安徽省2022学年蚌埠市铁路中学高一下期中物理试卷

2018-2019学年安徽省蚌埠市铁路中学高一（下）期中考试物理试卷一、选择题（1-8为单选题9-12为多选题，每题4.0分共48.0分）1．做曲线运动的物体，在运动过程中，一定变化的物理量是（）A．合外力B．速率C．速度D．加速度2．关于万有引力定律的发现和引力常量的测定，下面说法中正确的是（）A．万有引力定律是由开普勒发现的，而引力常量是由牛顿测定的B．万有引力定律是由牛顿发现的，而引力常量是由卡文迪许测定的C．万有引力定律是由卡文迪发现的，而引力常量是由牛顿测定的D．万有引力定律是由开普勒发现的，而引力常量是由卡文迪许测定的3．人用绳子通过动滑轮拉物体A，A穿在光滑的竖直杆上，当以速度v0匀速地拉绳，使物体A到达如图所示位置时，绳与竖直杆的夹角为θ，以下说法正确的是（）A．A物体运动可分解成沿绳子方向的直线运动和沿竖直杆向上的运动B．A物体实际运动的速度是v0cosθC．A物体实际运动的速度是蘨১D．A物体处于失重状态4．设地球表面重力加速度为g0，物体在距离地心4R（R是地球的半径）处，由于地球的吸引作用而产生的加速度为g，则为（）A．1B．C．D．5．研究火星是人类探索向火星移民的一个重要步骤．设火星和地球均绕太阳做匀速圆周运动，火星轨道在地球轨道外侧，如图所示，与地球相比较，则下列说法中正确的是（）A．火星运行速度较大B．火星运行角速度较大C．火星运行周期较大D．火星运行的向心加速度较大6．长为L的细绳，一端系一质量为m的小球，另一端固定于某点．当绳竖直时小球静止，再给小球一水平初速度v0，使小球在竖直平面内做圆周运动．关于小球的运动下列说法正确的是（）-1-A．小球过最高点时的最小速度为零B．小球开始运动时绳对小球的拉力为C．小球过最高点时速度大小一定为D．小球运动到与圆心等高处时向心力由细绳的拉力提供7．如图所示，河岸A处有一只小船．河宽为300m，水流速度为4m/s，在A点下游400m处有一瀑布．小船从A处开出后不能掉进瀑布且要到达对岸，船相对于水的最小速度为（）A．2m/sB．2.4m/sC．3m/sD．3.5m/s8．假设地球可视为质量均匀分布的球体。已知地球表面重力加速度在两极的大小为g0，在赤道的大小为g；地球自转的周期为T，引力常量为G．地球的密度为（）১A．B．C．D．১9．一物体在N个共点力作用下做匀速直线运动，若突然撤去其中一个力，其余力不变，则物体可能做（）A．匀加速直线运动B．变加速直线运动C．类平抛运动D．匀速圆周运动10．如图所示，x轴在水平地面内，y轴沿竖直方向。图中画出了从y轴上沿x轴正向抛出的三个小球a、b和c的运动轨迹，其中b和c是从同一点抛出的。不计空气阻力，则（）A．a的飞行时间比b的长B．b和c的飞行时间相同C．a的水平初速度比b的大D．b的水平初速度比c的小11．如图所示，光滑水平面上，小球m在拉力F作用下作匀速圆周运动．若小球运动到P点时，拉力F发生变化，关于小球运动情况的说法正确的是（）A．若拉力突然消失，小球将沿轨迹Pa作离心运动B．若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pa作离心运动C．若拉力突然变大，小球将沿轨迹Pb作近心运动D．若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pb作离心运动-2-12．如图所示，A、B、C三个物体放在旋转圆台上，它们与圆台之间的动摩擦因数均为μ，A的质量为2m，B、C质量均为m，A、B离轴心距离为R，C离轴心2R，则当圆台旋转时（设A、B、C都没有滑动）A．物体C的向心加速度最大B．物体B受到的静摩擦力最大C．ω是C开始滑动的临界角速度D．当圆台转速增加时，B比A先滑动二、填空题（每空2.0分，共20.0分）13．（1）如图甲所示的演示实验中，A、B两球同时落地，说明．（2）某同学设计了如图乙所示的实验：将两个斜滑道固定在同一竖直面内，最下端水平．把两个质量相等的小钢球从斜面的同一高度由静止同时释放，滑道2与光滑水平板吻接，则将观察到的现象是，这说明．14．某个25kg的小孩坐在秋千板上，秋千板离拴绳子的横梁2.5m。如果秋千板摆动经过最低位置时的速度是3m/s，这时秋千板所受的压力为N15．修建铁路弯道时，为了保证行车的安全，应使弯道的内侧（填“略高于”或“略低于”）弯道的外侧，并根据设计通过的速度确定内外轨高度差．若火车经过弯道时的速度比设计速度小，则火车车轮的轮缘与铁道的（填“内轨”或“外轨”）间有侧向压力．16．在做“研究平抛运动”的实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法画出小球做平抛运动的轨迹。（1）为了能较准确地描绘运动轨迹，下面列出了一些操作要求，你认为正确的是。（A）通过调节使斜槽的末端保持水平（B）每次必须由静止释放小球（C）每次释放小球的位置可以不同-3-（D）固定白纸的木板必须调节成竖直（E）将球经过不同高度的位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将点连成折线（2）某学生在实验过程中，忘记记下小球做平抛运动的起点位置，O为物体运动一段时间后的位置，取为坐标原点，A、B点坐标如下图所示，则可求出：（g＝10m/s2，结果保留两位有效数字）①小球抛出时的速度v0＝m/s②小球经过A点时的竖直分速度vAy＝m/s。③抛出点距O点的竖直距离h＝cm四、计算题（本大题共4小题，共32.0分）17．如图所示，从高为h＝5m，倾角为θ＝45°的斜坡顶点水平抛出一小球，小球的初速度为v20．若不计空气阻力，求：（g＝10m/s）（1）使小球能落在水平面上，小球的初速度v0至少为多少；（2）当小球的初速度v0＝4m/s时，小球在空中运动的时间是多少．18．如图，置于圆形水平转台边缘的小物块随转台加速转动，当转速达到某一数值时，物块恰好滑离转台开始做平抛运动．现测得转台半径R＝0.5m，离水平地面的高度H＝0.8m，物块平抛落地过程水平位移的大小s＝0.4m．设物块所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度g＝10m/s2．求：（1）物块做平抛运动的初速度大小v0；（2）物块与转台间的动摩擦因数μ．19．如图所示装置可绕竖直轴O′O转动，可视为质点的小球A与两细线连接后分别系于B、-4-C两点，当细线AB沿水平方向绷直时，细线AC与竖直方向的夹角θ＝37°．已知小球的质量m＝1kg，细线AC长L＝1m，（重力加速度取g＝10m/s2，sin37°＝0.6）（1）若装置匀速转动时，细线AB刚好被拉直成水平状态，求此时的角速度ω1．（2）若装置匀速转动的角速度ω2rad/s，求细线AB和AC上的张力大小TAB、TAC．20．（8分）土星是太阳系最大的行星，也是一个气态巨行星。图示为2017年7月13日朱诺号飞行器近距离拍摄的土星表面的气体涡旋（大红斑），假设朱诺号绕土星做匀速圆周运动，距离土星表面高度为h。土星视为球体，已知土星质量为M，半径为R，万有引力常量为G．求：（1）土星表面的重力加速度g；（2）朱诺号的运行速度v；（3）朱诺号的运行周期T。-5-2018-2019学年安徽省蚌埠市铁路中学高一（下）期中物理试卷参考答案与试题解析一、选择题（1-8为单选题9-12为多选题，每题4.0分共48.0分）1．（4分）做曲线运动的物体，在运动过程中，一定变化的物理量是（）A．合外力B．速率C．速度D．加速度【分析】物体运动轨迹是曲线的运动，称为“曲线运动”。当物体所受的合外力和它速度方向不在同一直线上，物体就是在做曲线运动。【解答】解：既然是曲线运动，它的速度的方向必定是改变的，所以曲线运动一定是变速运动，速度一定是改变的。而受到的合力、加速度以及速率都可以不变，如平抛运动的合力与加速度不变，匀速圆周运动的速率不变。故选：C。【点评】本题关键是对质点做曲线运动的条件的考查，匀速圆周运动，平抛运动等都是曲线运动，对于它们的特点要掌握住。2．（4分）关于万有引力定律的发现和引力常量的测定，下面说法中正确的是（）A．万有引力定律是由开普勒发现的，而引力常量是由牛顿测定的B．万有引力定律是由牛顿发现的，而引力常量是由卡文迪许测定的C．万有引力定律是由卡文迪发现的，而引力常量是由牛顿测定的D．万有引力定律是由开普勒发现的，而引力常量是由卡文迪许测定的【分析】熟悉天体运动在物理学上的认识过程，通过比较得到答案。【解答】解：万有引力定律是由牛顿发现的，开普勒三定律是对天体运动规律系统认识的开端，其中包括万有引力定律；而引力常量是由卡文迪许通过卡文迪许扭秤实验测定的，故D正确，ABC错误；故选：D。【点评】万有引力问题的运动，一般通过万有引力做向心力得到半径和周期、速度、角速度的关系，然后通过比较半径来求解，若是变轨问题则由能量守恒来求解。3．（4分）人用绳子通过动滑轮拉物体A，A穿在光滑的竖直杆上，当以速度v0匀速地拉绳，使物体A到达如图所示位置时，绳与竖直杆的夹角为θ，以下说法正确的是（）-6-A．A物体运动可分解成沿绳子方向的直线运动和沿竖直杆向上的运动B．A物体实际运动的速度是v0cosθC．A物体实际运动的速度是蘨১D．A物体处于失重状态【分析】将A的速度分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向，根据平行四边形定则求出A的实际运动的速度．【解答】解：ABC、将A的速度分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向，如图所示，拉绳子的速度等于A沿绳子方向的分速度，根据平行四边形定则得，实际速度v．故C正确，A、B错误。蘨১D、A物体加速上升，处于超重状态，故D错误；故选：C。【点评】解决本题的关键知道速度的合成与分解遵循平行四边形定则．4．（4分）设地球表面重力加速度为g0，物体在距离地心4R（R是地球的半径）处，由于地球的吸引作用而产生的加速度为g，则为（）A．1B．C．D．【分析】忽略球体自转影响时万有引力等于重力，列出等式表示出重力加速度．根据物体距球心的距离关系进行加速度之比．【解答】解：忽略球体自转影响时万有引力等于重力，ᬀ即：ᬀ解得；-7-其中M是地球的质量，r应该是物体在某位置到球心的距离。ᬀ所以地面的重力加速度为：ᬀᬀ距离地心4R处的重力加速度为：১所以故D正确、ABC错误。故选：D。【点评】公式中的r应该是物体在某位置到球心的距离．求一个物理量之比，我们应该把这个物理量先用已知的物理量表示出来，再进行作比．5．（4分）研究火星是人类探索向火星移民的一个重要步骤．设火星和地球均绕太阳做匀速圆周运动，火星轨道在地球轨道外侧，如图所示，与地球相比较，则下列说法中正确的是（）A．火星运行速度较大B．火星运行角速度较大C．火星运行周期较大D．火星运行的向心加速度较大ᬀ【分析】根据万有引力提供向心力㠶，化简得到线速度、角速度、加速度和周期与轨道半径的关系，根据火星和地球的轨道半径的大小判断线速度、角速度、加速度和周期的大小．ᬀ【解答】解：根据万有引力提供向心力㠶，得ᬀᬀᬀ，，，㠶，由此可知，轨道半径越大，周期越大，但速ᬀ度、角速度、加速度越小，因火星的轨道半径比地球的轨道半径大，故火星的周期大，但火星的速度、角速度、加速度都小，故C正确、ABD错误。故选：C。【点评】本题关键是要知道根据万有引力提供向心力这个关系，并且要掌握向心力的多-8-种表达式．6．（4分）长为L的细绳，一端系一质量为m的小球，另一端固定于某点．当绳竖直时小球静止，再给小球一水平初速度v0，使小球在竖直平面内做圆周运动．关于小球的运动下列说法正确的是（）A．小球过最高点时的最小速度为零B．小球开始运动时绳对小球的拉力为C．小球过最高点时速度大小一定为D．小球运动到与圆心等高处时向心力由细绳的拉力提供【分析】在最高点，绳子拉力为零时，小球的速度最小，根据牛顿第二定律求出最小速度．在最低点，根据绳子拉力和重力的合力提供向心力求出绳子拉力的大小．在与圆心等高处，通过径向的合力提供向心力，确定小球做圆周运动向心力的来源．【解答】解：A、根据得，小球通过最高点的最小速度v，故A错误。B、在最低点，根据牛顿第二定律得，，解得绳子对小球的拉力F＝mg，故B错误。C、小球通过最高点的最小速度为，但是通过最高点的速度不一定为，也可能大于，故C错误。D、在与圆心等高处，小球做圆周运动的向心力由绳子拉力提供，故D正确。故选：D。【点评】解决本题的关键知道圆周运动向心力的来源，即通过径向的合力提供向心力，在最高点和最低点，靠重力和拉力的合力提供向心力，在与圆心等高处，靠拉力提供向心力．7．（4分）如图所示，河岸A处有一只小船．河宽为300m，水流速度为4m/s，在A点下游400m处有一瀑布．小船从A处开出后不能掉进瀑布且要到达对岸，船相对于水的最小速度为（）-9-A．2m/sB．2.4m/sC．3m/sD．3.5m/s【分析】本题中船参与了两个分运动，沿船头指向的分运动和顺水流而下的分运动，合速度方向已知，顺水流而下的分运动速度的大小和方向都已知，根据平行四边形定则可以求出船相对水的速度的最小值．【解答】解：船参与了两个分运动，沿船头指向的分运动和顺水流而下的分运动，其中，合速度v合方向已知，大小未知，顺水流而下的分运动v水速度的大小和方向都已知，沿船头指向的分运动的速度v船大小和方向都未知，合速度与分速度遵循平行四边形定则（或三角形定则），如图船的合速度与河岸的夹角的正切值，tanα；解得：α＝37°当v合与v船垂直时，v船最小，由几何关系得到v船的最小值为v船＝v水sin37°＝2.4m/s故选：B。【点评】本题关键先确定分速度与合速度中的已知情况，然后根据平行四边形定则确定未知情况．8．（4分）假设地球可视为质量均匀分布的球体。已知地球表面重力加速度在两极的大小为g0，在赤道的大小为g；地球自转的周期为T，引力常量为G．地球的密度为（）১A．B．১C．D．【分析】根据万有引力等于重力，则可列出物体在两极的表达式，再由引力与支持力的合力提供向心力，列式综合可求得地球的质量，最后由密度公式，即可求解。【解答】解：设地球半径为R，在两极，引力等于重力，则有：-10-ᬀmg0＝G，由此可得地球质量为：M，在赤道处，引力与支持力的合力提供向心力，由牛顿第二定律，则有：ᬀGmg＝m১R，ᬀᬀ地球的密度为：ρ，解得：ρ，故B正确，ACD错误；১故选：B。【点评】本题考查了万有引力定律的应用，掌握牛顿第二定律的应用，注意地球两极与赤道的重力的区别，知道密度表达式。9．（4分）一物体在N个共点力作用下做匀速直线运动，若突然撤去其中一个力，其余力不变，则物体可能做（）A．匀加速直线运动B．变加速直线运动C．类平抛运动D．匀速圆周运动【分析】物体受到N个力的作用，物体做匀速直线运动，这N个力是平衡力，如果其中一个力突然消失，剩余的N﹣1个力的合力与撤去的力等值、反向、共线，是非平衡力，物体在非平衡力的作用下一定改变了物体的运动状态；曲线运动的条件是合力与速度不共线．【解答】解：A、作匀速直线运动的物体受到N个力的作用，这N个力一定是平衡力，如果其中的一个力突然消失，剩余的N﹣1个力的合力与撤去的力等值、反向、共线，这个合力恒定不变。若物体的速度方向与此合力方向相同，则物体将匀加速直线运动，不可能做变加速直线运动。故A正确，B错误；C、曲线运动的条件是合力与速度不共线，当其余各力的合力与速度不共线时，物体做曲线运动；若由于合力恒定，故加速度恒定，即物体做匀变速曲线运动，剩余的N﹣1个力的合力方向与原来速度方向垂直，则物体做类似于平抛运动。故C正确；D、其余N﹣1个力的合力恒定，而匀速圆周运动合力一直指向圆心，是变力，所以物体不可能做匀速圆周运动，故D错误；故选：AC。【点评】本题考查了曲线运动的条件以及多力平衡的知识，关键根据平衡得到其余另外-11-的力的合力恒定，然后结合曲线运动的条件分析．10．（4分）如图所示，x轴在水平地面内，y轴沿竖直方向。图中画出了从y轴上沿x轴正向抛出的三个小球a、b和c的运动轨迹，其中b和c是从同一点抛出的。不计空气阻力，则（）A．a的飞行时间比b的长B．b和c的飞行时间相同C．a的水平初速度比b的大D．b的水平初速度比c的小【分析】平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动，根据高度比较运动的时间，结合水平位移和时间比较初速度的大小。【解答】解：AB、根据h得：平抛运动的时间t．则知，b、c的高度相同，大于a的高度，可知a的飞行时间小于b的时间，b、c的运动时间相同，故A错误，B正确；C、a、b相比较，因为a的飞行时间短，但是水平位移大，根据x＝v0t知，a的水平初速度大于b的水平初速度。故C正确；D、b、c的运动时间相同，b的水平位移大于c的水平位移，根据x＝v0t知，b的初速度大于c的初速度。故D错误。故选：BC。【点评】解决本题的关键知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，知道平抛运动的时间由高度决定，水平位移由初速度和高度共同决定。11．（4分）如图所示，光滑水平面上，小球m在拉力F作用下作匀速圆周运动．若小球运动到P点时，拉力F发生变化，关于小球运动情况的说法正确的是（）A．若拉力突然消失，小球将沿轨迹Pa作离心运动-12-B．若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pa作离心运动C．若拉力突然变大，小球将沿轨迹Pb作近心运动D．若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pb作离心运动【分析】本题考查离心现象产生原因以及运动轨迹，当拉力突然消失或变小时，物体会做离心运动，运动轨迹可是直线也可以是曲线，要根据受力情况分析．【解答】解：A、若拉力突然消失，小球做离心运动，因为不受力，将沿轨迹Pa运动，故A正确。B、若拉力变小，拉力不够提供向心力，做半径变大的离心运动，即沿Pb运动，故B错误，D正确。C、若拉力变大，则拉力大于向心力，沿轨迹Pc做近心运动，故C错误。故选：AD。【点评】此题要理解离心运动的条件，结合力与运动的关系，当合力为零时，物体做匀速直线运动．12．（4分）如图所示，A、B、C三个物体放在旋转圆台上，它们与圆台之间的动摩擦因数均为μ，A的质量为2m，B、C质量均为m，A、B离轴心距离为R，C离轴心2R，则当圆台旋转时（设A、B、C都没有滑动）A．物体C的向心加速度最大B．物体B受到的静摩擦力最大C．ω是C开始滑动的临界角速度D．当圆台转速增加时，B比A先滑动【分析】物体绕轴做匀速圆周运动，角速度相等，静摩擦力提供向心力，根据牛顿第二定律列式求解即可，根据需要的向心力和静摩擦力关系分析物体滑动的先后顺序．【解答】解：A、物体绕轴做匀速圆周运动，角速度相等，有a＝ω2r，由于C物体的转动半径最大，故向心加速度最大，故A正确；B、物体绕轴做匀速圆周运动，角速度相等，静摩擦力提供向心力，根据牛顿第二定律可得，f＝mω2r，故B的摩擦力最小，故B错误；-13-C、对C分析可知，当C物体恰好滑动时，静摩擦力达到最大，有μmg＝m•2Rω2解得：ω，故临界角速度为，故C正确；D、由C的分析可知，转动半径越大的临界角速度越小，越容易滑动，与物体的质量无关，故物体C先滑动，物体A、B将一起后滑动，故D错误。故选：AC。【点评】本题关键是建立滑块做圆周运动的模型，根据牛顿第二定律列式求解出一般表达式进行分析，明确滑块受到的静摩擦力提供向心力．二、填空题（每空2.0分，共20.0分）13．（6分）（1）如图甲所示的演示实验中，A、B两球同时落地，说明平抛运动在竖直方向上是自由落体运动．（2）某同学设计了如图乙所示的实验：将两个斜滑道固定在同一竖直面内，最下端水平．把两个质量相等的小钢球从斜面的同一高度由静止同时释放，滑道2与光滑水平板吻接，则将观察到的现象是球A落到光滑水平板上并击中球B，这说明平抛运动在水平方向上是匀速直线运动．【分析】实验中，A自由下落，A、B两球同时落地，只能说明平抛运动在竖直方向上是自由落体运动．两钢球从斜面的同一高度由静止同时释放，球B离开斜面后做匀速直线运动，球2做平抛运动，如观察到球A与球B水平方向相同时间内通过相同位移相等，说明球A的平抛运动在水平方向上是匀速直线运动【解答】解：（1）A做自由落体运动，A、B两球同时落地，只能说明平抛运动在竖直方向上是自由落体运动．（2）两钢球从斜面的同一高度由静止同时释放，球B离开斜面后做匀速直线运动，球A做平抛运动，水平方向速度相同，观察到的现象是球A落到光滑水平板上并击中球B，-14-说明平抛运动在水平方向上是匀速直线运动．故答案为：（1）平抛运动在竖直方向上是自由落体运动；（2）球A落到光滑水平板上并击中球B；平抛运动在水平方向上是匀速直线运动【点评】本题研究平抛运动在水平方向和竖直方向两个方向分运动的情况，采用比较法，考查对实验原理和方法的理解能力14．（2分）某个25kg的小孩坐在秋千板上，秋千板离拴绳子的横梁2.5m。如果秋千板摆动经过最低位置时的速度是3m/s，这时秋千板所受的压力为340N【分析】“秋千”做圆周运动，经过最低位置时，由重力和秋千板对小孩的支持力提供向心力，根据牛顿第二定律求出支持力，再由牛顿第三定律求解小孩对秋千板的压力。【解答】解：以小孩为研究对象，根据牛顿第二定律得：FN﹣mg＝m得到秋千板对小孩的支持力为：FN＝mg+m解得：FN＝340N由牛顿第三定律得小孩对秋千板的压力大小为340N，方向竖直向下。故答案为：340【点评】对于圆周运动动力学问题，关键是分析物体的受力情况，确定向心力的来源。15．（4分）修建铁路弯道时，为了保证行车的安全，应使弯道的内侧略低于（填“略高于”或“略低于”）弯道的外侧，并根据设计通过的速度确定内外轨高度差．若火车经过弯道时的速度比设计速度小，则火车车轮的轮缘与铁道的內轨（填“内轨”或“外轨”）间有侧向压力．【分析】火车以轨道的速度转弯时，其所受的重力和支持力的合力提供向心力，当转弯的实际速度大于或小于轨道速度时，火车所受的重力和支持力的合力不足以提供向心力或大于所需要的向心力，火车有离心趋势或向心趋势，故其轮缘会挤压车轮．【解答】解：如果内外轨道等高，火车转弯，靠外轨对车轮向内的挤压提供向心力，这样容易破坏铁轨，不安全，所以应使弯道的内侧略低于弯道的外侧，靠重力和支持力的合力来提供向心力一部分；火车以某一速度v通过某弯道时，内、外轨道均不受侧压力作用，其所受的重力和支持力的合力提供向心力．-15-由图可以得出F合＝mgtanθ（θ为轨道平面与水平面的夹角）合力等于向心力，故mgtanθ＝m，如果火车以比规定速度稍小的速度通过弯道，重力和支持力提供的合力大于向心力，所以火车车轮的轮缘与铁道的内轨间有侧向压力．故答案为：略低于；內轨．【点评】本题关键抓住火车所受重力和支持力的合力恰好提供向心力的临界情况，计算出临界速度，然后根据离心运动和向心运动的条件进行分析．16．（8分）在做“研究平抛运动”的实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法画出小球做平抛运动的轨迹。（1）为了能较准确地描绘运动轨迹，下面列出了一些操作要求，你认为正确的是ABD。（A）通过调节使斜槽的末端保持水平（B）每次必须由静止释放小球（C）每次释放小球的位置可以不同（D）固定白纸的木板必须调节成竖直（E）将球经过不同高度的位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将点连成折线（2）某学生在实验过程中，忘记记下小球做平抛运动的起点位置，O为物体运动一段时间后的位置，取为坐标原点，A、B点坐标如下图所示，则可求出：（g＝10m/s2，结果保留两位有效数字）①小球抛出时的速度v0＝1m/s②小球经过A点时的竖直分速度vAy＝2m/s。③抛出点距O点的竖直距离h＝5cm-16-【分析】（1）根据实验的原理和注意事项确定正确的操作步骤。（2）根据竖直方向上连续相等时间内的位移之差是一恒量求出相等的时间间隔，结合水平位移和时间间隔求出小球抛出的初速度。根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出A点的竖直分速度，结合速度位移公式求出抛出点到A点的竖直位移，从而得出抛出点到O点的竖直距离。【解答】解：（1）A、为了保证小球平抛运动的初速度水平，斜槽末端需保持水平，故A正确。B、为了保证每次平抛运动的初速度相等，让小球每次从斜槽的同一位置由静止释放，故B正确，C错误。D、小球平抛运动的轨迹在竖直平面内，固定白纸的木板必须调节成竖直，故D正确。E、将球经过不同高度的位置记录在纸上后，取下纸，用平滑曲线连接各点，故E错误。故选：ABD。2ǤǤ（2）①在竖直方向上，根据△y＝gT得相等的时间间隔为：T১Ǥ১Ǥ则小球抛出的速度为：Ȁ১Ȁ১。ǤǤ②A点的竖直分速度为：ǤȀ১Ȁ১。③抛出点到A点的竖直位移为：Ǥ则抛出点距离O点的竖直距离为：h＝20﹣15cm＝5cm。故答案为：（1）ABD；（2）①1；②2；③5。【点评】解决本题的额关键知道实验的原理和注意事项，知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，结合运动学公式和推论灵活求解。四、计算题（本大题共4小题，共32.0分）17．（8分）如图所示，从高为h＝5m，倾角为θ＝45°的斜坡顶点水平抛出一小球，小球的-17-初速度为v20．若不计空气阻力，求：（g＝10m/s）（1）使小球能落在水平面上，小球的初速度v0至少为多少；（2）当小球的初速度v0＝4m/s时，小球在空中运动的时间是多少．【分析】（1）小球做的平抛运动，根据平抛运动的规律可以直接求解；（2）当小球初速度为v0＝4m/s时，小球落在斜面上，竖直位移与水平位移之比等于tanθ．根据位移关系和运动学规律结合求解．【解答】解：（1）依据题意，设小球落在水平面上的水平位移为xyx＝v0t小球落在水平面上要满足：x㠶᧗可得：v0m/s＝5m/s㠶᧗（2）因为小球初速度v0＝4m/s＜5m/s，小球一定落在斜面上，tanθt＝1得：tm/s＝0.8m/s答：（1）使小球能落在水平面上，小球的初速度v0至少为5m/s；（2）当小球的初速度v0＝4m/s时，小球在空中运动的时间是0.8m/s．【点评】该题是平抛运动基本规律的应用，主要抓住撞到斜面上时水平速度和竖直方向速度的关系以及位移的关系解题．18．（8分）如图，置于圆形水平转台边缘的小物块随转台加速转动，当转速达到某一数值时，物块恰好滑离转台开始做平抛运动．现测得转台半径R＝0.5m，离水平地面的高度H＝0.8m，物块平抛落地过程水平位移的大小s＝0.4m．设物块所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度g＝10m/s2．求：（1）物块做平抛运动的初速度大小v0；（2）物块与转台间的动摩擦因数μ．-18-【分析】（1）根据高度求出平抛运动的时间，结合水平位移和时间求出平抛运动的初速度．（2）根据最大静摩擦力提供向心力，结合牛顿第二定律求出物体与转台间的动摩擦因数．2【解答】解：（1）物块做平抛运动，在竖直方向上有：Hgt①在水平方向上有s＝v0t，②由①②式解得v0১Ǥ1m/s．③Ǥ᧗（2）物块离开转台时，最大静摩擦力提供向心力，有F′fm＝m，④Ffm＝F′fm＝μN＝μmg，⑤由③④⑤式，代入数据解得μ＝0.2．答：（1）物块做平抛运动的初速度大小为1m/s；（2）物块与转台间的动摩擦因数μ为0.2．【点评】本题考查了平抛运动和圆周运动的综合运用，知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律以及圆周运动向心力的来源是解决本题的关键．19．（8分）如图所示装置可绕竖直轴O′O转动，可视为质点的小球A与两细线连接后分别系于B、C两点，当细线AB沿水平方向绷直时，细线AC与竖直方向的夹角θ＝37°．已知小球的质量m＝1kg，细线AC长L＝1m，（重力加速度取g＝10m/s2，sin37°＝0.6）（1）若装置匀速转动时，细线AB刚好被拉直成水平状态，求此时的角速度ω1．（2）若装置匀速转动的角速度ω2rad/s，求细线AB和AC上的张力大小TAB、TAC．-19-【分析】（1）当细线AB刚好被拉直，则AB的拉力为零，靠AC的拉力和重力的合力提供向心力，结合牛顿第二定律求出此时的角速度．（2）抓住小球竖直方向上的合力为零，水平方向上的合力提供向心力，结合牛顿第二定律求出细线AB和AC的张力．【解答】解：（1）当细线AB刚好被拉直，则AB的拉力为零，靠AC的拉力和重力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律有：㠶᧗，㠶᧗解得㠶Ȁ১．（2）若装置匀速转动的角速度ω2rad/s，竖直方向上有：TACcos37°＝mg，水平方向上有：১݅᧗，代入数据解得TAC＝12.5N，TAB＝2.5N．答：（1）此时的角速度为rad/s．（2）细线AB和AC上的张力大小TAB、TAC分别为2.5N、12.5N．【点评】解决本题的关键知道小球向心力的来源，抓住临界状态，结合牛顿第二定律进行求解．20．（8分）土星是太阳系最大的行星，也是一个气态巨行星。图示为2017年7月13日朱诺号飞行器近距离拍摄的土星表面的气体涡旋（大红斑），假设朱诺号绕土星做匀速圆周运动，距离土星表面高度为h。土星视为球体，已知土星质量为M，半径为R，万有引力常量为G．求：（1）土星表面的重力加速度g；（2）朱诺号的运行速度v；（3）朱诺号的运行周期T。-20-【分析】（1）土星表面的重力等于万有引力可求得得力加速度（2）（3）由万有引力提供向心力并分别用速度与周期表示向心力可求得速度与周期。ᬀᬀ【解答】解：（1）土星表面的重力等于万有引力：可得gᬀᬀ（2）由万有引力提供向心力：可得：v১ᬀ（3）由万有引力提供向心力：১১可得：T১১ᬀᬀ答：（1）土星表面的重力加速度为ᬀ（2）朱诺号的运行速度是（3）朱诺号的运行周期是১ᬀ【点评】考查圆周运动中各种向心力公式的变换。要能根据万有引力提供向心力，选择恰当的向心力的表达式。-21-