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安徽省淮南市第二中学2023-2024学年高一下学期3月月考物理试题（Word版附解析）
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这是一份安徽省淮南市第二中学2023-2024学年高一下学期3月月考物理试题（Word版附解析），文件包含安徽省淮南市第二中学2023-2024学年高一下学期3月月考物理试卷Word版含解析docx、安徽省淮南市第二中学2023-2024学年高一下学期3月月考物理试卷Word版无答案docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共24页， 欢迎下载使用。
1. 2023年10月26日11时14分，搭载神舟十七号载人飞船的长征二号F遥十七运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射。10月26日17时46分，神舟十七号载人飞船与空间站组合体完成自主快速交会对接。神舟十七号航天员乘组汤洪波、唐胜杰、江新林与神舟十六号航天员乘组景海鹏、朱杨柱、桂海潮在天宫空间站会师。在长征二号运载火箭加速上升的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 火箭加速飞行是因为喷出的气体对火箭的作用力大于火箭对喷出的气体的作用力
B. 飞船内的宇航员对椅子的压力大于宇航员的重力
C. 飞船内的宇航员对椅子的压力与椅子对宇航员的支持力是一对平衡力
D. 火箭喷出的气体对空气产生作用力，空气的反作用力使火箭获得飞行的动力
【答案】B
【解析】
【详解】A．火箭喷出的气体对火箭的作用力与火箭对喷出的气体的作用力是一对相互作用力，大小相等，故A错误；
B．由于火箭加速飞行，宇航员受重力和椅子对宇航员的支持力，又由于宇航员具有向上的加速度，因此椅子对宇航员的支持力大于重力，椅子对宇航员的支持力和宇航员对椅子的压力是一对相互作用力，故B正确；
C．飞船内的宇航员对椅子的压力与椅子对宇航员的支持力是一对相互作用力，故C错误；
D．火箭喷出的气体对火箭的作用力是火箭飞行的动力，故D错误。
故选B。
2. 关于下列四幅图说法正确的是（ ）
A. 如图甲，汽车通过拱桥的最高点时处于超重状态
B. 如图乙，小球在水平面内做匀速圆周运动过程中，所受的合外力不变
C. 如图丙，直筒洗衣机脱水时，被甩出去的水滴受到离心力
D. 如图丁，火车转弯时超过规定速度行驶时，外轨会对轮缘有挤压作用
【答案】D
【解析】
【详解】A.汽车通过拱桥的最高点时，由沿圆弧半径方向的合力提供向心力，即汽车有向下的加速度，汽车处于失重状态，A错误；
B.小球在水平面内做匀速圆周运动过程中，所受的合外力大小不变，方向时刻指向圆心，B错误；
C.直筒洗衣机脱水时，被甩出去的水滴由于向心力不足做离心运动，没有离心力，C错误；
D.当火车转弯超过规定速度行驶时，重力与垂直于轨道的弹力的合力已经不足以提供向心力，则外轨对外轮缘会有挤压作用，D正确。
故选D。
3. 如图所示，小球A、B分别从和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。忽略空气阻力，则（ ）
A. A和B的位移大小相等B. A的运动时间是B的2倍
C. A的初速度是B的D. A的末速度比B的大
【答案】AD
【解析】
【详解】A．位移为初位置到末位置的有向线段，如图所示可得
，
A和B的位移大小相等，A正确；
B．平抛运动运动的时间由高度决定，即
，
则A的运动时间是B的倍，B错误；
C．平抛运动，在水平方向上做匀速直线运动，则
，
则A的初速度是B的，C错误；
D．小球A、B在竖直方向上的速度分别为
，
所以可得
，
即，D正确。
故选AD。
4. 如图所示为皮带传动装置，轴上两轮的半径分别为4r和r，轴上轮的半径为3r，A、B、C分别为轮缘上的三点，皮带不打滑，下列说法正确的是（ ）
A. A、B、C三点周期之比
B. A、B、C三点线速度之比
C. A、B、C三点角速度之比
D. A、B、C三点加速度之比
【答案】D
【解析】
【详解】ABC．轴上两轮同轴转动，其边缘处A、B两点的角速度大小相同，皮带不打滑，主动轮上B点和从动轮上C点的线速度大小相等。
根据线速度与角速度关系，可得
代入数据可得
代入数据可得
由周期与角速度关系式，可得A、B、C三点周期之比
故ABC错误；
D．由加速度与角速度关系式，可得A、B、C三点加速度之比为
故D正确。
故选D。
5. 2012年，天文学家首次在太阳系外找到一个和地球尺寸大体相同的系外行星P，这个行星围绕某恒星Q做匀速圆周运动。测得P的公转周期为T，公转轨道半径为r。已知引力常量为G，则（ ）
A. 恒星Q的质量约为
B. 行星P的质量约为
C. 以7.9 km/s的速度从地球发射的探测器可以到达该行星表面
D. 以11.2 km/s的速度从地球发射的探测器可以到达该行星表面
【答案】A
【解析】
【详解】A．根据万有引力提供向心力，以行星P为研究对象有
解得
A正确；
B．根据上述可知，由万有引力提供向心力只能求得中心天体的质量，因此根据题目所给信息不能求出行星P的质量，B错误；
CD．行星P是在太阳系外的行星，如果发射探测器到达该系外行星，需要克服太阳对探测器的万有引力，脱离太阳系的束缚，所以需要发射速度大于第三宇宙速度，CD错误。
故选A。
6. 如图所示，半径为R的水平圆盘绕中心O点做匀速圆周运动，圆盘中心O点正上方H处有一小球被水平抛出，此时半径OB恰好与小球初速度方向垂直，从上向下看圆盘沿顺时针方向转动，小球恰好落在B点，重力加速度大小为g不计空气阻力，下列说法不正确的是（ ）
A. 小球的初速度大小为B. 小球的初速度大小为
C. 圆盘的角速度大小可能为D. 圆盘的角速度大小可能为
【答案】A
【解析】
【详解】AB．由题可知，小球做平抛运动，下落高度为H，水平位移为R，则根据平抛运动的规律有
，
联立可得，小球的初速度大小为
故A错误，B正确；
CD．小球运动的时间为
根据题意可知，在该时间内圆盘转过的角度为
，
则圆盘的角速度为
，
可知，当时，圆盘的角速度为
当时，圆盘的角速度为
故CD正确。
本题选错误的，故选A。
7. 如图所示，相同的物块A、B叠放在一起，放在水平转台上随圆盘一起匀速运动，它们和圆盘保持相对静止，以下说法正确的是（ ）
A. B所需的向心力比A大
B. 图中A对B摩擦力是向左的
C. 两物块所受的合力大小不相等
D. 圆盘对B的摩擦力是B对A的摩擦力的2倍
【答案】D
【解析】
【详解】A．由向心力公式相同的物块A、B叠放在一起做圆周运动，故向心力相同。故A错误；
B．图中A做圆周运动向心力是B对其向左的摩擦力提供的，所以A对B摩擦力是向右的，故B错误；
C．两物块所受的合力提供向心力，而A、B向心力相同，故C错误；
D．物块A所受摩擦力为
物块B所受转台提供摩擦力和A对B的摩擦力合力提供向心力
与等大，所以
故D正确。
故选D。
8. 荡秋千是一项古老的休闲体育运动。郭亮同学的质量为m（视为质点），他在荡秋千时，O和A分别为其运动过程中的最低点和最高点，如图所示。两根秋千绳均长为L，郭亮同学运动到O位置时的速度大小为v，重力加速度大小为g，忽略空气阻力，不计秋千绳受到的重力，下列说法正确的是（ ）
A. 在A位置时，郭亮同学所受的合力为零
B. 在O位置时，郭亮同学处于失重状态
C. 在O位置时，每根秋千绳的拉力大小为
D. 在A位置时，每根秋千绳的拉力大小为
【答案】D
【解析】
【详解】A．在A位置时，该人受到重力和秋千绳的拉力，合力不为零，故A错误；
B．在O位置时，重力和秋千绳拉力的合力产生向上的向心加速度，该人处于超重状态，故B错误；
C．在O位置时，由牛顿第二定律可得
可知每根秋千绳的拉力大小为
故C错误；
D．A位置时，设绳子与竖直方向成，从A到O，由动能定理有
在A位置，有
联立解得
故D正确。
故选D。
9. 如图所示，卫星还未发射，在地球赤道上随地球表面一起转动，卫星绕地球做匀速圆周运动且离地面高度为，卫星是地球同步卫星，则（ ）
A. 的线速度小于第一宇宙速度
B. 的向心加速度就是重力加速度
C. 的向心加速度比的向心加速度大
D. 与地球中心的连线在相等时间内扫过的面积相等
【答案】AC
【解析】
【详解】A．第一宇宙速度是最大的环绕速度，除近地卫星外，其他所有卫星的环绕速度都小于第一宇宙速度，A正确；
B．a随地球一起做圆周运动的向心力是其所受万有引力的一个很小的分力，比重力要小很多，其向心加速度不是重力加速度g，B错误；
C．卫星c是同步卫星，周期等于地球自转的周期，即
向心加速度等于
而
所以的向心加速度比的向心加速度大，C正确；
D．根据开普勒第二定律，同一卫星绕中心天体运动在相同的时间内扫过的面积相等，D错误。
故选AC。
10. 如图所示，一个内壁光滑的圆锥形筒的轴线垂直于水平面，圆锥筒固定不动，两个质量相同的小球A和B紧贴着内壁分别在图中所示的水平面内做匀速圆周运动，则（ ）
A. 球A的线速度一定大于球B的线速度
B. 球A的角速度一定大于球B的角速度
C. 球A的运动周期一定小于球B的运动周期
D. 球A对筒壁的压力等于球B对筒壁的压力
【答案】AD
【解析】
【详解】A．对A和B球受力分析如图所示，根据牛顿第二定律
可以得到
即半径大的线速度大，故A正确；
B．根据
可以得到
即半径大的角速度小，故B错误；
C．根据
可以得到
即半径大的周期大，故C错误；
D．根据受力图中由几何知识可以得到
可知，球A对筒壁的压力等于球B对筒壁的压力，故D正确。
故选AD。
【点睛】
二、实验题（共20分）
11. 某实验小组用如图甲所示的装置来探究小球做匀速圆周运动时所需向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系。
（1）在研究向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系时主要用到了物理学中______的方法。
A. 理想实验法B. 等效替代法C. 控制变量法D. 演绎法
（2）在探究向心力F与角速度的关系时，若图中标尺上红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力之比为，则与皮带连接的两个变速塔轮的半径之比为______（填选项前的字母）。
A. B. C. D.
（3）为验证做匀速圆周运动物体的向心力的定量表达式，实验组内某同学设计了如图乙所示的实验装置，电动机带动转轴匀速转动，改变电动机的电压可以改变转轴的转速；其中AB是固定在竖直转轴上的水平凹槽，A端固定的压力传感器可测出小球对其压力的大小，B端固定一宽度为d的挡光片，光电门可测量挡光片每一次的挡光时间。
实验步骤：
①测出挡光片与转轴的距离为L；
②将小钢球紧靠传感器放置在凹槽上，测出此时小钢球球心与转轴的距离为r；
③启动电动机，使凹槽AB绕转轴匀速转动；
④记录下此时压力传感器示数F和挡光时间。
（a）小钢球转动的角速度______（用L、d、表示）；
（b）该同学为了探究向心力大小F与角速度的关系，多次改变转速后，记录了一系列力与对应角速度的数据，作出图像如图丙所示，若忽略小钢球所受摩擦且小钢球球心与转轴的距离为，则小钢球的质量______kg。（结果保留2位有效数字）
【答案】（1）C （2）B
（3） ①. ②.
【解析】
【小问1详解】
在研究向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系时主要用到了物理学中控制变量法的方法，故选C。
【小问2详解】
在探究向心力F与角速度的关系时，两个小球所受向心力之比为，根据
可知角速度之比为1:3；与皮带连接的两个变速塔轮边缘的线速度相等，根据
v=ωR
可知两个变速塔轮边缘的半径之比为3:1，故选B。
【小问3详解】
（a）[1]小钢球转动角速度
（b）[2]根据
由图像可知
解得
m=0.30kg
12. 为了探究平抛运动规律，实验室用以下实验器材进行实验探究：二维运动传感器、平抛轨道、计算机、数据线、铁架台、重锤线。
如图甲所示，二维运动传感器是由小球A和接收器B组成。接收器B每隔0.02s采集一次小球A发射出的定位信号，并将数据发送给计算机进行处理。
首先，调节平抛轨道，使轨道末端___________；
然后，将小球A从轨道的某高度处由静止释放。计算机接收到的数据如下表所示，并根据数据自动绘出了小球A运动的图甲点迹如图乙所示。
根据实验数据可知，小球A水平方向的分运动是___________运动，且速度大小为___________m/s；还可计算出小球A的加速度大小为a=___________m/s2；
进一步分析可知，图乙中的坐标原点___________（填“是”或“不是”）小球A做平抛运动的起始点。
【答案】 ①. 水平 ②. 匀速直线 ③. 1.2 ④. 9.75 ⑤. 不是
【解析】
【详解】[1]首先，调节平抛轨道，使轨道末端水平，让小球飞出后能做平抛运动。
[2][3]根据实验数据可知，小球A在水平方向每经过相同时间，位移相同，故小球A在水平方向的分运动是匀速直线运动，且速度大小为
[4]还可计算出小球A的加速度大小为
[5]由水平方向的分运动可知，打下第2点时所用时间为
打下第2点时竖直方向的分速度大小为
可得
可知图乙中的坐标原点不是小球A做平抛运动的起始点。
三、解答题（12分＋12分＋16分）
13. 2022年第24届冬季奥林匹克运动会将在北京举行，国人瞩目、万众期盼。冬季奥运会比赛项目之一的“跳台滑雪”，可简化为如图所示的模型，质量为60kg的运动员由高处下滑后从平台末端A点水平跃出，落在水平地面上的B处。已知A点离地面高度H=20m，从A点到B的水平距离，忽略一切阻力，g取，求：
（1）运动员从A点运动到B点的时间t；
（2）运动员竖直末速度大小v；
（3）运动员从A点水平跃出时的速度大小。
【答案】（1）2s；（2）20m/s；（3）30m/s
【解析】
【详解】（1）根据平抛运动的规律可知，竖直位移
解得
（2）竖直末速度
（3）水平方向做匀速直线运动，水平位移
解得
14. 用弹簧秤称量一个相对于地球静止的小物体的重力，随称量位置的变化可能会有不同的结果。已知地球质量为M，自转周期为T，万有引力常量为G。将地球视为半径为R，质量均匀分布的球体，不考虑空气的影响。设在地球北极地面称量时，弹簧秤的读数是F0。
（1）若在北极上空高出地面h处称量，弹簧秤读数为F1，求比值的表达式，并就的情形算出具体数值（计算结果保留两位有效数字）；
（2）若在赤道地面称量，弹簧秤读数为F2，求比值的表达式。
【答案】（1），0.98；（2）
【解析】
【详解】（1）在北极，物体受到的重力等于地球的引力。则
在北极上空高出地面h处测量
则
当时
（2）在赤道，考虑地球的自转，地球的引力提供重力（大小等于弹簧秤示数）与物体随地球自转需要的向心力；在赤道上小物体随地球自转做匀速圆周运动，受到万有引力和弹簧秤的作用力，有
得
15. 如图，轻杆长21，中点装在水平轴点，两端分别固定着小球和球。质量为球质量为，两者一起在竖直平面内绕轴做圆周运动。
（1）若球在最高点时，杆端恰好不受力，求此时球的速度？
（2）若球到最高点时的速度等于第（1）问中的速度，则此时轴的受力大小、方向？
（3）在杆的转速逐渐变化的过程中，能否出现轴不受力的情况？若不能，请说明理由；若能，求出此时球的速度大小？
【答案】（1）；（2），方向竖直向下；（3）当球的速度大小为时轴不受力
【解析】
【分析】
【详解】(1)A在最高点时，对A根据牛顿第二定律
解得
因为A、B球的角速度相等，半径相等
(2)在最高点时，对根据牛顿第二定律
代入（1）中的，可得
对A有
可得
根据牛顿第三定律，轴所受的力的大小为，方向竖直向下
(3)要使轴不受力，根据的质量大于的质量，可判断球应在最高点
对有
对A有
轴不受力时
可得
所以当A、B球的速度大小为时轴不受力x（cm）
6.60
9.00
11.40
1380
16.20
18.60
21.00
y（cm）
0.67
1.89
3.50
5.50
7.89
10.67
1384
1. 2023年10月26日11时14分，搭载神舟十七号载人飞船的长征二号F遥十七运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射。10月26日17时46分，神舟十七号载人飞船与空间站组合体完成自主快速交会对接。神舟十七号航天员乘组汤洪波、唐胜杰、江新林与神舟十六号航天员乘组景海鹏、朱杨柱、桂海潮在天宫空间站会师。在长征二号运载火箭加速上升的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 火箭加速飞行是因为喷出的气体对火箭的作用力大于火箭对喷出的气体的作用力
B. 飞船内的宇航员对椅子的压力大于宇航员的重力
C. 飞船内的宇航员对椅子的压力与椅子对宇航员的支持力是一对平衡力
D. 火箭喷出的气体对空气产生作用力，空气的反作用力使火箭获得飞行的动力
【答案】B
【解析】
【详解】A．火箭喷出的气体对火箭的作用力与火箭对喷出的气体的作用力是一对相互作用力，大小相等，故A错误；
B．由于火箭加速飞行，宇航员受重力和椅子对宇航员的支持力，又由于宇航员具有向上的加速度，因此椅子对宇航员的支持力大于重力，椅子对宇航员的支持力和宇航员对椅子的压力是一对相互作用力，故B正确；
C．飞船内的宇航员对椅子的压力与椅子对宇航员的支持力是一对相互作用力，故C错误；
D．火箭喷出的气体对火箭的作用力是火箭飞行的动力，故D错误。
故选B。
2. 关于下列四幅图说法正确的是（ ）
A. 如图甲，汽车通过拱桥的最高点时处于超重状态
B. 如图乙，小球在水平面内做匀速圆周运动过程中，所受的合外力不变
C. 如图丙，直筒洗衣机脱水时，被甩出去的水滴受到离心力
D. 如图丁，火车转弯时超过规定速度行驶时，外轨会对轮缘有挤压作用
【答案】D
【解析】
【详解】A.汽车通过拱桥的最高点时，由沿圆弧半径方向的合力提供向心力，即汽车有向下的加速度，汽车处于失重状态，A错误；
B.小球在水平面内做匀速圆周运动过程中，所受的合外力大小不变，方向时刻指向圆心，B错误；
C.直筒洗衣机脱水时，被甩出去的水滴由于向心力不足做离心运动，没有离心力，C错误；
D.当火车转弯超过规定速度行驶时，重力与垂直于轨道的弹力的合力已经不足以提供向心力，则外轨对外轮缘会有挤压作用，D正确。
故选D。
3. 如图所示，小球A、B分别从和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。忽略空气阻力，则（ ）
A. A和B的位移大小相等B. A的运动时间是B的2倍
C. A的初速度是B的D. A的末速度比B的大
【答案】AD
【解析】
【详解】A．位移为初位置到末位置的有向线段，如图所示可得
，
A和B的位移大小相等，A正确；
B．平抛运动运动的时间由高度决定，即
，
则A的运动时间是B的倍，B错误；
C．平抛运动，在水平方向上做匀速直线运动，则
，
则A的初速度是B的，C错误；
D．小球A、B在竖直方向上的速度分别为
，
所以可得
，
即，D正确。
故选AD。
4. 如图所示为皮带传动装置，轴上两轮的半径分别为4r和r，轴上轮的半径为3r，A、B、C分别为轮缘上的三点，皮带不打滑，下列说法正确的是（ ）
A. A、B、C三点周期之比
B. A、B、C三点线速度之比
C. A、B、C三点角速度之比
D. A、B、C三点加速度之比
【答案】D
【解析】
【详解】ABC．轴上两轮同轴转动，其边缘处A、B两点的角速度大小相同，皮带不打滑，主动轮上B点和从动轮上C点的线速度大小相等。
根据线速度与角速度关系，可得
代入数据可得
代入数据可得
由周期与角速度关系式，可得A、B、C三点周期之比
故ABC错误；
D．由加速度与角速度关系式，可得A、B、C三点加速度之比为
故D正确。
故选D。
5. 2012年，天文学家首次在太阳系外找到一个和地球尺寸大体相同的系外行星P，这个行星围绕某恒星Q做匀速圆周运动。测得P的公转周期为T，公转轨道半径为r。已知引力常量为G，则（ ）
A. 恒星Q的质量约为
B. 行星P的质量约为
C. 以7.9 km/s的速度从地球发射的探测器可以到达该行星表面
D. 以11.2 km/s的速度从地球发射的探测器可以到达该行星表面
【答案】A
【解析】
【详解】A．根据万有引力提供向心力，以行星P为研究对象有
解得
A正确；
B．根据上述可知，由万有引力提供向心力只能求得中心天体的质量，因此根据题目所给信息不能求出行星P的质量，B错误；
CD．行星P是在太阳系外的行星，如果发射探测器到达该系外行星，需要克服太阳对探测器的万有引力，脱离太阳系的束缚，所以需要发射速度大于第三宇宙速度，CD错误。
故选A。
6. 如图所示，半径为R的水平圆盘绕中心O点做匀速圆周运动，圆盘中心O点正上方H处有一小球被水平抛出，此时半径OB恰好与小球初速度方向垂直，从上向下看圆盘沿顺时针方向转动，小球恰好落在B点，重力加速度大小为g不计空气阻力，下列说法不正确的是（ ）
A. 小球的初速度大小为B. 小球的初速度大小为
C. 圆盘的角速度大小可能为D. 圆盘的角速度大小可能为
【答案】A
【解析】
【详解】AB．由题可知，小球做平抛运动，下落高度为H，水平位移为R，则根据平抛运动的规律有
，
联立可得，小球的初速度大小为
故A错误，B正确；
CD．小球运动的时间为
根据题意可知，在该时间内圆盘转过的角度为
，
则圆盘的角速度为
，
可知，当时，圆盘的角速度为
当时，圆盘的角速度为
故CD正确。
本题选错误的，故选A。
7. 如图所示，相同的物块A、B叠放在一起，放在水平转台上随圆盘一起匀速运动，它们和圆盘保持相对静止，以下说法正确的是（ ）
A. B所需的向心力比A大
B. 图中A对B摩擦力是向左的
C. 两物块所受的合力大小不相等
D. 圆盘对B的摩擦力是B对A的摩擦力的2倍
【答案】D
【解析】
【详解】A．由向心力公式相同的物块A、B叠放在一起做圆周运动，故向心力相同。故A错误；
B．图中A做圆周运动向心力是B对其向左的摩擦力提供的，所以A对B摩擦力是向右的，故B错误；
C．两物块所受的合力提供向心力，而A、B向心力相同，故C错误；
D．物块A所受摩擦力为
物块B所受转台提供摩擦力和A对B的摩擦力合力提供向心力
与等大，所以
故D正确。
故选D。
8. 荡秋千是一项古老的休闲体育运动。郭亮同学的质量为m（视为质点），他在荡秋千时，O和A分别为其运动过程中的最低点和最高点，如图所示。两根秋千绳均长为L，郭亮同学运动到O位置时的速度大小为v，重力加速度大小为g，忽略空气阻力，不计秋千绳受到的重力，下列说法正确的是（ ）
A. 在A位置时，郭亮同学所受的合力为零
B. 在O位置时，郭亮同学处于失重状态
C. 在O位置时，每根秋千绳的拉力大小为
D. 在A位置时，每根秋千绳的拉力大小为
【答案】D
【解析】
【详解】A．在A位置时，该人受到重力和秋千绳的拉力，合力不为零，故A错误；
B．在O位置时，重力和秋千绳拉力的合力产生向上的向心加速度，该人处于超重状态，故B错误；
C．在O位置时，由牛顿第二定律可得
可知每根秋千绳的拉力大小为
故C错误；
D．A位置时，设绳子与竖直方向成，从A到O，由动能定理有
在A位置，有
联立解得
故D正确。
故选D。
9. 如图所示，卫星还未发射，在地球赤道上随地球表面一起转动，卫星绕地球做匀速圆周运动且离地面高度为，卫星是地球同步卫星，则（ ）
A. 的线速度小于第一宇宙速度
B. 的向心加速度就是重力加速度
C. 的向心加速度比的向心加速度大
D. 与地球中心的连线在相等时间内扫过的面积相等
【答案】AC
【解析】
【详解】A．第一宇宙速度是最大的环绕速度，除近地卫星外，其他所有卫星的环绕速度都小于第一宇宙速度，A正确；
B．a随地球一起做圆周运动的向心力是其所受万有引力的一个很小的分力，比重力要小很多，其向心加速度不是重力加速度g，B错误；
C．卫星c是同步卫星，周期等于地球自转的周期，即
向心加速度等于
而
所以的向心加速度比的向心加速度大，C正确；
D．根据开普勒第二定律，同一卫星绕中心天体运动在相同的时间内扫过的面积相等，D错误。
故选AC。
10. 如图所示，一个内壁光滑的圆锥形筒的轴线垂直于水平面，圆锥筒固定不动，两个质量相同的小球A和B紧贴着内壁分别在图中所示的水平面内做匀速圆周运动，则（ ）
A. 球A的线速度一定大于球B的线速度
B. 球A的角速度一定大于球B的角速度
C. 球A的运动周期一定小于球B的运动周期
D. 球A对筒壁的压力等于球B对筒壁的压力
【答案】AD
【解析】
【详解】A．对A和B球受力分析如图所示，根据牛顿第二定律
可以得到
即半径大的线速度大，故A正确；
B．根据
可以得到
即半径大的角速度小，故B错误；
C．根据
可以得到
即半径大的周期大，故C错误；
D．根据受力图中由几何知识可以得到
可知，球A对筒壁的压力等于球B对筒壁的压力，故D正确。
故选AD。
【点睛】
二、实验题（共20分）
11. 某实验小组用如图甲所示的装置来探究小球做匀速圆周运动时所需向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系。
（1）在研究向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系时主要用到了物理学中______的方法。
A. 理想实验法B. 等效替代法C. 控制变量法D. 演绎法
（2）在探究向心力F与角速度的关系时，若图中标尺上红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力之比为，则与皮带连接的两个变速塔轮的半径之比为______（填选项前的字母）。
A. B. C. D.
（3）为验证做匀速圆周运动物体的向心力的定量表达式，实验组内某同学设计了如图乙所示的实验装置，电动机带动转轴匀速转动，改变电动机的电压可以改变转轴的转速；其中AB是固定在竖直转轴上的水平凹槽，A端固定的压力传感器可测出小球对其压力的大小，B端固定一宽度为d的挡光片，光电门可测量挡光片每一次的挡光时间。
实验步骤：
①测出挡光片与转轴的距离为L；
②将小钢球紧靠传感器放置在凹槽上，测出此时小钢球球心与转轴的距离为r；
③启动电动机，使凹槽AB绕转轴匀速转动；
④记录下此时压力传感器示数F和挡光时间。
（a）小钢球转动的角速度______（用L、d、表示）；
（b）该同学为了探究向心力大小F与角速度的关系，多次改变转速后，记录了一系列力与对应角速度的数据，作出图像如图丙所示，若忽略小钢球所受摩擦且小钢球球心与转轴的距离为，则小钢球的质量______kg。（结果保留2位有效数字）
【答案】（1）C （2）B
（3） ①. ②.
【解析】
【小问1详解】
在研究向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系时主要用到了物理学中控制变量法的方法，故选C。
【小问2详解】
在探究向心力F与角速度的关系时，两个小球所受向心力之比为，根据
可知角速度之比为1:3；与皮带连接的两个变速塔轮边缘的线速度相等，根据
v=ωR
可知两个变速塔轮边缘的半径之比为3:1，故选B。
【小问3详解】
（a）[1]小钢球转动角速度
（b）[2]根据
由图像可知
解得
m=0.30kg
12. 为了探究平抛运动规律，实验室用以下实验器材进行实验探究：二维运动传感器、平抛轨道、计算机、数据线、铁架台、重锤线。
如图甲所示，二维运动传感器是由小球A和接收器B组成。接收器B每隔0.02s采集一次小球A发射出的定位信号，并将数据发送给计算机进行处理。
首先，调节平抛轨道，使轨道末端___________；
然后，将小球A从轨道的某高度处由静止释放。计算机接收到的数据如下表所示，并根据数据自动绘出了小球A运动的图甲点迹如图乙所示。
根据实验数据可知，小球A水平方向的分运动是___________运动，且速度大小为___________m/s；还可计算出小球A的加速度大小为a=___________m/s2；
进一步分析可知，图乙中的坐标原点___________（填“是”或“不是”）小球A做平抛运动的起始点。
【答案】 ①. 水平 ②. 匀速直线 ③. 1.2 ④. 9.75 ⑤. 不是
【解析】
【详解】[1]首先，调节平抛轨道，使轨道末端水平，让小球飞出后能做平抛运动。
[2][3]根据实验数据可知，小球A在水平方向每经过相同时间，位移相同，故小球A在水平方向的分运动是匀速直线运动，且速度大小为
[4]还可计算出小球A的加速度大小为
[5]由水平方向的分运动可知，打下第2点时所用时间为
打下第2点时竖直方向的分速度大小为
可得
可知图乙中的坐标原点不是小球A做平抛运动的起始点。
三、解答题（12分＋12分＋16分）
13. 2022年第24届冬季奥林匹克运动会将在北京举行，国人瞩目、万众期盼。冬季奥运会比赛项目之一的“跳台滑雪”，可简化为如图所示的模型，质量为60kg的运动员由高处下滑后从平台末端A点水平跃出，落在水平地面上的B处。已知A点离地面高度H=20m，从A点到B的水平距离，忽略一切阻力，g取，求：
（1）运动员从A点运动到B点的时间t；
（2）运动员竖直末速度大小v；
（3）运动员从A点水平跃出时的速度大小。
【答案】（1）2s；（2）20m/s；（3）30m/s
【解析】
【详解】（1）根据平抛运动的规律可知，竖直位移
解得
（2）竖直末速度
（3）水平方向做匀速直线运动，水平位移
解得
14. 用弹簧秤称量一个相对于地球静止的小物体的重力，随称量位置的变化可能会有不同的结果。已知地球质量为M，自转周期为T，万有引力常量为G。将地球视为半径为R，质量均匀分布的球体，不考虑空气的影响。设在地球北极地面称量时，弹簧秤的读数是F0。
（1）若在北极上空高出地面h处称量，弹簧秤读数为F1，求比值的表达式，并就的情形算出具体数值（计算结果保留两位有效数字）；
（2）若在赤道地面称量，弹簧秤读数为F2，求比值的表达式。
【答案】（1），0.98；（2）
【解析】
【详解】（1）在北极，物体受到的重力等于地球的引力。则
在北极上空高出地面h处测量
则
当时
（2）在赤道，考虑地球的自转，地球的引力提供重力（大小等于弹簧秤示数）与物体随地球自转需要的向心力；在赤道上小物体随地球自转做匀速圆周运动，受到万有引力和弹簧秤的作用力，有
得
15. 如图，轻杆长21，中点装在水平轴点，两端分别固定着小球和球。质量为球质量为，两者一起在竖直平面内绕轴做圆周运动。
（1）若球在最高点时，杆端恰好不受力，求此时球的速度？
（2）若球到最高点时的速度等于第（1）问中的速度，则此时轴的受力大小、方向？
（3）在杆的转速逐渐变化的过程中，能否出现轴不受力的情况？若不能，请说明理由；若能，求出此时球的速度大小？
【答案】（1）；（2），方向竖直向下；（3）当球的速度大小为时轴不受力
【解析】
【分析】
【详解】(1)A在最高点时，对A根据牛顿第二定律
解得
因为A、B球的角速度相等，半径相等
(2)在最高点时，对根据牛顿第二定律
代入（1）中的，可得
对A有
可得
根据牛顿第三定律，轴所受的力的大小为，方向竖直向下
(3)要使轴不受力，根据的质量大于的质量，可判断球应在最高点
对有
对A有
轴不受力时
可得
所以当A、B球的速度大小为时轴不受力x（cm）
6.60
9.00
11.40
1380
16.20
18.60
21.00
y（cm）
0.67
1.89
3.50
5.50
7.89
10.67
1384
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