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浙江省浙东北（ZDB）联盟2023-2024学年高一下学期期中联考物理试卷（原卷版+解析版）
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这是一份浙江省浙东北（ZDB）联盟2023-2024学年高一下学期期中联考物理试卷（原卷版+解析版），文件包含浙江省浙东北ZDB联盟2023-2024学年高一下学期期中联考物理试卷原卷版docx、浙江省浙东北ZDB联盟2023-2024学年高一下学期期中联考物理试卷解析版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共29页， 欢迎下载使用。
考生须知：
1．本卷共6页，满分100分，考试时间90分钟；
2．答题前，请在答题卷指定区域填写班级、姓名、考场号、座位号及准考证号并填涂相应数字；
3．所有答案必须写在答题纸上，写在试卷上无效；
4．考试结束后，只需上交答题纸。
选择题部分
一、选择题Ⅰ（本题共13小题，每小题3分，共39分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分）
1. 下列选项中物理量全是矢量的是（ ）
A. 功、向心力B. 线速度、万有引力
C. 周期、重力势能D. 向心加速度、动能
【答案】B
【解析】
【详解】功、周期、重力势能、动能只有大小没有方向，属于标量；向心力、线速度、万有引力、向心加速度既有大小也有方向，属于矢量。
故选B。
2. 以下叙述中符合物理史实的是（ ）
A. 伽利略通过观测、分析和计算发现了行星绕太阳运动的规律
B. 第谷经过多年的天文观测，发现行星绕太阳运动的轨道是椭圆
C. 开普勒利用扭秤实验测出了引力常量，成为第一个计算出地球质量的人
D. 牛顿通过月地检验证明了地球对月球的引力与地球吸引苹果的力是同一种力
【答案】D
【解析】
【详解】AB．伽利略通过研究第谷多年的天文观测数据，发现了行星绕太阳运动的规律，故AB错误；
C．卡文迪许利用扭秤实验测出了引力常量，成为第一个计算出地球质量的人，故C错误；
D．牛顿通过月地检验证明了地球对月球引力与地球吸引苹果的力是同一种力，故D正确。
故选D。
3. 如图所示，小明同学乘坐的摩天轮正在竖直面内匀速转动，则他的（ ）
A. 动能不变B. 重力势能不变C. 线速度不变D. 向心加速度不变
【答案】A
【解析】
【详解】AB．小明同学乘坐的摩天轮正在竖直面内匀速转动，则他的动能不变，重力势能时刻发生变化，故A正确，B错误；
CD．小明做匀速圆周运动，线速度和向心加速度大小均不变，方向均时刻发生变化，故CD错误。
故选A。
4. 如图所示，用的拉力将物体沿水平面拉动的距离，已知，，下列说法正确的是（ ）
A. 水平面粗糙时拉力做的功大于水平面光滑时拉力做的功
B. 匀速拉动时拉力做的功小于加速拉动时拉力做的功
C. 水平面粗糙时拉力做的功为
D. 物体速度为时拉力的功率为
【答案】D
【解析】
【详解】ABC．根据
可知不管水平面粗糙还是光滑，匀速拉动还是加速拉动，拉力做的功均为，故ABC错误；
D．物体速度为时拉力的功率为
故D正确。
故选D。
5. 如图所示，一个圆盘在水平面内匀速转动，角速度是。盘面上距圆盘中心的位置有一个质量为的小物体在随圆盘一起做匀速圆周运动，则（ ）
A. 圆盘的转速是B. 小物体的线速度为
C. 小物体的向心加速为D. 小物体受到的向心力为
【答案】C
【解析】
【详解】A．圆盘的转速为
故A错误；
BCD．小物体的线速度为
小物体的向心加速为
小物体受到的向心力为
故BD错误，C正确。
故选C。
6. 有一质量为m、半径为R、密度均匀的球体，在距离球心O为2R的地方有一质量为m′的质点。现从m球中挖去半径为的球体，如图所示，则剩余部分对m′的万有引力为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】利用“割补法”可知，剩余部分对m′的万有引力为
联立可得
故选A。
7. 引体向上是中学生体育测试的项目之一。某高中生训练时在20秒内完成10次引体向上，该学生此过程中克服重力做功的平均功率最接近于（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】学生的质量估计为，每次重心向上的位移约为0.5m，则每次克服重力做功为
则该学生此过程中克服重力做功的平均功率最接近于
故选B。
8. 用传感器测量一个质量为m的物体的重力时，在赤道测得的读数为G1，在北极测得的读数为G2。如果认为地球是一个半径为R、质量分布均匀的球体，下列说法正确的是（ ）
A. 在赤道时物体的向心力大小为
B. 在北极时物体的向心力大小为
C. 地球自转角速度为
D. 地球自转周期为
【答案】C
【解析】
【详解】AB．在赤道时，有
在两极，有
所以在赤道时物体的向心力大小为
在两极时物体的向心力大小为0，故AB错误；
CD．根据以上分析可知
所以
，
故C正确，D错误。
故选C。
9. 如图所示是“嫦娥五号”月球探测器奔月过程的轨迹示意图，探测器在A点进行多次变轨，绕地球运行几圈后进入奔月轨道，到达月球附近的B点时通过速度控制进入绕月轨道，并经过多次变轨，最终落于月球表面。假设探测器质量保持不变，轨道6为近月圆轨道，则该探测器（ ）
A. 在轨道5上运行过程中速度大小保持不变
B. 在轨道3上运行的周期大于它在轨道1上的运行周期
C. 在轨道4上运行到B点时的加速度大于它在轨道5上运行到B点时的加速度
D. 沿奔月轨道飞行到达B点时必须点火加速才能被月球捕获从而进入绕月轨道
【答案】B
【解析】
【详解】A．该探测器在椭圆轨道5上运行过程中，根据开普勒第二定律可知，速度大小时刻发生变化，故A错误；
B．根据开普勒第三定律
由于轨道3的半长轴大于轨道1的半长轴大，则探测器在轨道3上运行的周期大于它在轨道1上的运行周期，故B正确；
C．根据牛顿第二定律可得
可得
可知探测器在轨道4上运行到B点时的加速度等于它在轨道5上运行到B点时的加速度，故C错误；
D．卫星从高轨道变轨到低轨道需要在变轨处点火减速，可知沿奔月轨道飞行到达B点时必须点火减速才能被月球捕获从而进入绕月轨道，故D错误。
故选B。
10. 如图所示，一塔式起重机正在从地面竖直吊起质量为m的货物，货物先匀加速上升至h高度，然后匀速运动一段时间再匀减速至停下。则（ ）
A. 匀速上升过程中起重机对货物做正功
B. 匀减速上升过程中起重机对货物做负功
C. 匀加速上升过程中起重机对货物做功为mgh
D. 在整个上升过程中合力对货物做的功为mgh
【答案】A
【解析】
【详解】A．匀速上升过程中起重机对货物的拉力等于货物的重力，但拉力的方向与位移方向相同，所以拉力对货物做正功，故A正确；
B．匀减速上升过程中，起重机对货物的拉力小于重力，但拉力的方向与位移方向相同，拉力做正功，故B错误；
C．匀加速上升过程中拉力大于重力，所以起重机对货物做功大于mgh，故C错误；
D．根据动能定理可知，在整个上升过程中合力对货物做的功为0，故D错误。
故选A。
11. 2023年10月26日11时14分，神舟十七号载人飞船在酒泉卫星发射中心发射升空，17时46分与“天宫”空间站组合体完成自主快速交会对接，19时34分神舟十七号航天员乘组顺利入驻空间站。已知空间站绕地球运行的轨道可视为圆轨道，离地高度为400km，地球半径为6400km，地球表面重力加速度为g=10m/s2，则（ ）
A. 空间站绕地球运行的速率约为9km/s
B. 空间站绕地球运行的周期约为1小时
C. 空间站里的航天员一天内可以看到16次日出
D. 空间站里的航天员处于完全失重状态，不受地球引力
【答案】C
【解析】
【详解】A．空间站绕地球运行的速度小于7.9km/s，故A错误；
B．根据万有引力提供向心力
解得
故B错误；
C．空间站里的航天员一天内可以看到日出的次数为
故C正确；
D．空间站里的航天员处于完全失重状态，但仍受地球引力，故D错误。
故选C。
12. 短道速滑运动员在水平冰面上弯道转弯的过程可看成匀速圆周运动，转弯时冰刀嵌入冰内从而使冰刀受到与冰面夹角为（蹬冰角）的支持力，如图所示。已知弯道半径为，不计一切摩擦，重力加速度为。以下说法正确的是（ ）
A. 运动员转弯时速度的大小为
B. 运动员转弯时角速度的大小为
C. 运动员转弯时向心加速度的大小为
D. 若运动员转弯速度变大，则需要增大蹬冰角
【答案】A
【解析】
【详解】ABC．根据牛顿第二定律可得
解得
，，
故A正确，BC错误；
D．根据
若运动员转弯速度变大则需要减小蹬冰角，故D错误。
故选A。
13. 如图所示为某消防车喷水救火的场面。已知消防车的喷水口离水箱的竖直高度，喷水口的横截面积，喷水速度，水的密度，当地重力加速度，不计水的阻力，则（ ）
A. 单位时间内出水口喷出水质量为
B. 单位时间内出水口喷出水的动能为
C. 消防车的水泵在时间内做的功为
D. 消防车的水泵输出功率为
【答案】D
【解析】
【详解】AB．单位时间内出水口喷出水的质量为
单位时间内出水口喷出水的动能为
故AB错误；
CD．根据能量守恒可知，消防车的水泵在时间内做的功为
消防车的水泵输出功率为
故C错误，D正确。
故选D。
二、选择题Ⅱ（本题共2小题，每小题3分，共6分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得3分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）
14. “飞车走壁”是一项惊险刺激的杂技表演，表演者骑着摩托车沿桶壁行驶，可以在一定高度的水平面内做匀速圆周运动（如图甲所示）。某一次表演中，表演者先在较低的水平面N内匀速运动几圈，后又在较高的水平面M内匀速运动几圈（示意图如图乙所示），若不计摩擦及空气阻力，以下说法正确的是（ ）
A. 表演者（含车）在M平面内运动时线速度较大
B. 表演者（含车）在N平面内运动时角速度较小
C. 表演者（含车）的向心力由支持力的水平分力提供
D. 表演者（含车）的向心力由重力与支持力的合力提供
【答案】ACD
【解析】
【详解】CD．对M、N两处演员和摩托车进行受力分析，如图所示
表演者（含车）向心力由重力与支持力的合力提供，也是支持力的水平分力提供，故CD正确；
AB．由于两个支持力与竖直方向的夹角相等，设夹角为θ，则
所以
，
由此可知，半径越大，线速度越大，角速度越小，故A正确，B错误。
故选ACD。
15. 如图所示，有四颗卫星：还未发射，在地球赤道上随地球一起转动；在地面附近近地轨道上正常运行；是地球同步卫星；是高空探测卫星。设地球半径为，自转周期为24小时，地球表面重力加速度为，所有卫星的运动均视为匀速圆周运动，则下列说法正确的是（ ）
A. 的线速度小于的运行速度
B. 在4小时内转过的圆心角为
C. 在相同的时间内，与地心的连线扫过的面积等于与地心的连线扫过的面积
D. 运动周期的平方与其轨道半径的三次方的比值为
【答案】AD
【解析】
【详解】A．卫星绕地球做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力得
可得
可知的运行速度大于的运行速度；对于同步卫星和未发射的卫星，两者角速度相等，根据
可知同步卫星的运行速度大于卫星的运行速度，则的线速度小于的运行速度，故A正确；
B．同步卫星的周期等于地球自转周期，为，可知在4小时内转过的圆心角为，故B错误；
C．根据开普勒第二定律可知，同一轨道上的卫星在相同的时间内，卫星与地心的连线扫过的面积相等，但与处于不同轨道，所以在相同的时间内，与地心的连线扫过的面积不等于与地心的连线扫过的面积，故C错误；
D．卫星绕地球做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力得
在地球表面有
可得运动周期的平方与其轨道半径的三次方的比值为
故D正确。
故选AD
非选择题部分
三、非选择题（本题共5小题，共55分）
16. 某同学用向心力演示器来探究物体做圆周运动所需向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系。
（1）该同学应采用的实验方法是（ ）
A. 理想实验法B. 控制变量法C. 等效替代法D. 理想模型法
（2）若要探究与之间的关系，应采用下列三图中的____________图；
（3）某次实验时，左右两标尺显示如图丁所示，此时左右两处小球所受向心力大小之比约为（ ）
A. B. C. D.
（4）在探究与之间的关系时，若左右两标尺显示如图丁所示，则左右变速塔轮半径之比为（ ）
A. B. C. D.
（5）通过本实验可以得到的结论是（ ）
A. 在与一定的情况下，与成正比
B. 在与一定的情况下，与成反比
C. 在与一定的情况下，与成反比
D. 在与一定的情况下，与成正比
【答案】（1）B （2）乙
（3）C （4）B （5）AD
【解析】
【小问1详解】
探究物体做圆周运动所需向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系，采用的实验方法是控制变量法。
故选B。
【小问2详解】
若要探究与之间的关系，应使两小球质量不相等，两小球做圆周运动半径和角速度相等，则应采用乙图。
【小问3详解】
某次实验时，左右两标尺显示如图丁所示，此时左右两处小球所受向心力大小之比约为。
故选C。
【小问4详解】
在探究与之间的关系时，应控制两球质量和做圆周运动半径相同，根据
若左右两标尺显示如图丁所示，则有
根据
由于左右变速塔轮边缘线速度大小相等，则左右变速塔轮半径之比为
故选B。
【小问5详解】
根据
A．在与一定的情况下，与成正比，故A正确；
BD．在与一定的情况下，与成正比，故B错误，D正确；
C．在与一定的情况下，与成正比，故C错误。
故选AD。
17. 某地需要用高级泑青铺设一条高速公路的水平弯道，对汽车的设计限速是。已知汽车在这种路面上行驶时，它的轮胎与地面的最大静摩擦力等于车重的0.5倍。（可能用到的数据：，，，，，，。）
（1）如果将弯道的路面设计为水平（内、外侧一样高）的，则弯道的最小半径是多少？
（2）如果将弯道的路面设计为倾斜（外侧高内侧低）的，且弯道半径为，要使汽车以最大限速通过此弯道时不产生侧向摩擦力，则弯道路面的倾斜角度是多少？
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）根据牛顿第二定律可得
其中
可得弯道的最小半径为
（2）使汽车以最大限速通过此弯道时不产生侧向摩擦力，则重力和支持力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律可得
可得
可得
18. 2021年5月15日，“天问一号”火星探测器所携带的祝融号火星车及其着陆组合体成功降落在火星表面，这标志着我国首次火星探测任务取得圆满成功。已知火星探测器在半径为的圆形轨道上环绕火星运行时周期为，假设火星是半径为、质量分布均匀的球体，求：
（1）火星的质量和密度；
（2）火星表面的重力加速度；
（3）火星的第一宇宙速度。
【答案】（1），；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）火星探测器在半径为的圆形轨道上环绕火星运行时周期为，则有
可得火星的质量为
根据
可得火星的密度为
（2）在火星表面有
解得火星的重力加速度为
；
（3）根据
可得火星的第一宇宙速度为
19. 如图所示，某“复兴号”动车组在平直的轨道上行驶，它的总质量为，共有8节车厢（4节动力车厢和4节无动力车厢），每节动力车厢的牵引电机额定输出功率均为。若动车组所受的总阻力与其速率成正比（，为已知常量）求：该动车组
（1）能达到的最大速度为；
（2）以额定功率行驶，速度达到最大速度一半时的加速度；
（3）以加速度从静止开始匀加速出站过程中电机总输出功率随时间变化的关系式。
【答案】（1）；（2）；（3）（）
【解析】
【详解】（1）当牵引力等于阻力时，动车组的速度最大，则有
又
联立解得该动车组能达到的最大速度为
（2）以额定功率行驶，速度达到最大速度一半时，此时有
，
根据牛顿第二定律可得
解得加速度大小为
（3）该动车组以加速度从静止开始匀加速出站过程中，根据牛顿第二定律可得
其中
，
联立可得
当时，可得
则匀加速过程，电机的总输出功率随时间变化的关系式为
（）
20. 一游戏装置的竖直截面如图所示，倾角为的轨道与半径的螺旋圆轨道相切于点，圆轨道最低点和略微错开；螺旋圆轨道、水平轨道、逆时针转动的水平传送带及水平轨道平滑连接，轨道的右端固定一轻质弹簧，弹簧自然伸长时其自由端的位置在点。现有一质量为的滑块（可视为质点）从轨道上距点高处由静止开始滑下，已知各轨道长度分别为，，，滑块与轨道、、间的动摩擦因数均为，与传送带间的动摩擦因数为，其余轨道均光滑，整个过程中均不超过弹簧的弹性限度，重力加速度。（，）
（1）求滑块首次下滑至点时的速度与下滑高度的关系式；
（2）若，求滑块首次运动至点时对轨道的压力；
（3）若要使滑块首次滑下时能过点，求滑块下滑高度应满足的条件；
（4）若要使滑块能经过点且不能第二次滑上传送带，求滑块下滑高度应满足的条件；
【答案】（1）；（2），方向竖直向下；（3）；（4）
【解析】
【详解】（1）滑块从释放到首次下滑至点过程，根据动能定理可得
可得
（2）若，则有
滑块首次运动至点时，根据牛顿第二定律可得
解得
根据牛顿第三定律可知，滑块首次运动至点时对轨道的压力大小为，方向竖直向下。
（3）设滑块首次滑下刚好能经过点，重力刚好提供向心力，则有
mg=mvD2R
解得
滑块从释放到首次下滑至点过程，根据动能定理可得
解得
则要使滑块首次滑下时能过点，滑块下滑高度应满足
（4）设滑块刚好可以第一次到达点，则从释放到第一次到达点过程，根据动能定理可得
解得
设滑块被弹簧弹回后刚好可以第二次到达点，则从释放到第二次到达点过程，根据动能定理可得
解得
h2=1.2m
结合第（3）问分析可知，则要使滑块能经过点且不能第二次滑上传送带，滑块下滑高度应满足
考生须知：
1．本卷共6页，满分100分，考试时间90分钟；
2．答题前，请在答题卷指定区域填写班级、姓名、考场号、座位号及准考证号并填涂相应数字；
3．所有答案必须写在答题纸上，写在试卷上无效；
4．考试结束后，只需上交答题纸。
选择题部分
一、选择题Ⅰ（本题共13小题，每小题3分，共39分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分）
1. 下列选项中物理量全是矢量的是（ ）
A. 功、向心力B. 线速度、万有引力
C. 周期、重力势能D. 向心加速度、动能
【答案】B
【解析】
【详解】功、周期、重力势能、动能只有大小没有方向，属于标量；向心力、线速度、万有引力、向心加速度既有大小也有方向，属于矢量。
故选B。
2. 以下叙述中符合物理史实的是（ ）
A. 伽利略通过观测、分析和计算发现了行星绕太阳运动的规律
B. 第谷经过多年的天文观测，发现行星绕太阳运动的轨道是椭圆
C. 开普勒利用扭秤实验测出了引力常量，成为第一个计算出地球质量的人
D. 牛顿通过月地检验证明了地球对月球的引力与地球吸引苹果的力是同一种力
【答案】D
【解析】
【详解】AB．伽利略通过研究第谷多年的天文观测数据，发现了行星绕太阳运动的规律，故AB错误；
C．卡文迪许利用扭秤实验测出了引力常量，成为第一个计算出地球质量的人，故C错误；
D．牛顿通过月地检验证明了地球对月球引力与地球吸引苹果的力是同一种力，故D正确。
故选D。
3. 如图所示，小明同学乘坐的摩天轮正在竖直面内匀速转动，则他的（ ）
A. 动能不变B. 重力势能不变C. 线速度不变D. 向心加速度不变
【答案】A
【解析】
【详解】AB．小明同学乘坐的摩天轮正在竖直面内匀速转动，则他的动能不变，重力势能时刻发生变化，故A正确，B错误；
CD．小明做匀速圆周运动，线速度和向心加速度大小均不变，方向均时刻发生变化，故CD错误。
故选A。
4. 如图所示，用的拉力将物体沿水平面拉动的距离，已知，，下列说法正确的是（ ）
A. 水平面粗糙时拉力做的功大于水平面光滑时拉力做的功
B. 匀速拉动时拉力做的功小于加速拉动时拉力做的功
C. 水平面粗糙时拉力做的功为
D. 物体速度为时拉力的功率为
【答案】D
【解析】
【详解】ABC．根据
可知不管水平面粗糙还是光滑，匀速拉动还是加速拉动，拉力做的功均为，故ABC错误；
D．物体速度为时拉力的功率为
故D正确。
故选D。
5. 如图所示，一个圆盘在水平面内匀速转动，角速度是。盘面上距圆盘中心的位置有一个质量为的小物体在随圆盘一起做匀速圆周运动，则（ ）
A. 圆盘的转速是B. 小物体的线速度为
C. 小物体的向心加速为D. 小物体受到的向心力为
【答案】C
【解析】
【详解】A．圆盘的转速为
故A错误；
BCD．小物体的线速度为
小物体的向心加速为
小物体受到的向心力为
故BD错误，C正确。
故选C。
6. 有一质量为m、半径为R、密度均匀的球体，在距离球心O为2R的地方有一质量为m′的质点。现从m球中挖去半径为的球体，如图所示，则剩余部分对m′的万有引力为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】利用“割补法”可知，剩余部分对m′的万有引力为
联立可得
故选A。
7. 引体向上是中学生体育测试的项目之一。某高中生训练时在20秒内完成10次引体向上，该学生此过程中克服重力做功的平均功率最接近于（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】学生的质量估计为，每次重心向上的位移约为0.5m，则每次克服重力做功为
则该学生此过程中克服重力做功的平均功率最接近于
故选B。
8. 用传感器测量一个质量为m的物体的重力时，在赤道测得的读数为G1，在北极测得的读数为G2。如果认为地球是一个半径为R、质量分布均匀的球体，下列说法正确的是（ ）
A. 在赤道时物体的向心力大小为
B. 在北极时物体的向心力大小为
C. 地球自转角速度为
D. 地球自转周期为
【答案】C
【解析】
【详解】AB．在赤道时，有
在两极，有
所以在赤道时物体的向心力大小为
在两极时物体的向心力大小为0，故AB错误；
CD．根据以上分析可知
所以
，
故C正确，D错误。
故选C。
9. 如图所示是“嫦娥五号”月球探测器奔月过程的轨迹示意图，探测器在A点进行多次变轨，绕地球运行几圈后进入奔月轨道，到达月球附近的B点时通过速度控制进入绕月轨道，并经过多次变轨，最终落于月球表面。假设探测器质量保持不变，轨道6为近月圆轨道，则该探测器（ ）
A. 在轨道5上运行过程中速度大小保持不变
B. 在轨道3上运行的周期大于它在轨道1上的运行周期
C. 在轨道4上运行到B点时的加速度大于它在轨道5上运行到B点时的加速度
D. 沿奔月轨道飞行到达B点时必须点火加速才能被月球捕获从而进入绕月轨道
【答案】B
【解析】
【详解】A．该探测器在椭圆轨道5上运行过程中，根据开普勒第二定律可知，速度大小时刻发生变化，故A错误；
B．根据开普勒第三定律
由于轨道3的半长轴大于轨道1的半长轴大，则探测器在轨道3上运行的周期大于它在轨道1上的运行周期，故B正确；
C．根据牛顿第二定律可得
可得
可知探测器在轨道4上运行到B点时的加速度等于它在轨道5上运行到B点时的加速度，故C错误；
D．卫星从高轨道变轨到低轨道需要在变轨处点火减速，可知沿奔月轨道飞行到达B点时必须点火减速才能被月球捕获从而进入绕月轨道，故D错误。
故选B。
10. 如图所示，一塔式起重机正在从地面竖直吊起质量为m的货物，货物先匀加速上升至h高度，然后匀速运动一段时间再匀减速至停下。则（ ）
A. 匀速上升过程中起重机对货物做正功
B. 匀减速上升过程中起重机对货物做负功
C. 匀加速上升过程中起重机对货物做功为mgh
D. 在整个上升过程中合力对货物做的功为mgh
【答案】A
【解析】
【详解】A．匀速上升过程中起重机对货物的拉力等于货物的重力，但拉力的方向与位移方向相同，所以拉力对货物做正功，故A正确；
B．匀减速上升过程中，起重机对货物的拉力小于重力，但拉力的方向与位移方向相同，拉力做正功，故B错误；
C．匀加速上升过程中拉力大于重力，所以起重机对货物做功大于mgh，故C错误；
D．根据动能定理可知，在整个上升过程中合力对货物做的功为0，故D错误。
故选A。
11. 2023年10月26日11时14分，神舟十七号载人飞船在酒泉卫星发射中心发射升空，17时46分与“天宫”空间站组合体完成自主快速交会对接，19时34分神舟十七号航天员乘组顺利入驻空间站。已知空间站绕地球运行的轨道可视为圆轨道，离地高度为400km，地球半径为6400km，地球表面重力加速度为g=10m/s2，则（ ）
A. 空间站绕地球运行的速率约为9km/s
B. 空间站绕地球运行的周期约为1小时
C. 空间站里的航天员一天内可以看到16次日出
D. 空间站里的航天员处于完全失重状态，不受地球引力
【答案】C
【解析】
【详解】A．空间站绕地球运行的速度小于7.9km/s，故A错误；
B．根据万有引力提供向心力
解得
故B错误；
C．空间站里的航天员一天内可以看到日出的次数为
故C正确；
D．空间站里的航天员处于完全失重状态，但仍受地球引力，故D错误。
故选C。
12. 短道速滑运动员在水平冰面上弯道转弯的过程可看成匀速圆周运动，转弯时冰刀嵌入冰内从而使冰刀受到与冰面夹角为（蹬冰角）的支持力，如图所示。已知弯道半径为，不计一切摩擦，重力加速度为。以下说法正确的是（ ）
A. 运动员转弯时速度的大小为
B. 运动员转弯时角速度的大小为
C. 运动员转弯时向心加速度的大小为
D. 若运动员转弯速度变大，则需要增大蹬冰角
【答案】A
【解析】
【详解】ABC．根据牛顿第二定律可得
解得
，，
故A正确，BC错误；
D．根据
若运动员转弯速度变大则需要减小蹬冰角，故D错误。
故选A。
13. 如图所示为某消防车喷水救火的场面。已知消防车的喷水口离水箱的竖直高度，喷水口的横截面积，喷水速度，水的密度，当地重力加速度，不计水的阻力，则（ ）
A. 单位时间内出水口喷出水质量为
B. 单位时间内出水口喷出水的动能为
C. 消防车的水泵在时间内做的功为
D. 消防车的水泵输出功率为
【答案】D
【解析】
【详解】AB．单位时间内出水口喷出水的质量为
单位时间内出水口喷出水的动能为
故AB错误；
CD．根据能量守恒可知，消防车的水泵在时间内做的功为
消防车的水泵输出功率为
故C错误，D正确。
故选D。
二、选择题Ⅱ（本题共2小题，每小题3分，共6分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得3分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）
14. “飞车走壁”是一项惊险刺激的杂技表演，表演者骑着摩托车沿桶壁行驶，可以在一定高度的水平面内做匀速圆周运动（如图甲所示）。某一次表演中，表演者先在较低的水平面N内匀速运动几圈，后又在较高的水平面M内匀速运动几圈（示意图如图乙所示），若不计摩擦及空气阻力，以下说法正确的是（ ）
A. 表演者（含车）在M平面内运动时线速度较大
B. 表演者（含车）在N平面内运动时角速度较小
C. 表演者（含车）的向心力由支持力的水平分力提供
D. 表演者（含车）的向心力由重力与支持力的合力提供
【答案】ACD
【解析】
【详解】CD．对M、N两处演员和摩托车进行受力分析，如图所示
表演者（含车）向心力由重力与支持力的合力提供，也是支持力的水平分力提供，故CD正确；
AB．由于两个支持力与竖直方向的夹角相等，设夹角为θ，则
所以
，
由此可知，半径越大，线速度越大，角速度越小，故A正确，B错误。
故选ACD。
15. 如图所示，有四颗卫星：还未发射，在地球赤道上随地球一起转动；在地面附近近地轨道上正常运行；是地球同步卫星；是高空探测卫星。设地球半径为，自转周期为24小时，地球表面重力加速度为，所有卫星的运动均视为匀速圆周运动，则下列说法正确的是（ ）
A. 的线速度小于的运行速度
B. 在4小时内转过的圆心角为
C. 在相同的时间内，与地心的连线扫过的面积等于与地心的连线扫过的面积
D. 运动周期的平方与其轨道半径的三次方的比值为
【答案】AD
【解析】
【详解】A．卫星绕地球做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力得
可得
可知的运行速度大于的运行速度；对于同步卫星和未发射的卫星，两者角速度相等，根据
可知同步卫星的运行速度大于卫星的运行速度，则的线速度小于的运行速度，故A正确；
B．同步卫星的周期等于地球自转周期，为，可知在4小时内转过的圆心角为，故B错误；
C．根据开普勒第二定律可知，同一轨道上的卫星在相同的时间内，卫星与地心的连线扫过的面积相等，但与处于不同轨道，所以在相同的时间内，与地心的连线扫过的面积不等于与地心的连线扫过的面积，故C错误；
D．卫星绕地球做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力得
在地球表面有
可得运动周期的平方与其轨道半径的三次方的比值为
故D正确。
故选AD
非选择题部分
三、非选择题（本题共5小题，共55分）
16. 某同学用向心力演示器来探究物体做圆周运动所需向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系。
（1）该同学应采用的实验方法是（ ）
A. 理想实验法B. 控制变量法C. 等效替代法D. 理想模型法
（2）若要探究与之间的关系，应采用下列三图中的____________图；
（3）某次实验时，左右两标尺显示如图丁所示，此时左右两处小球所受向心力大小之比约为（ ）
A. B. C. D.
（4）在探究与之间的关系时，若左右两标尺显示如图丁所示，则左右变速塔轮半径之比为（ ）
A. B. C. D.
（5）通过本实验可以得到的结论是（ ）
A. 在与一定的情况下，与成正比
B. 在与一定的情况下，与成反比
C. 在与一定的情况下，与成反比
D. 在与一定的情况下，与成正比
【答案】（1）B （2）乙
（3）C （4）B （5）AD
【解析】
【小问1详解】
探究物体做圆周运动所需向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系，采用的实验方法是控制变量法。
故选B。
【小问2详解】
若要探究与之间的关系，应使两小球质量不相等，两小球做圆周运动半径和角速度相等，则应采用乙图。
【小问3详解】
某次实验时，左右两标尺显示如图丁所示，此时左右两处小球所受向心力大小之比约为。
故选C。
【小问4详解】
在探究与之间的关系时，应控制两球质量和做圆周运动半径相同，根据
若左右两标尺显示如图丁所示，则有
根据
由于左右变速塔轮边缘线速度大小相等，则左右变速塔轮半径之比为
故选B。
【小问5详解】
根据
A．在与一定的情况下，与成正比，故A正确；
BD．在与一定的情况下，与成正比，故B错误，D正确；
C．在与一定的情况下，与成正比，故C错误。
故选AD。
17. 某地需要用高级泑青铺设一条高速公路的水平弯道，对汽车的设计限速是。已知汽车在这种路面上行驶时，它的轮胎与地面的最大静摩擦力等于车重的0.5倍。（可能用到的数据：，，，，，，。）
（1）如果将弯道的路面设计为水平（内、外侧一样高）的，则弯道的最小半径是多少？
（2）如果将弯道的路面设计为倾斜（外侧高内侧低）的，且弯道半径为，要使汽车以最大限速通过此弯道时不产生侧向摩擦力，则弯道路面的倾斜角度是多少？
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）根据牛顿第二定律可得
其中
可得弯道的最小半径为
（2）使汽车以最大限速通过此弯道时不产生侧向摩擦力，则重力和支持力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律可得
可得
可得
18. 2021年5月15日，“天问一号”火星探测器所携带的祝融号火星车及其着陆组合体成功降落在火星表面，这标志着我国首次火星探测任务取得圆满成功。已知火星探测器在半径为的圆形轨道上环绕火星运行时周期为，假设火星是半径为、质量分布均匀的球体，求：
（1）火星的质量和密度；
（2）火星表面的重力加速度；
（3）火星的第一宇宙速度。
【答案】（1），；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）火星探测器在半径为的圆形轨道上环绕火星运行时周期为，则有
可得火星的质量为
根据
可得火星的密度为
（2）在火星表面有
解得火星的重力加速度为
；
（3）根据
可得火星的第一宇宙速度为
19. 如图所示，某“复兴号”动车组在平直的轨道上行驶，它的总质量为，共有8节车厢（4节动力车厢和4节无动力车厢），每节动力车厢的牵引电机额定输出功率均为。若动车组所受的总阻力与其速率成正比（，为已知常量）求：该动车组
（1）能达到的最大速度为；
（2）以额定功率行驶，速度达到最大速度一半时的加速度；
（3）以加速度从静止开始匀加速出站过程中电机总输出功率随时间变化的关系式。
【答案】（1）；（2）；（3）（）
【解析】
【详解】（1）当牵引力等于阻力时，动车组的速度最大，则有
又
联立解得该动车组能达到的最大速度为
（2）以额定功率行驶，速度达到最大速度一半时，此时有
，
根据牛顿第二定律可得
解得加速度大小为
（3）该动车组以加速度从静止开始匀加速出站过程中，根据牛顿第二定律可得
其中
，
联立可得
当时，可得
则匀加速过程，电机的总输出功率随时间变化的关系式为
（）
20. 一游戏装置的竖直截面如图所示，倾角为的轨道与半径的螺旋圆轨道相切于点，圆轨道最低点和略微错开；螺旋圆轨道、水平轨道、逆时针转动的水平传送带及水平轨道平滑连接，轨道的右端固定一轻质弹簧，弹簧自然伸长时其自由端的位置在点。现有一质量为的滑块（可视为质点）从轨道上距点高处由静止开始滑下，已知各轨道长度分别为，，，滑块与轨道、、间的动摩擦因数均为，与传送带间的动摩擦因数为，其余轨道均光滑，整个过程中均不超过弹簧的弹性限度，重力加速度。（，）
（1）求滑块首次下滑至点时的速度与下滑高度的关系式；
（2）若，求滑块首次运动至点时对轨道的压力；
（3）若要使滑块首次滑下时能过点，求滑块下滑高度应满足的条件；
（4）若要使滑块能经过点且不能第二次滑上传送带，求滑块下滑高度应满足的条件；
【答案】（1）；（2），方向竖直向下；（3）；（4）
【解析】
【详解】（1）滑块从释放到首次下滑至点过程，根据动能定理可得
可得
（2）若，则有
滑块首次运动至点时，根据牛顿第二定律可得
解得
根据牛顿第三定律可知，滑块首次运动至点时对轨道的压力大小为，方向竖直向下。
（3）设滑块首次滑下刚好能经过点，重力刚好提供向心力，则有
mg=mvD2R
解得
滑块从释放到首次下滑至点过程，根据动能定理可得
解得
则要使滑块首次滑下时能过点，滑块下滑高度应满足
（4）设滑块刚好可以第一次到达点，则从释放到第一次到达点过程，根据动能定理可得
解得
设滑块被弹簧弹回后刚好可以第二次到达点，则从释放到第二次到达点过程，根据动能定理可得
解得
h2=1.2m
结合第（3）问分析可知，则要使滑块能经过点且不能第二次滑上传送带，滑块下滑高度应满足
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