精品解析：广东深圳市龙岗区2025-2026学年高一下学期期末物理试题

2025—2026学年第二学期高一期末质量监测 高一物理 本试卷共6页。满分100分。考试用时75分钟。 注意事项： 1．答题前，考生请务必用黑色字迹钢笔或签字笔将自己的学校、姓名、班级填写在答题卡上。将条形码横贴在卡“条形码粘贴处”。 2．作答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目选项的答案信息点涂黑；如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案，答案不能答在试卷上。 3．非选择题必须用黑色字迹钢笔或签字笔作答，答案必须写在答题卡各题目指定区域内相应位置上；如需改动，先划掉原来的答案，然后再写上新的答案；不准使用铅笔和涂改液。不按以上要求作答的答案无效。 4．考生必须保持答题卡的整洁。考试结束后，将试卷和答题卡一并交回。 一、单选题（本题共7小题，每小题4分，共28分。在每个题的4个选项中，只有一个选项是正确的。） 1. 踢出的足球在空中运动轨迹如图所示，足球受到空气阻力大小不变，方向与速度方向反向，则下列说法正确的是（ ） A. 足球做匀变速曲线运动 B. 足球在最高点b加速度竖直向下 C. 足球在等高a、c两处速率相同 D. 足球从a运动到b，与从b运动到c重力做功大小相等 2. CCTV举办一期转盘投篮节目，篮球架固定在地面，运动员站在一个顺时针旋转较快的平台边缘，如果运动员相对平台静止，下列各俯视图中篮球最有可能投入篮筐（圆盘内箭头指向表示投篮方向）的是（ ） A. B. C. D. 3. 2025年11月神舟二十号载人飞船遭微小太空垃圾撞击，为了安全宇航员2026年5月“换乘”神舟二十一号飞船返回。已知地球半径为，地面重力加速度为，不考虑地球自转的影响。两个太空垃圾A、B绕地球做匀速圆周运动，离地面高度分别为、，则下列说法正确的是（ ） A. 太空垃圾A线速度大小为 B. 太空垃圾A的动能大 C. 太空垃圾A的线速度大 D. 太空垃圾A的周期大 4. 如图同步卫星在圆轨道1做匀速圆周运动，为了避免太空垃圾的碰撞，卫星在点变轨到椭圆轨道2，在点变轨到圆轨道3，则下列说法正确的是（ ） A. 卫星在1轨道相同时间扫过的面积与在3轨道相同时间扫过面积相等 B. 卫星在1轨道上点火减速变轨到2轨道 C. 卫星在1轨道上点的速度等于在2轨道上点的速度 D. 卫星在2轨道上点的加速度等于在3轨道上点的加速度 5. 小朋友蹦床运动，从某处高度静止自由下落，空气阻力和弹性网的质量均忽略不计，则下列说法正确的是（ ） A. 小朋友从接触蹦床到最低点，加速度先变大后变小 B. 小朋友从接触蹦床到最低点，先失重再超重 C. 小朋友从接触蹦床到最低点，儿童重力势能减少量等于蹦床弹性势能增加量 D. 如果在蹦床运动中，小朋友越蹦上升的高度越高，则小朋友和蹦床组成的系统机械能守恒 6. 喷泉喷出的水从地面斜向上做斜抛运动，喷泉出水的初速度大小不变，初速度与水平地面夹角为，不计空气阻力，则水从喷出到落到地面下列说法正确的是（ ） A. 越小在空中最高点高度越小 B. 越小最高点重力瞬时功率越大 C. 越小落地水平距离越小 D. 越小落地水平距离越大 7. 一架质量为的无人机从地面以恒定加速度由静止竖直向上启动，经过时间后保持额定功率向上运动，离地面距离为时达到最大速度，不计空气阻力，重力加速度为，则下列说法正确的是（ ） A. 无人机达到最大速度时间是 B. 无人机额定功率是 C. 无人机最大速度是 D. 从静止到最大速度牵引力做功 二、多选题（本题共3小题，每小题6分，共18分，在每个题的4个选项中，有两个或以上选项正确。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分。） 8. 滚筒洗衣机有可烘干衣服、洗净度较高、对衣服磨损小、节水、节约洗衣粉、转速比较高等优点。如图所示，若某滚筒洗衣机甩干衣服（包括衣服中的水）视为质点时，衣服始终随滚筒做匀速圆周运动，则下列说法正确的是（ ） A. 在A点，衣服受到重力、支持力、摩擦力 B. 衣服运动到与圆心等高的位置，衣服受到的重力大小等于摩擦力 C. 水滴最容易在A点离开衣服 D. 水滴最容易在B点离开衣服 9. 篮球从某一高度静止下落，与地面碰撞后等速率竖直反弹，篮球在竖直运动过程中受到阻力大小不变，篮球速率、加速度大小、动能、机械能随时间或者高度变化正确的是（ ） A. B. C. D. 10. 如图是碰撞游戏的示意图，在水平桌面上固定一个内壁光滑的管形圆轨道，在内部放置质量分别为m和3m可看成质点的A、B两个发光弹力球（球直径略小于管径），碰撞时弹力球发光，a、b、c、d为圆上四等分点，开始时B球静止于a点，A球以一定初速度向右与B球发生碰撞，两球在处第二次发光，则下列说法正确的是（ ） A. 第一次碰撞后两球的加速度可能相等 B. 第一次碰撞一定是弹性碰撞 C. 第一次碰撞到第二次碰撞A球运动路程可能是B球路程3倍 D. 第二次碰撞时B球动量可能是A球动量9倍 三、非选择题（本题共5小题，共54分，考生根据要求作答。） 11. 某同学利用斜槽末端装置探究平抛运动的特点和验证动量守恒定律。 （1）在探究平抛运动的特点实验中，让小球多次从斜槽滚下，在白纸上依次记录小球的位置如图甲所示；小组重新实验，将斜槽_________（填写“左端”或“右端”）调低，使小球静止在斜槽末端，确保斜槽末端水平； （2）在验证动量守恒定律时，用画圆法确定小球落点如图乙所示，图中画的三个圆最合理的是_________（填写“”、“”或“”）； （3）关于两个实验说法不正确的是_______。 A. 两个实验都要从同一高度静止释放 B. 两个实验斜槽摩擦力对实验都没有影响 C. 两个实验都要测量小球的质量 12. 某同学利用如图所示的装置验证机械能守恒并探究向心力与线速度大小之间的关系。 Ⅰ：验证机械能守恒定律 小球直径为，用刻度尺测量悬挂点到球心距离为，当小球静止时，光电门激光束正对球心。将小球拉到一定高度，记录此时细线与竖直方向夹角为，小球通过光电门时间为，重复多次实验。 （1）悬挂点到球心距离为_______cm； （2）小球从静止运动到最低点，在实验允许的误差范围内，若满足__________关系式，则小球机械能守恒（用、、、、表示）； Ⅱ：探究向心力大小与线速度大小的关系 将小球拉到一定高度静止释放，记录小球通过光电门时间为，在最低点拉力传感器示数为，重复多次实验得到图，如果图像实线是一条倾斜直线，表示在小球质量和半径不变的情况下，向心力大小与速度平方成正比。 （3）已知截距是，小球质量是_________（用、表示）； （4）如果增大绳长，重新实验得到的虚线可能是__________（填写“”、“”、“”或“”）； （5）由于空气阻力的存在，对该实验_________影响（填写“有”或“无”）。 13. 打板进球是一种常见投篮方式。假设某次投篮时，篮球垂直砸在竖直篮板上反向弹回，碰撞点与篮筐中心的高度差为，篮球球心恰好经过篮筐中心，已知篮球质量为，半径为，篮筐半径为，篮筐中心与篮板的距离为，篮板上有长方形线，底边与篮筐圈顶平面水平（不计画线、篮筐及篮板等设备厚度），长方形竖高为，重力加速度为，不考虑篮球转动和空气阻力，求： （1）篮球反向弹回时速率是多少，球心经过篮筐中心时重力瞬时功率； （2）篮球垂直打板后（接触点在长方形内）反向弹回进篮筐，反向弹回时最小速率是多少。 14. 某同学在玩弹力球，从距水平地面高度为处静止自由落地，竖直反弹高度，如图甲所示，弹力球质量，重力加速度为，不考虑弹力球转动和空气阻力，求： （1）弹力球碰撞前与碰撞后动能之比是多少； （2）假设碰撞时间为0.05s，求弹力球对地面平均作用力是多少； （3）假设每次碰撞前与碰撞后动能之比保持不变，某次从处静止释放弹力球，在释放后立即竖直向下拍球，对球施加竖直向下的力与运动距离如图乙所示，弹力球恰好能竖直反弹到高度，已知，求施加力的距离是多少。 15. 如图所示，某智能物流中心利用传送系统运输包裹。传送系统左端为一半圆形水平转弯机，中心线半径为，的包裹A以初速度沿着中心线进入转弯传送，恰好不打滑与转弯机一起做匀速圆周运动，离开转弯机进入光滑水平面，与一静止包裹B发生弹性碰撞，包裹B经倾斜传送带运送到顶端，包裹由光滑水平面进入倾斜传送带速率不变。已知包裹与传送带摩擦因数均为，倾斜传送带以匀速顺时针运动，长度，倾角，忽略空气阻力，包裹可视为质点，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为，，求： （1）包裹A初速度； （2）弹性碰撞后包裹B速度； （3）倾斜传送带将包裹B运送到顶端，电动机多消耗的电能。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025—2026学年第二学期高一期末质量监测 高一物理 本试卷共6页。满分100分。考试用时75分钟。 注意事项： 1．答题前，考生请务必用黑色字迹钢笔或签字笔将自己的学校、姓名、班级填写在答题卡上。将条形码横贴在卡“条形码粘贴处”。 2．作答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目选项的答案信息点涂黑；如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案，答案不能答在试卷上。 3．非选择题必须用黑色字迹钢笔或签字笔作答，答案必须写在答题卡各题目指定区域内相应位置上；如需改动，先划掉原来的答案，然后再写上新的答案；不准使用铅笔和涂改液。不按以上要求作答的答案无效。 4．考生必须保持答题卡的整洁。考试结束后，将试卷和答题卡一并交回。 一、单选题（本题共7小题，每小题4分，共28分。在每个题的4个选项中，只有一个选项是正确的。） 1. 踢出的足球在空中运动轨迹如图所示，足球受到空气阻力大小不变，方向与速度方向反向，则下列说法正确的是（ ） A. 足球做匀变速曲线运动 B. 足球在最高点b加速度竖直向下 C. 足球在等高a、c两处速率相同 D. 足球从a运动到b，与从b运动到c重力做功大小相等 【答案】D 【解析】 【详解】A．空气阻力方向始终与速度方向相反，足球运动过程中速度方向不断变化，因此阻力方向不断变化，合力不断变化，加速度变化，不是匀变速曲线运动，故A错误； B．在最高点b，足球速度方向水平，空气阻力方向水平向左，足球受竖直向下的重力和水平向左的阻力，合力斜向左下，因此加速度方向斜向左下，故B错误； C． a、c等高，重力势能相等；从a到c过程中空气阻力一直做负功，机械能减小，因此c处动能更小，速率更小，故C错误； D． a、c等高，因此a到b的上升高度等于b到c的下降高度，根据重力做功，可知两段过程重力做功的大小相等，故D正确。 故选D。 2. CCTV举办一期转盘投篮节目，篮球架固定在地面，运动员站在一个顺时针旋转较快的平台边缘，如果运动员相对平台静止，下列各俯视图中篮球最有可能投入篮筐（圆盘内箭头指向表示投篮方向）的是（ ） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】A．运动员站在一个顺时针旋转较快的平台边缘，随平台做圆周运动，篮球自带沿圆周切线的线速度，要让合速度指向篮筐，投篮的相对速度必须斜向右上方，如图所示，故A正确； B．如图所示，可知合速度不指向篮筐，故B错误； C．如图所示，可知合速度不指向篮筐，故C错误； D．如图所示，可知合速度不指向篮筐，故D错误。 故选A。 3. 2025年11月神舟二十号载人飞船遭微小太空垃圾撞击，为了安全宇航员2026年5月“换乘”神舟二十一号飞船返回。已知地球半径为，地面重力加速度为，不考虑地球自转的影响。两个太空垃圾A、B绕地球做匀速圆周运动，离地面高度分别为、，则下列说法正确的是（ ） A. 太空垃圾A线速度大小为 B. 太空垃圾A的动能大 C. 太空垃圾A的线速度大 D. 太空垃圾A的周期大 【答案】C 【解析】 【详解】A．在地球表面有 对于太空垃圾A，由万有引力提供向心力得 联立解得太空垃圾A线速度大小为，故A错误； B．由于不清楚两个太空垃圾A、B的质量关系，所以无法比较两个太空垃圾A、B的动能大小关系，故B错误； CD．由万有引力提供向心力得 可得， 由于太空垃圾A的轨道半径小，所以太空垃圾A的线速度大，太空垃圾A的周期小，故C正确，D错误。 故选C。 4. 如图同步卫星在圆轨道1做匀速圆周运动，为了避免太空垃圾的碰撞，卫星在点变轨到椭圆轨道2，在点变轨到圆轨道3，则下列说法正确的是（ ） A. 卫星在1轨道相同时间扫过的面积与在3轨道相同时间扫过面积相等 B. 卫星在1轨道上点火减速变轨到2轨道 C. 卫星在1轨道上点的速度等于在2轨道上点的速度 D. 卫星在2轨道上点的加速度等于在3轨道上点的加速度 【答案】D 【解析】 【详解】A．开普勒第二定律是同一轨道相同时间卫星扫过面积相等，不同轨道不满足该结论。所以卫星在1轨道相同时间扫过的面积与在3轨道相同时间扫过面积不相等，故A错误； BC．卫星从低轨道变轨到高轨道需要在变轨处点火加速，所以卫星在1轨道上点火加速变轨到2轨道，卫星在1轨道上点的速度小于在2轨道上点的速度，故BC错误； D．根据牛顿第二定律可得 可得 可知卫星在2轨道上点的加速度等于在3轨道上点的加速度，故D正确。 故选D。 5. 小朋友蹦床运动，从某处高度静止自由下落，空气阻力和弹性网的质量均忽略不计，则下列说法正确的是（ ） A. 小朋友从接触蹦床到最低点，加速度先变大后变小 B. 小朋友从接触蹦床到最低点，先失重再超重 C. 小朋友从接触蹦床到最低点，儿童重力势能减少量等于蹦床弹性势能增加量 D. 如果在蹦床运动中，小朋友越蹦上升的高度越高，则小朋友和蹦床组成的系统机械能守恒 【答案】B 【解析】 【详解】A．小朋友接触蹦床到最低点的过程中，蹦床弹力随形变量增大而增大。刚接触时重力大于弹力，合力向下，随弹力增大，合力逐渐减小，加速度逐渐减小； 当弹力大于重力后，合力向上，随弹力继续增大，合力逐渐增大，加速度逐渐增大。因此加速度大小是先减小后变大，故A错误； B：失重的特征是加速度向下，超重是加速度向上。前一阶段加速度向下，小朋友失重；后一阶段加速度向上，小朋友超重，因此是先失重再超重，故B正确； C：小朋友接触蹦床时已经具有动能，从接触到最低点，小朋友的动能和重力势能的减少量之和，才等于蹦床弹性势能的增加量，因此重力势能减少量小于弹性势能增加量，故C错误； D：小朋友越蹦越高，说明小朋友消耗自身的化学能，转化为系统的机械能，因此小朋友和蹦床组成的系统机械能不守恒，故D错误。 故选 B。 6. 喷泉喷出的水从地面斜向上做斜抛运动，喷泉出水的初速度大小不变，初速度与水平地面夹角为，不计空气阻力，则水从喷出到落到地面下列说法正确的是（ ） A. 越小在空中最高点高度越小 B. 越小最高点重力瞬时功率越大 C. 越小落地水平距离越小 D. 越小落地水平距离越大 【答案】A 【解析】 【详解】A．设喷泉出水的初速度大小为，则水上升的高度为 可知越小，越小，水在空中最高点高度越小，故A正确； B．最高点的速度处于水平方向，此时重力瞬时功率为0，与无关，故B错误； CD．从喷泉出水到落地，竖直方向有 则落地水平距离为 可知当时，，水平距离最大，故CD错误。 故选A。 7. 一架质量为的无人机从地面以恒定加速度由静止竖直向上启动，经过时间后保持额定功率向上运动，离地面距离为时达到最大速度，不计空气阻力，重力加速度为，则下列说法正确的是（ ） A. 无人机达到最大速度时间是 B. 无人机额定功率是 C. 无人机最大速度是 D. 从静止到最大速度牵引力做功 【答案】C 【解析】 【详解】A．若无人机达到最大速度的过程一直做匀加速直线运动，则有 可得 实际上无人机匀加速经过时间后保持额定功率向上运动，之后做加速度减小的加速运动，所以无人机达到最大速度时间不是，故A错误； B．无人机做匀加速阶段，根据牛顿第二定律可得 解得牵引力大小为 经过时间时，无人机的速度大小为 此时刚好达到额定功率，则有无人机额定功率为，故B错误； C．当牵引力等于重力时，无人机的速度达到最大，则有，故C正确； D．从静止到最大速度的过程中，根据动能定理可得 解得牵引力做功为，故D错误。 故选C。 二、多选题（本题共3小题，每小题6分，共18分，在每个题的4个选项中，有两个或以上选项正确。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分。） 8. 滚筒洗衣机有可烘干衣服、洗净度较高、对衣服磨损小、节水、节约洗衣粉、转速比较高等优点。如图所示，若某滚筒洗衣机甩干衣服（包括衣服中的水）视为质点时，衣服始终随滚筒做匀速圆周运动，则下列说法正确的是（ ） A. 在A点，衣服受到重力、支持力、摩擦力 B. 衣服运动到与圆心等高的位置，衣服受到的重力大小等于摩擦力 C. 水滴最容易在A点离开衣服 D. 水滴最容易在B点离开衣服 【答案】BD 【解析】 【详解】A．在点（滚筒最高点），衣服做匀速圆周运动，合力提供向心力，竖直方向受重力、滚筒对衣服的支持力，不受到摩擦力作用，故A错误； B．在与圆心等高的位置，衣服竖直方向受力平衡，重力和摩擦力大小相等，方向相反，故B正确； CD．水滴离开衣服的条件是衣服对水滴的附着力不足以提供所需的向心力，在点（滚筒最低点），水滴做圆周运动的向心力由支持力和重力的合力提供，即 可得 此时支持力最大，水滴受到的附着力需要克服的合力也最大，因此水滴最容易在点离开衣服，故C错误，D正确。 故选BD。 9. 篮球从某一高度静止下落，与地面碰撞后等速率竖直反弹，篮球在竖直运动过程中受到阻力大小不变，篮球速率、加速度大小、动能、机械能随时间或者高度变化正确的是（ ） A. B. C. D. 【答案】BC 【解析】 【详解】A．在下降阶段，篮球做匀加速直线运动，受向上的阻力，则其加速度大小为 则篮球速率为 在下降阶段，速率时间图像是一条倾斜向上的直线，在时刻，篮球与地面碰撞后等速率竖直反弹，设落到地面时速率为。在上升阶段，篮球做匀减速直线运动，受向下的阻力，则其加速度大小为 则篮球速率为 在上升阶段，速率时间图像是一条倾斜向下的直线。由于，所以上升阶段的图像应该更陡，上升阶段所用的时间应该小于下降阶段所用的时间，即上升阶段图像与时间轴的交点应该在之间。故A错误； B．在下降阶段，篮球做匀加速直线运动，在上升阶段，篮球做匀减速直线运动，两段运动加速度大小都恒定，因此在图像中，图像应为与时间轴平行的平行线，且，上升阶段所用的时间小于下降阶段所用的时间，故B正确； C．设篮球从高处落下，在下降阶段，有 则有 可知下降阶段图像应是倾斜向下的直线，与轴的交点对应落地的瞬间，此时动能最大，与轴的交点对应开始下落的位置，即高度的位置。 在上升阶段，有 又有 则有 可知上升阶段图像也是倾斜向下的直线，但图像应该更陡，与下降阶段图像相交于轴，与轴的交点对应上升的最大高度，但由于阻力影响，篮球无法到达起始高度。故C正确； D．在下降阶段，有 可知在下降阶段图像是倾斜向上的直线，图像与轴的交点对应落地瞬间，与轴则没有交点。 在上升阶段，有 可知在上升阶段图像是倾斜向下的直线，与轴同样没有交点。故D错误。 故选BC。 10. 如图是碰撞游戏的示意图，在水平桌面上固定一个内壁光滑的管形圆轨道，在内部放置质量分别为m和3m可看成质点的A、B两个发光弹力球（球直径略小于管径），碰撞时弹力球发光，a、b、c、d为圆上四等分点，开始时B球静止于a点，A球以一定初速度向右与B球发生碰撞，两球在处第二次发光，则下列说法正确的是（ ） A. 第一次碰撞后两球的加速度可能相等 B. 第一次碰撞一定是弹性碰撞 C. 第一次碰撞到第二次碰撞A球运动路程可能是B球路程3倍 D. 第二次碰撞时B球动量可能是A球动量9倍 【答案】AD 【解析】 【详解】设管形圆轨道的周长为，即四段等分弧长均为，两球第一次碰撞发生在点，第二次发光发生在点 从到路径有两种可能： ①A球逆时针方向路程为，B球顺时针方向路程为 ②A球顺时针方向路程为，B球顺时针方向路程为 设碰撞前A球速度为，取顺时针方向为正方向，碰撞后A、B球的速度分别为、 由动量守恒定律得： ①碰撞后两球运动方向相反 由于运动时间相同，二球运动路程相同，则二球速度大小相同 由于两球运动方向相反，有 代入 可解得 碰撞前动能 碰撞后动能 则该碰撞过程动能守恒，为弹性碰撞； ②碰撞后两球运动方向相同 由于运动时间相同，A、B二球运动路程之比为，则二球速度大小之比为 两球运动方向相同，根据 可解得 碰撞前动能 碰撞后动能 则该碰撞过程动能不守恒，为非弹性碰撞。 根据以上分析解析以下选项： A．圆周运动中加速度大小为：，当碰撞后两球运动方向相反时，二小球速度大小相同，则二小球加速度大小相等，故A正确； B．当碰撞后两球运动方向相同时，由上述分析可知该碰撞为非弹性碰撞，故B错误； C．由上述分析可知，第一次碰撞到第二次碰撞B球运动路程可能是A球路程的3倍或1倍，与选项不符，故C错误； D．当碰撞后两球运动方向相同时，二球速度大小之比为 由于二球质量之比为 根据动量定义式 可知二球动量大小之比为，故D正确。 故选AD。 三、非选择题（本题共5小题，共54分，考生根据要求作答。） 11. 某同学利用斜槽末端装置探究平抛运动的特点和验证动量守恒定律。 （1）在探究平抛运动的特点实验中，让小球多次从斜槽滚下，在白纸上依次记录小球的位置如图甲所示；小组重新实验，将斜槽_________（填写“左端”或“右端”）调低，使小球静止在斜槽末端，确保斜槽末端水平； （2）在验证动量守恒定律时，用画圆法确定小球落点如图乙所示，图中画的三个圆最合理的是_________（填写“”、“”或“”）； （3）关于两个实验说法不正确的是_______。 A. 两个实验都要从同一高度静止释放 B. 两个实验斜槽摩擦力对实验都没有影响 C. 两个实验都要测量小球的质量 【答案】（1）右端 （2） （3）C 【解析】 【小问1详解】 图甲小球做斜上抛运动，说明斜槽右端高，应将斜槽右端调低，确保斜槽水平。 【小问2详解】 画圆时应选择能“剔除明显偏离的异常点之外”并且“能尽可能多的圈住剩余有效点”的最小圆，圆符合要求。 【小问3详解】 A．无论是探究平抛运动（需保证每次初速度相同以描绘同一条轨迹），还是验证动量守恒（需保证入射小球每次碰撞前速度相同），都要求小球从同一高度由静止释放，故A正确； B．只要小球每次从同一高度静止释放，即使斜槽存在摩擦力，小球到达末端的速度也总是相同的，因此摩擦力对实验结果没有影响，故B正确； C．探究平抛运动的特点实验中不需要测小球的质量，而验证动量守恒定律时要测量小球的质量，故C错误。 故选C。 12. 某同学利用如图所示的装置验证机械能守恒并探究向心力与线速度大小之间的关系。 Ⅰ：验证机械能守恒定律 小球直径为，用刻度尺测量悬挂点到球心距离为，当小球静止时，光电门激光束正对球心。将小球拉到一定高度，记录此时细线与竖直方向夹角为，小球通过光电门时间为，重复多次实验。 （1）悬挂点到球心距离为_______cm； （2）小球从静止运动到最低点，在实验允许的误差范围内，若满足__________关系式，则小球机械能守恒（用、、、、表示）； Ⅱ：探究向心力大小与线速度大小的关系 将小球拉到一定高度静止释放，记录小球通过光电门时间为，在最低点拉力传感器示数为，重复多次实验得到图，如果图像实线是一条倾斜直线，表示在小球质量和半径不变的情况下，向心力大小与速度平方成正比。 （3）已知截距是，小球质量是_________（用、表示）； （4）如果增大绳长，重新实验得到的虚线可能是__________（填写“”、“”、“”或“”）； （5）由于空气阻力的存在，对该实验_________影响（填写“有”或“无”）。 【答案】（1）51.50（51.47~51.53） （2） （3） （4） （5）无 【解析】 【小问1详解】 由图可知悬挂点到球心距离为 【小问2详解】 小球经过光电门时的速度大小为 小球从静止运动到最低点，根据机械能守恒可得 联立可得若满足 则小球机械能守恒。 【小问3详解】 小球经过光电门时的速度大小为 在最低点由牛顿第二定律可得 联立可得 则图像的纵轴截距为 可得小球质量为 【小问4详解】 根据 如果增大绳长，则图像的纵轴截距不变，图像的斜率变小，重新实验得到的虚线可能是。 【小问5详解】 本实验中，拉力是直接测量，线速度由光电门直接得到，空气阻力只会改变和的具体数值，不会改变与的关系，因此对实验结论无影响。 13. 打板进球是一种常见投篮方式。假设某次投篮时，篮球垂直砸在竖直篮板上反向弹回，碰撞点与篮筐中心的高度差为，篮球球心恰好经过篮筐中心，已知篮球质量为，半径为，篮筐半径为，篮筐中心与篮板的距离为，篮板上有长方形线，底边与篮筐圈顶平面水平（不计画线、篮筐及篮板等设备厚度），长方形竖高为，重力加速度为，不考虑篮球转动和空气阻力，求： （1）篮球反向弹回时速率是多少，球心经过篮筐中心时重力瞬时功率； （2）篮球垂直打板后（接触点在长方形内）反向弹回进篮筐，反向弹回时最小速率是多少。 【答案】（1）； （2） 【解析】 【小问1详解】 根据篮球恰好经过篮筐中心，在水平方向上： 在竖直方向上： 解得篮球反向弹回时速率： 球心经过篮筐中心时，速度大小为 解得 故重力瞬时功率为 【小问2详解】 篮球垂直打板后（接触点在长方形内）反向弹回进篮筐，当接触点打在长方形最高点，篮球右侧刚好擦过篮筐靠近篮板的边缘时，反弹速度最小，此时竖直方向上满足 水平方向上满足 解得 14. 某同学在玩弹力球，从距水平地面高度为处静止自由落地，竖直反弹高度，如图甲所示，弹力球质量，重力加速度为，不考虑弹力球转动和空气阻力，求： （1）弹力球碰撞前与碰撞后动能之比是多少； （2）假设碰撞时间为0.05s，求弹力球对地面平均作用力是多少； （3）假设每次碰撞前与碰撞后动能之比保持不变，某次从处静止释放弹力球，在释放后立即竖直向下拍球，对球施加竖直向下的力与运动距离如图乙所示，弹力球恰好能竖直反弹到高度，已知，求施加力的距离是多少。 【答案】（1） （2），方向竖直向下 （3） 【解析】 【小问1详解】 下落过程由机械能守恒可得，弹力球碰撞前的动能为 反弹过程由机械能守恒可得，弹力球碰撞后的动能为 则弹力球碰撞前与碰撞后动能之比为 【小问2详解】 下落过程由机械能守恒可得 解得弹力球碰撞前瞬间速度大小为 反弹过程由机械能守恒可得 解得弹力球碰撞后瞬间速度大小为 已知碰撞时间为0.05s，碰撞过程，以竖直向上为正方向，根据动量定理可得 代入数据解得 由牛顿第三定律可知，弹力球对地面平均作用力大小为，方向竖直向下。 【小问3详解】 图像与横轴围成的面积表示力做的功，因此拍球过程力做功 由题意，碰撞前后瞬间动能比为 即碰撞后瞬间动能为 碰撞前瞬间总动能为 反弹到高度，碰撞后瞬间动能满足 联立可得 解得 15. 如图所示，某智能物流中心利用传送系统运输包裹。传送系统左端为一半圆形水平转弯机，中心线半径为，的包裹A以初速度沿着中心线进入转弯传送，恰好不打滑与转弯机一起做匀速圆周运动，离开转弯机进入光滑水平面，与一静止包裹B发生弹性碰撞，包裹B经倾斜传送带运送到顶端，包裹由光滑水平面进入倾斜传送带速率不变。已知包裹与传送带摩擦因数均为，倾斜传送带以匀速顺时针运动，长度，倾角，忽略空气阻力，包裹可视为质点，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为，，求： （1）包裹A初速度； （2）弹性碰撞后包裹B速度； （3）倾斜传送带将包裹B运送到顶端，电动机多消耗的电能。 【答案】（1），方向水平向右 （2），方向水平向右 （3） 【解析】 【小问1详解】 由题意可知，包裹A恰好不打滑，说明最大静摩擦力提供向心力 最大静摩擦力等于滑动摩擦力，根据牛顿第二定律有 解得包裹A的初速度，方向水平向右 【小问2详解】 设碰撞后A的速度为，B的速度为 由于发生弹性碰撞，满足： 动量守恒定律 机械能守恒定律 联立解得碰撞后包裹B的速度，方向水平向右 【小问3详解】 在传送带加速阶段，包裹相对传送带向后滑动，传送带对包裹的摩擦力为滑动摩擦力 加速时间为 在此期间，传送带运动的位移为 电动机传送带克服此滑动摩擦力做功为 当包裹与传送带速度相同后，两者保持相对静止，一起向上匀速运动 此时传送带对包裹的摩擦力变为静摩擦力，其大小等于包裹重力沿斜面向下的分力 共速时，包裹已运动了 剩余位移 电动机传送带克服此静摩擦力做功为 综上所述，电动机多消耗的电能为 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $