江西省上饶市2023-2024学年高一下学期期末考试物理试卷（Word版附解析）

这是一份江西省上饶市2023-2024学年高一下学期期末考试物理试卷（Word版附解析），共22页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

时间：75分钟 满分：100分
一、选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分：第8~10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1. 如图所示，摩天轮是游乐园中常见的大型游乐设施之一。乘客乘坐摩天轮绕中心轴在竖直平面内做匀速圆周运动的过程中，下列物理量中不变的是（ ）
A. 速度B. 动能
C. 重力势能D. 机械能
2. 2024年第二届贵州“村超”精彩继续！火爆出圈的“村超”如今已逐渐成为全国文化交流的平台。某次比赛中，足球的飞行轨迹示意图如图所示，下列说法中正确的是（ ）
A. 足球从1位置到2位置的过程中重力做正功
B. 足球从1位置到3位置的过程中空气阻力做正功
C. 足球从1位置到3位置的过程中重力做功为零
D. 足球离开脚后在空中飞行的过程中，运动员对足球做正功
3. 2024年5月3日17时27分，嫦娥六号探测器在我国文昌航天发射场发射，它要飞往月球采样并返回地球，如图所示，探测器先在轨道1上绕月球做匀速圆周运动，一段时间后，来到近月轨道2上绕月球做匀速圆周运动，关于探测器在两轨道上运动，下列说法中正确的是（ ）
A. 探测器在轨道1的线速度小于在轨道2的线速度
B. 探测器在轨道1的角速度大于在轨道2的角速度
C. 探测器在轨道1加速度大于在轨道2的加速度
D. 探测器在轨道上运行时处于失重状态，不受月球万有引力的作用
4. 反天刀是生活在尼罗河的一种鱼类，沿着它身体长度的方向分布着电器官，这些器官能在鱼周围产生电场，如图为反天刀周围的电场线分布示意图，A、B、C为电场中的点，下列说法正确的是（ ）
A 尾部带正电
B. A点的电场强度方向水平向左
C. A点电场强度小于C点电场强度
D A点电场强度大于B点电场强度
5. 我国航天员在太空失重环境中开讲的“天宫课堂”演示了多种有趣的实验，提高了青少年科学探索的兴趣。某同学设计了如下实验：如图所示，细绳一端固定，另一端系一小球，给小球一初速度使其在竖直平面内做圆周运动，不计地面上的空气阻力，关于在“天宫”和在地面做此实验，下列说法正确的是（ ）
A. 在“天宫”中做此实验，小球速度大小会变化
B. 在地面上做此实验，小球的速度大小不变
C. 在“天宫”中做此实验，绳子拉力大小不变
D. 在地面上做此实验，绳子拉力大小不变
6. 惊蛰期间，万物复苏，雷电雨水天气增多，降雨可以很好地缓解土地干旱的现象。当云层中有大量的电荷时，云层和大地之间可视为一个巨大的平行板电容器。如图所示，云层带正电，P为云层和大地间某一点，取大地表面为零电势面，下列说法正确的是（ ）
A. P点电场强度方向向上
B. P点电势小于零
C. 若云层升高过程中形状不变，云层和大地间组成的电容器电容不变
D. 若云层升高过程中形状不变，云层和大地间组成的电容器电容减小
7. 新能源汽车以其使用成本低、噪音小、节能环保等优点，越来越受到人们的青睐。测试某新能源汽车在水平路面上由静止开始以恒定加速度启动，5s之后保持额定功率运动，其速度一时间图像如图所示，汽车质量，受到的阻力恒为2000N，g取，下列说法正确的是（ ）
A. 汽车在前5s内的加速度为3m/s2B. 汽车的额定功率为60kW
C. 汽车在5s后加速度逐渐增大D. 汽车的最大速度为20m/s
8. 如图甲所示AB是某电场中的一条电场线。若将一正电荷从A点处由静止释放，正电荷仅在静电力作用下沿电场线从A到B运动过程中的图像如图乙所示。下列关于A、B两点的电势高低和电场强度大小关系中正确的是（ ）
A. B.
C. D.
9. 如图所示，某一电梯的缆绳发生断裂后由静止向下坠落，一段时间后电梯接触井底缓冲弹簧，缓冲弹簧被压缩0.3m时电梯速度减小为零，弹簧劲度系数N/m，下落过程中安全钳一直提供给电梯滑动摩擦力。已知弹簧的弹性势能为（其中k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的形变量，弹簧的质量忽略不计），下列说法正确的是（ ）
A. 电梯下降过程中，电梯与弹簧组成的系统机械能减小
B. 电梯下降过程中，电梯与弹簧组成的系统机械能守恒
C. 电梯压缩弹簧过程中，弹簧弹力对电梯做功为
D. 电梯压缩弹簧过程中，弹簧弹力对电梯做功为5400J
10. 如图所示，质量为m的小物块（可视为质点）套在固定的光滑竖直杆上，一足够长且不可伸长的轻绳一端与小物块相连，另一端跨过光滑的定滑轮与质量为M的重物相连，已知，。与定滑轮等高的A点离定滑轮的水平距离d=4m，定滑轮大小及质量可忽略。现将小物块从B点由静止释放上升到A点的过程中（sin53°=0.8，cs53°=0.6，g取），下列说法正确的是（ ）
A. 重物下降的高度为3m
B. 当小物块在A点时，重物的速度为零
C. 当小物块在A点时，小物块的速度为
D. 当小物块在A点时，小物块的速度为
二、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. 某实验小组想验证机械能守恒定律，实验装置如图所示，固定转轴位于四分之一圆弧的圆心位置，质量可忽略的连接杆一端连接在固定转轴上，另一端固定着一个体积较小的摆锤（可视为质点），摆锤与圆弧紧贴但不接触。圆周的最右侧竖直放置一个刻度尺，其零刻线与最低点C处于同一水平面上。将光电门计时器内置于摆锤之中。挡光片可用螺栓固定在四分之一圆弧上的不同位置，并由刻度尺上刻度读出其对应的高度，其中A、B是固定在不同位置的两个挡光片，挡光片宽度为d。取摆锤经过最低点C的重力势能为零，释放摆锤，光电门计时器可以分别测出摆锤经过每个挡光片时的速度v的大小。
（1）摆锤释放后由A运动到最低点C的过程中_______（填选项“A”或“B”）
A. 连接杆的拉力做正功，合外力做负功
B. 连接杆的拉力不做功，合外力做正功
（2）已知挡光片宽度为d，摆锤通过某个挡光片的挡光时间为，则摆锤经过该挡光片时的速度大小为________（用d、表示）；
（3）实验过程中，________（填“需要”或“不需要”）测量摆锤的质量，就能验证机械能守恒定律；
（4）已知A、B两个挡光片与最低点C的高度差分别为、。实验测得摆锤经过A、B时的速度分别为、，重力加速度为g。为了证明摆锤在A、B两点的机械能相等，需要验证的关系式为_______（用本小题给定的符号表示）。
12. 小饶同学用如图所示的装置探究向心力F大小与质量m、角速度和半径r之间关系表达式。实验时转动手柄，通过皮带带动两个塔轮转动，使得槽内的钢球做匀速圆周运动，钢球对挡板的作用通过连杆使测力筒下降，露出的标尺刻度能表示两钢球所需向心力的大小。已知小球在挡板A、B、C处做匀速圆周运动的半径之比为1：2：1。
（1）本实验所采用的实验探究方法是_______（填选项“A”或“B”）；
A. 等效替代法B. 控制变量法
（2）将两个质量不同的小球放在长槽挡板A和短槽挡板C上，调节变速塔轮半径使两塔轮角速度相同，可探究向心力F的大小与_______（填“质量”或“半径”）的关系；
（3）某次实验中，两个质量相同的小球放在长槽挡板A和短槽挡板C上，探究向心力F的大小与角速度的关系时，若图中标尺上的等分格显示出两个小球所需向心力大小之比为1：4，则与皮带连接的两个变速塔轮的角速度之比为________（填选项“A”或“B”）。
A. 1：2B. 2：1
13. 如图在铺设沥青高速公路上，汽车在这种路面上行驶时，轮胎与地面的滑动摩擦因数μ＝0.4，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取。
（1）在高速公路上转弯时对汽车的设计限速是15m/s，假设汽车在这种高速路的水平弯道上拐弯，求弯道的最小半径；
（2）如果弯道的路面设计为倾斜（外高内低），弯道半径为250m，路面倾角为，且，要使汽车通过此弯道时不产生侧向摩擦力，求汽车通过弯道时的速度大小。
14. 带有等量异种电荷平行板A、B之间有匀强电场，电场强度方向向下。如图所示电场中a、b两点相距5cm，a、b两点之间电势差，ab连线与电场线成60°角。
（1）求匀强电场的电场强度大小；
（2）设b点为零电势点，求电荷量为的正电荷在a点具有的电势能是多少。
15. 如图所示，水平传送带AB长L=5m，传送带与半径R=0.6m的竖直光滑半圆轨道BCD平滑连接，CD段为光滑圆管。小物块以=4m/s的初速度滑上传送带，已知小物块的质量m=1kg，与传送带间的滑动摩擦因数μ=0.1，∠COD=60°，取。
（1）若传送带不转动，求小物块经过B点时受到的支持力大小；
（2）若传送带以v=3m/s的速度顺时针转动，求小物块通过传送带的过程中系统因摩擦产生的热量；
（3）若要求小物块在半圆轨道内运动时始终不脱离轨道，且不从D点飞出，求传送带顺时针转动速度大小的可调范围。
上饶市2023-2024学年度下学期期末教学质量检测
高一物理试卷
时间：75分钟 满分：100分
一、选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分：第8~10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1. 如图所示，摩天轮是游乐园中常见的大型游乐设施之一。乘客乘坐摩天轮绕中心轴在竖直平面内做匀速圆周运动的过程中，下列物理量中不变的是（ ）
A. 速度B. 动能
C. 重力势能D. 机械能
【答案】B
【解析】
【详解】乘客乘坐摩天轮绕中心轴在竖直平面内做匀速圆周运动的过程中，速度大小不变，方向时刻发生变化；乘客的动能保持不变，重力势能随高度的变化而变化，所以机械能也随高度的变化而变化。
故选B。
2. 2024年第二届贵州“村超”精彩继续！火爆出圈的“村超”如今已逐渐成为全国文化交流的平台。某次比赛中，足球的飞行轨迹示意图如图所示，下列说法中正确的是（ ）
A. 足球从1位置到2位置的过程中重力做正功
B. 足球从1位置到3位置过程中空气阻力做正功
C. 足球从1位置到3位置的过程中重力做功为零
D. 足球离开脚后在空中飞行的过程中，运动员对足球做正功
【答案】C
【解析】
详解】AC．根据
可知足球从1位置到2位置的过程中，足球由低处运动到高处，高度差为负值，所以重力做负功，足球从1位置到3位置的过程中，足球的初末位置的高度相同，高度差为零，重力做功为零。故A错误；C正确；
B．足球所受空气阻力始终与其运动方向相反，可知足球从1位置到3位置的过程中空气阻力做负功。故B错误；
D. 足球离开脚后在空中飞行的过程中，运动员对足球没有力的作用，不做功。故D错误。
故选C。
3. 2024年5月3日17时27分，嫦娥六号探测器在我国文昌航天发射场发射，它要飞往月球采样并返回地球，如图所示，探测器先在轨道1上绕月球做匀速圆周运动，一段时间后，来到近月轨道2上绕月球做匀速圆周运动，关于探测器在两轨道上运动，下列说法中正确的是（ ）
A. 探测器在轨道1的线速度小于在轨道2的线速度
B. 探测器在轨道1的角速度大于在轨道2的角速度
C. 探测器在轨道1的加速度大于在轨道2的加速度
D. 探测器在轨道上运行时处于失重状态，不受月球万有引力的作用
【答案】A
【解析】
【详解】ABC．根据
解得
，，
可知探测器在轨道1的线速度、角速度和加速度均小于在轨道2的线速度、角速度和加速度。故A正确；BC错误；
D．探测器在轨道上运行时受到的月球万有引力提供其做匀速圆周运动的向心力，向心加速度指向月球，处于失重状态。故D错误。
故选A。
4. 反天刀是生活在尼罗河的一种鱼类，沿着它身体长度的方向分布着电器官，这些器官能在鱼周围产生电场，如图为反天刀周围的电场线分布示意图，A、B、C为电场中的点，下列说法正确的是（ ）
A. 尾部带正电
B. A点的电场强度方向水平向左
C. A点电场强度小于C点电场强度
D. A点电场强度大于B点电场强度
【答案】D
【解析】
【详解】A．电场线从正电荷出发，终止于负电荷或无穷远，由此可知头部带正电，尾部带负电，故A错误；
B．由图中电场线可知，A点的电场强度方向水平向右，故B错误；
CD．根据电场线的疏密程度可知，A点电场强度大于C点电场强度，A点电场强度大于B点电场强度，故C错误，D正确。
故选D。
5. 我国航天员在太空失重环境中开讲的“天宫课堂”演示了多种有趣的实验，提高了青少年科学探索的兴趣。某同学设计了如下实验：如图所示，细绳一端固定，另一端系一小球，给小球一初速度使其在竖直平面内做圆周运动，不计地面上的空气阻力，关于在“天宫”和在地面做此实验，下列说法正确的是（ ）
A. 在“天宫”中做此实验，小球的速度大小会变化
B. 在地面上做此实验，小球的速度大小不变
C. 在“天宫”中做此实验，绳子拉力大小不变
D. 在地面上做此实验，绳子拉力大小不变
【答案】C
【解析】
【详解】AC．在天宫中由于完全失重，且绳子拉力总是与速度方向垂直，所以小球做匀速圆周运动，绳子拉力提供向心力，则小球的速度大小不变，细绳拉力大小不变，故A错误，C正确；
BD．在地面上，小球受到重力和绳子拉力的作用，小球的速度大小和方向均时刻发生变化，设绳子拉力与竖直方向的夹角为，当小球在下半圆周时，根据牛顿第二定律可得
当小球在上半圆周时，根据牛顿第二定律可得
可知细绳拉力大小不断变化，故BD错误。
故选C。
6. 惊蛰期间，万物复苏，雷电雨水天气增多，降雨可以很好地缓解土地干旱的现象。当云层中有大量的电荷时，云层和大地之间可视为一个巨大的平行板电容器。如图所示，云层带正电，P为云层和大地间某一点，取大地表面为零电势面，下列说法正确的是（ ）
A. P点电场强度方向向上
B. P点电势小于零
C. 若云层升高过程中形状不变，云层和大地间组成的电容器电容不变
D. 若云层升高过程中形状不变，云层和大地间组成的电容器电容减小
【答案】D
【解析】
【详解】AB．由于云层带正电，所以P点电场强度方向向下，取大地表面为零电势面，根据沿电场方向电势降低可知，P点电势大于零，故AB错误；
CD．若云层升高过程中形状不变，则云层与大地间的距离d增大，根据
可知云层和大地间组成的电容器电容减小，故C错误，D正确。
故选D。
7. 新能源汽车以其使用成本低、噪音小、节能环保等优点，越来越受到人们的青睐。测试某新能源汽车在水平路面上由静止开始以恒定加速度启动，5s之后保持额定功率运动，其速度一时间图像如图所示，汽车质量，受到的阻力恒为2000N，g取，下列说法正确的是（ ）
A. 汽车在前5s内的加速度为3m/s2B. 汽车的额定功率为60kW
C. 汽车在5s后加速度逐渐增大D. 汽车的最大速度为20m/s
【答案】B
【解析】
【详解】AC．根据图像的斜率表示加速度，可知汽车在5s后加速度逐渐减小；汽车在前5s内的加速度为
故AC错误；
B．汽车做匀加速直线运动时，根据牛顿第二定律可得
解得牵引力大小为
汽车在5s时达到额定功率，则有
故B正确；
D．当牵引力等于阻力时，汽车速度达到最大，则有
故D错误。
故选B。
8. 如图甲所示AB是某电场中的一条电场线。若将一正电荷从A点处由静止释放，正电荷仅在静电力作用下沿电场线从A到B运动过程中的图像如图乙所示。下列关于A、B两点的电势高低和电场强度大小关系中正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】AD
【解析】
【详解】由图可知，正电荷做加速度增大的加速运动，所受电场力由A指向B，即电场线沿AB方向，有
根据牛顿第二定律
可得
故选AD。
9. 如图所示，某一电梯的缆绳发生断裂后由静止向下坠落，一段时间后电梯接触井底缓冲弹簧，缓冲弹簧被压缩0.3m时电梯速度减小为零，弹簧劲度系数N/m，下落过程中安全钳一直提供给电梯滑动摩擦力。已知弹簧的弹性势能为（其中k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的形变量，弹簧的质量忽略不计），下列说法正确的是（ ）
A. 电梯下降过程中，电梯与弹簧组成的系统机械能减小
B. 电梯下降过程中，电梯与弹簧组成的系统机械能守恒
C. 电梯压缩弹簧过程中，弹簧弹力对电梯做功为
D. 电梯压缩弹簧过程中，弹簧弹力对电梯做功为5400J
【答案】AC
【解析】
【详解】AB．下落过程中安全钳一直提供给电梯滑动摩擦力，摩擦力做负功，电梯与弹簧组成的系统机械能减小，故A正确，B错误；
CD．弹簧的弹性势能增加
J
则弹力对电梯做功为-5400J，故C正确，D错误；
故选AC。
10. 如图所示，质量为m的小物块（可视为质点）套在固定的光滑竖直杆上，一足够长且不可伸长的轻绳一端与小物块相连，另一端跨过光滑的定滑轮与质量为M的重物相连，已知，。与定滑轮等高的A点离定滑轮的水平距离d=4m，定滑轮大小及质量可忽略。现将小物块从B点由静止释放上升到A点的过程中（sin53°=0.8，cs53°=0.6，g取），下列说法正确的是（ ）
A. 重物下降的高度为3m
B. 当小物块在A点时，重物的速度为零
C. 当小物块在A点时，小物块的速度为
D. 当小物块在A点时，小物块的速度为
【答案】BD
【解析】
【详解】A．重物下降的高度为
故A错误；
B．分解小物块速度，可得
当小物块在A点时，为90°，重物的速度为零。故B正确；
CD．小物块由B到A，根据动能定理，可得
解得
故C错误；D正确。
故选BD。
二、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. 某实验小组想验证机械能守恒定律，实验装置如图所示，固定转轴位于四分之一圆弧的圆心位置，质量可忽略的连接杆一端连接在固定转轴上，另一端固定着一个体积较小的摆锤（可视为质点），摆锤与圆弧紧贴但不接触。圆周的最右侧竖直放置一个刻度尺，其零刻线与最低点C处于同一水平面上。将光电门计时器内置于摆锤之中。挡光片可用螺栓固定在四分之一圆弧上的不同位置，并由刻度尺上刻度读出其对应的高度，其中A、B是固定在不同位置的两个挡光片，挡光片宽度为d。取摆锤经过最低点C的重力势能为零，释放摆锤，光电门计时器可以分别测出摆锤经过每个挡光片时的速度v的大小。
（1）摆锤释放后由A运动到最低点C的过程中_______（填选项“A”或“B”）
A. 连接杆的拉力做正功，合外力做负功
B. 连接杆的拉力不做功，合外力做正功
（2）已知挡光片宽度为d，摆锤通过某个挡光片的挡光时间为，则摆锤经过该挡光片时的速度大小为________（用d、表示）；
（3）实验过程中，________（填“需要”或“不需要”）测量摆锤的质量，就能验证机械能守恒定律；
（4）已知A、B两个挡光片与最低点C的高度差分别为、。实验测得摆锤经过A、B时的速度分别为、，重力加速度为g。为了证明摆锤在A、B两点的机械能相等，需要验证的关系式为_______（用本小题给定的符号表示）。
【答案】（1）B （2）
（3）不需要 （4）
【解析】
【小问1详解】
摆锤释放后由A运动到最低点C的过程中，由于连接杆的拉力与小球的速度方向总是垂直，所以连接杆的拉力不做功，而重力对小球做正功，所以合外力做正功。
故选B。
【小问2详解】
已知挡光片宽度为d，摆锤通过某个挡光片的挡光时间为，则摆锤经过该挡光片时的速度大小为
【小问3详解】
由于验证机械能守恒的表达式中，摆锤的质量可以约去，所以不需要测量摆锤的质量，就能验证机械能守恒定律。
【小问4详解】
以最低点C为零势能参考平面，根据机械能守恒可得
可得为了证明摆锤在A、B两点的机械能相等，需要验证的关系式为
12. 小饶同学用如图所示装置探究向心力F大小与质量m、角速度和半径r之间关系表达式。实验时转动手柄，通过皮带带动两个塔轮转动，使得槽内的钢球做匀速圆周运动，钢球对挡板的作用通过连杆使测力筒下降，露出的标尺刻度能表示两钢球所需向心力的大小。已知小球在挡板A、B、C处做匀速圆周运动的半径之比为1：2：1。
（1）本实验所采用的实验探究方法是_______（填选项“A”或“B”）；
A. 等效替代法B. 控制变量法
（2）将两个质量不同的小球放在长槽挡板A和短槽挡板C上，调节变速塔轮半径使两塔轮角速度相同，可探究向心力F的大小与_______（填“质量”或“半径”）的关系；
（3）某次实验中，两个质量相同的小球放在长槽挡板A和短槽挡板C上，探究向心力F的大小与角速度的关系时，若图中标尺上的等分格显示出两个小球所需向心力大小之比为1：4，则与皮带连接的两个变速塔轮的角速度之比为________（填选项“A”或“B”）。
A. 1：2B. 2：1
【答案】（1）B （2）质量
（3）A
【解析】
【小问1详解】
探究向心力与质量m、角速度和半径r的关系，需控制其中一个物理量变化，其他物理量相同，采用了控制变量法。
故选B。
【小问2详解】
根据向心力公式
将两个质量不同的小球放在长槽挡板A和短槽挡板C上，两小球的运动半径相同，调节变速塔轮半径使两塔轮角速度相同，可探究向心力F的大小与质量的关系。
【小问3详解】
根据向心力公式
可知则与皮带连接的两个变速塔轮的角速度之比为
故选A。
13. 如图在铺设沥青的高速公路上，汽车在这种路面上行驶时，轮胎与地面的滑动摩擦因数μ＝0.4，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取。
（1）在高速公路上转弯时对汽车的设计限速是15m/s，假设汽车在这种高速路的水平弯道上拐弯，求弯道的最小半径；
（2）如果弯道的路面设计为倾斜（外高内低），弯道半径为250m，路面倾角为，且，要使汽车通过此弯道时不产生侧向摩擦力，求汽车通过弯道时的速度大小。
【答案】（1）56.25m；（2）
【解析】
【详解】（1）汽车在水平路面上拐弯，可认为汽车做匀速圆周运动，由静摩擦力提供向心力可得
又
联立可得
可知其弯道的最小半径为56.25m。
（2）要使汽车通过此弯道时不产生侧向摩擦力，汽车受到的重力和支持力的合力提供向心力，则有
可得
14. 带有等量异种电荷平行板A、B之间有匀强电场，电场强度方向向下。如图所示电场中a、b两点相距5cm，a、b两点之间电势差，ab连线与电场线成60°角。
（1）求匀强电场的电场强度大小；
（2）设b点为零电势点，求电荷量为的正电荷在a点具有的电势能是多少。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）根据匀强电场中电势差与电场强度的关系
可得
（2）设b点为零电势点，根据
可得
则电荷量为的正电荷在a点具有的电势能为
15. 如图所示，水平传送带AB长L=5m，传送带与半径R=0.6m的竖直光滑半圆轨道BCD平滑连接，CD段为光滑圆管。小物块以=4m/s的初速度滑上传送带，已知小物块的质量m=1kg，与传送带间的滑动摩擦因数μ=0.1，∠COD=60°，取。
（1）若传送带不转动，求小物块经过B点时受到的支持力大小；
（2）若传送带以v=3m/s速度顺时针转动，求小物块通过传送带的过程中系统因摩擦产生的热量；
（3）若要求小物块在半圆轨道内运动时始终不脱离轨道，且不从D点飞出，求传送带顺时针转动速度大小的可调范围。
【答案】（1）20N；（2）0.5J；（3）或
【解析】
【详解】（1）小物块从A至B过程摩擦力做负功，由动能定理
小物块在B点受重力和支持力的合力提供向心力
代入数据解得小物块在B点受到的支持力
（2）小物块先做匀减速直线运动
解得
小物块减速到与传送带共速，经历时间
之后共速在时间内，小物块的位移
传送带的位移
小物块相对传送带位移
根据摩擦力公式有
产生热量
（3）①刚好沿半圆到达圆心O等高处，根据动能定理
解得
小物块在传送带上减速到之后再与传送带一起匀速运动；
②刚好到达C点不脱轨，临界条件是弹力为0，在C点
B点到C点，根据动能定理
代入数据解得
③刚好到达D点不脱轨，在D点有，从B点到D点，根据动能定理
代入数据解得
所以，为了让小物块能进入光滑圆管CD，且不从D点飞出，经过B点的速度满足
若小物块在传送带上全程加速，则
代入数据解得
传送带速度大于小物块速度时，小物块在传送带上是先加速后匀速传送带速度不超过，综上所述，传送带顺时针方向转动的速度v应满足的条件是
或