北京市海淀區(qū)2023-2024學(xué)年高一下學(xué)期7月期末考試 物理 含解析

海淀區(qū)高一年級練習(xí)物理考生須知：1．本試卷共8頁，共四道大題，20道小題。滿分100分。考試時間90分鐘。2．在試卷和答題紙上準(zhǔn)確填寫學(xué)校名稱、班級名稱、姓名。3．答案一律填涂或書寫在答題紙上，在試卷上作答無效。4．在答題紙上，選擇題用2B鉛筆作答，其余題用黑色字跡簽字筆作答。5．考試結(jié)束、請將本試卷和答題紙一并交回。一、單項選擇題。本題共10道小題，在每小題給出的四個選項中，只有一個選項是符合題意的。（每小題3分，共30分）請閱讀文字。網(wǎng)球運動員將球沿水平方向擊出，球離開球拍后在重力的作用下劃出一條曲線，向?qū)Ψ綀龅仫w去，如圖所示。網(wǎng)球可視為質(zhì)點，不計空氣阻力。1.以地面為參考系，網(wǎng)球在空中的運動是（）A.勻速運動 B.平拋運動 C.圓周運動 D.勻減速運動2.網(wǎng)球在空中運動的過程中，下列說法正確的是（）A.速度方向保持不變B.位移方向保持不變C.加速度方向保持不變D.速度方向與加速度方向始終垂直請閱讀文字。如圖所示，用長度為l的輕繩拴一小球，將小球拉至與豎直方向成θ角的A點靜止釋放，小球從A運動到最低點O。已知重力加速度為g，不計空氣阻力。3.關(guān)于小球運動過程中受力情況，下列判斷正確的是（）A.只受重力B.只受拉力C.只受重力和拉力D.受重力、拉力和向心力4.小球在從A運動到最低點O的過程中，下列說法正確的是（）A.動能逐漸增大B.動能逐漸減小C.機械能逐漸增大D.機械能逐漸減小5.當(dāng)小球運動到最低點O時，小球的線速度大小為（）A. B. C. D.請閱讀文字。牛頓根據(jù)行星運動規(guī)律得出“天體間引力遵循平方反比規(guī)律”后，進(jìn)一步設(shè)想“使蘋果落向地面的力”與天體間的引力是同一性質(zhì)的力。為此，他進(jìn)行了著名的“月—地檢驗”加以證實。設(shè)地球質(zhì)量為、月球質(zhì)量為、蘋果質(zhì)量為，地球中心與月球中心的距離為r，地球中心與蘋果的距離為R，引力常量為G、地表重力加速度為g。6.月球繞地球做勻速圓周運動的過程中，下列物理量保持不變的是（）A.周期 B.線速度 C.向心力 D.向心加速度7.假設(shè)地球與月球間的作用力和太陽與行星間的作用力是同一性質(zhì)的力，則地球與月球間的作用力F的表達(dá)式為（）A. B. C. D.8.假設(shè)地球與樹上蘋果的作用力和地球與月球間的作用力也是同一性質(zhì)的力，則月球繞地球做圓周運動的向心加速度和蘋果的自由落體加速度之間的大小關(guān)系應(yīng)該滿足（）A. B. C. D.9.某同學(xué)嘗試用無人機空投包裹。他先讓無人機帶著質(zhì)量為m的包裹（含降落傘）升空并懸停在距離地面H處的空中，某時刻無人機釋放了包裹，下落的加速度大小恒為；在包裹下落h時打開降落傘做減速運動，加速度大小恒為，當(dāng)落到地面時，速度大小為v。已知重力加速度為g。下列判斷不正確的是（）A.包裹從開始下落h時的動能為B.包裹從打開降落傘到落到地面這個過程中，合力所做的功為C.根據(jù)題中信息可以求出整個過程包裹重力的平均功率D.根據(jù)題中信息可以求出整個過程包裹機械能的減少量10.如圖所示，牛頓在他的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》中說到：把物體從高山上水平拋出，速度一次比一次大，落地點也就一次比一次遠(yuǎn)；拋出速度足夠大時，物體就不會落回地面，而是成為人造地球衛(wèi)星?？烧J(rèn)為山的高度遠(yuǎn)小于地球的半徑，不計空氣阻力。下列說法正確的是（）A.對于那些拋出后可以落回地面的物體，無論拋出速度是多大，落地時間都一樣B.圖中圓軌道對應(yīng)的拋出速度近似等于第一宇宙速度C.若拋出的速度大于第一宇宙速度，則物體在之后的運動過程中將無法返回山頂D.若拋出的速度大于第二宇宙速度，則物體被拋出后可能繞地球做圓周運動二、多項選擇題。本題共4道小題，在每小題給出的四個選項中，有多個選項是符合題意的。（每小題3分，共12分。每小題全選對的得3分，選對但不全的得2分，不選或有選錯的該小題不得分）11.如圖所示為某自行車的主要傳動部件。大齒輪和小齒輪通過鏈條相連，A和B分別為大齒輪和小齒輪邊緣處的點。若兩齒輪勻速轉(zhuǎn)動，下列說法正確的是（）A.A、B兩點的角速度大小相等B.A、B兩點的角速度大小不等C.A、B兩點的向心加速度大小相等D.A、B兩點的向心加速度大小不等12.我國有很多不同軌道高度的人造衛(wèi)星。如圖所示，人造衛(wèi)星A、B都繞地球做勻速圓周運動。兩顆人造衛(wèi)星的質(zhì)量之比為，軌道半徑之比為，則A、B兩顆人造衛(wèi)星（）A.周期之比為B.線速度大小之比為C.向心加速度大小之比為D.動能之比為13.如圖所示，在地面上做感受向心力實驗時，不可伸長的輕繩一端固定于O點，另一端系一沙袋，使其在水平面內(nèi)做勻速圓周運動，沙袋所受的向心力近似等于手通過繩對沙袋的拉力。若將此實驗放在繞地球做勻速圓周運動的太空實驗室中進(jìn)行，則下列說法正確的是（）A.沙袋圓周運動的軌跡可以處于任意平面B.手提供拉力大小時刻發(fā)生變化C.若保持半徑不變，減小旋轉(zhuǎn)周期，手提供的拉力增大D.若保持半徑不變，減小沙袋速度，手提供的拉力增大14.修建高層建筑常用的塔式起重機如圖所示。在起重機將重物豎直吊起的過程中，重物從地面由靜止開始向上做勻加速直線運動，直到起重機的輸出功率達(dá)到其允許的最大值。圖中可能正確反映起重機的輸出功率P隨時間t、重物的速度v、重物上升高度h的變化關(guān)系，以及重物的速度v隨時間t的變化關(guān)系的是（）A. B.C. D.三、實驗題。本題共2道小題。（共18分。15題6分，16題12分）15.為了探究平拋運動的特點，某同學(xué)進(jìn)行了如下實驗。（1）該同學(xué)先用圖甲所示的器材進(jìn)行實驗。他用小錘擊打彈性金屬片，A球沿水平方向飛出，同時B球被釋放，做自由落體運動。改變小球距地面的高度和擊打小球的力度，多次重復(fù)實驗，均可以觀察到A、B兩球同時落地。關(guān)于本實驗，下列說法正確的是______（選填選項前的字母）。A.可以驗證平拋運動在水平方向上是勻速直線運動B.可以驗證平拋運動在豎直方向上是自由落體運動C.可以同時驗證平拋運動在兩個方向上的運動規(guī)律（2）為了在圖甲實驗結(jié)論的基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究平拋運動水平分運動的特點，該同學(xué)用圖乙所示裝置繼續(xù)進(jìn)行實驗。將白紙和復(fù)寫紙對齊重疊并固定在豎直的硬板上。鋼球沿斜槽軌道PQ滑下后從Q點飛出，落在水平擋板MN上。由于擋板靠近硬板一側(cè)較低，鋼球落在擋板上時，鋼球會在白紙上擠壓出一個印跡。移動擋板，重復(fù)上述操作，白紙上將留下一系列印跡。為了能較準(zhǔn)確地描繪運動軌跡，下列說法正確的是______（選填選項前的字母）。A.每次釋放鋼球的位置應(yīng)相同B.斜槽軌道必須光滑C.記錄鋼球位置用的擋板MN每次必須等距離下降（3）在正確操作的情況下，如圖丙所示，該同學(xué)以小球拋出點為坐標(biāo)原點O，建立水平方向為x軸、豎直方向為y軸的坐標(biāo)系，描繪出小球做平拋運動的軌跡OP。該同學(xué)在曲線OP上取三個點A、B、C，讓它們在y方向上到O點的距離之比為，再測量三個點在x方向上到O點的距離、、，若小球在水平方向上是勻速直線運動，則______。16.某同學(xué)利用如圖所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律。（1）除圖中所示器材外，還必須使用的器材有______（選填選項前的字母）。A.交流電源 B.天平（含砝碼） C.刻度尺 D.秒表（2）為了得到重物由靜止開始自由下落到某點時的瞬時速度v和下落高度h，某同學(xué)對實驗得到的紙帶，設(shè)計了以下四種方案，已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，其中合理的是______（選填選項前的字母）。A.測出物體下落高度h，由打點間隔數(shù)算出下落時間t，通過計算出瞬時速度vB.測出物體下落高度h，并通過計算出瞬時速度vC.根據(jù)做勻變速直線運動時，紙帶上某點的瞬時速度等于這點前后相鄰兩點間的平均速度，測算出瞬時速度v。并通過計算得出高度hD.測出物體下落的高度h，根據(jù)紙帶上某點的瞬時速度等于這點前后相鄰兩點間的平均速度，測算出瞬時速度v（3）實驗中得到如圖所示的一條紙帶。在紙帶上選取三個連續(xù)打出的點A、B、C，測得它們到起始點O（速度為0）的距離分別為、、。已知重物質(zhì)量為m，當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，打點計時器打點的周期為T。從打下O點到打下B點的過程中，重物的重力勢能變化量______，動能變化量______。（4）如圖所示為一種利用氣墊導(dǎo)軌“驗證機械能守恒定律”的實驗裝置。將氣墊導(dǎo)軌水平放置，滑塊放在最右側(cè)，并通過輕繩連接托盤和砝碼。通過測量可知擋光條的寬度為d，托盤和砝碼總質(zhì)量為m，滑塊與擋光條的總質(zhì)量為M。實驗開始時，將滑塊移至圖示位置，測出擋光條到光電門距離為，由靜止釋放滑塊，讀出擋光條通過光電門的擋光時間為t。已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，不計一切摩擦和空氣阻力。請選擇合適的研究對象，寫出驗證機械能守恒定律所需要滿足的表達(dá)式____________。四、論述、計算題。本題共4道小題。（17、18題各9分，19題10分，20題12分。共40分）要求：寫出必要的文字說明、方程式、演算步驟和答案。有數(shù)值計算的小題，答案必須明確寫出數(shù)值和單位。17.如圖所示，一個圓盤在水平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動，角速度。盤面上距圓盤中心的位置有一個質(zhì)量的小物體隨圓盤一起做勻速圓周運動?？烧J(rèn)為最大靜摩擦力與滑動摩擦力相等，取重力加速度。（1）畫出小物體在圖示位置的受力示意圖；（2）求小物體受到的摩擦力大小f；（3）若小物體與圓盤間的動摩擦因數(shù)，為使小物體不滑動，圓盤轉(zhuǎn)動的角速度ω不能超過多少？18.如圖所示，AB段是長為的粗糙水平軌道，BC段是半徑為R的光滑豎直半圓形軌道，其直徑BC沿豎直方向，兩段軌道在B點處平滑連接。一可視為質(zhì)點的質(zhì)量為m的滑塊，靜止于A點?，F(xiàn)用水平向右的瞬時作用力F擊打滑塊，使其獲得的初速度。已知滑塊與水平軌道AB間的動摩擦因數(shù)，重力加速度為g。求：（1）力F對滑塊所做的功W；（2）滑塊在經(jīng)過半圓形軌道上的B點時對軌道壓力的大??；（3）通過計算說明滑塊能否到達(dá)半圓形軌道的最高點C。19.2020年中國開啟了火星探測任務(wù)，成功發(fā)射探測器“天問一號”。2021年5月15日天問一號著陸器成功著陸，“祝融號”火星探測車開始在火星上巡視探測，而天問一號環(huán)繞器則進(jìn)入中繼通訊軌道環(huán)繞火星運行。若已知火星質(zhì)量為，火星半徑為，地球質(zhì)量為，地球半徑為，引力常量為G。在以下問題討論中，火星和地球均可視為質(zhì)量分布均勻的球體，且忽略火星和地球自轉(zhuǎn)的影響。（1）天問一號將于2030年前后從火星取樣返回地球，若某樣品在火星表面附近所受重力大小為，在地球表面附近所受重力大小為，寫出的表達(dá)式；（2）天問一號環(huán)繞器繞火星順時針運動軌跡為橢圓，如圖所示，其周期為；火星的衛(wèi)星“火衛(wèi)二”繞火星的運動可近似為勻速圓周運動（圖中未畫出），其周期為：a．求“火衛(wèi)二”的軌道半徑r和天問一號環(huán)繞器軌道半長軸a；b．比較天問一號從A運動到B的時間和從B運動到C的時間的大小，并說明理由。20.一款射擊玩具由小球和發(fā)射器組成，其發(fā)射裝置可以簡化為如圖所示的模型。小球的質(zhì)量為m，可視為質(zhì)點。發(fā)射器的核心部件為一個輕彈簧，其原長為2L、勁度系數(shù)，某次發(fā)射時，發(fā)射器與水平方向的夾角為30°，初始時小球位于彈簧原長O點處，以O(shè)點為坐標(biāo)原點，沿發(fā)射器向下為x軸正方向，用變力F沿x軸方向極其緩慢地移動小球，將彈簧壓縮L（沒有超過彈簧的彈性限度）。已知重力加速度為g，不計一切摩擦和空氣阻力。（1）在小球沿x軸向下緩慢移動到的過程中：a．求當(dāng)彈簧的壓縮量為時，變力F的大小；b．請在圖中畫出變力F隨小球位置x變化的圖像，并求此過程中變力F做的功；（2）當(dāng)小球沿x軸向下緩慢移動到時，突然撤去力F，結(jié)合彈簧彈力與形變量關(guān)系的圖像：a．求小球向上運動至發(fā)射器出口前的過程中獲得的最大速度；b．若小球射出后在下落過程中擊中與出口O點水平距離為豎直墻面，如圖所示。為使小球垂直擊中豎直墻面，在不改變其他條件且不超過彈簧彈性限度的情況下，發(fā)射過程中應(yīng)將彈簧最大壓縮量增大還是減小？仿照平拋運動的處理方法，推導(dǎo)論證你的猜想。海淀區(qū)高一年級練習(xí)物理考生須知：1．本試卷共8頁，共四道大題，20道小題。滿分100分。考試時間90分鐘。2．在試卷和答題紙上準(zhǔn)確填寫學(xué)校名稱、班級名稱、姓名。3．答案一律填涂或書寫在答題紙上，在試卷上作答無效。4．在答題紙上，選擇題用2B鉛筆作答，其余題用黑色字跡簽字筆作答。5．考試結(jié)束、請將本試卷和答題紙一并交回。一、單項選擇題。本題共10道小題，在每小題給出的四個選項中，只有一個選項是符合題意的。（每小題3分，共30分）請閱讀文字。網(wǎng)球運動員將球沿水平方向擊出，球離開球拍后在重力的作用下劃出一條曲線，向?qū)Ψ綀龅仫w去，如圖所示。網(wǎng)球可視為質(zhì)點，不計空氣阻力。1.以地面為參考系，網(wǎng)球在空中的運動是（）A.勻速運動 B.平拋運動 C.圓周運動 D.勻減速運動2.網(wǎng)球在空中運動的過程中，下列說法正確的是（）A.速度方向保持不變B.位移方向保持不變C.加速度方向保持不變D.速度方向與加速度方向始終垂直【答案】1.B2.C【解析】【1題詳解】根據(jù)題意，網(wǎng)球有水平初速度，運動過程中只受重力，則以地面為參考系，網(wǎng)球在空中做平拋運動，故選B?！?題詳解】A.網(wǎng)球在空中做平拋運動，網(wǎng)球在空中運動的過程中速度方向時刻改變，故A錯誤；B．網(wǎng)球做平拋運動，在空中運動的過程中，位移方向時刻改變，故B錯誤；CD．網(wǎng)球做平拋運動，在空中運動的過程中，水平方向做勻速直線運動，加速度為零，豎直方向做自由落體運動，加速度方向豎直向下，保持不變；速度方向時刻改變，且與水平方向成某一小于的夾角，所以除了開始時刻速度方向與加速度方向垂直，其它時刻速度方向與加速度方向不垂直，故C正確，D錯誤。故選C。請閱讀文字。如圖所示，用長度為l的輕繩拴一小球，將小球拉至與豎直方向成θ角的A點靜止釋放，小球從A運動到最低點O。已知重力加速度為g，不計空氣阻力。3.關(guān)于小球運動過程中的受力情況，下列判斷正確的是（）A.只受重力B.只受拉力C.只受重力和拉力D.受重力、拉力和向心力4.小球在從A運動到最低點O的過程中，下列說法正確的是（）A.動能逐漸增大B.動能逐漸減小C.機械能逐漸增大D.機械能逐漸減小5.當(dāng)小球運動到最低點O時，小球的線速度大小為（）A. B. C. D.【答案】3.C4.A5.D【解析】【3題詳解】小球從A運動到最低點O，小球受到重力和拉力作用，向心力只是效果力，不是實際受到的力。故選C。【4題詳解】小球在從A運動到最低點O的過程中，由于繩子拉力方向總是與速度方向垂直，所以繩子拉力不做功，只有重力對小球做正功，則小球的動能逐漸增大，機械能保持不變。故選A。【5題詳解】小球在從A運動到最低點O的過程中，根據(jù)機械能守恒可得解得小球運動到最低點O時，小球的線速度大小為故選D請閱讀文字。牛頓根據(jù)行星運動規(guī)律得出“天體間引力遵循平方反比規(guī)律”后，進(jìn)一步設(shè)想“使蘋果落向地面力”與天體間的引力是同一性質(zhì)的力。為此，他進(jìn)行了著名的“月—地檢驗”加以證實。設(shè)地球質(zhì)量為、月球質(zhì)量為、蘋果質(zhì)量為，地球中心與月球中心的距離為r，地球中心與蘋果的距離為R，引力常量為G、地表重力加速度為g。6.月球繞地球做勻速圓周運動的過程中，下列物理量保持不變的是（）A.周期 B.線速度 C.向心力 D.向心加速度7.假設(shè)地球與月球間的作用力和太陽與行星間的作用力是同一性質(zhì)的力，則地球與月球間的作用力F的表達(dá)式為（）A. B. C. D.8.假設(shè)地球與樹上蘋果的作用力和地球與月球間的作用力也是同一性質(zhì)的力，則月球繞地球做圓周運動的向心加速度和蘋果的自由落體加速度之間的大小關(guān)系應(yīng)該滿足（）A. B. C. D.【答案】6.A7.D8.C【解析】【6題詳解】月球繞地球做勻速圓周運動的過程中，周期保持不變，線速度、向心力和向心加速度均大小不變，方向時刻發(fā)生變化。故選A?！?題詳解】已知地球中心與月球中心的距離為r，假設(shè)地球與月球間的作用力和太陽與行星間的作用力是同一性質(zhì)的力，則地球與月球間的作用力F的表達(dá)式為故選D。【8題詳解】根據(jù)可得故選C。9.某同學(xué)嘗試用無人機空投包裹。他先讓無人機帶著質(zhì)量為m的包裹（含降落傘）升空并懸停在距離地面H處的空中，某時刻無人機釋放了包裹，下落的加速度大小恒為；在包裹下落h時打開降落傘做減速運動，加速度大小恒為，當(dāng)落到地面時，速度大小為v。已知重力加速度為g。下列判斷不正確的是（）A.包裹從開始下落h時的動能為B.包裹從打開降落傘到落到地面這個過程中，合力所做的功為C.根據(jù)題中信息可以求出整個過程包裹重力的平均功率D.根據(jù)題中信息可以求出整個過程包裹機械能的減少量【答案】A【解析】【詳解】A．包裹從開始下落h時，由動能定理有故A錯誤，符合題意；B．包裹從打開降落傘到落到地面這個過程中，由動能定理有故B正確，不符合題意；C．根據(jù)題中信息可知包裹從開始下落h時的時間為由運動公式解得此時速度為包裹從打開降落傘到落到地面的時間為聯(lián)立解得可以求出整個過程包裹重力的平均功率根據(jù)題中信息可以求出整個過程包裹重力的平均功率，故C正確，不符合題意；D．整個過程包裹機械能的減少量等于阻力做的功包裹從開始下落h時，阻力做功大小為包裹從打開降落傘到落到地面阻力做功大小為聯(lián)立解得根據(jù)題中信息可以求出整個過程包裹機械能的減少量，故D正確，不符合題意。故選A。10.如圖所示，牛頓在他的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》中說到：把物體從高山上水平拋出，速度一次比一次大，落地點也就一次比一次遠(yuǎn)；拋出速度足夠大時，物體就不會落回地面，而是成為人造地球衛(wèi)星?？烧J(rèn)為山的高度遠(yuǎn)小于地球的半徑，不計空氣阻力。下列說法正確的是（）A.對于那些拋出后可以落回地面的物體，無論拋出速度是多大，落地時間都一樣B.圖中圓軌道對應(yīng)的拋出速度近似等于第一宇宙速度C.若拋出的速度大于第一宇宙速度，則物體在之后的運動過程中將無法返回山頂D.若拋出的速度大于第二宇宙速度，則物體被拋出后可能繞地球做圓周運動【答案】B【解析】【詳解】A．根據(jù)題意，拋出的物體做平拋運動，當(dāng)同一高度拋出落到水平地面時，無論拋出速度是多大，落地時間都一樣，由圖可知并不是落到水平地面，所以落地時間不一樣，故A錯誤；B．山的高度遠(yuǎn)小于地球的半徑，可忽略山的高度時，圖中圓軌道對應(yīng)的拋出速度近似第一宇宙速度，物體將會不會落到地球，將會繞地球做勻速圓周運動，故B正確；C．若拋出的速度大于第一宇宙速度，且小于第二宇宙速度時，物體將繞地球做橢圓軌道運動，則物體在之后的運動過程中有可能返回山頂，故C錯誤；D．若拋出的速度大于第二宇宙速度，且小于第三宇宙速度時，物體會脫離地球引力的束縛，將會繞太陽運動，故D錯誤。故選B。二、多項選擇題。本題共4道小題，在每小題給出的四個選項中，有多個選項是符合題意的。（每小題3分，共12分。每小題全選對的得3分，選對但不全的得2分，不選或有選錯的該小題不得分）11.如圖所示為某自行車的主要傳動部件。大齒輪和小齒輪通過鏈條相連，A和B分別為大齒輪和小齒輪邊緣處的點。若兩齒輪勻速轉(zhuǎn)動，下列說法正確的是（）A.A、B兩點的角速度大小相等B.A、B兩點的角速度大小不等C.A、B兩點的向心加速度大小相等D.A、B兩點的向心加速度大小不等【答案】BD【解析】【詳解】大齒輪和小齒輪通過鏈條相連，A和B分別為大齒輪和小齒輪邊緣處的點，則A、B兩點的線速度大小相等，根據(jù)，由于A、B兩點的半徑不相等，所以A、B兩點的角速度大小不等，A、B兩點的向心加速度大小不等。故選BD。12.我國有很多不同軌道高度的人造衛(wèi)星。如圖所示，人造衛(wèi)星A、B都繞地球做勻速圓周運動。兩顆人造衛(wèi)星的質(zhì)量之比為，軌道半徑之比為，則A、B兩顆人造衛(wèi)星（）A.周期之比為B.線速度大小之比為C.向心加速度大小之比為D.動能之比為【答案】BCD【解析】【詳解】ABC．根據(jù)萬有引力提供向心力可得可得，，則A、B兩顆人造衛(wèi)星的周期之比為A、B兩顆人造衛(wèi)星的線速度大小之比為A、B兩顆人造衛(wèi)星的向心加速度大小之比為故A錯誤，BC正確；D．A、B兩顆人造衛(wèi)星的動能之比為故D正確。故選BCD。13.如圖所示，在地面上做感受向心力實驗時，不可伸長的輕繩一端固定于O點，另一端系一沙袋，使其在水平面內(nèi)做勻速圓周運動，沙袋所受的向心力近似等于手通過繩對沙袋的拉力。若將此實驗放在繞地球做勻速圓周運動的太空實驗室中進(jìn)行，則下列說法正確的是（）A.沙袋圓周運動的軌跡可以處于任意平面B.手提供的拉力大小時刻發(fā)生變化C.若保持半徑不變，減小旋轉(zhuǎn)周期，手提供的拉力增大D.若保持半徑不變，減小沙袋速度，手提供拉力增大【答案】AC【解析】【詳解】AB．將此實驗放在繞地球做勻速圓周運動的太空實驗室中進(jìn)行，由于沙袋在太空實驗室中處于完全失重狀態(tài)，則沙袋受到的繩子拉力完全提供向心力，且繩子拉力總是與速度方向垂直，所以沙袋圓周運動的軌跡可以處于任意平面內(nèi)，手提供的拉力大小保持不變，故A正確，B錯誤；C．根據(jù)若保持半徑不變，減小旋轉(zhuǎn)周期，則手提供拉力增大，故C正確；D．根據(jù)若保持半徑不變，減小沙袋速度，手提供的拉力減小，故D錯誤。故選AC。14.修建高層建筑常用的塔式起重機如圖所示。在起重機將重物豎直吊起的過程中，重物從地面由靜止開始向上做勻加速直線運動，直到起重機的輸出功率達(dá)到其允許的最大值。圖中可能正確反映起重機的輸出功率P隨時間t、重物的速度v、重物上升高度h的變化關(guān)系，以及重物的速度v隨時間t的變化關(guān)系的是（）A. B.C. D.【答案】ABD【解析】【詳解】重物從地面由靜止開始向上做勻加速直線運動，直到起重機的輸出功率達(dá)到其允許的最大值；設(shè)加速度大小為，重物質(zhì)量為，根據(jù)牛頓第二定律可得根據(jù)運動學(xué)公式可得，可知圖像為過原點的傾斜直線；起重機的輸出功率為聯(lián)立可得，，可知圖像為過原點的傾斜直線，圖像為過原點的傾斜直線，圖像不是過原點的傾斜直線。故選ABD。三、實驗題。本題共2道小題。（共18分。15題6分，16題12分）15.為了探究平拋運動的特點，某同學(xué)進(jìn)行了如下實驗。（1）該同學(xué)先用圖甲所示的器材進(jìn)行實驗。他用小錘擊打彈性金屬片，A球沿水平方向飛出，同時B球被釋放，做自由落體運動。改變小球距地面的高度和擊打小球的力度，多次重復(fù)實驗，均可以觀察到A、B兩球同時落地。關(guān)于本實驗，下列說法正確的是______（選填選項前的字母）。A.可以驗證平拋運動在水平方向上是勻速直線運動B.可以驗證平拋運動在豎直方向上是自由落體運動C.可以同時驗證平拋運動在兩個方向上的運動規(guī)律（2）為了在圖甲實驗結(jié)論的基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究平拋運動水平分運動的特點，該同學(xué)用圖乙所示裝置繼續(xù)進(jìn)行實驗。將白紙和復(fù)寫紙對齊重疊并固定在豎直的硬板上。鋼球沿斜槽軌道PQ滑下后從Q點飛出，落在水平擋板MN上。由于擋板靠近硬板一側(cè)較低，鋼球落在擋板上時，鋼球會在白紙上擠壓出一個印跡。移動擋板，重復(fù)上述操作，白紙上將留下一系列印跡。為了能較準(zhǔn)確地描繪運動軌跡，下列說法正確的是______（選填選項前的字母）。A.每次釋放鋼球的位置應(yīng)相同B.斜槽軌道必須光滑C.記錄鋼球位置用的擋板MN每次必須等距離下降（3）在正確操作的情況下，如圖丙所示，該同學(xué)以小球拋出點為坐標(biāo)原點O，建立水平方向為x軸、豎直方向為y軸的坐標(biāo)系，描繪出小球做平拋運動的軌跡OP。該同學(xué)在曲線OP上取三個點A、B、C，讓它們在y方向上到O點的距離之比為，再測量三個點在x方向上到O點的距離、、，若小球在水平方向上是勻速直線運動，則______。【答案】（1）B（2）A（3）【解析】【小問1詳解】觀察到A、B兩球同時落地，說明兩球在豎直方向上的運動完全相同，即可以說明平拋運動在豎直方向上是自由落體運動，無法說明水平方向的運動規(guī)律。故選B?！拘?詳解】A．每次從同一高度靜止釋放，是為了保證從斜槽末端飛出的速度大小相等，故A正確；B．斜槽軌道不需要光滑，只要保證每次飛出的速度相同即可，故B錯誤；C．實驗中只需要多記錄幾個小球的位置，作出軌跡，并不需要每次必須等距離的下降擋板，記錄小球位置，故C錯誤。故選A。【小問3詳解】由于則可知相鄰計數(shù)點之間的時間間隔相等，若小球在水平方向上是勻速直線運動，則16.某同學(xué)利用如圖所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律。（1）除圖中所示器材外，還必須使用的器材有______（選填選項前的字母）。A.交流電源 B.天平（含砝碼） C.刻度尺 D.秒表（2）為了得到重物由靜止開始自由下落到某點時的瞬時速度v和下落高度h，某同學(xué)對實驗得到的紙帶，設(shè)計了以下四種方案，已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，其中合理的是______（選填選項前的字母）。A.測出物體下落高度h，由打點間隔數(shù)算出下落時間t，通過計算出瞬時速度vB.測出物體下落的高度h，并通過計算出瞬時速度vC.根據(jù)做勻變速直線運動時，紙帶上某點的瞬時速度等于這點前后相鄰兩點間的平均速度，測算出瞬時速度v。并通過計算得出高度hD.測出物體下落的高度h，根據(jù)紙帶上某點的瞬時速度等于這點前后相鄰兩點間的平均速度，測算出瞬時速度v（3）實驗中得到如圖所示的一條紙帶。在紙帶上選取三個連續(xù)打出的點A、B、C，測得它們到起始點O（速度為0）的距離分別為、、。已知重物質(zhì)量為m，當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，打點計時器打點的周期為T。從打下O點到打下B點的過程中，重物的重力勢能變化量______，動能變化量______。（4）如圖所示為一種利用氣墊導(dǎo)軌“驗證機械能守恒定律”的實驗裝置。將氣墊導(dǎo)軌水平放置，滑塊放在最右側(cè)，并通過輕繩連接托盤和砝碼。通過測量可知擋光條的寬度為d，托盤和砝碼總質(zhì)量為m，滑塊與擋光條的總質(zhì)量為M。實驗開始時，將滑塊移至圖示位置，測出擋光條到光電門距離為，由靜止釋放滑塊，讀出擋光條通過光電門的擋光時間為t。已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，不計一切摩擦和空氣阻力。請選擇合適的研究對象，寫出驗證機械能守恒定律所需要滿足的表達(dá)式____________。【答案】（1）AC（2）D（3）①.②.（4）【解析】【小問1詳解】打點計時器需要連接交流電源，需要用刻度尺測量紙帶上計數(shù)點間的距離；由于驗證機械能守恒的表達(dá)式中質(zhì)量可以約去，所以不需要天平；通過打點計時器可以知道紙帶上計數(shù)點間的時間間隔，所以不需要秒表。故選AC。【小問2詳解】AB．不可以用計算出瞬時速度v，也不可以通過計算出瞬時速度v，因為這樣默認(rèn)重物做自由落體運動，失去了驗證的意義，故AB錯誤；C．不可以通過計算得出高度h，因為這樣默認(rèn)重物做自由落體運動，失去了驗證的意義，故C錯誤；D．測出物體下落的高度h，根據(jù)紙帶上某點的瞬時速度等于這點前后相鄰兩點間的平均速度，測算出瞬時速度v，故D正確。故選D?！拘?詳解】[1]從打下O點到打下B點的過程中，重物的重力勢能變化量為[2]打下B點時，重物的速度大小為從打下O點到打下B點的過程中，重物的動能變化量為【小問4詳解】根據(jù)題意可知，滑塊經(jīng)過光電門的速度為則從靜止釋放到滑塊經(jīng)過光電門過程，系統(tǒng)增加的動能為系統(tǒng)減少的重力勢能為則驗證機械能守恒定律所需要滿足的表達(dá)式為四、論述、計算題。本題共4道小題。（17、18題各9分，19題10分，20題12分。共40分）要求：寫出必要的文字說明、方程式、演算步驟和答案。有數(shù)值計算的小題，答案必須明確寫出數(shù)值和單位。17.如圖所示，一個圓盤在水平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動，角速度。盤面上距圓盤中心的位置有一個質(zhì)量的小物體隨圓盤一起做勻速圓周運動?？烧J(rèn)為最大靜摩擦力與滑動摩擦力相等，取重力加速度。（1）畫出小物體在圖示位置的受力示意圖；（2）求小物體受到的摩擦力大小f；（3）若小物體與圓盤間的動摩擦因數(shù)，為使小物體不滑動，圓盤轉(zhuǎn)動的角速度ω不能超過多少？【答案】（1）見解析；（2）；（3）【解析】【詳解】（1）小物體在圖示位置的受力如圖所示（2）小物體受到的摩擦力提供所需的向心力，則有（3）若小物體與圓盤間的動摩擦因數(shù)，則有可得則為使小物體不滑動，圓盤轉(zhuǎn)動的角速度不能超過。18.如圖所示，AB段是長為的粗糙水平軌道，BC段是半徑為R的光滑豎直半圓形軌道，其直徑BC沿豎直方向，兩段軌道在B點處平滑連接。一可視為質(zhì)點的質(zhì)量為m的滑塊，靜止于A點。現(xiàn)用水平向右的瞬時作用力F擊打滑塊，使其獲得的初速度。已知滑塊與水平軌道AB間的動摩擦因數(shù)，重力加速度為g。求：（1）力F對滑塊所做的功W；（2）滑塊在經(jīng)過半圓形軌道上的B點時對軌道壓力的大??；（3）通過計算說明滑塊能否到達(dá)半圓形軌道的最高點C。【答案】（1）；（2）；（3）不能【解析】【詳解】（1）根據(jù)動能定理可得力F對滑塊所做的功為（2）滑塊從A到B過程，根據(jù)動能定理可得解得在B點，根據(jù)牛頓第二定律可得解得根據(jù)牛頓第三定律可知，滑塊在經(jīng)過半圓形軌道上的B點時對軌道壓力的大小為（3）若滑塊剛好經(jīng)過最高點C，則重力提供向心力得解得設(shè)滑塊能到達(dá)半圓形軌道的最高點C，從B到C過程，根據(jù)動能定理可得解得則滑塊不能到達(dá)半圓形軌道的最高點C。19.2020年中國開啟了火星探測任務(wù)，成功發(fā)射探測器“天問一號”。2021年5月15日天問一號著陸器成功著陸，“祝融號”火星探測車開始在火星上巡視探測，而天問一號環(huán)繞器則進(jìn)入中繼通訊軌道環(huán)繞火星運行。若已知火星質(zhì)量為，火星半徑為，地球質(zhì)量為，地球半徑為，引力常量為G。在以下問題的討論中，火星和地球均可視為質(zhì)量分布均勻的球體，且忽略火星和地球自轉(zhuǎn)的影響。（1）天問一號將于2030年前后從火星取樣返回地球，若某樣品在火星表面附近所受重力大小為，在地球表面附近所受重力大小為，寫出的表達(dá)式；（2）天問一號環(huán)繞器繞火星順時針運動軌跡為橢圓，如圖所示，其周期為；火星的衛(wèi)星“火衛(wèi)二”繞火星的運動可近似為勻速圓周運動（圖中未畫出），其周期為：a．求“火衛(wèi)二”的軌道半徑r和天問一號環(huán)繞器軌道半長軸a；b．比較天問一號從A運動到B的時間和從B