湖北省孝感一中2016届高三下学期物理测试卷（4）

湖北省孝感一中2016届高三下学期物理测试卷（4）

‎2015-2016学年湖北省孝感一中高三（下）物理测试卷（4）‎ ‎　‎ 一．选择题（每小题4分、共40分）‎ ‎1．下列关于曲线运动的说法中正确的是（　　）‎ A．若物体所受合外力不为零，则一定做曲线运动 B．若物体做曲线运动，则所受的合外力一定不为零 C．若物体做曲线运动，则不可能受恒力作用 D．物体做曲线运动的条件是物体所受合外力跟速度的方向不在同一条直线上 ‎2．如图所示，在粗糙水平板上放一个物块，使水平板和物块一起在竖直平面内沿逆时针方向做匀速圆周运动．a、b为水平直径，c、d为竖直直径，在运动中木板始终保持水平，物块相对于木板始终静止，则（　　）‎ A．物块始终受到三个力作用 B．从a到b，物块处于超重状态 C．从b到a，物块处于超重状态 D．只有在a、b、c、d四点，物块受到的合外力才指向圆心 ‎3．在一颗大树将要被伐倒的时候，有经验的伐木工人就会双眼紧盯着树梢，根据树梢的运动情形就能判断大树正在朝着哪个方向倒下，从而避免被倒下的大树砸伤．为什么要“双眼紧盯树梢”？以下解释正确的是（　　）‎ A．伐木工人所关注的是树梢的线速度 B．伐木工人所关注的是树梢的角速度 C．伐木工人所关注的是树梢的向心加速度 D．伐木工人所关注的是树梢的向心力 ‎4．如图所示，倾斜放置的圆盘绕着中轴匀速转动，圆盘的倾角为37°，在距转动中心0.1m处放一小木块，小木块跟随圆盘一起转动，小木块与圆盘的动摩擦因数为0.8，木块与圆盘的最大静摩擦力与相同条件下的滑动摩擦力相同．若要保持小木块不相对圆盘滑动，圆盘转动的角速度最大值为（　　）（sin37°=0.6，cos37°=0.8）‎ A．8rad/s B．2rad/s C． rad/s D． rad/s ‎5．研究月球岩样发现，月球的密度和地球的密度差不多，当嫦娥一号贴近月球表面飞行时，哪些量跟航天飞机贴近地球表面飞行时近似相同（　　）‎ A．角速度 B．线速度大小 C．向心加速度大小 D．周期 ‎6．如图所示，质点在竖直面内沿顺时针方向做匀速圆周运动，若质点分别在S1、S2、S3、S4各点离开轨道，在空中运动一段时间后落在水平地面上，比较质点分别在S1、S2、S3、S4各点离开轨道的情况，下列说法正确的是（　　）‎ A．质点在S1离开轨道时，在空中运动的时间最短 B．质点在S2离开轨道时，在空中运动的时间最短 C．质点在S3离开轨道时，落到地面上的速度最大 D．质点在S4离开轨道时，落到地面上的速度最大 ‎7．如图所示，一战斗机由东向西沿水平方向匀速飞行，发现地面目标P后，开始瞄准并投掷炸弹（不计空气阻力），若炸弹恰好击中目标P，假设投弹后，飞机仍以原速度水平匀速飞行，则（　　）‎ A．此时飞机正处在P点正上方 B．此时飞机是否处在P点正上方取决于飞机飞行速度的大小 C．飞行员听到爆炸声时，飞机正处在P点正上方 D．飞行员听到爆炸声时，飞机正处在P点偏西一些的位置 ‎8．如图所示，小朋友在玩一种运动中投掷的游戏，目的是在运动中将手中的球投进离地面高3m的吊环，他在车上和车一起以2m/s的速度向吊环运动，小朋友抛球时手离地面1.2m，当他在离吊环的水平距离为2m时将球相对于自己竖直上抛，球刚好进入吊环，他将球竖直向上抛出时的速度是（g取10m/s2）（　　）‎ A．1.8m/s B．3.2m/s C．6.8m/s D．3.6m/s ‎9．如图所示，在双人花样滑冰运动中，有时会看到被男运动员拉着的女运动员离开地面在空中做圆周运动的精彩场面，目测体重为G的女运动员做圆周运动时和水平冰面的夹角约为30°，重力加速度为g，估算该女运动员（　　）‎ A．受到的拉力为G B．受到的拉力为2G C．向心加速度为g D．向心加速度为2g ‎10．如图，方框表示绕地球做匀速圆周运动的航天站中的一个实验室，质量为m、受地球的吸引力为G的物体A放在P平面上，引力G的方向与P平面垂直．设物体A与P平面的动摩擦因数为μ，现在A物体上加一个沿P平面方向的力F，则以下结论正确的是（　　）‎ A．实验室观察到A物体的加速度为 B．实验室观察到A物体的加速度为 C．A物体绕地球做圆周运动的向心加速度为 D．A物体的加速度大小为 ‎　‎ 二、本题共3小题，共20分．把答案填在题中的横线上或按题目要求作答 ‎11．在探究平抛运动的规律时，可以选用下列各种装置图，以下操作合理的是（　　）‎ A．选用装置图1研究平抛物体竖直分运动，应该用眼睛看A、B两球是否同时落地 B．选用装置图2要获得稳定的细水柱所显示的平抛轨迹，竖直管上端A一定要低于水面 C．选用装置图3要获得钢球的平抛轨迹，每次不一定要从斜槽上同一位置由静止释放钢球 D．除上述装置外，也能用数码照相机拍摄钢球做平抛运动时每秒15帧的录像获得平抛轨迹 ‎12．在做“研究平抛物体的运动”的实验中，为了确定小球在不同时刻在空中所通过的位置，实验时用了如图所示的装置．‎ 先将斜槽轨道的末端调整水平，在一块平整的木板表面钉上白纸和复写纸．将该木板竖直立于水平地面上，使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，小球撞到木板并在白纸上留下痕迹A；将木板向远离槽口平移距离x，再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，小球撞在木板上得到痕迹B；又将木板再向远离槽口平移距离x，小球再从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，再得到痕迹C．‎ 若测得木板每次移动距离x=10.00cm，A、B 间距离y1=5.02cm，B、C 间距离y2=14.82crn．请回答以下问题（g=9.80m/s2 ）‎ ‎①为什么每次都要使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放？答：　　．‎ ‎②根据以上直接测量的物理量来求得小球初速度的表达式为v0=　　．（用题中所给字母表示）．‎ ‎③小球初速度的值为v0=　　m/s．‎ ‎13．一艘宇宙飞船飞近某一新发现的行星，并进入靠近该行星表面的圆形轨道绕行数圈后，着陆在该行星上，宇宙飞船上备有以下实验仪器：（A）弹簧秤一个；（B）精确秒表一只；（C）天平一台（附砝码一套）；（D）物体一个．‎ 为测定该行星的质量M和半径R，宇航员在绕行及着陆后各进行了一次测量，依据测量数据可以求出M和R（已知万有引力恒量G）．‎ ‎①绕行时测量所用的仪器为　　（用仪器的字母序号表示），所测物理量为　　．‎ ‎②着陆后测量所用的仪器为　　（用仪器的字母序号表示），所测物理量为　　．‎ ‎③该星球质量M=　　；该星球半径R=　　（用测量数据表示）‎ ‎　‎ 三．论述、计算题 ‎14．如图所示，从H=45m高处水平抛出的小球，除受重力外，还受到水平风力作用，假设风力大小恒为小球重力的0.2倍，g=10m/s2．问：‎ ‎（1）有水平风力与无风时相比较，小球在空中的飞行时间是否相同？如不相同，说明理由；如果相同，求出这段时间？‎ ‎（2）为使小球能垂直于地面着地，水平抛出的初速度v0=？‎ ‎15．已知地球半径为R，一只静止在赤道上空的热气球（不计气球离地高度）绕地心运动的角速度为ω0，在距地面高度为h的圆形轨道上有一个人造地球卫星．为了计算卫星绕地球运动的角速度ω，某同学进行了如下计算．‎ 解：设地球质量为M，热气球质量为m，人造卫星质量为m1‎ 对热气球有：G=mω02R 对人造卫星有：G=m1ω2（R+h）‎ 联立上两式解得卫星的角速度：‎ 你认为该同学的解法是否正确？若认为正确，请求出结果，若认为错误，请只补充一个条件后（万有引力恒量G不能作为已知量），再求出ω．‎ ‎16．如图所示，一根长0.1m的细线，一端系着一个质量为0.18kg的小球，拉住线的另一端，使球在光滑的水平桌面上作匀速圆周运动，使小球的转速很缓慢地增加，当小球的转速增加到开始时转速的3倍时，细线断开，线断开前的瞬间线的拉力比开始时大40N，求：‎ ‎（1）线断开前的瞬间，线的拉力大小；‎ ‎（2）线断开的瞬间，小球运动的线速度；‎ ‎（3）如果小球离开桌面时，速度方向与桌边的夹角为60°，桌面高出地面0.8m，求小球飞出后的落地点距桌边的水平距离．‎ ‎17．“嫦娥一号”探月卫星与稍早前日本的“月亮女神号”探月卫星不同，“嫦娥一号”卫星是绕月极地轨道上运动的，加上月球自转，因而“嫦娥一号”卫星能探测到整个月球的表面．12月11日“嫦娥一号”卫星CCD相机已对月球表面进行成像探测，并获取了月球背面部分区域的影像图．卫星在绕月极地轨道上做圆周运动时距月球表面高为H，绕行的周期为TM；月球地公转的周期为TE，半径为R0．地球半径为RE，月球半径为RM．试解答下列问题：‎ ‎（1）若忽略地球及太阳引力对绕月卫星的影响，试求月球与地球质量之比；‎ ‎（2）当绕月极地轨道的平面与月球绕地公转的轨道平面垂直，也与地心到月心的连线垂直（如图所示）．此时探月卫星向地球发送所拍摄的照片，此照片由探月卫星传送到地球最少需要多长时间？已知光速为c．‎ ‎18．抛体运动在各类体育运动项目中很常见，如乒乓球运动．现讨论乒乓球发球问题，设球台长2L、网高h，乒乓球反弹前后水平分速度不变，竖直分速度大小不变、方向相反，且不考虑乒乓球的旋转和空气阻力．（设重力加速度为g）‎ ‎（1）若球在球台边缘O点正上方高度为h1处以速度v1，水平发出，落在球台的P1点（如图实线所示），求P1点距O点的距离x1．‎ ‎（2）若球在O点正上方以速度v2水平发出，恰好在最高点时越过球网落在球台的P2（如图虚线所示），求v2的大小．‎ ‎（3）若球在O正上方水平发出后，球经反弹恰好越过球网且刚好落在对方球台边缘P3，求发球点距O点的高度h3．‎ ‎　‎ ‎2015-2016学年湖北省孝感一中高三（下）物理测试卷（4）‎ 参考答案与试题解析 ‎　‎ 一．选择题（每小题4分、共40分）‎ ‎1．下列关于曲线运动的说法中正确的是（　　）‎ A．若物体所受合外力不为零，则一定做曲线运动 B．若物体做曲线运动，则所受的合外力一定不为零 C．若物体做曲线运动，则不可能受恒力作用 D．物体做曲线运动的条件是物体所受合外力跟速度的方向不在同一条直线上 ‎【考点】曲线运动．‎ ‎【分析】物体运动轨迹是曲线的运动，称为“曲线运动”．当物体所受的合外力和它速度方向不在同一直线上，物体就是在做曲线运动．‎ ‎【解答】解：A、当合力方向与速度方向在同一直线上时，物体做直线运动，故A错误；‎ B、曲线运动的条件是合力与速度不共线，一定存在加速度，曲线运动的物体受到的合外力一定不为零，故B正确；‎ C、在恒力作用下，物体可以做曲线运动，如平抛运动，故C错误；‎ D、曲线运动的条件是合力与速度不共线，而加速度方向与合外力方向相同，则物体所受合外力跟速度的方向不在同一条直线上，故D正确；‎ 故选：BD．‎ ‎　‎ ‎2．如图所示，在粗糙水平板上放一个物块，使水平板和物块一起在竖直平面内沿逆时针方向做匀速圆周运动．a、b为水平直径，c、d为竖直直径，在运动中木板始终保持水平，物块相对于木板始终静止，则（　　）‎ A．物块始终受到三个力作用 B．从a到b，物块处于超重状态 C．从b到a，物块处于超重状态 D．只有在a、b、c、d四点，物块受到的合外力才指向圆心 ‎【考点】向心力．‎ ‎【分析】木板B托着木块A在竖直平面内逆时针方向一起做匀速圆周运动，A所受的合力提供圆周运动所需的向心力．当加速度方向向上时，物体处于超重状态，加速度向下时，物体处于失重状态．‎ ‎【解答】解；A、在cd两点处，只受重力和支持力，在其他位置处物体受到重力，支持力、静摩擦力作用，故A错误；‎ B、从a运动到b，向心加速度有向下的分量，所以物体处于失重状态，故B错误；‎ C、从b运动到a，向心加速度有向上的分量，所以物体处于超重状态，故C正确；‎ D、物体作匀速圆周运动，合外力提供向心力，所以合外力始终指向圆心，故D错误；‎ 故选：C ‎　‎ ‎3．在一颗大树将要被伐倒的时候，有经验的伐木工人就会双眼紧盯着树梢，根据树梢的运动情形就能判断大树正在朝着哪个方向倒下，从而避免被倒下的大树砸伤．为什么要“双眼紧盯树梢”？以下解释正确的是（　　）‎ A．伐木工人所关注的是树梢的线速度 B．伐木工人所关注的是树梢的角速度 C．伐木工人所关注的是树梢的向心加速度 D．伐木工人所关注的是树梢的向心力 ‎【考点】线速度、角速度和周期、转速．‎ ‎【分析】树木倒下时，绕树根转动，树木上各点的角速度相同，根据v=rω判断线速度来判断．‎ ‎【解答】解：伐木工人双眼紧盯着树梢，根据树梢的运动情形就能判断大树正在朝着哪个方向倒下，是因为树木倒下时，各点角速度相同，树梢的半径最大，根据v=rω，知线速度最大，最容易判断．‎ 故选：A．‎ ‎　‎ ‎4．如图所示，倾斜放置的圆盘绕着中轴匀速转动，圆盘的倾角为37°，在距转动中心0.1m处放一小木块，小木块跟随圆盘一起转动，小木块与圆盘的动摩擦因数为0.8，木块与圆盘的最大静摩擦力与相同条件下的滑动摩擦力相同．若要保持小木块不相对圆盘滑动，圆盘转动的角速度最大值为（　　）（sin37°=0.6，cos37°=0.8）‎ A．8rad/s B．2rad/s C． rad/s D． rad/s ‎【考点】牛顿第二定律；向心力．‎ ‎【分析】因为木块在最低点时所受的静摩擦力方向沿圆盘向上，静摩擦力大于重力沿斜面方向的分力，在最高点，靠重力沿斜面方向的分力和静摩擦力的合力提供向心力，可知只要小木块转过最低点时不发生相对滑动就能始终不发生相对滑动．根据牛顿第二定律求出圆盘转动的最大角速度．‎ ‎【解答】解：只要小木块转过最低点时不发生相对滑动就能始终不发生相对滑动，设其经过最低点时所受静摩擦力为f，由牛顿第二定律有f﹣mgsinθ=mrω2；为保证不发生相对滑动需要满足f≤μmgcosθ．联立解得ω≤2rad/s．故B正确，A、C、D错误．‎ 故选：B．‎ ‎　‎ ‎5．研究月球岩样发现，月球的密度和地球的密度差不多，当嫦娥一号贴近月球表面飞行时，哪些量跟航天飞机贴近地球表面飞行时近似相同（　　）‎ A．角速度 B．线速度大小 C．向心加速度大小 D．周期 ‎【考点】万有引力定律及其应用．‎ ‎【分析】人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，根据人造卫星的万有引力等于向心力，列式求出线速度、角速度、周期，向心加速度的表达式，进而可分析各选项．‎ ‎【解答】解：因 G=m=mω2r=m（）2r=ma 解得：v=①T==2π②ω=③a=④F=G⑤‎ A：由ω==．因ρ一样，则ω一样．故A正确 B：由v==，因r不同，则线速度不同．故B错误 C：由a==，因r不同，则a不同，故C错误 D：由F=G=，可则F不一定相同．故D错误 故选：A ‎　‎ ‎6．如图所示，质点在竖直面内沿顺时针方向做匀速圆周运动，若质点分别在S1、S2、S3、S4各点离开轨道，在空中运动一段时间后落在水平地面上，比较质点分别在S1、S2、S3、S4各点离开轨道的情况，下列说法正确的是（　　）‎ A．质点在S1离开轨道时，在空中运动的时间最短 B．质点在S2离开轨道时，在空中运动的时间最短 C．质点在S3离开轨道时，落到地面上的速度最大 D．质点在S4离开轨道时，落到地面上的速度最大 ‎【考点】匀速圆周运动．‎ ‎【分析】质点做匀速圆周运动，在4个位置离开轨道后的速度大小相等，对其运动的整个过程运用动能定理可以求出哪个速度最大，根据四个质点的运动情况判断运动的时间长短．‎ ‎【解答】解：A、质点在S2、S4点离开轨道后做平抛运动，在S3点离开后做竖直上抛运动，在S1点离开轨道后做竖直下抛运动，所以在Sl、S2点抛出的时间都可能最短，要看初速度和半径R以及离地面的高度关系，故无法判断谁时间最短，故AB错误；‎ C、对其运动的整个过程运用动能定理可知，，所以下落高度最大的，落地时速度最大，所以在S4离开轨道后落到地面上的速度一定最大，故C错误，D正确 故选：D ‎　‎ ‎7．如图所示，一战斗机由东向西沿水平方向匀速飞行，发现地面目标P后，开始瞄准并投掷炸弹（不计空气阻力），若炸弹恰好击中目标P，假设投弹后，飞机仍以原速度水平匀速飞行，则（　　）‎ A．此时飞机正处在P点正上方 B．此时飞机是否处在P点正上方取决于飞机飞行速度的大小 C．飞行员听到爆炸声时，飞机正处在P点正上方 D．飞行员听到爆炸声时，飞机正处在P点偏西一些的位置 ‎【考点】平抛运动．‎ ‎【分析】匀速飞行的飞机扔下一颗炸弹，炸弹做平抛运动，平抛运动在水平方向上做匀速直线运动．根据飞机的运动情况确定炸弹击中目标P时所在的位置．‎ ‎【解答】解：A、解：炸弹做平抛运动，平抛运动的初速度等于飞机匀速飞行的速度．平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，则炸弹击中目标时，飞机在P点的正上方，故A正确，B错误．‎ C、因为声音传播需要时间，声音飞行员听到爆炸声时，飞机正处在P点偏西一些的位置．故C错误，D正确．‎ 故选：AD．‎ ‎　‎ ‎8．如图所示，小朋友在玩一种运动中投掷的游戏，目的是在运动中将手中的球投进离地面高3m的吊环，他在车上和车一起以2m/s的速度向吊环运动，小朋友抛球时手离地面1.2m，当他在离吊环的水平距离为2m时将球相对于自己竖直上抛，球刚好进入吊环，他将球竖直向上抛出时的速度是（g取10m/s2）（　　）‎ A．1.8m/s B．3.2m/s C．6.8m/s D．3.6m/s ‎【考点】竖直上抛运动．‎ ‎【分析】小球被抛出后做斜上抛运动，水平方向做速度为2m/s的匀速直线运动，水平位移为2m，竖直上升的高度为3m﹣1.2m=1.8m，则小球恰好进入吊环，根据竖直方向上做匀减速运动列式求解．‎ ‎【解答】解：由题，小球的水平速度为2m/s，而小球水平方向做匀速直线运动，水平位移为2m，所以小球应在1s内进入吊环，则竖直方向的位移大小为y=3m﹣1.2m=1.8m 由y=v0t﹣，得v0=+gt=+=6.8m/s 故选C ‎　‎ ‎9．如图所示，在双人花样滑冰运动中，有时会看到被男运动员拉着的女运动员离开地面在空中做圆周运动的精彩场面，目测体重为G的女运动员做圆周运动时和水平冰面的夹角约为30°，重力加速度为g，估算该女运动员（　　）‎ A．受到的拉力为G B．受到的拉力为2G C．向心加速度为g D．向心加速度为2g ‎【考点】向心力；牛顿第二定律．‎ ‎【分析】以女运动员为研究对象，分析受力情况，作出力图，由重力和男运动员的拉力的合力提供女运动员的向心力，根据牛顿第二定律求解拉力和向心加速度．‎ ‎【解答】解：女运动员做圆锥摆运动，由对女运动员受力分析可知，受到重力、男运动员对女运动员的拉力，如图所示，竖直方向合力为零，‎ 由Fsin30°=G 解得：F=2G，故A错误，B正确．‎ 水平方向的合力提供匀速圆周运动的向心力，有Fcos30°=ma向 即2mgcos30°=ma向，‎ 所以a向=g，故C正确，D错误．‎ 故选BC ‎　‎ ‎10．如图，方框表示绕地球做匀速圆周运动的航天站中的一个实验室，质量为m、受地球的吸引力为G的物体A放在P平面上，引力G的方向与P平面垂直．设物体A与P平面的动摩擦因数为μ，现在A物体上加一个沿P平面方向的力F，则以下结论正确的是（　　）‎ A．实验室观察到A物体的加速度为 B．实验室观察到A物体的加速度为 C．A物体绕地球做圆周运动的向心加速度为 D．A物体的加速度大小为 ‎【考点】惯性．‎ ‎【分析】根据在太空中，物体处于完全失重状态，知物体与桌面之间无弹力，既无摩擦力，再根据牛顿运动定律进行解答．‎ ‎【解答】解：A、B、绕地球做匀速圆周运动的航天站及其内一切物体均相对静止且均处于完全失重状态，物体A与其支持面P间无正压力，显然二者间亦无相互作用的摩擦力，‎ 故实验室内观察到A物体的加速度为F/m，故A正确，B错误；‎ C、此时F万=G=ma向，a向=，故C正确；‎ D、A物体所受合力为F合=，由牛顿第二定律可知：A物体的合力加速度大小为a==，故D正确．‎ 故选：ACD．‎ ‎　‎ 二、本题共3小题，共20分．把答案填在题中的横线上或按题目要求作答 ‎11．在探究平抛运动的规律时，可以选用下列各种装置图，以下操作合理的是（　　）‎ A．选用装置图1研究平抛物体竖直分运动，应该用眼睛看A、B两球是否同时落地 B．选用装置图2要获得稳定的细水柱所显示的平抛轨迹，竖直管上端A一定要低于水面 C．选用装置图3要获得钢球的平抛轨迹，每次不一定要从斜槽上同一位置由静止释放钢球 D．除上述装置外，也能用数码照相机拍摄钢球做平抛运动时每秒15帧的录像获得平抛轨迹 ‎【考点】研究平抛物体的运动．‎ ‎【分析】根据研究平抛运动的原理出发分析研究方法是否合理．‎ ‎【解答】解：A、选用装置图1研究平抛物体竖直分运动，应该是听声音的方法判断小球是否同时落地，故A错误；‎ B、A管内与大气相通，为外界大气压强，A管在水面下保证A管上出口处的压强为大气压强．因而另一出水管的上端口处压强与A管上出口处的压强有恒定的压强差，保证另一出水管出水压强恒定，从而水速度恒定．如果A管上出口在水面上则水面上为恒定大气压强，因而随水面下降，出水管上口压强 降低，出水速度减小．故B正确；‎ C、选用装置图3要获得钢球的平抛轨迹，每次一定要从斜槽上同一位置由静止释放钢球，这样才能保证初速度相同，故C错误；‎ D、用数码照相机拍摄时曝光时间的固定的，所以可以用来研究平抛运动，故D正确．‎ 故选BD．‎ ‎　‎ ‎12．在做“研究平抛物体的运动”的实验中，为了确定小球在不同时刻在空中所通过的位置，实验时用了如图所示的装置．‎ 先将斜槽轨道的末端调整水平，在一块平整的木板表面钉上白纸和复写纸．将该木板竖直立于水平地面上，使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，小球撞到木板并在白纸上留下痕迹A；将木板向远离槽口平移距离x，再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，小球撞在木板上得到痕迹B；又将木板再向远离槽口平移距离x，小球再从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，再得到痕迹C．‎ 若测得木板每次移动距离x=10.00cm，A、B 间距离y1=5.02cm，B、C 间距离y2=14.82crn．请回答以下问题（g=9.80m/s2 ）‎ ‎①为什么每次都要使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放？答：　为了保证小球每次做平抛运动的初速度相同　．‎ ‎②根据以上直接测量的物理量来求得小球初速度的表达式为v0=　x　．（用题中所给字母表示）．‎ ‎③小球初速度的值为v0=　1　m/s．‎ ‎【考点】研究平抛物体的运动．‎ ‎【分析】明确实验的注意事项，根据平抛运动规律在水平和竖直方向的规律，尤其是在竖直方向上，连续相等时间内的位移差为常数，列出方程即可正确求解．‎ ‎【解答】解：①该实验中，为了确保小球每次抛出的轨迹相同，应该使抛出时的初速度相同，因此每次都应使小球从斜槽上紧靠档板处由静止释放．‎ ‎②在竖直方向上：△y=y2﹣y1=gt2‎ 水平方向上：x=v0t 联立方程解得：v0=x．‎ ‎③根据：v0=x．‎ 代入数据解得：v0=1m/s 故答案为：①为了保证小球每次做平抛运动的初速度相同；②；③1．‎ ‎　‎ ‎13．一艘宇宙飞船飞近某一新发现的行星，并进入靠近该行星表面的圆形轨道绕行数圈后，着陆在该行星上，宇宙飞船上备有以下实验仪器：（A）弹簧秤一个；（B）精确秒表一只；（C）天平一台（附砝码一套）；（D）物体一个．‎ 为测定该行星的质量M和半径R，宇航员在绕行及着陆后各进行了一次测量，依据测量数据可以求出M和R（已知万有引力恒量G）．‎ ‎①绕行时测量所用的仪器为　B　（用仪器的字母序号表示），所测物理量为　周期T　．‎ ‎②着陆后测量所用的仪器为　ACD　（用仪器的字母序号表示），所测物理量为　物体质量m、重力F　．‎ ‎③该星球质量M=　　；该星球半径R=　　（用测量数据表示）‎ ‎【考点】万有引力定律及其应用．‎ ‎【分析】要测量行星的半径和质量，根据重力等于万有引力和万有引力等于向心力，列式求解会发现需要测量出行星表面的重力加速度和行星表面卫星的公转周期，从而需要选择相应器材．‎ ‎【解答】解：（1）由重力等于万有引力 mg=G 万有引力等于向心力 G=mR 由以上两式解得 R=﹣﹣﹣﹣①‎ M=﹣﹣﹣﹣﹣②‎ 由牛顿第二定律 F=mg﹣﹣﹣﹣﹣﹣③‎ 因而需要用秒表测量绕行时周期T，用天平测量质量m，用弹簧秤测量重力F；‎ ‎（2）着陆后测量所用的仪器为ACD，所测物理量为物体重量F和质量m．‎ 由②③得M=，‎ 由①③得R=‎ 故答案为：‎ ‎①B、周期T；②A、C、D；物体质量m、重力F；‎ ‎③；‎ ‎　‎ 三．论述、计算题 ‎14．如图所示，从H=45m高处水平抛出的小球，除受重力外，还受到水平风力作用，假设风力大小恒为小球重力的0.2倍，g=10m/s2．问：‎ ‎（1）有水平风力与无风时相比较，小球在空中的飞行时间是否相同？如不相同，说明理由；如果相同，求出这段时间？‎ ‎（2）为使小球能垂直于地面着地，水平抛出的初速度v0=？‎ ‎【考点】平抛运动．‎ ‎【分析】（1）小球在空中的运动可以分解为水平方向的分运动与竖直方向的分运动，小球在空中的运动时间由竖直方向分运动决定，与水平分运动无关．‎ ‎（2）小球在竖直方向做自由落体运动，由自由落体运动的位移公式可以求出小球的运动时间．要使小球落地速度与地面垂直，小球落地时，水平方向的分速度应该为零，小球在水平方向做匀减速直线运动，由匀变速运动的速度公式可以求出小球的初速度．‎ ‎【解答】解：（1）小球在空中的运动时间由竖直方向的分运动决定，‎ 有水平风力与无风时，小球竖直方向的分运动不变，运动运动时间相同．‎ 小球在竖直方向做自由落体运动，由自由落体运动的位移公式可得：‎ H=，运动时间t==3s；‎ ‎（2）当风力大小恒定不变不时，小球在水平方向做匀减速运动 在水平方向，由牛顿第二定律得：0.2mg=ma，a=2m/s2，水平初速度v0=at=2×3=6m/s；‎ 答：（1）有水平风力与无风时相比较，小球在空中的飞行时间相同，该时间为3s．‎ ‎（2）为使小球能垂直于地面着地，水平抛出的初速度v0为6m/s．‎ ‎　‎ ‎15．已知地球半径为R，一只静止在赤道上空的热气球（不计气球离地高度）绕地心运动的角速度为ω0，在距地面高度为h的圆形轨道上有一个人造地球卫星．为了计算卫星绕地球运动的角速度ω，某同学进行了如下计算．‎ 解：设地球质量为M，热气球质量为m，人造卫星质量为m1‎ 对热气球有：G=mω02R 对人造卫星有：G=m1ω2（R+h）‎ 联立上两式解得卫星的角速度：‎ 你认为该同学的解法是否正确？若认为正确，请求出结果，若认为错误，请只补充一个条件后（万有引力恒量G不能作为已知量），再求出ω．‎ ‎【考点】万有引力定律及其应用．‎ ‎【分析】那个气球的整个条件都是没用的，用来混淆视线的，这里卫星的角速度无法通过气球来求．只是这个题是找错题，他对气球的解答是错的，他错在对气球的受力分析上，气球受的万有引力不全是提供向心力，而是一部分与浮力平衡，而在求卫星角速度上，他不起什么作用．‎ 要求出人造地球卫星绕地球运行的角速度ω，我们应补充一个条件后列出等式表示出GM ‎【解答】解：解法不正确 若已知地球表面的重力加速度g 设地球质量为M，热气球质量为m，人造卫星质量为m1‎ 对热气球有：‎ 对人造卫星有：‎ 联立上两式解得：‎ 答：不正确，若已知地球表面的重力加速度g则可求出角速度为．‎ ‎　‎ ‎16．如图所示，一根长0.1m的细线，一端系着一个质量为0.18kg的小球，拉住线的另一端，使球在光滑的水平桌面上作匀速圆周运动，使小球的转速很缓慢地增加，当小球的转速增加到开始时转速的3倍时，细线断开，线断开前的瞬间线的拉力比开始时大40N，求：‎ ‎（1）线断开前的瞬间，线的拉力大小；‎ ‎（2）线断开的瞬间，小球运动的线速度；‎ ‎（3）如果小球离开桌面时，速度方向与桌边的夹角为60°，桌面高出地面0.8m，求小球飞出后的落地点距桌边的水平距离．‎ ‎【考点】向心力；平抛运动．‎ ‎【分析】（1）根据拉力提供向心力，结合牛顿第二定律，求出线断开前的瞬间，线的拉力大小；‎ ‎（2）根据拉力的大小，结合牛顿第二定律求出线速度的大小．‎ ‎（3）根据平抛运动的规律求出水平位移，结合几何关系求出抛出点到桌边的水平距离．‎ ‎【解答】解：（1）线的拉力等于向心力，设开始时角速度为ω0，向心力是F0，线断开的瞬间，角速度为ω，线的拉力是F．‎ 根据牛到第二定律得，①‎ F=mω2R ②‎ 由①②得③‎ 又因为F=F0+40N ④‎ 由③④得F=45N ⑤‎ ‎（2）设线断开时速度为V．‎ 由F=得，V=‎ ‎（3）设桌面高度为h，落地点与飞出桌面点的水平距离为s．‎ s=vt=5×0.4m=2m 则抛出点到桌边的水平距离为l=ssin60°=2×=1.73m．‎ 答：（1）线断开前的瞬间，线的拉力大小为45N；‎ ‎（2）小球运动的线速度为5m/s；‎ ‎（3）小球飞出后的落地点距桌边的水平距离为1.73m．‎ ‎　‎ ‎17．“嫦娥一号”探月卫星与稍早前日本的“月亮女神号”探月卫星不同，“嫦娥一号”卫星是绕月极地轨道上运动的，加上月球自转，因而“嫦娥一号”卫星能探测到整个月球的表面．12月11日“嫦娥一号”卫星CCD相机已对月球表面进行成像探测，并获取了月球背面部分区域的影像图．卫星在绕月极地轨道上做圆周运动时距月球表面高为H，绕行的周期为TM；月球地公转的周期为TE，半径为R0．地球半径为RE，月球半径为RM．试解答下列问题：‎ ‎（1）若忽略地球及太阳引力对绕月卫星的影响，试求月球与地球质量之比；‎ ‎（2）当绕月极地轨道的平面与月球绕地公转的轨道平面垂直，也与地心到月心的连线垂直（如图所示）．此时探月卫星向地球发送所拍摄的照片，此照片由探月卫星传送到地球最少需要多长时间？已知光速为c．‎ ‎【考点】万有引力定律及其应用；牛顿第二定律；向心力．‎ ‎【分析】（1）卫星绕月做圆周运动时，由月球的万有引力提供向心力，知道距月球表面高为H，月球半径为RM，绕行的周期为TM，根据由牛顿第二定律可求出月球的质量．月球绕地球公转时，由地球的万有引力提供向心力，由月球公转的周期为TE，半径为R0．地球半径为RE，根据由牛顿第二定律可求出地球的质量．‎ ‎（2）根据几何知识求出卫星到地面最短距离，再求出时间．‎ ‎【解答】解：（1）由牛顿第二定律得 月球绕地公转由万有引力提供向心力得，‎ 同理，探月卫星绕月运动时有：‎ 由上两式联立解得：；‎ ‎（2）设探月极地轨道上卫星到地心的距离为L0，则卫星到地面最短距离为L0﹣RE，由几何知识得：‎ ‎ L02=R02+（RM+H）2‎ 将照片发回地面的时间 t=‎ 答：（1）月球与地球质量之比：；‎ ‎ （2）探月卫星传送到地球最少需要时间．‎ ‎　‎ ‎18．抛体运动在各类体育运动项目中很常见，如乒乓球运动．现讨论乒乓球发球问题，设球台长2L、网高h，乒乓球反弹前后水平分速度不变，竖直分速度大小不变、方向相反，且不考虑乒乓球的旋转和空气阻力．（设重力加速度为g）‎ ‎（1）若球在球台边缘O点正上方高度为h1处以速度v1，水平发出，落在球台的P1点（如图实线所示），求P1点距O点的距离x1．‎ ‎（2）若球在O点正上方以速度v2水平发出，恰好在最高点时越过球网落在球台的P2（如图虚线所示），求v2的大小．‎ ‎（3）若球在O正上方水平发出后，球经反弹恰好越过球网且刚好落在对方球台边缘P3，求发球点距O点的高度h3．‎ ‎【考点】平抛运动．‎ ‎【分析】（1）根据高度求出平抛运动的时间，再根据初速度和时间求出水平位移．‎ ‎（2）若球在O点正上方以速度v2水平发出，恰好在最高点时越过球网，知平抛的高度等于网高，从而得知平抛运动的时间，根据运动的对称性求出平抛运动的位移，再根据水平位移和时间求出平抛的初速度．‎ ‎（3）根据抛体运动的特点求出小球越过球网到达最高点的水平位移，从而得知小球反弹到越球网时的水平位移，对反弹的运动采取逆向思维，抓住水平方向和竖直方向运动的等时性求出小球越过球网到达最高点的竖直位移与整个竖直位移的比值，从而求出发球点距O点的高度．‎ ‎【解答】解：（1）设发球时飞行时间为t1，根据平抛运动有 x1=v1t1‎ 解得 ‎ ‎（2）设发球高度为h2，飞行时间为t2，同理有 x2=v2t2‎ 且h2=h ‎2x2=L 得 ‎ ‎（3）设球从恰好越过球网到最高点的时间为t，水平距离为s，根据抛体运动的特点及反弹的对称性，知反弹到最高点的水平位移为 ‎．则反弹到越过球网的水平位移为，则图中的s=．在水平方向上做匀速直线运动，所以从越过球网到最高点所用的时间和从反弹到最高点的时间比为1：2．‎ 对反弹到最高点的运动采取逆向思维，根据水平方向上的运动和竖直方向上的运动具有等时性，知越过球网到最高点竖直方向上的时间和反弹到最高点在竖直方向上的时间比为1：2．根据h=得，知越过球网到最高点竖直方向上的位移和反弹到最高点的位移为1：4，即，解得．‎ 答：（1）P1点距O点的距离为．‎ ‎（2）v2的大小为．‎ ‎（3）发球点距O点的高度h3为．‎ ‎　‎ ‎2017年1月21日