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陕西省咸阳市2023-2024学年高一下学期7月期末考试物理试题（原卷版+解析版）
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这是一份陕西省咸阳市2023-2024学年高一下学期7月期末考试物理试题（原卷版+解析版），文件包含陕西省咸阳市2023-2024学年高一下学期7月期末考试物理试题原卷版docx、陕西省咸阳市2023-2024学年高一下学期7月期末考试物理试题解析版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共27页， 欢迎下载使用。
注意事项：
1.本试题共6页，满分100分，时间90分钟。
2.答卷前，考生务必将自己的姓名和准考证号填写在答题卡上。
3.回答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
4.考试结束后，监考员将答题卡按顺序收回，装袋整理；试题不回收。
第Ⅰ卷（选择题 共48分）
一、选择题（本大题共12小题，每小题4分，计48分。在每小题给出的四个选项中，第1~8题只有一项符合题目要求；第9~12题有多项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分）
1. 下列有关说法正确的是（ ）
A. 速度、功是标量，加速度、功率是矢量
B. 北斗导航卫星的发射速度小于7.9km/s
C. 牛顿通过地月引力计算首先推算出了引力常量
D. 在研究箭船分离姿态时，火箭和飞船都不能看作质点
【答案】D
【解析】
【详解】A．速度、速度是矢量，功、功率是标量，故A错误；
B．北斗导航卫星的发射速度大于7.9km/s，故B错误；
C．卡文迪什通过实验推算出引力常量，故C错误；
D．在研究箭船分离姿态时，火箭和飞船的形状大小都不能忽略不计，所以火箭和飞船都不能看作质点，故D正确。
故选D。
2. 6月16日，在世界女排联赛中国香港站比赛中，中国队3比0战胜波兰队。如图所示为排球运动员“拦网”瞬间。若排球触手后水平反弹，不计空气阻力和旋转的影响，其反弹至触地的过程可视为平抛运动，则此过程所用时间（ ）
A. 与球的质量有关
B. 与球的材料有关
C. 与球触手反弹时的高度有关
D. 与球触手反弹时的速度大小有关
【答案】C
【解析】
【详解】根据题意，反弹至触地的过程可视为平抛运动，平抛运动竖直方向做自由落体运动
解得
可知平抛运动过程所用时间与球触手反弹时的高度有关。
故选C。
3. 夏季易发生洪涝灾害，当道路受损严重时，人们多采用航空救援。如图所示是航空救援直升机正在向受灾中心运送救援人员。a、b是螺旋桨上同一叶片上的两点，当叶片转动时（ ）
A. 两点的角速度B. 两点的线速度
C. 两点的周期D. 两点的向心加速度
【答案】B
【解析】
【详解】a、b是螺旋桨上同一叶片上的两点，所以a、b两点的角速度相等，周期相等；根据
，
由于，则有
，
故选B。
4. 杆秤是延续千年的华夏国粹，如图所示，三根轻绳与秤盘的捆绑点E、F、G将圆形秤盘三等分，每段轻绳与竖直方向的夹角为，秤盘的质量为80g，重力加速度g取。某次称量药材时，保持杆秤静止，称得盘中药材的质量为120g，则此时每根绳子的拉力大小为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】以秤盘和盘中药材为整体，竖直方向根据受力平衡可得
解得每根绳子的拉力大小为
故选A。
5. 节气是指二十四个时节和气候，是中国古代订立的一种用来指导农事的补充历法，是中华民族劳动人民经验的积累和智慧的结晶。二十四节气代表着地球在公转轨道上的二十四个不同的位置。从天体物理学可知，地球沿椭圆轨道绕太阳运动所处如图所示的四个位置分别对应我国的四个节气，以下说法正确的是（ ）
A. 夏至时线速度最大
B. 从冬至到春分的运行时间为公转周期的
C. 太阳既在地球公转轨道的焦点上，也在火星公转轨道的焦点上
D. 可根据地球的公转周期求出地球的质量
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据开普勒第二定律可知，地球沿椭圆轨道绕太阳运动在近日点速度最大，远日点速度最小，则夏至时线速度最小，故A错误；
B．由于从冬至到夏至过程，地球的运动速度逐渐减小，则从冬至到春分的运行时间小于从春分到夏至的运行时间，所以从冬至到春分的运行时间小于公转周期的，故B错误；
C．根据开普勒第一定律可知，太阳既在地球公转轨道的焦点上，也在火星公转轨道的焦点上，故C正确；
D．行星绕太阳转动模型只能求出中心天体太阳的质量，无法求出行星的质量，故D错误。
故选C。
6. 随着人工智能技术的发展，无人驾驶汽车已经成为智能科技的焦点。某品牌无人驾驶汽车进行刹车性能测试，得到汽车在平直路面上紧急刹车（车轮抱死）过程中的位移随时间变化的规律为（x的单位是m，t的单位是s），则下列说法不正确的是（ ）
A. 该汽车刹车的初速度为24m/s
B. 该汽车刹车的加速度为
C. 刹车后2s末的速度为12m/s
D. 刹车后5s内的位移为25m
【答案】D
【解析】
【详解】AB．已知汽车刹车过程中的位移随时间变化的规律为
结合匀变速直线运动位移时间公式
可得汽车刹车时的初速度和加速度大小分别为
，
故AB正确，不满足题意要求；
C．刹车后2s末的速度为
故C正确，不满足题意要求；
D．汽车从刹车到停下所用时间为
则刹车后5s内的位移为
故D错误，满足题意要求。
故选D。
7. 5月2日至3日，来自全国各地的近200位青少年滑板运动员参与2024年中国青少年U系列滑板巡回赛（上海站）的比赛。假如比赛中某运动员以同一姿态沿轨道下滑了一段距离，该过程中重力对他做功为800J，他克服阻力做功为200J，不计其他作用力的功，则该运动员在此过程中（ ）
A. 动能可能不变B. 动能增加了600J
C. 重力势能减少了600JD. 机械能增加了200J
【答案】B
【解析】
【详解】AB．设克服摩擦力做功为，由动能定理可得
得动能增加了
故A错误，B正确；
C．重力做正功，重力势能减少，减少的重力势能等于重力做的功，即重力势能减少了800J，故C错误；
D．除了重力做功以外的其他外力做的功等于机械能的变化量，即
解得
故机械能减少了200J，故D错误。
故选B。
8. 如图所示，水平桌面上的小物块a通过轻绳跨过光滑定滑轮连接小物块b，物块a与物块b的质量之比为。将物块a从P点由静止释放，1s后到达桌面上距离P点1m的Q点（b未落地），不计空气阻力，重力加速度，则物块a与桌面间的动摩擦因数为（ ）
A. 0.1B. 0.2C. 0.4D. 0.5
【答案】B
【解析】
【详解】设绳子拉力为F，对a、b分别应用牛顿第二定律可得
联立可得
由运动学公式可得
联立，代入相关已知数据求得
故选B。
9. 下列有关生活中的圆周运动实例分析，其中说法正确的是（ ）
A. 甲图：汽车水平转弯时速度过大，可能因离心运动造成交通事故
B. 乙图：秋千摆至最低点时，秋千对儿童的支持力大小等于其重力
C. 丙图：汽车安全通过半径为R的拱桥的最高点时速度应满足
D. 丁图：铁路弯道处的外轨比内轨高，是为了利用轮缘与内轨的侧压力帮助火车转弯
【答案】AC
【解析】
详解】A．甲图：汽车水平转弯时速度过大，可能摩擦力不足以提供向心力，汽车因离心运动造成交通事故，故A正确；
B．乙图：秋千摆至最低点时，加速度方向向上，若儿童在圆心方向板只有支持力，儿童处于超重状态，秋千对儿童的支持力大小大于其重力，故B错误；
C．丙图：汽车安全通过半径为R的拱桥的最高点时，根据牛顿第二定律可得
可得速度应满足
故C正确；
D．丁图：铁路弯道处的外轨比内轨高，是为了利用重力和支持力的合力提供向心力，减小轮缘与轨道的侧压力，故D错误。
故选AC。
10. 某地区人们用手抛撒谷粒进行播种。某次抛出的谷粒中有两颗的运动轨迹如图所示，其轨迹在同一竖直平面内，抛出点均为O，且轨迹交于P点，抛出时谷粒1和谷粒2的初速度分别为和，其中方向水平，方向斜向上。忽略空气阻力，两谷粒质量相同，关于两谷粒在空中的运动，下列说法正确的是（ ）
A. 谷粒1的加速度小于谷粒2的加速度
B. 谷粒2从O到P的运动时间大于谷粒1
C. 谷粒2的水平分速度等于
D. 两谷粒从O到P过程重力做功相等
【答案】BD
【解析】
【详解】A．由题意，可知谷粒1做平抛运动，谷粒2做斜上抛运动，抛出的两谷粒在空中均仅受重力作用，加速度均为重力加速度，所以谷粒1的加速度等于谷粒2的加速度，故A错误；
D．两谷粒从O点运动到P点，两谷粒质量相同，下落高度相同，则重力做功相等，故D正确。
BC．两谷粒从O点运动到P点，在竖直方向上，谷粒2做竖直上抛运动，谷粒1做自由落体运动，二者在竖直方向上位移相同，则可知谷粒2运动时间较长；在水平方向上，二者做匀速直线运动，水平位移相等，由于谷粒2运动时间较长，则可知谷粒2的水平分速度小于，故B正确，C错误。
故选BD。
11. 如图所示是即将开通的西安高新云巴。假设列车质量为m，某次列车由静止出发在水平轨道做加速度为a的匀加速直线运动，列车所受的阻力恒定为f，达到列车的额定功率P后，列车保持额定功率做变加速运动，再经时间t，速度达到最大，然后以最大速度匀速运动，对此下列说法正确的是（ ）
A. 列车匀速运动的速度为
B. 列车做匀加速运动的时间为
C. 从静止到加速到速度最大的过程牵引力所做的功为
D. 列车保持额定功率做变加速运动时间t内的位移为
【答案】BD
【解析】
【详解】A．当牵引力等于阻力时，列车做匀速运动，则列车匀速运动的速度为
故A错误；
B．列车做匀加速运动过程，根据牛顿第二定律可得
列车做匀加速运动结束时的速度大小为
则列车做匀加速运动的时间为
故B正确；
C．列车达到额定功率P后，列车保持额定功率做变加速运动，再经时间t，速度达到最大，列车达到额定功率后到速度最大过程牵引力所做的功
则从静止到加速到速度最大的过程牵引力所做的功
故C错误；
D．设列车保持额定功率做变加速运动时间t内的位移为，根据动能定理可得
解得
故D正确
故选BD。
12. 天文观测已经证实，三星系统是常见的，甚至在已知的大质量恒星群中占主导地位。如图所示，质量相等的P、O、S三颗星位于等边三角形的三个顶点上，并沿外接于等边三角形的圆形轨道运行，已知等边三角形边长为l，三颗星做匀速圆周运动的周期为T，万有引力常量为G，忽略其他星体对它们的引力作用。则下列说法正确的是（ ）
A. 三颗星的线速度大小均为
B. 三颗星的质量均为
C. 任意两颗星间的万有引力大小为
D. 任意一颗星所受向心力大小为
【答案】AD
【解析】
【详解】A．三颗星的轨道半径等于等边三角形外接圆的半径，则有
则三颗星的线速度大小均为
故A正确；
B．根据对称性可知，三颗星的质量相等，设三颗星的质量均为，根据牛顿第二定律可得
解得三颗星的质量均为
故B错误；
C．任意两颗星间的万有引力大小为
故C错误；
D．任意一颗星所受的向心力大小为
故D正确。
故选AD。
第Ⅱ卷（非选择题 共52分）
二、实验探究题（本大题共2小题，计16分）
13. 利用手机内置加速度传感器可实时显示手机加速度的数值。小明通过智能手机探究加速度与合外力的关系，实验装置如图甲所示，已知当地重力加速度为g。实验步骤如下：
①轻弹簧上端固定，下端与手机相连接，手机下端通过细绳悬挂小瓶子（带盖）；
②向瓶子内装适量细沙，整个实验装置处于静止状态；
③打开手机软件，剪断细绳，通过手机软件记录竖直方向加速度a随时间t变化的图像，并用弹簧测力计测出瓶子和细沙的重力G；
④改变瓶子中细沙质量，重复步骤③，获得多组实验数据。
（1）某次实验中，通过手机软件记录竖直方向加速度a随时间变化的图像如图乙所示，剪断细绳瞬间手机的加速度对应图中的________（选填“A”“B”或“C”）点；剪断细绳瞬间手机受到的合力大小F等于________（选填“瓶子和细沙的重力G”或“手机的重力”）。
（2）根据实验获得多组实验数据绘制图像如图丙所示，由图可得结论：在误差允许的范围内，____________。
（3）若某同学在处理数据时，测得图丙中图线的斜率为k，则可推算出手机的质量为________（选用k、g表示）。
【答案】（1） ①. A ②. 瓶子和细沙的重力G
（2）当手机的质量一定时，手机的加速度与手机所受合外力成正比
（3）
【解析】
【小问1详解】
[1]前面的数据波动是保持平衡时的轻微扰动，后续的数据波动是因为手机在做（近似）往复运动，故第一个峰值即为绳子被剪断时的瞬时加速度，则剪断细绳瞬间手机的加速度对应图中的A点；
[2]剪断细绳前，根据受力平衡可知，弹簧的弹力等于手机的重力与瓶子和细沙的重力G之和；剪断细绳瞬间，弹簧的弹力大小不变，则手机受到的合力大小F等于瓶子和细沙的重力G。
【小问2详解】
由丙图知，图像为过原点的一条直线，由图可得结论：在误差允许的范围内，当手机的质量一定时，手机的加速度与手机所受合外力成正比。
【小问3详解】
设手机质量为，根据牛顿第二定律可得
可得
可知图像的斜率为
可得手机的质量为
14. 为了验证物体沿光滑斜面下滑的过程中机械能守恒，某学习小组用如图甲所示的气垫导轨装置（包括导轨、气源、光电门、滑块、遮光条、数字毫秒计）进行实验，在导轨上选择两个适当的位置A、B安装光电门Ⅰ、Ⅱ，并连接数字计时器，遮光条的宽度d已知。
（1）该实验还必须使用的实验器材有：________。
（2）该实验过程中，不必要测量的物理量是________。（填正确选项前的字母）
A. A、B之间的距离l
B. 滑块通过光电门Ⅰ、Ⅱ的时间、
C. A、B点到水平桌面的高度、
（3）在误差允许范围内，若滑块下滑过程中机械能守恒，则________（用上述必要测量物理量的符号表示，已知重力加速度为g）。
（4）若实验过程中光电门Ⅰ发生故障，该同学继续使用该装置完成实验：让滑块由静止释放，记录释放点到桌面的高度h、滑块通过光电门Ⅱ的时间，改变滑块释放位置获得多组数据，作出如图乙所示的图像，由该图像可以得出的实验结论是___________；该实验方案中产生误差的主要原因：__________。（已知重力加速度）
【答案】（1）刻度尺 （2）A
（3）
（4） ①. 在误差允许的范围内，滑块下滑过程中机械能守恒 ②. 滑块在下滑过程中受到空气阻力作用
【解析】
【小问1详解】
该实验还必须使用的实验器材为刻度尺，用来测量A、B点到水平桌面的高度。
【小问2详解】
滑块下滑过程中机械能守恒，减少的重力势能转化为动能，有
整理得
可知，必要测量的物理量为滑块通过光电门Ⅰ、Ⅱ的时间、以及A、B点到水平桌面的高度、，不必要测量的物理量是A、B之间的距离l。
故选A。
【小问3详解】
根据上面分析可得
【小问4详解】
[1]依题意，有
即
可知，图线的斜率满足
解得
实验结论是：在误差允许的范围内，滑块下滑过程中机械能守恒。
[2]实验方案中产生误差主要原因是滑块在下滑过程中受到空气阻力作用。
三、计算题（本大题共4小题，计36分。解答应写出文字说明、计算过程或演算步骤，只写出结果的不得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
15. 如图所示，在一次杂技表演中，女演员被男演员拉着离开地面在空中做水平面内的匀速圆周运动，在转动过程中男演员的身体近似处于竖直状态，每2s恰好转1圈，女演员重心所在位置为O点，手臂与水平面的夹角为，已知女演员质量为，男演员的质量为，重力加速度，，，求：
（1）女演员做圆周运动所需的向心力大小；
（2）女演员重心O对应的半径r及O点的线速度大小。（结果用分式表示）
【答案】（1）；（2），
【解析】
【详解】（1）设男演员对女演员的拉力大小为，以女演员为对象，竖直方向有
水平方向有
联立解得女演员做圆周运动所需的向心力大小
（2）由题意可知女演员做圆周运动的周期为，则有
根据向心力表达式可得
联立解得
，
16. 中国自行研制、具有完全自主知识产权的“神舟”飞船，目前已经优于国际第三代载人飞船技术。如图所示，其发射过程简化如下：飞船在酒泉卫星发射中心发射，由“长征”运载火箭送入近地点为A、远地点为B的椭圆轨道上，飞船通过变轨进入预定圆轨道。已知：点A距地面的高度为，设飞船在预定圆轨道上飞行n圈所用时间为t，地球表面重力加速度为g，地球半径为R。求：
（1）飞船经过椭圆轨道近地点A时的加速度大小；
（2）B距地面的高度。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）在地球表面有
可得
飞船经过椭圆轨道近地点A时，根据牛顿第二定律可得
解得加速度大小为
（2）设B距地面的高度为，飞船在预定圆轨道上飞行的周期为
由万有引力提供向心力可得
联立解得
17. 小明通过拉轮胎跑训练体能。如图所示，小明腰部系着轻绳拖着轮胎，已知轮胎的质量为10kg，绳与地面的夹角，轮胎与地面间的动摩擦因数。小明拉着轮胎从静止开始全力奔跑，跑出20m达到最大速度（这一过程可看作匀加速直线运动），然后以最大速度匀速跑到60m终点处，共用时10s。重力加速度，，。求：
（1）小明加速所用的时间；
（2）小明匀加速运动阶段对轮胎的拉力F的大小。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）设最大速度为，匀速阶段所用时间为，根据题意有
，
联立解得
，
（2）小明匀加速运动阶段的加速度大小为
根据牛顿第二定律可得
Fcsθ-f=ma
又
联立解得
18. 如图，倾角为，长的斜面轨道CD上铺了一层可以改变动摩擦因数的匀质特殊材料，斜面底部D点与光滑地面平滑相连，地面上一根轻弹簧一端固定在O点，自然状态下另一端恰好在D点。在轨道CD左侧有一个高度可以调节的平台，平台上放置一个半径的四分之一光滑圆弧AB。将一质量的小滑块（可以视为质点）在A端静止释放从B端水平抛出，通过调整高度按钮使得滑块从C点刚好沿切线方向无碰撞进入CD轨道。滑块通过D前后速度大小不变，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。取，，，不计空气阻力。
（1）求滑块在B点受到轨道的支持力大小；
（2）求B点与C点的高度差；
（3）若滑块可以在斜面上来回运动最终停在D点，求的取值范围。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）滑块从A到B过程，根据动能定理可得
解得
在B点，根据牛顿第二定律可得
解得滑块在B点受到轨道的支持力大小为
（2）滑块从C点刚好沿切线方向无碰撞进入CD轨道，则在C点有
解得滑块经过C点时的竖直分速度大小为
则B点与C点的高度差为
（3）滑块在C点的速度大小为
若滑块可以在斜面上来回运动最终停在D点，设滑块沿斜面下滑压缩弹簧后被弹簧弹回刚好到达C点速度为0；则从C点下滑到返回C点过程，根据动能定理可得
解得
为了使速度减为0的滑块在斜面上可以下滑，需要满足
可得
综上分析可知，的取值范围为
注意事项：
1.本试题共6页，满分100分，时间90分钟。
2.答卷前，考生务必将自己的姓名和准考证号填写在答题卡上。
3.回答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
4.考试结束后，监考员将答题卡按顺序收回，装袋整理；试题不回收。
第Ⅰ卷（选择题 共48分）
一、选择题（本大题共12小题，每小题4分，计48分。在每小题给出的四个选项中，第1~8题只有一项符合题目要求；第9~12题有多项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分）
1. 下列有关说法正确的是（ ）
A. 速度、功是标量，加速度、功率是矢量
B. 北斗导航卫星的发射速度小于7.9km/s
C. 牛顿通过地月引力计算首先推算出了引力常量
D. 在研究箭船分离姿态时，火箭和飞船都不能看作质点
【答案】D
【解析】
【详解】A．速度、速度是矢量，功、功率是标量，故A错误；
B．北斗导航卫星的发射速度大于7.9km/s，故B错误；
C．卡文迪什通过实验推算出引力常量，故C错误；
D．在研究箭船分离姿态时，火箭和飞船的形状大小都不能忽略不计，所以火箭和飞船都不能看作质点，故D正确。
故选D。
2. 6月16日，在世界女排联赛中国香港站比赛中，中国队3比0战胜波兰队。如图所示为排球运动员“拦网”瞬间。若排球触手后水平反弹，不计空气阻力和旋转的影响，其反弹至触地的过程可视为平抛运动，则此过程所用时间（ ）
A. 与球的质量有关
B. 与球的材料有关
C. 与球触手反弹时的高度有关
D. 与球触手反弹时的速度大小有关
【答案】C
【解析】
【详解】根据题意，反弹至触地的过程可视为平抛运动，平抛运动竖直方向做自由落体运动
解得
可知平抛运动过程所用时间与球触手反弹时的高度有关。
故选C。
3. 夏季易发生洪涝灾害，当道路受损严重时，人们多采用航空救援。如图所示是航空救援直升机正在向受灾中心运送救援人员。a、b是螺旋桨上同一叶片上的两点，当叶片转动时（ ）
A. 两点的角速度B. 两点的线速度
C. 两点的周期D. 两点的向心加速度
【答案】B
【解析】
【详解】a、b是螺旋桨上同一叶片上的两点，所以a、b两点的角速度相等，周期相等；根据
，
由于，则有
，
故选B。
4. 杆秤是延续千年的华夏国粹，如图所示，三根轻绳与秤盘的捆绑点E、F、G将圆形秤盘三等分，每段轻绳与竖直方向的夹角为，秤盘的质量为80g，重力加速度g取。某次称量药材时，保持杆秤静止，称得盘中药材的质量为120g，则此时每根绳子的拉力大小为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】以秤盘和盘中药材为整体，竖直方向根据受力平衡可得
解得每根绳子的拉力大小为
故选A。
5. 节气是指二十四个时节和气候，是中国古代订立的一种用来指导农事的补充历法，是中华民族劳动人民经验的积累和智慧的结晶。二十四节气代表着地球在公转轨道上的二十四个不同的位置。从天体物理学可知，地球沿椭圆轨道绕太阳运动所处如图所示的四个位置分别对应我国的四个节气，以下说法正确的是（ ）
A. 夏至时线速度最大
B. 从冬至到春分的运行时间为公转周期的
C. 太阳既在地球公转轨道的焦点上，也在火星公转轨道的焦点上
D. 可根据地球的公转周期求出地球的质量
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据开普勒第二定律可知，地球沿椭圆轨道绕太阳运动在近日点速度最大，远日点速度最小，则夏至时线速度最小，故A错误；
B．由于从冬至到夏至过程，地球的运动速度逐渐减小，则从冬至到春分的运行时间小于从春分到夏至的运行时间，所以从冬至到春分的运行时间小于公转周期的，故B错误；
C．根据开普勒第一定律可知，太阳既在地球公转轨道的焦点上，也在火星公转轨道的焦点上，故C正确；
D．行星绕太阳转动模型只能求出中心天体太阳的质量，无法求出行星的质量，故D错误。
故选C。
6. 随着人工智能技术的发展，无人驾驶汽车已经成为智能科技的焦点。某品牌无人驾驶汽车进行刹车性能测试，得到汽车在平直路面上紧急刹车（车轮抱死）过程中的位移随时间变化的规律为（x的单位是m，t的单位是s），则下列说法不正确的是（ ）
A. 该汽车刹车的初速度为24m/s
B. 该汽车刹车的加速度为
C. 刹车后2s末的速度为12m/s
D. 刹车后5s内的位移为25m
【答案】D
【解析】
【详解】AB．已知汽车刹车过程中的位移随时间变化的规律为
结合匀变速直线运动位移时间公式
可得汽车刹车时的初速度和加速度大小分别为
，
故AB正确，不满足题意要求；
C．刹车后2s末的速度为
故C正确，不满足题意要求；
D．汽车从刹车到停下所用时间为
则刹车后5s内的位移为
故D错误，满足题意要求。
故选D。
7. 5月2日至3日，来自全国各地的近200位青少年滑板运动员参与2024年中国青少年U系列滑板巡回赛（上海站）的比赛。假如比赛中某运动员以同一姿态沿轨道下滑了一段距离，该过程中重力对他做功为800J，他克服阻力做功为200J，不计其他作用力的功，则该运动员在此过程中（ ）
A. 动能可能不变B. 动能增加了600J
C. 重力势能减少了600JD. 机械能增加了200J
【答案】B
【解析】
【详解】AB．设克服摩擦力做功为，由动能定理可得
得动能增加了
故A错误，B正确；
C．重力做正功，重力势能减少，减少的重力势能等于重力做的功，即重力势能减少了800J，故C错误；
D．除了重力做功以外的其他外力做的功等于机械能的变化量，即
解得
故机械能减少了200J，故D错误。
故选B。
8. 如图所示，水平桌面上的小物块a通过轻绳跨过光滑定滑轮连接小物块b，物块a与物块b的质量之比为。将物块a从P点由静止释放，1s后到达桌面上距离P点1m的Q点（b未落地），不计空气阻力，重力加速度，则物块a与桌面间的动摩擦因数为（ ）
A. 0.1B. 0.2C. 0.4D. 0.5
【答案】B
【解析】
【详解】设绳子拉力为F，对a、b分别应用牛顿第二定律可得
联立可得
由运动学公式可得
联立，代入相关已知数据求得
故选B。
9. 下列有关生活中的圆周运动实例分析，其中说法正确的是（ ）
A. 甲图：汽车水平转弯时速度过大，可能因离心运动造成交通事故
B. 乙图：秋千摆至最低点时，秋千对儿童的支持力大小等于其重力
C. 丙图：汽车安全通过半径为R的拱桥的最高点时速度应满足
D. 丁图：铁路弯道处的外轨比内轨高，是为了利用轮缘与内轨的侧压力帮助火车转弯
【答案】AC
【解析】
详解】A．甲图：汽车水平转弯时速度过大，可能摩擦力不足以提供向心力，汽车因离心运动造成交通事故，故A正确；
B．乙图：秋千摆至最低点时，加速度方向向上，若儿童在圆心方向板只有支持力，儿童处于超重状态，秋千对儿童的支持力大小大于其重力，故B错误；
C．丙图：汽车安全通过半径为R的拱桥的最高点时，根据牛顿第二定律可得
可得速度应满足
故C正确；
D．丁图：铁路弯道处的外轨比内轨高，是为了利用重力和支持力的合力提供向心力，减小轮缘与轨道的侧压力，故D错误。
故选AC。
10. 某地区人们用手抛撒谷粒进行播种。某次抛出的谷粒中有两颗的运动轨迹如图所示，其轨迹在同一竖直平面内，抛出点均为O，且轨迹交于P点，抛出时谷粒1和谷粒2的初速度分别为和，其中方向水平，方向斜向上。忽略空气阻力，两谷粒质量相同，关于两谷粒在空中的运动，下列说法正确的是（ ）
A. 谷粒1的加速度小于谷粒2的加速度
B. 谷粒2从O到P的运动时间大于谷粒1
C. 谷粒2的水平分速度等于
D. 两谷粒从O到P过程重力做功相等
【答案】BD
【解析】
【详解】A．由题意，可知谷粒1做平抛运动，谷粒2做斜上抛运动，抛出的两谷粒在空中均仅受重力作用，加速度均为重力加速度，所以谷粒1的加速度等于谷粒2的加速度，故A错误；
D．两谷粒从O点运动到P点，两谷粒质量相同，下落高度相同，则重力做功相等，故D正确。
BC．两谷粒从O点运动到P点，在竖直方向上，谷粒2做竖直上抛运动，谷粒1做自由落体运动，二者在竖直方向上位移相同，则可知谷粒2运动时间较长；在水平方向上，二者做匀速直线运动，水平位移相等，由于谷粒2运动时间较长，则可知谷粒2的水平分速度小于，故B正确，C错误。
故选BD。
11. 如图所示是即将开通的西安高新云巴。假设列车质量为m，某次列车由静止出发在水平轨道做加速度为a的匀加速直线运动，列车所受的阻力恒定为f，达到列车的额定功率P后，列车保持额定功率做变加速运动，再经时间t，速度达到最大，然后以最大速度匀速运动，对此下列说法正确的是（ ）
A. 列车匀速运动的速度为
B. 列车做匀加速运动的时间为
C. 从静止到加速到速度最大的过程牵引力所做的功为
D. 列车保持额定功率做变加速运动时间t内的位移为
【答案】BD
【解析】
【详解】A．当牵引力等于阻力时，列车做匀速运动，则列车匀速运动的速度为
故A错误；
B．列车做匀加速运动过程，根据牛顿第二定律可得
列车做匀加速运动结束时的速度大小为
则列车做匀加速运动的时间为
故B正确；
C．列车达到额定功率P后，列车保持额定功率做变加速运动，再经时间t，速度达到最大，列车达到额定功率后到速度最大过程牵引力所做的功
则从静止到加速到速度最大的过程牵引力所做的功
故C错误；
D．设列车保持额定功率做变加速运动时间t内的位移为，根据动能定理可得
解得
故D正确
故选BD。
12. 天文观测已经证实，三星系统是常见的，甚至在已知的大质量恒星群中占主导地位。如图所示，质量相等的P、O、S三颗星位于等边三角形的三个顶点上，并沿外接于等边三角形的圆形轨道运行，已知等边三角形边长为l，三颗星做匀速圆周运动的周期为T，万有引力常量为G，忽略其他星体对它们的引力作用。则下列说法正确的是（ ）
A. 三颗星的线速度大小均为
B. 三颗星的质量均为
C. 任意两颗星间的万有引力大小为
D. 任意一颗星所受向心力大小为
【答案】AD
【解析】
【详解】A．三颗星的轨道半径等于等边三角形外接圆的半径，则有
则三颗星的线速度大小均为
故A正确；
B．根据对称性可知，三颗星的质量相等，设三颗星的质量均为，根据牛顿第二定律可得
解得三颗星的质量均为
故B错误；
C．任意两颗星间的万有引力大小为
故C错误；
D．任意一颗星所受的向心力大小为
故D正确。
故选AD。
第Ⅱ卷（非选择题 共52分）
二、实验探究题（本大题共2小题，计16分）
13. 利用手机内置加速度传感器可实时显示手机加速度的数值。小明通过智能手机探究加速度与合外力的关系，实验装置如图甲所示，已知当地重力加速度为g。实验步骤如下：
①轻弹簧上端固定，下端与手机相连接，手机下端通过细绳悬挂小瓶子（带盖）；
②向瓶子内装适量细沙，整个实验装置处于静止状态；
③打开手机软件，剪断细绳，通过手机软件记录竖直方向加速度a随时间t变化的图像，并用弹簧测力计测出瓶子和细沙的重力G；
④改变瓶子中细沙质量，重复步骤③，获得多组实验数据。
（1）某次实验中，通过手机软件记录竖直方向加速度a随时间变化的图像如图乙所示，剪断细绳瞬间手机的加速度对应图中的________（选填“A”“B”或“C”）点；剪断细绳瞬间手机受到的合力大小F等于________（选填“瓶子和细沙的重力G”或“手机的重力”）。
（2）根据实验获得多组实验数据绘制图像如图丙所示，由图可得结论：在误差允许的范围内，____________。
（3）若某同学在处理数据时，测得图丙中图线的斜率为k，则可推算出手机的质量为________（选用k、g表示）。
【答案】（1） ①. A ②. 瓶子和细沙的重力G
（2）当手机的质量一定时，手机的加速度与手机所受合外力成正比
（3）
【解析】
【小问1详解】
[1]前面的数据波动是保持平衡时的轻微扰动，后续的数据波动是因为手机在做（近似）往复运动，故第一个峰值即为绳子被剪断时的瞬时加速度，则剪断细绳瞬间手机的加速度对应图中的A点；
[2]剪断细绳前，根据受力平衡可知，弹簧的弹力等于手机的重力与瓶子和细沙的重力G之和；剪断细绳瞬间，弹簧的弹力大小不变，则手机受到的合力大小F等于瓶子和细沙的重力G。
【小问2详解】
由丙图知，图像为过原点的一条直线，由图可得结论：在误差允许的范围内，当手机的质量一定时，手机的加速度与手机所受合外力成正比。
【小问3详解】
设手机质量为，根据牛顿第二定律可得
可得
可知图像的斜率为
可得手机的质量为
14. 为了验证物体沿光滑斜面下滑的过程中机械能守恒，某学习小组用如图甲所示的气垫导轨装置（包括导轨、气源、光电门、滑块、遮光条、数字毫秒计）进行实验，在导轨上选择两个适当的位置A、B安装光电门Ⅰ、Ⅱ，并连接数字计时器，遮光条的宽度d已知。
（1）该实验还必须使用的实验器材有：________。
（2）该实验过程中，不必要测量的物理量是________。（填正确选项前的字母）
A. A、B之间的距离l
B. 滑块通过光电门Ⅰ、Ⅱ的时间、
C. A、B点到水平桌面的高度、
（3）在误差允许范围内，若滑块下滑过程中机械能守恒，则________（用上述必要测量物理量的符号表示，已知重力加速度为g）。
（4）若实验过程中光电门Ⅰ发生故障，该同学继续使用该装置完成实验：让滑块由静止释放，记录释放点到桌面的高度h、滑块通过光电门Ⅱ的时间，改变滑块释放位置获得多组数据，作出如图乙所示的图像，由该图像可以得出的实验结论是___________；该实验方案中产生误差的主要原因：__________。（已知重力加速度）
【答案】（1）刻度尺 （2）A
（3）
（4） ①. 在误差允许的范围内，滑块下滑过程中机械能守恒 ②. 滑块在下滑过程中受到空气阻力作用
【解析】
【小问1详解】
该实验还必须使用的实验器材为刻度尺，用来测量A、B点到水平桌面的高度。
【小问2详解】
滑块下滑过程中机械能守恒，减少的重力势能转化为动能，有
整理得
可知，必要测量的物理量为滑块通过光电门Ⅰ、Ⅱ的时间、以及A、B点到水平桌面的高度、，不必要测量的物理量是A、B之间的距离l。
故选A。
【小问3详解】
根据上面分析可得
【小问4详解】
[1]依题意，有
即
可知，图线的斜率满足
解得
实验结论是：在误差允许的范围内，滑块下滑过程中机械能守恒。
[2]实验方案中产生误差主要原因是滑块在下滑过程中受到空气阻力作用。
三、计算题（本大题共4小题，计36分。解答应写出文字说明、计算过程或演算步骤，只写出结果的不得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
15. 如图所示，在一次杂技表演中，女演员被男演员拉着离开地面在空中做水平面内的匀速圆周运动，在转动过程中男演员的身体近似处于竖直状态，每2s恰好转1圈，女演员重心所在位置为O点，手臂与水平面的夹角为，已知女演员质量为，男演员的质量为，重力加速度，，，求：
（1）女演员做圆周运动所需的向心力大小；
（2）女演员重心O对应的半径r及O点的线速度大小。（结果用分式表示）
【答案】（1）；（2），
【解析】
【详解】（1）设男演员对女演员的拉力大小为，以女演员为对象，竖直方向有
水平方向有
联立解得女演员做圆周运动所需的向心力大小
（2）由题意可知女演员做圆周运动的周期为，则有
根据向心力表达式可得
联立解得
，
16. 中国自行研制、具有完全自主知识产权的“神舟”飞船，目前已经优于国际第三代载人飞船技术。如图所示，其发射过程简化如下：飞船在酒泉卫星发射中心发射，由“长征”运载火箭送入近地点为A、远地点为B的椭圆轨道上，飞船通过变轨进入预定圆轨道。已知：点A距地面的高度为，设飞船在预定圆轨道上飞行n圈所用时间为t，地球表面重力加速度为g，地球半径为R。求：
（1）飞船经过椭圆轨道近地点A时的加速度大小；
（2）B距地面的高度。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）在地球表面有
可得
飞船经过椭圆轨道近地点A时，根据牛顿第二定律可得
解得加速度大小为
（2）设B距地面的高度为，飞船在预定圆轨道上飞行的周期为
由万有引力提供向心力可得
联立解得
17. 小明通过拉轮胎跑训练体能。如图所示，小明腰部系着轻绳拖着轮胎，已知轮胎的质量为10kg，绳与地面的夹角，轮胎与地面间的动摩擦因数。小明拉着轮胎从静止开始全力奔跑，跑出20m达到最大速度（这一过程可看作匀加速直线运动），然后以最大速度匀速跑到60m终点处，共用时10s。重力加速度，，。求：
（1）小明加速所用的时间；
（2）小明匀加速运动阶段对轮胎的拉力F的大小。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）设最大速度为，匀速阶段所用时间为，根据题意有
，
联立解得
，
（2）小明匀加速运动阶段的加速度大小为
根据牛顿第二定律可得
Fcsθ-f=ma
又
联立解得
18. 如图，倾角为，长的斜面轨道CD上铺了一层可以改变动摩擦因数的匀质特殊材料，斜面底部D点与光滑地面平滑相连，地面上一根轻弹簧一端固定在O点，自然状态下另一端恰好在D点。在轨道CD左侧有一个高度可以调节的平台，平台上放置一个半径的四分之一光滑圆弧AB。将一质量的小滑块（可以视为质点）在A端静止释放从B端水平抛出，通过调整高度按钮使得滑块从C点刚好沿切线方向无碰撞进入CD轨道。滑块通过D前后速度大小不变，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。取，，，不计空气阻力。
（1）求滑块在B点受到轨道的支持力大小；
（2）求B点与C点的高度差；
（3）若滑块可以在斜面上来回运动最终停在D点，求的取值范围。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）滑块从A到B过程，根据动能定理可得
解得
在B点，根据牛顿第二定律可得
解得滑块在B点受到轨道的支持力大小为
（2）滑块从C点刚好沿切线方向无碰撞进入CD轨道，则在C点有
解得滑块经过C点时的竖直分速度大小为
则B点与C点的高度差为
（3）滑块在C点的速度大小为
若滑块可以在斜面上来回运动最终停在D点，设滑块沿斜面下滑压缩弹簧后被弹簧弹回刚好到达C点速度为0；则从C点下滑到返回C点过程，根据动能定理可得
解得
为了使速度减为0的滑块在斜面上可以下滑，需要满足
可得
综上分析可知，的取值范围为
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