高中物理第四章第一节伽利略的理想实验与牛顿第一定律教案3粤教版必修1

第一节 伽利略的理想实验与牛顿第一定律

本节教材分析

三维目标

1.知识与技能

（1）回顾物理学家对力与运动关系的科研过程，感受他们的研究方法，重点感悟伽利略的物理方法。

（2）理解牛顿第一定律的内容及意义．

（3）理解什么是惯性，会正确地解释有关惯性的现象．

2.过程与方法

（1）经历物理学们对力和运动的探究过程，学习从物理现象和实验中归纳简单的科学规律。尝试应用已知的科学规律去解释有关惯性的具体问题。有初步的分析概括能力

（2）在经历科学家们对力与运动关系的探究后，让学生口头总结力与运动关系，同时使学生具有初步评估和听取反馈意见的意识。有初步的信息交流能力。

（3）学习从物理现象和实验中归纳简单的科学规律，尝试应用已知的科学规律去解释某些具体问题。有初步的分析概括能力。
　　（4）能书面或口头表述自己的观点，初步具有评估和听取反馈意见的意识。有初步的信息交流能力。
3.情感态度与价值观

（1）通过伽利略和亚里士多德对力和运动关系的不同认识，了解人类认识事物本质的曲折性。

（2）感悟科学是人类进步的不竭动力。

（3）培养学生科学严谨的求实态度及解决实际问题的能力。

教学重点

牛顿第一定律获得的过程所涉及的物理学家特别是伽利略在其中的重要作用以及他经典的研究方法和值得后人借鉴的科研精神；

牛顿第一定律的内容、质量是惯性的量度等知识点

教学难点

质量是惯性量度的引导过程

教学建议

（1）鉴于本节伽利略理想实验的重要性与承接性，在讲解完伽利略理想实验的内容后，加入了伽利略对此理想实验的构思的过程与思考。这样不仅使学生更好的理解伽利略理想实验的内容，也让学生经历物理的科学探究与思辨过程。（2）在理解惯性的概念与影响因素，进行了演示实验，增加了用惯性去解释日常生活现象的例子，从而解决了学生对惯性理解难的问题。（3）充分地挖掘教材以外的资源：有机地融入了演示实验和多媒体辅助教学，使得问题更加直观，帮助学生对知识的理解和应用。如在解释伽利略理想实验时，教材是以文字和图片来阐明的，显得抽象。本教学适当运用flash动画，把问题具体化，直观化。

新课导入设计

导入一

实验引入:手推小车实验

先向学生演示手推小车的实验现象，利用学生平常的生活经验，引导学生思考：小车在手推动下才运动，不推后就停止。从而得出亚里士多德关于力与运动的观点：力是维持物体运动的原因。

导入二

引出学生关于牛顿第一定律有关的迷思概念，了解学生关于牛顿第一定律的迷思概念。

探究：下边图中所示的哪条路径最接近由r点离开管道进入无摩擦桌面时的运动方向？为什么？

2019-2020学年高考物理模拟试卷

一、单项选择题：本题共10小题，每小题3分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的

1．如图所示，质量相等的物块放在粗糙的水平面上，两物块用水平轻绳连接且刚好拉直，物块a、b与地面间动摩擦因数相同，已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。现给物块a施加一水平向右的拉力F，缓慢增大F到物块a要滑动的过程中，下列说法正确的是

A．地面对物块a的摩擦力一直增大

B．地面对物块a的摩擦力与轻绳对物块a的拉力同步增大

C．物块a刚好要滑动时，物块b也刚好要滑动

D．物块b刚好要滑动时，轻绳拉力等于此时外力F的一半

2．如图（a），场源点电荷固定在真空中O点，从与O相距r0的P点由静止释放一个质量为m、电荷量为q（q>0）的离子，经一定时间，离子运动到与O相距rN的N点。用a表示离子的加速度，用r表示离子与O点的距离，作出其cfe7078b34a993ee15706a979f22097b.png图像如图（b）。静电力常量为是k，不计离子重力。由此可以判定（　　）

A．场源点电荷带正电

B．场源点电荷的电荷量为9ffeab4185f79f594690b533176b5fb3.png

C．离子在P点的加速度大小为b9d7d4bebe2b463b4c7b30f777765225.png

D．离子在P点受到的电场力大小为3eef85bd2e921a410434517bbbe67181.png

3．某发电机通过理想变压器给定值电阻R提供正弦交流电，电路如图，理想交流电流表A，理想交流电压表V的读数分别为I、U，R消耗的功率为P。若发电机线圈的转速变为原来n倍，则

A．R消耗的功率变为nP

B．电压表V的读数为nU

C．电流表A的读数仍为I

D．通过R的交变电流频率不变

4．如图所示，质量不计的细直硬棒长为2L，其一端O点用铰链与固定转轴连接，在细棒的中点固定质量为2m的小球甲，在细棒的另一端固定质量为m小球乙。将棒置于水平位置由静止开始释放，棒与球组成的系统将在竖直平面内做无阻力的转动。则该系统在由水平位置转到竖直位置的过程中（　　）

A．系统的机械能不守恒

B．系统中细棒对乙球做正功

C．甲、乙两球所受的向心力不相等

D．乙球转到竖直位置时的速度比甲球小

5．甲乙两辆汽车在平直的高速公路上以相同的速度小485bf823397a497111ea647d0d04735b.png一前一后同向匀速行驶。甲车在前且安装有ABS制动系统，乙车在后且没有安装ABS制动系统。正常行驶时，两车间距为100m。某时刻因前方突发状况，两车同时刹车，以此时刻为零时刻，其1fbcbe4bd25366f18632f6eecf38bb11.png图像如图所示，则（ ）

A．甲、乙两车会发生追尾 B．甲车的刹车距离大于乙车的刹车距离

C．t=2s时，两车相距最远，最远距离为105m D．两车刹车过程中的平均速度均为15m/s

6．2019年2月15日，一群中国学生拍摄的地月同框照，被外媒评价为迄今为止最好的地月合影之一。如图所示，把地球和月球看做绕同一圆心做匀速圆周运动的双星系统，质量分别为M、m，相距为L，周期为T，若有间距也为L的双星P、Q，P、Q的质量分别为2M、2m，则（　　）

A．地、月运动的轨道半径之比为a96068e945dfcea1866a7bf34e55f019.png B．地、月运动的加速度之比为a96068e945dfcea1866a7bf34e55f019.png

C．P运动的速率与地球的相等 D．P、Q运动的周期均为2f3f6137e298e4085f3f07e51a17caf6.png

7．如图所示，竖直平面内两个四分之一圆弧轨道的最低点相切，圆心分别为48f3e78fb1319ea1c2706c6dac1e9b9a.png、612275025e7d8f5e663bf9355bd422b4.png，半径分别为e1e1d3d40573127e9ee0480caf1283d6.png和149e2d0a34006684e8f8e1ebd827f681.png，两个小球P、Q先后从7fc56270e7a70fa81a5935b72eacbe29.png点水平拋出，分别落在轨道上的9d5ed678fe57bcca610140957afab571.png、92cc336a9f163d4c6870d8e016934cfb.png两点，已知9d5ed678fe57bcca610140957afab571.png、92cc336a9f163d4c6870d8e016934cfb.png两点处于同一水平线上，在竖直方向上与7fc56270e7a70fa81a5935b72eacbe29.png点相距3a12f0fbbb83d1b06054b509fca57247.png，不计空气阻力，重力加速度为b2f5ff47436671b6e533d8dc3614845d.png。下列说法正确的是（　　）

A．小球P在空中运动的时间较短

B．小球Q从抛出到落在轨道上的速度变化量较大

C．小球P与小球Q抛出时的速度之比为1∶11

D．两小球落在轨道上的瞬间，小球P的速度与水平方向的夹角较小

8．如图所示，由均匀导线绕成的直角扇形导线框OMN绕O点在竖直面内从匀强磁场边界逆时针匀速转动，周期为T，磁场的方向垂直于纸面向里，线框电阻为R，线框在进入磁场过程中回路的电流强度大小为I，则（　　）

A．线框在进入磁场过程中回路产生的电流方向为顺时针

B．线框在进入与离开磁场的过程中ON段两端电压大小相等

C．线框转动一周过程中产生的热量为93b05c90d14a117ba52da1d743a43ab1.pngI2RT

D．线框转动一周过程中回路的等效电流大小为704b5ef07238fefc163cb49d2bc4813b.png

9．在xoy平面内有一列沿x轴正方向传播的简谐横波，波速为2m/s．M、N是平衡位置相距2m的两个质点，如图所示．在t=0时，M通过其平衡位置沿y轴正方向运动，N位于其平衡位置上方最大位移处．已知该波的周期大于1s，则下列说法中正确的是（　　）

A．该波的周期为1b5b2d97ef46fb94f5352e5646ded321.pngs

B．在t=7964c6a339acf2ddea25a5ef0552b97e.pngs时，N的速度一定为2m/s

C．从t=0到t=1s，M向右移动了2m

D．从t=7964c6a339acf2ddea25a5ef0552b97e.pngs到t=6ca8c824c79dbb80005f071431350618.pngs，M的动能逐渐增大

10．如图所示，一定质量的物体通过轻绳悬挂，结点为O．人沿水平方向拉着OB绳，物体和人均处于静止状态．若人的拉力方向不变，缓慢向左移动一小段距离，下列说法正确的是（ ）

A．OA绳中的拉力先减小后增大

B．OB绳中的拉力不变

C．人对地面的压力逐渐减小

D．地面给人的摩擦力逐渐增大

二、多项选择题：本题共5小题，每小题3分，共15分．在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求．全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分

11．如图，a、b、c、d是均匀介质中水平轴上的四个质点，相邻两点的间距依次为4m、6m和8m。一列简谐横波沿x轴正向传播，在t=0时刻传到质点a处，使质点a由平衡位置开始竖直向下运动。波继续向前传播，t=5s时质点b已经通过了8cm路程并第一次回到了平衡位置，此时质点c刚好开始振动。则下列说法正确的是________

A．该波的波速为1.6cm/s

B．质点c开始振动后，其振动周期为6s

C．当t>5s后，质点b向下运动时，质点c一定向上运动

D．在7s的时间间隔内质点c向上加速运动

E.在t=10s时刻质点d的加速度方向向上

12．粗细均匀的正方形金属线框abcd静止在光滑绝缘的水平面上，整个装置处在垂直水平面的匀强磁场中，ab边与磁场边界MN重合，如图所示。现用水平向左的外力F将线框拉出磁场，且外力与时间的函数关系为F=b+kt，b和k均为常数。在拉出线框的过程中，用i表示线框中的电流，Q表示流过线框某截面的电荷量，下列描述电流与时间及电荷量与时间变化关系的图象可能正确的是（ ）

A． B． C． D．

13．一简谐机械横波沿x轴正方向传播，32376e49ca60c3d410bc07891ac56f5a.png时刻波形如图甲所示a、b、d是波上的三个质点。图乙是波上某一质点的振动图像。则下列说法正确的是（　　）

A．该波传播速度大小为3m/s B．图乙可以表示d质点的振动

C．图乙可以表示b质点的振动 D．f8e0b9bd1f0bbcd6678decaed114d0da.png时，0cc175b9c0f1b6a831c399e269772661.png质点速度沿y轴负方向

14．下列说法正确的是（ ）

A．随着分子间距离的减小，其斥力和引力均增大

B．单晶体有固定的熔点，多晶体和非晶体没有固定的熔点

C．一定质量的0°C的冰熔化成0°C的水，其分子势能会增加

D．一定质量的气体放出热量，其分子的平均动能可能增大

E.第二类永动机不可能制成的原因是它违反了能量守恒定律

15．如图所示，7fc56270e7a70fa81a5935b72eacbe29.png是不带电的球，质量133a1cea560c541991630ec02b5ea8f9.png，9d5ed678fe57bcca610140957afab571.png是金属小球，带电量为bc591677366fdce874c754b62d7ca576.png，质量为1d2b2c3f23bd2780a5469bc47263fefe.png，两个小球大小相同且均可视为质点。绝缘细线长047b2a01a31cbf80e88e00deae7aa024.png，一端固定于f186217753c37b9b9f958d906208506e.png点，另一端和小球9d5ed678fe57bcca610140957afab571.png相连接，细线能承受的最大拉力为303a9912fc1a0989e7b7984242dfd0dd.png。整个装置处于竖直向下的匀强电场中，场强大小c3a2eef8dfdd68a71290db6744f9c41c.png，小球9d5ed678fe57bcca610140957afab571.png静止于最低点，小球7fc56270e7a70fa81a5935b72eacbe29.png以水平速度f32423d2b9868cef26c41e39c2d1edc3.png和小球9d5ed678fe57bcca610140957afab571.png瞬间正碰并粘在一起，不计空气阻力。7fc56270e7a70fa81a5935b72eacbe29.png和9d5ed678fe57bcca610140957afab571.png整体能够做完整的圆周运动且绳不被拉断，0548f8a177046525d2e47c19241aa08c.png。则小球7fc56270e7a70fa81a5935b72eacbe29.png碰前速度f32423d2b9868cef26c41e39c2d1edc3.png的可能值为（　　）

A．951c4e172d9cd1b0a581f91f7ef85acd.png B．a48581a9a0e5a2bfd1b4873f4f4ddfb3.png C．62a153dfc46678eb5e6fe0e8bb5b1ea3.png D．87efeb42721e2fb79eb0575cf48768a1.png

三、实验题：共2小题

16．某同学用如图甲所示的电路测量一段总阻值约为10Ω的均匀电阻丝的电阻率ρ。在刻度尺两端的接线柱a和b之间接入该电阻丝，金属夹P夹在电阻丝上，沿电阻丝移动金属夹，从而可改变接入电路的电阻丝长度。实验提供的器材有：

电池组E（电动势为3.0V，内阻约1Ω）；

电流表A1（量程0~0.6A）；

电流表A2（量程0~100mA）；

电阻箱R（0~99.99Ω）；

开关、导线若干。

实验操作步骤如下：

①用螺旋测微器测出电阻丝的直径D；

②根据所提供的实验器材，设计如图甲所示的实验电路；

③调节电阻箱使其接入电路中的电阻值最大，将金属夹夹在电阻丝某位置上；

④闭合开关，调整电阻箱接入电路中的电阻值，使电流表满偏，记录电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度L；

⑤改变P的位置，调整________，使电流表再次满偏；

⑥重复多次，记录每一次的R和L数据；

(1)电流表应选择________（选填“A1”或“A2”）；

(2)步骤⑤中应完善的内容是_______；

(3)用记录的多组R和L的数据，绘出了如图乙所示图线，截距分别为r和l，则电阻丝的电阻率表达式ρ=_____（用给定的字母表示）；

(4)电流表的内阻对本实验结果__________（填“有”或“无”）影响。

17．利用图示装置可以测物体问的动摩擦因数。水平粗糙桌面左端固定着定滑轮、B点固定着光电门。跨过定滑轮的细线两端分别栓接质量m的重物和质量M的物块（含宽度为d的遮光条），实验时每次都由静止释放物块，多次改变物块释放点A的位置，记录每次AB的间距x和遮光条通过光电门的时间t。（细线与滑轮间的摩擦及空气阻力均不计，重力加速度为g）

(1)物块从A运动至B的过程中，重物和物块整体的动能增量为△Ek=_______。

(2)下列各图中，能够正确反映运动过程中x与t之间关系的图像是__________（填选项序号字母）。

(3)若(2)中正确图线的斜率为k，则物块与水平面间的动摩擦因数μ=_______（填选项序号字母）。

A．92e6ea4c27dd8a33254a512c09040cff.png B．4ee0f06ff5c3a868c13b30361f5bfbd6.png C．2a4151e65f6762e55e946e098ed9beac.png

四、解答题：本题共3题

18．如图甲所示为足够长、倾斜放置的平行光滑导轨，处在垂直斜面向上的匀强磁场中，导轨上端接有一定值电阻，导轨平面的倾角为37°，金属棒垂直导轨放置，用一平行于斜面向上的拉力F拉着金属棒由静止向上运动，金属棒的质量为0.2 kg，其速度大小随加速度大小的变化关系如图乙所示.金属棒和导轨的电阻不计，52e5e1ed3d19df145cf53cfd5df27086.png，求：

（1）拉力F做功的最大功率

（2）回路中的最大电功率

19．（6分）如图所示，质量为mc=1mb的物块c静止在倾角均为α=30°的等腰斜面上E点，质量为ma的物块a和质量为mb的物块b通过一根不可伸长的匀质轻绳相连，细绳绕过斜面顶端的小滑轮并处于松驰状态，按住物块a使其静止在D点，让物块b从斜面顶端C由静止下滑，刚下滑到E点时释放物块a，细绳正好伸直且瞬间张紧绷断，之后b与c立即发生完全弹性碰撞，碰后a、b都经过t=1 s同时到达斜面底端．已知A、D两点和C、E两点的距离均为l1=0.9m，E、B两点的距离为l1=0.4m．斜面上除EB段外其余都是光滑的，物块b、c与EB段间的动摩擦因数均为μ=227e9e6ea96659f752771b4ec095b788.png，空气阻力不计，滑轮处摩擦不计，细绳张紧时与斜面平行，取g =10 m/s1．求：

（1）物块b由C点下滑到E点所用时间．

（1）物块a能到达离A点的最大高度．

（3）a、b物块的质量之比76e49ad400dd1cd4594d0af0dbf04198.png．

20．（6分）如图所示，光滑、足够长的两水平面中间平滑对接有一等高的水平传送带，质量m=0.9kg的小滑块A和质量M=4kg的小滑块B静止在水平面上，小滑块B的左侧固定有一轻质弹簧，且处于原长。传送带始终以v=1m/s的速率顺时针转动。现用质量m0=100g的子弹以速度v0=40m/s瞬间射入小滑块A，并留在小滑块A内，两者一起向右运动滑上传送带。已知小滑块A与传送带之间的动摩擦因数μ=0.1，传送带两端的距离l=3.5m，两小滑块均可视为质点，忽略空气阻力，重力加速度g=10m/s2。求：

(1)小滑块A滑上传送带左端时的速度大小

(2)小滑块A在第一次压缩弹簧过程中弹簧的最大弹性势能

(3)小滑块A第二次离开传送带时的速度大小

参考答案

一、单项选择题：本题共10小题，每小题3分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的

1．D

【解析】

【详解】

ABC.当摩擦力增大到最大静摩擦力之前，轻绳拉力为零，再增大F，摩擦力不再增大，此后a、b间的拉力从零开始增大，地面对b的摩擦力达到最大静摩擦力，此时物块b要开始滑动，故ABC错误；

D. 物块a、b的质量相同，与地面的动摩擦因数相同，因此b刚好要滑动时，对a由牛顿第二定律得：

5310612109986ebe48587924793e37c1.png

对b由牛顿第二定律得：

f09564c9ca56850d4cd6b3319e541aee.png

联立解得：

2928dba54a4da7d562be632de6df2143.png

故D正确。

2．D

【解析】

【分析】

【详解】

A．从P到N，带正电的离子的加速度随111019a279c754001bea7f9d5343b55c.png的增加而增大，即随r的减小而增加，可知场源点电荷带负电，选项A错误；

B．在N点，由库仑定律及牛顿第二定律

4a2d339b5ffd4d84bc57c7c6109eb2eb.png

解得

2dc03d8be60fb6f728780f5c8fe3939f.png

选项B错误；

CD．在P点时，由库仑定律及牛顿第二定律

e8aee10fbc35f6e3e80a89660b2e7632.png

离子在P点受到的电场力大小为

0ce57954bd68e818ae340336f0f46ee4.png

选项C错误，D正确。

故选D。

3．B

【解析】

【分析】

当发电机线圈的转速变为原来n倍，发电机产生交流电的电动势有效值和频率都将发生变化。变压器的输入电压变化后，变压器的输出电压、副线圈的电流、R消耗的功率随之改变，原线圈的电流也会发生变化。原线圈中电流的频率变化，通过R的交变电流频率变化。

【详解】

B：发电机线圈的转速变为原来n倍，发电机线圈的角速度变为原来n倍，据59903f62ff30c23188648110b9a7cdd3.png可得，发电机产生交流电电动势的最大值变为原来n倍，原线圈两端电压变为原来n倍。据966c56e1e853a63398a6e2aaf5944db3.png可得，副线圈两端电压变为原来n倍，电压表V的读数为nU。故B项正确。

A：R消耗的功率0668e90d9b65216cc6e1515ff4efeb43.png，副线圈两端电压变为原来n倍，则R消耗的功率变为adbb677c60a06402e77ffd3f2f923734.png。故A项错误。

C：流过R的电流cc7c54be05fd6418b20ab42331401966.png，副线圈两端电压变为原来n倍，则流过R的电流45cb36e6621049516b88dd1b7a21f551.png变为原来的n倍；再据ad70cb05cfaa1e8caf1d2c120728964b.png，原线圈中电流变为原来n倍，电流表A的读数为75a427b24f623436d7ca634613b7ae96.png。故C项错误。

D：发电机线圈的转速变为原来n倍，发电机产生交流电的频率变为原来的n倍，通过R的交变电流频率变为原来的n倍。故D项错误。

4．B

【解析】

【详解】

A．以系统为研究对象，由于只有重力做功，只发生重力势能和动能相互转化，故系统的机械能守恒，A错误；

B．在转动过程中，甲、乙两球的角速度相同，设转到竖直位置时，甲球的速度为v1，乙球的速度为v2，由

704b5ef07238fefc163cb49d2bc4813b.png

同轴转动ω相等，可得

334662cbf43f2337d68ddcdbddb2ac1b.png

由系统的机械能守恒知系统减少的重力势能等于增加的动能，可得

4f46ad34fc3497097dcca5e6fa238f2d.pngd41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e.png

解得

28d51390336409e6eb9cac8e103e27f8.png，4f6dba58cea8273de044e3c016b17d4d.png

设细棒对乙球做的功为W，根据动能定理得

c80802438abc246eef68a71f2d33f74b.png

解得

fd3521f7c2e33bfc25b8d32451d710dd.png

可见，系统中细棒对乙球做正功，B正确；

C．甲、乙两球所受的向心力分别为

b6ebd6414ad5cc82e2bced13b721e84e.png

F2＝m2245454878b679c471c4290727c8b478.png＝m82606457bfd0cdcca6f03a978bcfe1f8.png＝2m4b8ad123bcb8f142e7401a40ebc7321a.png

则

27dbe3b6bee75c604d8b6b5e8103cabe.png

C错误；

D．由上分析知，乙球转到竖直位置时的速度比甲球大，D错误。

故选B。

5．C

【解析】

【分析】

在速度—时间图像中，图像与坐标轴围成的面积表示位移，由几何知识求位移，在分析平均速度的大小。并由几何关系求刹车的距离。根据速度关系分析距离如何变化，从而确定两车是否追尾。

【详解】

A选项，3e8f7b0adf6d7024b951f29a18225e4a.png时，两车间距为100m，因为

54aab0ce7feff465ab62945c6c5b7168.png

所以甲、乙两车不会追尾，A选项错误；

BD选项，根据图像的面积表示位移，甲车的刹车距离为：

7a39ae5fbb63d418e7bb04822b2a2cc6.png

平均速度为

d4860b8d88ad7dea0072578971cf358f.png

乙车的刹车距离为

7717b6e75eaed9733225bf2540af3ff3.png

平均速度为

0ce99dab1e88c9a756017bef4aa2e5df.png

则知，甲车的刹车距离小于乙车的刹车距离，故BD错误；

C选项，3e8f7b0adf6d7024b951f29a18225e4a.png时两车间距为100m，乙车在后，刹车后，0~2s内甲车的速度比乙车快。两车间距减小，则ffc2d2b475a7ebe7a83f6973c5bf487e.png时，两车相距最远，根据图像的“面积”表示位移，知两车相距最远的距离为105m，C选项正确；

故选C。

6．D

【解析】

【分析】

双星靠相互间的万有引力提供向心力，具有相同的角速度和周期，对两颗星分别运用牛顿第二定律和万有引力定律列式，进行求解即可。

【详解】

A．对于地、月系统，两者具有相同的角速度和周期，万有引力提供向心力

8a2c3213c6394cdd4b81d8bd8e7cd9ec.png

则地、月系统，两者运动的轨道半径之比为

90704d70c2b1cef6f4916bc654aee2ab.png

故A错误；

B．对于地、月系统，根据牛顿第二定律，得

ca2e1203f91c91a1aa527eda6b106938.png

00eb63def6f27a0058a6425bd50e8f10.png

故B错误；

D．同理，P、Q系统，万有引力提供向心力

f87125973027724a557f7502cefa72ad.png

P、Q系统的轨道半径

9099f5b9b5bd2561c902aa897979b16e.png

运行周期

dfdd2d415795a45e418d11d7576e1094.png

同理，对于地、月系统，运行周期

3a19a852f908854b26bfc8d9273ca646.png

联立解得

803d2e7adc31239992b68d70954b703e.png

故D正确；

C．根据

473a4c67e1140274fea76954c9146f00.png

90704d70c2b1cef6f4916bc654aee2ab.png

得：

32c9a4604475ad1043643157513903f8.png

地球的运动速率

bf7fb3157d7b1b5d41af8b82d47f5d82.png

同理可得P运动速率

01544c700c615a0c47cf801fa13f786b.png

联立解得

03e2c035c9d74b947969d83f79323ab7.png

故C错误。

故选D。

7．C

【解析】

【详解】

A．B、C在同一水平线上，平抛运动的下落时间，由竖直方向的自由落体分运动决定，故

378d6d7a9ba8e2579f3eb8c86172040e.png

故A错误；

B．平抛运动的速度变化量908dc82d1e56f60a1acf8ebe189a03ec.png，两球的下落时间相等，故a73723b1c011d9cc50a6366dba93b17f.png大小相等，方向都竖直向下，故B错误；

C．44c29edb103a2872f519ad0c9a0fdaaa.png球的水平位移为

5310612109986ebe48587924793e37c1.png

f09564c9ca56850d4cd6b3319e541aee.png球的水平位移为

2928dba54a4da7d562be632de6df2143.png

结合c84063013275b34eb35685848715cf02.png可知，初速度大小之比等于水平分位移大小之比，为1∶11，故C正确；

D．小球P落在轨道上的瞬间速度与水平方向的夹角正切

648872103e13bd545c4e1230d91014d5.png

小球Q落在轨道上的瞬间速度与水平方向的夹角正切

a974c30ca2410033bce86f864f70dae8.png

可得

a60c5d568b7e036f5f1220164944770e.png

小球P的速度与水平方向的夹角较大，故D错误。

故选C。

8．C

【解析】

【分析】

【详解】

A．线框在进入磁场过程中，磁通量向里增加，由楞次定律判断知回路产生的电流方向为逆时针，故A错误；
B．线框在进入磁场时，ON段电压是外电压的一部分；线框在离开磁场时，ON段电压是外电压，而两个过程外电压相等，所以线框在进入与离开磁场的过程中ON段两端电压大小不等，故B错误；
C．线框转动一周过程中产生的热量为

334662cbf43f2337d68ddcdbddb2ac1b.png

故C正确；
D．设线框转动一周过程中回路的等效电流大小为I′，则

Q=I′2RT

解得

4f46ad34fc3497097dcca5e6fa238f2d.png

故D错误。
故选C。

9．D

【解析】

【详解】

A.波速为2m/s，波的周期大于1s，则波长大于2m，M、N的平衡位置相距2m，M、N的平衡位置间距小于波长；t=0时，M通过其平衡位置沿y轴正方向运动，N位于其平衡位置上方最大位移处，波沿x轴正方向传播，则t=0时，波形图如图所示，所以

9edcc732333baeafbffb0982610453c7.png

该波的周期：

a156f4aa2b7870759ab8bfcc56e146b5.png

解得：该波的周期为32233ad7d21bb2def5350e6fc0ccce61.png，故A项错误；

B.66a9a0765e996f13c59cf3ddbd70d9b2.png，t=0时，N位于其平衡位置上方最大位移处，则在t=7964c6a339acf2ddea25a5ef0552b97e.pngs时，N位于其平衡位置向y轴负方向运动，由于振幅未知，所以振动的速度未知，故B项错误；

C.波传播过程中质点不随波迁移，质点在自身平衡位置附近振动，故C项错误；

D.在t=0时，M通过其平衡位置沿y轴正方向运动，因66a9a0765e996f13c59cf3ddbd70d9b2.png，则t=7964c6a339acf2ddea25a5ef0552b97e.pngs时，M位于其平衡位置上方最大位移处，t=6ca8c824c79dbb80005f071431350618.pngs时，M通过其平衡位置沿y轴负方向运动，t=7964c6a339acf2ddea25a5ef0552b97e.pngs到t=6ca8c824c79dbb80005f071431350618.pngs，M的动能逐渐增大，故D项正确。

10．D

【解析】

解：将重物的重力进行分解，当人的拉力方向不变，缓慢向左移动一小段距离，

则OA与竖直方向夹角变大，

OA的拉力由图中1位置变到2位置，可见OA绳子拉力变大，OB绳拉力逐渐变大；

OA拉力变大，则绳子拉力水平方向分力变大，根据平衡条件知地面给人的摩擦力逐渐增大；

人对地面的压力始终等于人的重力，保持不变；

故选D．

【点评】本题考查了动态平衡问题，用图解法比较直观，还可以用函数法．

二、多项选择题：本题共5小题，每小题3分，共15分．在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求．全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分

11．BCE

【解析】

【详解】

A．在t=5s的时间内波形从a传播到c距离为10m，故波速为

b4e11fbbf88fddbd743e9c6904ec0ad3.png

故A错误；

B．从波源a起振开始到波形传播到b点的时间为

2a749f49c6a6b056ce0960845d40f45e.png

B点起振后振动了半个周期，总时间为5s，有

1aa0222ee4b3fa7e212aba4072f0810f.png

可得

76e18df8ec9b33ab7950919de2541f51.png

而所有质点点的振动周期相同，故质点c开始振动后其振动周期也为6s，故B正确；

C．当t>5s后，b和c都已开始振动，两者的距离为6m等于半个波长，则质点b向下运动时质点c一定向上运动，故C正确；

D．当时间7s时，而周期76e18df8ec9b33ab7950919de2541f51.png，c点起振需要5s，则c点的振动时间在bba74aec389bec816c1913ac7b150e15.png范围内且起振向下，故c正经过波谷后向平衡位置振动，则质点c向上先加速运动后减速向上运动，故D错误；

E．质点ad的距离为18m，则波源a到d的时间为

33c00ef22c43d987b21db8bc522844a4.png

故质点振动的时间1033f49c4a300fa08511f34eb30b5b38.png，且起振竖直向下，而加速度指向平衡位置方向向上，故E正确。

故选BCE。

12．AC

【解析】

【分析】

【详解】

A．根据牛顿第二定律可得

b+kt－BIL=ma

当b=ma时，线框匀加速离开磁场，电流与时间成正比，故A正确；

B．由于i最后恒定，即速度恒定，而外力在增加，不可能实现，故B错误；

C．电流可以与时间成正比，而由A图象可知电流与时间包围的面积为电荷量，因此Q可以与t2成正比，图象可以是曲线，故C正确；

D．若Q与t成正比，则电流为恒量，不可能实现，故D错误。

故选AC。

13．AC

【解析】

【分析】

【详解】

A．由题图甲可知波长8a07c5fbb7748020e41fc67f1ff7cca7.png，由题图乙可知周期83cf6f140d5529b0c0bc422c1c3e1157.png，则波速

dab1d78c935e54b7fbcc489a9ebaf166.png

A正确；

BC．a、b、d三质点中在32376e49ca60c3d410bc07891ac56f5a.png时位于平衡位置的是b和d质点，其中b质点向y轴正方向运动，d质点向y轴负方向运动。则题图乙可以表示b质点的振动，C正确，B错误；

D．f8e0b9bd1f0bbcd6678decaed114d0da.png时a质点通过平衡位置向y轴正方向运动，D错误。

故选AC。

14．ACD

【解析】

【详解】

A．分子间距离减小，其斥力和引力均增大，A正确；

B．晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，B错误；

C．0℃的冰熔化成0℃的水，吸收热量，分子平均动能不变，其分子势能会增加，C正确；

D．对气体做功大于气体放出的热量，其分子的平均动能会增大，D正确；

E．第一类永动机违反了能量守恒定律，第二类永动机不违反能量守恒定律，只是违反热力学第二定律，E错误。

故选ACD。

15．BC

【解析】

【详解】

设AB碰撞后共同速度为175fb02dc71571bb97cf42967a26105c.png，运动到最高点的速度为43078bbe67ed8d55801deec58a70f40b.png。

小球AB碰撞过程动量守恒有

60465cd45a0a662f4adb9762d54ef4c3.png

在最低点时绳子受的拉力最大，有

40d215a1d563edc9638b828d8e07850d.png

所以

597b625cfa4618136d9c688e5daa5201.png

代入数值解得

14a1684536ce88f5631d59b156803ccc.png

7fc56270e7a70fa81a5935b72eacbe29.png和9d5ed678fe57bcca610140957afab571.png整体恰能够做完整的圆周运动，则在最高点有

bec8ccd56843f1c6cafd8c6133ce4cb3.png

所以7fc56270e7a70fa81a5935b72eacbe29.png和9d5ed678fe57bcca610140957afab571.png整体能够做完整的圆周运动，则在最高点有

3ec7ab428bb5617653be7e0af466f5ec.png

又从最高点到最低点，根据动能定理有

ecfc3bdc7e8a89cd4280a392c73b219f.png

代入数值解得

359d6a6164d5c399b16c1240255515f4.png

选项BC正确，AD错误。

故选BC。

三、实验题：共2小题

16．A2 电阻箱R的阻值 0dca3c4d541682f8ed58064cf8d99441.png 无

【解析】

【分析】

【详解】

(1)[1]．当电流表A1接入电路，电流表满偏时电路中的总电阻为a6fd66db57326992e0c8619c8c76ffd5.png；而当电流表A2接入电路，电流表满偏时电路中的总电阻为0f5e44645ef2317d94e5772a0d057801.png，可知电流表应选择A2；

(2)[2]．步骤⑤中应完善的内容是：改变P的位置，调整电阻箱R的阻值，使电流表再次满偏；

(3)[3]．当每次都是电流表满偏时，外电路的总电阻是恒定值，设为R0，则

fb4fb4eecc13de18fbd215f66d07b49e.png

即

1d7b122b2d8a6a9a6b5fde8aa96c4840.png

由图像可知

dcbed9340e63ebdf717e2b746394030d.png

即

49da4e1906421b3007a24af16286bdc1.png

(4)[4]．若考虑电流表的内阻，则表达式变为

360ff99a1b28cb7ad6ea884c1dcff549.png

因R-L的斜率不变，则测量值不变，即电流表的内阻对实验结果无影响。

17．dbda83d01e87dc812bfc3db8579361fc.png C A

【解析】

【分析】

【详解】

(1)[1]物块到达B点时的速度为

4db051669543e662b9deb43d75598926.png

则物块从A运动至B的过程中，重物和物块整体的动能增量为

e0de05b4f5b5c5c8dd1402ab3aa1277d.png

(2)[2]根据动能定理有

14314489b9b118dbab14bfcc209a3833.png

整理后有

0c6f349023e0db6b80025eab4a53e6e9.png

故选C。

(3)[3]由函数关系可知，斜率

a6de18fc106a4c148f248ddbd2abb26f.png

由此变形可得

e79f7f0267ccf3d27370912f964d32e0.png

故选A。

四、解答题：本题共3题

18．（1） 1.76W； （2）0.56W。

【解析】

【详解】

（1）当用拉力F拉着金属棒向上运动时

1a909f35c397dfd7e95ff13db4dd5144.png

由于9e3669d19b675bd57058fd4664205d2a.png与0cc175b9c0f1b6a831c399e269772661.png成线性关系，因此拉力F为恒力，当速度为零时，拉力

6ec59a1845a3a6fe9e34a3b75ec48e54.png

金属棒运动过程中的最大速度为1m/s，因此拉力的最大功率为

72aea1b2666fa593c8a0adf59b011a53.png

（2）当加速度为零时，安培力最大

cd486b1cf38c3bf100fb500b49a6d348.png

根据功能关系可知，电路中的最大电功率等于克服安培力做功的最大功率

5e5bba17b97b9d1a11bd6a2bb187c08c.png

19．（１）0.6；（２）0.578；（３）15/16

【解析】

【分析】

【详解】

本题考查物体沿斜面的运动，以及碰撞；需运用牛顿运动定律、运动学公式、动量及能量守恒、动量定理等知识．

（1）物块b在斜面上光滑段CE运动的加速度为06351c115812f7338247419f8a2fed89.png

由 e7d4d9841a7ff4361fcf9536b2c58e89.png解得：152f321dc5b0eb64c71479ca5795f01e.png

（1）取沿AC方向为正方向，由3a89baeda3968f8d9c2be9bcef136a9f.png， 32376e49ca60c3d410bc07891ac56f5a.png解得 bd85eaa87df4afa2b1c1da28da1ad1ce.png

a沿斜面上滑距离有db83925fea648a8e5034e0642d051628.png

所以物块a能到达离A点的最大高度3b985867578b3b214cb7d101c01f71fb.png

（3）设绳断时物块b的速度为43078bbe67ed8d55801deec58a70f40b.png，b与c相碰后b的速度为122d8430098490d7ee3b22b80dbea706.png，c的速度为13c37ae4feaa5bfb474ccf62552a1b2f.png，则

756059af7945624d5e3f19d6899f39a3.png

联立解得 b90071a33efc262bd3c8a1df052f94a2.png 610246ab8a27f8e261004f98065a34f1.png

因13c37ae4feaa5bfb474ccf62552a1b2f.png的方向沿斜面向下，故43078bbe67ed8d55801deec58a70f40b.png的方向沿斜面向下，122d8430098490d7ee3b22b80dbea706.png的方向沿斜面向上．

在EB段上的加速度为e3495647e3b06d1e8270970775654922.png，物块b在EB段上作匀速运动．

和c相碰后b先向上滑再下滑到E点时的速度仍为122d8430098490d7ee3b22b80dbea706.png，则b20aa5203e6038d481ed4b5accdd4438.png

878584c9018416a4d45cb9f66003f5fb.png

代入数据，得aa9664946892d11305ee41664b0cbdd9.png

解得122d8430098490d7ee3b22b80dbea706.png的大小为 61625ddc8cd4dbbbef6ad0bb9b53473c.png

物块b刚下滑到E点时的速度为c6b8daf443f3b8a5362d5b6e19d388ae.png

若取9097474fa9675e46253d7c10e0197b56.png，则43078bbe67ed8d55801deec58a70f40b.png的大小为b54bfe882b1514bce65d676c7becbd5e.png，与事实不符，所以舍去．

取f039587b11bdd3a0d473bd438a7406aa.png，则560e404c1c07598940128626dc8e8721.png，方向沿斜面向下．

设细绳对物块a和b的冲量大小为I，由16267fda808d67eb4cfe77731afb3dce.png

ec6c91d8cd545388d45cd25223e18ab2.png

解得 5ab8135c3f457d05def87c296b4dbdb8.png

点睛：绳绷紧瞬间，对两端物体的冲量大小相等．

20．（1）4 m/s（2）3.6 J（3）1.0m/s

【解析】

【详解】

(1)子弹打人小滑块A的过程中，动量守恒

d3b6798d7d1229fdc3141e1bd3c7b261.png

解得

v1=4 m/s

(2)小滑块A从传送带的左端滑到右端的过程中，根据动能定理有

d5dd091d2926e9408e50223b77c29fc9.png

代人数据解得

v2=3 m/s

因为v2>v，所以小滑块A在第一次到达传送带右端时速度大小为3m/s，小滑块A第一次压编弹簧的过程中，当小滑块A和B的速度相等时，弹簧的弹性势能最大，根据动量守恒定律有

36c05b4a4128c65d2136a661ed1c4a3f.png

代人数据解得

v3=0.6m/s

根据能量守恒定律得

8fc48a12f6684fb46e2be09286128a14.png

代人数据解得

Epm=3.6 J

(3)从小滑块A开始接触弹簧到弹簧恢复原长，整体可看成弹性碰撞，则有

98a53223056f48f14a3e3178d7f4715b.png

f32553ffe2fc72c1bdcc0592d48cb87f.png

解得

v4=-1.8 m/s

v3=1.2 m/s

设小滑块A又滑回传送带上且减速到零时在传送带上滑动的距离为L，则根据动能定理有

283a2b2c04721b7504e3332a4208bb33.png

解得

L=1.62m

由于L，小滑块A滑回传送带上先减速到零，再在传送带上加速到与传送带共速，设小滑块A与传送带共速时向右滑动的距离为s，则根据运动学公式得

82a2e78333cd60ed8fa7073c72f7db8c.png

解得

s=0.5m

由于s，则小滑块A第二次从传送带离开时的速度大小为1.0m/s。且从传送带右端离开.

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