2023-2024學(xué)年河北省石家莊二中實驗學(xué)校高三上學(xué)期9月學(xué)情調(diào)研物理試題一（解析版）

河北省石家莊二中實驗學(xué)校2023-2024學(xué)年

高三上學(xué)期9月學(xué)情調(diào)研（一）物理試題

一、單項選擇（每題4分，共32分）

1.質(zhì)點從P點到。點做勻變速曲線運動，軌跡如圖所示，運動到N點時速度方向與加速度方向互相垂

直。下列說法中正確的是（）

A.M點的速率比N點小

B.M點的加速度比N點小

C.P點的加速度方向與速度方向平行

D.從P到。的過程中加速度方向與速度方向的夾角一直減小

【答案】D

【解析】

【詳解】A.由題意可知質(zhì)點運動到N點時速度方向與加速度方向恰好互相垂直，速度沿N點軌跡的切線

方向，則知加速度方向向左，合外力也向左，質(zhì)點做勻變速曲線運動，合外力恒定不變，質(zhì)點由M到N過

程中，合外力做負功，由動能定理可得，M點的速度比N點速度大，故A錯誤；

B.質(zhì)點做勻變速曲線運動，則有加速度不變，所以質(zhì)點經(jīng)過M點時的加速度與N點相同，故B錯誤；

C.P點的速度方向沿該點的切線方向，由上分析可知加速度方向向左，所以P點的加速度方向與速度方

向不平行，故C錯誤；

D.質(zhì)點從P到。的過程中加速度方向與速度方向的夾角一直減小，故D正確。

故選D。

2.很多智能手機都有加速度傳感器，能通過圖像顯示加速度情況。用手掌托著手機，打開加速度傳感器，

手掌從靜止開始迅速上下運動，得到如圖所示的豎直方向上加速度隨時間變化的圖像，該圖像以豎直向上

為正方向。由此可判斷出（）

A.在4時間內(nèi)手機處于超重狀態(tài)，在弓~?3時間內(nèi)手機處于失重狀態(tài)

B.手機在時刻運動到最高點

C.手機在與時刻改變運動方向

D.手機可能離開過手掌

【答案】D

【解析】

【詳解】A.由圖可知，在彳時間內(nèi)手機的加速度方向豎直向上，手機處于超重狀態(tài)；在,2~，3時間內(nèi)

手機的加速度方向仍為豎直向上，手機處于超重狀態(tài)，故A錯誤；

B.在右~G時間內(nèi)手機有向上的加速度，速度方向與加速度方向相同，可知手機在弓時刻未運動到最高點，

故B錯誤；

C.手機在八時刻有豎直向上的速度，不為零，故沒有改變運動方向，故C錯誤；

D.由圖可知，在4時刻之后有一段時間內(nèi)手機的加速度等于重力加速度，則手機與手掌沒有力的作用，手

機可能離開過手掌，故D正確。

故選D。

3.如圖所示，粗糙的水平面上放有一個截面為半圓的柱狀物體A,A與豎直擋板間放有一光滑圓球B,整

個裝置處于靜止狀態(tài)。現(xiàn)將擋板水平向右緩慢平移，A始終保持靜止。則在B著地前的過程中

A.擋板對B的彈力減小

B.地面對A的摩擦力減小

C.A對B的彈力減小

D.地面對A的彈力不變

【答案】D

【解析】

【詳解】先對B受力分析，受重力、A對B的支持力和擋板對B的支持力，如圖1,根據(jù)共點力平衡條件,

有：

COS。

N2=mgtan3

再對AB整體受力分析，受重力、地面支持力、擋板對其向左的支持力和地面對其向右的靜摩擦力，如圖

2,根據(jù)共點力平衡條件，有

N=CM+tri)g

所以

f=mgtand

擋板保持豎直且緩慢地向右移動過程中，角。不斷變大，故/變大，N不變,M變大，亂變大，故D正

確。

故選D。

圖1圖2

4.投壺是從先秦延續(xù)至清末的中國傳統(tǒng)禮儀和宴飲游戲，《禮記傳》中提到：“投壺，射之細也。宴飲有

射以樂賓，以習(xí)容而講藝也?！比鐖D所示，甲、乙兩人在不同位置沿水平方向各射出一支箭，箭尖插入壺

中時與水平面的夾角分別為53。和37。；已知兩支箭質(zhì)量相同，豎直方向下落的高度相等.忽略空氣阻力、

箭長，壺口大小等因素的影響，下列說法正確的是（sin37°=0.6,cos37°=0.8,sin53°=0.8,cos53°=

0.6)()

A.甲、乙兩人所射箭的初速度大小之比為16：9

B.甲、乙兩人所射箭落入壺口時的速度大小之比為3：4

C.甲、乙兩人投射位置與壺口的水平距離之比為16：9

D.甲、乙兩人所射箭落入壺口時的動能之比為16：9

【答案】B

【解析】

【詳解】A.設(shè)投壺的豎直位移為y,初速度分別為“、匕乙，則根據(jù)幾何關(guān)系有

=tan53,=tan37

匕卬匕乙

而投壺高度相同，則有

12

可得二人投壺時箭運動的時間相同，均為

咔

則可得

匕甲=v=gt=g樣=\l^sy

聯(lián)立以上各式可得

v理：匕乙=9：16

故A錯誤；

B.根據(jù)幾何關(guān)系可得

y甲cos53=v理，cos37=v\乙

解得

峰_3

故B正確:

C.投壺時箭在水平方向做勻速直線運動，則有

漏「理J9

壇匕乙》16

故c錯誤；

D.根據(jù)動能的表達式

12

七pI--mv

2

可得

耳中=扁=9

線乙vi16

故D錯誤。

故選B。

5.夜空中我們觀測到的亮點，其實大部分并不是單一的恒星，而是多星系統(tǒng).在多星系統(tǒng)中，雙星系統(tǒng)又

是最常見的，圖甲為繞連線上的某點做周期相同的勻速圓周運動的兩顆中子星組成的雙星系統(tǒng)，其抽象示

意圖如圖乙所示，若雙中子星的質(zhì)量之比玩P：/MQ=&：1.則（）

A.根據(jù)圖乙可以判斷出

B.若雙中子星的角速度和它們之間的距離一定，則P和Q做圓周運動的線速度大小之和一定

C.P星的線速度與雙星間距離成正比

D.僅增大兩顆中子星之間間距，雙中子星運行的周期變小

【答案】B

【解析】

【詳解】A.設(shè)兩星之間的距離為L，P星做圓周運動的軌道半徑為小Q星做圓周運動的軌道半徑為弓,

角速度為①，則有

4+弓=L,G--p—=iriyCoT^,G—亍—=/%。~弓

聯(lián)立可得

m?_r2_k

加Q41

由于

4>弓

則可知

k<\

故A錯誤；

B.根據(jù)線速度與角速度之間的關(guān)系有

%=S，％=a)r2

則

vp+vQ=+幻=coL

可知，若雙中子星的角速度和它們之間的距離一定,,則P和Q做圓周運動的線速度大小之和一定，故B正

確；

C.根據(jù)

叫"

G一，〃p

可得

_]Gm6

\L(/np+mQ)

故C錯誤：

D.根據(jù)

4萬2

mpmQ_八mpmo4)2

m屋二加Q

Gc-pT2'?GT2

可得

IE

G(mp+mQ)

若僅增大兩顆中子星之間的間距，則雙中子星運行的周期將變大，故D錯誤。

故選B。

6.假設(shè)有一載人宇宙飛船在距地面高度為4200km的赤道上空繞地球做勻速圓周運動，地球半徑約為6

當(dāng)兩者相

400km,地球同步衛(wèi)星距地面高為36000km,宇宙飛船和一地球同步衛(wèi)星繞地球同向運動，每

刻兩者相

距最近時，宇宙飛船就向同步衛(wèi)星發(fā)射信號，然后再由同步衛(wèi)星將信號發(fā)送到地面接收站，某時

距最遠，從此刻開始，在一晝夜的時間內(nèi)，接收站共接收到信號的次數(shù)為（）

A.4次B.6次C.7次D.8次

【答案】C

【解析】

【詳解】設(shè)宇宙飛船的周期為7,由

得

VGM

則

2

T6400+42003

2426400+36000

解得

T=3h

設(shè)兩者由相隔最遠至第一次相隔最近的時間為A,有

/2萬2乃、

(―--)^1=冗

解得

12,

t.=——h

17

再設(shè)兩者相鄰兩次相距最近的時間間隔為必有

,2兀2萬、c

(―-------?2=2萬

解得

24,

t=——h

27

由

24-/.

n-=6.5次

,2

知，接收站接收信號的次數(shù)為7次。

故選C。

7.我國越野滑雪集訓(xùn)隊為備戰(zhàn)2022冬奧會，在河北承德雪上項目室內(nèi)訓(xùn)練基地，利用工作起來似巨型“陀

螺”的圓盤滑雪機模擬一些特定的訓(xùn)練環(huán)境和場景，其轉(zhuǎn)速和傾角（與水平面的最大夾角達18°）根據(jù)需要

可調(diào)。一運動員的某次訓(xùn)練過程簡化為如下模型：圓盤滑雪機繞垂直于盤面的固定轉(zhuǎn)軸以恒定的角速度①

轉(zhuǎn)動，盤面上離轉(zhuǎn)軸距離為10m處的運動員（保持圖中滑行姿勢，可看成質(zhì)點）與圓盤始終保持相對靜

止，運動員質(zhì)量為60kg,與盤面間的動摩擦因數(shù)為05設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，盤面與水平面

的夾角為15。，g取10m/s2,已知sin15°。0.260,cos15°?0.966?則下列說法正確的是（）

A.運動員隨圓盤做勻速圓周運動時，一定始終受到兩個力的作用

B.。的最大值約為0.47rad/s

C.。取不同數(shù)值時，運動員在最高點受到的摩擦力一定隨。的增大而增大

D.運動員由最低點運動到最高點的過程中摩擦力對其所做的功約為3870J

【答案】B

【解析】

【詳解】A.當(dāng)運動員在圓盤最高點時，可能僅受到重力和支持力的作用，還可能受摩擦力，故A錯誤;

B.在圓盤最下方，根據(jù)

"mgcos15°-mgsin15°=m6y^axr

解得

%=047rad/s

故B正確；

C.①取不同數(shù)值時，運動員在最高點受到的摩擦力可能大小相等，方向相反，故C錯誤；

D.運動員運動過程中速度大小不變，動能不變，設(shè)卬.、唯分別為摩擦力做功和重力做功的大小，有

叫=%=mg-2rsinl50a3120J

故D錯誤。

故選B。

8.一端連在光滑固定軸上，可在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動的輕桿，另一端與一小球相連，如圖甲所示.現(xiàn)使小

球在豎直平面內(nèi)做圓周運動，到達某一位置開始計時，取水平向右為正方向，小球的水平分速度久隨時間

r的變化關(guān)系如圖乙所示，不計空氣阻力，下列說法中正確的是（）

A.A時刻小球通過最高點，時刻小球通過最低點

B./2時刻小球通過最高點，時刻小球通過最低點

C.*大小一定大于V2大小，圖乙中S和S2的面積一定相等

D.叨大小可能等于V2大小,圖乙中與和S2的面積可能不等

【答案】A

【解析】

【詳解】AB.小球在豎直平面內(nèi)做圓周運動，最高點和最低點的速度方向都水平且相反，，根據(jù)圓周運動的

方向可知，在最高點速度方向為正，在最低點速度方向為負，另外，最高點和最低點合外力都指向圓心，水

平方向合外力為零，因此反應(yīng)在圖乙中的速度一時間圖像中，最高點和最低點所對應(yīng)的圖像在該位置的斜

率為零，即水平方向加速度為零，而根據(jù)圓周運動的對稱性可知，最低點和最高點兩側(cè)物體在水平方向的速

度應(yīng)具有對稱性，因此，根據(jù)圖乙可知，A時刻小球通過最高點，f3時刻小球通過最低點，故A正確，B錯

誤；

CD.豎直面內(nèi)的圓周運動，在最高點時速度最小，最低點時速度最大，因此

而對小球的運動過程進行分析可知，5,表示小球從最低點到圓周的最左邊的水平位移大小，S2表示小球從圓

周最左邊到最高點的水平位移的大小，顯然&和S2的面積相等，故CD錯誤。

故選Ao

二、多項選擇（每題4分，漏選得2分，共20分）

9.機動車檢測站進行車輛尾氣檢測原理如下：車的主動輪壓在兩個相同粗細的有固定轉(zhuǎn)動軸的滾動圓筒

上，可在原地沿前進方向加速，然后把檢測傳感器放入尾氣出口，操作員把車加速到一定程度，持續(xù)一定

時間，在與傳感器相連的電腦上顯示出一系列相關(guān)參數(shù)?，F(xiàn)有如下檢測過程簡圖：車軸A的半徑為人車

輪B的半徑為力,滾動圓筒C的半徑為分,車輪與滾動圓筒間不打滑，當(dāng)車輪以恒定轉(zhuǎn)速”（每秒鐘〃

轉(zhuǎn))運行時，下列說法正確的是()

A.C的邊緣線速度為2nnrc

B.A、B的角速度大小相等，均為2m,且A、B沿順時針方向轉(zhuǎn)動，C沿逆時針方向轉(zhuǎn)動

C.A、B、C的角速度大小相等，均為2m,且均沿順時針方向轉(zhuǎn)動

r

D.B、C的角速度之比為上h

【答案】B

【解析】

【詳解】A.根據(jù)

v=2兀nR

可知，B的線速度為

vh=27rnrh

B、C線速度相同，即C的線速度為

v=v=27rnrh

故A錯誤；

BC.A、B為主動輪，且同軸，角速度大小相等，即

co=l7in

C為從動輪，A、B順時針轉(zhuǎn)動，C逆時針轉(zhuǎn)動，故B正確，C錯誤;

D.B、C線速度相同，B、C角速度比為半徑的反比，則

"rb

故D錯誤。

故選B。

10.如圖所示，行星繞太陽的公轉(zhuǎn)可以看成勻速圓周運動。在地圖上容易測得地球一水星連線與地球一太

陽連線夾角a,地球一金星連線與地球一太陽連線夾角兩角最大值分別為am、則()

A.水星的公轉(zhuǎn)角速度比金星的小

B.水星與金星的公轉(zhuǎn)軌道半徑之比為sinam:sin￡m

C.水星、金星與太陽的萬有引力之比4聲廝：sin2am

D.水星與金星的線速度之比為Jsin&,:Jsin'm

【答案】BD

【解析】

【詳解】A.設(shè)太陽的質(zhì)量為“，環(huán)繞天體的質(zhì)量為加，則根據(jù)萬有引力充當(dāng)向心力有

解得

由于水星的軌道半徑小于金星的軌道半徑，則可知水星的公轉(zhuǎn)角速度比金星的大，故A錯誤；

B.設(shè)地球到太陽中心之間的距離為d,根據(jù)幾何關(guān)系可得水星與金星各自的軌道半徑分別為

^=Jsin?m,/^=dsin尸”，

則可得水星與金星的公轉(zhuǎn)軌道半徑之比為

笈：蜃=sinam：sin￡n,

故B正確；

C.根據(jù)萬有引力公式

r巾Mm

瑪=GR

可知，要求得水星、金星與太陽的萬有引力之比則必須知道水星與金星得質(zhì)量關(guān)系，故C錯誤;

D.根據(jù)萬有引力充當(dāng)向心力

2

「Mmv

G—r-=m—

R2R

可得

即水星與金星的線速度之比為

故D正確。

故選BD<.

11.我國發(fā)射的“天問一號”火星探測器到達火用后開展了一系列復(fù)雜的變軌操作：2021年2月10日，探

測器第一次到達近火點時被火星捕獲，成功實現(xiàn)火星環(huán)繞，進入周期為10天的大橢圓軌道；2月15日，

探測器第一次到達遠火點時進行變軌，調(diào)整軌道平面與近火點高度，環(huán)火軌道變?yōu)榻?jīng)過火星南北兩極的極

軌；2月20日，探測器第二次到達近火點時進行軌道調(diào)整，進入周期為4天的調(diào)相軌道；2月24日，探測

器第三次運行至近火點時順利實施第三次近火制動，成功進入停泊軌道。極軌、調(diào)相軌道、停泊軌道在同

一平面內(nèi)。探測器在這四次變軌過程中（）

A.沿大橢圓軌道經(jīng)過遠火點與變軌后在極軌上經(jīng)過遠火點的加速度方向垂直

B.沿極軌到達近火點變軌時制動減速才能進入調(diào)相軌道

C.沿極軌、調(diào)相軌道經(jīng)過近火點時的加速度都相等

D.大橢圓軌道半長軸4與調(diào)相軌道半長軸弓的比值為迎e

4

【答案】BCD

【解析】

【分析】

【詳解】A.沿大橢圓軌道經(jīng)過遠火點與變軌后在極軌上經(jīng)過遠火點時，都是火星對衛(wèi)星的萬有引力提供

向心力，向心加速度方向都是指向火星中心，所以A錯誤；

B.沿極軌到達近火點變軌時制動減速才能進入調(diào)相軌道，變軌時，由高軌道到低軌道要點火減速，所以

B正確；

C.根據(jù)

GM

a———

R2

可知，同一點，向心速度相同，則沿極軌、調(diào)相軌道經(jīng)過近火點時的加速度都相等，所以C正確；

D.根據(jù)開普勒第三定律可得

，余左，1=1。天，4=4天

解得

所以D正確;

故選BCD。

12.關(guān)于太陽、地球以及月球的一些信息如下表

一年約為365天地球半徑約為6400km,自轉(zhuǎn)周期為一天

一個月約為30天，一天約24小時太陽與地球間的距離約1.5億公里

引力常量為G地球與月球的距離約為地球半徑的60倍

根據(jù)以上信息，我們能估算出的物理量有（）

A.太陽的質(zhì)量B.地球的密度C.月球的質(zhì)量D.地球同步衛(wèi)星的軌道高

度

【答案】ABD

【解析】

【詳解】A.根據(jù)地球到太陽距離，?和地球繞太陽的周期T（一年約為365天），根據(jù)

GMm442

——z—=m—z-r

r2T2

可計算出太陽的質(zhì)量，A正確；

B.根據(jù)月球到地球的距離/■'和月球繞地球的周期丁'（一個月約為30天），根據(jù)

GMm4刀,

——=m—r

產(chǎn)T'2r

M

可計算出地球的質(zhì)量，由于地球半徑已知，由夕="可知能算出地球的密度，B正確;

C.由于題目中沒給出以月球為中心天體的衛(wèi)星運動情況，也沒有給出月球表面的重力加速度，因此無法

求出月球的質(zhì)量，c錯誤;

D.地球質(zhì)量己經(jīng)求出，再利用同步衛(wèi)星繞地球的運動周期（等于地球自轉(zhuǎn)的周期）和地球半徑，根據(jù)

GM^m

------J二加=一（H+〃）

（R+4彳；轉(zhuǎn)

可求出地球同步衛(wèi)星的軌道高度〃，D正確。

故選ABD。

13.如圖所示，勻速轉(zhuǎn)動的水平圓盤上放有質(zhì)量分別為1kg和12kg的小物體4、B,A、8間用細線沿半徑

方向相連。它們到轉(zhuǎn)軸的距離分別為rA=O」m、nj=0.3m。A、B與盤面間的最大靜摩擦力均為重力的0.3

倍。g取lOm*,現(xiàn)緩慢地增大圓盤的角速度，則下列說法正確的是（）

A.當(dāng)A達到最大靜摩擦力時，B受到的摩擦力大小為6N

B.當(dāng)A恰好達到最大靜摩擦力時，圓盤的角速度約為2rad/s

C.當(dāng)細線上開始有彈力時，圓盤的角速度大于Jidrad/s

D.在細線上有彈力后的某時刻剪斷細線，A將做向心運動，B將做離心運動

【答案】AC

【解析】

【分析】

【詳解】A.增大圓盤角速度，B先達到最大靜摩擦力，所以A達到最大靜摩擦力時，B受到的摩擦力大

小為

FB=Z〃ZBg=6N

A正確；

B.設(shè)小物體A達到最大靜摩擦力時，圓盤的角速度為助，此時細線的拉力為T,則對4

kmAg-T=mAco^rA

對8：

T+km^g=mAa^rB

B錯誤；

C.當(dāng)細線上開始有彈力時;對B

kmBg+T=/臉B

解得

a>2>V10rad/s

C正確；

D.剪斷細線，A隨圓盤做圓周運動，B將做離心運動，D錯誤

故選AC。

三、實驗題(14題6分，15題8分，共14分)

14.頻閃攝影是研究變速運動常用的實驗手段.在暗室中，照相機的快門處于常開狀態(tài)，頻閃儀每隔一定

時間發(fā)出一次短暫的強烈閃光，照亮運動的物體，于是膠片上記錄了物體在幾個閃光時刻的位置.某物理

小組利用圖甲所示裝置探究平拋運動規(guī)律.他們分別在該裝置正上方A處和右側(cè)正前方B處安裝了頻閃儀

器并進行了拍攝，得到的頻閃照片如圖乙，。為拋出點，尸為運動軌跡上某點.則根據(jù)平拋運動規(guī)律分析

下列問題：

(1)乙圖中，攝像頭4所拍攝的頻閃照片為[選填“(a)”或“(b)”].

⑵測得圖乙(a)中0P距離為45cm,(b)中OP距離為30cm,g取10m/s?則平拋物體初速度大小應(yīng)為

m/s,尸點速度大小應(yīng)為m/s.

攝像頭?

OOOOOOOO

oP

(a)

oooooooo

op—

(b)

乙

【答案】①.選(b)圖②.lm/s(§).V10/M/5

【解析】

【詳解】試題分析：小球做平拋運動，攝像頭A拍攝小球水平方向上的勻速直線運動，攝像頭B拍攝小球

豎直方向的自由落體運動，分別在水平方向和豎直方向上列式求解.

（1）小球做平拋運動，平拋運動在水平方向上做勻速直線運動，攝像頭A拍攝的是水平方向上的運動,

故應(yīng)該是間距相等的點.故攝像頭A所拍攝的頻閃照片為b圖.

（2）攝像頭A拍攝小球水平方向上的勻速直線運動，攝像頭B拍攝小球豎直方向的自由落體運動，根據(jù)

-1，

測得圖乙（a）OP距離為〃=45c〃?，則。=/g廠，

解得f=

10

由（b）中OP距離為s=30cm,則S=%f,

s03

解得平拋物體的初速度大小為v0=-=—m/s=\m/s.

P點豎直速度大小為vv=gf=1（）xQ.3m/s=36/s,

所以P點的速度大小，由勾股定理得v==Vl2+32w/s=Mm/s.

15.圖示為驗證向心力跟質(zhì)量、半徑、角速度關(guān)系式的實驗裝置，金屬塊放置在轉(zhuǎn)臺上，電動機帶動轉(zhuǎn)臺

做圓周運動，改變電動機的電壓，可以改變轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)速，光電計時器可以記錄轉(zhuǎn)臺每轉(zhuǎn)一圈的時間，金屬

塊被約束在轉(zhuǎn)臺的凹槽中，只能沿半徑方向移動，且跟轉(zhuǎn)臺之間的摩擦力很小可以忽略。

力

傳

感

器

（1）某同學(xué)為了探究向心力跟角速度的關(guān)系，需要控制和兩個變量保持不

變，改變轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)速，對應(yīng)每個轉(zhuǎn)速由_____________讀出金屬塊受到的拉力，由光電計時器讀出轉(zhuǎn)動的

周期T，計算出轉(zhuǎn)動的角速度口==

（2）上述實驗中，該同學(xué)多次改變轉(zhuǎn)速后，記錄一組力與對應(yīng)周期數(shù)據(jù)，他用圖像法來處理數(shù)據(jù)，結(jié)果

畫出了如下圖所示的圖像，圖線是一條過原點的直線，請你分析他的圖像橫坐標尤表示的物理量是

,國際單位是.

（3）為了驗證向心力跟半徑、質(zhì)量的關(guān)系，還需要用到的實驗器材有和

【答案】①.金屬塊質(zhì)量②.金屬塊轉(zhuǎn)動半徑③.力傳感器④.—⑤.co2?.

rad2.s-2⑦.刻度尺⑧.天平

【解析】

【詳解】⑴[1]⑵根據(jù)

F=marr

可知為了探究向心力跟角速度的關(guān)系，需要控制金屬塊質(zhì)量和金屬塊轉(zhuǎn)動半徑不變；

改變轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)速，對應(yīng)每個轉(zhuǎn)速由力傳感器讀出金屬塊受到的拉力，由光電計時器讀出轉(zhuǎn)動的周期

T,計算出轉(zhuǎn)動的角速度為

2萬

co=——

T

（2）[5]⑹該同學(xué)多次改變轉(zhuǎn)速后，記錄一組力與對應(yīng)周期數(shù)據(jù)，用圖像法來處理數(shù)據(jù)，圖線是一條過原

點的直線，根據(jù)

Fl=nico2recco2

可知圖像橫坐標x表示的物理量是02,由

療/

mr

可知療的國際單位是racPv」。

（3）⑺兇為了驗證向心力跟半徑、質(zhì)量的關(guān)系，需要測金屬塊轉(zhuǎn)動半徑和金屬塊質(zhì)量，故需要用到的實

驗器材有刻度尺和天平。

四、計算題（16題8分，17題12分，18題14分，共34分）

16.如圖所示，圖1是某游樂場中水上過山車的實物圖片，圖2是其原理示意圖。在原理圖中半徑為R=8m

的圓形軌道固定在離水面高〃=3.2m的水平平臺上，圓軌道與水平平臺相切于A點，A、B分別為圓形軌道

的最低點和最高點。過山車(實際是一艘?guī)л喿拥臍鈮|小船，可視作質(zhì)點)高速行駛，先后會通過多個圓

形軌道，然后從4點離開圓軌道而進入光滑的水平軌道AC,最后從C點水平飛出落入水中，整個過程刺

激驚險，受到很多年輕人的喜愛。已知水面寬度為s=12m,假設(shè)運動中不計空氣阻力，重力加速度g取10

m次,結(jié)果可保留根號。

(1)若過山車恰好能通過圓形軌道的最高點8,則其在B點的速度為多大？

(2)為使過山車安全落入水中，則過山車在C點的最大速度為多少？

(3)某次運動過程中乘客在圓軌道最低點4對座椅的壓力為自身重力的3倍，則氣墊船落入水中時的速

度大小是多少？

【答案】(1)4君m/s；(2)15m/s；(3)4vlim/s

【解析】

【分析】

【詳解】(1)過山車恰好過最高點時，只受重力，有

年

me=m—

R

則

vH==4>/5m/s

(2)離開C點后做平拋運動，由

h=；gt2

運動時間為

r=0.8s

故最大速度為

x

%=—=15m/s

（3）在圓軌道最低點有

外一機g=〃z￡

A

解得

vA=y/2gR=4yfi0m/s

平拋運動豎直速度為

vv=gt=8m/s

則落水速度為

v=Qv；+*=4V14m/s

17.利用物理模型對問題進行分析，是重要的科學(xué)思想方法。

（1）某質(zhì)量為，〃的行星繞太陽運動的軌道為橢圓，在近日點的速度為叨，在遠日點的速度為生。求從近

日點到遠日點的過程中，太陽對行星所做的功卬；

（2）設(shè)恒星半徑為凡表面重力加速度為g,求恒星表面以下深度為a處的重力加速度；

（3）宇宙中某恒星的質(zhì)量是太陽質(zhì)量的2倍，單位時間內(nèi)向外輻射的功率是太陽的16倍?，F(xiàn)在假設(shè)地球

“流浪”后繞此恒星公轉(zhuǎn)，且在新公轉(zhuǎn)軌道上的溫度與“流浪”前一樣。地球繞太陽的公轉(zhuǎn)周期為心，繞

此恒星公轉(zhuǎn)的周期為不，求黃。

【答案】⑴刎三痔⑵『髀⑶半

【解析】

【詳解】（1）根據(jù)動能定理可得

W=gmv；-；mv\

（2）恒星的質(zhì)量

4二

"=0/=P］兀R

在恒星表面有

—Mm

G言=，〃g

可得

g=G9

在恒星表面以下深度為〃處，恒星的有效質(zhì)量為

,4/

朋1=。'=夕§乃（尺一/7）

則有

「，

G---M-!~”7=mg]

(/?-A)21

可得

…也上

即

（3）設(shè)地球繞太陽公轉(zhuǎn)半徑為所，繞此恒星公轉(zhuǎn)半徑為心;設(shè)太陽輻射的功率為P,由地球在新公轉(zhuǎn)軌道

上的溫度與“流浪”前一樣可得

P16P

4/rR；-4哂

解得

/?2=4/?|

由地球繞太陽公轉(zhuǎn)可得

-Mm4/

G^=mlr'

解得

T2_4/R：

1—GM

由地球繞此恒星公轉(zhuǎn)可得

G(2M)利4/

-------二m——(4/?.)

(44)2/

解得

72/4—2(4")3_324萬2R；

2-G(2M)一—GM

于是有

7I232

不一T

即

.=4」

彳一7

18.“高臺滑雪”一直受到一些極限運動愛好者的青睞.挑戰(zhàn)者以某一速度從某曲面飛出，在空中表演各

種花式動作，飛躍障礙物（壕溝）后，成功在對面安全著陸.某實驗小組在實驗室中利用物塊演示分析該

模型的運動過程：如圖所示，48c為一段半徑為R=5m的光滑圓弧軌道，B為圓弧軌道的最低點。P為一

傾角。=37。的固定斜面，為減小在斜面上的滑動距離，在斜面頂端表面處鋪了一層防滑薄木板。E,木板

上邊緣與斜面頂端力重合，圓形軌道末端C與斜面頂端。之間的水平距離為x=0.32m.一物塊以某一速

度從A端進入，沿圓形軌道運動后從C端沿圓弧切線方向飛出，再經(jīng)過時間f=0.2s恰好以平行于薄木板

的方向從。端滑上薄木板，物塊始終未脫離薄木板，斜面足夠長.已知物塊質(zhì)量機=3kg,薄木板質(zhì)量M

195

=lkg,木板與斜面之間的動摩擦因數(shù)川=一，木板與物塊之間的動摩擦因數(shù)償=工，重力加速度g=

10m/s2,sin37°=0.6,不計空氣阻力，求：

（1）物塊滑到圓軌道最低點B時，對軌道的壓力（結(jié)果用小數(shù)表示，、萬=2.24）;

（2）物塊相對于木板運動的距離；

（3）物塊在斜面上運動的過程中，薄木板對物塊摩擦力做的功.

【解析】

【詳解】解析（1）物