甲
乙
(1)选取纸带上打出的连续点A、B、C,……,测出其中E、F、G点距起始点O的距离分别为h1、h2、h3,已知重锤质量为m,当地重力加速度为g,打点计时器打点周期为T.为验证此实验过程中机械能是否守恒,需要计算出从打下O点到打下F点的过程中,重锤重力势能的减少量ΔEp=________,动能的增加量ΔEk=________(用题中所给字母表示).
(2)以各点到起始点的距离h为横坐标,以各点速度的平方v2为纵坐标建立直角坐标系,用实验测得的数据绘出v2-h图线,如图丙所示,该图象说明了________.
丙
(3)从v2-h图线求得重锤下落的加速度g=________ m/s2.(结果保留三位有效数字) 四、计算题(共3小题,每小题10.0分,共30分)
16.盘在地面上的一根不均匀的金属链重30 N,长1 m,从甲端缓慢提至乙端恰好离地时需做功10 J.如果改从乙端缓慢提至甲端恰好离地要做多少功?(取g=10 m/s2)
17.一艘宇宙飞船绕地球作圆周运动时,由于地球遮挡阳光,会经历“日全食”过程,如图所示,太阳光可看作平行光,宇航员在A点测出地球的张角为α,已知地球的半径为R,地球质量为M,引力常量为G,求:
(1)宇宙飞船离距地面的高度.
(2)宇宙飞船的周期T.
18.如图所示,斜面体ABC固定在水平地面上,小球p从A点静止下滑.当小球p开始下滑时,另一小球q从A点正上方的D点水平抛出,两球同时到达斜面底端的B处.已知斜面AB光滑,长度.不计空气阻力,g取10 m/s2,求: l=2.5 m,斜面倾角θ=30°
(1)小球p从A点滑到B点的时间; (2)小球q抛出时初速度的大小.
答案解析
1.【答案】B
【解析】由开普勒第二定律:行星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等即rmv=c(常数),所以v=,v近∶v远=R2∶R1.
2.【答案】BC
【解析】经典力学适用于低速运动、宏观物体.电子是属于微观粒子,故A不适用;研究“嫦娥一号”飞船的高速发射,是低速运动、宏观物体.故B正确;研究地球绕太阳的运动,是低速运动、宏观物体.故C正确;强引力属于微观粒子之间的相互作用,故D不适用. 3.【答案】C
【解析】通过最高点时,小球受重力和杆的弹力F作用.假设弹力F和重力同向竖直向下,那么就有mg+F=m,带入数据得F=2 N,弹力大于0所以弹力方向与假设的方向相同,竖直向下,是拉力.答案C正确. 4.【答案】D 【解析】P=
表明,功率不仅与物体做功的
多少有关同时还与做功所用的时间有关,A选项错误;对于交通工具而言,由P=Fv可知,如果v为平均速度,则计算出的功率为平均功率,故C错误;P=Fv,当功率一定时,在一定阶段牵引力与速度成反比,但当牵引力等于阻力时,速度不变,牵引力也不再变化,D选项正确;当牵引力一定时,速度增加,功率也增加,在这种情况下牵引力F是不变的,B选项错误.
5.【答案】B
【解析】预备卫星在略低于工作卫星的轨道上,由开普勒第三定律
=k知预备卫星的周期小
于工作卫星的周期,由卫星的速度公式v=
分析知,预备卫星的速度大于工作卫星
的速度,由向心加速度公式an=
=
知,
预备卫星的向心加速度大于工作卫星的向心加速度,A错误;地球同步卫星的周期为24 h,工作卫星的周期小于同步卫星的周期,由卫星
的速度公式v=
分析知,工作卫星的速
度大于同步卫星的速度,由向心加速度公式an=
知,工作卫星的向心加速度大于同步卫
星的向心加速度,B正确;预备卫星处于低轨道上,为了使该预备卫星进入工作卫星的轨道上,应考虑启动火箭发动机向后喷气,通过加速使其做离心运动,使卫星的轨道半径增大才能从较低轨道进入工作卫星的轨道,C错误.三个轨道平面都必须过地心,否则由于地球引力的作用,卫星不能稳定工作,D错误. 6.【答案】B
【解析】其他星球在该引力场中任意一点必定受到两星球的万有引力,方向应指向两星球,A、D错,由于两星球相互间引力场间的影响,其引力场线应是弯曲的,C错;故描述该引力场的引力场线分布图是图B. 7.【答案】B
【解析】物体做曲线运动时,速度方向一定变
化,速度大小不一定变化,A错,B对.做曲线运动的物体的合外力或加速度既可能变,也有可能不变,C、D错. 8.【答案】D
【解析】物体做匀速圆周运动时,线速度大小恒定,方向沿圆周的切线方向,在不断地改变,故选项A错误;角速度ω=
=
rad/s=
rad/s,选项B错误;线速度与角速度的关系为v=ωr,由该式可知,r一定时,v∝ω,选项C错误;由线速度的定义可得,在转动一周时有v=
,选项D正确.
9.【答案】C
【解析】同步卫星和地球赤道上的物体的角速度相同,即
ωA=ωB,A
错误.由v=ωr,a=
ω2r知,vA>vB,aA>aB,B错误,C正确.因为不知道卫星A与物体B的质量,无法比较FA、FB的大小,D错误. 10.【答案】C
【解析】若使飞船与空间实验室在同一轨道上运行,飞船加速,所需向心力变大,则飞船将脱离原轨道而进入更高的轨道,不能实现对接,A错误;若使飞船与空间实验室在同一轨道上运行,空间实验室减速,所需向心力变小,则空间实验室将脱离原轨道而进入更低的轨道,不能实现对接,B错误;要想实现对接,可使飞船在比空间实验室半径较小的轨道上加速,然后飞船将进入较高的空间实验室轨道,逐渐靠近空间实验室后,两者速度接近时实现对接,C正确,同理D错误. 11.【答案】ABD
【解析】物体沿曲线从点A运动到点B(点B除
外)的过程中,其所受恒力F的方向必定指向曲线的内侧.当运动到B点时,因恒力反向,由曲线运动的特点“物体以后运动的曲线轨迹必定向合外力方向弯曲”可知:物体以后的运动只可能沿Bc运动.故本题正确选项为A、B、D. 12.【答案】BD
【解析】因物体做匀减速直线运动,a的方向与v的方向相反,故F1对物体做负功,A错误;
F2与v的方向相同,做正功,B正确;F3与v的方向相反,做负功,C错误;物体做匀减速直线运动时,物体所受合外力的方向与运动方向相反,做负功,故D正确. 13.【答案】BD
【解析】物体的速度发生了变化,则合外力一定不为零,加速度也一定不为零,B、D正确;物体的速度变化,可能是大小不变、方向变化,故动能不一定变化,合外力不一定做功,A、C错误.
14.【答案】BCD
【解析】由于是轻杆,即使小球在最高点速度为零,小球也不会掉下来,因此v的极小值是零,A错;v由零逐渐增大,由F向=可知,F
向也增大,B对;当v=
时,F
向
=
=
mg,此时杆恰对小球无作用力,向心力只由其自身重力提供;当v由增大时,则
=
mg+F,故F=m
-mg,杆对球的力为拉力,
且逐渐增大;当v由
减小时,杆对球的力
为支持力.此时,mg-F′=
,F′=mg-m
,支持力F′逐渐增大,杆对球的拉力、支持