2024邢台一中高一下学期5月期中考试物理含解析

这是一份2024邢台一中高一下学期5月期中考试物理含解析，共27页。

注意事项；
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。
3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。
1. 如图所示，在“嫦娥一号”奔月飞行的过程中，在月球上空有一次变轨。是由椭圆轨道a变为近月圆形轨道b。在椭圆轨道a和圆轨道b的切点处，下列说法正确的是（ ）
A. 卫星运行的速度相同B. 卫星受月球的引力相同
C. 卫星的加速度不相同D. 卫星的机械能相同
2. 在如图所示的装置中， 甲、乙同轴传动，乙、丙皮带传动，A、B、C分别是三个轮边缘上的点，设甲、乙、丙三轮的半径分别是 R甲、R乙和R丙，且R甲= 2R乙= R丙，如果三点的线速度分别为vA，vB，vC，三点的周期分别为TA，TB，TC，向心加速度分别为aA，aB，aC，若皮带不打滑，则下列说法正确的是（ ）

A. B.
C D.
3. 滑雪运动深受人民群众喜爱，某滑雪运动员（可视为质点）由坡道进入竖直面内的圆弧形滑道AB滑行，从滑道的A点滑行到最低点B的过程中，由于摩擦力的存在，运动员的速率不变，则运动员沿AB下滑过程中说法正确的是（ ）
A. 所受合外力始终为零B. 重力的瞬时功率始终不变
C. 合外力做功一定为零D. 机械能始终保持不变
4. 最新出炉黑洞照片上了热搜，科学家们对宇宙的探索脚步从未停止。科学家们发现在宇宙中质量小一些的恒星主要演化成白矮星，质量比较大的恒星则有可能形成中子星。最近科学家们在银河系中观测一颗白矮星和一颗中子星，白矮星和中子星形成双星系统。现假设中子星所释放的物质被白矮星全部吸收，并且两星间的距离在一段时间内不变，两星球的总质量不变，则下列说法正确的是（ ）
A. 白矮星的线速度减小B. 两星间的万有引力变小
C. 中子星的轨道半径减小D. 中子星的运动周期变小
5. 极地卫星的运行轨道平面通过地球的南北两极(轨道可视为圆轨道)。若某极地卫星从南极的正上方开始第二次运行至北极正上方，所用时间为t，已知地球半径为R(地球可看做球体)，地球表面的重力加速度为g，引力常量为G，由以上条件可知( )
A. 卫星运行的角速度为
B. 卫星运行的线速度为
C. 地球的质量为
D. 卫星距地面的高度
6. 如图所示，长为L的小车置于光滑的水平面上，小车前端放一小物块。用大小为F的水平力将小车向右拉动一段距离s，物块刚好滑到小车的左端。物块与小车间的摩擦力为，在此过程中（ ）
A. 小物块的机械能增加量为
B. 小物块与小车系统的机械能增加量为
C. 小车的机械能增加量为
D. 木块与小车组成的系统产生的内能为
7. 如图所示，倾角为30°的光滑斜面底端固定一轻弹簧，0点为原长位置．质量为0.5kg的滑块从斜面上A点由静止释放，物块下滑并压缩弹簧到最短的过程中，最大动能为8J．现将物块由A点上方0.4m处的B点由静止释放，弹簧被压缩过程中始终在弹性限度内，g取10m/s²,则下列说法正确的是
A. 物块从0点开始做减速运动
B. 从B点释放滑块动能最大位置比从A点释放要低
C. 从B点释放弹簧的最大弹性势能比从A点释放增加了1J
D. 从B点释放滑块的最大动能为9J
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每个小题给出的四个选项中，有多个选项正确。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，错选或不选的得0分。
8. 如图所示，直径为d的圆盘水平放置，可绕竖直轴OO转动，圆盘离水平地面的高度为2d，在圆盘边缘的P点处放有一质量为m的小滑块（可视为质点），小滑块与圆盘间的动摩擦因数为，先让圆盘缓慢加速转动，当角速度增加到某值时，小滑块会飞离圆盘，设小滑块所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，已知重力加速度为g，空气阻力不计。下列说法正确的是（ ）
A. 小滑块刚飞离圆盘时，圆盘转动的角速度大小0
B. 小滑块刚飞离圆盘时的速度为
C. 小滑块飞离圆盘后在空中飞行的时间t
D. 小滑块落到地面时与竖直转轴OO间的水平距离为
9. 2020年1月7日，在西昌卫星发射中心用长征三号运载火箭将通讯技术试验卫星五号送入预定轨道，标志着我国航天卫星通信技术更加完善。在卫星之间传递信息时，有时会发生信号遮挡现象。如图所示，绕地球运行的通信卫星a和另一卫星b运行轨道在同一个平面内，绕行方向相同，但轨道半径不同，a是地球同步卫星，能够直线覆盖地球的张角是，b是离地球较近的另一颗卫星，对地球的直线覆盖张角是，且。地球自转周期为，卫星a可以持续向卫星b发出信号（沿直线传播），但由于a、b运行周期不同，每过一段时间，就会出现a发出的信号因地球遮挡，使卫星b接收不到信号而联系中断，则（ ）
A. a、b两卫星的轨道半径关系
B. b卫星的周期
C. b卫星的角速度
D. 每次b卫星信号中断的时间是
10. 如图所示，一水平方向足够长的传送带以恒定的速度沿顺时针方向转动，传送带右端有一个与传送带等高的光滑水平面，一物体以恒定的速率沿直线向左滑上传送带后，经过一段时间又返回光滑水平面，速率为，则在整个运动过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 若，则
B. 若时，摩擦力对物体做功为零
C. 若时，则传送带与物体摩擦生热为
D. 其中在物体向左运动过程中，传送带与物体摩擦生热为
三、实验题：本题共2小题，每空2分，共16分。
11. 探究向心力大小F与小球质量m、角速度ω和半径r之间关系的实验装置如图所示，转动手柄可使变速塔轮、长槽和短槽随之匀速转动。皮带分别套在塔轮的圆盘上，可使两个槽内的小球分别以不同角速度做匀速圆周运动。小球做圆周运动的向心力由横臂的挡板提供，同时，小球对挡板的弹力使弹簧测力筒下降，从而露出测力筒内的标尺，标尺上露出的红白相间的等分格数之比即为两个小球所需向心力的比值。已知小球在挡板A、B、C处做圆周运动的轨迹半径之比为。
（1）当传动皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上，塔轮边缘处的____（填“线速度”或“角速度”）大小相等。
（2）探究向心力大小与质量的关系时，应选择两个质量____（填“相同”或“不同”）的小球，分别放在挡板C与____（填“挡板A”或“挡板B”）处，同时选择半径____（填“相同”或“不同”）的两个塔轮。
12. 用图甲所示的实验装置做“验证机械能守恒定律”实验时，将打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始下落。
（1）关于本实验，下列说法正确的是 （填字母代号）。
A. 应选择质量小、体积大的重物进行实验
B. 释放纸带之前，纸带必须处于竖直状态
C. 先释放纸带，后接通电源
（2）实验中得到如图乙所示的一条纸带。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（O点与下一点的间距接近2mm）的距离分别为、、。已知当地重力加速度为g，打点计时器的打点周期为T，设重物质量为m。从打O点到B点的过程中，重物的重力势能变化量_____，动能变化量_____（用已知字母表示）。
（3）某同学用如图丙所示装置验证机械能守恒定律，将力传感器固定在天花板上，细线一端系着小球，另一端连在力传感器上。将小球拉至水平位置从静止释放，到达最低点时力传感器显示的示数为。已知小球质量为m，当地重力加速度为g。在误差允许范围内，当满足关系式____时，可验证机械能守恒。
四、计算题：本题共3小题，其中13题10分，14题12分，15题16分，共38分。解题过程中要求写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。
13. 如图甲所示，一台起重机将质量的重物由静止开始竖直向上匀加速提升，末达到额定功率，之后保持该功率继续提升重物。末重物达到最大速度。整个过程中重物的图像如图乙所示。取，不计额外功率。试计算：
（1）起重机的额定功率P；
（2）前起重机的平均功率。
14. 如图所示，金属环A、B的质量分别为，，用不可伸长的细线连接，分别套在水平粗糙细杆OM和竖直光滑细杆ON上，B环到竖直杆O点的距离为，细线与水平杆OM间夹角。当整个装置以竖直杆ON为轴以不同大小的角速度匀速转动时，两金属环一直相对杆不动。已知环与杆间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取，，。
（1）为使得金属环B与水平粗糙杆OM间没有摩擦力，角速度应为多大？
（2）若金属环B与水平粗糙杆OM间动摩擦因数，要使金属环B相对细杆静止不动，求角速度的范围。
15. 如图所示，某游戏装置由弧形轨道AB、竖直圆轨道BMCND、水平直轨道DE平滑连接而成，固定在水平地面上（弧形轨道末端各轨道间略错开，不影响小球前行）。质量的小球从弧形轨道离地高h处由静止释放，已知圆轨道半径，取，弧形轨道和圆轨道均可视为光滑，忽略空气阻力。
（1）若，求小球到达C点时对轨道的压力；
（2）若小球从弧形轨道离地高h处由静止释放，要求小球不脱离轨道，求h需要满足的条件；
（3）若竖直圆轨道上部正中央有一段缺口MN，该缺口所对的圆心角为，可调，现将小球从距地面处无初速度释放，试论证小球能否从M点飞出后再从N点切入圆弧轨道。
2023-2024学年度高一年级第二学期期中测试
物理A
本试卷共8页，满分100分，考试用时75分钟。
注意事项；
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。
3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。
1. 如图所示，在“嫦娥一号”奔月飞行的过程中，在月球上空有一次变轨。是由椭圆轨道a变为近月圆形轨道b。在椭圆轨道a和圆轨道b的切点处，下列说法正确的是（ ）
A. 卫星运行的速度相同B. 卫星受月球的引力相同
C. 卫星的加速度不相同D. 卫星的机械能相同
【答案】B
【解析】
【详解】A．在椭圆轨道a和圆轨道b的切点处，在椭圆轨道上做离心运动，在圆轨道做匀速圆周运动，所以在椭圆轨道a的速度比圆轨道b的速度大，故A错误；
D．在椭圆轨道a和圆轨道b的切点处，重力势能一样大；在椭圆轨道a的速度比圆轨道b的速度大，所以在椭圆轨道a的机械能比圆轨道b的机械能大，故D错误；
B．由，可知在椭圆轨道a和圆轨道b的切点处卫星受月球的引力相同，故B正确；
C．由，解得
所以在椭圆轨道a的加速度与圆轨道b的加速度相同，故C错误。
故选B。
2. 在如图所示的装置中， 甲、乙同轴传动，乙、丙皮带传动，A、B、C分别是三个轮边缘上的点，设甲、乙、丙三轮的半径分别是 R甲、R乙和R丙，且R甲= 2R乙= R丙，如果三点的线速度分别为vA，vB，vC，三点的周期分别为TA，TB，TC，向心加速度分别为aA，aB，aC，若皮带不打滑，则下列说法正确的是（ ）

A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】AB．由圆周运动的基本关系可知
其中
选项B 错误，A 正确；
CD．由圆周运动的基本关系可知
其中
选项CD 错误。
故选A。
3. 滑雪运动深受人民群众的喜爱，某滑雪运动员（可视为质点）由坡道进入竖直面内的圆弧形滑道AB滑行，从滑道的A点滑行到最低点B的过程中，由于摩擦力的存在，运动员的速率不变，则运动员沿AB下滑过程中说法正确的是（ ）
A. 所受合外力始终为零B. 重力的瞬时功率始终不变
C. 合外力做功一定为零D. 机械能始终保持不变
【答案】C
【解析】
【详解】A．运动员沿AB下滑过程中，速度大小不变，速度方向不断在改变，故所受合外力不为零，故A错误；
B．AB段速度方向不断在改变，重力与速度夹角在变化，所以重力的瞬时功率在变化，故B错误；
C．运动员沿AB下滑过程中，速度大小不变，动能变化量为零，根据动能定理可知合外力做功一定为零，故C正确；
D．运动员沿AB下滑过程中，摩擦力做负功，机械能减小，故D错误。
故选C。
4. 最新出炉的黑洞照片上了热搜，科学家们对宇宙的探索脚步从未停止。科学家们发现在宇宙中质量小一些的恒星主要演化成白矮星，质量比较大的恒星则有可能形成中子星。最近科学家们在银河系中观测一颗白矮星和一颗中子星，白矮星和中子星形成双星系统。现假设中子星所释放的物质被白矮星全部吸收，并且两星间的距离在一段时间内不变，两星球的总质量不变，则下列说法正确的是（ ）
A. 白矮星的线速度减小B. 两星间的万有引力变小
C. 中子星的轨道半径减小D. 中子星的运动周期变小
【答案】A
【解析】
【详解】D．设白矮星的质量为，轨道半径为；中子星的质量为，轨道半径为；白矮星与中子星的距离为，则
，
由万有引力提供向心力得
，
解得
两星间的距离在一段时间内不变，两星球的总质量不变，所以中子星的运动周期不变，故D错误；
C．由，，得
中子星所释放的物质被白矮星全部吸收，可知m增大，M减小，所以减小，增大，故C错误；
A．由可知白矮星的线速度减小，故A正确；
B．两星间的万有引力
由于中子星所释放的物质被白矮星全部吸收，并且两星间的距离在一段时间内不变，两星球的总质量不变，m变大，M变小，Mm乘积变大，所以两星间的万有引力增大，故B错误。
故选A
5. 极地卫星的运行轨道平面通过地球的南北两极(轨道可视为圆轨道)。若某极地卫星从南极的正上方开始第二次运行至北极正上方，所用时间为t，已知地球半径为R(地球可看做球体)，地球表面的重力加速度为g，引力常量为G，由以上条件可知( )
A. 卫星运行的角速度为
B. 卫星运行的线速度为
C. 地球的质量为
D. 卫星距地面的高度
【答案】A
【解析】
【详解】A．某极地卫星从南极的正上方开始第二次运行至北极正上方，所用时间为t，即，所以卫星运行的周期为，所以卫星运行的角速度为
故A正确；
B．根据卫星运动的向心力由万有引力提供，则有
地球表面的重力和万有引力相等得
联立得
所以线速度
故B错误；
C．地球表面的重力和万有引力相等得
解得地球质量为，故C错误；
D．因为轨道半径为
解得卫星离地高度为
故D错误。
故选A。
6. 如图所示，长为L小车置于光滑的水平面上，小车前端放一小物块。用大小为F的水平力将小车向右拉动一段距离s，物块刚好滑到小车的左端。物块与小车间的摩擦力为，在此过程中（ ）
A. 小物块的机械能增加量为
B. 小物块与小车系统的机械能增加量为
C. 小车的机械能增加量为
D. 木块与小车组成的系统产生的内能为
【答案】C
【解析】
【详解】A．小物块对地的位移方向向右，大小为
小物块受到的摩擦力方向水平向右，则摩擦力对小物块做的功等于小物块的机械能增加量为
故A错误；
B．小物块与小车系统的机械能增加量为
故B错误；
C．小车的机械能增加量为
故C正确；
D．木块与小车组成的系统产生的内能为
故D错误。
故选C。
7. 如图所示，倾角为30°的光滑斜面底端固定一轻弹簧，0点为原长位置．质量为0.5kg的滑块从斜面上A点由静止释放，物块下滑并压缩弹簧到最短的过程中，最大动能为8J．现将物块由A点上方0.4m处的B点由静止释放，弹簧被压缩过程中始终在弹性限度内，g取10m/s²,则下列说法正确的是
A. 物块从0点开始做减速运动
B. 从B点释放滑块动能最大的位置比从A点释放要低
C. 从B点释放弹簧的最大弹性势能比从A点释放增加了1J
D. 从B点释放滑块的最大动能为9J
【答案】D
【解析】
【详解】A.物块从O点时开始压缩弹簧，弹力逐渐增大，开始阶段弹簧的弹力小于滑块的重力沿斜面向下的分力，物块做加速运动．后来，弹簧的弹力大于滑块的重力沿斜面向下的分力，物块做减速运动，所以物块先做加速运动后做减速运动，弹簧的弹力等于滑块的重力沿斜面向下的分力时物块的速度最大，故A错误．
B.由上分析知，物块的动能最大时合力为零，弹簧的弹力等于滑块的重力沿斜面向下的分力，即，则知弹簧的压缩量一定，与物块释放的位置无关，所以两次滑块动能最大位置相同，故B错误．
C.根据物块和弹簧的系统机械能守恒知，弹簧最大弹性势能等于物块减少的重力势能，由于从B点释放弹簧的压缩量增大，所以从B点释放弹簧最大弹性势能比从A点释放增加为：，故C错误；
D.设物块动能最大时弹簧的弹性势能为，从A释放到动能最大的过程，由系统的机械能守恒得：
从B释放到动能最大的过程，由系统的机械能守恒得：
联立得：
据题有：
所以得从B点释放滑块最大动能为：，故D正确．
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每个小题给出的四个选项中，有多个选项正确。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，错选或不选的得0分。
8. 如图所示，直径为d的圆盘水平放置，可绕竖直轴OO转动，圆盘离水平地面的高度为2d，在圆盘边缘的P点处放有一质量为m的小滑块（可视为质点），小滑块与圆盘间的动摩擦因数为，先让圆盘缓慢加速转动，当角速度增加到某值时，小滑块会飞离圆盘，设小滑块所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，已知重力加速度为g，空气阻力不计。下列说法正确的是（ ）
A. 小滑块刚飞离圆盘时，圆盘转动的角速度大小0
B. 小滑块刚飞离圆盘时的速度为
C. 小滑块飞离圆盘后在空中飞行的时间t
D. 小滑块落到地面时与竖直转轴OO间的水平距离为
【答案】AD
【解析】
【详解】A．对于小滑块在随圆盘转动的过程中，当滑块将要飞离圆盘时有
解得圆盘转动的角速度大小
故A正确；
B．根据速度公式
解得小滑块刚飞离圆盘时的速度为
故B错误；
C．小滑块离开圆盘后做平抛运动，由竖直方向自由落体运动可得
解得小滑块飞离圆盘后在空中飞行的时间为
故C错误；
D．滑块离开圆盘后做平抛运动，设水平位移为x，
水平方向：x=vt
由空间几何关系得
联立解得小滑块落到地面时与竖直转轴OO′间的水平距离为
故D正确。
故选AD。
9. 2020年1月7日，在西昌卫星发射中心用长征三号运载火箭将通讯技术试验卫星五号送入预定轨道，标志着我国航天卫星通信技术更加完善。在卫星之间传递信息时，有时会发生信号遮挡现象。如图所示，绕地球运行的通信卫星a和另一卫星b运行轨道在同一个平面内，绕行方向相同，但轨道半径不同，a是地球同步卫星，能够直线覆盖地球的张角是，b是离地球较近的另一颗卫星，对地球的直线覆盖张角是，且。地球自转周期为，卫星a可以持续向卫星b发出信号（沿直线传播），但由于a、b运行周期不同，每过一段时间，就会出现a发出的信号因地球遮挡，使卫星b接收不到信号而联系中断，则（ ）
A. a、b两卫星的轨道半径关系
B. b卫星的周期
C. b卫星的角速度
D. 每次b卫星信号中断的时间是
【答案】BD
【解析】
【详解】A．设地球半径为，则
，
由，解得
故A错误；
B．由开普勒第三定律，得
解得
故B正确；
C． b卫星的角速度
故C错误；
D．如图所示
由于地球遮挡a、b卫星之间通讯信号会周期性中断，设在一个通讯周期内，a、b卫星通讯中断的时间为t，有
由几何关系知
解得
故D正确。
故选BD。
10. 如图所示，一水平方向足够长的传送带以恒定的速度沿顺时针方向转动，传送带右端有一个与传送带等高的光滑水平面，一物体以恒定的速率沿直线向左滑上传送带后，经过一段时间又返回光滑水平面，速率为，则在整个运动过程中，下列说法正确的是（ ）
A 若，则
B. 若时，摩擦力对物体做功为零
C. 若时，则传送带与物体摩擦生热为
D. 其中在物体向左运动过程中，传送带与物体摩擦生热为
【答案】BD
【解析】
【详解】A.如果v1＞v2，由于传送带足够长，物体匀减速向左滑行，直到速度减为零，然后物体会在滑动摩擦力的作用下向右匀加速，返回时物体会一直向右匀加速，根据对称性，知当速度大小增大到等于v2时，物体恰好离开传送带，则有v3=v2，故A错误；
B.如果v1＞v2，由上分析知v3=v2，根据动能定理，摩擦力对物体做功为
W==0
故B正确；
CD.若v1＞v2时，设物体所受的摩擦力大小为f，物体向左运动的加速度大小a=，时间t1=，
物体向左运动的位移
x1=，
传送带的位移
x2=v1t1=，
摩擦生热
Q1=f（x1+x2）=+mv1v2；
物体向右运动时，运动时间为
t2=，
物体向右运动的位移
x3==，
传送带的位移
x4=v1t2=，
摩擦生热
Q2=f（x4-x3）=mv1v2-，
传送带与物体摩擦生热共为Q=Q1+Q2=2mv1v2，故C错误，D正确．
三、实验题：本题共2小题，每空2分，共16分。
11. 探究向心力大小F与小球质量m、角速度ω和半径r之间关系的实验装置如图所示，转动手柄可使变速塔轮、长槽和短槽随之匀速转动。皮带分别套在塔轮的圆盘上，可使两个槽内的小球分别以不同角速度做匀速圆周运动。小球做圆周运动的向心力由横臂的挡板提供，同时，小球对挡板的弹力使弹簧测力筒下降，从而露出测力筒内的标尺，标尺上露出的红白相间的等分格数之比即为两个小球所需向心力的比值。已知小球在挡板A、B、C处做圆周运动的轨迹半径之比为。
（1）当传动皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上，塔轮边缘处的____（填“线速度”或“角速度”）大小相等。
（2）探究向心力的大小与质量的关系时，应选择两个质量____（填“相同”或“不同”）的小球，分别放在挡板C与____（填“挡板A”或“挡板B”）处，同时选择半径____（填“相同”或“不同”）的两个塔轮。
【答案】（1）线速度 （2） ①. 不同 ②. 挡板A ③. 相同
【解析】
【小问1详解】
当传动皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上，塔轮边缘处的线速度大小相等。
【小问2详解】
[1]根据
可知探究向心力的大小与质量的关系时，应选择两个质量不同的小球。
[2]两球的轨道半径要相同，所以分别放在挡板C与挡板A处。
[3]两球的角速度要相同，根据
同时选择半径相同的两个塔轮。
12. 用图甲所示的实验装置做“验证机械能守恒定律”实验时，将打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始下落。
（1）关于本实验，下列说法正确的是 （填字母代号）。
A. 应选择质量小、体积大的重物进行实验
B. 释放纸带之前，纸带必须处于竖直状态
C. 先释放纸带，后接通电源
（2）实验中得到如图乙所示的一条纸带。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（O点与下一点的间距接近2mm）的距离分别为、、。已知当地重力加速度为g，打点计时器的打点周期为T，设重物质量为m。从打O点到B点的过程中，重物的重力势能变化量_____，动能变化量_____（用已知字母表示）。
（3）某同学用如图丙所示装置验证机械能守恒定律，将力传感器固定在天花板上，细线一端系着小球，另一端连在力传感器上。将小球拉至水平位置从静止释放，到达最低点时力传感器显示的示数为。已知小球质量为m，当地重力加速度为g。在误差允许范围内，当满足关系式____时，可验证机械能守恒。
【答案】（1）B （2） ① ②.
（3）
【解析】
【小问1详解】
A．减小空气阻力，应选择质量大、体积小的重物进行实验，故A错误；
B．为了减小纸带与打点计时器之间的摩擦阻力，释放纸带之前，纸带必须处于竖直状态，故B正确；
C．为了充分利用纸带且保证实验顺利进行，必须要先接通电源，后释放纸带，故C错误。
故选B。
【小问2详解】
[1]从打O点到B点的过程中，重物的重力势能变化量
[2]根据匀变速中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，可得
从打O点到B点的过程中，动能变化量
【小问3详解】
设摆长为L，摆球下摆过程机械能守恒，由机械能守恒定律得
在最低点，由牛顿第二定律得
解得
在误差允许范围内，当满足关系式时，可验证机械能守恒。
四、计算题：本题共3小题，其中13题10分，14题12分，15题16分，共38分。解题过程中要求写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。
13. 如图甲所示，一台起重机将质量的重物由静止开始竖直向上匀加速提升，末达到额定功率，之后保持该功率继续提升重物。末重物达到最大速度。整个过程中重物的图像如图乙所示。取，不计额外功率。试计算：
（1）起重机的额定功率P；
（2）前起重机的平均功率。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）由图可知重物匀加速的加速度为
由牛顿运动定律得
代入得
起重机的额定功率为
（2）重物由静止开始竖直向上匀加速提升，前内的位移为
代入得
由功能关系得
代入得
14. 如图所示，金属环A、B的质量分别为，，用不可伸长的细线连接，分别套在水平粗糙细杆OM和竖直光滑细杆ON上，B环到竖直杆O点的距离为，细线与水平杆OM间夹角。当整个装置以竖直杆ON为轴以不同大小的角速度匀速转动时，两金属环一直相对杆不动。已知环与杆间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取，，。
（1）为使得金属环B与水平粗糙杆OM间没有摩擦力，角速度应为多大？
（2）若金属环B与水平粗糙杆OM间动摩擦因数，要使金属环B相对细杆静止不动，求角速度的范围。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）设细线张力为T，对于A环有
当金属环B与水平粗糙杆OM间没有摩擦力时，细线对金属环B的拉力沿MO方向的分力恰好提供了金属环B所需的向心力，即
解得
（2）金属环B与水平粗糙杆间的最大静摩擦力为
细线对金属环B的拉力沿MO方向的分力为
所以角速度ω=0时金属环B相对于细杆不能保持静止，设角速度最小为时金属环B恰能相对于细杆保持静止，则有
解得
设角速度最大为时金属环B恰能相对于细杆保持静止，则有
解得
所以角速度ω的范围为
15. 如图所示，某游戏装置由弧形轨道AB、竖直圆轨道BMCND、水平直轨道DE平滑连接而成，固定在水平地面上（弧形轨道末端各轨道间略错开，不影响小球前行）。质量的小球从弧形轨道离地高h处由静止释放，已知圆轨道半径，取，弧形轨道和圆轨道均可视为光滑，忽略空气阻力。
（1）若，求小球到达C点时对轨道的压力；
（2）若小球从弧形轨道离地高h处由静止释放，要求小球不脱离轨道，求h需要满足的条件；
（3）若竖直圆轨道上部正中央有一段缺口MN，该缺口所对的圆心角为，可调，现将小球从距地面处无初速度释放，试论证小球能否从M点飞出后再从N点切入圆弧轨道。
【答案】（1）5N，竖直向上；（2）或；（3）见解析
【解析】
【详解】（1）小球从静止释放到C点，由动能定理得
解得
小球到达C点时由牛顿第二定律得
解得
由牛顿第三定律可知小球到达C点时对轨道的压力大小为5N，方向为竖直向上。
（2）小球不脱离轨道有两种可能，一种是能到达最高点C，一种是未到达圆心等高处上方。若小球刚好到达与圆心等高处，由动能定理得
解得
若小球刚好到达最高点C，则有
由动能定理得
解得
小球不脱离轨道h需要满足的条件
或
（3）假设球能从M点飞出后再从N点切入圆弧轨道，小球从释放到M点，由动能定理得
小球从M点到N点做斜抛运动，竖直方向
水平方向
解得
所以小球能从M点飞出后再从N点切入圆弧轨道。