精品解析：天津市南开区2023-2024学年高一下学期期末物理试卷

2023~2024学年度第二学期阶段性质量监测 高一年级物理学科 本试卷分为第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷两部分，共100分，考试用时60分钟。考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。答卷时，考生务必将答案涂写在答题卡上，答在试卷上的无效。考试结束后，将答题卡交回。 一、选择题（共20小题，每题3分，共60分。在每题列出的四个选项中，只有一项是最符合题目要求的） 1. 关于物理学家和他们的发现，下列说法正确的是（　　） A. 开普勒发现行星在椭圆轨道上绕太阳运动，其速度随行星与太阳之间距离的变化而变化，距离近时速度大，距离远时速度小 B. 开普勒第三定律中的k与恒星质量和行星质量均有关 C. 卡文迪什发现了万有引力定律 D. 万有引力常量是由牛顿利用扭秤实验测定的 2. 下列关于物体做匀速圆周运动的说法正确的是（　　） A. 物体所受合力恒定不变 B. 物体的线速度恒定不变 C. 物体的角速度恒定不变 D. 物体的向心加速度恒定不变 3. 下列关于能量和冲量的说法正确的是（　　） A. 一定质量的物体，速度变化时，动能一定变化 B. 重力势能的大小与零势能面的选取有关 C. 重力势能有正负，所以重力势能是矢量 D. 一个力所做功为零，其冲量必为零 4. 下列说法中正确的是（　　） A. 蹦床运动员从高处落下到最后静止在蹦床上的整个过程，运动员的机械能守恒 B. 跳伞运动员张开伞后，在空中匀速下降的过程机械能守恒 C. 水平板车停在光滑水平面上，人在车上走动时，人与车组成的系统动量不守恒 D. 子弹水平射入放在光滑水平面上的木块中，子弹与木块组成的系统动量守恒 5. 关于如图所示生活中的圆周运动实例，下列说法错误的是（　　） A. 图甲中，火车转弯超过规定速度行驶时，轮缘对外轨会有挤压作用 B. 图乙中，汽车通过拱桥最高点时的车速越小，汽车对桥面的压力越大 C. 图丙中，洗衣机脱水时衣物附着在桶内壁上，桶转速越大，衣物所受桶壁的静摩擦力越大 D. 图丁中，杂技演员表演“水流星”时，只要水桶通过最高点时的速度足够大，水就不会流出来 6. 华为Mate60Pro成为全球首款支持卫星通话的大众智能手机，该手机的卫星通信功能可以让我们在无信号环境下，通过“天通一号”系列卫星与外界进行联系。“天通一号”系列卫星为地球同步静止卫星，则下列说法正确的是（　　） A. 地球同步静止卫星轨道半径一定都相等 B. 地球同步静止卫星可以在天津上空相对地面静止 C. 地球同步静止卫星的质量不同，线速度大小也不同 D. 地球同步静止卫星的运动周期大于地球自转周期 7. 如图所示，一两侧光滑的平台固定在水平面上。质量相同的甲、乙两名同学，分别从平台两侧顶端由静止滑下至斜面底端，则该过程（　　） A. 重力做功 B. 到达斜面底端时的速度 C. 重力做功的平均功率 D. 重力的冲量 8. 两个可视为质点的物体之间的万有引力为，当它们之间的距离变为原来的3倍，它们的质量均变为原来的6倍时，两个物体间的万有引力变为（　　） A. B. C. D. 9. 如图所示，小朋友在荡秋千，则他从P点由静止开始向右运动到最高点Q的过程（忽略空气阻力），下列说法正确的是（　　） A. 重力一直做正功 B. 重力的瞬时功率先增大后减小 C. 机械能先增大后减小 D. P、Q两点的高度相同 10. 如图所示，长为L的轻杆连着质量为m的小球绕O点在竖直平面内做圆周运动，当地的重力加速度为g，下列说法正确的是（　　） A. 小球在最高点时所受的向心力一定为重力 B. 小球在最高点时受到轻杆的作用力可能为零 C. 小球在最低点时受到轻杆的作用力可能小于小球的重力 D. 若小球刚好能在竖直平面内做圆周运动，则其在最高点的速率为 11. 质量为M、长度为L的平板车静止在光滑水平面上。一质量为m的人（m＜M）站在车的左端，如图所示。当人向车右端运动的过程中，下列说法正确的是（　　） A. 若人相对车突然停止，则车由于惯性不会立刻停止 B. 人与车的速度总是大小相等，方向相反 C. 人走到车的最右端时，以地面为参考系，人的位移向左 D. 人走到车的最右端时，以地面为参考系，车的位移大小为 12. 2023年4月1日，天津西站到香港西九龙站的G305次高速动车恢复运行。假设某动车总质量为m，牵引电机的输出功率恒为P，动车在水平直轨道上由静止加速到最大速度所用时间为t，动车运行所受阻力恒为f，则在时间t内该动车（　　） A. 做匀加速运动 B. 受到的牵引力一直增大 C. 最大速率为 D. 受到合力所做的功为Pt 13. 2020年12月1日嫦娥五号探测器在月球正面预选着陆区着陆，12月2日嫦娥五号完成对月球土壤的自动采样封装，12月17日嫦娥五号返回器携带月球样品返回地球，并在内蒙古四子王旗预定区域安全着陆。假设嫦娥五号返回器返回地球的某个阶段，在轨道半径为的圆形轨道I上绕地球运行的周期为T，某时刻在A点变轨进入椭圆轨道II，椭圆轨道II近地点B到地心的距离为，如图所示。则下列说法正确的是（　　） A. 返回器在A点从轨道I向轨道II变轨需要加速 B. 返回器在轨道II上A点的机械能比B点的机械能小 C. 返回器在轨道I上A点的加速度比轨道II上A点的加速度大 D. 返回器在轨道II上B点的速率大于在轨道I上运行的速率 14. 如图所示，质量为m的小球用长为L的轻绳悬于天花板的A点，现使小球在水平面内绕O点做匀速圆周运动，细线与竖直方向的夹角为θ，当地的重力加速度为g。下列说法正确的是（　　） A. 小球受重力、拉力和向心力的作用 B. 小球所受向心力的方向沿细绳指向A点 C. 小球做匀速圆周运动的向心力大小为mgtanθ D. 小球做匀速圆周运动的周期为2π 15. 在如图所示的传动装置中，B、C两轮固定在一起绕同一转轴转动，A、B两轮用皮带传动，三个轮的半径关系是rA=rC=2rB。a、b、c分别为A、B、C三轮边缘上的三点，若皮带不打滑，则下列说法正确的是（　　） A. b、c两点线速度大小之比1∶2 B. a、b两点角速度之比为1∶1 C. a、b两点周期之比为1∶2 D. b、c两点向心加速度之比为2∶1 16. 木星有4颗卫星是伽利略发现的，称为伽利略卫星，其中有A、B两颗卫星的轨道半径之比为1∶4。则A、B两颗卫星的（　　） A. 线速度大小之比为1∶2 B. 周期之比为1∶8 C. 向心加速度大小之比为4∶1 D. 角速度大小之比为1∶8 17. 2020年4月24日，中国行星探测任务被命名为“天问系列”，该名称源于屈原长诗《天问》，表达了中华民族对真理追求的坚韧与执着，体现了对自然和宇宙空间探索的文化传承，寓意探求科学真理征途漫漫，追求科技创新永无止境。假设“天问一号”探测器在距火星表面h的轨道上做周期为T的匀速圆周运动，火星的半径为R，万有引力常量为G。将火星视为均匀球体，则下列说法正确的是（　　） A. 火星的密度ρ= B. 火星的第一宇宙速度v= C. 火星的质量M= D. 火星表面的重力加速度g= 18. 如图所示，2022年北京冬奥会某次冰壶比赛中，甲冰壶以速度与静止的乙冰壶发生正碰，碰撞后瞬间乙冰壶的速度变为，已知两冰壶完全相同，质量均为，则下列说法正确的是（　　） A. 碰撞后瞬间，甲冰壶的速度大小为 B. 碰撞后瞬间，甲冰壶的速度为零 C. 碰撞后瞬间，甲冰壶的速度方向与方向相反 D. 碰撞过程中两冰壶的动量变化相同 19. 乌贼被称为“水中火箭”。一只水平悬浮在水中的乌贼，遇到危险时，乌贼通过体管在0.1s内将0.5kg的水水平向后以160m/s的速度喷出，从而获得了较大的逃窜速度。忽略水的阻力，则乌贼在向后喷水的过程，获得向前的平均推力为（　　） A. 800N B. 640N C. 560N D. 80N 20. 中国空军飞行员在海上进行跳伞训练。一飞行员下降到安全极限高度时打开降落伞，而后做竖直向下的匀减速运动。已知飞行员和降落伞的总质量为，匀减速下降高度的过程，飞行员和降落伞的总动能变化量为，所受空气阻力大小恒为，为当地的重力加速度。则匀减速下降的过程，下列说法正确的是（　　） A. 飞行员和降落伞所受合力做功为 B. 飞行员和降落伞所受阻力做功为 C. 飞行员和降落伞动能变化量为 D. 飞行员和降落伞的机械能减少了 二、实验题（共16分） 21. 某同学用如图所示的装置做“验证动量守恒定律”实验。 （1）本实验中，除了天平和刻度尺外，还需要的实验仪器或工具有（　　） A. 秒表 B. 光电门 C. 圆规 （2）本实验应满足的条件或正确的操作是（　　） A. 斜槽轨道末端的切线必须水平 B. 斜槽轨道应尽量光滑 C. 入射球A的半径大于被碰球B的半径 D. 入射球A每次从轨道的不同位置静止滚下 （3）在实验中，要求入射球A的质量要________被碰球B的质量。（选填“大于”、“小于”或“等于”） （4）实验得出的落点情况如图所示，分别测出入射球A的质量为m1、被碰球B的质量为m2、小球落点M、P、N距O点的距离分别为x1、x2、x3，只要等式________（用m1、m2、x1、x2、x3表示）成立，就验证了碰撞过程动量守恒。 22. 物理实验小组利用自由落体运动“验证机械能守恒定律”。 （1）将打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落。同学们在实验操作过程中出现如图所示四种情况，其中操作正确的是______。 A. B. C. D. （2）下列实验操作和数据处理正确的是______。 A. 先释放纸带，后接通电源 B. 需要精确测量出重物的质量 C. 根据测量的结果计算重物下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能 D. 可测量重物下落的高度，再根据公式计算出打该点时重物速度 （3）甲同学进行正确操作后，打出的纸带如图1所示，在选定的纸带上依次取计数点A、B、C、D、E，相邻计数点间的时间间隔为T。设重物质量为m，根据测得的、、、，可得B点到D点重物动能增加量的表达式__________。 （4）乙同学在纸带上选取多个计数点，分别测量它们到起始点O的距离h，计算对应计数点的重物速度v，得到如图2所示的图像，由图像可求得当地的重力加速度__________m/s²。（结果保留三位有效数字） 三、计算题（本题共2小题，共24分。解答应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。只写出最后答案不能得分。有数值计算的题，答案中必须写出数值和单位。） 23. 如图所示，质量长木板B静止放置在光滑水平面上。质量的物块A（可视为质点），从左端以的初速度水平向右滑上长木板B，经过，A恰好到达B的右端且未掉落，重力加速度，求： （1）物块A与长木板B最终的速度v的大小； （2）物块A与长木板B间的动摩擦因数； （3）长木板B的长度L。 24. 一物体（可视为质点）在离地面高m的点沿曲面轨道由静止开始下滑，并以的速度从点进入水平轨道，而后再从点进入竖直放置、内侧光滑的半圆形轨道并沿其内侧运动，且物体恰好能经过圆轨道的最高点。已知物体的质量kg，圆轨道的直径与垂直，轨道半径m，物体经过、两处时无机械能损失，重力加速度m/s²。求： （1）从到的过程，阻力对物体所做的功； （2）物体经过半圆形轨道的最低点时，对轨道压力的大小和方向。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2023~2024学年度第二学期阶段性质量监测 高一年级物理学科 本试卷分为第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷两部分，共100分，考试用时60分钟。考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。答卷时，考生务必将答案涂写在答题卡上，答在试卷上的无效。考试结束后，将答题卡交回。 一、选择题（共20小题，每题3分，共60分。在每题列出的四个选项中，只有一项是最符合题目要求的） 1. 关于物理学家和他们的发现，下列说法正确的是（　　） A. 开普勒发现行星在椭圆轨道上绕太阳运动，其速度随行星与太阳之间距离的变化而变化，距离近时速度大，距离远时速度小 B. 开普勒第三定律中的k与恒星质量和行星质量均有关 C. 卡文迪什发现了万有引力定律 D. 万有引力常量是由牛顿利用扭秤实验测定的 【答案】A 【解析】 【详解】A．开普勒第二定律指出，行星在椭圆轨道上运行时，在相等时间内扫过的面积相等，因此离太阳近时速度大，远时速度小，故A正确； B．开普勒第三定律 其中k由中心天体（如太阳）的质量决定，与行星质量无关，故B错误； C．牛顿发现万有引力定律，故C错误； D．万有引力常量由卡文迪什通过扭秤实验测定，故D错误。 故选A。 2. 下列关于物体做匀速圆周运动的说法正确的是（　　） A. 物体所受合力恒定不变 B. 物体的线速度恒定不变 C. 物体的角速度恒定不变 D. 物体的向心加速度恒定不变 【答案】C 【解析】 【详解】A．匀速圆周运动的物体所受合力为向心力，方向始终指向圆心，方向不断变化，故合力是变化的，故A错误； B．线速度方向沿切线方向，时刻改变，因此线速度不恒定，故B错误； C．匀速圆周运动中角速度恒定不变，故C正确； D．向心加速度方向始终指向圆心，方向不断变化，因此加速度不恒定，故D错误。 故选C 3. 下列关于能量和冲量的说法正确的是（　　） A. 一定质量的物体，速度变化时，动能一定变化 B. 重力势能的大小与零势能面的选取有关 C. 重力势能有正负，所以重力势能是矢量 D. 一个力所做功为零，其冲量必为零 【答案】B 【解析】 【详解】A．当速度的方向变化，但速度的大小不变时动能不变。例如匀速圆周运动中速度变化但动能不变，故A错误； B．重力势能Ep = mgh 其中h是相对于零势能面的高度，因此其大小与零势能面选取有关，故B正确； C．重力势能的正负仅表示相对大小，标量的正负不使其成为矢量，故C错误； D．功为零，可能因力与位移垂直；但冲量I = FΔt 只要力作用时间不为零，冲量就不为零，例如匀速圆周运动中向心力做功为零，但冲量不为零，故D错误。 故选B。 4. 下列说法中正确的是（　　） A. 蹦床运动员从高处落下到最后静止在蹦床上的整个过程，运动员的机械能守恒 B. 跳伞运动员张开伞后，在空中匀速下降的过程机械能守恒 C. 水平板车停在光滑水平面上，人在车上走动时，人与车组成的系统动量不守恒 D. 子弹水平射入放在光滑水平面上的木块中，子弹与木块组成的系统动量守恒 【答案】CD 【解析】 【详解】A．蹦床运动员下落接触蹦床后，蹦床弹力做功，故运动员的机械能不守恒，故A错误； B．跳伞运动员匀速下降时，动能不变，重力势能减少，机械能总量减少，所以机械能不守恒，故B错误； C．人与车组成的系统在光滑水平面上，水平方向合外力为零，系统水平方向动量守恒；人在车上运动时，人竖直方向存在加速度，系统竖直方向合力不为零，故系统动量不守恒，故C正确； D．子弹与木块在光滑水平面上相互作用时，系统合外力为零，系统动量守恒，故D正确。 故选CD。 5. 关于如图所示生活中的圆周运动实例，下列说法错误的是（　　） A. 图甲中，火车转弯超过规定速度行驶时，轮缘对外轨会有挤压作用 B. 图乙中，汽车通过拱桥最高点时的车速越小，汽车对桥面的压力越大 C. 图丙中，洗衣机脱水时衣物附着在桶内壁上，桶转速越大，衣物所受桶壁的静摩擦力越大 D. 图丁中，杂技演员表演“水流星”时，只要水桶通过最高点时的速度足够大，水就不会流出来 【答案】C 【解析】 【详解】A．当火车转弯超过规定速度行驶时，所需的向心力大于自身重力与支持力的合力，此时轮缘将挤压外轨，所以轮缘对外轨会有挤压作用，故A正确，不符合题意； B．汽车通过拱桥最高点时，受力分析可知 解得 由牛顿第三定律可知汽车对桥面的压力与桥面对汽车的支持力大小相等，所以汽车通过拱桥最高点时的车速越小，汽车对桥面的压力越大，故B正确，不符合题意； C．图丙中，洗衣机脱水时衣物附着在桶内壁上，衣物所受桶壁的静摩擦力与重力是一对平衡力，大小相等；桶转速增大，衣物所受桶壁的静摩擦力不变，故C错误，符合题意； D．杂技演员表演“水流星”，根据牛顿第二定律，可得最高点处有 当F=0时 只要水桶通过最高点时的速度不小于，水就不会流出来，故D正确，不符合题意。 故选C。 6. 华为Mate60Pro成为全球首款支持卫星通话的大众智能手机，该手机的卫星通信功能可以让我们在无信号环境下，通过“天通一号”系列卫星与外界进行联系。“天通一号”系列卫星为地球同步静止卫星，则下列说法正确的是（　　） A. 地球同步静止卫星的轨道半径一定都相等 B. 地球同步静止卫星可以在天津上空相对地面静止 C. 地球同步静止卫星的质量不同，线速度大小也不同 D. 地球同步静止卫星的运动周期大于地球自转周期 【答案】A 【解析】 【详解】AD．因为地球同步静止卫星的运行周期等于地球自转周期，即T=24h，根据万有引力提供向心力有 解得 可知地球同步静止卫星的轨道半径一定都相等，故A正确，D错误； B．地球同步静止卫星只能在赤道上空相对地面静止，天津不在赤道上，所以地球同步静止卫星不可以在天津上空相对地面静止，故B错误； C．根据万有引力提供向心力有 解得 可知同步卫星的线速度大小都相等，与卫星质量无关，故C错误。 故选A。 7. 如图所示，一两侧光滑的平台固定在水平面上。质量相同的甲、乙两名同学，分别从平台两侧顶端由静止滑下至斜面底端，则该过程（　　） A. 重力做功 B. 到达斜面底端时的速度 C. 重力做功的平均功率 D. 重力的冲量 【答案】C 【解析】 【详解】A．由重力做功，可知，故A正确； B．由动能定理得，解得 所以到达斜面底端时的速度大小相等，故B错误； C．设斜面倾角为，斜面高度为h，则 解得 可知越小，到达斜面底端的时间越长，则乙的时间长；由重力做功的平均功率，可知，故C正确； D．重力的冲量，则乙的冲量大，故D错误。 故选C。 8. 两个可视为质点的物体之间的万有引力为，当它们之间的距离变为原来的3倍，它们的质量均变为原来的6倍时，两个物体间的万有引力变为（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】根据万有引力公式有 当质量均变为原来的6倍，距离变为原来的3倍时，则引力为 故选B。 9. 如图所示，小朋友在荡秋千，则他从P点由静止开始向右运动到最高点Q的过程（忽略空气阻力），下列说法正确的是（　　） A. 重力一直做正功 B. 重力的瞬时功率先增大后减小 C. 机械能先增大后减小 D. P、Q两点的高度相同 【答案】D 【解析】 【详解】A．重力先做正功后做负功，选项A错误； B．根据PG=mgvy，在P点时速度为零，重力的瞬时功率为零；在最低点时，速度水平，则重力的瞬时功率也为零；在Q点时重力的瞬时功率也为零，则重力的瞬时功率先增大后减小，再增加再减小，选项B错误； CD．整个过程中只有重力做功，机械能守恒，则P、Q两点的高度相同，选项C错误，D正确。 故选D。 10. 如图所示，长为L的轻杆连着质量为m的小球绕O点在竖直平面内做圆周运动，当地的重力加速度为g，下列说法正确的是（　　） A. 小球在最高点时所受的向心力一定为重力 B. 小球在最高点时受到轻杆的作用力可能为零 C. 小球在最低点时受到轻杆的作用力可能小于小球的重力 D. 若小球刚好能在竖直平面内做圆周运动，则其在最高点的速率为 【答案】B 【解析】 【详解】A．小球在最高点时只有当杆的弹力为零时所受的向心力才等于重力，选项A错误； B．小球在最高点时若速度为，此时球受到轻杆的作用力为零，选项B正确； C．小球在最低点时 可知，受到轻杆的作用力一定大于小球的重力，选项C错误； D．小球在最高点时受支撑力，则若小球刚好能在竖直平面内做圆周运动，则其在最高点的速率为零，选项D错误。 故选B。 11. 质量为M、长度为L的平板车静止在光滑水平面上。一质量为m的人（m＜M）站在车的左端，如图所示。当人向车右端运动的过程中，下列说法正确的是（　　） A. 若人相对车突然停止，则车由于惯性不会立刻停止 B. 人与车速度总是大小相等，方向相反 C. 人走到车的最右端时，以地面为参考系，人的位移向左 D. 人走到车的最右端时，以地面为参考系，车的位移大小为 【答案】D 【解析】 【详解】A．平板车静止在光滑水平面上，水平方向不受外力。因此，人与车组成的系统在水平方向动量守恒，且系统初始总动量为0。若人相对车突然停止，说明此时人与车速度相同。设，根据动量守恒定律有 解得 即人与车会同时停止，并非“车由于惯性不会立刻停止”，故A错误。 ； B．根据动量守恒定律 可得速度关系有 其中负号表示方向相反，但由于m＜M，所以人与车的速度大小不相等，故B错误； C．人从车左端走到右端过程中，人相对于地面向右运动，以地面为参考系，人的位移应向右，故C错误； D．人从车左端走到右端过程中，设车的位移大小为，则人相对地面的位移大小为，根据 “人船模型”关系有 解得，故D正确。 故选D。 12. 2023年4月1日，天津西站到香港西九龙站的G305次高速动车恢复运行。假设某动车总质量为m，牵引电机的输出功率恒为P，动车在水平直轨道上由静止加速到最大速度所用时间为t，动车运行所受阻力恒为f，则在时间t内该动车（　　） A. 做匀加速运动 B. 受到的牵引力一直增大 C. 最大速率为 D. 受到合力所做的功为Pt 【答案】C 【解析】 【详解】A．动车功率恒定，牵引力 可知随着速度增大，减小，根据牛顿第二定律有 可知加速度逐渐减小，故做变加速运动，故A错误； B．牵引力 可知当速度逐渐增大时逐渐减小，当速度达最大时牵引力减小到最小，等于阻力，并保持不变，故B错误； C．当牵引力等于阻力时，即时速度最大，则最大速度为，故C正确； D．牵引力做功，阻力做功为，合力做功为，故D错误。 故选C。 13. 2020年12月1日嫦娥五号探测器在月球正面预选着陆区着陆，12月2日嫦娥五号完成对月球土壤的自动采样封装，12月17日嫦娥五号返回器携带月球样品返回地球，并在内蒙古四子王旗预定区域安全着陆。假设嫦娥五号返回器返回地球的某个阶段，在轨道半径为的圆形轨道I上绕地球运行的周期为T，某时刻在A点变轨进入椭圆轨道II，椭圆轨道II近地点B到地心的距离为，如图所示。则下列说法正确的是（　　） A. 返回器在A点从轨道I向轨道II变轨需要加速 B. 返回器在轨道II上A点的机械能比B点的机械能小 C. 返回器在轨道I上A点的加速度比轨道II上A点的加速度大 D. 返回器在轨道II上B点的速率大于在轨道I上运行的速率 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据卫星变轨原理可知，返回器在A点从轨道I向轨道II变轨需要减速，故A错误； B．返回器在轨道II上运动只有引力做功，故返回器在轨道II上A点的机械能等于B点的机械能，故B错误； C．探测器在同一点万有引力相同，产生的加速度相同，故C错误； D．根据 解得探测器在圆周轨道速度 可知探测器在的轨道的速度大于在探测器在轨道I的速度，因为轨道到II规定需要加速，故返回器在轨道II上B点的速率，综合可知，即返回器在轨道II上B点的速率大于在轨道I上运行的速率，故D正确。 故选D。 14. 如图所示，质量为m的小球用长为L的轻绳悬于天花板的A点，现使小球在水平面内绕O点做匀速圆周运动，细线与竖直方向的夹角为θ，当地的重力加速度为g。下列说法正确的是（　　） A. 小球受重力、拉力和向心力的作用 B. 小球所受向心力的方向沿细绳指向A点 C. 小球做匀速圆周运动的向心力大小为mgtanθ D. 小球做匀速圆周运动的周期为2π 【答案】C 【解析】 【详解】A．小球受重力、拉力的作用，故A错误； B．小球所受向心力的方向沿细绳指向O点，故B错误； C．重力和拉力的合力提供向心力，小球做匀速圆周运动的向心力大小为，故C正确； D．由，解得小球做匀速圆周运动的周期为，故D错误。 故选C。 15. 在如图所示的传动装置中，B、C两轮固定在一起绕同一转轴转动，A、B两轮用皮带传动，三个轮的半径关系是rA=rC=2rB。a、b、c分别为A、B、C三轮边缘上的三点，若皮带不打滑，则下列说法正确的是（　　） A. b、c两点线速度大小之比为1∶2 B. a、b两点角速度之比为1∶1 C. a、b两点周期之比为1∶2 D. b、c两点向心加速度之比为2∶1 【答案】A 【解析】 【详解】AD．b、c两点同轴转动，角速度相等，根据v=ωr 可知，线速度大小之比为1∶2； 根据a=ω2r 可知，b、c两点向心加速度之比为1∶2，选项A正确，D错误； BC．a、b两点同缘转动，根据v=ωr 可知，角速度之比为1∶2； 根据 可知，a、b两点周期之比为2∶1，选项BC错误； 故选A。 16. 木星有4颗卫星是伽利略发现的，称为伽利略卫星，其中有A、B两颗卫星的轨道半径之比为1∶4。则A、B两颗卫星的（　　） A. 线速度大小之比为1∶2 B. 周期之比为1∶8 C. 向心加速度大小之比为4∶1 D. 角速度大小之比为1∶8 【答案】B 【解析】 【详解】根据 可得，，， 因，可得AB的线速度大小之比为2∶1；周期之比为1∶8；向心加速度大小之比为16∶1；角速度大小之比为8∶1。 故选B。 17. 2020年4月24日，中国行星探测任务被命名为“天问系列”，该名称源于屈原长诗《天问》，表达了中华民族对真理追求的坚韧与执着，体现了对自然和宇宙空间探索的文化传承，寓意探求科学真理征途漫漫，追求科技创新永无止境。假设“天问一号”探测器在距火星表面h的轨道上做周期为T的匀速圆周运动，火星的半径为R，万有引力常量为G。将火星视为均匀球体，则下列说法正确的是（　　） A. 火星的密度ρ= B. 火星的第一宇宙速度v= C. 火星的质量M= D. 火星表面的重力加速度g= 【答案】C 【解析】 【详解】AC．根据万有引力提供向心力有 解得 火星密度公式为 解得，故A错误，C正确； B．设某卫星围绕火星表面做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力有 又 联立解得第一宇宙速度，故B错误。 D．在火星表面上有 又 联立解得，故D错误。 故选C。 18. 如图所示，2022年北京冬奥会某次冰壶比赛中，甲冰壶以速度与静止的乙冰壶发生正碰，碰撞后瞬间乙冰壶的速度变为，已知两冰壶完全相同，质量均为，则下列说法正确的是（　　） A. 碰撞后瞬间，甲冰壶的速度大小为 B. 碰撞后瞬间，甲冰壶的速度为零 C. 碰撞后瞬间，甲冰壶的速度方向与方向相反 D. 碰撞过程中两冰壶的动量变化相同 【答案】A 【解析】 【详解】ABC．向右为正，由动量守恒定律可知 解得碰撞后瞬间，甲冰壶的速度大小为 速度方向与方向相同，选项A正确，BC错误； D．碰撞过程中两冰壶的动量变化等大反向，选项D错误。 故选A。 19. 乌贼被称为“水中火箭”。一只水平悬浮在水中的乌贼，遇到危险时，乌贼通过体管在0.1s内将0.5kg的水水平向后以160m/s的速度喷出，从而获得了较大的逃窜速度。忽略水的阻力，则乌贼在向后喷水的过程，获得向前的平均推力为（　　） A 800N B. 640N C. 560N D. 80N 【答案】A 【解析】 【详解】乌贼在向后喷水的过程，对喷出的水由动量定理得 解得 由牛顿第三定律可知乌贼在向后喷水的过程，获得向前的平均推力为800N。 故选A。 20. 中国空军飞行员在海上进行跳伞训练。一飞行员下降到安全极限高度时打开降落伞，而后做竖直向下的匀减速运动。已知飞行员和降落伞的总质量为，匀减速下降高度的过程，飞行员和降落伞的总动能变化量为，所受空气阻力大小恒为，为当地的重力加速度。则匀减速下降的过程，下列说法正确的是（　　） A. 飞行员和降落伞所受合力做功为 B. 飞行员和降落伞所受阻力做功为 C. 飞行员和降落伞的动能变化量为 D. 飞行员和降落伞的机械能减少了 【答案】D 【解析】 【详解】A．下降高度的过程，飞行员和降落伞所受合力做功为，故A错误； B．飞行员和降落伞所受阻力做功为，故B错误； C．根据动能定理可知，合力做的功等于动能变的变化量，即，故C错误； D．根据除重力或弹簧弹力之外的力做功改变机械能，飞行员和降落伞除了重力做功外还有阻力做功，所以 所以飞行员和降落伞的机械能减少了，故D正确。 故选D。 二、实验题（共16分） 21. 某同学用如图所示的装置做“验证动量守恒定律”实验。 （1）本实验中，除了天平和刻度尺外，还需要的实验仪器或工具有（　　） A. 秒表 B. 光电门 C. 圆规 （2）本实验应满足的条件或正确的操作是（　　） A. 斜槽轨道末端的切线必须水平 B. 斜槽轨道应尽量光滑 C. 入射球A的半径大于被碰球B的半径 D. 入射球A每次从轨道的不同位置静止滚下 （3）在实验中，要求入射球A的质量要________被碰球B的质量。（选填“大于”、“小于”或“等于”） （4）实验得出的落点情况如图所示，分别测出入射球A的质量为m1、被碰球B的质量为m2、小球落点M、P、N距O点的距离分别为x1、x2、x3，只要等式________（用m1、m2、x1、x2、x3表示）成立，就验证了碰撞过程动量守恒。 【答案】（1）C （2）A （3）大于 （4） 【解析】 【小问1详解】 本实验是利用平抛运动验证动量守恒定律，由于小球做平抛运动的竖直位移相同，则小球做平抛运动的时间相同，所以小球平抛的初速度之比等于水平位移之比，所以需要用刻度尺测量小球的水平位移，不需要秒表测量时间，也不需要光电门测量速度，而需要用圆规将小球的落点画在一个半径尽量小的圆内，该圆的圆心为小球的平均落点。 故选C。 【小问2详解】 A．斜槽轨道末端的切线是水平的，以保证小球能做平抛运动，故A正确； B．斜槽轨道不一定必须是光滑的，故B错误； C．入射球与被碰球的半径相同，以保证两球能发生正碰，故C错误； D．入射球每次都要从同一高度由静止滚下，以保证到达底端时速度相同，故D错误。 故选A。 【小问3详解】 入射小球的质量应大于被碰小球的质量，以防止入射球碰后反弹。 【小问4详解】 两小球碰撞中动量守恒，根据动量守恒定律可知，需要验证的表达式为 因两球在空中做平抛运动，竖直高度相等，故运动时间相等，则有，， 所以 22. 物理实验小组利用自由落体运动“验证机械能守恒定律”。 （1）将打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落。同学们在实验操作过程中出现如图所示的四种情况，其中操作正确的是______。 A. B. C. D. （2）下列实验操作和数据处理正确的是______。 A. 先释放纸带，后接通电源 B. 需要精确测量出重物的质量 C. 根据测量的结果计算重物下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能 D. 可测量重物下落的高度，再根据公式计算出打该点时重物速度 （3）甲同学进行正确操作后，打出的纸带如图1所示，在选定的纸带上依次取计数点A、B、C、D、E，相邻计数点间的时间间隔为T。设重物质量为m，根据测得的、、、，可得B点到D点重物动能增加量的表达式__________。 （4）乙同学在纸带上选取多个计数点，分别测量它们到起始点O的距离h，计算对应计数点的重物速度v，得到如图2所示的图像，由图像可求得当地的重力加速度__________m/s²。（结果保留三位有效数字） 【答案】（1）B （2）C （3） （4）9.70 【解析】 【小问1详解】 打点计时器应接交流电源，操作时应用手提住纸带的上端（让纸带绷紧），让重物尽量靠近打点计时器，从而使纸带上能多打点。 故选B。 【小问2详解】 A．为保证重物刚开始下落的速度为0，需先接通电源，后释放纸带，故A错误； B．质量m在运算的过程中等式两边约去了，不需要精确测量出重物的质量，故B错误； C．实验的原理就是根据测量的结果计算重物下落过程中减少的重力势能在误差允许的范围内是否等于增加的动能，从而来验证机械能守恒定律，故C正确； D．不能根据公式计算出打该点时重物速度v，如果这样，就已经认为机械能守恒了，故D错误。 故选C。 【小问3详解】 纸带上的点迹从左向右间距逐渐变大，则纸带的左端与重物相连。打点计时器打B点时的速度为 打点计时器打D点时的速度为 在打B点到D点的过程中，重锤动能增加量的表达式为 【小问4详解】 由实验原理得 图像的斜率为 由图可知k=19.40 所以g=9.70m/s2 三、计算题（本题共2小题，共24分。解答应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。只写出最后答案不能得分。有数值计算的题，答案中必须写出数值和单位。） 23. 如图所示，质量的长木板B静止放置在光滑水平面上。质量的物块A（可视为质点），从左端以的初速度水平向右滑上长木板B，经过，A恰好到达B的右端且未掉落，重力加速度，求： （1）物块A与长木板B最终的速度v的大小； （2）物块A与长木板B间的动摩擦因数； （3）长木板B的长度L。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 由动量守恒得 解得 【小问2详解】 对A由动量定理，有 解得 【小问3详解】 根据能量守恒，物块A与长木板B因摩擦而产生的热量为 且 解得 24. 一物体（可视为质点）在离地面高m的点沿曲面轨道由静止开始下滑，并以的速度从点进入水平轨道，而后再从点进入竖直放置、内侧光滑的半圆形轨道并沿其内侧运动，且物体恰好能经过圆轨道的最高点。已知物体的质量kg，圆轨道的直径与垂直，轨道半径m，物体经过、两处时无机械能损失，重力加速度m/s²。求： （1）从到的过程，阻力对物体所做的功； （2）物体经过半圆形轨道的最低点时，对轨道压力的大小和方向。 【答案】（1） （2），方向竖直向下 【解析】 【小问1详解】 从到的过程，根据动能定理有 解得 【小问2详解】 设物体经过C点时速度大小为，所受轨道支持力的大小为，物体经过E点时的速度大小为 对物体从到的过程根据动能定理有 在点，有 在点，有 解得 根据牛顿第三定律，物体对轨道压力的大小为，方向竖直向下。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$