精品解析:黑龙江佳木斯市桦南县第一中学2025-2026学年高一下学期7月期末物理试题
2026-07-15
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资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 高一 |
| 章节 | - |
| 类型 | 试卷 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-期末 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 黑龙江省 |
| 地区(市) | 佳木斯市 |
| 地区(区县) | 桦南县 |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 2.30 MB |
| 发布时间 | 2026-07-15 |
| 更新时间 | 2026-07-15 |
| 作者 | 匿名 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-07-15 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/58820492.html |
| 价格 | 5.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
内容正文:
2025-2026学年度第二学期期末考试卷
高一物理
第I卷(选择题共46分)
一、选择题
(一)单选(本题共7小题每题4分,28分)
1. 关于场和场线说法正确的是( )
A. 场线是真实存在的,因为场线可以通过实验模拟出来
B. 场是不存在的,因为场看不见摸不着
C. 场和场线是同一个事物,场线就是场,场就是场线
D. 场是客观存在的,场线是人为假想的
2. 在物理学的发展过程中,许多科学家作出了卓越贡献。以下对有关科学家的贡献描述正确的是( )
A. 第谷通过天文观测发现了行星绕太阳运动的三条定律
B. 牛顿发现了万有引力定律,并利用扭秤装置在实验室里比较准确地测出了引力常量G值
C. 法拉第研究了电荷之间的作用力,总结出电荷间的作用规律
D. 元电荷e的数值,最早是由密立根通过油滴实验测得的
3. 在某次抗洪救援演练中,一条可视为质点的救灾冲锋舟要渡过一条两岸平行的河流。已知冲锋舟在静水中的速度大小为,河水的流速大小为,冲锋舟渡河的最短时间为。若冲锋舟在静水中的速度大小为,河水的流速大小为,河宽不变,则冲锋舟渡河的最短距离为( )
A. B. C. D.
4. 以煤作燃料的工厂、电站,每天排出的烟气带走大量的煤粉,不仅浪费燃料,而且严重地污染环境,利用静电除尘可以消除烟气中的煤粉。如图为静电除尘的原理示意图,除尘器由金属管A和悬挂在管中的金属丝B组成,A和B分别接到高压电源的两极,它们之间有很强的电场,空气中的气体分子被强电场电离成为电子和正离子。正离子被吸引到B上,得到电子,又成为分子。电子在向正极运动的过程中,遇到烟气中的煤粉,使煤粉带负电,吸附到正极上,最后在重力作用下,落入下面的漏斗中。有关这一物理情境下列说法正确的是( )
A. 空气分子在距离金属丝B越近的地方越容易被电离
B. 带上负电的煤粉在向A运动的过程中做匀变速运动
C. 带上负电的煤粉在向A运动的过程中其运动轨迹为抛物线
D. 带上负电的煤粉在向A运动的过程中其电势能增大
5. 一匀强电场的方向平行于xOy平面,平面内a、b、c三点的位置如图所示,三点的电势分别为0V、25V、16V。下列说法正确的是( )
A. 坐标原点处的电势为1V
B. 电子在a点的电势能比在b点的低25eV
C. 电场强度的大小为2.5V/cm
D. 质子从b点运动到c点,克服电场力做功为9eV
6. 2016年7月6日,郑州两岁女童坠20米深井,消防官兵奋战11小时救出,某同学为了确定矿井的深度,查资料得知,质量均匀分布的球壳对壳内物体的引力为零,假定地球的密度均匀,半径为R,矿井底部和该地表处的重力加速度大小之比为n,则该矿井的深度正确的是( )
A. nR B. (1-n)R C. R D. (1-)R
7. 质量为m的小球套在足够长的水平杆ab上,用跨过小定滑轮B、C的轻绳与质量为2m的小物块相连。当轻绳AB与ab夹角时,将小球由静止释放。若两定滑轮B、C到水平杆ab的竖直距离为h,重力加速度大小为g,取,,小球可视为质点,轻绳不可伸长,不计一切摩擦,则小球从释放到运动至滑轮B的正下方过程中( )
A. 物块的动能一直变大
B. 物块下落的高度为
C. 小球速度的最大值为
D. 小球运动至滑轮B的正下方时,轻绳对物块做功为
(二)多选(本题共3小题每题全部选对得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。共18分)
8. 如图所示,虚线a、b、c表示O处点电荷的电场中的三个不同的等势面,相邻等势面的间距相等,一电子射入电场后(只受电场力作用)的运动轨迹如图中实线所示,其中先后经过的四个点1、2、3、4表示运动轨迹与等势面的交点,由此可以判定( )
A. O处的点电荷一定带负电
B. 电子运动过程中,动能先增大后减小,电势能先减小后增大
C. 三个等势面的电势高低关系是φc>φb>φa
D. 电子从位置2到位置3与从位置3到位置4过程中电场力所做的功相等
9. 如图所示,在匀速转动的水平圆盘上,沿半径方向放着用水平细线相连的质量相等的两个物体A和B,它们分居圆心两侧,质量均为m,与圆心距离分别为,,与圆盘间的动摩擦因数相同,重力加速度为g,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。当圆盘转速加快到两物体刚好还未发生滑动时,下列说法正确的是( )
A. 此时细线张力为 B. 此时圆盘的角速度为
C. 此时A所受摩擦力方向沿半径指向圆外 D. 若此时烧断细线,A仍相对圆盘静止,B将做离心运动
10. 如图所示,一小球以速度从倾角为的斜面顶端A处水平抛出,垂直落到在斜面底端与斜面垂直的挡板上的B点,已知重力加速度为g,,,则下列说法正确的是( )
A. 小球到达B点的速度大小为
B. 斜面的长度为
C. 小球到达B点时重力的瞬时功率为
D. B点到水平面的高度为
第II卷(非选择题共54分)
二、实验题(共14分)
11. 某同学采用重物自由下落的方法“验证机械能守恒定律”,如图甲所示。打点计时器所用电源频率为 50 Hz,当地重力加速度的值为 9.80 m/s2,测得所用重物的质量为 1.00 kg。若按实验要求正确地选出纸带进行测量,量得连续三点 A、B、C 到第一个点 O 的距离如图乙所示,那么:
(1)纸带的____(选填“左 ”或“右”)端与重物相连;
(2)从起始点 O 到打下点 B 的过程中,重物下落的高度 hB=____m,重 力势能的减少量 ΔEp= _______ J;打 B 点时的速度 vB=____m/s,重物增加的动 能 ΔEk=__ J;(结果保留三位有效数字)
(3)分析上面的数据,发现动能的增加量 ΔEk 不等于势能的减少量 ΔEp, 产生这种现象的原因可能是____。
A.一定是实验操作错误导致的
B.实验数据处理时,计算错误了
C.存在空气阻力和摩擦力
D.重物的质量太小了
12. 某位同学探究平抛运动规律时,进行如下操作,先采用甲图的方式定性研究平抛运动竖直方向的运动规律,然后再采用乙图的方式定量研究平抛运动,得到了如图丙坐标系中的几个点。
(1)甲图所示的实验说明了平抛的小球在竖直方向上做_____运动。
(2)乙图所示的实验中以下操作必要的是_____。
A. 实验过程中必须让斜槽光滑
B. 将小球放于斜槽下方水平段末端,看其是否滚动从而检验斜槽末端是否水平
C. 同一次实验过程,小球可以不用从斜槽上同一位置静止释放
D. 可以在小球上涂上墨汁,让小球平抛过程在坐标纸上与纸接触画出运动轨迹
(3)同学得到了丙图的结果后,测得坐标纸的方格边长为9mm,由此可得到平抛运动的初速度为_____m/s。()
三、计算题(本题包括3小题,共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演步骤,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。)
13. 如图所示,A、B板带等量异种电荷(板间电场为匀强电场),两板间电势差为6V,A板带正电并接地,A、B两板间距离为12cm,C点到A板的垂直距离为4cm,求:
(1)两板间电场强度E的大小;
(2)A板与C点的电势差UAC;
(3)电子在C点的电势能Ep(已知电子电荷量e = -1.60 × 10-19C)。
14. 2025年1月17日,我国在酒泉卫星发射中心使用长征二号丁运载火箭,成功将巴基斯坦PRSC-EO1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。已知地球的半径为R,地球表面的重力加速度大小为g,卫星入轨后在距地面高度为(k为大于1的常数)的轨道上做匀速圆周运动。求:
(1)地球的第一宇宙速度;
(2)卫星绕地球运行的线速度大小v。
15. 如图所示,半径为R=0.45m的四分之一光滑圆弧轨道固定在竖直面内,轨道底端切线水平且与足够长的水平传送带左端平滑相接,传送带在电动机的带动下始终以恒定速率v0=6m/s顺时针运行。质量为m=0.6kg的物块(可视为质点)从轨道顶端由静止开始下滑。已知物块与传送带间的动摩擦因数μ=0.3,物块与传送带间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,不计空气阻力,重力加速度大小g取10m/s2。求:
(1)物块运动至圆弧轨道最低点时对轨道的压力大小;
(2)由于传送物块,电动机多消耗的电能;
(3)物块在圆弧轨道下滑过程中,重力的功率最大时物块下降的高度。
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2025-2026学年度第二学期期末考试卷
高一物理
第I卷(选择题共46分)
一、选择题
(一)单选(本题共7小题每题4分,28分)
1. 关于场和场线说法正确的是( )
A. 场线是真实存在的,因为场线可以通过实验模拟出来
B. 场是不存在的,因为场看不见摸不着
C. 场和场线是同一个事物,场线就是场,场就是场线
D. 场是客观存在的,场线是人为假想的
【答案】D
【解析】
【详解】ABD.尽管场看不见摸不着,场是客观存在的;场线是人为假想的,但场线可以通过实验模拟出来,故D正确,AB错误;
C.场和场线不是同一个事物,场是客观存在的物质,而场线是为了形象描述场,而假想的线,故C错误。
故选D。
2. 在物理学的发展过程中,许多科学家作出了卓越贡献。以下对有关科学家的贡献描述正确的是( )
A. 第谷通过天文观测发现了行星绕太阳运动的三条定律
B. 牛顿发现了万有引力定律,并利用扭秤装置在实验室里比较准确地测出了引力常量G值
C. 法拉第研究了电荷之间的作用力,总结出电荷间的作用规律
D. 元电荷e的数值,最早是由密立根通过油滴实验测得的
【答案】D
【解析】
【详解】A.是开普勒通过天文观测发现了行星绕太阳运动的三条定律,故A错误;
B.牛顿发现了万有引力定律,但是是卡文迪许利用扭秤装置在实验室里比较准确地测出了引力常量G值,故B错误;
C.是库仑研究了电荷之间的作用力,总结出电荷间的作用规律,故C错误;
D.元电荷e的数值最早是由美国物理学家密立根测得的,所采用的方法是油滴实验,实验中这些微小的油滴所带电荷都是某一电荷量的整数倍,由此证明元电荷存在,并得出了它的值,故D正确。
故选D。
3. 在某次抗洪救援演练中,一条可视为质点的救灾冲锋舟要渡过一条两岸平行的河流。已知冲锋舟在静水中的速度大小为,河水的流速大小为,冲锋舟渡河的最短时间为。若冲锋舟在静水中的速度大小为,河水的流速大小为,河宽不变,则冲锋舟渡河的最短距离为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】由题意可知,河宽
若冲锋舟在静水中的速度为,河水的流速为,冲锋舟以最短距离渡河时,设合速度与河岸夹角为,则
则渡河的最短距离
则选D。
4. 以煤作燃料的工厂、电站,每天排出的烟气带走大量的煤粉,不仅浪费燃料,而且严重地污染环境,利用静电除尘可以消除烟气中的煤粉。如图为静电除尘的原理示意图,除尘器由金属管A和悬挂在管中的金属丝B组成,A和B分别接到高压电源的两极,它们之间有很强的电场,空气中的气体分子被强电场电离成为电子和正离子。正离子被吸引到B上,得到电子,又成为分子。电子在向正极运动的过程中,遇到烟气中的煤粉,使煤粉带负电,吸附到正极上,最后在重力作用下,落入下面的漏斗中。有关这一物理情境下列说法正确的是( )
A. 空气分子在距离金属丝B越近的地方越容易被电离
B. 带上负电的煤粉在向A运动的过程中做匀变速运动
C. 带上负电的煤粉在向A运动的过程中其运动轨迹为抛物线
D. 带上负电的煤粉在向A运动的过程中其电势能增大
【答案】A
【解析】
【详解】A.在距离金属丝B越近的地方,电场越强,空气分子越容易被电离。A正确;
BCD.带上负电的煤粉在向A运动的过程中,主要受到变化的电场力及重力的作用,合力的大小、方向均在变化,所以煤粉做的是变加速运动,轨迹不是抛物线,电场力做正功,电势能减少。BCD错误。
故选A。
5. 一匀强电场的方向平行于xOy平面,平面内a、b、c三点的位置如图所示,三点的电势分别为0V、25V、16V。下列说法正确的是( )
A. 坐标原点处的电势为1V
B. 电子在a点的电势能比在b点的低25eV
C. 电场强度的大小为2.5V/cm
D. 质子从b点运动到c点,克服电场力做功为9eV
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据匀强电场中电势差与电场强度的关系式公式U=Ed,知aO间与cb间电势差相等,即
φa-φO=φc-φb
因a、b、c三点电势分别为φa=0V、φb=25V、φc=16V,解得原点处的电势为
φO=9V
故A错误;
B.电子在a、b点的电势能之差
△Ep=(-eφa)-(-eφb)=25eV
即电子在a点的电势能比在c点的高25eV.故B错误。
C.设场强方向与bc夹角为θ,则
联立解得
E=2.5V/cm
选项C正确;
D.质子从b点运动到c点,电场力做正功为9eV,选项D错误。
故选C。
6. 2016年7月6日,郑州两岁女童坠20米深井,消防官兵奋战11小时救出,某同学为了确定矿井的深度,查资料得知,质量均匀分布的球壳对壳内物体的引力为零,假定地球的密度均匀,半径为R,矿井底部和该地表处的重力加速度大小之比为n,则该矿井的深度正确的是( )
A. nR B. (1-n)R C. R D. (1-)R
【答案】B
【解析】
【详解】在地球表面由万有引力提供向心力可知:
地表处的重力加速度为
而
解得:
设矿井深h,则矿井底部的重力加速度为
由题意
由以上三式可得
故选B。
7. 质量为m的小球套在足够长的水平杆ab上,用跨过小定滑轮B、C的轻绳与质量为2m的小物块相连。当轻绳AB与ab夹角时,将小球由静止释放。若两定滑轮B、C到水平杆ab的竖直距离为h,重力加速度大小为g,取,,小球可视为质点,轻绳不可伸长,不计一切摩擦,则小球从释放到运动至滑轮B的正下方过程中( )
A. 物块的动能一直变大
B. 物块下落的高度为
C. 小球速度的最大值为
D. 小球运动至滑轮B的正下方时,轻绳对物块做功为
【答案】C
【解析】
【详解】A.小球的速度可分解为沿绳方向和垂直绳方向的分速度,物块的速度等于小球沿绳方向的分速度,即
当小球运动至滑轮的正下方时,此时
即物块向下运动过程中先加速后减速,动能先增大后减小,故A错误;
B.物块下落的高度,故B错误;
C.小球在滑轮正下方时速度最大,由系统机械能守恒得
解得,故C正确;
D.小球运动至滑轮B的正下方时,物块的速度为零,设轻绳对物块做功为,根据动能定理可得
解得,故D错误。
故选C。
(二)多选(本题共3小题每题全部选对得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。共18分)
8. 如图所示,虚线a、b、c表示O处点电荷的电场中的三个不同的等势面,相邻等势面的间距相等,一电子射入电场后(只受电场力作用)的运动轨迹如图中实线所示,其中先后经过的四个点1、2、3、4表示运动轨迹与等势面的交点,由此可以判定( )
A. O处的点电荷一定带负电
B. 电子运动过程中,动能先增大后减小,电势能先减小后增大
C. 三个等势面的电势高低关系是φc>φb>φa
D. 电子从位置2到位置3与从位置3到位置4过程中电场力所做的功相等
【答案】AC
【解析】
【详解】A.从电子的运动轨迹可以看出两个电荷相互排斥,故点O处电荷带负电,故A正确;
B.两个电荷相互排斥,故电子运动过程中电场力先做负功,后做正功,动能先减小再增大,电势能先增大后减小,故B错误;
C.点O处电荷带负电,故结合负电荷的等势面图,可以知道a、b、c三个等势面的电势高低关系是φc>φb>φa,故C正确;
D.点电荷产生的电场中,距离点电荷越远,电场强度越小,由于两相邻等势面的间距相等所以:U23>U34,电场力做功:,电子从位置2到位置3与从位置3到位置4过程中电场力所做的功不相等,故D错误;
故选AC。
9. 如图所示,在匀速转动的水平圆盘上,沿半径方向放着用水平细线相连的质量相等的两个物体A和B,它们分居圆心两侧,质量均为m,与圆心距离分别为,,与圆盘间的动摩擦因数相同,重力加速度为g,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。当圆盘转速加快到两物体刚好还未发生滑动时,下列说法正确的是( )
A. 此时细线张力为 B. 此时圆盘的角速度为
C. 此时A所受摩擦力方向沿半径指向圆外 D. 若此时烧断细线,A仍相对圆盘静止,B将做离心运动
【答案】ABC
【解析】
【详解】ABC.当两物体刚好未发生滑动时,B离圆心更远,需要的向心力更大,且绳子拉力相等,所以B的静摩擦力达到最大静摩擦力且方向指向圆心;A的静摩擦力也达到最大,方向沿半径指向圆外;
设此时角速度为,细线张力为,对有
对有
解得 ,,故ABC正确;
D.烧断细线后,拉力消失,需要的向心力为(最大静摩擦力),会发生滑动,不能保持相对圆盘静止;
需要的向心力,做离心运动,故D错误。
故选ABC。
10. 如图所示,一小球以速度从倾角为的斜面顶端A处水平抛出,垂直落到在斜面底端与斜面垂直的挡板上的B点,已知重力加速度为g,,,则下列说法正确的是( )
A. 小球到达B点的速度大小为
B. 斜面的长度为
C. 小球到达B点时重力的瞬时功率为
D. B点到水平面的高度为
【答案】AD
【解析】
【详解】将B点速度分解为水平和竖直方向,根据几何关系B点速度与水平方向的夹角为53°,,故A正确;B点的竖直分速度vBy,由几何关系tan53°=,得,所以小球到达B点时重力的瞬时功率,故C错误;
小球离开桌面到B点的时间;初速度沿斜面方向的分量vx=v0sin37°,重力加速度沿斜面的分量gcos37°,由匀变速直线运动的公式得:斜面长为 故B错误:斜面的竖直高度,平抛的竖直位移,B点到水平面的高度为 ,故D正确;故选AD.
第II卷(非选择题共54分)
二、实验题(共14分)
11. 某同学采用重物自由下落的方法“验证机械能守恒定律”,如图甲所示。打点计时器所用电源频率为 50 Hz,当地重力加速度的值为 9.80 m/s2,测得所用重物的质量为 1.00 kg。若按实验要求正确地选出纸带进行测量,量得连续三点 A、B、C 到第一个点 O 的距离如图乙所示,那么:
(1)纸带的____(选填“左 ”或“右”)端与重物相连;
(2)从起始点 O 到打下点 B 的过程中,重物下落的高度 hB=____m,重 力势能的减少量 ΔEp= _______ J;打 B 点时的速度 vB=____m/s,重物增加的动 能 ΔEk=__ J;(结果保留三位有效数字)
(3)分析上面的数据,发现动能的增加量 ΔEk 不等于势能的减少量 ΔEp, 产生这种现象的原因可能是____。
A.一定是实验操作错误导致的
B.实验数据处理时,计算错误了
C.存在空气阻力和摩擦力
D.重物的质量太小了
【答案】 ①. 左 ②. 0.0486 ③. 0.476 ④. ⑤. ⑥. C
【解析】
【详解】(1)[1] 重物拖着纸带做加速运动,相等时间内的位移逐渐增大,可知纸带的左端与重物相连。
(2)[2][3][4][5] 从起始点 O 到打下点 B 的过程中,重物下落的高度
4.86cm=0.0486m
重 力势能的减少量
△Ep=mghOB=1×9.8×4.86×10-2J=0.476J
B点的速度等于中间时刻的瞬时速度,故
重物增加的动 能
(3)[6] 发现动能的增加量 ΔEk 不等于势能的减少量 ΔEp,,产生这种现象的原因可能是摩擦阻力和空气阻力的存在,故C正确ABD错误。
12. 某位同学探究平抛运动规律时,进行如下操作,先采用甲图的方式定性研究平抛运动竖直方向的运动规律,然后再采用乙图的方式定量研究平抛运动,得到了如图丙坐标系中的几个点。
(1)甲图所示的实验说明了平抛的小球在竖直方向上做_____运动。
(2)乙图所示的实验中以下操作必要的是_____。
A. 实验过程中必须让斜槽光滑
B. 将小球放于斜槽下方水平段末端,看其是否滚动从而检验斜槽末端是否水平
C. 同一次实验过程,小球可以不用从斜槽上同一位置静止释放
D. 可以在小球上涂上墨汁,让小球平抛过程在坐标纸上与纸接触画出运动轨迹
(3)同学得到了丙图的结果后,测得坐标纸的方格边长为9mm,由此可得到平抛运动的初速度为_____m/s。()
【答案】(1)自由落体 (2)B
(3)0.6
【解析】
【小问1详解】
甲图两球同时落地,说明了平抛的小球在竖直方向上做自由落体运动。
【小问2详解】
A.斜槽不一定必须光滑,只要小球到达底端时的速度相同即可,A错误;
B.为保证小球做平抛运动,安装有斜槽的木板时,一定要注意检查斜槽末端切线是否水平,可以将小球放于斜槽下方末端任意位置,看其是否滚动从而检验叙槽末端是否水平,B正确;
C.每次实验都要把小球从同一位置由静止释放,从而保证小球到达底端时的速度相同,C错误;
D.如果小球在运动过程中与木板上的白纸相接触就会改变它的运动轨迹,使其不是平抛运动,D错误。
故选B。
【小问3详解】
在竖直方向上,根据
解得
小球抛出时的水平速度
三、计算题(本题包括3小题,共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演步骤,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。)
13. 如图所示,A、B板带等量异种电荷(板间电场为匀强电场),两板间电势差为6V,A板带正电并接地,A、B两板间距离为12cm,C点到A板的垂直距离为4cm,求:
(1)两板间电场强度E的大小;
(2)A板与C点的电势差UAC;
(3)电子在C点的电势能Ep(已知电子电荷量e = -1.60 × 10-19C)。
【答案】(1)50V/m;(2)2V;(3)3.2 × 10-19J
【解析】
【详解】(1)由公式得,两板间电场强度大小为
(2)由题意可得,A、C两点间的电势差为
UAC = EdAC = 2V
(3)由公式UAC = φA-φC,因为A板接地,则
φA = 0
所以,C点的电势为
φC = -2V
则电子在C处的电势能为
EpC = eφC = 3.2 × 10-19J
14. 2025年1月17日,我国在酒泉卫星发射中心使用长征二号丁运载火箭,成功将巴基斯坦PRSC-EO1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。已知地球的半径为R,地球表面的重力加速度大小为g,卫星入轨后在距地面高度为(k为大于1的常数)的轨道上做匀速圆周运动。求:
(1)地球的第一宇宙速度;
(2)卫星绕地球运行的线速度大小v。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
设地球的质量为M,卫星的质量为m,卫星在地面受到的万有引力与它受到的重力大小相等,有
根据万有引力提供向心力
联立解得
【小问2详解】
根据万有引力提供向心力
解得
15. 如图所示,半径为R=0.45m的四分之一光滑圆弧轨道固定在竖直面内,轨道底端切线水平且与足够长的水平传送带左端平滑相接,传送带在电动机的带动下始终以恒定速率v0=6m/s顺时针运行。质量为m=0.6kg的物块(可视为质点)从轨道顶端由静止开始下滑。已知物块与传送带间的动摩擦因数μ=0.3,物块与传送带间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,不计空气阻力,重力加速度大小g取10m/s2。求:
(1)物块运动至圆弧轨道最低点时对轨道的压力大小;
(2)由于传送物块,电动机多消耗的电能;
(3)物块在圆弧轨道下滑过程中,重力的功率最大时物块下降的高度。
【答案】(1)18N (2)10.8J
(3)
【解析】
【小问1详解】
设物块到达圆弧轨道最低点的速度为v1,物块由静止滑至圆弧轨道底端机械能守恒,所以
在圆弧轨道最低点,由牛顿第二定律有
由牛顿第三定律得,物块对轨道的压力
由以上各式解得,
【小问2详解】
因v1<v0,物块先做加速运动
设经时间t,物块与传送带共速
这段时间内物块加速的位移
解得
由于传送带足够长,所以物块与传送带共速后做匀速直线运动,因此物块离开传送带速度为v0,物块加速过程中传送带位移
由于传送物块,电动机多消耗的电能
解得
【小问3详解】
如图所示,设物块下滑至图中位置时的速度为v,此时物块与轨道圆心连线与水平方向夹角为θ,物块下降的高度
由机械能守恒有
重力的瞬时功率
所以
当时,重力的瞬时功率最大,因此物块下降的高度
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