精品解析:河北张家口市部分校2025-2026学年高一下学期7月期末物理试题
2026-07-20
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内容正文:
7月高一期末巩固训练
物理
注意事项:1.本试卷考试时间为75分钟,满分100分。
2.答题前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡相应的位置。
一、单选题:本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求。
1. “指尖转球”是花式篮球表演中常见的技巧。如图,当篮球在指尖上绕轴转动时,球面上P、Q两点做圆周运动的( )
A. 角速度大小相等 B. 周期不相等
C. 线速度大小相等 D. 向心加速度大小相等
【答案】A
【解析】
【详解】AB.P、Q两点同轴转动,所以角速度大小相等,周期相等,故A正确,B错误;
C.根据,由于P、Q两点角速度大小相等,做圆周运动的半径不相等,所以线速度大小不相等,故C错误;
D.根据,由于P、Q两点角速度大小相等,做圆周运动的半径不相等,所以向心加速度大小不相等,故D错误。
故选A。
2. 科技发展,造福民众。近两年推出的“智能防摔马甲”是一款专门为老年人研发的科技产品。该装置的原理是通过马甲内的传感器和微处理器精准识别穿戴者的运动姿态,在其失衡瞬间迅速打开安全气囊进行主动保护,能有效地避免摔倒带来的伤害。在穿戴者着地的过程中,安全气囊可以( )
A. 增大穿戴者动量的变化量 B. 减小穿戴者动量的变化率
C. 增大穿戴者所受合力的冲量 D. 减小穿戴者所受合力的冲量
【答案】B
【解析】
【详解】ACD.设穿戴者落地瞬间速度为,落地后速度减为,穿戴者质量为,穿戴者着地前后的速度由下落高度决定,即落地瞬间的初动量大小固定,着地后末动量为零。因此,穿戴者从着地到静止的过程中,动量的变化量为定值
根据动量定理可知,穿戴者所受合力的冲量大小为定值,不会因是否开启安全气囊而改变,故ACD均错误。
B.根据动量定理
可得
在穿戴者着地过程中,安全气囊的作用是延长着地时的缓冲时间
由于动量的变化量为一定值,当作用时间显著增大时,冲击力必然明显减小
而表示的是动量的变化率,因此安全气囊可以减小穿戴者动量的变化率,故B正确。
故选B。
3. 从距地面某高度处竖直上抛一小球,初速度大小为v,一段时间后小球落地,落地时速度大小为2v。若用I表示该过程中小球重力冲量的大小,不计空气阻力。则上述过程中重力对小球做功为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】以竖直向下为正方向,由动量定理得
根据动能定理有
联立得
故选B。
4. 2026年4月9日,嫦娥七号探测器安全运抵中国文昌航天发射场,计划下半年择机发射。作为探月工程四期的重要任务,嫦娥七号将首次奔赴月球南极,开展“绕、落、巡、飞跃”综合探测,寻找水冰存在的证据,为国际月球科研站建设奠定基础。若已知月球半径为R,“嫦娥六号”在距月球表面为R的圆轨道上飞行,周期为T,万有引力常量为G,下列说法正确的是( )
A. 月球的质量为 B. 月球的密度为
C. 月球表面的重力加速度为 D. 月球第一宇宙速度为
【答案】C
【解析】
【详解】A.“嫦娥六号”在距月球表面为R的圆轨道上飞行,周期为T,由万有引力提供向心力得
解得月球的质量为,故A错误;
B.根据
可得月球的密度为,故B错误;
C.在月球表面有
解得月球表面的重力加速度为,故C正确;
D.由万有引力提供向心力得
可得月球第一宇宙速度为,故D错误。
故选C。
5. 如图甲所示,场地自行车赛道与水平面保持一定倾角,将赛道视作倾角为的坡道,简化为图乙。某运动员骑自行车在该赛道上运动时,可视为以速度为v、半径为R在水平面内做匀速圆周运动,自行车与赛道之间没有相对滑动。已知运动员与自行车构成的系统总质量为m,重力加速度为g,不计空气阻力。下列说法正确的是( )
A. 若,则系统受重力、支持力、向心力的作用
B. 若,则系统的向心加速度大小为
C. 若,则静摩擦力大小为
D. 若,则静摩擦力大小为
【答案】D
【解析】
【详解】AB.设系统恰好不受摩擦力时,受重力和支持力,竖直方向有
水平方向有
联立可得
若,则系统受重力、支持力的作用,此时向心加速度大小为,故AB错误;
C.若,所需向心力更大,系统有沿斜面向上滑的趋势,静摩擦力沿斜面向下,水平方向
竖直方向
解得静摩擦力大小为,故C错误;
D.若,所需向心力更小,系统有沿斜面下滑的趋势,静摩擦力沿斜面向上,水平方向
竖直方向
解得静摩擦力大小为,故D正确。
故选D。
6. 司机清洗汽车时会用到如图所示的高压水枪。已知水枪喷出水柱的半径为R,水流速度为v,水柱垂直于汽车表面,水柱冲击汽车后水的速度为零,水的密度为,若进入水枪的水流速度可忽略不计。下列说法正确的是( )
A. 高压水枪单位时间喷出的水的质量为
B. 汽车对水柱的平均作用力为
C. 当高压水枪喷口的出水柱的半径变为原来的2倍时,压强变为原来的4倍
D. 当高压水枪喷口的出水速度变为原来的2倍时,压强变为原来的4倍
【答案】D
【解析】
【详解】A.高压水枪单位时间喷出水的质量,故A错误;
B.设水柱对车的平均冲力为F,由动量定理得,即
解得,故B错误;
CD.高压水枪产生的压强
则当高压水枪喷口的出水柱的半径变为原来的2倍时,压强不变;当高压水枪喷口的出水速度变为原来的2倍时,压强变为原来的4倍,故C错误,D正确。
故选D。
7. 如图所示,A、B两小球由绕过轻质定滑轮的细线相连,A放在固定的光滑斜面上,B、C两小球在竖直方向上通过劲度系数为k的轻质弹簧相连,C球放在水平地面上。现用手控制住A,使细线刚好拉直但无拉力作用,并保证滑轮左侧细线竖直,右侧细线与斜面平行。已知A的质量为5 m,B、C的质量均为2 m,重力加速度为g,细线与滑轮之间的摩擦不计,开始时整个系统处于静止状态。释放A后,A沿斜面下滑至速度最大时C恰好要离开地面。下列说法错误的是( )
A. 斜面倾角 B. A的速度最大时,B的加速度为零
C. C刚离开地面时,B的重力势能增加了 D. A获得最大速度为
【答案】C
【解析】
【详解】A.初始状态:细线无拉力,系统静止,对B受力分析,弹簧压缩,满足
得压缩量
C恰好离开地面时,弹簧拉力等于C重力,满足
得伸长量
速度最大时,A、B整体受力平衡
得,即,故A正确,不符合题意;
B.A速度最大时,A、B合力为零,因此加速度都为零,故B正确,不符合题意;
C.B上升的总高度
B重力势能增加量,故C错误,符合题意;
D.全过程弹簧初末弹性势能相等(),由机械能守恒:系统重力势能减少量等于A、B的动能增加量
代入整理得
解得,故D正确,不符合题意。
故选C。
二、多选题:本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有两个或两个以上正确答案,全部选对得6分,漏选得3分,错选得0分。
8. 如图所示,某滑雪者从高的雪坡顶端由静止自由滑下,到达坡底时速度大小为。已知滑雪者及装备可视为质点,总质量为,重力加速度取。则该过程中,该滑雪者(含装备)的( )
A. 重力势能减少12000J
B. 动能增加2880J
C. 机械能减少6240J
D. 克服摩擦力做功转化为热能的量为5760J
【答案】AC
【解析】
【详解】A.重力势能减少量为
A正确;
B.动能增加量为
B错误;
CD.机械能减少量等于克服摩擦力做的功
C正确,D错误。
故选AC。
9. 如图所示,竖直面内半径R=1.8m的光滑圆弧轨道与粗糙水平轨道相切于A点,水平轨道上A点右侧到A点距离d=3m处的B点有一竖直弹性挡板。现将质量m=0.5kg的滑块甲从圆弧轨道的顶端由静止释放,滑块甲与静置在A点的滑块乙(两滑块完全相同)发生碰撞,碰撞后成为一个整体,整体与挡板发生一次碰撞后停在AB的中点C处。重力加速度g取,碰撞时间极短,圆弧轨道、水平轨道以及挡板均固定,两滑块均视为质点,整体与挡板碰撞过程无能量损失。下列说法正确的是( )
A. 两滑块碰撞是弹性碰撞
B. 两滑块碰撞前瞬间,滑块甲对圆弧轨道压力大小为15N
C. 滑块与水平轨道AB段间的动摩擦因数可能为0.2
D. 滑块与水平轨道AB段间的动摩擦因数可能为0.06
【答案】BD
【解析】
【详解】A.两滑块碰撞后成为一个整体,可知两滑块碰撞是完全非弹性碰撞,故A错误;
B.滑块甲下滑过程中,根据动能定理可得
解得
两滑块碰撞前瞬间,对滑块甲由牛顿第二定律可得
联立解得
由牛顿第三定律可知,滑块甲对圆弧轨道压力大小为15N,故B正确;
CD.两滑块碰撞的过程,根据动量守恒定律有
解得碰后瞬间的速度大小为
若整体与挡板碰撞后,沿水平轨道AB段向左滑动一段距离后停在C点,则根据功能关系有
解得
若整体与挡板碰撞后,向左冲上圆弧轨道后再下滑,最后停在C点,则根据功能关系有
解得,故C错误,D正确。
故选BD。
10. 2024年8月22日,中星4A卫星顺利进入预定轨道,展现了我国在卫星通信领域的深厚实力。如图为质量为的中星4A 卫星发射变轨过程的示意图,其中轨道 Ⅰ 为近地圆形轨道,轨道Ⅲ为距离地面高度为6R的圆形轨道,轨道Ⅱ为椭圆轨道,轨道Ⅱ与轨道Ⅰ和轨道Ⅲ分别相切于 P点和Q点。已知地球半径为R,地球表面的重力加速度为g,忽略地球自转的影响。若取无穷远处引力势能为零,质量为m的物体在距离地球球心为r时的引力势能 (M为地球的质量),下列关于中星4A卫星说法正确的是( )
A. 在轨道Ⅲ上的动能为
B. 在轨道Ⅱ上经过 P 点的速度大小小于经过Q点的速度大小
C. 在轨道Ⅱ上运行的周期是在轨道 Ⅰ 上运行的周期的8倍
D. 从轨道 Ⅰ 运行到轨道Ⅲ 在变轨过程中经历了两次加速,机械能增加了
【答案】CD
【解析】
【详解】A.设在地球表面放一质量为m的物体,忽略地球自转的影响,则有
解得
卫星在轨道Ⅲ上,根据万有引力提供向心力有
卫星在轨道Ⅲ上的动能为
联立解得,故A错误;
B.根据开普勒第二定律可知,卫星在近地点(P点)的速度大于在远地点(Q点)的速度,故B错误;
C.轨道Ⅱ的半长轴
根据开普勒第三定律有
解得,故C正确;
D.卫星在轨道Ⅲ上的机械能为
卫星在轨道I上,根据万有引力提供向心力有
卫星在轨道I上的动能为
联立解得
卫星在轨道I上的机械能为
卫星从轨道Ⅰ运动到轨道Ⅲ机械能增加,故D正确。
故选CD。
三、非选择题:本题共5道小题,共54分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不得分;有数值计算的,答案中必须明确写出数值和单位。
11. 某实验小组对水平面内的圆周运动进行探究,装置如图甲所示。滑块套在水平杆上,随水平杆一起绕竖直杆做匀速圆周运动,力传感器通过一细绳连接滑块,用来测量细绳拉力F的大小,滑块上固定一遮光片,宽度为d,遮光片与固定在铁架台上的光电门可测量滑块的角速度,滑块旋转半径为r,滑块受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。
(1)若测得遮光片经过光电门时的遮光时间为,则角速度______;
(2)为了提高实验精度,挡光条的宽度应适当______(填“小”或“大”)些;
(3)改变水平杆转动的角速度,测得多组数据,以为纵坐标,以为横坐标,在坐标纸中描出数据点,请在图乙中作出的图像;
(4)若图像的斜率为,纵截距为,重力加速度为,则滑块的质量______,滑块与水平杆间的动摩擦因数______。(用题中物理量、、、、表示)
【答案】(1)
(2)小 (3)
(4) ①. ②.
【解析】
【小问1详解】
遮光片经过光电门时的线速度为
根据
解得角速度
【小问2详解】
挡光条宽度越小,经过光电门所用时间越少,平均速度越接近瞬时速度。
【小问3详解】
将图中的数据点用平滑直线连接起来,如图所示
【小问4详解】
[1][2]对滑块进行分析,根据牛顿第二定律有
则有
图像的斜率
解得滑块的质量
图像的纵截距
解得滑块与水平杆间的动摩擦因数
12. 某同学用气垫导轨验证动量守恒定律,实验装置如图所示。两滑块上遮光条的宽度相等。
(1)他首先调气垫导轨的水平,调整时他将滑块B拿开,给滑块A一个向左的初速度,记录遮光条通过光电门1和光电门2时的挡光时间t1、t2,若t1___________ t2(填“>”、“<”或“=”),则表明气垫导轨已经水平;
(2)他研究完全非弹性碰撞中的动量守恒。他在滑块A左端装上撞针,滑块B右端装上橡皮泥,给滑块A一个初速度,滑块A与滑块B碰撞后一起运动,分别记录碰撞前滑块A通过光电门1时的挡光时间t1和碰撞后滑块B通过光电门 2时的挡光时间t2,已知滑块A的总质量为m1,滑块B的总质量为m2,若 __________成立(用题中物理量的符号表示),则表明碰撞过程中动量守恒;
(3)他研究一般碰撞中的动量守恒。滑块A、B的质量(均包括遮光条)分别为m1、m2,将滑块A向左弹出,与静止的滑块B发生碰撞,此过程中光电门1的挡光时间先后为t1和t3,光电门2的挡光时间为t2。若___________成立(用题中物理量的符号表示),则表明碰撞过程中动量守恒,该碰撞过程中系统机械能的损失率(即损失的机械能占总机械能的比例)为___________(用题中物理量的符号表示)。
【答案】(1)= (2)
(3) ①. ②.
【解析】
【小问1详解】
若气垫导轨水平,滑块A匀速通过两个光电门,所以两个光电门的挡光时间应该相等,即t1=t2;
【小问2详解】
设遮光条的宽度为d,由题意可知滑块A通过光电门1时的速度
滑块A和滑块B碰撞后的速度
若碰撞过程中动量守恒,有
解得
【小问3详解】
[1]设遮光条的宽度为d,由题意可知滑块A通过光电门1时的速度
滑块A和滑块B碰撞后,滑块A的速度
滑块B的速度
碰撞过程中动量守恒有
整理有
[2]碰撞过程中系统机械能的损失率
整理有
13. 如图所示,一位滑板运动员和滑板的总质量,从距离水平路面高为的弧形斜坡路上A点,由静止开始自由滑下,到达水平路面上的B点时速度大小为,之后人立即通过蹬地提供恒定的功率加速,经过距离34m到达C点时速度恰好达到最大。已知滑板在水平地面上运动时受到的总阻力(包括摩擦力和空气阻力)恒为20N,运动过程可将滑板及运动员视为质点,重力加速度g取,求:
(1)A到B过程中滑板克服阻力的功;
(2)运动员从B运动到C所用时间t。
【答案】(1)35J (2)10s
【解析】
【小问1详解】
滑板运动员从A到过程中,由动能定理
解得
【小问2详解】
达到最大速度时动力等于阻力,根据
解得
从到由动能定理
联立解得
14. 设想在未来的某一天,有一位航天员到达了宇宙中的某一行星表面,航天员利用携带的实验仪器做如下的实验:把一个光滑的“过山车”轨道固定在一个台式电子测力计上,调节测力计示数为零,然后将一个质量为m的小球从倾斜轨道上释放,如图所示。实验过程中发现当把小球从与圆周最高点等高处静止释放时,小球运动到轨道最低点,电子测力计的读数为F,已知行星半径为R,引力常量为G,忽略星球的自转,求:
(1)该行星表面附近的重力加速度大小;
(2)该行星的平均密度。
【答案】(1);(2)
【解析】
【详解】(1)设圆形轨道的半径为r,小球从2r的高度静止释放,运动至轨道最低点时,由动能定理得
在最低点,根据牛顿第二定律
联立可得
解得重力加速度
(2)在行星表面万有引力等于重力
行星的质量为
解得行星的平均密度为
15. 如图所示,倾角为30°的斜面与水平地面平滑连接,竖直平面内的光滑半圆面与水平地面在P点相切,半圆的圆心为O,半径为R=1.4m,Q点为半圆面的最高点。质量的滑块A从斜面上某点由静止释放,释放时离水平面的高度h=1.6m,滑块在斜面底端无能量损失地进入光滑水平面,与静止的质量的滑块B(左侧粘有质量可忽略的炸药)碰撞,碰撞瞬间滑块B左侧的炸药爆炸,此后滑块A刚好静止在水平面上,滑块B从P点滑上半圆轨道。已知A、B两个滑块可视为质点,滑块A与斜面间的动摩擦因数,重力加速度,忽略空气阻力,设炸药爆炸过程中释放的化学能全部转化为A、B两个滑块的动能。
(1)求炸药爆炸过程中释放的化学能;
(2)求滑块B经过P点时对半圆轨道的压力大小;
(3)滑块B能否通过半圆轨道最高点Q,若能通过最高点,求在最高点时滑块B对半圆轨道的压力大小;若不能通过最高点,求出滑块B脱离半圆轨道时离地面的高度。
【答案】(1)E = 2.1J
(2)F压= 9N (3)不能,H =2.1m
【解析】
【小问1详解】
对滑块A沿斜面向下运动过程分析,由动能定理有
解得
滑块A和滑块B碰撞过程由动量守恒有
解得
由能量守恒有
解得E=2.1J
【小问2详解】
滑块B经过P点时,对滑块B受力分析,并结合牛顿第二定律有
由牛顿第三定律有 F压= FN
F压=9N
【小问3详解】
设滑块B通过最高点,滑块B从P点滑到Q点的过程中由动能定理有
解得
所以滑块不能通过Q点
设滑块B脱离半圆轨道时与竖直方向的夹角为α,滑块B在半圆轨道上滑行过程由动能定理有
在该位置滑块B与半圆轨道接触没有相互作用,对滑块B受力分析并结合牛顿第二定律有
解得
此时滑块B离水平面的高度
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7月高一期末巩固训练
物理
注意事项:1.本试卷考试时间为75分钟,满分100分。
2.答题前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡相应的位置。
一、单选题:本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求。
1. “指尖转球”是花式篮球表演中常见的技巧。如图,当篮球在指尖上绕轴转动时,球面上P、Q两点做圆周运动的( )
A. 角速度大小相等 B. 周期不相等
C. 线速度大小相等 D. 向心加速度大小相等
2. 科技发展,造福民众。近两年推出的“智能防摔马甲”是一款专门为老年人研发的科技产品。该装置的原理是通过马甲内的传感器和微处理器精准识别穿戴者的运动姿态,在其失衡瞬间迅速打开安全气囊进行主动保护,能有效地避免摔倒带来的伤害。在穿戴者着地的过程中,安全气囊可以( )
A. 增大穿戴者动量的变化量 B. 减小穿戴者动量的变化率
C. 增大穿戴者所受合力的冲量 D. 减小穿戴者所受合力的冲量
3. 从距地面某高度处竖直上抛一小球,初速度大小为v,一段时间后小球落地,落地时速度大小为2v。若用I表示该过程中小球重力冲量的大小,不计空气阻力。则上述过程中重力对小球做功为( )
A. B. C. D.
4. 2026年4月9日,嫦娥七号探测器安全运抵中国文昌航天发射场,计划下半年择机发射。作为探月工程四期的重要任务,嫦娥七号将首次奔赴月球南极,开展“绕、落、巡、飞跃”综合探测,寻找水冰存在的证据,为国际月球科研站建设奠定基础。若已知月球半径为R,“嫦娥六号”在距月球表面为R的圆轨道上飞行,周期为T,万有引力常量为G,下列说法正确的是( )
A. 月球的质量为 B. 月球的密度为
C. 月球表面的重力加速度为 D. 月球第一宇宙速度为
5. 如图甲所示,场地自行车赛道与水平面保持一定倾角,将赛道视作倾角为的坡道,简化为图乙。某运动员骑自行车在该赛道上运动时,可视为以速度为v、半径为R在水平面内做匀速圆周运动,自行车与赛道之间没有相对滑动。已知运动员与自行车构成的系统总质量为m,重力加速度为g,不计空气阻力。下列说法正确的是( )
A. 若,则系统受重力、支持力、向心力的作用
B. 若,则系统的向心加速度大小为
C. 若,则静摩擦力大小为
D. 若,则静摩擦力大小为
6. 司机清洗汽车时会用到如图所示的高压水枪。已知水枪喷出水柱的半径为R,水流速度为v,水柱垂直于汽车表面,水柱冲击汽车后水的速度为零,水的密度为,若进入水枪的水流速度可忽略不计。下列说法正确的是( )
A. 高压水枪单位时间喷出的水的质量为
B. 汽车对水柱的平均作用力为
C. 当高压水枪喷口的出水柱的半径变为原来的2倍时,压强变为原来的4倍
D. 当高压水枪喷口的出水速度变为原来的2倍时,压强变为原来的4倍
7. 如图所示,A、B两小球由绕过轻质定滑轮的细线相连,A放在固定的光滑斜面上,B、C两小球在竖直方向上通过劲度系数为k的轻质弹簧相连,C球放在水平地面上。现用手控制住A,使细线刚好拉直但无拉力作用,并保证滑轮左侧细线竖直,右侧细线与斜面平行。已知A的质量为5 m,B、C的质量均为2 m,重力加速度为g,细线与滑轮之间的摩擦不计,开始时整个系统处于静止状态。释放A后,A沿斜面下滑至速度最大时C恰好要离开地面。下列说法错误的是( )
A. 斜面倾角 B. A的速度最大时,B的加速度为零
C. C刚离开地面时,B的重力势能增加了 D. A获得最大速度为
二、多选题:本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有两个或两个以上正确答案,全部选对得6分,漏选得3分,错选得0分。
8. 如图所示,某滑雪者从高的雪坡顶端由静止自由滑下,到达坡底时速度大小为。已知滑雪者及装备可视为质点,总质量为,重力加速度取。则该过程中,该滑雪者(含装备)的( )
A. 重力势能减少12000J
B. 动能增加2880J
C. 机械能减少6240J
D. 克服摩擦力做功转化为热能的量为5760J
9. 如图所示,竖直面内半径R=1.8m的光滑圆弧轨道与粗糙水平轨道相切于A点,水平轨道上A点右侧到A点距离d=3m处的B点有一竖直弹性挡板。现将质量m=0.5kg的滑块甲从圆弧轨道的顶端由静止释放,滑块甲与静置在A点的滑块乙(两滑块完全相同)发生碰撞,碰撞后成为一个整体,整体与挡板发生一次碰撞后停在AB的中点C处。重力加速度g取,碰撞时间极短,圆弧轨道、水平轨道以及挡板均固定,两滑块均视为质点,整体与挡板碰撞过程无能量损失。下列说法正确的是( )
A. 两滑块碰撞是弹性碰撞
B. 两滑块碰撞前瞬间,滑块甲对圆弧轨道压力大小为15N
C. 滑块与水平轨道AB段间的动摩擦因数可能为0.2
D. 滑块与水平轨道AB段间的动摩擦因数可能为0.06
10. 2024年8月22日,中星4A卫星顺利进入预定轨道,展现了我国在卫星通信领域的深厚实力。如图为质量为的中星4A 卫星发射变轨过程的示意图,其中轨道 Ⅰ 为近地圆形轨道,轨道Ⅲ为距离地面高度为6R的圆形轨道,轨道Ⅱ为椭圆轨道,轨道Ⅱ与轨道Ⅰ和轨道Ⅲ分别相切于 P点和Q点。已知地球半径为R,地球表面的重力加速度为g,忽略地球自转的影响。若取无穷远处引力势能为零,质量为m的物体在距离地球球心为r时的引力势能 (M为地球的质量),下列关于中星4A卫星说法正确的是( )
A. 在轨道Ⅲ上的动能为
B. 在轨道Ⅱ上经过 P 点的速度大小小于经过Q点的速度大小
C. 在轨道Ⅱ上运行的周期是在轨道 Ⅰ 上运行的周期的8倍
D. 从轨道 Ⅰ 运行到轨道Ⅲ 在变轨过程中经历了两次加速,机械能增加了
三、非选择题:本题共5道小题,共54分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不得分;有数值计算的,答案中必须明确写出数值和单位。
11. 某实验小组对水平面内的圆周运动进行探究,装置如图甲所示。滑块套在水平杆上,随水平杆一起绕竖直杆做匀速圆周运动,力传感器通过一细绳连接滑块,用来测量细绳拉力F的大小,滑块上固定一遮光片,宽度为d,遮光片与固定在铁架台上的光电门可测量滑块的角速度,滑块旋转半径为r,滑块受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。
(1)若测得遮光片经过光电门时的遮光时间为,则角速度______;
(2)为了提高实验精度,挡光条的宽度应适当______(填“小”或“大”)些;
(3)改变水平杆转动的角速度,测得多组数据,以为纵坐标,以为横坐标,在坐标纸中描出数据点,请在图乙中作出的图像;
(4)若图像的斜率为,纵截距为,重力加速度为,则滑块的质量______,滑块与水平杆间的动摩擦因数______。(用题中物理量、、、、表示)
12. 某同学用气垫导轨验证动量守恒定律,实验装置如图所示。两滑块上遮光条的宽度相等。
(1)他首先调气垫导轨的水平,调整时他将滑块B拿开,给滑块A一个向左的初速度,记录遮光条通过光电门1和光电门2时的挡光时间t1、t2,若t1___________ t2(填“>”、“<”或“=”),则表明气垫导轨已经水平;
(2)他研究完全非弹性碰撞中的动量守恒。他在滑块A左端装上撞针,滑块B右端装上橡皮泥,给滑块A一个初速度,滑块A与滑块B碰撞后一起运动,分别记录碰撞前滑块A通过光电门1时的挡光时间t1和碰撞后滑块B通过光电门 2时的挡光时间t2,已知滑块A的总质量为m1,滑块B的总质量为m2,若 __________成立(用题中物理量的符号表示),则表明碰撞过程中动量守恒;
(3)他研究一般碰撞中的动量守恒。滑块A、B的质量(均包括遮光条)分别为m1、m2,将滑块A向左弹出,与静止的滑块B发生碰撞,此过程中光电门1的挡光时间先后为t1和t3,光电门2的挡光时间为t2。若___________成立(用题中物理量的符号表示),则表明碰撞过程中动量守恒,该碰撞过程中系统机械能的损失率(即损失的机械能占总机械能的比例)为___________(用题中物理量的符号表示)。
13. 如图所示,一位滑板运动员和滑板的总质量,从距离水平路面高为的弧形斜坡路上A点,由静止开始自由滑下,到达水平路面上的B点时速度大小为,之后人立即通过蹬地提供恒定的功率加速,经过距离34m到达C点时速度恰好达到最大。已知滑板在水平地面上运动时受到的总阻力(包括摩擦力和空气阻力)恒为20N,运动过程可将滑板及运动员视为质点,重力加速度g取,求:
(1)A到B过程中滑板克服阻力的功;
(2)运动员从B运动到C所用时间t。
14. 设想在未来的某一天,有一位航天员到达了宇宙中的某一行星表面,航天员利用携带的实验仪器做如下的实验:把一个光滑的“过山车”轨道固定在一个台式电子测力计上,调节测力计示数为零,然后将一个质量为m的小球从倾斜轨道上释放,如图所示。实验过程中发现当把小球从与圆周最高点等高处静止释放时,小球运动到轨道最低点,电子测力计的读数为F,已知行星半径为R,引力常量为G,忽略星球的自转,求:
(1)该行星表面附近的重力加速度大小;
(2)该行星的平均密度。
15. 如图所示,倾角为30°的斜面与水平地面平滑连接,竖直平面内的光滑半圆面与水平地面在P点相切,半圆的圆心为O,半径为R=1.4m,Q点为半圆面的最高点。质量的滑块A从斜面上某点由静止释放,释放时离水平面的高度h=1.6m,滑块在斜面底端无能量损失地进入光滑水平面,与静止的质量的滑块B(左侧粘有质量可忽略的炸药)碰撞,碰撞瞬间滑块B左侧的炸药爆炸,此后滑块A刚好静止在水平面上,滑块B从P点滑上半圆轨道。已知A、B两个滑块可视为质点,滑块A与斜面间的动摩擦因数,重力加速度,忽略空气阻力,设炸药爆炸过程中释放的化学能全部转化为A、B两个滑块的动能。
(1)求炸药爆炸过程中释放的化学能;
(2)求滑块B经过P点时对半圆轨道的压力大小;
(3)滑块B能否通过半圆轨道最高点Q,若能通过最高点,求在最高点时滑块B对半圆轨道的压力大小;若不能通过最高点,求出滑块B脱离半圆轨道时离地面的高度。
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