2022-2023学年广东省深圳市龙城中学、深圳二高联考高一（下）期中物理试卷

这是一份2022-2023学年广东省深圳市龙城中学、深圳二高联考高一（下）期中物理试卷，共26页。试卷主要包含了单选题，多项选择题等内容，欢迎下载使用。

1．（3分）下列说法正确的是
A．一个力做功越多，功率越大
B．曲线运动的合外力和速度方向不可能在同一直线上
C．做离心运动的物体是因为受到了离心力作用
D．万有引力常量是由牛顿测量得到的
2．（3分）在物理学的发展过程中，科学家们运用了许多研究方法。下列四幅图中，没有用到极限思想的是
A．探究曲线运动的速度方向
B．位移等于图线下面的面积
C．探究向心力大小的表达式
D．研究物体沿曲面运动时重力做功
3．（3分）2021年10月16日神舟十三号飞船顺利将3名航天员送入太空，并与天和核心舱对接。已知核心舱绕地球运行近似为匀速圆周运动，离地面距离约为，地球半径约为，地球表面的重力加速度取为未知量），下列说法正确的是
A．核心舱的向心加速度小于
B．核心舱运行速度大于
C．由题干条件可以求出地球的质量
D．考虑到稀薄大气的阻力，无动力补充，核心舱的速度会越来越小
4．（3分）如图所示为教室里可以沿水平方向滑动的黑板，一位老师用粉笔在其中某块可移动的黑板上画直线。若粉笔相对于地面从静止开始向下先做匀加速直线滑动后做匀减速直线滑动，同时黑板以某一速度水平向左匀速滑动，则粉笔在黑板上所画出的轨迹，可能为下列图中的
A．B．
C．D．
5．（3分）图甲为游乐场中一种叫“魔盘”的娱乐设施，游客坐在转动的魔盘上，当魔盘转速增大到一定值时，游客就会滑向盘边缘，其装置可以简化为图乙。若魔盘转速缓慢增大，则游客在滑动之前
A．游客受到魔盘的摩擦力缓慢增大
B．游客受到魔盘的摩擦力缓慢减小
C．游客受到魔盘的支持力缓慢增大
D．游客受到魔盘的支持力不变
6．（3分）农民在水田里把多棵秧苗同时斜向上抛出，秧苗的初速度大小相等，方向不同，表示抛出速度方向与水平地面的夹角。不计空气阻力，关于秧苗的运动，正确的说法是
A．越大，秧苗被抛得越远
B．不同，抛秧的远近一定不同
C．越大，秧苗在空中的时间越长
D．越大，秧苗落到地面的速度越大
二、多项选择题：本题共3小题。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。
7．（3分）2021年9月17日，“神舟十二号”返回舱在东风着陆场安全降落。返回舱从工作轨道Ⅰ返回地面的运动轨迹如图，椭圆轨道Ⅱ与圆轨道Ⅰ、Ⅲ分别相切于、两点，返回舱从轨道Ⅲ上适当位置减速后进入大气层，最后在东风着陆场着陆。下列说法正确的是
A．返回舱在Ⅰ轨道上需要向运动方向的反方向喷气进入Ⅱ轨道
B．返回舱在Ⅱ轨道上运动的周期小于返回舱在Ⅲ轨道上运动的周期
C．返回舱在Ⅲ轨道上点的速度的大小大于Ⅱ轨道上点速度的大小
D．返回舱在Ⅰ轨道上经过点时的加速度等于在Ⅱ轨道上经过点时的加速度
8．（3分）如图所示，生产车间使用传送带运送货物，传送带运行速度为。从点无初速度释放的货物先加速后匀速运动，最后到点。此过程中
A．匀加速运动阶段传送带对货物做功为
B．匀加速运动阶段合外力对货物做功为
C．匀速运动阶段摩擦力对货物不做功
D．匀速运动阶段摩擦力对货物做负功
9．（3分）“峡谷秋千”是国内某景区新引进的刺激游乐项目。对外正式开放该项目前，必须通过相关部门安全测试。某次调试该秋千安全性能实验时，工作人员将质量为的“假人”从最高点由静止释放，测得“假人”摆到最低处的速度为。已知该秋千由两根长度均为的绳子拉着（绳子质量不计），最高点与秋千最低点高度差为。关于这次测试，下列说法正确的是
A．在经过最低点时，单根绳子的拉力为
B．在经过最低点时，“假人”的向心力为
C．秋千从释放点到最低点的过程中，重力的功率不断变大
D．从静止到最低点过程中“假人”克服空气阻力做功
三.实验题：本大题有2小题。
10．用甲图实验装置，进行“探究平抛运动特点”的实验。实验过程中，用铁锤打击弹片，使球水平抛出，同时球自由落下，并用频闪照相记录小球的运动情况，如图乙所示
（1）下列判断正确的是 ；
．实验中必须保证两球的质量相等
．球在竖直方向的分运动为自由落体运动
．球在水平方向的分运动为匀速直线运动
．若增大打击弹片力度，球在空中运动时间将延长
（2）已知拍照时频闪周期是，图乙中每个小方格的边长为。通过计算得出小球抛出时的速度大小 ，当地的重力加速度 （均保留到小数点后两位数字）。
11．图甲是研究向心力的一种实验装置，转轴和挡光片固定在底座上，悬臂能绕转轴转动。悬臂上的小物块通过轻杆与力传感器相连，以测量小物块转动时向心力的大小。拨动悬臂使之做圆周运动，安装在悬臂末端的光电门每次通过挡光片时，仪器会记录挡光片的遮光时间，同时力传感器记录物块此刻受到轻杆拉力（向心力）的大小。
（1）已知做圆周运动物体受到的向心力大小与物体质量、角速度和圆周运动的半径均有关系，为了研究向心力大小与角速度大小的关系，需要保持 不变；
（2）已知挡光片到转轴的距离为、挡光片宽度为△、某次实验测得挡光片的遮光时间为△，则此时小物块圆周运动的角速度 ；要研究物体圆周运动向心力与线速度的关系， （填“需要”或“不需要” 保持物体圆周运动的线速度不变；
（3）使转臂能在水平面上转动，测量不同角速度下拉力的大小，从采样数据中选取了几组数据并记录在表格中。请把表格中的数据4和5描在图丙上，并绘出的图象 。
（4）下面利用该装置研究竖直方向圆周运动的向心力。如图乙所示，竖直放置转动盘，调节转动轴，使转轴能够在竖直平面上转动。把物块置于最低点时调零，转动物块，记录并绘制出作用力随时间变化的图像，如图丁所示，则：点表示物体在圆周运动的 （填“最高点”或“最低点” ，选取的物块质量约为 （保留1位有效数字），在点物体圆周运动的向心加速度约为重力加速度的 倍。（结果取整数，取
四.解答题：本大题共有3小题。
12．首钢滑雪大跳台（如图甲所示）又称“雪飞天”，是北京2022年冬奥会自由式滑雪和单板滑雪比赛场地，谷爱凌和苏翊鸣在此圆梦冠军。为研究滑雪运动员的运动情况，建立如图乙所示的模型。跳台滑雪运动员从滑道上的点由静止滑下，从跳台点沿水平方向飞出。已知点是斜坡的起点，点与点在竖直方向的距离为，斜坡的倾角为，运动员的质量为。重力加速度为。不计一切摩擦和空气阻力。求：
（1）运动员经过跳台时的速度大小；
（2）从离开点到落在斜坡上，运动员在空中运动的时间。
13．如图所示为风靡小朋友界的风火轮赛车竞速轨道的部分示意图。一质量为的赛车（视为质点）从处出发，以速率驶过半径的凸形桥的顶端，经段直线加速后从点进入半径为的竖直圆轨道，并以某速度驶过圆轨的最高点，此时赛车对轨道的作用力恰好为零。重力加速度取10 ，试计算：
（1）赛车在点受到轨道支持力的大小；
（2）若赛车以的速率经过点，求轨道受到来自赛车的弹力；
（3）已知赛车经直线加速后从点进入竖直轨道的速度为，求赛车从点到点的过程中克服阻力做的功。
14．严重的雾霾天气，对国计民生已造成了严重的影响，汽车尾气是形成雾霾的重要污染源，“铁腕治污”已成为国家的工作重点。如图，已知某一燃油公交车车重，额定功率为，初速度为零，以加速度做匀加速直线运动，车受的阻力为车重的0.05倍，取，求：
（1）该车车速的最大值；
（2）车做匀加速直线运动能维持多长时间？
（3）已知燃油公交车每做功排放气态污染物，公交车启动到达到最大速度走过的位移，求启动到达到最大速度过程中该公交车排放气态污染物的质量。
2022-2023学年广东省深圳市龙城中学、深圳二高联考高一（下）期中物理试卷
参考答案与试题解析
一、单选题：本大题6小题。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1．（3分）下列说法正确的是
A．一个力做功越多，功率越大
B．曲线运动的合外力和速度方向不可能在同一直线上
C．做离心运动的物体是因为受到了离心力作用
D．万有引力常量是由牛顿测量得到的
【答案】
【分析】功率由功的大小与时间的比值决定；
向心力是一种效果力，受力分析的时候不能涉及；
根据曲线运动的条件结合题目分析；
值的测量者是卡文迪许。
【解答】解：．功率，功率除了与做功多少有关，还与做功时间有关，力做功越多，功率不一定越大，故错误；
．曲线运动的合外力和速度不可能在同一直线上，否则物体将做直线运动，故正确；
．做离心运动的物体是因为所受合外力不足以提供物体做圆周运动需向心力，使得物体运动的半径增大，并不是受到了离心力的作用，故错误；
．万有引力常量是由卡文迪许通过扭秤实验得到的，故错误。
故选：。
【点评】本题主要考查了常见的物理学知识，平时学习中注意积累即可，难度不大。
2．（3分）在物理学的发展过程中，科学家们运用了许多研究方法。下列四幅图中，没有用到极限思想的是
A．探究曲线运动的速度方向
B．位移等于图线下面的面积
C．探究向心力大小的表达式
D．研究物体沿曲面运动时重力做功
【答案】
【分析】明确物理研究方法的内容，知道常见的研究方法的应用。
【解答】解：点逐渐向点靠近时，观察割线的变化，就是曲线在点的切线方向，运用了极限思想，故错误；
这里位移公式的推导主要采用了无限分割与逼近的思想，即采用了极限思想，故错误；
探究向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系时运用了控制变量法，故正确；
研究物体沿曲线运动时，采用极限思想将曲线变成小的直线运动进行分析，故错误。
故选：。
【点评】本题考查极限思想的应用，要知道常见的物理思想的性质和应用，如理想模型法、放大法、极限法等。
3．（3分）2021年10月16日神舟十三号飞船顺利将3名航天员送入太空，并与天和核心舱对接。已知核心舱绕地球运行近似为匀速圆周运动，离地面距离约为，地球半径约为，地球表面的重力加速度取为未知量），下列说法正确的是
A．核心舱的向心加速度小于
B．核心舱运行速度大于
C．由题干条件可以求出地球的质量
D．考虑到稀薄大气的阻力，无动力补充，核心舱的速度会越来越小
【答案】
【分析】在地表附近万有引力提供重力，根据万有引力提供向心力，得到线速度的表达式，分析“天和”核心舱的运行线速度；考虑到稀薄大气的阻力，无动力补充，核心舱逐渐做近心运动。
【解答】解：核心舱所处的重力加速度为，根据万有引力定律和牛顿第二定律：
而在地面处：
由于核心舱做匀速圆周运动，核心舱在该处的万有引力提供向心力，重力加速度等于向心加速度，因此向心加速度小于，故正确；
根据，可知轨道半径越大，运行速度越小，在地面处的运行速度为，因此在该高度处的运行速度小于，故错误；
根据，从题信息无法知道的值，因此无法求出地球的质量，故错误；
考虑到稀薄大气的阻力，无动力补充，核心舱逐渐做近心运动，轨道半径逐渐减小，运行速度会越来越大，故错误。
故选：。
【点评】本题只要考查圆周运动的知识以及万有引力提供向心力的关系，要注意计算天体质量的方法，根据万有引力等于重力，可以计算天体的质量．
4．（3分）如图所示为教室里可以沿水平方向滑动的黑板，一位老师用粉笔在其中某块可移动的黑板上画直线。若粉笔相对于地面从静止开始向下先做匀加速直线滑动后做匀减速直线滑动，同时黑板以某一速度水平向左匀速滑动，则粉笔在黑板上所画出的轨迹，可能为下列图中的
A．B．
C．D．
【答案】
【分析】根据运动的合成与分解，结合曲线运动条件，及矢量合成法则，即可求解。
【解答】解：黑板以某一速度水平向左匀速滑动，则相对而言，粉笔以某一速度水平向右匀速运动，同时从静止开始先匀加速向下滑动后做匀减速向下滑，根据做曲线运动的物体所受合外力一定指向曲线凹侧，则粉笔在水平方向始终匀速，在竖直方向向下先加速后减速，由运动的合成与分解，结合矢量合成法则，故正确，错误。
故选：。
【点评】考查运动的合成与分解，掌握矢量合成法则的内容，注意曲线运动条件的应用，及运动轨迹偏向加速度一侧，是解题的关键。
5．（3分）图甲为游乐场中一种叫“魔盘”的娱乐设施，游客坐在转动的魔盘上，当魔盘转速增大到一定值时，游客就会滑向盘边缘，其装置可以简化为图乙。若魔盘转速缓慢增大，则游客在滑动之前
A．游客受到魔盘的摩擦力缓慢增大
B．游客受到魔盘的摩擦力缓慢减小
C．游客受到魔盘的支持力缓慢增大
D．游客受到魔盘的支持力不变
【答案】
【分析】以游客为研究对象，画出受力分析图，沿水平和竖直方向列正交分解，通过竖直方向受力平衡，水平方向需要向心力列出方程即可分析出结果。
【解答】解：对游客受力分析如图
分别对水平和竖直方向列方程，水平方向：
竖直方向：
则随着魔盘转速缓慢增大，游客需要的向心力增大，但必须保证竖直方向受力平衡，因为重力不变，则、两个力只能一个增大一个减小，结合水平方向做圆周运动的特点，只能增大，减小。故错误，正确；
故选：。
【点评】本题考查了圆周运动中的动态过程分析，主要掌握圆周运动的动力学问题的处理方法：沿半径和垂直半径方向正交分解。
6．（3分）农民在水田里把多棵秧苗同时斜向上抛出，秧苗的初速度大小相等，方向不同，表示抛出速度方向与水平地面的夹角。不计空气阻力，关于秧苗的运动，正确的说法是
A．越大，秧苗被抛得越远
B．不同，抛秧的远近一定不同
C．越大，秧苗在空中的时间越长
D．越大，秧苗落到地面的速度越大
【答案】
【分析】将秧苗的速度分解到水平方向和竖直方向，根据其运动特点，结合运动学公式完成分析；
根据能量守恒定律分析出秧苗落到地面的速度大小关系。
【解答】解：、将秧苗的速度分解到水平方向上和竖直方向上，则水平方向上的速度为，竖直方向上的速度为，越大，竖直方向的初速度越大，根据
；
可知竖直向上运动的时间越长，竖直上升高度就越大，因此下落的时间也长，所以秧苗在空中的运动时间越长，故正确；
、秧苗被抛的水平距离为
越大，就越小，越大，抛得不一定远，根据数学知识可知，不同时，秧苗的远近也有可能相同，故错误；
、根据能量守恒定律可知，从抛出到落地过程中重力对秧苗做的功一样多，则落地时的速度大小一样，故错误；
故选：。
【点评】本题主要考查了斜抛运动的相关应用，熟悉运动的合成和分解，根据运动的独立性，结合运动学公式完成分析。
二、多项选择题：本题共3小题。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。
7．（3分）2021年9月17日，“神舟十二号”返回舱在东风着陆场安全降落。返回舱从工作轨道Ⅰ返回地面的运动轨迹如图，椭圆轨道Ⅱ与圆轨道Ⅰ、Ⅲ分别相切于、两点，返回舱从轨道Ⅲ上适当位置减速后进入大气层，最后在东风着陆场着陆。下列说法正确的是
A．返回舱在Ⅰ轨道上需要向运动方向的反方向喷气进入Ⅱ轨道
B．返回舱在Ⅱ轨道上运动的周期小于返回舱在Ⅲ轨道上运动的周期
C．返回舱在Ⅲ轨道上点的速度的大小大于Ⅱ轨道上点速度的大小
D．返回舱在Ⅰ轨道上经过点时的加速度等于在Ⅱ轨道上经过点时的加速度
【答案】
【分析】根据万有引力定律变轨原理分析速度；根据开普勒第三定律分析周期大小；根据轨道的变化，结合万有引力提供加速度判断加速度的变化。
【解答】解：．返回舱从Ⅰ轨道进入Ⅱ轨道需要减速，因此在Ⅰ轨道上点需要向运动方向的同方向喷气，故错误；
．根据开普勒第三定律有
返回舱在Ⅱ轨道上的半长轴大于返回舱在Ⅲ轨道上的半长轴，所以在Ⅱ轨道上的运动的周期大于返回舱在Ⅲ轨道上运动的周期，故错误；
．根据万有引力提供向心力，有
解得
返回舱在Ⅰ轨道上的半径大于Ⅲ轨道的半径，则有
又返回舱从Ⅰ轨道进入Ⅱ轨道需要减速，则有
所以有
即返回舱在Ⅲ轨道上点的速度的大小大于Ⅱ轨道上点速度的大小，故正确；
．根据牛顿第二定律有
解得
返回舱在Ⅰ轨道上点时的半径等于返回舱在Ⅱ轨道上点时的半径，所以返回舱在Ⅰ轨道上经过点时的加速度等于在Ⅱ轨道上经过点时的加速度，故正确。
故选：。
【点评】开普勒定律虽是对太阳行星而言，同样也适用于地球卫星系统，绕同一天体运行的星体可用开普勒第三定律研究半径和周期的关系．
8．（3分）如图所示，生产车间使用传送带运送货物，传送带运行速度为。从点无初速度释放的货物先加速后匀速运动，最后到点。此过程中
A．匀加速运动阶段传送带对货物做功为
B．匀加速运动阶段合外力对货物做功为
C．匀速运动阶段摩擦力对货物不做功
D．匀速运动阶段摩擦力对货物做负功
【答案】
【分析】匀加速运动阶段，利用动能定理可求出合外力对货物做功，再分析传送带对货物做功大小。匀速运动阶段货物受到的是静摩擦力，根据摩擦力方向与位移方向的关系判断摩擦力做功正负。
【解答】解：、匀加速运动阶段，由动能定理得合外力对货物做功为：，此过程中重力和传送带对货物均做正功，所以传送带对货物做功小于，故错误，正确；
、匀速运动阶段货物受到的是静摩擦力，沿传送带向上，与位移方向相反，所以摩擦力对货物做负功，故错误，正确。
故选：。
【点评】解决本题时，要知道动能定理是求合外力做功最基本的方法。本题还要明确货物的受力情况，知道匀加速运动阶段货物受到的是滑动摩擦力，匀速运动阶段货物受到的是静摩擦力。
9．（3分）“峡谷秋千”是国内某景区新引进的刺激游乐项目。对外正式开放该项目前，必须通过相关部门安全测试。某次调试该秋千安全性能实验时，工作人员将质量为的“假人”从最高点由静止释放，测得“假人”摆到最低处的速度为。已知该秋千由两根长度均为的绳子拉着（绳子质量不计），最高点与秋千最低点高度差为。关于这次测试，下列说法正确的是
A．在经过最低点时，单根绳子的拉力为
B．在经过最低点时，“假人”的向心力为
C．秋千从释放点到最低点的过程中，重力的功率不断变大
D．从静止到最低点过程中“假人”克服空气阻力做功
【答案】
【分析】在经过最低点时，根据牛顿第二定律计算单根绳子的拉力和“假人”的向心力；根据开始时速度为零，重力的功率为零，到最低点时，重力方向与速度方向垂直，重力的功率也为零，分析重力的功率变化情况；根据动能定理求解克服空气阻力做的功。
【解答】解：、在经过最低点时，设单根绳子的拉力大小为，“假人”的向心力大小为，则由牛顿第二定律得
解得，，故错误，正确；
、“假人”从最高点由静止释放摆动到最低点的过程中，开始时速度为零，重力的功率为零。到最低点时，重力方向与速度方向垂直，重力的功率也为零，因此重力的功率先变大后变小，故错误；
、设从静止到最低点过程中“假人”克服空气阻力做功为，根据动能定理有：，解得：，故正确。
故选：。
【点评】本题采用特殊位置法分析重力功率的变化情况。要注意空气阻力是变力，运用动能定理求克服空气阻力做功。运用向心力公式时，要注意秋千有两根绳子，受到两个拉力。
三.实验题：本大题有2小题。
10．用甲图实验装置，进行“探究平抛运动特点”的实验。实验过程中，用铁锤打击弹片，使球水平抛出，同时球自由落下，并用频闪照相记录小球的运动情况，如图乙所示
（1）下列判断正确的是 ；
．实验中必须保证两球的质量相等
．球在竖直方向的分运动为自由落体运动
．球在水平方向的分运动为匀速直线运动
．若增大打击弹片力度，球在空中运动时间将延长
（2）已知拍照时频闪周期是，图乙中每个小方格的边长为。通过计算得出小球抛出时的速度大小 ，当地的重力加速度 （均保留到小数点后两位数字）。
【答案】（1）；（2）0.72，9.60。
【分析】（1）根据实验原理分析判断；
（2）根据匀变速直线运动和匀速运动规律计算。
【解答】解：（1）．因在误差允许的范围内，实验中两球的质量不一定必须相等，因为两球下落的时间与质量无关，故错误；
．因两球在同一高度，同时运动，又同时落地，因此球在竖直方向的分运动为自由落体运动，故正确；
．小球为平抛运动，水平方向的分运动为匀速直线运动，故正确；
．球在空中飞行时间与水平的初速度无关，因此增大打击弹片力度，球在空中运动时间将不变，故错误。
故选：。
（2）已知拍照时频闪周期是，图乙中每个小方格的边长为。小球抛出时的速度大小为：
由△，可得当地的重力加速度
故答案为：（1）；（2）0.72，9.60。
【点评】本题考查探究平抛运动特点，要求掌握实验原理。
11．图甲是研究向心力的一种实验装置，转轴和挡光片固定在底座上，悬臂能绕转轴转动。悬臂上的小物块通过轻杆与力传感器相连，以测量小物块转动时向心力的大小。拨动悬臂使之做圆周运动，安装在悬臂末端的光电门每次通过挡光片时，仪器会记录挡光片的遮光时间，同时力传感器记录物块此刻受到轻杆拉力（向心力）的大小。
（1）已知做圆周运动物体受到的向心力大小与物体质量、角速度和圆周运动的半径均有关系，为了研究向心力大小与角速度大小的关系，需要保持 圆周运动的半径和物体质量 不变；
（2）已知挡光片到转轴的距离为、挡光片宽度为△、某次实验测得挡光片的遮光时间为△，则此时小物块圆周运动的角速度 ；要研究物体圆周运动向心力与线速度的关系， （填“需要”或“不需要” 保持物体圆周运动的线速度不变；
（3）使转臂能在水平面上转动，测量不同角速度下拉力的大小，从采样数据中选取了几组数据并记录在表格中。请把表格中的数据4和5描在图丙上，并绘出的图象 。
（4）下面利用该装置研究竖直方向圆周运动的向心力。如图乙所示，竖直放置转动盘，调节转动轴，使转轴能够在竖直平面上转动。把物块置于最低点时调零，转动物块，记录并绘制出作用力随时间变化的图像，如图丁所示，则：点表示物体在圆周运动的 （填“最高点”或“最低点” ，选取的物块质量约为 （保留1位有效数字），在点物体圆周运动的向心加速度约为重力加速度的 倍。（结果取整数，取
【答案】（1）圆周运动的半径和物体质量；（2），不需要；
（3）；
（4）最高点，0.04，10。
【分析】（1）研究一个物理量与多个物理量的关系，先要控制一些物理量不变再进行研究，这种方法叫控制变量法；
（2）根据线速度的定义式，求得物块做匀速圆周运动的线速度，再利用线速度与角速度的关系求解即可；
（3）把表格中的数据4和5描在图乙上，并绘出的图象；
（4）调零时力传感器是拉伸状态的，其拉力等于重力，根据力传感器的示数变化，结合牛顿第二定律分析。
【解答】解（1）做圆周运动物体受到的向心力大小与物体质量、角速度和圆周运动的半径均有关系，为了研究向心力大小与角速度大小的关系，实验采用控制变量法，需要保持圆周运动的半径和物体质量不变。
（2）由角速度公式可知：
其中，
联立解得：
要研究物体圆周运动向心力与线速度的关系，要改变物体圆周运动的线速度，故选填不需要。
（3）绘出的图象如图所示
（4）因为物体调零时力传感器是拉伸状态的，其拉力等于重力。而在最高点时力传感器受到压力，大小等于重力。此时跟调零状态比较，力传感器的示数变化了，其示数为，即
解得：。
点物体在最低点，此时力传感器的作用力为，即重力的10倍，调零时拉力为，所以此时真实拉力为，由牛顿第二定律得：
解得：。
故答案为：（1）圆周运动的半径和物体质量；（2），不需要；
；
（4）最高点，0.04，10。
【点评】本题考查的是探究向心力大小与角速度大小的关系的实验，该实验采取的是控制变量法，具有一定的创新性。
四.解答题：本大题共有3小题。
12．首钢滑雪大跳台（如图甲所示）又称“雪飞天”，是北京2022年冬奥会自由式滑雪和单板滑雪比赛场地，谷爱凌和苏翊鸣在此圆梦冠军。为研究滑雪运动员的运动情况，建立如图乙所示的模型。跳台滑雪运动员从滑道上的点由静止滑下，从跳台点沿水平方向飞出。已知点是斜坡的起点，点与点在竖直方向的距离为，斜坡的倾角为，运动员的质量为。重力加速度为。不计一切摩擦和空气阻力。求：
（1）运动员经过跳台时的速度大小；
（2）从离开点到落在斜坡上，运动员在空中运动的时间。
【答案】（1）运动员经过跳台时的速度大小为；
（2）从离开点到落在斜坡上，运动员在空中运动的时间为。
【分析】（1）根据动能定理解得点速度；
（2）根据平抛运动规律解得时间；
【解答】解：（1）运动员从点滑到点，根据动能定理有：
解得：
（2）运动员从点到落在斜坡上，根据平抛运动规律可得水平和竖直位移分别为
根据几何关系有
解得
答：（1）运动员经过跳台时的速度大小为；
（2）从离开点到落在斜坡上，运动员在空中运动的时间为。
【点评】本题考查了动量定理与平抛运动的综合，知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律。
13．如图所示为风靡小朋友界的风火轮赛车竞速轨道的部分示意图。一质量为的赛车（视为质点）从处出发，以速率驶过半径的凸形桥的顶端，经段直线加速后从点进入半径为的竖直圆轨道，并以某速度驶过圆轨的最高点，此时赛车对轨道的作用力恰好为零。重力加速度取10 ，试计算：
（1）赛车在点受到轨道支持力的大小；
（2）若赛车以的速率经过点，求轨道受到来自赛车的弹力；
（3）已知赛车经直线加速后从点进入竖直轨道的速度为，求赛车从点到点的过程中克服阻力做的功。
【答案】（1）赛车在点受到轨道支持力的大小为；
（2）轨道受到来自赛车的弹力大小为，方向竖直向上；
（3）赛车从点到点的过程中克服阻力做的功为。
【分析】（1）在点，对赛车根据牛顿第二定律求轨道对赛车的支持力；
（2）赛车以速度驶过圆轨的最高点时，由重力提供向心力，根据牛顿第二定律求出速度；若赛车以的速率经过点，根据牛顿第二定律求出轨道对赛车的支持力，由牛顿第三定律得到轨道受到来自赛车的弹力；
（3）从点到点，由动能定理求赛车从点到点的过程中克服阻力做的功。
【解答】解：（1）对处的赛车，根据牛顿第二定律得：
解得赛车受到的支持力为：。
（2）赛车以速度驶过圆轨的最高点时，因此时赛车对轨道的作用力恰好为零，由重力提供向心力，则有：
解得：
赛车以过点时，会受到外轨道对其指向圆心的压力，根据牛顿第二定律得：
解得：
根据牛顿第三定律知，轨道受到来自赛车的弹力方向竖直向上，大小为。
（3）赛车从点到点，由动能定理，得
解得从到过程赛车克服摩擦阻力做功为
答：（1）赛车在点受到轨道支持力的大小为；
（2）轨道受到来自赛车的弹力大小为，方向竖直向上；
（3）赛车从点到点的过程中克服阻力做的功为。
【点评】本题考查牛顿第二定律和动能定理的综合应用，关键是正确分析赛车受力情况，明确向心力的来源。
14．严重的雾霾天气，对国计民生已造成了严重的影响，汽车尾气是形成雾霾的重要污染源，“铁腕治污”已成为国家的工作重点。如图，已知某一燃油公交车车重，额定功率为，初速度为零，以加速度做匀加速直线运动，车受的阻力为车重的0.05倍，取，求：
（1）该车车速的最大值；
（2）车做匀加速直线运动能维持多长时间？
（3）已知燃油公交车每做功排放气态污染物，公交车启动到达到最大速度走过的位移，求启动到达到最大速度过程中该公交车排放气态污染物的质量。
【答案】（1）该车车速的最大值为；
（2）车做匀加速直线运动能维持的时间；
（3）启动到达到最大速度过程中该公交车排放气态污染物的质量为。
【分析】（1）当车速最大时，牵引力和摩擦力相等，根据公式得出最大的车速；
（2）先根据牛顿第二定律得出汽车的牵引力，从而计算出匀变速直线运动的最大速度，结合速度—时间公式得出加速时间；
（3）根据动能定理计算出公交车的做功，从而计算出排放的气态污染物的质量。
【解答】解：（1）由题意可知汽车所受阻力大小为
当公交车以最大速度匀速行驶时，发动机牵引力与阻力大小相等，则
解得：
（2）根据牛顿第二定律可知公交车匀加速运动时的牵引力大小为
公交车匀加速直线运动所能达到的最大速度为
公交车做匀加速直线运动能维持的时间为
（3）设从启动到达到最大速度过程中该公交车牵引力做的功为，根据动能定理有
解得：
该过程中公交车排放气态污染物的质量为
答：（1）该车车速的最大值为；
（2）车做匀加速直线运动能维持的时间；
（3）启动到达到最大速度过程中该公交车排放气态污染物的质量为。
【点评】本题主要考查了机车启动问题，熟悉对物体的受力分析，结合牛顿第二定律和功率的计算公式，同时要结合动能定理即可完成解答。
声明：试题解析著作权属菁优网所有，未经书面同意，不得复制发布日期：2024/4/2 0:16:08；用户：初中数学；邮箱：szjmjy@xyh.cm；学号：29841565数据物理量
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