精品解析：山东省烟台市招远市第二中学2023-2024学年高二下学期期中考试物理试题（卓越班）

2023—2024学年度第二学期期中学业水平诊断卓越班物理 1．答题前，考生先将自己的姓名、考生号、座号填写在相应位置。 2．选择题答案必须用2B铅笔（按填涂样例）正确填涂：非选择题答案必须用0.5毫米黑色签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。 3．请按照题号在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。保持卡面清洁，不折叠、不破损。 一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。 1. 圆周运动是生活中常见的一种运动，如图所示，八音盒上的舞者随着音乐随底部的圆盘一起做匀速圆周运动，关于做匀速圆周运动的舞者，下列说法中正确的是（　　） A. 舞者受到的向心力是恒力 B. 舞者运动的线速度保持不变 C. 舞者运动的角速度保持不变 D. 舞者的运动是匀变速曲线运动 【答案】C 【解析】 【详解】A．舞者受到的向心力，大小不变，方向始终指向圆心，时刻在改变，因此舞者受到的向心力不是恒力，A错误； B．舞者随底部的圆盘一起做匀速圆周运动，因此线速度大小不变，方向时刻在改变，B错误； C．舞者随底部的圆盘一起做匀速圆周运动，可知角速度保持不变，C正确； D．舞者随底部的圆盘一起做匀速圆周运动，加速度大小不变，方向始终指向圆心，时刻在改变，因此是变加速曲线运动，不是匀变速曲线运动，D错误。 故选C。 2. 如图所示，在水平放置的半径为R的圆柱体的正上方的P点将一小球以水平速度v0沿垂直于圆柱体的轴线方向抛出，小球飞行一段时间后恰好从圆柱体的Q点沿切线飞过，测得O、Q连线与竖直方向的夹角为θ，那么小球完成这段飞行的时间是（　 　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】AB．根据几何关系可知：水平速度与末速度的夹角为θ，则有 解得 根据 解得 AB错误； CD．在水平方向 解得 D错误，C正确。 故选C。 3. 2024年3月20日，探月工程四期鹊桥二号中继星由长征八号遥三运载火箭在中国文昌航天发射场成功发射升空。若二号中继星先沿半径为R的圆周轨道绕月球做匀速圆周运动，周期为T，然后在轨道A处适当调整速率，使中继星沿着以月球中心为焦点的椭圆轨道运行，椭圆与月球近月轨道表面相切于B点，如图所示。设月球近月轨道半径为，下列关于中继星的说法中正确的是（ ） A. 沿椭圆轨道运动的周期大于T B. 由A点向B点运动过程速度不断减小 C. 在A点的加速度小于在B点的加速度 D. 沿椭圆轨道由A点运动到B点的时间为 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据开普勒第三定律 由于椭圆轨道的半长轴小于变轨前圆轨道的半径，则中继星沿椭圆轨道运动的周期小于T，故A错误； B．根据开普勒第二定律可知，在椭圆轨道上，近月点速度最大，远月点速度最小，则中继星由A点向B点运动过程速度不断增大，故B错误； C．根据牛顿第二定律可得 可得 可知中继星在A点的加速度小于在B点的加速度，故C正确； D．设椭圆轨道的周期为，根据开普勒第三定律可得 可得 则沿椭圆轨道由A点运动到B点的时间为 故D错误。 故选C。 4. 中欧班列在欧亚大陆开辟了“生命之路”，为国际抗疫贡献了中国力量。某运送防疫物资的班列由40节质量相等的车厢组成，在车头牵引下，列车沿平直轨道匀加速行驶时，第2节对第3节车厢的牵引力为F。若每节车厢所受摩擦力、空气阻力均相等，则倒数第3节对倒数第2节车厢的牵引力为（　　） A. F B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】根据题意可知第2节车厢对第3节车厢的牵引力为F，因为每节车厢质量相等，阻力相同，故第2节对第3节车厢根据牛顿第二定律有 设倒数第3节车厢对倒数第2节车厢的牵引力为F1，则根据牛顿第二定律有 联立解得。 故选C。 5. 我国开始规划自己的“星链”式卫星星座。据悉中国“星链”式卫星星座计划采用超低轨道。一颗超低轨道卫星绕地球做匀速圆周运动，其最大观测角为，已知地球半径为R，地球的第一宇宙速度为，则该卫星的运行周期为（ ） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】如图所示 可得该卫星的轨道半径 设该卫星运动周期为，地球近地卫星的运动周期为，则 根据开普勒第三定律有 联立解得 故选D。 6. 如图所示，AB为半圆环ACB的水平直径，C为环上的最低点，环半径为R。一个小球从A点沿AB以速度v0抛出，不计空气阻力，则下列判断正确的是（　　） A. v0越大，小球从抛出到落在半圆环上经历的时间越长 B. 即使v0取值不同，小球落到环上时的速度方向和水平方向之间的夹角也相同 C. 若v0取值适当，可以使小球垂直撞击半圆环 D. 无论v0取何值，小球都不可能垂直撞击半圆环 【答案】D 【解析】 【详解】A．小球落在环上的最低点C时时间最长，故A错误； B．由平抛运动规律可知，小球的速度方向与水平方向夹角的正切值是位移与水平方向夹角正切值的2倍，v0取值不同，小球掉到环上时的速度方向和水平方向之间的夹角不相同，故B错误； CD．小球平抛运动的末速度斜向右下方，不可能垂直撞击半圆环左半部分，要使小球垂直撞击半圆环右半部分，设小球落点与圆心O的连线与水平方向夹角为θ（），如图所示 根据平抛运动规律可得 联立解得 由此可知，小球垂直撞击到半圆环是不可能的，故C错误，D正确。 故选D。 7. 如图，两物块P、Q用跨过光滑轻质定滑轮的轻绳相连，开始时P静止在水平桌面上。将一个水平向右的推力F作用在P上后，轻绳的张力变为原来的一半。已知P、Q两物块的质量分别为、，P与桌面间的动摩擦因数，重力加速度。则推力F的大小为（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】P静止在水平桌面上时，由平衡条件有 推力F作用在P上后，轻绳的张力变为原来的一半，即 故Q物体加速下降，有 可得 而P物体将有相同的加速度向右加速而受滑动摩擦力，对P由牛顿第二定律 解得 故选A。 8. 如图所示，两个完全相同的小木块a和b（可视为质点）用轻绳连接置于水平圆盘上，a到转轴的距离为l，轻绳长为2l。圆盘从静止开始绕转轴极缓慢地加速转动，若物块a、b与圆盘间的动摩擦因数皆为μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为g。若要使绳子张紧且木块和圆盘始终保持相对静止，则圆盘转动的角速度应满足（ ） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】若要使绳子张紧且木块和圆盘始终保持相对静止，则细绳刚有张力时圆盘转动的角速度最小，对b由牛顿第二定律可知 解得 角速度有最大值时，对a满足 对b满足 解得 即 故选A。 二、多项选择题：本题共6小题，每小题3分，共18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3分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。 9. 下列哪些现象是为了防止产生离心运动（ ） A. 铁路转弯处轨道的内轨低于外轨 B. 转速很高的砂轮半径做得不能太大 C. 水平公路上行驶的汽车转弯时需要限速 D. 借助离心机从血液中分离出血浆和红细胞 【答案】ABC 【解析】 【详解】A．铁路转弯处轨道的内轨低于外轨，可利于重力和支持力的合力提供向心力，防止火车产生离心运动挤压外轨，故A正确； B．转速很高的砂轮，则角速度很大，根据，如果砂轮半径做得太大，则所需的向心力会很大，容易出现砂轮承受不了巨大的力而断裂，所以转速很高的砂轮半径做得不能太大，故B正确； C．水平公路上行驶的汽车转弯时，根据可知汽车速度越快所需的向心力就越大，所以汽车转弯时要限制速度，来减小汽车所需的向心力，防止离心运动，故C正确； D．借助离心机从血液中分离出血浆和红细胞，是利于离心现象，故D错误。 故选ABC。 10. 木卫一和木卫二是木星的两颗卫星，两颗卫星绕木星运动的轨道可视为圆轨道，已知木卫一的质量为、轨道半径为，木卫二的质量为、轨道半径为，木星的质量为、半径为、自转周期为9.8h。则下列说法中正确的是（ ） A. 木卫一的环绕周期比木卫二的大 B. 木卫一的环绕速度比木卫二的大 C. 木卫一的向心加速度比木卫二的小 D. 木卫一受到木星的引力比木卫二的大 【答案】BD 【解析】 【详解】A．根据万有引力提供向心力 可得 木卫一的轨道半径小于木卫二的轨道半径，则木卫一的环绕周期比木卫二的小，故A错误； B．根据万有引力提供向心力 可得 木卫一的轨道半径小于木卫二的轨道半径，则木卫一的环绕速度比木卫二的大，故B正确； C．根据牛顿第二定律 可得 木卫一的轨道半径小于木卫二的轨道半径，则木卫一的向心加速度比木卫二的大，故C错误； D．根据万有引力公式代入数据可知木卫一受到木星的引力比木卫二的大，故D正确。 故选BD。 11. 某同学使用轻弹簧、直尺、钢球等制作了一个“竖直加速度测量仪”。如图所示，弹簧上端固定，在弹簧旁沿弹簧长度方向固定一直尺。不挂钢球时，弹簧下端指针位于直尺20cm刻度处；下端悬挂钢球，静止时指针位于直尺40cm刻度处。将直尺不同刻度对应的加速度标在直尺上，就可用此装置直接测量竖直方向的加速度。取竖直向上为正方向，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（ ） A. 各刻度对应加速度的值是均匀的 B. 40cm刻度对应的加速度为g C. 30cm刻度对应的加速度为 D. 50cm刻度对应的加速度为2g 【答案】AC 【解析】 【详解】由题知，不挂钢球时，弹簧下端指针位于直尺20cm刻度处，可认为弹簧的原长；下端悬挂钢球，静止时指针位于直尺40cm刻度处，则根据受力平衡有 可得弹簧的劲度系数为 A．设刻度对应值为，根据牛顿第二定律可得 可知加速度与对应刻度值成线性关系，则各刻度对应加速度的值是均匀的，故A正确； B．40cm刻度时，根据牛顿第二定律可得 其中 联立解得 故B错误； C．30cm刻度时，根据牛顿第二定律可得 其中 联立解得 故C正确； D．50cm刻度时，根据牛顿第二定律可得 其中 联立解得 故D错误； 故选AC。 12. 月球的自转周期和公转周期十分接近，因此月球始终以同一面朝向地球。一月球探测器分别在月球极地和赤道用弹簧秤称量一质量为m的物体，弹簧秤示数分别为和，已知月球的自转周期为T，引力常量为G，则下列说法中正确的是（ ） A. 月球的半径为 B. 月球的半径为 C. 月球的质量为 D. 月球的质量为 【答案】AD 【解析】 【详解】设月球质量为，半径为，物体在月球极地处时，有 物体在月球赤道处时，有 联立解得 ， 故选AD。 13. 如图所示，小球A、B分别从2l和l的高度水平抛出后落地，上述过程中A、B的水平位移分别为l和2l。忽略空气阻力，则（ ） A. A的运动时间是B的2倍 B. A和B的位移大小相等 C. A的初速度是B的倍 D. A和B的末速度大小相等 【答案】BC 【解析】 【详解】A．竖直方向，根据 可得 即 A的运动时间是B的倍，故A错误； B．A和B的位移大小分别为 位移相等，B正确； C．平抛运动在水平方向上做匀速直线运动 可得A的初速度是B的倍，C正确； D．A和B的末速度分别为大小 可知 故D错误。 故选BC。 14. 如图所示，天文观测中观测到有质量相等的四颗天体位于边长为l的正方形四个顶点a、b、c、d上，四颗天体均做周期为T的匀速圆周运动，已知引力常量为G，不计其他天体对它们的影响，关于这个四星系统，下列说法中正确的是（　　） A. 四颗天体线速度大小均为 B. 四颗天体线速度大小均为 C. 四颗天体的质量均为 D. 四颗天体的质量均为 【答案】BD 【解析】 【详解】AB．四颗天体均做周期为T的匀速圆周运动，其圆心在位于边长为l的正方形的几何中心，由几何关系可得轨道半径均为 由线速度与角速度关系公式，可得四颗天体线速度大小均为 A错误，B正确； CD．以其中一颗天体为研究对象，其所需向心力由其它三颗天体的万有引力的合力提供，则有 由牛顿第二定律可得 解得四颗天体的质量均为 C错误，D正确。 故选BD。 三、本题共4小题，共18分。 15. 如图甲所示，是我国藏传佛教中常见的手摇转经筒。转经筒一般是圆柱形的，中间有轴以便转动，筒的旁边开有耳孔，通过轻绳系着小坠子，转动圆筒下面的手柄，小坠子也随之转动，其简化图如图乙所示。现使小坠子随圆筒做水平方向的匀速圆周运动，坠子可视为质点，其质量为0.1kg，绳长为10cm，悬挂点P到圆筒中心转轴的水平距离为6cm。绳子与竖直方向夹角为37°时，坠子的角速度为______rad/s（重力加速度g取，）。 【答案】 【解析】 【详解】根据几何关系可得坠子做圆周运动的半径 根据牛顿第二定律 解得 16. 黑洞是由广义相对论所预言的、存在于宇宙空间中的一种致密天体，2019年4月，人类首张黑洞照片在全球六地的视界望远镜发布会上同步发布。若天文学家观测到距该黑洞中心距离为r的天体以速度v绕该黑洞做匀速圆周运动，该黑洞表面的物体速度达到光速c时能够恰好围绕其表面做匀速圆周运动，已知引力常量为G，则该黑洞的密度为______。 【答案】 【解析】 【详解】设黑洞半径为R，质量为M，该黑洞表面的物体速度达到光速c时能够恰好围绕其表面做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力，可得 距该黑洞中心距离为r的天体以速度v绕该黑洞做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力，可得 密度公式 其中 联立解得 17. 某同学利用如图所示的向心力演示器“探究小球做匀速圆周运动向心力F与小球质量m、角速度和运动半径r之间的关系”。匀速转动手柄1，可使变速塔轮2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动，槽内的小球也随之做匀速圆周运动。使小球做匀速圆周运动的向心力由横臂6的挡板对小球的弹力提供。球对挡板的反作用力，通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒7下降，从而露出标尺8。根据标尺8．上露出的红白相间等分标记，可以粗略计算出两个球所受向心力的比值。 （1）若要研究向心力F与半径r的关系，需将两个质量相同的小球分别放置在______（选填“A、B”“A、C”或“B、C”）处，将传动皮带套在半径______（选填“相同”或“不同”）的左右两个塔轮上。 （2）若将相同质量的两小球分别放在挡板A和挡板C处，将皮带连接在左、右塔轮半径之比为2：1的塔轮上，匀速转动手柄，当左边标尺露出4个等分格时，右边标尺露出______个等分格，说明做匀速圆周运动的物体，在质量和运动半径一定时，向心力与______成正比。 【答案】（1） ①. B、C ②. 相同 （2） ①. 16 ②. 角速度的平方 【解析】 【小问1详解】 [1][2]要研究向心力F与半径r的关系，需要保证两个小球的质量和角速度大小相等，转动半径不同，所以需将两个质量相同的小球分别放置在B、C处，为了使转动的角速度相等，将传动皮带套在半径相同的左右两个塔轮上。 【小问2详解】 [1][2]将相同质量的两小球分别放在挡板A和挡板C处，将皮带连接在左、右塔轮半径之比为2：1的塔轮上，根据可知左右塔轮的角速度之比为，根据 可知左右小球向心力之比为，当左边标尺露出4个等分格时，右边标尺露出16个等分格，说明做匀速圆周运动的物体，在质量和运动半径一定时，向心力与角速度的平方成正比。 18. 某实验兴趣小组利用如图甲所示装置做“探究加速度与力的关系”实验时，实验操作如下： ①挂上托盘和砝码，调整木板的倾角，使质量为M的小车沿木板匀速下滑； ②取下托盘和砝码，测出其总质量为m，让小车沿木板下滑。设小车受到的合外力为F，通过计算机可得到小车与位移传感器的距离随时间变化的图像，并求出小车的加速度a； ③改变砝码质量和木板的倾角，重复步骤①②，可得到多组a、F的数据，并绘制图像。 （1）下列说法正确的是______ A. 实验开始前需要先补偿阻力 B. 调整滑轮高度使细线与木板平行 C. 本实验需要满足 D. 本实验将托盘和砝码的总重力mg的大小作为小车受到的合外力F的大小 （2）若测量质量时未考虑托盘的质量，仅将砝码质量记为m，则绘制出的图像应该是图乙中的______（选填“Ⅰ”或“Ⅱ”或“Ⅲ”）； （3）某段时间内小车的图像如图丙所示，根据图像可得小车的加速度大小为______。（结果保留两位有效数字） 【答案】 ①. BD##DB ②. Ⅰ ③. 2.1 【解析】 【详解】（1）[1]本实验的原理是有托盘和砝码时小车做匀速运动，受力平衡，撤去托盘和砝码，小车所受的合力就为托盘和砝码的重力，根据实验原理可知，本实验不需要平衡摩擦力，不需要满足，为保证小车所受的合力平行木板方向，需要调整滑轮高度使细线与木板平行。 故选BD。 （2）[2]根据牛顿第二定律 整理可得 设托盘质量为，根据实验原理可得 可知仅将砝码质量记为m，则绘制出的图像应该是图乙中的Ⅰ； （3）[3]根据图像可知，给出的三个数据点中，相邻点之间的时间间隔均为 根据匀变速直线运动的规律有 其中 解得 四、本题共4小题，共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案必须明确写出数值和单位。 19. 如图甲所示为旋转拖把的示意图。当用手握住固定套杆顶部，使其向下运动时，固定套杆就会给旋转杆施加驱动力，驱动旋转杆、拖把头一起转动，把拖把头布条上的水甩出去。拖把头由托盘和拖布条组成，托盘半径为10cm，拖布条长6cm，旋转套杆的螺距为5cm（旋转套杆旋转一周下降的距离）。某次脱水时，拖把的固定套杆在1s内匀速下压25cm，求： （1）拖布条外缘转动的线速度大小； （2）若有一质量为2g的杂物附着在拖把布条外缘上，此时它受到的向心力大小。（取） 【答案】（1）；（2）0.32N 【解析】 【详解】（1）每下压一次固定套杆向下运动5cm，拖把的固定套杆在1s内匀速下压25cm，则拖把头转动的角速度为 拖布条外缘转动的线速度大小 （2）根据 代入数据可得 20. 如图所示，质量为的滑块以的初速度沿倾角为的斜面上滑，经滑行到最高点。然后，滑块返回到出发点。已知，，求滑块： （1）最大位移的大小； （2）与斜面间的动摩擦因数； （3）返回到出发点的速度大小。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）由题意可知，滑块沿斜面向上做匀减速直线运动，经滑行到最高点，此时位移最大，由运动学公式，则有位移大小为 （2）滑块沿斜面向上的加速度大小为 由牛顿第二定律可得 联立解得 （3）滑块沿斜面下滑时，由牛顿第二定律可得 解得加速度大小 由速度位移关系公式可得 解得 21. 在轨空间站中物体处于完全失重状态，对空间站的影响可忽略，空间站上操控货物的机械臂可简化为两根相连的等长轻质臂杆，每根臂杆长为L，如图甲所示，机械臂一端固定在空间站上的O点，另一端抓住质量为m的货物，在机械臂的操控下，货物先绕O点做半径为2L、角速度为的匀速圆周运动，运动到A点停下，然后在机械臂操控下，货物从A点由静止开始做匀加速直线运动，经时间t到达B点，A、B间的距离为L。 （1）求货物做匀速圆周运动时受到合力提供的向心力大小； （2）求货物从A点到B点过程中的加速度以及到达B点时的速度； （3）在机械臂作用下，货物、空间站和地球的位置如图乙所示，它们在同一直线上，货物与空间站同步做匀速圆周运动，已知空间站轨道半径为r，货物与空间站中心的距离为d，忽略空间站对货物的引力，求货物所受的机械臂作用力与所受的地球引力之比。 【答案】（1）；（2）， ；（3） 【解析】 【详解】（1）货物绕O点做半径为2L、角速度为的匀速圆周运动时，受到合力提供的向心力，由牛顿第二定律可得 （2）货物从A点到B点过程中，由位移时间公式可得 解得 由速度时间公式可得 （3）设地球质量为，空间站的质量为，空间站做匀速圆周的角速度为，对空间站由万有引力提供向心力可得 解得 对货物所受合力提供向心力，则有 货物所受地球的万有引力 则有 22. 滑雪比赛场地如图甲，可简化为如图乙所示的示意图。在比赛的空中阶段可将运动员视为质点，运动员从倾角为α＝30°的斜面顶端O点以v0＝20 m/s的初速度飞出，初速度方向与斜面的夹角为θ＝60°，图中虚线为运动员在空中的运动轨迹，A为轨迹的最高点，B为轨迹上离斜面最远的点，C为过B点作竖直线与斜面的交点，不计空气阻力，取重力加速度g＝10 m/s2。求： （1）运动员从A点运动到B点的时间。 （2）O、C两点间的距离。 【答案】（1）1s （2）40m 【解析】 【小问1详解】 A为轨迹的最高点，说明运动员在A点速度方向水平向右，设O到A时间为t1，由斜抛运动规律，竖直方向上有 解得t1＝1s 运动员从O到B过程，将运动分解为沿斜面向下方向和垂直斜面向上方向，到B点时速度方向平行于斜面向下。 垂直斜面方向的速度为 v1＝v0sin θ， 垂直斜面方向的加速度为a1＝g cos α 根据速度-时间公式，有 解得t2＝2 s 则运动员从A点运动到B点的时间Δt＝t2－t1＝1s 【小问2详解】 解法一：设运动员落在斜面的D点，由垂直斜面方向运动对称性可得运动员从O到B与B到D所用时间相等，平行于斜面方向，速度为v2＝v0cos θ 加速度为a2＝g sin α 根据位移-时间公式，有xOD＝v2·2t2＋a2（2t2）2 运动员在水平方向做匀速直线运动，C为OD中点，则x＝xOD 代入数据解得x＝40 m 解法二：运动员在水平方向做匀速直线运动，有xOB＝v0cos （θ－α）t2 由几何关系可得 解得x＝40m 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2023—2024学年度第二学期期中学业水平诊断卓越班物理 1．答题前，考生先将自己的姓名、考生号、座号填写在相应位置。 2．选择题答案必须用2B铅笔（按填涂样例）正确填涂：非选择题答案必须用0.5毫米黑色签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。 3．请按照题号在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。保持卡面清洁，不折叠、不破损。 一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。 1. 圆周运动是生活中常见的一种运动，如图所示，八音盒上的舞者随着音乐随底部的圆盘一起做匀速圆周运动，关于做匀速圆周运动的舞者，下列说法中正确的是（　　） A. 舞者受到的向心力是恒力 B. 舞者运动的线速度保持不变 C. 舞者运动的角速度保持不变 D. 舞者的运动是匀变速曲线运动 2. 如图所示，在水平放置的半径为R的圆柱体的正上方的P点将一小球以水平速度v0沿垂直于圆柱体的轴线方向抛出，小球飞行一段时间后恰好从圆柱体的Q点沿切线飞过，测得O、Q连线与竖直方向的夹角为θ，那么小球完成这段飞行的时间是（　 　） A. B. C. D. 3. 2024年3月20日，探月工程四期鹊桥二号中继星由长征八号遥三运载火箭在中国文昌航天发射场成功发射升空。若二号中继星先沿半径为R的圆周轨道绕月球做匀速圆周运动，周期为T，然后在轨道A处适当调整速率，使中继星沿着以月球中心为焦点的椭圆轨道运行，椭圆与月球近月轨道表面相切于B点，如图所示。设月球近月轨道半径为，下列关于中继星的说法中正确的是（ ） A. 沿椭圆轨道运动的周期大于T B. 由A点向B点运动过程速度不断减小 C. 在A点的加速度小于在B点的加速度 D. 沿椭圆轨道由A点运动到B点的时间为 4. 中欧班列在欧亚大陆开辟了“生命之路”，为国际抗疫贡献了中国力量。某运送防疫物资的班列由40节质量相等的车厢组成，在车头牵引下，列车沿平直轨道匀加速行驶时，第2节对第3节车厢的牵引力为F。若每节车厢所受摩擦力、空气阻力均相等，则倒数第3节对倒数第2节车厢的牵引力为（　　） A. F B. C. D. 5. 我国开始规划自己的“星链”式卫星星座。据悉中国“星链”式卫星星座计划采用超低轨道。一颗超低轨道卫星绕地球做匀速圆周运动，其最大观测角为，已知地球半径为R，地球的第一宇宙速度为，则该卫星的运行周期为（ ） A. B. C. D. 6. 如图所示，AB为半圆环ACB的水平直径，C为环上的最低点，环半径为R。一个小球从A点沿AB以速度v0抛出，不计空气阻力，则下列判断正确的是（　　） A. v0越大，小球从抛出到落在半圆环上经历的时间越长 B. 即使v0取值不同，小球落到环上时的速度方向和水平方向之间的夹角也相同 C. 若v0取值适当，可以使小球垂直撞击半圆环 D. 无论v0取何值，小球都不可能垂直撞击半圆环 7. 如图，两物块P、Q用跨过光滑轻质定滑轮的轻绳相连，开始时P静止在水平桌面上。将一个水平向右的推力F作用在P上后，轻绳的张力变为原来的一半。已知P、Q两物块的质量分别为、，P与桌面间的动摩擦因数，重力加速度。则推力F的大小为（　　） A. B. C. D. 8. 如图所示，两个完全相同的小木块a和b（可视为质点）用轻绳连接置于水平圆盘上，a到转轴的距离为l，轻绳长为2l。圆盘从静止开始绕转轴极缓慢地加速转动，若物块a、b与圆盘间的动摩擦因数皆为μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为g。若要使绳子张紧且木块和圆盘始终保持相对静止，则圆盘转动的角速度应满足（ ） A. B. C. D. 二、多项选择题：本题共6小题，每小题3分，共18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3分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。 9. 下列哪些现象是为了防止产生离心运动（ ） A. 铁路转弯处轨道的内轨低于外轨 B. 转速很高的砂轮半径做得不能太大 C. 水平公路上行驶的汽车转弯时需要限速 D. 借助离心机从血液中分离出血浆和红细胞 10. 木卫一和木卫二是木星的两颗卫星，两颗卫星绕木星运动的轨道可视为圆轨道，已知木卫一的质量为、轨道半径为，木卫二的质量为、轨道半径为，木星的质量为、半径为、自转周期为9.8h。则下列说法中正确的是（ ） A. 木卫一的环绕周期比木卫二的大 B. 木卫一的环绕速度比木卫二的大 C. 木卫一的向心加速度比木卫二的小 D. 木卫一受到木星的引力比木卫二的大 11. 某同学使用轻弹簧、直尺、钢球等制作了一个“竖直加速度测量仪”。如图所示，弹簧上端固定，在弹簧旁沿弹簧长度方向固定一直尺。不挂钢球时，弹簧下端指针位于直尺20cm刻度处；下端悬挂钢球，静止时指针位于直尺40cm刻度处。将直尺不同刻度对应的加速度标在直尺上，就可用此装置直接测量竖直方向的加速度。取竖直向上为正方向，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（ ） A. 各刻度对应加速度的值是均匀的 B. 40cm刻度对应的加速度为g C. 30cm刻度对应的加速度为 D. 50cm刻度对应的加速度为2g 12. 月球的自转周期和公转周期十分接近，因此月球始终以同一面朝向地球。一月球探测器分别在月球极地和赤道用弹簧秤称量一质量为m的物体，弹簧秤示数分别为和，已知月球的自转周期为T，引力常量为G，则下列说法中正确的是（ ） A. 月球的半径为 B. 月球的半径为 C. 月球的质量为 D. 月球的质量为 13. 如图所示，小球A、B分别从2l和l的高度水平抛出后落地，上述过程中A、B的水平位移分别为l和2l。忽略空气阻力，则（ ） A. A的运动时间是B的2倍 B. A和B的位移大小相等 C. A的初速度是B的倍 D. A和B的末速度大小相等 14. 如图所示，天文观测中观测到有质量相等的四颗天体位于边长为l的正方形四个顶点a、b、c、d上，四颗天体均做周期为T的匀速圆周运动，已知引力常量为G，不计其他天体对它们的影响，关于这个四星系统，下列说法中正确的是（　　） A. 四颗天体线速度大小均为 B. 四颗天体线速度大小均为 C. 四颗天体的质量均为 D. 四颗天体的质量均为 三、本题共4小题，共18分。 15. 如图甲所示，是我国藏传佛教中常见的手摇转经筒。转经筒一般是圆柱形的，中间有轴以便转动，筒的旁边开有耳孔，通过轻绳系着小坠子，转动圆筒下面的手柄，小坠子也随之转动，其简化图如图乙所示。现使小坠子随圆筒做水平方向的匀速圆周运动，坠子可视为质点，其质量为0.1kg，绳长为10cm，悬挂点P到圆筒中心转轴的水平距离为6cm。绳子与竖直方向夹角为37°时，坠子的角速度为______rad/s（重力加速度g取，）。 16. 黑洞是由广义相对论所预言的、存在于宇宙空间中的一种致密天体，2019年4月，人类首张黑洞照片在全球六地的视界望远镜发布会上同步发布。若天文学家观测到距该黑洞中心距离为r的天体以速度v绕该黑洞做匀速圆周运动，该黑洞表面的物体速度达到光速c时能够恰好围绕其表面做匀速圆周运动，已知引力常量为G，则该黑洞的密度为______。 17. 某同学利用如图所示的向心力演示器“探究小球做匀速圆周运动向心力F与小球质量m、角速度和运动半径r之间的关系”。匀速转动手柄1，可使变速塔轮2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动，槽内的小球也随之做匀速圆周运动。使小球做匀速圆周运动的向心力由横臂6的挡板对小球的弹力提供。球对挡板的反作用力，通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒7下降，从而露出标尺8。根据标尺8．上露出的红白相间等分标记，可以粗略计算出两个球所受向心力的比值。 （1）若要研究向心力F与半径r的关系，需将两个质量相同的小球分别放置在______（选填“A、B”“A、C”或“B、C”）处，将传动皮带套在半径______（选填“相同”或“不同”）的左右两个塔轮上。 （2）若将相同质量的两小球分别放在挡板A和挡板C处，将皮带连接在左、右塔轮半径之比为2：1的塔轮上，匀速转动手柄，当左边标尺露出4个等分格时，右边标尺露出______个等分格，说明做匀速圆周运动的物体，在质量和运动半径一定时，向心力与______成正比。 18. 某实验兴趣小组利用如图甲所示装置做“探究加速度与力的关系”实验时，实验操作如下： ①挂上托盘和砝码，调整木板的倾角，使质量为M的小车沿木板匀速下滑； ②取下托盘和砝码，测出其总质量为m，让小车沿木板下滑。设小车受到的合外力为F，通过计算机可得到小车与位移传感器的距离随时间变化的图像，并求出小车的加速度a； ③改变砝码质量和木板的倾角，重复步骤①②，可得到多组a、F的数据，并绘制图像。 （1）下列说法正确的是______ A. 实验开始前需要先补偿阻力 B. 调整滑轮高度使细线与木板平行 C. 本实验需要满足 D. 本实验将托盘和砝码的总重力mg的大小作为小车受到的合外力F的大小 （2）若测量质量时未考虑托盘的质量，仅将砝码质量记为m，则绘制出的图像应该是图乙中的______（选填“Ⅰ”或“Ⅱ”或“Ⅲ”）； （3）某段时间内小车的图像如图丙所示，根据图像可得小车的加速度大小为______。（结果保留两位有效数字） 四、本题共4小题，共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案必须明确写出数值和单位。 19. 如图甲所示为旋转拖把的示意图。当用手握住固定套杆顶部，使其向下运动时，固定套杆就会给旋转杆施加驱动力，驱动旋转杆、拖把头一起转动，把拖把头布条上的水甩出去。拖把头由托盘和拖布条组成，托盘半径为10cm，拖布条长6cm，旋转套杆的螺距为5cm（旋转套杆旋转一周下降的距离）。某次脱水时，拖把的固定套杆在1s内匀速下压25cm，求： （1）拖布条外缘转动的线速度大小； （2）若有一质量为2g的杂物附着在拖把布条外缘上，此时它受到的向心力大小。（取） 20. 如图所示，质量为的滑块以的初速度沿倾角为的斜面上滑，经滑行到最高点。然后，滑块返回到出发点。已知，，求滑块： （1）最大位移的大小； （2）与斜面间的动摩擦因数； （3）返回到出发点的速度大小。 21. 在轨空间站中物体处于完全失重状态，对空间站的影响可忽略，空间站上操控货物的机械臂可简化为两根相连的等长轻质臂杆，每根臂杆长为L，如图甲所示，机械臂一端固定在空间站上的O点，另一端抓住质量为m的货物，在机械臂的操控下，货物先绕O点做半径为2L、角速度为的匀速圆周运动，运动到A点停下，然后在机械臂操控下，货物从A点由静止开始做匀加速直线运动，经时间t到达B点，A、B间的距离为L。 （1）求货物做匀速圆周运动时受到合力提供的向心力大小； （2）求货物从A点到B点过程中的加速度以及到达B点时的速度； （3）在机械臂作用下，货物、空间站和地球的位置如图乙所示，它们在同一直线上，货物与空间站同步做匀速圆周运动，已知空间站轨道半径为r，货物与空间站中心的距离为d，忽略空间站对货物的引力，求货物所受的机械臂作用力与所受的地球引力之比。 22. 滑雪比赛场地如图甲，可简化为如图乙所示的示意图。在比赛的空中阶段可将运动员视为质点，运动员从倾角为α＝30°的斜面顶端O点以v0＝20 m/s的初速度飞出，初速度方向与斜面的夹角为θ＝60°，图中虚线为运动员在空中的运动轨迹，A为轨迹的最高点，B为轨迹上离斜面最远的点，C为过B点作竖直线与斜面的交点，不计空气阻力，取重力加速度g＝10 m/s2。求： （1）运动员从A点运动到B点的时间。 （2）O、C两点间的距离。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $