还剩6页未读，
继续阅读
2023-2024学年天津市河北区高一（下）期末物理试卷（含答案）
展开
这是一份2023-2024学年天津市河北区高一（下）期末物理试卷（含答案），共9页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，简答题等内容，欢迎下载使用。
1.关于电荷，下列说法正确的是( )
A. 在国际单位制中，电荷量的单位是库仑 B. 元电荷e的数值，最早是科学家卡文迪什测得的
C. 电荷量很小的电荷就是元电荷 D. 物体所带的电荷量可以是任意的
2.关于功，下列说法正确的是( )
A. 因为力是矢量，位移是矢量，所以功也是矢量
B. 如果物体受到两个力作用而运动，已知力F1做功5J，力F2做功−20J，则这些力对物体做的总功是−15J
C. 因为摩擦力总是与相对运动或相对运动趋势方向相反，所以摩擦力如果做功只能做负功
D. 因为作用力和反作用力总是等大反向，所以一对作用力和反作用力做功时总是一正一负
3.关于功率，下列说法正确的是( )
A. 由P=Fv可知，物体运动越快，功率越大
B. 由P=Fvcsθ可知，某一时刻，力大、速率也大，而功率不一定大
C. 由P=Wt可知，力做功越多，功率就越大
D. 由W=Pt可知，功率越大，力做功越多
4.关于电场强度，下列说法正确的是( )
A. 匀强电场中电场强度处处相同，所以任何电荷在其中受力都相同
B. 若在电场中的某点不放试探电荷，则该点的电场强度为0
C. 公式E=Fq适用于任何电场，公式E=kQr2适用于点电荷电场
D. 由公式E=Fq可知，若q减半，则该处的电场强度变为原来的2倍
5.杂技是一门古老的表演艺术。如图所示，在杂技表演中，演员甲沿竖直杆匀减速向上爬，同时演员乙顶着杆匀速水平向右移动。若用a表示演员甲的加速度、v表示演员甲的速度，x表示演员甲在水平方向的位移，y表示演员甲在竖直方向的位移。则在该过程中演员甲的加速度a、速度v随时间t的变化规律及运动轨迹可能是下图中的( )
A. B. C. D.
6.波轮洗衣机中的脱水筒如图所示，在脱水时，衣服紧贴在筒壁上做匀速圆周运动。某次在运行脱水程序时，有一硬币被甩到桶壁上随桶壁一起做匀速圆周运动。下列说法正确的是( )
A. 硬币受重力、弹力、摩擦力和向心力4个力的作用
B. 硬币随脱水筒做圆周运动所需的向心力由硬币受到的摩擦力提供
C. 洗衣机的脱水筒转动得越快，硬币与桶壁间的弹力就越大
D. 脱水时，被甩出去的水滴受到离心力作用
7.如图甲所示，A、B是某电场中一条电场线上的两点，一个负电荷从A点由静止释放，仅在静电力的作用下从A点运动到B点，其运动的v−t图像如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. 该电场线的方向是由A指向B B. 该电场一定是负点电荷形成的电场
C. A点的电场强度比B点的电场强度小 D. 电荷在A点受到的静电力大于在B点受到的静电力
8.在“探究平抛运动竖直分运动的特点”的实验中，完全相同的小球A、B如图所示放置，用小锤击打弹性金属片后，A球沿水平方向抛出，做平抛运动；同时B球被释放，自由下落，做自由落体运动。忽略空气阻力，下列说法正确的是( )
A. 两球运动轨迹不同，重力做功不同
B. 两球落地时重力的瞬时功率相等
C. 球B先落地
D. 两球落地时动能相等
9.2023年5月，世界现役运输能力最大的货运飞船天舟六号，携带约5800kg的物资进入距离地面约400km的轨道，顺利对接中国空间站后近似做匀速圆周运动。对接后，这批物资( )
A. 做圆周运动的周期比地球自转周期小B. 质量比静止在地面上时小
C. 所受合力比静止在地面上时小D. 所受地球引力比静止在地面上时大
10.“天问一号”负责执行中国第一次火星探测任务。已知火星的质量约为地球质量的10%，火星的半径约为地球半径的50%，下列说法正确的是( )
A. 火星表面的重力加速度大于地球表面的重力加速度
B. 火星的第一宇宙速度大于地球的第一宇宙速度
C. “天问一号”的发射速度应介于地球的第一和第二宇宙速度之间
D. “天问一号”的发射速度应大于地球的第二宇宙速度
11.2024年4月24日是第九个“中国航天日”，中国航天探索浩瀚宇宙的脚步行稳致远。如图为某试验航天器的发射过程简化示意图，航天器先进入圆轨道Ⅰ做匀速圆周运动，之后，从圆轨道Ⅰ的P点第一次变轨进入椭圆轨道，在椭圆轨道Ⅱ的远地点Q再次变轨进入圆轨道Ⅲ。不计航天器质量的变化，下列说法正确的是( )
A. 航天器第一次变轨需瞬间加速，第二次变轨需瞬间减速
B. 航天器在轨道Ⅰ上运行时在P点的加速度大于在轨道Ⅱ上运行时在P点的加速度
C. 航天器在轨道Ⅰ运行时的线速度大于在轨道Ⅲ运行时的线速度
D. 航天器在椭圆轨道Ⅱ上运行时，由P点运动到Q点的过程中机械能增加
12.新能源汽车是低碳发展观念下的新型动力汽车，能够不依赖于传统能源。如图所示，某款新能源汽车质量为m，初速度为v0，以恒定功率P在平直公路上运动，经时间t达到该功率下的最大速度vm，设该车行驶过程所受到的阻力F保持不变。则该车在时间t内( )
A. 牵引力的功率P=FvmB. 初始时刻牵引力大小为F+mvm−v0t
C. 为使速度增加，牵引力逐渐增大D. 牵引力做功W=12mvm2−12mv02
二、多选题：本大题共4小题，共16分。
13.细绳的一段固定于O点，另一端系一个小球，在O点的正下方钉一个钉子A，小球从一定高度摆下，当细绳与钉子相碰时，下列说法正确的是( )
A. 小球的线速度突然变大
B. 小球的角速度突然变大
C. 细线上的拉力突然变大
D. 小球的向心加速度突然变小
14.如图所示，倾角为30°的斜面体固定在水平面上，小球A在斜面底端正上方以速度v1向右水平抛出，同时，小球B在斜面顶端以速度v2向左水平抛出，两球抛出点在同一水平线上，结果两球恰好落在斜面上的同一点，且A球落到斜面上时速度刚好与斜面垂直，不计小球的大小，下列说法正确的是( )
A. 两球抛出的速度大小之比v1：v2=2：3
B. 两球抛出的速度大小之比v1：v2=9：8
C. 若仅增大v2，则两球将在落到斜面之前相撞
D. AB在下落的过程中机械能逐渐增大
15.假设宇宙中有两颗相距无限远的行星A和B，半径分别为RA和RB，两颗行星各自周围的卫星的轨道半径的三次方(r3)与运行公转周期的平方(T2)的关系如图所示。T0为卫星环绕各自行星表面运行的周期，则( )
A. 行星A的质量大于行星B的质量
B. 行星A的密度等于行星B的密度
C. 行星A的第一宇宙速度大于行星B的第一宇宙速度
D. 当两行星周围的卫星的运行轨道半径相同时，行星A的卫星的向心加速度小于行星B的卫星的向心加速度
16.蹦极是一项户外运动，一位蹦极爱好者身系弹性蹦极绳从蹦极台O点自由下落，在A点蹦极绳刚好伸直，继续下落能到达的最低位置为B。忽略空气阻力，人可视为质点，蹦极绳始终在弹性限度内。下列说法正确的是( )
A. 蹦极过程中，重力势能的改变与重力势能零点的选取无关
B. 到达B点时，蹦极者所受蹦极绳的拉力与所受重力二力平衡
C. 落至A点时人的动能最大，之后由于弹力做负功，人的动能减小
D. 从A到B的过程中蹦极绳的弹性势能和蹦极者的动能之和一直增大
三、实验题：本大题共2小题，共14分。
17.“探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系”的实验装置如图所示，挡板A和挡板B固定在左侧长槽上，距转轴的距离分别为L和2L；挡板C固定在右侧短槽上，距转轴的距离为L。
(1)在研究向心力大小F与半径r、角速度ω、质量m的关系时，主要采用的实验方法是______。
A.理想实验法
B.等效替代法
C.控制变量法
(2)探究向心力大小F与半径r的关系时，应选择两个质量______(选填“相同”或“不同”)的小球，分别放在挡板C与挡板______(选填“A”或“B”)处，同时选择半径______(选填“相同”或“不同”)的两个塔轮。匀速转动手柄，会发现此时左边标尺上露出的红白相间的等分格数为右边的______倍。
18.利用如图1装置做“验证机械能守恒定律”的实验。
(1)除打点计时器(含纸带、复写纸)、交流电源、铁架台、重锤、导线及开关外，在下面的器材中，必须使用的还有______(选填器材前的字母)。
A.天平
B.秒表
C.刻度尺
(2)利用自由落体运动研究自由下落重锤的机械能，先接通电源再释放纸带，在打好点的纸带中挑选点迹清晰且第1、2两计时点间距离约为______mm的纸带。
(3)如图2是实验中得到的一条纸带。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ℎA、ℎB、ℎC，重锤质量用m表示。已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T，从打下O点到打下B点的过程中，重锤重力势能的减少量ΔEp= ______，动能的增加量ΔEk= ______。
(4)实验结果往往是重力势能的减少量略大于动能的增加量，关于此误差，下列说法中正确的是______。
A.该误差属于偶然误差
B.该误差属于系统误差
C.可以通过多次测量取平均值的方法来减小该误差
D.可以通过减小空气阻力和摩擦阻力的影响来减小该误差
四、简答题：本大题共3小题，共34分。
19.质量为m=5kg的货物静止在粗糙水平地面上，货物与地面间的动摩擦因数为μ=0.2。某时刻给木块施加一水平方向的恒定推力F=20N，木块前进x=1m后撤去该力，g=10m/s2。请用动能定理计算。
(1)货物能达到的最大速度vm；
(2)货物运动总位移的大小L。
20.由绝缘材料制成的半径为R的半球形球壳内壁光滑，固定在场强方向水平向左的匀强电场中。一质量为m、带电量为q的带电小球静止在球壳内壁，小球与球壳的球心O的连线OA与竖直方向OB的夹角为60°，如图所示。重力加速度为g，不计空气阻力，求：
(1)小球的电性；
(2)电场强度的大小E；
(3)撤去电场后，晃动球壳，可以使小球在短时间内沿光滑球壳内壁在某一水平面内绕OB轴做匀速圆周运动。若某次小球在水平面内绕OB轴做的匀速圆周运动恰好过A点，则此匀速圆周运动的角速度ω多大？
21.如图所示，水平轨道AB长度L1=1m，左端连接半径为R=0.5m的光滑14圆弧轨道，右端连接水平传送带，AB与传送带的上表面等高，三段之间都平滑连接。一个质量m=1kg的物块(可视为质点)，从圆弧上方距AB平面ℎ高处由静止释放，恰好切入圆弧轨道，经过AB冲上静止的传送带，物块恰好停在C端。已知物块与AB、BC段的动摩擦因数分别为μ1=0.2、μ2=0.4，BC长度L2=2m，重力加速度g=10m/s2，不计空气阻力。
(1)求ℎ的大小；
(2)求物块第一次经过圆弧轨道最低点A时对轨道的压力F；
(3)如果传送带以速度v=3m/s逆时针转动，那么物块最后停止的位置到A点的距离x。
参考答案
1.A
2.B
3.B
4.C
5.D
6.C
7.D
8.B
9.A
10.D
11.C
12.A
13.BC
14.AC
15.BD
16.AD
17.C 相同 B 相同 2
18.C 2 mgℎB m(ℎC−ℎA)28T2 BD
19.解(1)根据题意可知，撤去推力之后木块做减速运动，则撤去推力时木块的速度最大，由动能定理有
Fx−μmgx=12mvm2
代入数据解得vm=2m/s
(2)根据题意，对全过程由动能定理有
Fx−μmgL=0
解得L=2m
答：(1)货物能达到的最大速度vm为2m/s；
(2)货物运动总位移的大小L为2m。
20.解：(1)对带电小球受力分析，如下图所示：
小球所受电场力与场强的方向相反，所以小球带负电；
(2)小球处于平衡状态，由平行四边形定则可得：Eqmg=tan60°
代入数据可得：E= 3mgq
(3)撤去电场后，对小球受力分析，如下图所示：
小球所受重力和支持力的合力提供向心力，则有：mgtan60°=mrω2
小球做匀速圆周运动的半径：r=Rsin60°
代入数据可得：ω= 2gR
答：(1)小球带负电；
(2)电场强度的大小E为 3mgq；
(3)撤去电场后，晃动球壳，可以使小球在短时间内沿光滑球壳内壁在某一水平面内绕OB轴做匀速圆周运动。若某次小球在水平面内绕OB轴做的匀速圆周运动恰好过A点，则此匀速圆周运动的角速度ω为 2gR。
21.解：(1)从开始下落到最后停在C点由动能定理
mgℎ=μ1mgL1+μ2mgL2
解得
ℎ=1m
(2)从开始下落到到达A点由机械能守恒
mgℎ=12mvA2
在A点
FNA−mg=mvA2R
解得
FNA=50N
根据牛顿第三定律可知物块第一次经过圆弧轨道最低点A时对轨道的压力
F=50N，方向竖直向下
(3)物块刚滑上传送带时的速度为v，根据动能定理有
12mv12=μ2mgL2
解得
v1=4m/s
因传送带逆时针转动的速度为3m/s，则物块从左端滑上传送带后仍能滑到最右端，然后向左加速到3m/s，则离开传送带时的速度为v2=3m/s，最终停止时由动能定理
12mv22=μ1mgx1
解得
x1=2.25m
即滑块向左滑过BA后滑上圆弧轨道，然后返回再次滑上传送带，此时
12mv22=2μ1mgL1+12mv32
解得
v3=1m/s
然后沿传送带做减速运动速度减为零后反向向左加速，离开传送带的速度为v3=1m/s，则滑上BA时
12mv32=μ1mgx2
解得
x2=0.25m
物块最后停止的位置到A点的距离
x=L1−x2=1m−0.25m=0.75m
答：(1)ℎ的大小1m；
(2)求物块第一次经过圆弧轨道最低点A时对轨道的压力50N，方向竖直向下；
(3)如果传送带以速度v=3m/s逆时针转动，那么物块最后停止的位置到A点的距离0.75m。
1.关于电荷，下列说法正确的是( )
A. 在国际单位制中，电荷量的单位是库仑 B. 元电荷e的数值，最早是科学家卡文迪什测得的
C. 电荷量很小的电荷就是元电荷 D. 物体所带的电荷量可以是任意的
2.关于功，下列说法正确的是( )
A. 因为力是矢量，位移是矢量，所以功也是矢量
B. 如果物体受到两个力作用而运动，已知力F1做功5J，力F2做功−20J，则这些力对物体做的总功是−15J
C. 因为摩擦力总是与相对运动或相对运动趋势方向相反，所以摩擦力如果做功只能做负功
D. 因为作用力和反作用力总是等大反向，所以一对作用力和反作用力做功时总是一正一负
3.关于功率，下列说法正确的是( )
A. 由P=Fv可知，物体运动越快，功率越大
B. 由P=Fvcsθ可知，某一时刻，力大、速率也大，而功率不一定大
C. 由P=Wt可知，力做功越多，功率就越大
D. 由W=Pt可知，功率越大，力做功越多
4.关于电场强度，下列说法正确的是( )
A. 匀强电场中电场强度处处相同，所以任何电荷在其中受力都相同
B. 若在电场中的某点不放试探电荷，则该点的电场强度为0
C. 公式E=Fq适用于任何电场，公式E=kQr2适用于点电荷电场
D. 由公式E=Fq可知，若q减半，则该处的电场强度变为原来的2倍
5.杂技是一门古老的表演艺术。如图所示，在杂技表演中，演员甲沿竖直杆匀减速向上爬，同时演员乙顶着杆匀速水平向右移动。若用a表示演员甲的加速度、v表示演员甲的速度，x表示演员甲在水平方向的位移，y表示演员甲在竖直方向的位移。则在该过程中演员甲的加速度a、速度v随时间t的变化规律及运动轨迹可能是下图中的( )
A. B. C. D.
6.波轮洗衣机中的脱水筒如图所示，在脱水时，衣服紧贴在筒壁上做匀速圆周运动。某次在运行脱水程序时，有一硬币被甩到桶壁上随桶壁一起做匀速圆周运动。下列说法正确的是( )
A. 硬币受重力、弹力、摩擦力和向心力4个力的作用
B. 硬币随脱水筒做圆周运动所需的向心力由硬币受到的摩擦力提供
C. 洗衣机的脱水筒转动得越快，硬币与桶壁间的弹力就越大
D. 脱水时，被甩出去的水滴受到离心力作用
7.如图甲所示，A、B是某电场中一条电场线上的两点，一个负电荷从A点由静止释放，仅在静电力的作用下从A点运动到B点，其运动的v−t图像如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. 该电场线的方向是由A指向B B. 该电场一定是负点电荷形成的电场
C. A点的电场强度比B点的电场强度小 D. 电荷在A点受到的静电力大于在B点受到的静电力
8.在“探究平抛运动竖直分运动的特点”的实验中，完全相同的小球A、B如图所示放置，用小锤击打弹性金属片后，A球沿水平方向抛出，做平抛运动；同时B球被释放，自由下落，做自由落体运动。忽略空气阻力，下列说法正确的是( )
A. 两球运动轨迹不同，重力做功不同
B. 两球落地时重力的瞬时功率相等
C. 球B先落地
D. 两球落地时动能相等
9.2023年5月，世界现役运输能力最大的货运飞船天舟六号，携带约5800kg的物资进入距离地面约400km的轨道，顺利对接中国空间站后近似做匀速圆周运动。对接后，这批物资( )
A. 做圆周运动的周期比地球自转周期小B. 质量比静止在地面上时小
C. 所受合力比静止在地面上时小D. 所受地球引力比静止在地面上时大
10.“天问一号”负责执行中国第一次火星探测任务。已知火星的质量约为地球质量的10%，火星的半径约为地球半径的50%，下列说法正确的是( )
A. 火星表面的重力加速度大于地球表面的重力加速度
B. 火星的第一宇宙速度大于地球的第一宇宙速度
C. “天问一号”的发射速度应介于地球的第一和第二宇宙速度之间
D. “天问一号”的发射速度应大于地球的第二宇宙速度
11.2024年4月24日是第九个“中国航天日”，中国航天探索浩瀚宇宙的脚步行稳致远。如图为某试验航天器的发射过程简化示意图，航天器先进入圆轨道Ⅰ做匀速圆周运动，之后，从圆轨道Ⅰ的P点第一次变轨进入椭圆轨道，在椭圆轨道Ⅱ的远地点Q再次变轨进入圆轨道Ⅲ。不计航天器质量的变化，下列说法正确的是( )
A. 航天器第一次变轨需瞬间加速，第二次变轨需瞬间减速
B. 航天器在轨道Ⅰ上运行时在P点的加速度大于在轨道Ⅱ上运行时在P点的加速度
C. 航天器在轨道Ⅰ运行时的线速度大于在轨道Ⅲ运行时的线速度
D. 航天器在椭圆轨道Ⅱ上运行时，由P点运动到Q点的过程中机械能增加
12.新能源汽车是低碳发展观念下的新型动力汽车，能够不依赖于传统能源。如图所示，某款新能源汽车质量为m，初速度为v0，以恒定功率P在平直公路上运动，经时间t达到该功率下的最大速度vm，设该车行驶过程所受到的阻力F保持不变。则该车在时间t内( )
A. 牵引力的功率P=FvmB. 初始时刻牵引力大小为F+mvm−v0t
C. 为使速度增加，牵引力逐渐增大D. 牵引力做功W=12mvm2−12mv02
二、多选题：本大题共4小题，共16分。
13.细绳的一段固定于O点，另一端系一个小球，在O点的正下方钉一个钉子A，小球从一定高度摆下，当细绳与钉子相碰时，下列说法正确的是( )
A. 小球的线速度突然变大
B. 小球的角速度突然变大
C. 细线上的拉力突然变大
D. 小球的向心加速度突然变小
14.如图所示，倾角为30°的斜面体固定在水平面上，小球A在斜面底端正上方以速度v1向右水平抛出，同时，小球B在斜面顶端以速度v2向左水平抛出，两球抛出点在同一水平线上，结果两球恰好落在斜面上的同一点，且A球落到斜面上时速度刚好与斜面垂直，不计小球的大小，下列说法正确的是( )
A. 两球抛出的速度大小之比v1：v2=2：3
B. 两球抛出的速度大小之比v1：v2=9：8
C. 若仅增大v2，则两球将在落到斜面之前相撞
D. AB在下落的过程中机械能逐渐增大
15.假设宇宙中有两颗相距无限远的行星A和B，半径分别为RA和RB，两颗行星各自周围的卫星的轨道半径的三次方(r3)与运行公转周期的平方(T2)的关系如图所示。T0为卫星环绕各自行星表面运行的周期，则( )
A. 行星A的质量大于行星B的质量
B. 行星A的密度等于行星B的密度
C. 行星A的第一宇宙速度大于行星B的第一宇宙速度
D. 当两行星周围的卫星的运行轨道半径相同时，行星A的卫星的向心加速度小于行星B的卫星的向心加速度
16.蹦极是一项户外运动，一位蹦极爱好者身系弹性蹦极绳从蹦极台O点自由下落，在A点蹦极绳刚好伸直，继续下落能到达的最低位置为B。忽略空气阻力，人可视为质点，蹦极绳始终在弹性限度内。下列说法正确的是( )
A. 蹦极过程中，重力势能的改变与重力势能零点的选取无关
B. 到达B点时，蹦极者所受蹦极绳的拉力与所受重力二力平衡
C. 落至A点时人的动能最大，之后由于弹力做负功，人的动能减小
D. 从A到B的过程中蹦极绳的弹性势能和蹦极者的动能之和一直增大
三、实验题：本大题共2小题，共14分。
17.“探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系”的实验装置如图所示，挡板A和挡板B固定在左侧长槽上，距转轴的距离分别为L和2L；挡板C固定在右侧短槽上，距转轴的距离为L。
(1)在研究向心力大小F与半径r、角速度ω、质量m的关系时，主要采用的实验方法是______。
A.理想实验法
B.等效替代法
C.控制变量法
(2)探究向心力大小F与半径r的关系时，应选择两个质量______(选填“相同”或“不同”)的小球，分别放在挡板C与挡板______(选填“A”或“B”)处，同时选择半径______(选填“相同”或“不同”)的两个塔轮。匀速转动手柄，会发现此时左边标尺上露出的红白相间的等分格数为右边的______倍。
18.利用如图1装置做“验证机械能守恒定律”的实验。
(1)除打点计时器(含纸带、复写纸)、交流电源、铁架台、重锤、导线及开关外，在下面的器材中，必须使用的还有______(选填器材前的字母)。
A.天平
B.秒表
C.刻度尺
(2)利用自由落体运动研究自由下落重锤的机械能，先接通电源再释放纸带，在打好点的纸带中挑选点迹清晰且第1、2两计时点间距离约为______mm的纸带。
(3)如图2是实验中得到的一条纸带。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ℎA、ℎB、ℎC，重锤质量用m表示。已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T，从打下O点到打下B点的过程中，重锤重力势能的减少量ΔEp= ______，动能的增加量ΔEk= ______。
(4)实验结果往往是重力势能的减少量略大于动能的增加量，关于此误差，下列说法中正确的是______。
A.该误差属于偶然误差
B.该误差属于系统误差
C.可以通过多次测量取平均值的方法来减小该误差
D.可以通过减小空气阻力和摩擦阻力的影响来减小该误差
四、简答题：本大题共3小题，共34分。
19.质量为m=5kg的货物静止在粗糙水平地面上，货物与地面间的动摩擦因数为μ=0.2。某时刻给木块施加一水平方向的恒定推力F=20N，木块前进x=1m后撤去该力，g=10m/s2。请用动能定理计算。
(1)货物能达到的最大速度vm；
(2)货物运动总位移的大小L。
20.由绝缘材料制成的半径为R的半球形球壳内壁光滑，固定在场强方向水平向左的匀强电场中。一质量为m、带电量为q的带电小球静止在球壳内壁，小球与球壳的球心O的连线OA与竖直方向OB的夹角为60°，如图所示。重力加速度为g，不计空气阻力，求：
(1)小球的电性；
(2)电场强度的大小E；
(3)撤去电场后，晃动球壳，可以使小球在短时间内沿光滑球壳内壁在某一水平面内绕OB轴做匀速圆周运动。若某次小球在水平面内绕OB轴做的匀速圆周运动恰好过A点，则此匀速圆周运动的角速度ω多大？
21.如图所示，水平轨道AB长度L1=1m，左端连接半径为R=0.5m的光滑14圆弧轨道，右端连接水平传送带，AB与传送带的上表面等高，三段之间都平滑连接。一个质量m=1kg的物块(可视为质点)，从圆弧上方距AB平面ℎ高处由静止释放，恰好切入圆弧轨道，经过AB冲上静止的传送带，物块恰好停在C端。已知物块与AB、BC段的动摩擦因数分别为μ1=0.2、μ2=0.4，BC长度L2=2m，重力加速度g=10m/s2，不计空气阻力。
(1)求ℎ的大小；
(2)求物块第一次经过圆弧轨道最低点A时对轨道的压力F；
(3)如果传送带以速度v=3m/s逆时针转动，那么物块最后停止的位置到A点的距离x。
参考答案
1.A
2.B
3.B
4.C
5.D
6.C
7.D
8.B
9.A
10.D
11.C
12.A
13.BC
14.AC
15.BD
16.AD
17.C 相同 B 相同 2
18.C 2 mgℎB m(ℎC−ℎA)28T2 BD
19.解(1)根据题意可知，撤去推力之后木块做减速运动，则撤去推力时木块的速度最大，由动能定理有
Fx−μmgx=12mvm2
代入数据解得vm=2m/s
(2)根据题意，对全过程由动能定理有
Fx−μmgL=0
解得L=2m
答：(1)货物能达到的最大速度vm为2m/s；
(2)货物运动总位移的大小L为2m。
20.解：(1)对带电小球受力分析，如下图所示：
小球所受电场力与场强的方向相反，所以小球带负电；
(2)小球处于平衡状态，由平行四边形定则可得：Eqmg=tan60°
代入数据可得：E= 3mgq
(3)撤去电场后，对小球受力分析，如下图所示：
小球所受重力和支持力的合力提供向心力，则有：mgtan60°=mrω2
小球做匀速圆周运动的半径：r=Rsin60°
代入数据可得：ω= 2gR
答：(1)小球带负电；
(2)电场强度的大小E为 3mgq；
(3)撤去电场后，晃动球壳，可以使小球在短时间内沿光滑球壳内壁在某一水平面内绕OB轴做匀速圆周运动。若某次小球在水平面内绕OB轴做的匀速圆周运动恰好过A点，则此匀速圆周运动的角速度ω为 2gR。
21.解：(1)从开始下落到最后停在C点由动能定理
mgℎ=μ1mgL1+μ2mgL2
解得
ℎ=1m
(2)从开始下落到到达A点由机械能守恒
mgℎ=12mvA2
在A点
FNA−mg=mvA2R
解得
FNA=50N
根据牛顿第三定律可知物块第一次经过圆弧轨道最低点A时对轨道的压力
F=50N，方向竖直向下
(3)物块刚滑上传送带时的速度为v，根据动能定理有
12mv12=μ2mgL2
解得
v1=4m/s
因传送带逆时针转动的速度为3m/s，则物块从左端滑上传送带后仍能滑到最右端，然后向左加速到3m/s，则离开传送带时的速度为v2=3m/s，最终停止时由动能定理
12mv22=μ1mgx1
解得
x1=2.25m
即滑块向左滑过BA后滑上圆弧轨道，然后返回再次滑上传送带，此时
12mv22=2μ1mgL1+12mv32
解得
v3=1m/s
然后沿传送带做减速运动速度减为零后反向向左加速，离开传送带的速度为v3=1m/s，则滑上BA时
12mv32=μ1mgx2
解得
x2=0.25m
物块最后停止的位置到A点的距离
x=L1−x2=1m−0.25m=0.75m
答：(1)ℎ的大小1m；
(2)求物块第一次经过圆弧轨道最低点A时对轨道的压力50N，方向竖直向下；
(3)如果传送带以速度v=3m/s逆时针转动，那么物块最后停止的位置到A点的距离0.75m。
相关试卷
2022-2023学年天津市河北区高二（下）期末物理试卷（含详细答案解析）： 这是一份2022-2023学年天津市河北区高二（下）期末物理试卷（含详细答案解析），共12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。
2022-2023学年天津市河北区高二（下）期末物理试卷（含详细答案解析） (1)： 这是一份2022-2023学年天津市河北区高二（下）期末物理试卷（含详细答案解析） (1)，共14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。
天津市河北区2023-2024学年高一上学期期中考试物理试卷： 这是一份天津市河北区2023-2024学年高一上学期期中考试物理试卷，共3页。
