内容正文:
山东威海市第二实验高级中学2025-2026学年高一下学期期中考试
物理试题
(考试时间:90分钟,分值:100分)
一、选择题:本题共12小题,共40分。在每小题给出的四个选项中,第1~8题只有一项符合题目要求,每小题3分;第9~12题有多项符合题目要求,每小题4分,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。
1. 如图所示,在地面上以初速度v0抛出质量为m的小球,抛出后小球落到比地面低h的海平面上。若以地面为零势能面,且不计空气阻力,已知重力加速度为g。则下列说法正确的是( )
A. 重力对小球做的功为mgh
B. 小球在海平面上的重力势能为mgh
C. 小球在海平面上的动能为
D. 小球在海平面上的机械能为
【答案】A
【解析】
【详解】A.从地面到海平面重力对小球做的功为mgh,故A正确;
B.地面为零势能面,所以小球在海平面上的重力势能为,故B错误;
C.对小球根据动能定理,有
得小球在海平面上的动能为,故C错误;
D.小球在地面上的机械能为,由机械能守恒定律得,小球在海平面上的机械能也为,故D错误。
故选A。
2. 体育课上某同学将排球以初速度竖直向上抛出,假设排球在运动过程中受到的空气阻力大小恒定,以表示排球运动的时间,表示排球距抛出点的高度。某时刻排球的速度为、加速度为、动能为、机械能为,取竖直向上为正方向,则排球从开始上抛到落回抛出点的过程中,下列关系图像可能正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】AB.以f表示空气阻力,上升阶段,由牛顿第二定律得
解得
方向竖直向下,排球做匀减速直线运动;下降阶段,由牛顿第二定律得
解得
方向竖直向下,排球做匀加速直线运动,故AB错误;
C.由动能定理得
可知图像的斜率绝对值为,故C正确;
D.由功能关系可知
可知图像的斜率绝对值为,上升和下降过程斜率不变,故D错误。
故选C。
3. 有一竖直放置的光滑“T”形架,滑块A、B分别套在水平杆与竖直杆上,A、B用一不可伸长的轻绳相连,A、B质量相等,且可看作质点,如图所示。开始时轻绳水平伸直,A、B静止。由静止释放B后,已知当轻绳与竖直方向的夹角为时,B沿着竖直杆下滑的速度为v,已知重力加速度为g。则( )
A. 该过程滑块A的速度先增大后减小
B. 连接A、B的绳长为
C. 滑块A、B组成的系统机械能不守恒
D. 当轻绳与竖直方向的夹角为时,滑块A的速度
【答案】D
【解析】
【详解】A.该过程,由于绳子拉力一定对A做正功,所以A的动能一直增加,速度一直增大,故A错误;
C.滑块A、B组成的系统,只有重力做功,所以系统机械能守恒,故C错误;
D.当轻绳与竖直方向的夹角为时,如图所示
将A、B的速度分解为沿绳的方向和垂直于绳的方向,两物体沿绳子的方向速度大小相等,则有
解得,故D正确;
B.根据系统机械能守恒可得
联立解得连接A、B的绳长为,故B错误。
故选D。
4. 均匀带电的球壳在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心处产生的电场。如图所示,在半球面上均匀分布正电荷,总电荷量为q,球面半径为R,为通过半球顶点与球心O的轴线,在轴线上有M、N两点,。已知M点的场强大小为E,则N点的场强大小为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】把原半球面补成均匀带电的整球壳,补上的半球面也带电。由题给球壳在球外的等效关系,整球壳在距球心的点产生的场强大小为
原半球面与补全半球面关于对称,点和点也关于对称,因此补全半球面在点产生的场强大小,等于原半球面在点产生的场强大小。图中虚线表示补全的半球面。
两半球面在点产生的场强均沿轴线向左。设原半球面在点的场强大小为,由电场叠加得
所以
故选A。
5. 如图所示,半径分别为R、2R的两个水平圆盘,小圆盘转动时会带动大圆盘不打滑地一起转动.质量为m的小物块甲放置在大圆盘上距离转轴R处,质量为2m的小物块乙放置在小圆盘的边缘处。它们与盘面间的动摩擦因数相同,当小圆盘以角速度ω转动时,两物块均相对圆盘静止。下列说法正确的是( )
A. 小物块乙受到的摩擦力大小为
B. 两物块的线速度大小相等
C. 在角速度ω逐渐增大的过程中,物块甲先滑动
D. 在角速度ω逐渐减小的过程中,摩擦力对两物块做负功
【答案】D
【解析】
【详解】A.小物块乙由静摩擦力提供向心力,则小物块乙受到的摩擦力
故A错误;
B.两物块做圆周运动的半径相等,但是角速度不同,则线速度大小不等,故B错误;
C.根据
知,临界角速度,两物块的半径相等,知临界角速度相等,在角速度ω逐渐增大的过程中,由于大圆盘的角速度是小圆盘较小的一半,可知物块乙先滑动,故C错误;
D.在角速度ω逐渐减小的过程中,甲乙的线速度逐渐减小,根据动能定理知,摩擦力对两物块均做负功,故D正确。
故选D。
6. 如图所示,某段滑雪雪道倾角为,总质量为m(包括雪具在内)的滑雪运动员从距底端高为h处的雪道上由静止开始匀加速下滑,加速度为在他滑到底端的过程中,下列说法正确的是( )
A. 运动员减少的重力势能全部转化为动能 B. 运动员获得的动能为
C. 运动员克服摩擦力做功为 D. 运动员损失的机械能为
【答案】D
【解析】
【详解】A.若物体不受摩擦力,根据牛顿第二定律,有
解得加速度应为
而现在的加速度小于,所以运动员应受到摩擦力,故减少的重力势能有一部分转化为了内能,故A错误;
B.运动员运动员下滑的距离
由运动学公式可得
解得
动能为,故B错误;
C.由动能定理可知
解得, 故C错误;
D.机械能的减小量等于阻力所做的功,故下滑过程中系统减少的机械能为,故D正确。
故选D。
7. 嫦娥六号在2024年6月成功完成了世界首次月球背面采样的壮举。在环月探测阶段,嫦娥六号运行在距月面高度为200km的圆形轨道,其运行周期约为2小时。在返回地球的过程中,嫦娥六号返回舱采用了“打水漂”式再入返回技术(半弹道跳跃式再入),即返回舱先以高速进入地球大气层,随后借助大气升力跃出大气层,经过一段时间后再次进入大气层。已知月球绕地球公转的轨道半径r约为38万公里,周期约为27.3天,月球的半径为。下列说法正确的是( )
A. 仅题中所给数据可以求出月球的质量
B. 嫦娥六号在环月轨道上运行时的向心加速度小于月球公转的向心加速度
C. 嫦娥六号返回舱在“打水漂”跃出大气层的过程中,其机械能保持不变
D. 嫦娥六号返回舱再次进入大气层后,其机械能一直减小
【答案】D
【解析】
【详解】A.嫦娥六号环月飞行时,万有引力提供向心力,有
整理得月球质量
题中未给出引力常量,仅靠题目给的数据无法求出月球质量,故A错误;
B.向心加速度
嫦娥六号环月向心加速度
月球绕地球公转的向心加速度
,嫦娥六号在环月轨道上运行时的向心加速度大于月球公转的向心加速度,故B错误;
C.返回舱跃出大气层的过程中,仍受大气阻力作用,阻力做负功,机械能减小,故C错误;
D.返回舱再次进入大气层后,始终受空气阻力作用,阻力一直做负功,机械能一直减小,故D正确。
故选D。
8. 如图所示,平面内直线AB和MN垂直相交于О点,A、B关于О点对称。M、N关于О点对称,C是AO的中点,D是OB的中点,则下列说法正确的是( )
A. 若将电荷量为+Q的点电荷放置在О点,则C、M、D、N四点的电场强度相同
B. 若将电荷量为+Q和-Q的点电荷分别放置在A点和B点,则C、D两点电场强度方向相反
C. 若在C点和D点分别放置等量同种点电荷,一电子从О点沿直线运动到N点的过程中所受静电力的大小是一直减小的
D. 若在C点和D点分别放置等量正点电荷,一电子从M点由静止释放,电子将在M、N间做往返运动
【答案】D
【解析】
【详解】A.若将电荷量为+Q的点电荷放置在O点则C、M、D、N四点的电场强度方向不同,A错误;
B.若将电荷量为+Q和-Q的点电荷分别放置在A点和B点,由等量异种点电荷电场中电场线分布的对称性可知,C、D两点的电场强度大小相等,方向均由A指向B,B错误;
C.若在C点和D点分别放置等量同种的点电荷,则O点的电场强度是零,从O点沿CD的中垂线经过N点到无限远处,电场强度大小从零先增大,再减小到零,则电子从O点沿直线运动到N点的过程中,所受静电力的大小可能是一直增大的,也可能是先增大后减小的,C错误;
D.若在C点和D点分别放置等量正点电荷,则CD连线的中垂线上,关于O点对称的两点电场强度等大反向,所以电子在MO间与ON间受力具有对称性,都指向O点所以将一电子从M点由静止释放,电子将在M、N间做往返运动,D正确。
故选D。
9. 如图甲所示,倾角为37°的传送带在电动机带动下沿顺时针方向匀速转动,将一质量m=10kg的货物(可视为质点)轻放到传送带底端A,货物运动的速度v随时间t变化的图像如图乙所示,t=10s时刻货物到达传送带顶端B,取重力加速度大小g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,货物从A端运动到B端的过程中,下列说法正确的是( )
A. 货物受到的摩擦力做的功为320J
B. 货物受到的摩擦力大小始终为64N
C. 货物受到的合力做的功为920J
D. 货物与传送带间因摩擦产生的热量为320J
【答案】D
【解析】
【详解】A.根据图线与坐标轴所围面积表示位移可知,传送带的长度为
传送带的速度为
货物受到的摩擦力做的功等于货物的机械能增量,则,故A错误;
B.开始阶段货物受滑动摩擦力,根据牛顿第二定律可得
其中,由图线可知,货物的加速度大小为
解得
与传送带共速后货物受静摩擦力大小为
则货物受到的摩擦力大小不是始终为64N,故B错误;
C.根据动能定理,货物受到的合力做的功为,故C错误;
D.货物与传送带间的相对滑动的路程为
货物与传送带间因摩擦产生的热量为,故D正确。
故选D。
10. 如图,A、B两个点电荷固定在空间,实线为两点电荷电场中的部分电场线,弯曲虚线为一个带电粒子仅在电场力作用下运动的轨迹,a、b为轨迹上两点,下列说法正确的是( )
A. A、B带同种电荷
B. A、B带电量的绝对值不相等
C. a点电场强度比在b点电场强度大
D. 运动的带电粒子带负电
【答案】BD
【解析】
【详解】A.图中电场线起源于A,终止与B,电场线分布的特征可知两粒子带异种电荷,且A带正电,B带负电,故A错误;
B.根据图像可知,图中电场线分布不具有对称性,则两点电荷带电量的绝对值不等,故B正确;
C.由于电场线分布的密集程度表示电场的强弱,由图像可知,b点附近电场分布线密度大于a点,所以,b点电场强度比a点电场强度大,故C错误;
D.根据运动轨迹可知A对运动粒子吸引,B对其排斥,则可知运动的带电粒子带负电,故D正确。
故选BD。
11. 如图,用两根细绳把两个带同种电荷的小球悬挂在一点,两小球静止时,在同一水平面上,悬线与竖直方向的偏角分别为α和β,α>β。下列说法正确的是( )
A. A对B的库仑力大于B对A的库仑力
B. A的质量小于B的质量
C. 绳子对A的拉力小于绳子对B的拉力
D. A的带电量大于B的带电量
【答案】BC
【解析】
【详解】AD.两球之间的库仑斥力属于作用力和反作用力,大小相等,方向相反,根据库仑定律,可知无法确定两小球的电量大小,故AD错误;
B.两个小球均受重力、库仑斥力F和拉力T,根据平衡条件有,
根据题有α>β,则有
即
可得
故B正确;
C.对两小球,根据平衡条件有,
根据题有α>β,则有
即
可得
故C正确。
故选BC。
12. 如图所示,长木板A放在光滑的水平面上,可视为质点的小物体B以水平速度滑上原来静止的长木板A的上表面,由于A、B间存在摩擦,A、B速度随时间变化的情况如图乙所示,取,则下列说法正确的是( )
A. 木板A与物体B质量相等
B. 若木板A、物体B质量已知,可以求得热量Q
C. 小物体B相对长木板A滑行的距离1m
D. A对B做的功与B对A做的功大小相等
【答案】ABC
【解析】
【详解】A.由v-t图线的斜率表示加速度可知,小物块B在长木板A上滑行时加速度大小相等,又因为小物块B、长木板A受到的滑动摩擦力大小也相等,由牛顿第二定律可得
f=ma
可知木板A与物体B质量相等;故A正确;
B.若木板A、物体B质量已知,由v-t图像可知,小物块B 的初速度v0=2m/s,最终小物块B和长木板A达到共速,v共=1m/s,由能量守恒可得
可以求出此过程中产生的热量Q,故B正确;
C.在达到共同速度之时,A、B的位移差
故C正确;
D.A、B之间的摩擦力是一对相互作用力,等大反向,但是物块B的位移要大于木板A的位移,所以它们之间的摩擦力对对方做的功在数量上并不相等,故D错误。
故选ABC。
二、实验题:每空2分,共14分。
13. 小南同学用如题图甲所示的装置验证机械能守恒定律,其操作步骤如下:
①在铁架台的O点固定一个力传感器,将一根细线一端与力传感器相连,另一端系住一个小钢球;
②将小钢球保持静止时球心的位置记为A点,测得力传感器的最下端到A点的距离为L,此时力传感器的示数为;
③将小钢球向右拉至不同的高度由静止释放(绳子一直保持紧绷状态);
④记录释放点小钢球球心与A点的高度差以及小钢球在运动过程中力传感器示数F随时间t变化的规律;
⑤改变,记录小钢球每次经过A点时力传感器的示数,通过分析与之间的关系,来验证机械能是否守恒。
(1)某次实验中,小钢球在运动过程中传感器示数F随时间t变化的规律如题图乙所示,图中c点为图像最高点,c点对应的力传感器示数为,求:
①本次实验中小钢球经过A点时对应图乙中的________(填“a”、“b”、“c”“d”或“e”)点;
②本次实验中,小钢球经过A点时的动能为________(用字母表示);
(2)若小钢球运动过程中机械能守恒,则图像应为________(填标号)。
A. B. C. D.
【答案】(1) ①. c ②. (2)D
【解析】
【小问1详解】
[1]小钢球运动到A点时速度达到最大,故
所以小钢球在A点时拉力F达到最大值,本次实验小钢球经过A点时对应图2中的c;
[2]当小钢球在A点保持静止时
小钢球运动到A点时速度达到最大,小钢球在A点
所以
动能
联立解得
【小问2详解】
小钢球在A点合力提供向心力
机械能守恒,故
联立解得
故选D。
14. 某同学用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律,他将两物块A和B用轻质细绳连接并跨过轻质定滑轮,B下端连接纸带,纸带穿过固定的打点计时器,用天平测出A、B两物块的质量mA = 300 g,mB = 100 g,A从高处由静止开始下落,B拖着的纸带打出一系列的点,对纸带上的点迹进行测量,即可验证机械能守恒定律,图乙给出的是实验中获取的一条纸带:0是打下的第一个点,每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出),计数点间的距离如图乙所示,已知打点计时器计时周期为T = 0.02 s,则:
(1)在打点0 ~ 5过程中系统势能的减小量ΔEp = ___________J,系统动能的增加量ΔEk = ___________ J。(重力加速度g = 9.8 m/s2,结果均保留三位有效数字)
(2)实验结果显示,动能的增加量小于重力势能的减少量,主要原因可能是 ___________。
A. 工作电压偏高
B. 存在空气阻力和摩擦阻力的影响
C. 先释放重物,后接通电源打出纸带
D. 利用公式计算重物速度
(3)用v表示物块A的速度,h表示物块A下落的高度。若某同学作出的图像如图丙所示,则可求出当地的重力加速度g = ___________m/s2(结果保留三位有效数字)。
【答案】(1) ①. 1.18 ②. 1.15 (2)B
(3)9.70
【解析】
【小问1详解】
[1]系统势能的减小量
[2]每相邻两计数点间还有4个点,可知T = 0.1 s,则打B点时的速度
在打点0 ~ 5过程中系统动能的增加量
【小问2详解】
实验结果显示,动能的增加量小于重力势能的减少量,说明运动过程中能量有损失,存在空气阻力和摩擦阻力的影响。
故B正确。
【小问3详解】
由系统机械能守恒得
可得
则图像的斜率
解得
三、计算题:本题共4小题,共46分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。
15. 如图所示,倾角为37°的光滑绝缘斜面体固定在水平面上,带电量为q的正点电荷A固定在斜面底端,质量为m的带电小球B在斜面上离正点电荷A距离为L的M点由静止释放,释放的瞬间,小球B的加速度大小为a=0.5g,小球B向下运动到N点时,速度达到最大值。已知重力加速度为g,静电力常量为k,sin37°=0.6,cos37°=0.8,求:
(1)小球B所带电的电性;
(2)小球B所带电量qB=?
(3)A、N之间的距离d=?
【答案】(1)带正电 (2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
由于小球B向下运动到N点时,速度达到最大值,说明此时电场力与重力沿斜面向下的分力平衡,A带正电,则小球B也带正电。
【小问2详解】
释放的瞬间,小球B的加速度大小为a=0.5g,根据牛顿第二定律可得:
解得
【小问3详解】
小球B向下运动到N点时,速度达到最大值,根据平衡条件可得
解得
16. 如图所示,宇航员在某质量分布均匀的星球表面,从一斜坡上的P点沿水平方向以初速度v0抛出一小球,测得小球经时间t落到斜坡上另一点Q,斜面的倾角为α,已知该星球半径为R,引力常量为G,忽略星球自转的影响,求:
(1)该星球表面的重力加速度大小;
(2)该星球的密度;
(3)该星球的第一宇宙速度大小。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
根据小球做平抛运动的规律可得x=v0t,
且
解得g=
【小问2详解】
根据
解得
解得密度
【小问3详解】
根据星球表面附近万有引力近似等于重力,该力提供向心力,可得
解得
17. 某新能源汽车的生产厂家为了测试汽车的性能,将汽车停在足够长的平直公路上,t=0时使汽车由静止开始启动,通过传感器描绘了汽车的加速度关于速度倒数的变化规律,如图所示。已知汽车在t1=4s时达到额定功率,汽车在t2=29s时速度达到最大,汽车的总质量m=2000kg,汽车受到的阻力恒为其重力的0.2倍,重力加速度g取10m/s2,不计空气阻力。求:
(1)坐标系中x、y的值;
(2)汽车从启动到速度达到最大时通过的距离。
【答案】(1),
(2)
【解析】
【小问1详解】
由图像分析可知,汽车先以a=3m/s2的加速度做匀加速直线运动,汽车的功率达到额定功率后再以恒定的功率运行,达到最大速度后做匀速直线运动。t=0时,汽车的加速度大小a=3m/s2,由牛顿第二定律得
解得
由图像可知0~4s的时间内,汽车做匀加速直线运动,则匀加速的末速度大小
汽车的额定功率为,
当汽车的加速度等于0时,汽车的速度达到最大值,此时汽车的牵引力大小为,则汽车的最大速度为
解得
所以坐标系中的
【小问2详解】
汽车匀加速的位移为
解得
汽车在4s到29s的时间内,汽车以恒定的功率运行,由动能定理得
解得
汽车从启动到速度达到最大时通过的距离
18. 如图所示,竖直面内光滑圆弧轨道最低点C与水平面平滑连接,圆弧轨道半径为R,圆心角60°,水平面上B点左侧光滑,右侧粗糙。一根轻弹簧放在水平面上,其左端连接在固定挡板上,右端自由伸长到B点。现将质量为m的物块放在水平面上,并向左压缩弹簧到位置A,由静止释放物块,物块被弹开后刚好不滑离圆弧轨道,物块与BC段间的动摩擦因数为0.5,BC段的长度也为R,重力加速度为g,物体视为质点。求:
(1)物块运动到圆弧轨道C点时,轨道对物块的支持力大小;
(2)物块最终停下的位置离C点的距离;
(3)调整弹簧的压缩量,物块由静止释放恰能到达与O点等高的高度,则弹簧的最大弹性势能为多大。
【答案】(1)
(2)R (3)
【解析】
【小问1详解】
设物块第一次到达C点时的速度为v1,物块刚好能到达D点时速度为零,物块从C点运动到D点的过程,由机械能守恒定律得
解得
物块在C点时,由牛顿第二定律得
解得轨道对物块的支持力大小
【小问2详解】
设物块第一次从C点返回直到停止运动,在BC段上运动的路程为s,对物块运动的整个过程,根据能量守恒定律得
解得
因此,物块刚好停在B点,离C点的距离为R。
【小问3详解】
设物块运动到D点的速度为vD,压缩弹簧时,弹簧的最大弹性势能为,物块离开D点后做斜抛运动,在D点竖直方向的分速度为
从D点到最高点的过程,有
则得
根据能量守恒定律得
可得
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山东威海市第二实验高级中学2025-2026学年高一下学期期中考试
物理试题
(考试时间:90分钟,分值:100分)
一、选择题:本题共12小题,共40分。在每小题给出的四个选项中,第1~8题只有一项符合题目要求,每小题3分;第9~12题有多项符合题目要求,每小题4分,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。
1. 如图所示,在地面上以初速度v0抛出质量为m的小球,抛出后小球落到比地面低h的海平面上。若以地面为零势能面,且不计空气阻力,已知重力加速度为g。则下列说法正确的是( )
A. 重力对小球做的功为mgh
B. 小球在海平面上的重力势能为mgh
C. 小球在海平面上的动能为
D. 小球在海平面上的机械能为
2. 体育课上某同学将排球以初速度竖直向上抛出,假设排球在运动过程中受到的空气阻力大小恒定,以表示排球运动的时间,表示排球距抛出点的高度。某时刻排球的速度为、加速度为、动能为、机械能为,取竖直向上为正方向,则排球从开始上抛到落回抛出点的过程中,下列关系图像可能正确的是( )
A. B. C. D.
3. 有一竖直放置的光滑“T”形架,滑块A、B分别套在水平杆与竖直杆上,A、B用一不可伸长的轻绳相连,A、B质量相等,且可看作质点,如图所示。开始时轻绳水平伸直,A、B静止。由静止释放B后,已知当轻绳与竖直方向的夹角为时,B沿着竖直杆下滑的速度为v,已知重力加速度为g。则( )
A. 该过程滑块A的速度先增大后减小
B. 连接A、B的绳长为
C. 滑块A、B组成的系统机械能不守恒
D. 当轻绳与竖直方向的夹角为时,滑块A的速度
4. 均匀带电的球壳在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心处产生的电场。如图所示,在半球面上均匀分布正电荷,总电荷量为q,球面半径为R,为通过半球顶点与球心O的轴线,在轴线上有M、N两点,。已知M点的场强大小为E,则N点的场强大小为( )
A. B. C. D.
5. 如图所示,半径分别为R、2R的两个水平圆盘,小圆盘转动时会带动大圆盘不打滑地一起转动.质量为m的小物块甲放置在大圆盘上距离转轴R处,质量为2m的小物块乙放置在小圆盘的边缘处。它们与盘面间的动摩擦因数相同,当小圆盘以角速度ω转动时,两物块均相对圆盘静止。下列说法正确的是( )
A. 小物块乙受到的摩擦力大小为
B. 两物块的线速度大小相等
C. 在角速度ω逐渐增大的过程中,物块甲先滑动
D. 在角速度ω逐渐减小的过程中,摩擦力对两物块做负功
6. 如图所示,某段滑雪雪道倾角为,总质量为m(包括雪具在内)的滑雪运动员从距底端高为h处的雪道上由静止开始匀加速下滑,加速度为在他滑到底端的过程中,下列说法正确的是( )
A. 运动员减少的重力势能全部转化为动能 B. 运动员获得的动能为
C. 运动员克服摩擦力做功为 D. 运动员损失的机械能为
7. 嫦娥六号在2024年6月成功完成了世界首次月球背面采样的壮举。在环月探测阶段,嫦娥六号运行在距月面高度为200km的圆形轨道,其运行周期约为2小时。在返回地球的过程中,嫦娥六号返回舱采用了“打水漂”式再入返回技术(半弹道跳跃式再入),即返回舱先以高速进入地球大气层,随后借助大气升力跃出大气层,经过一段时间后再次进入大气层。已知月球绕地球公转的轨道半径r约为38万公里,周期约为27.3天,月球的半径为。下列说法正确的是( )
A. 仅题中所给数据可以求出月球的质量
B. 嫦娥六号在环月轨道上运行时的向心加速度小于月球公转的向心加速度
C. 嫦娥六号返回舱在“打水漂”跃出大气层的过程中,其机械能保持不变
D. 嫦娥六号返回舱再次进入大气层后,其机械能一直减小
8. 如图所示,平面内直线AB和MN垂直相交于О点,A、B关于О点对称。M、N关于О点对称,C是AO的中点,D是OB的中点,则下列说法正确的是( )
A. 若将电荷量为+Q的点电荷放置在О点,则C、M、D、N四点的电场强度相同
B. 若将电荷量为+Q和-Q的点电荷分别放置在A点和B点,则C、D两点电场强度方向相反
C. 若在C点和D点分别放置等量同种点电荷,一电子从О点沿直线运动到N点的过程中所受静电力的大小是一直减小的
D. 若在C点和D点分别放置等量正点电荷,一电子从M点由静止释放,电子将在M、N间做往返运动
9. 如图甲所示,倾角为37°的传送带在电动机带动下沿顺时针方向匀速转动,将一质量m=10kg的货物(可视为质点)轻放到传送带底端A,货物运动的速度v随时间t变化的图像如图乙所示,t=10s时刻货物到达传送带顶端B,取重力加速度大小g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,货物从A端运动到B端的过程中,下列说法正确的是( )
A. 货物受到的摩擦力做的功为320J
B. 货物受到的摩擦力大小始终为64N
C. 货物受到的合力做的功为920J
D. 货物与传送带间因摩擦产生的热量为320J
10. 如图,A、B两个点电荷固定在空间,实线为两点电荷电场中的部分电场线,弯曲虚线为一个带电粒子仅在电场力作用下运动的轨迹,a、b为轨迹上两点,下列说法正确的是( )
A. A、B带同种电荷
B. A、B带电量的绝对值不相等
C. a点电场强度比在b点电场强度大
D. 运动的带电粒子带负电
11. 如图,用两根细绳把两个带同种电荷的小球悬挂在一点,两小球静止时,在同一水平面上,悬线与竖直方向的偏角分别为α和β,α>β。下列说法正确的是( )
A. A对B的库仑力大于B对A的库仑力
B. A的质量小于B的质量
C. 绳子对A的拉力小于绳子对B的拉力
D. A的带电量大于B的带电量
12. 如图所示,长木板A放在光滑的水平面上,可视为质点的小物体B以水平速度滑上原来静止的长木板A的上表面,由于A、B间存在摩擦,A、B速度随时间变化的情况如图乙所示,取,则下列说法正确的是( )
A. 木板A与物体B质量相等
B. 若木板A、物体B质量已知,可以求得热量Q
C. 小物体B相对长木板A滑行的距离1m
D. A对B做的功与B对A做的功大小相等
二、实验题:每空2分,共14分。
13. 小南同学用如题图甲所示的装置验证机械能守恒定律,其操作步骤如下:
①在铁架台的O点固定一个力传感器,将一根细线一端与力传感器相连,另一端系住一个小钢球;
②将小钢球保持静止时球心的位置记为A点,测得力传感器的最下端到A点的距离为L,此时力传感器的示数为;
③将小钢球向右拉至不同的高度由静止释放(绳子一直保持紧绷状态);
④记录释放点小钢球球心与A点的高度差以及小钢球在运动过程中力传感器示数F随时间t变化的规律;
⑤改变,记录小钢球每次经过A点时力传感器的示数,通过分析与之间的关系,来验证机械能是否守恒。
(1)某次实验中,小钢球在运动过程中传感器示数F随时间t变化的规律如题图乙所示,图中c点为图像最高点,c点对应的力传感器示数为,求:
①本次实验中小钢球经过A点时对应图乙中的________(填“a”、“b”、“c”“d”或“e”)点;
②本次实验中,小钢球经过A点时的动能为________(用字母表示);
(2)若小钢球运动过程中机械能守恒,则图像应为________(填标号)。
A. B. C. D.
14. 某同学用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律,他将两物块A和B用轻质细绳连接并跨过轻质定滑轮,B下端连接纸带,纸带穿过固定的打点计时器,用天平测出A、B两物块的质量mA = 300 g,mB = 100 g,A从高处由静止开始下落,B拖着的纸带打出一系列的点,对纸带上的点迹进行测量,即可验证机械能守恒定律,图乙给出的是实验中获取的一条纸带:0是打下的第一个点,每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出),计数点间的距离如图乙所示,已知打点计时器计时周期为T = 0.02 s,则:
(1)在打点0 ~ 5过程中系统势能的减小量ΔEp = ___________J,系统动能的增加量ΔEk = ___________ J。(重力加速度g = 9.8 m/s2,结果均保留三位有效数字)
(2)实验结果显示,动能的增加量小于重力势能的减少量,主要原因可能是 ___________。
A. 工作电压偏高
B. 存在空气阻力和摩擦阻力的影响
C. 先释放重物,后接通电源打出纸带
D. 利用公式计算重物速度
(3)用v表示物块A的速度,h表示物块A下落的高度。若某同学作出的图像如图丙所示,则可求出当地的重力加速度g = ___________m/s2(结果保留三位有效数字)。
三、计算题:本题共4小题,共46分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。
15. 如图所示,倾角为37°的光滑绝缘斜面体固定在水平面上,带电量为q的正点电荷A固定在斜面底端,质量为m的带电小球B在斜面上离正点电荷A距离为L的M点由静止释放,释放的瞬间,小球B的加速度大小为a=0.5g,小球B向下运动到N点时,速度达到最大值。已知重力加速度为g,静电力常量为k,sin37°=0.6,cos37°=0.8,求:
(1)小球B所带电的电性;
(2)小球B所带电量qB=?
(3)A、N之间的距离d=?
16. 如图所示,宇航员在某质量分布均匀的星球表面,从一斜坡上的P点沿水平方向以初速度v0抛出一小球,测得小球经时间t落到斜坡上另一点Q,斜面的倾角为α,已知该星球半径为R,引力常量为G,忽略星球自转的影响,求:
(1)该星球表面的重力加速度大小;
(2)该星球的密度;
(3)该星球的第一宇宙速度大小。
17. 某新能源汽车的生产厂家为了测试汽车的性能,将汽车停在足够长的平直公路上,t=0时使汽车由静止开始启动,通过传感器描绘了汽车的加速度关于速度倒数的变化规律,如图所示。已知汽车在t1=4s时达到额定功率,汽车在t2=29s时速度达到最大,汽车的总质量m=2000kg,汽车受到的阻力恒为其重力的0.2倍,重力加速度g取10m/s2,不计空气阻力。求:
(1)坐标系中x、y的值;
(2)汽车从启动到速度达到最大时通过的距离。
18. 如图所示,竖直面内光滑圆弧轨道最低点C与水平面平滑连接,圆弧轨道半径为R,圆心角60°,水平面上B点左侧光滑,右侧粗糙。一根轻弹簧放在水平面上,其左端连接在固定挡板上,右端自由伸长到B点。现将质量为m的物块放在水平面上,并向左压缩弹簧到位置A,由静止释放物块,物块被弹开后刚好不滑离圆弧轨道,物块与BC段间的动摩擦因数为0.5,BC段的长度也为R,重力加速度为g,物体视为质点。求:
(1)物块运动到圆弧轨道C点时,轨道对物块的支持力大小;
(2)物块最终停下的位置离C点的距离;
(3)调整弹簧的压缩量,物块由静止释放恰能到达与O点等高的高度,则弹簧的最大弹性势能为多大。
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