精品解析：四川成都市彭州中学2024-2025学年高二上学期入学物理试卷

2024-2025学年度四川省彭州中学高2023级高二上学期入学物理试卷 考试时间：75分钟 满分：100分 注意事项：开考前，请先将自己的个人信息填写在试卷和答题卡的相应位置上，在作答时，按照要求作答，如果使用蓝笔，红笔作答，将无法被正常阅卷。 一、单选题：本大题共7小题，共28分。 1. 如图所示，将A、B两质点以相同的水平速度v抛出，A在竖直平面内运动，落地点在P1；B在光滑的斜面上运动，落地点在P2，不计空气阻力，则下列说法中正确的是( ) A. A、B的运动时间相同 B. A、B沿x轴方向的位移相同 C. A、B的运动时间相同，但沿x轴方向的位移不同 D. A、B的运动时间不同，且沿x轴方向的位移不同 2. 如图所示，弹珠发射器（可视为质点）固定于足够高的支架顶端，支架沿着与竖直墙壁平行的方向以速度v1水平运动，同时弹珠发射器可在水平面内沿不同方向发射相对发射器速度大小为v2（v2>v1）的弹珠。弹珠从发射到击中墙壁的过程中水平方向位移为x，竖直方向位移为y。已知发射器到墙壁的垂直距离为L，重力加速度为g，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A. x的最小值为 B. x的最小值为 C. y的最小值为 D. y的最小值为 3. “指尖篮球”是花式篮球表演中的常见技巧。如图，某同学使篮球在手指上旋转，手指和篮球的接触点与篮球球心在同一竖直线上。在球上某处的小泥点随篮球旋转，当篮球角速度达到一定值时，小泥点将被甩出。已知篮球半径为R，小泥点质量为m，篮球对泥点的最大吸附力为kmg，重力加速度为g，小泥点仅受重力和篮球的吸附力作用，且吸附力时刻指向球心，则小泥点被篮球甩出时篮球的角速度ω、线速度v大小为（　　） A. B. C. D. 4. 如图所示，支架固定在底座上，它们的总质量为M。质量分别为2m和m的小球A、B（可视为质点）固定在一根长度为L的轻杆两端，该轻杆通过光滑转轴O安装在支架的横梁上，O、A间的距离为，两小球和轻杆一起绕轴O在竖直平面内做圆周运动，运动过程中支架和底座一直保持静止。当转动到图示竖直位置时，小球A的速度为v，重力加速度为g。对于该位置，下列说法正确的是（　　） A. 小球A、B的向心加速度大小相等 B. 小球A的向心力大于B球的向心力 C. 若，则底座对水平地面的压力为Mg＋2mg D. A、B两球恰好做匀速圆周运动 5. 嫦娥六号成功从月球表面取样并返回地球。嫦娥六号在着陆月球前经过多次变轨进入近月轨道Ⅳ，如图所示是变轨前的部分轨道示意图，Ⅰ是地月转移轨道，Ⅱ、Ⅲ是绕月球运行的椭圆轨道，Ⅳ是绕月球运行的圆形轨道。P、Q分别为椭圆轨道Ⅱ的远月点和近月点。已知P、Q两点的距离为a，圆轨道Ⅳ到月球表面的高度为h，月球半径为R，月球表面的重力加速度为g，不考虑月球的自转，嫦娥六号（　　） A. 轨道Ⅱ上运行时的机械能比轨道Ⅲ上运行时的机械能小 B. 由Ⅲ轨道变轨为Ⅳ轨道时，需要在Q点喷气加速 C. 轨道Ⅱ运行的周期为 D. 在轨道Ⅱ上运行时，经过P点的速度为 6. 如图甲所示，竖直轻弹簧固定在水平地面上，一质量为的小球从与弹簧上端距离为的O点处由静止释放，以O点为坐标原点，竖直向下为正方向建立轴，小球所受弹力的大小随小球位置坐标x的变化关系如图乙所示，其中时，。不计空气阻力，重力加速度为g。下列结论正确的是（ ） A. 小球动能的最大值为 B. 弹簧弹性势能最大值为 C. 当时，小球重力势能与弹簧弹性势能之和最小 D. 小球压缩弹簧过程中重力的功率逐渐减小 7. 如图所示，轻质弹簧下端固定在光滑竖直杆上，上端与质量为m的滑块P连接，P穿在杆上，一根轻绳跨过轻质光滑定滑轮（大小忽略）将P和重物Q连接起来，重物Q的质量M=4 m，将P从图中A点由静止释放，当它经过A、B两点时弹簧对滑块P的弹力大小相等。已知OA与水平面的夹角，，OB水平、间距为L，重力加速度为g。在滑块P从A运动到B的过程中，下列说法正确的是（ ） A. 重物Q重力的功率一直增加 B. 滑块P与重物Q的机械能之和一直保持不变 C. 轻绳对P做的功为 D. 滑块P运动到B处速度大小为 二、多选题：本大题共3小题，共18分。（全选对得6分，选对但不全得3分，有选错得0分） 8. 在某次演习中，轰炸机沿水平方向以投放了一枚炸弹，炸弹正好垂直击中山坡上的目标，山坡的倾角为，如图所示。不计空气阻力，取，则下列关于炸弹在飞行过程中的说法正确的是（　　） A. 炸弹在空中飞行的时间 B. 相同时间内速度的变化量相同 C. 击中目标时的速度与初速度大小之比为 D. 全过程竖直位移与水平位移的大小之比为 9. 如图所示，甲、乙两水平圆盘紧靠在一块，甲圆盘为主动轮，乙靠摩擦随甲转动无滑动。甲圆盘与乙圆盘的半径之比为，两圆盘和小物体之间的动摩擦因数相同，距点为距点为，当甲缓慢转动起来且转速慢慢增加时（　　） A. 滑动前与的角速度之比 B. 滑动前与的向心力之比 C. 随转速慢慢增加，先开始滑动 D. 随转速慢慢增加，先开始滑动 10. 如图所示，倾角为的光滑斜面与光滑水平面在点平滑连接，质量均为的小球甲、乙（均视为质点）用轻质细杆相连，现把甲置于斜面的点、乙置于水平面的点，开始时轻杆与水平面的夹角为，、两点间的距离为，重力加速度为，、，将两球由静止释放，甲沿斜面运动，乙沿水平面运动，直到甲刚到达点时，在此过程中下列说法正确的是（　　） A. 小球甲机械能守恒 B. 甲刚到达点时，甲、乙的速度大小之比为 C. 杆对甲做的功为 D. 甲刚到达点时，乙的动能为 三、实验题：本大题共2小题，共16分。 11. 某同学利用如图甲所示的装置来测量弹射器弹出弹丸的速度，选用的器材为贴有白纸的屏、刻度尺、复写纸、支架等。实验时先用支架将弹射器固定好，接着弹射器向离管口一定距离的竖直屏发射弹丸，弹丸通过碰撞复写纸在白纸上留下落点位置。将竖直屏向远离弹射器的方向移动，每次移动的距离均为0.4m，通过几次重复实验（每次发射前弹簧的压缩量均相同），挑选了一张有3个连续落点痕迹的白纸，部分测量数据如图乙所示。取重力加速度大小。 （1）固定弹射器时确保弹射器水平是为了确保______。 （2）根据测量的数据可知，弹丸从A点所在高度运动到B点所在高度的时间______s，弹丸的水平初速度大小______，弹丸运动到B点前瞬间的速度大小______. 12. 小明设计了一个用拉力传感器验证机械能守恒定律的实验，如图所示。 （1）现有以下材质的小球：①乒乓球；②橡胶球；③钢球，实验中应选用____________。 （2）固定好拉力传感器后，下列实验操作步骤，正确顺序是____________。 ①改变小球的初始释放位置，重复上述过程 ②记录小球摆动过程中拉力传感器示数的最大值和最小值 ③将一根轻绳穿过小圆环，一端连接传感器，另一端连接小球 ④拉起小球至某一位置由静止释放，使小球在竖直平面内摆动 ⑤在传感器正下方固定一个小圆环，圆环平面水平 （3）实验测得的数据见下表。 0.047 0.080 0.110 0.170 0.200 1.660 1.580 1.522 1.409 1.350 （3）请根据表中的数据，在方格纸上作出图像。（ ） （4）由图像得图线的斜率为_________（结果保留两位有效数字）。若小球摆动过程中机械能守恒，图线斜率的理论值为____________。 （5）该实验系统误差的主要来源是___________。 A．小球摆动角度偏大 B.小球初始释放位置不同 C.小球摆动过程中有空气阻力 四、计算题：本大题共3小题，共38分。 13. 风洞是研究空气动力学的实验设备。如图，将刚性杆水平固定在风洞内距地面高度处，杆上套一质量可沿杆滑动的小球。将小球所受的风力调节为，方向水平向左。小球以速度向右离开杆端，假设小球所受风力不变，取。求： （1）小球在空中的运动时间； （2）小球落地时的速度大小和方向（速度方向可用速度与水平方向夹角的三角函数表示）。 14. 一根绳子的两端分别固定在顶板和底板上，两固定点位于同一竖直线上，相距为。一质量为m的小球系于绳上某点，当小球两边的绳均被拉直时，两绳与铅垂线的夹角分别为和，如图所示。当小球以一定的速度在水平面内做匀速圆周运动时，两绳均被拉直。试问： （1）若下面绳子中的张力为零，则小球的速度为多大? （2）若小球的速度为（1）中的倍，则上下两段绳中的张力各为多大? 15. 如图所示，长度为的传送带左端平滑连接一水平轨道，右端平滑连接一固定圆弧轨道，圆弧轨道由半圆弧、半圆管组成，、、在同一竖直线上，圆弧最高点与半圆管相切，点与另一足够长水平轨道平滑相接。质量的小物体（可视为质点）从左侧水平轨道以某一初速度滑上传送带的左端点。已知小物体与传送带间动摩擦因数，其余轨道均光滑。圆弧与半圆管半径分别为、，半圆管内径远小于，但刚好可容小物体通过。取。 （1）若传送带静止，小物体以初速度滑上点，求小物体第一次经过点时，圆弧对其支持力大小； （2）若传送带静止，要使小物体能到达点，其滑上传送带左端时的最小初速度为多大； （3）若传送带以顺时针运动，小物体以第（2）间中的滑上传送带，求小物体与传送带摩擦产生的热量。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2024-2025学年度四川省彭州中学高2023级高二上学期入学物理试卷 考试时间：75分钟 满分：100分 注意事项：开考前，请先将自己的个人信息填写在试卷和答题卡的相应位置上，在作答时，按照要求作答，如果使用蓝笔，红笔作答，将无法被正常阅卷。 一、单选题：本大题共7小题，共28分。 1. 如图所示，将A、B两质点以相同的水平速度v抛出，A在竖直平面内运动，落地点在P1；B在光滑的斜面上运动，落地点在P2，不计空气阻力，则下列说法中正确的是( ) A. A、B的运动时间相同 B. A、B沿x轴方向的位移相同 C. A、B的运动时间相同，但沿x轴方向的位移不同 D. A、B的运动时间不同，且沿x轴方向的位移不同 【答案】D 【解析】 【详解】A在竖直平面内做平抛运动，竖直方向是自由落体运动，B在斜面上运动，受到重力和支持力，沿斜面向下是匀加速运动，加速度是，所以B运动的时间长，A、B在水平方向都是匀速运动，由于水平方向的初速度相同，B运动时间长，所以B落地点在x轴上的投影要比长，故D正确，ABC错误． 2. 如图所示，弹珠发射器（可视为质点）固定于足够高的支架顶端，支架沿着与竖直墙壁平行的方向以速度v1水平运动，同时弹珠发射器可在水平面内沿不同方向发射相对发射器速度大小为v2（v2>v1）的弹珠。弹珠从发射到击中墙壁的过程中水平方向位移为x，竖直方向位移为y。已知发射器到墙壁的垂直距离为L，重力加速度为g，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A. x的最小值为 B. x的最小值为 C. y的最小值为 D. y的最小值为 【答案】C 【解析】 【详解】CD．弹珠在水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动，当v2垂直竖直墙壁射出时，弹珠运动时间最短 y的最小值为 故C正确，D错误； AB．由于 则弹珠水平方向的合速度可以垂直竖直墙壁，合速度大小为 此时x的最小值为L，故AB错误。 故选C。 3. “指尖篮球”是花式篮球表演中的常见技巧。如图，某同学使篮球在手指上旋转，手指和篮球的接触点与篮球球心在同一竖直线上。在球上某处的小泥点随篮球旋转，当篮球角速度达到一定值时，小泥点将被甩出。已知篮球半径为R，小泥点质量为m，篮球对泥点的最大吸附力为kmg，重力加速度为g，小泥点仅受重力和篮球的吸附力作用，且吸附力时刻指向球心，则小泥点被篮球甩出时篮球的角速度ω、线速度v大小为（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】小泥点即将被甩出时的受力如图所示 在水平方向有 在竖直方向有 联立解得 小泥点运动半径为，则线速度为 故选B。 4. 如图所示，支架固定在底座上，它们的总质量为M。质量分别为2m和m的小球A、B（可视为质点）固定在一根长度为L的轻杆两端，该轻杆通过光滑转轴O安装在支架的横梁上，O、A间的距离为，两小球和轻杆一起绕轴O在竖直平面内做圆周运动，运动过程中支架和底座一直保持静止。当转动到图示竖直位置时，小球A的速度为v，重力加速度为g。对于该位置，下列说法正确的是（　　） A. 小球A、B的向心加速度大小相等 B. 小球A的向心力大于B球的向心力 C. 若，则底座对水平地面的压力为Mg＋2mg D. A、B两球恰好做匀速圆周运动 【答案】D 【解析】 【详解】A．两小球和轻杆一起绕轴O在竖直平面内做圆周运动，所以两小球的角速度相同，根据 可知，小球A、B的加速度之比为 故A错误； B．根据 可知，A、B的向心力之比为 故B错误； C．若，对A有 解得轻杆对A的支持力为 根据 可知 对B有 解得轻杆对B的拉力为 以支架、底座和轻杆为对象，水平地面对底座的支持力为N =Mg+3mg 根据牛顿第三定律可知，底座对水平地面的压力为N =Mg+3mg 故C错误； D．根据重力做功特点可知，重力做功W=mgh 由题意可知，，， 则转动过程，两球重力对系统做功为零，转动过程合外力对系统做功为零，系统的动能不变，两球的线速度大小保持不变，则两球恰好做匀速圆周运动，故D正确。 故选D。 5. 嫦娥六号成功从月球表面取样并返回地球。嫦娥六号在着陆月球前经过多次变轨进入近月轨道Ⅳ，如图所示是变轨前的部分轨道示意图，Ⅰ是地月转移轨道，Ⅱ、Ⅲ是绕月球运行的椭圆轨道，Ⅳ是绕月球运行的圆形轨道。P、Q分别为椭圆轨道Ⅱ的远月点和近月点。已知P、Q两点的距离为a，圆轨道Ⅳ到月球表面的高度为h，月球半径为R，月球表面的重力加速度为g，不考虑月球的自转，嫦娥六号（　　） A. 轨道Ⅱ上运行时的机械能比轨道Ⅲ上运行时的机械能小 B. 由Ⅲ轨道变轨为Ⅳ轨道时，需要在Q点喷气加速 C. 轨道Ⅱ运行的周期为 D. 在轨道Ⅱ上运行时，经过P点的速度为 【答案】C 【解析】 【详解】A．嫦娥六号从轨道Ⅱ变轨到轨道Ⅲ需要在变轨Q处点火减速，变轨时机械能减少，则嫦娥六号轨道Ⅱ上运行时的机械能比轨道Ⅲ上运行时的机械能大，故A错误； B．卫星从高轨道变轨到低轨道，需要在变轨处点火减速，则嫦娥六号由Ⅲ轨道变轨为Ⅳ轨道时，需要在Q点喷气减速，故B错误； C．设卫星在月球表面轨道绕月球做匀速圆周运动的周期为T1，根据万有引力提供向心力可得 可得 设轨道Ⅱ运行的周期为T2，根据开普勒第三定律可得 解得 故C正确； D．设嫦娥六号在Ⅳ轨道运行时，根据万有引力提供向心力可得 解得嫦娥六号在Ⅳ轨道运行的线速度大小为 可知嫦娥六号在轨道Ⅱ上运行经过Q的速度满足 根据开普勒第二定律可得 可得嫦娥六号在轨道Ⅱ上运行时，经过P点的速度为 故D错误。 故选C。 6. 如图甲所示，竖直轻弹簧固定在水平地面上，一质量为的小球从与弹簧上端距离为的O点处由静止释放，以O点为坐标原点，竖直向下为正方向建立轴，小球所受弹力的大小随小球位置坐标x的变化关系如图乙所示，其中时，。不计空气阻力，重力加速度为g。下列结论正确的是（ ） A. 小球动能的最大值为 B. 弹簧弹性势能最大值为 C. 当时，小球重力势能与弹簧弹性势能之和最小 D. 小球压缩弹簧过程中重力的功率逐渐减小 【答案】A 【解析】 【详解】A．依题意，当时，小球达到最大速度，对小球，从静止到达到最大速度的过程，根据动能定理，有，其中 根据胡克定律，知弹簧弹力随形变量均匀变化，则 得小球动能的最大值，A正确 B．当小球速度减为零时，弹簧的弹性势能最大，设此时弹簧的形变量为 对小球和弹簧组成的系统，对小球从静止释放到速度减为的过程，由机械能守恒定律，有 得 综合前面分析可知，，故弹簧弹性势能最大值，B错误 C．对小球和弹簧组成的系统，总机械能守恒，总机械能等于小球动能、小球重力势能和弹簧弹性势能之和，因此当小球动能最大时，小球重力势能与弹簧弹性势能之和最小，根据前面分析，知小球动能最大时，有，C错误； D．重力的功率，根据前面分析，知小球压缩弹簧过程中，小球的速度先增大后减小，因此重力的功率先增大后减小，不是逐渐减小，D错误。 故选A。 7. 如图所示，轻质弹簧下端固定在光滑竖直杆上，上端与质量为m的滑块P连接，P穿在杆上，一根轻绳跨过轻质光滑定滑轮（大小忽略）将P和重物Q连接起来，重物Q的质量M=4 m，将P从图中A点由静止释放，当它经过A、B两点时弹簧对滑块P的弹力大小相等。已知OA与水平面的夹角，，OB水平、间距为L，重力加速度为g。在滑块P从A运动到B的过程中，下列说法正确的是（ ） A. 重物Q重力的功率一直增加 B. 滑块P与重物Q的机械能之和一直保持不变 C. 轻绳对P做的功为 D. 滑块P运动到B处速度大小为 【答案】D 【解析】 【详解】A．将滑块的速度分解为沿绳子方向的速度和垂直于绳子方向的速度，可得重物的速度（为绳子与竖直杆的夹角） 在点，由静止释放滑块，，则 在点，绳子水平，，，则 所以滑块从运动到的过程中，重物的速度先增大后减小，则重物重力的功率也先增大后减小，故A错误； B．对于、和弹簧组成的系统，只有重力和弹簧弹力做功，系统机械能守恒，在、两点弹簧弹力大小相等，说明弹簧形变量大小相等，弹性势能相等。从运动到过程中，弹簧长度变长，必然经过原长位置，弹性势能先减小后增大。因此滑块与重物的机械能之和先增大后减小，故B错误； D．根据几何关系可知，，，则， 滑块上升高度，重物下降高度 、两点处弹簧的弹力大小相同，所以这两点处弹簧的弹性势能相等，从到过程中，对、系统，由能量守恒定律可得 解得，故D正确； C．对滑块，由动能定理 因、两点的弹性势能相等，弹簧做功 则，故C错误。 故选D。 二、多选题：本大题共3小题，共18分。（全选对得6分，选对但不全得3分，有选错得0分） 8. 在某次演习中，轰炸机沿水平方向以投放了一枚炸弹，炸弹正好垂直击中山坡上的目标，山坡的倾角为，如图所示。不计空气阻力，取，则下列关于炸弹在飞行过程中的说法正确的是（　　） A. 炸弹在空中飞行的时间 B. 相同时间内速度的变化量相同 C. 击中目标时的速度与初速度大小之比为 D. 全过程竖直位移与水平位移的大小之比为 【答案】ABD 【解析】 【详解】A．已知炸弹做平抛运动，将炸弹击中目标时的速度进行分解，则水平分速度为，竖直分速度为。由于炸弹正好垂直击中目标，则根据几何关系有 解得 又因为炸弹在竖直方向上做自由落体运动，所以有 解得炸弹在空中飞行的时间为，故A正确； B．由于平抛运动的物体只受重力的作用，所以加速度为 根据加速度的定义式可得，炸弹在空中运动的过程中速度的变化量为 所以相同时间内速度的变化量相同，故B正确； C．根据运动的合成与分解可知，击中目标时的速度与初速度大小之比为，故C错误； D．炸弹在水平方向做匀速直线运动，则水平位移为 竖直方向做自由落体运动，则竖直方向位移为 所以全过程竖直位移与水平位移的大小之比为，故D正确。 故选ABD。 9. 如图所示，甲、乙两水平圆盘紧靠在一块，甲圆盘为主动轮，乙靠摩擦随甲转动无滑动。甲圆盘与乙圆盘的半径之比为，两圆盘和小物体之间的动摩擦因数相同，距点为距点为，当甲缓慢转动起来且转速慢慢增加时（　　） A. 滑动前与的角速度之比 B. 滑动前与的向心力之比 C. 随转速慢慢增加，先开始滑动 D. 随转速慢慢增加，先开始滑动 【答案】BD 【解析】 【详解】A．甲、乙两圆盘无摩擦传动，边缘线速度大小相等 线速度与角速度的关系为，已知 因此 得 随甲圆盘转动，角速度 随乙圆盘转动，角速度 因此，A错误。 B．向心力公式为，已知，，， 因此，B正确。 CD．物体刚好滑动时，最大静摩擦力提供向心力 得 分别计算两物体的临界角速度，对， 对， 又因为，将代入的临界条件，得 比较两者的临界角速度 这说明当转速增加时，先达到临界角速度，先开始滑动。C错误，D正确。 故选BD。 10. 如图所示，倾角为的光滑斜面与光滑水平面在点平滑连接，质量均为的小球甲、乙（均视为质点）用轻质细杆相连，现把甲置于斜面的点、乙置于水平面的点，开始时轻杆与水平面的夹角为，、两点间的距离为，重力加速度为，、，将两球由静止释放，甲沿斜面运动，乙沿水平面运动，直到甲刚到达点时，在此过程中下列说法正确的是（　　） A. 小球甲机械能守恒 B. 甲刚到达点时，甲、乙的速度大小之比为 C. 杆对甲做的功为 D. 甲刚到达点时，乙的动能为 【答案】BD 【解析】 【详解】A．小球甲运动过程中，杆对其作用力做功，机械能不守恒，故A错误； B．甲刚到达点时，根据速度的分解有 解得，故B正确； CD．设杆的长度为s，根据正弦定理有 根据系统机械能守恒有 对甲，根据动能定理有 解得，，故C错误，D正确； 故选BD。 三、实验题：本大题共2小题，共16分。 11. 某同学利用如图甲所示的装置来测量弹射器弹出弹丸的速度，选用的器材为贴有白纸的屏、刻度尺、复写纸、支架等。实验时先用支架将弹射器固定好，接着弹射器向离管口一定距离的竖直屏发射弹丸，弹丸通过碰撞复写纸在白纸上留下落点位置。将竖直屏向远离弹射器的方向移动，每次移动的距离均为0.4m，通过几次重复实验（每次发射前弹簧的压缩量均相同），挑选了一张有3个连续落点痕迹的白纸，部分测量数据如图乙所示。取重力加速度大小。 （1）固定弹射器时确保弹射器水平是为了确保______。 （2）根据测量的数据可知，弹丸从A点所在高度运动到B点所在高度的时间______s，弹丸的水平初速度大小______，弹丸运动到B点前瞬间的速度大小______. 【答案】（1）弹丸弹离弹射器后做平抛运动（其他说法合理即可） （2） ①. 0.1 ②. 4 ③. 5 【解析】 【小问1详解】 固定弹射器时确保弹射器水平是为了确保弹丸弹离弹射器后做平抛运动。 【小问2详解】 [1] 根据平抛运动规律有 解得 [2] 弹丸的水平初速度大小 [3] 弹丸运动到B点前瞬间竖直方向的分速度大小 弹丸运动到B点前瞬间的速度大小 12. 小明设计了一个用拉力传感器验证机械能守恒定律的实验，如图所示。 （1）现有以下材质的小球：①乒乓球；②橡胶球；③钢球，实验中应选用____________。 （2）固定好拉力传感器后，下列实验操作步骤，正确顺序是____________。 ①改变小球的初始释放位置，重复上述过程 ②记录小球摆动过程中拉力传感器示数的最大值和最小值 ③将一根轻绳穿过小圆环，一端连接传感器，另一端连接小球 ④拉起小球至某一位置由静止释放，使小球在竖直平面内摆动 ⑤在传感器正下方固定一个小圆环，圆环平面水平 （3）实验测得的数据见下表。 0.047 0.080 0.110 0.170 0.200 1.660 1.580 1.522 1.409 1.350 （3）请根据表中的数据，在方格纸上作出图像。（ ） （4）由图像得图线的斜率为_________（结果保留两位有效数字）。若小球摆动过程中机械能守恒，图线斜率的理论值为____________。 （5）该实验系统误差的主要来源是___________。 A．小球摆动角度偏大 B.小球初始释放位置不同 C.小球摆动过程中有空气阻力 【答案】 ①. ③ ②. ⑤③④②① ③. ④. ⑤. ⑥. C 【解析】 【详解】（1）[1]为减小摩擦阻力带来的影响，应选用密度大的③钢球； （2）[2]根据实验逻辑顺序，应为⑤③④②①； （3）[3]根据表格数据，绘图如下 （4）[4]由图可得图线的斜率 [5]设刚释放时绳与竖直方向夹角为，则 若机械能守恒，下落过程中 在最低点，根据牛顿第二定律 解得 整理得 故图像斜率的理论值为-2。 （5）[6]AB．由发现，摆动角度或初始释放高度不影响图像，故AB错误； C．若小球摆动过程中有空气阻力，式不再成立，是实验的系统误差的主要来源。 故选C。 四、计算题：本大题共3小题，共38分。 13. 风洞是研究空气动力学的实验设备。如图，将刚性杆水平固定在风洞内距地面高度处，杆上套一质量可沿杆滑动的小球。将小球所受的风力调节为，方向水平向左。小球以速度向右离开杆端，假设小球所受风力不变，取。求： （1）小球在空中的运动时间； （2）小球落地时的速度大小和方向（速度方向可用速度与水平方向夹角的三角函数表示）。 【答案】（1）0.8 s；（2）；与水平方向的夹角的正切值为2 【解析】 【详解】（1）在竖直方向 故 （2）水平方向加速度大小 落地时水平速度 竖直速度 实际落地速度 设落地速度与水平方向的夹角为θ，故 14. 一根绳子的两端分别固定在顶板和底板上，两固定点位于同一竖直线上，相距为。一质量为m的小球系于绳上某点，当小球两边的绳均被拉直时，两绳与铅垂线的夹角分别为和，如图所示。当小球以一定的速度在水平面内做匀速圆周运动时，两绳均被拉直。试问： （1）若下面绳子中的张力为零，则小球的速度为多大? （2）若小球的速度为（1）中的倍，则上下两段绳中的张力各为多大? 【答案】（1） （2）， 【解析】 【小问1详解】 计此时绳中弹力为，小球做圆周运动的轨道半径为，运动速度为v 由几何关系有 对小球受力分析有 联立求解得 【小问2详解】 计此时绳中弹力分别为和，对小球受力分析有 联立求解得 15. 如图所示，长度为的传送带左端平滑连接一水平轨道，右端平滑连接一固定圆弧轨道，圆弧轨道由半圆弧、半圆管组成，、、在同一竖直线上，圆弧最高点与半圆管相切，点与另一足够长水平轨道平滑相接。质量的小物体（可视为质点）从左侧水平轨道以某一初速度滑上传送带的左端点。已知小物体与传送带间动摩擦因数，其余轨道均光滑。圆弧与半圆管半径分别为、，半圆管内径远小于，但刚好可容小物体通过。取。 （1）若传送带静止，小物体以初速度滑上点，求小物体第一次经过点时，圆弧对其支持力大小； （2）若传送带静止，要使小物体能到达点，其滑上传送带左端时的最小初速度为多大； （3）若传送带以顺时针运动，小物体以第（2）间中的滑上传送带，求小物体与传送带摩擦产生的热量。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 物体在AB两点之间做匀减速直线运动，设物体的加速度大小为，物体在B点的速度为， 物体受到传送带的滑动摩擦力为，则根据滑动摩擦力的计算公式有 根据牛顿第二定律有 根据匀变速直线运动公式有 解得 根据牛顿第二定律有 解得 【小问2详解】 设物体刚好能到达C点，则物体在C点处对轨道压力为0，物体的速度满足 由动能定理得 解得 设物体刚好能到达D点，则物体在D点处的速度为0，由动能定理得 解得 要同时满足以上两个条件，物体的初速度的最小值应该在以上两个结果中取较大值，所以物体的最小速度为 【小问3详解】 由于 设传送带无限长，则物体受滑动摩擦力 根据牛顿第二定律有 则物体做匀减速直线运动的加速度大小为 物体减速到与传送带共速时，物体的运动满足 解得物体的位移 故物体在传送带上一直做匀减速运动，设物体运动到B点所用的时间为t，根据运动学规律 解得（2.4s不符合实际情况，舍去） 则内传送带的位移为 故摩擦生热为 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $