精品解析：上海市复旦大学附属中学2024-2025学年高一下学期5月月考物理试题（A卷）

2024学年复旦大学附属中学（等级考）5月阶段练习卷（A卷） 物理 试卷 （考试时间60分钟 满分100分） 考生注意： 1、本试卷标有“多选”的试题，每小题有2~3个正确选项，不得全选，未特别标注的选择性类试题，均只有1个正确选项 2、在列式计算，逻辑推理以及简答题的过程书写中，必须给出必要的文字说明，公式，演算和图示 3、试卷共5页，答题纸共2页，在答题纸上准确填写个人信息，作答在答题纸上，在试卷上作答一律不得分 4、若无特殊说明，本卷所用重力加速度g大小均取10m/s2 一、从逻辑推理到现实照应 1. 爱因斯坦通过思想实验，在相对论中提出了相对时空观，认为时间和空间互相联系又互相制约，物质的运动对时间和空间有一定的影响。他的逻辑推理预测在天文学发展的当下都得到了一一验证。 （1）不同于牛顿的绝对时空观，相对时空观认为同时具有相对性。有两个惯性参考系1和2，彼此相对做匀速直线运动，下列叙述正确的是（　　） A. 在参考系1看来，2中的所有物理过程都变快了；在参考系2看来，1中的所有物理过程都变慢了 B. 在参考系1看来，2中的所有物理过程都变快了；在参考系2看来，1中的所有物理过程都变快了 C. 在参考系1看来，2中的所有物理过程都变慢了；在参考系2看来，1中的所有物理过程都变快了 D. 在参考系1看来，2中的所有物理过程都变慢了；在参考系2看来，1中的所有物理过程都变慢了 （2）速度引起的钟慢效应是狭义相对论的推论之一。现有一个高速旋转的巨大转盘上放置三个完全相同的时钟，a放在转轴处，b放在中间，c放在边缘处，如图所示。对于地面上的观察者，根据相对论认为三个时钟的快慢情况，下列说法正确的是（　　） A. a钟最快，b、c钟一样慢 B. a钟最慢，b、c钟一样快 C. a钟最快，c钟最慢 D. a钟最慢，c钟最快 （3）下列不属于广义相对论证据的是（ ）（多选题） A. 引力场中的谱线红移 B. 水星公转轨道的近日点进动 C. 引力场中的时钟变慢 D. 物体的运动速度越大，运动质量越大 （4）爱因斯坦曾预言黑洞存在。黑洞是一种密度极大、引力极大的天体，以至于光都无法逃逸，科学家一般通过观测绕黑洞运行的天体的运动规律间接研究黑洞。已知某黑洞的逃逸速度为v＝ ，其中引力常量为G，M是该黑洞的质量，R是该黑洞的半径。若天文学家观测到与该黑洞相距为r的天体以周期T绕该黑洞做匀速圆周运动，则下列关于该黑洞的说法正确的是（　　） A. 该黑洞的质量为 B. 该黑洞的质量为 C. 该黑洞的最大半径为 D. 该黑洞的最大半径为 【答案】（1）D （2）C （3）CD （4）D 【解析】 【小问1详解】 时间延迟效应与相对运动的方向无关，在相对某参考系运动的参考系看来，原参考系中的时间变长了，运动变慢了，也就是说，在参考系1看来，2中的所有物理过程都变慢了；在参考系2看来，1中的所有物理过程都变慢了。 故选D。 【小问2详解】 同轴转动角速度相同，根据v=rω可知线速度大小关系为vc＞vb＞va=0； 根据爱因斯坦相对论可知，速度越大，时钟走的越慢，故a钟最快，c钟最慢。 故选C。 【小问3详解】 在广义相对论建立之初，爱因斯坦提出了三项实验检验，一是水星近日点的进动，二是光线在引力场中的弯曲，三是光谱的引力红移；“钟慢效应”和物体运动时的质量比静止时大是狭义相对论的结论，故CD正确，AB错误； 故选CD。 【小问4详解】 AB．天体绕黑洞做匀速圆周运动时，由万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得 解得该黑洞的质量为，故AB错误； CD．黑洞的逃逸速度不小于光速，则有 解得该黑洞的半径 所以该黑洞的最大半径为，故C错误，D正确。 故选D。 二、航天梦 2. 小姚同学从小就有一个航天梦，他认真学习物理，了解我国天文成就，请回答下列有关问题： （1）2020年7月23日，我国首次火星探测任务“天问一号”探测器成功发射，天问一号的发射速度为v，以下说法正确的是（ ） A. 11.2km/s<v<16.7km/s B. v>16.7km/s C. 7.9km/s<v<11.2km/s D. v<7.9km/s （2）与嫦娥一号、二号月球探测器不同，嫦娥三号是一次性进入距月球表面100km高的圆轨道I（不计地球对探测器的影响），运行一段时间后再次变轨，从100km的环月圆轨道I，降低到距月球15km的近月点B、距月球100km的远月点A的椭圆轨道II，如下图所示，为下一步月面软着陆做准备：关于嫦娥三号探测器下列说法正确的是（ ） A. 探测器在轨道II经过A点的速度大于经过B点的速度 B. 探测器从轨道I变轨到轨道II，应在A点减速 C. 探测器沿轨道I运动过程中，探测器中的科考仪器对其支持面有压力 D. 探测器在轨道II经过A点时的加速度小于在轨道I经过A点时的加速度 （3）在月球上观测到环绕地球的卫星如下图所示，已知a、b、c三颗卫星均做圆周运动，三颗卫星的轨道半径关系为，则卫星c的加速度________卫星b的加速度，卫星a的线速度大小________卫星b的线速度大小。（均选涂：A．大于B．等于C．小于） （4）关于行星运动定律和万有引力定律的建立过程，下列说法正确的是（ ）（多选题） A. 先有关于行星轨道的定律，后有关于行星周期的定律 B. 第谷通过严密的数学运算，得出了行星的运动规律 C. 牛顿通过比较月球和近地卫星的向心加速度，对万有引力定律进行了“月-地检验” D. 卡文迪什通过对几个铅球之间万有引力的测量，得出了引力常量的数值 【答案】（1）A （2）B （3） ①. A ②. B （4）AD 【解析】 【小问1详解】 天问一号要脱离地球吸引，其发射速度应大于第二宇宙速度，小于第三宇宙速度，即11.2km/s<v<16.7km/s。 故选A。 【小问2详解】 A．根据开普勒第二定律可知，探测器在轨道II经过A点的速度小于经过B点的速度，故A错误； B．探测器从轨道I变轨到轨道II，应在A点减速，使探测器做近心运动，故B正确； C．探测器沿轨道I运动过程中，探测器中的科考仪器处于完全失重状态，仪器对其支持面没有压力，故C错误； D．根据牛顿第二定律有 解得 可知，探测器在轨道II经过A点时的加速度等于在轨道I经过A点时的加速度，故D错误。 故选B。 【小问3详解】 [1]卫星围绕月球做匀圆周运动，根据万有引力提供向心力有 解得 因，故卫星c的加速度大于卫星b的加速度。 故选A。 [2]卫星围绕月球做匀圆周运动，根据万有引力提供向心力有 解得 因，故卫星a的线速度大小等于卫星b的线速度大小。 故选B。 【小问4详解】 A．开普勒首先提出了开普勒第一定律，轨道定律，即行星沿椭圆轨道绕太阳运动，之后又提出开普勒第三定律，即周期定律，故A正确； B．第谷的贡献是精确观测行星运动的大量数据，而开普勒通过对第谷数据的数学分析，得出了行星的运动规律，即开普勒三定律，故B错误； C．牛顿通过计算月球公转的向心加速度对比地球表面的重力加速度，进行了“月—地检验”验证万有引力定律，故C错误； D．卡文迪什设计了扭秤实验，通过测量几个铅球之间的万有引力，首次精确得出了引力常量G的数值，故D正确。 故选AD。 三、阻力的挽歌 3. 生活中的阻力往往不可忽略，小姚同学利用实验探究阻力对运动的影响。 （1）对运动的研究用DIS的光电门或位移传感器等器材，如图所示是“用DIS测定瞬时速度”的实验装置，小姚同学探究阻力作用时选择了一个比较光滑的斜面，当小车从高处滑下时，挡光片完整通过光电门传感器，设此时小车通过光电门传感器真实的瞬时速度值为，测得的瞬时速度值为，小姚同学假定斜面光滑，结合其他数据计算出的瞬时速度值大小为，换用更短的挡光片测得的速度，则，，，从小到大可能的排列顺序有____种，请写出其中的一种：________。 （2）小姚同学想要研究流体的阻力对物体运动的影响。在查询了有关资料后发现，球体在流体（空气、水等）中运动时所受粘滞阻力大小符合规律（此粘滞阻力不含浮力），其中是该种流体的粘滞阻力系数，A是球的截面积，v是球运动的速度。小姚同学将一个球从25m高处由静止释放，其正下方有一个深为2m的水池。该同学利用高速摄像机与运动识别软件发现球在空气中和水中均经历了一小段匀速直线运动。已知球的密度为水的密度为 ①球在空气中由静止释放直至匀速的过程中，做：________。 ②测量结果显示，球在空气中匀速运动的速度，在水中匀速运动的速度，请求出空气和水这两种流体的粘滞阻力系数之比________； ③ 请在方框内定性画出小球整个运动过程的图线________。 （3）在“验证动量守恒定律”这一实验时，小姚同学利用气垫导轨进行实验。 ①甲图两滑块分别装有弹性圈，乙图两滑块分别装有尼龙搭扣，若要求碰撞动能损失最小则应选下图中的________。（填“甲”或“乙”） ②小姚同学实验中选取滑块1的质量，与质量为静止的滑块2相碰，由实验测得它们在碰撞前后的图像如图，由此得出结论在此过程中总动量________（选填“是”“不是”）守恒的。使用气垫导轨的目的是________。 ③动量的公式为p=mv，动能的公式为E，二者均含有矢量，但动量是矢量，动能是标量，原因是________。 【答案】（1） ①. 3 ②. #### （2） ①. 加速度减小的加速运动 ②. 1:200 ③. （3） ①. 甲 ②. 是 ③. 使物体所受导轨阻力近乎为0，使合外力做功为0 ④. 动能中v无论正负，v2都为正，仅体现大小不体现方向，动量中v的方向影响动量的方向 【解析】 【小问1详解】 小车做匀加速直线运动，测得的瞬时速度为平均速度，等于小车上的遮光条挡光时间段中间时刻的速度，大于小车通过光电门传感器真实的瞬时速度，即；若假定斜面光滑，则结合其他数据计算出的瞬时速度值将大于真实值，即；换用更短的挡光片，则测量更准确，即，所以，，，从小到大可能的排列顺序有、、，共3种。 【小问2详解】 ①[1]球在空气中由静止释放直至匀速的过程中，根据牛顿第二定律 其中 解得 所以，随着球的速度增大，加速度减小，即球在空气中由静止释放直至匀速的过程中，做加速度减小的加速运动； ②[2]根据平衡条件可知，当球的重力和阻力大小相等时，球做匀速运动，则 其中 代入数据，解得 ③[3]球在空气中做加速度减小的加速运动，加速度减小到零后做匀速直线运动；球进入水中后，由于粘滞阻力系数变大，则阻力大于重力，球将做减速运动，此过程根据牛顿第二定律 解得 球做减速运动，则加速度减小，即球进入水中后，做加速度减小的减速运动，最终做匀速运动，所以小球整个运动过程的图线为 【小问3详解】 ①[1]碰撞过程动能损失为0是弹性碰撞，损失最大是完全非弹性碰撞，根据这个特性，尽量使碰撞接近弹性碰撞，故用弹性圈符合题意，故选图中的甲； ②[2]根据图像的斜率代表速度大小，滑块1碰后的速度大小 滑块2碰后的速度大小 代入数据，满足 所以过程中满足总动量守恒； [3]使用气垫导轨的目的是使滑块运动过程中使物体所受导轨阻力近乎为0，使合外力做功为0； ③[4]动能中v无论正负，v2都为正，仅体现大小不体现方向，动量中v的方向影响动量的方向。 四、跳台滑雪 4. 跳台滑雪是冬奥会最具观赏性的项目之一。如图乙所示为简化的跳台滑雪的雪道示意图，比赛运动员从圆弧助滑道的最高点A处由静止滑下后，从滑道B处恰好沿水平方向飞出，在着陆坡BC上的P处着陆。在飞行过程中，运动员与BC间距离最大处记为D处（图中未画出）。将运动员和滑雪板整体看成质点，不计空气阻力，BC与水平方向的夹角为。 （1）运动员经过D处时的（　　） A. 速度等于零 B. 加速度等于零 C. 速度与水平面的夹角为 D. 加速度与BC的夹角为 （2）可以表示运动员从B到P过程的竖直方向分速度v与重力势能Ep之间关系的是（　　） A. B. C. D. （3）网上查询可推知圆弧滑道AB所对的圆心角为53°（圆心位于B点正上方），AB间高度差h＝24 m，坡BC倾角＝37°。一位比赛运动员的质量m＝60 kg（包含所有装备的总质量），着陆点P到B的距离s＝73.5 m，已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，，试求： ①运动员从B到P的运动时间及从B水平飞出的速度大小； ②运动员在飞离B点前瞬间对轨道的压力； ③运动员落到坡上P点前瞬间的重力功率。 （4）如图丙所示，在倾角为37º跳台底端正上方的O点，一个站着的家长将一小雪球以速度v0=3m/s水平抛出，与此同时一个孩子从距离底部长L=1.82m从静止开始下滑，经过一段时间后小雪球恰好能以垂直斜面的方向击中小孩（小雪球和小孩均可视为质点，重力加速度g=10m/s2，sin37º=0.6，cos37º=0.8），求： ①抛出点O离斜面底端的高度； ②小孩与跳台间的动摩擦因数μ。 （5）另一个简化的模型如下图所示，其中MN为助滑区，水平部分NP为起跳台，MN与NP间平滑连接。可视为质点的运动员从M点由静止自由滑下，落在足够长的着陆坡上的Q点，着陆坡的倾角为37°。运动过程中忽略摩擦和空气阻力，g取，，。 ①M到Q的过程中，运动员的速度大小为v、加速度大小为a，下列图或图正确的是（ ） ②若起跳速度提高到，则运动员落到着陆坡时的速度与坡道的夹角将______（选填“增大”、“减小”或“不变”） 【答案】（1）C （2）C （3）①3s，19.6m/s；②972.16N，竖直向下；③17287.2W （4）①1.7m；②0.25 （5） ①. C ②. 不变 【解析】 【小问1详解】 运动员从滑道B处恰好沿水平方向飞出，运动员只受重力作用，加速度为重力加速度，方向竖直向下，运动员做平抛运动，速度越来越大，运动员经过D处时的速度方向与斜面平行，所以速度与水平面的夹角为。 故选C。 【小问2详解】 设运动员在B点重力势能为，运动员从B到P过程竖直方向做自由落体运动，则有 又 联立可得 故选C。 【小问3详解】 ①运动员从B到P做平抛运动，竖直方向做自由落体运动 解得运动员从B到P的运动时间 水平方向根据 解得 ②运动员在B点，由牛顿第二定律可得 又 联立解得 根据牛顿第三定律可知，运动员在飞离B点前瞬间对轨道的压力大小为，方向竖直向下。 ③运动员落着陆坡上的P点时的竖直分速度为 运动员落着陆坡上的P点前瞬间的重力功率为 【小问4详解】 ①根据几何关系可知小球平抛至P点时的速度方向与竖直方向的夹角为37°，小球在P点的竖直分速度大小为 小球从O到P的时间为 O、P之间的竖直距离为 O、P之间水平距离为 P点离斜面底端的高度为 抛出点O离斜面底端的高度为 ②P点到斜面底端的距离为 设小孩的加速度大小为a，根据运动学规律有 解得 根据牛顿第二定律得 解得 【小问5详解】 ①[1]AB．MN过程运动员做匀加速直线运动，令助滑区倾角为，则加速度为，该过程的速度 该过程图像为过原点的倾斜直线，NP为起跳台，该过程运动员做匀速直线运动，图像为平行于时间轴的直线，之后做平抛运动，则有 运动过程的图像不能描述该曲线运动，故AB错误； CD．结合上述可知，助滑区加速度为恒定值，平台区加速度为0，平抛运动过程加速度始终为重力加速度g，大于，故C正确，D错误。 故选C。 ②[2]令运动员落到着陆坡时的速度与水平方向夹角为，则有 即为一定值，可知运动员落到着陆坡时的速度与坡道的夹角将不变。 五、能量的转化与损耗 5. 更多的转化能量，减少能量的损耗是发展物理科学的一大目的，这需要对能量的损耗和转化展开研究： （1）如图（i）所示，竖直平面内一弯曲固定轨道上，串有一可沿轨道自由滑动的小球，质量为m，轨道AB段平直并在左端固定有一轻质弹簧。轨道上FG段粗糙，其余各处均光滑，中间部分为一半径为R的圆环，环心O与A、B、E等高，C、D分别为圆环上的最低点和最高点。现推动小球压缩弹簧至A点后静止释放，小球在B点离开弹簧后沿轨道继续滑行，途经C、D、E、F后冲上粗糙的FG段轨道，小球通过D点时对轨道恰无压力，且小球恰能返回到E点。取AB所在高度为零，重力加速度为g，不计空气阻力，图（ii）的柱状图表示小球从A点释放时的弹性势能E弹、重力势能Ep与动能Ek的大小关系，试在图（iii）中继续画出小球第一次经过B、C、D点和第三次经过C点时的能量关系图。 （2）如图，在地面上方的竖直平面内放置一杆状轨道，AB为粗糙的长直轨道，长为L=10m，与水平方向的夹角为，BCD、DEF均为半径为的光滑圆弧形轨道，AB与BCD相切于B点，B点离地高度为h=3m，O1、O2两圆心等高，C为圆弧形轨道的最低点，E为最高点。一质量为m=0.2kg的小环套在AB上，自P点由静止释放，经t=2s运动到B点的速度大小为v=6m/s。sin37°=0.6，cos37°=0.8，g取10m/s2，以地面为零势能面。此后多次改变小环在直杆上释放点的位置 ①求小环落地时机械能的取值范围 ②若小环在AB杆上某一区域由静止释放时小环不会落到地面上，求最终稳定后小环的机械能 【答案】（1） （2）①9.6J＜E≤12J；②6J或9.6J 【解析】 【小问1详解】 小球第一次经过B点时，由能量关系可知，则能量关系图如图 第一次到达C点时，由能量关系 其中，， 可得，， 则能量关系图如图 第一次到达D点时，由能量关系 其中，， 可得，， 则能量关系图如图 第三次经过C点时，重力势能与第一次相同，即，， 则能量关系图如图 【小问2详解】 ①若小环从离B点高H处滑入光滑圆弧形轨道，恰能通过最高点E，落地的机械能最小，则Emin=mg（R+Rcosθ）+mgh 代入数据解得Emin=9.6J 小环从最高点滑下时，小环落地时机械能最大，则Emax=mgLsinθ+mgh-fL 小环由P→B，根据速度—时间公式得v=at 由牛顿第二定律有mgsinθ-f=ma 联立解得f=0.6N 代入数据解得Emax=12J 则小环落地时机械能的可能值为9.6J＜E≤12J； ②根据以上分析，可知，小环自P、B之间由静止释放，则小环不能到达E点，不会落到地面上。小环滑过B点后，在弧形轨道上运动，只有重力做功，机械能守恒，再滑回B，滑上斜轨AB，因克服摩擦力做功，小环的机械能逐渐减小，在斜轨上到达的最高点比释放点低，小环在斜轨和弧形轨道上来回往复运动，到达的最高点逐渐降低，最终必将在 BCB′（ B′点在弧形轨道上，与B等高）之间做来回往复运动，机械能守恒，故最终稳定后小环的机械能为E=mgh 代入数据解得E=6J 若小环最终能停在E点，则稳定状态时的机械能为9.6J。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2024学年复旦大学附属中学（等级考）5月阶段练习卷（A卷） 物理 试卷 （考试时间60分钟 满分100分） 考生注意： 1、本试卷标有“多选”的试题，每小题有2~3个正确选项，不得全选，未特别标注的选择性类试题，均只有1个正确选项 2、在列式计算，逻辑推理以及简答题的过程书写中，必须给出必要的文字说明，公式，演算和图示 3、试卷共5页，答题纸共2页，在答题纸上准确填写个人信息，作答在答题纸上，在试卷上作答一律不得分 4、若无特殊说明，本卷所用重力加速度g大小均取10m/s2 一、从逻辑推理到现实照应 1. 爱因斯坦通过思想实验，在相对论中提出了相对时空观，认为时间和空间互相联系又互相制约，物质的运动对时间和空间有一定的影响。他的逻辑推理预测在天文学发展的当下都得到了一一验证。 （1）不同于牛顿的绝对时空观，相对时空观认为同时具有相对性。有两个惯性参考系1和2，彼此相对做匀速直线运动，下列叙述正确的是（　　） A. 在参考系1看来，2中的所有物理过程都变快了；在参考系2看来，1中的所有物理过程都变慢了 B. 在参考系1看来，2中的所有物理过程都变快了；在参考系2看来，1中的所有物理过程都变快了 C. 在参考系1看来，2中的所有物理过程都变慢了；在参考系2看来，1中的所有物理过程都变快了 D. 在参考系1看来，2中的所有物理过程都变慢了；在参考系2看来，1中的所有物理过程都变慢了 （2）速度引起的钟慢效应是狭义相对论的推论之一。现有一个高速旋转的巨大转盘上放置三个完全相同的时钟，a放在转轴处，b放在中间，c放在边缘处，如图所示。对于地面上的观察者，根据相对论认为三个时钟的快慢情况，下列说法正确的是（　　） A. a钟最快，b、c钟一样慢 B. a钟最慢，b、c钟一样快 C. a钟最快，c钟最慢 D. a钟最慢，c钟最快 （3）下列不属于广义相对论证据的是（ ）（多选题） A. 引力场中的谱线红移 B. 水星公转轨道的近日点进动 C. 引力场中的时钟变慢 D. 物体的运动速度越大，运动质量越大 （4）爱因斯坦曾预言黑洞存在。黑洞是一种密度极大、引力极大的天体，以至于光都无法逃逸，科学家一般通过观测绕黑洞运行的天体的运动规律间接研究黑洞。已知某黑洞的逃逸速度为v＝ ，其中引力常量为G，M是该黑洞的质量，R是该黑洞的半径。若天文学家观测到与该黑洞相距为r的天体以周期T绕该黑洞做匀速圆周运动，则下列关于该黑洞的说法正确的是（　　） A. 该黑洞的质量为 B. 该黑洞的质量为 C. 该黑洞的最大半径为 D. 该黑洞的最大半径为 二、航天梦 2. 小姚同学从小就有一个航天梦，他认真学习物理，了解我国天文成就，请回答下列有关问题： （1）2020年7月23日，我国首次火星探测任务“天问一号”探测器成功发射，天问一号的发射速度为v，以下说法正确的是（ ） A. 11.2km/s<v<16.7km/s B. v>16.7km/s C. 7.9km/s<v<11.2km/s D. v<7.9km/s （2）与嫦娥一号、二号月球探测器不同，嫦娥三号是一次性进入距月球表面100km高的圆轨道I（不计地球对探测器的影响），运行一段时间后再次变轨，从100km的环月圆轨道I，降低到距月球15km的近月点B、距月球100km的远月点A的椭圆轨道II，如下图所示，为下一步月面软着陆做准备：关于嫦娥三号探测器下列说法正确的是（ ） A. 探测器在轨道II经过A点的速度大于经过B点的速度 B. 探测器从轨道I变轨到轨道II，应在A点减速 C. 探测器沿轨道I运动过程中，探测器中的科考仪器对其支持面有压力 D. 探测器在轨道II经过A点时的加速度小于在轨道I经过A点时的加速度 （3）在月球上观测到环绕地球的卫星如下图所示，已知a、b、c三颗卫星均做圆周运动，三颗卫星的轨道半径关系为，则卫星c的加速度________卫星b的加速度，卫星a的线速度大小________卫星b的线速度大小。（均选涂：A．大于B．等于C．小于） （4）关于行星运动定律和万有引力定律的建立过程，下列说法正确的是（ ）（多选题） A. 先有关于行星轨道的定律，后有关于行星周期的定律 B. 第谷通过严密的数学运算，得出了行星的运动规律 C. 牛顿通过比较月球和近地卫星的向心加速度，对万有引力定律进行了“月-地检验” D. 卡文迪什通过对几个铅球之间万有引力的测量，得出了引力常量的数值 三、阻力的挽歌 3. 生活中的阻力往往不可忽略，小姚同学利用实验探究阻力对运动的影响。 （1）对运动的研究用DIS的光电门或位移传感器等器材，如图所示是“用DIS测定瞬时速度”的实验装置，小姚同学探究阻力作用时选择了一个比较光滑的斜面，当小车从高处滑下时，挡光片完整通过光电门传感器，设此时小车通过光电门传感器真实的瞬时速度值为，测得的瞬时速度值为，小姚同学假定斜面光滑，结合其他数据计算出的瞬时速度值大小为，换用更短的挡光片测得的速度，则，，，从小到大可能的排列顺序有____种，请写出其中的一种：________。 （2）小姚同学想要研究流体的阻力对物体运动的影响。在查询了有关资料后发现，球体在流体（空气、水等）中运动时所受粘滞阻力大小符合规律（此粘滞阻力不含浮力），其中是该种流体的粘滞阻力系数，A是球的截面积，v是球运动的速度。小姚同学将一个球从25m高处由静止释放，其正下方有一个深为2m的水池。该同学利用高速摄像机与运动识别软件发现球在空气中和水中均经历了一小段匀速直线运动。已知球的密度为水的密度为 ①球在空气中由静止释放直至匀速的过程中，做：________。 ②测量结果显示，球在空气中匀速运动的速度，在水中匀速运动的速度，请求出空气和水这两种流体的粘滞阻力系数之比________； ③ 请在方框内定性画出小球整个运动过程的图线________。 （3）在“验证动量守恒定律”这一实验时，小姚同学利用气垫导轨进行实验。 ①甲图两滑块分别装有弹性圈，乙图两滑块分别装有尼龙搭扣，若要求碰撞动能损失最小则应选下图中的________。（填“甲”或“乙”） ②小姚同学实验中选取滑块1的质量，与质量为静止的滑块2相碰，由实验测得它们在碰撞前后的图像如图，由此得出结论在此过程中总动量________（选填“是”“不是”）守恒的。使用气垫导轨的目的是________。 ③动量的公式为p=mv，动能的公式为E，二者均含有矢量，但动量是矢量，动能是标量，原因是________。 四、跳台滑雪 4. 跳台滑雪是冬奥会最具观赏性的项目之一。如图乙所示为简化的跳台滑雪的雪道示意图，比赛运动员从圆弧助滑道的最高点A处由静止滑下后，从滑道B处恰好沿水平方向飞出，在着陆坡BC上的P处着陆。在飞行过程中，运动员与BC间距离最大处记为D处（图中未画出）。将运动员和滑雪板整体看成质点，不计空气阻力，BC与水平方向的夹角为。 （1）运动员经过D处时的（　　） A. 速度等于零 B. 加速度等于零 C. 速度与水平面的夹角为 D. 加速度与BC的夹角为 （2）可以表示运动员从B到P过程的竖直方向分速度v与重力势能Ep之间关系的是（　　） A. B. C. D. （3）网上查询可推知圆弧滑道AB所对的圆心角为53°（圆心位于B点正上方），AB间高度差h＝24 m，坡BC倾角＝37°。一位比赛运动员的质量m＝60 kg（包含所有装备的总质量），着陆点P到B的距离s＝73.5 m，已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，，试求： ①运动员从B到P的运动时间及从B水平飞出的速度大小； ②运动员在飞离B点前瞬间对轨道的压力； ③运动员落到坡上P点前瞬间的重力功率。 （4）如图丙所示，在倾角为37º跳台底端正上方的O点，一个站着的家长将一小雪球以速度v0=3m/s水平抛出，与此同时一个孩子从距离底部长L=1.82m从静止开始下滑，经过一段时间后小雪球恰好能以垂直斜面的方向击中小孩（小雪球和小孩均可视为质点，重力加速度g=10m/s2，sin37º=0.6，cos37º=0.8），求： ①抛出点O离斜面底端的高度； ②小孩与跳台间的动摩擦因数μ。 （5）另一个简化的模型如下图所示，其中MN为助滑区，水平部分NP为起跳台，MN与NP间平滑连接。可视为质点的运动员从M点由静止自由滑下，落在足够长的着陆坡上的Q点，着陆坡的倾角为37°。运动过程中忽略摩擦和空气阻力，g取，，。 ①M到Q的过程中，运动员的速度大小为v、加速度大小为a，下列图或图正确的是（ ） ②若起跳速度提高到，则运动员落到着陆坡时的速度与坡道的夹角将______（选填“增大”、“减小”或“不变”） 五、能量的转化与损耗 5. 更多的转化能量，减少能量的损耗是发展物理科学的一大目的，这需要对能量的损耗和转化展开研究： （1）如图（i）所示，竖直平面内一弯曲固定轨道上，串有一可沿轨道自由滑动的小球，质量为m，轨道AB段平直并在左端固定有一轻质弹簧。轨道上FG段粗糙，其余各处均光滑，中间部分为一半径为R的圆环，环心O与A、B、E等高，C、D分别为圆环上的最低点和最高点。现推动小球压缩弹簧至A点后静止释放，小球在B点离开弹簧后沿轨道继续滑行，途经C、D、E、F后冲上粗糙的FG段轨道，小球通过D点时对轨道恰无压力，且小球恰能返回到E点。取AB所在高度为零，重力加速度为g，不计空气阻力，图（ii）的柱状图表示小球从A点释放时的弹性势能E弹、重力势能Ep与动能Ek的大小关系，试在图（iii）中继续画出小球第一次经过B、C、D点和第三次经过C点时的能量关系图。 （2）如图，在地面上方的竖直平面内放置一杆状轨道，AB为粗糙的长直轨道，长为L=10m，与水平方向的夹角为，BCD、DEF均为半径为的光滑圆弧形轨道，AB与BCD相切于B点，B点离地高度为h=3m，O1、O2两圆心等高，C为圆弧形轨道的最低点，E为最高点。一质量为m=0.2kg的小环套在AB上，自P点由静止释放，经t=2s运动到B点的速度大小为v=6m/s。sin37°=0.6，cos37°=0.8，g取10m/s2，以地面为零势能面。此后多次改变小环在直杆上释放点的位置 ①求小环落地时机械能的取值范围 ②若小环在AB杆上某一区域由静止释放时小环不会落到地面上，求最终稳定后小环的机械能 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $