精品解析：福建三明市2025-2026学年第二学期高一期末适应性练习物理试题

三明市2025—2026学年第二学期高一期末适应性练习 物理试题 （满分：100分；考试时间：90分钟） 注意事项： 1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。 2．回答选择题时，选出每题答案后，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，将答题卡交回。 一、单项选择题（本题共8小题，每小题4分，共32分） 1. 如图是闽超联赛中三明运动员踢出的“电梯球”的线路。该球先从地面上的位置1急速上升至最高点2，越过人墙后突然下坠到地面上的位置3，对方守门员往往反应不及，破门得分的概率很大。运动员踢球后，考虑空气阻力足球飞行过程中（ ） A. 机械能增加 B. 机械能减小 C. 机械能不变 D. 机械能先增后减 2. 图中，足球从2到3的过程（ ） A. 重力势能先减小后增大 B. 重力势能先增大后减小 C. 重力做正功 D. 重力做负功 3. 如图，运动员正在练习用头颠球。假设足球从静止开始下落，被头竖直顶起，离开头部后足球上升至最高点，足球的质量为，重力加速度，不计空气阻力。头向上顶球的过程中，足球的动量变化量（ ） A. 大小为，方向向上 B. 大小为，方向向下 C. 大小为，方向向下 D. 大小为，方向向上 4. 下图中，物体所受拉力的大小均相等，位移方向向右、大小均相等。则三种情况拉力做功的大小关系为（ ） A. B. C. D. 5. 如图，在某一轨道平面上两颗人造卫星、同向绕地球做匀速圆周运动，则（ ） A. 卫星的角速度比卫星的角速度大 B. 卫星受到的引力大于卫星受到的引力 C. 卫星的线速度大于 D. 、卫星与地心的连线在相等的时间内扫过的面积相等 6. 下雨天，雨滴在空中竖直下落，撑伞时伞柄沿竖直方向，雨滴垂直伞面淋雨最少。如图甲，某同学以的速度向西行走，为保证最少淋雨，伞柄与竖直方向成如图乙所示，已知，，则雨滴竖直下落速度为（ ） A. B. C. D. 7. 如图，用水平细线相连的两个质量均为的物体a和b（可视为质点）沿直径方向分居圆心两侧放在水平圆盘上，细线恰好伸直且无张力，二者到点的距离分别为和，与圆盘间的动摩擦因数均为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为。圆盘由静止开始，逐渐增大转速至两物体即将发生滑动的过程中（ ） A. 当圆盘转速很小时，物体a和b的向心力由细线拉力提供 B. 当物体a达到最大静摩擦力时，细线才开始有拉力 C. 当物体b达到最大静摩擦力时，圆盘转动的角速度为 D. 当物体a和b即将发生滑动时，圆盘转动的角速度为 8. 如图甲，一倾角的粗糙斜面固定在水平地面上，斜面下端有一固定挡板，挡板与轻弹簧连接。现将物块P和Q置于斜面上，物块P与弹簧连接，与Q不粘连，稳定时P、Q两物块恰好不下滑。从时开始，对Q施加一平行斜面向上的力使其沿斜面向上做匀加速直线运动，力随时间变化如图乙所示。已知两物块均可视为质点，质量分别为和，与斜面的动摩擦因数均为0.5，设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，重力加速度，，，则（ ） A. Q的加速度大小为 B. 图乙的大小为 C. 弹簧的劲度系数为 D. 到的过程中，力做的功为 二、双项选择题（本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，全部选对得4分，选对但不全得2分，有选错或不答得0分） 9. 试验运行的CR450动车组是当今世界跑得最快的高速列车，成为我国高铁自主创新的又一重大标志性成果。一列质量为的动车组从静止开始以恒定功率在平直轨道上运动，后达到最大速度。设动车组行驶过程所受到的阻力保持不变，此过程中动车组（ ） A. 加速度不变 B. 加速度逐渐减小 C. 受到的阻力 D. 受到的牵引力做功 10. 如图，质量为、长度为的木块放在光滑的水平面上被锁定。一质量为的子弹以水平速度射入木块，刚好能将木块射穿。木块解除锁定，子弹仍以水平速度射入静止的木块。设子弹在木块被锁定前后受到的阻力大小相等，子弹可视为质点，忽略空气阻力，则木块解除锁定后，子弹（ ） A. 射入木块的深度变小 B. 在木块中受到的阻力大小为 C. 减速运动的时间为 D. 在与木块相对运动过程中产生的热量为 11. 质量分别为，的两球1、2在光滑水平面上沿同一直线运动并发生正碰，碰撞前后两球的速度随时间变化的图像如图所示，则（ ） A. B. 两球在时发生碰撞 C. 两球发生非弹性碰撞 D. 时系统的动能最小 12. 我国的嫦娥工程现已完成月球样品采运任务，月球有类似于地球的南北两极和纬度，月球半径为，表面重力加速度为，不考虑月球自转。如图为月球着陆器降落月球表面的过程，着陆器先在圆形轨道Ⅰ上绕月匀速圆周运动，运动至月球北极正上方位置时突然改变速度，然后沿着椭圆轨道Ⅱ无动力运动落至纬度为的处。已知椭圆轨道上的任意点到两焦点的距离之和为定值（半长轴的两倍），两焦点之间的距离是焦距。假设月球质量集中在球心点，如果着陆器沿该椭圆轨道运动的周期最短，则（ ） A. 着陆器在位置要减速才能进入椭圆轨道Ⅱ B. 位置离月面的高度为 C. 椭圆轨道Ⅱ的周期为 D. 若位置离月面的高度为，变速后的速度为，则着陆器到达处的速度为 三、填空实验题（本大题共5小题，共21分） 13. 如图甲所示，在水平地面上放置一木块，其质量，木块在水平推力作用下运动，推力的大小随位移变化的图像如图乙所示。已知木块与地面间的动摩擦因数，重力加速度。经过，重力的冲量大小为________；的过程中，推力对木块所做的功为_______J，合力做的功为_______J。 14. 我国的千帆星座第9批组网卫星于2026年5月17日在海南商业航天发射场成功发射，某颗卫星升空后绕地球的运动可视为匀速圆周运动，离地面的高度为。已知地球的质量为，地球的半径为，引力常量为，则该卫星运动的加速度大小为_______________，线速度大小为_______________，周期为_______________。 15. 如图为飞盘发球器的示意图，水平放置的发球盘半径为，离地高度为。现将大量小球置于发球盘边缘，当发球盘以周期匀速旋转时，小球自边缘水平甩出下落，在水平地面上形成一个大圆圈。已知重力加速度为，不计空气阻力，则发球盘匀速旋转的角速度为_____，小球在空中下落的时间为_____，地面上的大圆圈的半径为_______________。 16. 小明同学在力学实验室采用两种方案自主探究影响向心力大小因素的实验： 方案一、用如图甲所示的装置实验。已知小球在挡板、、处做圆周运动的轨迹半径之比为，变速塔轮自上而下按如图乙所示三种组合方式，左右每层半径之比由上至下分别为、和。回答以下问题： （1）本实验与下列哪个实验的探究方法相同__________； A. 探究两个互成角度的力的合成规律 B. 探究加速度与物体受力、物体质量的关系 （2）现探究向心力的大小与半径的关系，将两个质量相等的钢球放在、位置，则传动皮带需调至第______（选填“一”“二”或“三”）层塔轮； （3）现将质量相等的两小钢球分别放在、位置，将传送带调至第三层塔轮，则两球转动时所受向心力之比为______。 方案二、利用如图丙所示DIS向心力实验器进行实验。实验中，通过力传感器测出向心力的大小，通过光电门传感器测量挡光杆的挡光时间，进而求出角速度的大小。 （4）调整物块转动半径，多次实验得到向心力和对应的角速度的数据，并在图丁上作出的图像。由图可知，向心力与角速度的平方成________（选填“正比”或“反比”）。 （5）再将物块转动半径分别调整为，，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，如图戊所示。由图可知：当角速度一定时，半径分别为、、对应的向心力之比________。 17. 用如图甲所示实验装置验证机械能守恒定律：水平桌面上固定一倾角为的气垫导轨，光电门安装在导轨上点，跨过轻质光滑定滑轮的细绳一端与质量为的砝码相连，另一端与置于点的滑块连接，滑块上有长方形遮光片，遮光片两条长边与导轨垂直。已知滑块与遮光片的总质量为，遮光片的宽度为，两点的距离为，重力加速度为，测出遮光片经过光电门时的挡光时间。 （1）现将滑块从点由静止释放运动至点的过程中，滑块、遮光片与砝码组成的系统重力势能的减小量_____，动能的增加量_____。若在运动过程中机械能守恒，与的关系式为_____。 （2）多次改变光电门的位置，每次滑块均从点静止下滑，测量相应的与值，结果如下表所示： 1 2 3 4 5 （） 0.600 0.800 1.000 1.200 1.400 （） 8.22 7.17 6.44 5.85 5.43 （） 1.48 1.95 2.41 2.92 3.39 以为横坐标，为纵坐标，在图乙中描出第1个数据点，根据5个数据点作直线______，求得该直线的斜率_____（保留2位有效数字）。 （3）由、、和数值可以计算出直线的斜率，因存在阻力，则______（选填“>”“<”或“=”）。 四、计算题（本大题3小题，共31分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位） 18. 跳绳是一种健身运动。一位同学在原地跳绳过程中，离开地面后竖直方向的速率—时间图像如图所示。若已知跳绳者的质量，每次在空中运动的时间为，重力加速度，不计阻力，求该同学： （1）上升过程离地的最大高度； （2）每次起跳上升过程克服重力做的功； （3）每次跳绳克服重力做功的平均功率。 19. 如图甲，游乐场过山车的运动可抽象为沿图乙中轨道运动。其中倾斜直轨道、与水平面的夹角分别为、，、是光滑竖直圆轨道的最低点和最高点，各轨道间平滑连接。已知竖直圆轨道半径，、间的水平距离，过山车与轨道、的动摩擦因数分别为、，轨道其余部分光滑。现有质量的过山车，从高的点由静止下滑，经最终停在点，过山车可视为质点，运动中不脱离轨道，重力加速度，，，求： （1）过山车运动至圆轨道最低点时的速度大小； （2）过山车运动至圆轨道最高点时对轨道的压力大小； （3）轨道的长度。 20. 如图，物块A、B用轻弹簧连接并置于水平传送带上，传送带以的恒定速率顺时针转动。初始时刻，轻弹簧处于原长状态，A速度为，方向向右，B的初速度为零。经过一段时间A与传送带第一次共速，此时A对地的位移为，弹簧弹性势能为。已知A、B可视为质点，质量分别为、，与传送带的动摩擦因数分别为0.5、0.25，重力加速度，求这一过程中： （1）滑动摩擦力对物块A做的功； （2）弹簧对物块B做的功； （3）所经历的时间。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 三明市2025—2026学年第二学期高一期末适应性练习 物理试题 （满分：100分；考试时间：90分钟） 注意事项： 1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。 2．回答选择题时，选出每题答案后，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，将答题卡交回。 一、单项选择题（本题共8小题，每小题4分，共32分） 1. 如图是闽超联赛中三明运动员踢出的“电梯球”的线路。该球先从地面上的位置1急速上升至最高点2，越过人墙后突然下坠到地面上的位置3，对方守门员往往反应不及，破门得分的概率很大。运动员踢球后，考虑空气阻力足球飞行过程中（ ） A. 机械能增加 B. 机械能减小 C. 机械能不变 D. 机械能先增后减 【答案】B 【解析】 【详解】机械能的变化规律为：物体机械能的变化量等于除重力之外其他力做的功。本题中明确考虑空气阻力，空气阻力始终与足球的运动方向相反，整个飞行过程中空气阻力一直对足球做负功，因此足球的机械能一直减小。 故选B。 2. 图中，足球从2到3的过程（ ） A. 重力势能先减小后增大 B. 重力势能先增大后减小 C. 重力做正功 D. 重力做负功 【答案】C 【解析】 【详解】AB．重力势能的表达式为 足球从2到3的过程中高度降低，重力势能减小，故AB错误； CD．足球从2到3的过程中高度降低，重力做正功，故C正确，D错误。 故选C。 3. 如图，运动员正在练习用头颠球。假设足球从静止开始下落，被头竖直顶起，离开头部后足球上升至最高点，足球的质量为，重力加速度，不计空气阻力。头向上顶球的过程中，足球的动量变化量（ ） A. 大小为，方向向上 B. 大小为，方向向下 C. 大小为，方向向下 D. 大小为，方向向上 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】取竖直向上为正方向，接触头部前瞬间速度向下 足球离开头部后上升到最高点，最高点速度为0，离开头部瞬间速度向上：由 得 动量变化量 代入得 结果为正，说明动量变化量方向竖直向上，大小为 故选D。 【点睛】 4. 下图中，物体所受拉力的大小均相等，位移方向向右、大小均相等。则三种情况拉力做功的大小关系为（ ） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】设位移大小为，甲图中拉力水平，根据力做功的定义可得 乙图中拉力斜向下，和水平位移的夹角大小为，因此 丙图中拉力斜向上，和水平位移的夹角大小同样为，因此 因此做功大小关系为 故选B。 【点睛】 5. 如图，在某一轨道平面上两颗人造卫星、同向绕地球做匀速圆周运动，则（ ） A. 卫星的角速度比卫星的角速度大 B. 卫星受到的引力大于卫星受到的引力 C. 卫星的线速度大于 D. 、卫星与地心的连线在相等的时间内扫过的面积相等 【答案】A 【解析】 【详解】A．由万有引力提供向心力可得 得 由于M卫星的轨道半径小于N卫星的轨道半径，所以M卫星的角速度比N卫星的角速度大， 故A正确； B．根据万有引力定律可得，由于不清楚M、N的质量关系，所以无法比较M、N受到的引力大小关系，故B错误； C．是近地卫星运行的速度，也是卫星环绕的最大速度，故卫星的线速度小于，故C错误； D．根据开普勒第二定律可知，同一卫星与地球的连线在相等的时间内扫过的面积相等，对于不同轨道的卫星，该定律不适用，故D错误. 故选A。 6. 下雨天，雨滴在空中竖直下落，撑伞时伞柄沿竖直方向，雨滴垂直伞面淋雨最少。如图甲，某同学以的速度向西行走，为保证最少淋雨，伞柄与竖直方向成如图乙所示，已知，，则雨滴竖直下落速度为（ ） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】雨滴相对于人有两个分速度，水平分速度：人以向西行走，因此雨滴相对人的水平分速度向东，大小 竖直分速度：大小等于雨滴对地竖直下落的速度 要让淋雨最少，雨滴相对人的合速度方向沿伞柄（垂直伞面），因此满足三角函数关系 代入解得 故选B。 【点睛】 7. 如图，用水平细线相连的两个质量均为的物体a和b（可视为质点）沿直径方向分居圆心两侧放在水平圆盘上，细线恰好伸直且无张力，二者到点的距离分别为和，与圆盘间的动摩擦因数均为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为。圆盘由静止开始，逐渐增大转速至两物体即将发生滑动的过程中（ ） A. 当圆盘转速很小时，物体a和b的向心力由细线拉力提供 B. 当物体a达到最大静摩擦力时，细线才开始有拉力 C. 当物体b达到最大静摩擦力时，圆盘转动的角速度为 D. 当物体a和b即将发生滑动时，圆盘转动的角速度为 【答案】D 【解析】 【详解】A．转速很小时，向心力由各自的静摩擦力提供，细线无拉力。因为向心力公式，可知半径大的先受力不足，但尚未达到绳子拉伸的状态，故A错误； B．当达到最大静摩擦力时，由可得 根据向心力公式 把的半径和求得的角速度平方 代入 得 即此时仅需的向心力，未达到最大静摩擦，故细线此前已先产生拉力，故B错误； C．当达到最大静摩擦力时，根据公式可得圆盘角速度应为​​，故C错误； D．两物块即将滑动时 对， 对， 两式相减消去得 解得临界角速度，故D正确。 故选D 。 8. 如图甲，一倾角的粗糙斜面固定在水平地面上，斜面下端有一固定挡板，挡板与轻弹簧连接。现将物块P和Q置于斜面上，物块P与弹簧连接，与Q不粘连，稳定时P、Q两物块恰好不下滑。从时开始，对Q施加一平行斜面向上的力使其沿斜面向上做匀加速直线运动，力随时间变化如图乙所示。已知两物块均可视为质点，质量分别为和，与斜面的动摩擦因数均为0.5，设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，重力加速度，，，则（ ） A. Q的加速度大小为 B. 图乙的大小为 C. 弹簧的劲度系数为 D. 到的过程中，力做的功为 【答案】D 【解析】 【详解】AB．未施加外力时，P、Q恰好不下滑，对系统受力分析如图 由正交分解可得 为此时弹簧的形变量，解得 时，，PQ一起沿斜面向上匀加速直线运动，此时PQ所受摩擦力沿斜面向下，受力分析如图 由正交分解可得 解得 时，P、Q间无弹力，对Q受力分析有 解得，故AB错误； C．对P受力分析有 为PQ刚分开时，弹簧的形变量，解得 PQ一起匀加速直线运动位移 解得，故C错误； D．在过程，外力F为变力，对PQ分析可得 解得 可得 所以F做功为，故D正确。 故选D。 二、双项选择题（本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，全部选对得4分，选对但不全得2分，有选错或不答得0分） 9. 试验运行的CR450动车组是当今世界跑得最快的高速列车，成为我国高铁自主创新的又一重大标志性成果。一列质量为的动车组从静止开始以恒定功率在平直轨道上运动，后达到最大速度。设动车组行驶过程所受到的阻力保持不变，此过程中动车组（ ） A. 加速度不变 B. 加速度逐渐减小 C. 受到的阻力 D. 受到的牵引力做功 【答案】BC 【解析】 【详解】AB．列车以恒定功率运动，根据可得，随着速度增加，牵引力减小。 根据牛顿第二定律得 可得加速度逐渐减小，故A错误，B正确； C．列车以最大速度运行时，牵引力等于阻力，可得阻力，故C正确； D．加速过程中功率不变，牵引力做的功，故D错误。 故选BC。 10. 如图，质量为、长度为的木块放在光滑的水平面上被锁定。一质量为的子弹以水平速度射入木块，刚好能将木块射穿。木块解除锁定，子弹仍以水平速度射入静止的木块。设子弹在木块被锁定前后受到的阻力大小相等，子弹可视为质点，忽略空气阻力，则木块解除锁定后，子弹（ ） A. 射入木块的深度变小 B. 在木块中受到的阻力大小为 C. 减速运动的时间为 D. 在与木块相对运动过程中产生的热量为 【答案】AC 【解析】 【详解】A．由于木块锁定时，子弹刚好能将木块射穿，根据能量守恒定律可知，子弹的动能全部转化成内能，即 木块解除锁定后，设子弹射入木块的深度为，子弹射入木块后，水平面光滑，子弹与木块动量守恒，最终子弹与木块共速，可得 根据能量守恒定律可知 可得，故A正确； B．木块锁定时，根据能量守恒定律得 解得，故B错误； C．木块解除锁定后，根据动量守恒定律得 根据牛顿第二定律得，木块的加速度 由于阻力不变，木块做匀加速直线运动，根据速度-时间公式得，故C正确； D．木块解除锁定后，根据能量守恒定律可知，子弹在与木块相对运动过程中产生的热量，故D错误。 故选AC。 11. 质量分别为，的两球1、2在光滑水平面上沿同一直线运动并发生正碰，碰撞前后两球的速度随时间变化的图像如图所示，则（ ） A. B. 两球在时发生碰撞 C. 两球发生非弹性碰撞 D. 时系统的动能最小 【答案】AD 【解析】 【详解】A．两球在光滑水平面上发生正碰，动量守恒，可得 代入图中速度数值得，故A正确； B．两球在光滑水平面运动，发生碰撞后速度改变，所以两球在时发生碰撞，故B错误； C．碰撞前 碰撞后 代入速度数值和 得 动能守恒，说明是弹性碰撞，故C错误； D．碰撞过程中，内，两球相互挤压，距离不断减小，动能不断转化为其他形式的能；时刻两球速度相等，压缩量最大，此时系统总动能最小，转化为弹性势能最多，故D正确。 故选AD。 12. 我国的嫦娥工程现已完成月球样品采运任务，月球有类似于地球的南北两极和纬度，月球半径为，表面重力加速度为，不考虑月球自转。如图为月球着陆器降落月球表面的过程，着陆器先在圆形轨道Ⅰ上绕月匀速圆周运动，运动至月球北极正上方位置时突然改变速度，然后沿着椭圆轨道Ⅱ无动力运动落至纬度为的处。已知椭圆轨道上的任意点到两焦点的距离之和为定值（半长轴的两倍），两焦点之间的距离是焦距。假设月球质量集中在球心点，如果着陆器沿该椭圆轨道运动的周期最短，则（ ） A. 着陆器在位置要减速才能进入椭圆轨道Ⅱ B. 位置离月面的高度为 C. 椭圆轨道Ⅱ的周期为 D. 若位置离月面的高度为，变速后的速度为，则着陆器到达处的速度为 【答案】AC 【解析】 【详解】A．着陆器在位置由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ，做近心运动，需要减速，故A正确； B．根据题意可知椭圆轨道的一个焦点为，设椭圆的另外一个焦点为，椭圆的半长轴为，焦距为，如图所示。 根据椭圆知识可知 根据开普勒第三定律 可知，如果物体沿椭圆运动的周期最短，则椭圆的半长轴最小，由于为月球半径，则最短时，最小，即垂直时，最小。 根据几何关系可得， 又 联立得，，，故B错误； C．假设有一个质量为的物体贴着月球表面绕月飞行，不考虑月球自转，万有引力等于重力，万有引力充当向心力，可得 解得 根据开普勒第三定律 在圆形轨道上有 对于同一个中心天体值相同，可得 所以，故C正确； D．由动能定理 因为运动过程中，距离月球中心的距离变小，万有引力增大，不考虑月球自转，万有引力等于重力，所以重力加速度不断增大，最大为，可得 联立得，故D错误。 故选AC。 三、填空实验题（本大题共5小题，共21分） 13. 如图甲所示，在水平地面上放置一木块，其质量，木块在水平推力作用下运动，推力的大小随位移变化的图像如图乙所示。已知木块与地面间的动摩擦因数，重力加速度。经过，重力的冲量大小为________；的过程中，推力对木块所做的功为_______J，合力做的功为_______J。 【答案】 ①. 100 ②. 150 ③. 100 【解析】 【详解】[1]重力的冲量大小 [2]图像中图线与横轴所围图形的面积表示推力对木块所做的功，由图乙可知的过程中，推力对木块所做的功为 [3]的过程中，阻力对木块所做的功为 合力做的功为 14. 我国的千帆星座第9批组网卫星于2026年5月17日在海南商业航天发射场成功发射，某颗卫星升空后绕地球的运动可视为匀速圆周运动，离地面的高度为。已知地球的质量为，地球的半径为，引力常量为，则该卫星运动的加速度大小为_______________，线速度大小为_______________，周期为_______________。 【答案】 ①. ②. ③. 【解析】 【小问1详解】 [1] 卫星做匀速圆周运动，轨道半径为 ，其加速度大小等于该处的引力加速度，由万有引力定律有 [2] 万有引力提供向心力，有 解得卫星线速度大小为 [3] 由 ，得 代入 ，得周期为 15. 如图为飞盘发球器的示意图，水平放置的发球盘半径为，离地高度为。现将大量小球置于发球盘边缘，当发球盘以周期匀速旋转时，小球自边缘水平甩出下落，在水平地面上形成一个大圆圈。已知重力加速度为，不计空气阻力，则发球盘匀速旋转的角速度为_____，小球在空中下落的时间为_____，地面上的大圆圈的半径为_______________。 【答案】 ①. ②. ③. 【解析】 【详解】[1]发球盘以周期匀速旋转，根据角速度与周期的定义关系可知，角速度为 [2]小球离开发球盘后做平抛运动，在竖直方向上做自由落体运动，根据自由落体位移公式 解得小球在空中下落的时间为 [3]小球做平抛运动的初速度等于发球盘边缘的线速度，即 水平位移为 从俯视角度看，小球沿切线方向飞出，发球盘半径、水平位移与地面大圆圈半径构成直角三角形，由勾股定理得 16. 小明同学在力学实验室采用两种方案自主探究影响向心力大小因素的实验： 方案一、用如图甲所示的装置实验。已知小球在挡板、、处做圆周运动的轨迹半径之比为，变速塔轮自上而下按如图乙所示三种组合方式，左右每层半径之比由上至下分别为、和。回答以下问题： （1）本实验与下列哪个实验的探究方法相同__________； A. 探究两个互成角度的力的合成规律 B. 探究加速度与物体受力、物体质量的关系 （2）现探究向心力的大小与半径的关系，将两个质量相等的钢球放在、位置，则传动皮带需调至第______（选填“一”“二”或“三”）层塔轮； （3）现将质量相等的两小钢球分别放在、位置，将传送带调至第三层塔轮，则两球转动时所受向心力之比为______。 方案二、利用如图丙所示DIS向心力实验器进行实验。实验中，通过力传感器测出向心力的大小，通过光电门传感器测量挡光杆的挡光时间，进而求出角速度的大小。 （4）调整物块转动半径，多次实验得到向心力和对应的角速度的数据，并在图丁上作出的图像。由图可知，向心力与角速度的平方成________（选填“正比”或“反比”）。 （5）再将物块转动半径分别调整为，，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，如图戊所示。由图可知：当角速度一定时，半径分别为、、对应的向心力之比________。 【答案】（1）B （2）一 （3） （4）正比 （5） 【解析】 【小问1详解】 在该实验中，通过控制质量、半径、角速度中两个物理量相同，探究向心力与另外一个物理量之间的关系，采用的科学方法是控制变量法。 A．探究两个互成角度的力的合成规律，应用了等效替代法，故A错误； B．探究加速度与物体受力、物体质量的关系，应用了控制变量法，故B正确。 故选B。 【小问2详解】 把两个质量相等的钢球放在B、C位置，探究向心力的大小与半径的关系，应使两球的角速度相同，则需要将传动皮带调至第一层塔轮。 【小问3详解】 若传动皮带套在塔轮第三层，塔轮半径之比等于，二者边缘点的线速度大小相等。 根据 可知，A、C两处的角速度之比为 又A、C两处的做圆周运动的轨迹半径之比为 根据向心力公式 可得 【小问4详解】 由于的图像为直线，可得向心力与角速度的平方成正比。 【小问5详解】 数图戊中三条直线最右侧与坐标轴交点纵坐标对应的格子数，从上到下依次为、、对应的直线，可知，当一样时， 17. 用如图甲所示实验装置验证机械能守恒定律：水平桌面上固定一倾角为的气垫导轨，光电门安装在导轨上点，跨过轻质光滑定滑轮的细绳一端与质量为的砝码相连，另一端与置于点的滑块连接，滑块上有长方形遮光片，遮光片两条长边与导轨垂直。已知滑块与遮光片的总质量为，遮光片的宽度为，两点的距离为，重力加速度为，测出遮光片经过光电门时的挡光时间。 （1）现将滑块从点由静止释放运动至点的过程中，滑块、遮光片与砝码组成的系统重力势能的减小量_____，动能的增加量_____。若在运动过程中机械能守恒，与的关系式为_____。 （2）多次改变光电门的位置，每次滑块均从点静止下滑，测量相应的与值，结果如下表所示： 1 2 3 4 5 （） 0.600 0.800 1.000 1.200 1.400 （） 8.22 7.17 6.44 5.85 5.43 （） 1.48 1.95 2.41 2.92 3.39 以为横坐标，为纵坐标，在图乙中描出第1个数据点，根据5个数据点作直线______，求得该直线的斜率_____（保留2位有效数字）。 （3）由、、和数值可以计算出直线的斜率，因存在阻力，则______（选填“>”“<”或“=”）。 【答案】（1） ①. ②. ③. （2） ①. ②. 2.4 （3） 【解析】 【小问1详解】 [1] 滑块沿斜面向下运动距离s的过程中，会通过细绳拉动砝码向上运动，则砝码上升的高度为s，所以滑块、遮光片与砝码组成的系统重力势能的减小量为 [2] 滑块经过光电门时的速度大小为 所以滑块、遮光片与砝码组成的系统动能的增加量为 [3] 若在运动过程中系统的机械能守恒，则有 即 解得 【小问2详解】 [1] 以为横坐标，为纵坐标，在图乙中描出第1个数据点，并根据5个数据点作直线如图所示： [2] 该直线的斜率为 【小问3详解】 若系统的机械能守恒，则图像理论上的斜率为 由于实际存在阻力，则系统动能的实际增加量会比理论值小，导致相同s下，的实际值偏小，因此直线的实际斜率。 四、计算题（本大题3小题，共31分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位） 18. 跳绳是一种健身运动。一位同学在原地跳绳过程中，离开地面后竖直方向的速率—时间图像如图所示。若已知跳绳者的质量，每次在空中运动的时间为，重力加速度，不计阻力，求该同学： （1）上升过程离地的最大高度； （2）每次起跳上升过程克服重力做的功； （3）每次跳绳克服重力做功的平均功率。 【答案】（1）0.05m （2）25J （3）62.5W 【解析】 【小问1详解】 因不计阻力，故跳绳者做竖直上抛运动 做自由落体运动，上升过程离地的最大高度由下降阶段得 【小问2详解】 每次起跳上升过程克服重力做的功 【小问3详解】 由图知跳绳周期为,故每次跳绳克服重力做功的平均功率 19. 如图甲，游乐场过山车的运动可抽象为沿图乙中轨道运动。其中倾斜直轨道、与水平面的夹角分别为、，、是光滑竖直圆轨道的最低点和最高点，各轨道间平滑连接。已知竖直圆轨道半径，、间的水平距离，过山车与轨道、的动摩擦因数分别为、，轨道其余部分光滑。现有质量的过山车，从高的点由静止下滑，经最终停在点，过山车可视为质点，运动中不脱离轨道，重力加速度，，，求： （1）过山车运动至圆轨道最低点时的速度大小； （2）过山车运动至圆轨道最高点时对轨道的压力大小； （3）轨道的长度。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 过山车从点运动到点的过程中，只有重力做功，满足机械能守恒 取水平地面为零势能面，设到达点时的速度为 根据动能定理有 代入数据得 解得 【小问2详解】 过山车从点运动到最高点点的过程中，轨道光滑，只有重力做功，机械能守恒。 设到达点时的速度为 根据机械能守恒定律得 代入数据得 解得 在最高点点，对过山车进行受力分析，轨道对车的支持力和重力的合力提供向心力 可得 代入数据得 解得 【小问3详解】 从到由动能定理得 已知间轨道光滑，所以点的速度等于点的速度 代入数据得 解得 20. 如图，物块A、B用轻弹簧连接并置于水平传送带上，传送带以的恒定速率顺时针转动。初始时刻，轻弹簧处于原长状态，A速度为，方向向右，B的初速度为零。经过一段时间A与传送带第一次共速，此时A对地的位移为，弹簧弹性势能为。已知A、B可视为质点，质量分别为、，与传送带的动摩擦因数分别为0.5、0.25，重力加速度，求这一过程中： （1）滑动摩擦力对物块A做的功； （2）弹簧对物块B做的功； （3）所经历的时间。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 物块A的初速度大于传送带速度，相对传送带向右滑动，受到水平向左的滑动摩擦力，大小为 物块A对地的位移为，方向向右。 滑动摩擦力对物块A做的功为 【小问2详解】 对物块A应用动能定理，有 代入数据解得弹簧对A做功 弹簧对系统做功之和等于弹性势能变化量的负值，即 代入，解得弹簧对物块B做功 【小问3详解】 系统所受合外力 其中，方向向右，，方向向左。故系统合外力为零，系统动量守恒，由 解得此时B的速度 对物块B应用动能定理，有 解得B的位移 根据，两边乘上时间得 即 代入数据解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $