福建省福州第三中学2023-2024学年高一下学期期中考试物理试卷

这是一份福建省福州第三中学2023-2024学年高一下学期期中考试物理试卷，共17页。试卷主要包含了单项选择题，双项选择题，填空题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

考试时间75分钟 总分100分
命题人：吴李岗
审卷人：高一物理集备组
一、单项选择题：（本大题共4小题，每小题4分，共16分，每小题的四个选项中，只有一个选项是符合题目要求的。）
1．山地自行车往往要加装减震装置，目的是为了应付颠簸的山路。静止的山地自行车，用力推压缩杆，将弹簧压缩到最短后放手，摩擦阻力不能忽略，弹簧被压缩杆压缩到最短后弹回到原长的过程中（ ）
A．杆的动能先增大后减小B．杆的加速度先增大后减小
C．杆与弹簧组成的系统机械能守恒D．弹簧的弹性势能将一定全部转化为内能
2．用一个水平拉力F拉着一物体在水平面上绕着O点做匀速圆周运动．关于物体受到的拉力F和摩擦力f的受力示意图，下列四个图中可能正确的是（ ）
A．B．C．D．
3．如图所示，火星和地球都在围绕着太阳旋转，其运行轨道是椭圆。根据开普勒行星运动定律可知（ ）
A．火星绕太阳运行过程中，速率不变
B．地球靠近太阳的过程中，运行速率减小
C．火星远离太阳过程中，它与太阳的连线在相等时间内扫过的面积逐渐增大
D．火星绕太阳运行一周的时间比地球的长
4．A，B两个小球固定在一轻杆的两端，杆套在光滑的水平转轴O上，使两球可以在竖直面内绕O点做圆周运动，B球的质量是A球质量的2倍，。给A球竖直向下初速度，A，B在竖直面内运动，取O点所在高度为重力势能参考面，从如图AOB水平开始计时，在轻杆转过180°过程中，能正确描述轻杆对B球做功W，B球动能、势能、机械能E随转过角度θ关系的是（ ）
A．B．
C．D．
二、双项选择题（本题共4小题，每小题6分，共24分。每小题有两项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）
5．已知下面的哪些数据，可以算出地球的质量（引力常量G为已知）（ ）
A．月球绕地球运动的周期T及月球到地球中心的距离
B．地球绕太阳运行周期及地球到太阳中心的距离
C．人造卫星在地面附近的运行速度和运行周期
D．地球绕太阳运行的速度及地球到太阳中心的距离
6．如图所示，半径为R的竖直光滑圆弧轨道与光滑水平面相切，质量均为m的小球A，B用轻杆连接，置于轨道上，A与圆心O等高，B位于O的正下方，它们由静止释放，最终在水平面上运动．下列说法正确的是（ ）（重力加速度为g）
A．下滑过程中A的机械能守恒
B．当A滑到轨道最低点时，轨道对A的支持力大小为2mg
C．下滑过程中重力对A做功的功率一直增大
D．整个过程中轻杆对B做的功为0.5mgR
7．影视作品中的武林高手展示轻功时都是吊威亚（钢丝）的。如图所示，轨道车A通过细钢丝跨过轮轴拉着特技演员B上升，便可呈现出演员B飞檐走壁的效果。轨道车A沿水平地面以速度大小m/s向左匀速前进，某时刻连接轨道车的钢丝与水平方向的夹角为37°，连接特技演员B的钢丝竖直，取，，则该时刻特技演员B（ ）
A．速度大小为4m/sB．速度大小为6.25m/s
C．处于超重状态D．处于失重状态
8．2019年央视春晚加入了非常多的科技元素，在舞台表演中还出现了无人机。现通过传感器将某台无人机上升向前追踪拍摄的飞行过程转化为竖直向上的速度及水平方向速度与飞行时间t的关系图象如图所示，则下列说法正确的是（ ）
A．无人机在时刻处于超重状态B．无人机在这段时间内沿直线飞行
C．无人机在时刻上升至最高点D．无人机在时间内做匀变速运动
三、填空题（本大题共3小题，每空2分，共12分）
9．如图，篮球比赛的某次快攻中，球员甲将回球斜向上传给前方队友，球传出瞬间离地面高，速度大小为v；对方球员乙原地竖直起跳拦截，其跃起后乙手离地面的最大高度为，球越过乙时的速度恰好沿水平方向，且恰好未被拦截，队友在球落地时恰好接到。球可视为质点，重力加速度取g，忽略空气阻力，试估算篮球在空中运动时间为______，球刚斜抛出时的水平分速度为______。（用、、v、g表示）
10．如图为某工厂生产流水线上的产品水平传输装置的俯视图，它由传送带和转盘组成。某产品（可视为质点）从A处无初速度放到匀速运动的传送带上，匀加速运动到B处后进入匀速转动的转盘随其一起运动（无相对滑动），到C处被取走装箱。已知产品在转盘上与转轴O的距离为R，A、B间的距C离为2R；产品在传送带上的运动时间为，在转盘上的运动时间为，产品与传送带间的动摩擦因数为，与转盘间的动摩擦因数为，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则______，______（两空均选填“>”、“<”或“=”）。
11．我国自主研制的首艘货运飞船“天舟一号”发射升空后，与已经在轨运行的“天宫二号”成功对接形成组合体。假设组合体在距地面高度为h的圆形轨道上绕地球做匀速圆周运动，已知地球半径为R，地球表面重力加速度为g，且不考虑地球自转的影响。则组合体运动的线速度大小为______，向心加速度大小为______。（以上两空均用R、g、h表示）
四、实验题（本大题共2小题，12题4分，13题7分，共11分）
12．（4分）利用图甲的实验装置可探究重物下落过程中物体的机械能守恒问题。如图乙给出的是实验中获取的一条纸带，点O为电火花打点计时器打下的第一个点，分别测出若干连续点A、B、C…与O点的距离cm、cm、cm…如图所示，已知重物的质量为g，g取9.80m/s，请回答下列问题：
（1）下列有关此实验的操作中正确的是（ ）
A．重物应靠近打点计时器，然后再接通电源放开纸带让重物带动纸带自由下落
B．重物应选择质量大、体积小、密度大的材料
C．实验时采用的电源为4-6V的低压交流电源
D．计算B点的瞬时速度时既可用也可用来求解
（2）取打下O点时重物的重力势能为零，计算出该重物下落不同高度h时所对应的动能和重力势能，建立坐标系，横轴表示h，纵轴表示和，根据以上数据在图丙中绘出图线I和图线Ⅱ。已求得图线I斜率的绝对值为，图线Ⅱ的斜率的绝对值为，则可求出重物和纸带下落过程中所受平均阻力为______（用和表示）。
13．（7分）（1）为了探究平抛运动规律，老师做了如下两个演示实验：
①为了说明平抛运动的竖直分运动是自由落体运动，用如图甲所示装置进行实验．小锤打击弹性金属片，A球水平抛出，同时B球被松开自由下落．关于该实验，下列说法正确的有：
A．所用两球的质量必须相等
B．只做一次实验发现两球同时落地，即可以得到实验结论
C．应改变装置的高度多次实验
D．本实验也能说明A球在水平方向上做匀速直线运动
②如图乙所示，两个相同的弧形轨道M、N位于同一竖直面内，其中M轨道末端水平，N轨道的末端与光滑的水平地面相切。两个完全相同的小钢球P、Q，以相同的水平初速度同时从轨道M、N的末端射出，观察到P落地时与Q相遇。只改变弧形轨道M的高度，多次重复实验，仍能观察到相同的现象。这说明：______。
（2）某同学在做实验时得到了如图所示的物体做平抛运动的轨迹，a、b、c位置是运动轨迹上三个点（已标出）。其中x、y坐标轴分别沿水平方向和竖直方向，则：（以下三空均保留两位有效数字）
①小球平抛的初速度为______m/s。（重力加速度m/s）
②小球运动到b点的速度为______m/s。
③从坐标原点到c点的这段时间内小球的速度变化量为______m/s。
（3）在“探究向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系”的实验中。
①如图所示，A、B都为钢球，图中所示是在研究向心力的大小F与______的关系。
A．质量mB．角速度ωC．半径r
②如图所示，若图中标尺上黑白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值为1∶4，由圆周运动知识可以判断与皮带连接的左、右两个变速轮塔相对应的半径之比为______
A．1∶4B．4∶1C．1∶2D．2∶1
五、计算题（本大题共3小题，14题10分，15题12分，16题15分，共37分）
14．（10分）“嫦娥四号”探月卫星即将登月。它的主要任务是更深层次、更全面的科学探测月球地貌等方面的信息，完善月球档案资料。已知万有引力常量为G，月球半径为R，忽略月球自转。假如“嫦娥四号”探月卫星靠近月球后，先在近月轨道上做匀速圆周运动，运行周期为T．然后经过一系列过程，在离月球表面高为处悬停，即相对于月球静止。关闭发动机后，探测器自由下落直至达到月球表面。求：
（1）月球的第一宇宙速度；
（2）月球的密度ρ；
（3）探测器落地的速度大小v．
15．（12分）太极柔力球运动融合了太极拳和现代竞技体育特征，是一项具有民族特色的体育运动项目。某次训练时，运动员舞动球拍，球拍带动小球在竖直平面内做匀速圆周运动，小球始终与球拍保持相对静止，其运动过程如图乙所示，小球做圆周运动的半径为0.8m，A点为圆周最高点，B点与圆心O等高，C点为最低点。已知小球质量为0.1kg，在C点时球与球拍间的弹力大小为3.0N，重力加速度g取10m/s不计空气阻力，求：
（1）小球在C点的速度大小；
（2）小球从C运动到A的过程中，球拍对小球做功的平均功率；
（3）小球运动到B点时，球拍对小球的作用力大小。
16．（15分）如图所示，一根轻弹簧左端固定于竖直墙上，右端被质量kg可视为质点的小物块压缩而处于静止状态，且弹簧与物块不拴接，弹簧原长小于光滑平台的长度。在平台的右端有一传送带，AB长m，物块与传送带间的动摩擦因数，与传送带相邻的粗糙水平面BC长m，它与物块间的动摩擦因数，在C点右侧有一半径为R的光滑竖直圆弧与BC平滑连接，圆弧对应的圆心角为，在圆弧的最高点F处有一固定挡板，物块撞上挡板后会以原速率反弹回来。若传送带以m/s的速率顺时针转动，不考虑物块滑上和滑下传送带的机械能损失。当弹簧储存的J能量全部释放时，小物块恰能滑到与圆心等高的E点，取m/s。
（1）求右侧圆弧的轨道半径R；
（2）求小物块最终停下时与C点的距离；
（3）若传送带的速度大小可调，欲使小物块与挡板只碰一次，且碰后不脱离轨道，求传送带速度的可调节范围。
福州三中2023-2024学年第二学期半期考试
高一物理参考答案
【解析】
1．【分析】
刚开始，弹簧的弹力大于压缩杆的重力和摩擦力之和，杆的动能先增大，当弹力小于重力和摩擦力之和后动能减小，由于要克服摩擦力做功，系统的机械能减小，弹簧的弹性势能将转化为内能和杆的动能。
对杆的动能及加速度的变化，要分析压缩杆的受力情况，抓住弹力的可变性，运用牛顿第二定律分析运动过程，结合功能原理分析。
【解答】
A．刚开始，弹簧对压缩杆的弹力大于压缩杆的重力和摩擦力之和，杆向上加速，动能增大，当弹力小于重力和摩擦力之和后，杆做减速运动，动能减小，所以杆的动能先增大后减小，故A正确；
B．由A分析知，弹簧的弹力逐渐减小，杆所受的合力先减小后增大，则杆的加速度先减小后增大，故B错误；
C．由于要克服摩擦力做功，所以系统的机械能减小，故C错误；
D．弹簧的弹性势能将转化为内能和杆的动能，故D错误。
故选A。
2．【分析】
明确物体做圆周运动的性质，知道匀速圆周运动中合外力一定指向圆心来充当向心力，故分析物体的受力情况，从而明确是否保证合力指向圆心．本题考查匀速圆周运动的向心力的性质，要注意明确匀速圆周运动的向心力一定是指向圆心的，本题要注意存在摩擦力，故应为拉力与摩擦力的合力。
【解答】
物体做匀速圆周运动，则合外力应指向圆心，由于物体受到摩擦力，故合外力为拉力与摩擦力的合力，即二者的合力指向圆心；由图可知，拉力与摩擦力的合力指向圆心的只有C；故C正确，ABD错误。
故选C。
3．解：A、根据开普勒第二定律：对每一个行星而言，太阳行星的连线在相同时间内扫过的面积相等。行星在此椭圆轨道上运动的速度大小不断变化。故A错误；
B、根据开普勒第二定律：对每一个行星而言，太阳行星的连线在相同时间内扫过的面积相等，所以地球靠近太阳的过程中，运行速率将增大，故B错误；
C、根据开普勒第二定律：对每一个行星而言，太阳行星的连线在相同时间内扫过的面积相等。故C错误；
D、根据开普勒第三定律：所有行星的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。由于火星的半长轴比较大，所以火星绕太阳运行一周的时间比地球的长，故D正确；
故选：D。
熟记理解开普勒的行星运动三定律：
第一定律：所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上．
第二定律：对每一个行星而言，太阳行星的连线在相同时间内扫过的面积相等．
第三定律：所有行星的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．
该题以地球和火星为例子考查开普勒定律，正确理解开普勒的行星运动三定律是解答本题的关键．
4．【分析】
本题考查了圆周运动中的模型及应用、动能定理、机械能守恒定律，本题是轻杆连接的模型问题，对系统机械能是守恒的，但对单个小球机械能并不守恒，运用系统机械能守恒及除重力以外的力做物体做的功等于物体机械能的变化量进行研究即可；
a、b两球围绕同一个固定轴转动，角速度相等，根据向心加速度公式判断加速度是否相等，两小球看成一个系统，只有重力做功，系统机械能守恒，对b球进行研究可知杆对a球的做功情况。
【解答】
AB．由于任意时刻，A减小的重力势能和B增加的重力势能大小相等，所以AB两球在竖直平面内做匀速圆周运动，在，B球的动能不变，重力势能增加，所以B球的机械能增加，根据功能关系知，除重力外其他力做功等于B球机械能的增量，所以杆对B做正功；，B球的动能不变，重力势能也减小，所以B球的机械能减小，根据功能关系知杆对B做负功，即轻杆对B球先做正功后做负功，B球的动能一直不变，故AB错误；
C．设，则B球的重力势能，故图象应是正弦函数图象，故C错误；
D．两球及杆组成的系统在运动过程中只有重力做功，系统机械能守恒，但对B球机械能不守恒，B球机械能先增大后减少，故D正确；
故选D。
5．试题分析：万有引力的应用之一就是计算中心天体的质量，计算原理就是万有引力提供球绕天体圆周运动的向心力，列式只能计算中心天体的质量．
A、月球绕地球做圆周运动，地球对月球的万有引力提供圆周运动的向心力，列式如下：
可得：地球质量，故A正确；
B、地球绕太阳做圆周运动，太阳对地球的万有引力提供地球做圆周运动向心力，列式如下：
可知，m为地球质量，在等式两边刚好消去，故不能算得地球质量，故B错；
C、人造地球卫星绕地球做圆周运动，地球对卫星的万有引力提供卫星做圆周运动的向心力，列式有：，可得地球质量，根据卫星线速度的定义可知得代入可得地球质量，故C正确；
D、地球绕太阳做圆周运动，太阳对地球的万有引力提供地球做圆周运动向心力，列式如下：可知，m为地球质量，在等式两边刚好消去，故不能算得地球质量，故D错．
故选AC．
6．【分析】
根据重力和速度方向的关系判断重力功率的变化，AB小球组成的系统，在运动过程中，机械能守恒，根据机械能守恒定律求出到达最低点的速度，在最低点，根据牛顿第二定律求出轨道对A的支持力，整个过程中对B，根据动能定理求解轻杆对B做的功。
本题主要考查了机械能守恒定律、动能定理以及牛顿第二定律的直接应用，知道在下滑过程中，AB小球组成的系统机械能守恒，能根据重力和速度方向的关系判断重力功率的变化。
【解答】
A．下滑过程中，AB小球组成的系统，在运动过程中，机械能守恒，设B到达轨道最低点时速
度为v，根据机械能守恒定律得：，解得：，故A的重力势能减小，动能增加量，所以机械能减小，所以在下滑过程中杆的弹力对A做负功，故A的机械能不守恒，故A错误；
B．AB小球组成的系统，在运动过程中，机械能守恒，设B到达轨道最低点时速度为v，根据机械能守恒定律得：，解得：，在最低点，根据牛顿第二定律得：，解得：，故B正确；
C．整个过程中对A，因为初位置速度为零，则重力的功率为0，最低点速度方向与重力的方向垂直，重力的功率为零，可知重力的功率先增大后减小，故C错误；
D．整个过程中AB小球组成的系统，在运动过程中，机械能守恒，设B到达轨道最低点时速度为v，根据机械能守恒定律得：，解得：，故对B，根据动能定理得：，故D正确。
故选BD。
7．【分析】
根据速度的分解求出钢丝的速度和轨道车的速度的关系。运用牛顿运动定律分析超重和失重。
解决本题的关键要抓住车沿绳子方向的分速度与人的速度相等，来分析人的速度变化情况。
【解答】
AB．将车速v沿着细钢丝方向和垂直于细钢丝的方向分解可知，在沿着细钢丝方向的速度为
所以人上升的速度为m/s
故A正确，B错误；
CD．设连接轨道车的钢丝与水平方向的夹角为θ，则人的速度
则随着车运动，则θ减小，拉绳的速度逐渐变大，则演员的速度也是逐渐变大，即向上加速上升，根据牛顿第二定律可知演员处于超重状态，故C正确，D错误。
故选AC。
8．【分析】
根据水平和竖直方向速度随时间变化情况判断合速度随时间的变化情况，根据运动的合成与分解法则，即可分析运动情况。
本题主要考查了速度时间图象的应用，运用运动的合成法研究合运动的规律，注意直线运动与曲线运动的判定条件。
【解答】
A．依据图象可知，无人机在时刻，在竖直方向向上匀加速直线运动，而水平方向则是匀减速直线运动，则无人机有竖直向上的加速度，那么处于超重状态，故A正确；
B．由图象可知，无人机在这段时间，竖直方向向上匀加速直线运动，而水平方向匀减速直线运动，那么合加速度与合初速度不共线，所以物体做曲线运动，即物体沿曲线上升，故B错误；
C．无人机在竖直方向，先向上匀加速直线，后向上匀减速直线运动，因此在时刻没有上升至最高点，故C错误；
D．无人机在时间内，水平方向做匀速直线运动，而竖直向上方向做匀减速直线运动，因此合运动做匀变速运动，故D正确。
故选AD。
9．【分析】根据竖直方向分运动的特点得出球刚抛出时的竖直分速度，再求水平分速度，根据速度—时间公式得出篮球在空中的运动时间。
本题主要考查了斜抛运动的相关应用，理解运动的独立性，根据运动学公式和几何关系即可完成解答。
【解答】由题知球越过乙时的速度恰好沿水平方向，则设球越过乙时的速度为，
在竖直方向上有
解得
抛出时竖直方向的分速度有
解得
根据逆向思维法可知，球从抛出到越过乙时的时间
球再从越过乙时到落地的时间为
则篮球在空中运动时间为．
10．产品在传送带上做匀加速直线运动，有
所以产品在传送带上的运动时间为
产品在转盘上做匀速圆周运动，其运动时间为
所以
产品在传送带上运动时，有
所以
在圆盘上运动时，有
可得
所以。
11．解：在地球表面的物体受到的重力等于万有引力，有：
得：，
根据万有引力提供向心力有：，
得：；
根据万有引力定律和牛顿第二定律可得，卫星所在处的加速度，
，得；
故答案为：；．
地球表面重力与万有引力相等，卫星绕地球圆周运动万有引力提供圆周运动向心力，从而即可求解．
本题主要考查在星球表面万有引力与重力相等，卫星绕地球圆周运动的向心力由万有引力提供，掌握规律是正确解题的关键．
12．【分析】
（1）理解该实验的实验原理，需要测量的数据等；明确打点计时器的使用；理解实验中的注意事项以及如何进行数据处理；
（2）若机械能守恒，因为初位置的机械能为零，则每个位置动能和重力势能的绝对值应该相等，图线不重合的原因是重物和纸带下落过程中需克服阻力做功．根据动能定理，结合图线的斜率求出阻力．
解决本题的关键知道实验的原理，验证重力势能的减小量与动能的增加量是否相等．以及知道通过求某段时间内的平均速度表示瞬时速度．
【解答】
（1）A．释放前重物应靠近打点计时器，然后再接通电源放开纸带，让重物带动纸带自由下落，故A正确；
B．重物应选择质量大、体积小、密度大的材料，有利于减小误差，故B正确；
C．电火花打点计时器使用220V交流电源，故C错误；
D计算B点的瞬时速度可用求解，但不能用来求解B点的瞬时速度，故D错误。
故选AB。
（2）根据动能定理得，，则，
图线斜率，
图线斜率，知，则阻力．
13．（1）【分析】
本题考查探究平抛运动的规律，解决本题的关键是明确研究平抛运动的原理，明确平抛运动的研究方法，熟练实验过程。
平抛运动采用运动的分解的方法，分成水平的运动和竖直的运动，根据条件研究分运动的性质；
【解答】
①A．本实验研究的平抛运动竖直方向的运动特点，与加速度有关，与质量无关，故A错误；
BC．为减少实验误差，应改变装置的高度多次实验，发现两球同时落地，即可以得到实验结论，故B错误，C正确；
D．本实验只能说明平抛运动在竖直方向上做自由落体运动，故D错误。
故选C。
②两个完全相同的小钢球P、Q，以相同的水平初速度同时从轨道M、N的末端射出，观察到P落地时与Q相遇．只改变弧形轨道M的高度，多次重复实验，仍能观察到相同的现象．这说明平抛运动在水平方向上做匀速直线运动。
故答案：①C②做平抛运动的物体在水平方向上做匀速直线运动
（2）【分析】
①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，根据竖直方向上，求出时间间隔，再根据水平方向上的匀速直线运动求出初速度。
②根据匀变速直线运动的规律求出b点在竖直方向上的速度，即可求出运动的时间和b点速度。
③根据运动点迹的时间间隔，即可求解从坐标原点到c点的这段时间内小球的速度变化量。
此题考查了平抛运动的规律，解题的关键是竖直方向上匀变速直线运动规律的应用，比如一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度。
【解答】
①平抛运动在竖直方向上为自由落体运动，根据匀变速直线运动的推论，，得：
ss
小球在水平方向上做匀速直线运动，则小球平抛运动的初速度为：
m/sm/s。
②根据匀变速直线运动中，一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度可知，b点在竖直方向上的分速度为：
m/sm/s
小球运动到b点的速度：m/s。
③运动点迹的时间间隔：s，则从坐标原点到c点的这段时间内小球的速度变化量：
m/s。
故答案为：①2.0m/s②2.5m/s③2.0m/s
（3）【分析】
该实验采用控制变量法，图中抓住角速度不变、半径不变，研究向心力与质量的关系，根据向心力之比求出两球转动的角速度之比，结合，根据线速度大小相等求出与皮带连接的变速轮塔对应的半径之比。
本实验采用控制变量法，即要研究一个量与另外一个量的关系，需要控制其它量不变，知道靠皮带传动，变速轮塔的线速度大小相等。
【解答】
①图中两球的质量相同，转动的半径相同，则研究的是向心力与角速度的关系，故选，故B正确，ACD错误。
②根据，两球的向心力之比为1∶4，半径和质量相等，则转动的角速度之比为1∶2，因为靠皮带传动，变速轮塔的线速度大小相等，根据，知与皮带连接的变速轮塔对应的半径之比为2∶1，故D正确，ABC错误。
故答案为：①B②D
14．本题考查了万有引力定律，宇宙速度，与自由落体运动结合。月球表面的重力与万有引力相等，第一宇宙速度是卫星绕月球做圆周运动的最大环绕速度，运动中万有引力提供圆周运动的向心力，这个是万有引力问题经常用的表达式。
（1）根据圆周运动的速度与周期故选列式求解即可；
（2）根据万有引力提供圆周运动的向心力列式求解月球质量，再根据球体积公式得月球体积，依据密度公式进行求解即可；
（3）根据月球表面的重力与万有引力相等，求出月球的重力加速度，再结合自由落体运动公式即可求得。
【解析】
（1）月球的第一宇宙速度
（2）万有引力提供向心力
月球的质量为
月球的体积为
月球的密度为
（3）不考虑自转，万有引力等于重力
探测器做自由落体运动
落地速度大小为
15．（1）在C点时，由牛顿第二定律
解得：m/s
（2）小球从C运动到A的过程中，所用时间为t
则
由动能定理
解得：W
（3）小球运动到B点时，设球拍对球的作用力为F，合力提供向心力，由力的合成规则
其中
解得：N
16．（1）根据能量守恒定律求出物块被弹簧弹出时的速度大小，物块滑上传送带后先做匀减速直线运动，当速度达到传送带速度后一起做匀速直线运动，结合运动学公式得出物块离开传送带后的速度，结合动能定理求出圆弧轨道的半径．
（2）根据动能定理求出物块返回到B点的速度，物块再次滑上传送带后，先做匀减速运动减为零，然后反向加速，结合动能定理求出小物块停下时距离C点的距离．
（3）若物块恰好到达F点，结合牛顿第二定律求出F点的速度，对BF段运用动能定理，求出物块离开传送带的速度，得出传送带的最小速度；若物块撞挡板后再次上滑到E点，结合动能定理求出传送带的速度，与物块在传送带一直加速时传送带的最大速度进行比较，得出传送带的最大速度，从而得出传送带速度可调节的范围．
本题综合考查了动能定理、能量守恒、牛顿第二定律和运动学公式的运用，关键理清物块在整个过程中的运动规律，选择合适的规律进行求解，对于第三问，关键抓住两个临界状态，选取研究的过程，运用动能定理进行求解．
【解析】
（1）物块被弹簧弹出，由可知：
m/sm/s，
因为，故物块滑上传送带后先减速运动；物块与传送带相对滑动过程中，
由：，，，代入数据得到：
m/s，s，m，
因为，故物块与传送带同速后相对静止，最后物块以5m/s的速度滑上水平面BC物块滑离传送带后恰到E点，由动能定理可知：，
代入数据整理可以得到：m．
（2）设物块从E点返回至B点的速度为，那么从B点到再次回到B点：
，
代入数据得到m/s，因为，故物块会再次滑上传送带，物块在恒定摩擦力的作用下先减速至0再反向加速，由运动的对称性可知其以相同的速率离开传送带，设最终停在距C点x处，由，
代入数据得到：m。
（3）设传送带速度为时物块能恰到F点，在F点满足，
从B到F过程中由动能定理可知：，
代入数据解得：m/s，
设传送带速度为时，物块撞挡板后返回能再次上滑恰到E点，
有：
代入数据解得：m/s。
若物块在E、F之间速度减为0，则物块将脱离轨道。
所以要满足条件，需要小物块到B点的速度范围为：
则小物块在传送带上会先做加速运动。
若物块在传送带上一直加速运动，由知其到B点的最大速度m/s，所以小物块在传送带上先加速后与传送带共速，共速后匀速运动。
所以小物块在B点的速度范围即为传送带的速度范围。
所以只要传送带速度m/sm/s就满足条件。
答：（1）右侧圆弧的轨道半径为R为0.8m；
（2）小物块最终停下时与C点的距离为m；
（3）传送带速度的可调节范围为m/sm/s．