还剩8页未读，
继续阅读
海南省海口市第一中学2023-2024学年高一下学期期中考试物理试题A卷
展开
这是一份海南省海口市第一中学2023-2024学年高一下学期期中考试物理试题A卷，共11页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
一、选择题（共14小题，每小题3分，共42分）
1.两个大轮半径相等的皮带轮的结构如图所示，A、B两点的半径之比为2:1，C、D两点的半径之比也为 2:1，下列说法正确的是( )
A．A 、B两点的线速度之比为vA:vB = 1:2
B．A、C 两点的角速度之比为
C．A、C两点的线速度之比为vA:vC = 1:1
D．A、D两点的线速度之比为vA:vD = 1:2
2.我国已在海南文昌发射场用长征五号运载火箭成功发射“嫦娥五号”月球探测器，并实现区域软着陆，此次“挖土”之旅标志着我国进入探月阶段，如图所示，探测器发射到月球上要经过多次变轨，最终降落到月球表面上，其中轨道Ⅰ为圆形轨道，到月心的距离为r，运行周期为T；轨道Ⅱ为椭圆轨道，近月点到月心距离为，下列说法正确的是（ ）
A．探测器在环月轨道Ⅰ上P点的加速度小于在环月轨道Ⅱ上P点的加速度
B．探测器的发射速度必定大于11.2km/s
C．探测器在轨道Ⅱ上的运行周期为
D．为使探测器从P点由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ，必须在P点点火加速
3.位于水平面上的物体在水平恒力F1作用下，做速度为v1的匀速运动；若作用力变为斜向上的恒力F2，物体做速度为v2的匀速运动，且F1与F2功率相同。则可能有（ ）
A．F2=F1，v1> v2B．F2=F1，v1< v2
C．F2>F1，v1> v2D．F2 v2
4.如图1所示，轻杆的一端固定一小球（视为质点）另一端套在光滑的水平轴上，轴的正上方有一速度传感器，可以测量小球通过最高点时的速度大小；轴处有力传感器，可以测量小球通过最高点时轴受到杆的作用力，若竖直向下为力的正方向，小球在最低点时给不同的初速度，得到图像如图2所示，取，则（ ）
A．轴到球心间的距离为
B．小球的质量为
C．小球恰好通过最高点时的速度大小为
D．小球在最高点的速度大小为时杆受到球的作用力竖直向下
5.如图所示，一个质量均匀分布的半径为R的球体对球外质点P的万有引力为F。如果在球体中央挖去半径为r的一部分球体，且r=R2，则原球体剩余部分对质点P的万有引力变为( )
A. F2B. F8
C. 7F8D. F4
6.在完成各项任务后，“神舟十七号”飞船于2024年4月30日回归地球．如图所示，飞船在返回地面时，要在P点从圆形轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ，Q为轨道Ⅱ上的一点，M为轨道Ⅰ上的另一点，关于“神舟十号”的运动，下列说法中正确的有( )
A. 飞船在轨道Ⅱ上经过P的速度小于经过Q的速度
B. 飞船在轨道Ⅱ上经过Q的速度小于在轨道Ⅰ上经过M的速度
C. 飞船在轨道Ⅱ上运动的周期大于在轨道Ⅰ上运动的周期
D. 飞船在轨道Ⅱ上经过P的加速度小于在轨道Ⅰ上经过M的加速度
7.在发射一颗质量为m的人造地球同步卫星时，先将其发射到贴近地球表面运行的圆轨道Ⅰ上（离地面高度忽略不计），再通过一椭圆轨道Ⅱ变轨后到达距地面高为h的预定圆轨道Ⅲ上。已知它在圆轨道Ⅰ上运行的加速度为g，地球半径为R，卫星在变轨过程中质量不变，则（ ）
A. 卫星在轨道Ⅲ上运行的加速度大小为hR+h2g
B. 卫星在轨道Ⅲ上运行的线速度大小为 gR2R+h
C. 卫星在轨道Ⅲ上的动能大于在轨道Ⅰ上的动能
D. 卫星在轨道Ⅲ上的机械能小于在轨道Ⅰ上的机械能
8.汽车在水平公路上转弯，沿曲线由M向N加速行驶。下图中分别画出了汽车转弯时所受合力F的四种方向，你认为正确的是（ ）
A. B.
C. D.
9.如图所示，自行车的大齿轮、小齿轮、后轮的半径不一样，它们的边缘有三个点A、B、C，在自行车匀速骑行时，下列说法正确的是（ ）
A. A、B两点的角速度大小相等
B. B、C两点的线速度大小相等
C. A点的向心加速度大于B点的向心加速度
D. C点的向心加速度大于B点的向心加速度
10.轻杆一端固定在光滑水平轴O上，另一端固定一个质量为m的小球，如图所示。在最低点给小球一个初速度，使其在竖直平面内做圆周运动，且通过最高点P时杆对小球的作用力大小为mg，下列说法正确的是（ ）
A. 小球通过最高点时的速度可能为零
B. 小球在最低点时对杆的作用力可能为2mg
C. 若增大小球的初速度，则在最高点时球对杆的力可能不变
D. 若增大小球在最低点的初速度，则在最高点时球对杆的力一定增大
11.对教材中圆周运动的图片，下列分析正确的是（ ）
A. 如图，汽车通过拱桥的最高点时，速度越大，对桥的压力越大
B. 如图，一圆锥摆在水平面内做匀速圆周运动，若改变绳长，而保持圆锥的高不变，则圆锥摆的角速度随着的增大而增大
C. 如图，在固定的光滑圆锥筒内，同一小球先后在、位置做匀速圆周运动，则小球在位置处所受筒壁的支持力大于在位置处所受的支持力
D. 如图，火车转弯时若超过规定速度行驶，外轨对火车轮缘会有挤压作用
12.（双选）在忽略空气阻力的情况下，小球在如下所列运动过程中，机械能守恒的是（ ）
A. 小球在空中飞行的过程
B. 小球沿斜面匀速下滑的过程
C. 小球沿粗糙曲面下滑的过程
D. 悬挂小球摆动的过程
13.（双选）有a、b、c、d四颗地球卫星，a还未发射，在赤道表面上随地球一起转动，b是近地轨道卫星，c是地球同步卫星，d是高空探测卫星，它们均做匀速圆周运动，各卫星排列位置如图所示，则( )
A. 在相同时间内a转过的弧长最长
B. b的向心加速度近似等于重力加速度g
C. c在6h内转过的圆心角是π2
D. d的运动周期有可能是22h
14.（双选）如图所示，水平转盘上叠放着质量均为的A、两个物块，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，与转盘间的动摩擦因数为，A、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。转盘可绕竖直中心轴转动，转盘静止时，细线刚好伸直，力传感器的读数为零（取）。根据以上信息，你认为下列说法正确的是（ ）
A．A物块随转盘做圆周运动的向心力由细线的拉力、对A的摩擦力的合力提供的
B．转盘的角速度为时，细线刚好有拉力
C．A物块刚要脱离物块时转盘的角速度为
D．转盘的角速度大于时细线将被拉断
二、非选择题（共58分）
15.（8分）已知地球的半径为R，地球北极表面的重力加速度为g，假设地球是个质量均匀分布的球体，引力常量为G。试用含G、R、g的式子写出下列物琿量的表达式：
(1)地球的质量M=________；
(2)地球的密度ρ=________；
(3)绕地球旋转的卫星最小周期T=________。
16.（10分）跳台滑雪是一种勇敢者的滑雪运动，运动员脚踏专用滑雪板，在滑雪道上获得一定速度后从跳台飞出，在空中飞行一段距离后着陆。现有某运动员从跳台A点处沿水平方向飞出，在斜坡B点处着陆，如图所示。测得AB间的距离为，斜坡与水平方向的夹角为，已知运动员及滑雪板的总质量为，不计空气阻力，重力加速度g取，求：
（1）运动员在空中飞行的时间t；
（2）运动员从A点飞出时的速度大小v0；
（3）运动员在B点着陆时的动能。
17.（10分）利用如图所示装置做“验证机械能守恒定律”实验。
①实验器材除带夹子的重物、纸带、铁架台（含铁夹）、电磁打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的器材是_________；
A.交流电源 B.刻度尺 C.天平（含砝码） D.低压直流电源
②实验中，先接通电源，再释放重物，得到如图所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为。已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T。设重物的质量为m，从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能减少量为_________，动能增加量为_________（用题中字母表示）；
③大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，造成这个结果的原因是_________。
A.利用公式计算重物速度 B.利用公式计算重物速度
C.存在空气阻力和摩擦阻力的影响 D.没有采用多次实验取平均值的方法
18.（10分）如图所示，小孩坐在雪橇上，现用一个与水平方向成37°、大小为50N的力F拉着雪橇沿水平地面从静止开始以的加速度做匀加速直线运动，已知cs37°＝0.8。求：
（1）8s内雪橇的位移是多少，拉力对雪橇做的功是多少；
（2）8s末雪橇的速度大小是多少，拉力的瞬时功率大小。
19.（10分）某实验小组利用如图所示的装置进行“探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系”实验。转动手柄，可使塔轮、长槽和短槽随之匀速转动。塔轮至上而下有三层，每层左、右半径比分别是l：1、2：1和3：l。左、右塔轮通过皮带连接，并可通过改变皮带所处层来改变左、右塔轮的角速度之比。实验时，将两个小球分别放在短槽C处和长槽的A（或B）处，A、C到左、右塔轮中心的距离相等，两个小球随塔轮做匀速圆周运动，向心力大小关系可由裸露出的等分格的格数判断。
（1）该实验用到的方法是_________；
A．理想实验 B．等效替代法 C．微元法 D．控制变量法
（2）在某次实验中，某同学把两个质量相等的小球分别放在A、C位置，将皮带连接在左、右塔轮半径之比为2：1的塔轮上，实验中匀速转动手柄时，得到左、右标尺露出的等分格数之比为1：4；
（3）若将皮带连接在左、右塔轮半径之比为3：1的塔轮上，左、右两边塔轮的角速度之比为________，当左边标尺露出1个等分格时，右边标尺露出9个等分格，则实验说明__________。
20.（10分）如图所示为“嫦娥三号”探测器在月球上着陆最后阶段的示意图，首先在发动机作用下，探测器受到推力在距月面高度为h1处悬停（速度为0，h1远小于月球半径）；接着推力改变，探测器开始竖直下降，到达距月面高度为h2处的速度为v，此后发动机关闭，探测器仅受重力下落至月面，已知探测器总质量为m（不包括燃料），地球和月球的半径比为k1，质量比为k2，地球表面附近的重力加速度为g，求：
(1)月球表面附近的重力加速度大小及探测器刚接触月面时的速度大小；
(2)从开始竖直下降到刚接触月面时，探测器机械能的变化。
参考答案
15.【答案】 (1)gR2G；(2)3g4GπR；(3)2π Rg
【解析】【分析】
本题考查万有引力定律的应用及天体密度的求解问题。
(1)根据重力与万有引力相等由重力加速度和地球半径求得地球质量M；
(2)根据密度公式求得地球密度；
(3)根据万有引力提供圆周运动向心力求得卫星的最小周期。
【解答】
(1)在地球表面重力与万有引力相等有：GmMR2=mg，可得地球的质量M=gR2G；
(2)根据密度公式可知，地球的密度ρ=MV=gR2G43πR3=3g4GπR；
(3)根据万有引力提供圆周运动向心力有：GMmr2=m4π2T2r，可得卫星周期T= 4π2r3GM；可知卫星半径越小，周期越小，故卫星最小半径r=R，其最小周期T= 4π2r3GM=2π Rg
16.【答案】（1）2s；（2）；（3）
【解析】（1）（2）运动员在空中做平抛运动，则有，
解得，
（3）根据动能定理有
解得
17.【答案】①. AB##BA ②. mghB ③. ④. C
【解析】①[1] 实验器材除带夹子的重物、纸带、铁架台（含铁夹）、电磁打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的器材是交流电源（供电磁打点计时器使用）和刻度尺（用于纸带上点迹间距离的测量）。
故选AB。
②[2] 从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能减少量为
[3]依题意，纸带上打B点时，重物的速度大小为
则从打O点到打B点的过程中，动能增加量为
③[4] AB．利用公式计算重物速度和利用公式计算重物速度的前提是认为重物做自由落体运动，不会出现重力势能的减少量大于动能的增加量的情况。故AB错误；
C．大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，造成这个结果的原因是存在空气阻力和摩擦阻力的影响。故C正确；
D．采用多次实验取平均值的方法，只会提高实验的精确度，不是导致重力势能的减少量大于动能的增加量的情况的原因。故D错误。
故选C。
18.【答案】（1）16m，640J；（2）4m/s，160W
【解析】（1）由题意知，8s内雪橇和小孩的位移为代入数据可得x＝16m
拉力F做功为 W＝Fxcs37° 解得 W＝640J
（2）由题意知，8s末雪橇的速度为v＝at 代入数据可得v＝0.5×8m/s＝4m/s
拉力的瞬时功率为P＝Fvcs37° 代入数据可得P＝160W
19.【答案】D 1:3 做匀速圆周的物体，在质量和转动半径一定时，向心力与转动角速度的半径平方成正比
【解析】(1)[1]要探究向心力的大小与质量、角速度与半径的关系，需要采用控制变量法。故选D。
(3)[2]将皮带连接在左、右塔轮半径之比为3：1的塔轮上，边缘的点线速度相等，由
可知
[3]当左边标尺露出1个等分格时，右边标尺露出9个等分格，说明向心力大小相等，此次实验说明做匀速圆周的物体，，在质量和转动半径一定时，向心力与转动角速度的半径平方成正比。
20.【答案】解：(1)设地球质量和半径分别为M和R，月球的质量、半径和表面的重力加速度分别为M′、R′和g′，探测器刚接触月球表面时的速度大小为v1；
由mg′=GMmR′2和mg=GMmR2，得：g′=k12k2g；
由vt2−v2=2g′h2，得：vt= v2+2k12gh2k2；
即：月球表面附近的重力加速度大小为k12k2g，探测器刚接触月球时的速度大小为 v2+2k12gh2k2；
(2)设机械能变化量为△E，动能变化量为△Ek，重力势能变化量为△Ep；
由△E=△Ek+△Ep；
有ΔE=12m(v2+2k12gh2k2)−mk12k2gh1；
得：ΔE=12mv2−k12k2mg(h1−h2)；
即：从开始竖直下降到接触月面时，探测器机械能的变化为12mv2−k12k2mg(h1−h2)。
【解析】本题考查了万有引力定律及其应用。本题关键是明确探测器的受力情况和运动情况，然后根据运动学公式和万有引力定律列方程求解，不难。
(1)根据星球表面重力等于万有引力求解重力加速度；根据速度位移关系公式求解探测器刚接触月球时的速度大小；
(2)分动能变化和重力势能的变化分别求解，然后求和即可。
一、选择题（共14小题，每小题3分，共42分）
1.两个大轮半径相等的皮带轮的结构如图所示，A、B两点的半径之比为2:1，C、D两点的半径之比也为 2:1，下列说法正确的是( )
A．A 、B两点的线速度之比为vA:vB = 1:2
B．A、C 两点的角速度之比为
C．A、C两点的线速度之比为vA:vC = 1:1
D．A、D两点的线速度之比为vA:vD = 1:2
2.我国已在海南文昌发射场用长征五号运载火箭成功发射“嫦娥五号”月球探测器，并实现区域软着陆，此次“挖土”之旅标志着我国进入探月阶段，如图所示，探测器发射到月球上要经过多次变轨，最终降落到月球表面上，其中轨道Ⅰ为圆形轨道，到月心的距离为r，运行周期为T；轨道Ⅱ为椭圆轨道，近月点到月心距离为，下列说法正确的是（ ）
A．探测器在环月轨道Ⅰ上P点的加速度小于在环月轨道Ⅱ上P点的加速度
B．探测器的发射速度必定大于11.2km/s
C．探测器在轨道Ⅱ上的运行周期为
D．为使探测器从P点由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ，必须在P点点火加速
3.位于水平面上的物体在水平恒力F1作用下，做速度为v1的匀速运动；若作用力变为斜向上的恒力F2，物体做速度为v2的匀速运动，且F1与F2功率相同。则可能有（ ）
A．F2=F1，v1> v2B．F2=F1，v1< v2
C．F2>F1，v1> v2D．F2
4.如图1所示，轻杆的一端固定一小球（视为质点）另一端套在光滑的水平轴上，轴的正上方有一速度传感器，可以测量小球通过最高点时的速度大小；轴处有力传感器，可以测量小球通过最高点时轴受到杆的作用力，若竖直向下为力的正方向，小球在最低点时给不同的初速度，得到图像如图2所示，取，则（ ）
A．轴到球心间的距离为
B．小球的质量为
C．小球恰好通过最高点时的速度大小为
D．小球在最高点的速度大小为时杆受到球的作用力竖直向下
5.如图所示，一个质量均匀分布的半径为R的球体对球外质点P的万有引力为F。如果在球体中央挖去半径为r的一部分球体，且r=R2，则原球体剩余部分对质点P的万有引力变为( )
A. F2B. F8
C. 7F8D. F4
6.在完成各项任务后，“神舟十七号”飞船于2024年4月30日回归地球．如图所示，飞船在返回地面时，要在P点从圆形轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ，Q为轨道Ⅱ上的一点，M为轨道Ⅰ上的另一点，关于“神舟十号”的运动，下列说法中正确的有( )
A. 飞船在轨道Ⅱ上经过P的速度小于经过Q的速度
B. 飞船在轨道Ⅱ上经过Q的速度小于在轨道Ⅰ上经过M的速度
C. 飞船在轨道Ⅱ上运动的周期大于在轨道Ⅰ上运动的周期
D. 飞船在轨道Ⅱ上经过P的加速度小于在轨道Ⅰ上经过M的加速度
7.在发射一颗质量为m的人造地球同步卫星时，先将其发射到贴近地球表面运行的圆轨道Ⅰ上（离地面高度忽略不计），再通过一椭圆轨道Ⅱ变轨后到达距地面高为h的预定圆轨道Ⅲ上。已知它在圆轨道Ⅰ上运行的加速度为g，地球半径为R，卫星在变轨过程中质量不变，则（ ）
A. 卫星在轨道Ⅲ上运行的加速度大小为hR+h2g
B. 卫星在轨道Ⅲ上运行的线速度大小为 gR2R+h
C. 卫星在轨道Ⅲ上的动能大于在轨道Ⅰ上的动能
D. 卫星在轨道Ⅲ上的机械能小于在轨道Ⅰ上的机械能
8.汽车在水平公路上转弯，沿曲线由M向N加速行驶。下图中分别画出了汽车转弯时所受合力F的四种方向，你认为正确的是（ ）
A. B.
C. D.
9.如图所示，自行车的大齿轮、小齿轮、后轮的半径不一样，它们的边缘有三个点A、B、C，在自行车匀速骑行时，下列说法正确的是（ ）
A. A、B两点的角速度大小相等
B. B、C两点的线速度大小相等
C. A点的向心加速度大于B点的向心加速度
D. C点的向心加速度大于B点的向心加速度
10.轻杆一端固定在光滑水平轴O上，另一端固定一个质量为m的小球，如图所示。在最低点给小球一个初速度，使其在竖直平面内做圆周运动，且通过最高点P时杆对小球的作用力大小为mg，下列说法正确的是（ ）
A. 小球通过最高点时的速度可能为零
B. 小球在最低点时对杆的作用力可能为2mg
C. 若增大小球的初速度，则在最高点时球对杆的力可能不变
D. 若增大小球在最低点的初速度，则在最高点时球对杆的力一定增大
11.对教材中圆周运动的图片，下列分析正确的是（ ）
A. 如图，汽车通过拱桥的最高点时，速度越大，对桥的压力越大
B. 如图，一圆锥摆在水平面内做匀速圆周运动，若改变绳长，而保持圆锥的高不变，则圆锥摆的角速度随着的增大而增大
C. 如图，在固定的光滑圆锥筒内，同一小球先后在、位置做匀速圆周运动，则小球在位置处所受筒壁的支持力大于在位置处所受的支持力
D. 如图，火车转弯时若超过规定速度行驶，外轨对火车轮缘会有挤压作用
12.（双选）在忽略空气阻力的情况下，小球在如下所列运动过程中，机械能守恒的是（ ）
A. 小球在空中飞行的过程
B. 小球沿斜面匀速下滑的过程
C. 小球沿粗糙曲面下滑的过程
D. 悬挂小球摆动的过程
13.（双选）有a、b、c、d四颗地球卫星，a还未发射，在赤道表面上随地球一起转动，b是近地轨道卫星，c是地球同步卫星，d是高空探测卫星，它们均做匀速圆周运动，各卫星排列位置如图所示，则( )
A. 在相同时间内a转过的弧长最长
B. b的向心加速度近似等于重力加速度g
C. c在6h内转过的圆心角是π2
D. d的运动周期有可能是22h
14.（双选）如图所示，水平转盘上叠放着质量均为的A、两个物块，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，与转盘间的动摩擦因数为，A、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。转盘可绕竖直中心轴转动，转盘静止时，细线刚好伸直，力传感器的读数为零（取）。根据以上信息，你认为下列说法正确的是（ ）
A．A物块随转盘做圆周运动的向心力由细线的拉力、对A的摩擦力的合力提供的
B．转盘的角速度为时，细线刚好有拉力
C．A物块刚要脱离物块时转盘的角速度为
D．转盘的角速度大于时细线将被拉断
二、非选择题（共58分）
15.（8分）已知地球的半径为R，地球北极表面的重力加速度为g，假设地球是个质量均匀分布的球体，引力常量为G。试用含G、R、g的式子写出下列物琿量的表达式：
(1)地球的质量M=________；
(2)地球的密度ρ=________；
(3)绕地球旋转的卫星最小周期T=________。
16.（10分）跳台滑雪是一种勇敢者的滑雪运动，运动员脚踏专用滑雪板，在滑雪道上获得一定速度后从跳台飞出，在空中飞行一段距离后着陆。现有某运动员从跳台A点处沿水平方向飞出，在斜坡B点处着陆，如图所示。测得AB间的距离为，斜坡与水平方向的夹角为，已知运动员及滑雪板的总质量为，不计空气阻力，重力加速度g取，求：
（1）运动员在空中飞行的时间t；
（2）运动员从A点飞出时的速度大小v0；
（3）运动员在B点着陆时的动能。
17.（10分）利用如图所示装置做“验证机械能守恒定律”实验。
①实验器材除带夹子的重物、纸带、铁架台（含铁夹）、电磁打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的器材是_________；
A.交流电源 B.刻度尺 C.天平（含砝码） D.低压直流电源
②实验中，先接通电源，再释放重物，得到如图所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为。已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T。设重物的质量为m，从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能减少量为_________，动能增加量为_________（用题中字母表示）；
③大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，造成这个结果的原因是_________。
A.利用公式计算重物速度 B.利用公式计算重物速度
C.存在空气阻力和摩擦阻力的影响 D.没有采用多次实验取平均值的方法
18.（10分）如图所示，小孩坐在雪橇上，现用一个与水平方向成37°、大小为50N的力F拉着雪橇沿水平地面从静止开始以的加速度做匀加速直线运动，已知cs37°＝0.8。求：
（1）8s内雪橇的位移是多少，拉力对雪橇做的功是多少；
（2）8s末雪橇的速度大小是多少，拉力的瞬时功率大小。
19.（10分）某实验小组利用如图所示的装置进行“探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系”实验。转动手柄，可使塔轮、长槽和短槽随之匀速转动。塔轮至上而下有三层，每层左、右半径比分别是l：1、2：1和3：l。左、右塔轮通过皮带连接，并可通过改变皮带所处层来改变左、右塔轮的角速度之比。实验时，将两个小球分别放在短槽C处和长槽的A（或B）处，A、C到左、右塔轮中心的距离相等，两个小球随塔轮做匀速圆周运动，向心力大小关系可由裸露出的等分格的格数判断。
（1）该实验用到的方法是_________；
A．理想实验 B．等效替代法 C．微元法 D．控制变量法
（2）在某次实验中，某同学把两个质量相等的小球分别放在A、C位置，将皮带连接在左、右塔轮半径之比为2：1的塔轮上，实验中匀速转动手柄时，得到左、右标尺露出的等分格数之比为1：4；
（3）若将皮带连接在左、右塔轮半径之比为3：1的塔轮上，左、右两边塔轮的角速度之比为________，当左边标尺露出1个等分格时，右边标尺露出9个等分格，则实验说明__________。
20.（10分）如图所示为“嫦娥三号”探测器在月球上着陆最后阶段的示意图，首先在发动机作用下，探测器受到推力在距月面高度为h1处悬停（速度为0，h1远小于月球半径）；接着推力改变，探测器开始竖直下降，到达距月面高度为h2处的速度为v，此后发动机关闭，探测器仅受重力下落至月面，已知探测器总质量为m（不包括燃料），地球和月球的半径比为k1，质量比为k2，地球表面附近的重力加速度为g，求：
(1)月球表面附近的重力加速度大小及探测器刚接触月面时的速度大小；
(2)从开始竖直下降到刚接触月面时，探测器机械能的变化。
参考答案
15.【答案】 (1)gR2G；(2)3g4GπR；(3)2π Rg
【解析】【分析】
本题考查万有引力定律的应用及天体密度的求解问题。
(1)根据重力与万有引力相等由重力加速度和地球半径求得地球质量M；
(2)根据密度公式求得地球密度；
(3)根据万有引力提供圆周运动向心力求得卫星的最小周期。
【解答】
(1)在地球表面重力与万有引力相等有：GmMR2=mg，可得地球的质量M=gR2G；
(2)根据密度公式可知，地球的密度ρ=MV=gR2G43πR3=3g4GπR；
(3)根据万有引力提供圆周运动向心力有：GMmr2=m4π2T2r，可得卫星周期T= 4π2r3GM；可知卫星半径越小，周期越小，故卫星最小半径r=R，其最小周期T= 4π2r3GM=2π Rg
16.【答案】（1）2s；（2）；（3）
【解析】（1）（2）运动员在空中做平抛运动，则有，
解得，
（3）根据动能定理有
解得
17.【答案】①. AB##BA ②. mghB ③. ④. C
【解析】①[1] 实验器材除带夹子的重物、纸带、铁架台（含铁夹）、电磁打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的器材是交流电源（供电磁打点计时器使用）和刻度尺（用于纸带上点迹间距离的测量）。
故选AB。
②[2] 从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能减少量为
[3]依题意，纸带上打B点时，重物的速度大小为
则从打O点到打B点的过程中，动能增加量为
③[4] AB．利用公式计算重物速度和利用公式计算重物速度的前提是认为重物做自由落体运动，不会出现重力势能的减少量大于动能的增加量的情况。故AB错误；
C．大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，造成这个结果的原因是存在空气阻力和摩擦阻力的影响。故C正确；
D．采用多次实验取平均值的方法，只会提高实验的精确度，不是导致重力势能的减少量大于动能的增加量的情况的原因。故D错误。
故选C。
18.【答案】（1）16m，640J；（2）4m/s，160W
【解析】（1）由题意知，8s内雪橇和小孩的位移为代入数据可得x＝16m
拉力F做功为 W＝Fxcs37° 解得 W＝640J
（2）由题意知，8s末雪橇的速度为v＝at 代入数据可得v＝0.5×8m/s＝4m/s
拉力的瞬时功率为P＝Fvcs37° 代入数据可得P＝160W
19.【答案】D 1:3 做匀速圆周的物体，在质量和转动半径一定时，向心力与转动角速度的半径平方成正比
【解析】(1)[1]要探究向心力的大小与质量、角速度与半径的关系，需要采用控制变量法。故选D。
(3)[2]将皮带连接在左、右塔轮半径之比为3：1的塔轮上，边缘的点线速度相等，由
可知
[3]当左边标尺露出1个等分格时，右边标尺露出9个等分格，说明向心力大小相等，此次实验说明做匀速圆周的物体，，在质量和转动半径一定时，向心力与转动角速度的半径平方成正比。
20.【答案】解：(1)设地球质量和半径分别为M和R，月球的质量、半径和表面的重力加速度分别为M′、R′和g′，探测器刚接触月球表面时的速度大小为v1；
由mg′=GMmR′2和mg=GMmR2，得：g′=k12k2g；
由vt2−v2=2g′h2，得：vt= v2+2k12gh2k2；
即：月球表面附近的重力加速度大小为k12k2g，探测器刚接触月球时的速度大小为 v2+2k12gh2k2；
(2)设机械能变化量为△E，动能变化量为△Ek，重力势能变化量为△Ep；
由△E=△Ek+△Ep；
有ΔE=12m(v2+2k12gh2k2)−mk12k2gh1；
得：ΔE=12mv2−k12k2mg(h1−h2)；
即：从开始竖直下降到接触月面时，探测器机械能的变化为12mv2−k12k2mg(h1−h2)。
【解析】本题考查了万有引力定律及其应用。本题关键是明确探测器的受力情况和运动情况，然后根据运动学公式和万有引力定律列方程求解，不难。
(1)根据星球表面重力等于万有引力求解重力加速度；根据速度位移关系公式求解探测器刚接触月球时的速度大小；
(2)分动能变化和重力势能的变化分别求解，然后求和即可。
相关试卷
海南省海口市第一中学2023-2024学年高一下学期期中考试物理试题B卷： 这是一份海南省海口市第一中学2023-2024学年高一下学期期中考试物理试题B卷，共12页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
海南省海口市海南中学2023-2024学年高一下学期4月期中物理试题： 这是一份海南省海口市海南中学2023-2024学年高一下学期4月期中物理试题，共9页。试卷主要包含了9m/s等内容，欢迎下载使用。
海南省海口市第一中学2023-2024学年高一下学期4月月考物理试题+A卷： 这是一份海南省海口市第一中学2023-2024学年高一下学期4月月考物理试题+A卷，共11页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
