大小为F4，地面对铁砧的支持力大小为F，由平衡条件得 且 解得 由牛顿第三定律得，铁砧对地面的压力大小 16. a、b两颗卫星均在赤道正上方绕地球做匀速圆周运动，a为近地卫星，b卫星离地面高度为3R，已知地球半径为R，表面的重力加速度为g，试求： ①a、b两颗卫星周期分别是多少? ②若某时刻两卫星正好同时通过赤道同一点的正上方，则至少经过多长时间两卫星相距最远? 【答案】①、② 【解析】 【详解】①做匀速圆周运动，，黄金代换式 a卫星 解得 b卫星 解得 ②最远的条件 解得 17. 如图所示，绷紧的传送带与水平面的夹角间距，传送带在电动机的带动下以的恒定速率顺时针运转。现将一质量的物体（可看作质点）无初速度地放在点，已知物体与传送带间的动摩擦因数，重力加速度取，在传送带将物体从点传送到点的过程中，求： （1）传送带对物体做的功； （2）为传送物体，电动机需额外做多少功？ 【答案】（1）51J；（2）54J 【解析】 【详解】（1）物体轻放在传送带上时，根据牛顿第二定律得沿斜面方向 可知物体上升的加速度为 物体达到的速度通过的位移 故物体在到达点前已经与传送带共速，由功能关系得传送带对物体做的功为 （2）在物体加速运动的过程，根据运动学公式可得匀加速运动所用时间为 相对位移为 电动机做功使物体机械能增加，同时使物体与传送带间因摩擦产生热量，则因摩擦产生的热量为 故电动机对传送带做的功为 18. 小明同学为测试某玩具赛车（可看作质点）的性能，设计了如图所示的轨道模型。粗糙的水平轨道与光滑的倾斜轨道平滑连接于B点和E点，光滑竖直圆形轨道 与倾斜轨道相切于C点。间有一固定在F点的轻弹簧，自然伸长到轨道上的G点。已知赛车的质量，倾斜轨道与水平方向夹角，圆形轨道的半径，赛车在两水平轨道上运动时受到的阻力等于重力的0.6倍，弹簧的劲度系数，g取。现让赛车从A点以的额定功率由静止开始启动，时到达B点，立即关闭发动机，赛车沿倾斜轨道继续运动，恰好能通过圆形轨道的最高点，之后继续沿着倾斜轨道到达水平轨道（）。求： （1）赛车经过C点时的速度大小（结果可保留根号）； （2）赛车经过圆形轨道上C点时对轨道的压力大小； （3）水平轨道 间的距离； （4）赛车最终静止的位置与E点的距离（弹簧的弹性势能与弹簧形变量x之间的关系为）。 【答案】（1）；（2）27N；（3）；（4） 【解析】 【详解】（1）设赛车恰好能通过圆形轨道的最高点的速度为，则有 代入数据解得 从圆形轨道的最高点到C点，根据机械能守恒定律有 代入数据解得 （2）在C点，根据牛顿第二定律有 代入数据解得 根据牛顿第三定律可知赛车经过圆形轨道上C点时对轨道的压力大小为27N； （3）赛车从A到C，根据动能定理有 代入数据解得 （4）赛车从C到E，再到弹簧压缩至最短，设压缩最短时弹簧形变量为x，根据能量守恒定律有 代入数据解得 然后从压缩最短到向左运动速度为零过程，根据动能定理有 解得 则赛车最终静止的位置与E点的距离 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $