期末模拟卷02（人教版必修二+必修三9-10章）-【鼎力期末】2025-2026学年高一下学期物理期末综合提升复习

**基本信息** 高一物理期末模拟卷聚焦必修二及必修三9-10章核心内容，以指纹传感器、火星探测、机器人双截棍表演等真实情境为载体，通过选择、实验、计算题型梯度考查物理观念建构与科学思维应用。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |选择题|12题/48分|电场强度、万有引力、电容器、机械能守恒|第3题以指纹传感器考平行板电容器，融合生活科技；第9题餐桌转盘茶杯运动，体现模型建构| |实验题|2题/14分|向心力、电容器充放电|13题用控制变量法探究向心力影响因素，14题通过电流图像测电容，强化科学探究能力| |计算题|4题/38分|电场力平衡、功率与运动、带电粒子偏转、机械能综合|16题结合机器人双截棍表演考恒定功率运动，18题传送带与弹簧综合，突出复杂问题推理与能量观念|

高一期末模拟卷02 （考试时间：90分钟，分值：100分） 注意事项： 1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上。 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．测试范围：人教版必修二+必修三9-10章，人教版2019。 第Ⅰ卷 一、选择题：本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1~8题只有一项符合题目要求，第9~12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。 1．下列说法正确的是（　　） A．电场强度的定义式只适用于点电荷产生的电场 B．式中是放入电场中的电荷所受的力，是放入电场中的电荷的电荷量 C．式中是放入电场中的电荷所受的力，是产生电场的电荷的电荷量 D．在库仑定律中，是点电荷产生的电场的电场强度大小 2．如表所示为火星的小档案，由此可以求得火星的平均密度。下列表达正确的是（　　） 火星——Mars 直径d=6794 km 质量 表面重力加速度 近火卫星的周期T=3.4 h A． B． C． D． 3．指纹密码锁是我国现阶段流行的防盗门的核心配件，该配件的一个关键元件为指纹传感器。如图所示，在一块半导体基板上集成有上万个相同的小极板，极板外表面绝缘，当手指指纹一面与绝缘表面接触时，指纹的凹纹处与凸纹处分别与小极板形成一个个正对面积相同的电容器，电容器可视为平行板电容器，极板间为匀强电场，若给电容器一固定电压。下列说法正确的是（     ） A．凹纹处电容器的电容更大 B．凸纹处极板所带电荷量更多 C．凹纹处极板间电场强度更大 D．凸纹处极板间的电压更大 4．运动员从水平地面上把质量为400g的足球踢出后，某人观察它在空中的运动情况，估计足球上升的最大高度是3m，在最高点的速度大小为10m/s。不考虑空气阻力，以水平地面为参考平面，取重力加速度大小。下列选项正确的是（     ） A．足球在最高点时的动能为40J B．足球在最高点时的重力势能为30J C．运动员踢球时对足球做的功为12J D．运动员踢球时对足球做的功为32J 5．某静电场中电势在x轴上分布如图所示，图线关于轴对称，M、P、N是x轴上的三点，OM=ON；有一电子从M点由静止释放，仅受x轴方向的电场力作用，则下列说法正确的是（     ） A．P点电场强度方向沿x轴负方向 B．电子的动能 C．电场强度大小 D．电子的电势能在P点比在N点大 6．如图甲所示，质量为4kg的物体在水平推力作用下开始运动，推力大小F随位移大小x变化的情况如图乙所示，物体与地面间的动摩擦因数，g取10 m/s2，则（　　） A．物体先做加速运动，推力减小到零后才开始做减速运动 B．物体在运动过程中的加速度先变小后不变 C．运动过程中合力做的功为200J D．物体运动到x=3.2m时速度最大 7．用电场线能很直观、很方便地比较电场中各点场强的大小。如图甲是等量异种点电荷形成的电场的电场线，图乙是场中的一些点：是电荷连线的中点，、是连线中垂线上相对对称的两点，、和、也相对对称。则（     ） A．图中左侧点电荷带负电，右侧点电荷带正电 B．B、C两点场强大小和方向都相同 C．A、D两点场强大小相等，方向相反 D．E、O、F三点比较，O点场强最小 8．如图所示，质量为m的子弹以水平初速度v0射入静止在光滑水平面上的质量为M的木块中，最后共同速度为v，在此过程中，木块在水平面上滑动的距离为s，子弹射入木块的深度为d，子弹与木块间的摩擦力大小为f，下列说法正确的是（     ） A．摩擦力f对木块做的功为－fs B．摩擦力f对子弹做功为－fd C．对子弹，有 D．子弹和木块整个系统机械能减少，有 9．如图所示，餐桌中心有一个圆盘，可绕其中心轴转动，现在圆盘上放相同的茶杯，茶杯可看作质点，茶杯与圆盘间动摩擦因数为µ。现使圆盘匀速转动，则下列说法正确的是（　　） A．每个茶杯均受重力、支持力、静摩擦力、向心力四个力作用 B．如果茶杯相对圆盘静止，茶杯受到圆盘的摩擦力沿半径指向圆心 C．若缓慢增大圆盘转速，离中心轴远的空茶杯相对圆盘先滑动 D．若缓慢增大圆盘转速，到中心轴距离相同的空茶杯比有茶水茶杯相对圆盘先滑动 10．如图甲所示，电动机通过绕过定滑轮的轻细绳，与放在倾角为足够长的光滑斜面上的物块相连，启动电动机后物块沿斜面上升；在时间内物体运动的图像如图乙所示，其中除时间段图像为曲线外，其余时间段的图像均为直线，后电动机的输出功率保持不变；已知物块的质量为，不计一切摩擦，重力加速度取。下列说法正确的是（　　） A．电动机牵引力的最大值为 B．物块达到的最大速度为 C．内物块沿斜面向上运动了 D．内物块机械能的增量为 11．如图所示，氕核、氘核、氚核（电荷数相同，质量数不同）三种粒子从同一位置无初速度地进入水平向右的加速电场E₁，之后进入竖直向下的匀强电场E₂发生偏转，最后打在屏上。整个装置处于真空中，不计粒子重力及其相互作用，那么 （　　） A．偏转电场 E₂对三种粒子做功一样多 B．三种粒子打到屏上的速度一样大 C．三种粒子运动到屏上所用时间相同 D．三种粒子一定打到屏上的同一位置 12．如图所示，水平粗糙滑道AB与竖直光滑半圆形轨道BC在B处平滑相接，BC半径为R。轻质弹簧的一端接在固定挡板M上，弹簧自然伸长时另一端N与B点的距离为L。质量为m的小物块在外力作用下向左压缩弹簧（不拴接）到某一位置P处，此时弹簧的压缩量为d。由静止释放小物块，小物块沿滑道AB运动后进入半圆形轨道BC，且刚好能到达半圆形轨道的顶端C点，已知小物块与水平滑道间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，小物块可视为质点，则（　　） A．物块在N点的速度最大 B．物块在C点的速度为 C．物块刚离开弹簧时的速度大小为 D．刚释放物块时，弹簧的弹性势能为 第Ⅱ卷 二、实验题：本题共2题，共14分 13．某同学利用如图甲所示的向心力演示器探究小球做圆周运动所需向心力大小F与小球质量m、运动半径r和角速度之间的关系。 (1)本实验采用的主要实验方法为________________（填“等效替代法”或“控制变量法”）。 (2)如甲图所示，两钢球质量和运动半径都相同。若将皮带连接在左、右塔轮半径之比为3∶1的塔轮上，左、右两边塔轮的角速度之比为________。当左边标尺露出1个等分格时，右边标尺露出________个等分格，则实验说明做匀速圆周运动的物体，在质量和转动半径一定时，________________。 (3)另一同学利用如图乙所示接有传感器的向心力实验器来进行实验。力传感器可直接测量向心力的大小F，旋臂另一端的挡光杆经过光电门传感器时，系统将自动记录其挡光时间，测量挡光杆的宽度为d，挡光杆到转轴的距离为R。某次挡光杆经过光电门时的挡光时间为，可求得挡光杆的角速度的表达式为________（用题目中所给物理量的字母符号表示）。该同学保持砝码质量和运动半径r不变，探究向心力F与角速度的关系，作出图线如图丙所示，若砝码运动半径，牵引杆的质量和一切摩擦可忽略，由图线可得砝码质量________kg。（结果保留两位有效数字） 14．在“观察电容器的充、放电现象”实验中，某同学利用图1所示电路来探究一个电容器的充放电能力，其中直流电源电压。 (1)开关接1时，电流传感器测得的电流随时间变化的图像如图2所示，图线与坐标轴围成的面积大小为，则该电容器的电容________（保留两位有效数字）；电容器充电时，通过电阻的电流方向是________（选填“从左到右”、“从右到左”）；若增大电阻箱的阻值重做实验，电路稳定后曲线与坐标轴所围面积相较之前________（选填“增大”、“减小”、“不变”）。 (2)充电结束开关接2时，电流传感器测得的电流随时间变化的图像如图3所示，且图中、区域的面积之比为，则电阻箱阻值________。 三、计算题：本题共4小题，共38分。 15．如图所示，用两根等长的绝缘细绳、把小球悬挂在水平板上，之间的夹角为。的质量为，电荷量为，在正下方处的绝缘平台上固定一带等量同种电荷的小球，、均可视为点电荷。静电力常量，重力加速度。 (1)求细绳的拉力大小； (2)在该竖直面内加一个水平方向的匀强电场，使绳上的力刚好为零，求场强的大小。 16．2026年春晚机器人双截棍表演前，机器人手持双截棍保持不变的姿势，以恒定功率从静止开始加速直线运动，当机器人位移为时达最大速度。已知机器人和双截棍的总质量，运动过程中机器人所受地面阻力恒定，不计空气阻力，重力加速度。 (1)求机器人受到地面阻力大小f； (2)当双截棍下端与竖直方向的夹角时，求机器人的速度大小v； (3)求机器人由静止运动至最大速度的时间t。 17．如图所示，竖直虚线MN、PQ间距为L，在MN的左侧有水平向右、大小为2E的匀强电场，在MN、PQ之间有竖直向下、大小为E的匀强电场，在PQ右侧2L处有一竖直屏。现有一质量为m、电荷量为+q的粒子，从MN左侧处的A点，由静止释放，粒子以速度（大小未知）射入MN、PQ之间的电场中，过A点的水平线与屏的交点为O，不计粒子的重力。求： (1)粒子从释放到打到屏上所用的时间； (2)粒子从PQ离开电场时速度方向与AO连线夹角θ的正切值tanθ； (3)打到屏上的点到O点的距离。 18．如图所示，竖直面内有一光滑圆弧轨道AB，半径，圆弧所对的圆心角，轨道最低点B与水平传送带左端相切，传送带由电动机带动，以恒定速率顺时针匀速转动，传送带BC长，传送带右端平滑连接一与传送带上表面等高的水平地面CE，其中CD粗糙，DE光滑，且C、D间距离为，E点固定一竖直墙壁，一个轻弹簧右端与墙壁连接，弹簧的原长与D、E间的距离相等。一质量的物块P从圆弧轨道的最高点A由静止释放，物块P与传送带及粗糙水平地面CD间的动摩擦因数均为，物块P第一次压缩弹簧时弹簧的最大弹性势能。物块P可看成质点，已知，，重力加速度g取10m/s2。 (1)求物块P经过B点时对轨道的压力大小； (2)求物块P在C点时的速度大小及最终停止的位置距C点的距离； (3)求传送带的速率及物块通过传送带的过程电动机对传送带多做的功。 第 1 页 共 2 页 学科网（北京）股份有限公司 $ 高一期末模拟卷02 （考试时间：90分钟，分值：100分） 注意事项： 1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上。 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．测试范围：人教版必修二+必修三9-10章，人教版2019。 第Ⅰ卷 一、选择题：本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1~8题只有一项符合题目要求，第9~12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。 1．下列说法正确的是（　　） A．电场强度的定义式只适用于点电荷产生的电场 B．式中是放入电场中的电荷所受的力，是放入电场中的电荷的电荷量 C．式中是放入电场中的电荷所受的力，是产生电场的电荷的电荷量 D．在库仑定律中，是点电荷产生的电场的电场强度大小 【答案】B 【详解】A．电场强度定义式是普适公式，适用于所有电场，并非只适用于点电荷产生的电场，故A错误； BC．式中是放入电场的试探电荷受到的电场力，是该试探电荷的电荷量，故B正确，C错误； D．库仑定律中，是点电荷产生的电场在所在位置的场强大小，故D错误。 故选B。 2．如表所示为火星的小档案，由此可以求得火星的平均密度。下列表达正确的是（　　） 火星——Mars 直径d=6794 km 质量 表面重力加速度 近火卫星的周期T=3.4 h A． B． C． D． 【答案】D 【详解】A．火星可视为均匀球体，半径，体积 直接代入密度定义得，故A错误； B．近火卫星做圆周运动，万有引力提供向心力 解得 代入密度公式得，故B错误； CD．火星表面物体重力等于万有引力 解得 代入密度公式得，故C错误，D正确。 故选D。 3．指纹密码锁是我国现阶段流行的防盗门的核心配件，该配件的一个关键元件为指纹传感器。如图所示，在一块半导体基板上集成有上万个相同的小极板，极板外表面绝缘，当手指指纹一面与绝缘表面接触时，指纹的凹纹处与凸纹处分别与小极板形成一个个正对面积相同的电容器，电容器可视为平行板电容器，极板间为匀强电场，若给电容器一固定电压。下列说法正确的是（     ） A．凹纹处电容器的电容更大 B．凸纹处极板所带电荷量更多 C．凹纹处极板间电场强度更大 D．凸纹处极板间的电压更大 【答案】B 【详解】A．电容的决定式 因凹纹处的距离大，故电容C更小，故A错误； B．电容的决定式 因凸纹处的距离小，故电容C大； 根据Q＝CU 因U不变，可知电量Q多，故B正确； C．根据 因U不变，凹纹处d大，故E小，故C错误； D．由题知，凸纹处极板间的电压保持不变，故D错误。 故选B。 4．运动员从水平地面上把质量为400g的足球踢出后，某人观察它在空中的运动情况，估计足球上升的最大高度是3m，在最高点的速度大小为10m/s。不考虑空气阻力，以水平地面为参考平面，取重力加速度大小。下列选项正确的是（     ） A．足球在最高点时的动能为40J B．足球在最高点时的重力势能为30J C．运动员踢球时对足球做的功为12J D．运动员踢球时对足球做的功为32J 【答案】D 【详解】A．足球在最高点的速度大小为10m/s，则足球在最高点时的动能为，故A错误； B．足球上升的最大高度是3m，以水平地面为参考平面，则足球在最高点时的重力势能为，故B错误； CD．设足球被踢出时的初速度大小为，根据动能定理可得 不考虑空气阻力，足球从被踢出到最高点过程，根据动能定理可得 联立解得运动员踢球时对足球做的功为，故C错误，D正确。 故选D。 5．某静电场中电势在x轴上分布如图所示，图线关于轴对称，M、P、N是x轴上的三点，OM=ON；有一电子从M点由静止释放，仅受x轴方向的电场力作用，则下列说法正确的是（     ） A．P点电场强度方向沿x轴负方向 B．电子的动能 C．电场强度大小 D．电子的电势能在P点比在N点大 【答案】B 【详解】A．沿电场线方向电势逐渐降低，可知沿x轴正向和x轴负向电势都是逐渐降低的，可知O点右侧场强指向x轴正向，O点左侧场强指向x轴负向，则P点电场强度方向沿x轴正方向，A错误； BD．电子运动过程中，电势能与动能之和守恒，因P点电势高于N点，则电子在P点的电势能小于在N点的电势能，可知电子在P点时动能较大，即电子的动能，B正确，D错误； C．因图像的斜率等于场强大小，可知电场强度大小，C错误； 故选B。 6．如图甲所示，质量为4kg的物体在水平推力作用下开始运动，推力大小F随位移大小x变化的情况如图乙所示，物体与地面间的动摩擦因数，g取10 m/s2，则（　　） A．物体先做加速运动，推力减小到零后才开始做减速运动 B．物体在运动过程中的加速度先变小后不变 C．运动过程中合力做的功为200J D．物体运动到x=3.2m时速度最大 【答案】D 【详解】A物体先做加速运动，当推力小于摩擦力时就开始做减速运动，故A错误； C．由题图乙中图线与x轴所围面积表示推力对物体做的功可得，推力做的功 在 0∼4m 的运动过程中，摩擦力做功 Wf=−fx=−20×4J=−80J 合力做功 W合=W+Wf=120J 若考虑物体最终停下的全过程，动能变化量为零，合力做功为零。无论哪种情况，合力做功都不为 200J，故C错误； D当推力与摩擦力大小相等时，加速度为零，速度最大，由题图乙得F＝100－25x(N) 当F＝μmg＝20 N时，x＝3.2 m，故D正确； B．物体运动中当推力由100 N减小到20 N的过程中，加速度逐渐减小，当推力由20 N减小到0的过程中，加速度又反向增大，此后加速度不变，故B错误。 故选D。 7．用电场线能很直观、很方便地比较电场中各点场强的大小。如图甲是等量异种点电荷形成的电场的电场线，图乙是场中的一些点：是电荷连线的中点，、是连线中垂线上相对对称的两点，、和、也相对对称。则（     ） A．图中左侧点电荷带负电，右侧点电荷带正电 B．B、C两点场强大小和方向都相同 C．A、D两点场强大小相等，方向相反 D．E、O、F三点比较，O点场强最小 【答案】B 【详解】A．根据电场线分布可知，图中左侧点电荷带正电，右侧点电荷带负电，A错误； B．B、C两点电场线疏密相同，场强方向均水平向右，则场强大小和方向都相同，B正确； C．由对称性可知，A、D两点场强大小相等，方向相同，C错误； D．E、O、F三点比较，O点电场线最密集，则场强最大，D错误。 故选B。 8．如图所示，质量为m的子弹以水平初速度v0射入静止在光滑水平面上的质量为M的木块中，最后共同速度为v，在此过程中，木块在水平面上滑动的距离为s，子弹射入木块的深度为d，子弹与木块间的摩擦力大小为f，下列说法正确的是（     ） A．摩擦力f对木块做的功为－fs B．摩擦力f对子弹做功为－fd C．对子弹，有 D．子弹和木块整个系统机械能减少，有 【答案】D 【详解】A．摩擦力f对木块做的功为fs，A错误； B．摩擦力f对子弹做功为-f(d+s)，B错误； C．对子弹，由动能定理有，C错误； D．子弹和木块整个系统机械能减少，由能量关系有，D正确。故选D。 9．如图所示，餐桌中心有一个圆盘，可绕其中心轴转动，现在圆盘上放相同的茶杯，茶杯可看作质点，茶杯与圆盘间动摩擦因数为µ。现使圆盘匀速转动，则下列说法正确的是（　　） A．每个茶杯均受重力、支持力、静摩擦力、向心力四个力作用 B．如果茶杯相对圆盘静止，茶杯受到圆盘的摩擦力沿半径指向圆心 C．若缓慢增大圆盘转速，离中心轴远的空茶杯相对圆盘先滑动 D．若缓慢增大圆盘转速，到中心轴距离相同的空茶杯比有茶水茶杯相对圆盘先滑动 【答案】BC 【详解】A．合力充当向心力，茶杯受重力、支持力、静摩擦力三个力作用，故A错误； B．如果茶杯相对圆盘静止，茶杯受到圆盘的摩擦力是静摩擦力，沿半径指向圆心，充当向心力，故B正确； CD．当茶杯刚开始滑动时，根据牛顿第二定律解得临界角速度 若缓慢增大圆盘转速，离中心轴远的茶杯最先达到临界角速度，即先滑动，与质量无关，故D错误、C正确。故选BC。 10．如图甲所示，电动机通过绕过定滑轮的轻细绳，与放在倾角为足够长的光滑斜面上的物块相连，启动电动机后物块沿斜面上升；在时间内物体运动的图像如图乙所示，其中除时间段图像为曲线外，其余时间段的图像均为直线，后电动机的输出功率保持不变；已知物块的质量为，不计一切摩擦，重力加速度取。下列说法正确的是（　　） A．电动机牵引力的最大值为 B．物块达到的最大速度为 C．内物块沿斜面向上运动了 D．内物块机械能的增量为 【答案】BD 【详解】A．由图乙可知，物体在内的加速度大小为 设此过程电动机牵引力大小为F1，由牛顿第二定律 解得，故A错误； B．1s后电动机的输出功率保持不变， 根据图像可知 解得 当物体速度最大时，电动机牵引力 根据 解得，故B正确； C．物体在内，由动能定理可知 其中， 解得，故C错误； D．物体在内机械能的增加量 解得，故D正确。故选BD。 11．如图所示，氕核、氘核、氚核（电荷数相同，质量数不同）三种粒子从同一位置无初速度地进入水平向右的加速电场E₁，之后进入竖直向下的匀强电场E₂发生偏转，最后打在屏上。整个装置处于真空中，不计粒子重力及其相互作用，那么 （　　） A．偏转电场 E₂对三种粒子做功一样多 B．三种粒子打到屏上的速度一样大 C．三种粒子运动到屏上所用时间相同 D．三种粒子一定打到屏上的同一位置 【答案】AD 【详解】D．设粒子的质量为m，电荷量为q，加速电场两极板的距离为d，粒子经过加速电场过程，根据动能定理可得解得粒子进入偏转电场做类平抛运动，设极板长度为L，则有，又联立解得可知粒子在偏转电场中沿电场方向的位移与粒子的质量和电量均无关，故三种粒子在偏转电场中的轨迹相同，离开偏转电场后，三种粒子均做匀速直线运动，则三种粒子打到屏上的位置一定相同，故D正确； A．偏转电场对粒子做功为由于三种粒子的电荷量相同，且在偏转电场中沿电场方向的位移y相同，故偏转电场对三种粒子做功一样多，故A正确； B．设粒子打到屏上时的速度为v，根据动能定理可得解得由于三种粒子的质量不同，则三种粒子打到屏上时的速度不相同，故B错误； C．粒子经过加速电场的时间为粒子离开加速电场后，沿方向一直做匀速运动，设从进入加速电场到打在屏上的水平位移为l，则粒子运动到屏上所用的总时间为 由于三种粒子的电荷量相同，质量不同，则三种粒子运动到屏上所用时间不相同，故C错误。 故选AD。 12．如图所示，水平粗糙滑道AB与竖直光滑半圆形轨道BC在B处平滑相接，BC半径为R。轻质弹簧的一端接在固定挡板M上，弹簧自然伸长时另一端N与B点的距离为L。质量为m的小物块在外力作用下向左压缩弹簧（不拴接）到某一位置P处，此时弹簧的压缩量为d。由静止释放小物块，小物块沿滑道AB运动后进入半圆形轨道BC，且刚好能到达半圆形轨道的顶端C点，已知小物块与水平滑道间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，小物块可视为质点，则（　　） A．物块在N点的速度最大 B．物块在C点的速度为 C．物块刚离开弹簧时的速度大小为 D．刚释放物块时，弹簧的弹性势能为 【答案】BD 【详解】A．物块速度最大的位置是合力为零的位置：物块从向运动时，在到达点前，当弹簧弹力等于滑动摩擦力时，加速度为零，速度最大，此时弹簧仍处于压缩状态，不是点，故A错误； B．小物块刚好到达半圆形轨道顶端点，此时重力恰好提供向心力 解得，故B正确； C．设物块刚离开弹簧（点）的速度为，从到由动能定理 整理得，故C错误； D．设刚释放物块时弹簧的弹性势能为，对从释放到到达点的过程由能量守恒得整理得，故D正确。故选BD。 第Ⅱ卷 二、实验题：本题共2题，共14分 13．某同学利用如图甲所示的向心力演示器探究小球做圆周运动所需向心力大小F与小球质量m、运动半径r和角速度之间的关系。 (1)本实验采用的主要实验方法为________________（填“等效替代法”或“控制变量法”）。 (2)如甲图所示，两钢球质量和运动半径都相同。若将皮带连接在左、右塔轮半径之比为3∶1的塔轮上，左、右两边塔轮的角速度之比为________。当左边标尺露出1个等分格时，右边标尺露出________个等分格，则实验说明做匀速圆周运动的物体，在质量和转动半径一定时，________________。 (3)另一同学利用如图乙所示接有传感器的向心力实验器来进行实验。力传感器可直接测量向心力的大小F，旋臂另一端的挡光杆经过光电门传感器时，系统将自动记录其挡光时间，测量挡光杆的宽度为d，挡光杆到转轴的距离为R。某次挡光杆经过光电门时的挡光时间为，可求得挡光杆的角速度的表达式为________（用题目中所给物理量的字母符号表示）。该同学保持砝码质量和运动半径r不变，探究向心力F与角速度的关系，作出图线如图丙所示，若砝码运动半径，牵引杆的质量和一切摩擦可忽略，由图线可得砝码质量________kg。（结果保留两位有效数字） 【答案】(1)控制变量法 (2) 9 向心力大小与角速度的平方成正比 (3) 0.45 【详解】（1）探究向心力F与质量m、半径r、角速度ω三个变量的关系时，需要控制两个变量不变，研究第三个变量对向心力的影响，采用的是控制变量法。 （2）[1][2][3]皮带连接的塔轮边缘线速度大小相等，由可得 已知，因此根据向心力公式可得，可知左边露出1格时，右边露出9格 实验说明做匀速圆周运动的物体，质量和转动半径一定时，向心力大小与角速度的平方成正比。 （3）[1]挡光杆经过光电门的线速度由得角速度 [2]保持m、r不变，向心力 由图丙可得图线的斜率为 解得砝码质量为 14．在“观察电容器的充、放电现象”实验中，某同学利用图1所示电路来探究一个电容器的充放电能力，其中直流电源电压。 (1)开关接1时，电流传感器测得的电流随时间变化的图像如图2所示，图线与坐标轴围成的面积大小为，则该电容器的电容________（保留两位有效数字）；电容器充电时，通过电阻的电流方向是________（选填“从左到右”、“从右到左”）；若增大电阻箱的阻值重做实验，电路稳定后曲线与坐标轴所围面积相较之前________（选填“增大”、“减小”、“不变”）。 (2)充电结束开关接2时，电流传感器测得的电流随时间变化的图像如图3所示，且图中、区域的面积之比为，则电阻箱阻值________。 【答案】(1) 从右到左 不变 (2)2000 【详解】（1）[1]图2中，图线与坐标轴围成的面积大小表示电荷量，故充电完毕后该电容器所带的电荷量为 则该电容器的电容； [2]由图1可知，电容器充电时，流过电阻的电流方向从右向左； [3]若增大电阻箱的阻值重做实验，则充电电流会变小，根据可知，电容器所带的电荷量只与电容和两极板间的电压有关，与充电电流大小无关，故电容器所带电荷量不变，即电路稳定后曲线与坐标轴所围面积相较之前不变。 （2）根据题意可知，图中、区域的面积之比为，即、两部分时间电容器充电带电量相等，即，则当电流时，电容器两端的电压为 则电阻箱阻值。 三、计算题：本题共4小题，共38分。 15．如图所示，用两根等长的绝缘细绳、把小球悬挂在水平板上，之间的夹角为。的质量为，电荷量为，在正下方处的绝缘平台上固定一带等量同种电荷的小球，、均可视为点电荷。静电力常量，重力加速度。 (1)求细绳的拉力大小； (2)在该竖直面内加一个水平方向的匀强电场，使绳上的力刚好为零，求场强的大小。 【答案】(1) (2)。 【详解】（1）小球、之间的库仑力 对小球受力分析有 解得： （2）受力分析可知：， 解得： 16．2026年春晚机器人双截棍表演前，机器人手持双截棍保持不变的姿势，以恒定功率从静止开始加速直线运动，当机器人位移为时达最大速度。已知机器人和双截棍的总质量，运动过程中机器人所受地面阻力恒定，不计空气阻力，重力加速度。 (1)求机器人受到地面阻力大小f； (2)当双截棍下端与竖直方向的夹角时，求机器人的速度大小v； (3)求机器人由静止运动至最大速度的时间t。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）根据 解得 （2）对双截棍受力分析， 可得 对机器人整体受力分析 又 解得 （3）对机器人整体由动能定理 解得 17．如图所示，竖直虚线MN、PQ间距为L，在MN的左侧有水平向右、大小为2E的匀强电场，在MN、PQ之间有竖直向下、大小为E的匀强电场，在PQ右侧2L处有一竖直屏。现有一质量为m、电荷量为+q的粒子，从MN左侧处的A点，由静止释放，粒子以速度（大小未知）射入MN、PQ之间的电场中，过A点的水平线与屏的交点为O，不计粒子的重力。求： (1)粒子从释放到打到屏上所用的时间； (2)粒子从PQ离开电场时速度方向与AO连线夹角θ的正切值tanθ； (3)打到屏上的点到O点的距离。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）粒子在MN左侧运动过程中，根据动能定理可得 解得 粒子在MN左侧运动过程中做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律有 解得 根据运动学公式有 所以粒子在MN左侧运动过程中运动的时间为 粒子在MN右侧运动过程中，在水平方向上做匀速直线运动，运动时间为 所以粒子从释放到打到屏上所用的时间为 （2）粒子在MN、PQ间做类平抛运动，在水平方向做匀速直线运动，设运动时间为，则有 解得 在竖直方向做匀加速直线运动，设加速度为，根据牛顿第二定律有 根据运动学公式有 联立解得 所以粒子从PQ离开电场时速度方向与AO连线夹角θ的正切值为 （3）由（2）可知粒子在MN、PQ间运动的竖直位移为 粒子在PQ右侧做匀速直线运动，运动时间为 则竖直位移为 所以粒子打到屏上的点到O点的距离为 18．如图所示，竖直面内有一光滑圆弧轨道AB，半径，圆弧所对的圆心角，轨道最低点B与水平传送带左端相切，传送带由电动机带动，以恒定速率顺时针匀速转动，传送带BC长，传送带右端平滑连接一与传送带上表面等高的水平地面CE，其中CD粗糙，DE光滑，且C、D间距离为，E点固定一竖直墙壁，一个轻弹簧右端与墙壁连接，弹簧的原长与D、E间的距离相等。一质量的物块P从圆弧轨道的最高点A由静止释放，物块P与传送带及粗糙水平地面CD间的动摩擦因数均为，物块P第一次压缩弹簧时弹簧的最大弹性势能。物块P可看成质点，已知，，重力加速度g取10m/s2。 (1)求物块P经过B点时对轨道的压力大小； (2)求物块P在C点时的速度大小及最终停止的位置距C点的距离； (3)求传送带的速率及物块通过传送带的过程电动机对传送带多做的功。 【答案】(1) (2)， (3)， 【详解】（1）物块P从A点静止下滑至B点，由机械能守恒定律得 解得 在B点，支持力和重力充当向心力得 解得 由牛顿第三定律可知，物块P经过B点时对轨道的压力大小 （2）从C到弹簧被压缩到最大位置，由能量守恒定律得 解得 从弹簧被压缩到最大位置向左运动至停止，由能量守恒定律得 解得 则物块P最终停止的位置距C点的距离为 （3）因，故物块在传送带上会加速。 假设物块一直加速，则由动能定理有 解得 则物块在传送带上先加速后与传送带共速，即传送带的速率 物块在传送带上的加速度 物块在传送带上的加速时间 则物块与传送带之间的相对位移为 由能量守恒定律得电动机对传送带多做的功为 第 1 页 共 2 页 学科网（北京）股份有限公司 $