1、2015-2016学年湖南省怀化市高一（下）期末物理试卷一、选择题（本题共13小题，每小题4分，共52分每个小题给出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的）1一质点做曲线运动，速率逐渐减小关于它在运动过程中P点时的速度v和加速度a的方向，下列描述准确的图是（）A B C D2若一个物体的运动可以分解为两个独立的分运动，则正确的说法是（）A若其中一个分运动是匀变速直线运动，另一个分运动也是匀变速直线运动，则物体的合运动一定是匀变速直线运动B若两个分运动都是匀速直线运动且不共线，则物体的合运动一定是匀速直线运动C若其中一个分运动是匀变速直线运动，另一个分运动是匀速直线运动，则物体的合运动一定是曲
2、线运动D若其中一个分运动是匀变速直线运动，另一个分运动是匀速直线运动，合运动可以是直线运动3关于物理学的研究方法，以下说法错误的是（）A开普勒通过大量的数据和观测记录，从而发现了行星运动的三大定律B牛顿发现了万有引力定律并用实验方法测出引力常量的数值，从而使万有引力定律有了真正的实用价值C在用实验探究加速度、力和质量三者之间关系时，应用了控制变量法D如图是三个实验装置，这三个实验都体现了微量放大的思想4经典力学适用于解决（）A宏观高速问题B微观低速问题C宏观低速问题D微观高速问题5下列各种运动过程中，物体（弓、过山车、石头、圆珠笔）机械能守恒的是（忽略空气阻力）（）A将箭搭在弦上，拉弓的整个过
3、程B过山车在动力作用下从轨道上缓慢上行的过程C在一根细线的中央悬挂着一石头，双手拉着细线缓慢分开的过程D手握内有弹簧的圆珠笔，笔帽抵在桌面放手后圆珠笔弹起的过程6做匀速圆周运动的物体，下列说法正确的是（）A线速度不变B动能不变C加速度不变D物体做匀变速运动7我国自行研制的新一代ZBL09 88轮式步兵装甲车已达到国际领先水平，已成为中国军方快速部署型轻装甲部队的主力装备该装甲车在平直的公路上从静止开始加速，经过较短的时间t和距离s速度便可达到最大值vm设在加速过程中发动机的功率恒定为P，装甲车所受阻力恒为f，以下说法不正确的是（）A装甲车加速过程中，牵引力对它做功为PtB装甲车的最大速度vm=
4、C装甲车加速过程中，装甲车做加速度变小的加速直线运动D装甲车的质量 m=82016年2月11日，美国“激光干涉引力波天文台”（LIGO）团队向全世界宣布发现了引力波，这个引力波来自于距离地球13亿光年之外一个双黑洞系统的合并若某黑洞的半径R约为4.5km，黑洞质量M和半径R的关系满足=（其中c为光速，G为引力常量），则该黑洞表面重力加速度的数量级为（）A1011 m/s2B1012 m/s2C1013 m/s2D1014 m/s29为纪念中国航天事业的成就，发扬航天精神，自2016年起，将每年的4月24日设立为“中国航天日”在46年前的这一天，中国第一颗人造卫星发射成功至今中国已发射了逾百颗人
5、造地球卫星关于环绕地球做圆周运动的卫星，下列说法正确的是（）A卫星的向心加速度一定小于9.8m/s2B卫星的环绕速度可能大于7.9km/sC卫星的环绕周期一定等于24hD卫星做圆周运动的圆心不一定在地心上10一个运动员进行体能训练，用了100s时间跑上20m高的高楼，试估测他登楼的平均功率最接近的数值是（）A10 WB100 WC1 kWD10 kW11如图甲所示，用一轻质绳拴着一质量为m的小球，在竖直平面内做圆周运动（不计一切阻力），小球运动到最高点时绳对小球的拉力为T，小球在最高点的速度大小为v，其Tv2图象如图乙所示，则下列说法正确的是（）A当地的重力加速度为B轻质绳长为C当v2=c时，
6、轻质绳的拉力大小为+bD当v2=c时，轻质绳的拉力大小为+a12某载人飞船运行的轨道示意图如图所示，飞船先沿椭圆轨道1运行，近地点为Q，远地点为P当飞船经过点P时点火加速，使飞船由椭圆轨道1转移到圆轨道2上运行，在圆轨道2上飞船运行周期约为90min关于飞船的运行过程，下列说法中正确的是（）A飞船在轨道1和轨道2上运动时的机械能相等B飞船在轨道1上运行经过P点的速度小于经过Q点的速度C轨道2的半径大于地球同步卫星的轨道半径D飞船在轨道1上运行经过P点的加速度小于在轨道2上运行经过P点的加速度13如图所示，质量为m的物体（可视为质点）以某一速度从A点冲上倾角为30的固定斜面，其运动的加速度大小为
7、g，此物体在斜面上上升的最大高度为h，则在这个过程中物体（）A机械能损失了mghB克服摩擦力做功mghC动能损失了mghD重力势能增加了mgh二、实验题（本题共10个小空，每空2分，共20分）14（1）在做“研究平抛物体的运动”实验时，除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉之外，下列器材中不需要的是（写器材编号）A秒表 B天平 C白纸 D重垂线 E刻度尺（2）在研究物体做平抛运动时，应通过多次实验确定若干个点，描绘出平抛运动的轨迹在实验中的下列操作正确的是A实验中所用斜槽末端的切线必须调到水平B每次实验中小球必须由静止释放，初始位置不必相同C每次实验小球必须从斜槽的同一位置由静止释放，所用斜槽不必光
8、滑D在实验时，尽量选用质量小一点的小球（3）某同学用频闪照相法“研究平抛运动”的实验，根据实验结果在坐标纸上描出了小球水平抛出后的运动轨迹，但不慎将画有轨迹图线的坐标丢失了一部分，剩余部分如图所示，图中水平方向与竖直方向每小格的长度均代表5cm，A、B和C是轨迹图线上依次经过的3个点，如果取g=10m/s2，那么：根据轨迹的坐标求出物体做平抛运动的初速度v0= m/s若取A为坐标原点，水平向右为x轴正方向，竖直向下为y轴正方向，建立直角坐标系，则小球做平抛运动的初位置坐标为：x= cm，y= cm15在“验证机械能守恒定律”的一次实验中，如图甲所示，质量m=1kg的重物自由下落，在纸带上打出一
9、系列的点，图乙中O点为打出的起始点，且速度为零（其中一段纸带图中未画出）选取在纸带上连续打出的点A、B、C、D、E、F、G作为计数点其中测出D、E、F点距起始点O的距离如图所示已知打点计时器打点周期为T=0.02s（g取10m/s2）（1）图乙中纸带的端与重物相连（填左或右）；（2）打点计时器打下计数点E时，物体的速度vE= m/s；（3）从起点0到打下计数点E的过程中物体的重力势能减少量EP= J（结果保留3位有效数字），此过程中物体动能的增加量EK= J （结果保留3位有效数字）（4）实验的结论是三、计算题（本大题有3小题，共28分解答时要求写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，若只
10、有最后答案而无演算过程的不得分，有数值计算的题，答案必须写出数值和单位）16一物体被水平抛出，到落地时间为2s，水平位移为40m，空气阻力不计，g取10m/s2求：（1）物体平抛初位置离地多高；（2）物体平抛初速度的大小17土星周围有许多大小不等的岩石颗粒，其绕土星的运动可视为圆周运动其中有两个岩石颗粒A和B与土星中心距离分别为rA=8.0104km和r B=1.2105km忽略所有岩石颗粒间的相互作用，结果可用根式表示求：（1）岩石颗粒A和B的线速度之比；（2）岩石颗粒A和B的周期之比18如图所示，光滑水平面与竖直面的半圆形导轨在B点相连接，导轨半径为R，一个质量为m的静止的木块在A处压缩轻
11、质弹簧，释放后，木块获得向右的初速度，当它经过B点进入半圆形导轨瞬间对导轨的压力是其重力的9倍，之后沿半圆导轨向上运动，恰能通过轨道最高点C，不计空气阻力，试求：（1）弹簧对木块所做的功；（2）木块从B到C过程中摩擦力所做的功；（3）木块离开C点落回水平地面时的动能2015-2016学年湖南省怀化市高一（下）期末物理试卷参考答案与试题解析一、选择题（本题共13小题，每小题4分，共52分每个小题给出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的）1一质点做曲线运动，速率逐渐减小关于它在运动过程中P点时的速度v和加速度a的方向，下列描述准确的图是（）A B C D【考点】曲线运动【分析】当物体速度方向与
12、加速度方向不在同一直线上时，物体做曲线运动，加速度指向曲线凹的一侧；当加速度与速度方向夹角小于90度时物体做加速运动；当加速度的方向与速度方向大于90度时物体做减速运动；分析图示情景然后答题【解答】解：A、由图示可知，加速度方向与速度方向夹角小于90度，物体做加速运动，故A错误；B、由图示可知，加速度的方向不能是沿曲线的切线方向，故B错误；C、由图示可知，加速度方向与速度方向夹角大于90度，物体做减速运动，故C正确；D、由图示可知，速度方向应该是沿曲线的切线方向，故D错误；故选：C2若一个物体的运动可以分解为两个独立的分运动，则正确的说法是（）A若其中一个分运动是匀变速直线运动，另一个分运动也
13、是匀变速直线运动，则物体的合运动一定是匀变速直线运动B若两个分运动都是匀速直线运动且不共线，则物体的合运动一定是匀速直线运动C若其中一个分运动是匀变速直线运动，另一个分运动是匀速直线运动，则物体的合运动一定是曲线运动D若其中一个分运动是匀变速直线运动，另一个分运动是匀速直线运动，合运动可以是直线运动【考点】运动的合成和分解【分析】当合速度的方向与合加速度的方向在同一条直线上，合运动是直线运动，不在同一条直线上，合运动是曲线运动【解答】解：A、若其中一个分运动是匀变速直线运动，另一个分运动也是匀变速直线运动，则物体的合运动的加速度是恒定的，但合运动的初速度与加速度不一定共线，故合运动不一定是匀变
14、速直线运动，故A错误；B、若两个分运动都是匀速直线运动且不共线，根据平行四边形定则，合运动的速度是固定不变的，故合运动一定是匀速直线运动，故B正确；C、D、若其中一个分运动是匀变速直线运动，另一个分运动是匀速直线运动，当两个分运动共线时，合运动的加速度与初速度共线，则合运动是直线运动，故C错误，D正确；故选：BD3关于物理学的研究方法，以下说法错误的是（）A开普勒通过大量的数据和观测记录，从而发现了行星运动的三大定律B牛顿发现了万有引力定律并用实验方法测出引力常量的数值，从而使万有引力定律有了真正的实用价值C在用实验探究加速度、力和质量三者之间关系时，应用了控制变量法D如图是三个实验装置，这三
15、个实验都体现了微量放大的思想【考点】加速度与力、质量的关系式；万有引力定律的发现和万有引力恒量的测定【分析】根据物理学史的知识判断AB选项；根据各物理规律在推出过程中采用了哪些常用物理方法判断CD选项；重点明确：微元法、放大法、比值定义法、控制变量法以及理想模型等方法的应用【解答】解：A、开普勒通过研究第谷的大量的数据和观测记录，从而发现了行星运动的三大定律，故A正确；B、牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许用实验方法测出引力常量的数值，从而使万有引力定律有了真正的实用价值；故B错误；C、在用实验探究加速度、力和质量三者之间关系时，由于涉及三个变量，所以应用了控制变量法，故C正确；D、如图是三个实
16、验装置，左侧的实验是使用放大法显示桌面的微小形变；中间的实验为使用放大法显示玻璃瓶的微小形变；右侧的实验使用放大法显示扭丝的微小形变，这三个实验都体现了微量放大的思想，故D正确；本题选择错误的，故选：B4经典力学适用于解决（）A宏观高速问题B微观低速问题C宏观低速问题D微观高速问题【考点】经典时空观与相对论时空观的主要区别【分析】经典力学的局限性是宏观物体及低速运动当达到高速时，经典力学就不在适用【解答】解：经典力学适用于低速运动、宏观物体故选C5下列各种运动过程中，物体（弓、过山车、石头、圆珠笔）机械能守恒的是（忽略空气阻力）（）A将箭搭在弦上，拉弓的整个过程B过山车在动力作用下从轨道上缓慢
17、上行的过程C在一根细线的中央悬挂着一石头，双手拉着细线缓慢分开的过程D手握内有弹簧的圆珠笔，笔帽抵在桌面放手后圆珠笔弹起的过程【考点】机械能守恒定律【分析】解答本题应明确物体机械能守恒的条件为：系统只有重力或弹簧弹力做功；或者判断系统是否只有动能和势能的相互转化【解答】解：A、将箭搭在弦上，拉弓的整个过程中，拉力对箭做功，故机械能不守恒，故A错误；B、过山车在动力作用下从轨道上缓慢上行的过程，动能不变，重力势能变大，故机械能不守恒，故B错误；C、在一根细线的中央悬挂着一物体，双手拉着细线慢慢分开的过程，动能不变，重力势能减小，故机械能不守恒，故C错误；D、笔帽抵在桌面放手后圆珠笔弹起的过程中，
18、只有重力做功，故机械能守恒，故D正确故选：D6做匀速圆周运动的物体，下列说法正确的是（）A线速度不变B动能不变C加速度不变D物体做匀变速运动【考点】匀速圆周运动；线速度、角速度和周期、转速【分析】将题中的几个物理量分为矢量和标量，矢量方向或者大小的变化都叫矢量变化，标量没有方向，考虑大小就行匀速圆周运动的物体的加速度不断变化，不是匀变速运动【解答】解：A、线速度是矢量，速度方向是切线方向，时刻改变，故A错误；B、动能是标量，没有方向，由于匀速圆周运动的线速度大小不变，所以动能不变故B正确；C、向心加速度是矢量，方向不断变化，故C错误；D、匀速圆周运动的物体的加速度是不断变化的，所以物体做的运动
19、不是匀变速运动，故D错误；故选：B7我国自行研制的新一代ZBL09 88轮式步兵装甲车已达到国际领先水平，已成为中国军方快速部署型轻装甲部队的主力装备该装甲车在平直的公路上从静止开始加速，经过较短的时间t和距离s速度便可达到最大值vm设在加速过程中发动机的功率恒定为P，装甲车所受阻力恒为f，以下说法不正确的是（）A装甲车加速过程中，牵引力对它做功为PtB装甲车的最大速度vm=C装甲车加速过程中，装甲车做加速度变小的加速直线运动D装甲车的质量 m=【考点】功率、平均功率和瞬时功率；功的计算【分析】根据W=Pt求出牵引力做功的大小，当速度最大时，牵引力与阻力相等，根据P=Fv=fv求出最大速度的大
20、小，根据牵引力的大小，结合牛顿第二定律求出加速度根据动能定理求出装甲车的质量【解答】解：A、因为在运动的过程中，功率不变，知牵引力做功W=Pt故A正确B、当牵引力与阻力相等时，速度最大，根据P=fvm知，最大速度vm=故B正确C、当装甲车的速度为v时，牵引力：F=，随速度的增大而减小；根据牛顿第二定律得，a=，随牵引力的减小而减小，所以当装甲车的速度增大时，加速度减小，装甲车加速过程中，装甲车做加速度变小的加速直线运动故C正确D、根据动能定理得，Ptfs=，则装甲车的质量：m=故D不正确本题选择不正确的，故选：D82016年2月11日，美国“激光干涉引力波天文台”（LIGO）团队向全世界宣布发
21、现了引力波，这个引力波来自于距离地球13亿光年之外一个双黑洞系统的合并若某黑洞的半径R约为4.5km，黑洞质量M和半径R的关系满足=（其中c为光速，G为引力常量），则该黑洞表面重力加速度的数量级为（）A1011 m/s2B1012 m/s2C1013 m/s2D1014 m/s2【考点】万有引力定律及其应用【分析】根据物体与该天体之间的万有引力等于物体受到的重力，列出等式表示出黑洞表面重力加速度结合题目所给的信息求解问题【解答】解：黑洞实际为一天体，天体表面的物体受到的重力近似等于物体与该天体之间的万有引力，对黑洞表面的某一质量为m物体有：，又有，联立解得g=，带入数据得重力加速度的数量级为1
22、013m/s2，故C正确，ABD错误故选：C9为纪念中国航天事业的成就，发扬航天精神，自2016年起，将每年的4月24日设立为“中国航天日”在46年前的这一天，中国第一颗人造卫星发射成功至今中国已发射了逾百颗人造地球卫星关于环绕地球做圆周运动的卫星，下列说法正确的是（）A卫星的向心加速度一定小于9.8m/s2B卫星的环绕速度可能大于7.9km/sC卫星的环绕周期一定等于24hD卫星做圆周运动的圆心不一定在地心上【考点】人造卫星的加速度、周期和轨道的关系【分析】卫星绕地球做圆周运动，万有引力提供向心力，应用万有引力公式与牛顿第二定律分析答题；地球的第一宇宙速度为7.9km/s，是人造地球卫星的最
23、大环绕速度，也最小发射速度；卫星绕地球做匀速圆周运动，靠万有引力提供向心力，赤道上的物体是引力的分力充当向心力【解答】解：A、万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得：G=ma，解得，向心加速度：a=，地球表面的物体的向心加速度为9.8m/s2，所有卫星的轨道半径r都大于地球半径，则所有卫星的向心加速度都小于9.8m/s2，故A正确；B、万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得：G=m，解得：v=，当卫星轨道半径r等于地球半径时的线速度为7.9km/s，这是卫星的最大环绕速度，因此卫星的环绕速度不可能大于7.9km/s，故B错误；C、只有同步卫星的周期为24h，卫星的周期有可能大于24h等于或小于24
24、h，故C错误；D、卫星绕地球做圆周运动，万有引力提供向心力，卫星的圆心在地心上，故D错误；故选：A10一个运动员进行体能训练，用了100s时间跑上20m高的高楼，试估测他登楼的平均功率最接近的数值是（）A10 WB100 WC1 kWD10 kW【考点】功率、平均功率和瞬时功率【分析】运动员的体重可取50kg，人做功用来克服重力做功，故人做功的数据可尽似为重力的功，再由功率公式可求得功率【解答】解：学生上楼时所做的功W=mgh=501020（J）=10000J； 则他做功的功率P=100W； 故选：B11如图甲所示，用一轻质绳拴着一质量为m的小球，在竖直平面内做圆周运动（不计一切阻力），小球运
25、动到最高点时绳对小球的拉力为T，小球在最高点的速度大小为v，其Tv2图象如图乙所示，则下列说法正确的是（）A当地的重力加速度为B轻质绳长为C当v2=c时，轻质绳的拉力大小为+bD当v2=c时，轻质绳的拉力大小为+a【考点】向心力【分析】在最高点，小球靠拉力和重力的合力提供向心力，结合牛顿第二定律求出Tv2的关系式，结合图线的斜率和纵轴截距求出当地的重力加速度和绳长根据牛顿第二定律求出v2=c时，轻质绳的拉力大小【解答】解：A、在最高点，根据mg+T=m得：T=，可知纵轴截距的绝对值为a=mg，解得当地的重力加速度g=，图线的斜率，解得绳子的长度L=，故B错误C、当v2=c时，轻质绳的拉力大小为
26、：T=，故CD错误故选：A12某载人飞船运行的轨道示意图如图所示，飞船先沿椭圆轨道1运行，近地点为Q，远地点为P当飞船经过点P时点火加速，使飞船由椭圆轨道1转移到圆轨道2上运行，在圆轨道2上飞船运行周期约为90min关于飞船的运行过程，下列说法中正确的是（）A飞船在轨道1和轨道2上运动时的机械能相等B飞船在轨道1上运行经过P点的速度小于经过Q点的速度C轨道2的半径大于地球同步卫星的轨道半径D飞船在轨道1上运行经过P点的加速度小于在轨道2上运行经过P点的加速度【考点】万有引力定律及其应用【分析】飞船变轨时，需加速，使得万有引力等于向心力，机械能增大飞船在圆轨道上运行时，航天员处于完全失重状态根据
27、万有引力提供向心力得出周期、线速度与轨道半径的关系，通过周期的大小得出轨道半径的大小，从而得出线速度的大小根据飞船变轨前后所受的万有引力，根据牛顿第二定律比较加速度的大小【解答】解：A、经过点P时点火加速，外力对飞出做正功，飞船的机械能增加，因此在轨道2上运动时的机械能较大，故A错误；B、在轨道1上运行过程飞船机械能守恒，P点处重力势能大，因此动能小，在P点的速度小于Q点的速度，故B正确；C、同步卫星的周期为24小时，大于90min，因此同步卫星轨道半径大，故C错误；D、无论在轨道1还是轨道2，飞船通过P时仅受万有引力，因此加速度相同，故D错误故选：B13如图所示，质量为m的物体（可视为质点）
28、以某一速度从A点冲上倾角为30的固定斜面，其运动的加速度大小为g，此物体在斜面上上升的最大高度为h，则在这个过程中物体（）A机械能损失了mghB克服摩擦力做功mghC动能损失了mghD重力势能增加了mgh【考点】功能关系【分析】重力势能的增加量等于克服重力做的功；动能的变化量等于合外力做的功；机械能变化量等于除重力外其余力做的功由此分析即可【解答】解：AB、设物体所受的摩擦力大小为f根据牛顿第二定律得 mgsin30+f=ma=mg，解得摩擦力 f=mg，由数学知识可知，物体上滑的距离为2h，所以克服摩擦力做功 Wf=f2h=mgh，根据功能关系可知，机械能损失了mgh，故A正确，B错误C、由
29、动能定理可知，动能损失量等于物体克服合外力做的功，大小为Ek=F合s=ma2h=mg2h=mgh，故C错误D、物体在斜面上能够上升的最大高度为h，所以重力势能增加了mgh，故D错误故选：A二、实验题（本题共10个小空，每空2分，共20分）14（1）在做“研究平抛物体的运动”实验时，除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉之外，下列器材中不需要的是AB（写器材编号）A秒表 B天平 C白纸 D重垂线 E刻度尺（2）在研究物体做平抛运动时，应通过多次实验确定若干个点，描绘出平抛运动的轨迹在实验中的下列操作正确的是ACA实验中所用斜槽末端的切线必须调到水平B每次实验中小球必须由静止释放，初始位置不必相同C每次
30、实验小球必须从斜槽的同一位置由静止释放，所用斜槽不必光滑D在实验时，尽量选用质量小一点的小球（3）某同学用频闪照相法“研究平抛运动”的实验，根据实验结果在坐标纸上描出了小球水平抛出后的运动轨迹，但不慎将画有轨迹图线的坐标丢失了一部分，剩余部分如图所示，图中水平方向与竖直方向每小格的长度均代表5cm，A、B和C是轨迹图线上依次经过的3个点，如果取g=10m/s2，那么：根据轨迹的坐标求出物体做平抛运动的初速度v0=1.5 m/s若取A为坐标原点，水平向右为x轴正方向，竖直向下为y轴正方向，建立直角坐标系，则小球做平抛运动的初位置坐标为：x=15 cm，y=5 cm【考点】研究平抛物体的运动【分析
31、】（1）根据实验的原理确定所需测量的物理量，从而确定所需的器材；（2）根据原理以及操作中的注意事项确定正确的操作步骤（3）根据竖直方向上连续相等时间内的位移之差是一恒量求出相等的时间间隔，结合水平位移和时间间隔求出初速度根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出B点的竖直分速度，结合速度时间公式求出抛出点到B点的时间，从而得出抛出点到B点的水平位移和竖直位移，求出初始位置的坐标【解答】解：（1）实验中不需要测量小球的质量，所以不需要天平，运动的时间可以根据竖直位移求出，不需要秒表，故不需要的器材为：AB（2）A、为了保证小球平抛运动的初速度水平，实验中所用斜槽末端的切线必须调到水平，故
32、A正确B、为了保证小球的初速度大小相等，每次让小球从斜槽的同一位置由静止释放，轨道不一定需要光滑，故B错误，C正确D、实验中，为了减小空气阻力的影响，选择质量大一点的小球，故D错误故选：AC（3）在竖直方向上，根据y=2L=gT2得，相等的时间间隔T=，则平抛运动的初速度B点的竖直分速度，则抛出点到B点的运动时间，抛出点到B点的水平位移xB=v0t=1.50.2m=0.3m=30cm，则初位置的横坐标x=1530cm=15cm抛出点到B点的竖直位移，则初位置的纵坐标y=1520cm=5cm故答案为：（1）AB，（2）AC，（3）1.5，15，515在“验证机械能守恒定律”的一次实验中，如图甲所
33、示，质量m=1kg的重物自由下落，在纸带上打出一系列的点，图乙中O点为打出的起始点，且速度为零（其中一段纸带图中未画出）选取在纸带上连续打出的点A、B、C、D、E、F、G作为计数点其中测出D、E、F点距起始点O的距离如图所示已知打点计时器打点周期为T=0.02s（g取10m/s2）（1）图乙中纸带的左端与重物相连（填左或右）；（2）打点计时器打下计数点E时，物体的速度vE=3.3 m/s；（3）从起点0到打下计数点E的过程中物体的重力势能减少量EP=5.54 J（结果保留3位有效数字），此过程中物体动能的增加量EK=5.45 J （结果保留3位有效数字）（4）实验的结论是在误差允许范围内，重物
34、的机械能守恒【考点】验证机械能守恒定律【分析】根据相等时间内的位移越来越大，确定哪一端与重物相连；纸带法实验中，若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动的推论，可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度和加速度，从而求出动能再根据功能关系得重力势能减小量等于重力做功的数值依据误差允许范围内，即可判定重物的机械能是否守恒【解答】解：（1）从纸带数据可以看出，相等时间内的位移越来越大，则纸带的左端与重物相连（2）利用匀变速直线运动的推论有：vE=3.3m/s（3）从打点计时器打下起点O到打下C点的过程中，重力势能减小量为：Ep=mgh=19.80.5542J5.54JEkB=mvB2
35、=13.325.45 J，（4）由于重力势能减小量略大于动能的增加量，在误差允许范围内，重物下落的机械能守恒故答案为：（1）左；（2）3.3；（3）5.54，5.45；（4 ）在误差允许范围内，重物下落的机械能守恒三、计算题（本大题有3小题，共28分解答时要求写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，若只有最后答案而无演算过程的不得分，有数值计算的题，答案必须写出数值和单位）16一物体被水平抛出，到落地时间为2s，水平位移为40m，空气阻力不计，g取10m/s2求：（1）物体平抛初位置离地多高；（2）物体平抛初速度的大小【考点】平抛运动【分析】（1）平抛运动在竖直方向上做自由落体运动，根据位
36、移时间公式求出物体平抛运动的初位置距离地面的高度（2）平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，结合水平位移和时间求出初速度【解答】解：（1）由竖直方向自由落体运动公式：h=得离地高度为：h=（2）水平方向匀速直线运动，有：x=v0t得平抛初速度大小为：答：（1）物体平抛初位置离地的高度为20m；（2）物体平抛运动的初速度的大小为20m/s17土星周围有许多大小不等的岩石颗粒，其绕土星的运动可视为圆周运动其中有两个岩石颗粒A和B与土星中心距离分别为rA=8.0104km和r B=1.2105km忽略所有岩石颗粒间的相互作用，结果可用根式表示求：（1）岩石颗粒A和B的线速度之比；（2）岩石颗粒A和B的
37、周期之比【考点】万有引力定律及其应用【分析】（1）岩石颗粒绕土星做圆周运动的向心力来源于土星的万有引力，由牛顿第二定律和万有引力定律列式，得到线速度的表达式，即可求解线速度之比（2）由圆周运动的基本规律求周期之比【解答】解：（1）设土星质量为M0，颗粒质量为m，颗粒距土星中心距离为r，线速度为v，由牛顿第二定律和万有引力定律：解得 对于A、B两颗粒分别有，解得（2）设颗粒绕土星作圆周运动的周期为T，则：对于A、B两颗粒分别有，解得答：（1）岩石颗粒A和B的线速度之比为：2；（2）岩石颗粒A和B的周期之比是2：918如图所示，光滑水平面与竖直面的半圆形导轨在B点相连接，导轨半径为R，一个质量为m
38、的静止的木块在A处压缩轻质弹簧，释放后，木块获得向右的初速度，当它经过B点进入半圆形导轨瞬间对导轨的压力是其重力的9倍，之后沿半圆导轨向上运动，恰能通过轨道最高点C，不计空气阻力，试求：（1）弹簧对木块所做的功；（2）木块从B到C过程中摩擦力所做的功；（3）木块离开C点落回水平地面时的动能【考点】动能定理的应用；向心力【分析】（1）研究木块通过B点的受力情况，由牛顿第二定律可求得物体在B点的速度，由动能定理可求得弹簧对物块的弹力所做的功；（2）木块恰好通过轨道最高点C，在C点，由重力充当向心力，由牛顿第二定律和向心力公式可求得最高点C的速度，再由动能定理可求得摩擦力所做的功；（3）木块离开C后
39、做平抛运动，机械能守恒，由机械能守恒定律可以求出落地动能【解答】解：（1）设木块经过B点进入半圆形导轨瞬间，所受支持力为FN，则由牛顿第二定律：FNmg=m由题意和牛顿第三定律得：FN=9mg可得，木块经过B点的动能： =4mgR 由动能定理得：弹簧对木块做的功与B点动能相等，为4mgR （2）木块恰能通过轨道最高点C，在C点，由牛顿第二定律得：mg=m木块从B到C过程中，运用动能定理得：mg2R+Wf=由上各式可得：Wf=mgR（3）木块离开C点落回水平地面的过程只有重力做功，故该过程机械能守恒，设地面为零势能面，木块离开C点落回水平地面时的动能：Ek=+mg2R=mgR答：（1）弹簧对木块所做的功是4mgR；（2）木块从B到C过程中摩擦力所做的功是mgR；（3）木块离开C点落回水平地面时的动能是mgR2016年7月15日
