发布时间 : 星期二 文章2018-2019学年北京市东城区高一下学期期末考试物理试卷(解析版)更新完毕开始阅读995f8607fd00bed5b9f3f90f76c66137ee064ff3
【详解】解：(1) 当传动皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上时，它们是皮带传动，塔轮边缘处的线速度相等；
(2) 探究向心力和角速度的关系时，利用控制变量法，根据F?m?2r可知控制质量相同和半径相同，所以将质量相同的小球分别放在挡板A和挡板C处；
15.利用如图所示的装置可验证机械能守恒定律：用轻质细绳的一端与一个质量为m（已知）的小球相连，另一端系在力传感器的挂钩上，整个装置位于竖直面内，将细绳拉离竖直方向一定角度，将小球由静止释放，与传感器相连的计算机记录的绳的拉力F随时间t变化的图线如图所示，读出图中A点的值为F1，图中B点的值为F2。
（1）要利用小球从A到B的运动过程验证机械能守恒定律只需要再测量一个量的数值，这个量是___________________ ；
（2）小球从A到B的过程中，重力势能改变量的大小为_______________；动能改变量的大小为_____________（请用“F1”、“F2”、重力加速度g及第（1）问中需要再测量的那个量的符号表示）。 【答案】 (1). （1）悬点到球心的距离L (2). （2）(mg?F1)L (3). 【解析】
L(F2?mg) 2mv2【详解】解：(1)(2)小球在最低点时，绳子拉力最大，则由牛顿第二定律可得F2?mg?，解得
L12111mv?(F2?mg)L，小球从A到B的过程中，动能改变量的大小为?Ek?mv2?(F2?mg)L；2222小球在最高点时，绳子的拉力最小，则有F1?mgcos?，即cos??F1，小球摆到最高点时与最低点的mgF1h?L(1?co?s?)L?(1高度差，)小球从A到B的过程中，重力势能改变量的大小为
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?EP?mgh?(mg?F1)L；若小球从A到B的运动过程机械能守恒定律则有?EP??Ek，验证机械能守
恒定律成立的表达式为
1(F2?mg)L?(mg?F1)L，由于小球的质量已知，F1和F2通过力传感器可以读2出，所以要利用小球从A到B的运动过程验证机械能守恒定律只需要再测量一个量的数值，这个量是悬点到球心的距离L。
三、计算题
16.一辆质量为m的汽车通过一座拱桥，拱桥桥面的侧视图可视为半径为R的圆弧的一部分，重力加速度用g表示，汽车可视为质点。
（1）求汽车以大小为v的速度通过桥顶（桥的最高点）时汽车受到的支持力的大小FN； （2）要保证汽车不脱离桥面，汽车的速度不得超过多大？
v2【答案】（1）FN?mg?m （2）gR R【解析】
v2【详解】解：(1)对汽车,根据牛顿第二定律可得：mg?FN?m
Rv2解得：FN?mg?m
Rmv2(2)在当汽车受到的支持力FN?0时，汽车刚好要脱离桥面，此时有：mg?
R解得：v?gR 要保证汽车不脱离桥面，汽车的速度不得超过gR
17.如图所示，小物体沿光滑弧形轨道从高为h处由静止下滑，它在水平粗糙轨道上滑行的最远距离为s，重力加速度用g表示，小物体可视为质点，求：
（1）求小物体刚刚滑到弧形轨道底端时的速度大小v； （2）水平轨道与物体间的动摩擦因数均为μ。
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【答案】（1）2gh （2）【解析】
h s12【详解】解：(1)小物体沿弧形轨道下滑的过程，根据机械能守恒定律可得：mgh?mv2 解得小物体刚滑到弧形轨道底端时的速度大小：v?2gh (2)对小物体从开始下滑直到最终停下的过程，根据动能定理则有：mgh??mgs?0 解得水平轨道与物体间的动摩擦因数：??
18.请用“牛顿第二定律”推导“动能定理”。（要说明推导过程中所出现的各物理量的含义） 【答案】证明过程见解析； 【解析】
【详解】解：设某物体质量为m，在与运动方向相同的恒力F的作用下发生了一段位移x，速度由v1增大到v2
这个过程中力F做的功为W?Fx 根据牛顿第二定律则有：F?ma；
h sv22?v12由运动学公式v?v?2ax可得：x?
2a2221将F和x分别代入W?Fx，就得到：W?
11mv22?mv12 2219.设地球质量为M，自转周期为T，万有引力常量为G。将地球视为半径为R、质量分布均匀的球体，不考虑空气的影响。若把一质量为m的物体放在地球表面的不同位置，由于地球自转，它对地面的压力会有所不同。
（1）若把物体放在北极地表，求该物体对地表压力的大小F1； （2）若把物体放在赤道的地表，求该物体对地表压力的大小F2；
（3）假设要发射一颗卫星，要求卫星定位于第（2）问所述物体的上方，且与物体间距离始终不变，请说明该卫星的轨道特点并求出卫星距地面的高度h。
2GMmMm4?2GMT （2）F2?G2?m2R（3）h?3【答案】（1）?R 22RRT4?【解析】
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【详解】解：(1) 物体放在北极的地表，根据万有引力等于重力可得：G物体相对地心是静止的则有：F1?mg，因此有：F1?GMm?mg R2Mm R2MmR2(2)放在赤道表面的物体相对地心做圆周运动，根据牛顿第二定律：G?F2?m4?2T2R
Mm4?2解得： F2?G2?m2R
RT(3)为满足题目要求，该卫星的轨道平面必须在赤道平面内，且做圆周运动的周期等于地球自转周期T 以卫星为研究对象，根据牛顿第二定律：GMm(R?h)2?m4?2T2(R?h)
2GMT解得卫星距地面的高度为：h?3?R 24?
20.如图甲所示，在高为h的山坡上，发射一颗质量为m的炮弹。炮弹离开炮膛时的初速度大小为v0，方向与水平方向夹角为θ。重力加速度用g表示。
（1）a. 请将初速度v0沿水平方向和竖直方向正交分解，求出水平分量v0x和竖直分量v0y；
b. 在不考虑炮弹在飞行过程中受到空气阻力的情况下，求炮弹从发射直至达到最高点的过程中通过的水平位移x；
（2）实际情况中炮弹在飞行中受到的阻力对炮弹的运动影响很大，假设炮弹所受阻力的大小f满足f=kEk，其中Ek为某时刻炮弹的动能，k为已知的常数，阻力的方向与炮弹运动方向相反，若炮弹的飞行轨迹如图乙中虚线所示，此轨迹不是一条抛物线，且在落地前，炮弹几乎是在竖直方向上匀速运动。求：炮弹从发射到落地过程中由于空气阻力产生的热量Q。
2v0sin2?12mg?b. 【答案】（1）a.v0x?v0cos? v0y?v0sin（2）mv0?mgh?2g2k【解析】
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