精品解析：山东省临沂市兰山区普通高中2025-2026学年高一下学期期中素养水平监测物理试卷

2025级普通高中学科素养水平监测试卷 物理 注意事项： 1、答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置。 2、回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上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。写在本试卷上无效。 3、考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。 1. 下列说法正确的是（ ） A. 由知，匀速圆周运动的向心加速度恒定 B. 卫星绕地球运动的加速度可能大于 C. 地球的第一宇宙速度是最大的环绕速度 D. 向心加速度是描述线速度大小变化快慢的物理量 2. 在“月—地检验”中，若想要验证“使月球绕地球运动的力”与“使苹果落地的力”遵循同样的规律。在已知月地距离约为地球半径60倍的情形下，需要验证（ ） A. 苹果在月球表面受到的引力约为在地球表面的 B. 地球吸引月球的力约为地球吸引苹果的力的 C. 自由落体在月球表面的加速度约为地球表面的 D. 月球公转的加速度约为苹果落向地面加速度的 3. 一名滑雪运动员穿专用滑雪板，在滑雪道上获得一定速度后从跳台点处沿水平方向飞出，在空中飞行一段距离后在斜坡点处着陆，如图所示，测得间的距离为，斜坡与水平方向夹角为，不计空气阻力，运动员可视为质点，已知，，运动员从点飞出时的速度大小（ ） A. B. C. D. 4. 如图所示，为地球赤道上的物体，为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星，为地球同步卫星。关于a、b、c做匀速圆周运动的说法中正确的是（ ） A. a、b、c都仅由万有引力提供向心力 B. 角速度关系为 C. 线速度的大小关系为 D. 向心加速度的大小关系为 5. 如图所示，半径为的半球形陶罐，固定在可以绕竖直轴转动的水平转台上，转台转轴与过陶罐球心的对称轴重合，转台启动前，一质量为的小物块静止在陶罐内点处，与竖直方向的夹角为。转台缓慢加速，当角速度为时，小物块受到的摩擦力恰好为零，重力加速度为，，，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则（ ） A. B. C. 小物块与陶罐之间的动摩擦因数 D. 当角速度为时，物块受到的摩擦力大小 6. 双星系统由两颗恒星组成，两恒星在相互引力的作用下，分别围绕其连线上的某一点做周期相同的匀速圆周运动。研究发现，双星系统演化过程中，两星的总质量、距离和周期均可能发生变化。若某双星系统中两星做圆周运动的周期为，经过一段时间演化后，两星总质量变为原来的2倍，两星之间的距离变为原来的4倍，则此时圆周运动的周期为（ ） A. B. C. D. 7. 某段河流的两岸彼此平行，河的宽度为，河水中各处的水流速度均匀且稳定，河中水流速度为。现有一只小船，其在静水中的航行速度大小为，小船从河岸一处出发渡河，经过一段时间后到达河对岸，则小船渡河的位移可能是（ ） A. B. C. D. 8. 地球静止卫星位于赤道上方，相对地面静止。利用三颗位置适当的地球静止卫星，可使地球赤道上任意两点之间保持无线电通信。目前地球静止卫星的轨道半径为地球半径的6.6倍。假设地球的自转周期变小，若仍仅用三颗静止卫星来实现上述目的，则地球自转周期的最小值约为（ ） A. 6 h B. 5 h C. 4 h D. 3 h 二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。 9. 某宇宙科考团到达一未知星球后，在星球表面完成一些基本的实验。通过测量发现该星球半径为（足够大），质量分布均匀，星球表面处于真空环境。科考队员将一个质量为的小球以的初速度（远小于该星球的第一宇宙速度）竖直向上抛出，经过时间后刚好回到出发位置。已知万有引力常数为，不考虑该星球的自转，则（ ） A. 小球上升的高度为 B. 该星球表面的重力加速度为 C. 该星球的质量为 D. 该星球的第一宇宙速度为 10. 如图甲所示，一颗人造地球卫星在点由圆轨道1变轨到椭圆轨道2，当其在椭圆轨道上运动时，所受万有引力大小随时间变化的关系如图乙所示（图中字母未知）。已知圆轨道半径为，卫星在圆轨道运动的速率为，不考虑其他天体对卫星的作用力，为轨道2离地球最远点。则下列说法正确的是（ ） A. 椭圆轨道半长轴的长度为 B. 卫星经椭圆轨道上点的速率为 C. 卫星在圆轨道上和在椭圆轨道上运动的周期之比为 D. 卫星在椭圆轨道和圆轨道经过点时的加速度相等 11. 图（a）所示的油纸伞是我国古人智慧的结晶。图（b）为其结构示意图，是一条可绕伞顶转动的伞骨，伞撑两端分别与中点和滑环铰接。保持伞柄不动，向上推滑环，使得伞骨以恒定角速度开伞，则（ ） A. 滑环沿着伞柄做匀速运动 B. 点线速度大小是点的2倍 C. 点的向心加速度方向沿指向圆心 D. 点的向心加速度大小是点的4倍 12. 高速转动的物体若重心偏离转轴，会产生偏心振动，转轴将承受较大作用力。手机偏心轮振动马达即利用此原理制成，其结构如图所示，将质量均为的小球A、B固定在轻杆两端，使轻杆围绕位于其中点的转轴在竖直平面内匀速转动，转动角速度。已知杆长为，重力加速度为，不计一切阻力，当轻杆转动至图示竖直状态时，则（ ） A. 轻杆对A球的作用力大小为 B. B球的向心加速度大小为 C. 轻杆对转轴的作用力方向竖直向下 D. 轻杆对转轴的作用力大小为 三、非选择题：本题共6小题，共60分。 13. 某实验小组采用如图甲所示装置探究平抛运动的特点。 （1）若取平抛运动的起始点为坐标原点，下图中坐标原点的选择正确的是_________。 A. B. C. D. （2）某同学忘记了记录抛出点，从记录的轨迹中选取了、、、四点，以点为原点建立坐标系，相关数据如图乙所示，重力加速度。则小球平抛的水平分速度大小为________m/s，可以计算出小球抛出点的坐标为________。 （3）某同学在确定竖直方向时未用到铅垂线，而导致该同学所绘图像的轴在实际竖直方向（图丁中虚线所示）稍偏左侧的位置，则该实验小组测得的小球的初速度________（填“大于”“等于”或“小于”）小球真实的初速度。 14. 某实验小组做探究影响向心力大小因素的实验，用如图甲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轮塔匀速转动，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筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格能显示出两个小球所受向心力的比值。已知挡板A、C到左右塔轮中心轴的距离相等，B到左塔轮中心轴距离是A的2倍，皮带按图乙三种方式连接左右变速塔轮，每层半径之比由上至下依次为、和。 请回答相关问题： （1）该实验研究向心力与三个物理量间的关系，采用的研究方法是________； A. 控制变量法 B. 等效替代法 C. 补偿法 D. 转换法 （2）探究向心力与半径之间的关系时，应选择左、右变速塔轮中半径相同的两个塔轮，将质量相同的小球分别放在________处； A. 挡板A和挡板B B. 挡板A和挡板C C. 挡板B和挡板C （3）在某次实验中，验证向心力与角速度之间关系时，左、右两个标尺露出的格子数之比为1∶9，此时传动皮带是连接在图乙中的________塔轮上。 A. 第一层 B. 第二层 C. 第三层 15. 2026年米兰一科尔蒂纳丹佩佐冬奥会中，中国代表团斩获5金4银6铜，刷新境外冬奥最佳战绩。为研究运动员从助滑坡滑下、经起跳台飞出并最终落在水平地面的过程，建立如下简化物理模型：轨道段是直线轨道，在点与圆弧轨道相切，轨道是圆心为、半径的竖直圆弧轨道，点为圆弧的最低点，为，，D点离水平地面的高度，点在点正下方，为水平地面。运动员从点由静止出发，沿轨道运动，到点时的速度为，从点以飞出并落到水平地面上，已知当地重力加速度，运动员可视为质点，运动员连同装备的总质量，，。求： （1）运动员运动至圆弧轨道点时，对轨道的压力大小； （2）运动员落地点到点的距离。 16. 侦察卫星在地球赤道正上方的圆轨道上运行，它的运行轨道距地面高度为，已知地球半径为，地球表面处的重力加速度为，地球的自转周期为，卫星绕行与地球自转方向相同且其运动周期小于。 （1）求该卫星的运行周期； （2）地球赤道上有一观测站，求侦察卫星连续两次经过观测站正上方的时间间隔。 17. 如图所示，一倾斜的匀质圆盘绕垂直于盘面的固定轴以恒定角速度转动，盘面上离转轴距离处有一质量、可视为质点的物体与圆盘始终保持相对静止。盘面与水平面的夹角为是轨迹圆上的最高点，是轨迹圆上的最低点，是半圆弧的中点，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度取，，。求： （1）物体在点受到的摩擦力大小； （2）物体在点受到的摩擦力大小； （3）物体与盘面间的动摩擦因数的最小值。 18. 如图所示，半径的圆弧形轨道竖直固定在水平地面上，为最高点，为圆心，倾角的足够长斜面与圆弧轨道相切于点。质量的小球（视为质点）由斜面某点沿斜面方向冲上圆弧轨道，沿圆弧形轨道从点平抛落到斜面上点（图中未画出），重力加速度，，，不计一切摩擦阻力和空气阻力。 （1）能实现上述运动，小球在点的最小速度是多少？ （2）能实现上述运动，、间的最小距离是多少？ （3）若减小小球冲上去的速度，使小球从点脱离圆弧轨道，然后经过圆心，落到斜面上，求与间夹角的正切值。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025级普通高中学科素养水平监测试卷 物理 注意事项： 1、答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置。 2、回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上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。写在本试卷上无效。 3、考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。 1. 下列说法正确的是（ ） A. 由知，匀速圆周运动的向心加速度恒定 B. 卫星绕地球运动的加速度可能大于 C. 地球的第一宇宙速度是最大的环绕速度 D. 向心加速度是描述线速度大小变化快慢的物理量 【答案】C 【解析】 【详解】A．向心加速度是矢量，匀速圆周运动的向心加速度方向始终指向圆心，方向时刻发生变化，不能说向心加速度恒定，故A错误； B．卫星绕地球运动的加速度由万有引力提供，根据 可得，当轨道半径取最小值（近地轨道）时，加速度最大，约等于地球表面重力加速度 轨道半径越大，加速度越小，因此不可能大于，故B错误； C．环绕地球做圆周运动的卫星速度，根据牛顿第二定律 可得，轨道半径越小，环绕速度越大 第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度，对应最小的轨道半径，因此是最大的环绕速度，故C正确； D．向心加速度始终与线速度方向垂直，只改变线速度的方向，不改变线速度的大小，是描述线速度方向变化快慢的物理量，故D错误。 故选C。 2. 在“月—地检验”中，若想要验证“使月球绕地球运动的力”与“使苹果落地的力”遵循同样的规律。在已知月地距离约为地球半径60倍的情形下，需要验证（ ） A. 苹果在月球表面受到的引力约为在地球表面的 B. 地球吸引月球的力约为地球吸引苹果的力的 C. 自由落体在月球表面的加速度约为地球表面的 D. 月球公转的加速度约为苹果落向地面加速度的 【答案】D 【解析】 【详解】月地检验的核心是验证地球对月球的引力、地球对地面物体的引力均遵循万有引力平方反比规律，加速度满足，与到地心的距离的平方成反比。 A．苹果在月球表面受到的引力是月球对苹果的引力，与验证地球的引力规律无关，故A错误； B．地球对月球的引力 对苹果的引力 二者比值为 因月球和苹果质量不相等，比值不为，故B错误； C．月球表面的重力加速度由月球的引力产生，与验证地球的引力平方反比规律无关，故C错误； D．月球公转加速度 苹果落地加速度 推导得 该关系仅与距离相关，可验证两种力遵循相同的平方反比规律，故D正确。 故选D。 3. 一名滑雪运动员穿专用滑雪板，在滑雪道上获得一定速度后从跳台点处沿水平方向飞出，在空中飞行一段距离后在斜坡点处着陆，如图所示，测得间的距离为，斜坡与水平方向夹角为，不计空气阻力，运动员可视为质点，已知，，运动员从点飞出时的速度大小（ ） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】 由题意知，运动员的水平位移 竖直下落位移 竖直方向为自由落体运动，满足 解得 水平方向为匀速直线运动，满足 因此 故选 D。 4. 如图所示，为地球赤道上的物体，为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星，为地球同步卫星。关于a、b、c做匀速圆周运动的说法中正确的是（ ） A. a、b、c都仅由万有引力提供向心力 B. 角速度关系为 C. 线速度的大小关系为 D. 向心加速度的大小关系为 【答案】C 【解析】 【详解】A．a随地球自转时，万有引力一部分提供自转向心力，另一部分表现为重力，与地面支持力平衡，因此不是仅由万有引力提供向心力，只有仅由万有引力提供向心力，故A错误； B．同步卫星和地球自转周期相同，因此 对卫星，由万有引力提供向心力 可得，轨道半径，所以 综上，角速度关系为，故B错误； C． 对和，​，根据可得 对和，轨道半径，根据，可得，所以 综上，可得线速度关系为，故C正确； D．对和，轨道半径，根据，可得，所以  对和，​，根据，可得 综上，可得向心加速度关系，故D错误。 故选 C。 5. 如图所示，半径为的半球形陶罐，固定在可以绕竖直轴转动的水平转台上，转台转轴与过陶罐球心的对称轴重合，转台启动前，一质量为的小物块静止在陶罐内点处，与竖直方向的夹角为。转台缓慢加速，当角速度为时，小物块受到的摩擦力恰好为零，重力加速度为，，，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则（ ） A. B. C. 小物块与陶罐之间的动摩擦因数 D. 当角速度为时，物块受到的摩擦力大小 【答案】A 【解析】 【详解】AB．当角速度为时，小物块受到的摩擦力恰好为零，小物块受重力和支持力作用，合力提供向心力。 由牛顿第二定律得 解得，故A正确，B错误； C．转台起动前，小物块静止在陶罐内，受重力、支持力和静摩擦力 由平衡条件得， 又 解得，故C错误； D．当角速度为时，小物块有下滑趋势，受重力、支持力和沿罐壁向上的静摩擦力。由牛顿第二定律，水平方向 竖直方向 联立解得 代入数据解得，故D错误。 故选A。 6. 双星系统由两颗恒星组成，两恒星在相互引力的作用下，分别围绕其连线上的某一点做周期相同的匀速圆周运动。研究发现，双星系统演化过程中，两星的总质量、距离和周期均可能发生变化。若某双星系统中两星做圆周运动的周期为，经过一段时间演化后，两星总质量变为原来的2倍，两星之间的距离变为原来的4倍，则此时圆周运动的周期为（ ） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】双星系统中两星周期相同，相互引力提供向心力，推导过程如下：设两星质量为、，间距为，轨道半径分别为、，满足 对有： 对有： 两式相加整理得周期公式： 即周期与成正比，为总质量。 演化后总质量，间距，代入公式得新周期。 故选D。 7. 某段河流的两岸彼此平行，河的宽度为，河水中各处的水流速度均匀且稳定，河中水流速度为。现有一只小船，其在静水中的航行速度大小为，小船从河岸一处出发渡河，经过一段时间后到达河对岸，则小船渡河的位移可能是（ ） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】河宽，渡河时间，垂直河岸方向的分速度为 。 船在静水中速度，根据速度的正交分解，船沿平行河岸方向的分速度大小为 ，该分速度方向可与水流方向相同或相反 若与水流同方向，平行河岸合速度 平行河岸位移 合位移。 若与水流反方向，平行河岸合速度，则到达河的正对岸，合位移为，选项中无该值。 故选C。 8. 地球静止卫星位于赤道上方，相对地面静止。利用三颗位置适当的地球静止卫星，可使地球赤道上任意两点之间保持无线电通信。目前地球静止卫星的轨道半径为地球半径的6.6倍。假设地球的自转周期变小，若仍仅用三颗静止卫星来实现上述目的，则地球自转周期的最小值约为（ ） A. 6 h B. 5 h C. 4 h D. 3 h 【答案】C 【解析】 【详解】设地球半径为，当前地球静止卫星轨道半径，地球自转周期，静止卫星的周期与地球自转周期一致。要仅用3颗卫星覆盖赤道全部区域，当地球自转周期最小时，卫星轨道半径最小，此时3颗卫星连线构成等边三角形，且三边与地球表面相切。由几何关系可知，地心、卫星、信号切点构成的直角三角形中，地心处夹角为，因此： 解得最小轨道半径 根据开普勒第三定律，绕地球运动的卫星满足 因此有 代入数据计算最小周期 故选C。 二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。 9. 某宇宙科考团到达一未知星球后，在星球表面完成一些基本的实验。通过测量发现该星球半径为（足够大），质量分布均匀，星球表面处于真空环境。科考队员将一个质量为的小球以的初速度（远小于该星球的第一宇宙速度）竖直向上抛出，经过时间后刚好回到出发位置。已知万有引力常数为，不考虑该星球的自转，则（ ） A. 小球上升的高度为 B. 该星球表面的重力加速度为 C. 该星球的质量为 D. 该星球的第一宇宙速度为 【答案】BC 【解析】 【详解】A．上升过程初速度，末速度，由对称可知，上升时间为​，平均速度为​，因此上升高度，故A错误； B．竖直上抛运动总位移为0，由运动学公式 整理得​，故B正确； C．不考虑星球自转，星球表面万有引力等于重力 代入，整理得星球质量，故C正确； D．第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度，满足 因此​​，故D错误。 故选BC。 10. 如图甲所示，一颗人造地球卫星在点由圆轨道1变轨到椭圆轨道2，当其在椭圆轨道上运动时，所受万有引力大小随时间变化的关系如图乙所示（图中字母未知）。已知圆轨道半径为，卫星在圆轨道运动的速率为，不考虑其他天体对卫星的作用力，为轨道2离地球最远点。则下列说法正确的是（ ） A. 椭圆轨道半长轴的长度为 B. 卫星经椭圆轨道上点的速率为 C. 卫星在圆轨道上和在椭圆轨道上运动的周期之比为 D. 卫星在椭圆轨道和圆轨道经过点时的加速度相等 【答案】AD 【解析】 【详解】A．根据万有引力公式 卫星在近地点离地球最近，万有引力最大，在原圆轨道上，到地心距离等于圆轨道半径，因此 卫星在远地点离地球最远，万有引力最小，因此 联立两式得 椭圆半长轴，故A正确； B．根据开普勒第二定律 得 卫星从圆轨道变轨到椭圆轨道，需要在点加速，因此椭圆轨道点速率（是圆轨道速率），可得，故B错误； C．圆轨道半径为，椭圆半长轴为，根据开普勒第三定律可得 整理得，故C错误； D．加速度由万有引力提供 卫星经过点时，位置相同，到地心距离相同，因此加速度相等，与轨道无关，故D正确。 故选AD。 11. 图（a）所示的油纸伞是我国古人智慧的结晶。图（b）为其结构示意图，是一条可绕伞顶转动的伞骨，伞撑两端分别与中点和滑环铰接。保持伞柄不动，向上推滑环，使得伞骨以恒定角速度开伞，则（ ） A. 滑环沿着伞柄做匀速运动 B. 点线速度大小是点的2倍 C. 点的向心加速度方向沿指向圆心 D. 点的向心加速度大小是点的4倍 【答案】BC 【解析】 【详解】A．设与竖直伞柄夹角为，与竖直伞柄夹角为，角速度恒定，开伞过程中 沿方向分速度相等，则有 则 由数学知识可得增大时，不是定值，因此滑环不是匀速运动，故A错误； B．、都绕O点同轴转动，角速度相同。设，则​，即 由线速度公式得 即点线速度大小是点的2倍，故B正确； C．做圆周运动的圆心在O点，向心加速度方向沿指向圆心O，故C正确； D．由向心加速度公式，相同，，得 即点向心加速度是点的2倍，故D错误。 故选BC。 12. 高速转动的物体若重心偏离转轴，会产生偏心振动，转轴将承受较大作用力。手机偏心轮振动马达即利用此原理制成，其结构如图所示，将质量均为的小球A、B固定在轻杆两端，使轻杆围绕位于其中点的转轴在竖直平面内匀速转动，转动角速度。已知杆长为，重力加速度为，不计一切阻力，当轻杆转动至图示竖直状态时，则（ ） A. 轻杆对A球的作用力大小为 B. B球的向心加速度大小为 C. 轻杆对转轴的作用力方向竖直向下 D. 轻杆对转轴的作用力大小为 【答案】BC 【解析】 【详解】A．取向下为正方向，设杆对A的作用力为​，由牛顿第二定律可得 解得，即轻杆对A球作用力为0，故A错误； B．向心加速度公式 代入得，因此B球的向心加速度大小为，故B正确； CD．对B球受力分析：取向上为正方向，设杆对B的作用力为​，由牛顿第二定律可得 解得,即杆对B的作用力为向上的 根据牛顿第三定律，B对杆的作用力为向下的 又A对杆的作用力为0，轻杆合力为零，因此转轴对杆的作用力为向上的 再由牛顿第三定律得：轻杆对转轴的作用力方向竖直向下，大小为，故C正确，D错误。 故选BC。 三、非选择题：本题共6小题，共60分。 13. 某实验小组采用如图甲所示装置探究平抛运动的特点。 （1）若取平抛运动的起始点为坐标原点，下图中坐标原点的选择正确的是_________。 A. B. C. D. （2）某同学忘记了记录抛出点，从记录的轨迹中选取了、、、四点，以点为原点建立坐标系，相关数据如图乙所示，重力加速度。则小球平抛的水平分速度大小为________m/s，可以计算出小球抛出点的坐标为________。 （3）某同学在确定竖直方向时未用到铅垂线，而导致该同学所绘图像的轴在实际竖直方向（图丁中虚线所示）稍偏左侧的位置，则该实验小组测得的小球的初速度________（填“大于”“等于”或“小于”）小球真实的初速度。 【答案】（1）C （2） ①. ②. （3）大于 【解析】 【分析】 【小问1详解】 平抛运动的起始点（坐标原点）应为小球在斜槽末端抛出时（刚好一半在轨道上）小球球心的位置。 故选C。 【小问2详解】 [1]平抛水平分运动为匀速直线运动，相邻两点、的水平间隔，时间间隔相等设为 竖直分运动为匀加速直线运动，由， 代入得 水平初速度 [2]设抛出点到点的时间为​，点竖直分速度​ 由 代入得 因此 抛出点相对于原点的坐标， 即抛出点坐标为 【小问3详解】 设与夹角为，则与夹角也为 则水平方向有 则有 竖直方向有 则有 则 故测得的小球的初速度大于小球真实的初速度。 【点睛】 14. 某实验小组做探究影响向心力大小因素的实验，用如图甲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轮塔匀速转动，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筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格能显示出两个小球所受向心力的比值。已知挡板A、C到左右塔轮中心轴的距离相等，B到左塔轮中心轴距离是A的2倍，皮带按图乙三种方式连接左右变速塔轮，每层半径之比由上至下依次为、和。 请回答相关问题： （1）该实验研究向心力与三个物理量间的关系，采用的研究方法是________； A. 控制变量法 B. 等效替代法 C. 补偿法 D. 转换法 （2）探究向心力与半径之间的关系时，应选择左、右变速塔轮中半径相同的两个塔轮，将质量相同的小球分别放在________处； A. 挡板A和挡板B B. 挡板A和挡板C C. 挡板B和挡板C （3）在某次实验中，验证向心力与角速度之间关系时，左、右两个标尺露出的格子数之比为1∶9，此时传动皮带是连接在图乙中的________塔轮上。 A. 第一层 B. 第二层 C. 第三层 【答案】（1）A （2）C （3）C 【解析】 【小问1详解】 本实验探究向心力与质量、角速度、半径三个变量的关系，研究中每次控制两个变量不变，只改变一个变量探究其对向心力的影响，采用的研究方法是控制变量法。 故选A。 【小问2详解】 探究向心力与半径的关系时，需要控制小球质量和角速度不变，只改变转动半径。需要将质量相同的小球放在半径不同的挡板B和挡板C处。 故选C。 【小问3详解】 验证向心力与角速度的关系时，控制和不变，由得 已知，因此 皮带传动边缘线速度相等，由 ​得 对应题干中第三层塔轮半径比为 故选C。 15. 2026年米兰一科尔蒂纳丹佩佐冬奥会中，中国代表团斩获5金4银6铜，刷新境外冬奥最佳战绩。为研究运动员从助滑坡滑下、经起跳台飞出并最终落在水平地面的过程，建立如下简化物理模型：轨道段是直线轨道，在点与圆弧轨道相切，轨道是圆心为、半径的竖直圆弧轨道，点为圆弧的最低点，为，，D点离水平地面的高度，点在点正下方，为水平地面。运动员从点由静止出发，沿轨道运动，到点时的速度为，从点以飞出并落到水平地面上，已知当地重力加速度，运动员可视为质点，运动员连同装备的总质量，，。求： （1）运动员运动至圆弧轨道点时，对轨道的压力大小； （2）运动员落地点到点的距离。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 运动员在C点时，根据牛顿第二定律 ​​ 代入数据可得  根据牛顿第三定律，运动员对轨道的压力大小 【小问2详解】 运动员从D点飞出后做斜抛运动，速度方向沿圆弧切线，将分解 水平分量 竖直分量 取竖直向下为正方向，竖直方向位移 解得正根（舍去负时间） 水平方向匀速运动，水平位移即落地点到E点的距离 16. 侦察卫星在地球赤道正上方的圆轨道上运行，它的运行轨道距地面高度为，已知地球半径为，地球表面处的重力加速度为，地球的自转周期为，卫星绕行与地球自转方向相同且其运动周期小于。 （1）求该卫星的运行周期； （2）地球赤道上有一观测站，求侦察卫星连续两次经过观测站正上方的时间间隔。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 根据题意，对于地球表面的物体有 对于卫星，由万有引力提供向心力有 联立解得 【小问2详解】 设侦察卫星连续两次经过观测站正上方的时间间隔为，则有 结合小问1结果解得 17. 如图所示，一倾斜的匀质圆盘绕垂直于盘面的固定轴以恒定角速度转动，盘面上离转轴距离处有一质量、可视为质点的物体与圆盘始终保持相对静止。盘面与水平面的夹角为是轨迹圆上的最高点，是轨迹圆上的最低点，是半圆弧的中点，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度取，，。求： （1）物体在点受到的摩擦力大小； （2）物体在点受到的摩擦力大小； （3）物体与盘面间的动摩擦因数的最小值。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 为轨迹最高点，假设摩擦力方向沿斜面向上（背离圆心），由牛顿第二定律可得 代入数据解得 ，则假设成立，摩擦力大小为，方向沿斜面向上。 【小问2详解】 是中点，圆心方向垂直于，重力沿盘面的分力沿向下，向心力沿垂直指向圆心，两个分量相互垂直。摩擦力大小等于两个分量的矢量和 代入数据得 【小问3详解】 物体在最低点时摩擦力最大，此处最容易发生滑动：点指向圆心方向沿斜面向上，由牛顿第二定律 得 最大静摩擦力等于滑动摩擦力，垂直盘面方向支持力 要求 因此 18. 如图所示，半径的圆弧形轨道竖直固定在水平地面上，为最高点，为圆心，倾角的足够长斜面与圆弧轨道相切于点。质量的小球（视为质点）由斜面某点沿斜面方向冲上圆弧轨道，沿圆弧形轨道从点平抛落到斜面上点（图中未画出），重力加速度，，，不计一切摩擦阻力和空气阻力。 （1）能实现上述运动，小球在点的最小速度是多少？ （2）能实现上述运动，、间的最小距离是多少？ （3）若减小小球冲上去的速度，使小球从点脱离圆弧轨道，然后经过圆心，落到斜面上，求与间夹角的正切值。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【分析】 【小问1详解】 小球能通过D点做平抛运动的临界条件是：D点轨道支持力为0，重力提供向心力 解得 【小问2详解】 能实现运动时，越小，平抛落点离A越近，故时最小。 小球从D平抛，水平方向有 由几何关系得竖直下落高度 竖直方向自由落体运动 代入整理得 解得 A、E水平间距 沿斜面距离 【小问3详解】 设OC与OD的夹角为，小球脱离C点时支持力为0，重力沿半径方向分力提供向心力 速度方向垂直OC，小球轨迹经过圆心O，沿CO方向有 垂直CO方向有 代入化简得 代入 整理可得 因，故 【点睛】 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $