北京市怀柔区2023-2024学年高一下学期期末考试物理试题（Word版附解析）

这是一份北京市怀柔区2023-2024学年高一下学期期末考试物理试题（Word版附解析），共35页。试卷主要包含了考生要认真填写姓名和考号等内容，欢迎下载使用。

注意事项：
1、考生要认真填写姓名和考号。
2、本试卷分第一部分（选择题）和第二部分（非选择题），满分100分，考试时间90分钟。
3、试题所有答案必须填涂或书写在答题卡的对应位置，在试卷上作答无效。第一部分必须用2B铅笔作答；第二部分必须用黑色字迹的签字笔作答。
4、考试结束后，考生应将试卷和答题卡放在桌面上，待监考员收回。
第一部分（选择题部分）
一、选择题（本题共20小题，每小题2分，共40分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题意的）
学生利用以下装置来研究曲线运动的规律和特点。请根据相关知识回答下列小题。
1. 如图甲，在水平桌面上放一张白纸，白纸上固定一条由几段弧形轨道组合而成的弯道．使表面沾有红色印泥的钢球以一定的初速度从弯道的C端滚入，钢球从出口A离开后会在白纸上留下一条痕迹。如图乙，拆去一段轨道，球仍从C端滚入，则球离开B端后留下的痕迹可能为（ ）
A. 痕迹①B. 痕迹②C. 痕迹③D. 痕迹④
2. 同学们对以上现象进行了分析，说法不正确的是（ ）
A. 速度方向沿切线方向
B. 速度可能不变
C. 做曲线运动的物体受到的合外力指向轨迹的凹侧
D. 合外力的方向与速度方向一定不在同一直线上
某同学利用如图所示装置研究运动的合成与分解。竖直倒置的封闭玻璃管内注满清水，水中有一个蜡块。请利用所学知识回答下列小题。
3. 若玻璃管以速度v0向右匀速移动，与此同时蜡块R沿玻璃管以速度2v0匀速上浮，用虚线表示蜡块相对地面移动的轨迹，可能是下面四幅图中的哪一个（ ）
A. B.
C. D.
4. 这位同学称量了蜡块R的质量为200g，蜡块R能在玻璃管中从坐标原点以速度v0=1cm/s匀速上浮，如果此时玻璃管沿x轴正方向做初速度为零的匀加速直线运动，测出某时刻蜡块R的x、y坐标值分别为2cm和2cm，则下列说法正确的是（ ）
A. 蜡块做直线运动
B. 玻璃管的加速度大小为1cm/s2
C. 蜡块受到的合力为0.2N
D. 可估算出该时刻蜡块R速度大小约为2cm/s
5. 如图所示，小物体M与水平圆盘保持相对静止，跟着圆一起做匀速圆周运动，则M的受力情况是（）
A. 受重力、支持力B. 受重力、向心力
C. 受重力、支持力、摩擦力D. 受重力、支持力、向心力、摩擦力
6. 如图所示，在“神舟十一号”沿曲线从M点到N点的飞行过程中，速度逐渐减小。在此过程中“神舟十一号”所受合力F的方向可能是（ ）
A. B. C. D.
请阅读下述文字，完成下面小题。
运动的合成和分解是我们研究复杂运动常用的方法，可以将复杂的运动分解成简单的运动来研究。比如在研究平抛运动时，我们可以将平抛运动分解成竖直方向的自由落体运动和水平方向的匀速直线运动。
7. 飞机以某一速度在高空某一水平面上做匀速直线运动，某时刻从飞机上每相隔1s释放一颗炸弹，忽略空气阻力。在地面上观察炸弹做平抛运动，下列说法正确的是（ ）
A. 炸弹的质量影响炸弹的下落轨迹
B. 炸弹的速度大小和方向不断变化，不可能是匀变速运动
C. 炸弹在空中任意两段时间内速度的变化量的方向相同
D. 释放炸弹时，若飞机的速度越大，炸弹在空中运动的时间越长
8. 在地面上观察这些炸弹落地前空中任一时刻的位置，下列说法正确的是（ ）
A. 炸弹排成抛物线，相邻炸弹空间距离保持不变
B. 炸弹排成抛物线，相邻炸弹空间距离随时间的增加而增大
C. 炸弹排成竖直的一条直线，相邻炸弹空间距离保持不变
D. 炸弹排成竖直一条直线，相邻炸弹空间距离随时间的增加而增大
9. 掷实心球比赛中，某同学将实心球斜向上抛出，轨迹如图所示，不计空气阻力。根据实心球的受力情况和运动情况，参考平抛运动的研究方法，实心球的运动可以看成哪两个运动的合成（ ）
A. 水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动
B. 水平方向的匀速直线运动和竖直方向的匀变速直线运动
C. 水平方向的匀变速直线运动和竖直方向的匀变速直线运动
D. 水平方向的匀变速直线运动和竖直方向的匀速直线运动
10. 某一同学从相同高度抛出实心球A、B，抛出后再次落到抛出高度的轨迹如图所示。两球运动的最大高度相同。不计空气阻力。此过程中下列说法正确的是（ ）
A. B球的加速度比A球的大
B. B球的飞行时间比A球的长
C. B球在最高点的速度比A球在最高点的大
D. B球的初速度比A球的初速度小
11. 如图所示，“跳一跳”游戏需要操作者控制棋子离开平台时的速度，使其能跳到旁边等高平台上。棋子在某次跳跃过程中的轨迹为抛物线，经最高点时速度为v0，此时离平台的高度为h。棋子质量为m，空气阻力不计，重力加速度为g。则此跳跃过程（ ）

A. 所用时间
B. 水平位移大小
C. 初速度的竖直分量大小为
D. 初速度大小为
12. 如图所示，物体在力F的作用下在水平面发生了一段位移x，三种情形下力F和位移x的大小都是一样的。角的大小、物体运动方向如图。下列说法正确的是（ ）
A. 甲、丙两种情形下，力F做功的大小相等
B. 甲、乙两种情形下，力F都做负功
C. 乙、丙两种情形下，力F都做正功
D. 不知道地面是否光滑，无法判断F做功的大小关系
13. 如图所示，质量为m的小球从距桌面，高处的A点由静止释放，自由下落到地面上的B点，桌面离地高为。选择桌面为参考平面，则小球（ ）
A. 在A点时的重力势能为B. 在A点时的机械能为
C. 在B点时的重力势能为D. 在B点时的机械能为
14. 复兴号动车在世界上首次实现速度350km/h自动驾驶功能，成为我国高铁自主创新的又一重大标志性成果。一列质量为m的动车，初速度为v0，以恒定功率P在平直轨道上运动，经过时间t达到该功率下的最大速度vm，设动车行驶过程所受到的阻力f保持不变。动车在时间t内（ ）
A. 做匀加速直线运动B. 加速度逐渐增大
C. 恒定功率D. 牵引力做功
15 请阅读下述文字，完成下题
2020年10月12日，我国在西昌卫星发射中心成功将“高分十三号”卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道。“高分十三号”卫星是一颗光学遥感卫星，这颗卫星绕地球的运动可看做匀速圆周运动，其轨道与地球赤道在同一平面内，从地面上看，卫星在一定高度处静止不动。已知地球半径为，“高分十三号”卫星轨道半径为。
（1）地球自转的周期为，“高分十三号”卫星运动的周期为，则（ ）
A. B. C. D.
（2）赤道上某点随地球自转的线速度大小为，“高分十三号”卫星运动的线速度大小为，则为（ ）
A. B. C. D.
16. 如图，在发射地球同步卫星的过程中，卫星首先进入椭圆轨道Ⅰ，然后在Q点通过改变卫星速度，让卫星进入地球同步轨道Ⅱ。则下列说法正确的是（ ）
A. 在轨道Ⅱ上，卫星的运行速度大于7.9km/s
B. 在轨道Ⅰ上，卫星在P点速度小于在Q点的速度
C. 卫星在Q点通过加速由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ
D. 卫星从轨道Ⅰ经过Q点时的加速度小于它从轨道Ⅱ经过Q点时的加速度
17. 在物理学的研究中用到的思想方法很多，下列关于几幅书本插图的说法中不正确的是（ ）
A. 甲图中，B点逐渐向A点靠近时，观察AB割线的变化，运用了极限思想，说明质点在A点的瞬时速度方向即为过A点的切线方向
B. 乙图中，研究红蜡块的运动时，主要运用了理想化模型的思想
C. 丙图中，探究向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系时运用了控制变量法
D. 丁图中，卡文迪许测定引力常量的实验运用了放大法测微小量
18. 有关圆周运动的基本模型，下列说法正确的是（ ）
A. 如图a，汽车通过拱桥的最高点处于超重状态
B. 如图b所示是一圆锥摆，增大θ，但保持圆锥的高度不变，则圆锥摆的角速度不变
C. 如图c，同一小球在光滑而固定的圆锥筒内的A，B位置先后分别做匀速圆周运动，则在A位置小球所受筒壁的支持力要大于在B位置时的支持力
D. 如图d，火车转弯超过规定速度行驶时，车轮会对内轨有挤压作用
19. 如图甲所示，用一轻质绳拴着一质量为m的小球，在竖直平面内做圆周运动（不计一切阻力），小球运动到最高点时绳对小球的拉力为T，小球在最高点的速度大小为v，其图像如图乙所示，则下列说法不正确的是（ ）
A. 轻质绳长为
B. 当地的重力加速度为
C. 当时，轻质绳最高点拉力大小为
D. 若小球在最低点时的速度，小球运动到最低点时绳的拉力为mg
第二部分（非选择题部分）
二、实验题（22分）
20. 某同学探究平抛运动的特点。
用如图所示装置研究平抛运动的特点，将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直硬板上，小球沿斜槽轨道滑下后从斜槽末端飞出，落在水平挡板M上。由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，小球会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板，依次重复上述操作，白纸上将留下一系列痕迹点。
（1）在探究平抛运动的特点时，除硬板、小球、斜槽、铅笔、白纸和复写纸、刻度尺之外，下列器材中还需要的有______。
A. 重锤线B. 秒表C. 弹簧测力计D. 天平
（2）实验中，下列说法正确的是______。
A. 斜槽轨道必须光滑
B. 斜槽轨道末端要保持水平
C. 挡板的高度需要等间距变化
D. 每次应该从斜槽上相同的位置无初速度释放小球
（3）某同学用上图的实验装置得到的痕迹点如图所示，其中一个偏差较大的点产生的原因，可能是该次实验______。
A. 小球释放的高度偏高B. 小球释放的高度偏低
C. 小球没有被静止释放D. 挡板MN未水平放置
（4）如图为一小球做平抛运动时用闪光照相的方法获得的相片的一部分，图中背景小方格的边长为1.25cm，g取，则：
①小球运动初速度______m/s；
②小球运动至B点的竖直速度______m/s。（结果保留两位有效数字）
21. 利用图所示装置做“验证机械能守恒定律”实验。已知打点计时器打点周期，重力加速度为g。
（1）甲同学在做实验时进行了如下操作，其中操作不当的步骤是_______（选填选项前的字母）。
A．将打点计时器接到直流电源上 B．应选体积小、质量大的重物 C．释放纸带前，纸带应保持竖直
（2）甲同学从打出的纸带中选出符合要求的一条纸带，如下图所示（其中一段纸带图中未画出）。图中O点为打出的起始点，且速度为零。选取在纸带上连续打出的点A、B、C、D、E、F作为计数点。测出C、D、E点距起始点O的距离分别为、、，由此可计算出打点计时器打下D点时重物下落的瞬时速度________（结果保留三位有效数字）。用m表示重物的质量，在误差允许的范围内，若满足表达式________，则可认为重物下落过程中机械能守恒（用给出的已知物理量的符号表示）。
（3）乙同学在进行数据处理时不慎将纸带前半部分损坏，找不到起始点了，于是他利用剩余的纸带，用（2）中方法进行数据处理并进行验证。如图所示，重新任选某点为O，选取在纸带上连续打出的点A、B、C、D、E、F作为计数点，测量出C、D、E点到O点的距离分别为、、，用（2）中表达式进行验证。发现表达式左侧的数值比表达式右侧的数值小了很多，最可能的原因是________。
（4）丙同学设想采用另一种方法研究机械能是否守恒：在图中的纸带上，先分别测量出从O点到A、B、C、D、E、F点的距离h，再计算对应B、C、D、E各点的重物速度v。请帮助丙同学在图中画出图像的示意图_______，并说明如何利用该图像判断重物下落过程中机械能是否守恒______。
三、计算题（38分）
22. 如图所示，用的水平恒力使质量物体在水平地面上由静止开始向右运动。运动过程中，物体受到的滑动摩擦力大小。求：
（1）在物体运动距离2.0m过程中，水平恒力F对物体做的功；
（2）在物体运动距离为2.0m时，物体具有的动能。
23. 汽车转弯时如果速度过大，容易发生侧滑。因此，汽车转弯时不允许超过规定的速度。如图所示，一辆质量m=1.6×103kg的汽车（可视为质点）在水平公路的弯道上行驶，速度大小v=10m/s，其轨迹可视为半径R=40m的圆弧。
（1）求这辆汽车转弯时需要的向心力大小F；
（2）在冬天如果路面出现结冰现象，为防止汽车侧滑而发生危险，请给汽车驾驶员提出一条驾驶建议。
24. 某人站在水平地面上，手握不可伸长的轻绳一端，绳的另一端系有质量为m的小球，转动手腕，使球运动起来，最终在水平面内做匀速圆周运动。已知轻绳存在最大拉力，小球离地面高度为2l，手与球之间的绳长为l，当绳子与竖直方向的夹角θ=60°时，轻绳刚好断掉，此时小球速度为v，重力加速度为g，忽略空气阻力。
（1）求绳的最大拉力T；
（2）求速度v的大小；
（3）求使绳刚好被拉断后球的落地点与抛出位置的竖直投影点O的最大水平距离x。
25. 牛顿运用其运动定律并结合开普勒定律，通过建构物理模型研究天体的运动，建立了伟大的万有引力定律.请你选用恰当的规律和方法解决下列问题：
（1）某行星绕太阳运动的轨迹为椭圆，设太阳的质量为M，行星质量为，若行星在近日点与太阳中心的距离为，在远日点与太阳中心的距离为.求行星在近日点和远日点的加速度大小之比；
（2）行星绕太阳运动轨迹可近似看做匀速圆周运动.设行星质量为m，绕太阳公转的周期为T，行星的轨道半径为r，请根据开普勒第三定律（）及向心力的相关知识，证明太阳对行星的作用力F与r的平方成反比.
26. 一篮球质量，一运动员将其从距地面高度处以水平速度扔出，篮球在距离抛出点水平距离处落地，落地后第一次弹起的最大高度。若运动员使篮球从距地面高度处由静止下落，并在开始下落的同时向下拍球，运动员对球的作用时间，球落地后反弹的过程中运动员不再触碰球，球反弹的最大高度。若该篮球与该区域内地面碰撞时的恢复系数e恒定（物体与固定平面碰撞时的恢复系数e指：物体沿垂直接触面方向上的碰后速度与碰前速度之比）。为了方便研究，我们可以假设运动员拍球时对球的作用力为恒力，取重力加速度，不计空气阻力。求：
（1）运动员将篮球水平扔出时速度的大小；
（2）运动员拍球过程中对篮球所做的功W；
（3）运动员拍球时篮球所受的合外力与篮球自身重力的比值k。怀柔区2023—2024学年度第二学期高一质量检测
物 理
注意事项：
1、考生要认真填写姓名和考号。
2、本试卷分第一部分（选择题）和第二部分（非选择题），满分100分，考试时间90分钟。
3、试题所有答案必须填涂或书写在答题卡的对应位置，在试卷上作答无效。第一部分必须用2B铅笔作答；第二部分必须用黑色字迹的签字笔作答。
4、考试结束后，考生应将试卷和答题卡放在桌面上，待监考员收回。
第一部分（选择题部分）
一、选择题（本题共20小题，每小题2分，共40分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题意的）
学生利用以下装置来研究曲线运动的规律和特点。请根据相关知识回答下列小题。
1. 如图甲，在水平桌面上放一张白纸，白纸上固定一条由几段弧形轨道组合而成的弯道．使表面沾有红色印泥的钢球以一定的初速度从弯道的C端滚入，钢球从出口A离开后会在白纸上留下一条痕迹。如图乙，拆去一段轨道，球仍从C端滚入，则球离开B端后留下的痕迹可能为（ ）
A. 痕迹①B. 痕迹②C. 痕迹③D. 痕迹④
2. 同学们对以上现象进行了分析，说法不正确的是（ ）
A. 速度方向沿切线方向
B. 速度可能不变
C. 做曲线运动的物体受到的合外力指向轨迹的凹侧
D. 合外力的方向与速度方向一定不在同一直线上
【答案】1. B 2. B
【解析】
【1题详解】
小球沿着弯道做曲线运动，在B端的速度方向沿着该点的切线方向，所以球离开B端后留下的痕迹可能为痕迹②。
故选B。
【2题详解】
A．物体做曲线运动的速度方向沿切线方向，故A正确，不满足题意要求；
B．物体做曲线运动的速度方向时刻发生变化，故B错误，满足题意要求；
C．做曲线运动的物体受到的合外力指向轨迹的凹侧，故C正确，不满足题意要求；
D．做曲线运动的条件是合外力的方向与速度方向一定不在同一直线上，故D正确，不满足题意要求。
故选B。
某同学利用如图所示装置研究运动的合成与分解。竖直倒置的封闭玻璃管内注满清水，水中有一个蜡块。请利用所学知识回答下列小题。
3. 若玻璃管以速度v0向右匀速移动，与此同时蜡块R沿玻璃管以速度2v0匀速上浮，用虚线表示蜡块相对地面移动的轨迹，可能是下面四幅图中的哪一个（ ）
A. B.
C. D.
4. 这位同学称量了蜡块R的质量为200g，蜡块R能在玻璃管中从坐标原点以速度v0=1cm/s匀速上浮，如果此时玻璃管沿x轴正方向做初速度为零的匀加速直线运动，测出某时刻蜡块R的x、y坐标值分别为2cm和2cm，则下列说法正确的是（ ）
A. 蜡块做直线运动
B. 玻璃管加速度大小为1cm/s2
C. 蜡块受到的合力为0.2N
D. 可估算出该时刻蜡块R速度大小约为2cm/s
【答案】3. A 4. B
【解析】
【3题详解】
玻璃管以速度v0向右匀速移动，与此同时蜡块R沿玻璃管以速度2v0匀速上浮，两个匀速直线运动的合运动为匀速直线运动，蜡块相对地面移动的轨迹为一条斜向右上方的倾斜的直线，令轨迹与水平方向的夹角为，则有
即有
可知，只有第一个选择项符合要求。
故选A。
【4题详解】
A．蜡块的初速度向上，加速度向右。两者方向不在同一直线上，可知，蜡块做曲线运动，故A错误；
B．蜡块向上做匀速直线运动，则有
根据位移公式有
解得
故B正确；
C．根据牛顿第二定律，蜡块受到的合力为
故C错误；
D．该时刻蜡块R速度大小
故D错误。
故选B。
5. 如图所示，小物体M与水平圆盘保持相对静止，跟着圆一起做匀速圆周运动，则M的受力情况是（）
A. 受重力、支持力B. 受重力、向心力
C. 受重力、支持力、摩擦力D. 受重力、支持力、向心力、摩擦力
【答案】C
【解析】
【详解】物块受重力、支持力和摩擦力作用，其中摩擦力做为物块做圆周运动的向心力。
故选C。
6. 如图所示，在“神舟十一号”沿曲线从M点到N点的飞行过程中，速度逐渐减小。在此过程中“神舟十一号”所受合力F的方向可能是（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】在“神舟十一号”沿曲线从M点到N点的飞行过程中，速度逐渐减小，可知合力F的方向处于轨迹的凹侧，且与速度方向的夹角大于。
故选C。
请阅读下述文字，完成下面小题。
运动的合成和分解是我们研究复杂运动常用的方法，可以将复杂的运动分解成简单的运动来研究。比如在研究平抛运动时，我们可以将平抛运动分解成竖直方向的自由落体运动和水平方向的匀速直线运动。
7. 飞机以某一速度在高空某一水平面上做匀速直线运动，某时刻从飞机上每相隔1s释放一颗炸弹，忽略空气阻力。在地面上观察炸弹做平抛运动，下列说法正确的是（ ）
A. 炸弹的质量影响炸弹的下落轨迹
B. 炸弹的速度大小和方向不断变化，不可能是匀变速运动
C. 炸弹在空中任意两段时间内速度的变化量的方向相同
D. 释放炸弹时，若飞机的速度越大，炸弹在空中运动的时间越长
8. 在地面上观察这些炸弹落地前空中任一时刻的位置，下列说法正确的是（ ）
A. 炸弹排成抛物线，相邻炸弹空间距离保持不变
B. 炸弹排成抛物线，相邻炸弹空间距离随时间的增加而增大
C. 炸弹排成竖直的一条直线，相邻炸弹空间距离保持不变
D. 炸弹排成竖直的一条直线，相邻炸弹空间距离随时间的增加而增大
9. 掷实心球比赛中，某同学将实心球斜向上抛出，轨迹如图所示，不计空气阻力。根据实心球的受力情况和运动情况，参考平抛运动的研究方法，实心球的运动可以看成哪两个运动的合成（ ）
A. 水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动
B. 水平方向的匀速直线运动和竖直方向的匀变速直线运动
C. 水平方向的匀变速直线运动和竖直方向的匀变速直线运动
D. 水平方向的匀变速直线运动和竖直方向的匀速直线运动
10. 某一同学从相同高度抛出实心球A、B，抛出后再次落到抛出高度的轨迹如图所示。两球运动的最大高度相同。不计空气阻力。此过程中下列说法正确的是（ ）
A. B球的加速度比A球的大
B. B球的飞行时间比A球的长
C. B球在最高点的速度比A球在最高点的大
D. B球的初速度比A球的初速度小
【答案】7. C 8. D
9. B 10. C
【解析】
【7题详解】
A．炸弹的质量不影响炸弹的下落轨迹，A错误；
B．炸弹的速度大小和方向不断变化，加速度是重力加速度，加速度的大小和方向均不变，是匀变速运动，B错误；
C．根据 ，炸弹在空中任意两段时间内速度的变化量的方向相同，均是竖直向下的方向，C正确；
D．根据 ，释放炸弹时，若飞机的速度越大，炸弹在空中运动的时间不变，因为抛出点的高度不变，D错误。
故选C。
【8题详解】
在水平方向上，每棵炸弹都做匀速直线运动，其速度都等于飞机的速度，每棵炸弹都在飞机的正下方，所以炸弹排成竖直的一条直线；在竖直方向上，每棵炸弹都做自由落体运动，在连续相等时间内的位移逐渐增大，所以相邻炸弹空间距离随时间的增加而增大。ABC错误，D正确。
故选D。
【9题详解】
小球在水平方向上合力等于零，加速度等于零，所以小球在水平方向做匀速直线运动；小球在竖直方向上受到重力的作用，加速度等于重力加速度，所以小球在竖直方向做匀变速直线运动。竖直方向的初速度不等于零，不是自由落体运动。综上所述，小球的运动可以看成是水平方向的匀速直线运动和竖直方向的匀变速直线运动的合运动。ACD错误，B正确。
故选B。
【10题详解】
A．B球的加速度等于A球的加速度，均等于重力加速度，A错误；
B．两球在竖直方向上均做竖直上抛运动，两球运动的最大高度相同，表明两球上抛的初速度相同，运动时间也相同，所以B球的飞行时间等于A球的飞行时间，B错误；
C．两球在水平方向均做匀速直线运动，其速度大小等于最高点的速度，还等于抛出点速度的水平分量；两球初速度的竖直分量相等，B球初速度的方向与水平方向的夹角小，则B球初速度的水平分量大，所以B球在最高点的速度比A球在最高点的大，C正确；
D．两球初速度的竖直分量相等，B球初速度的方向与水平方向的夹角小，则B球的合速度大，B球的初速度比A球的初速度大，D错误。
故选C。
11. 如图所示，“跳一跳”游戏需要操作者控制棋子离开平台时的速度，使其能跳到旁边等高平台上。棋子在某次跳跃过程中的轨迹为抛物线，经最高点时速度为v0，此时离平台的高度为h。棋子质量为m，空气阻力不计，重力加速度为g。则此跳跃过程（ ）

A 所用时间
B. 水平位移大小
C. 初速度的竖直分量大小为
D. 初速度大小为
【答案】B
【解析】
【详解】A．竖直方向由
可得
该斜抛运动等效为两个完全相同的平抛运动，时间是2，故A错误；
B．水平位移
故B正确；
C．初速度的竖直分量大小为
故C错误；
D．用速度的合成，即勾股定理可知初速度大小为
故D错误。
故选B
12. 如图所示，物体在力F的作用下在水平面发生了一段位移x，三种情形下力F和位移x的大小都是一样的。角的大小、物体运动方向如图。下列说法正确的是（ ）
A. 甲、丙两种情形下，力F做功的大小相等
B. 甲、乙两种情形下，力F都做负功
C. 乙、丙两种情形下，力F都做正功
D. 不知道地面是否光滑，无法判断F做功的大小关系
【答案】A
【解析】
【详解】甲图中力F做功
乙图中力F做功
丙图中力F做功
则甲、丙两种情形下，力F做功的大小相等，甲、丙两种情形下，力F都做正功，乙中情况下力F做负功。
故选A。
13. 如图所示，质量为m的小球从距桌面，高处的A点由静止释放，自由下落到地面上的B点，桌面离地高为。选择桌面为参考平面，则小球（ ）
A. 在A点时的重力势能为B. 在A点时的机械能为
C. 在B点时的重力势能为D. 在B点时的机械能为
【答案】D
【解析】
【详解】AB．若选择桌面为参考平面，点在参考平面上方处，所以小球在A点时的重力势能为
由于小球在点时动能为零，故机械能为
故AB错误；
CD．由于点在参考平面的下方处，所以小球在点的重力势能为
在点的机械能为
故C错误，D正确。
故选D。
14. 复兴号动车在世界上首次实现速度350km/h自动驾驶功能，成为我国高铁自主创新的又一重大标志性成果。一列质量为m的动车，初速度为v0，以恒定功率P在平直轨道上运动，经过时间t达到该功率下的最大速度vm，设动车行驶过程所受到的阻力f保持不变。动车在时间t内（ ）
A. 做匀加速直线运动B. 加速度逐渐增大
C. 恒定功率D. 牵引力做功
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】AB．动车以恒定功率P在平直轨道上运动，则根据
可知，随速度的增加，动车做加速度减小的变加速运动，选项AB错误；
C．当速度最大时F=f，则此时
选项C正确；
D．根据动能定理
可知牵引力的功
选项D错误。
故选C。
15. 请阅读下述文字，完成下题
2020年10月12日，我国在西昌卫星发射中心成功将“高分十三号”卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道。“高分十三号”卫星是一颗光学遥感卫星，这颗卫星绕地球的运动可看做匀速圆周运动，其轨道与地球赤道在同一平面内，从地面上看，卫星在一定高度处静止不动。已知地球半径为，“高分十三号”卫星轨道半径为。
（1）地球自转的周期为，“高分十三号”卫星运动的周期为，则（ ）
A. B. C. D.
（2）赤道上某点随地球自转的线速度大小为，“高分十三号”卫星运动的线速度大小为，则为（ ）
A. B. C. D.
【答案】（1）C （2）A
【解析】
【小问1详解】
从地面上看，卫星在一定高度处静止不动，所以“高分十三号”卫星是地球的同步卫星，周期与地球自转周期相同，所以。
故选C；
【小问2详解】
赤道上某点随地球自转的线速度大小为
“高分十三号”卫星运动的线速度大小为
所以
故选A。
16. 如图，在发射地球同步卫星的过程中，卫星首先进入椭圆轨道Ⅰ，然后在Q点通过改变卫星速度，让卫星进入地球同步轨道Ⅱ。则下列说法正确的是（ ）
A. 在轨道Ⅱ上，卫星的运行速度大于7.9km/s
B. 在轨道Ⅰ上，卫星在P点的速度小于在Q点的速度
C. 卫星Q点通过加速由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ
D. 卫星从轨道Ⅰ经过Q点时的加速度小于它从轨道Ⅱ经过Q点时的加速度
【答案】C
【解析】
【详解】A．第一宇宙速度是所有环绕地球做圆周运动的卫星的最大环绕速度，可知在轨道Ⅱ上，卫星的运行速度小于7.9km/s，选项A错误；
B．根据开普勒第二定律可知，在轨道Ⅰ上，卫星在近地点P点的速度大于在远地点Q点的速度，选项B错误；
C．卫星在Q点通过加速做离心运动由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ，选项C正确；
D．根据
可知，卫星从轨道Ⅰ经过Q点时的加速度等于它从轨道Ⅱ经过Q点时的加速度，选项D错误。
故选C。
17. 在物理学的研究中用到的思想方法很多，下列关于几幅书本插图的说法中不正确的是（ ）
A. 甲图中，B点逐渐向A点靠近时，观察AB割线的变化，运用了极限思想，说明质点在A点的瞬时速度方向即为过A点的切线方向
B. 乙图中，研究红蜡块的运动时，主要运用了理想化模型的思想
C. 丙图中，探究向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系时运用了控制变量法
D. 丁图中，卡文迪许测定引力常量的实验运用了放大法测微小量
【答案】B
【解析】
【详解】A．甲图中，B点逐渐向A点靠近时，观察AB割线的变化，运用了极限思想，质点在A点的瞬时速度方向即为过A点的切线方向，A正确，不符合题意；
B．乙图中，研究红蜡块的运动时，对于合运动和分运动之间，主要运用了等效替代，B错误，符合题意；
C．丙图中，探究向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系时控制一些物理量不变，研究其他物理量之间的关系，运用了控制变量，C正确，不符合题意；
D．丁图中，卡文迪许测定引力常量的实验通过光线路径将引力造成的微小影响放大，运用了放大法测微小量，D正确，不符合题意。
故选B。
18. 有关圆周运动的基本模型，下列说法正确的是（ ）
A. 如图a，汽车通过拱桥的最高点处于超重状态
B. 如图b所示是一圆锥摆，增大θ，但保持圆锥的高度不变，则圆锥摆的角速度不变
C. 如图c，同一小球在光滑而固定的圆锥筒内的A，B位置先后分别做匀速圆周运动，则在A位置小球所受筒壁的支持力要大于在B位置时的支持力
D. 如图d，火车转弯超过规定速度行驶时，车轮会对内轨有挤压作用
【答案】B
【解析】
【详解】A．汽车通过拱桥的最高点时，由牛顿第二定律
可知桥的支持力小于汽车的重力，汽车处于失重状态，故A错误；
B．设圆锥的高度为h，其运动半径
由圆锥摆球受合力提供向心力，则有
代入R可得
可知圆锥摆的角速度与无关，故B正确；
C．设圆锥筒的母线与竖直方向的夹角为，竖直方向根据受力平衡可得
因是同一小球，则有支持力相同，所以在A位置小球所受筒壁的支持力等于在B位置时的支持力，故C错误；
D．火车转弯时，由于轨道倾斜，重力和轨道支持力的合力恰好提供火车转弯的向心力，则有内、外轨对内、外轮缘都不会有挤压作用，若火车转弯超过规定速度行驶时，火车有做离心运动的趋势，此时外轨对外轮缘会有挤压作用，故D错误。
故选B。
19. 如图甲所示，用一轻质绳拴着一质量为m的小球，在竖直平面内做圆周运动（不计一切阻力），小球运动到最高点时绳对小球的拉力为T，小球在最高点的速度大小为v，其图像如图乙所示，则下列说法不正确的是（ ）
A. 轻质绳长为
B. 当地的重力加速度为
C. 当时，轻质绳最高点拉力大小为
D. 若小球在最低点时的速度，小球运动到最低点时绳的拉力为mg
【答案】D
【解析】
【详解】AB．根据题图乙，可得小球运动到最高点时绳对小球的拉力与小球的速度关系为
当小球经过最高点时，根据牛顿第二定律
整理得
结合小球拉力的函数可知
，
解得
，
故AB正确；
C．把代入绳对小球拉力的函数可得
故C正确；
D．若小球在最低点时的速度，根据牛顿第二定律，小球运动到最低点时
解得绳的拉力
故D错误。
本题选错误的，故选D。
第二部分（非选择题部分）
二、实验题（22分）
20. 某同学探究平抛运动的特点。
用如图所示装置研究平抛运动的特点，将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直硬板上，小球沿斜槽轨道滑下后从斜槽末端飞出，落在水平挡板M上。由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，小球会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板，依次重复上述操作，白纸上将留下一系列痕迹点。
（1）在探究平抛运动的特点时，除硬板、小球、斜槽、铅笔、白纸和复写纸、刻度尺之外，下列器材中还需要的有______。
A. 重锤线B. 秒表C. 弹簧测力计D. 天平
（2）实验中，下列说法正确的是______。
A. 斜槽轨道必须光滑
B. 斜槽轨道末端要保持水平
C. 挡板的高度需要等间距变化
D. 每次应该从斜槽上相同的位置无初速度释放小球
（3）某同学用上图的实验装置得到的痕迹点如图所示，其中一个偏差较大的点产生的原因，可能是该次实验______。
A. 小球释放的高度偏高B. 小球释放的高度偏低
C. 小球没有被静止释放D. 挡板MN未水平放置
（4）如图为一小球做平抛运动时用闪光照相的方法获得的相片的一部分，图中背景小方格的边长为1.25cm，g取，则：
①小球运动的初速度______m/s；
②小球运动至B点的竖直速度______m/s。（结果保留两位有效数字）
【答案】（1）A （2）BD （3）AC
（4） ①. 0.75 ②. 1.0
【解析】
【小问1详解】
在探究平抛运动的特点时，需要重锤线，用以确保木板在竖直平面内，也可方便确定坐标轴，不需要秒表、弹簧测力计和天平，故选A。
【小问2详解】
A．斜槽轨道没有必要光滑，因为小球每次滚动时的摩擦力都相同，故A错误；
B．为了让小球做平抛运动，斜槽轨道末段必须水平，故B正确；
C．挡板高度可以等间距变化，也可以不等间距变化，故C错误；
D．为了保证小球平抛的初速度相同，应每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球，故D正确。
故选BD。
【小问3详解】
由题图可知，该点位于正常轨迹的上侧，表明该点水平方向的速度比其余点的水平速度大，可能是小球释放的高度偏高，或小球没有被静止释放，故选AC。
【小问4详解】
[1]因题图中背景小方格的边长为1.25cm，可知
，
设每相邻两点的时间间隔为T，小球竖直方向为自由落体运动，根据
解得
因此小球水平方向的速度，即运动的初速度为
[2]小球运动至B点的竖直速度
21. 利用图所示装置做“验证机械能守恒定律”实验。已知打点计时器打点周期，重力加速度为g。
（1）甲同学在做实验时进行了如下操作，其中操作不当的步骤是_______（选填选项前的字母）。
A．将打点计时器接到直流电源上 B．应选体积小、质量大的重物 C．释放纸带前，纸带应保持竖直
（2）甲同学从打出的纸带中选出符合要求的一条纸带，如下图所示（其中一段纸带图中未画出）。图中O点为打出的起始点，且速度为零。选取在纸带上连续打出的点A、B、C、D、E、F作为计数点。测出C、D、E点距起始点O的距离分别为、、，由此可计算出打点计时器打下D点时重物下落的瞬时速度________（结果保留三位有效数字）。用m表示重物的质量，在误差允许的范围内，若满足表达式________，则可认为重物下落过程中机械能守恒（用给出的已知物理量的符号表示）。
（3）乙同学在进行数据处理时不慎将纸带前半部分损坏，找不到起始点了，于是他利用剩余的纸带，用（2）中方法进行数据处理并进行验证。如图所示，重新任选某点为O，选取在纸带上连续打出的点A、B、C、D、E、F作为计数点，测量出C、D、E点到O点的距离分别为、、，用（2）中表达式进行验证。发现表达式左侧的数值比表达式右侧的数值小了很多，最可能的原因是________。
（4）丙同学设想采用另一种方法研究机械能是否守恒：在图中的纸带上，先分别测量出从O点到A、B、C、D、E、F点的距离h，再计算对应B、C、D、E各点的重物速度v。请帮助丙同学在图中画出图像的示意图_______，并说明如何利用该图像判断重物下落过程中机械能是否守恒______。
【答案】 ①. A ②. 2.31 ③. ④. 表达式右侧应为从打下O点到打下D点的过程中重物动能的增加量，而打下O点时重物的速度不为0，表达式右侧漏减了打下O点时重物的动能，导致右侧动能的增加量偏大。 ⑤. ⑥. 计算该图线的斜率，若图线为一条斜率接近2g的直线，则可验证重物下落过程中机械能守恒。
【解析】
【分析】
【详解】（1）[1]打点计时器应接到交流电源上，A错误。
故选A。
（2）[2]根据匀变速直线运动的规律，中间时刻的瞬时速度等于这段时间对应的平均速度，即有
[3] 在误差允许的范围内，若满足
则可认为重物下落过程中机械能守恒。
（3）[4]由题意分析可知， 因为表达式右侧应为从打下O点到打下D点的过程中重物动能的增加量，而打下O点时重物的速度不为0，表达式右侧漏减了打下O点时重物的动能，所以导致右侧动能的增加量偏大。
（4）[5] 由于
所以重物下落过程中，图中画出图像的示意图如下图所示
[6]如果下落过程中，机械能守恒，则有
即有
计算该图线的斜率，若图线为一条斜率接近2g的直线，则可验证重物下落过程中机械能守恒。
三、计算题（38分）
22. 如图所示，用的水平恒力使质量物体在水平地面上由静止开始向右运动。运动过程中，物体受到的滑动摩擦力大小。求：
（1）在物体运动距离2.0m的过程中，水平恒力F对物体做的功；
（2）在物体运动距离为2.0m时，物体具有的动能。
【答案】
（1）10J；（2）6J
【解析】
【详解】（1）在物体运动距离2.0m的过程中，水平恒力F对物体做的功为
（2）根据动能定理，在物体运动距离为2.0m时，物体具有的动能为
23. 汽车转弯时如果速度过大，容易发生侧滑。因此，汽车转弯时不允许超过规定的速度。如图所示，一辆质量m=1.6×103kg的汽车（可视为质点）在水平公路的弯道上行驶，速度大小v=10m/s，其轨迹可视为半径R=40m的圆弧。
（1）求这辆汽车转弯时需要的向心力大小F；
（2）在冬天如果路面出现结冰现象，为防止汽车侧滑而发生危险，请给汽车驾驶员提出一条驾驶建议。
【答案】（1）；（2）降低汽车车速
【解析】
【分析】
【详解】（1）根据牛顿第二定律
解得
（2）对驾驶员的建议：降低汽车车速。
24. 某人站在水平地面上，手握不可伸长的轻绳一端，绳的另一端系有质量为m的小球，转动手腕，使球运动起来，最终在水平面内做匀速圆周运动。已知轻绳存在最大拉力，小球离地面高度为2l，手与球之间的绳长为l，当绳子与竖直方向的夹角θ=60°时，轻绳刚好断掉，此时小球速度为v，重力加速度为g，忽略空气阻力。
（1）求绳的最大拉力T；
（2）求速度v的大小；
（3）求使绳刚好被拉断后球的落地点与抛出位置的竖直投影点O的最大水平距离x。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）当绳子与竖直方向的夹角时，轻绳刚好断掉，以小球为对象，竖直方向有
解得绳的最大拉力为
（2）以小球为对象，根据牛顿第二定律可得
又
解得
（3）细绳断后，小球做平抛运动，由平抛运动的规律有
，
联立解得
25. 牛顿运用其运动定律并结合开普勒定律，通过建构物理模型研究天体的运动，建立了伟大的万有引力定律.请你选用恰当的规律和方法解决下列问题：
（1）某行星绕太阳运动的轨迹为椭圆，设太阳的质量为M，行星质量为，若行星在近日点与太阳中心的距离为，在远日点与太阳中心的距离为.求行星在近日点和远日点的加速度大小之比；
（2）行星绕太阳运动轨迹可近似看做匀速圆周运动.设行星质量为m，绕太阳公转的周期为T，行星的轨道半径为r，请根据开普勒第三定律（）及向心力的相关知识，证明太阳对行星的作用力F与r的平方成反比.
【答案】（1）；（2）见解析
【解析】
【详解】（1）根据万有引力提供向心力有
解得
则行星在近日点和远日点的加速度大小之比为
（2）行星绕太阳的运动轨迹非常接近圆，其运动可近似看做匀速圆周运动，则有
又由于
，
解得
可知，太阳对行星的作用力F与r的平方成反比。
26. 一篮球质量，一运动员将其从距地面高度处以水平速度扔出，篮球在距离抛出点水平距离处落地，落地后第一次弹起的最大高度。若运动员使篮球从距地面高度处由静止下落，并在开始下落的同时向下拍球，运动员对球的作用时间，球落地后反弹的过程中运动员不再触碰球，球反弹的最大高度。若该篮球与该区域内地面碰撞时的恢复系数e恒定（物体与固定平面碰撞时的恢复系数e指：物体沿垂直接触面方向上的碰后速度与碰前速度之比）。为了方便研究，我们可以假设运动员拍球时对球的作用力为恒力，取重力加速度，不计空气阻力。求：
（1）运动员将篮球水平扔出时速度的大小；
（2）运动员拍球过程中对篮球所做的功W；
（3）运动员拍球时篮球所受的合外力与篮球自身重力的比值k。
【答案】（1）；（2）；（3）3.0
【解析】
【详解】（1）篮球水平抛出后，做平抛运动，在水平方向则有
在竖直方向则有
联立解得
（2）由题意可得
由恢复系数定义可得
拍球后篮球落地时的速度为
由动能定理可得
代入数据解得
（3）由牛顿第二定律，可得
在拍球时间内篮球的位移
又有
联立解得
可得