精品解析：山东枣庄市第一中学2025-2026学年高一下学期4月学情检测物理试题

高一年级4月物理学情检测 注意事项： 1、答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息 2、请将答案正确填写在答题卡上 第I卷（选择题） 一、单选题（每题3分，共24分） 1. 关于下列四个运动的描述，正确的是（　　） A. 如图甲所示，空间站绕地球做匀速圆周运动时，速度保持不变 B. 如图乙所示，在忽略空气阻力的情况下，斜向上抛出的秧苗做匀变速曲线运动 C. 如图丙所示，从跳板上起跳后的运动员旋转下降时，头部的速度方向始终竖直向下 D. 如图丁所示，树叶上的蜗牛做圆周运动时，受到的合力为零 【答案】B 【解析】 【详解】A．空间站绕地球做匀速圆周运动时，速度大小不变，方向时刻改变，故A错误； B．在忽略空气阻力的情况下，斜向上抛出的秧苗只受重力，合力不变，根据牛顿第二定律，则加速度不变，所以做匀变速曲线运动，故B正确； C．从跳板上起跳后的运动员旋转下降时，头部在旋转上升时，若头部相对运动员的速度大于运动员对地速度，则速度方向为竖直向上，故C错误； D．树叶上的蜗牛做圆周运动时，合力提供向心力，不为零，故D错误。 故选B。 2. 体育课上，在伸直双手上举过程中，下列说法正确的是（　　） A. 肘关节的角速度比指尖的角速度大 B. 肘关节的线速度比指尖的线速度大 C. 肘关节的角速度比指尖的角速度小 D. 肘关节的线速度比指尖的线速度小 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】伸直双手上举过程中，角速度相等根据 指尖的转动半径大于肘关节的转动半径，则肘关节的线速度比指尖的线速度小。 故选D。 3. 如图所示，2020年7月21日发生土星冲日现象，土星冲日是指土星、地球和太阳几乎排列成一条直线的状态，地球位于太阳与土星之间。“冲日”前后，土星离地球最近，亮度也最高，是观测的最佳时机。地球和土星绕太阳公转的方向相同，轨道都可近似为圆轨道，地球一年绕太阳一周，土星约29.5年绕太阳一周。则（　　） A. 土星和地球的公转轨道半径之比约为 B. 土星绕太阳公转的线速度大于地球绕太阳公转的线速度 C. 土星“冲日”的现象下一次出现的时间是2021年7月21日 D. 土星绕太阳公转的向心加速度大于地球绕太阳公转的向心加速度 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】A．根据开普勒第三定律可知，土星和地球的公转轨道半径之比约为 选项A正确； B．根据 解得 可知土星绕太阳公转的线速度小于地球绕太阳公转的线速度，选项B错误； C．已知：T地=1年，T土=29.5年，根据卫星追及原理可知 距下一次土星冲日所需时间 t≈1.03年 即土星“冲日”的现象下一次出现的时间是2021年7月21日之后，故C错误； D．根据 可知，土星绕太阳公转的向心加速度小于地球绕太阳公转的向心加速度，D错误。 故选A。 4. 滑板运动员在倾角的斜面轨道上练习起跳动作，某次起跳时速度大小，速度方向与斜面的夹角，不计空气阻力，重力加速度（已知，）。则运动员腾空过程中离开斜面的最大距离为（ ） A. 1.0m B. 1.44m C. 2.0m D. 2.56m 【答案】B 【解析】 【详解】由题意可知运动员水平跳出，在垂直斜面方向上的分速度为 沿着斜面方向上的分速度 垂直斜面方向上的分加速度为 沿着斜面方向上的分加速度为 离开斜面的距离最大时，有 解得 由运动学公式得 故选B。 5. 如图所示，滚筒洗衣机脱水时，滚筒绕水平轴转动，滚筒上有很多漏水孔，附着在潮湿衣服上的水从漏水孔中被甩出，达到脱水的目的。某一阶段，如果认为湿衣服在竖直平面内做匀速圆周运动，已知滚筒半径为，取重力加速度为，那么下列说法正确的是（　　） A. 衣物通过最高点和最低点时线速度和加速度均相同 B. 脱水过程中滚筒对衣物作用力始终指向圆心 C. 增大滚筒转动的周期，水更容易被甩出 D. 在最低点时，水更容易被甩出 【答案】D 【解析】 【详解】A．衣服在竖直平面内做匀速圆周运动，在最高点与最低点线速度大小相同，方向不同，加速度大小相同，方向不同，故A错误； B．滚筒对衣物作用力有垂直于接触面的支持力和相切于接触面的摩擦力，该作用力与重力的合力大小不变且始终指向圆心，故脱水过程中滚筒对衣物作用力不一定指向圆心，故B错误； C．当衣物做匀速圆周运动时，衣物上的水由于所受合外力不足以提供向心力而做离心运动，因此向心力越大，脱水效果越好，有 因此周期越小，水越容易被甩出，故C错误； D．最低点时有 解得 此时衣物上的水与衣物的作用力最大，水更容易甩出，故D正确。 故选D。 6. 我国科研人员发布了火星研究的最新成果，为重新认识火星提供了新的证据。火星属于类地行星，直径约为地球的，质量约为地球的，公转周期约为地球的2倍，忽略星球自转影响，下列说法正确的是（　　） A. 地球表面重力加速度约为火星的 B. 地球密度约为火星的 C. 火星公转轨道半径约为地球的倍 D. 火星的第一宇宙速度约为地球的 【答案】C 【解析】 【分析】根据题干信息，火星直径约为地球的 ，故半径 质量 公转周期 【详解】A. 表面重力加速度公式为 地球重力加速度 火星重力加速度 因此，地球表面重力加速度为火星的 倍，故 A 错误。 B. 密度公式为 地球密度 火星密度 因此，地球密度为火星的 倍，故 B 错误。 C. 根据开普勒第三定律，公转周期满足 故 代入 得 所以 因此，火星公转轨道半径约为地球的 倍，故 C 正确。 D. 第一宇宙速度公式为 地球第一宇宙速度 火星第一宇宙速度 故 D 错误。 故选 C。 7. 如图所示，科技馆中的科普器材中常有齿轮传动装置，已知三个齿轮的半径之比RA:RB:RC=3:1:2，当齿轮转动的时候，下列说法中正确的是（　　） A. 三个齿轮的角速度大小之比为1:1:1 B. 三个齿轮的周期大小之比为2:1:3 C. 三个齿轮边缘的线速度大小之比为3:1:2 D. 三个齿轮边缘的向心加速度大小之比为2:6:3 【答案】D 【解析】 【详解】AC．三个齿轮传动装置，边缘点线速度大小相等，所以 根据， 可得，故AC错误； B．根据可得三个齿轮的周期大小之比，故B错误； D．根据可得三个齿轮边缘的向心加速度大小之比，故D正确。 故选D。 8. “双星系统”与“三星系统”都是宇宙中常见的天体系统，两种系统中，天体均可在万有引力的作用下绕共同的圆心做匀速圆周运动。如图分别为两种天体系统的示意图，图中五个球形天体的质量均为M，天体连心线的长度均为L，引力常量为G、“双星系统”与“三星系统”运动周期之比为（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】对“双星系统”有 对“三星系统”，任何一个天体运动的向心力是由其他天体的万有引力的合力提供的，有 其中 联立可得 故选B。 二、多选题（每题4分，共16分，多选错选不给分） 9. 发射地球同步卫星时，先将卫星发射到近地圆轨道1，然后点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步轨道3，轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点（如图），则以下判断正确的是（　　） A. 卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率 B. 卫星在轨道2经过Q点的速度大于它在轨道1经过Q点的速度 C. 卫星在轨道2经过Q点的加速度等于它在轨道1经过Q点的加速度 D. 卫星在轨道3上的周期小于它在轨道2上的周期 【答案】BC 【解析】 【详解】A．卫星在轨道1和3上均做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力有 解得 即半径越大，速度越小，即卫星在轨道3上的速率小于在轨道1上的速率，故A错误； B．卫星在轨道1运动经过Q点时，需要加速才能做离心运动变到轨道2上，所以，卫星在轨道2经过Q点的速度大于它在轨道1经过Q点的速度，故B正确； C．根据牛顿第二定律有 解得 所以，卫星经过同一点时的加速度相等，即卫星在轨道2经过Q点的加速度等于它在轨道1经过Q点的加速度，故C正确； D．根据开普勒第三定律有 因轨道3的半径大于轨道2的半长轴，所以，卫星在轨道3上的周期大于它在轨道2上的周期，故D错误。 故选BC。 10. 如图所示的四幅图表示的是有关圆周运动的基本模型，下列说法正确的是（　　） A. 图a中汽车通过凹形桥的最低点时处于失重状态 B. 图b中增大θ，但保持圆锥的高度不变，则圆锥摆的角速度不变 C. 图c中脱水桶的脱水原理是水滴受到的离心力大于它所受到的向心力从而被甩出 D. 图d中火车转弯超过规定速度行驶时会挤压外轨 【答案】BD 【解析】 【详解】A．当汽车通过最低点时，需要向上的向心力 处于超重状态，故A错误； B．设绳长为L，绳与竖直方向上的夹角为，小球竖直高度为h，由 结合，可得 两物体高度一致，则它们角速度大小相等，故B正确； C．物体所受合外力不足以提供向心力才会做离心运动，故C错误； D．超速时重力与支持力的合力不足以提供向心力，会挤压外轨产生向内的力，故D正确。 故选BD。 11. 假设地球可视为质量均匀分布的球体，且不计地球的自转。已知地球半径为R，地球的第一宇宙速度为v，引力常量为G，且质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零，下列说法正确的是（　　） A. 地球的质量为 B. 地球表面上方高处的重力加速度为 C. 地球表面下方深处的重力加速度为 D. 地球的密度为 【答案】BD 【解析】 【详解】A．已知地球半径为R，地球的第一宇宙速度为v，引力常量为G，则有 解得，故A错误； B．地球表面上方高处有 解得，故B正确； C．在地球表面下方深处的重力加速度相当于半径为的球体在其表面产生的加速度，由球的体积公式及可知，半径为的球体质量为半径为R的球体的，故有 解得，故C错误； D．地球的密度 故D正确。 故选BD。 12. 如图甲所示，轻杆一端与O点相连，另一端固定质量为m的小球。现让小球在竖直平面内做圆周运动，小球运动到最高点时，杆与小球间弹力大小为F，速度大小为v，其图像如图乙所示。则（） A. 小球做圆周运动的半径 B. 当地的重力加速度大小 C. 时，小球受到的弹力方向向上 D. 时，小球受到的弹力大小与重力大小相等 【答案】BD 【解析】 【详解】A．由图乙知，当时弹力大小与小球重力等大，即 当时，根据牛顿第二定律有，联立解得 、，故A错误，故B正确； C．由图可知当时，杆对小球弹力方向向上；当时，杆对小球弹力方向向下，所以当时，杆对小球弹力方向向下，故C错误； D．当时，由牛顿第二定律有，整理得 ，联立以上各式可知小球受到的弹力大小等于mg，故D正确。 故选BD。 第Ⅱ卷（非选择题） 三、实验题（每空2分，共14分） 13. 如图所示是“探究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系”的实验装置。转动手柄，可使两侧变速塔轮以及长槽和短槽随之匀速转动。皮带分别套在左、右两塔轮上的不同圆盘上，可使两个槽内的小球分别以各自的角速度做匀速圆周运动，其向心力由挡板对小球的压力提供，球对挡板的反作用力通过杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺上露出的红白相间的等分格显示出两个球所受向心力的比值。 （1）在研究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时主要用到了物理学中的______。 A. 理想实验法 B. 控制变量法 C. 等效替代法 D. 演绎法 （2）皮带与不同半径的塔轮相连是主要为了使两小球的______不同。 A. 转动半径r B. 质量m C. 角速度ω D. 线速度v （3）为了能探究向心力大小的各种影响因素，左右两侧塔轮________（选填“需要”或“不需要”）设置半径相同的轮盘。 （4）利用传感器升级实验装置，用力传感器测小球对挡板的压力，用光电计时器测小球运动的周期进行定量探究。某同学多次改变转速后，记录一组力与对应周期数据，他用图像法来处理数据，结果画出了如图所示的图像，该图线是一条过原点的直线，请分析图像横坐标x表示的物理量是______。 A. T B. C. D. 【答案】（1）B （2）C （3）需要 （4）D 【解析】 【小问1详解】 在研究向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系时，实验时需控制其中一个物理量改变，其他两个物理量不变，采用了控制变量法；故选B。 【小问2详解】 皮带与不同半径的塔轮相连，可知塔轮的线速度相同，根据，可知两小球的角速度不同；故选C。 【小问3详解】 为了能探究向心力大小的各种影响因素，需研究角速度一定时，向心力与质量或半径的关系，故左右两侧塔轮需要设置半径相同的轮盘。 【小问4详解】 根据 可知纵坐标表示的物理量是向心力，图像的横坐标x表示的物理量是；故选D。 14. 一实验小组利用数字传感器探究“物体做圆周运动时向心力大小与角速度、半径的关系”。实验装置如图甲所示，水平转台随竖直转轴一起转动，用细线将固定在物块上的角速度传感器与固定在竖直转轴上的力传感器连接，细线处于水平伸直状态，当物块随转台一起匀速转动时，拉力大小、转动的角速度可通过传感器测得。 （1）第一次选择细线长度r1=10cm，多次实验得到向心力F和对应的角速度ω的数据并在图乙上作出 的关系图像。 （2）通过观察和分析，实验小组得出向心力与角速度的平方成正比的结论。接着，将细线长度分别调整为 又得到两条 图像，将三次实验得到的图像放在同一个坐标系中，如图丙所示。通过对三条图线的分析可得：当角速度一定时，半径分别为r1、r2、r3，对应的向心力之比为___________；即当角速度一定时，向心力与半径成___________。 （3）最后小组得出：做圆周运动的物体受到的向心力大小F与角速度ω、半径r的关系为 其中k的数值为___________（结果保留两位小数）。 【答案】 ①. ②. 正比 ③. 【解析】 【详解】[1]由图丙可知当一定时，根据读数可得向心力之比等于； [2]由图像可得结论：向心力与半径成正比； [3]由 四、解答题（15题9分，16题10分，17题12分，18题15分） 15. 距地面高度为的小球以的速度被水平抛出，g取。求： （1）小球在空中的飞行时间t； （2）小球落地点距抛出点的水平距离x； （3）落地时小球的速度v的大小和与水平方向夹角的正切值。 【答案】（1）2s （2）20m （3），方向斜向下，与水平方向夹角的正切值为2 【解析】 【小问1详解】 小球做平抛运动，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动， 根据 可得小球在空中的飞行时间 【小问2详解】 小球水平方向做匀速直线运动，根据 解得小球落地点距抛出点的水平距离 【小问3详解】 小球落地的竖直速度为 解得 则落地时小球的速度 解得 设此时速度与水平方向的夹角为，则 即方向斜向下，与水平方向夹角的正切值为2。 16. 2021年2月10日19时52分，我国首次火星探测任务“天问一号”探测器实施近火捕获制动，成功实现环绕火星运动，成为我国第一颗人造火星卫星。在“天问一号”环绕火星做匀速圆周运动时，周期为T，轨道半径为r。已知火星的半径为R，引力常量为G，不考虑火星的自转。求： （1） “天问一号”环绕火星运动的线速度的大小v； （2）火星的质量M； （3）火星表面的重力加速度的大小g； （4）火星上的第一宇宙速度是多少？ 【答案】（1） （2） （3） （4） 【解析】 【小问1详解】 “天问一号”环绕火星运动的线速度的大小 【小问2详解】 设火星质量为，“天问一号”质量为，“天问一号”环绕火星做匀速圆周运动时，火星对“天问一号”的万有引力提供了“天问一号”做圆周运动的向心力，则 解得火星的质量 【小问3详解】 设火星表面有一个质量为的物体，不考虑火星的自转，其重力等于万有引力，则 又 解得 【小问4详解】 设质量为的物体贴近火星表面飞行，设火星上的第一宇宙速度大小为，则 又 解得 17. 如图所示，半圆形轨道AB固定在水平面上，轨道半径，直径AOB竖直。将一质量的小球从轨道最低点B以某一速率水平向左射入，发现小球恰能通过轨道最高点A，不计空气阻力，重力加速度。 （1）求小球经过A点的速率及从A点抛出到落地经历的时间； （2）若小球经过B点的速率与小球落地速率相等，求小球进入轨道时对B点的压力大小。 【答案】（1），1s （2）150N 【解析】 【小问1详解】 小球恰能通过轨道最高点，有 解得 从A点抛出到落地过程，有 解得 【小问2详解】 从A点抛出到落地，竖直方向有（或） 解得 落地时的速度满足 解得 合力提供向心力，有， 解得 由牛顿第三定律知，小球进入轨道时对点的压力大小为150N 18. 如图所示，一水平圆形转台上放有可视为质点的A、B两个物块，B位于转台边缘，两个物块间用轻质细线相连，细线伸直且恰无张力，O为圆心，A、O、B三点共线，且OA=，圆形转台可绕过转台中心的竖直轴转动。已知物块A、B质量均为m=1kg，，两个物块与转台间的动摩擦因数均为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，转台距水平地面高为h=0.8m，重力加速度，不计空气阻力。现让转台从静止开始转动，其角速度ω极其缓慢地变化。（以下计算结果可以保留根号） （1）当物块A、B间细线恰好出现张力时，求转台转动的角速度ω1； （2）若当转台角速度达到时，A、B间细线断裂，求物块B落地点与竖直轴间的水平距离s； （3）若细线始终不会断裂，当A所受的摩擦力大小时，求转台转动的角速度的可能值。 【答案】（1） （2）0.28m （3）见解析 【解析】 【小问1详解】 对A由牛顿第二定律 对B由牛顿第二定律 解得， 因，则A、B间细线恰好有张力出现时，转台转动的角速度为 【小问2详解】 因为 所以A、B间细线断裂后，物块B将做平抛运动，水平飞出的初速度大小为 竖直方向有 可得飞出到落地时间为 水平射程为 则落地点与竖直轴间的水平距离 【小问3详解】 由于，则有 a.当，A、B间细线未张紧时，对A有 解得 b.当，A、B间细线已张紧，且转台对A的摩擦力方向指向圆心时，对B有 对A有 解得 c.当，A、B间细线已张紧，且转台对A的摩擦力方向背离圆心时，对B有 对A有 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 高一年级4月物理学情检测 注意事项： 1、答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息 2、请将答案正确填写在答题卡上 第I卷（选择题） 一、单选题（每题3分，共24分） 1. 关于下列四个运动的描述，正确的是（　　） A. 如图甲所示，空间站绕地球做匀速圆周运动时，速度保持不变 B. 如图乙所示，在忽略空气阻力的情况下，斜向上抛出的秧苗做匀变速曲线运动 C. 如图丙所示，从跳板上起跳后的运动员旋转下降时，头部的速度方向始终竖直向下 D. 如图丁所示，树叶上的蜗牛做圆周运动时，受到的合力为零 2. 体育课上，在伸直双手上举过程中，下列说法正确的是（　　） A. 肘关节的角速度比指尖的角速度大 B. 肘关节的线速度比指尖的线速度大 C. 肘关节的角速度比指尖的角速度小 D. 肘关节的线速度比指尖的线速度小 3. 如图所示，2020年7月21日发生土星冲日现象，土星冲日是指土星、地球和太阳几乎排列成一条直线的状态，地球位于太阳与土星之间。“冲日”前后，土星离地球最近，亮度也最高，是观测的最佳时机。地球和土星绕太阳公转的方向相同，轨道都可近似为圆轨道，地球一年绕太阳一周，土星约29.5年绕太阳一周。则（　　） A. 土星和地球的公转轨道半径之比约为 B. 土星绕太阳公转的线速度大于地球绕太阳公转的线速度 C. 土星“冲日”的现象下一次出现的时间是2021年7月21日 D. 土星绕太阳公转的向心加速度大于地球绕太阳公转的向心加速度 4. 滑板运动员在倾角的斜面轨道上练习起跳动作，某次起跳时速度大小，速度方向与斜面的夹角，不计空气阻力，重力加速度（已知，）。则运动员腾空过程中离开斜面的最大距离为（ ） A. 1.0m B. 1.44m C. 2.0m D. 2.56m 5. 如图所示，滚筒洗衣机脱水时，滚筒绕水平轴转动，滚筒上有很多漏水孔，附着在潮湿衣服上的水从漏水孔中被甩出，达到脱水的目的。某一阶段，如果认为湿衣服在竖直平面内做匀速圆周运动，已知滚筒半径为，取重力加速度为，那么下列说法正确的是（　　） A. 衣物通过最高点和最低点时线速度和加速度均相同 B. 脱水过程中滚筒对衣物作用力始终指向圆心 C. 增大滚筒转动的周期，水更容易被甩出 D. 在最低点时，水更容易被甩出 6. 我国科研人员发布了火星研究的最新成果，为重新认识火星提供了新的证据。火星属于类地行星，直径约为地球的，质量约为地球的，公转周期约为地球的2倍，忽略星球自转影响，下列说法正确的是（　　） A. 地球表面重力加速度约为火星的 B. 地球密度约为火星的 C. 火星公转轨道半径约为地球的倍 D. 火星的第一宇宙速度约为地球的 7. 如图所示，科技馆中的科普器材中常有齿轮传动装置，已知三个齿轮的半径之比RA:RB:RC=3:1:2，当齿轮转动的时候，下列说法中正确的是（　　） A. 三个齿轮的角速度大小之比为1:1:1 B. 三个齿轮的周期大小之比为2:1:3 C. 三个齿轮边缘的线速度大小之比为3:1:2 D. 三个齿轮边缘的向心加速度大小之比为2:6:3 8. “双星系统”与“三星系统”都是宇宙中常见的天体系统，两种系统中，天体均可在万有引力的作用下绕共同的圆心做匀速圆周运动。如图分别为两种天体系统的示意图，图中五个球形天体的质量均为M，天体连心线的长度均为L，引力常量为G、“双星系统”与“三星系统”运动周期之比为（　　） A. B. C. D. 二、多选题（每题4分，共16分，多选错选不给分） 9. 发射地球同步卫星时，先将卫星发射到近地圆轨道1，然后点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步轨道3，轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点（如图），则以下判断正确的是（　　） A. 卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率 B. 卫星在轨道2经过Q点的速度大于它在轨道1经过Q点的速度 C. 卫星在轨道2经过Q点的加速度等于它在轨道1经过Q点的加速度 D. 卫星在轨道3上的周期小于它在轨道2上的周期 10. 如图所示的四幅图表示的是有关圆周运动的基本模型，下列说法正确的是（　　） A. 图a中汽车通过凹形桥的最低点时处于失重状态 B. 图b中增大θ，但保持圆锥的高度不变，则圆锥摆的角速度不变 C. 图c中脱水桶的脱水原理是水滴受到的离心力大于它所受到的向心力从而被甩出 D. 图d中火车转弯超过规定速度行驶时会挤压外轨 11. 假设地球可视为质量均匀分布的球体，且不计地球的自转。已知地球半径为R，地球的第一宇宙速度为v，引力常量为G，且质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零，下列说法正确的是（　　） A. 地球的质量为 B. 地球表面上方高处的重力加速度为 C. 地球表面下方深处的重力加速度为 D. 地球的密度为 12. 如图甲所示，轻杆一端与O点相连，另一端固定质量为m的小球。现让小球在竖直平面内做圆周运动，小球运动到最高点时，杆与小球间弹力大小为F，速度大小为v，其图像如图乙所示。则（） A. 小球做圆周运动的半径 B. 当地的重力加速度大小 C. 时，小球受到的弹力方向向上 D. 时，小球受到的弹力大小与重力大小相等 第Ⅱ卷（非选择题） 三、实验题（每空2分，共14分） 13. 如图所示是“探究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系”的实验装置。转动手柄，可使两侧变速塔轮以及长槽和短槽随之匀速转动。皮带分别套在左、右两塔轮上的不同圆盘上，可使两个槽内的小球分别以各自的角速度做匀速圆周运动，其向心力由挡板对小球的压力提供，球对挡板的反作用力通过杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺上露出的红白相间的等分格显示出两个球所受向心力的比值。 （1）在研究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时主要用到了物理学中的______。 A. 理想实验法 B. 控制变量法 C. 等效替代法 D. 演绎法 （2）皮带与不同半径的塔轮相连是主要为了使两小球的______不同。 A. 转动半径r B. 质量m C. 角速度ω D. 线速度v （3）为了能探究向心力大小的各种影响因素，左右两侧塔轮________（选填“需要”或“不需要”）设置半径相同的轮盘。 （4）利用传感器升级实验装置，用力传感器测小球对挡板的压力，用光电计时器测小球运动的周期进行定量探究。某同学多次改变转速后，记录一组力与对应周期数据，他用图像法来处理数据，结果画出了如图所示的图像，该图线是一条过原点的直线，请分析图像横坐标x表示的物理量是______。 A. T B. C. D. 14. 一实验小组利用数字传感器探究“物体做圆周运动时向心力大小与角速度、半径的关系”。实验装置如图甲所示，水平转台随竖直转轴一起转动，用细线将固定在物块上的角速度传感器与固定在竖直转轴上的力传感器连接，细线处于水平伸直状态，当物块随转台一起匀速转动时，拉力大小、转动的角速度可通过传感器测得。 （1）第一次选择细线长度r1=10cm，多次实验得到向心力F和对应的角速度ω的数据并在图乙上作出 的关系图像。 （2）通过观察和分析，实验小组得出向心力与角速度的平方成正比的结论。接着，将细线长度分别调整为 又得到两条 图像，将三次实验得到的图像放在同一个坐标系中，如图丙所示。通过对三条图线的分析可得：当角速度一定时，半径分别为r1、r2、r3，对应的向心力之比为___________；即当角速度一定时，向心力与半径成___________。 （3）最后小组得出：做圆周运动的物体受到的向心力大小F与角速度ω、半径r的关系为 其中k的数值为___________（结果保留两位小数）。 四、解答题（15题9分，16题10分，17题12分，18题15分） 15. 距地面高度为的小球以的速度被水平抛出，g取。求： （1）小球在空中的飞行时间t； （2）小球落地点距抛出点的水平距离x； （3）落地时小球的速度v的大小和与水平方向夹角的正切值。 16. 2021年2月10日19时52分，我国首次火星探测任务“天问一号”探测器实施近火捕获制动，成功实现环绕火星运动，成为我国第一颗人造火星卫星。在“天问一号”环绕火星做匀速圆周运动时，周期为T，轨道半径为r。已知火星的半径为R，引力常量为G，不考虑火星的自转。求： （1） “天问一号”环绕火星运动的线速度的大小v； （2）火星的质量M； （3）火星表面的重力加速度的大小g； （4）火星上的第一宇宙速度是多少？ 17. 如图所示，半圆形轨道AB固定在水平面上，轨道半径，直径AOB竖直。将一质量的小球从轨道最低点B以某一速率水平向左射入，发现小球恰能通过轨道最高点A，不计空气阻力，重力加速度。 （1）求小球经过A点的速率及从A点抛出到落地经历的时间； （2）若小球经过B点的速率与小球落地速率相等，求小球进入轨道时对B点的压力大小。 18. 如图所示，一水平圆形转台上放有可视为质点的A、B两个物块，B位于转台边缘，两个物块间用轻质细线相连，细线伸直且恰无张力，O为圆心，A、O、B三点共线，且OA=，圆形转台可绕过转台中心的竖直轴转动。已知物块A、B质量均为m=1kg，，两个物块与转台间的动摩擦因数均为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，转台距水平地面高为h=0.8m，重力加速度，不计空气阻力。现让转台从静止开始转动，其角速度ω极其缓慢地变化。（以下计算结果可以保留根号） （1）当物块A、B间细线恰好出现张力时，求转台转动的角速度ω1； （2）若当转台角速度达到时，A、B间细线断裂，求物块B落地点与竖直轴间的水平距离s； （3）若细线始终不会断裂，当A所受的摩擦力大小时，求转台转动的角速度的可能值。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $