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四川省綿陽市三臺中學校2023-2024學年高一下學期期末適應性考試物理試題
一、本題共8小題，每小題4分，共32分。在每小題給出的四個選項中，只有一項符合題目要求。
1．（2024高一下·三臺期末）在狹義相對論中，下列說法正確的是（　　）
A．在不同的慣性參考系中，一切物理規律都是不同的
B．在真空中，光的速度大小與運動狀態無關
C．在不同慣性系中，光在真空中沿不同方向的傳播速度大小不同
D．質量、長度、時間的測量結果不隨物體與觀察者的相對狀態而改變
【答案】B
【知識點】相對論時空觀與牛頓力學的局限性
【解析】【解答】A．根據相對性原理：物理規律在所有慣性參考系中形式相同，不同慣性系中物理規律并非不同，故A錯誤；
BC．根據光速不變原理， 光在真空中速度大小不隨運動狀態改變，沿不同方向傳播速度也相同 ，故B正確；C錯誤；
D．根據狹義相對論的基本結論可知，質量、長度、時間的測量結果都隨物體與觀察者的相對狀態而改變，故D錯誤.
故答案為：B.
【分析】1.相對性原理：判斷物理規律在慣性系中的一致性，排除 A.
2.光速不變原理：明確真空中光速的絕對性（與運動狀態、方向無關 ），確定 B 正確、C 錯誤.
3.相對論結論：記住質量、長度、時間的測量具有相對性（隨相對狀態改變 ），排除 D.
2．（2024高一下·三臺期末）一小船在靜水中的速度為，它在一條河寬150m，水流速度為的河流中渡河，則該小船（　　）
A．能到達正對岸
B．渡河的時間不可能少于50s
C．船頭垂直河岸航行，它的位移大小為150m
D．以最短位移渡河時，位移大小等于150m
【答案】B
【知識點】小船渡河問題分析
【解析】【解答】AD．由于船速小于水速，小船不能到達正對岸，最短位移大于150m，AD錯誤；
B．當船頭指向正對岸時，過河時間最短，且最短時間
B正確；
C．當船頭指向正對岸，這時沿水流方向移動的位移
根據幾何關系可得
C錯誤。
故答案為：B。
【分析】AD：利用 “船速與水速的大小關系”，判斷能否到達正對岸及最短位移。
B：通過 “垂直河岸分速度最大時，渡河時間最短”，結合公式計算。
C：分解運動為 “垂直河岸（船速 ）” 和 “沿河岸（水速 ）”，用勾股定理求合位移。
3．（2024高一下·三臺期末）如圖所示的四幅圖表示的是有關圓周運動的基本模型，下列說法正確的是（　　）
A．如圖a，汽車通過拱橋的最高點時重力一定完全提供向心力
B．圖b所示是一圓錐擺，合力沿繩指向懸點
C．如圖c，小球在光滑而固定的圓錐筒內做勻速圓周運動，支持力全部用來提供向心力
D．如圖d，火車轉彎超過規定速度行駛時，外軌對輪緣會有擠壓作用
【答案】D
【知識點】生活中的圓周運動；豎直平面的圓周運動
【解析】【解答】A．汽車在最高點受重力、支持力，由二者的合力提供向心力，有
解得
當時，才由重力提供向心力，故A錯誤；
B．如圖b所示是一圓錐擺，圓錐擺的小球受重力mg和繩子拉力，合力提供向心力。合力方向指向圓周運動的圓心（水平面內的圓心 ），而非沿繩指向懸點（懸點在豎直上方，圓心在水平面 ），故B錯誤；
C．如圖c，小球在光滑而固定的圓錐筒內沿水平面做勻速圓周運動，合力用來提供向心力，故 C錯誤；
D．火車轉彎超過規定速度行駛時，軌道的支持力和重力的合力不足以提供做圓周運動的向心力，火車有做離心運動的趨勢，則外軌對外輪緣會有擠壓作用，故D正確.
故答案為： D.
【分析】1.向心力來源：圓周運動的向心力由合力或合力的分力提供，需對每個模型進行受力分析.
2.臨界條件：汽車過拱橋：支持力為零時重力完全提供向心力（特殊情況 ）.
圓錐擺：合力指向水平面內的圓心（而非懸點 ）.
圓錐筒小球：重力與支持力的合力提供向心力.
火車轉彎：超過規定速度時，外軌擠壓補充向心力.
4．（2024高一下·三臺期末）如圖所示，一物體在與水平方向夾角為θ的恒定拉力F作用下以速度v做勻速直線運動。已知物體質量為m，物體和桌面之間的動摩擦因數為μ，重力加速度為g。在物體運動時間為t的過程中，下列說法正確的是（　　）
A．支持力可能為零
B．摩擦力做功為 μmgvt
C．拉力和摩擦力的合力方向豎直向上
D．合力做功為Fvt
【答案】C
【知識點】功能關系；受力分析的應用；共點力的平衡
【解析】【解答】AB．物體勻速運動，對物體受力分析，
水平方向
豎直方向
由于水平方向一定受到向左的摩擦力，故支持力不可能為零；
摩擦力做功為
故AB錯誤；
C．對物體受力分析，重力與支持力的合力豎直向下，因此拉力與摩擦力的合力必須豎直向上，才能使總合力為零，故C正確；
D．物體做勻速直線運動，受到的合外力為0，故合力做功為0，故D錯誤.
故答案為：C。
【分析】1.受力平衡分析：勻速運動時合力為零，對水平、豎直方向分別列平衡方程，判斷支持力、摩擦力的表達式.
2.功的計算：根據功的定義，結合受力分析結果計算摩擦力做功.
3.合力方向與做功：利用 “合力為零” 的條件，推導拉力與摩擦力的合力方向；結合合外力為零，判斷合力做功.
5．（2024高一下·三臺期末）如圖所示，皮帶傳動裝置，皮帶輪O和O'上的三點A、B和C，OA=O'C=r，O'B=2r，則皮帶輪轉動時A、B、C三點的情況是（　　）
A．ωA=ωB，vA：vC=2：1 B．vA=vB，vB：vC=2：1
C．nA：nB=1：2，nB=nC D．TA＜TB，fC=fA
【答案】B
【知識點】線速度、角速度和周期、轉速
【解析】【解答】AB．點B和點C是同軸傳動，角速度相等，則有
由于，根據公式v=rω，則有
vB=2vC
點A和點B是同緣傳動的邊緣點，故
vA=vB
由于
rB=2rA
根據公式
v=rω
則有
ωA=2ωB
由上可以得出
vA =vB=2vCωA=2ωB=2ωC
故A錯誤，B正確；
CD．根據
可得
nA=2nB=2nC
根據
可得
fA=2fB=2fC
根據
可得
故CD錯誤.
故答案為：B。
【分析】1. 皮帶傳動 vs 同軸轉動：皮帶傳動：接觸點線速度相等（ ）；同軸轉動：角速度相等（ ）.
2. 線速度與角速度的關系：，據此推導不同點的線速度、角速度比例.
3. 周期、轉速、向心加速度：結合、，判斷比例關系與向心力大小.
6．（2024高一下·三臺期末）如圖所示，人在岸上拉船，已知船的質量為m，平靜的水其阻力恒為，當輕繩與水平面的夾角為θ時，船的速度為v，此時人的拉力大小為F，則此時（　　）
A．人拉繩行走的速度為vcosθ B．繩子對船的水平拉力大小也為F
C．船的加速度為 D．船的合速度大小為
【答案】A
【知識點】牛頓第二定律；運動的合成與分解
【解析】【解答】A．分解船的實際速度，沿繩縮短方向和垂直繩子方向，有
可知人拉繩行走的速度為vcosθ，故A正確；
B．分解繩子對船的拉力，沿水平方向和豎直方向，有
故B錯誤；
C．對船受力分析，有
解得
故C錯誤；
D．船的實際運動速度就是合速度，大小為v（題目已明確船速為v ），無需額外分解，是錯誤的速度合成 ，故D錯誤.
故答案為：A。
【分析】1.速度分解：船的實際速度是合速度，沿繩方向的分速度等于人拉繩的速度，利用幾何關系推導.
2.力的分解：繩子拉力是斜向的，需分解為水平分力（對船的有效拉力 ）和豎直分力（不影響水平運動 ）.
3.牛頓第二定律：水平方向合力（拉力分力 - 阻力 ）提供加速度，注意區分 “拉力大小” 與 “水平分力”.
7．（2024高一下·三臺期末）一實驗小組進行“雞蛋撞地球”實驗，把一質量為50g的雞蛋用海綿緊緊包裹，使其從20m的高處自由落下，與水平面發生一次碰撞后速度減為0，碰撞時間為0.5s，碰撞過程視為勻減速直線運動，不考慮雞蛋和地面的形變，忽略空氣阻力，重力加速度g取。下列說法正確的是（　　）
A．海綿可以大幅度減小雞蛋撞地過程中的動量變化量
B．雞蛋在自由下落過程中重力的沖量大小為
C．雞蛋撞地過程中海綿對雞蛋平均作用力的沖量大小為
D．雞蛋撞地過程中海綿對雞蛋的平均作用力大小為2N
【答案】C
【知識點】動量定理；沖量
【解析】【解答】A．雞蛋落地前速度v由自由下落決定，落地后速度為 0，動量變化量固定（與是否用海綿無關 ）。海綿的作用是延長碰撞時間，減小沖擊力，而非改變動量變化量，故A錯誤；
B．雞蛋落地所需的時間為
所以雞蛋在自由下落過程中重力的沖量大小為
故B錯誤；
C．雞蛋與海綿碰撞過程中，規定向下為正方向，由動量定理
其中
聯立解得雞蛋撞地過程中海綿對雞蛋平均作用力的沖量大小為，故C正確；
D．根據
解得雞蛋撞地過程中海綿對雞蛋的平均作用力大小為，故D錯誤.
故答案為：C.
【分析】1.動量變化量：由初末速度決定，與碰撞時間無關，海綿不改變.
2.自由下落的沖量：先求下落時間（自由落體公式 ），再用I = mgt計算重力沖量.
3.碰撞過程的動量定理：規定正方向，列動量定理方程（重力沖量 - 海綿沖量 = 動量變化 ），求解海綿沖量與平均作用力.
8．（2024高一下·三臺期末）2023年11月10日，我國首條超高速低真空管道磁浮交通系統——高速飛車大同（陽高）試驗線工程完工，其特點是全封閉真空管道和磁懸浮運輸。如圖所示，高速飛車的質量為m，額定功率為P，高速飛車在平直軌道上從靜止開始運動，先以加速度a做勻加速直線運動，加速過程中達到額定功率P。后又經過一段時間達到該功率下的最大速度，若高速飛車行駛過程中所受到的阻力為且保持不變，則下列說法正確的是（　　）
A．高速飛車勻加速直線運動過程中達到的最大速度為
B．高速飛車勻加速直線運動的時間為
C．高速飛車勻加速直線運動的位移為
D．高速飛車在整個加速過程中牽引力做功等于
【答案】C
【知識點】勻速直線運動；機車啟動；動能定理的綜合應用
【解析】【解答】ABC．勻加速階段，根據牛頓第二定律可得
又
聯立可得高速飛車勻加速直線運動過程中達到的最大速度為
高速飛車勻加速直線運動的時間為
高速飛車勻加速直線運動的位移為
故AB錯誤，C正確；
D．當牽引力等于阻力時，高速飛車的速度達到最大，則有
高速飛車在整個加速過程，根據動能定理可得
可得
故D錯誤.
故答案為：C。
【分析】1. 勻加速階段的力與功率：牛頓第二定律求牽引力，結合功率公式求勻加速最大速度.
2. 運動學公式：用和推導時間與位移.
3. 動能定理：分析整個加速過程（含變加速階段 ），判斷牽引力做功與動能變化的關系.
二、本題共4小題，每小題4分，共16分。在每小題給出的四個選項中，有多項符合題目要求。全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分。
9．（2024高一下·三臺期末）在物理學的研究中用到的思想方法很多，對下圖中描述正確的是（　　）
A．甲圖中，測定引力常量的實驗運用了放大法測微小量
B．乙圖中，研究小船渡河問題時，主要運用了類比法
C．丙圖中，觀察AB割線的變化得到B點的瞬時速度方向的過程，運用了極限法
D．丁圖中，研究力和運動關系時，運用了等效替代法
【答案】A,C
【知識點】理想模型法；引力常量及其測定
【解析】【解答】A．卡文迪許測定引力常量的實驗，利用放大法將微小的引力作用（導致的扭轉角度 ）通過光的反射放大，便于測量，因此 “放大法測微小量” 的描述正確，故A正確；
B．乙圖中，研究小船渡河問題時，主要運用了等效法，故B錯誤；
C．求 B 點瞬時速度時，讓 A 點無限靠近 B 點，割線AB的極限即為切線，對應瞬時速度方向，這是極限法的典型應用，故C正確；
D．丁圖中，伽利略研究力和運動關系時，運用了理想實驗方法，巧妙地設想了兩個對接斜面的實驗，故D錯誤.
故答案為：AC。
【分析】1.放大法：通過物理手段放大微小變化（如引力實驗的扭轉角度 ），便于觀測.
2.運動的合成與分解：將復雜運動分解為簡單分運動（渡河問題 ），本質是等效思想，但需區分 “類比法”.
3.極限法：讓變量無限逼近某一值（如 A→B ），推導極限狀態的物理量（瞬時速度 ）.
4.理想實驗法：通過假想無摩擦等理想條件，推導物理規律（力與運動關系 ）.
10．（2024高一下·三臺期末）如圖所示，a為地球赤道表面隨地球一起自轉的物體，b為繞地球做勻速圓周運動的近地衛星，軌道半徑為可近似為地球半徑。c為繞地球做勻速圓周運動的同步衛星。同步軌道近地軌道a、b、c的角速度大小分別為、、；線速度大小分別為、、；加速度大小分別為、、；周期分別為、、，則下列關系正確的是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】C,D
【知識點】線速度、角速度和周期、轉速；向心力；萬有引力定律；衛星問題
【解析】【解答】對于衛星b、c，由
推導得
因（近地衛星軌道半徑小 ），故：
角速度：（ 與 成正比 ）
周期：（ 與 成正比 ）
線速度：（ 與 成正比 ）
加速度：（ 與 成正比 ）
對于a、c，兩者的角速度相等，周期相同，根據
，
可得
，
綜上分析可得
，，，
故答案為：CD。
【分析】衛星間比較（ 與 ）：利用“萬有引力提供向心力”，推導角速度、周期、線速度、加速度與軌道半徑的關系（， 等 ），結合 比較。
地表物體與同步衛星（ 與 ）：因同軸轉動，角速度、周期相同，利用、 比較線速度、加速度。
11．（2024高一下·三臺期末）如圖，固定的傾斜光滑桿上套有一個質量為m的小球，小球與一輕質彈簧一端相連，彈簧的另一端固定在地面上的A點，已知桿與水平面之間的夾角，當小球位于B點時，彈簧與桿垂直，此時彈簧處于原長。現讓小球自C點由靜止釋放，小球恰好滑到桿底端，在整個過程中，關于小球的動能、重力勢能和彈簧的彈性勢能，下列說法正確的是（　　）
A．小球的動能與重力勢能之和先增大后減小
B．小球的動能與彈簧的彈性勢能之和先減小后增大
C．小球的動能與彈簧的彈性勢能之和先增大后減小
D．小球的重力勢能與彈簧的彈性勢能之和先減小后增大
【答案】A,D
【知識點】功能關系；動能和勢能的相互轉化；機械能守恒定律
【解析】【解答】A．小球下滑的過程中，彈簧的彈性勢能先減小后增大，因此小球的動能與重力勢能之和先增大后減小，故A正確；
BC．由機械能守恒，彈
重力勢能隨高度降低一直減小（小球沿桿下滑，重力做正功 ），因此一直增大→彈一直增大，故BC錯誤；
D．小球下滑的過程中，小球的動能先增大后減小，因此小球的重力勢能與彈簧的彈性勢能之和先減小后增大，故D正確.
故答案為：AD。
【分析】1. 機械能守恒判定：系統只有重力和彈簧彈力做功，機械能（三能量之和 ）守恒.
2. 分能量和的變化：利用“總和為恒量”，將“兩能量之和”的變化轉化為“第三能量”的變化分析.
12．（2024高一下·三臺期末）如圖甲所示，某同學為了比較不同物體與轉盤間動摩擦因數的大小設計了該裝置。已知固定于轉軸上的角速度傳感器和力傳感器可直接測出角速度和繩的拉力F，通過一不可伸長的細繩連接物塊，細繩剛好拉直，測得物塊以不同的角速度隨圓盤做勻速圓周運動時拉力F與角速度的大小。在電腦上繪出圖乙所示圖像。換用形狀和大小相同但材料不同的物塊重復實驗，得到物塊a、b、c分別對應的三條直線，發現a與c的縱截距相同，b與c的橫截距相同，且符合一定的數量關系。（最大靜摩擦力等于滑動摩擦力）以下說法正確的是（　　）
A．物塊a、b、c的質量之比為
B．物塊a、b、c的質量之比為
C．物塊a、b、c與轉盤之間的動摩擦因數之比為
D．物塊a、b、c與轉盤之間的動摩擦因數之比為
【答案】D
【知識點】牛頓第二定律；生活中的圓周運動
【解析】【解答】AB．根據牛頓第二定律有
整理得
可知圖像的斜率為
可知物塊a、b、c的質量之比為
故AB錯誤；
CD．圖像的縱截距絕對值為
由圖像可得
可得物塊a、b、c與轉盤之間的動摩擦因數之比為
故C錯誤，D正確。
故答案為：D。
【分析】1. 受力分析與公式推導：對物塊做圓周運動受力分析，結合牛頓第二定律推導，明確圖像斜率（ ）和截距（ ）的物理意義。
2. 斜率→質量比：利用斜率與質量的正比關系（ ），結合圖像斜率比值求質量比。
3. 截距→摩擦因數比：利用截距絕對值與 的關系，結合質量比，推導摩擦因數比。
三、本大題2小題，每空2分，共16分。
13．（2024高一下·三臺期末）某同學用如圖甲所示的裝置“驗證動量守恒定律”，氣墊導軌上放置著帶有遮光板的滑塊P和Q。
（1）為了減小實驗誤差，使用氣墊導軌的目的有___________。
A．保證兩個滑塊碰撞時是一維的
B．噴出的壓縮空氣減小滑塊速度
C．使滑塊與導軌不直接接觸，減小噪聲
D．減小滑塊和導軌之間的摩擦力
（2）測得P、Q的質量分別為和，左、右遮光板的寬度分別為和。實驗中，使兩個滑塊之間的輕彈簧處于壓縮狀態，并用細線將兩個滑塊連接，然后燒斷細線，輕彈簧將兩個滑塊彈開，測得它們通過光電門的時間分別為、；用題中測得的物理量表示動量守恒應滿足的關系式為　 　 （用、、、、、表示）。
（3）若左、右遮光板的寬度相同，第（2）問中動量守恒應滿足的關系式可簡化為　 　 （用題中字母表示）
【答案】（1）A；D
（2）
（3）
【知識點】驗證動量守恒定律
【解析】（1）使用氣墊導軌能保證兩個滑塊碰撞時是一維的，且減小滑塊和導軌之間的摩擦力，從而減小實驗誤差.
故答案為：AD。
（2）解：兩滑塊被彈簧彈開后的速度分別為
，
若動量守恒則滿足
即
故答案為
（3）解：若左、右遮光板的寬度相同，第（2）問中動量守恒應滿足的關系式可簡化為
故答案為
【分析】1.氣墊導軌的作用：從 “一維碰撞” 和 “減小摩擦力” 兩個核心誤差控制角度判斷，排除無關選項.
2.動量守恒表達式：利用 “遮光板寬度 / 時間” 計算滑塊速度，結合 “碰撞前后動量守恒（總動量為 0 ）” 推導關系式.
3.簡化條件：遮光板寬度相同時，約去公共量，簡化表達式.
（1）使用氣墊導軌能保證兩個滑塊碰撞時是一維的，且減小滑塊和導軌之間的摩擦力，從而減小實驗誤差。
故選AD。
（2）兩滑塊被彈簧彈開后的速度分別為
，
若動量守恒則滿足
即
（3）若左、右遮光板的寬度相同，第（2）問中動量守恒應滿足的關系式可簡化為
14．（2024高一下·三臺期末）某實驗小組在用重物下落來驗證機械能守恒。
（1）下圖是四位同學釋放紙帶瞬間的照片，你認為操作正確的是___________
A． B．
C． D．
（2）實驗中，先接通電源，再釋放重物，得到下圖所示的一條紙帶。在紙帶上選取三個連續打出的點，測得它們到起始點O的距離分別為。已知當地重力加速度為g，打點計時器打點的周期為T。設重物的質量為m。從打O點到打B點的過程中，重物的重力勢能減小量　 　，動能增加量　 　。
（3）大多數學生的實驗結果顯示，重力勢能的減少量大于動能的增加量，原因是___________。
A．利用公式計算重物速度
B．利用公式計算重物速度
C．存在空氣阻力和摩擦阻力的影響
D．沒有采用多次實驗取平均值的方法
（4）若測出紙帶上所有各點到點之間的距離，根據紙帶算出各點的速度及重物下落的高度，則以為縱軸，以h為橫軸畫出的圖像是圖中的___________。
A． B．
C． D．
【答案】（1）A
（2）；
（3）C
（4）A
【知識點】驗證機械能守恒定律；動能和勢能的相互轉化；機械能守恒定律
【解析】（1）釋放紙帶時，要保證紙帶豎直與限位孔無摩擦，故手不能拖住物體，并且物體要靠近打點計時器從而充分利用紙帶.
故答案為：A.
（2） 重力做正功，重力勢能減小，重力勢能變化量為
B是AC段的時間中點，B點的速度等于AC段的平均速度，即
動能增加量為
.
故答案為：；.
（3）AB．該實驗中存在摩擦、空氣阻力，實際加速度不是g，不能用運動學公式、計算瞬時速度，用該公式時已經默認滿足機械能守恒，實驗無意義，只能通過紙帶上點跡求該點相鄰兩點間平均速度，故AB錯誤；
C．因存在空氣阻力和摩擦阻力的影響，減少的重力勢能一部分轉化為重物的動能，還有一部分轉化為內能，說明重力勢能的減少量大于動能的增加量，故C正確；
D．該實驗誤差屬系統誤差，采用多次實驗取平均值的方法不能改變誤差大小，故D錯誤.
故答案為：C.
（4）根據機械能守恒定律可得
整理可得
由此可知以為縱軸，以h為橫軸畫出的圖像為一條過原點的直線.
故答案為：A。
【分析】1.實驗操作：保證 “紙帶豎直、重物靠近計時器”，避免初始干擾.
2.能量計算：勢能變化：重力做功（mgh ）.
3.動能變化：利用 “中間時刻瞬時速度 = 平均速度” 計算速度，再求動能.
4.誤差分析：系統誤差（阻力 ）導致勢能未完全轉化為動能.
5.圖像推導：由機械能守恒式推導與h的線性關系，判斷圖像.
（1）釋放紙帶時，要保證紙帶豎直與限位孔無摩擦，故手不能拖住物體，并且物體要靠近打點計時器從而充分利用紙帶。
故選A。
（2）[1] 重力做正功，重力勢能減小，重力勢能變化量為
[2]B是AC段的時間中點，B點的速度等于AC段的平均速度，即
動能增加量為
（3）A B．該實驗中存在摩擦、空氣阻力，實際加速度不是g，不能用運動學公式、計算瞬時速度，用該公式時已經默認滿足機械能守恒，實驗無意義，只能通過紙帶上點跡求該點相鄰兩點間平均速度，故AB錯誤；
C．因存在空氣阻力和摩擦阻力的影響，減少的重力勢能一部分轉化為重物的動能，還有一部分轉化為內能，說明重力勢能的減少量大于動能的增加量，故C正確；
D．該實驗誤差屬系統誤差，采用多次實驗取平均值的方法不能改變誤差大小，故D錯誤。
故選C。
（4）根據機械能守恒定律可得：
整理可得：
由此可知以為縱軸，以h為橫軸畫出的圖像為一條過原點的直線。
故選A。
四、本大題3小題，共36分，要求寫出必要的文字說明、主要的計算步驟和明確的答案。
15．（2024高一下·三臺期末）2021年2月10日19時52分，我國首次火星探測任務“天問一號”探測器實施近火捕獲制動，成功實現環繞火星運動，成為我國第一顆人造火星衛星，在“天問一號”環繞火星做勻速圓周運動時，周期為T。已知火星的半徑為R，火星表面的重力加速度的大小為g，引力常量為G，不考慮火星的自轉。求：
（1）火星的質量M；
（2）“天問一號”繞火星飛行時軌道半徑r。
【答案】（1）解：忽略火星自轉，火星表面質量為的物體，其所受引力等于重力
解得
（2）解：設天問一號質量為m，根據萬有引力提供向心力有
解得
【知識點】萬有引力定律；衛星問題
【解析】【分析】1.火星質量計算：利用 “火星表面重力 = 萬有引力”（黃金代換關系 ），消去物體質量，直接解出火星質量.
2.軌道半徑計算：以 “萬有引力提供向心力” 為核心，結合已求得的火星質量，聯立方程消去衛星質量，解出軌道半徑.
16．（2024高一下·三臺期末）如圖所示，三個質量分別為2kg、1kg、1kg的木塊A、B、C放置在光滑水平軌道上，開始時B、C均靜止，A以初速度向右運動，A與B發生彈性碰撞后分開，B又與C發生碰撞并粘在一起。求：
（1）A與B碰撞后A，B各自速度大小；
（2）B與C碰撞后的共同速度；
（3）B與C碰撞過程中損失的動能。
【答案】（1）解：設A與B碰撞后A、B的速度分別為，，由于A與B發生彈性碰撞，根據動量守恒和機械能守恒可得
聯立解得
，
（2）解：B與C發生碰撞并粘在一起，設B與C碰撞后的共同速度為，動量守恒可得
解得
（3）解：B與C碰撞過程中損失的動能為
【知識點】動量守恒定律；機械能守恒定律；碰撞模型
【解析】【分析】1.彈性碰撞：利用 “動量守恒 + 機械能守恒” 聯立方程，注意舍去不合理解（如碰撞后速度大于初速度 ）.
2.完全非彈性碰撞：僅用 “動量守恒”（機械能不守恒，有動能損失 ），直接解共同速度.
3.動能損失計算：分別計算碰撞前后的動能，作差得損失量.
17．（2024高一下·三臺期末）如圖所示，質量為的滑塊（可視為質點）放在光滑平臺上，向左緩慢推動滑塊壓縮輕彈簧至P點，釋放后滑塊以一定速度從A點水平飛出后，恰好從B點無碰撞滑入豎直平面內的光滑圓弧軌道BC，然后從C點進入與圓弧軌道BC相切于C點的水平面CD，同一豎直平面內的光滑半圓軌道DE與水平面CD相切于D點。已知圓弧軌道BC的半徑，AB兩點的高度差，光滑圓BC對應的圓心角為，滑塊與CD部分的動摩擦因數，，重力加速度。求：
（1）彈簧壓縮至P點時的彈性勢能；
（2）滑塊到達圓弧末端C時對軌道的壓力；
（3）滑塊沖上半圓軌道后中途不會脫離半圓軌道，軌道DE的半徑滿足的條件。
【答案】（1）解：彈簧的彈性勢能轉化為滑塊的動能
由題意
，
解得
（2）解：滑塊由B點到C點由動能定理得
又
根據牛頓第二定律
解得
由牛頓第三定律可得，滑塊到達圓弧未端C時對軌道的壓力大小為，方向豎直向下。
（3）解：滑塊沖上半圓軌道后不會脫離軌道運動，分兩種情況：一是到達與圓心等高處時速度恰好為零；二是到達半圓弧軌道最高點。
①到達與圓心等高處時速度恰好為零，由動能定理得
解得
②滑塊能夠到達半圓弧軌道最高點，由動能定理得
在最高點，重力恰好提供向心力
解得
綜上，或時，滑塊沖上半圓軌道后不會脫離軌道運動。
【知識點】牛頓運動定律的綜合應用；向心力；動能定理的綜合應用；動能和勢能的相互轉化
【解析】【分析】（1）：平拋運動分解（水平 / 豎直速度 ），彈性勢能與初動能的轉化，求。
（2）：B 到 C 動能定理（重力做功 ），C 點牛頓第二定律（向心力 ），求軌道壓力。
（3）：滑塊不脫離半圓軌道的兩種臨界（等高處速度為 0、最高點重力充向心力 ），結合動能定理求解 范圍。
1 / 1四川省綿陽市三臺中學校2023-2024學年高一下學期期末適應性考試物理試題
一、本題共8小題，每小題4分，共32分。在每小題給出的四個選項中，只有一項符合題目要求。
1．（2024高一下·三臺期末）在狹義相對論中，下列說法正確的是（　　）
A．在不同的慣性參考系中，一切物理規律都是不同的
B．在真空中，光的速度大小與運動狀態無關
C．在不同慣性系中，光在真空中沿不同方向的傳播速度大小不同
D．質量、長度、時間的測量結果不隨物體與觀察者的相對狀態而改變
2．（2024高一下·三臺期末）一小船在靜水中的速度為，它在一條河寬150m，水流速度為的河流中渡河，則該小船（　　）
A．能到達正對岸
B．渡河的時間不可能少于50s
C．船頭垂直河岸航行，它的位移大小為150m
D．以最短位移渡河時，位移大小等于150m
3．（2024高一下·三臺期末）如圖所示的四幅圖表示的是有關圓周運動的基本模型，下列說法正確的是（　　）
A．如圖a，汽車通過拱橋的最高點時重力一定完全提供向心力
B．圖b所示是一圓錐擺，合力沿繩指向懸點
C．如圖c，小球在光滑而固定的圓錐筒內做勻速圓周運動，支持力全部用來提供向心力
D．如圖d，火車轉彎超過規定速度行駛時，外軌對輪緣會有擠壓作用
4．（2024高一下·三臺期末）如圖所示，一物體在與水平方向夾角為θ的恒定拉力F作用下以速度v做勻速直線運動。已知物體質量為m，物體和桌面之間的動摩擦因數為μ，重力加速度為g。在物體運動時間為t的過程中，下列說法正確的是（　　）
A．支持力可能為零
B．摩擦力做功為 μmgvt
C．拉力和摩擦力的合力方向豎直向上
D．合力做功為Fvt
5．（2024高一下·三臺期末）如圖所示，皮帶傳動裝置，皮帶輪O和O'上的三點A、B和C，OA=O'C=r，O'B=2r，則皮帶輪轉動時A、B、C三點的情況是（　　）
A．ωA=ωB，vA：vC=2：1 B．vA=vB，vB：vC=2：1
C．nA：nB=1：2，nB=nC D．TA＜TB，fC=fA
6．（2024高一下·三臺期末）如圖所示，人在岸上拉船，已知船的質量為m，平靜的水其阻力恒為，當輕繩與水平面的夾角為θ時，船的速度為v，此時人的拉力大小為F，則此時（　　）
A．人拉繩行走的速度為vcosθ B．繩子對船的水平拉力大小也為F
C．船的加速度為 D．船的合速度大小為
7．（2024高一下·三臺期末）一實驗小組進行“雞蛋撞地球”實驗，把一質量為50g的雞蛋用海綿緊緊包裹，使其從20m的高處自由落下，與水平面發生一次碰撞后速度減為0，碰撞時間為0.5s，碰撞過程視為勻減速直線運動，不考慮雞蛋和地面的形變，忽略空氣阻力，重力加速度g取。下列說法正確的是（　　）
A．海綿可以大幅度減小雞蛋撞地過程中的動量變化量
B．雞蛋在自由下落過程中重力的沖量大小為
C．雞蛋撞地過程中海綿對雞蛋平均作用力的沖量大小為
D．雞蛋撞地過程中海綿對雞蛋的平均作用力大小為2N
8．（2024高一下·三臺期末）2023年11月10日，我國首條超高速低真空管道磁浮交通系統——高速飛車大同（陽高）試驗線工程完工，其特點是全封閉真空管道和磁懸浮運輸。如圖所示，高速飛車的質量為m，額定功率為P，高速飛車在平直軌道上從靜止開始運動，先以加速度a做勻加速直線運動，加速過程中達到額定功率P。后又經過一段時間達到該功率下的最大速度，若高速飛車行駛過程中所受到的阻力為且保持不變，則下列說法正確的是（　　）
A．高速飛車勻加速直線運動過程中達到的最大速度為
B．高速飛車勻加速直線運動的時間為
C．高速飛車勻加速直線運動的位移為
D．高速飛車在整個加速過程中牽引力做功等于
二、本題共4小題，每小題4分，共16分。在每小題給出的四個選項中，有多項符合題目要求。全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分。
9．（2024高一下·三臺期末）在物理學的研究中用到的思想方法很多，對下圖中描述正確的是（　　）
A．甲圖中，測定引力常量的實驗運用了放大法測微小量
B．乙圖中，研究小船渡河問題時，主要運用了類比法
C．丙圖中，觀察AB割線的變化得到B點的瞬時速度方向的過程，運用了極限法
D．丁圖中，研究力和運動關系時，運用了等效替代法
10．（2024高一下·三臺期末）如圖所示，a為地球赤道表面隨地球一起自轉的物體，b為繞地球做勻速圓周運動的近地衛星，軌道半徑為可近似為地球半徑。c為繞地球做勻速圓周運動的同步衛星。同步軌道近地軌道a、b、c的角速度大小分別為、、；線速度大小分別為、、；加速度大小分別為、、；周期分別為、、，則下列關系正確的是（　　）
A． B．
C． D．
11．（2024高一下·三臺期末）如圖，固定的傾斜光滑桿上套有一個質量為m的小球，小球與一輕質彈簧一端相連，彈簧的另一端固定在地面上的A點，已知桿與水平面之間的夾角，當小球位于B點時，彈簧與桿垂直，此時彈簧處于原長。現讓小球自C點由靜止釋放，小球恰好滑到桿底端，在整個過程中，關于小球的動能、重力勢能和彈簧的彈性勢能，下列說法正確的是（　　）
A．小球的動能與重力勢能之和先增大后減小
B．小球的動能與彈簧的彈性勢能之和先減小后增大
C．小球的動能與彈簧的彈性勢能之和先增大后減小
D．小球的重力勢能與彈簧的彈性勢能之和先減小后增大
12．（2024高一下·三臺期末）如圖甲所示，某同學為了比較不同物體與轉盤間動摩擦因數的大小設計了該裝置。已知固定于轉軸上的角速度傳感器和力傳感器可直接測出角速度和繩的拉力F，通過一不可伸長的細繩連接物塊，細繩剛好拉直，測得物塊以不同的角速度隨圓盤做勻速圓周運動時拉力F與角速度的大小。在電腦上繪出圖乙所示圖像。換用形狀和大小相同但材料不同的物塊重復實驗，得到物塊a、b、c分別對應的三條直線，發現a與c的縱截距相同，b與c的橫截距相同，且符合一定的數量關系。（最大靜摩擦力等于滑動摩擦力）以下說法正確的是（　　）
A．物塊a、b、c的質量之比為
B．物塊a、b、c的質量之比為
C．物塊a、b、c與轉盤之間的動摩擦因數之比為
D．物塊a、b、c與轉盤之間的動摩擦因數之比為
三、本大題2小題，每空2分，共16分。
13．（2024高一下·三臺期末）某同學用如圖甲所示的裝置“驗證動量守恒定律”，氣墊導軌上放置著帶有遮光板的滑塊P和Q。
（1）為了減小實驗誤差，使用氣墊導軌的目的有___________。
A．保證兩個滑塊碰撞時是一維的
B．噴出的壓縮空氣減小滑塊速度
C．使滑塊與導軌不直接接觸，減小噪聲
D．減小滑塊和導軌之間的摩擦力
（2）測得P、Q的質量分別為和，左、右遮光板的寬度分別為和。實驗中，使兩個滑塊之間的輕彈簧處于壓縮狀態，并用細線將兩個滑塊連接，然后燒斷細線，輕彈簧將兩個滑塊彈開，測得它們通過光電門的時間分別為、；用題中測得的物理量表示動量守恒應滿足的關系式為　 　 （用、、、、、表示）。
（3）若左、右遮光板的寬度相同，第（2）問中動量守恒應滿足的關系式可簡化為　 　 （用題中字母表示）
14．（2024高一下·三臺期末）某實驗小組在用重物下落來驗證機械能守恒。
（1）下圖是四位同學釋放紙帶瞬間的照片，你認為操作正確的是___________
A． B．
C． D．
（2）實驗中，先接通電源，再釋放重物，得到下圖所示的一條紙帶。在紙帶上選取三個連續打出的點，測得它們到起始點O的距離分別為。已知當地重力加速度為g，打點計時器打點的周期為T。設重物的質量為m。從打O點到打B點的過程中，重物的重力勢能減小量　 　，動能增加量　 　。
（3）大多數學生的實驗結果顯示，重力勢能的減少量大于動能的增加量，原因是___________。
A．利用公式計算重物速度
B．利用公式計算重物速度
C．存在空氣阻力和摩擦阻力的影響
D．沒有采用多次實驗取平均值的方法
（4）若測出紙帶上所有各點到點之間的距離，根據紙帶算出各點的速度及重物下落的高度，則以為縱軸，以h為橫軸畫出的圖像是圖中的___________。
A． B．
C． D．
四、本大題3小題，共36分，要求寫出必要的文字說明、主要的計算步驟和明確的答案。
15．（2024高一下·三臺期末）2021年2月10日19時52分，我國首次火星探測任務“天問一號”探測器實施近火捕獲制動，成功實現環繞火星運動，成為我國第一顆人造火星衛星，在“天問一號”環繞火星做勻速圓周運動時，周期為T。已知火星的半徑為R，火星表面的重力加速度的大小為g，引力常量為G，不考慮火星的自轉。求：
（1）火星的質量M；
（2）“天問一號”繞火星飛行時軌道半徑r。
16．（2024高一下·三臺期末）如圖所示，三個質量分別為2kg、1kg、1kg的木塊A、B、C放置在光滑水平軌道上，開始時B、C均靜止，A以初速度向右運動，A與B發生彈性碰撞后分開，B又與C發生碰撞并粘在一起。求：
（1）A與B碰撞后A，B各自速度大小；
（2）B與C碰撞后的共同速度；
（3）B與C碰撞過程中損失的動能。
17．（2024高一下·三臺期末）如圖所示，質量為的滑塊（可視為質點）放在光滑平臺上，向左緩慢推動滑塊壓縮輕彈簧至P點，釋放后滑塊以一定速度從A點水平飛出后，恰好從B點無碰撞滑入豎直平面內的光滑圓弧軌道BC，然后從C點進入與圓弧軌道BC相切于C點的水平面CD，同一豎直平面內的光滑半圓軌道DE與水平面CD相切于D點。已知圓弧軌道BC的半徑，AB兩點的高度差，光滑圓BC對應的圓心角為，滑塊與CD部分的動摩擦因數，，重力加速度。求：
（1）彈簧壓縮至P點時的彈性勢能；
（2）滑塊到達圓弧末端C時對軌道的壓力；
（3）滑塊沖上半圓軌道后中途不會脫離半圓軌道，軌道DE的半徑滿足的條件。
答案解析部分
1．【答案】B
【知識點】相對論時空觀與牛頓力學的局限性
【解析】【解答】A．根據相對性原理：物理規律在所有慣性參考系中形式相同，不同慣性系中物理規律并非不同，故A錯誤；
BC．根據光速不變原理， 光在真空中速度大小不隨運動狀態改變，沿不同方向傳播速度也相同 ，故B正確；C錯誤；
D．根據狹義相對論的基本結論可知，質量、長度、時間的測量結果都隨物體與觀察者的相對狀態而改變，故D錯誤.
故答案為：B.
【分析】1.相對性原理：判斷物理規律在慣性系中的一致性，排除 A.
2.光速不變原理：明確真空中光速的絕對性（與運動狀態、方向無關 ），確定 B 正確、C 錯誤.
3.相對論結論：記住質量、長度、時間的測量具有相對性（隨相對狀態改變 ），排除 D.
2．【答案】B
【知識點】小船渡河問題分析
【解析】【解答】AD．由于船速小于水速，小船不能到達正對岸，最短位移大于150m，AD錯誤；
B．當船頭指向正對岸時，過河時間最短，且最短時間
B正確；
C．當船頭指向正對岸，這時沿水流方向移動的位移
根據幾何關系可得
C錯誤。
故答案為：B。
【分析】AD：利用 “船速與水速的大小關系”，判斷能否到達正對岸及最短位移。
B：通過 “垂直河岸分速度最大時，渡河時間最短”，結合公式計算。
C：分解運動為 “垂直河岸（船速 ）” 和 “沿河岸（水速 ）”，用勾股定理求合位移。
3．【答案】D
【知識點】生活中的圓周運動；豎直平面的圓周運動
【解析】【解答】A．汽車在最高點受重力、支持力，由二者的合力提供向心力，有
解得
當時，才由重力提供向心力，故A錯誤；
B．如圖b所示是一圓錐擺，圓錐擺的小球受重力mg和繩子拉力，合力提供向心力。合力方向指向圓周運動的圓心（水平面內的圓心 ），而非沿繩指向懸點（懸點在豎直上方，圓心在水平面 ），故B錯誤；
C．如圖c，小球在光滑而固定的圓錐筒內沿水平面做勻速圓周運動，合力用來提供向心力，故 C錯誤；
D．火車轉彎超過規定速度行駛時，軌道的支持力和重力的合力不足以提供做圓周運動的向心力，火車有做離心運動的趨勢，則外軌對外輪緣會有擠壓作用，故D正確.
故答案為： D.
【分析】1.向心力來源：圓周運動的向心力由合力或合力的分力提供，需對每個模型進行受力分析.
2.臨界條件：汽車過拱橋：支持力為零時重力完全提供向心力（特殊情況 ）.
圓錐擺：合力指向水平面內的圓心（而非懸點 ）.
圓錐筒小球：重力與支持力的合力提供向心力.
火車轉彎：超過規定速度時，外軌擠壓補充向心力.
4．【答案】C
【知識點】功能關系；受力分析的應用；共點力的平衡
【解析】【解答】AB．物體勻速運動，對物體受力分析，
水平方向
豎直方向
由于水平方向一定受到向左的摩擦力，故支持力不可能為零；
摩擦力做功為
故AB錯誤；
C．對物體受力分析，重力與支持力的合力豎直向下，因此拉力與摩擦力的合力必須豎直向上，才能使總合力為零，故C正確；
D．物體做勻速直線運動，受到的合外力為0，故合力做功為0，故D錯誤.
故答案為：C。
【分析】1.受力平衡分析：勻速運動時合力為零，對水平、豎直方向分別列平衡方程，判斷支持力、摩擦力的表達式.
2.功的計算：根據功的定義，結合受力分析結果計算摩擦力做功.
3.合力方向與做功：利用 “合力為零” 的條件，推導拉力與摩擦力的合力方向；結合合外力為零，判斷合力做功.
5．【答案】B
【知識點】線速度、角速度和周期、轉速
【解析】【解答】AB．點B和點C是同軸傳動，角速度相等，則有
由于，根據公式v=rω，則有
vB=2vC
點A和點B是同緣傳動的邊緣點，故
vA=vB
由于
rB=2rA
根據公式
v=rω
則有
ωA=2ωB
由上可以得出
vA =vB=2vCωA=2ωB=2ωC
故A錯誤，B正確；
CD．根據
可得
nA=2nB=2nC
根據
可得
fA=2fB=2fC
根據
可得
故CD錯誤.
故答案為：B。
【分析】1. 皮帶傳動 vs 同軸轉動：皮帶傳動：接觸點線速度相等（ ）；同軸轉動：角速度相等（ ）.
2. 線速度與角速度的關系：，據此推導不同點的線速度、角速度比例.
3. 周期、轉速、向心加速度：結合、，判斷比例關系與向心力大小.
6．【答案】A
【知識點】牛頓第二定律；運動的合成與分解
【解析】【解答】A．分解船的實際速度，沿繩縮短方向和垂直繩子方向，有
可知人拉繩行走的速度為vcosθ，故A正確；
B．分解繩子對船的拉力，沿水平方向和豎直方向，有
故B錯誤；
C．對船受力分析，有
解得
故C錯誤；
D．船的實際運動速度就是合速度，大小為v（題目已明確船速為v ），無需額外分解，是錯誤的速度合成 ，故D錯誤.
故答案為：A。
【分析】1.速度分解：船的實際速度是合速度，沿繩方向的分速度等于人拉繩的速度，利用幾何關系推導.
2.力的分解：繩子拉力是斜向的，需分解為水平分力（對船的有效拉力 ）和豎直分力（不影響水平運動 ）.
3.牛頓第二定律：水平方向合力（拉力分力 - 阻力 ）提供加速度，注意區分 “拉力大小” 與 “水平分力”.
7．【答案】C
【知識點】動量定理；沖量
【解析】【解答】A．雞蛋落地前速度v由自由下落決定，落地后速度為 0，動量變化量固定（與是否用海綿無關 ）。海綿的作用是延長碰撞時間，減小沖擊力，而非改變動量變化量，故A錯誤；
B．雞蛋落地所需的時間為
所以雞蛋在自由下落過程中重力的沖量大小為
故B錯誤；
C．雞蛋與海綿碰撞過程中，規定向下為正方向，由動量定理
其中
聯立解得雞蛋撞地過程中海綿對雞蛋平均作用力的沖量大小為，故C正確；
D．根據
解得雞蛋撞地過程中海綿對雞蛋的平均作用力大小為，故D錯誤.
故答案為：C.
【分析】1.動量變化量：由初末速度決定，與碰撞時間無關，海綿不改變.
2.自由下落的沖量：先求下落時間（自由落體公式 ），再用I = mgt計算重力沖量.
3.碰撞過程的動量定理：規定正方向，列動量定理方程（重力沖量 - 海綿沖量 = 動量變化 ），求解海綿沖量與平均作用力.
8．【答案】C
【知識點】勻速直線運動；機車啟動；動能定理的綜合應用
【解析】【解答】ABC．勻加速階段，根據牛頓第二定律可得
又
聯立可得高速飛車勻加速直線運動過程中達到的最大速度為
高速飛車勻加速直線運動的時間為
高速飛車勻加速直線運動的位移為
故AB錯誤，C正確；
D．當牽引力等于阻力時，高速飛車的速度達到最大，則有
高速飛車在整個加速過程，根據動能定理可得
可得
故D錯誤.
故答案為：C。
【分析】1. 勻加速階段的力與功率：牛頓第二定律求牽引力，結合功率公式求勻加速最大速度.
2. 運動學公式：用和推導時間與位移.
3. 動能定理：分析整個加速過程（含變加速階段 ），判斷牽引力做功與動能變化的關系.
9．【答案】A,C
【知識點】理想模型法；引力常量及其測定
【解析】【解答】A．卡文迪許測定引力常量的實驗，利用放大法將微小的引力作用（導致的扭轉角度 ）通過光的反射放大，便于測量，因此 “放大法測微小量” 的描述正確，故A正確；
B．乙圖中，研究小船渡河問題時，主要運用了等效法，故B錯誤；
C．求 B 點瞬時速度時，讓 A 點無限靠近 B 點，割線AB的極限即為切線，對應瞬時速度方向，這是極限法的典型應用，故C正確；
D．丁圖中，伽利略研究力和運動關系時，運用了理想實驗方法，巧妙地設想了兩個對接斜面的實驗，故D錯誤.
故答案為：AC。
【分析】1.放大法：通過物理手段放大微小變化（如引力實驗的扭轉角度 ），便于觀測.
2.運動的合成與分解：將復雜運動分解為簡單分運動（渡河問題 ），本質是等效思想，但需區分 “類比法”.
3.極限法：讓變量無限逼近某一值（如 A→B ），推導極限狀態的物理量（瞬時速度 ）.
4.理想實驗法：通過假想無摩擦等理想條件，推導物理規律（力與運動關系 ）.
10．【答案】C,D
【知識點】線速度、角速度和周期、轉速；向心力；萬有引力定律；衛星問題
【解析】【解答】對于衛星b、c，由
推導得
因（近地衛星軌道半徑小 ），故：
角速度：（ 與 成正比 ）
周期：（ 與 成正比 ）
線速度：（ 與 成正比 ）
加速度：（ 與 成正比 ）
對于a、c，兩者的角速度相等，周期相同，根據
，
可得
，
綜上分析可得
，，，
故答案為：CD。
【分析】衛星間比較（ 與 ）：利用“萬有引力提供向心力”，推導角速度、周期、線速度、加速度與軌道半徑的關系（， 等 ），結合 比較。
地表物體與同步衛星（ 與 ）：因同軸轉動，角速度、周期相同，利用、 比較線速度、加速度。
11．【答案】A,D
【知識點】功能關系；動能和勢能的相互轉化；機械能守恒定律
【解析】【解答】A．小球下滑的過程中，彈簧的彈性勢能先減小后增大，因此小球的動能與重力勢能之和先增大后減小，故A正確；
BC．由機械能守恒，彈
重力勢能隨高度降低一直減小（小球沿桿下滑，重力做正功 ），因此一直增大→彈一直增大，故BC錯誤；
D．小球下滑的過程中，小球的動能先增大后減小，因此小球的重力勢能與彈簧的彈性勢能之和先減小后增大，故D正確.
故答案為：AD。
【分析】1. 機械能守恒判定：系統只有重力和彈簧彈力做功，機械能（三能量之和 ）守恒.
2. 分能量和的變化：利用“總和為恒量”，將“兩能量之和”的變化轉化為“第三能量”的變化分析.
12．【答案】D
【知識點】牛頓第二定律；生活中的圓周運動
【解析】【解答】AB．根據牛頓第二定律有
整理得
可知圖像的斜率為
可知物塊a、b、c的質量之比為
故AB錯誤；
CD．圖像的縱截距絕對值為
由圖像可得
可得物塊a、b、c與轉盤之間的動摩擦因數之比為
故C錯誤，D正確。
故答案為：D。
【分析】1. 受力分析與公式推導：對物塊做圓周運動受力分析，結合牛頓第二定律推導，明確圖像斜率（ ）和截距（ ）的物理意義。
2. 斜率→質量比：利用斜率與質量的正比關系（ ），結合圖像斜率比值求質量比。
3. 截距→摩擦因數比：利用截距絕對值與 的關系，結合質量比，推導摩擦因數比。
13．【答案】（1）A；D
（2）
（3）
【知識點】驗證動量守恒定律
【解析】（1）使用氣墊導軌能保證兩個滑塊碰撞時是一維的，且減小滑塊和導軌之間的摩擦力，從而減小實驗誤差.
故答案為：AD。
（2）解：兩滑塊被彈簧彈開后的速度分別為
，
若動量守恒則滿足
即
故答案為
（3）解：若左、右遮光板的寬度相同，第（2）問中動量守恒應滿足的關系式可簡化為
故答案為
【分析】1.氣墊導軌的作用：從 “一維碰撞” 和 “減小摩擦力” 兩個核心誤差控制角度判斷，排除無關選項.
2.動量守恒表達式：利用 “遮光板寬度 / 時間” 計算滑塊速度，結合 “碰撞前后動量守恒（總動量為 0 ）” 推導關系式.
3.簡化條件：遮光板寬度相同時，約去公共量，簡化表達式.
（1）使用氣墊導軌能保證兩個滑塊碰撞時是一維的，且減小滑塊和導軌之間的摩擦力，從而減小實驗誤差。
故選AD。
（2）兩滑塊被彈簧彈開后的速度分別為
，
若動量守恒則滿足
即
（3）若左、右遮光板的寬度相同，第（2）問中動量守恒應滿足的關系式可簡化為
14．【答案】（1）A
（2）；
（3）C
（4）A
【知識點】驗證機械能守恒定律；動能和勢能的相互轉化；機械能守恒定律
【解析】（1）釋放紙帶時，要保證紙帶豎直與限位孔無摩擦，故手不能拖住物體，并且物體要靠近打點計時器從而充分利用紙帶.
故答案為：A.
（2） 重力做正功，重力勢能減小，重力勢能變化量為
B是AC段的時間中點，B點的速度等于AC段的平均速度，即
動能增加量為
.
故答案為：；.
（3）AB．該實驗中存在摩擦、空氣阻力，實際加速度不是g，不能用運動學公式、計算瞬時速度，用該公式時已經默認滿足機械能守恒，實驗無意義，只能通過紙帶上點跡求該點相鄰兩點間平均速度，故AB錯誤；
C．因存在空氣阻力和摩擦阻力的影響，減少的重力勢能一部分轉化為重物的動能，還有一部分轉化為內能，說明重力勢能的減少量大于動能的增加量，故C正確；
D．該實驗誤差屬系統誤差，采用多次實驗取平均值的方法不能改變誤差大小，故D錯誤.
故答案為：C.
（4）根據機械能守恒定律可得
整理可得
由此可知以為縱軸，以h為橫軸畫出的圖像為一條過原點的直線.
故答案為：A。
【分析】1.實驗操作：保證 “紙帶豎直、重物靠近計時器”，避免初始干擾.
2.能量計算：勢能變化：重力做功（mgh ）.
3.動能變化：利用 “中間時刻瞬時速度 = 平均速度” 計算速度，再求動能.
4.誤差分析：系統誤差（阻力 ）導致勢能未完全轉化為動能.
5.圖像推導：由機械能守恒式推導與h的線性關系，判斷圖像.
（1）釋放紙帶時，要保證紙帶豎直與限位孔無摩擦，故手不能拖住物體，并且物體要靠近打點計時器從而充分利用紙帶。
故選A。
（2）[1] 重力做正功，重力勢能減小，重力勢能變化量為
[2]B是AC段的時間中點，B點的速度等于AC段的平均速度，即
動能增加量為
（3）A B．該實驗中存在摩擦、空氣阻力，實際加速度不是g，不能用運動學公式、計算瞬時速度，用該公式時已經默認滿足機械能守恒，實驗無意義，只能通過紙帶上點跡求該點相鄰兩點間平均速度，故AB錯誤；
C．因存在空氣阻力和摩擦阻力的影響，減少的重力勢能一部分轉化為重物的動能，還有一部分轉化為內能，說明重力勢能的減少量大于動能的增加量，故C正確；
D．該實驗誤差屬系統誤差，采用多次實驗取平均值的方法不能改變誤差大小，故D錯誤。
故選C。
（4）根據機械能守恒定律可得：
整理可得：
由此可知以為縱軸，以h為橫軸畫出的圖像為一條過原點的直線。
故選A。
15．【答案】（1）解：忽略火星自轉，火星表面質量為的物體，其所受引力等于重力
解得
（2）解：設天問一號質量為m，根據萬有引力提供向心力有
解得
【知識點】萬有引力定律；衛星問題
【解析】【分析】1.火星質量計算：利用 “火星表面重力 = 萬有引力”（黃金代換關系 ），消去物體質量，直接解出火星質量.
2.軌道半徑計算：以 “萬有引力提供向心力” 為核心，結合已求得的火星質量，聯立方程消去衛星質量，解出軌道半徑.
16．【答案】（1）解：設A與B碰撞后A、B的速度分別為，，由于A與B發生彈性碰撞，根據動量守恒和機械能守恒可得
聯立解得
，
（2）解：B與C發生碰撞并粘在一起，設B與C碰撞后的共同速度為，動量守恒可得
解得
（3）解：B與C碰撞過程中損失的動能為
【知識點】動量守恒定律；機械能守恒定律；碰撞模型
【解析】【分析】1.彈性碰撞：利用 “動量守恒 + 機械能守恒” 聯立方程，注意舍去不合理解（如碰撞后速度大于初速度 ）.
2.完全非彈性碰撞：僅用 “動量守恒”（機械能不守恒，有動能損失 ），直接解共同速度.
3.動能損失計算：分別計算碰撞前后的動能，作差得損失量.
17．【答案】（1）解：彈簧的彈性勢能轉化為滑塊的動能
由題意
，
解得
（2）解：滑塊由B點到C點由動能定理得
又
根據牛頓第二定律
解得
由牛頓第三定律可得，滑塊到達圓弧未端C時對軌道的壓力大小為，方向豎直向下。
（3）解：滑塊沖上半圓軌道后不會脫離軌道運動，分兩種情況：一是到達與圓心等高處時速度恰好為零；二是到達半圓弧軌道最高點。
①到達與圓心等高處時速度恰好為零，由動能定理得
解得
②滑塊能夠到達半圓弧軌道最高點，由動能定理得
在最高點，重力恰好提供向心力
解得
綜上，或時，滑塊沖上半圓軌道后不會脫離軌道運動。
【知識點】牛頓運動定律的綜合應用；向心力；動能定理的綜合應用；動能和勢能的相互轉化
【解析】【分析】（1）：平拋運動分解（水平 / 豎直速度 ），彈性勢能與初動能的轉化，求。
（2）：B 到 C 動能定理（重力做功 ），C 點牛頓第二定律（向心力 ），求軌道壓力。
（3）：滑塊不脫離半圓軌道的兩種臨界（等高處速度為 0、最高點重力充向心力 ），結合動能定理求解 范圍。
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