云南省昆明市五华区2022~2023学年高一（下）期末物理试卷

这是一份云南省昆明市五华区2022~2023学年高一（下）期末物理试卷，共17页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题（本大题共10小题，共30分）
1． 自古以来，当人们仰望星空时，天空中壮丽璀璨的景象便吸引了他们的注意，智慧的头脑开始探索星体的奥秘。许多科学家对天体运动认识的发展做出了杰出贡献，下列叙述中正确的是（ ）
A．牛顿提出行星运动规律，并测出了引力常量
B．胡克进行了“月—地检验”，将天体间的力和地球上的重力统一起来
C．伽利略认为“在高山上水平抛出一物体，只要速度足够大就不会再落在地球上”
D．开普勒通过对第谷大量观测数据的深入研究，归纳出简洁的三定律，揭示出行星运动的规律
2． 如图所示，滚筒洗衣机脱水时，衣服随滚筒绕水平轴匀速转动。衣服转到最下端P时受到的作用力为（ ）
A．重力、压力B．重力、支持力
C．支持力、向心力D．重力、支持力、向心力
3． 某计算机的硬磁盘磁道和扇区如图所示，共有9216个磁道(即9216个不同半径的同心圆)，每个磁道分成8192个扇区(每扇区为18192圆周)，每个扇区可以记录512个字节。电动机使盘面以7200r/min的转速匀速转动。磁头在读写数据时是不动的，盘面每转一圈，磁头沿半径方向跳到下一个磁道。不考虑磁头转移磁道的时间，计算机1s内最多可以从一个盘面上读取的字节数目约为（ ）
A．1.0×108个B．3.0×107个C．2.0×106个D．5.0×108个
4． 将一平板折成如图所示形状，AB部分水平且粗糙，BC部分光滑且与水平方向成θ角，板绕竖直轴OO'匀速转动，放在AB板E处和放在BC板F处的物块均刚好不滑动，两物块到转动轴的距离相等，则物块与AB板的动摩擦因数为（ ）
A．μ=tanθB．μ=1tanθC．μ=sinθD．μ=csθ
5． 2021年2月，天问一号火星探测器被火星捕获，经过系列变轨后从“调相轨道”进入“停泊轨道”，为着陆火星做准备。如图所示，阴影部分为探测器在不同轨道上绕火星运行时与火星的连线每秒扫过的面积，下列说法正确的是（ ）
A．图中两阴影部分的面积相等
B．从“调相轨道”进入“停泊轨道”探测器周期变大
C．从“调相轨道”进入“停泊轨道”探测器机械能变小
D．探测器在P点的加速度小于在N点的加速度
6．卡文迪什通过扭秤实验第一次测出了引力常量。某位科学家在重做扭秤实验过程中，将质量分别为M、m和半径分别为R、r的两均匀小球分别放置，两小球球面间的最小距离为L，通过巧妙的放大方法测得两小球之间的万有引力大小为F，则所测万有引力常量G的表达式为（ ）
A．FLmMB．FL2mMC．F(R+r+L)mMD．F(R+r+L)2mM
7． 如图所示，某商场有一与水平方向成30°的自动扶梯，现有质量为50kg的人与扶梯一起以0.5m/s的速度斜向上匀速运动10m。取重力加速度g=10m/s2，则此过程中（ ）
A．人的重力势能增加了5000J
B．人与扶梯之间产生的内能为2500J
C．人克服重力做功的功率为125W
D．扶梯对人所做的功为5000J
8． 人类首次发现了引力波来源于距地球之外13亿光年的两个黑洞(质量分别为26个和39个太阳质量)互相绕转最后合并的过程。设两个黑洞A、B绕其连线上的O点做匀速圆周运动，如图所示。黑洞A的轨道半径大于黑洞B的轨道半径，两个黑洞的总质量为M，两个黑洞间的距离为L，其运动周期为T，则（ ）
A．黑洞A的质量一定小于黑洞B的质量
B．黑洞A的向心力一定小于黑洞B的向心力
C．两个黑洞间的距离L一定时，M越大，T越大
D．两个黑洞的总质量M一定时，L越大，T越小
9． 在水平力F的作用下质量为2kg的物块由静止开始在水平地面上做直线运动，水平力F随时间t变化的关系如图所示。已知物块与地面间的动摩擦因数为0.1，g取10m/s2。则（ ）
A．6s时物块的动能为零
B．3s时物块离初始位置的距离最远
C．0∼6s时间内合外力对物块所做的功为8J
D．0∼6s时间内水平力F对物块所做的功为20J
10． 如图所示，长度为L的均匀链条放在光滑水平桌面上，且使长度的L4在桌边，松手后链条从静止开始沿桌边下滑，则链条滑至刚好全部离开桌边时的速度大小为(链条未着地)（ ）
A．1215gLB．1415gLC．3415gLD．15gL
二、多选题（本大题共5小题，共20分）
11．明代出版的《天工开物》中记录了祖先的劳动智慧，如图所示为“牛转翻车”，利用畜力转动不同半径齿轮来改变水车的转速，从而将水运送到高处。祖先的智慧在今天也得到了继承和发扬。我国自主研发的齿轮传动系统，打破了国外垄断，使中国高铁持续运行速度达到350km/h，中国高铁成为中国制造的一张“金名片”。图中A，B是两个齿轮边缘点，齿轮半径比rA：rB=2：3，在齿轮转动过程中（ ）
A．A，B的周期之比TA：TB=2：3
B．A，B的角速度之比的ωA：ωB=2：3
C．A，B的线速度大小之比vA：vB=1：1
D．A，B的向心加速度大小之比aA：aB=2：3
12． 如图所示，质量为m的小球置于内表面光滑的正方体盒子中，盒子的棱长略大于球的直径。某同学拿着这个盒子在竖直面内做半径为R的匀速圆周运动，盒子在运动过程中不发生转动，已知重力加速度为g，盒子经过最高点A时与小球间恰好无作用力。以下说法正确的是（ ）
A．该盒子做匀速圆周运动的周期为2πRg
B．该盒子做匀速圆周运动的线速度为2gR
C．盒子经过与圆心O等高处的B点时，小球对盒子左壁的压力大小为mg
D．盒子经过最低点C时与小球之间的作用力大小为mg
13． 2022年11月29日，神舟十五号飞船在酒泉发射成功，次日凌晨对接于空间站组合体的前向对接口。至此，中国空间站实现了“三大舱段”+“三艘飞船”的最大构型，天和核心舱、问天实验舱、梦天实验舱、天舟五号货运飞船、神舟十四号、神舟十五号载人飞船同时在轨。神舟十五号航天员顺利进驻中国空间站，与神舟十四号的三名航天员实现了首次“太空会师”。空间站绕地球的运动可以看作匀速圆周运动，已知空间站离地面高度约为400km，地球半径约为6400km，空间站运行周期为T，引力常量为G，下列说法正确的是（ ）
A．飞船运载火箭发射过程中，航天员处于超重状态
B．空间站轨道半径与地球半径比值为n，则地球密度ρ=3πn3GT2
C．空间站运行的速度与第一宇宙速度之比约为4：17
D．由于稀薄大气的存在，若不对空间站进行动力补充，其线速度会越来越小
14． 用弹簧测力计分别在地球两极和赤道上测量一个物体的重力，物体的质量为m，在两极时弹簧测力计的读数为F1，在地球赤道上时弹簧测力计的读数为F2。已知地球半径为R，下列说法正确的是（ ）
A．F1>F2B．F1C．地球的自转角速度为F1+F2mRD．地球的自转角速度为F1−F2mR
15． 汽车的动力性可用最高车速、加速能力、爬坡能力三个指标来评定，某汽车检测部门对A、B两款不同型号车的加速能力进行测试，测试时将汽车置于水平的实验路段的一端，使汽车尽快加速行驶，直至汽车达到100km/ℎ。下图为A、B两款汽车从静止开始加速到100km/ℎ的速度−时间(v−t)图象，假设两辆汽车的质量相等，所受阻力相等且恒定不变，则下列说法正确的是（ ）
A．B车的加速性能好于A车的加速性能
B．A车加速过程(前7s)的位移可能大于B车加速过程(前14s)的位移
C．A、B两车分别达到50km/ℎ时，A车发动机的功率大于B车发动机的功率
D．A、B两车分别由静止加速到100km/ℎ的过程中，B车发动机做的功大于A车发动机做的功
三、实验题（本大题共2小题，共12分）
16． 用如图所示装置研究平抛运动。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上。钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点飞出，落在水平挡板MN上。由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点。
（1）下列实验条件必须满足的有____；
A．斜槽轨道末段水平
B．斜槽轨道光滑
C．挡板高度等间距变化
D．每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球
（2）为定量研究，建立以水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系．取平抛运动的起始点为坐标原点，将钢球静置于Q点，钢球的 （选填“最上端”“最下端”或者“球心”）对应白纸上的位置即为原点；在确定y轴时 （选填“需要”或者“不需要”）y轴与重锤线平行。
17． 某兴趣小组同学利用如图甲所示的DIS向心力实验器来探究圆周运动向心力的影响因素。实验时，砝码随旋臂一起做圆周运动，其受到的向心力F可通过牵引杆由力传感器测得，借助光电门可以测得挡光杆两次通过光电门的时间间隔，即砝码的运动周期T。牵引杆的质量和一切摩擦可忽略。
（1）为了探究向心力F与周期T之间的关系，需要控制 和 保持不变(写出物理量及相应的物理符号)。
（2）改变旋臂的转速得到多组数据，记录力传感器示数F，算出对应的周期T，作出了如图乙所示的图线，则横轴所代表的物理量为 。
（3）若砝码的运动半径r=0.2m，由图线可得砝码的质量m= kg(π2≈9.87，结果保留2位有效数字)。
四、计算题（本大题共3小题，共38分）
18． 如图所示，有一可绕竖直中心轴转动的水平圆盘，上面放置劲度系数为k=46N/m的弹簧，弹簧的一端固定于轴O上，另一端连接质量为m=1kg的小物块A，物块与盘间的动摩擦因数为μ=0.2，开始时弹簧未发生形变，长度为l0=0.5m，若最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，重力加速度g=10m/s2，物块A始终与圆盘一起转动。则：
（1）圆盘的角速度为多大时，物块A开始滑动？
（2）当角速度缓慢地增加到4rad/s时，弹簧的伸长量是多少？(弹簧伸长在弹性限度内且物块未脱离圆盘)。
19．如图所示，卫星a、b在赤道平面内绕地球做匀速圆周运动，卫星a的运行周期为T，卫星b的运行周期为kT，某时刻卫星a、b与地球在一条直线上且相距最远。若地球质量为M，万有引力常量为G，求：
（1）卫星a、b的轨道之间的高度差；
（2）从该时刻开始计时，经多长时间卫星a、b与地球在一条直线上且第一次相距最近。
20． 在检测某种汽车性能的实验中，质量为3×103kg的汽车由静止开始沿平直公路行驶，达到的最大速度为40m/s，利用传感器测得此过程中不同时刻该汽车的牵引力F与对应的速度v，并描绘出如图所示的F−1v图像(图线ABC为汽车由静止到达到最大速度的全过程，AB、BO均为直线)。假设该汽车行驶过程中所受的阻力恒定，根据图线ABC，求：
（1）该汽车的额定功率；
（2）该汽车由静止开始运动，经过36s达到最大速度，求其在BC段的位移大小。
答案解析部分
1．【答案】D
【知识点】物理学史
【解析】【解答】解：A、开普勒提出行星运动规律，卡文迪许测出了引力常量，A错误；
B、牛顿进行了"月—地检验"，将天体间的力和地球上的重力统一起来，B错误；
C、牛顿认为"在高山上水平抛出一物体，只要速度足够大就不会再落在地球上"，C错误；
D、开普勒通过对第谷大量观测数据的深入研究，归纳出简洁的开普勒三大定律，揭示出行星运动的规律，D正确；
故答案为：D。
【分析】本题主要考查对天体运动规律的物理学史，熟记人类对物理学认识的历史人物、事件。
2．【答案】B
【知识点】受力分析的应用
【解析】【解答】解： 衣服转到最下端P时受到的作用力重力、支持力，重力和支持力的合力提供向心力。B正确，ACD错误；
故答案为：B。
【分析】对物体受力分析只分析实实在在存在的力，向心力是效果力，由性质力提供，可以使一个力的分力，几个力的合力，或某个力。
3．【答案】D
【知识点】线速度、角速度和周期、转速
【解析】【解答】解：磁盘的转速为：n=7200r/min=120r/s
则计算机在1s内从磁盘面上读取的字节数为：N=120×8192×512=5.0×108 (字节)，故ABC错误，D正确。
故选： D。
【分析】先计算盘面的转速，再根据数学知识计算1s扇区可以记录总字节数。
4．【答案】A
【知识点】滑动摩擦力与动摩擦因数；匀速圆周运动
【解析】【解答】解：设物块与AB板的动摩擦因数为μ，板转动的角速度为ω，两物块到转轴的距离为L，由于物块刚好不滑动，则对AB板上的物体，由牛顿第二定律得
μmg= mω2L
对BC板上的物体受力分析如图所示
由牛顿第二定律得
mgtanθ=mω2L
联立解得μ=tanθ，故A正确，BCD错误。
故选： A。
【分析】做匀速圆周运动的物体，合力提供向心力，AB板上的物体刚好不滑动时，由最大静摩擦力提供向心力。在BC板上的物体刚好不滑动时，由合力提供向心力，对两个物体，分别运用牛顿第二定律列式，即可求解。
5．【答案】C
【知识点】开普勒定律；卫星问题
【解析】【解答】解： A：根据开普勒第二定律，可知图中两阴影部分的面积不相等，A错误；
B：根据开普勒第三定律，可知从"调相轨道"进入"停泊轨道"探测器轨道半径变小，周期变小，B错误；
C：从从"调相轨道"进入"停泊轨道"探测器需要向前喷气减速，外力对探测器做负功，机械能变小，C正确；
D：根据a=GMR2可知探测器在P点的加速度大于在N点的加速度，D错误；
故答案为：C。
【分析】开普勒第二定律。对于每一个行星而言，太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积。这就是开普勒第二定律，又称面积定律。
开普勒第三定律。行星轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等。这就开普勒第三定律，又称周期定律。
环绕天体变轨时，由高轨到低轨，需要减速，动能增加，势能减小，机械能减小，由低轨到高轨，需要加速，动能减小，势能增加，机械能增大；根据a=GMR2判断加速度的大小关系。
6．【答案】D
【知识点】万有引力定律；引力常量及其测定
【解析】【解答】根据万有引力定律可得F=GmM(R+r+L)2
解得G=F(R+r+L)2mM
故答案为：D。
【分析】卡文迪许用扭称实验测引力常量时万有引力的表达式得出引力常量的表达式。
7．【答案】C
【知识点】功能关系；功的计算；功率及其计算；重力势能的变化与重力做功的关系
【解析】【解答】 A：人上升的高度为ℎ=10×12m=5m，人的重力势能增加了EP=mgℎ=50×10×5J=2500J，A错误；
B：人与扶梯之间没有相对运动，没有内能产生，B错误；
C：人克服重力做功为WG=mgℎ=2500J，功率为P=WGt=250020W=125W，C正确；
D：根据动能定理可得：W−WG=0，扶梯对人所做的功为W=WG=2500J，D错误；
【分析】 人与扶梯一起斜向上匀速运动，重力做负功，重力势能增加，根据上升高度计算人增加的重力势能，根据P=Wt计算人克服重力做功的功率；根据功能关系计算人与扶梯之间产生的内能 ；运动过程中，只有重力和扶梯对人做功，根据动能定理求解扶梯对人所做的功。
8．【答案】A
【知识点】双星（多星）问题
【解析】【解答】解：设 黑洞A、B 质量分别为M1、M2，则M1+M2=M，黑洞A、B 间的万有引力提供向心力，可得：GM1M2L2=M1R1ω2=M2R2ω2，可得：M1R1=M2R2，
A：黑洞A的质量一定小于黑洞B的质量 B：黑洞A的向心力一定小于黑洞B的向心力 C：两个黑洞间的距离L一定时，M越大，T越大 D：两个黑洞的总质量M一定时，L越大，T越小
【分析】两个黑洞间的万有引力提供他们做圆周运动的向心力，两个黑洞之间的万有引力等大反向，与质量无关；两个黑洞角速度相等，公转周期相等，根据GM1M2r2=MRω2列式求解。
9．【答案】D
【知识点】牛顿运动定律的综合应用；动能定理的综合应用
【解析】【解答】解：A.物块受到的滑动摩擦力为f=μFN=μmg=0.1×2×10N=2N，0-3s的加速度a1=F−fm=1m/s2，3-6s加速度a2=F+fm=3m/s2，3s末速度为v1=a1t1=3m/s，速度变为零的时间为：t2=v1a2=1s，即4s时速度为零，动能为零，A错误；
B：由A分析可知3s时物块在做减速运动，4s时速度为零，离初始位置的距离最远，B错误；
内物体的位移为：x1=12a1t12=4.5m；3-4s内物体的位移为：x2=12v1t2=1.5m；4~6s时间内，加速度a3=a1=1m/s2，物体的位移为：x3=12a3t32=12×1×22=2m， 0∼6s时间 合外力对物块所做的功为W=W1+W2+W3=F合1x1+F合2x2+F合3x3=22J，C错误；
D：0∼6s时间内水平力F对物块所做的功为WF=Fx1−Fx2+Fx3=20J，D正确。
故答案为：D。
【分析】根据图象结合牛顿第二定律求出0-3，3-6s内的加速度，根据速度时间关系求得3s末速度，再求得速度为零时间，进而求得动能为零时间；根据0-6s内物体运动情况判断物体运动距离最远的时间；根据位移时间关系求得物体在各个时间段内的位移，再根据功的公式求解合力和水平力F做的功。
10．【答案】B
【知识点】机械能守恒定律
【解析】【解答】解：设链条质量为m，以桌面为参考平面，根据机械能守恒可得：−m4gL8=−mgL2+12mv2，解得：v=15gL4，B正确，ACD错误；
故答案为：B。
【分析】以链条为研究对象，只有重力做功，机械能守恒，选择合适的参考平面，根据机械能守恒列式求解链条滑至刚好全部离开桌边时的速度大小。
11．【答案】A,C
【知识点】线速度、角速度和周期、转速；匀速圆周运动
【解析】【解答】C．由图可知，A，B同缘传动，则线速度大小相等，A，B的线速度大小之比 vA：vB=1：1
C符合题意；
B．根据 v=ωr ，则A，B的角速度之比 ωA：ωB=rB：rA=3：2
B不符合题意；
A．根据 T=2πω ，则A，B的周期之比 TA：TB=ωB：ωA=2：3
A符合题意；
D．根据 a=vω ，则A，B的向心加速度大小之比 aA：aB=ωA：ωB=3：2
D不符合题意。
故答案为：AC。
【分析】同皮带转动各点的线速度线速度相等，结合线速度和角速度的关系得出AB的线速度比和角速度之比，结合角速度与周期的关系得出周期之比。
12．【答案】A,C
【知识点】匀速圆周运动；竖直平面的圆周运动
【解析】【解答】 解：AB：在最高点，重力提供向心力，可得：mg=mv2R，解得：v=gR，该盒子做匀速圆周运动的周期为T=2πRv=2πRg，A正确，B错误；
C：盒子经过与圆心O等高处的B点时，小球受到的支持力提供向心力，小球受到盒子左壁的压力大小为FN=mv2R=mg，根据牛顿第三定律可知小球对盒子左壁的压力大小为mg ，C正确；
D：盒子经过最低点C时，小球受到的支持力和重力的合力提供向心力，可得：F−mg=mv2R，解得：F=2mg，故与小球之间的作用力大小为2mg，D错误；
故答案为：AC。
【分析】做匀速圆周运动的物体合力提供向心力，根据最高点重力提供向心力列式求得线速度，根据T=2πRv求解运动周期；根据合力提供向心力列式求解小球在B点对左壁的压力大小、最低点小球受到的作用力。
13．【答案】A,B,C
【知识点】万有引力定律的应用；第一、第二与第三宇宙速度
【解析】【解答】 A：飞船运载火箭发射过程中，加速度向上，航天员处于超重状态，A正确；
B：空间站轨道半径与地球半径比值为n，则GMm(nR)2=4π2nRmT2，M=43πR3ρ，联立可得：ρ=3πn3GT2，B正确；
C：根据GMm(R+ℎ)2=mv2R+ℎ可得：v=GMR，则空间站运行的速度与第一宇宙速度之比为RR+ℎ=4：17，C正确；
D：由于稀薄大气的存在，若不对空间站进行动力补充，空间站将向低轨变轨，其线速度会越来越大，D错误；
故答案为：ABC。
【分析】加速度向上，是超重，加速度向下是失重；空间站受到的地球的引力提供空间站做圆周运动的向心力，列式求解地球密度和空间站运行的速度与第一宇宙速度之比；空间站向低轨变轨，其线速度变大，向高轨变轨，线速度变小。
14．【答案】A,D
【知识点】万有引力定律的应用
【解析】【解答】 在两极时，GMmR2=F1，在赤道，GMmR2=F2+F向=F2+mRω2，联立可得：F2=GMmR2−mRω2，ω=F1−F2mR，AD正确；BC错误；
故答案为：AD。
【分析】 在两极时，地球对物体的万有引力等于物体重力，在赤道，地球对物体的万有引力等于物体重力和向心力的和，列式求解。
15．【答案】C,D
【知识点】功率及其计算；动能定理的综合应用；运动学 v-t 图象
【解析】【解答】 A：由图可知，A车 加速到100km/ℎ的时间较短，所以A车的加速性能好于B车的加速性能，A错误；
B：由图可知，A车加速过程(前7s)的位移7×1002=350 C：A、B两车分别达到50km/ℎ时，由图可知aA>aB，根据牛顿第二定律可得：FA−f=maA，FB−f=maB，故可得：FA>FB，根据P=Fv可知，A车发动机的功率大于B车发动机的功率，C正确；
D：根据动能定理可得：WA−fxA=12mv2，WB−fxB=12mv2，故A、B两车分别由静止加速到100km/ℎ的过程中，B车发动机做的功大于A车发动机做的功，D正确；
故答案为：CD。
【分析】速度时间图像的斜率表示加速度，图线与坐标轴围城的面积表示位移。根据图象比较斜率的大小关系，进而比较两车加速性能，根据图象比较位移大小；根据牛顿第二定律结合图像比较两车发动机的功率大小；根据动能定理列式求解两车发动机做的功。
16．【答案】（1）A；D
（2）球心；需要
【知识点】研究平抛物体的运动
【解析】【解答】解：（1）A、为了保证小球的初速度水平，斜槽末端必须水平，故A正确；
BD、为了保证小球的初速度相等，小球每次应从斜槽的同一位置由静止释放，斜槽轨道不一定要光滑，故D正确，B错误；
C、向下移动挡板，只是为了获得多个点迹，不一定向下移动相同的距离，故C错误。
故选：AD。
（2）小球在运动中记录下的是其球心的位置，故抛出点也应是小球静置于Q点时球心的位置；故应以球心在白纸上的位置为坐标原点；
小球在竖直方向为自由落体运动，故y轴必须保证与重锤线平行；
【分析】（1）平抛运动水平方向做匀速运动，竖直方向做自由落体运动，小球抛出时初速度必须水平，竖直初速度为零，从而确定正确的操作步骤；
（2）小球运动中与白纸的接触点对应球心位置，所以所画轨迹是球心的轨迹，应记录球心位置，竖直方向做自由落体运动，必须保证y轴必须在竖直线。
17．【答案】（1）砝码的质量m；砝码的运动半径r
（2）1T2
（3）0.15
【知识点】向心力
【解析】【解答】解：（1）该同学采用的主要实验方法为控制变量法，根据F=m4π2rT2，为了探究向心力F与周期T之间的关系，需要保持砝码的质量m和转动半径r不变；
（2）根据F=m4π2rT2知F-T图像的横轴所代表的物理量为1T2；
（3）在m、r一定的情况下，根据F=m4π2rT2知图像的斜率表示k=4π2rm，代入数据解得：m=0.15kg。
【分析】（1）向心力公式为F=ma=mv2r=mrω2=m4π2rT2，实验采用控制变量法，选择合适公式控制变量得到多组数据画图进行验证；
（2）根据F=m4π2rT2分析F与T关系得到横坐标轴物理量；
（3）根据F=m4π2rT2和图像的斜率求解质量。
18．【答案】（1）解：设盘的角速度为ω0时，物块A将开始滑动，此时物块的最大静摩擦力提供向心力，
则有μmg=mω02l0，
解得ω0=μgl0=2rad/s；
（2）解：设此时弹簧的伸长量为Δx ，物块受到的摩擦力和弹簧的弹力的合力提供向心力，则有μmg+kΔx=mω2(l0+Δx)，
代入数据解得Δx=0.2m。
【知识点】匀速圆周运动
【解析】【分析】做圆周运动的物体，指向圆心的合力提供向心力。
（1）物体随圆盘做圆周运动，物块开始滑动前，静摩擦力提供向心力，物块开始滑动时，最大静摩擦力提供向心力，列式即可求得此时的角速度。
（2）比较角速度，4rad/s>2rad/s，弹簧弹力不为零，此时最大静摩擦力和弹簧弹力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律列式即可求得弹簧的伸长量。
19．【答案】（1）解：对卫星a，由万有引力提供向心力得GMmara2=ma4π2T2ra
对卫星b，由万有引力提供向心力得GMmbrb2=mb4π2k2T2rb
卫星a、b的轨道之间的高度差为Δℎ=rb−ra
解得Δℎ=3GMk2T24π2−3GMT24π2
（2）解：卫星a、b与地球在一条直线上且第一次相距最近，卫星a比卫星b多运动半周，则(2πT−2πkT)t=π
解得t=k2k−2T
【知识点】万有引力定律的应用
【解析】【分析】（1）地球对卫星的引力提供向心力，利用牛顿第二定律可以求出两个卫星轨道之间的高度差；
（2）已知两个卫星运动的周期，结合运动的角度可以求出运动的对应时间。
20．【答案】（1）解：当达到最大速度时，牵引力为Fmin=2000N
由平衡条件Ff=Fmin
可得Ff=2000N
由公式P=Fminvmax
得额定功率P=8×104W
（2）解： 匀加速运动的末速度vB=PFm=8×104W8000N=10m/s
汽车由A到B做匀加速运动的加速度为a=Fm−Ffm=2m/s2
设汽车由A到B所用时间为t1，由B到C所用时间为t2、位移为x，则t1=vBa=5s，t2=36s−5s=31s
B点之后，对汽车由动能定理可得Pt2−Ffx=12mvC2−12mvB2
代入数据可得x=115m
【知识点】机车启动；动能定理的综合应用
【解析】【分析】汽车启动有两种方式，恒定加速度启动和恒定功率启动，理解两种启动过程的运动情况时间解题关键。
（1）由图可知，A→B，牵引力不变，根据牛顿第二定律可知，此过程汽车做匀加速运动，根据P=Fv可知随着汽车速度的增加，汽车的实际功率在增加，当实际功率达到额定功率后，由于有加速度，速度继续增加，牵引力减小，当牵引力减小到等于阻力时，加速度等于零，速度达到最大值。根据图像数据结合牛顿第二定律求解汽车额定功率。
（2）根据P=Fv、牛顿第二定律和动能定理列式分析求解 BC段的位移大小 。