2023-2024學年浙江省錢塘聯盟高一下學期4月期中聯考物理試題（解析版）

高級中學名校試卷PAGEPAGE22023學年第二學期錢塘聯盟期中聯考高一年級物理學科試題考生須知：1．本卷共8頁滿分100分，考試時間90分鐘。2．答題前，在答題卷指定區(qū)域填寫班級、姓名、考場號、座位號及準考證號并填涂相應數字。3．所有〖答案〗必須寫在答題紙上，寫在試卷上無效。4．考試結束后，只需上交答題紙。選擇題部分一、選擇題（本題共15小題，每小題3分，共45分．每小題列出的四個備選項中只有一個是符合題目要求的，不選、多選、錯選均不得分）1.現代健身人群，?？刂瓶防铮╟al）的攝入來達到健身效果。已知，下列用國際單位制中的基本單位來表示卡路里的單位正確的是（）A. B. C. D.〖答案〗A〖解析〗根據W=Fx以及F=ma可知故選A。2.物體做勻速圓周運動的過程中（）A.速度和加速度都不變 B.速度變化，加速度不變C.速度和加速度都變化 D.速度不變，加速度變化〖答案〗C〖解析〗物體做勻速圓周運動時，速度的大小不變，方向時刻變化，所以速度變化；其加速度的大小不變，方向始終指向圓心，所以加速度變化。故選C。3.下列關系式中正確的是（）A.重力對某物體做功： B.物體的重力勢能：C.物體動能的變化量： D.物體的加速度：〖答案〗B〖解析〗A．功是標量，負號表示克服力做功，不是表示大小，故A錯誤；B．重力勢能是標量，負號表示重力勢能的大小，則，故B正確；C．動能是標量，物體動能的變化量也是標量，負號表示動能減小了，不是表示大小，故C錯誤；D．加速度是矢量，負號表示方向，不是表示大小，故D錯誤。故選B。4.關于萬有引力的下列說法，正確的是（）A.牛頓發(fā)現了萬有引力定律并測定了引力常量B.卡文迪許發(fā)現了萬有引力定律并測定了引力常量C.開普勒行星運動定律是發(fā)現萬有引力定律的基礎之一D.開普勒定律只適用于行星的運動，不適用于衛(wèi)星繞行星的運動〖答案〗C〖解析〗AB．牛頓發(fā)現了萬有引力定律，卡文迪許測定了引力常量，選項AB錯誤；C．開普勒行星運動定律是發(fā)現萬有引力定律的基礎之一，選項C正確；D．開普勒定律既適用于行星的運動，也適用于衛(wèi)星繞行星的運動，選項D錯誤。故選C5.株洲市時代新材風電項目部可以生產風力發(fā)電設備，如圖所示的風力發(fā)電葉片上有M、N兩點，在葉片轉動過程中（）A. B. C. D.〖答案〗D〖解析〗CD．由于M、N屬于同軸轉動，故角速度相等故C錯誤，D正確；AB．由，知故AB錯誤。故選D。6.在一個高速旋轉的巨大轉盤上放置三個完全相同的時鐘，a放在轉軸處，b放在中間，c放在邊緣處，如圖所示。對于地面上的觀察者，根據相對論認為三個時鐘的快慢情況，下列說法正確的是（）A.a鐘最快，b、c鐘一樣慢B.a鐘最慢，b、c鐘一樣快C.a鐘最快，c鐘最慢D.a鐘最慢，c鐘最快〖答案〗C〖解析〗由狹義相對論可知，其時間間隔為由上述公式可知其物體運動的速度越快，時間間隔越慢，而a、b、c三者做圓周運動，屬于同軸傳動，其角速度相同，而其速度根據公式可知c的半徑最大，其速度最大，時間最慢，a的半徑最小，速度最慢，時間最快。故選C。7.光滑水平面上，一小物塊在水平拉力作用下做直線運動，物塊運動的速度—時間圖像如圖所示，圖線按正弦規(guī)律變化。下列說法正確的是（）A.在的時間內，外力做負功B.在的時間內，外力的功率先增大后減小C.在的時間內，外力的功率一直增大D.在時刻，外力的功率最大〖答案〗B〖解析〗A．在的時間內，物塊速度增大，物塊動能增大，根據題意可知，水平拉力等于物塊所受外力的合力，根據動能定理可知，外力做正功，故A錯誤；B．水平拉力等于物塊所受外力的合力，根據功率的表達式有在的時間內，速度由0逐漸增大，圖像中，圖像某點切線的斜率的絕對值表示加速度大小，根據圖像可知，在的時間內，加速度逐漸減小為0，可知，0時刻外力的功率為0，時刻，外力的功率也為0，可知，在的時間內，外力的功率先增大后減小，故B正確；C．在的時間內，速度由0逐漸增大，圖像中，圖像某點切線的斜率的絕對值表示加速度大小，根據圖像可知，在的時間內，加速度逐漸減小為0，可知，時刻外力的功率為0，時刻，外力的功率也為0，可知，在的時間內，外力的功率先增大后減小，故C錯誤；D．根據上述可知，在時刻，外力的功率為0，故D錯誤。故選B。8.火星的公轉軌道是半徑1.5個AU的圓（）。中國發(fā)射的天問一號成功著陸火星，它在地火轉移軌道上的運動符合開普勒三定律，天問一號在轉移軌道上時，它與太陽連線在單位時間內掃過的面積為S，地球與太陽連線在單位時間內掃過的面積為，火星與太陽連線在單位時間內掃過的面積為。則（）A. B. C. D.〖答案〗A〖解析〗衛(wèi)星從低軌道變軌到高軌道需要在變軌處點火加速；對于地球軌道與轉移軌道相切處，由于轉移軌道相切處的速度較大，則在相同的很短的時間內，在轉移軌道掃過的面積大于在地球軌道掃過的面積，根據開普勒第二定律可知，在單位時間內有對于火星軌道與轉移軌道相切處，由于火星軌道相切處的速度較大，則在相同的很短的時間內，在火星軌道掃過的面積大于在轉移軌道掃過的面積，根據開普勒第二定律可知，在單位時間內有則有故選A。9.如圖，兩光滑直桿OA、OB成60°夾角固定在豎直平面內，其角平分線OC豎直。質量均為m的甲、乙兩小環(huán)套在桿上，用輕質彈簧相連，開始時兩環(huán)在同一高度且彈簧處于原長狀態(tài)。將兩環(huán)同時由靜止釋放，彈簧始終在彈性限度內，不計空氣阻力。在兩環(huán)沿直桿下滑的過程中，下列說法正確的是（）A.兩環(huán)的加速度一直減小B.兩環(huán)速度先增大后減小C.兩環(huán)與桿間的彈力先增大后減小D.兩環(huán)的加速度為零時，彈簧的彈性勢能最大〖答案〗B〖解析〗AB．根據對稱性可知，兩環(huán)在沿直桿下滑的過程中運動情況相同。以甲環(huán)為研究對象，在下滑的過程中受到重力、垂直桿向左上的彈力以及彈簧伸長產生的水平向右的彈力。沿桿和垂直與桿建立坐標系：沿桿方向，隨著甲環(huán)的下滑，重力沿桿的分力不變，彈簧彈力沿桿方向的分力不斷增大，甲環(huán)做加速度不斷減小的加速運動；當彈簧彈力沿桿的分力與重力沿桿的分力相等時，甲環(huán)加速度為零，速度達到最大值；之后甲環(huán)的繼續(xù)下滑過程中，彈簧彈力沿桿的分力大于重力沿桿的分力，甲環(huán)做加速度不斷增大的減速運動直到速度減小到零，故A錯誤，B正確；CD．垂直桿方向，重力垂直桿的分力和彈簧彈力垂直桿的分力的矢量合平衡桿對環(huán)的彈力，隨著環(huán)沿桿的下滑，彈簧形變不斷增大，彈簧彈力不斷增大，彈簧彈力垂直桿的分力不斷增大，桿對環(huán)的彈力不斷增大，當兩環(huán)的速度為零時，彈簧的彈性勢能最大，故C、D錯誤。故選B。10.有關圓周運動的基本模型，下列說法正確的是（g為重力加速度）（）A.如圖甲，汽車通過半徑為R的圓弧形拱橋的最高點時，為保證安全，速度應滿足B.如圖乙所示列車以超出規(guī)定速度行駛時，內軌與輪緣之間有擠壓。C.如圖丙，一小球在繩子牽引下在其水平面上做勻速圓周運動，小球所需的向心力由重力與繩子拉力的合力提供。D.如圖丁，滑塊與粗糙圓盤一同做圓周運動，滑塊的向心力一定為摩擦力與拉力的合力?！即鸢浮紺〖解析〗A．汽車通過半徑為R圓弧形拱橋的最高點時，支持力為0時解得為保證安全，速度應滿足故A錯誤；B．火車轉彎超過規(guī)定速度行駛時，需要較大向心力，則外軌對輪緣有擠壓，故B錯誤；C．如圖丙，一小球在繩子牽引下在其水平面上做勻速圓周運動，小球所需的向心力由重力與繩子拉力的合力提供。故C正確；D．滑塊與粗糙圓盤一同做圓周運動，向心力小于最大靜摩擦力時，滑塊的向心力由摩擦力提供；向心力大于最大靜摩擦力時，滑塊的向心力由摩擦力與拉力的合力提供。故D錯誤。故選C。11.如圖甲所示為游樂場中一種叫“魔盤”的娛樂設施，簡化模型如圖乙，魔盤側面與水平面的夾角為。質量為m的游客隨魔盤以角速度一起轉動，半徑為r，已知重力加速度大小為g，則游客（）A.受到重力、支持力、摩擦力、向心力四個力的作用B.受到的支持力一定小于C.受到的摩擦力可能小于D.受到魔盤作用力的大小為〖答案〗B〖解析〗A．游客受到重力、支持力、摩擦力三個力的作用，向心力是效果力，不是游客受到的力，故A錯誤；BC．對游客受力分析，如圖所示根據牛頓第二定律可得所以即受到的支持力一定小于，受到的摩擦力大于，故B正確，C錯誤；D．重力和魔盤作用力的合力提供向心力，受到魔盤作用力的大小為故D錯誤。12.“嫦娥奔月”非神話，“破壁飛天”化玉娥。“萬戶”精魂付火箭，屈原“天問”下長河。2020年7月23日12時41分，文昌航天發(fā)射場上，長征五號遙四運載火箭成功將“天問一號”火星探測器順利送入預定軌道。2020年10月中旬，“天問一號”在距離地球約2940萬公里處進行一次深空機動，4個月后探測器將與火星交會。然后通過“剎車”完成火星捕獲，完成多次變軌后，擇機開展著陸、巡視等任務。已知火星和地球繞太陽公轉半徑之比為3：2，火星與地球質量之比1：10，半徑之比為1：2，自轉周期之比近似1：1，則（）A.火星與地球繞太陽運動的向心加速度大小之比為9：4B.火星與地球表面重力加速度之比2：1C.火星與地球第一宇宙速度之比2：1D.火星與地球平均密度之比4：5〖答案〗D〖解析〗A．由牛頓第二定律，可得得則A錯誤；B．火星與地球表面重力等于萬有引力，可得得則B錯誤；C．由萬有引力提供向心力，可得得則C錯誤；D．由聯立解得可得D正確。故選D。13.如圖所示是高山纜車的簡化示意圖．傳送軌道由傾斜直軌道AC與部分圓弧形軌道CD組成，B為AC間一點，D為圓弧最高點，整個裝置在同一豎直平面內。現利用該纜車運送貨物上山，先加速從A點運動到C點，再勻速率通過CD。貨物M與纜車底板接觸面始終水平，則關于貨物M的描述正確的是（）A.過B點時，處于超重狀態(tài)，摩擦力水平向左B.過B點時，處于超重狀態(tài)，摩擦力沿AC向上C.過D點時，處于平衡狀態(tài)，摩擦力為零D.過D點時，處于失重狀態(tài)，底板支持力可能為零〖答案〗D〖解析〗AB．纜車先從A點運動到C點，物體具有斜向上的加速度，即加速度具有豎直向上的分量，故物體在過B點時處于超重狀態(tài)，同時加速度具有水平向右的分量，故貨物所受摩擦力方向向右，AB錯誤；CD．纜車勻速率通過過CD，D為圓弧最高點，故在過D點時貨物具有豎直向下的向心加速度，水平方向不受外力，即不受摩擦力的作用，處于失重狀態(tài)，根據牛頓第二定律有可知，當纜車速度合適時底板對貨物的支持力可以為零，C錯誤，D正確。故選D。14.我國北斗衛(wèi)星導航系統定位精度可達米級。如圖所示，P是北緯（即）地球表面附近的近地衛(wèi)星，質量相同的北斗導航衛(wèi)星A、B均繞地心O做勻速圓周運動，衛(wèi)星B是同步地球衛(wèi)星。某時刻P、A、B、O在同一平面內，其中O、P、A在一條直線上，且OA垂直AB，則（）A.三顆衛(wèi)星中角速度最小的是A衛(wèi)星 B.三顆衛(wèi)星中線速度最小的是P衛(wèi)星C.衛(wèi)星A、B的加速度之比為4∶3 D.衛(wèi)星A、B的動能之比為3∶4〖答案〗C〖解析〗A．由，解得P、A、B三個衛(wèi)星中半徑最大的是B，三顆衛(wèi)星中角速度最小的是B衛(wèi)星，故A錯誤；B．由，解得P、A、B三個衛(wèi)星中半徑最大的是B，三顆衛(wèi)星中線速度最小的是B衛(wèi)星，故B錯誤；C．由圖可知由，解得所以衛(wèi)星A、B的加速度之比為故C正確；D．由可得則衛(wèi)星A、B的動能之比故D錯誤。故選C。15.力F對物體所做功可由公式求得。但用這個公式求功是有條件的，即力F必須是恒力。而實際問題中，有很多情況是變力在對物體做功。那么，用這個公式不能直接求變力的功，我們就需要通過其他的一些方法來求解力F所做的功。如圖，對于甲、乙、丙、丁四種情況下求解某個力所做的功，下列說法正確的是（）A.甲圖中若F大小不變，物塊從A到C過程中力F做的為B.乙圖中，全過程中F做的總功為108JC.丙圖中，繩長為R，若空氣阻力f大小不變，小球從A運動到B過程中空氣阻力做的功D.圖丁中，F始終保持水平，無論是F緩慢將小球從P拉到Q，還是F為恒力將小球從P拉到Q，F做的功都是〖答案〗A〖解析〗A．F大小不變，根據功的定義可得物塊從A到C過程中，力F做的功為故A正確；B．乙圖的面積代表功，則全過程中F做的總功為故B錯誤；C．丙圖中，繩長為R，若空氣阻力f大小不變，可用微元法得小球從A運動到B過程中空氣阻力做的功為故C錯誤；D．圖丁中，F始終保持水平，當F為恒力時將小球從P拉到Q，F做的功是而F緩慢將小球從P拉到Q，F為水平方向的變力，F做的功不能用力乘以位移計算，故D錯誤；故選A。非選擇題部分二、非選擇題（本題共5小題，共55分）16.小明同學利用生活中的儀器，設計了一個有趣的實驗設備來感受向心力。選一根圓珠筆桿，取一根長的尼龍細線，一端系一個小鋼球；另一端穿過圓珠筆桿，吊上若干質量相同的鉤碼，如圖所示。調節(jié)尼龍細線，使小鋼球距圓珠筆桿的頂口（筆尖部）的線長為L。握住圓珠筆桿，并在該同學頭部的上方盡量使小鋼球穩(wěn)定在一個水平面內做勻速圓周運動。已知小球的質量為m，鉤碼的質量為M，重力加速度為g。（1）為了讓小球做勻速圓周運動的向心力大小近似等于懸掛鉤碼的重力，應該保證圓珠筆桿的頂口盡量光滑，且筆尖上方的尼龍線盡可能水平，此時鉤碼的質量應該______小球質量。A.遠小于 B.等于 C.遠大于（2）小球能夠穩(wěn)定在水平面做勻速圓周運動時，小球圓周運動的角速度的表達式為______。（3）在問題（2）的基礎上，小明同學逐漸加快小球轉動的角速度，發(fā)現下方的鉤碼在______（填“逐漸上升”或“逐漸下降”或“靜止”）?！即鸢浮剑?）C（2）（3）逐漸上升〖解析〗【小問1詳析】要使轉動盡可能水平，向心力要夠大，小球重力要夠小，即故選C?！拘?詳析】由牛頓第二定律得解得【小問3詳析】小球轉動得線速度增大，所需要的向心力增大，大于鉤碼的重力，故鉤碼逐漸上升。17.小明同學想“探究向心力大小與角速度的關系”，并設計了如下實驗。裝置如圖中甲所示?；瑝K套在水平桿上，可隨水平桿一起繞豎直桿做勻速圓周運動，力傳感器通過細繩連接滑塊，可測繩上拉力大小。滑塊上固定一遮光片，它們的總質量為m，遮光片寬度為d，光電門可以記錄遮光片通過的時間，測出滑塊中心到豎直桿的距離為l。實驗過程中細繩始終被拉直。（滑塊與桿之間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力）（1）滑塊隨桿轉動做勻速圓周運動時，每經過光電門一次。力傳感器和光電門就同時獲得一組拉力F和遮光時間t，則滑塊的角速度______（用t、l、d表示）。（2）為探究向心力大小與角速度的關系，得到多組實驗數據后，應作出F與______（填“t”、“”“”或“”）的關系圖像。若作出圖像是一條過原點的傾斜直線（如圖中乙），表明此實驗過程中向心力與______成正比（選填“角速度”、“角速度平方”或“角速度二次方根”）。（3）若該物體與水平桿的最大靜摩擦力為，則圖乙中圖像與橫軸的交點的表達式為______。（4）在此實驗設備的基礎上，小明想要繼續(xù)設計實驗，欲探究“向心力大小與質量的關系”。他設計如下方案，控制轉動角速度不變，改變滑塊質量多次進行試驗，記錄數據后繪出的圖像，下列四幅圖像中，你認為最符合實際的是（）A. B. C. D.〖答案〗（1）（2）角速度平方（3）（4）A〖解析〗【小問1詳析】通過光電門的滑塊線速度大小為由得【小問2詳析】由向心力表達式，得故作出F與的關系圖像。向心力F與成正比，表明此實驗過程中向心力與角速度平方成正比。【小問3詳析】向心力由拉力與摩擦力的合力提供，則則當時，有【小問4詳析】向心力表達式為有所以圖像是過原點的傾斜直線。故選A。18.圖一是離心機的工作原理圖，離心機工作時離心管繞轉軸高速轉動，每分鐘所轉圈數稱為rpm值，離心管中的微粒做圓周運動所需向心力與其重力的比值稱為rcf值。圖2是差速離心法分離肝組織勻漿液的流程圖，圖中“1000×g”指的是細胞勻漿液中微粒的向心力需要達到1000倍自身重力。已知實驗室某一型號的離心機在完成此實驗時，假設各部分液體在實驗過程中轉動的半徑可視為不變，第一步沉淀細胞核時設置的rpm為2000時，恰好能實現細胞核的沉淀：（1）在沉淀細胞核的過程中，液體轉動的角速度有多大？（2）在沉淀核糖體時，rpm應該設置多少？〖答案〗（1）；（2）〖解析〗（1）由圓周運動知識，得（2）要是沉淀完全，假設液體做圓周運動的的最大半徑為，對于沉淀細胞核應有對于沉淀核糖體，則有聯立兩式可得故19.改編自劉慈欣科幻小說的電影——《流浪地球2》中，電影中的太空電梯非常吸引人。如圖甲所示。太空電梯的原理并不復雜，與生活中的普通電梯十分相似。只需在地球同步軌道上建造一個空間站，并用某種足夠長也足夠結實的“繩索”將其與地面相連，當空間站圍繞地球運轉時，宇航員、乘客以及貨物可以通過像電梯轎廂一樣的升降艙沿“繩索”直入太空，這樣不需要依靠火箭、飛船這類復雜航天工具?，F假設已經建成了如圖所示的太空電梯，其通過超級纜繩將地球赤道上的固定基地、同步空間站和配重空間站連接在一起，它們隨地球同步旋轉。圖中同步空間站與地球同步衛(wèi)星處在同一個運行軌道，距離地面的高度為。配重空間站比同步空間站更高，P是纜繩上的一個平臺，距離地面高度為。已知地球的半徑大小為R，地球自轉周期為T，引力常量為G。求：（1）求地球質量的表達式。（2）平臺P跟隨地球自轉的向心加速度的大小。（3）若綁定同步空間站與配重空間站的纜繩均斷裂，同步空間站將做______（填圓周運動/離心運動/近心運動），配重空間站將做______（填圓周運動/離心運動/近心運動）。若此后配重空間站開始調整速度，最終以速度v在更高的軌道環(huán)繞地球做圓周運動，求：此時配重空間站距離地面的高度的表達式?！即鸢浮剑?）；（2）；（3）圓周運動，離心運動，〖解析〗（1）地球同步衛(wèi)星得繞行周期為T，由萬有引力提供向心力得故（2）P跟隨地球自轉，其自轉角速度與地球同步衛(wèi)星的繞行角速度相同，即由圓周運動知識可知平臺P跟隨地球自轉的向心加速度的大?。?）綁著繩子時，同步空間站得運動與地球同步衛(wèi)星完全相同，斷開繩子，同步空間站在萬有引力作用下繼續(xù)做圓周運動，配重空間站軌道處繞行的角速度小于配重空間站自轉的角速度，斷開繩子后將做離心運動由萬有引力提供向心力，有得解得20.復興號CR400AF型城際電力動車組由6節(jié)車廂編組而成，每節(jié)車廂的質量均為，其中第1節(jié)和第4節(jié)車廂帶有動力，它們的牽引電機的額定功率分別為和。該動車組以的加速度沿水平直軌道由靜止開始勻加速啟動，當第1節(jié)車廂的牽引電機達到額定功率時，第4節(jié)車廂的牽引電機立即啟動，繼續(xù)使動車組保持的勻加速運動。當第四節(jié)車廂的牽引電機也達到額定功率時，整列動車保持恒定功率進一步加速。動車組行駛過程中受到的阻力為車重的0.1倍，重力加速度。求：（1）從靜止開始到第4節(jié)車廂的牽引電機剛要啟動時所經歷的時間；（2）動車組能達到的最大速度有多大？（3）從動車組剛出發(fā)開始計時，經過30s后動車組的速度為50m/s，求這段過程中動車組行駛的位移大小?！即鸢浮剑?）10s；（2）90m/s；（3）775m〖解析〗（1）由列車做勻加速運動，加速度為2m/s，則根據牛頓第二定律有解得N由汽車功率與牽引力的關系，得，W，得由，得（2）當與阻力相等時，此時動車得速度最大，即由汽車功率與速度關系得（3）列車先做勻加速運動，后做功率不變的加速運動，其勻加速直線運動得最大速度為得故0-30m/s列車做勻加速運動，時間為勻加速位移故30-50m/s為列車的功率不變的加速運動，時間為根據動能定理，由解得故21.一般的曲線運動可以分成很多小段，每小段都可以看成圓周運動的一部分，即把整條曲線用一系列不同半徑的小圓弧來代替。如圖（a）示，曲線上A點的曲率圓定義為：通過A點和曲線上緊鄰A點兩側的兩點作一圓，在極限情況下，這個圓就叫做A點的曲率圓，其半徑叫做A點的曲率半徑。圖（b）為一玩具軌道的模型圖，傾角的傾斜軌道AB與地面水平軌道BC在B處平滑連接，“雨滴”形曲線軌道CDE左右對稱，D為最高點。圖（b）中圓1和圓2分別為C、D兩點的曲率圓，其中D的曲率圓半徑?，F將質量的小滑塊（可視為質點）從軌道AB上距底端處靜止釋放，滑塊在軌道CDE內側運動時的向心加速度恒為。重力加速度g取10m/s2，，。不計一切阻力。（1）求C點的曲率圓半徑。（2）求曲線軌道CDE任意高度h處的曲率半徑ρ與h的關系。（3）要使滑塊能順利通過軌道CDE，且運動時的向心加速度不超過4g。求滑塊在軌道AB上釋放點高度H的范圍?！即鸢浮剑?）0.8m；（2）（）；（3）〖解析〗（1）滑塊從A到C，由動能定理得得由C點的向心加速度為2g，有，得（2）對滑塊剛開始下滑到任意高度h用動能定理，有得由，得（）（3）滑塊要滑過CDE，必須要在最高點有有從A到D應用動能定理，有得滑塊在最高點向心加速度不能超過4g，有解得從A到D應用動能定理，有解得所以H得取值范圍為2023學年第二學期錢塘聯盟期中聯考高一年級物理學科試題考生須知：1．本卷共8頁滿分100分，考試時間90分鐘。2．答題前，在答題卷指定區(qū)域填寫班級、姓名、考場號、座位號及準考證號并填涂相應數字。3．所有〖答案〗必須寫在答題紙上，寫在試卷上無效。4．考試結束后，只需上交答題紙。選擇題部分一、選擇題（本題共15小題，每小題3分，共45分．每小題列出的四個備選項中只有一個是符合題目要求的，不選、多選、錯選均不得分）1.現代健身人群，?？刂瓶防铮╟al）的攝入來達到健身效果。已知，下列用國際單位制中的基本單位來表示卡路里的單位正確的是（）A. B. C. D.〖答案〗A〖解析〗根據W=Fx以及F=ma可知故選A。2.物體做勻速圓周運動的過程中（）A.速度和加速度都不變 B.速度變化，加速度不變C.速度和加速度都變化 D.速度不變，加速度變化〖答案〗C〖解析〗物體做勻速圓周運動時，速度的大小不變，方向時刻變化，所以速度變化；其加速度的大小不變，方向始終指向圓心，所以加速度變化。故選C。3.下列關系式中正確的是（）A.重力對某物體做功： B.物體的重力勢能：C.物體動能的變化量： D.物體的加速度：〖答案〗B〖解析〗A．功是標量，負號表示克服力做功，不是表示大小，故A錯誤；B．重力勢能是標量，負號表示重力勢能的大小，則，故B正確；C．動能是標量，物體動能的變化量也是標量，負號表示動能減小了，不是表示大小，故C錯誤；D．加速度是矢量，負號表示方向，不是表示大小，故D錯誤。故選B。4.關于萬有引力的下列說法，正確的是（）A.牛頓發(fā)現了萬有引力定律并測定了引力常量B.卡文迪許發(fā)現了萬有引力定律并測定了引力常量C.開普勒行星運動定律是發(fā)現萬有引力定律的基礎之一D.開普勒定律只適用于行星的運動，不適用于衛(wèi)星繞行星的運動〖答案〗C〖解析〗AB．牛頓發(fā)現了萬有引力定律，卡文迪許測定了引力常量，選項AB錯誤；C．開普勒行星運動定律是發(fā)現萬有引力定律的基礎之一，選項C正確；D．開普勒定律既適用于行星的運動，也適用于衛(wèi)星繞行星的運動，選項D錯誤。故選C5.株洲市時代新材風電項目部可以生產風力發(fā)電設備，如圖所示的風力發(fā)電葉片上有M、N兩點，在葉片轉動過程中（）A. B. C. D.〖答案〗D〖解析〗CD．由于M、N屬于同軸轉動，故角速度相等故C錯誤，D正確；AB．由，知故AB錯誤。故選D。6.在一個高速旋轉的巨大轉盤上放置三個完全相同的時鐘，a放在轉軸處，b放在中間，c放在邊緣處，如圖所示。對于地面上的觀察者，根據相對論認為三個時鐘的快慢情況，下列說法正確的是（）A.a鐘最快，b、c鐘一樣慢B.a鐘最慢，b、c鐘一樣快C.a鐘最快，c鐘最慢D.a鐘最慢，c鐘最快〖答案〗C〖解析〗由狹義相對論可知，其時間間隔為由上述公式可知其物體運動的速度越快，時間間隔越慢，而a、b、c三者做圓周運動，屬于同軸傳動，其角速度相同，而其速度根據公式可知c的半徑最大，其速度最大，時間最慢，a的半徑最小，速度最慢，時間最快。故選C。7.光滑水平面上，一小物塊在水平拉力作用下做直線運動，物塊運動的速度—時間圖像如圖所示，圖線按正弦規(guī)律變化。下列說法正確的是（）A.在的時間內，外力做負功B.在的時間內，外力的功率先增大后減小C.在的時間內，外力的功率一直增大D.在時刻，外力的功率最大〖答案〗B〖解析〗A．在的時間內，物塊速度增大，物塊動能增大，根據題意可知，水平拉力等于物塊所受外力的合力，根據動能定理可知，外力做正功，故A錯誤；B．水平拉力等于物塊所受外力的合力，根據功率的表達式有在的時間內，速度由0逐漸增大，圖像中，圖像某點切線的斜率的絕對值表示加速度大小，根據圖像可知，在的時間內，加速度逐漸減小為0，可知，0時刻外力的功率為0，時刻，外力的功率也為0，可知，在的時間內，外力的功率先增大后減小，故B正確；C．在的時間內，速度由0逐漸增大，圖像中，圖像某點切線的斜率的絕對值表示加速度大小，根據圖像可知，在的時間內，加速度逐漸減小為0，可知，時刻外力的功率為0，時刻，外力的功率也為0，可知，在的時間內，外力的功率先增大后減小，故C錯誤；D．根據上述可知，在時刻，外力的功率為0，故D錯誤。故選B。8.火星的公轉軌道是半徑1.5個AU的圓（）。中國發(fā)射的天問一號成功著陸火星，它在地火轉移軌道上的運動符合開普勒三定律，天問一號在轉移軌道上時，它與太陽連線在單位時間內掃過的面積為S，地球與太陽連線在單位時間內掃過的面積為，火星與太陽連線在單位時間內掃過的面積為。則（）A. B. C. D.〖答案〗A〖解析〗衛(wèi)星從低軌道變軌到高軌道需要在變軌處點火加速；對于地球軌道與轉移軌道相切處，由于轉移軌道相切處的速度較大，則在相同的很短的時間內，在轉移軌道掃過的面積大于在地球軌道掃過的面積，根據開普勒第二定律可知，在單位時間內有對于火星軌道與轉移軌道相切處，由于火星軌道相切處的速度較大，則在相同的很短的時間內，在火星軌道掃過的面積大于在轉移軌道掃過的面積，根據開普勒第二定律可知，在單位時間內有則有故選A。9.如圖，兩光滑直桿OA、OB成60°夾角固定在豎直平面內，其角平分線OC豎直。質量均為m的甲、乙兩小環(huán)套在桿上，用輕質彈簧相連，開始時兩環(huán)在同一高度且彈簧處于原長狀態(tài)。將兩環(huán)同時由靜止釋放，彈簧始終在彈性限度內，不計空氣阻力。在兩環(huán)沿直桿下滑的過程中，下列說法正確的是（）A.兩環(huán)的加速度一直減小B.兩環(huán)速度先增大后減小C.兩環(huán)與桿間的彈力先增大后減小D.兩環(huán)的加速度為零時，彈簧的彈性勢能最大〖答案〗B〖解析〗AB．根據對稱性可知，兩環(huán)在沿直桿下滑的過程中運動情況相同。以甲環(huán)為研究對象，在下滑的過程中受到重力、垂直桿向左上的彈力以及彈簧伸長產生的水平向右的彈力。沿桿和垂直與桿建立坐標系：沿桿方向，隨著甲環(huán)的下滑，重力沿桿的分力不變，彈簧彈力沿桿方向的分力不斷增大，甲環(huán)做加速度不斷減小的加速運動；當彈簧彈力沿桿的分力與重力沿桿的分力相等時，甲環(huán)加速度為零，速度達到最大值；之后甲環(huán)的繼續(xù)下滑過程中，彈簧彈力沿桿的分力大于重力沿桿的分力，甲環(huán)做加速度不斷增大的減速運動直到速度減小到零，故A錯誤，B正確；CD．垂直桿方向，重力垂直桿的分力和彈簧彈力垂直桿的分力的矢量合平衡桿對環(huán)的彈力，隨著環(huán)沿桿的下滑，彈簧形變不斷增大，彈簧彈力不斷增大，彈簧彈力垂直桿的分力不斷增大，桿對環(huán)的彈力不斷增大，當兩環(huán)的速度為零時，彈簧的彈性勢能最大，故C、D錯誤。故選B。10.有關圓周運動的基本模型，下列說法正確的是（g為重力加速度）（）A.如圖甲，汽車通過半徑為R的圓弧形拱橋的最高點時，為保證安全，速度應滿足B.如圖乙所示列車以超出規(guī)定速度行駛時，內軌與輪緣之間有擠壓。C.如圖丙，一小球在繩子牽引下在其水平面上做勻速圓周運動，小球所需的向心力由重力與繩子拉力的合力提供。D.如圖丁，滑塊與粗糙圓盤一同做圓周運動，滑塊的向心力一定為摩擦力與拉力的合力?！即鸢浮紺〖解析〗A．汽車通過半徑為R圓弧形拱橋的最高點時，支持力為0時解得為保證安全，速度應滿足故A錯誤；B．火車轉彎超過規(guī)定速度行駛時，需要較大向心力，則外軌對輪緣有擠壓，故B錯誤；C．如圖丙，一小球在繩子牽引下在其水平面上做勻速圓周運動，小球所需的向心力由重力與繩子拉力的合力提供。故C正確；D．滑塊與粗糙圓盤一同做圓周運動，向心力小于最大靜摩擦力時，滑塊的向心力由摩擦力提供；向心力大于最大靜摩擦力時，滑塊的向心力由摩擦力與拉力的合力提供。故D錯誤。故選C。11.如圖甲所示為游樂場中一種叫“魔盤”的娛樂設施，簡化模型如圖乙，魔盤側面與水平面的夾角為。質量為m的游客隨魔盤以角速度一起轉動，半徑為r，已知重力加速度大小為g，則游客（）A.受到重力、支持力、摩擦力、向心力四個力的作用B.受到的支持力一定小于C.受到的摩擦力可能小于D.受到魔盤作用力的大小為〖答案〗B〖解析〗A．游客受到重力、支持力、摩擦力三個力的作用，向心力是效果力，不是游客受到的力，故A錯誤；BC．對游客受力分析，如圖所示根據牛頓第二定律可得所以即受到的支持力一定小于，受到的摩擦力大于，故B正確，C錯誤；D．重力和魔盤作用力的合力提供向心力，受到魔盤作用力的大小為故D錯誤。12.“嫦娥奔月”非神話，“破壁飛天”化玉娥?！叭f戶”精魂付火箭，屈原“天問”下長河。2020年7月23日12時41分，文昌航天發(fā)射場上，長征五號遙四運載火箭成功將“天問一號”火星探測器順利送入預定軌道。2020年10月中旬，“天問一號”在距離地球約2940萬公里處進行一次深空機動，4個月后探測器將與火星交會。然后通過“剎車”完成火星捕獲，完成多次變軌后，擇機開展著陸、巡視等任務。已知火星和地球繞太陽公轉半徑之比為3：2，火星與地球質量之比1：10，半徑之比為1：2，自轉周期之比近似1：1，則（）A.火星與地球繞太陽運動的向心加速度大小之比為9：4B.火星與地球表面重力加速度之比2：1C.火星與地球第一宇宙速度之比2：1D.火星與地球平均密度之比4：5〖答案〗D〖解析〗A．由牛頓第二定律，可得得則A錯誤；B．火星與地球表面重力等于萬有引力，可得得則B錯誤；C．由萬有引力提供向心力，可得得則C錯誤；D．由聯立解得可得D正確。故選D。13.如圖所示是高山纜車的簡化示意圖．傳送軌道由傾斜直軌道AC與部分圓弧形軌道CD組成，B為AC間一點，D為圓弧最高點，整個裝置在同一豎直平面內。現利用該纜車運送貨物上山，先加速從A點運動到C點，再勻速率通過CD。貨物M與纜車底板接觸面始終水平，則關于貨物M的描述正確的是（）A.過B點時，處于超重狀態(tài)，摩擦力水平向左B.過B點時，處于超重狀態(tài)，摩擦力沿AC向上C.過D點時，處于平衡狀態(tài)，摩擦力為零D.過D點時，處于失重狀態(tài)，底板支持力可能為零〖答案〗D〖解析〗AB．纜車先從A點運動到C點，物體具有斜向上的加速度，即加速度具有豎直向上的分量，故物體在過B點時處于超重狀態(tài)，同時加速度具有水平向右的分量，故貨物所受摩擦力方向向右，AB錯誤；CD．纜車勻速率通過過CD，D為圓弧最高點，故在過D點時貨物具有豎直向下的向心加速度，水平方向不受外力，即不受摩擦力的作用，處于失重狀態(tài)，根據牛頓第二定律有可知，當纜車速度合適時底板對貨物的支持力可以為零，C錯誤，D正確。故選D。14.我國北斗衛(wèi)星導航系統定位精度可達米級。如圖所示，P是北緯（即）地球表面附近的近地衛(wèi)星，質量相同的北斗導航衛(wèi)星A、B均繞地心O做勻速圓周運動，衛(wèi)星B是同步地球衛(wèi)星。某時刻P、A、B、O在同一平面內，其中O、P、A在一條直線上，且OA垂直AB，則（）A.三顆衛(wèi)星中角速度最小的是A衛(wèi)星 B.三顆衛(wèi)星中線速度最小的是P衛(wèi)星C.衛(wèi)星A、B的加速度之比為4∶3 D.衛(wèi)星A、B的動能之比為3∶4〖答案〗C〖解析〗A．由，解得P、A、B三個衛(wèi)星中半徑最大的是B，三顆衛(wèi)星中角速度最小的是B衛(wèi)星，故A錯誤；B．由，解得P、A、B三個衛(wèi)星中半徑最大的是B，三顆衛(wèi)星中線速度最小的是B衛(wèi)星，故B錯誤；C．由圖可知由，解得所以衛(wèi)星A、B的加速度之比為故C正確；D．由可得則衛(wèi)星A、B的動能之比故D錯誤。故選C。15.力F對物體所做功可由公式求得。但用這個公式求功是有條件的，即力F必須是恒力。而實際問題中，有很多情況是變力在對物體做功。那么，用這個公式不能直接求變力的功，我們就需要通過其他的一些方法來求解力F所做的功。如圖，對于甲、乙、丙、丁四種情況下求解某個力所做的功，下列說法正確的是（）A.甲圖中若F大小不變，物塊從A到C過程中力F做的為B.乙圖中，全過程中F做的總功為108JC.丙圖中，繩長為R，若空氣阻力f大小不變，小球從A運動到B過程中空氣阻力做的功D.圖丁中，F始終保持水平，無論是F緩慢將小球從P拉到Q，還是F為恒力將小球從P拉到Q，F做的功都是〖答案〗A〖解析〗A．F大小不變，根據功的定義可得物塊從A到C過程中，力F做的功為故A正確；B．乙圖的面積代表功，則全過程中F做的總功為故B錯誤；C．丙圖中，繩長為R，若空氣阻力f大小不變，可用微元法得小球從A運動到B過程中空氣阻力做的功為故C錯誤；D．圖丁中，F始終保持水平，當F為恒力時將小球從P拉到Q，F做的功是而F緩慢將小球從P拉到Q，F為水平方向的變力，F做的功不能用力乘以位移計算，故D錯誤；故選A。非選擇題部分二、非選擇題（本題共5小題，共55分）16.小明同學利用生活中的儀器，設計了一個有趣的實驗設備來感受向心力。選一根圓珠筆桿，取一根長的尼龍細線，一端系一個小鋼球；另一端穿過圓珠筆桿，吊上若干質量相同的鉤碼，如圖所示。調節(jié)尼龍細線，使小鋼球距圓珠筆桿的頂口（筆尖部）的線長為L。握住圓珠筆桿，并在該同學頭部的上方盡量使小鋼球穩(wěn)定在一個水平面內做勻速圓周運動。已知小球的質量為m，鉤碼的質量為M，重力加速度為g。（1）為了讓小球做勻速圓周運動的向心力大小近似等于懸掛鉤碼的重力，應該保證圓珠筆桿的頂口盡量光滑，且筆尖上方的尼龍線盡可能水平，此時鉤碼的質量應該______小球質量。A.遠小于 B.等于 C.遠大于（2）小球能夠穩(wěn)定在水平面做勻速圓周運動時，小球圓周運動的角速度的表達式為______。（3）在問題（2）的基礎上，小明同學逐漸加快小球轉動的角速度，發(fā)現下方的鉤碼在______（填“逐漸上升”或“逐漸下降”或“靜止”）。〖答案〗（1）C（2）（3）逐漸上升〖解析〗【小問1詳析】要使轉動盡可能水平，向心力要夠大，小球重力要夠小，即故選C?！拘?詳析】由牛頓第二定律得解得【小問3詳析】小球轉動得線速度增大，所需要的向心力增大，大于鉤碼的重力，故鉤碼逐漸上升。17.小明同學想“探究向心力大小與角速度的關系”，并設計了如下實驗。裝置如圖中甲所示?；瑝K套在水平桿上，可隨水平桿一起繞豎直桿做勻速圓周運動，力傳感器通過細繩連接滑塊，可測繩上拉力大小?；瑝K上固定一遮光片，它們的總質量為m，遮光片寬度為d，光電門可以記錄遮光片通過的時間，測出滑塊中心到豎直桿的距離為l。實驗過程中細繩始終被拉直。（滑塊與桿之間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力）（1）滑塊隨桿轉動做勻速圓周運動時，每經過光電門一次。力傳感器和光電門就同時獲得一組拉力F和遮光時間t，則滑塊的角速度______（用t、l、d表示）。（2）為探究向心力大小與角速度的關系，得到多組實驗數據后，應作出F與______（填“t”、“”“”或“”）的關系圖像。若作出圖像是一條過原點的傾斜直線（如圖中乙），表明此實驗過程中向心力與______成正比（選填“角速度”、“角速度平方”或“角速度二次方根”）。（3）若該物體與水平桿的最大靜摩擦力為，則圖乙中圖像與橫軸的交點的表達式為______。（4）在此實驗設備的基礎上，小明想要繼續(xù)設計實驗，欲探究“向心力大小與質量的關系”。他設計如下方案，控制轉動角速度不變，改變滑塊質量多次進行試驗，記錄數據后繪出的圖像，下列四幅圖像中，你認為最符合實際的是（）A. B. C. D.〖答案〗（1）（2）角速度平方（3）（4）A〖解析〗【小問1詳析】通過光電門的滑塊線速度大小為由得【小問2詳析】由向心力表達式，得故作出F與的關系圖像。向心力F與成正比，表明此實驗過程中向心力與角速度平方成正比?！拘?詳析】向心力由拉力與摩擦力的合力提供，則則當時，有【小問4詳析】向心力表達式為有所以圖像是過原點的傾斜直線。故選A。18.圖一是離心機的工作原理圖，離心機工作時離心管繞轉軸高速轉動，每分鐘所轉圈數稱為rpm值，離心管中的微粒做圓周運動所需向心力與其重力的比值稱為rcf值。圖2是差速離心法分離肝組織勻漿液的流程圖，圖中“1000×g”指的是細胞勻漿液中微粒的向心力需要達到1000倍自身重力。已知實驗室某一型號的離心機在完成此實驗時，假設各部分液體在實驗過程中轉動的半徑可視為不變，第一步沉淀細胞核時設置的rpm為2000時，恰好能實現細胞核的沉淀：（1）在沉淀細胞核的過程中，液體轉動的角速度有多大？（2）在沉淀核糖體時，rpm應該設置多少？〖答案〗（1）；（2）〖解析〗（1）由圓周運動知識，得（2）要是沉淀完全，假設液體做圓周運動的的最大半徑為，對于沉淀細胞核應有對于沉淀核糖體，則有聯立兩式可得故19.改編自劉慈欣科幻小說的電影——《流浪地球2》中，電影中的太空電梯非常吸引人。如圖甲所示。太空電梯的原理并不復雜，與生活中的普通電梯十分相似。只需在地球同步軌道上建造一個空間站，并用某種足夠長也足夠結實的“繩索”將其