内容正文:
福九联盟(高中)2025-2026学年第二学期期末联考
高中一年物理试卷
完卷时间:75分钟满分:100分
—、单项选择题: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只有一项符合题目要求。
1. 下列说法正确的是( )
A. 我国东风-17高超音速导弹飞行时末端速度可达到10马赫,这一速度属于相对论中的高速
B. 牛顿发现万有引力定律并测出引力常量
C. 开普勒总结出了行星运动的三大规律
D. 经典力学既适用于宏观世界,也适用于微观世界
【答案】C
【解析】
【详解】A.相对论中的高速指速度接近真空中的光速,1马赫约为,10马赫仅为,远小于光速,不属于相对论高速,故A错误;
B.牛顿发现了万有引力定律,但引力常量是卡文迪许通过扭秤实验测出的,故B错误;
C.开普勒基于第谷的行星观测数据,总结得出了行星运动的三大规律,故C正确;
D.经典力学仅适用于宏观、低速、弱引力场景,不适用于微观世界,微观世界需用量子力学描述,故D错误。
故选C。
2. 如图所示,A、B两颗人造卫星在同一平面不同轨道上绕地球做匀速圆周运动,则( )
A. A卫星的周期一定比B卫星的周期大
B. A卫星受到的引力一定大于B卫星受到的引力
C. A卫星的角速度一定比B卫星的角速度小
D. A卫星的线速度一定比B卫星的线速度大
【答案】D
【解析】
【详解】ACD.卫星绕地球做匀速圆周运动,由万有引力提供向心力得
可得,,
由于A卫星的轨道半径小于B卫星的轨道半径,所以A卫星的周期一定比B卫星的周期小,A卫星的角速度一定比B卫星的角速度大,A卫星的线速度一定比B卫星的线速度大,故AC错误,D正确;
B.根据万有引力表达式,由于不清楚A、B两颗卫星的质量关系,所以无法比较A、B两颗卫星受到的引力大小关系,故B错误。
故选D。
3. 学校运动会上,某同学参加铅球比赛,他将同一铅球从空中同一位置先后两次以相同的速率抛出,轨迹如图乙所示,两轨迹的交点为。不计空气阻力,则关于两次抛出,下列说法正确的是( )
A. 两次铅球在最高点机械能相同
B. 两次铅球在最高点速度相同
C. 两次铅球在空中运动时间相同
D. 两次铅球在B位置时重力的瞬时功率相同
【答案】A
【解析】
【详解】A.铅球运动过程中不计空气阻力,只有重力做功,机械能守恒。两次从同一点以相同速率抛出,初始机械能相同,故最高点机械能相同,故A正确;
B.设抛出速率为,抛射角为,最高点速度等于水平分速度
两条轨迹不同,抛射角不同,故最高点速度不同,故B错误;
C.空中运动时间由竖直方向运动决定。两次从同一位置抛出并落到同一水平场地,竖直位移相同,但竖直分初速度
不同,故空中运动时间不同,故C错误;
D.两次经过点时重力势能相同,由机械能守恒可知动能相同、速率相同;但水平分速度不同,竖直分速度大小
不同,取竖直向下为正,重力瞬时功率不同,故D错误。
故选A。
4. 某建筑工地使用一台由电机、卷筒、缆绳和吊具等组成的简易提升装置来吊运建筑材料,如图甲。已知卷筒半径。在某次吊运的过程中,材料与吊具总质量为,电动机以恒定输出功率带动卷筒转动,卷筒收绳将材料由静止开始竖直向上提起,卷筒转动的角速度随时间变化的图像如图乙。忽略卷筒、缆绳的质量以及缆绳的粗细和所有摩擦阻力,取重力加速度则下列说法正确的是( )
A. 内缆绳的拉力逐渐增大
B. 电动机的输出功率
C. 当角速度时,材料的速度大小为
D. 内材料上升的高度为
【答案】B
【解析】
【详解】A.内,逐渐增大,由可知,逐渐增大;由,由于功率恒定不变,所以缆绳的拉力逐渐减小,故A错误;
B.4s 后 不变,材料匀速上升,根据平衡条件可得拉力
此时最大速度为
电动机的输出功率为,故B正确;
C.当角速度时,材料的速度大小为,故C错误;
D.在内,根据动能定理有
代入数据解得,故D错误。
故选B。
二、双项选择题:本题共4小题,每小题6分,共24分。每小题有两项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
5. 关于下列四幅图中物体的运动描述正确的是( )
A. 图甲中,汽车通过拱形桥最高点时,对桥的压力小于汽车自身的重力
B. 图乙中,物块紧贴筒壁随圆筒一起做匀速圆周运动,角速度越大,摩擦力越大
C. 图丙中,火车以任意速度转弯时,铁轨对火车轮缘均不会产生侧向的作用力
D. 图丁中,圆盘带着小物块做匀速圆周运动,二者相对静止,静摩擦力始终指向圆心
【答案】AD
【解析】
【详解】A.汽车通过拱桥最高点时,汽车的加速度方向向下,汽车处于失重状态,对桥的压力小于汽车自身重力,故A正确;
B.物块紧贴竖直筒壁做匀速圆周运动时,竖直方向受力平衡,静摩擦力大小始终等于物块重力,不随角速度增大而变化,故B错误;
C.火车转弯时,当重力和轨道支持力的合力恰好提供向心力时,铁轨对轮缘才没有侧向作用力,此时有
解得
速度不等于设计速度时,铁轨会对轮缘产生侧向作用力,故C错误;
D.圆盘带动小物块做匀速圆周运动、二者相对静止时,小物块重力和盘面支持力平衡,向心力完全由静摩擦力提供,因此静摩擦力始终指向圆心,故D正确。
故选AD。
6. 嫦娥六号探测器在月球附近轨道上运行的示意图如图所示,嫦娥六号探测器先在圆轨道上做匀速圆周运动,运动到点时变轨为椭圆轨道,点是近月点。下列说法正确的是( )
A. 嫦娥六号探测器从圆轨道变轨为椭圆轨道后,机械能、周期均变小
B. 嫦娥六号探测器在椭圆轨道上从点运动到点的过程中速度减小,速度介于与之间
C. 嫦娥六号探测器要想从圆轨道进入椭圆轨道必须在点减速
D. 嫦娥六号探测器在椭圆轨道上运行时经过点的加速度比在圆轨道上运行时经过点的加速度大
【答案】AC
【解析】
【详解】AC.探测器从高圆轨变轨到内侧椭圆轨道时,需要在A点减速,发动机做负功,因此机械能减小;根据开普勒第三定律,原圆轨道半径大于椭圆轨道的半长轴,因此变轨后周期也变小,故AC正确;
B.7.9km/s是地球的第一宇宙速度,是近地卫星绕地球运行的最大环绕速度,嫦娥六号绕月球运动,所有绕月运行的探测器速度都远小于7.9km/s,故B错误;
D.根据万有引力提供向心力有
解得
同一位置A到月球中心距离r相同,因此两个轨道经过A点的加速度大小相等,故D错误。
故选AC。
7. 如图,轻杆一端固定在水平转轴上,另一端固定一个小球,其中为最高点,为最低点,、两点和圆心在同一水平线上,不计任何摩擦,则( )
A. 若杆在竖直平面自由转动,且能做完整的圆周运动,小球在点时,杆对小球的作用力方向一定指向圆心
B. 若杆在竖直平面自由转动,且能做完整的圆周运动,小球在点时,杆对小球的作用力方向一定指向圆心
C. 若杆在电机带动下在竖直平面做匀速转动,小球在C点时,小球对杆的作用力方向沿杆背向圆心
D. 若杆在电机带动下在竖直平面做匀速转动,小球在D点时,小球对杆的作用力方向沿杆指向圆心
【答案】BC
【解析】
【详解】A.小球在最高点A时,向心力由重力和杆的作用力共同提供。若杆的弹力为0,则有
解得
若小球速度 ,重力大于所需向心力,杆对小球提供向上的支持力,方向背离圆心,因此杆的作用力不一定指向圆心,故A错误;
B.小球在B点时,受竖直向下的重力,所需向心力指向圆心O,因此杆对小球的作用力方向一定沿杆指向圆心,故B正确;
C.小球做匀速圆周运动,在最低点C时,合力必须向上指向圆心O。小球受向下的重力,因此杆对小球的作用力向上(指向圆心,为拉力);根据牛顿第三定律,小球对杆的作用力向下,方向沿杆背向圆心,故C正确;
D.小球在D点做匀速圆周运动,合力需要向左指向圆心O。小球受竖直向下的重力,因此杆对小球的作用力需要同时提供:水平向左指向圆心的分力、竖直向上平衡重力的分力,杆对小球的合力是斜向左上方,不是沿杆方向,因此小球对杆的作用力也不是沿杆指向圆心,故D错误。
故选BC。
8. 图甲是研究离心运动的轨道实物图,其简化平面图如图乙。圆轨道半径为R=0.1m,质量为m=0.1kg的小球从弧形轨道上的A点由静止滑下,进入圆轨道后沿圆轨道运动,最后离开圆轨道。若小球第一次运动到圆轨道的最低点B时速度为v0=3m/s,滑过圆轨道最高点C时速度为v1=1.2m/s,并第二次到达圆轨道的最低点。小球与轨道间的动摩擦因数恒定不变,取重力加速度,不计空气阻力。求:
A. 小球经过圆轨道最高点时对轨道弹力大小为0.44N
B. 小球从B点运动到C点过程摩擦力做功0.178J
C. 第二次到达圆轨道的最低点时动能为0.094J
D. 第二次到达圆轨道的最低点时动能大于0.094J
【答案】AD
【解析】
【详解】A.小球在圆轨道最高点C,根据牛顿第二定律有
代入数据解得
根据牛顿第三定律,小球对轨道弹力大小为0.44N,故A正确;
B.从B到C由动能定理可知
解得,故B错误;
CD.小球从C下滑到的过程中:同一位置处,小球速度小于B到C上滑过程对应位置的速度,因此轨道对小球的支持力更小,摩擦力更小,路程同为半个圆周,因此下滑过程克服摩擦力做功
从C到,根据动能定理,有
解得,故C错误,D正确;
故选AD。
三、非选择题(共22分,其中9、10、11为填空题,12、13为实验题)
9. 如图所示,长为的轻绳拴一质量为的小球在竖直平面内摆动,小球摆动到最高点时,轻绳与竖直方向的夹角,取重力加速度为,不计空气阻力,则小球在点时向心加速度大小为__________,加速度大小为__________,加速度方向沿图示__________方向(选填“”、“”、“”、“”)
【答案】 ①. 0 ②. 5 ③. c
【解析】
【详解】[1] 小球摆到最高点P时,瞬时速度v=0,根据向心加速度公式,得向心加速度大小为0;
[2][3]重力沿轨迹切线方向的分力提供合力,方向沿图示c方向,由牛顿第二定律有
解得
10. 可视为质点的物体在平面上运动,在方向的速度图像和方向的位移图像如图所示。过程,物体的初速度大小为__________,加速度大小为__________,物体在做__________运动(填“直线”或“曲线”)。
【答案】 ①. 5 ②. 1.5 ③. 曲线
【解析】
【详解】[1]由x轴方向的速度—时间图像可知,在x轴方向的初速度大小为3m/s;由y轴方向的位移—时间图像可知,在y轴方向的初速度大小为
则质点的初速度大小为
[2]由x轴方向的速度—时间图像可知,在x轴方向的加速度为
由y轴方向的位移—时间图像可知,在y轴方向的加速度为零,物体加速度为
[3]物体初速度与加速度方向不共线,做曲线运动。
11. 如图所示,一个内壁光滑的圆锥筒的轴线垂直于水平面,圆锥筒固定不动,有两个小球A、B紧贴着圆锥筒内壁分别在图示中的水平面内做匀速圆周运动,则小球A向心加速度__________小球向心加速度,小球A的角速度__________小球B的角速度(均选填“大于”、“小于”或“等于”)
【答案】 ①. 等于 ②. 小于
【解析】
【详解】[1] [2]根据牛顿第二定律有
解得,
可知球A的向心加速度等于球B的向心加速度,由于A球运动的半径较大,则小球A的角速度小于小球B的角速度。
12. 用如图甲所示的实验装置来探究小球做圆周运动所需向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系。已知小球在挡板、、处做圆周运动的轨迹半径之比为,变速塔轮自上而下有如图乙所示三种组合方式在皮带带动下传动,塔轮第一层左右半径相同。
(1)本实验所采用的实验方法是( )
A. 理想实验法 B. 控制变量法 C. 等效替代法 D. 微元法
(2)在探究向心力的大小与质量的关系时,该同学需要把两个质量不同的小钢球分别放在__________处和__________处(均选填“A”、“B”或“C”),同时还需要将传动皮带调至第__________层塔轮(选填“一”、“二”、“三”)。
(3)在某次实验中,某同学将质量相同的小球分别放在挡板和处,传动皮带套在第三层塔轮,摇动手柄,发现处小球转动1圈,同时间处小球转动3圈,由此可以得出塔轮第三层左右半径之比为__________,左、右标尺显示的格子数之比为__________。
【答案】(1)B (2) ①. A ②. C ③. 一
(3) ①. ②.
【解析】
【小问1详解】
探究小球做圆周运动所需向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系,先控制其中两个物理量不变,探究向心力与另一个物理量的关系,采用的实验方法是控制变量法。
故选B。
【小问2详解】
[1][2][3]在探究向心力的大小与质量的关系时,需要控制两小球做圆周运动的半径相等,角速度相等;则该同学需要把两个质量不同的小钢球分别放在A处和C处;由于左右塔轮边缘处的线速度大小相等,根据可知,还需要将传动皮带调至第一层塔轮。
【小问3详解】
[1]在某次实验中,某同学将质量相同的小球分别放在挡板A和C处,则两小球做圆周运动的半径相等;传动皮带套在第三层塔轮,摇动手柄,发现A处小球转动1圈,同时间C处小球转动3圈,根据可知两小球的角速度之比为;由于左右塔轮边缘处的线速度大小相等,根据可知,塔轮第三层左右半径之比为;
[2]根据可知,左、右标尺显示的格子数之比为。
13. 某实验小组利用如图甲所示的装置做“验证机械能守恒定律”实验。
(1)除带夹子的重锤、纸带、铁架台(含铁夹)、打点计时器、导线及开关外,在下列器材中,还必须使用的两种器材是__________(填选项前的字母)。
A. 交流电源 B. 直流电源
C. 天平(含砝码) D. 刻度尺
(2)实验中按照正确的操作得到如图乙所示的纸带,其中点是重锤刚释放时所打的点,测得连续打下的三个点、、到点的距离分别为、、。已知重锤质量为,交流电源频率为,当地重力加速度大小从点到点的这段时间内,重锤动能的增加量__________J,重力势能的减少量__________J。(结果均保留三位有效数字)
【答案】(1)AD (2) ①. 0.132 ②. 0.137
【解析】
【小问1详解】
本实验中打点计时器需要用交流电源,测量重物下落的高度需要用刻度尺,不需要直流电源
根据实验原理
质量可被消去,无需天平。
故选AD。
【小问2详解】
[1] 根据匀变速运动中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度,打F点时的瞬时速度为
重锤的动能增加量为
[2]重力势能的减少量为
四、解答题(本题共3小题,第14题10分,第15题12分,第15题16分,共38分。解写出必要的文字说明、公式和步骤,只写最后答案的不给分)
14. 如图所示,质量为的卫星绕地球做匀速圆周运动,已知地球的半径为,地球表面的重力加速度为,卫星在轨道运行时受到地球的引力大小为,不考虑地球自转,引力常量为,求:
(1)地球的质量;
(2)该卫星离地面的高度;
(3)地球的第一宇宙速度。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
对地球表面的物体,有
解得地球的质量为
【小问2详解】
已知卫星在轨道运行时受到地球的引力大小为,则有
代入,解得该卫星离地面的高度为
【小问3详解】
地球的第一宇宙速度等于近地卫星的运行速度,则有
联立解得
15. 如图所示,某同学在进行电动无人机操作训练时,让质量为的无人机在距水平地面高度为的水平面内以线速度绕圆心做半径为的匀速圆周运动,为圆心在水平地面上的投影,重力加速度大小为。求:
(1)无人机受到的合外力大小;
(2)空气对无人机作用力的大小(结果可带根号表示);
(3)某时刻该无人机上释放(相对无人机静止)物资,物资可视为质点,不计空气对物资的作用力,求物资落地点与点的距离。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
无人机受到的合外力大小为
解得
【小问2详解】
空气对无人机作用力的竖直分力为
水平分力为
则空气对无人机作用力的大小为
【小问3详解】
物资在空中做平抛运动,竖直方向有
解得
水平位移大小为
则物资落地点与点的距离
16. 如图所示,一足够长粗糙斜面与光滑竖直圆弧轨道相切,为圆弧轨道的最低点,圆弧所对圆心角。已知圆弧轨道半径为,斜面的动摩擦因数,质量为的小物块(可视为质点)从斜面某处静止释放,,,取重力加速度,求:
(1)若小物块恰好通过点,求在这之前通过点时对圆弧轨道的压力大小;
(2)若小物块从斜面上距离点为的位置静止释放,那么运动到圆轨道距离点的最大高度是多大?当小物块运动稳定后,小物块损失的机械能是多少?
(3)若小物块从斜面上距离点为的某点静止释放,改变大小,要求小物块在圆轨道的过程中不脱离轨道(不考虑通过D点后的运动),求的取值范围。
【答案】(1)
(2),
(3)或
【解析】
【小问1详解】
物块在D处,根据牛顿第二定律有
解得
从C到D,根据动能定理有
解得
物块在C处,根据牛顿第二定律有
解得
根据牛顿第三定律,物块对轨道的压力也为60N。
【小问2详解】
设第一次运动到圆轨道最高点时距B点高度为H,则有
解得m
则
物块多次冲上斜面,最后在圆轨道B与对称点反复运动,因此有
【小问3详解】
由(2)可知,,物块恰好到达圆心等高点,此时不脱离轨道。所以m
物块从释放到恰好经过D处,有
解得m
L的取值范围为m或m
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福九联盟(高中)2025-2026学年第二学期期末联考
高中一年物理试卷
完卷时间:75分钟满分:100分
—、单项选择题: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只有一项符合题目要求。
1. 下列说法正确的是( )
A. 我国东风-17高超音速导弹飞行时末端速度可达到10马赫,这一速度属于相对论中的高速
B. 牛顿发现万有引力定律并测出引力常量
C. 开普勒总结出了行星运动的三大规律
D. 经典力学既适用于宏观世界,也适用于微观世界
2. 如图所示,A、B两颗人造卫星在同一平面不同轨道上绕地球做匀速圆周运动,则( )
A. A卫星的周期一定比B卫星的周期大
B. A卫星受到的引力一定大于B卫星受到的引力
C. A卫星的角速度一定比B卫星的角速度小
D. A卫星的线速度一定比B卫星的线速度大
3. 学校运动会上,某同学参加铅球比赛,他将同一铅球从空中同一位置先后两次以相同的速率抛出,轨迹如图乙所示,两轨迹的交点为。不计空气阻力,则关于两次抛出,下列说法正确的是( )
A. 两次铅球在最高点机械能相同
B. 两次铅球在最高点速度相同
C. 两次铅球在空中运动时间相同
D. 两次铅球在B位置时重力的瞬时功率相同
4. 某建筑工地使用一台由电机、卷筒、缆绳和吊具等组成的简易提升装置来吊运建筑材料,如图甲。已知卷筒半径。在某次吊运的过程中,材料与吊具总质量为,电动机以恒定输出功率带动卷筒转动,卷筒收绳将材料由静止开始竖直向上提起,卷筒转动的角速度随时间变化的图像如图乙。忽略卷筒、缆绳的质量以及缆绳的粗细和所有摩擦阻力,取重力加速度则下列说法正确的是( )
A. 内缆绳的拉力逐渐增大
B. 电动机的输出功率
C. 当角速度时,材料的速度大小为
D. 内材料上升的高度为
二、双项选择题:本题共4小题,每小题6分,共24分。每小题有两项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
5. 关于下列四幅图中物体的运动描述正确的是( )
A. 图甲中,汽车通过拱形桥最高点时,对桥的压力小于汽车自身的重力
B. 图乙中,物块紧贴筒壁随圆筒一起做匀速圆周运动,角速度越大,摩擦力越大
C. 图丙中,火车以任意速度转弯时,铁轨对火车轮缘均不会产生侧向的作用力
D. 图丁中,圆盘带着小物块做匀速圆周运动,二者相对静止,静摩擦力始终指向圆心
6. 嫦娥六号探测器在月球附近轨道上运行的示意图如图所示,嫦娥六号探测器先在圆轨道上做匀速圆周运动,运动到点时变轨为椭圆轨道,点是近月点。下列说法正确的是( )
A. 嫦娥六号探测器从圆轨道变轨为椭圆轨道后,机械能、周期均变小
B. 嫦娥六号探测器在椭圆轨道上从点运动到点的过程中速度减小,速度介于与之间
C. 嫦娥六号探测器要想从圆轨道进入椭圆轨道必须在点减速
D. 嫦娥六号探测器在椭圆轨道上运行时经过点的加速度比在圆轨道上运行时经过点的加速度大
7. 如图,轻杆一端固定在水平转轴上,另一端固定一个小球,其中为最高点,为最低点,、两点和圆心在同一水平线上,不计任何摩擦,则( )
A. 若杆在竖直平面自由转动,且能做完整的圆周运动,小球在点时,杆对小球的作用力方向一定指向圆心
B. 若杆在竖直平面自由转动,且能做完整的圆周运动,小球在点时,杆对小球的作用力方向一定指向圆心
C. 若杆在电机带动下在竖直平面做匀速转动,小球在C点时,小球对杆的作用力方向沿杆背向圆心
D. 若杆在电机带动下在竖直平面做匀速转动,小球在D点时,小球对杆的作用力方向沿杆指向圆心
8. 图甲是研究离心运动的轨道实物图,其简化平面图如图乙。圆轨道半径为R=0.1m,质量为m=0.1kg的小球从弧形轨道上的A点由静止滑下,进入圆轨道后沿圆轨道运动,最后离开圆轨道。若小球第一次运动到圆轨道的最低点B时速度为v0=3m/s,滑过圆轨道最高点C时速度为v1=1.2m/s,并第二次到达圆轨道的最低点。小球与轨道间的动摩擦因数恒定不变,取重力加速度,不计空气阻力。求:
A. 小球经过圆轨道最高点时对轨道弹力大小为0.44N
B. 小球从B点运动到C点过程摩擦力做功0.178J
C. 第二次到达圆轨道的最低点时动能为0.094J
D. 第二次到达圆轨道的最低点时动能大于0.094J
三、非选择题(共22分,其中9、10、11为填空题,12、13为实验题)
9. 如图所示,长为的轻绳拴一质量为的小球在竖直平面内摆动,小球摆动到最高点时,轻绳与竖直方向的夹角,取重力加速度为,不计空气阻力,则小球在点时向心加速度大小为__________,加速度大小为__________,加速度方向沿图示__________方向(选填“”、“”、“”、“”)
10. 可视为质点的物体在平面上运动,在方向的速度图像和方向的位移图像如图所示。过程,物体的初速度大小为__________,加速度大小为__________,物体在做__________运动(填“直线”或“曲线”)。
11. 如图所示,一个内壁光滑的圆锥筒的轴线垂直于水平面,圆锥筒固定不动,有两个小球A、B紧贴着圆锥筒内壁分别在图示中的水平面内做匀速圆周运动,则小球A向心加速度__________小球向心加速度,小球A的角速度__________小球B的角速度(均选填“大于”、“小于”或“等于”)
12. 用如图甲所示的实验装置来探究小球做圆周运动所需向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系。已知小球在挡板、、处做圆周运动的轨迹半径之比为,变速塔轮自上而下有如图乙所示三种组合方式在皮带带动下传动,塔轮第一层左右半径相同。
(1)本实验所采用的实验方法是( )
A. 理想实验法 B. 控制变量法 C. 等效替代法 D. 微元法
(2)在探究向心力的大小与质量的关系时,该同学需要把两个质量不同的小钢球分别放在__________处和__________处(均选填“A”、“B”或“C”),同时还需要将传动皮带调至第__________层塔轮(选填“一”、“二”、“三”)。
(3)在某次实验中,某同学将质量相同的小球分别放在挡板和处,传动皮带套在第三层塔轮,摇动手柄,发现处小球转动1圈,同时间处小球转动3圈,由此可以得出塔轮第三层左右半径之比为__________,左、右标尺显示的格子数之比为__________。
13. 某实验小组利用如图甲所示的装置做“验证机械能守恒定律”实验。
(1)除带夹子的重锤、纸带、铁架台(含铁夹)、打点计时器、导线及开关外,在下列器材中,还必须使用的两种器材是__________(填选项前的字母)。
A. 交流电源 B. 直流电源
C. 天平(含砝码) D. 刻度尺
(2)实验中按照正确的操作得到如图乙所示的纸带,其中点是重锤刚释放时所打的点,测得连续打下的三个点、、到点的距离分别为、、。已知重锤质量为,交流电源频率为,当地重力加速度大小从点到点的这段时间内,重锤动能的增加量__________J,重力势能的减少量__________J。(结果均保留三位有效数字)
四、解答题(本题共3小题,第14题10分,第15题12分,第15题16分,共38分。解写出必要的文字说明、公式和步骤,只写最后答案的不给分)
14. 如图所示,质量为的卫星绕地球做匀速圆周运动,已知地球的半径为,地球表面的重力加速度为,卫星在轨道运行时受到地球的引力大小为,不考虑地球自转,引力常量为,求:
(1)地球的质量;
(2)该卫星离地面的高度;
(3)地球的第一宇宙速度。
15. 如图所示,某同学在进行电动无人机操作训练时,让质量为的无人机在距水平地面高度为的水平面内以线速度绕圆心做半径为的匀速圆周运动,为圆心在水平地面上的投影,重力加速度大小为。求:
(1)无人机受到的合外力大小;
(2)空气对无人机作用力的大小(结果可带根号表示);
(3)某时刻该无人机上释放(相对无人机静止)物资,物资可视为质点,不计空气对物资的作用力,求物资落地点与点的距离。
16. 如图所示,一足够长粗糙斜面与光滑竖直圆弧轨道相切,为圆弧轨道的最低点,圆弧所对圆心角。已知圆弧轨道半径为,斜面的动摩擦因数,质量为的小物块(可视为质点)从斜面某处静止释放,,,取重力加速度,求:
(1)若小物块恰好通过点,求在这之前通过点时对圆弧轨道的压力大小;
(2)若小物块从斜面上距离点为的位置静止释放,那么运动到圆轨道距离点的最大高度是多大?当小物块运动稳定后,小物块损失的机械能是多少?
(3)若小物块从斜面上距离点为的某点静止释放,改变大小,要求小物块在圆轨道的过程中不脱离轨道(不考虑通过D点后的运动),求的取值范围。
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