资源简介

2025-2026学年海南中学高一（下）期中物理试卷
一、单选题：本大题共8小题，共24分。
1.自远古以来，当人们仰望星空时，天空中壮丽璀璨的景象便吸引了人们的注意，开始探索星体运动的奥秘。物理学发展中许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程，下面说法正确的是( )
A. 开普勒根据第谷的观测数据总结得出了开普勒行星运动定律
B. 牛顿发现万有引力定律并用实验的方法测出引力常量，因此被称为“第一个称量地球质量的人”
C. 卡文迪什通过“月一地”检验验证了重力与地球对月亮的引力是同一性质的力
D. 天王星的发现过程充分显示了理论对于实践的巨大指导作用，所用的“计算、预测和观察”的方法指导人们寻找新的天体
2.如图所示，轻质弹簧上端固定，下端系一物体。物体在处时，弹簧处于原长状态。现用手托住物体使它从处缓慢下降，到达处时，手和物体恰好分开，物体停在处。此过程中( )
A. 手对物体的支持力做正功
B. 物体的重力做负功
C. 弹簧对物体的弹力做正功
D. 弹簧的弹性势能增大
3.如图所示，探测器在椭圆轨道上绕地球飞行，为近地点，为远地点，在点变轨后进入圆形轨道。关于探测器，下列说法正确的是( )
A. 在圆形轨道上运行的速度一定大于
B. 在椭圆轨道上从向运动过程中速度逐渐减小
C. 在椭圆轨道上从向运动过程中加速度逐渐增大
D. 在椭圆轨道上点的速度与在圆形轨道上点的速度相等
4.把、两相同小球在离地面同一高度处以相同大小的初速度分别沿水平方向和竖直方向抛出，不计空气阻力，如图所示，则下列说法正确的是( )
A. 两小球落地时速度大小不同
B. 两小球落地时，重力的瞬时功率相同
C. 从开始运动至落地，重力对球做的功大于对球做的功
D. 从开始运动至落地，重力对球做功的平均功率小于对球做功的平均功率
5.如图所示，有一质量分布均匀、半径为的球形物体，一可视为质点的小球放在距离球形物体球心点
处。在小球和物体球心的连线上紧靠球形物体的最左侧挖走一半径为的球，则剩余的阴影部分对小球的
万有引力与挖走前球形物体对小球万有引力的比值为( )
A. B. C. D.
6.甲是地球赤道上的一个物体，乙是周期约为分钟的卫星，丙是地球的静止同步卫星，它们运行的轨道示意图如图所示，它们都绕地心做匀速圆周运动，已知地球的半径为，甲、乙、丙的向心加速度大小分别、、，乙、丙的轨道半径分别为、，下列判断正确的是( )
A. B. C. D.
7.如图所示，密度为、边长为的正立方体木块漂浮在水面上为木块在水面上的高度。现用竖直向下的力将木块按入水中，直到木块上表面刚浸没，则此过程中木块克服浮力做功为已知水的密度为、重力加速度为( )
A.
B.
C.
D.
8.质量的小型电动汽车在平直的公路上由静止启动，图象甲表示汽车运动的速度与时间的关系，图象乙表示汽车牵引力的功率与时间的关系。设汽车在运动过程中阻力不变，在末汽车的速度恰好达到最大，则下列说法正确的是( )
A. 汽车受到的阻力
B. 汽车的最大牵引力为
C. 汽车在的过程中的位移大小为
D. 的过程中汽车牵引力做的功为
二、多选题：本大题共5小题，共20分。
9.如图所示的四幅图表示的是有关圆周运动的实例，下列说法正确的是( )
A. 图中汽车通过凹形桥的最低点时处于超重状态
B. 图中火车转弯超过规定速度行驶时会挤压外轨
C. 图中脱水筒的脱水原理是水滴受到的离心力大于它所受到的向心力从而被甩出
D. 图中在光滑而固定的圆锥筒内，有完全相同的、两个小球在图中所示的平面内分别做匀速圆周运动，则、两小球的角速度大小相等
10.如图所示，半径为的半圆管轨道固定在水平面上，是竖直直径，让小球视为质点在水平面上获得水平向右的速度，进入管道然后从点离开落到水平面上的点。已知小球在点时管壁对其弹力的大小等于重力的一半，重力加速度为，不计空气阻力，下列说法正确的是( )
A. 小球在点时的向心加速度大小为
B. 小球从到的运动时间为
C. A、两点间的距离可能为或
D. 小球在点时的角速度大小为
11.如图所示，一半径为的半球形坑，其中坑边缘两点与圆心等高且在同一竖直面内。现甲、乙两位同学分别将、两个小球以、的速度沿图示方向水平抛出，发现两球刚好落在坑中同一点，已知，。，重力加速度为，忽略空气阻力。则下列说法正确的是( )
A.
B.
C. 两球的初速度无论怎样变化，只要落在坑中的同一点，两球抛出的速率之和不变
D. 若仅从点水平抛出小球，无论小球抛出的速度大小如何，小球都不可能垂直于坑壁落入坑中
12.如图所示，宇宙中有一个由和两颗恒星构成的双星系统，它们在彼此间万有引力下以周期绕点逆时针旋转，轨道半径分别是和，有一颗质量很小的卫星，以轨道半径绕顺时针以周期做匀速圆周运动，已知，卫星对恒星、构成的双星系统的运动没有影响，且忽略恒星对卫星的引力，万有引力常量为，下列说法正确的是( )
A. 由已知条件可以求出的质量
B. 恒星、的质量之比为
C. 若也有一颗质量很小的周期也为的卫星，则其轨道半径一定小于的轨道半径
D. 、、由图示位置到再次共线所需时间为
13.如图所示，一根轻质弹簧一端固定于光滑竖直杆上，另一端与质量为的滑块连接，穿在杆上，一根轻绳跨过定滑轮将滑块和重物连接起来，的质量为。将从图中点由静止释放后沿竖直杆上下运动，当它经过、两点时弹簧对滑块的弹力大小相等。已知与水平面的夹角，长为，与垂直，不计滑轮的摩擦，重力加速度为。则从点到点的过程中( )
A. 和组成的系统机械能守恒
B. 弹簧的弹力先减小再增大
C. 克服重力做的功为
D. 运动至点时的速度大小为
三、实验题：本大题共2小题，共20分。
14.某小组在“研究平抛运动特点”的实验中，使用了图乙的实验装置。
某同学利用如图乙所示的实验装置记录小球的运动轨迹，下列说法正确的是 。
A.需要调节装置的底座螺丝，使背板竖直
B.上下移动倾斜挡板时必须等间距下移
C.斜槽可以不光滑，但斜槽轨道末端必须保持水平
D.同一组实验中，小球每次都必须从同一位置释放
如图丙所示，实验小组记录了小球在运动过程中经过、、三个位置，每个正方形小格的边长为，重力加速度取，以点为坐标原点建立平面直角坐标系，水平向右为轴正方向，竖直向下为轴正方向，则该小球做平抛运动的初速度大小为 ，在点时的速度大小 ，小球抛出点的位置坐标 ， 。
15.Ⅰ如图甲所示，实验小组用向心力演示仪探究影响向心力大小的因素。已知小球在槽中、、位置做圆周运动的半径之比为：：。某次实验时，将两个质量相等的小球分别放置于甲图中、位置，左右变速塔轮的半径之比为：，则左右两球做圆周运动的角速度大小之比为 ，向心力大小之比为 。
Ⅱ某同学利用传感器验证向心力与角速度的关系。如图乙所示，将力传感器和光电门固定，圆盘边缘上固定一竖直的遮光片，将光滑小定滑轮固定在圆盘中心正上方，用一根细绳跨过定滑轮连接小滑块和力传感器。实验时电动机带动水平圆盘匀速转动，滑块随圆盘一起转动，力传感器可以实时测量绳的拉力的大小。某次实验操作如下：
测得遮光片的宽度为。
测得圆盘半径为，滑块的转动半径为。
测得遮光片经过光电门的遮光时间为，则滑块做圆周运动的角速度 。用所给物理量的符号表示
作出图像如图丙所示，图线不经过原点，是因为滑块受到圆盘施加的沿圆盘半径 选填“向里”或“向外”的摩擦力，且最大静摩擦力 。
四、计算题：本大题共3小题，共36分。
16.年月日，我国成功发射“天问二号”探测器，前往小行星进行探测，以期实现中国首次小行星采样并返回地球。假设探测器抵达小行星地表后，将一探测采样球以速度竖直向上射出，经过时间落到行星地表，进行采样。成功采样后，探测器升空进入小行星同步轨道绕小行星做匀速圆周运动，与小行星同步伴飞一段时间后返回地球。只考虑探测器与小行星之间的万有引力，小行星半径为，自转周期为，引力常量为，小行星上没有空气，忽略小行星自转对表面重力加速度的影响。求：
小行星表面重力加速度的大小；
小行星同步轨道距离行星表面的高度。
17.如图所示，在竖直平面内，粗糙的斜面轨道的下端与光滑的圆弧轨道相切于点，点是最低点，圆心角，与圆心等高，圆弧轨道半径，现有一个质量为且可视为质点的小物体，从点的正上方点处自由下落，物体恰好到达斜面顶端处。已知距离，物体与斜面之间的动摩擦因数，已知，，重力加速度，忽略空气阻力，求：
物体第一次到达点时的速度大小和第一次到达点时对轨道的压力；
斜面的长度；
物块在斜面上滑行的路程。
18.如图所示，水平转盘可绕竖直中心轴转动，盘上叠放着质量均为的、两个物块可视为质点，物块用长为的细线与固定在转盘中心处的力传感器相连，两个物块和传感器的大小均可不计。细线能承受的最大拉力为，、间的动摩擦因数为，与转盘间的动摩擦因数为，且可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力。转盘静止时，细线刚好伸直，传感器的读数为零。当转盘以不同的角速度匀速转动时，传感器上就会显示相应的读数，取重力加速度。
当细线拉力恰好出现时，求转盘的角速度大小；
当与恰好分离时，求的大小和转盘的角速度大小；
试通过计算写出的函数关系式其中为转盘转动的角速度大小。
答案解析
1.【答案】
【解析】解：开普勒在第谷长期、精确的行星观测数据基础上，经过多年研究，总结出了行星运动的三大定律，即开普勒定律，故A正确；
B.牛顿发现了万有引力定律，但引力常量是卡文迪许通过扭秤实验测出的，卡文迪许也因此被称为“第一个称量地球质量的人”，故B错误；
C.“月地”检验是牛顿进行的，验证了重力与地球对月球的引力是同一性质的力，并非卡文迪什的贡献，故C错误；
D.海王星的发现是利用万有引力定律计算、预测后通过观测发现的，充分体现了理论对实践的指导作用；天王星是通过直接观测发现的，故D错误。
故选：。
结合开普勒、牛顿、卡文迪什等物理学家在天体运动和万有引力领域的科学贡献，逐一核对选项描述与史实是否相符。
本题考查天体物理学相关的物理学史，需准确区分不同科学家的研究成果，侧重对科学发展关键节点的记忆辨析。
2.【答案】
【解析】解：物体从处缓慢下降到处，位移方向向下，手对物体的支持力方向向上，力与位移方向相反，支持力做负功，故A错误；
B.物体向下运动，位移方向与重力方向相同，重力做正功，故B错误；
C.弹簧被拉长，对物体的弹力方向向上，与物体位移方向相反，弹力做负功，故C错误；
D.弹簧的形变量随物体下降逐渐增大，弹性势能与形变量正相关，因此弹簧的弹性势能增大，故D正确。
故选：。
结合物体下降过程中，手的支持力、重力、弹簧弹力与位移的方向关系，判断各力做功正负，并根据弹簧形变量变化判断弹性势能的增减。
本题考查功的正负判断与弹性势能变化，核心是力与位移方向的夹角对做功的影响，结合弹簧形变分析能量变化，属于基础功能关系的应用。
3.【答案】
【解析】解：根据第一宇宙速度的知识，可知在圆形轨道上运行的速度一定小于，故A错误；
根据开普勒第二定律，在椭圆轨道上从向运动过程中速度逐渐增大，故B错误；
根据可知，在椭圆轨道上从向运动过程中加速度逐渐增大，故C正确；
根据卫星变轨知识，在椭圆轨道上点需要加速做离心运动才能进入到圆形轨道，可知椭圆轨道上点的速度小于在圆形轨道上点的速度，故D错误。
故选：。
根据第一宇宙速度的知识分析解答；根据开普勒第二定律分析解答；根据牛顿第二定律列式判断；根据卫星变轨知识判断速度大小关系。
考查万有引力与圆周运动的相关知识，重点在于理解开普勒的运动定律和变轨原理，属于较低难度考题。
4.【答案】
【解析】解：、不计空气阻力，两球运动过程中只有重力做功，对于球和球，由动能定理得，可得，初速度大小相同，初始高度相同，则两球落地时速度大小相同，故A错误；
B、两小球落地时速度大小相等，设为。球落地时速度方向与水平方向成角，则球落地时重力的瞬时功率为。球落地时与水平方向垂直，则落地时重力的瞬时功率为，则两小球落地时，球重力的瞬时功率小于球重力的瞬时功率，故B错误；
C、由重力做功公式可知，因两球下落的高度相同，两球的质量相同，则重力对两球做的功相同，故C错误；
D、从开始运动至落地，由于球在竖直方向上做自由落体运动，球做竖直上抛运动，所以球运动时间小于球运动时间，重力做的功相同，根据平均功率公式可知，重力对小球做功的平均功率大于重力对小球做功的平均功率，故D正确。
故选：。
根据动能定理列式分析两小球落地时速度大小；球落地时重力的瞬时功率为，球落地时重力的瞬时功率为，由此分析落地时重力的瞬时功率关系；结合下落高度关系，由重力做功公式分析重力做功关系；分析运动时间关系，再判断重力做功的平均功率关系。
解决该题的关键需要熟记重力做功公式、平均功率公式、瞬时功率公式，能正确分析运动时间。
5.【答案】
【解析】解：设球原来质量为，挖走部分质量为，则
整个大球对小球的万有引力大小为
挖走部分对小球的万有引力大小为
解得
所以剩余的阴影部分对小球的万有引力大小为
所以，故C正确，ABD错误。
故选：。
根据体积关系，求出挖去部分的质量。用没挖之前球对质点的万有引力，减去被挖部分对质点的万有引力，就是剩余部分对质点的万有引力。
掌握割补思想是解决本题的主要入手点，掌握万有引力定律公式是解题的基础。
6.【答案】
【解析】解：、对丙、乙，根据万有引力提供向心力，可得：，向心加速度之比，故AB错误；
、对丙、甲，根据圆周运动特点，可得：，结合角速度相等的条件，可得到加速度之比为：，故C正确，D错误。
故选：。
对丙、乙，根据万有引力提供向心力，可得到向心加速度之比；对丙、甲，根据圆周运动特点，结合角速度相等的条件，可得到加速度之比。
本题考查万有引力定律的应用，在分析丙、甲时，注意地球表面的物体，万有引力提供重力和向心力，万有引力不等于向心力。
7.【答案】
【解析】解：设浸入的深度为，则浮力的大小为，可见浮力与进入水中的位移成正比，可用浮力的平均值计算其做功。
初状态的浮力：，或
末状态的浮力：
则克服浮力做的功为：
解得：，或，故B正确，ACD错误。
故选：。
浮力随木块浸入深度线性变化，先求出初始和末状态的浮力，用平均浮力乘以位移，计算克服浮力做的功。
本题考查变力做功的计算，通过分析浮力随位移线性变化，利用平均力法求解，有效检验对浮力公式和变力做功方法的理解与应用。
8.【答案】
【解析】解：、汽车速度最大时做匀速直线运动，牵引力等于阻力。由题图知汽车的额定功率，最大速度，由，解得阻力大小，故A错误；
B、内，汽车做匀加速直线运动，牵引力不变。内，汽车的功率不变，由可知，随着速度增大，牵引力减小，后，牵引力等于阻力，牵引力不再变化，所以汽车做匀加速直线运动时牵引力最大。由题图知，匀加速直线运动的末速度，设最大牵引力为，则有，解得，故B错误；
、汽车在的过程中，汽车牵引力做的功为。设汽车在的过程中的位移大小为，根据动能定理得：，解得：，故C正确，D错误。
故选：。
汽车速度最大时做匀速直线运动，牵引力等于阻力，由功率公式求阻力大小；汽车做匀加速直线运动时牵引力最大，由图读出匀加速直线运动的末速度，由功率公式求最大牵引力；汽车在的过程中，功率不变，由求牵引力做的功，再由动能定理求位移大小。
本题考查的是机车启动问题，要能够熟练地进行受力分析与运动状态分析，要注意汽车的功率公式中，指实际功率，表示牵引力，表示瞬时速度；当牵引力等于阻力时，机车达到最大速度。
9.【答案】
【解析】解：、在凹形桥的最低点，汽车受到的支持力大于其重力，因此汽车处于超重状态，故A正确；
B、超速时重力与支持力的合力不足以提供向心力，会挤压外轨产生向里的力，故B正确；
C、物体所受合外力不足以提供向心力才会做离心运动，故C错误；
D.根据牛顿第二定律
解得，由图可知
可得，故D错误。
故选：。
结合超重失重、火车转弯受力、离心运动条件、圆锥筒圆周运动的向心力公式，逐一分析各选项的受力与运动关系，判断说法正误。
本题围绕圆周运动的典型实例，考查超重失重、离心现象、向心力公式的应用，能有效检验对圆周运动受力分析的掌握情况。
10.【答案】
【解析】解：、小球在点时管壁对其弹力的大小等于重力的一半，根据牛顿第二定律有
或
解得，或，故A错误；
B、小球从到做平抛运动，竖直方向有
解得，故B正确；
C、根据向心加速度公式有，或，、两点间的距离为，或
解得，或，故C正确；
D、根据
可知，小球在点的角速度为或，故D错误。
故选：。
先根据小球在点的两种受力情况管壁弹力指向或背离圆心，用向心力公式求出点速度，再由平抛运动竖直位移求运动时间，结合水平速度求水平位移，进而分析各选项。
本题结合水平面内的圆周运动与平抛运动，考查向心力公式和平抛运动规律的综合应用，需注意点管壁弹力的两种可能方向，对受力分析和多情况讨论能力有一定要求。
11.【答案】
【解析】解：小球从边缘水平抛出后做平抛运动，在水平方向做匀速直线运动，在竖直方向做自由落体运动。
、由几何关系可知，落点的纵坐标，点到抛出点的水平距离，点到抛出点的水平距离；根据，解得运动时间，代入数据解得，，故A正确，B错误；
C、根据可知，当落点确定时，运动时间唯一确定，初速度之和也唯一确定，但初速度必须取特定值才能落在同一点，不能“无论怎样变化”，且落点改变时速率之和也会随之改变，故C错误；
D、若小球垂直于坑壁落入坑中，其速度方向的反向延长线必过圆心，设落点到圆心的水平距离为，由平抛运动推论可知落点到抛出点的水平位移应为，即，解得或，经分析可知在坑内均不满足速度矢量与半径矢量重合且同向的条件，故无论初速度多大小球都不可能垂直于坑壁落入坑中，故D正确。
故选：。
需要分析平抛运动规律，结合几何关系确定初速度大小，并判断相关命题。已知落点与圆心的连线与竖直方向夹角为，可确定落点的竖直位移和两个抛出点到落点的水平位移。根据平抛运动竖直方向自由落体规律，由竖直位移求出运动时间，再结合水平方向匀速运动分别求出两个初速度。对于选项，需明确当落点确定时，两个初速度之和由总水平位移与时间决定，但落点改变时该和会变化，且初速度必须满足特定关系才能落在同一点。对于选项，需分析小球速度方向与坑壁垂直的条件，利用平抛运动速度反向延长线过水平位移中点的推论，结合几何关系判断是否可能实现。
本题以半球形坑为背景，巧妙地将平抛运动与几何约束相结合，是一道综合性较强的中等偏上难度题目。它主要考查平抛运动的基本规律、位移与速度的分解、以及几何关系的灵活应用。计算量适中，但需要学生具备较强的空间想象能力和数形结合的分析能力。题目通过两个不同位置抛出的小球落在同一点的情境，引导学生深入理解平抛运动各物理量间的内在联系，并利用几何关系建立方程。选项涉及平抛运动速度方向与坑壁垂直的临界条件，需要运用速度反向延长线过水平位移中点的推论，并严谨分析其几何可能性，对学生的逻辑推理和模型分析能力提出了较高要求。
12.【答案】
【解析】解：、对于双星系统，万有引力提供其做圆周运动的向心力，两星运动的周期与角速度均相同，根据，解得恒星的质量，由于、、及均为已知量，故可以求出的质量，故A正确；
B、双星系统中，两星所受万有引力大小相等，即向心力大小相等，满足，解得质量之比，故B错误；
C、根据万有引力提供向心力有，解得轨道半径，由可知，若两颗卫星的周期均为，则其中心天体的质量越小，卫星的轨道半径也越小，故恒星的卫星轨道半径一定小于恒星的卫星轨道半径，故C正确；
D、由图可知初始时刻、、三者共线，恒星绕点逆时针转动的角速度为，卫星绕顺时针转动的角速度为，当三者再次共线时，卫星相对双星连线转过的角度为，即，解得，故D错误。
故选：。
双星系统和以相同角速度绕点旋转，万有引力提供向心力，已知轨道半径、和周期，结合万有引力定律可分别建立两星向心力方程，联立即可消去未知量的质量，从而求出的质量。双星间向心力相等，由角速度相同可导出质量比与轨道半径成反比，并非与半径成正比。卫星绕恒星做匀速圆周运动时，由万有引力提供向心力，周期相同时轨道半径与中心天体质量的立方根成正比，因的质量大于，故的卫星轨道半径更小。三者再次共线需考虑绕点的逆时针转动与绕的顺时针转动，相对角速度应为两者之和，当相对转过半圈时满足共线条件，由此建立时间与周期的关系。
本题巧妙融合了双星系统与卫星环绕两大核心天体物理模型，综合考查了万有引力定律、圆周运动以及多体运动中的相对运动问题。题目计算量适中，但思维层次丰富，对学生的模型构建与综合分析能力提出了较高要求。其亮点在于通过构建双星系统内部存在一颗反向公转卫星的复杂情境，深度考查学生对万有引力充当向心力这一本质的理解，以及在不同参考系下处理角速度叠加问题的能力。解答过程需要学生清晰辨析双星系统的质量比、周期与轨道半径关系，并准确应用开普勒第三定律的推论来比较卫星轨道，同时能通过相对角速度分析多体共线的周期性相遇问题，有效锻炼了物理建模和逻辑推理能力。
13.【答案】
【解析】解：、根据题意分析可知，不计摩擦，只有重力和弹力做功，滑块、重物与弹簧组成的系统机械能守恒，故A错误；
B、根据题意分析可知，当经过、两点时弹簧对滑块的弹力大小相等。从点开始加速上升，在点弹簧对的弹力向下，所以弹簧的弹力先减小再增大，故B正确；
、根据题意分析可知，在、两点时弹簧对滑块的弹力大小相等，可知、两点弹簧的弹性势能相等，又根据几何关系可知，滑块上升的高度为
克服重力做的功为
根据题意分析可知，滑块从点开始运动时，重物的速度为，当滑块到达点时，重物的速度也为，由几何关系有，重物下降的高度为
对滑块、重物与弹簧组成的系统，根据机械能守恒定律可知
解得滑块在点的速度为
故CD正确。
故选：。
根据机械能守恒条件、动能定理和受力分析，分析系统的能量变化、的运动状态、轻绳的做功以及的速度。
本题的关键在于理解系统机械能守恒的条件、动能定理的应用，通过的重力做功和绳子的功分析，以及速度的关联，、的速度满足沿绳方向分速度相等。
14.【答案】

【解析】解：平抛运动的轨迹在竖直平面内，需要调节装置的底座螺丝，使背板竖直，故A正确；
B.只要能够记录小球位置，上下移动倾斜挡板时无需等间距下移，故B错误；
C.斜槽可以不光滑，但斜槽轨道末端必须保持水平，可以保证小球离开斜槽末端时速度水平，故C正确；
D.同一组实验中，小球每次都必须从同一位置释放，可以保证小球离开斜槽末端时速度相同，故D正确。
故选：。
竖直方向有
代入数据解得
则小球的水平分速度为
小球经过点的竖直分速度为
则小球经过点的速度为
小球在竖直方向相邻相等时间内位移比值为：：：：，则抛出点的纵坐标为；水平方向相邻点迹间的水平位移为，则抛出点的横坐标为。
故答案为：；，，，。
根据平抛运动的轨迹特点判断；根据只要能够记录小球位置判断；根据做平抛运动的条件判断；
根据匀变速直线运动和匀速直线运动的规律计算。
本题关键掌握“探究平抛运动的运动规律”的实验原理、做平抛运动的条件、利用匀变速直线运动规律和匀速直线运动规律计算的方法。
15.【答案】：
：
向里

【解析】解：Ⅰ某次实验时，左右变速塔轮的半径之比为：，左右变速塔轮由皮带相连，故左右变速塔轮的线速度相等，由故可知左右变速塔轮的角速度之比为：：：：
左右两球做圆周运动的角速度之比为：：：，
由向心力公式，左右两球做圆周运动的向心力之比为：：：：
Ⅱ遮光片通过光电门的瞬时速度的大小
滑块不滑动时，滑块与圆盘的角速度相同，根据线速度与角速度的关系，圆盘的角速度为，滑块与圆盘的角速度相同，故滑块做圆周运动的角速度
滑块受摩擦力提供向心力，则摩擦力沿圆盘半径向里；
根据向心力公式
变形得，由图像的纵截距，可知最大静摩擦力
故答案为：Ⅰ：；：
Ⅱ；向里；；
皮带传动线速度相等，角速度与半径成反比；向心力公式中，三个变量共同影响向心力大小。
遮光片通过光电门的瞬时速度的大小，滑块受摩擦力提供向心力，则摩擦力沿圆盘半径向里；摩擦力提供滑块做圆周运动的向心力。
本题覆盖了皮带传动、向心力公式、光电门测角速度、受力分析与图像解读四个核心知识点，综合性强。
16.【答案】小行星表面重力加速度的大小为 小行星同步轨道距离行星表面的高度为
【解析】解：采样球以做竖直上抛运动，经时间落地，则，解得；
设小行星质量为，探测器质量为，则探测器在小行星地表上有，探测器在同步轨道上有，联立解得。
答：小行星表面重力加速度的大小为；
小行星同步轨道距离行星表面的高度为。
根据匀变速直线运动的速度规律列式求解；
根据黄金代换式和万有引力提供向心力列式解答。
考查竖直上抛运动规律和黄金代换式，万有引力定律的应用问题，知道各个定律的内容，属于较低难度考题。
17.【答案】物体第一次到达点时的速度大小为，第一次到达点时对轨道的压力，方向竖直向下 斜面的长度为 物块在斜面上滑行的路程为
【解析】解：物体从到由动能定理，得
代入数据解得
在点，由牛顿第二定律得
解得
由牛顿第三定律，对轨道的压力，方向竖直向下。
从到，由动能定理得
代入数据解得
设摩擦因数为时物块刚好能静止在斜面上，则有
解得。由于，物块在斜面上多次往返，最后在点速度为零。
根据动能定理，全程有
解得
答：物体第一次到达点时的速度大小为，第一次到达点时对轨道的压力，方向竖直向下；
斜面的长度为；
物块在斜面上滑行的路程为。
物体从点自由下落后，沿光滑圆弧轨道运动至最低点，整个过程仅有重力做功，可通过动能定理直接建立物体初始高度与点速度的关系。在点物体做圆周运动，所受支持力与重力的合力提供向心力，结合点速度即可求出支持力大小，进而求出第一次到达点时对轨道的压力。
物体从点运动至斜面顶端点速度恰好减为零，此过程需考虑重力做功和斜面上的摩擦力做功。分析路径几何关系，明确物体在斜面上沿斜面方向的位移即为斜面长度，结合动能定理建立点速度与的关系方程。
物块在斜面与圆弧轨道间多次往返，最终因摩擦消耗能量而静止于斜面某处。需判断最终静止位置，由于斜面动摩擦因数小于临界值，物体将越过点最终停在斜面上。对整个过程应用功能关系，将初始机械能全部转化为斜面上克服摩擦力所做的功，即可求出总路程。
本题综合考查动力学与功能关系的核心知识，涉及平抛运动、圆周运动、动能定理、牛顿第二定律以及摩擦力做功与能量转化的分析。题目计算量适中，但物理过程较为复杂，需要学生清晰地构建多阶段运动模型，并灵活运用功能关系处理变力做功问题。通过本题能够有效锻炼学生的物理建模能力、多过程问题分析能力以及数学运算能力。其中第三问的求解尤为巧妙，通过分析物块最终停止位置并利用全程能量守恒来求总路程，避免了繁琐的逐次往复计算，很好地考查学生对功能关系本质的理解与创造性应用能力。
18.【答案】当细线拉力恰好出现时，转盘的角速度大小为 当与恰好分离时，的大小为，转盘的角速度大小为 的函数关系式为
【解析】解：当细线拉力恰好出现时，此时整体刚好达到与转盘间的最大静摩擦力，拉力为。
对整体由牛顿第二定律有，解得。
当物体所受的摩擦力大于最大静摩擦力时，将要脱离物体，对由牛顿第二定律有，解得
此时对整体有，解得。
如问所求，当时，。
当时，对整体有，即。
当时，物体所受的摩擦力大于最大静摩擦力，脱离物体，此时只有物体做匀速圆周运动，对物体由牛顿第二定律有。
当绳子拉力达到最大值时，解得，所以，当时，，即。
当时，细线拉断，。
综上，。
答：当细线拉力恰好出现时，转盘的角速度大小为。
当与恰好分离时，的大小为，转盘的角速度大小为。
的函数关系式为。
通过整体受力分析，求出细线拉力刚出现时的临界角速度。
以恰好分离为临界状态，先隔离求出分离角速度，再整体分析算出此时拉力。
结合前两问的临界角速度，补充细线拉断的临界条件，分四个阶段推导不同角速度范围内拉力的分段表达式。
本题考查圆周运动中的摩擦力与连接体问题，核心是牛顿第二定律在圆周运动中的应用，涉及整体法与隔离法的综合使用，以及不同阶段受力分析的动态变化，检验对连接体圆周运动临界状态的分析能力。
第1页，共1页

展开更多......

收起↑