2023-2024学年广东省江门市棠下中学高一（下）期中物理试卷

这是一份2023-2024学年广东省江门市棠下中学高一（下）期中物理试卷，共19页。试卷主要包含了单项选择题，多选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1．（3分）小车在水平地面上沿轨道从左向右运动，动能一直增加。如果用带箭头的线段表示小车在轨道上相应位置处所受合力，下列四幅图可能正确的是（ ）
A．B．
C．D．
2．（3分）如图所示，火星和地球在不同椭圆轨道围绕太阳运行，由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．火星绕太阳运行一周的时间大于一年
D．在相同时间内，火星与太阳连线扫过的面积等于地球与太阳连线扫过的面积
3．（3分）关于万有引力定律的建立，下列说法中正确的是（ ）
A．牛顿将天体间引力作用的规律推广到自然界中的任意两个物体间
B．引力常量G的大小是牛顿通过理论计算得出的
C．引力常量G与中心天体质量有关，在不同的星球上，G的取值不一样
D．牛顿通过“月—地检验”表明苹果在月球表面受到的引力约为在地球表面的
4．（3分）《西游记》中，一只大龟浮水作舟，驮着唐僧师徒四人和白龙马渡过了通天河。已知大龟在静水中游动的速度大小与河水的流速大小之比为2：1，出发点A到正对岸B点的距离为d，河岸平直。若大家以最短的时间渡河，则大家上岸的地点与B点的距离为（ ）
A．B．C．2dD．4d
5．（3分）如图所示，一个内壁光滑的圆锥筒竖直固定。有两个质量相同的小球甲和乙贴着筒的内壁在水平面内做匀速圆周运动。则（ ）
A．甲球的向心力大于乙球的向心力
B．甲球的线速度小于乙球的的线速度
C．甲球的加速度大小等于乙球的加速度
D．甲球的角速度等于乙球的角速度
6．（3分）一颗人造卫星绕地球做匀速圆周运动，下列说法正确的是（ ）
A．根据公式F＝mω2r可知，它的轨道半径越大向心力越大
B．根据公式F＝mωv可知，它的向心力与轨道半径无关
C．根据公式F＝m可知，它的向心力与轨道半径成反比
D．根据公式F＝G可知，它的向心力与轨道半径的平方成反比
7．（3分）如图所示，轻杆长为L一端固定在水平轴上的O点，另一端连一小球（可视为质点）。轻杆带着小球以O为圆心在竖直平面内做匀速圆周运动，重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）
A．小球要通过最高点，所以速度不可能小于
B．小球经过任意位置时的合力方向一定指向O点
C．小球运动过程中受到杆的作用力一定沿杆方向
D．小球通过最低点时受到重力、杆的拉力和向心力
8．（3分）“静止”在赤道上空的地球同步气象卫星把广阔视野内的气象数据发回地面，为天气预报提供准确、全面和及时的气象资料。“天宫一号”是我国载人航天工程发射的第一个目标飞行器，是我国第一个空间实验室，“天宫一号”绕地运行一周时间约90分钟。以下正确的是（ ）
A．同步卫星的轨道半径小于“天宫一号”的轨道半径
B．同步卫星的运行速度大于“天宫一号”的运行速度
C．空间站中航天员处于飘浮的“零重力”状态，也就是物理学的平衡状态
D．同步卫星运行的加速度小于“天宫一号”运行的加速度
9．（3分）如图所示，质量为m的小环套在固定的光滑竖直杆上，不可伸长的轻绳一端与小环相连，另一端跨过定滑轮与质量为M的物块相连，杆、绳都足够长。现将小环从与定滑轮等高的A点由静止释放，小环向下运动的过程中（ ）
A．小环做匀变速直线运动
B．小环的速度总是大于物块的速度
C．小环的速度实际上是物块运动的一个分速度
D．小环的速度先比物块大，后比物块小
二、多选择题（本大题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题列出的四个选项中，有两个或以上选项正确，全选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分）
（多选）10．（6分）如图所示，从地面上同一位置抛出两小球A、B，分别落在地面上的M、N点，两球运动的最大高度相同．空气阻力不计，则（ ）
A．B的加速度比A的大
B．B的飞行时间比A的长
C．B在最高点的速度比A在最高点的大
D．B在落地时的速度比A在落地时的大
（多选）11．（6分）以下关于宇宙速度的说法中，正确的是（ ）
A．第一宇宙速度就是物体在地球附近绕地球做匀速圆周运动的速度
B．不同的行星的第一宇宙速度是不同的
C．对于沿圆轨道绕地球运动的卫星，运行速度在7.9km/s与11.2km/s之间
D．在地球表面发射一颗绕月卫星，发射速度必须大于第二宇宙速度而小于第三宇宙速度
（多选）12．（6分）质量为M的小球由不可伸长的轻质细线a和b分别系于杆的B点和A点，如图所示当整个装置绕竖直轴OO′匀速转动时，细线a与水平方向夹θ角，细线b呈水平，重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A．细线a的拉力一定等于
B．小球的向心力由细线b的拉力提供
C．若整个装置角速度增大，a的拉力不变，b的拉力增大
D．若整个装置角速度增大，a、b的拉力都增大
三、实验题（共16分）
13．（8分）用如图所示的实验装置探究平抛运动的规律：两个完全相同的弧形轨道分别用于发射小铁球P、Q，弧形轨道的末端M、N切线均保持水平，且竖直对齐，其中N与水平轨道相连。调节电磁铁C、D的高度，使AC＝BD。现将小铁球P、Q分别吸在电磁铁C、D上，然后切断电源，使两小铁球同时滑下。
（1）实验中，与N相连的水平轨道 （选填“需要”或“不需要”）尽量光滑。
（2）实验观察到的现象是 ，若仅增加M、N间的高度重复实验，观察到的现象与前一次实验相对比，主要不同的是 ；实验得出的结论是 。
14．（8分）如图所示是探究向心力的大小的实验装置图，转动手柄1，可使变速塔轮2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动。皮带11分别套在塔轮2和3的轮盘上，可使两个槽内的小球6、7分别做匀速圆周运动。小球做圆周运动的向心力由横臂8的挡板对小球的压力提供，球对挡板的反作用力，通过横臂8的杠杆作用使弹簧测力套筒9下降，从而露出标尺10，标尺10上露出的红白相间的等分格显示出两个球所受向心力的比值。
（1）该实验应用了 （选填“理想实验法”或“控制变量法”或“等效替代法”）来探究向心力大小。
（2）当皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上时，是为了探究向心力大小和 （选填“角速度”、“线速度”或“半径”）的关系。
（3）某次实验，若使手柄1的转速加倍，则发现左、右标尺上露出的红白相间的等分格数之比 （选填“不变”、“加倍”或“变为4倍”），左标尺上露出的红白相间的等分格数 （选填“不变”、“加倍”或“变为4倍”）。
四、计算题（共3小题，共39分。解答应写出必要的文字说明，方程式重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
15．（12分）如图所示，以初速度v0＝12m/s做平抛运动的物体，经过P点时速度方向与水平方向成夹角37°，经过Q点时速度方向与水平方向成夹角53°，g取10m/s2，sin37°＝0.6，cs37°＝0.8。求：
（1）物体经过P点时的速度大小v1；
（2）P、Q两点的水平距离x和竖直距离h。
16．（12分）如图所示，两个可视为质点的物块A和B放在水平圆盘上，两者用长为L的细线连接，A放在距离转轴L处，由于物块B材料特殊，可认为B与转盘间无摩擦。现整个装置绕通过转盘中心的转轴O1O2匀速转动，转速为n＝30r/min，若已知Lm，A、B物块质量分别mA＝2kg，mB＝0.5kg。
（1）求细线的拉力大小FT及A受到圆盘的摩擦力大小f；
（2）若圆盘的半径r＝3L，为了抵消圆盘转动的偏心作用，需要在圆盘的边缘再放一小物块，小物块应该放在什么位置？小物块的质量m应为多大？
17．（15分）宇航员成功登陆X星球后，感觉到其表面的重力大小和地球表面明显不同。宇航员用物理实验测定其表面的重力加速度为g0。返航时宇航员将X星球的“土壤”带回了地球，以便进行科学研究。已知X星球的半径为R0，引力常量为G，X星球视为质量均匀的球体，忽略其他天体的引力作用。
（1）求X星球“土壤”的密度；
（2）考虑到X星球也存在自转，且g0是其“极地”处测定的，“赤道”处重力加速度比g小2%，求X星球的自转周期；
（3）在（2）的情况下，若成功发射一颗绕X星球运行的同步卫星，则该同步卫星离X星球表面的高度是多少？（结果可以用根号表示）
2023-2024学年广东省江门市棠下中学高一（下）期中物理试卷
参考答案与试题解析
一．选择题（共9小题）
二．多选题（共3小题）
一、单项选择题（本大题共9小题，每小题3分，共27分。在每小题列出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。）
1．（3分）小车在水平地面上沿轨道从左向右运动，动能一直增加。如果用带箭头的线段表示小车在轨道上相应位置处所受合力，下列四幅图可能正确的是（ ）
A．B．
C．D．
【分析】曲线运动速度方向沿运动轨迹的切线方向，合力方向指向运动轨迹的凹侧；小车动能增加，则小车所受合力方向与运动方向夹角为锐角，据此分析即可。
【解答】解：根据曲线运动的特点可知，曲线运动速度方向沿运动轨迹的切线方向，合力方向指向运动轨迹的凹侧。小车做曲线运动，且动能一直增加，则小车所受合力方向与运动方向夹角为锐角，故ABC错误，D正确。
故选：D。
【点评】本题考查曲线运动，解题关键是知道曲线运动受力方向特点和速度方向特点。
2．（3分）如图所示，火星和地球在不同椭圆轨道围绕太阳运行，由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．火星绕太阳运行一周的时间大于一年
D．在相同时间内，火星与太阳连线扫过的面积等于地球与太阳连线扫过的面积
【分析】熟悉开普勒定律的内容，对内容有简单的分析和理解即可。
【解答】解：A、根据开普勒第二定律，行星在椭圆轨道上运动时，行星与太阳连线在相等时间内扫过的面积相等。所以火星绕太阳运行过程中，到太阳的距离不断变化，其速率是变化的，故A错误；
B、地球靠近太阳的过程中，根据开普勒第二定律，其运行速率增大，故B错误；
C、根据开普勒第三定律，k（其中a为椭圆轨道的半长轴，T为行星绕太阳公转的周期），火星轨道的半长轴大于地球轨道的半长轴，所以火星绕太阳运行一周的时间大于地球绕太阳运行一周的时间，即大于一年，故C正确；
D、开普勒第二定律是对同一颗行星而言，在相同时间内，该行星与太阳连线扫过的面积相等。火星和地球是不同的行星，它们与太阳连线扫过的面积不相等，故D错误。
故选：C。
【点评】熟悉开普勒定律，对其中的内容有一定的理解，同时注意易错点。
3．（3分）关于万有引力定律的建立，下列说法中正确的是（ ）
A．牛顿将天体间引力作用的规律推广到自然界中的任意两个物体间
B．引力常量G的大小是牛顿通过理论计算得出的
C．引力常量G与中心天体质量有关，在不同的星球上，G的取值不一样
D．牛顿通过“月—地检验”表明苹果在月球表面受到的引力约为在地球表面的
【分析】牛顿将天体间引力作用的规律推广到自然界中的任意两个物体间；引力常量G的大小是卡文迪许通过扭秤实验测量出来的；引力常量G是一个普适常量；牛顿通过“月—地检验”表明苹果在月球表面受到的引力约为在地球表面的。
【解答】解：A、牛顿将天体间引力作用的规律推广到自然界中的任意两个物体间，从而得出了万有引力定律，故A正确；
B、引力常量G的大小是卡文迪许通过扭秤实验测量出来的，而不是牛顿通过理论计算得出的，故B错误；
C、引力常量G是一个普适常量，与中心天体质量无关，在不同的星球上，G的取值是一样的，故C错误；
D、牛顿通过“月—地检验”表明苹果在月球表面受到的引力约为在地球表面的，故D错误。
故选：A。
【点评】该题要掌握好物理学的基本发展历史，知道各个人对物理学的贡献，其中引力常量是卡文迪许测得的这点要牢记。
4．（3分）《西游记》中，一只大龟浮水作舟，驮着唐僧师徒四人和白龙马渡过了通天河。已知大龟在静水中游动的速度大小与河水的流速大小之比为2：1，出发点A到正对岸B点的距离为d，河岸平直。若大家以最短的时间渡河，则大家上岸的地点与B点的距离为（ ）
A．B．C．2dD．4d
【分析】当船头正对N点航行时，船渡河时间最短，根据河宽和船在静水中的速度，求解最短渡河时间；根据速度的合成法则，分析船到达对岸的位置。
【解答】解：要使渡河时间最短，大龟游动的速度应垂直河岸，渡河时间，
大家上岸的地点与B点的距离x＝v2t，
又v1：v2＝2：1，
解得，故B正确，ACD错误．
故选：B。
【点评】解答时需要特别注意：船渡河的速度是船在静水中速度和河水流速两个分速度的矢量和。
5．（3分）如图所示，一个内壁光滑的圆锥筒竖直固定。有两个质量相同的小球甲和乙贴着筒的内壁在水平面内做匀速圆周运动。则（ ）
A．甲球的向心力大于乙球的向心力
B．甲球的线速度小于乙球的的线速度
C．甲球的加速度大小等于乙球的加速度
D．甲球的角速度等于乙球的角速度
【分析】对小球受力分析，受重力和支持力，合力提供向心力，根据牛顿第二定律列式求解即可。
【解答】解：以任一小球为研究对象，对小球受力分析，小球受力如图所示：
重力与支持力的合力充当向心力，有F，
因为两球质量相同，所以两球做圆周运动的向心力相同，故A错误；
B.由牛顿第二定律可得
得
因为甲球的运动半径大于乙球的运动半径，所以甲球的线速度大于乙球的线速度，故B错误；
C.由牛顿第二定律可得ma
得小球的向心加速度为a
可知两球的向心加速度大小相等，故C正确；
D.由牛顿第二定律可得ω2r
得
因为甲球的运动半径大于乙球的运动半径，所以甲球的角速度小于乙球的角速度，故D错误。
故选：C。
【点评】本题关键是对小球受力分析，然后根据牛顿第二定律和向心力公式列式求解分析。
6．（3分）一颗人造卫星绕地球做匀速圆周运动，下列说法正确的是（ ）
A．根据公式F＝mω2r可知，它的轨道半径越大向心力越大
B．根据公式F＝mωv可知，它的向心力与轨道半径无关
C．根据公式F＝m可知，它的向心力与轨道半径成反比
D．根据公式F＝G可知，它的向心力与轨道半径的平方成反比
【分析】人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供圆周运动向心力，由此分析向心力与半径的大小关系。
【解答】解：向心力是效果力，由F万提供，故由

可知，
F向＝ma
a与r2成反比
另外

公式中，ω、v随r变而变，且F向是效果力，故ABC错误，D正确。
故选：D。
【点评】本题关键是讨论卫星圆周运动中向心力的大小问题，注意根据向心力表达式讨论向心力与半径大小关系时要注意控制变量才能得出相关结论。
7．（3分）如图所示，轻杆长为L一端固定在水平轴上的O点，另一端连一小球（可视为质点）。轻杆带着小球以O为圆心在竖直平面内做匀速圆周运动，重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）
A．小球要通过最高点，所以速度不可能小于
B．小球经过任意位置时的合力方向一定指向O点
C．小球运动过程中受到杆的作用力一定沿杆方向
D．小球通过最低点时受到重力、杆的拉力和向心力
【分析】根据竖直面内匀速圆周运动杆模型特点，结合小球的受力分析进行分析解答。
【解答】解：A.根据竖直面内匀速圆周运动杆模型特点可知，小球要通过最高点速度可以小于，故A错误；
B.因为小球做匀速圆周运动，所以合力方向一定指向圆心O点，故B正确；
C.小球做匀速圆周运动，则杆对小球的作用力和重力的合力一定指向圆心，故杆对小球的作用力不一定沿着杆的方向，故C错误；
D.小球通过最低点时受到重力和杆的拉力，两个力的合力提供向心力，故D错误。
故选：B。
【点评】考查竖直面内匀速圆周运动杆模型特点，和小球的受力分析，会根据题意进行准确分析解答。
8．（3分）“静止”在赤道上空的地球同步气象卫星把广阔视野内的气象数据发回地面，为天气预报提供准确、全面和及时的气象资料。“天宫一号”是我国载人航天工程发射的第一个目标飞行器，是我国第一个空间实验室，“天宫一号”绕地运行一周时间约90分钟。以下正确的是（ ）
A．同步卫星的轨道半径小于“天宫一号”的轨道半径
B．同步卫星的运行速度大于“天宫一号”的运行速度
C．空间站中航天员处于飘浮的“零重力”状态，也就是物理学的平衡状态
D．同步卫星运行的加速度小于“天宫一号”运行的加速度
【分析】根据万有引力提供向心力列式，得到周期、线速度、加速度的表达式，由此式知周期越大，轨道半径肯定越大，半径越大，速度越小，加速度越小，根据周期大大小，判断轨道半径，根据轨道半径的大小判断线速度和向心加速度的大小。天宫一号及里面的人和物都处于失重状态．
【解答】解：ABD、根据万有引力提供向心力Gmr
得T＝2π
由此可知，周期越大，轨道半径肯定越大，同步卫星的周期是24h，远大于天宫一号的周期90分钟，故“天宫一号”离地面的高度比地球同步卫星离地面的高度小
根据万有引力提供向心力Gmma
得v，a
由此可知，轨道半径越大，速度和加速度越小，同步卫星的轨道半径远大于天宫一号的轨道半径，所以“天宫一号”的线速度和加速度比地球同步卫星的大，故AB错误，D正确；
C、空间站中里面的人和物都处于失重状态，受力不平衡，合力不为零，故C错误。
故选：D。
【点评】本题主要要掌握万有引力提供向心力，灵活选择向心力公式的形式。
9．（3分）如图所示，质量为m的小环套在固定的光滑竖直杆上，不可伸长的轻绳一端与小环相连，另一端跨过定滑轮与质量为M的物块相连，杆、绳都足够长。现将小环从与定滑轮等高的A点由静止释放，小环向下运动的过程中（ ）
A．小环做匀变速直线运动
B．小环的速度总是大于物块的速度
C．小环的速度实际上是物块运动的一个分速度
D．小环的速度先比物块大，后比物块小
【分析】根据受力分析小环的运动情况，根据运动的分解分析BCD。
【解答】解：小环运动过程中速度先增大，后减小，不是匀变速直线运动，设绳子与竖直方向的夹角为θ，将小环的速度沿绳和垂直绳方向分解，沿绳方向的速度即为物块的速度即为vM＝vmcsθ
则小环的速度总是大于物块的速度，故B正确，ACD错误；
故选：B。
【点评】本题考查运动的分解，解题关键注意将小环的速度沿绳和垂直绳方向分解。
二、多选择题（本大题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题列出的四个选项中，有两个或以上选项正确，全选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分）
（多选）10．（6分）如图所示，从地面上同一位置抛出两小球A、B，分别落在地面上的M、N点，两球运动的最大高度相同．空气阻力不计，则（ ）
A．B的加速度比A的大
B．B的飞行时间比A的长
C．B在最高点的速度比A在最高点的大
D．B在落地时的速度比A在落地时的大
【分析】由题知，两球均做斜抛运动，运用运动的分解法可知：水平方向做匀速直线运动，竖直方向做竖直上抛运动，两球的加速度相同，由竖直高度相同，由运动学公式分析竖直方向的初速度关系，即可知道水平初速度的关系．两球在最高点的速度等于水平初速度．由速度合成分析初速度的关系，即可由机械能守恒知道落地速度的大小关系．
【解答】解：A、不计空气阻力，两球的加速度都为重力加速度g。故A错误。
B、两球都做斜抛运动，竖直方向的分运动是竖直上抛运动，根据运动的对称性可知，两球上升和下落的时间相等，而下落过程，由t知下落时间相等，则两球运动的时间相等。故B错误。
C、h＝vyt，最大高度h、t相同，则知，竖直方向的初速度大小相等，由于A球的初速度与水平方向的夹角大于B球的竖直方向的初速度，由vy＝v0sinα（α是初速度与水平方向的夹角）得知，A球的初速度小于B球的初速度，两球水平方向的分初速度为v0csα＝vyctα，由于B球的初速度与水平方向的夹角小，所以B球水平分初速度较大，而两球水平方向都做匀速直线运动，故B在最高点的速度比A在最高点的大。故C正确。
D、根据速度的合成可知，B的初速度大于A球的初速度，运动过程中两球的机械能都守恒，则知B在落地时的速度比A在落地时的大。故D正确。
故选：CD。
【点评】本题考查运用运动的合成与分解的方法处理斜抛运动的能力，对于竖直上抛的分速度，可根据运动学公式和对称性进行研究．
（多选）11．（6分）以下关于宇宙速度的说法中，正确的是（ ）
A．第一宇宙速度就是物体在地球附近绕地球做匀速圆周运动的速度
B．不同的行星的第一宇宙速度是不同的
C．对于沿圆轨道绕地球运动的卫星，运行速度在7.9km/s与11.2km/s之间
D．在地球表面发射一颗绕月卫星，发射速度必须大于第二宇宙速度而小于第三宇宙速度
【分析】根据第一、第二和第三宇宙速度的大小和物理意义即可求解。
【解答】解：A、第一宇宙速度是物体在地球附近绕地球做匀速圆周运动的速度，也叫环绕速度，其大小为7.9km/s，故A正确；
B、根据第一宇宙速度公式v（其中G为引力常量，M为行星质量，R为行星半径），不同行星的质量和半径不同，所以第一宇宙速度不同，故B正确；
C、对于沿圆轨道绕地球运动的卫星，运行速度小于等于第一宇宙速度7.9km/s。当卫星做椭圆轨道运动时，其速度大小在一定范围内变化，但平均速度小于7.9km/s，故C错误；
D、在地球表面发射一颗绕月卫星，发射速度大于第一宇宙速度7.9km/s即可。因为绕月卫星仍在地球引力范围内，不需要脱离地球引力束缚，所以发射速度小于第二宇宙速度11.2km/s，故D错误。
故选：AB。
【点评】本题主要考查第一、第二和第三宇宙速度的大小和物理意义，难度不大。
（多选）12．（6分）质量为M的小球由不可伸长的轻质细线a和b分别系于杆的B点和A点，如图所示当整个装置绕竖直轴OO′匀速转动时，细线a与水平方向夹θ角，细线b呈水平，重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A．细线a的拉力一定等于
B．小球的向心力由细线b的拉力提供
C．若整个装置角速度增大，a的拉力不变，b的拉力增大
D．若整个装置角速度增大，a、b的拉力都增大
【分析】小球在水平面内做匀速圆周运动，在竖直方向上的合力为零，水平方向合力提供向心力，结合牛顿第二定律分析判断。
【解答】解：A、在竖直方向上，根据平衡条件可知
Fasinθ＝Mg
解得

故A正确；
B、小球的向心力由细线b的拉力和细线a拉力水平方向的分力的合力提供，故B错误；
CD、由A选项可知，细线a的拉力大小不变，增大角速度，根据可知，所需向心力增大，则b绳张力越来越大，故C正确，D错误。
故选：AC。
【点评】解决本题的关键知道小球做圆周运动向心力的来源分析，知道小球竖直方向合力为零，这是解决本题的关键。
三、实验题（共16分）
13．（8分）用如图所示的实验装置探究平抛运动的规律：两个完全相同的弧形轨道分别用于发射小铁球P、Q，弧形轨道的末端M、N切线均保持水平，且竖直对齐，其中N与水平轨道相连。调节电磁铁C、D的高度，使AC＝BD。现将小铁球P、Q分别吸在电磁铁C、D上，然后切断电源，使两小铁球同时滑下。
（1）实验中，与N相连的水平轨道 需要 （选填“需要”或“不需要”）尽量光滑。
（2）实验观察到的现象是 P球击中Q球 ，若仅增加M、N间的高度重复实验，观察到的现象与前一次实验相对比，主要不同的是 碰撞所需的时间 ；实验得出的结论是 平抛运动在水平方向做匀速直线运动 。
【分析】根据实验原理结合小球在水平方向的运动特点分析出运动类型。
【解答】解：（1）实验要验证平抛运动水平方向是否为匀速直线运动，所以水平板需要确保光滑，确保Q为匀速直线运动才能对比。
（2）可观察到的现象应是P球击中Q球，若仅增加M、N间的高度重复实验，观察到的现象与前一次实验相对比，主要不同的是碰撞所需的时间，这说明两球在水平方向的运动完全相同，说明平抛运动在水平方向做匀速直线运动。
故答案为：（1）需要；（2）P球击中Q球；碰撞所需的时间；平抛运动在水平方向做匀速直线运动
【点评】本题主要考查了平抛运动的相关应用，根据实验原理掌握正确的实验操作，理解平抛运动的物体在不同方向的运动特点。
14．（8分）如图所示是探究向心力的大小的实验装置图，转动手柄1，可使变速塔轮2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动。皮带11分别套在塔轮2和3的轮盘上，可使两个槽内的小球6、7分别做匀速圆周运动。小球做圆周运动的向心力由横臂8的挡板对小球的压力提供，球对挡板的反作用力，通过横臂8的杠杆作用使弹簧测力套筒9下降，从而露出标尺10，标尺10上露出的红白相间的等分格显示出两个球所受向心力的比值。
（1）该实验应用了 控制变量法 （选填“理想实验法”或“控制变量法”或“等效替代法”）来探究向心力大小。
（2）当皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上时，是为了探究向心力大小和 角速度 （选填“角速度”、“线速度”或“半径”）的关系。
（3）某次实验，若使手柄1的转速加倍，则发现左、右标尺上露出的红白相间的等分格数之比 不变 （选填“不变”、“加倍”或“变为4倍”），左标尺上露出的红白相间的等分格数 变为4倍 （选填“不变”、“加倍”或“变为4倍”）。
【分析】本实验采用控制变量法，当研究向心力大小与角速度关系时，应选用质量相等的小球，运动半径相同的情况下实验；根据实验原理可利用角速度之比，分析向心力变化。
【解答】解：（1）该实验应用了控制变量法来探究向心力大小；
（2）当传动皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上时，塔轮边缘处的线速度相等，根据v＝rω可知，角速度不同，则探究向心力大小和角速度的关系；
（3）根据F＝mω2r
若使手柄1的转速加倍，则左、右标尺上露出的红白相间的等分格数之比不变，左标尺上露出的红白相间的等分格数变为4倍。
故答案为：（1）控制变量法；（2）角速度； （3）不变；变为4倍
【点评】本题考查探究向心力大小F与质量m、角速度ω和半径r之间关系的实验，解题关键在于熟练掌握实验原理，即F＝mω2r的应用，根据实验操作求解即可。
四、计算题（共3小题，共39分。解答应写出必要的文字说明，方程式重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
15．（12分）如图所示，以初速度v0＝12m/s做平抛运动的物体，经过P点时速度方向与水平方向成夹角37°，经过Q点时速度方向与水平方向成夹角53°，g取10m/s2，sin37°＝0.6，cs37°＝0.8。求：
（1）物体经过P点时的速度大小v1；
（2）P、Q两点的水平距离x和竖直距离h。
【分析】（1）由平抛运动的水平分速度与合速度的关系，可计算物体经过P点时的速度大小；
（2）由平抛运动的水平分速度与合速度的关系，可计算物体经过P、Q点时的竖直分速度大小；根据竖直方向的匀变速直线运动特点，可计算物体经过P、Q两点间的时间，结合水平、竖直方向的运动学特点，即可计算水平、竖直距离。
【解答】解：（1）由平抛运动的水平分速度与合速度的关系，可知物体经过P点时的速度大小与水平速度满足：v1cs37°＝v0，解得：v1＝15m/s；
（2）由平抛运动的水平分速度与合速度的关系，可知物体经过P、Q点时的竖直分速度大小分别满足：vPy＝v0tan37°，vQy＝v0tan53°；
根据竖直方向的匀变速直线运动特点，可知物体经过P、Q两点间的时间满足：vQy＝vPy+gt，
根据水平、竖直方向的运动学特点，可知水平距离为：x＝v0t，竖直距离满足：，解得：x＝8.4m，h＝8.75m。
答：（1）物体经过P点时的速度大小为15m/s；
（2）P、Q两点的水平距离x为8.4m，竖直距离为8.75m。
【点评】本题考查平抛运动的计算，关键是应用水平方向的分速度相等、水平和竖直方向运动的等时性，分析物体从P到Q的过程。
16．（12分）如图所示，两个可视为质点的物块A和B放在水平圆盘上，两者用长为L的细线连接，A放在距离转轴L处，由于物块B材料特殊，可认为B与转盘间无摩擦。现整个装置绕通过转盘中心的转轴O1O2匀速转动，转速为n＝30r/min，若已知Lm，A、B物块质量分别mA＝2kg，mB＝0.5kg。
（1）求细线的拉力大小FT及A受到圆盘的摩擦力大小f；
（2）若圆盘的半径r＝3L，为了抵消圆盘转动的偏心作用，需要在圆盘的边缘再放一小物块，小物块应该放在什么位置？小物块的质量m应为多大？
【分析】（1）物块做匀速圆周运动，根据受力情况应用牛顿第二定律求解。
（2）根据向心力公式分析求解。
【解答】解：（1）转盘的转速n＝30r/min＝0.5r/s
物体做圆周运动的角速度ω＝2πn
对B，由牛顿第二定律得FT＝mBω2×2L
对A，由牛顿第二定律得f﹣FT＝mAω2L
代入数据解得：FT＝3N，f＝9N
（2）应在过A点半径的A的对面边缘放置物块，
要消除偏心作用，对物块，由牛顿第二定律得f＝mω2r
代入数据解得m＝1kg
答：（1）细线的拉力大小F是3N，A受到圆盘的摩擦力大小为9N；
（2）小物块应该放在过A直径的对面边缘处，小物块的质量m应为1kg。
【点评】分析清楚物块的受力情况与运动过程，应用向心力公式与牛顿第二定律即可解题。
17．（15分）宇航员成功登陆X星球后，感觉到其表面的重力大小和地球表面明显不同。宇航员用物理实验测定其表面的重力加速度为g0。返航时宇航员将X星球的“土壤”带回了地球，以便进行科学研究。已知X星球的半径为R0，引力常量为G，X星球视为质量均匀的球体，忽略其他天体的引力作用。
（1）求X星球“土壤”的密度；
（2）考虑到X星球也存在自转，且g0是其“极地”处测定的，“赤道”处重力加速度比g小2%，求X星球的自转周期；
（3）在（2）的情况下，若成功发射一颗绕X星球运行的同步卫星，则该同步卫星离X星球表面的高度是多少？（结果可以用根号表示）
【分析】（1）由和M＝ρV，求解X星球“土壤”的密度；
（2）在X星球“极地”万有引力提供重力；在X星球“赤道”处，物体随星球自转做圆周运动，万有引力提供向心力和重力，列式求解X星球的自转周期；
（3）同步卫星的周期与X星球的自转周期相同，根据万有引力提供向心力列式求解该同步卫星离X星球表面的高度。
【解答】解：（1）X星球表面由可得，又因为M＝ρV，，联立可得，
解得X星球“土壤”的密度为；
（2）“极地”处，，在“赤道”处，，其中g＝98%g0，联立可得：；
（3）同步卫星运转周期与X星球的自转周期相同，由可得，同步卫星离X星球表面的高度为。
答：（1）X星球“土壤”的密度为；
（2）X星球的自转周期；
（3）该同步卫星离X星球表面的高度为。
【点评】本题主要考查万有引力的简单应用，理解万有引力提供向心力是解题关键。
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8
9
答案
D
C
A
B
C
D
B
D
B
题号
10
11
12
答案
CD
AB
AC