2023-2024学年陕西省西安市高一（下）期中物理试卷（含解析）

这是一份2023-2024学年陕西省西安市高一（下）期中物理试卷（含解析），共18页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，简答题，计算题等内容，欢迎下载使用。

1.如图所示，斜面与水平面之间的夹角为45°，在斜面底端A点正上方高度为6m处的O点，以1m/s的初速度水平抛出一个小球，飞行一段时间后撞在斜面上，不计空气阻力，这段飞行所用的时间为(g=10m/s2)( )
A. 1sB. 1.2sC. 1.5sD. 2s
2.竖直放置两端封闭的玻璃管内注满清水和一个用红蜡做成的圆柱体，玻璃管倒置时圆柱体能匀速运动，已知圆柱体运动的速度大小为5cm/s，与水平方向成θ=53°，如图所示，则玻璃管水平方向运动的速度为(sin53°=0.8,cs53°=0.6)( )
A. 5cm/sB. 4cm/sC. 3cm/sD. 无法确定
3.如图所示，从某高度水平抛出一小球，经过时间t到达一竖直墙面时，速度与竖直方向的夹角为θ，不计空气阻力，重力加速度为g.下列说法正确的是( )
A. 小球水平抛出时的初速度大小为gttanθ
B. 小球在t时间内的位移方向与水平方向的夹角为θ2
C. 若小球初速度增大，则平抛运动的时间变短
D. 若小球初速度增大，则θ减小
4.如图所示，自行车的大齿轮与小齿轮通过链条相连，而后轮与小齿轮绕共同的轴转动。A、B、C分别是大齿轮、小齿轮和后轮边缘上的三个点，到各自转动轴的距离分别为3r、r和10r。支起自行车后轮，在转动踏板的过程中，关于A、B、C三点，下列正确的是( )
A. 角速度大小关系是ωA>ωB=ωC
B. 线速度大小关系是vAC. 转速之比nA：nB：nC=1：3：3
D. 加速度之比aA：aB：aC=1：30：3
5.金星是太阳系八大行星之一，在中国古代称为太白。金星的质量约为地球质量的五分之四，半径和地球的半径几乎相等，金星离太阳的距离比地球略近，地球和金星各自的卫星公转周期的平方与公转半径的三次方的关系图像如图所示，下列判断正确的是( )
A. 图线P表示的是地球的卫星
B. 金星的第一宇宙速度比地球的大
C. 环绕金星表面运行卫星的周期大于绕地球表面运行卫星的周期
D. 金星绕太阳运行的向心加速度小于地球绕太阳运行的向心加速度
6.在实际修筑铁路时，要根据弯道半径和规定的行驶速度，适当选择内外轨的高度差，如果火车按规定的速率转，内、外轨与车轮之间没有侧压力。则当火车以小于规定的速率转弯时
( )
A. 仅内轨对车轮有侧压力B. 仅外轨对车轮有侧压力
C. 内、外轨对车轮都有侧压力D. 内、外轨对车轮均无侧压力
7.如图所示是行星m绕恒星M运动情况的示意图，下列说法正确的是( )
A. 速度最大点是B点B. 速度最小点是C点
C. m从A到B做减速运动D. m从B到A做减速运动
8.如图，地球在椭圆轨道上运动，太阳位于椭圆的一个焦点上。A、B、C、D是地球运动轨道上的四个位置，其中A距离太阳最近，C距离太阳最远；B和D点是弧线ABC和ADC的中点。则地球绕太阳( )
A. 做匀速率的曲线运动
B. 经过A点时的加速度最小
C. 从B经A运动到D的时间小于从D经C运动到B的时间
D. 从A经D运动到C的时间大于从C经B运动到A的时间
9.如图1所示，固定的粗糙斜面长为10m，一小滑块自斜面顶端由静止开始沿斜面下滑的过程中，小滑块的动能Ek随位移x的变化规律如图2所示，取斜面底端为重力势能的参考平面，小滑块的重力势能Ep随位移x的变化规律如图3所示，重力加速度g=10m/s2.根据上述信息可以求出( )
A. 斜面的倾角B. 小滑块与斜面之间的动摩擦因数
C. 小滑块下滑的加速度的大小D. 小滑块受到的滑动摩擦力的大小
二、多选题（本题共5小题，共20分）
10.从地面竖直向上抛出一物体，其机械能E总等于动能Ek与重力势能Ep之和。取地面为重力势能零点，该物体的E总和Ep随它离开地面的高度ℎ的变化如图所示。由图中数据可知，下列说法错误的是( )
A. 物体的质量为2kg
B. ℎ=0时，物体的速率为20m/s
C. ℎ=2m时，物体的动能Ek=50J
D. 从地面至ℎ=4m处过程中，物体的动能减少100J
11.甲、乙两光滑小球(均可视为质点)用轻直杆连接，乙球处于粗糙水平地面上，甲球紧靠在粗糙的竖直墙壁上。初始时轻杆竖直，杆长为4m。施加微小的扰动，使得乙球沿水平地面向右滑动，当乙球距离起点3m时，下列说法正确的是( )
A. 甲、乙两球的速度大小之比为 7：3
B. 甲、乙两球的速度大小之比为3 7：7
C. 甲球即将落地时，乙球的速度与甲球的速度大小相等
D. 甲球即将落地时，乙球的速度为零
12.如图所示是水流星表演示意图，A、B是系在同一根绳子上的完全相同的水杯，表演者手握住对称中心O，两水杯绕O在竖直面内做圆周运动，两水杯里面盛有质量均为m的水。某时刻，两水杯恰好在如图所示的最高点与最低点，A水杯里的水恰好不流出，此时A水杯的速度恰好为v0，针对图示位置，重力加速度为g，下列说法不正确的是( )
A. 水恰好不流出的临界速度v0与绳长无关
B. 此时表演者的手对绳子需要施加向下的力
C. 此时绳子对A、B两水杯的拉力大小相等
D. 此时B水杯里的水对杯子底部的压力一定大于mg
13.如图所示，中心为O的硬币在桌面上沿直线向右匀速滚动，虚线为硬币边缘最高点P的运动轨迹，位置2为轨迹最高点，位置3为轨迹与桌面接触点。下列说法不正确的是( )
A. 硬币滚动一周，P点与O点位移大小相等
B. P点运动到位置1时速度方向为水平向右
C. P点运动到位置2时向心加速度大小为零
D. P点运动到位置3时的速度与O点的速度相同
14.已知月球半径为R，地心与月球中心之间的距离为r，月球绕地球公转周期为T1，嫦娥4号飞船绕月球表面的运行周期为T2，引力常量为G，由以上条件可知正确的选项是( )
A. 月球质量为4π2r3GT12B. 地球质量为4π2r3GT12
C. 月球的密度为3πGT22D. 地球的密度为3πGT22
三、实验题（本题共3小题，共20分）
15.某次实验中用频闪照相技术拍下的两小球运动的频闪照片如图所示，拍摄时，光源的闪光频率为10Hz，a球从A点水平抛出的同时，b球从与A点等高的B点开始无初速度下落，背景小方格为相同的正方形，不计空气阻力。
(1)比较a、b两小球的运动轨迹能确定平抛运动在竖直方向的运动是______(填标号)。
A.自由落体运动
B.匀速直线运动
(2)拍摄相邻两张照片的时间间隔为______s，并结合照片可知背景小方格的边长为______m。
16.在一个未知星球上，用如图甲所示装置研究平抛运动的规律．悬点O正下方P点处有水平放置的炽热电热丝，当悬线摆至电热丝处时能轻易被瞬间烧断，小球由于惯性向前飞出做平抛运动．现对小球采用频闪数码照相机连续拍摄．在有坐标纸的背景屏前，拍下了小球在做平抛运动过程中的多张照片，经合成后，照片如图乙所示．a、b、c、d为连续四次拍下的小球位置，已知照相机连续拍照的时间间隔是0.10s，照片大小如图中坐标所示，又知该照片的长度与实际背景屏的长度之比为1：1，则：
(1)a点______(选填“是”或“不是”)小球的抛出点；
(2)该星球表面的重力加速度为______m/s2；
(3)小球平抛的初速度是______m/s；
(4)小球在b点时的速度是______m/s．
17.某同学利用气垫导轨来验证机械能守恒定律，实验主要步骤如下：
①将气垫导轨放到水平桌面上，将导轨调至水平，将光电门安装在长木板的B点处；
②将细线一端连接在质量为M的滑块上，另一端绕过定滑轮悬挂总质量为m的托盘和砝码；
③将滑块从A点由静止译放，测得A、B两点间的距离为L，遮光条的宽度为d，滑块通过光电门记录遮光条的遮光时间为t，保障托盘和砝码不落地；
④保持滑块质量M不变，多次改变托盘和砝码质量m，每次都将滑块从A点由静止释放，测得多组t与m值；
将遮光片通过光电门的平均速度看作小车经过该点时的瞬时速度，回答下列问题：
(1)滑块通过光电门时的速度可表示为______；
(2)根据所测数据，为得到线性关系图线，应作出______(选填“t2−1M+m”、“t2−1m”或“t2−1M−m”)图线。
(3)根据第(2)问得到的图线，若图线在纵轴上的截距为b，则当地重力加速度g= ______。(用题给的已知量表示)
四、简答题（本题共3小题，共24分）
18.如图所示，小球从平台上水平抛出，正好无碰撞落在临近平台的一倾角为α=53°的光滑固定斜面的顶端并沿光滑斜面下滑，已知斜面顶端与平台的高度差ℎ=0.8m，不计空气阻力，重力加速度g取10m/s2，sin53°=0.8，cs53°=0.6，求：
(1)小球水平抛出的初速度大小v0；
(2)斜面顶端与平台边缘的水平距离s；
(3)若斜面顶端高H=20.8m，则小球离开平台后经多长时间到达斜面底端。
19.很多青少年在山地自行车上安装了气门嘴灯，夜间骑车时犹如踏着风火轮，格外亮眼。如图甲是某种自行车气门嘴灯，气门嘴灯内部开关结构如图乙所示：弹簧一端固定，另一端与质量为m的小滑块(含触点a)连接，当触点a、b接触，电路接通使气门嘴灯发光，触点b位于车轮边缘。车轮静止且气门嘴灯在最低点时触点a、b距离为L，弹簧劲度系数为mgL，重力加速度大小为g，自行车轮胎半径为R，不计开关中的一切摩擦，滑块和触点a、b均可视为质点。(L与R相比可以忽略)
(1)若自行车匀速行驶过程中气门嘴灯每次到达最低点时刚好发光，求自行车的速度大小；
(2)若自行车匀速行驶过程中气门嘴灯可以一直发光，求自行车行驶的最小速度；
(3)若自行车以 2gR的速度匀速行驶，求车轮每转一圈，气门嘴灯的发光时间。
20.宇宙飞船绕地球做匀速圆周运动，飞船与地心的距离为地球半径R0的2倍，飞船圆形轨道平面与地球赤道平面重合.由于地球遮挡阳光，会经历“日全食”过程.如图4所示，已知地球表面重力加速度为g，近似认为太阳光是平行光，忽略地球自转，试估算
(1)飞船做匀速圆周运动的周期；
(2)飞船在“日全食”过程中绕地球转过圆心角；
(3)飞船绕地球一周，“日全食”的时间。
五、计算题（本题共1小题，共10分）
21.如图所示，光滑曲面AB与水平面BC平滑连接于B点，BC右端连接内壁光滑、半径为r的14细圆管CD，管口D端正下方直立一根劲度系数为k的轻弹簧，轻弹簧下端固定，上端恰好与管口D端齐平。质量为m的小球在曲面上距BC的高度为2r处从静止开始下滑，进入管口C端时与管壁间恰好无作用力，通过CD后压缩弹簧，在压缩弹簧过程中速度最大时弹簧的弹性势能为Ep，已知小球与BC间的动摩擦因数μ=0.5.求：
(1)小球达到B点时的速度大小vB；
(2)水平面BC的长度s；
(3)在压缩弹簧过程中小球的最大速度vm。
答案和解析
1.【答案】A
【解析】解：物体做平抛运动，则水平方向：x=vt
竖直方向：y=12gt2
根据题意和几何关系可知y=ℎ−xtan45°
即ℎ−xtan45°=12gt2
代入v=1m/s，ℎ=6m，解得t=1s，故A正确，BCD错误。
故选：A。
研究平抛运动要分解成水平方向和竖直方向分析。水平方向是匀速直线运动，竖直方向是自由落体运动。两个方向上的运动的时间是相同的，根据几何关系列式求解。
本题考查了平抛运动的规律，知道分析平抛运动要把平抛运动要分解成水平方向和竖直方向分析，结合几何关系列出等式。
2.【答案】C
【解析】解：合速度可以分解成竖直方向的匀速上升和水平方向的匀速运动，其中在水平方向上有：
vx=vsinα=5×cs53°=5×0.6 cm/s=3cm/s，故C正确，ABD错误。
故选：C。
圆柱体运动的合速度是由竖直方向的匀速上升和玻璃管水平匀速运动组成的，可以用正交分解的方法求得两个分运动．
该题考查运动的合成与分解，由于两个分速度相互垂直，可以使用正交分解法．属于基础题目．
3.【答案】AC
【解析】解：A、小球落地时沿竖直方向和水平方向上的分速度大小分别为vy=gt，vx=vytanθ=gttanθ，所以水平抛出时的初速度为gttanθ，故A正确；
B、设小球在t时间内的位移方向与水平方向的夹角为α，则tanα=yx=12gt 2v0 t=gt2v0 =vy 2vx =12tanθ，故B错误；
C、小球由于小球到墙的距离一定，初速度增大，运动的时间越短，故C正确；
D、若小球初速度增大，由小球到墙的时间变短，由tanθ=v0 gt可知θ角增大，故D错误；
故选：AC。
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，根据高度求出落地的竖直分速度，结合平行四边形定则求出小球的初速度和着地的速度．本题中要注意水平射程是不变的，故速度越大，时间越短．
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，注意两个方向上物体的运动性质不同，但时间相同，结合平行四边形定则进行求解即可．
4.【答案】C
【解析】解：AB、由题意可知，vA=vB，ωB=ωC，A、B、C到各自转动轴的距离分别为3r、r和10r，则：
根据v=ωr可得，ωA：ωB=ωC=1：3：3，vA：vB：vC=1：1：10，故AB错误；
C、根据ω=2πn可得，nA：nB：nC=1：3：3，故C正确；
D、根据a=ωv可得，aA：aB：aC=1：3：30，故D错误；
故选：C。
共轴传动时，各点的角速度相同；同缘传动时，边缘点线速度大小相等，结合圆周运动的公式进行分析即可。
本题的关键是掌握两种传动模型的特点，熟悉各物理量间的关系。
5.【答案】C
【解析】解：A、当行星绕太阳运行进，由万有引力提供向心力有：GMmr2=m4π2rT2
变形可得：T2=4π2GMr3
可见，公转周期的平方与公转半径的三次方的关系图像的斜率越大，中心天体的质量越小，所以图线P表示的是金星的卫星，故A错误；
B、由万有引力提供向心力有：GMmr2=mv2r到得天体的第一宇宙速度为：v= GMr= GMR，因为金星的质量约为地球质量的五分之四，半径和地球的半径几乎相等，所以金星的第一宇宙速度比地球的小，故B错误；
C、对环绕行星的卫星，同理有：GMmr2=m4π2rT2，得环绕天体表面运行卫星的周期为：T= 4π2r3GM= 4π2R3GM，所以环绕金星表面运行卫星的周期大于绕地球表面运行卫星的周期，故C正确；
D、由行星绕太阳而言，GMmr2=man，得an=GMr2，因为金星离太阳的距离比地球略近，所以金星绕太阳运行的向心加速度大于地球绕太阳运行的向心加速度，故D错误。
故选：C。
卫星绕行星做匀速圆周运动，由行星对卫星的万有引力提供卫星所需要的向心力解答；地球和金星绕太阳做匀速圆周运动，同理由万有引力提供行星做匀速圆周运动的向心力解答。
解答本题的关键要掌握万有引力提供向心力这一思路，要知道近地卫星的轨道半径近似等于地球的半径，结合图像的信息进行处理。
6.【答案】A
【解析】【分析】
火车拐弯时以规定速度行驶，此时火车的重力和支持力的合力提供圆周运动所需的向心力。若若速度小于规定速度，重力和支持力的合力提供偏大，此时内轨对火车有侧压力。
解决本题的关键知道火车拐弯时对内外轨均无压力，此时靠重力和支持力的合力提供圆周运动的向心力。
【解答】
若火车按规定的速率转弯时，内外轨与车轮之间均没有侧压力，此时火车拐弯所需要的向心力由其重力和铁轨的支持力的合力提供，若火车的速度小于规定速度，重力和支持力的合力大于火车转弯所需要的向心力，所以此时内轨对车轮有侧压力，故A正确，BCD错误。
故选A。
7.【答案】C
【解析】解：根据开普勒第二定律知：在相等时间内，太阳和运动着的行星的连线所扫过的面积都是相等的。据此，行星运行在近日点时，与太阳连线距离短，故运行速度大，在远日点，太阳与行星连线长，故运行速度小。即在行星运动中，远日点的速度最小，近日点的速度最大。
图中A点为近日点，所以速度最大，B点为远日点，所以速度最小。故A、B错误。
所以m从A到B做减速运动。故C正确，D错误。
故选：C。
本题主要考查开普勒行星运动第二定律，即面积定律，掌握开普勒行星运动三定律，解决问题很简单．
对开普勒第二定律的理解．远日点连线长，在相等时间扫过相同面积，故速度小，近日点连线短，在相等时间扫过相同面积，故速度大．
8.【答案】C
【解析】解：A、由开普勒第二定律，地球在近日点的速度大，在远日点的速度小，故A错误。
B、根据公式GMmr2=ma得a=GMr2，可知A点的加速度最大，故B错误。
C、由A可知，地球在近日点的速度大，远日点的速度小，所以从B经A运动到D的时间小于从D经C运动到B的时间，故C正确。
D、由C可知，从A经D运动到C的时间等于从C经B运动到A的时间，故D错误。
故选：C。
由开普勒第二定律，太阳系中太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积，即远日点的速度较小，近日点的速度较大，进而判断比较运动的时间。根据万有引力定律和牛顿第二定律可比较加速度。
本题考查开普勒定律的应用、万有引力定律的应用、牛顿第二定律，题型基础，难度小。
9.【答案】D
【解析】解：由图象知，物体的初势能为100J，末动能为25J．
A、因为斜面长度为10m，但不知道物体的质量，故不能根据初势能和斜面长度确定斜面的倾角，故A错误；
B、根据动能定理可以求得物体受到的合力，根据能量守恒可以求出阻力做的功，再由斜面长度可求得摩擦力的大小，但因物体质量和倾角未知，故不能求得动摩擦因数的大小，故B错误；
C、根据动能定理可以求得物体所受的合力大小，但物体的质量未知，故不能求出下滑的加速度大小，故C错误；
D、根据能量守恒可以求得下滑过程中克服摩擦力做功为75J，而斜面长度为10m，故可求得滑块下滑时受到滑动摩擦力的大小为7.5N，故D正确．
故选：D．
根据动能图象由动能定理可以求出合力的大小，根据势能图象可以得出物体的初始势能．
读懂图象及其反应的物理意义，知道物体在斜面上下滑时的受力特征是正确解题的关键，不难属于基础题．
10.【答案】B
【解析】解：A.物体的重力势能为
Ep=mgℎ
由图可知，当ℎ=4m时，重力势能80J，代入解得
m=2kg，故A正确；
B.当ℎ=0时，物体总的机械能等于动能，根据动能的表达式
Ek=12mv2
代入数据解得
v=10m/s，故B错误；
C.根据图像可知物体的机械能随高度变化的表达式为
E=−5ℎ+100J
当ℎ=2m时，物体的机械能为90J，由图可知，当ℎ=2m时，物体的重力势能为40J，故物体的动能为
Ek2=90J−40J=50J，故C正确；
D.由图可知，当ℎ=0时物体的动能为100J，ℎ=4m时物体的动能为0，则从地面至ℎ=4m处过程中物体的动能减少100J，故D正确。
本题选错误项，故选：B。
A：根据重力势能的表达式代入数据求解物体的质量；
B：根据动能的表达式代入数据求解ℎ=0时物体的速度；
C：根据图像求出物体的机械能随高度变化的关系式，代入数据解得ℎ=2m时物体的机械能，结合图像求解物体此时的动能；
D：根据初末态物体的动能可判断从地面至ℎ=4m处过程中物体动能减少了多少。
本题考查功能关系，要求学生能正确分析物体的运动过程和运动性质，熟练应用对应的规律解题。
11.【答案】BD
【解析】解：AB、设轻杆与竖直方向夹角为θ，则甲的速度v1在沿杆方向的分量为v1杆=v1csθ，乙的速度v2在沿杆方向的分量为v2杆=v2sinθ，且v1杆=v2杆，当甲乙处于图示位置时，csθ= 74，sinθ=34，解得此时甲、乙两球的速度大小之比为v1v2=3 77，故A错误，B正确；
CD、当甲球即将落地时，θ=90°，此时甲球的速度达到最大，乙球的速度为0，故C错误，D正确；
故选：BD。
将两球的速度均分解到沿杆和垂直于杆方向，根据运动的合成与分解列出两球速度的关系，即可求解。
本题考查系统关联速度问题，掌握关联速度问题中速度的分解，会列速度的关系式并进行求解。
12.【答案】ABC
【解析】解：A.A水杯里是水恰好不流出时，设绳长为L，满足的条件是
mg=mv02L2
得v0= gL2，表明v0与绳长有关，故A错误；
B.对A水杯，由于重力恰好能提供向心力，所以手不需要对绳子施加向下的力，故B错误；
C.设绳子对B水杯的拉力大小为F，根据牛顿第二定律
F−mg=mv02L2
得F=2mg，而绳对A杯的拉力为0，故C错误；
D.对B水杯里的水，受到杯底的支持力为FN，根据牛顿第二定律有
FN−mg=mv02L2，则FN>mg
根据牛顿第三定律可得，水对杯底的压力大小大于mg，故D正确。
本题选不正确的，故选：ABC。
A.根据绳模型的临界条件推导判断；
B.根据向心力的来源进行分析判断；
C.根据牛顿第二定律列式求解并比较判断；
D.根据牛顿第二、第三定律列式求解判断。
考查竖直面内圆周运动的绳模型问题，会根据题意进行准确的分析和解答。
13.【答案】BCD
【解析】解：A、位移是由初位置指向末位置的有向线段，由图可知，硬币滚动一周，P点与O点位移的大小相等，故A正确；
B、P点运动到位置1时，速度方向为右上方，故B错误；
C、P点运动到位置2时，P点做曲线运动，则向心加速度不为零，故C错误；
D、P点运动到位置3时的速度为0，而O点的速度一直向右，即P点运动到位置3时的速度与O点的速度不相同，故D错误。
本题是选错误的，故选：BCD。
位移是由初位置指向末位置的有向线段；
做曲线运动的物体具有向心加速度；
物体的速度方向是物体运动轨迹的切线方向。
解题关键是掌握向心加速度的物理意义，物体做曲线运动的条件和特点，能够根据运动轨迹判断速度方向。
14.【答案】BC
【解析】解：ABD、月球围绕地球圆周运动，已知月球公转周期为T1，公转半径为r，根据万有引力提供圆周运动向心力有：Gm地m月r2=m月4π2T12r，可得地球的质量为：m地=4π2r3GT12，地球的密度为：ρ=m地43πR3，由于不知道地球半径R，所以无法求解地球密度，故B正确，AD错误；
C、嫦娥4号飞船绕月球表面的运行周期为T2，根据万有引力提供圆周运动向心力有：Gm月mR月2=m4π2T2R月，月球的密度为：ρ′=m月43πR月3，联立解得ρ′=3πGT22，故C正确。
故选：BC。
根据万有引力提供圆周运动向心力可以求得中心天体的质量，根据密度公式可以求天体的密度。
从本题可以看出，通过测量环绕天体的轨道半径和公转周期，可以求出中心天体的质量，求密度需要知道中心体的半径。
15.【答案】A 0.1 0.05
【解析】解：(1)因为相邻两照片间的时间间隔相等，竖直方向上的运动规律与b球运动规律相同，知竖直方向上做自由落体运动．故A正确，B错误。
故选：A。
(2)照相机拍摄相邻两张照片的时间间隔为T=1f=110s=0.1s，根据Δy=3L−L=gT2，代入数据解得小方格的边长L=0.05m
故答案为：(1)A (2)0.1，0.05
(1)光源频闪频率一定，相邻两照片间的时间间隔一定，通过竖直方向的特点判断竖直方向上的运动规律；
(2)根据竖直方向上相邻相等时间内的位移之差是一恒量求出位移之差，根据水平方向上的运动规律求出小方格的边长。
解决本题的关键掌握平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，结合运动学公式进行求解．
16.【答案】是 8 0.8 45 2
【解析】解：(1)因为竖直方向上相等时间内的位移之比为1：3：5：7，符合初速度为零的匀变速直线运动特点，因此可知a点的竖直分速度为零，a点为小球的抛出点．
(2)由照片的长度与实际背景屏的长度之比为1：4可得乙图中正方形的边长l=4cm；
竖直方向上有：△y=2L=g′T2，
解得：g′=2lT2=2×4×10−20.12=8m/s2；
(3)水平方向小球做匀速直线运动，因此小球平抛运动的初速度为：
v0=2lT=2×4×10−20.1=0.8m/s．
(4)b点的竖直分速度大小为vy=l+3l2T=2×4×10−20.1m/s=0.8m/s
所以小球在b点时的速度是vb= v02+vy2=45 2m/s
故答案为：(1)是；(2)8； (3)0.8；(4)45 2．
(1)初速度为零的匀变速直线运动中，连续相等时间内的位移之比为1：3：5…，由此可判断a点是不是平抛的起点；
(2)根据竖直方向上相等时间内的位移之差是一恒量求出星球表面的重力加速度；
(3)平抛运动水平方向做匀速直线运动，结合水平位移和时间求出小球的初速度；
(4)根据竖直方向的运动规律，求得b点竖直分速度，再进行合成．
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，能够灵活运用运动学公式处理水平方向和竖直方向上的运动．
17.【答案】dt t2−1m d22bL
【解析】解：(1)滑块通过光电门时的速度：v=dt
(2)根据机械能守恒有：mgL=12(M+m)v2
又结合上一问的结论：v=dt
联立解得：t2=(M+m)d22mgL=Md22gL×1m+d22gL，所以为得到线性关系图线，应作出t2−1m图线。
(3)根据第(2)问得到的图线，图线在纵轴上的截距：b=d22gL
则当地重力加速度：g=d22bL
故答案为：(1)dt；(2)t2−1m；(3)d22bL。
(1)根据平均速度公式求解滑块通过光电门时的瞬时速度；
(2)根据机械能守恒定律倒推出关于t2或m因子的表达式，结合题设条件判断；
(3)根据上一问图像的截距和斜率求重力加速度。
解决本题的关键知道实验的原理和注意事项，知道光电门测瞬时速度的原理，注意本实验研究的对象是系统，因此动能的增加量是整体动能的增加了，不仅仅是滑块动能的增加量。
18.【答案】解：(1)小球从平台抛出后，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动
则ℎ=12gt12，vy=gt1
根据已知条件结合速度的合成与分解有tan53°=vyv0
代入数值解得：v0=3m/s，t1=0.4s。
(2)小球在水平方向做匀速直线运动，斜面顶端与平台边缘的水平距离即为小球的水平位移，s=v0t1，则代入数据解得s=1.2 m。
(3)设小球落到斜面顶端的速度大小为v1，sin53°=vyv1
小球在光滑斜面上的加速度大小为a=gsin53°
小球在斜面上的运动过程满足：Hsin53∘=v1t2+12at22
故小球离开平台后到达斜面底端经历的时间为t=t1+t2
联立以上各式解得：t=2.4 s。
答：(1)小球水平抛出的初速度大小v0为3m/s；
(2)斜面顶端与平台边缘的水平距离s为1.2m；
(3)若斜面顶端高H=20.8m，则小球离开平台后经2.4s到达斜面底端。
【解析】(1)在竖直方向上根据运动学公式，结合运动的合成与分解，可求出速度和时间；
(2)根据匀速运动公式可求出水平距离；
(3)根据速度的夹角关系，结合运动学公式可求出到达斜面低端的时间。
学生在解答本题时，应注意要能够熟练运用运动的合成与分解解决平抛运动以及复杂曲线运动问题。
19.【答案】解：(1)车轮静止且气门嘴灯在最低点时时，设弹簧的伸长量为L1，则根据平衡条件有kL1=mg
解得L1=L
要使在最低点刚好发光，则弹簧的伸长量应为2L，则由2kL−mg=mv12R
解得v1= gR
(2)只要气嘴灯位于最高点时ab接触即可保证全程灯亮，气嘴灯位于最高点时根据牛顿第二定律有mg+2kL=mv2R
可解得满足要求的最小速度为v= 3gR
(3)速度为 2gR时轮子滚动的周期为T=2πR 2gR=πg 2gR
此速度下气嘴灯所需的向心力为m( 2gR)2R=2mg
此力恰好等于ab接触时弹簧的弹力，即无重力参与向心力，对应与圆心等高的点，故当气嘴灯位于下半圆周时灯亮，即t=T2=π2g 2gR
答：(1)若自行车匀速行驶过程中气门嘴灯每次到达最低点时刚好发光，自行车的速度大小为 gR；
(2)若自行车匀速行驶过程中气门嘴灯可以一直发光，自行车行驶的最小速度为 3gR；
(3)若自行车以 2gR的速度匀速行驶，求车轮每转一圈，气门嘴灯的发光时间为π2g 2gR。
【解析】(1)在最高点弹簧的弹力和重力提供向心力，根据牛顿第二定律计算最小速度；
(2)分析以题中速度做圆周运动需要的向心力，确定位置，计算时间。
本题考查竖直平面内的圆周运动，要求掌握受力分析，确定什么力提供向心力，根据牛顿第二定律计算。
20.【答案】解：(1)飞船做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律GMm(2R0)2=m⋅2R04π2T2
又有
GMmR02mg
由以上两式可得
T=4π 2R0g
(2)如图下图

设圆心角为θ.当飞船在阴影区时不能接受阳光，根据几何关系得
cs(180°−θ2)=R02R0
解得
θ=60°
(3)飞船绕地球一周，“日全食”的时间为t=θ360∘T
解得：t=23π 2R0g
答：(1)飞船做匀速圆周运动的周期为4π 2R0g；
(2)飞船在“日全食”过程中绕地球转过圆心角为60°；
(3)飞船绕地球一周，“日全食”的时间为23π 2R0g。
【解析】(1)根据万有引力提供向心力解得飞船做匀速圆周运动的周期；
(2)根据几何关系解得飞船在“日全食”过程中绕地球转过圆心角；
(3)飞船绕地球一周，“日全食”的时间为t=θ360∘T。
万有引力类问题中万有引力等于向心力和地球表面重力等于万有引力是两个重要的等式；同时结合几何关系求解。
21.【答案】解：(1)从静止开始下滑到B点，只有重力做功，由机械能守恒得：mg⋅2r=12mvB2−0
解得：vB=2 gr
(2)在C点根据牛顿第二定律可知：mg=mvC2r
解得：vC= gr
从静止下滑到运动到C点，由动能定理得mg⋅2r−μmgs=12mvC2
解得：s=3r
(3)设在压缩弹簧过程中速度最大时小球离D端的距离为x，则有：kx=mg
得x=mgk
由功能关系得mg(r+x)−EP=12mvm2−12mvC2
解得：vm= 3gr+2mg2k−2EPm
答：(1)小球达到B点时的速度大小vB为2 gr；
(2)水平面BC的长度s为3r；
(3)在压缩弹簧过程中小球的最大速度vm为 3gr+2mg2k−2EPm。
【解析】(1)A到B的过程中只有重力做功，根据机械能守恒定律求出小球到达B点的速度大小；
(2)根据牛顿第二定律求出小球在C点时的速度，根据动能定理求出水平面BC的长度；
(3)当小球重力和弹簧弹力相等时，小球的速度最大，根据功能关系求出小球的最大速度。
本题综合运用了机械能守恒定律、动能定理、功能关系以及牛顿第二定律，综合性较强，是高考的热点题型，需加强这方面的训练。