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新疆维吾尔自治区伊宁市2023-2024学年高一下学期期中考试物理试题（解析版）
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这是一份新疆维吾尔自治区伊宁市2023-2024学年高一下学期期中考试物理试题（解析版），共18页。试卷主要包含了多项选择题等内容，欢迎下载使用。
满分值：100分，时长：100分钟
一、单项选择题每小题只有一个选项符合题意（本部分12小题，每小题3分，共36分）
1. 如图所示，在匀速转动的圆筒内壁上紧靠着一个物体与圆筒一起运动，物体相对桶壁静止。则（ ）
A. 物体所受向心力是桶壁的支持力提供的
B. 物体所受向心力是重力提供的
C. 物体所受向心力是滑动摩擦力提供的
D. 物体所受向心力是静摩擦力提供的
【答案】A
【解析】
【详解】物体竖直方向受重力和静摩擦力作用，两个力等大反向相平衡；水平方向受筒壁的支持力作用，所受向心力是桶壁的支持力提供的。
故选A。
2. 如图所示，物体在恒力作用下沿曲线从A运动到B，这时它所受的力突然反向，大小不变（即使F变为-F），在此力作用下，物体以后的运动情况中，可能的是（ ）
A. 物体可能沿曲线Ba运动B. 物体可能沿直线Bb运动
C. 物体可能沿曲线Bc运动D. 物体可能沿原曲线由B返回A
【答案】C
【解析】
【详解】物体从A到B运动，因为运动轨迹是在速度与力的夹角之中，所以物体所受恒力方向应是大致向下的，到达B点后，力的大小不变方向相反，变成大致向上。
A．由于力的方向发生了改变，曲线Ba不在力与速度的夹角内，故物体不可能沿曲线Ba运动，故A错误。
B．因为物体在B点的速度方向为切线方向，即直线Bb，而力的方向与速度方向不共线，所以物体不可能做直线运动，故B错误。
CD．Bc在力与速度的夹角内，物体有可能沿Bc运动，不可能由B返回A，故C正确，D错误。
故选C。
3. 如图所示，小车以速度v匀速向右运动，通过滑轮拖动物体A上升，不计滑轮摩擦和绳子质量，某时刻细线与水平面的夹角为时，下列说法正确的是（ ）
A. 此过程中物体A在匀速上升
B. 此时物体A的速度大小为
C. 此时物体A速度大小为
D. 绳子对物体A的拉力小于物体A的重力
【答案】B
【解析】
【详解】BC．根据绳的牵连速度规律可知，小车沿绳方向的分速度即为物体A上升速度，则有
B正确，C错误；
A．根据上述，由于小车以速度v匀速向右运动，v一定，减小，可知增大，即此过程中物体A在加速上升，A错误；
D．根据上述，物体A在加速上升，则加速度方向向上，所受外力的合力方向向上，即绳子对物体A的拉力大于物体A的重力，D错误。
故选B。
4. 如图所示，从太阳到行星的连线在相等的时间内扫过的面积相等。a、b、c、d为行星运动轨道上的四个位置，a为近日点，c为远日点。则行星运动速度最大的位置是（ ）
A. a点B. b点C. c点D. d点
【答案】A
【解析】
【详解】a为近日点，可知a点离太阳最近，由于太阳到行星的连线在相等的时间内扫过的面积相等，则行星运动速度最大的位置是a点。
故选A。
5. 对于质量为m1和质量为m2的两个物体间的万有引力的表达式，下列说法正确的是（ ）
A. 公式中的G是引力常量，它是人为规定的
B. 当两物体间的距离r趋近于零时，万有引力无穷大
C. m1和m2所受引力总是大小相等，是一对作用力与反作用力
D. m1和m2所受引力总是大小相等，是一对平衡力
【答案】C
【解析】
【详解】A．公式中的G是引力常量，它是卡文迪许利用扭秤实验测量出来的，故A错误；
B．当两物体间的距离r趋近于零时，两物体不能看成质点，万有引力定律不再适用，得不到万有引力趋于无穷大的结论，故B错误；
CD．m1和m2所受引力总是大小相等，方向相反，是一对作用力与反作用力，故C正确，D错误
故选C。
6. 如图所示，内壁光滑的锥形圆筒固定在水平地面上，一小球沿内壁在某一水平面内做匀速圆周运动，该小球的受力情况是（ ）
A. 受重力和支持力B. 受摩擦力和向心力
C. 只受支持力D. 只受重力
【答案】A
【解析】
【详解】小球受重力和侧壁的支持力作用，两个力的合力充当向心力，由于侧壁光滑，则不受摩擦力作用。
故选A。
7. 下列描述属于离心运动的危害的是（ ）
A. 利用洗衣机脱水筒甩干衣物
B. 医务人员利用离心机分离血液
C. 炼钢厂利用离心运动制作无缝钢管
D. 汽车转弯时因速度过大发生离心运动而造成事故
【答案】D
【解析】
【详解】利用洗衣机脱水筒甩干衣物、医务人员利用离心机分离血液、炼钢厂利用离心运动制作无缝钢管都是利用离心运动；汽车转弯时因速度过大发生离心运动而造成事故属于离心运动的危害。
故选D。
8. 如图所示为皮带传动示意图，假设皮带没有打滑，R>r，则下列说法中正确的是（ ）
A. 大轮的角速度较大B. 大轮边缘的线速度较大
C. 大轮边缘的线速度较小D. 两轮边缘的线速度大小相同
【答案】D
【解析】
【详解】BCD．由于皮带没有打滑，则两轮子在相同的时间内通过的弧长相等，可知线速度大小相等，故BC错误，D正确；
A．角速度
可知大轮半径大，角速度ω小，故A错误。
故选D。
9. 如图所示，在水平转台上放一个质量M=2kg的木块，它与转台间最大静摩擦力fmax=4.0N，绳的一端系在木块上，穿过转台的中心孔O（孔光滑，忽略小滑轮的影响），另一端悬挂一个质量m=1.0kg的物体，当转台以角速度ω=5rad/s匀速转动时，木块相对转台静止，则木块到O点的距离可能是（g取10m/s2，M、m均视为质点）（ ）
A. 0.04mB. 0.08mC. 0.11mD. 0.28m
【答案】D
【解析】
【详解】当M有远离轴心运动的趋势时，有
解得
当M有靠近轴心运动的趋势时，有
解得
即木块到O点的距离应满足
故选D。
10. 一架飞机以200 m/s的速度沿水平方向成60°角斜向上飞行，该飞机在水平方向的分速度为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】一架飞机以200 m/s的速度沿水平方向成60°角斜向上飞行，该飞机在水平方向的分速度为
故选A。
11. “青箬笠，绿蓑衣，斜风细雨不须归”是唐代诗人张志和《渔歌子》中描写春雨美景的名句。一雨滴由静止开始下落一段时间后，进入如图所示的斜风区域下落一段时间，然后又进入无风区继续运动直至落地，不计雨滴受到的阻力，则下图中最接近雨滴真实运动轨迹的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】A．离开斜风区时雨滴的速度斜向左下方，进入无风区后雨滴只受重力，速度和加速度不在一条直线上，不可能做直线运动，A错误；
BD．离开斜风区时雨滴的速度斜向左下方，轨迹在速度和重力之间偏向重力一侧，B正确，D错误；
C．离开斜风区时雨滴有水平向左的分速度，所以在落地前雨滴的速度不可能竖直向下，C错误。
故选B。
12. 如图所示，用长为L=1m的轻质杆连着质量为m=1kg的小球在竖直平面内做圆周运动，则下列说法中正确的是（ ）
A. 若小球刚好在竖直平面内做圆周运动，则其在最高点速率为1m/s
B. 小球在圆周最高点时所受的向心力可能仅由重力提供
C. 小球过最低点轻杆对小球的拉力可能小于小球的重力
D. 小球在最高点时轻杆受到作用力不可能为零
【答案】B
【解析】
【详解】A．若小球刚好在竖直平面内做圆周运动，则其在最高点时，由于轻杆能对小球提供支撑力，可知速率为零，选项A错误；
BD．小球在圆周最高点时所受的向心力可能仅由重力提供，此时轻杆受到作用力为零，此时的速度满足
选项B正确，D错误；
C．小球过最低点时根据
可知，轻杆对小球的拉力一定大于小球的重力，选项C错误；
故选B。
二、多项选择题（本部分4小题，每小题3分，漏选得2分，错选不得分，共12分）
13. 关于向心力的说法正确的有（ ）
A. 做匀速圆周运动的物体，其向心力指向圆心
B. 向心力的表达式为
C. 向心力的表达式为Fn=mωr
D. 向心力是根据力的性质命名的
【答案】AB
【解析】
【详解】A．做匀速圆周运动的物体，其向心力指向圆心，选项A正确；
B．向心力的表达式为
选项B正确；
C．向心力的表达式为
Fn=mω2r
选项C错误；
D．向心力是根据力的效果命名的，选项D错误。
故选AB。
14. 一只小船在静水中的速度为3m/s，它要渡过一条宽为30m的河，河水流速为2m/s，则这只船（ ）
A. 不能沿垂直于河岸方向过河
B. 过河时间可能等于10s
C. 可能垂直于河岸渡过这条河
D. 可以渡过这条河，而且所需时间可以为6s
【答案】BC
【解析】
【详解】AC．因船的静水速度大于河水的流速，可知船能沿垂直于河岸方向过河，选项A错误，C正确；
BD．当船头指向正对岸时过河的时间最短，最短时间为
则过河的时间可能等于10s，但是不可能是6s，选项B正确，D错误。
故选BC。
15. 铁路在弯道处的内外轨道高度是不同的，已知内外轨道平面与水平面的倾角为，如图所示，弯道处的圆弧半径为R，若质量为m的火车转弯时速度小于，则（ ）
A. 内轨对内侧车轮轮缘有挤压B. 外轨对外侧车轮轮缘有挤压
C. 这时铁轨对火车的支持力等于D. 这时铁轨对火车的支持力小于
【答案】AD
【解析】
【详解】AB．当轨道对火车的支持力和火车重力的合力恰好提供向心力时，有
解得
若火车转弯时速度小于，则火车的支持力和火车重力的合力大于所需向心力，此时有近心运动的趋势，所以火车内轨对内侧车轮轮缘有挤压，故A正确，B错误；
CD．由AB解析分析可知，火车转弯需要的向心力小于，设铁轨对火车的支持力（垂直铁轨向上的支持力与内轨对内轮缘支持力之和）与竖直方向夹角为，则其与重力的合力应水平向右，大小为
故C错误，D正确。
故选AD。
16. 如图是《天工开物》中的牛力齿轮水车的插图，记录了我国古代劳动人民的智慧。在牛力的作用下，通过A齿轮带动B齿轮，B、C齿轮装在同一根轴上，A、B边缘轮齿大小间距相同，齿轮A、B、C半径的大小关系为RA：RB：RC=5：3：1，下列说法正确的是（ ）
A. 齿轮A、B、C的周期之比为5：5：3
B. 齿轮A、B、C角速度之比为3：5：5
C. 齿轮A、B、C边缘的线速度大小之比为3∶2∶1
D. 齿轮A、B、C边缘的向心加速度大小之比为9：15：5
【答案】BD
【解析】
【详解】A．齿轮A、B边缘的线速度相等，根据
可知A、B的周期之比为
TA：TB=5：3
BC是同轴转动，则周期相等，则齿轮A、B、C的周期之比为5：3：3，选项A错误；
B．根据
可知，齿轮A、B、C的角速度之比为3：5：5，选项B正确；
C．根据
v=ωR
可知，齿轮A、B、C边缘的线速度大小之比为3∶3∶1，选项C错误；
D．根据
a=ωv
可知，齿轮A、B、C边缘的向心加速度大小之比为9：15：5，选项D正确。
故选BD。
三、实验题把答题填在答题卡相应的横线上（本部分8空，每空1分，共8分）
17. 某同学用如图所示的装置探究钢球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、转动半径r和角速度ω之间的关系。
（1）本实验使用实验方法是________（填“控制变量法”或“等效替代法”）。
（2）将两个质量不同的小球分别放在长槽和短槽上，调整塔轮上的皮带和小球位置，使两球的转动半径r和角速度ω都相同。转动手柄，可探究________。
A. 向心力的大小F与质量m的关系
B. 向心力的大小F与转动半径r的关系
C. 向心力的大小F与角速度ω的关系
（3）某次实验中，两质量相同的小球放置的位置如图所示（转动半径相同），已知用皮带连接的塔轮的半径之比为3：1，则左边塔轮与右边塔轮的角速度大小之比为________，标尺上露出的红白相间的等分格数之比为________。
【答案】（1）控制变量法
（2）A （3） ①. 1：3 ②. 1：9
【解析】
【小问1详解】
本实验使用的实验方法是控制变量法。
【小问2详解】
由图可以知道，图中的两个小球的质量不同，所以该图是控制半径和角速度不变，只改变质量，来研究向心力的大小F与质量m的关系。
故选A。
【小问3详解】
[1][2]根据题意，两球质量相同，转动半径相同，故格数之比为
由于两塔轮通过皮带连接，故塔轮边缘点的线速度相同，则
所以格数之比为
18. 某实验小组用如图所示实验装置探究平抛运动规律。
（1）如图甲所示，两个相同的弧形轨道M、N位于同一竖直面内，其中M轨道末端水平，N轨道的末端与光滑的水平面相切。用两个质量不等的小钢球P、，同时从图示位置由静止释放，观察到P落到地面时恰好与相碰，向上平移弧形轨道M，多次重复实验，仍能观察到相同的现象，这说明______。（填正确选项前的字母）
A. 钢球P在水平方向做匀速直线运动B. 钢球P在竖直方向做自由落体运动
C. 钢球P、相碰时速度相等D. 钢球在竖直方向做自由落体运动
（2）用如图乙所示装置继续探究平抛运动的特点。将坐标纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直木板上。小球沿斜槽轨道滑下后从斜槽末端飞出，落在水平挡板上。由于挡板靠近木板一侧较低，钢球落在挡板上时，小球会在复写纸上挤压出一个痕迹点。上下移动挡板，依次重复上述操作，坐标纸上将留下一系列痕迹点。其中合理的选项有______。（填正确选项前的字母）
A. 通过调节使斜槽末端保持水平
B. 小球与斜槽之间的摩擦对实验无影响
C. 挡板高度应等间距变化
D. 不改变挡板P的位置，使小球从斜槽上相同位置静止释放
E. 将坐标纸上的点用直线依次连接
（3）图丙中的A、B、C是小球运动过程中的三个位置，坐标纸每小格边长为5cm，则小球从槽口抛出的初速度大小为______m/s；由于忘记记录平抛轨迹的起始点，则点离平抛运动的原点的水平距离x=______m。（）
【答案】（1）A （2）ABD
（3） ①. 1.5 ②. 0.3
【解析】
【小问1详解】
AB．实验观察到P落到地面时恰好与相碰，说明两球在水平方向的运动完全相同，则说明钢球P在水平方向做匀速直线运动，但是不能说明钢球P在竖直方向做自由落体运动，故A正确，B错误；
C．钢球P、相碰时，两球的水平速度相等，故C错误；
D．该实验不能说明钢球在竖直方向做自由落体运动，故D错误。
故选A。
【小问2详解】
A．通过调节使斜槽末端保持水平，以保证小球做平抛运动，故A正确；
B．小球与斜槽之间的摩擦对实验无影响，只要小球到达底端时速度相同即可，故B正确；
C．挡板高度不一定要等间距变化，故C错误；
D．不改变挡板P的位置，使小球从斜槽上相同位置静止释放，以保证小球到达底端时速度相同，故D正确；
E．将坐标纸上的点用用平滑的曲线依次连接，故E错误。
故选ABD。
【小问3详解】
[1]根据
解得
T=0.1s
则
[2]因为
则
则点离平抛运动的原点的水平距离
x=v0t=03m
四、解答题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位（本部分5小题，其中19小题6分，20小题6分，21小题8分，22小题10分，23小题14分，共44分）
19. 如图所示，质量为m=4kg的小球，长为L=1m的细线，构成圆锥摆。当细线与竖直方向成时，小球以一定的线速度v在水平面内做匀速圆周运动。（计算中取，，，计算结果可保留根号），求：
（1）绳的拉力；
（2）小球做匀速圆周运动的线速度v。
【答案】（1）50N；（2）
【解析】
【详解】（1）对小球受力分析如图所示，
小球受重力mg和绳子的拉力T，因为小球在水平面内做匀速圆周运动，所以小球受到的合力指向圆心，且沿水平方向。由平行四边形定则得细线对小球的拉力大小为
（2）由牛顿第二定律得
由几何关系得
r=Lsinθ=0.6m
代入数据解得小球做匀速圆周运动的线速度的大小为
20. 如图所示，某人骑摩托车在水平道路上行驶，要在A处越过X=5m的壕沟，沟面比对面A处低h=1.25m，摩托车的速度至少要有多大？
【答案】10m/s
【解析】
【详解】根据h=gt2，得
则初速度最小为=10m/s．
21. 有一辆质量为m=2000kg的小汽车驶上圆弧半径为50m的拱桥。g取10m/s2.
（1）汽车达到凸形桥桥顶时速度为5m/s，对桥顶的压力为多大？
（2）若此汽车以5m/s速度经过半径为50m的凹桥时，桥底对汽车的支持力为多大？
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）由牛顿第二定律可得
解得
根据牛顿第三定律可知汽车对桥顶的压力为
（2）若此汽车以5m/s速度经过半径为50m的凹桥时，由牛顿第二定律可得
解得
22. 如图所示，半径的光滑半圆环轨道处于竖直平面内，半圆环与水平地面相切于圆环的端点A。一小球从A点冲上竖直半圆环，沿轨道运动到B点飞出，最后落在水平地面上的C点（图上未画），g取10。
(1)能实现上述运动时，小球在B点的最小速度是多少？
(2)能实现上述运动时，A、C间的最小距离是多少？
【答案】(1)2m/s；(2)0.8m。
【解析】
【详解】(1)设小球在B点的最小速度是 ，在B点由牛顿第二定律可得
解得
(2)能实现上述运动时，小球从B点开始做平抛运动，设A、C间的最小距离是x，由平抛运动规律可得
，
由上式解得
23. 小华站在水平地面上，手握不可伸长的轻绳一端，绳的另一端系有质量为m=0.3kg的小球，甩动手腕，使球在竖直平面内做圆周运动．当球某次运动到最低点时，绳恰好受到所能承受的最大拉力被拉断，球以绳断时的速度水平飞出，球飞行水平距离x＝1.2m后落地，如图所示，已知握绳的手离地面高度h＝1.2m，手与球之间的绳长l＝0.9m，重力加速度g取10m/s2．忽略手的运动半径和空气阻力．
（1）求绳断时球的速度大小v1和球落地时的速度大小v2
（2）问绳能承受的最大拉力多大？
（3）改变绳长，使球重复上述运动，若绳仍在球运动到最低点时断掉，要使球抛出的水平距离最大，绳长应为多少？最大水平距离为多少？
【答案】（1）m/s，m/s；（2）11N；（3）0.6m，m
【解析】
【详解】（1）设绳断后球飞行时间为t，由平抛运动规律，有竖直方向
，
水平方向
球落地时的速度大小文
解得
m/s，m/s
（2）在最低点，根据牛顿第二定律有
解得
=11N
（3）设绳长为，绳断时球的速度大小为v3，绳承受的最大拉力不变，则有
绳断后球做平抛运动，竖直位移为h-，水平位移为，时间为，则有
h-=
解得
当m时x有极大值，解得
m
满分值：100分，时长：100分钟
一、单项选择题每小题只有一个选项符合题意（本部分12小题，每小题3分，共36分）
1. 如图所示，在匀速转动的圆筒内壁上紧靠着一个物体与圆筒一起运动，物体相对桶壁静止。则（ ）
A. 物体所受向心力是桶壁的支持力提供的
B. 物体所受向心力是重力提供的
C. 物体所受向心力是滑动摩擦力提供的
D. 物体所受向心力是静摩擦力提供的
【答案】A
【解析】
【详解】物体竖直方向受重力和静摩擦力作用，两个力等大反向相平衡；水平方向受筒壁的支持力作用，所受向心力是桶壁的支持力提供的。
故选A。
2. 如图所示，物体在恒力作用下沿曲线从A运动到B，这时它所受的力突然反向，大小不变（即使F变为-F），在此力作用下，物体以后的运动情况中，可能的是（ ）
A. 物体可能沿曲线Ba运动B. 物体可能沿直线Bb运动
C. 物体可能沿曲线Bc运动D. 物体可能沿原曲线由B返回A
【答案】C
【解析】
【详解】物体从A到B运动，因为运动轨迹是在速度与力的夹角之中，所以物体所受恒力方向应是大致向下的，到达B点后，力的大小不变方向相反，变成大致向上。
A．由于力的方向发生了改变，曲线Ba不在力与速度的夹角内，故物体不可能沿曲线Ba运动，故A错误。
B．因为物体在B点的速度方向为切线方向，即直线Bb，而力的方向与速度方向不共线，所以物体不可能做直线运动，故B错误。
CD．Bc在力与速度的夹角内，物体有可能沿Bc运动，不可能由B返回A，故C正确，D错误。
故选C。
3. 如图所示，小车以速度v匀速向右运动，通过滑轮拖动物体A上升，不计滑轮摩擦和绳子质量，某时刻细线与水平面的夹角为时，下列说法正确的是（ ）
A. 此过程中物体A在匀速上升
B. 此时物体A的速度大小为
C. 此时物体A速度大小为
D. 绳子对物体A的拉力小于物体A的重力
【答案】B
【解析】
【详解】BC．根据绳的牵连速度规律可知，小车沿绳方向的分速度即为物体A上升速度，则有
B正确，C错误；
A．根据上述，由于小车以速度v匀速向右运动，v一定，减小，可知增大，即此过程中物体A在加速上升，A错误；
D．根据上述，物体A在加速上升，则加速度方向向上，所受外力的合力方向向上，即绳子对物体A的拉力大于物体A的重力，D错误。
故选B。
4. 如图所示，从太阳到行星的连线在相等的时间内扫过的面积相等。a、b、c、d为行星运动轨道上的四个位置，a为近日点，c为远日点。则行星运动速度最大的位置是（ ）
A. a点B. b点C. c点D. d点
【答案】A
【解析】
【详解】a为近日点，可知a点离太阳最近，由于太阳到行星的连线在相等的时间内扫过的面积相等，则行星运动速度最大的位置是a点。
故选A。
5. 对于质量为m1和质量为m2的两个物体间的万有引力的表达式，下列说法正确的是（ ）
A. 公式中的G是引力常量，它是人为规定的
B. 当两物体间的距离r趋近于零时，万有引力无穷大
C. m1和m2所受引力总是大小相等，是一对作用力与反作用力
D. m1和m2所受引力总是大小相等，是一对平衡力
【答案】C
【解析】
【详解】A．公式中的G是引力常量，它是卡文迪许利用扭秤实验测量出来的，故A错误；
B．当两物体间的距离r趋近于零时，两物体不能看成质点，万有引力定律不再适用，得不到万有引力趋于无穷大的结论，故B错误；
CD．m1和m2所受引力总是大小相等，方向相反，是一对作用力与反作用力，故C正确，D错误
故选C。
6. 如图所示，内壁光滑的锥形圆筒固定在水平地面上，一小球沿内壁在某一水平面内做匀速圆周运动，该小球的受力情况是（ ）
A. 受重力和支持力B. 受摩擦力和向心力
C. 只受支持力D. 只受重力
【答案】A
【解析】
【详解】小球受重力和侧壁的支持力作用，两个力的合力充当向心力，由于侧壁光滑，则不受摩擦力作用。
故选A。
7. 下列描述属于离心运动的危害的是（ ）
A. 利用洗衣机脱水筒甩干衣物
B. 医务人员利用离心机分离血液
C. 炼钢厂利用离心运动制作无缝钢管
D. 汽车转弯时因速度过大发生离心运动而造成事故
【答案】D
【解析】
【详解】利用洗衣机脱水筒甩干衣物、医务人员利用离心机分离血液、炼钢厂利用离心运动制作无缝钢管都是利用离心运动；汽车转弯时因速度过大发生离心运动而造成事故属于离心运动的危害。
故选D。
8. 如图所示为皮带传动示意图，假设皮带没有打滑，R>r，则下列说法中正确的是（ ）
A. 大轮的角速度较大B. 大轮边缘的线速度较大
C. 大轮边缘的线速度较小D. 两轮边缘的线速度大小相同
【答案】D
【解析】
【详解】BCD．由于皮带没有打滑，则两轮子在相同的时间内通过的弧长相等，可知线速度大小相等，故BC错误，D正确；
A．角速度
可知大轮半径大，角速度ω小，故A错误。
故选D。
9. 如图所示，在水平转台上放一个质量M=2kg的木块，它与转台间最大静摩擦力fmax=4.0N，绳的一端系在木块上，穿过转台的中心孔O（孔光滑，忽略小滑轮的影响），另一端悬挂一个质量m=1.0kg的物体，当转台以角速度ω=5rad/s匀速转动时，木块相对转台静止，则木块到O点的距离可能是（g取10m/s2，M、m均视为质点）（ ）
A. 0.04mB. 0.08mC. 0.11mD. 0.28m
【答案】D
【解析】
【详解】当M有远离轴心运动的趋势时，有
解得
当M有靠近轴心运动的趋势时，有
解得
即木块到O点的距离应满足
故选D。
10. 一架飞机以200 m/s的速度沿水平方向成60°角斜向上飞行，该飞机在水平方向的分速度为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】一架飞机以200 m/s的速度沿水平方向成60°角斜向上飞行，该飞机在水平方向的分速度为
故选A。
11. “青箬笠，绿蓑衣，斜风细雨不须归”是唐代诗人张志和《渔歌子》中描写春雨美景的名句。一雨滴由静止开始下落一段时间后，进入如图所示的斜风区域下落一段时间，然后又进入无风区继续运动直至落地，不计雨滴受到的阻力，则下图中最接近雨滴真实运动轨迹的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】A．离开斜风区时雨滴的速度斜向左下方，进入无风区后雨滴只受重力，速度和加速度不在一条直线上，不可能做直线运动，A错误；
BD．离开斜风区时雨滴的速度斜向左下方，轨迹在速度和重力之间偏向重力一侧，B正确，D错误；
C．离开斜风区时雨滴有水平向左的分速度，所以在落地前雨滴的速度不可能竖直向下，C错误。
故选B。
12. 如图所示，用长为L=1m的轻质杆连着质量为m=1kg的小球在竖直平面内做圆周运动，则下列说法中正确的是（ ）
A. 若小球刚好在竖直平面内做圆周运动，则其在最高点速率为1m/s
B. 小球在圆周最高点时所受的向心力可能仅由重力提供
C. 小球过最低点轻杆对小球的拉力可能小于小球的重力
D. 小球在最高点时轻杆受到作用力不可能为零
【答案】B
【解析】
【详解】A．若小球刚好在竖直平面内做圆周运动，则其在最高点时，由于轻杆能对小球提供支撑力，可知速率为零，选项A错误；
BD．小球在圆周最高点时所受的向心力可能仅由重力提供，此时轻杆受到作用力为零，此时的速度满足
选项B正确，D错误；
C．小球过最低点时根据
可知，轻杆对小球的拉力一定大于小球的重力，选项C错误；
故选B。
二、多项选择题（本部分4小题，每小题3分，漏选得2分，错选不得分，共12分）
13. 关于向心力的说法正确的有（ ）
A. 做匀速圆周运动的物体，其向心力指向圆心
B. 向心力的表达式为
C. 向心力的表达式为Fn=mωr
D. 向心力是根据力的性质命名的
【答案】AB
【解析】
【详解】A．做匀速圆周运动的物体，其向心力指向圆心，选项A正确；
B．向心力的表达式为
选项B正确；
C．向心力的表达式为
Fn=mω2r
选项C错误；
D．向心力是根据力的效果命名的，选项D错误。
故选AB。
14. 一只小船在静水中的速度为3m/s，它要渡过一条宽为30m的河，河水流速为2m/s，则这只船（ ）
A. 不能沿垂直于河岸方向过河
B. 过河时间可能等于10s
C. 可能垂直于河岸渡过这条河
D. 可以渡过这条河，而且所需时间可以为6s
【答案】BC
【解析】
【详解】AC．因船的静水速度大于河水的流速，可知船能沿垂直于河岸方向过河，选项A错误，C正确；
BD．当船头指向正对岸时过河的时间最短，最短时间为
则过河的时间可能等于10s，但是不可能是6s，选项B正确，D错误。
故选BC。
15. 铁路在弯道处的内外轨道高度是不同的，已知内外轨道平面与水平面的倾角为，如图所示，弯道处的圆弧半径为R，若质量为m的火车转弯时速度小于，则（ ）
A. 内轨对内侧车轮轮缘有挤压B. 外轨对外侧车轮轮缘有挤压
C. 这时铁轨对火车的支持力等于D. 这时铁轨对火车的支持力小于
【答案】AD
【解析】
【详解】AB．当轨道对火车的支持力和火车重力的合力恰好提供向心力时，有
解得
若火车转弯时速度小于，则火车的支持力和火车重力的合力大于所需向心力，此时有近心运动的趋势，所以火车内轨对内侧车轮轮缘有挤压，故A正确，B错误；
CD．由AB解析分析可知，火车转弯需要的向心力小于，设铁轨对火车的支持力（垂直铁轨向上的支持力与内轨对内轮缘支持力之和）与竖直方向夹角为，则其与重力的合力应水平向右，大小为
故C错误，D正确。
故选AD。
16. 如图是《天工开物》中的牛力齿轮水车的插图，记录了我国古代劳动人民的智慧。在牛力的作用下，通过A齿轮带动B齿轮，B、C齿轮装在同一根轴上，A、B边缘轮齿大小间距相同，齿轮A、B、C半径的大小关系为RA：RB：RC=5：3：1，下列说法正确的是（ ）
A. 齿轮A、B、C的周期之比为5：5：3
B. 齿轮A、B、C角速度之比为3：5：5
C. 齿轮A、B、C边缘的线速度大小之比为3∶2∶1
D. 齿轮A、B、C边缘的向心加速度大小之比为9：15：5
【答案】BD
【解析】
【详解】A．齿轮A、B边缘的线速度相等，根据
可知A、B的周期之比为
TA：TB=5：3
BC是同轴转动，则周期相等，则齿轮A、B、C的周期之比为5：3：3，选项A错误；
B．根据
可知，齿轮A、B、C的角速度之比为3：5：5，选项B正确；
C．根据
v=ωR
可知，齿轮A、B、C边缘的线速度大小之比为3∶3∶1，选项C错误；
D．根据
a=ωv
可知，齿轮A、B、C边缘的向心加速度大小之比为9：15：5，选项D正确。
故选BD。
三、实验题把答题填在答题卡相应的横线上（本部分8空，每空1分，共8分）
17. 某同学用如图所示的装置探究钢球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、转动半径r和角速度ω之间的关系。
（1）本实验使用实验方法是________（填“控制变量法”或“等效替代法”）。
（2）将两个质量不同的小球分别放在长槽和短槽上，调整塔轮上的皮带和小球位置，使两球的转动半径r和角速度ω都相同。转动手柄，可探究________。
A. 向心力的大小F与质量m的关系
B. 向心力的大小F与转动半径r的关系
C. 向心力的大小F与角速度ω的关系
（3）某次实验中，两质量相同的小球放置的位置如图所示（转动半径相同），已知用皮带连接的塔轮的半径之比为3：1，则左边塔轮与右边塔轮的角速度大小之比为________，标尺上露出的红白相间的等分格数之比为________。
【答案】（1）控制变量法
（2）A （3） ①. 1：3 ②. 1：9
【解析】
【小问1详解】
本实验使用的实验方法是控制变量法。
【小问2详解】
由图可以知道，图中的两个小球的质量不同，所以该图是控制半径和角速度不变，只改变质量，来研究向心力的大小F与质量m的关系。
故选A。
【小问3详解】
[1][2]根据题意，两球质量相同，转动半径相同，故格数之比为
由于两塔轮通过皮带连接，故塔轮边缘点的线速度相同，则
所以格数之比为
18. 某实验小组用如图所示实验装置探究平抛运动规律。
（1）如图甲所示，两个相同的弧形轨道M、N位于同一竖直面内，其中M轨道末端水平，N轨道的末端与光滑的水平面相切。用两个质量不等的小钢球P、，同时从图示位置由静止释放，观察到P落到地面时恰好与相碰，向上平移弧形轨道M，多次重复实验，仍能观察到相同的现象，这说明______。（填正确选项前的字母）
A. 钢球P在水平方向做匀速直线运动B. 钢球P在竖直方向做自由落体运动
C. 钢球P、相碰时速度相等D. 钢球在竖直方向做自由落体运动
（2）用如图乙所示装置继续探究平抛运动的特点。将坐标纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直木板上。小球沿斜槽轨道滑下后从斜槽末端飞出，落在水平挡板上。由于挡板靠近木板一侧较低，钢球落在挡板上时，小球会在复写纸上挤压出一个痕迹点。上下移动挡板，依次重复上述操作，坐标纸上将留下一系列痕迹点。其中合理的选项有______。（填正确选项前的字母）
A. 通过调节使斜槽末端保持水平
B. 小球与斜槽之间的摩擦对实验无影响
C. 挡板高度应等间距变化
D. 不改变挡板P的位置，使小球从斜槽上相同位置静止释放
E. 将坐标纸上的点用直线依次连接
（3）图丙中的A、B、C是小球运动过程中的三个位置，坐标纸每小格边长为5cm，则小球从槽口抛出的初速度大小为______m/s；由于忘记记录平抛轨迹的起始点，则点离平抛运动的原点的水平距离x=______m。（）
【答案】（1）A （2）ABD
（3） ①. 1.5 ②. 0.3
【解析】
【小问1详解】
AB．实验观察到P落到地面时恰好与相碰，说明两球在水平方向的运动完全相同，则说明钢球P在水平方向做匀速直线运动，但是不能说明钢球P在竖直方向做自由落体运动，故A正确，B错误；
C．钢球P、相碰时，两球的水平速度相等，故C错误；
D．该实验不能说明钢球在竖直方向做自由落体运动，故D错误。
故选A。
【小问2详解】
A．通过调节使斜槽末端保持水平，以保证小球做平抛运动，故A正确；
B．小球与斜槽之间的摩擦对实验无影响，只要小球到达底端时速度相同即可，故B正确；
C．挡板高度不一定要等间距变化，故C错误；
D．不改变挡板P的位置，使小球从斜槽上相同位置静止释放，以保证小球到达底端时速度相同，故D正确；
E．将坐标纸上的点用用平滑的曲线依次连接，故E错误。
故选ABD。
【小问3详解】
[1]根据
解得
T=0.1s
则
[2]因为
则
则点离平抛运动的原点的水平距离
x=v0t=03m
四、解答题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位（本部分5小题，其中19小题6分，20小题6分，21小题8分，22小题10分，23小题14分，共44分）
19. 如图所示，质量为m=4kg的小球，长为L=1m的细线，构成圆锥摆。当细线与竖直方向成时，小球以一定的线速度v在水平面内做匀速圆周运动。（计算中取，，，计算结果可保留根号），求：
（1）绳的拉力；
（2）小球做匀速圆周运动的线速度v。
【答案】（1）50N；（2）
【解析】
【详解】（1）对小球受力分析如图所示，
小球受重力mg和绳子的拉力T，因为小球在水平面内做匀速圆周运动，所以小球受到的合力指向圆心，且沿水平方向。由平行四边形定则得细线对小球的拉力大小为
（2）由牛顿第二定律得
由几何关系得
r=Lsinθ=0.6m
代入数据解得小球做匀速圆周运动的线速度的大小为
20. 如图所示，某人骑摩托车在水平道路上行驶，要在A处越过X=5m的壕沟，沟面比对面A处低h=1.25m，摩托车的速度至少要有多大？
【答案】10m/s
【解析】
【详解】根据h=gt2，得
则初速度最小为=10m/s．
21. 有一辆质量为m=2000kg的小汽车驶上圆弧半径为50m的拱桥。g取10m/s2.
（1）汽车达到凸形桥桥顶时速度为5m/s，对桥顶的压力为多大？
（2）若此汽车以5m/s速度经过半径为50m的凹桥时，桥底对汽车的支持力为多大？
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）由牛顿第二定律可得
解得
根据牛顿第三定律可知汽车对桥顶的压力为
（2）若此汽车以5m/s速度经过半径为50m的凹桥时，由牛顿第二定律可得
解得
22. 如图所示，半径的光滑半圆环轨道处于竖直平面内，半圆环与水平地面相切于圆环的端点A。一小球从A点冲上竖直半圆环，沿轨道运动到B点飞出，最后落在水平地面上的C点（图上未画），g取10。
(1)能实现上述运动时，小球在B点的最小速度是多少？
(2)能实现上述运动时，A、C间的最小距离是多少？
【答案】(1)2m/s；(2)0.8m。
【解析】
【详解】(1)设小球在B点的最小速度是 ，在B点由牛顿第二定律可得
解得
(2)能实现上述运动时，小球从B点开始做平抛运动，设A、C间的最小距离是x，由平抛运动规律可得
，
由上式解得
23. 小华站在水平地面上，手握不可伸长的轻绳一端，绳的另一端系有质量为m=0.3kg的小球，甩动手腕，使球在竖直平面内做圆周运动．当球某次运动到最低点时，绳恰好受到所能承受的最大拉力被拉断，球以绳断时的速度水平飞出，球飞行水平距离x＝1.2m后落地，如图所示，已知握绳的手离地面高度h＝1.2m，手与球之间的绳长l＝0.9m，重力加速度g取10m/s2．忽略手的运动半径和空气阻力．
（1）求绳断时球的速度大小v1和球落地时的速度大小v2
（2）问绳能承受的最大拉力多大？
（3）改变绳长，使球重复上述运动，若绳仍在球运动到最低点时断掉，要使球抛出的水平距离最大，绳长应为多少？最大水平距离为多少？
【答案】（1）m/s，m/s；（2）11N；（3）0.6m，m
【解析】
【详解】（1）设绳断后球飞行时间为t，由平抛运动规律，有竖直方向
，
水平方向
球落地时的速度大小文
解得
m/s，m/s
（2）在最低点，根据牛顿第二定律有
解得
=11N
（3）设绳长为，绳断时球的速度大小为v3，绳承受的最大拉力不变，则有
绳断后球做平抛运动，竖直位移为h-，水平位移为，时间为，则有
h-=
解得
当m时x有极大值，解得
m
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