长郡中学届高中毕业班测试试题一物理试题及答案 2021

日期：2025-02-25 学科：高三物理出版社：

长郡中学 2021届高中毕业班测试试题一物理试题及答案涉及了多个物理知识点，包括力学、能量守恒和电磁学等。以下是对这一试题的详细解析：

1. 选择题

- 题目4：如图所示，甲、乙两柱体的截面分别为半径均为R的圆和半圆，甲的右侧顶着一块竖直的挡板。若甲和乙的质量相等，柱体的曲面和挡板可视为光滑，开始两圆柱体柱心连线沿竖直方向，将挡板缓慢地向右移动，直到圆柱体甲刚要落至地面为止，整个过程半圆柱乙始终保持静止，那么半圆柱乙与水平面间动摩擦系数为多少？

- 答案：根据牛顿第二定律，物体受到的重力等于其质量乘以重力加速度。由于甲和乙的质量相等，所以它们受到的重力也相等。当挡板向右移动时，甲受到的摩擦力大于重力，而乙受到的摩擦力小于重力。因此，乙在挡板向右移动的过程中保持静止状态，说明乙受到的摩擦力等于重力。设乙与水平面的动摩擦系数为μ，则有：

\\[

mg = \\mu N_乙

\\]

其中，N_乙是乙所受的合外力。由于乙保持静止状态，所以N_乙等于重力，即：

\\[

N_乙 = mg

\\]

代入上述公式得：

\\[

mg = \\mu g

\\]

解得：

\\[

\\mu = \\frac{g}{g} = \\frac{1}{1} = 1

\\]

因此，半圆柱乙与水平面间的动摩擦系数为1。

2. 实验题

- 题目5：我国首个火星探测器“天问一号”在海南文昌航天发射场由“长征5号”运载火箭发射升空，开启了我国行星探测之旅。 “天问一号”离开地球时，所受地球的万有引力F1与它距离地面高度h1的关系图像如图甲所示。请根据图甲分析“天问一号”在离地面高度h1处受到的万有引力大小F1与高度h1之间的关系。

- 答案：根据万有引力定律，两个物体之间的万有引力大小为：

\\[

F = G\\frac{m_1 m_2}{r^2}

\\]

其中，G为万有引力常数，m1和m2分别为两个物体的质量，r为两个物体之间的距离。由于“天问一号”在离地面高度h1处受到的万有引力F1与它距离地面高度h1的关系图像如图甲所示，可以观察到万有引力F1随高度h1的变化趋势。从图中可以看出，万有引力F1随高度h1的增加而减小。这是因为万有引力的大小与两个物体之间的距离r有关，而距离越大，万有引力越小。因此，“天问一号”在离地面高度h1处受到的万有引力大小F1与高度h1之间的关系为：

\\[

F = G\\frac{m_1 m_2}{r^2} \\propto h^{-2}

\\]

这表明万有引力F1随高度h1的增加而减小，且减小的速度与高度h1的平方成反比。

3. 计算题

- 题目6：图甲为用手机和轻弹簧制作的一个振动装置。

- 答案：根据牛顿第二定律，物体受到的合外力等于其质量乘以加速度。由于手机和轻弹簧组成的振动装置是一个单摆系统，我们可以将其简化为一个单摆模型。根据单摆的周期公式：

\\[

T = 2\\pi\\sqrt{\\frac{L}{g}}

\\]

其中，T为周期，L为摆长，g为重力加速度。已知手机和轻弹簧的总质量为m，则手机和轻弹簧组成的振动装置的总质量为2m。根据单摆的周期公式，我们可以得到：

\\[