精品解析：上海市莘庄中学2025-2026学年高一下学期期末物理试卷

2025-2026学年上海市闵行区莘庄中学高一（下）期末物理试卷 一、单选题：本大题共8小题，共24分。 1. 做曲线运动的物体,在运动过程中一定变化的是 A. 速率 B. 速度 C. 速度的变化率 D. 合外力 2. 在平坦的垒球运动场上，击球手挥动球棒将垒球水平击出，垒球飞行一段时间后落地．若不计空气阻力，则（　　） A. 垒球落地时瞬时速度的大小仅由初速度决定 B. 垒球落地时瞬时速度的方向仅由击球点离地面的高度决定 C. 垒球在空中运动的水平位移仅由初速度决定 D. 垒球在空中运动的时间仅由击球点离地面的高度决定 3. 如图所示的皮带传动装置，主动轮上两轮的半径分别为3r和r，从动轮的半径为2r，A、B、C分别为轮缘上的三点，设皮带不打滑，则以下比例正确的是（ ） A. A、C两点的角速度之比：：2 B. B、C两点的线速度大小之比：：2 C. A、B两点的加速度之比：：1 D. A、C两点的加速度之比：：1 4. 地球和哈雷彗星绕太阳运行的轨迹如图所示，彗星从a运行到b、从c运行到d的过程中，与太阳连线扫过的面积分别为和，且。彗星在近日点与太阳中心的距离约为地球公转轨道半径的0.6倍，则彗星（　　） A. 在近日点的速度小于地球的速度 B. 从b运行到c的过程中动能先增大后减小 C. 从a运行到b的时间大于从c运行到d的时间 D. 在近日点加速度约为地球的加速度的0.36倍 5. 一滑块在水平地面上沿直线滑行，t=0时其速度为1 m/s．从此刻开始滑块运动方向上再施加一水平面作用F，力F和滑块的速度v随时间的变化规律分别如图a和图b所示．设在第1秒内、第2秒内、第3秒内力F对滑块做的功分别为则以下关系正确的是( ) A. B. C. D. 6. a、b、c三球自同一高度以相同速率抛出，a球竖直上抛，b球水平抛出,c球竖直下抛．设三球落地的速率分别为va、vb、vc则（　　） A. va>vb>vc B. va=vb>vc C. va>vb=vc D. va=vb=vc 7. 如图为静电除尘示意图，m、n 为金属管内两点。在 P、Q 两点加高电压时，金属管内空气电离。电离出来的电子在电场力的作用下，遇到烟气中的煤粉，使煤粉带负电，导致煤粉被吸附到管壁上，排出的烟就清洁了。就此示意图，下列说法正确的是（　　） A. Q 接电源的正极，且电场强度Em＝En B. Q 接电源的正极，且电场强度 Em＞En C. P 接电源的正极，且电场强度 Em＝En D. P 接电源的正极，且电场强度 Em＞En 8. 如图所示，沿平直铁路线有间距相等的三座铁塔A、B和C。假想有一列车沿AC方向以接近光速行驶，当铁塔B发出一个闪光，列车上的观测者测得A、C两铁塔被照亮的顺序是（　　） A. 同时被照亮 B. A先被照亮 C. C先被照亮 D. 无法判断 二、多选题：本大题共5小题，共20分。 9. 两个半径、材料完全相同的金属小球，所带电荷量之比为，间距为r且远大于小球半径，两球可视为点电荷，把两球相互接触后再放回原来的位置上，则此时的库仑力大小与原来库仑力大小之比可能是（ ） A. B. C. D. 10. 一带电粒子从电场中的A点运动到B点，轨迹如图中虚线所示。不计粒子所受重力，则（ ） A. 粒子带正电荷 B. 粒子的加速度逐渐减小 C. 粒子在A点的速度大于在B点的速度 D. 粒子的初速度不为零 11. 一轻质弹簧，固定于天花板上的O点处，原长为L，如图所示，一个质量为m的物块从A点竖直向上抛出，以速度v与弹簧在B点相接触，然后向上压缩弹簧，到C点时物块速度为零，在此过程中无机械能损失，则下列说法正确的是（　　） A. 由A到C的过程中，动能和重力势能之和保持不变 B. 由B到C的过程中，弹性势能和动能之和逐渐减小 C. 由A到C的过程中，物块m的机械能守恒 D. 由B到C的过程中，物块与弹簧组成的系统机械能守恒 12. 如图甲所示，倾角为的斜面足够长，质量为m的物块受沿斜面向上的拉力F作用，静止在斜面中点O处，现改变拉力F的大小（方向始终沿斜面向上），物块由静止开始沿斜面向下运动，运动过程中物块的机械能E随离开O点的位移变化关系如图乙所示，其中过程的图线为曲线，过程的图线为直线，物块与斜面间动摩擦因数为。物块从开始运动到位移为的过程中（ ） A. 过程物块的加速度在不断变大 B. 物块减少的机械能小于减少的重力势能 C. 物块减少的机械能等于物块克服摩擦力做的功 D. 物块减少的机械能等于物块克服合力做的功 13. 为登月探测月球，上海航天局研制了“月球车”。某探究性学习小组对“月球车”的性能进行研究。他们让“月球车”在水平地面上由静止开始运动，并将“月球车”运动的全过程记录下来，通过数据处理得到如图所示的v－t图像，已知0~t1段为过原点的倾斜直线；t1~10s内“月球车”牵引力的功率保持不变，且P＝1.2kW；7~10s段为平行于横轴的直线；在10s末停止遥控，让“月球车”自由滑行，整个过程中“月球车”受到的阻力大小不变。下列说法正确的是（　　） A. 月球车受到的阻力为200N B. 月球车的质量为100kg C. 月球车在t1~7s内运动的路程为24.75m D. 全过程牵引力对月球车做的总功为1.11×104J 三、填空题：本大题共3小题，共20分。 14. __________ 通过扭秤实验测得了万有引力常量G；试根据公式，用基本单位表示万有引力常量G的单位：__________ 。 15. 一个质量为的物体做初速度为零的匀加速直线运动，其位移x与时间t的关系是（单位：），则该物体运动到3s末时，物体所受合外力的瞬时功率是____________  W，前4s合外力的平均功率是______  W。 16. 已知：重力势能实际上是万有引力势能在地面附近的近似表达式，其更精确的表达式应为，式中的G为万有引力常量，M为地球质量，m为物体的质量，r为物体到地心的距离，并以无限远处的引力势能为零势能面。现有一质量为m的地球卫星，在离地面高度为h处绕地球做匀速圆周运动。已知地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，地球质量未知，卫星做匀速圆周运动的动能为 __________；若要使卫星能依靠惯性飞离地球（飞到引力势能为零的地方），则卫星在该位置的初速度应不低于 __________。（以无穷远处为零势能面，答案均用题干字母表示） 四、实验题：本大题共2小题，共15分。 17. 为探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系。某实验小组通过如图甲所示装置进行实验。质量为m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。力传感器通过细绳连接滑块，用来测量向心力F的大小。滑块上固定一宽度为d的遮光片，光电门可以记录遮光片通过的时间，测得旋转半径为r。滑块随杆做匀速圆周运动，每经过光电门一次，通过力传感器和光电门就同时获得一组向心力F和角速度ω的数据。 （1）为了探究向心力与角速度的关系，需要控制滑块质量m和_________保持不变，某次旋转过程中遮光片经过光电门时的遮光时间为Δt，则角速度ω= ________。 （2）以F为纵坐标，以为横坐标，可在坐标纸中作一条如图乙所示直线，试分析图线不过坐标原点的原因是________。 18. 如图为“验证机械能守恒定律”的实验装置，本装置中，光电门传感器固定在摆锤上。A、B是固定在不同位置的两个挡光片，以最低点C作为零势能点。 （1）已知挡光片宽度为d，摆锤通过某个挡光片的挡光时间为，则摆锤经过挡光片时的速度大小为________； （2）已知A、B两个挡光片与最低点C的高度差分别为，实验测得摆锤经过A、B时的速度分别为、，重力加速度为g。为了证明摆锤在A、B两点的机械能相等，需要得到的关系式是________（用给定的符号表示） （3）以摆锤所在位置到最低点的高度h为横坐标，摆锤速度为v，以为纵坐标。若摆动过程中机械能守恒，作出的图线应是图中的________。 A． B． C． D． 五、计算题：本大题共2小题，共21分。 19. 如图所示，将一质量为m的带电小球A用长为l的绝缘细线系在O点。在O点的正下方用绝缘柄固定一带电小球（两球均可看成点电荷）。当细线与竖直方向夹角为时，球A静止，此时A、B两球处于同一高度。已知B球带正电，带电量为，静电力常量为k，重力加速度为g。 （1）判断A球的电性，并画出其受力示意图； （2）求A球所带电量； （3）若支持B球的绝缘柄漏电，B球电荷量逐渐减小，那么该过程中细线的拉力如何变化？请说明原因。 20. 下图是某公园设计的一种惊险刺激的娱乐设施的简化图，除倾斜轨道AB段粗糙外，娱乐设施的其余轨道均光滑。根据设计要求，在竖直圆形轨道最高点安装一个压力传感器，测试挑战者对轨道的压力，并通过计算机显示出来。一质量m=60kg的挑战者由静止沿倾斜轨道滑下，然后无机械能损失地经水平轨道进入竖直圆形轨道，测得挑战者到达圆形轨道最高点时刚好对轨道无压力，离开圆形轨道后继续在水平直轨道上运动到D点，之后挑战越过壕沟。已知挑战者与倾斜轨道间的动摩擦因数，图中，R=0.32m，h=1.25m，s=1.50m，，重力加速度g=10m/s2。 （1）通过计算判断挑战者能否越过壕沟； （2）求挑战者在倾斜轨道上滑行的距离。（计算结果保留三位有效数字） 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025-2026学年上海市闵行区莘庄中学高一（下）期末物理试卷 一、单选题：本大题共8小题，共24分。 1. 做曲线运动的物体,在运动过程中一定变化的是 A. 速率 B. 速度 C. 速度的变化率 D. 合外力 【答案】B 【解析】 【详解】A.匀速圆周运动是曲线运动，它的速度大小是不变的，即速率是不变的，故A错误； B.物体既然做曲线运动，那么它的速度方向肯定是不断变化的，所以速度一定在变化，故B正确； C.做曲线运动的物体可能受恒力作用，如平抛运动，但其加速度为重力加速度，保持不变，故C错误； D.只要力和速度方向不在同一直线上物体即可以做曲线运动，故合外力可以不变，如平抛运动，故D错误； 2. 在平坦的垒球运动场上，击球手挥动球棒将垒球水平击出，垒球飞行一段时间后落地．若不计空气阻力，则（　　） A. 垒球落地时瞬时速度的大小仅由初速度决定 B. 垒球落地时瞬时速度的方向仅由击球点离地面的高度决定 C. 垒球在空中运动的水平位移仅由初速度决定 D. 垒球在空中运动的时间仅由击球点离地面的高度决定 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】A．垒球做平抛运动，落地时的瞬时速度的大小为 解得 所以垒球落地时瞬时速度的大小即与初速度有关，也与高度有关， A错误； B．垒球落地时瞬时速度的方向 时间 解得 所以 所以垒球落地时瞬时速度的方向与击球点离地面的高度和球的初速度都有关， B错误； C．垒球在空中运动的水平位移 所以垒球在空中运动的水平位移与击球点离地面的高度和球的初速度都有关，C错误； D．垒球在空中运动的时间 解得 所以垒球在空中运动的时间仅由击球点离地面的高度决定，D正确。 故选D。 3. 如图所示的皮带传动装置，主动轮上两轮的半径分别为3r和r，从动轮的半径为2r，A、B、C分别为轮缘上的三点，设皮带不打滑，则以下比例正确的是（ ） A. A、C两点的角速度之比：：2 B. B、C两点的线速度大小之比：：2 C. A、B两点的加速度之比：：1 D. A、C两点的加速度之比：：1 【答案】D 【解析】 【详解】AB．主动轮上，两点同轴，故；皮带不打滑，故。由线速度与角速度的关系，结合三点到各自转轴的距离，可得三点线速度大小之比 三点角速度之比为，故AB错误； CD．由向心加速度公式，可得三点向心加速度大小之比，故C错误，D正确。 故选D。 4. 地球和哈雷彗星绕太阳运行的轨迹如图所示，彗星从a运行到b、从c运行到d的过程中，与太阳连线扫过的面积分别为和，且。彗星在近日点与太阳中心的距离约为地球公转轨道半径的0.6倍，则彗星（　　） A. 在近日点的速度小于地球的速度 B. 从b运行到c的过程中动能先增大后减小 C. 从a运行到b的时间大于从c运行到d的时间 D. 在近日点加速度约为地球的加速度的0.36倍 【答案】C 【解析】 【详解】A．地球绕太阳做匀速圆周运动，万有引力提供向心力 过近日点做一个以太阳为圆心的圆形轨道，卫星在该圆形轨道上的速度比彗星在椭圆轨道上近日点速度小，而比地球公转的速度大，因此哈雷彗星在近日点的速度大于地球绕太阳的公转速度，A错误； B．从b运行到c的过程中万有引力与速度方向夹角一直为钝角，哈雷彗星速度一直减小，因此动能一直减小，B错误； C．根据开普勒第二定律可知哈雷彗星绕太阳经过相同的时间扫过的面积相同，根据可知从a运行到b的时间大于从c运行到d的时间，C正确； D．万有引力提供加速度 则哈雷彗星的加速度与地球的加速度比值为 D错误。 故选C。 5. 一滑块在水平地面上沿直线滑行，t=0时其速度为1 m/s．从此刻开始滑块运动方向上再施加一水平面作用F，力F和滑块的速度v随时间的变化规律分别如图a和图b所示．设在第1秒内、第2秒内、第3秒内力F对滑块做的功分别为则以下关系正确的是( ) A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】试题分析：根据功的公式W=FL可知，知道F的大小，再求得各自时间段内物体的位移即可求得力F做功的多少． 解：由速度图象可知，第1s、2s、3s内的位移分别为0.5m、0.5m、1m，由F﹣t图象及功的公式w=Fscosθ可求知：W1=0.5J，W2=1.5J，W3=2J．故本题中ACD错，B正确． 故选B． 6. a、b、c三球自同一高度以相同速率抛出，a球竖直上抛，b球水平抛出,c球竖直下抛．设三球落地的速率分别为va、vb、vc则（　　） A. va>vb>vc B. va=vb>vc C. va>vb=vc D. va=vb=vc 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】由于三个球的高度相同，抛出时的速率也相同，最后又落到了同一个水平面上，在球的运动的过程中，机械能都守恒，根据机械能守恒可知，三个球的落地时的速度的大小都相同，ABC错误，D正确。 故选D。 考点：机械能守恒定律。 7. 如图为静电除尘示意图，m、n 为金属管内两点。在 P、Q 两点加高电压时，金属管内空气电离。电离出来的电子在电场力的作用下，遇到烟气中的煤粉，使煤粉带负电，导致煤粉被吸附到管壁上，排出的烟就清洁了。就此示意图，下列说法正确的是（　　） A. Q 接电源的正极，且电场强度Em＝En B. Q 接电源的正极，且电场强度 Em＞En C. P 接电源的正极，且电场强度 Em＝En D. P 接电源的正极，且电场强度 Em＞En 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】管内接通静电高压时，管内存在强电场，它使空气电离而产生电子和正离子。电子在电场力的作用下，向正极移动时，碰到烟尘微粒使它带负电。所以金属管Q应接高压电源的正极，金属丝P接负极。构成类似于点电荷的辐向电场，所以越靠近金属丝，电场强度越强，故B正确，ACD错误。 故选B。 8. 如图所示，沿平直铁路线有间距相等的三座铁塔A、B和C。假想有一列车沿AC方向以接近光速行驶，当铁塔B发出一个闪光，列车上的观测者测得A、C两铁塔被照亮的顺序是（　　） A. 同时被照亮 B. A先被照亮 C. C先被照亮 D. 无法判断 【答案】C 【解析】 【详解】列车上的观察者看到的是由B出发后经过A和C反射的光，由于列车在这段时间内向C运动靠近C，而远离A，所以C的反射光先到达列车上的观察者，看到C先被照亮。 故选C。 二、多选题：本大题共5小题，共20分。 9. 两个半径、材料完全相同的金属小球，所带电荷量之比为，间距为r且远大于小球半径，两球可视为点电荷，把两球相互接触后再放回原来的位置上，则此时的库仑力大小与原来库仑力大小之比可能是（ ） A. B. C. D. 【答案】BC 【解析】 【详解】两个金属小球所带电荷量之比为，设 ， ，则有 当两相同金属小球带同种电荷时，两者相互接触后再放回原来的位置上，它们的电荷量变为， 所以库仑力是 此时的库仑力与原来库仑力之比： 当两相同金属小球带异种电荷时，两者相互接触后再放回原来的位置上，它们的电荷量是先中和后平分，它们的电荷量变为 ， 所以库仑力是： 此时的库仑力与原来库仑力之比：，故AD错误、BC正确。 故选BC。 10. 一带电粒子从电场中的A点运动到B点，轨迹如图中虚线所示。不计粒子所受重力，则（ ） A. 粒子带正电荷 B. 粒子的加速度逐渐减小 C. 粒子在A点的速度大于在B点的速度 D. 粒子的初速度不为零 【答案】BCD 【解析】 【详解】A．由粒子的运动轨迹弯曲方向可知，带电粒子受电场力的方向大致斜向左下方，与电场强度方向相反，故粒子带负电，故A错误； B．电场中A点电场线更密集，则电场强度大，电场力大，故加速度大，所以粒子的加速度一直减小，故B正确； C．由于带电粒子是从A点到B点，带电粒子受电场力的方向大致斜向左下方，故电场力做负功，带电粒子的电势能增大，动能减小，粒子在A点的速度大于在B点的速度，故C正确； D．粒子做曲线运动，所以初速度不为零．故D正确。 故选BCD。 11. 一轻质弹簧，固定于天花板上的O点处，原长为L，如图所示，一个质量为m的物块从A点竖直向上抛出，以速度v与弹簧在B点相接触，然后向上压缩弹簧，到C点时物块速度为零，在此过程中无机械能损失，则下列说法正确的是（　　） A. 由A到C的过程中，动能和重力势能之和保持不变 B. 由B到C的过程中，弹性势能和动能之和逐渐减小 C. 由A到C的过程中，物块m的机械能守恒 D. 由B到C的过程中，物块与弹簧组成的系统机械能守恒 【答案】BD 【解析】 【详解】AC．由A到C的过程中，由于有弹力做负功，因此物体的机械能减小，动能和重力势能之和减小，AC错误； BD．从B到C的过程中，物块与弹簧组成的系统的机械能不变，物体的重力势能增大，因此系统的弹性势能和动能之和减小，BD正确。 故选BD。 12. 如图甲所示，倾角为的斜面足够长，质量为m的物块受沿斜面向上的拉力F作用，静止在斜面中点O处，现改变拉力F的大小（方向始终沿斜面向上），物块由静止开始沿斜面向下运动，运动过程中物块的机械能E随离开O点的位移变化关系如图乙所示，其中过程的图线为曲线，过程的图线为直线，物块与斜面间动摩擦因数为。物块从开始运动到位移为的过程中（ ） A. 过程物块的加速度在不断变大 B. 物块减少的机械能小于减少的重力势能 C. 物块减少的机械能等于物块克服摩擦力做的功 D. 物块减少的机械能等于物块克服合力做的功 【答案】AB 【解析】 【详解】A．滑动摩擦力为 其大小不变。图乙中至过程图线斜率的绝对值逐渐减小，说明逐渐减小，因此逐渐减小。沿斜面向下列牛顿第二定律， 所以不断增大，故A正确； BCD．设重力、拉力和摩擦力在至过程做的功分别为、和。由功能关系有，拉力和摩擦力均做负功。由动能定理有 因此 机械能的减少量小于重力势能的减少量；机械能的减少量等于克服拉力和摩擦力做功之和，不等于仅克服摩擦力做的功。合力对物块做功等于，而机械能减少量为，二者不相等，故B正确，CD错误。 故选AB。 13. 为登月探测月球，上海航天局研制了“月球车”。某探究性学习小组对“月球车”的性能进行研究。他们让“月球车”在水平地面上由静止开始运动，并将“月球车”运动的全过程记录下来，通过数据处理得到如图所示的v－t图像，已知0~t1段为过原点的倾斜直线；t1~10s内“月球车”牵引力的功率保持不变，且P＝1.2kW；7~10s段为平行于横轴的直线；在10s末停止遥控，让“月球车”自由滑行，整个过程中“月球车”受到的阻力大小不变。下列说法正确的是（　　） A. 月球车受到的阻力为200N B. 月球车的质量为100kg C. 月球车在t1~7s内运动的路程为24.75m D. 全过程牵引力对月球车做的总功为1.11×104J 【答案】ABD 【解析】 【详解】AB．在10 s末撤去牵引力后，“月球车”只在阻力f作用下做匀减速运动，由图象可知，加速度大小 由牛顿第二定律得，其阻力 f=ma 7～10 s内“月球车”匀速运动，设牵引力为F，则 F=f 则 P=Fv1=f v1 解得 f=200N 故AB正确； C．“月球车”的加速运动过程可分为：0～t1时间内的匀加速运动、t1～7 s时间内的变加速运动两个阶段。t1时功率为P=1.2kW，速度为v2=3m/s，此时牵引力为 由牛顿第二定律 F1﹣f=ma1 解得0～t1时间内的加速度大小为 a1=2m/s2 匀加速运动的时间 t1==1.5s 匀加速运动的位移 0﹣7s内，由动能定理得 F1s1+P（7﹣t1）﹣fs=mv12 解得“月球车”在加速运动过程中的总位移 s=28.5m 月球车在t1~7s内运动的路程为 故C错误； D．在0～1.5 s内，牵引力做功 W1=F1s1=400×2.25J=900J 在1.5～10 s内，牵引力做功 W2=Pt=1200×8.5J=10200J 10s后，停止遥控，牵引力做功为零，全过程牵引力对月球车做的总功为 W=W1+W2=11100J 故D正确。 故选ABD。 三、填空题：本大题共3小题，共20分。 14. __________ 通过扭秤实验测得了万有引力常量G；试根据公式，用基本单位表示万有引力常量G的单位：__________ 。 【答案】 ①. 卡文迪什 ②. 【解析】 【详解】[1]卡文迪什通过扭秤实验测得了万有引力常量G [2]根据万有引力公式，得 用基本单位表示万有引力常量G的单位为 15. 一个质量为的物体做初速度为零的匀加速直线运动，其位移x与时间t的关系是（单位：），则该物体运动到3s末时，物体所受合外力的瞬时功率是____________  W，前4s合外力的平均功率是______  W。 【答案】 ①. 1.5 ②. 1 【解析】 【详解】[1]将与匀加速位移公式对比 可得，解得加速度 根据牛顿第二定律 代入已知质量与加速度，解得合外力 ，在3s末的速度为 所以物体所受合外力的瞬时功率 解得 [2]将已知时间代入位移关系式，可得4秒内位移 由功的公式，代入合外力与位移，合外力做功 由平均功率公式，代入总功与已知运动时间，平均功率 16. 已知：重力势能实际上是万有引力势能在地面附近的近似表达式，其更精确的表达式应为，式中的G为万有引力常量，M为地球质量，m为物体的质量，r为物体到地心的距离，并以无限远处的引力势能为零势能面。现有一质量为m的地球卫星，在离地面高度为h处绕地球做匀速圆周运动。已知地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，地球质量未知，卫星做匀速圆周运动的动能为 __________；若要使卫星能依靠惯性飞离地球（飞到引力势能为零的地方），则卫星在该位置的初速度应不低于 __________。（以无穷远处为零势能面，答案均用题干字母表示） 【答案】 ①. ②. 【解析】 【详解】[1]在地球表面，物体的重力与地球对物体的万有引力大小相等，即 可得黄金代换式 卫星距离地面高度为h，则卫星做圆周运动的轨道到地心的距离 地球对卫星的万有引力提供卫星匀速圆周运动所需向心力，有 结合动能 可得卫星做匀速圆周运动的动能  [2]题目规定无穷远处引力势能为零，引力势能表达式为，卫星初始位置总机械能等于动能与引力势能之和，即 若卫星仅依靠惯性恰好飞到引力势能为零的无穷远处，此时卫星末动能与末引力势能均为0，全过程只有万有引力做功，系统机械能守恒，有 可得卫星飞离地球所需的最小初速度 四、实验题：本大题共2小题，共15分。 17. 为探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系。某实验小组通过如图甲所示装置进行实验。质量为m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。力传感器通过细绳连接滑块，用来测量向心力F的大小。滑块上固定一宽度为d的遮光片，光电门可以记录遮光片通过的时间，测得旋转半径为r。滑块随杆做匀速圆周运动，每经过光电门一次，通过力传感器和光电门就同时获得一组向心力F和角速度ω的数据。 （1）为了探究向心力与角速度的关系，需要控制滑块质量m和_________保持不变，某次旋转过程中遮光片经过光电门时的遮光时间为Δt，则角速度ω= ________。 （2）以F为纵坐标，以为横坐标，可在坐标纸中作一条如图乙所示直线，试分析图线不过坐标原点的原因是________。 【答案】 ①. 旋转的半径r ②. ③. 滑块受到摩擦力 【解析】 【详解】（1）[1]根据控制变量法，为了探究向心力与角速度的关系，需要控制滑块质量和旋转的半径不变。 [2]物体转动的线速度为 其中 v = ωr 则 （2）[3]图线不过坐标原点的原因是：滑块和水平杆之间有摩擦力，开始一段时间，摩擦力提供向心力，当摩擦力达到最大值后，才存在绳子拉力。 18. 如图为“验证机械能守恒定律”的实验装置，本装置中，光电门传感器固定在摆锤上。A、B是固定在不同位置的两个挡光片，以最低点C作为零势能点。 （1）已知挡光片宽度为d，摆锤通过某个挡光片的挡光时间为，则摆锤经过挡光片时的速度大小为________； （2）已知A、B两个挡光片与最低点C的高度差分别为，实验测得摆锤经过A、B时的速度分别为、，重力加速度为g。为了证明摆锤在A、B两点的机械能相等，需要得到的关系式是________（用给定的符号表示） （3）以摆锤所在位置到最低点的高度h为横坐标，摆锤速度为v，以为纵坐标。若摆动过程中机械能守恒，作出的图线应是图中的________。 A． B． C． D． 【答案】 ①. ②. ③. B 【解析】 【详解】（1）[1]根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度可得，摆锤经过挡光片时的速度大小为 （2）[2]根据题意，取C点为零势能面，若A、B两点的机械能相等，则有 即为了证明摆锤在A、B两点的机械能相等，需要得到的关系式是 （3）[3]根据题意，设摆锤初状态的机械能为，若摆动过程中机械能守恒，则有 整理可得 可知与的函数关系式所对应的图线应为斜率为负的直线。 故选B。 五、计算题：本大题共2小题，共21分。 19. 如图所示，将一质量为m的带电小球A用长为l的绝缘细线系在O点。在O点的正下方用绝缘柄固定一带电小球（两球均可看成点电荷）。当细线与竖直方向夹角为时，球A静止，此时A、B两球处于同一高度。已知B球带正电，带电量为，静电力常量为k，重力加速度为g。 （1）判断A球的电性，并画出其受力示意图； （2）求A球所带电量； （3）若支持B球的绝缘柄漏电，B球电荷量逐渐减小，那么该过程中细线的拉力如何变化？请说明原因。 【答案】（1）A带正电， （2） （3）拉力不变，在B球带电量逐渐减少的过程中，OA、OB、G均不变，则线的拉力不变 【解析】 【小问1详解】 小球A受重力、绳子的拉力和B球的斥力，故A带正电； 受力情况如图所示： 【小问2详解】 根据平衡可知，A球受到水平向左的库仑力为 根据库仑定律得： 解得 【小问3详解】 以小球A为研究对象，球受到重力G，B的斥力和线的拉力三个力作用，作出受力图，如图： 作出、的合力F，则由平衡条件得 根据力的三角形与几何三角形相似得 解得 在B球带电量逐渐减少的过程中，OA、OB、G均不变，则线的拉力不变。 20. 下图是某公园设计的一种惊险刺激的娱乐设施的简化图，除倾斜轨道AB段粗糙外，娱乐设施的其余轨道均光滑。根据设计要求，在竖直圆形轨道最高点安装一个压力传感器，测试挑战者对轨道的压力，并通过计算机显示出来。一质量m=60kg的挑战者由静止沿倾斜轨道滑下，然后无机械能损失地经水平轨道进入竖直圆形轨道，测得挑战者到达圆形轨道最高点时刚好对轨道无压力，离开圆形轨道后继续在水平直轨道上运动到D点，之后挑战越过壕沟。已知挑战者与倾斜轨道间的动摩擦因数，图中，R=0.32m，h=1.25m，s=1.50m，，重力加速度g=10m/s2。 （1）通过计算判断挑战者能否越过壕沟； （2）求挑战者在倾斜轨道上滑行的距离。（计算结果保留三位有效数字） 【答案】（1）挑战者能越过壕沟；（2）1.54m 【解析】 【详解】（1）挑战者到达圆形轨道最高点时刚好对轨道无压力，在圆形轨道最高点有 从最高点到D点的过程，由机械能守恒定律可得 解得 从D点做平抛运动，下落高度h时，有 可得 所以挑战者能越过壕沟。 （2）挑战者由静止沿倾斜轨道下滑过程中，由动能定理得 解得挑战者在倾斜轨道上滑行的距离 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $