湖南长沙市望城区第二中学2025-2026学年高一下学期7月期末物理试题

**基本信息** 以歼-20航展、实践二十五号卫星等科技前沿情境为载体，融合曲线运动、天体运动、机械能等核心知识，通过多维度问题设计考查物理观念与科学思维，适配高一期末综合能力评估。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |单选题|6/24|曲线运动、平抛运动、圆周运动、天体运动|以歼-20曲线飞行（题1）考查速度变化，体现运动观念；卫星发射（题5）结合轨道参数分析，强化科学推理| |多选题|4/20|抛体运动、圆周运动、天体运动、机械能|喷灌机射程分析（题7）关联数学极值，农田情境凸显社会责任；双星系统（题8）考查摩擦力与向心力关系，深化模型建构| |实验题|2/18|平抛运动规律、机械能守恒|频闪照片研究平抛（题11）注重证据获取，验证机械能守恒（题12）强化科学探究流程| |计算题|3/38|曲线运动综合、机械能、平抛与圆周结合|跳台滑雪（题13）整合运动分解；圆弧与水平轨道（题14）涉及能量转化；弹簧与平抛结合（题15）综合科学论证与质疑创新|

绝密★启用前 2026年上学期高一期末考试 物理 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，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡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，写在试卷上无效。 3.考试结束后，本试卷和答题卡一并交回。 一、单选题：本大题共6小题，共24分。 1.年月珠海航展表演中，我国自主研发的歼正式亮相，展示了其卓越的飞行性能和隐身能力。如图所示，歼沿着近似圆弧的曲线从运动到后沿陡斜线直入云霄。设此段飞行路径在同一竖直面内，飞行速率保持不变。关于战机从运动到这一段，下列说法正确的是(    ) A. 战斗机合力可能一直竖直向上 B. 战斗机的速度一直在变化 C. 战斗机的加速度可能保持不变 D. 战斗机做匀变速曲线连动 2.如图所示，有三片荷叶伸出荷塘水面，一只青蛙要从高处荷叶中心处跳到低处荷叶中心处．设低处荷叶中心、和高处荷叶中心均在同一竖直平面内，在正上方．将青蛙的跳跃视为平抛运动，则下列说法正确的是(    ) A. 青蛙跳到处和处的初速度相等 B. 青蛙跳到处和处的时间相等 C. 青蛙跳到处的初速度更小 D. 青蛙跳到处的初速度更小 3.速箱是自动挡车型变速箱的一种，比普通的自动变速箱换挡更平顺，没有冲击感。如图为其原理图，通过改变滚轮位置实现在变速范围内任意连续变换速度。、为滚轮轴上两点，变速过程中主动轮转速不变，各轮间不打滑，则(    ) A. 从动轮和主动轮转动方向始终相反 B. 滚轮在处时，从动轮角速度小于主动轮角速度 C. 滚轮从到，从动轮线速度先增大后减小 D. 滚轮从到，从动轮转速先增大后减小 4.如图所示，金属环、用不可伸长的细线连接，分别套在水平粗糙细杆和竖直光滑细杆上，当整个装置以竖直杆为轴、以不同大小的角速度匀速转动时，两金属环一直相对杆不动，下列判断正确的是(    ) A. 转动的角速度越大，细线中的拉力越大 B. 转动的角速度越大，环与竖直杆之间的弹力不变而环与水平杆之间的弹力越大 C. 转动的角速度不同，环与水平杆之间的摩擦力大小可能相等 D. 转动的角速度不同，环与水平杆之间的摩擦力大小一定不相等 5.北京时间年月日时分，我国在西昌卫星发射中心使用长征三号乙运载火箭，成功将实践二十五号卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，发射任务获得圆满成功，该卫星主要用于卫星燃料补加与延寿服务技术验证，轨道高度略高于同步轨道，下列说法正确的是(    ) A. 实践二十五号卫星的速度大于静止卫星的速度 B. 实践二十五号卫星的周期大于 C. 实践二十五号卫星的加速度大于静止卫星的加速度 D. 实践二十五号卫星的角速度大于静止卫星的角速度 6.一航天员到达半径为、密度均匀的某星球表面，做了如下实验：用不可伸长的轻绳拴一质量为的小球，上端固定于点，如图甲所示。在最低点给小球一初速度，使其绕点在竖直面内做圆周运动，测得轻绳拉力 的大小随时间 的变化规律如图乙所示，，设、、引力常量和均为已知量，忽略各种阻力。下列说法正确的是(    ) A. 该星球表面的重力加速度为 B. 该星球的密度为 C. 该星球的第一宇宙速度为 D. 卫星绕该星球运行的最小周期为 二、多选题：本大题共4小题，共20分。 7.某型号农田喷灌机如图所示，喷口出水速度的大小和方向均可调节。该喷灌机的喷水速度大小，方向与水平面所成夹角可在至之间调节，取重力加速度，忽略喷头距离地面的高度及空气阻力。则下列判断正确的是(    ) A. 当喷口出水速度方向与水平面夹角时，喷灌的射程最远 B. 当喷口出水速度方向与水平面夹角时，水在空中的运行时间最长 C. 喷灌的射程最远为 D. 该喷灌机的最大喷灌面积为 8.如图所示，用细线相连的两个质量均为的相同小物块和可视为质点，沿半径方向放在水平圆盘上，与转轴的距离为，与转轴的距离为，物块与圆盘间的动摩擦因数为，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力，圆盘静止时，细线处于水平且无张力，若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动，用表示圆盘转动的角速度，则(    ) A. ，两物体受到的摩擦力方向相反 B. 当时，细线张力为 C. 当时，两物体开始滑动 D. 两物体开始滑动时，细线上张力为 9.有一孤立星系，中心天体周围有三颗行星，如图所示，中心天体质量远大于行星质量，不考虑行星之间的万有引力，行星Ⅰ、Ⅲ为圆轨道，半径分别为、，行星Ⅱ为椭圆轨道，半长轴，与行星Ⅰ轨道在点相切，下列说法正确的是  (    ) A. 行星Ⅱ与行星Ⅲ的运行周期相等 B. 行星Ⅱ在点与行星Ⅲ在点的加速度相同 C. 行星Ⅲ的速率小于行星Ⅱ在点的速率 D. 行星Ⅰ的速率小于行星Ⅱ在点的速率 10.如图所示，竖直平面内半径为的半圆形轨道固定在水平地面上，为圆心，与等高，为竖直直径一长为的轻杆两端分别固定质量均为的小球甲、乙均可视为质点，初始时轻杆与直径重合处于静止状态，甲球位于点，带有小孔的乙球穿在轨道上位于点某时刻对乙球轻微扰动，使其沿半圆轨道下滑，重力加速度为，不计一切摩擦及空气阻力则下列说法正确的是(    ) A. 乙沿着半圆轨道从滑到的过程，轻杆对甲球做正功 B. 乙沿着半圆轨道从滑到的过程，乙球的机械能守恒 C. 乙经过点时，甲的速度大小为 D. 乙沿着半圆轨道从滑到的过程，轻杆对乙球做功为 三、实验题：本大题共2小题，共18分。 11.某同学利用图所示装置研究平抛运动的规律。实验时该同学使用频闪仪和照相机对做平抛运动的小球进行拍摄，频闪仪每隔发出一次闪光，某次拍摄后得到的照片如图所示图中未包括小球刚离开轨道的影像。图中的背景是放在竖直平面内的带有方格的纸板，纸板与小球轨迹所在平面平行，其上每个方格的边长为。该同学在实验中测得的小球影像的高度差已经在图中标出。 完成下列填空：结果均保留位有效数字 小球运动到图中位置时，其速度的水平分量大小为          ，竖直分量大小为          ； 根据图中数据可得，当地重力加速度的大小为          。 12.用如图甲所示装置做“验证机械能守恒定律”的实验。图乙是某次实验得到的一条纸带，为起点，已知重物质量，重力加速度，那么从打点到打点的过程中： 打点计时器打下计数点 时，重物的速度          ；点到点过程中重物的重力势能变化量          ，动能变化量          。结果均保留三位有效数字 该同学根据纸带算出了各点对应的瞬时速度，测出与此相对应的重物下落高度，以为纵坐标，以为横坐标，建立坐标系，作出图像，从而验证机械能守恒定律。若所有操作均正确，得到的图像如图所示。已知图像的斜率为，可求得当地的重力加速度          。    若通过计算发现，物体动能的增加量 大于重力势能减少量 ，则原因可能是下列选项的       。 A.重物受到空气阻力的影响                         打点计时器的电压较低 C.纸带和打点计时器间存在摩擦                  实验时先释放纸带再接通电源 下列关于该实验说法正确的是         。 A.实验时重锤可以用木质小球替代 B.打点计时器工作时的电压应选择直流 C.安装实验器材时，必须使打点计时器的两个限位孔在同一竖直线上 D.实验时应先手掌托住重锤使其紧靠打点计时器，待接通电源后，再释放重锤 四、计算题：本大题共3小题，共38分。 13.跳台滑雪是勇敢者的运动。跳台是依凭山势在山坡上建造的，运动员使用专用滑雪板，在助滑道上取得高速后起跳，在空中飞行一段距离后落地。如图所示，设一位运动员由点沿水平方向跃出，到点落地，测得、两点之间距离，山坡倾角。不计空气阻力，取，求： 运动员在空中飞行的时间； 运动员在点起跳时的速度； 运动员到点时的速度的大小。 14.如图所示，一轨道由半径为的四分之一竖直圆弧轨道和长度的水平直轨道在点平滑连接而成。现有一质量为的滑块从点无初速度释放，经过圆弧上点时，传感器测得轨道所受压力大小为，然后经过水平直轨道，从点水平飞离轨道，落到水平地面上的点，、两点间的高度差为。滑块运动过程中可视为质点，且不计空气阻力。取 求滑块运动至点时的速度大小； 若滑块与水平直轨道间的动摩擦因数，求、两点的水平距离； 在点沿图中虚线安放一个竖直挡板，若滑块与水平直轨道间的动摩擦因数可调，问动摩擦因数取何值时，滑块击中挡板时的速度最小，并求此最小速度。 15.如图，半径的光滑圆弧轨道与足够长的粗糙轨道在处平滑连接，为圆弧轨道的圆心，点为圆弧轨道的最低点，半径、与的夹角分别为和。在高的光滑水平平台上，一质量的小物块压缩弹簧后被锁扣锁住，储存了一定量的弹性势能，若打开锁扣，小物块将以一定的水平速度向右滑下平台，做平抛运动恰从点沿切线方向进入圆弧轨道，物块进入圆弧轨道后立即在处放一个弹性挡板碰撞过程机械能不损失。已知物体与轨道间的动摩擦因数，重力加速度取，，。求： 弹簧存储的弹性势能； 物体经过点时，对圆弧轨道压力的大小； 物体在轨道上运动的路程。 第1页，共1页 学科网（北京）股份有限公司 $绝密 启用前 2026年上学期高一期末考试 物理 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,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡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,写在试卷上无效。 3.考试结束后,本试卷和答题卡一并交回。 一、单选题:本大题共6小题,共24分。 1.年月珠海航展表演中,我国自主研发的歼正式亮相,展示了其卓越的飞行性能和隐身能力。如图所示,歼沿着近似圆弧的曲线从运动到后沿陡斜线直入云霄。设此段飞行路径在同一竖直面内,飞行速率保持不变。关于战机从运动到这一段,下列说法正确的是( ) A. 战斗机合力可能一直竖直向上 B. 战斗机的速度一直在变化 C. 战斗机的加速度可能保持不变 D. 战斗机做匀变速曲线连动 【答案】B 【解析】【分析】 明确物体做曲线运动的条件,知道曲线运动一定是变速运动;根据战斗机的速率不变可分析合外力的方向。 本题考查物体做曲线运动的条件,要注意明确曲线运动中力、加速度以及速度方向的关系。 【解答】 A、由于战斗机的速率不变,故合外力一定始终与速度方向相互垂直,所以不可能始终竖直向上,故A错误; B、战斗机做曲线运动时方向时刻变化,故其速度不断变化,故B正确; 、由于战斗机受到的合外力的方向时刻改变,故战斗机受变力作用,所以加速度改变,做非匀变速曲线运动,故CD错误。 故选:。 2.如图所示,有三片荷叶伸出荷塘水面,一只青蛙要从高处荷叶中心处跳到低处荷叶中心处.设低处荷叶中心、和高处荷叶中心均在同一竖直平面内,在正上方.将青蛙的跳跃视为平抛运动,则下列说法正确的是( ) A. 青蛙跳到处和处的初速度相等 B. 青蛙跳到处和处的时间相等 C. 青蛙跳到处的初速度更小 D. 青蛙跳到处的初速度更小 【答案】D 【解析】从高处荷叶中心处跳到低处荷叶中心处下降高度更大,由自由落体位移与时间的关系得,可知青蛙跳到处所用的时间小于跳到处所用的时间,故B错误;青蛙跳到处和处的水平位移相等,水平方向上青蛙做匀速运动,有,可知青蛙跳到处的初速度大于跳到处的初速度,故A、C错误,D正确. 3.速箱是自动挡车型变速箱的一种,比普通的自动变速箱换挡更平顺,没有冲击感。如图为其原理图,通过改变滚轮位置实现在变速范围内任意连续变换速度。、为滚轮轴上两点,变速过程中主动轮转速不变,各轮间不打滑,则( ) A. 从动轮和主动轮转动方向始终相反 B. 滚轮在处时,从动轮角速度小于主动轮角速度 C. 滚轮从到,从动轮线速度先增大后减小 D. 滚轮从到,从动轮转速先增大后减小 【答案】B 【解析】因为从动轮和主动轮转动方向都和滚轮的转动方向相反,所以从动轮和主动轮转动方向始终相同,A错误;滚轮在处时,从动轮和主动轮与滚轮接触点的线速度大小相等,此处从动轮的半径大于主动轮的半径,根据可知,从动轮角速度小于主动轮角速度,B正确;主动轮转速不变,滚轮从到,主动轮的半径越来越小,主动轮与滚轮接触点的线速度一直减小,从动轮线速度与滚轮线速度大小相等,故一直减小,C错误;滚轮从到,从动轮线速度一直减小,又因为从动轮半径在变大,又,滚轮从到,从动轮转速一直减小,D错误。 4.如图所示,金属环、用不可伸长的细线连接,分别套在水平粗糙细杆和竖直光滑细杆上,当整个装置以竖直杆为轴、以不同大小的角速度匀速转动时,两金属环一直相对杆不动,下列判断正确的是( ) A. 转动的角速度越大,细线中的拉力越大 B. 转动的角速度越大,环与竖直杆之间的弹力不变而环与水平杆之间的弹力越大 C. 转动的角速度不同,环与水平杆之间的摩擦力大小可能相等 D. 转动的角速度不同,环与水平杆之间的摩擦力大小一定不相等 【答案】C 【解析】【分析】 分别对与受力分析根据平衡条件和牛顿第二定律分析。 此题考查受力分析和力的平衡条件应用以及牛顿第二定律的应用,注意静摩擦力大小和方向会随运动状态的改变而改变。 【解答】 绳子拉力方向与竖直方向夹角为,对受力分析知绳子的拉力在竖直方向的分力恒等于重力,即,所以绳子的拉力与角速度无关,两金属环始终相对杆不动,环与竖直杆之间的弹力不变,对受力分析知竖直方向,与角速度无关,转动的角速度不同,环与水平杆之间的弹力相等,故AB错误; 对受力分析知水平方向,角速度不同,摩擦力大小可能相同,但方向相反,故C正确,D错误。 5.北京时间年月日时分,我国在西昌卫星发射中心使用长征三号乙运载火箭,成功将实践二十五号卫星发射升空,卫星顺利进入预定轨道,发射任务获得圆满成功,该卫星主要用于卫星燃料补加与延寿服务技术验证,轨道高度略高于同步轨道,下列说法正确的是( ) A. 实践二十五号卫星的速度大于静止卫星的速度 B. 实践二十五号卫星的周期大于 C. 实践二十五号卫星的加速度大于静止卫星的加速度 D. 实践二十五号卫星的角速度大于静止卫星的角速度 【答案】B 【解析】解:实践二十五号卫星轨道高度略高于同步轨道,其轨道高度略高于同步轨道,。 A、由万有引力提供向心力有:,解得:,实践二十五号卫星的速度小于静止卫星的速度,故A错误; B、根据开普勒第三定律可得,所以实践二十五号卫星的周期大于,故B正确; C、根据牛顿第二定律可得,解得,所以实践二十五号卫星的加速度小于静止卫星的加速度,故C错误; D、卫星绕地球做匀速圆周运动,由万有引力提供向心力有:,解得:,所以实践二十五号卫星的角速度小于静止卫星的角速度,故D错误。 6.一航天员到达半径为、密度均匀的某星球表面,做了如下实验:用不可伸长的轻绳拴一质量为的小球,上端固定于点,如图甲所示。在最低点给小球一初速度,使其绕点在竖直面内做圆周运动,测得轻绳拉力 的大小随时间 的变化规律如图乙所示,,设、、引力常量和均为已知量,忽略各种阻力。下列说法正确的是( ) A. 该星球表面的重力加速度为 B. 该星球的密度为 C. 该星球的第一宇宙速度为 D. 卫星绕该星球运行的最小周期为 【答案】D 【解析】【分析】 对小球受力分析,在最高点和最低点时,由向心力的公式和整个过程的机械能守恒可以求得重力加速度的大小; 根据万有引力提供向心力可以求得星球的第一宇宙速度; 在星球表面时,万有引力和重力近似相等,可以求得星球的周期和质量,再根据密度公式求出星球的密度。 【解答】 A.设小球在最低点时细线的拉力为,速度为,设绳长为,则, 设小球在最高点细线的拉力为,速度为,则, 由机械能守恒定律得,解得, 因为,所以该星球表面的重力加速度为,A错误; 根据万有引力提供向心力得, 卫星绕该星球的第一宇宙速度为, 在星球表面,万有引力近似等于重力,解得, 星球的密度, 卫星绕该星球的第一宇宙速度为,BC错误; D.卫星绕该星球运行的最小周期,则, 解得,D正确。 故选D。 二、多选题:本大题共4小题,共20分。 7.某型号农田喷灌机如图所示,喷口出水速度的大小和方向均可调节。该喷灌机的喷水速度大小,方向与水平面所成夹角可在至之间调节,取重力加速度,忽略喷头距离地面的高度及空气阻力。则下列判断正确的是( ) A. 当喷口出水速度方向与水平面夹角时,喷灌的射程最远 B. 当喷口出水速度方向与水平面夹角时,水在空中的运行时间最长 C. 喷灌的射程最远为 D. 该喷灌机的最大喷灌面积为 【答案】BD 【解析】水做斜上抛运动,初速度水平分量,初速度竖直分量, 水在空中的运动时间, 水的射程,即水平位移,当时喷灌的射程最远, 喷灌的最远射程,故AC错误; B.斜抛运动在空中的运动时间公式为,在至之间,在时取得该区间内的最大值,所以当时,水在空中的运行时间最长,故B正确; D.当时有最大射程,当或时有最小射程, 所以该喷灌机的最大喷灌面积为,故D正确。 8.如图所示,用细线相连的两个质量均为的相同小物块和可视为质点,沿半径方向放在水平圆盘上,与转轴的距离为,与转轴的距离为,物块与圆盘间的动摩擦因数为,且最大静摩擦力等于滑动摩擦力,圆盘静止时,细线处于水平且无张力,若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动,用表示圆盘转动的角速度,则( ) A. ,两物体受到的摩擦力方向相反 B. 当时,细线张力为 C. 当时,两物体开始滑动 D. 两物体开始滑动时,细线上张力为 【答案】BD 【解析】【分析】 都做匀速圆周运动,合外力提供向心力,当转速较小时,绳子没有张力,都是由静摩擦力提供向心力,方向都指向圆心,当开始滑动时,都滑动了,说明此时都已达到最大静摩擦力,由向心力公式可求得角速度和绳子的拉力。 本题考查圆周运动中力与运动的关系,注意本题中为静摩擦力与绳子的拉力充当向心力,故应注意静摩擦力是否已达到最大静摩擦力。 【解答】 A.都做匀速圆周运动,合外力提供向心力,当转速较小时,绳子没有张力,都是由静摩擦力提供向心力,方向都指向圆心,方向相同,故A错误; B.当时,对有: 解得:,故B正确; 当开始滑动时,、所受静摩擦力均达最大,设此时细绳张力为: 对: 对: 联立解得:,,故C错误,D正确。 故选BD。 9.有一孤立星系,中心天体周围有三颗行星,如图所示,中心天体质量远大于行星质量,不考虑行星之间的万有引力,行星 、 为圆轨道,半径分别为、,行星 为椭圆轨道,半长轴,与行星 轨道在点相切,下列说法正确的是 ( ) A. 行星 与行星 的运行周期相等 B. 行星 在点与行星 在点的加速度相同 C. 行星 的速率小于行星 在点的速率 D. 行星 的速率小于行星 在点的速率 【答案】ACD 【解析】由开普勒第三定律知,又,则有,故A正确;由牛顿第二定律可得,可得,由于点与点离中心天体中心的距离相同,则行星 在点与行星 在点时的加速度大小相等,但方向不同,故B错误;由得,可知行星 的速率小于行星 的速率,又行星 在点做离心运动,故行星 的速率小于行星 在点的速率,行星 的速率小于行星 在点的速率,故CD正确。 10.如图所示,竖直平面内半径为的半圆形轨道固定在水平地面上,为圆心,与等高,为竖直直径一长为的轻杆两端分别固定质量均为的小球甲、乙均可视为质点,初始时轻杆与直径重合处于静止状态,甲球位于点,带有小孔的乙球穿在轨道上位于点某时刻对乙球轻微扰动,使其沿半圆轨道下滑,重力加速度为,不计一切摩擦及空气阻力则下列说法正确的是( ) A. 乙沿着半圆轨道从滑到的过程,轻杆对甲球做正功 B. 乙沿着半圆轨道从滑到的过程,乙球的机械能守恒 C. 乙经过点时,甲的速度大小为 D. 乙沿着半圆轨道从滑到的过程,轻杆对乙球做功为 【答案】AC 【解析】【分析】 本题涉及关联速度问题,要知道乙和甲沿杆方向的速度大小相等,甲、乙系统由机械能守恒守恒的,但甲或乙的机械能都不守恒。对乙球由动能定理可知轻杆对乙球做功。 【解答】 、甲、乙球组成的系统机械能守恒,甲球沿水平面运动,动能增大,则轻杆对甲球做正功,A正确、B错误 、当乙运动到点时,设轻杆与水平方向的夹角为,乙球速度竖直向下,将其分解为沿杆和垂直杆的方向,如图所示,则有乙和甲沿杆方向的速度大小相等, 由图可得,由几何关系可知, 对甲、乙系统由机械能守恒定律有, 联立解得,, 对乙球由动能定理有,解得,综上可知,C正确,D错误。 三、实验题:本大题共2小题,共18分。 11.某同学利用图所示装置研究平抛运动的规律。实验时该同学使用频闪仪和照相机对做平抛运动的小球进行拍摄,频闪仪每隔发出一次闪光,某次拍摄后得到的照片如图所示图中未包括小球刚离开轨道的影像。图中的背景是放在竖直平面内的带有方格的纸板,纸板与小球轨迹所在平面平行,其上每个方格的边长为。该同学在实验中测得的小球影像的高度差已经在图中标出。 完成下列填空:结果均保留位有效数字 小球运动到图中位置时,其速度的水平分量大小为 ,竖直分量大小为 ; 根据图中数据可得,当地重力加速度的大小为 。 【答案】 【解析】【分析】 小球做平抛运动,在分析处理数据时应将运动分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的匀变速直线运动进行处理,结合题干给出的时间以及图中竖直位移的数据进行求解。 小球在竖直方向做匀加速直线运动,由逐差法可求重力加速度。 本题主要考查研究平抛运动的实验,要求学生能运用平抛运动规律,对实验数据进行分析处理。 【解答】 小球在水平方向做匀速直线运动,由图可知,则水平分速度,代入数据得, 竖直方向做自由落体运动,可运用匀变速直线运动规律求解,匀变速直线运动中间时刻速度等于全过程平均速度, 若在点时竖直分速度记为,则有,其中,解得:。 小球在竖直方向做匀加速直线运动,由逐差法可知,重力加速度为: 。 12.用如图甲所示装置做“验证机械能守恒定律”的实验。图乙是某次实验得到的一条纸带,为起点,已知重物质量,重力加速度,那么从打点到打点的过程中: 打点计时器打下计数点 时,重物的速度 ;点到点过程中重物的重力势能变化量 ,动能变化量 。结果均保留三位有效数字 该同学根据纸带算出了各点对应的瞬时速度,测出与此相对应的重物下落高度,以为纵坐标,以为横坐标,建立坐标系,作出图像,从而验证机械能守恒定律。若所有操作均正确,得到的图像如图所示。已知图像的斜率为,可求得当地的重力加速度 。 若通过计算发现,物体动能的增加量 大于重力势能减少量 ,则原因可能是下列选项的 。 A.重物受到空气阻力的影响 打点计时器的电压较低 C.纸带和打点计时器间存在摩擦 实验时先释放纸带再接通电源 下列关于该实验说法正确的是 。 A.实验时重锤可以用木质小球替代 B.打点计时器工作时的电压应选择直流 C.安装实验器材时,必须使打点计时器的两个限位孔在同一竖直线上 D.实验时应先手掌托住重锤使其紧靠打点计时器,待接通电源后,再释放重锤 【答案】 【解析】【分析】 本题考查了验证机械能守恒定律的实验,根据重力势能变化量与重力做功的关系求解重力势能的变化量,根据某段时间内的平均速度等于该段时间内中间时刻的瞬时速度求出点的瞬时速度, 从而得出动能的增加量,根据图象的斜率求解重力加速度。 【解答】 根据匀变速直线运动时间中的瞬时速度等于该段时间内的平均速度可得, 起点到打下点过程中物体重力势能减少量 , 物体动能增加量; 若机械能守恒,则有,即 , 可知当图线是一条过原点的直线,直线的斜率为,则。 重物受到空气阻力的影响,会使物体动能的增加量 小于重力势能减少量 ,故A错误; B.打点计时器的电压较低,不会影响实验中计算的结果,故B错误; C.纸带和打点计时器间存在摩擦,会使物体动能的增加量 小于重力势能减少量 ,故C错误; D.实验时先释放纸带再接通电源,会有初速度,物体动能的增加量 大于重力势能减少量 ,故D正确。 故选D。 为减小空气阻力的影响,实验时应该选择体积小、密度较大、下端有胶垫的重锤,不可以用木质小球替代,故A错误; B.打点计时器工作时的电压应选择交流,故B错误; C.安装实验器材时,必须使打点计时器的两个限位孔在同一竖直线上,来减小纸带与限位孔之间的摩擦阻力,故C正确; D.实验时如果先手掌托住重锤使其紧靠打点计时器,会使纸带弯曲,下落时阻力过大,误差较大,故D错误。 四、计算题:本大题共3小题,共38分。 13.跳台滑雪是勇敢者的运动。跳台是依凭山势在山坡上建造的,运动员使用专用滑雪板,在助滑道上取得高速后起跳,在空中飞行一段距离后落地。如图所示,设一位运动员由点沿水平方向跃出,到点落地,测得、两点之间距离,山坡倾角。不计空气阻力,取,求: 运动员在空中飞行的时间; 运动员在点起跳时的速度; 运动员到点时的速度的大小。 【答案】 【解析】略 14.如图所示,一轨道由半径为的四分之一竖直圆弧轨道和长度的水平直轨道在点平滑连接而成。现有一质量为的滑块从点无初速度释放,经过圆弧上点时,传感器测得轨道所受压力大小为,然后经过水平直轨道,从点水平飞离轨道,落到水平地面上的点,、两点间的高度差为。滑块运动过程中可视为质点,且不计空气阻力。取 求滑块运动至点时的速度大小; 若滑块与水平直轨道间的动摩擦因数,求、两点的水平距离; 在点沿图中虚线安放一个竖直挡板,若滑块与水平直轨道间的动摩擦因数可调,问动摩擦因数取何值时,滑块击中挡板时的速度最小,并求此最小速度。 【答案】解:在点滑块做圆周运动,则有: 解得: 在段,滑块做匀减速运动,根据牛顿第二定律可知: 解得: 由解得: 滑块从点做平抛运动,则在竖直方向, 解得: 的水平位移为: 设间的摩擦因数为,则到达点的速度为,则加速度大小为:,根据得: 从点做平抛运动,击中挡板所需时间为,则有: 在竖直方向获得的速度为,击中挡板的速度为:,当且仅当,取最小值, 解得:,。 【解析】解析请参考答案文字描述 15.如图,半径的光滑圆弧轨道与足够长的粗糙轨道在处平滑连接,为圆弧轨道的圆心,点为圆弧轨道的最低点,半径、与的夹角分别为和。在高的光滑水平平台上,一质量的小物块压缩弹簧后被锁扣锁住,储存了一定量的弹性势能,若打开锁扣,小物块将以一定的水平速度向右滑下平台,做平抛运动恰从点沿切线方向进入圆弧轨道,物块进入圆弧轨道后立即在处放一个弹性挡板碰撞过程机械能不损失。已知物体与轨道间的动摩擦因数,重力加速度取,,。求: 弹簧存储的弹性势能; 物体经过点时,对圆弧轨道压力的大小; 物体在轨道上运动的路程。 【答案】小物块离开平台后做平抛运动,将其 点速度沿水平和竖直方向分解,如图所示。 由平抛运动规律知竖直分速度 解得 由几何关系可得物块的初速度 由机械能守恒定律可得弹簧储存的弹性势能为 对从水平面运动到 点的过程,由机械能守恒定律得 经过 点时,由向心力公式有 代入数据解得 由牛顿第三定律知,对轨道的压力大小为,方向竖直向下。 物块从 运动到 过程由机械能守恒定律得 解得 物体沿轨道 向上做匀减速运动,速度减为零后,由于 ,物体继续下滑至圆轨道上 点,碰后以原速返回后经过 点后继续上滑,如此反复,直到物体无法滑上 点,此过程由能量守恒 代入数据可解得 在轨道 上运动通过的路程 约为 。 【解析】本题关键是分析清楚物体的运动情况,然后根据动能定理、平抛运动知识、能量守恒定律解题,本题用的知识点较多,难度较大。 物体做平抛运动,由自由落体运动的规律求出物体落在时的竖直分速度,然后应用运动的合成与分解求出物体的初速度大小,再由功能关系得到弹簧存储的弹性势能。 通过计算分析清楚物体的运动过程,由动能定理求出物体在点的速度,然后由牛顿第二定律求出轨道对物体的支持力,再由牛顿第三定律求出物体对圆弧轨道压力大小; 由能量守恒求解在轨道上的运动总路程。 第1页,共1页 学科网(北京)股份有限公司 $