1、2014-2015学年河南省郑州市高一（下）期末物理试卷一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1-8题只有一项符合题目要求，第9-12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分）1物理学家的发展丰富了人类对物质世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，促进了物质生产的繁荣与人类文明的进步，下列表述正确的是（）A 开普勒发现了万有引力定律B 相对论的创立表明经典力学已不再适用C 卡文迪许用扭秤实验测出了万有引力常量D 牛顿发现了海王星和冥王星2做曲线运动的物体，下列说法正确的是（）A 物体的速度大小一定改变B 物体的速度
2、方向可能不变C 物体的速度可能不变D 物体的加速度可能不变3在下列现象或者物理过程中，机械能守恒的是（）A 飘然下落的树叶B 水平抛出的石块C 沿斜面匀速上行的汽车D 空中飞舞的柳絮4关于匀速圆周运动的物理量之间的关系，下列说法正确的是（）A 线速度与半径成正比B 角速度与半径成反比C 周期与角速度成反比D 加速度与半径成正比5同步卫星是指相对于地面不动的人造卫星关于各国发射的地球同步卫星，下列表述正确的是（）A 运行的速度都大于7.9km/sB 所受的万有引力大小都相等C 离地面的高度都相同D 都处于平衡状态6如图所示，质量为m的物体置于倾角为的斜面体上，物体与斜面之间的动摩擦因数为，在外力
3、作用下，斜面体沿水平方向向左做匀速运动运动中物体m与斜面体相对静止，则关于斜面体对m的支持力和摩擦力的做功情况，下列说法中正确的是（）A 支持力一定不做功B 摩擦力一定做正功C 摩擦力可能不做功D 摩擦力一定做负功7如图所示，两个质量相同的小球a、b用长度不等的细线拴在天花板上的同一点，并在空中同一水平面内做匀速圆周运动，与A、B两球相连的细线和竖直方向的夹角分别为30和45，则a、b两小球的周期之比（）A B C D 8汽车从静止开始先做匀加速直线运动，然后做匀速运动汽车所受阻力恒定，下列汽车功率P与时间t的关系图象中，能描述上述过程的是（）A B C D 9假设太阳和地球的质量保持不变，将
4、它们之间的距离缩小到原来的一半，地球绕太阳的公转近似认为匀速圆周运动，则下列说法正确的是（）A 地球的向心力变为原来的B 地球的向心力变为原来的4倍C 地球绕太阳的公转周期变为原来的D 地球绕太阳的公转周期变为原来的10如图所示，小球自a点由静止自由下落，到b点时与弹簧接触，到c点时弹簧被压缩到最短，若不计弹簧质量和空气阻力，在小球由abc的运动过程中（）A 小球的机械能守恒B 小球的重力势能一直减少C 小球的动能先从零开始增大，后又减小到零，在b点时动能最大D 到c点时小球的机械能最小，弹簧弹性势能最大11将一个质量为m的小球竖直向上抛出，小球上升的最大高度为H，设上升过程中空气阻力F大小恒
5、定，则在上升过程中（）A 小球的动能减小了（F+mg）HB 小球的机械能减小了FHC 小球的重力势能减少了mgHD 小球克服空气阻力做功（F+mg）H12如图所示，水平绷紧的传送带AB长L=8m，始终以恒定速率v1=3m/s运行初速度大小为v2=6m/s的小物体（可视为质点）从与传送带等高的光滑水平地面上经B点滑上传送带，小物块m=1kg，物块与传送带间的动摩擦因数=0.3，g取10m/s2，下列说法正确的是（）A 小物块可以达到A点B 小物块向左滑行的距离为6mC 小物块相对传送带滑动的位移为13.5mD 小物块在传送带上运动时，因相互摩擦产生的热量为36J二、实验题（本题共2小题，共14分
6、，请按题目要求作答。）13探究“合力做功的物体速度变化的关系”的实验中，小车会受到摩擦力的作用，可以使木板适当倾斜来平衡摩擦力，则下面操作正确的是（）A 放开小车，小车能够自由下滑即可B 放开小车，小车能够匀速下滑即可C 放开拖着纸带的小车，小车能够自由下滑即可D 放开拖着纸带的小车，小车能够匀速下滑即可14用如图所示甲所示的装置，通过研究重锤的落体运动来验证机械能守恒定律实验所用的电源为学生电源，其频率为50Hz已知重力加速度为g=9.8m/s2（1）在实验所需的物理量中，需要直接测量的是（填写代号）A重锤的质量B重锤下落的高度C重锤底部距水平地面的高度D与下落高度对应的重锤的瞬时速度（2）
7、在实验得到的纸带中，该同学选用的纸带如图乙所示，起点O与相邻点之间距离约为2mm，点迹清晰图中A、B、C、D为四个相邻的原始点根据图乙中的数据，求得当打点计时器打下B点时重锤的速度vB=m/s，计算出对应的v=m2/s2，ghB=m2/s2若在实验误差允许的范围内，上述物理量之间的关系满足，即可验证机械能守恒定律（计算结果保留三位有效数字）三、计算题(本题共4小题，共38分。解答时应写出必要的文字说明。方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须写出数值和单位。)15将一物体沿水平方向抛出，经过2s物体到达地面，物体的水平位移为40m，g取10m/s2，不计空气阻
8、力，求：（1）物体的初速度；（3）物体落地时速度的大小16如图所示，质量为m=0.2kg的小球固定在长为L=0.9m的轻杆的一端，杆可绕O点在竖直平面内转动g=10m/s2，（1）当小球在最高点的速度为多大时，球对杆的作用力为零？（2）当小球在最高点的速度为6m/s时，球对杆的作用力的大小等于多少？方向如何？17如图所示，是运载火箭发射飞船的示意图，飞船由运载火箭先送人近地点为A、远地点为B的椭圆轨道，在B点实施变轨后，再进入预定圆轨道，已知近地点A距地面高度为h1，飞船在预定圆轨道上飞行n圈所用时间为t，地球表面重力加速度为g，地球半径为R，求：（1）地球的第一宇宙速度大小；（2）飞船在近地
9、点A的加速度aA大小；（3）远地点B距地面的高度h2大小18如图所示，光滑半圆形轨道处于竖直平面内，半圆轨道与光滑的水平地面相切于半圆的端点A一质量为m的小球在水平地面上的C点受水平向左的恒力F由静止开始运动，当运动到A点时撤去恒力F，小球沿竖直半圆轨道运动到轨道最高点B点，最后又落在水平地面上的D点（图中未画出）已知A、C间的距离为L，重力加速度为g（1）若轨道半径为R，求小球到达圆轨道B点时对轨道的压力FN；（2）为使小球能运动到轨道最高点B，求轨道半径的最大值Rm；（3）轨道半径R多大时，小球在水平地面上的落点D到A点的距离最大？最大距离xm是多少？2014-2015学年河南省郑州市高一
10、（下）期末物理试卷参考答案与试题解析一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1-8题只有一项符合题目要求，第9-12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分）1物理学家的发展丰富了人类对物质世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，促进了物质生产的繁荣与人类文明的进步，下列表述正确的是（）A 开普勒发现了万有引力定律B 相对论的创立表明经典力学已不再适用C 卡文迪许用扭秤实验测出了万有引力常量D 牛顿发现了海王星和冥王星考点：物理学史分析：本题根据牛顿、开普勒、卡文迪许的物理学贡献和相对论的意义进行答题解答：解：A、开
11、普勒发现了行星运动定律，牛顿发现了万有引力定律故A错误B、相对论的创立并不表明经典力学已不再适用，实际上在宏观、低速的情况下经典力学仍能适用故B错误C、卡文迪许用扭秤实验测出了万有引力常量故C正确D、亚当斯和勒威耶发现了海王星，克莱德汤博发现了冥王星，故D错误故选：C点评：加强对基础知识的积累，解决这类问题的关键是平时注意积累和记忆，同时注意多看教材2做曲线运动的物体，下列说法正确的是（）A 物体的速度大小一定改变B 物体的速度方向可能不变C 物体的速度可能不变D 物体的加速度可能不变考点：线速度、角速度和周期、转速专题：匀速圆周运动专题分析：曲线运动的物体速度方向一定改变，速度大小不一定改变
12、，一定具有加速度解答：解：A、做曲线运动的物体速度大小不一定改变，比如匀速圆周运动，故A错误B、曲线运动的物体速度方向一定改变，则速度一定变化，故B、C错误D、做曲线运动的物体加速度可能不变，比如平抛运动，故D正确故选：D点评：解决本题的关键知道曲线运动的特点，知道速度方向一定改变，一定具有加速度，基础题3在下列现象或者物理过程中，机械能守恒的是（）A 飘然下落的树叶B 水平抛出的石块C 沿斜面匀速上行的汽车D 空中飞舞的柳絮考点：机械能守恒定律专题：机械能守恒定律应用专题分析：对于单个物体或多个物体组成的物体，只受重力或弹力作用，机械能守恒，根据机械能守恒的条件逐个分析物体的受力的情况，即可
13、判断物体机械能是否守恒解答：解：A、树叶下落过程中，空气阻力和浮力对其做负功，机械能不守恒故A错误；B、水平抛出的石块只受重力，机械能守恒，故B正确C、沿斜面匀速上行的汽车，动能不变，重力势能增加，故机械能增加，故C错误；D、空中飞舞的柳絮空气阻力和浮力对其做功，则机械能不守恒，故D错误故选：B点评：本题是对机械能守恒条件的直接考查，掌握住机械能守恒的条件和机械能的概念即可4关于匀速圆周运动的物理量之间的关系，下列说法正确的是（）A 线速度与半径成正比B 角速度与半径成反比C 周期与角速度成反比D 加速度与半径成正比考点：线速度、角速度和周期、转速专题：匀速圆周运动专题分析：根据线速度与半径的
14、关系、角速度与半径的关系分析线速度和角速度，结合周期与角速度的关系式分析周期和角速度的关系解答：解：A、根据v=r知，在角速度一定时，线速度与半径成正比，在线速度一定时，角速度与半径成反比，故A、B错误C、根据T=知，周期与角速度成反比，故C正确D、根据a=r2知，在角速度一定时，加速度与半径成正比，故D错误故选：C点评：解决本题的关键知道判断三个物理量之间的关系时，只有确定某一个物理量不变，才能确定另外两个物理量之间的关系，基础题5同步卫星是指相对于地面不动的人造卫星关于各国发射的地球同步卫星，下列表述正确的是（）A 运行的速度都大于7.9km/sB 所受的万有引力大小都相等C 离地面的高度
15、都相同D 都处于平衡状态考点：同步卫星专题：人造卫星问题分析：地球同步卫星的周期必须与地球自转周期相同物体做匀速圆周运动，它所受的合力提供向心力，也就是合力要指向轨道平面的中心通过万有引力提供向心力，列出等式通过已知量确定未知量解答：解：A、7.9km/s是卫星绕地球做圆周运动的最大环绕速度，则地球同步卫星的速度小于7.9km/s，故A错误；B、不同的卫星由于质量可能不同，故它们所受到的万有引力大小不一定相同；故B错误；C、所有同步卫星均处于相同高度上；故C正确D、卫星都在绕地球做圆周运动，受到的合外力不为零；故D错误；故选：C点评：地球质量一定、自转速度一定，地球同步卫星要与地球的自转实现同
16、步，就必须要角速度与地球自转角速度相等，这就决定了它的轨道高度和线速度大小必须一定6如图所示，质量为m的物体置于倾角为的斜面体上，物体与斜面之间的动摩擦因数为，在外力作用下，斜面体沿水平方向向左做匀速运动运动中物体m与斜面体相对静止，则关于斜面体对m的支持力和摩擦力的做功情况，下列说法中正确的是（）A 支持力一定不做功B 摩擦力一定做正功C 摩擦力可能不做功D 摩擦力一定做负功考点：功的计算专题：功的计算专题分析：使物体A和斜面体B一起向左做匀速运动，速度水平向左，支持力FN垂直斜面向上，而摩擦力Ff方向需要讨论，然后结合功的计算公式W=FScos进行分析判断正负功解答：解：A、由功的计算公式
17、W=FScos可知，支持力方向垂直斜面向上，与位移的方向夹角小于90，支持力一定做正功，故A错误；B、物块相对于斜面静止，故受到的摩擦力沿斜面向上，故位移与力夹角大于90，做负功，故BC错误，D正确；故选：D点评：本题主要考查了W=FLcos，关键是正确受力分析，判断出力与位移的夹角关系7如图所示，两个质量相同的小球a、b用长度不等的细线拴在天花板上的同一点，并在空中同一水平面内做匀速圆周运动，与A、B两球相连的细线和竖直方向的夹角分别为30和45，则a、b两小球的周期之比（）A B C D 考点：向心力；牛顿第二定律专题：牛顿第二定律在圆周运动中的应用分析：小球做匀速圆周运动，靠重力和拉力的
18、合力提供向心力，结合牛顿第二定律得出周期的表达式，从而得出a、b两小球的周期之比解答：解：设绳子与竖直方向的夹角为，根据牛顿第二定律得：，r=htan，解得：T=，因为h相同，则周期相等，故D正确，A、B、C错误故选：D点评：解决本题的关键知道小球做匀速圆周运动向心力的来源，结合牛顿第二定律进行求解，基础题8汽车从静止开始先做匀加速直线运动，然后做匀速运动汽车所受阻力恒定，下列汽车功率P与时间t的关系图象中，能描述上述过程的是（）A B C D 考点：功率、平均功率和瞬时功率专题：功率的计算专题分析：根据P=Fv分析：匀加速运动时F不变，v随时间均匀增大，故P随时间均匀增大，当匀速时牵引力等于
19、阻力，说明牵引力突变，故功率突变解答：解：根据P=Fv分析知匀加速运动时牵引力大于阻力，F不变，v随时间均匀增大，故P随时间均匀增大，故AD错误；当匀速时牵引力等于阻力，说明F突变小，速度不变，故功率突变小，以后保持不变，故B错误，C正确故选：C点评：此题考查P=Fv的应用，注意在机车问题中F为牵引力，不是合力，力可以突变，速度不会突变9假设太阳和地球的质量保持不变，将它们之间的距离缩小到原来的一半，地球绕太阳的公转近似认为匀速圆周运动，则下列说法正确的是（）A 地球的向心力变为原来的B 地球的向心力变为原来的4倍C 地球绕太阳的公转周期变为原来的D 地球绕太阳的公转周期变为原来的考点：人造卫
20、星的加速度、周期和轨道的关系；万有引力定律及其应用专题：人造卫星问题分析：地球绕太阳圆周运动万有引力提供圆周运动向心力，据此分析半径变化引起的其它描述圆周运动物理量的变化即可解答：解：AB、地球运动向心力由万有引力提供，根据可知距离r缩小为原来的一半，向心力变为原来的4倍，故A错误，B正确；CD、根据万有引力提供圆周运动向心力可知，地球公转周期T=可得距离r缩小为原来一半，周期变为原来的，故CD均错误故选：B点评：解决本题的关键是抓住地球公转半径的变化，由万有引力提供圆周运动向心力判定描述圆周运动物理量的变化，不难属于基础知识考查10如图所示，小球自a点由静止自由下落，到b点时与弹簧接触，到c
21、点时弹簧被压缩到最短，若不计弹簧质量和空气阻力，在小球由abc的运动过程中（）A 小球的机械能守恒B 小球的重力势能一直减少C 小球的动能先从零开始增大，后又减小到零，在b点时动能最大D 到c点时小球的机械能最小，弹簧弹性势能最大考点：机械能守恒定律专题：机械能守恒定律应用专题分析：开始小球做自由落体运动，小球从b点接触弹簧，弹力逐渐增大，开始小于重力，到bc间某位置等于重力，后大于重力，因此，小球从b到c过程中先做加速运动，后做减速运动，到c点速度减为零，弹簧压缩到最短，因此明确了整个过程中小球的运动情况，根据功能关系可正确解答本题解答：解：A、在小球由ab的运动过程中，只受重力，机械能守恒
22、在小球由bc的运动过程中，由于弹簧的弹力对小球做负功，则小球的机械能减少，故A错误B、小球下落过程中高度一直下降，小球的重力势能一直减小，故B正确C、小球从b点接触弹簧，弹力逐渐增大，开始阶段弹力小于重力，到bc间某位置弹力等于重力，后弹力大于重力，因此，小球从b到c过程中先做加速运动，后做减速运动，到c点速度减为零，则动能先增大后减小，在bc间某位置动能最大，故C错误D、以小球和弹簧组成的系统为研究对象，小球运动过程中，只有重力和弹簧的弹力做功，符合机械能守恒的条件，因此，系统的机械能守恒，到c点时弹簧弹性势能最大，则小球的机械能最小，故D正确故选：BD点评：本题关键是明确小球的运动情况和整
23、个过程中能量的转化情况，特别是小球从b到c的过程，先做加速度不断减小的加速运动，后做加速度不断增加的减速运动注意小球的机械能是不守恒的11将一个质量为m的小球竖直向上抛出，小球上升的最大高度为H，设上升过程中空气阻力F大小恒定，则在上升过程中（）A 小球的动能减小了（F+mg）HB 小球的机械能减小了FHC 小球的重力势能减少了mgHD 小球克服空气阻力做功（F+mg）H考点：功能关系分析：本题应根据总功等于动能的变化量；重力做功等于重力势能的减小量；除重力外其余力做的功等于机械能的变化量，进行分析解答：解：A、小球上升的过程中，重力和阻力都做负功，根据动能定理得：mgHFH=Ek，则得动能的
24、减小量等于mgH+FH，故A正确；B、根据功能关系知：除重力外其余力做的功等于机械能的变化量在上升过程中，物体克服阻力做功FH，故机械能减小FH，故B正确；C、小球上升H，故重力势能增加mgH，故C错误；D、在上升的过程中，小球克服空气阻力做功FH故D错误故选：AB点评：本题关键是明确功的物理意义，即功是能量转化的量度；要掌握动能定理，并能运用来分析功能关系12如图所示，水平绷紧的传送带AB长L=8m，始终以恒定速率v1=3m/s运行初速度大小为v2=6m/s的小物体（可视为质点）从与传送带等高的光滑水平地面上经B点滑上传送带，小物块m=1kg，物块与传送带间的动摩擦因数=0.3，g取10m/
25、s2，下列说法正确的是（）A 小物块可以达到A点B 小物块向左滑行的距离为6mC 小物块相对传送带滑动的位移为13.5mD 小物块在传送带上运动时，因相互摩擦产生的热量为36J考点：动能定理的应用；牛顿第二定律专题：动能定理的应用专题分析：由牛顿第二定律求出物块的加速度，然后应用匀变速直线运动的速度位移公式求出物块向左运动的位移，根据该位移与传送带长度的关系分析答题解答：解：A、对去看，由牛顿第二定律得：mg=ma，解得：a=3m/s2，物块向左做匀减速直线运动，速度为零时的位移：x物块=6mL=8m，物块不能到达A点，故A错误，B正确；C、物体减速为零需要的时间：t=2s，在此时间内传送到达
26、位移：x传送带=v1t=6m，物块速度变为零后向右做匀加速直线运动，加速到与传送带速度相等的时间：t=1s，然后物块与传送带一起向右做匀速直线运动，物块向右做匀加速直线运动过程物块的位移：x物块=t=1.5m，传送带的位移：x传送带=v1t=3m，物块相对于传送滑动的位移：x=x物块+x传送带+x传送带x物块=13.5m，故C正确；D、小物块在传送带上运动时，因相互摩擦产生的热量：Q=W=mgx=40.5J，故D错误；故选：BC点评：本题考查了传送带问题，传送带模型是高中物理的典型模型，要掌握其解题思路与方法，分析清楚物块运动过程是正确解题的关键，应用牛顿第二定律、运动学公式与功的计算公式可以
27、解题二、实验题（本题共2小题，共14分，请按题目要求作答。）13探究“合力做功的物体速度变化的关系”的实验中，小车会受到摩擦力的作用，可以使木板适当倾斜来平衡摩擦力，则下面操作正确的是（）A 放开小车，小车能够自由下滑即可B 放开小车，小车能够匀速下滑即可C 放开拖着纸带的小车，小车能够自由下滑即可D 放开拖着纸带的小车，小车能够匀速下滑即可考点：探究功与速度变化的关系专题：实验题；动能定理的应用专题分析：实验中可以适当抬高木板的一侧来平衡摩擦阻力受力平衡时，小车拖着纸带应做匀速直线运动解答：解：实验中可以适当抬高木板的一侧来平衡摩擦阻力受力平衡时，小车应做匀速直线运动，所以正确的做法是：不系
28、橡皮筋，放开拖着纸带的小车，能够匀速下滑即可，故D正确，A、B、C错误故选：D点评：解决本题的关键掌握平衡摩擦力的方法，由于纸带与限位孔之间有摩擦，所以平衡摩擦力时，不能忽略该摩擦力的影响14用如图所示甲所示的装置，通过研究重锤的落体运动来验证机械能守恒定律实验所用的电源为学生电源，其频率为50Hz已知重力加速度为g=9.8m/s2（1）在实验所需的物理量中，需要直接测量的是B（填写代号）A重锤的质量B重锤下落的高度C重锤底部距水平地面的高度D与下落高度对应的重锤的瞬时速度（2）在实验得到的纸带中，该同学选用的纸带如图乙所示，起点O与相邻点之间距离约为2mm，点迹清晰图中A、B、C、D为四个相
29、邻的原始点根据图乙中的数据，求得当打点计时器打下B点时重锤的速度vB=1.85m/s，计算出对应的v=1.71m2/s2，ghB=1.74m2/s2若在实验误差允许的范围内，上述物理量之间的关系满足，即可验证机械能守恒定律（计算结果保留三位有效数字）考点：验证机械能守恒定律专题：实验题；机械能守恒定律应用专题分析：（1）验证机械能守恒定律的实验原理是：以自由落体运动为例，需要验证的方程是：mgh=，根据实验原理得到要验证的表达式，确定待测量（2）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点的速度，从而求出大小，根据下降的高度求出ghB的大小解答：解：（1）重锤的质量可测可不测，因为动
30、能的增加量和重力势能的减小量式子中都有质量，可以约去需要测量的物理量是B：重锤下落的高度，通过计算得到的物理量是D：与下落高度对应的重锤的瞬时速度故选：B（2）根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上B点时小车的瞬时速度大小，计算出对应的=1.71m2/s2，ghB=9.80.178=1.74m2/s2若在实验误差允许的范围内，上述物理量之间的关系满足 ，即可验证机械能守恒定律故答案为：（1）B，（2）1.85，1.71，1.74，点评：纸带问题的处理是力学实验中常见的问题在纸带法实验中，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
31、算出打出某点时纸带运动的瞬时速度，计算过程中要注意单位的换算三、计算题(本题共4小题，共38分。解答时应写出必要的文字说明。方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须写出数值和单位。)15将一物体沿水平方向抛出，经过2s物体到达地面，物体的水平位移为40m，g取10m/s2，不计空气阻力，求：（1）物体的初速度；（3）物体落地时速度的大小考点：平抛运动专题：平抛运动专题分析：平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动，根据水平位移和时间求出物体的初速度根据速度时间公式求出竖直分速度，结合平行四边形定则求出落地的速度大小解答：解：（1）由：x=
32、v0t 得：（2）由vy=gt=102 m/s=20 m/s 落地速度大小问问：m/s=答：（1）物体的初速度为20m/s（2）物体落地时速度大小为m/s点评：解决本题的关键知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，结合运动学公式灵活求解，基础题16如图所示，质量为m=0.2kg的小球固定在长为L=0.9m的轻杆的一端，杆可绕O点在竖直平面内转动g=10m/s2，（1）当小球在最高点的速度为多大时，球对杆的作用力为零？（2）当小球在最高点的速度为6m/s时，球对杆的作用力的大小等于多少？方向如何？考点：向心力；牛顿第二定律专题：牛顿第二定律在圆周运动中的应用分析：（1）球对杆的作用力为零，
33、靠重力提供向心力，结合牛顿第二定律求出最高点的速度（2）根据牛顿第二定律，抓住竖直方向上的合力提供向心力，求出杆对球的作用力，从而根据牛顿第三定律得出球对杆的作用力大小和方向解答：解：（1）球在最高点对杆作用力为零时，其受地球重力G提供球绕O作圆周运动所需向必力，故有：代入数据解得：v0=3 m/s （2）当球在最高点速度为v=6 m/s时，设杆对球的作用力大小为F，方向向下，则有：F+mg=，代入数据得：F=6 N 根据牛顿第三定律，球对杆的作用力为F=6 N，方向竖直向上答：（1）当小球在最高点的速度为3m/s时，球对杆的作用力为零（2）球对杆的作用力的大小等于6N，方向竖直向上点评：解决
34、本题的关键知道小球做圆周运动向心力的来源，结合牛顿第二定律进行求解，知道在最高点，杆可以表现为拉力，也可以表现为支持力17如图所示，是运载火箭发射飞船的示意图，飞船由运载火箭先送人近地点为A、远地点为B的椭圆轨道，在B点实施变轨后，再进入预定圆轨道，已知近地点A距地面高度为h1，飞船在预定圆轨道上飞行n圈所用时间为t，地球表面重力加速度为g，地球半径为R，求：（1）地球的第一宇宙速度大小；（2）飞船在近地点A的加速度aA大小；（3）远地点B距地面的高度h2大小考点：人造卫星的加速度、周期和轨道的关系；万有引力定律及其应用专题：人造卫星问题分析：（1）在地球表面重力与万有引力相等，第一宇宙速度是
35、近地卫星的环绕速度，据万有引力提供圆周运动向心力计算即可；（2）根据万有引力提供圆周运动向心力求飞船在近地点A处的加速度大小；（3）求得飞船在B上运动的周期，根据万有引力提供圆周运动向心力求得距地面高度解答：解：（1）绕地球表面运动的卫星的向心力由万有引力提供：在地球表面有重力与万有引力相等有：由两式解得：v=（2）根据万有引力和牛顿第二定律可得：由两式解得：aA=（3）在大圆轨道上，根据万有引力定律可得：在大圆轨道上卫星运动n圈所用时间为t，可得在该轨道上运动的周期我：T=根据万有引力提供圆周运动向心力有：由式可解得：h2=答：（1）地球的第一宇宙速度大小为；（2）飞船在近地点A的加速度aA
36、大小为；（3）远地点B距地面的高度h2大小为点评：解问题的关键入手点有二：一是地球表面重力与万有引力相等，二是万有引力提供圆周运动向心力，不难属于基础知识考查18如图所示，光滑半圆形轨道处于竖直平面内，半圆轨道与光滑的水平地面相切于半圆的端点A一质量为m的小球在水平地面上的C点受水平向左的恒力F由静止开始运动，当运动到A点时撤去恒力F，小球沿竖直半圆轨道运动到轨道最高点B点，最后又落在水平地面上的D点（图中未画出）已知A、C间的距离为L，重力加速度为g（1）若轨道半径为R，求小球到达圆轨道B点时对轨道的压力FN；（2）为使小球能运动到轨道最高点B，求轨道半径的最大值Rm；（3）轨道半径R多大时
37、，小球在水平地面上的落点D到A点的距离最大？最大距离xm是多少？考点：动能定理的应用；牛顿第二定律；牛顿第三定律专题：动能定理的应用专题分析：（1）先由动能定理求出小球到达B点时的速度大小，再由牛顿第二定律求出轨道对小球的弹力，即可由牛顿第三定律得到小球对轨道的压力（2）当小球对轨道的压力恰好为零时，求出轨道半径的最大值Rm；（3）小球离开B点后做平抛运动，根据高度求出平抛运动的时间，再根据初速度和时间求出平抛运动的水平位移表达式，与第1题中小球经过B点的速度联立，运用数学知识求解解答：解：（1）设小球到达圆轨道B点时速度为v，从C到B，由动能定理有：FL2mgR=0解得：v=据牛顿第二定律有
38、：FN+mg=m解得：FN=根据牛顿第三定律可知，小球到达圆轨道B点时对轨道的压力为：FN=FN=，方向竖直向上（2）轨道半径越大，小球到达最高点的速度越小，当小球恰好到达最高点时，轨道对小球的作用力为零，则小球对轨道的压力也为零，此时轨道半径最大，则令FN=0，解得轨道半径的最大值Rm=（3）设小球平抛运动的时间为t，在竖直方向上有：2R=得：t=2水平位移为：x=vt=2=当2FL4mgR=4mgR时，水平位移x最大，得：R=D到A最大距离为：xm=4R=答：（1）若轨道半径为R，小球到达圆轨道B点时对轨道的压力FN是，方向竖直向上（2）为使小球能运动到轨道最高点B，轨道半径的最大值Rm是（3）轨道半径R=时，小球在水平地面上的落点D到A点的距离最大，最大距离xm是点评：本题综合运用了动能定理、牛顿第二定律、平抛运动，综合性较强，关键理清过程，选择适当的定理或定律进行解题