2023-2024学年广东省广州市黄埔区高一(下)期末物理试卷

2023-2024学年广东省广州市黄埔区高一（下）期末物理试卷一、单项选择题：每小题只有一项符合题目要求，共7小题，每小题4分，共28分。1．（4分）如图，虚线描述的是跳水运动员在10米跳台跳水时头部的运动轨迹示意图，则运动过程中与入水速度方向可能相同的点是（）A．a B．b C．c D．d2．（4分）某市进行防溺水安全演练，消防员计划以一定的速度驾驶皮艇用最短时间救援被困于礁石上的人员。如图所示，假设河中各处水流速度相等，下列关于救援时皮艇头部指向的说法正确的是（）A．应在河岸A处沿v1方向进行救援 B．应在河岸A处沿v2方向进行救援 C．应在河岸B处沿v3方向进行救援 D．应在河岸B处沿v4方向进行救援3．（4分）如图所示，A、B两篮球从相同高度以相同方向抛出后直接落入篮筐，两球从抛出到落入篮筐过程中，下列判断正确的是（）A．.两球在最高点加速度都为零 B．两球运动的最大高度相同 C．.两球抛出时的初速度大小相等 D．.两球速度变化量的方向始终竖直向下4．（4分）如图所示，下列有关生活中的圆周运动实例分析，说法正确的是（）A．图甲中汽车通过最高点时要减速是为了防止爆胎 B．图乙中脱水筒甩出的水滴受到离心力的作用 C．图丙中实验现象可以说明平抛运动在竖直方向分运动的特点 D．图丁中如果火车行驶速度超过轨道设计的规定速度，轮缘会挤压内轨5．（4分）如图所示，某同学用沿拖杆方向的力F推拖把，拖把头在水平地板上以速度v匀速运动的位移为L，此时拖杆与竖直方向的夹角为θ。设拖把头的质量为m，拖杆质量可忽略，拖把头与地板之间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g。下列判断正确的是（）A．地板对拖把的支持力的大小FN＝Fcosθ B．推力F对拖把做的功WF＝FLsinθ C．摩擦力对拖把做功的大小Wf＝μmgL D．推力F的瞬时功率为P＝Fv6．（4分）2024年4月26日3时32分神舟十八号载人飞船与天宫空间站成功对接，实现航天员在空间站“胜利会师”，变轨情况如图所示。空间站轨道可近似看成圆轨道，下列说法正确的是（）A．空间站运行的线速度大于第一宇宙速度 B．飞船从对接轨道变轨到空间站轨道时速度变大 C．航天员在空间站内漂浮是因为不受地球的引力作用 D．飞船在对接轨道上的运行周期大于在空间站轨道的运行周期7．（4分）在航模比赛中，某同学操控无人机从地面由静止竖直向上起飞后，按指定路线运送物资，已知质量为6kg的物资在无人机拉力作用下竖直上升20m后，沿水平方向匀加速移动15m，加速度大小为1m/s2。若忽略空气阻力，取g＝10m/s2。则下列说法正确的是（）A．上升过程中，物资始终处于超重的状态 B．整个过程中，物资动能的增加量为120J C．整个过程中，物资机械能的增加量为1200J D．整个过程中，无人机所消耗的能量大于物资的机械能的增加量二、多项选择题：共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中至少有两个选项符合题目要求。全部选对得6分，选对但不全得3分，有选错或不答的得0分。（多选）8．（6分）图甲是某市区中心的环岛路，可以简化为图乙，假设汽车与路面的动摩擦因数相同，当A、B两车以大小相等的线速度绕环岛运动时，下列说法正确的是（）A．A、B两车的向心加速度大小相等 B．A车的角速度比B车的角速度小 C．A车所受的合力大小可能比B车所受的合力大 D．若两车逐渐增加相同的速度，A车更容易侧滑（多选）9．（6分）人从高处跳到低处时，一般在着地的过程中需要屈膝下蹲。某人在0.8m的平台跳下，屈膝下蹲过程用了0.4s，已知其质量为50kg，取g＝10m/s2。则下列说法正确的是（）A．屈膝过程中人的动量保持不变 B．屈膝是为了减小地面对人的平均作用力 C．屈膝过程中人的动量变化量大小约为200kg•m/s D．屈膝过程地面对人的平均作用力大小约为500N（多选）10．（6分）如图所示，一轻弹簧竖直放置，下端固定在水平地面上，自然伸长时弹簧上端处于A点。t＝0时将小球从A点正上方O点由静止释放，t1时到达A点，t2时弹簧被压缩到最低点B。以O为原点，向下为正方向建立x坐标轴，以B点为重力势能零点，弹簧形变始终处于弹性限度内，不计空气阻力。小球在从O到B的运动过程中，图中小球的速度v、加速度a、重力势能Ep及机械能E变化图像可能正确的是（）A． B． C． D．三、实验题：共2小题，共16分，请按题目要求作答。11．（6分）某同学用图甲所示的向心力演示仪，探究小球做圆周运动时所需向心力的大小F与它的质量m、角速度ω、半径r之间的关系、长槽的A、B处和短槽的C处到各自转轴中心的距离之比为1：2：1。（1）本实验所采用的实验方法是。A.控制变量法B.等效替代法C.理想实验法D.微元法（2）在探究向心力的大小F与半径r的关系时，该同学需要把两个质量相等的小钢球分别放在位置处，同时还需要将传动皮带调至第一层塔轮。A.A和CB.A和BC.B和C（3）若两个钢球质量和运动半径相等，标尺上红白相间的等分格显示出钢球1和钢球2所受向心力的比值为1：9，则与皮带连接的左右变速塔轮的半径之比为。A.1：3B.3：1C.1：9D.9：112．（10分）某实验小组在“验证机械能守恒定律”实验中，将打点计时器固定在铁架台上，使重锤带动纸带从静止开始自由下落。（1）如甲图所示，在操作过程中出现了如图A、B、C、D所示的四种情况，其中正确的是：。（2）关于该实验，正确的说法有：。A必须在接通电源的同时释放纸带B.利用本装置验证机械能守恒定律，可以不测量重锤的质量C.为了验证机械能守恒，必须选择纸带上打出的第一个点作为起点D.体积相同的条件下，应该选择质量大的重锤进行实验（3）图乙为一条符合实验要求的纸带，O点为打点计时器打下的第一点。分别测出若干连续点A、B、C……与O点之间的距离hA、hB、hC……已知打点计时器的打点周期为T，重锤质量为m，重力加速度为g，可得重锤下落到B点时的速度大小为（利用题目中符号表示）。（4）取打下O点时重锤的重力势能为零，图丙是该学习小组绘制的重锤下落过程中动能、重力势能随下落高度h变化的图像，其中表示重锤重力势能Ep变化的图像是（选填“Ⅰ”或“Ⅱ”）。算出Ⅰ、Ⅱ的斜率绝对值分别是k1、k2，则重锤和纸带在下落过程中所受平均阻力与重锤所受重力的比值为（用k1和k2表示）。四、计算题：共3小题，共38分。要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位，只写出最后答案的不能得分。13．（9分）牛顿运用其运动定律并结合开普勒定律，通过建构物理模型研究天体的运动，建立了伟大的万有引力定律。请你选用恰当的规律和方法解决下列问题：（1）某行星绕太阳运动的轨迹为椭圆，设太阳的质量为M，行星质量为m0，若行星在近日点与太阳中心的距离为r1，在远日点与太阳中心的距离为r2。求行星在近日点和远日点的加速度大小之比；（2）行星绕太阳运动轨迹可近似看作匀速圆周运动。设行星质量为m，绕太阳公转的周期为T，行星的轨道半径为r，请根据开普勒第三定律（r314．（12分）“旋转飞椅”是游乐园里常见的娱乐设施，游客坐在座椅上随支架一起匀速旋转时可将游客和座椅组成的整体看成质点，其简化示意图如图所示。已知圆形旋转支架半径为R＝5m，绳子悬点到地面的垂直距离H＝7m，悬挂座椅的轻绳长为l＝5m，当旋转飞椅以最大的角速度匀速旋转时，绳子与竖直方向的夹角为θ＝37°，游客和座椅的总质量为60kg，取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。试求：（1）当旋转飞椅以最大的角速度匀速旋转时，悬绳的拉力及游客的线速度大小；（计算结果可用根式表示）（2）为防止游客携带的物品掉落伤人，管理员需以支架轴心为圆心设置圆形安全范围，求圆形安全范围的半径。15．（17分）如图甲所示，在竖直平面内，粗糙的倾斜直轨道AB和光滑的圆轨道BCD相切于B点，C是圆轨道最低点，圆心角θ＝37°，D点与圆心等高，最低点C处有压力传感器。现有一个质量为m可视为质点的小物块从D点正上方静止释放后，恰好沿D点进入轨道DCB，压力传感器测出不同高度h释放时第一次经过C点的压力示数F，做出F与高度h的图像，如图乙所示。已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g＝10m/s2。（1）求小物块的质量m和圆轨道的半径R；（2）若h＝2m，轨道AB的长度L＝1.8m，改变小物块与轨道AB间的动摩擦因数μ，试求小物块在斜面轨道AB上滑行的路程s与μ的关系。

2023-2024学年广东省广州市黄埔区高一（下）期末物理试卷参考答案与试题解析一、单项选择题：每小题只有一项符合题目要求，共7小题，每小题4分，共28分。1．（4分）如图，虚线描述的是跳水运动员在10米跳台跳水时头部的运动轨迹示意图，则运动过程中与入水速度方向可能相同的点是（）A．a B．b C．c D．d【考点】曲线运动瞬时速度的方向．【答案】C【分析】曲线运动的速度方向为该点轨迹的切线方向，可利用此运动规律判断速度方向。【解答】解：由于曲线运动的速度方向为该点轨迹的切线方向，所以在题图中的a点速度方向水平向左，b点的速度方向斜向右下方，c点的速度方向竖直向下，d点的速度方向竖直向上，则图中与入水速度方向可能相同的位置是c点，故C正确，ABD错误。故选：C。2．（4分）某市进行防溺水安全演练，消防员计划以一定的速度驾驶皮艇用最短时间救援被困于礁石上的人员。如图所示，假设河中各处水流速度相等，下列关于救援时皮艇头部指向的说法正确的是（）A．应在河岸A处沿v1方向进行救援 B．应在河岸A处沿v2方向进行救援 C．应在河岸B处沿v3方向进行救援 D．应在河岸B处沿v4方向进行救援【考点】小船过河问题；两个匀速直线运动的合成．【答案】A【分析】运用运动的合成与分解思想，由题意可知要想过河时间最短首先需要让垂直与河岸的速度最大，此情况下消防员的速度与河岸垂直，可利用此条件判断选项正误。【解答】解：若救援所用时间最短，则消防员的速度应与河岸垂直，且出发点应位于礁石上游，故A正确，BCD错误；故选：A。3．（4分）如图所示，A、B两篮球从相同高度以相同方向抛出后直接落入篮筐，两球从抛出到落入篮筐过程中，下列判断正确的是（）A．.两球在最高点加速度都为零 B．两球运动的最大高度相同 C．.两球抛出时的初速度大小相等 D．.两球速度变化量的方向始终竖直向下【考点】斜抛运动．【答案】D【分析】A、两球抛出后均只受重力，可利用此条件判断加速度；C、可通过比较竖直方向高度判断时间，通过水平位移大小判断初速度大小；B、利用速度与位移关系分析水平方向运动规律，以此判断初速度的大小关系；D、速度变化量的方向与加速度方向相同，所以两球速度变化量的方向即为重力加速度的方向，以此判断速度变化量的方向。【解答】解：A、两球在最高点的加速度均为重力加速度，故A错误；C、A、B两球从相同高度以相同方向抛出后直接落入篮筐，A球水平位移大于B球，说明A球水平分速度大于B球，由于初速度方向相同，所以A球的初速度大于B球，故C错误；B、设初速度方向与水平方向夹角为θ，则hAhBvA＞vB所以hA＞hB，故B错误；D、速度变化量的方向与加速度方向相同，所以两球速度变化量的方向即为重力加速度的方向，即速度变化量的方向始终竖直向下，故D正确。故选：D。4．（4分）如图所示，下列有关生活中的圆周运动实例分析，说法正确的是（）A．图甲中汽车通过最高点时要减速是为了防止爆胎 B．图乙中脱水筒甩出的水滴受到离心力的作用 C．图丙中实验现象可以说明平抛运动在竖直方向分运动的特点 D．图丁中如果火车行驶速度超过轨道设计的规定速度，轮缘会挤压内轨【考点】火车的轨道转弯问题；拱桥和凹桥类模型分析；离心运动的应用和防止；平抛运动在竖直和水平方向上的特点．【答案】C【分析】A.根据汽车过拱形桥时的失重状态和摩擦力的问题进行分析判断；B.根据洗衣机脱水筒的工作原理进行解答；C.根据平抛运动的两个分运动情况进行分析判断；D.根据重力和支持力的合力提供向心力对应的设计速度和实际速度大小关系判断轨道对轮缘的作用力。【解答】解：A.图甲汽车过拱形桥处于失重状态，对地面的压力减小，减速行驶不是为了防止爆胎，是为了使车轮和地面的摩擦力不至于太小造成制动失效，故A错误；B.图乙中水滴被甩出不是因为收到离心力作用，是因为衣物对水滴的附着力小于所需向心力，水滴做离心运动的结果，故B错误；C.图丙中B球做自由落体运动，A球做平抛运动，两球同时落地则说明平抛运动在竖直方向的分运动就是自由落体运动，故C正确；D.图丁中如果火车行驶速度超过轨道设计的规定速度，则重力和支持力的合力不足以提供转弯所需向心力，需要外轨对外轮缘施加向内的侧压力补充向心力，故D错误。故选：C。5．（4分）如图所示，某同学用沿拖杆方向的力F推拖把，拖把头在水平地板上以速度v匀速运动的位移为L，此时拖杆与竖直方向的夹角为θ。设拖把头的质量为m，拖杆质量可忽略，拖把头与地板之间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g。下列判断正确的是（）A．地板对拖把的支持力的大小FN＝Fcosθ B．推力F对拖把做的功WF＝FLsinθ C．摩擦力对拖把做功的大小Wf＝μmgL D．推力F的瞬时功率为P＝Fv【考点】恒力做功的计算；瞬时功率的计算；共点力的平衡问题及求解．【答案】B【分析】A、受力分析利用平衡力的特点；BC、物体做功的公式应用；D、功率的公式应用。【解答】解：A、地板对拖把的支持力的大小为FN＝Fcosθ+mg，故A错误；B、推力F对拖把做的功为WF＝FLsinθ，故B正确；C、摩擦力对拖把做功的大小为Wf＝fL，f＝μ（mg+Fcosθ），解得Wf＝μ（mg+Fcosθ）L，故C错误；D、推力F的瞬时功率为P＝Fvsinθ，故D错误；故选：B。6．（4分）2024年4月26日3时32分神舟十八号载人飞船与天宫空间站成功对接，实现航天员在空间站“胜利会师”，变轨情况如图所示。空间站轨道可近似看成圆轨道，下列说法正确的是（）A．空间站运行的线速度大于第一宇宙速度 B．飞船从对接轨道变轨到空间站轨道时速度变大 C．航天员在空间站内漂浮是因为不受地球的引力作用 D．飞船在对接轨道上的运行周期大于在空间站轨道的运行周期【考点】卫星的发射及变轨问题；航天器中的失重现象；开普勒三大定律；第一、第二和第三宇宙速度的物理意义．【答案】B【分析】A.根据第一宇宙速度和卫星的运行速度进行对比分析；B.根据卫星做离心运动的条件进行解答；C.根据受力情况进行分析判断；D.根据开普勒第三定律进行分析求解。【解答】解：A.第一宇宙速度为最大的环绕速度，等于近地卫星的线速度，所以空间站运行的线速度小于第一宇宙速度，故A错误；B.飞船从对接轨道变轨到空间站轨道时需要点火加速，所以速度变大，故B正确；C.航天员在空间站内漂浮是由于所受地球的万有引力提供航天员绕地球做圆周运动的向心力，说明航天员处于完全失重状态，故C错误；D.根据开普勒第三定律可知，飞船在对接轨道上的半长轴小于空间站轨道半径，则对接轨道的运行周期小于在空间站轨道的运行周期，故D错误。故选：B。7．（4分）在航模比赛中，某同学操控无人机从地面由静止竖直向上起飞后，按指定路线运送物资，已知质量为6kg的物资在无人机拉力作用下竖直上升20m后，沿水平方向匀加速移动15m，加速度大小为1m/s2。若忽略空气阻力，取g＝10m/s2。则下列说法正确的是（）A．上升过程中，物资始终处于超重的状态 B．整个过程中，物资动能的增加量为120J C．整个过程中，物资机械能的增加量为1200J D．整个过程中，无人机所消耗的能量大于物资的机械能的增加量【考点】常见力做功与相应的能量转化；超重与失重的概念、特点和判断；动能定理的简单应用．【答案】D【分析】无人机先向上加速后减速，所以无人机是先超重后失重；根据动能定理计算；物资增加的机械能等于增加的动能和重力势能之和；无人机消耗的能量等于无人机和物资的总的机械能。【解答】解：A.无人机拉力作用下竖直上升20m的过程先加速后减速，无人机先超重后失重，故A错误；B.整个过程，根据动能定理可得物资动能的增加量为max＝ΔEk，解得ΔEk＝6×1×15J＝90J，故B错误；C.整个过程，物资重力势能增加了ΔEp＝mgh＝6×10×20J＝1200J故物资机械能增加量为ΔE＝ΔEk+ΔEp＝90J+1200J＝1290J，故C错误；D、整个过程中，无人机所消耗的能量等于物资和无人机的机械能的增加量，故无人机所消耗的能量大于物资的机械能的增加量，故D正确。故选：D。二、多项选择题：共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中至少有两个选项符合题目要求。全部选对得6分，选对但不全得3分，有选错或不答的得0分。（多选）8．（6分）图甲是某市区中心的环岛路，可以简化为图乙，假设汽车与路面的动摩擦因数相同，当A、B两车以大小相等的线速度绕环岛运动时，下列说法正确的是（）A．A、B两车的向心加速度大小相等 B．A车的角速度比B车的角速度小 C．A车所受的合力大小可能比B车所受的合力大 D．若两车逐渐增加相同的速度，A车更容易侧滑【考点】车辆在道路上的转弯问题．【答案】CD【分析】A、根据向心加速度公式判断；B、根据角速度与线速度关系公式判断；C、根据向心力公式判断；D、利用摩擦力提供向心力，判断更容易发生侧翻的汽车。【解答】解：A、由向心加速度公式a=v两车线速度大小相等，A车半径小，加速度大，故A错误；B、由角速度公式ω=两车线速度大小相等，A车半径小，角速度大，故B错误；C、由向心力公式F=m两车质量大小关系未知，所以两车所受合力关系无法判断，故C正确；D、摩擦力提供向心力f＝F向μmg=m向心力大于滑动摩擦力时，做离心运动，当增加相同速度，因A车圆周运动的半径小，所以更容易发生侧滑，故D正确。故选：CD。（多选）9．（6分）人从高处跳到低处时，一般在着地的过程中需要屈膝下蹲。某人在0.8m的平台跳下，屈膝下蹲过程用了0.4s，已知其质量为50kg，取g＝10m/s2。则下列说法正确的是（）A．屈膝过程中人的动量保持不变 B．屈膝是为了减小地面对人的平均作用力 C．屈膝过程中人的动量变化量大小约为200kg•m/s D．屈膝过程地面对人的平均作用力大小约为500N【考点】用动量定理求平均作用力；机械能守恒定律的简单应用；动量变化量的计算．【答案】BC【分析】A.根据速度的变化情况判断动量的变化情况；B.根据缓冲的原理解释说明；C.根据高度估算接触地面瞬间的速度，再由动量改变量的公式求解；D.根据动量定理列式解答。【解答】解：A.屈膝过程中人的速度逐渐减小，所以人的动量逐渐减小，故A错误；B.屈膝过程是利用缓冲原理，即FΔt＝Δp，动量变化量一定，通过延长作用时间达到减小平均作用力的效果，故B正确；C.根据h=v022g，解得vD.根据动量定理，规定竖直向下的方向为正方向，有（mg−F）Δt＝Δp，代入数据解得F故选：BC。（多选）10．（6分）如图所示，一轻弹簧竖直放置，下端固定在水平地面上，自然伸长时弹簧上端处于A点。t＝0时将小球从A点正上方O点由静止释放，t1时到达A点，t2时弹簧被压缩到最低点B。以O为原点，向下为正方向建立x坐标轴，以B点为重力势能零点，弹簧形变始终处于弹性限度内，不计空气阻力。小球在从O到B的运动过程中，图中小球的速度v、加速度a、重力势能Ep及机械能E变化图像可能正确的是（）A． B． C． D．【考点】弹簧类问题中的机械能守恒；胡克定律及其应用；牛顿第二定律的图像问题；常见力做功与相应的能量转化．【答案】BD【分析】分阶段分析小球的受力情况，判断其运动情况，根据牛顿第二定律分析速度、加速度与位移的关系，分析动能的变化情况。列出重力势能EP与x的关系式，再分析EP﹣x图像的形状。根据功能关系分析小球机械能的变化。【解答】解：AB．小球未接触弹簧前，只受重力，加速度恒定，接触弹簧后，小球受弹力与重力作用，根据牛顿第二定律有mg﹣kx＝ma此时加速度逐渐减小，直至加速度未0时，速度达到最大，此时小球的位移x＞x1，然后有kx﹣mg＝ma随弹力增大，加速度反向增大，速度减小。故A错误，B正确；C．小球接触弹簧后，弹力做负功，机械能减小，故C错误；D．根据重力势能的计算公式有Ep＝Ep0﹣mgx故D正确。故选：BD。三、实验题：共2小题，共16分，请按题目要求作答。11．（6分）某同学用图甲所示的向心力演示仪，探究小球做圆周运动时所需向心力的大小F与它的质量m、角速度ω、半径r之间的关系、长槽的A、B处和短槽的C处到各自转轴中心的距离之比为1：2：1。（1）本实验所采用的实验方法是A。A.控制变量法B.等效替代法C.理想实验法D.微元法（2）在探究向心力的大小F与半径r的关系时，该同学需要把两个质量相等的小钢球分别放在C位置处，同时还需要将传动皮带调至第一层塔轮。A.A和CB.A和BC.B和C（3）若两个钢球质量和运动半径相等，标尺上红白相间的等分格显示出钢球1和钢球2所受向心力的比值为1：9，则与皮带连接的左右变速塔轮的半径之比为B。A.1：3B.3：1C.1：9D.9：1【考点】探究圆周运动的相关参数问题．【答案】（1）A；（2）C；（3）B。【分析】（1）根据实验原理分析实验所用到的方法；（2）根据向心力演示仪的工作原理分析两个小钢球的放置位置；（3）根据向心力演示仪的工作原理及向心力表达式分析左右变速塔轮的半径之比。【解答】解：（1）本实验采用的实验方法是控制变量法，故BCD错误，A正确。（2）在探究向心力的大小F与半径r的关系时，根据图甲可知小球要放在B和C处，以此保证小球圆周运动半径的不同，故AB错误，C正确。（3）根据向心力的表达式F＝mω2r可知，但是小球质量和运动半径相等时，向心力之比为1：9时，角速度之比1：3，因为左右变速塔轮通过皮带传动，皮带连接的变速塔轮边缘的线速度大小相等，根据线速度与角速度的关系v＝ωL可知，当线速度大小相等时，半径之比为3：1，故ACD错误，B正确。故答案为：（1）A；（2）C；（3）B。12．（10分）某实验小组在“验证机械能守恒定律”实验中，将打点计时器固定在铁架台上，使重锤带动纸带从静止开始自由下落。（1）如甲图所示，在操作过程中出现了如图A、B、C、D所示的四种情况，其中正确的是：B。（2）关于该实验，正确的说法有：BD。A必须在接通电源的同时释放纸带B.利用本装置验证机械能守恒定律，可以不测量重锤的质量C.为了验证机械能守恒，必须选择纸带上打出的第一个点作为起点D.体积相同的条件下，应该选择质量大的重锤进行实验（3）图乙为一条符合实验要求的纸带，O点为打点计时器打下的第一点。分别测出若干连续点A、B、C……与O点之间的距离hA、hB、hC……已知打点计时器的打点周期为T，重锤质量为m，重力加速度为g，可得重锤下落到B点时的速度大小为hC−（4）取打下O点时重锤的重力势能为零，图丙是该学习小组绘制的重锤下落过程中动能、重力势能随下落高度h变化的图像，其中表示重锤重力势能Ep变化的图像是Ⅰ（选填“Ⅰ”或“Ⅱ”）。算出Ⅰ、Ⅱ的斜率绝对值分别是k1、k2，则重锤和纸带在下落过程中所受平均阻力与重锤所受重力的比值为k1−k2k1【考点】验证机械能守恒定律．【答案】（1）B；（2）BD；（3）hC−h【分析】（1）打点计时器应接交流电源，为减小阻力的影响，释放时纸带处于竖直状态；（2）根据机械能守恒定律实验原理分析；（3）根据打点纸带测量速度的原理求得打B时的速度；（4）重物和纸带下落过程中需克服阻力做功，重力势能减小量略大于动能增加量，重锤重力势能Ep变化的图像是Ⅰ；根据动能定理，结合图线的斜率求出重物和纸带下落过程中所受平均阻力与重锤所受重力的比。【解答】解：（1）首先打点计时器应采用低压交流电源，同时释放纸带时重物应靠近打点计时器，且保持纸带竖直。故ACD错误，B正确。故选：B。（2）A．打点计时器使用时应先接通电源，后释放纸带，故A错误；B．利用本装置验证机械能守恒定律，由于质量可以约掉，可以不测量重锤的质量，故B正确；C．为了验证机械能守恒，可以选择纸带上打出的第一个点作为起点，也可以在纸带上选择其它两个点来验证，故C错误；D．体积相同的条件下，应该选择质量大的重锤进行实验，可以减小空气阻力的影响，故D正确。故选：BD。（3）重锤下落到B点时的速度大小为vB（4）取打下O点时重锤的重力势能为零，重物和纸带下落过程中需克服阻力做功，重力势能减小量略大于动能增加量，所以表示重锤重力势能Ep变化的图像是Ⅰ；由动能定理Ek＝（mg﹣f）h图线斜率k2＝mg﹣f重力势能Ep＝mgh图线斜率k1＝mg所以重锤和纸带在下落过程中所受平均阻力与重锤所受重力的比值为fmg故答案为：（1）B；（2）BD；（3）hC−h四、计算题：共3小题，共38分。要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位，只写出最后答案的不能得分。13．（9分）牛顿运用其运动定律并结合开普勒定律，通过建构物理模型研究天体的运动，建立了伟大的万有引力定律。请你选用恰当的规律和方法解决下列问题：（1）某行星绕太阳运动的轨迹为椭圆，设太阳的质量为M，行星质量为m0，若行星在近日点与太阳中心的距离为r1，在远日点与太阳中心的距离为r2。求行星在近日点和远日点的加速度大小之比；（2）行星绕太阳运动轨迹可近似看作匀速圆周运动。设行星质量为m，绕太阳公转的周期为T，行星的轨道半径为r，请根据开普勒第三定律（r3【考点】万有引力定律的内容、推导及适用范围；万有引力的基本计算；牛顿第二定律求解向心力．【答案】（1）行星在近日点和远日点的加速度大小之比为r2（2）证明过程见解析。【分析】（1）根据牛顿第二定律写出行星加速度的表达式，最后代入数据比较即可；（2）根据向心力公式写出向心力大小，结合开普勒第三定律和周期与线速度的关系式可得最后F的表达式。【解答】解：（1）设行星的加速度为a，根据牛顿第二定律有GM解得a=则行星在近日点和远日点的加速度大小之比为a1（2）行星绕太阳的运动轨迹非常接近园，其运动可近似看作匀速圆周运动，则有F=m又有r3T解得F=可知，太阳对行星的作用力F与r的平方成反比。答：（1）行星在近日点和远日点的加速度大小之比为r2（2）证明过程见解析。14．（12分）“旋转飞椅”是游乐园里常见的娱乐设施，游客坐在座椅上随支架一起匀速旋转时可将游客和座椅组成的整体看成质点，其简化示意图如图所示。已知圆形旋转支架半径为R＝5m，绳子悬点到地面的垂直距离H＝7m，悬挂座椅的轻绳长为l＝5m，当旋转飞椅以最大的角速度匀速旋转时，绳子与竖直方向的夹角为θ＝37°，游客和座椅的总质量为60kg，取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。试求：（1）当旋转飞椅以最大的角速度匀速旋转时，悬绳的拉力及游客的线速度大小；（计算结果可用根式表示）（2）为防止游客携带的物品掉落伤人，管理员需以支架轴心为圆心设置圆形安全范围，求圆形安全范围的半径。【考点】圆周运动与平抛运动相结合的问题；物体被系在绳上做圆锥摆运动．【答案】（1）当旋转飞椅以最大的角速度匀速旋转时，悬绳的拉力为750N，游客的线速度大小为215m/s；（2）圆形安全范