精品解析:湖南长沙市中嘉高级中学2025-2026学年高一上学期期末物理试题
2026-08-09
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2份
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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) | 湖南省 |
| 地区(市) | 长沙市 |
| 地区(区县) | 岳麓区 |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 5.22 MB |
| 发布时间 | 2026-08-09 |
| 更新时间 | 2026-08-09 |
| 作者 | 匿名 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-08-09 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/59140503.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
内容正文:
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. 有关开普勒三大定律,结合右图,下面说法正确的是( )
A. 地球靠近太阳的过程中,运行速度的大小不变
B. 地球绕太阳运动的轨道是椭圆,太阳位于椭圆的一个焦点上
C. 在相等时间内,火星和太阳的连线扫过的面积与地球和太阳的连线扫过的面积相等
D. 火星绕太阳运行一周的时间比地球绕太阳运行一周的时间短
【答案】B
【解析】
【详解】AC.根据开普勒第二定律可知,对同一个行星而言,行星与太阳的连线在相同时间内扫过的面积相等,且行星在此椭圆轨道上运动的速度大小不断变化,离太阳越近速率越大,所以地球靠近太阳的过程中,运行速率将增大,故AC错误;
B.根据开普勒第一定律可知行星绕太阳运动的轨道是椭圆,太阳位于椭圆的一个焦点上。即地球绕太阳运动的轨道是椭圆,太阳位于椭圆的一个焦点上,故B项正确;
D.根据开普勒第三定律可知,所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等。由于火星的半长轴比较大,所以火星绕太阳运行一周的时间比地球的长,故D项错误。
故选B。
2. 穿越机比无人机有着更高的速度,更强的机动性。如图,某穿越机沿水平方向做加速直线运动,某时刻空气对其作用力F与运动方向成θ夹角,速度为v,穿越机重力为G,则此时( )
A. 重力的功率为
B. 重力的功率为
C. 空气对其作用力的功率为
D. 空气对其作用力的功率为
【答案】C
【解析】
【详解】AB.重力的方向与穿越机的运动方向垂直,所以重力的功率为0,故AB错误;
CD.空气对穿越机的作用力在运动方向的分力
则空气对其作用力的功率为
故C正确,D错误。
故选C。
3. 在一次施工中,塔吊将重物从点吊起,从起吊开始计时,以为原点,设水平向右为方向、竖直向上为方向,重物、方向的运动规律分别如图甲、乙所示,则重物( )
A. 在水平方向做匀变速直线运动
B. 运动轨迹为抛物线
C. 内的位移大小为
D. 在相等时间内的速度变化量不相等
【答案】B
【解析】
【详解】A.图像斜率代表速度,图甲可知斜率不变,故重物在水平方向做匀速直线运动,故A错误;
B.图甲可知甲水平方向速度为
可知水平方向位移
图像斜率代表加速度,图乙可知加速度
可知竖直方向位移
联立以上得
所以重物的运动轨迹为抛物线,故B正确;
C.图甲可知0~8s内水平方向位移大小
图像面积表示位移,则内竖直方向位移大小
故合位移
故C错误;
D.以上分析可知,重物的加速度为0.5m/s2,且为恒定值,根据
可知在相等时间内的速度变化量相等,故D错误。
故选 B。
4. 图甲为一种小型打夯机,利用冲击和冲击振动作用分层夯实回填土,图乙为这种打夯机的结构示意图。质量为的摆锤通过轻杆与总质量为的底座(含电动机)上的转轴相连,轻杆质量忽略不计。电动机带动摆锤绕转轴在竖直面内以角速度匀速转动,转动半径为,重力加速度为。下列说法正确的是( )
A. 摆锤转到最低点时,底座对地面的压力可能为零
B. 摆锤转到轻杆水平时,轻杆对摆锤的作用力大小为
C. 若摆锤转到最高点时,轻杆对摆锤的弹力为0,则角速度
D. 若摆锤转到最高点时,底座对地面的压力刚好为零,则角速度
【答案】D
【解析】
【详解】A.摆锤转到最低点时,摆锤的加速度方向向上,轻杆对摆锤的作用力向上,则轻杆对底座的作用力向下,所以底座对地面的压力不可能为零,故A错误;
B.摆锤转到轻杆水平时,轻杆对摆锤的作用力大小为
故B错误;
C.若摆锤转到最高点时,轻杆对摆锤的弹力为0,则有
可得
故C错误;
D.若摆锤转到最高点时,底座对地面的压力刚好为零,则轻杆对底座的作用力向上,大小为
以摆锤为对象,根据牛顿第二定律可得
联立解得
故D正确。
故选D。
5. 如图所示,一质量的小球C用轻绳AC和BC系在竖直杆AB上,现在小球绕AB杆匀速转动,轻绳伸直,OC垂直于AB,此时,。已知轻绳AC长为1.0m,足够结实,轻绳BC能承受的最大拉力为1.44N,小球C可视为质点,g取,,。那么小球做圆周运动的角速度( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】当轻绳AC和BC的拉力达到最大时,小球C的角速度最大,在竖直方向,有
在水平方向,根据牛顿第二定律,有
解得
当轻绳BC的拉力为零时,小球C的角速度最小,在竖直方向,有
在水平方向,根据牛顿第二定律,有
解得
所以小球做圆周运动的角速度满足
故选A。
6. 图甲为游乐场中的“旋转飞椅”,图乙是飞椅的示意图,主动轮接电动机,主动轮和从动轮利用齿轮传动,从动轮通过转轴与顶端大转盘连接,大转盘上距转轴2R和R的位置分别悬挂长均为L的吊链,吊链下端连接座椅。游客坐在座椅上随着转盘一起转动,经过一段时间后达到稳定状态,此时,游客A、B与竖直方向的夹角分别为、,游客A、B的质量相等。已知紧密咬合的主动轮和从动轮的齿数分别为和。若游客和座椅可看成质点,不计吊链和座椅的重力及一切阻力,重力加速度为g,下列说法正确的是( )
A. 游客A的转速为
B. 主动轮的转速为
C. A、B两位游客的向心加速度大小之比一定为2:1
D. 由题干条件判断不出、的大小关系
【答案】B
【解析】
【详解】A.对A分析可知
解得,选项A错误;
B.根据主动轮和从动轮边缘线速度相等
而,
对B分析可知
可得主动轮的转速为,选项B正确;
CD.因A、B绕相同的转轴转动,对A分析可得
对B分析可得
可得A、B两位游客的向心加速度大小之比一定为,
由数学知识可知,但可判断,则CD错误。
故选B。
二、多选题:本大题共4小题,共20分。
7. 2024年3月20日,鹊桥二号中继星成功发射升空,为嫦娥六号在月球背面的探月任务提供地月间中继通讯。鹊桥二号采用周期为24h的环月椭圆冻结轨道(如图),近月点A距月心约为2.0 × 103km,远月点B距月心约为1.8 × 104km,CD为椭圆轨道的短轴,下列说法正确的是( )
A. 鹊桥二号从C经B到D的运动时间为12h
B. 鹊桥二号在A、B两点的加速度大小之比约为81:1
C. 鹊桥二号在C、D两点的速度方向垂直于其与月心的连线
D. 鹊桥二号在地球表面附近的发射速度大于7.9km/s且小于11.2km/s
【答案】BD
【解析】
【详解】A.鹊桥二号围绕月球做椭圆运动,根据开普勒第二定律可知,从A→C→B做减速运动,从B→D→A做加速运动,则从C→B→D的运动时间大于半个周期,即大于12h,故A错误;
B.鹊桥二号在A点根据牛顿第二定律有
同理在B点有
带入题中数据联立解得
aA:aB = 81:1
故B正确;
C.由于鹊桥二号做曲线运动,则可知鹊桥二号速度方向应为轨迹的切线方向,则可知鹊桥二号在C、D两点的速度方向不可能垂直于其与月心的连线,故C错误;
D.由于鹊桥二号环绕月球运动,而月球为地球的“卫星”,则鹊桥二号未脱离地球的束缚,故鹊桥二号的发射速度应大于地球的第一宇宙速度7.9km/s,小于地球的第二宇宙速度11.2km/s,故D正确。
故选BD。
8. 如图所示为某校学生跑操的示意图,跑操队伍宽,某时刻队伍前排刚到达出口的端,正在点的体育老师准备从队伍前沿直线匀速横穿到达对面出口,且不影响跑操队伍。已知学生跑操的速度,出口宽度,则下列说法中正确的是( )
A. 体育老师只能沿直线到达出口
B. 体育老师可能沿直线到达出口
C. 体育老师的速度一定为
D. 体育老师到达对面出口的时间不可能大于
【答案】BD
【解析】
【详解】由题可知,体育老师需跑在学生前面且不影响跑操队伍,所以将体育老师的速度分解在沿方向和垂直方向,在沿方向,体育老师的速度需要大于等于学生的速度,即,学生通过点的时间
所以老师到达对面出口的时间不能大于,老师在垂直方向的速度
所以老师的速度
若老师沿方向速度等于学生速度,当垂直方向的速度大于时,会在点右侧到达出口。
故选BD。
9. 由三颗星体构成的系统,忽略其他星体对它们的作用,存在着一种运动形式:三颗星体在相互之间的万有引力作用下,分别位于等边三角形的三个顶点上,绕某一共同的圆心O在三角形所在平面内以相同角速度做匀速圆周运动。如图所示,三颗星体的质量均为m,三角形的边长为a,引力常量为G,下列说法正确的是( )
A. 每个星体受到引力大小均为3
B. 每个星体的角速度均为
C. 若a不变,m是原来的2倍,则周期是原来的
D. 若m不变,a是原来的4倍,则线速度是原来的
【答案】BD
【解析】
【分析】
【详解】
A.对其中一个星体,受力分析如上图所示,有
F1 = G,F2= G
每个星体受到的引力为
F = 2F1cos30° = G
A错误;
B.由几何关系可知,每个星体绕O点做匀速圆周运动的半径
r =
根据万有引力提供向心力,有
G = mω2
解得
ω =
B正确;
C.对每个星体,根据合力提供向心力,有
G = m
解得
T = 2π
若a不变,m是原来的2倍,则周期是原来的,C错误;
D.对每个星体,根据万有引力提供向心力,有
解得
v =
若m不变,a是原来的4倍,则线速度是原来的,D正确。
故选BD。
10. 如图所示的木板由倾角为的倾斜部分和水平部分组成,两部分之间由一段小圆弧面相连接,在木板的中间有光滑浅槽轨道。现有N个质量均为m、直径均为d的均匀刚性小球,初始时用外力F作用在球1上,使N个小球均处于静止状态。撤掉外力,小球滑到水平轨道过程中,球1的中心下降高度为h。重力加速度为g,忽略一切阻力,下列说法正确的是( )
A. 如果时,球2始终不对球1做功
B. 如果时,球3的机械能减少
C. 如果时,第6个小球机械能不变
D. 若第个小球机械能增加,则应满足
【答案】BCD
【解析】
【详解】A.当时,选择水平轨道面为零势能面,两小球的重力势能
当均到达水平面,重力势能转化为动能,因此球1机械能增加,球2对球1做正功,故A错误;
B.当时,根据机械能守恒定律
球3的机械能减少量
故B正确;
C.时,根据机械能守恒定律
球k的机械能减少量
解得
故C正确;
D.当N个球全部到达水平轨道时,根据机械能守恒定律
第k个球的动能
球k的机械能变化量
解得
故D正确。
故选BCD。
三、实验题:本大题共2小题,共14分。
11. 学习小组利用距离传感器研究平抛运动的规律,实验装置如图1所示。某次实验得到了不同时刻小球的位置坐标图,如图2所示,其中O点为抛出点,标记为,其他点依次标记为、2、3、…。相邻点的时间间隔均为。把各点用平滑的曲线连接起来就是平抛运动的轨迹图。
(1)若已知竖直方向为自由落体运动,根据轨迹图测量当地的重力加速度,则需要知道的物理量为______(单选,填下列选项字母序号),重力加速度的表达式为______(用所选物理量符号和题给物理量符号表示)。
A.测量第n个点到O的水平距离
B.测量第n个点到O的竖直距离
C.测量第n个点到O的距离
(2)若测出重力加速度,描点连线画出图线为过原点的一条直线,如图3所示,说明平抛运动的轨迹为______线。可求出平抛运动的初速度为______m/s(结果保留2位有效数字)。
【答案】(1) ①. B ②.
(2) ①. 抛物 ②. 0.70
【解析】
【小问1详解】
[1][2]测量第n个点的纵坐标,根据平抛运动公式
解得
因此需要测量第n个点到O的竖直距离,故填B。
【小问2详解】
[1][2]图线为过原点的一条直线,有
k为定值,说明平抛运动的轨迹为抛物线。平抛运动水平方向有
竖直方向有
可得
可知
解得
由图可算出
联立可得
12. 用如图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,转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动,槽内的球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对球的压力提供了向心力,球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒下降,从而露出标尺,标尺上的红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值。实验用球分为钢球和铝球,请回答相关问题:
(1)在某次实验中,某同学把两个质量相等的钢球轻轻靠在挡板、的位置,、到塔轮中心距离相同,将皮带处于左右塔轮的半径不等的层上。转动手柄,观察左右标尺的刻度,此时可研究向心力的大小与 的关系
A. 质量 B. 角速度 C. 半径
(2)在(1)的实验中,某同学匀速转动手柄时,左边标尺露出个格,右边标尺露出个格,则皮带连接的左、右塔轮半径之比______;其他条件不变,若增大手柄转动的速度,则左右两标尺示数的比值_______(选填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】(1)B (2) ①. 2∶1 ②. 不变
【解析】
【小问1详解】
两球质量m相等、转动半径r相等,塔轮皮带边缘线速度大小相等,由于可知,塔轮角速度不同,即小球角速度不同,此时可研究向心力的大小与角速度的关系。
故选B。
【小问2详解】
[1]左边标尺露出1个格,右边标尺露出4个格,则向心力之比为1:4,由,
可知,小球的角速度之比为1:2,则皮带连接的左、右塔轮半径之比为2:1。
[2]由上一步的分析可知,其他条件不变,若增大手柄转动的速度,则左右两标尺示数的比值不变。
四、计算题:本大题共3小题,共42分。
13. 我国古代劳动人民创造了璀璨的农耕文明。图(a)为《天工开物》中描绘的利用耕牛整理田地的场景,简化的物理模型如图(b)所示,人站立的农具视为与水平地面平行的木板,两条绳子相互平行且垂直于木板边缘。已知绳子与水平地面夹角为,,。当每条绳子拉力的大小为时,人与木板沿直线匀速前进,在内前进了,求此过程中
(1)地面对木板的阻力大小;
(2)两条绳子拉力所做的总功;
(3)两条绳子拉力的总功率。
【答案】(1)450N
(2)9.0×103J
(3)600W
【解析】
【小问1详解】
由于木板匀速运动则有
解得
【小问2详解】
根据功的定义式有
解得
【小问3详解】
根据功率的定义,有
14. 投掷垒球是一种常见的体育活动,投掷成绩以落点到投掷点的水平距离为准。某同学在练习投掷垒球时,想比较一下垒球平抛和以倾角为斜抛两种情况下的成绩。已知在这两种情况下垒球离手时距离地面的高度均为,初速度大小均为。垒球离手处即为投掷点,其中以斜抛时的投掷成绩为,不计空气阻力,重力加速度取,取。求:
(1)垒球离手时距离地面的高度;
(2)斜抛情况下垒球落地时速度与水平方向夹角的正切值结果保留两位小数
(3)平抛情况下垒球的投掷成绩(结果保留两位小数。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
以斜抛时的初速度大小为,则水平初速度和竖直初速度分别为,
水平方向做匀速直线运动,竖直方向做竖直上抛运动,则水平方向有
解得垒球运动时间为
以竖直向下为正方向,竖直方向有
解得垒球离手时距离地面的高度
【小问2详解】
斜抛情况下垒球落地时速度的竖直分量为
落地时速度与水平方向夹角的正切值为
【小问3详解】
平抛情况下,竖直方向有
可知平抛的运动时间为
则
15. 一游戏装置竖直截面如图所示,该装置由固定在水平地面上倾角θ=37°的直轨道AB、螺旋圆形轨道BCDE、倾角θ=37°的直轨道EF、水平直轨道FP上设置了可水平匀速转动的传送带装置和两段半径相等且圆心角均为37°的圆弧拼接而成的轨道组成,N在M的正下方处且NP足够长。螺旋圆形轨道与轨道AB、EF相切于B(E)处。已知螺旋圆形轨道半径R=0.4m,B点高度为0.5R,圆弧轨道所对应的圆半径为5R,将一质量为m=0.1kg的滑块从倾斜轨道AB上高度h=2.0m处静止释放,滑块与传送带间动摩擦因数,传送带的速度大小v可以在0~5m/s范围内调节,且正反传送方向也可以改变,除传送带外各段轨道均光滑,各处平滑连接,滑块视为质点,传送带足够长,不计空气阻力,,。求∶
(1)滑块第一次过B点的速度大小;
(2)滑块第一次过C点时,轨道对滑块的作用力大小FC;
(3)若传送带逆时针转动,为使滑块能返回螺旋圆形轨道而不脱离轨道,则传送带的速度大小范围;
(4)调节传送带传送的方向和速度大小,要使滑块不脱离轨道且能从M点平抛出去落在水平面轨道NP上,则落地点到N点的最大距离。
【答案】(1)6m/s;(2)4.4N;(3)或;(4)
【解析】
【详解】(1)A到B过程由动能定理
得
(2)A到C过程由动能定理
得
在C处
得
(3)根据
得
①当滑块返回到螺旋圆形轨道O1的等高处时速度恰好为零,有
得
5m/s
②当滑块返回到螺旋轨道E点
解得
③当滑块返回到螺旋圆形轨道恰好能通过最高点C,有
在C处
得
所以
5m/s
传送带的速度大小范围为
或
(4)滑块在圆弧轨道滑动过程中,在L点最易脱离轨道
解得
滑块从K到L,过程中
得
5m/s
滑块从L到M过程中
得
平抛运动得
得
根据
得
所以落点到N点的距离
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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. 有关开普勒三大定律,结合右图,下面说法正确的是( )
A. 地球靠近太阳的过程中,运行速度的大小不变
B. 地球绕太阳运动的轨道是椭圆,太阳位于椭圆的一个焦点上
C. 在相等时间内,火星和太阳的连线扫过的面积与地球和太阳的连线扫过的面积相等
D. 火星绕太阳运行一周的时间比地球绕太阳运行一周的时间短
2. 穿越机比无人机有着更高的速度,更强的机动性。如图,某穿越机沿水平方向做加速直线运动,某时刻空气对其作用力F与运动方向成θ夹角,速度为v,穿越机重力为G,则此时( )
A. 重力的功率为
B. 重力的功率为
C. 空气对其作用力的功率为
D. 空气对其作用力的功率为
3. 在一次施工中,塔吊将重物从点吊起,从起吊开始计时,以为原点,设水平向右为方向、竖直向上为方向,重物、方向的运动规律分别如图甲、乙所示,则重物( )
A. 在水平方向做匀变速直线运动
B. 运动轨迹为抛物线
C. 内的位移大小为
D. 在相等时间内的速度变化量不相等
4. 图甲为一种小型打夯机,利用冲击和冲击振动作用分层夯实回填土,图乙为这种打夯机的结构示意图。质量为的摆锤通过轻杆与总质量为的底座(含电动机)上的转轴相连,轻杆质量忽略不计。电动机带动摆锤绕转轴在竖直面内以角速度匀速转动,转动半径为,重力加速度为。下列说法正确的是( )
A. 摆锤转到最低点时,底座对地面的压力可能为零
B. 摆锤转到轻杆水平时,轻杆对摆锤的作用力大小为
C. 若摆锤转到最高点时,轻杆对摆锤的弹力为0,则角速度
D. 若摆锤转到最高点时,底座对地面的压力刚好为零,则角速度
5. 如图所示,一质量的小球C用轻绳AC和BC系在竖直杆AB上,现在小球绕AB杆匀速转动,轻绳伸直,OC垂直于AB,此时,。已知轻绳AC长为1.0m,足够结实,轻绳BC能承受的最大拉力为1.44N,小球C可视为质点,g取,,。那么小球做圆周运动的角速度( )
A. B.
C. D.
6. 图甲为游乐场中的“旋转飞椅”,图乙是飞椅的示意图,主动轮接电动机,主动轮和从动轮利用齿轮传动,从动轮通过转轴与顶端大转盘连接,大转盘上距转轴2R和R的位置分别悬挂长均为L的吊链,吊链下端连接座椅。游客坐在座椅上随着转盘一起转动,经过一段时间后达到稳定状态,此时,游客A、B与竖直方向的夹角分别为、,游客A、B的质量相等。已知紧密咬合的主动轮和从动轮的齿数分别为和。若游客和座椅可看成质点,不计吊链和座椅的重力及一切阻力,重力加速度为g,下列说法正确的是( )
A. 游客A的转速为
B. 主动轮的转速为
C. A、B两位游客的向心加速度大小之比一定为2:1
D. 由题干条件判断不出、的大小关系
二、多选题:本大题共4小题,共20分。
7. 2024年3月20日,鹊桥二号中继星成功发射升空,为嫦娥六号在月球背面的探月任务提供地月间中继通讯。鹊桥二号采用周期为24h的环月椭圆冻结轨道(如图),近月点A距月心约为2.0 × 103km,远月点B距月心约为1.8 × 104km,CD为椭圆轨道的短轴,下列说法正确的是( )
A. 鹊桥二号从C经B到D的运动时间为12h
B. 鹊桥二号在A、B两点的加速度大小之比约为81:1
C. 鹊桥二号在C、D两点的速度方向垂直于其与月心的连线
D. 鹊桥二号在地球表面附近的发射速度大于7.9km/s且小于11.2km/s
8. 如图所示为某校学生跑操的示意图,跑操队伍宽,某时刻队伍前排刚到达出口的端,正在点的体育老师准备从队伍前沿直线匀速横穿到达对面出口,且不影响跑操队伍。已知学生跑操的速度,出口宽度,则下列说法中正确的是( )
A. 体育老师只能沿直线到达出口
B. 体育老师可能沿直线到达出口
C. 体育老师的速度一定为
D. 体育老师到达对面出口的时间不可能大于
9. 由三颗星体构成的系统,忽略其他星体对它们的作用,存在着一种运动形式:三颗星体在相互之间的万有引力作用下,分别位于等边三角形的三个顶点上,绕某一共同的圆心O在三角形所在平面内以相同角速度做匀速圆周运动。如图所示,三颗星体的质量均为m,三角形的边长为a,引力常量为G,下列说法正确的是( )
A. 每个星体受到引力大小均为3
B. 每个星体的角速度均为
C. 若a不变,m是原来的2倍,则周期是原来的
D. 若m不变,a是原来的4倍,则线速度是原来的
10. 如图所示的木板由倾角为的倾斜部分和水平部分组成,两部分之间由一段小圆弧面相连接,在木板的中间有光滑浅槽轨道。现有N个质量均为m、直径均为d的均匀刚性小球,初始时用外力F作用在球1上,使N个小球均处于静止状态。撤掉外力,小球滑到水平轨道过程中,球1的中心下降高度为h。重力加速度为g,忽略一切阻力,下列说法正确的是( )
A. 如果时,球2始终不对球1做功
B. 如果时,球3的机械能减少
C. 如果时,第6个小球机械能不变
D. 若第个小球机械能增加,则应满足
三、实验题:本大题共2小题,共14分。
11. 学习小组利用距离传感器研究平抛运动的规律,实验装置如图1所示。某次实验得到了不同时刻小球的位置坐标图,如图2所示,其中O点为抛出点,标记为,其他点依次标记为、2、3、…。相邻点的时间间隔均为。把各点用平滑的曲线连接起来就是平抛运动的轨迹图。
(1)若已知竖直方向为自由落体运动,根据轨迹图测量当地的重力加速度,则需要知道的物理量为______(单选,填下列选项字母序号),重力加速度的表达式为______(用所选物理量符号和题给物理量符号表示)。
A.测量第n个点到O的水平距离
B.测量第n个点到O的竖直距离
C.测量第n个点到O的距离
(2)若测出重力加速度,描点连线画出图线为过原点的一条直线,如图3所示,说明平抛运动的轨迹为______线。可求出平抛运动的初速度为______m/s(结果保留2位有效数字)。
12. 用如图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,转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动,槽内的球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对球的压力提供了向心力,球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒下降,从而露出标尺,标尺上的红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值。实验用球分为钢球和铝球,请回答相关问题:
(1)在某次实验中,某同学把两个质量相等的钢球轻轻靠在挡板、的位置,、到塔轮中心距离相同,将皮带处于左右塔轮的半径不等的层上。转动手柄,观察左右标尺的刻度,此时可研究向心力的大小与 的关系
A. 质量 B. 角速度 C. 半径
(2)在(1)的实验中,某同学匀速转动手柄时,左边标尺露出个格,右边标尺露出个格,则皮带连接的左、右塔轮半径之比______;其他条件不变,若增大手柄转动的速度,则左右两标尺示数的比值_______(选填“变大”“变小”或“不变”)。
四、计算题:本大题共3小题,共42分。
13. 我国古代劳动人民创造了璀璨的农耕文明。图(a)为《天工开物》中描绘的利用耕牛整理田地的场景,简化的物理模型如图(b)所示,人站立的农具视为与水平地面平行的木板,两条绳子相互平行且垂直于木板边缘。已知绳子与水平地面夹角为,,。当每条绳子拉力的大小为时,人与木板沿直线匀速前进,在内前进了,求此过程中
(1)地面对木板的阻力大小;
(2)两条绳子拉力所做的总功;
(3)两条绳子拉力的总功率。
14. 投掷垒球是一种常见的体育活动,投掷成绩以落点到投掷点的水平距离为准。某同学在练习投掷垒球时,想比较一下垒球平抛和以倾角为斜抛两种情况下的成绩。已知在这两种情况下垒球离手时距离地面的高度均为,初速度大小均为。垒球离手处即为投掷点,其中以斜抛时的投掷成绩为,不计空气阻力,重力加速度取,取。求:
(1)垒球离手时距离地面的高度;
(2)斜抛情况下垒球落地时速度与水平方向夹角的正切值结果保留两位小数
(3)平抛情况下垒球的投掷成绩(结果保留两位小数。
15. 一游戏装置竖直截面如图所示,该装置由固定在水平地面上倾角θ=37°的直轨道AB、螺旋圆形轨道BCDE、倾角θ=37°的直轨道EF、水平直轨道FP上设置了可水平匀速转动的传送带装置和两段半径相等且圆心角均为37°的圆弧拼接而成的轨道组成,N在M的正下方处且NP足够长。螺旋圆形轨道与轨道AB、EF相切于B(E)处。已知螺旋圆形轨道半径R=0.4m,B点高度为0.5R,圆弧轨道所对应的圆半径为5R,将一质量为m=0.1kg的滑块从倾斜轨道AB上高度h=2.0m处静止释放,滑块与传送带间动摩擦因数,传送带的速度大小v可以在0~5m/s范围内调节,且正反传送方向也可以改变,除传送带外各段轨道均光滑,各处平滑连接,滑块视为质点,传送带足够长,不计空气阻力,,。求∶
(1)滑块第一次过B点的速度大小;
(2)滑块第一次过C点时,轨道对滑块的作用力大小FC;
(3)若传送带逆时针转动,为使滑块能返回螺旋圆形轨道而不脱离轨道,则传送带的速度大小范围;
(4)调节传送带传送的方向和速度大小,要使滑块不脱离轨道且能从M点平抛出去落在水平面轨道NP上,则落地点到N点的最大距离。
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