精品解析：湖南长沙市耀华高级中学2026-2027学年高二上学期开学物理试题

2026年下学期高二开学考试 物理 一、单选题（共6小题，共24分） 1. 我国的载人空间站，其轨道高度距地面约400km，可在轨运营10年以上，是中国空间科学和新技术研究实验的重要基地。设该空间站绕地球做匀速圆周运动，其运动周期为T，轨道半径为R，万有引力常量为G，地球半径为r，地球表面重力加速度为g。下列说法正确的是（ ） A. 地球的质量为 B. 空间站做圆周运动的加速度等于g C. 空间站的线速度大小为 D. 空间站的向心加速度为 2. “复兴号”动车组用多节车厢提供动力，从而达到提速的目的。总质量为的动车组在平直的轨道上行驶。该动车组有四节动力车厢，每节车厢发动机的额定功率均为，若动车组所受的阻力与其速率成正比（，为常量），动车组能达到的最大速度为。下列说法正确的是（　　） A. 动车组在匀加速启动过程中，牵引力恒定不变 B. 若四节动力车厢输出功率均为额定值，则动车组从静止开始做匀加速运动 C. 若四节动力车厢输出的总功率为，则动车组匀速行驶的速度为 D. 若四节动力车厢输出功率均为额定值，动车组从静止启动，经过时间达到最大速度，则这一过程中该动车组克服阻力做的功为 3. 如图所示是我国首个空间实验室“天宫一号”的发射及运行示意图。长征运载火箭将飞船送入近地点为A、远地点为B的椭圆轨道上，B点距离地面高度为h，地球的中心位于椭圆的一个焦点上，“天宫一号”飞行几周后变轨进入预定圆轨道。已知“天宫一号”在预定圆轨道上飞行n圈所用时间为t，引力常量为G，地球半径为R，则下列说法正确的是（　　） A. “天宫一号”在椭圆轨道的B点的加速度大于在预定圆轨道的B点的加速度 B. “天宫一号”从A点开始沿椭圆轨道向B点运行的过程中，动能先减小后增大 C. “天宫一号”沿椭圆轨道运行的周期大于沿预定圆轨道运行的周期 D. 由题中给出的信息可以计算出地球的质量M= 4. 如图所示，钢球从斜槽轨道末端以的水平速度飞出，经过时间t落在斜靠的挡板中点。若钢球以的速度水平飞出，则（ ） A. 下落时间仍为t B. 下落时间为2t C. 下落时间为 D. 落在挡板底端B点 5. 小华在湖边玩打水漂。扁平石子以10m/s斜向下入水。石子首次接触水面时，速度方向与水面的夹角为30°，接触瞬间水面对石子有支持力（忽略水的阻力）。已知石子首次触水瞬间在水平面内的运动可视为匀速圆周运动，圆周半径为0.5m，石子质量为0.1kg。下列说法正确的是（　　） A. 石子首次接触水面时，向心力大小约为15N B. 向心力由水面的支持力提供 C. 水面对石子的支持力方向指向该点圆周运动的圆心 D. 若石子速度增大为原来的2倍，同时半径减半，向心力变为原来的4倍 6. 如图所示，在竖直平面的xOy坐标系中，Oy竖直向上，Ox水平。设平面内存在沿x轴正方向的恒定风力。一物体从坐标原点沿Oy方向竖直向上抛出，初速度为，不计空气阻力，到达最高点的位置如图中M点所示。已知坐标格为正方形，坐标轴无单位，取，下列说法中正确的是（　　） A. 小球落回x轴时的位置坐标为（6，0） B. 小球落回x轴时的速度大小为 C. 风力大小是重力大小的2倍 D. 小球从O到M点的过程中，速度的最小值为 二、多选题（共4小题，共20分） 7. 如图所示，ab为竖直平面内的半圆环acb的水平直径，c为环上最低点，环半径为R．将一个小球从a点以初速度沿ab方向抛出，设重力加速度为g，不计空气阻力，则 A. 当小球的初速度时，掉到环上时的竖直分速度最大 B. 当小球的初速度时，将撞击到环上的圆弧ac段 C. 无论取何值，小球都不可能垂直撞击圆环 D. 当取适当值，小球可以垂直撞击圆环 8. 如图所示，长为1m的轻质细杆一端固定在水平转轴O上，另一端固定一个质量为1kg的小球（视为质点）。小球在竖直平面内绕转轴O做圆周运动，通过最高点的速度大小为。忽略空气阻力，重力加速度大小，下列说法正确的是（　　） A. 小球通过最高点时，对轻杆的作用力方向竖直向下，大小为6N B. 小球通过最高点时，速度越大，对轻杆的作用力越大 C. 若将轻杆换成等长的轻绳，小球从最高点以水平抛出，则抛出瞬间轻绳拉力为6N D. 若将轻杆换成等长的轻绳，小球从最高点以水平抛出，则经，轻绳再次拉直 9. 在遥远的太阳系边缘，有两颗孤独而坚定的星球——冥王星与卡戎（如图甲）。它们之间存在一种特殊的天文现象——潮汐相互锁定，这意味着卡戎绕冥王星公转一周的时间，恰好等于它自转一周的时间，也等于冥王星自转一周的时间。冥王星与卡戎可看成一个双星系统，它们绕着O点做匀速圆周运动（如图乙），已知冥王星与卡戎的质量之比约为8：1，半径之比约为2：1，在彼此绕行的过程中，忽略其他天体的影响，下列说法正确的是（　　） A. 在冥王星上，有半个球面始终观察不到卡戎 B. 冥王星与卡戎的第一宇宙速度之比约为2：1 C. 冥王星与卡戎的球心与O点的连线，在相等的时间内扫过的面积相等 D. 如果两星球球心之间的距离为冥王星半径的16倍，则 O 点到冥王星球心的距离等于冥王星半径的2倍 10. 如图所示，倾角为θ=30°的粗糙斜面固定在地面上，长为l、质量为m、粗细均匀、质量分布均匀的软绳置于斜面上，其上端与斜面顶端平齐，用细线将物块与软绳连接，物块由静止释放后向下运动，直到软绳刚好全部离开斜面（此时物块未到达地面），在此过程中（ ） A. 物块的机械能逐渐增加 B. 软绳重力势能共减少了mgl C. 物块减少的重力势能等于软绳克服摩擦力所做的功 D. 软绳减少的重力势能小于其增加的动能与克服摩擦力所做的功之和 三、实验题（共2小题，共16分） 11. 在“探究平抛运动的特点”实验中： （1）利用图1装置进行“探究平抛运动竖直分运动的特点”实验，用小锤击打弹性金属片，A球沿水平方向拋出，同时B球自由下落，重复实验数次，无论打击力大或小，仪器距离地面高或低，A、B两球总是同时落地，该实验表明平抛运动在竖直方向上是___________。（选填“匀速直线运动”或“自由落体运动”） （2）实验中，下列不正确的是（  ） A. 斜槽轨道要尽量光滑 B. 斜槽轨道末端要保持水平 C. 记录点应适当多一些，这样描绘出的轨迹能更好地反映真实运动 D. 在描绘小球运动的轨迹时，需要用平滑的曲线将所有的点连接起来 （3）在另一次实验中将白纸换成方格纸，每小格的边长，通过实验记录了小球在运动途中的三个位置，如图3所示，则该小球做平抛运动的初速度大小为___________。小球从抛出点运动到点经历的时间为___________s。（g取，结果保留到小数点后一位） 12. 某同学利用如图所示的向心力演示器探究小球做圆周运动的向心力F与质量m、运动半径r和角速度ω之间的关系．两个变速塔轮通过皮带连接，匀速转动手柄使长槽和短槽分别随两个变速轮塔匀速转动，槽内的小球随槽做匀速圆周运动，横臂的挡板对小球的压力提供向心力，小球对挡板的作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分标记显示出两个小球所受向心力的大小关系。已知挡板A、C到左、右塔轮中心的距离相等。 （1）本实验中用到的物理方法是（　　） A. 微元法 B. 等效替代法 C. 控制变量法 D. 理想实验法 （2）当皮带套在半径不同的变速塔轮轮盘上时，两轮盘边缘处的_____（填“线速度”或“角速度”）大小相同； （3）探究向心力的大小与圆周运动角速度的关系时，应选择两个质量相同的小球，分别放在挡板C与________（填“挡板A”或“挡板B”）处，同时选择半径________（填“相同”或“不同”）的两个塔轮。 四、解答题（共3小题，共40分） 13. 如图所示，斜坡倾角为，斜坡右侧有一道壕沟，摩托车骑手沿斜坡上升到坡顶。假设后轮到坡顶时，摩托车以大小为的速度沿斜坡方向飞出，摩托车后轮恰好落到壕沟对面平地的点，与水平面的夹角也为，重力加速度取，不计空气阻力。求： （1）摩托车飞出后继续上升的最大高度； （2）摩托车跨过壕沟需要的时间和的高度差。 14. 如图所示，一长为L=0.2 m的轻杆的一端固定在水平转轴O上，另一端固定一质量为m=0.2 kg的小球，轻杆随转轴在竖直平面内做圆周运动，A、B分别为圆周的最高点和最低点，C、D分别为水平直径的两端点，重力加速度g=10 m/s2。求： （1）小球通过最高点A时的最小速度的大小； （2）若小球做匀速圆周运动的线速度，求：小球运动到C点时，杆对小球的作用力FC的大小和方向； （3）若小球运动到A点时，杆对小球的作用力FA的大小为4 N，求小球到A点的角速度ω。 15. 如图所示，竖直平面内固定的圆弧轨道BCD和圆管轨道DE在D处平滑连接，O为圆弧圆心，半径均为，C点和E点分别是轨道的最低点和最高点，OB和OD连线与竖直直径的夹角分别为60°和37°，BF是与轨道共面的倾角为α（α未知）的直线，在该直线上某点A将一质量为的小球以某一初速度水平抛出，恰好从B点沿圆弧轨道的切线进入轨道，经过C点时速度大小为4m/s。已知小球直径略小于圆管内径，且远小于圆弧半径，不计轨道摩擦和空气阻力，，，。求： （1）小球经过C点时对轨道压力的大小； （2）小球平抛初速度的大小； （3）若从直线BF上水平抛出的小球均能从圆弧轨道的B点沿切线进入轨道，且小球能够到达E点，则抛出点到B点的竖直高度h的最小值是多少。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2026年下学期高二开学考试 物理 一、单选题（共6小题，共24分） 1. 我国的载人空间站，其轨道高度距地面约400km，可在轨运营10年以上，是中国空间科学和新技术研究实验的重要基地。设该空间站绕地球做匀速圆周运动，其运动周期为T，轨道半径为R，万有引力常量为G，地球半径为r，地球表面重力加速度为g。下列说法正确的是（ ） A. 地球的质量为 B. 空间站做圆周运动的加速度等于g C. 空间站的线速度大小为 D. 空间站的向心加速度为 【答案】A 【解析】 【详解】A．空间站绕地球做圆周运动，万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得 解得地球质量，故A正确； B．根据可知轨道半径越大，越小，故B错误； C．地球表面的物体 空间站绕地球做圆周运动，万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得 解得，故C错误； D．空间站的向心加速度，故D错误。 故选A。 2. “复兴号”动车组用多节车厢提供动力，从而达到提速的目的。总质量为的动车组在平直的轨道上行驶。该动车组有四节动力车厢，每节车厢发动机的额定功率均为，若动车组所受的阻力与其速率成正比（，为常量），动车组能达到的最大速度为。下列说法正确的是（　　） A. 动车组在匀加速启动过程中，牵引力恒定不变 B. 若四节动力车厢输出功率均为额定值，则动车组从静止开始做匀加速运动 C. 若四节动力车厢输出的总功率为，则动车组匀速行驶的速度为 D. 若四节动力车厢输出功率均为额定值，动车组从静止启动，经过时间达到最大速度，则这一过程中该动车组克服阻力做的功为 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】A．对动车由牛顿第二定律有 若动车组在匀加速启动，即加速度恒定，但随速度增大而增大，则牵引力也随阻力增大而变大，故A错误； B．若四节动力车厢输出功率均为额定值，则总功率为4P，由牛顿第二定律有 故可知加速启动的过程，牵引力减小，阻力增大，则加速度逐渐减小，故B错误； C．若四节动力车厢输出的总功率为，则动车组匀速行驶时加速度为零，有 而以额定功率匀速时，有 联立解得 故C正确； D．若四节动力车厢输出功率均为额定值，动车组从静止启动，经过时间达到最大速度，由动能定理可知 可得动车组克服阻力做的功为 故D错误； 故选C。 3. 如图所示是我国首个空间实验室“天宫一号”的发射及运行示意图。长征运载火箭将飞船送入近地点为A、远地点为B的椭圆轨道上，B点距离地面高度为h，地球的中心位于椭圆的一个焦点上，“天宫一号”飞行几周后变轨进入预定圆轨道。已知“天宫一号”在预定圆轨道上飞行n圈所用时间为t，引力常量为G，地球半径为R，则下列说法正确的是（　　） A. “天宫一号”在椭圆轨道的B点的加速度大于在预定圆轨道的B点的加速度 B. “天宫一号”从A点开始沿椭圆轨道向B点运行的过程中，动能先减小后增大 C. “天宫一号”沿椭圆轨道运行的周期大于沿预定圆轨道运行的周期 D. 由题中给出的信息可以计算出地球的质量M= 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据牛顿第二定律和万有引力定律，卫星在点受到的万有引力 加速度 无论是在椭圆轨道还是圆轨道，卫星在点距离地心的距离相同，受到的万有引力相同，因此加速度相同，故A错误； B．“天宫一号”从点（近地点）向点（远地点）运行的过程中，万有引力做负功，根据动能定理，动能一直减小，故B错误； C．根据开普勒第三定律 椭圆轨道的半长轴小于预定圆轨道的半径（因为椭圆轨道在圆轨道内部，且相切于点），所以“天宫一号”沿椭圆轨道运行的周期小于沿预定圆轨道运行的周期，故C错误； D．“天宫一号”在预定圆轨道上飞行圈所用时间为，则周期 轨道半径 根据万有引力提供向心力 解得地球质量 故D正确。 故选D。 4. 如图所示，钢球从斜槽轨道末端以的水平速度飞出，经过时间t落在斜靠的挡板中点。若钢球以的速度水平飞出，则（ ） A. 下落时间仍为t B. 下落时间为2t C. 下落时间为 D. 落在挡板底端B点 【答案】C 【解析】 【详解】钢球以飞出后落在长为的AB挡板中点，假设挡板与水平地面的夹角为，钢球做平抛运动分解位移： 解得： 若钢球恰好落在B点，则： 解得： 又因为，所以钢球以抛出，落在地面上B点右侧，落地时间与落在B点时间相同，综合上述分析可知落地时间： 故C正确，ABD错误。 故选C． 5. 小华在湖边玩打水漂。扁平石子以10m/s斜向下入水。石子首次接触水面时，速度方向与水面的夹角为30°，接触瞬间水面对石子有支持力（忽略水的阻力）。已知石子首次触水瞬间在水平面内的运动可视为匀速圆周运动，圆周半径为0.5m，石子质量为0.1kg。下列说法正确的是（　　） A. 石子首次接触水面时，向心力大小约为15N B. 向心力由水面的支持力提供 C. 水面对石子的支持力方向指向该点圆周运动的圆心 D. 若石子速度增大为原来的2倍，同时半径减半，向心力变为原来的4倍 【答案】A 【解析】 【详解】A．初速度分解到水平方向，有 由向心力公式 解得 故A正确； BC．向心力由支持力与重力的合力提供，且支持力方向垂直水面斜向上，故BC错误； D．由向心力公式 可知若石子速度增大为原来的2倍，同时半径减半，向心力变为原来的8倍，故D错误。 故选A。 6. 如图所示，在竖直平面的xOy坐标系中，Oy竖直向上，Ox水平。设平面内存在沿x轴正方向的恒定风力。一物体从坐标原点沿Oy方向竖直向上抛出，初速度为，不计空气阻力，到达最高点的位置如图中M点所示。已知坐标格为正方形，坐标轴无单位，取，下列说法中正确的是（　　） A. 小球落回x轴时的位置坐标为（6，0） B. 小球落回x轴时的速度大小为 C. 风力大小是重力大小的2倍 D. 小球从O到M点的过程中，速度的最小值为 【答案】B 【解析】 【详解】A．将运动分解为水平方向的匀加速直线运动和竖直方向的竖直上抛运动，由于上升和下降的时间相等，水平方向上相等的时间内，位移之比为，由于最高点坐标为（3，2），因此小球落回x轴时的位置坐标为（12，0），故A错误； B．由于最高点坐标为（3，2），从开始运动到最高点，水平方向的平均速度与竖直方向的平均速度之比为，根据 可知到达最高点时的水平速度为，落回到x轴时的水平速度为，则小球落回x轴时的速度大小为 故B正确； C．小球上升的时间 水平方向的加速度为 根据牛顿第二定律 可知风力的大小是重力的1.5倍，故C错误； D．设小球受到重力与风力的合力与竖直方向的夹角为，则有 将小球的运动分解为沿合力方向和垂直合力方向两个分运动，当沿合力方向的速度减为0时，小球的速度最小，则小球从O到M点的过程中，速度的最小值为 故D错误。 故选B。 二、多选题（共4小题，共20分） 7. 如图所示，ab为竖直平面内的半圆环acb的水平直径，c为环上最低点，环半径为R．将一个小球从a点以初速度沿ab方向抛出，设重力加速度为g，不计空气阻力，则 A. 当小球的初速度时，掉到环上时的竖直分速度最大 B. 当小球的初速度时，将撞击到环上的圆弧ac段 C. 无论取何值，小球都不可能垂直撞击圆环 D. 当取适当值，小球可以垂直撞击圆环 【答案】ABC 【解析】 【详解】小球抛出后做平抛运动，水平方向匀速直线运动，竖直方向自由落体运动，若使得竖直分速度最大，根据自由落体运动可知当时速度最大，此时，落在C点，水平位移为R，那么平抛的初速度，故A正确；初速度，则竖直位移等于R时，水平位移则小于R，则将撞击到环上的圆弧ac段，故B正确； 假如平抛运动末速度与圆弧垂直，则末速度反向延长线一定指向圆心，根据平抛运动末速度反向延长线与水平位移交点为中点判断，水平位移即为2R，而平抛运动不可能落在b点，所以小球都不可能垂直撞击圆环，故C正确，D错误；故选ABC． 【点睛】解决本题的关键掌握平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，能巧妙运用“中点”的推论分析小球速度的方向，也可以结合运动学公式列式进行分析． 8. 如图所示，长为1m的轻质细杆一端固定在水平转轴O上，另一端固定一个质量为1kg的小球（视为质点）。小球在竖直平面内绕转轴O做圆周运动，通过最高点的速度大小为。忽略空气阻力，重力加速度大小，下列说法正确的是（　　） A. 小球通过最高点时，对轻杆的作用力方向竖直向下，大小为6N B. 小球通过最高点时，速度越大，对轻杆的作用力越大 C. 若将轻杆换成等长的轻绳，小球从最高点以水平抛出，则抛出瞬间轻绳拉力为6N D. 若将轻杆换成等长的轻绳，小球从最高点以水平抛出，则经，轻绳再次拉直 【答案】AD 【解析】 【详解】A．当小球重力恰好提供向心力时可得临界速度 由于 所以轻杆模型小球运动到最高点时轻杆对小球的作用力方向竖直向上，有 由牛顿第三定律得小球对轻杆的作用力大小也为6N，方向竖直向下，故A正确。 B．最高点，时，根据 结合牛顿第三定律，可知速度越大，小球对轻杆的作用力越小； 时，根据 结合牛顿第三定律，可知速度越大，小球对轻杆的作用力越大；故在最高点时，小球对轻杆的作用力随速度的增大先减小后增大，故B错误。 C．若将轻杆换成等长的轻绳，小球最高点以水平抛出，绳子会处于松弛状态，故小球将做平抛运动（向心运动），直至绳再次拉直，这个过程中轻绳拉力为0，故C错误。 D．小球平抛过程轨迹如图所示 根据且满足 代入数据得到 故D正确。 故选AD。 9. 在遥远的太阳系边缘，有两颗孤独而坚定的星球——冥王星与卡戎（如图甲）。它们之间存在一种特殊的天文现象——潮汐相互锁定，这意味着卡戎绕冥王星公转一周的时间，恰好等于它自转一周的时间，也等于冥王星自转一周的时间。冥王星与卡戎可看成一个双星系统，它们绕着O点做匀速圆周运动（如图乙），已知冥王星与卡戎的质量之比约为8：1，半径之比约为2：1，在彼此绕行的过程中，忽略其他天体的影响，下列说法正确的是（　　） A. 在冥王星上，有半个球面始终观察不到卡戎 B. 冥王星与卡戎的第一宇宙速度之比约为2：1 C. 冥王星与卡戎的球心与O点的连线，在相等的时间内扫过的面积相等 D. 如果两星球球心之间的距离为冥王星半径的16倍，则 O 点到冥王星球心的距离等于冥王星半径的2倍 【答案】AB 【解析】 【详解】A．由题中潮汐锁定的解释可知，卡戎绕冥王星公转一周的时间，恰好等于它自转一周的时间，也等于冥王星自转一周的时间，故冥王星有半个球面始终背对卡戎，观察不到卡戎，故A正确； B．由万有引力提供向心力有 解得第一宇宙速度 可知冥王星与卡戎的第一宇宙速度之比约为2∶1，故B正确； C．冥王星与卡戎组成的双星系统角速度一样，故卡戎的球心与 点的连线在相等的时间内扫过的面积更大一些，故C错误； D．由双星系统的特点可知，点到两星球球心的距离跟星球质量成反比，故 点到冥王星球心的距离等于冥王星半径的倍，故D错误。 故选AB。 10. 如图所示，倾角为θ=30°的粗糙斜面固定在地面上，长为l、质量为m、粗细均匀、质量分布均匀的软绳置于斜面上，其上端与斜面顶端平齐，用细线将物块与软绳连接，物块由静止释放后向下运动，直到软绳刚好全部离开斜面（此时物块未到达地面），在此过程中（ ） A. 物块的机械能逐渐增加 B. 软绳重力势能共减少了mgl C. 物块减少的重力势能等于软绳克服摩擦力所做的功 D. 软绳减少的重力势能小于其增加的动能与克服摩擦力所做的功之和 【答案】BD 【解析】 【详解】A．以物块为研究对象。细线对物块做负功，物块机械能减少，故A错误； B．开始时软绳的重心在最高点下端lsin 30°=处，物块由静止释放后向下运动。当软绳刚好全部离开斜面时，软绳重心在最高点下端处，故软绳的重心下降了l。软绳重力势能共减少了mgl，故B正确； CD．根据功能关系，细线对软绳做的功与软绳重力势能的减少量之和等于其动能的增加与克服摩擦力所做的功之和，物块减少的重力势能等于克服细线拉力所做的功及其动能的增加，C错误，D正确。 故选BD。 三、实验题（共2小题，共16分） 11. 在“探究平抛运动的特点”实验中： （1）利用图1装置进行“探究平抛运动竖直分运动的特点”实验，用小锤击打弹性金属片，A球沿水平方向拋出，同时B球自由下落，重复实验数次，无论打击力大或小，仪器距离地面高或低，A、B两球总是同时落地，该实验表明平抛运动在竖直方向上是___________。（选填“匀速直线运动”或“自由落体运动”） （2）实验中，下列不正确的是（  ） A. 斜槽轨道要尽量光滑 B. 斜槽轨道末端要保持水平 C. 记录点应适当多一些，这样描绘出的轨迹能更好地反映真实运动 D. 在描绘小球运动的轨迹时，需要用平滑的曲线将所有的点连接起来 （3）在另一次实验中将白纸换成方格纸，每小格的边长，通过实验记录了小球在运动途中的三个位置，如图3所示，则该小球做平抛运动的初速度大小为___________。小球从抛出点运动到点经历的时间为___________s。（g取，结果保留到小数点后一位） 【答案】（1）自由落体运动 （2）AD （3） ①. ②. 【解析】 【小问1详解】 用小锤击打弹性金属片，A球沿水平方向抛出，同时B球自由下落，无论打击力大小、仪器离地面高低，A、B两球总是同时落地。这表明平抛运动在竖直方向上的分运动是自由落体运动。 【小问2详解】 A．斜槽轨道是否光滑不影响小球做平抛运动的初速度，只要保证小球每次从同一位置由静止释放，就能保证初速度相同，所以斜槽轨道不需要尽量光滑，A错误，符合题意； B．斜槽轨道末端保持水平，才能保证小球水平抛出，做平抛运动，B正确，不符合题意； C．记录点适当多一些，以减小偶然误差，描绘出的轨迹能更好地反映真实运动，C正确，不符合题意； D．在描绘小球运动轨迹时，应舍去偏离较大的点，用平滑的曲线连接其余点，而不是将所有点连接起来，D错误，符合题意。 故选AD。 【小问3详解】 [1]对小球，从点到B点和B点到C点的水平位移相等，可知从点到B点和B点到C点的时间相等，，竖直方向根据匀变速直线运动的位移差公式，则有 解得相邻计数点间的时间间隔为 故该小球做平抛运动的初速度大小 [2]竖直方向，根据匀变速直线运动平均速度的推论，可得小球在B点时的竖直方向速度等于段竖直方向的平均速度，可得 根据自由落体运动的速度-时间公式，则有 可得小球从抛出点运动到点经历的时间 可得小球从抛出点运动到点经历的时间 12. 某同学利用如图所示的向心力演示器探究小球做圆周运动的向心力F与质量m、运动半径r和角速度ω之间的关系．两个变速塔轮通过皮带连接，匀速转动手柄使长槽和短槽分别随两个变速轮塔匀速转动，槽内的小球随槽做匀速圆周运动，横臂的挡板对小球的压力提供向心力，小球对挡板的作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分标记显示出两个小球所受向心力的大小关系。已知挡板A、C到左、右塔轮中心的距离相等。 （1）本实验中用到的物理方法是（　　） A. 微元法 B. 等效替代法 C. 控制变量法 D. 理想实验法 （2）当皮带套在半径不同的变速塔轮轮盘上时，两轮盘边缘处的_____（填“线速度”或“角速度”）大小相同； （3）探究向心力的大小与圆周运动角速度的关系时，应选择两个质量相同的小球，分别放在挡板C与________（填“挡板A”或“挡板B”）处，同时选择半径________（填“相同”或“不同”）的两个塔轮。 【答案】（1）C （2）线速度 （3） ①. 挡板A ②. 不同 【解析】 【小问1详解】 探究小球做圆周运动的向心力F与质量m、运动半径r和角速度ω之间的关系时，在研究其中两个物理量关系时，需要保持其他物理量一定，实验采用了控制变量法。 故选C。 【小问2详解】 当皮带套在半径不同的变速塔轮轮盘上时，两轮盘边缘处的线速度大小相同。 【小问3详解】 [1]探究向心力的大小与圆周运动角速度的关系时，应选择两个质量相同的小球，同时确保圆周运动的半径相等，即分别放在挡板C与挡板A处； [2]为了使角速度不相同，实验中应选择半径不同的两个塔轮。 四、解答题（共3小题，共40分） 13. 如图所示，斜坡倾角为，斜坡右侧有一道壕沟，摩托车骑手沿斜坡上升到坡顶。假设后轮到坡顶时，摩托车以大小为的速度沿斜坡方向飞出，摩托车后轮恰好落到壕沟对面平地的点，与水平面的夹角也为，重力加速度取，不计空气阻力。求： （1）摩托车飞出后继续上升的最大高度； （2）摩托车跨过壕沟需要的时间和的高度差。 【答案】（1）0.2m （2）0.8s，1.6m 【解析】 【小问1详解】 摩托车飞出后继续上升的最大高度 【小问2详解】 将初速度v0和加速度g分解在垂直于OP方向和沿OP方向，则垂直OP方向有 解得摩托车跨过壕沟需要的时间 沿OP方向由 解得 的高度差 14. 如图所示，一长为L=0.2 m的轻杆的一端固定在水平转轴O上，另一端固定一质量为m=0.2 kg的小球，轻杆随转轴在竖直平面内做圆周运动，A、B分别为圆周的最高点和最低点，C、D分别为水平直径的两端点，重力加速度g=10 m/s2。求： （1）小球通过最高点A时的最小速度的大小； （2）若小球做匀速圆周运动的线速度，求：小球运动到C点时，杆对小球的作用力FC的大小和方向； （3）若小球运动到A点时，杆对小球的作用力FA的大小为4 N，求小球到A点的角速度ω。 【答案】（1）0 （2），与水平方向间夹角45度斜向左上 （3） 【解析】 【小问1详解】 轻杆随转轴在竖直平面内做圆周运动，则小球在A点最小速度为0。 【小问2详解】 在C点时，轻杆对小球的作用力与小球重力的合力提供向心力，据平行四边形定则有 代入数据解得 其方向与水平方向间夹角45度斜向左上。 【小问3详解】 在A点时，小球重力 杆对球的作用力为向下的拉力，则有 代入数据解得 15. 如图所示，竖直平面内固定的圆弧轨道BCD和圆管轨道DE在D处平滑连接，O为圆弧圆心，半径均为，C点和E点分别是轨道的最低点和最高点，OB和OD连线与竖直直径的夹角分别为60°和37°，BF是与轨道共面的倾角为α（α未知）的直线，在该直线上某点A将一质量为的小球以某一初速度水平抛出，恰好从B点沿圆弧轨道的切线进入轨道，经过C点时速度大小为4m/s。已知小球直径略小于圆管内径，且远小于圆弧半径，不计轨道摩擦和空气阻力，，，。求： （1）小球经过C点时对轨道压力的大小； （2）小球平抛初速度的大小； （3）若从直线BF上水平抛出的小球均能从圆弧轨道的B点沿切线进入轨道，且小球能够到达E点，则抛出点到B点的竖直高度h的最小值是多少。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 球经过点时，由牛顿第二定律有 解得 由牛顿第三定律，小球对轨道的压力 【小问2详解】 从到，由动能定理有 根据几何关系有 解得 【小问3详解】 小球经过D点的最小速度满足 设小球恰能通过时，平抛初速度为，经过点时速度的竖直分量为，则， 从抛出点到点，根据动能定理，有 解得 设小球到达E点时速度为，从到E由动能定理，有 解得 即小球能够到达E点，故抛出点到点的竖直距离的最小值 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $