2023-2024学年广东省深圳市南方科技大学附中高一（下）期中物理试卷

这是一份2023-2024学年广东省深圳市南方科技大学附中高一（下）期中物理试卷，共25页。试卷主要包含了单选题，多选题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
1．（4分）如图展示了南科大附中物理学科节的一项特色实验——垒放高尔夫球。表面光滑的两个高尔夫球，通过特定方式摆放，双手离开后可实现两球静止时球心连线垂直于水平的桌面。下列说法正确的是（ ）
A．实验成功的关键是利用高尔夫球与桌面之间的摩擦力
B．双手离开后，下方球受到桌面的支持力和来自上方球的压力是一对作用力与反作用力
C．上方高尔夫球受到的支持力和重力是一对平衡力
D．要使球静止时各球心连线垂直于水平的桌面，最多只能垒放2个高尔夫球
2．（4分）2024年4月10日，深圳市出现了日晕现象，如图甲所示。这是由于太阳光经过卷层云时，受冰晶折射或反射形成的，多在春夏季节出现。图乙展示了地球在公转轨道上的四个位置，分别对应我国的四个节气。以下说法正确的是（ ）
A．日晕现象出现时，地球公转速度比冬至时更快
B．太阳位于地球公转轨道的圆心
C．地球从夏至到秋分的时间小于从秋分到冬至的时间
D．任意相同时间内，地球与太阳的连线扫过的面积相等
3．（4分）如图展示了南科大附中物理学科节的一项精彩实验——旋转小球提重包。轻绳下端悬挂书包，穿过内壁光滑的竖直钢管与小球相连。当质量为m的小球绕钢管在水平面内做匀速圆周运动时，可将质量高达20m的书包提起离开地面。下列说法正确的是（ ）
A．小球做匀速圆周运动时，速度保持不变
B．若小球做匀速圆周运动的速度更大，可提起书包的质量更大
C．若小球做匀速圆周运动的速度更大，轻绳的拉力更小
D．小球做匀速圆周运动的速度足够大时，轻绳与钢管的夹角可能为90°
4．（4分）如图所示，带有一白点的黑色圆盘，绕过其中心且垂直于盘面的轴沿顺时针方向匀速转动，转速n＝20r/s。在暗室中用每秒闪光19次的频闪光源照射圆盘，下列说法错误的是（ ）
A．白点转动的周期为
B．观察到白点转动的方向为逆时针
C．观察到白点转动的周期为1s
D．如果暗室闪光的频率为合适的值，可以观察到白点始终在同一位置
5．（4分）如果你站在月球上，手中有一个质量为m的砝码，已知引力常量G和月球半径R，若要估测月球质量M，则只需要一个（ ）
A．弹簧测力计B．秒表
C．刻度尺D．轻绳
6．（4分）某研究小组记录了手指上水滴被甩掉的过程，如图甲所示。这幅图片是由每秒25帧的频闪照片合成而来，记录了手臂各部位在不同时刻的位置信息。图中A、B、C是甩手动作最后3帧照片指尖的位置，M、N分别是最后1帧照片中肘关节、腕关节的位置，简化图如图乙所示。指尖从A到C的运动过程，可以看作：指尖先以肘关节为圆心做圆周运动，再以腕关节为圆心做圆周运动。下列判断中正确的是（ ）
A．指尖上的水滴因受到离心力而做离心运动，飞离手指
B．指尖上的水滴经过B点时，速度增大
C．指尖上的水滴在BC段会急速停下，因此水滴在B、C间运动的加速度等于经过B点时的向心加速度
D．指尖的水滴经过B点时，水滴的向心加速度增大
7．（4分）如图展示了货车卸货的示意图，货车车厢与地面间存在一个粗横斜面，斜面的顶端到正下方水平面O点的高度为h，斜面底端与水平面平滑连接。一货物从斜面的顶端由静止开始滑下，滑到水平面上的A点停下。已知货物与斜面，水平面间的动摩擦因数均为μ，A点到O点的距离为x，斜面倾角为θ。则下列说法正确的是（ ）
A．货物沿斜面下滑的过程中，克服摩擦力做功为
B．若保持h和μ不变，θ增大，货物应在A点左侧停下
C．若保持h和μ不变，θ增大，货物应在A点右侧停下
D．货物整个运动过程中，克服摩擦力做的功为μmgx
二、多选题（本大题包括3小题，每小题6分，共18分。在每小题列出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）
（多选）8．（6分）如图所示，一名蹦床运动员自高空开始下落，从接触弹性网开始到将弹性网压缩到下陷量最大的过程中，忽略空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A．运动员的重力势能一直减小
B．运动员的动能一直减小
C．弹性网的弹性势能一直增大
D．运动员的机械能守恒
（多选）9．（6分）北京时间2024年1月18日1时46分，天舟七号货运飞船成功对接于空间站天和核心舱后向端口。其过程简化示意图如图所示，对接前，空间站在轨道3上绕地球做匀速圆周运动，而天舟七号在轨道1上绕地球做匀速圆周运动，二者轨道在同一平面内；天舟七号在轨道1上的P点瞬间改变其速度的大小，使其运行的轨道变为椭圆轨道2，并在轨道2和轨道3的切点R与空间站进行对接。则下列说法正确的是（ ）
A．天舟七号在轨道1的运行周期大于空间站在轨道3的运行周期
B．天舟七号应在P点瞬间加速才能使其运动轨道由1变为2
C．天舟七号沿椭圆轨道2从点Q飞向点R过程中，动能减小，因此机械能减小
D．空间站在轨道3上经过R点时的加速度大小与天舟七号在轨道2上经过R点时的加速度大小相等
（多选）10．（6分）某兴趣小组的同学研究一辆电动小车的性能。他们让小车在平直的水平轨道上由静止开始运动，记录了整个运动过程的v﹣t图像，如图所示（2s～6s时间段内的图线为曲线，其余时间段的图线均为直线）。已知在2s～8s时间段内小车的功率保持不变，在8s末让小车关闭发动机。小车质量为3kg，设整个过程中小车所受阻力大小不变。则下列判断正确的是（ ）
A．小车在运动过程中所受的阻力大小为6N
B．小车在2s～6s的过程中发动机的功率为18W
C．小车的牵引力做的总功为108J
D．小车在整个过程中运动的位移为21m
三、非选择题
11．（6分）图1为“研究平抛运动”的实验装置，横挡条可卡住平抛小球，用铅笔在白纸上记录被卡住小球的最高点，上下移动横挡条标注多个点，再确定平抛运动轨迹。
（1）坐标原点应选小球在斜槽末端点时的 ；
A.球的上端
B.球的下端
C.球心
（2）实验中，下列说法正确的是 ；
A.斜槽轨道可以不光滑
B.记录的点应适当多一些
C.用平滑曲线把所有的记录点都连接起来
（3）图2是用该装置拍摄的小球做平抛运动的频闪照片（图中实线分别表示水平与竖直方向），由照片可判断实验操作错误的是 。
A.没有从同一位置释放小球
B.没有确保背板竖直
C.没有确保斜槽末端的切线水平
12．（10分）某实验小组用如图1所示的装置验证机械能守恒定律。
（1）在实验操作过程中，下列做法正确的是
A．实验中打点计时器可以使用直流电源
B．实验时应先接通打点计时器的电源再释放纸带
C．实验时纸带与打点计时器的两个限位孔应在同一竖直线上
D．打点计时器、天平和刻度尺都是本实验必须使用的测量仪器
（2）如图2所示为某次实验打出的纸带，取纸带上连续的五个点A、B、C、D、E，通过测量并计算出点A距起始点O的距离为s0，AC间的距离为s1，CE间的距离为s2，若相邻两点的时间间隔为T，重锤质量为m，重力加速度为g。根据这些条件计算从O点到C点的过程中重锤重力势能的减少量ΔEP＝ ，动能的增加量ΔEk＝ 。
（3）利用该装置还可以测量当地的重力加速度：
某同学的做法是以各点到起始点的距离h为横坐标，以各点速度的平方v2为纵坐标，建立直角坐标系，用实验测得的数据绘制出v2﹣h图像，如图3所示。请画出v2﹣h图线并求得当地重力加速度g＝ m/s2。（结果保留三位有效数字）
（4）小刚利用气垫导轨和光电门等器材验证机械能守恒定律，图4是实验装置的示意图。实验时开启气泵，先将气垫导轨调至水平，然后滑块通过细线与托盘和砝码相连。将滑块从图示位置由静止释放，读出挡光条通过光电门的挡光时间为t。已知刚释放时挡光条到光电门的距离为l，挡光条的宽度为d，且d≪l，托盘和砝码的总质量为m，滑块和挡光条的总质量为M，当地的重力加速度为g。在滑块从静止释放到运动到光电门的过程中，系统重力势能的减少量ΔEP＝mgl；系统动能的增加量ΔEk＝ 。在误差允许的范围内，如果ΔEP＝ΔEk，则可验证系统的机械能守恒。
13．（10分）波轮洗衣机中的脱水筒在脱水时，衣服紧贴在筒壁上在水平面内做匀速圆周运动。某洗衣机的有关规格如表所示。在运行脱水程序时，有一质量m＝6g的硬币被甩到筒壁上，随筒壁一起做匀速圆周运动。已知滚筒洗衣机的相关参数如表格中所示。重力加速度g取10m/s2。求：
（1）筒壁对硬币的静摩擦力大小；
（2）硬币匀速圆周运动的角速度大小（保留三位有效数字）；
（3）硬币对桶壁的压力大小（保留三位有效数字）。
14．（12分）如图是一个借助斜面和滑轮组提升重物的装置，轻质动滑轮下方悬挂重物A，轻质定滑轮通过轻绳与静止于粗糙斜面的物块B相连，悬挂滑轮的轻绳竖直。已知A、B的质量均为m，斜面倾角为θ＝37°，物块B与斜面的动摩擦因数为μ＝0.1。开始时，A、B处于静止状态，释放后A、B开始运动。忽略空气阻力，重力加速度为g。已知sin37°＝0.6、cs37°＝0.8。当A上升的距离为h时，求：
（1）B沿斜面下滑的距离大小hB；
（2）A的速度大小vA和B的速度大小vB；
（3）B克服轻绳拉力做的功W。
15．（16分）“势能”是物理学中的重要概念，是指存在相互作用的物体间、由位置所决定的能量，如重力势能、弹性势能和引力势能等。当物体在空间中运动时，势能函数曲线在空间某范围内存在最小值，形如陷阱，物体很难逃逸出来，具备这样特点的势能函数被称为势阱，比如重力势阱、引力势阱和弹力势阱等。
（1）如图甲所示，光滑轨道abc固定在竖直平面内形成一重力势阱，两侧高分别为kH和H。一可视为质点的质量为m的小球。静置于水平轨道b处。已知重力加速度为g；
①以a处所在平面为重力势能零势能面，写出该小球在b处机械能的表达式；
②使小球由b处开始运动，从右侧处脱离该重力势阱（即c处小球的动能恰好为零），至少需要给小球提供的初速度大小？
（2）已知系统仅存在万有引力做功时，系统机械能守恒。取无限远处为引力势能零点，离天体中心距离为r，质量为m的物体与质量为M的中心天体组成的系统具有的引力势能可表示为，其中G为引力常量。
①已知地球质量为M、半径为R，求质量为m0的近地卫星的动能和引力势能？
②静置于地面处的探测器，至少需要获得多大速度（相对于地心的速度，且不考虑地球的自转和空气阻力及其他天体的影响），才能摆脱地球引力势阱的束缚？
③如果宇宙中某种天体质量一定，半径在缩小，会使得速度即使达到光速的物体也不能从中逃逸，则此时该天体坍缩为黑洞。已知太阳的质量，光速c＝3.0×108m/s，引力常量G＝6.67×10﹣11N•m2/kg2，若太阳坍缩为黑洞，其半径R0应缩小至多少？（结果保留两位有效数字）
2023-2024学年广东省深圳市南方科技大学附中高一（下）期中物理试卷
参考答案与试题解析
一．选择题（共7小题）
二．多选题（共3小题）
一、单选题（本大题包括7小题，每小题4分，共28分。在每小题列出的四个选项中，只有一个选项是正确的。）
1．（4分）如图展示了南科大附中物理学科节的一项特色实验——垒放高尔夫球。表面光滑的两个高尔夫球，通过特定方式摆放，双手离开后可实现两球静止时球心连线垂直于水平的桌面。下列说法正确的是（ ）
A．实验成功的关键是利用高尔夫球与桌面之间的摩擦力
B．双手离开后，下方球受到桌面的支持力和来自上方球的压力是一对作用力与反作用力
C．上方高尔夫球受到的支持力和重力是一对平衡力
D．要使球静止时各球心连线垂直于水平的桌面，最多只能垒放2个高尔夫球
【分析】物体间相互作用的一对力是作用力与反作用力，作用力与反作用力作用在不同的物体上，一对平衡力作用在同一物体上；只要球的中心在同一竖直线上，球就可以立起来，根据题意分析答题。
【解答】解：A、实验成功的关键是利用高尔夫球的球心在同一竖直线上，不取决于球与桌面间的摩擦力，故A错误；
B、双手离开后，下方球受到桌面的支持力和来自上方球的压力是不是一对物体间的作用力，不是一对作用力与反作用力，故B错误；
C、上方的高尔夫球受到重力与支持力作用而处于平衡状态，上方高尔夫球受到的支持力和重力是一对平衡力，故C正确；
D、只要使球静止时各球心连线垂直于水平的桌面，理论上可以垒无数个高尔夫球，不是最多只能垒放2个高尔夫球，故D错误。
故选：C。
【点评】掌握基础知识是解题的前提，分析清楚球的受力情况，根据题意分析即可解题。
2．（4分）2024年4月10日，深圳市出现了日晕现象，如图甲所示。这是由于太阳光经过卷层云时，受冰晶折射或反射形成的，多在春夏季节出现。图乙展示了地球在公转轨道上的四个位置，分别对应我国的四个节气。以下说法正确的是（ ）
A．日晕现象出现时，地球公转速度比冬至时更快
B．太阳位于地球公转轨道的圆心
C．地球从夏至到秋分的时间小于从秋分到冬至的时间
D．任意相同时间内，地球与太阳的连线扫过的面积相等
【分析】根据开普勒行星运动规律进行分析解答。
【解答】解：A．根据题意，日晕现象出现时，地球离太远较远，根据开普勒第二定律可知，地球公转速度比冬至时更慢，故A错误；
B．太阳位于地球公转轨道的一个焦点上，故B错误；
C．因为地球离太远越远，速率越小，故地球从夏至到秋分的时间大于从秋分到冬至的时间，故C错误；
D．根据开普勒第二定律可知，在任意相同时间内，地球与太阳的连线扫过的面积相等，故D正确。
故选：D。
【点评】考查开普勒行星运动规律和万有引力定律的应用，会根据题意进行准确分析解答。
3．（4分）如图展示了南科大附中物理学科节的一项精彩实验——旋转小球提重包。轻绳下端悬挂书包，穿过内壁光滑的竖直钢管与小球相连。当质量为m的小球绕钢管在水平面内做匀速圆周运动时，可将质量高达20m的书包提起离开地面。下列说法正确的是（ ）
A．小球做匀速圆周运动时，速度保持不变
B．若小球做匀速圆周运动的速度更大，可提起书包的质量更大
C．若小球做匀速圆周运动的速度更大，轻绳的拉力更小
D．小球做匀速圆周运动的速度足够大时，轻绳与钢管的夹角可能为90°
【分析】根据线速度的矢量性，圆锥摆物体满足的几何关系，结合牛顿第二定律，平衡条件列式导出线速度相关表达式，根据表达式进行分析解答。
【解答】解：小球做匀速圆周运动时的受力情况如图
A.小球做匀速圆周运动时，速度的大小保持不变，方向改变，故A错误；
BC.设钢管上端到小球的绳长为L，根据几何关系Fsinθ＝m，Fcsθ＝mg，且r＝Lsinθ，联立得v2＝gLtanθsinθ，当v增大时，θ增大，csθ减小，m不变，则F增大，根据平衡条件可知，所挂的重物的重力和拉力F大小相等，故B正确，C错误；
D.在竖直方向上，由于满足Fcsθ＝mg，可知θ＜90°，故D错误。
故选：B。
【点评】考查圆锥摆运动物体的受力分析和向心力问题，会根据题意进行准确分析解答。
4．（4分）如图所示，带有一白点的黑色圆盘，绕过其中心且垂直于盘面的轴沿顺时针方向匀速转动，转速n＝20r/s。在暗室中用每秒闪光19次的频闪光源照射圆盘，下列说法错误的是（ ）
A．白点转动的周期为
B．观察到白点转动的方向为逆时针
C．观察到白点转动的周期为1s
D．如果暗室闪光的频率为合适的值，可以观察到白点始终在同一位置
【分析】根据圆盘转动频率和频闪光的频率之间的关系进行求解。
【解答】解：A、由题意黑色圆盘，可绕过其中心，垂直于盘面的轴匀速转动，每秒沿顺时针方向旋转20圈，即白点转动的频率为：f0＝20Hz，周期为：T，故A正确；
BC、在暗室中用每秒闪光 19 次的频闪光源照射圆盘，即：f＝19Hz
因：f＜f0，故观察到白点顺时针旋转。由：f0﹣f＝1Hz，可知观察到白点每秒顺时针旋转1圈，即转动周期为：T＝1s，故BC正确；
D、如果暗室闪光的频率为合适的值，比如与白点转动的频率相同时，可以观察到白点始终在同一位置，故D正确。
本题选错误的，故选：B。
【点评】本题考查实际频率与变化的频率的关系，掌握能看到白点的原理与解题的思路。
5．（4分）如果你站在月球上，手中有一个质量为m的砝码，已知引力常量G和月球半径R，若要估测月球质量M，则只需要一个（ ）
A．弹簧测力计B．秒表
C．刻度尺D．轻绳
【分析】根据弹簧秤测重力和黄金代换式列式分析解答。
【解答】解：在月球上，可以用弹簧测力计测量砝码的重力，设为G0，则有月球表面重力加速度g，又由Gmg＝G0，即可求解月球质量M，故A正确，BCD错误。
故选：A。
【点评】考查弹簧秤测重力和黄金代换式列式，会根据题意进行准确分析解答。
6．（4分）某研究小组记录了手指上水滴被甩掉的过程，如图甲所示。这幅图片是由每秒25帧的频闪照片合成而来，记录了手臂各部位在不同时刻的位置信息。图中A、B、C是甩手动作最后3帧照片指尖的位置，M、N分别是最后1帧照片中肘关节、腕关节的位置，简化图如图乙所示。指尖从A到C的运动过程，可以看作：指尖先以肘关节为圆心做圆周运动，再以腕关节为圆心做圆周运动。下列判断中正确的是（ ）
A．指尖上的水滴因受到离心力而做离心运动，飞离手指
B．指尖上的水滴经过B点时，速度增大
C．指尖上的水滴在BC段会急速停下，因此水滴在B、C间运动的加速度等于经过B点时的向心加速度
D．指尖的水滴经过B点时，水滴的向心加速度增大
【分析】根据物体做离心运动的条件分析；线速度不突变；加速度是矢量，遵循矢量叠加原则；根据分析向心加速度变化。
【解答】解：A.指尖上的水滴因受到力不足以提供向心力，做离心运动，飞离手指，故A错误；
B.指尖上的水滴经过B点时，速度不变，故B错误；
C.水滴在B、C间运动的加速度等于经过B点时的合加速度，大于向心加速度，故C错误；
D.指尖的水滴经过B点时，轨道半径减小，根据可知，水滴的向心加速度增大，故D正确；
故选：D。
【点评】本题主要考查圆周运动的有关知识，根据圆周运动的各个物理量特点解答。
7．（4分）如图展示了货车卸货的示意图，货车车厢与地面间存在一个粗横斜面，斜面的顶端到正下方水平面O点的高度为h，斜面底端与水平面平滑连接。一货物从斜面的顶端由静止开始滑下，滑到水平面上的A点停下。已知货物与斜面，水平面间的动摩擦因数均为μ，A点到O点的距离为x，斜面倾角为θ。则下列说法正确的是（ ）
A．货物沿斜面下滑的过程中，克服摩擦力做功为
B．若保持h和μ不变，θ增大，货物应在A点左侧停下
C．若保持h和μ不变，θ增大，货物应在A点右侧停下
D．货物整个运动过程中，克服摩擦力做的功为μmgx
【分析】A.货物沿斜面下滑的过程中，运用功的公式求克服摩擦力做功；
BC.对货物运动的整个过程，利用动能定理列式，可求货物在水平面上停止点A的位置到O点的距离x，再分析x与斜面倾角θ的关系，判断货物停止的位置；
D.对货物运动的整个过程，利用动能定理求解克服摩擦力做功。
【解答】解：A.货物沿斜面下滑的过程中，克服摩擦力做功

解得

故A错误；
BC.对小货物运动的整个过程，根据动能定理有

解得
h＝μx
所以x与θ无关，仍停在A点，故BC错误；
D..根据前面分析可知重力对货物做功为
WG＝mgh＝μmgx
摩擦力对货物做功为
Wf1＝﹣WG＝﹣mgh＝﹣μmgx
故货物整个运动过程中，克服摩擦力做的功为μmgx
故D正确。
故选：D。
【点评】本题涉及力在空间的积累效果，运用动能定理分析，比较简洁，运用动能定理时，要灵活选择研究过程。
二、多选题（本大题包括3小题，每小题6分，共18分。在每小题列出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）
（多选）8．（6分）如图所示，一名蹦床运动员自高空开始下落，从接触弹性网开始到将弹性网压缩到下陷量最大的过程中，忽略空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A．运动员的重力势能一直减小
B．运动员的动能一直减小
C．弹性网的弹性势能一直增大
D．运动员的机械能守恒
【分析】A.根据重力势能的特点，即可分析判断；
B.由题意，结合运动员的运动性质，即可分析判断；
C.由题意，结合弹性势能的特点，即可分析判断；
D.由题意，结合机械能守恒定律，即可分析判断。
【解答】解：A.运动员从接触弹性网到压缩至最低点的过程中，其高度（相对于初始接触点或地面）持续降低，重力势能与高度成正比，因此重力势能一直减小，故A正确；
B.由题意可知，接触弹性网初期，弹力小于重力，运动员仍加速下陷，动能增大；当弹力等于重力时，速度最大，动能达到峰值；之后弹力超过重力，运动员减速，动能减少，因此动能先增大后减小，故B错误；
C.从接触弹性网到最大下陷量，弹性网的形变量持续增加，则其弹性势能随之一直增大，故C正确；
D.结合前面分析可知，该过程，运动员除了重力做功，还要克服弹性网的弹力做功，则由机械能守恒定律可知，运动员的机械能不守恒，故D错误；
故选：AC。
【点评】本题主要考查对机械能守恒定律的掌握，解题时需知，在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以互相转化，而总的机械能保持不变。
（多选）9．（6分）北京时间2024年1月18日1时46分，天舟七号货运飞船成功对接于空间站天和核心舱后向端口。其过程简化示意图如图所示，对接前，空间站在轨道3上绕地球做匀速圆周运动，而天舟七号在轨道1上绕地球做匀速圆周运动，二者轨道在同一平面内；天舟七号在轨道1上的P点瞬间改变其速度的大小，使其运行的轨道变为椭圆轨道2，并在轨道2和轨道3的切点R与空间站进行对接。则下列说法正确的是（ ）
A．天舟七号在轨道1的运行周期大于空间站在轨道3的运行周期
B．天舟七号应在P点瞬间加速才能使其运动轨道由1变为2
C．天舟七号沿椭圆轨道2从点Q飞向点R过程中，动能减小，因此机械能减小
D．空间站在轨道3上经过R点时的加速度大小与天舟七号在轨道2上经过R点时的加速度大小相等
【分析】万有引力提供向心力，应用牛顿第二定律分析答题；根据卫星的变轨原理分析答题。
【解答】解：A、万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得：Gmr，解得：T＝2π，由于r1＜r3，则T1＜T3，故A错误；
B、天舟七号应在P点瞬间加速做离心运动，才能使其运动轨道由1变为2，故B正确；
C、天舟七号沿椭圆轨道2从点Q飞向点R过程中，只有万有引力做功，天舟七号的机械能守恒，动能减小，势能增大，机械能不变，故C错误；
D、万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得：Gma，解得：a，不论在哪个轨道上，经过R点时r相等，则加速度a相等，即空间站在轨道3上经过R点时的加速度大小与天舟七号在轨道2上经过R点时的加速度大小相等，故D正确。
故选：BD。
【点评】知道万有引力提供向心力，分析清楚运动过程，应用万有引力公式与牛顿第二定律即可解题。
（多选）10．（6分）某兴趣小组的同学研究一辆电动小车的性能。他们让小车在平直的水平轨道上由静止开始运动，记录了整个运动过程的v﹣t图像，如图所示（2s～6s时间段内的图线为曲线，其余时间段的图线均为直线）。已知在2s～8s时间段内小车的功率保持不变，在8s末让小车关闭发动机。小车质量为3kg，设整个过程中小车所受阻力大小不变。则下列判断正确的是（ ）
A．小车在运动过程中所受的阻力大小为6N
B．小车在2s～6s的过程中发动机的功率为18W
C．小车的牵引力做的总功为108J
D．小车在整个过程中运动的位移为21m
【分析】撤去牵引力后，汽车在阻力作用下做匀减速运动，根据图象和牛顿第二定律求解小车在运动过程中所受的阻力大小；匀速运动时合力为零，求得次吃牵引力，根据P＝Fv求得发动机功率；根据图象和根据牛顿第二定律求得求得0s～2s时间段内小车的牵引力和位移，再根据W＝FLcsα和W＝Pt求得小车的牵引力做的总功；由动能定理求得小车在整个过程中运动的位移。
【解答】解：A.由于小车在8s后无动力，水平方向只受阻力作用，因此小车所受合力等于阻力，根据图像可知，因此小车所受的阻力的大小为f＝ma2＝3×2N＝6N，故A正确；
B.由于小车在2s～8s时间段内功率保持不变，因此小车在2s～6s时间内的发动机的功率等于6s～8s时间内的发动机功率，而在6s～8s时间段内小车做匀速直线运动，根据力的平衡可知小车牵引力大小为F2＝f＝6N，因此发动机功率为P＝F2v＝6×3W＝18W，故B正确；
C.由图像可知，在0s～2s时间段内小车的加速度大小为，根据牛顿第二定律有F1﹣f＝ma1，解得F1＝3N+3×1N＝6N，由图像可得在0s～2s时间段内小车位移大小为，前2s内小车牵引力做功为W1＝F1x1＝6×2J＝12J，由于小车在2s～8s时间段内小车的功率保持不变，因此2s～8s时间内小车牵引力做功为W2＝Pt＝18×6J＝108J，因此小车的牵引力做的总功为W牵＝W1+W2＝12J+108J＝120J，故C错误；
D.小车运动的整个过程，根据动能定理得W牵+Wf＝0，由前面分析可得W牵为63J，因此Wf＝﹣W牵＝﹣63J，而Wf＝﹣fx总，解得x总＝21m，故D正确。
故选：ABD。
【点评】本题主要考查机车启动问题，根据图象分析汽车运动情况是解题关键。
三、非选择题
11．（6分）图1为“研究平抛运动”的实验装置，横挡条可卡住平抛小球，用铅笔在白纸上记录被卡住小球的最高点，上下移动横挡条标注多个点，再确定平抛运动轨迹。
（1）坐标原点应选小球在斜槽末端点时的 A ；
A.球的上端
B.球的下端
C.球心
（2）实验中，下列说法正确的是 AB ；
A.斜槽轨道可以不光滑
B.记录的点应适当多一些
C.用平滑曲线把所有的记录点都连接起来
（3）图2是用该装置拍摄的小球做平抛运动的频闪照片（图中实线分别表示水平与竖直方向），由照片可判断实验操作错误的是 C 。
A.没有从同一位置释放小球
B.没有确保背板竖直
C.没有确保斜槽末端的切线水平
【分析】（1）（2）根据实验的原理以及操作中的注意事项确定正确的操作步骤；
（3）抓住轨迹初始位置斜向上分析实验操作错误的原因。
【解答】解：（1）根据题意可知，在描点确定平抛运动轨迹时，均标注了小球最高点，所以坐标原点也应标注小球在斜槽末端点时的小球最高点，即球的上端，故BC错误，A正确。
故选：A。
（2）A、实验过程中，斜槽不一定光滑，只要能够保证从同一位置由静止释放，即使轨道粗糙，摩擦力做功是相同的，离开斜槽末端的速度就是一样的，故A正确；
BC、记录点适当多一些，能够保证描点光滑，用平滑曲线连接，不能把所有的点都连接起来，偏离较远的点应舍去，故C错误，B正确。
故选：AB。
（3）由图2可知，小球做斜上抛运动，可知斜槽末端切线不水平，故AB错误，C正确。
故选：C。
故答案为：（1）A；（2）AB；（3）C。
【点评】解决本题的关键知道探究平抛运动规律的原理，以及掌握研究平抛运动的方法，了解实验中的原理和注意事项。
12．（10分）某实验小组用如图1所示的装置验证机械能守恒定律。
（1）在实验操作过程中，下列做法正确的是 BC
A．实验中打点计时器可以使用直流电源
B．实验时应先接通打点计时器的电源再释放纸带
C．实验时纸带与打点计时器的两个限位孔应在同一竖直线上
D．打点计时器、天平和刻度尺都是本实验必须使用的测量仪器
（2）如图2所示为某次实验打出的纸带，取纸带上连续的五个点A、B、C、D、E，通过测量并计算出点A距起始点O的距离为s0，AC间的距离为s1，CE间的距离为s2，若相邻两点的时间间隔为T，重锤质量为m，重力加速度为g。根据这些条件计算从O点到C点的过程中重锤重力势能的减少量ΔEP＝ mg（s0+s1） ，动能的增加量ΔEk＝ 。
（3）利用该装置还可以测量当地的重力加速度：
某同学的做法是以各点到起始点的距离h为横坐标，以各点速度的平方v2为纵坐标，建立直角坐标系，用实验测得的数据绘制出v2﹣h图像，如图3所示。请画出v2﹣h图线并求得当地重力加速度g＝ 9.66 m/s2。（结果保留三位有效数字）
（4）小刚利用气垫导轨和光电门等器材验证机械能守恒定律，图4是实验装置的示意图。实验时开启气泵，先将气垫导轨调至水平，然后滑块通过细线与托盘和砝码相连。将滑块从图示位置由静止释放，读出挡光条通过光电门的挡光时间为t。已知刚释放时挡光条到光电门的距离为l，挡光条的宽度为d，且d≪l，托盘和砝码的总质量为m，滑块和挡光条的总质量为M，当地的重力加速度为g。在滑块从静止释放到运动到光电门的过程中，系统重力势能的减少量ΔEP＝mgl；系统动能的增加量ΔEk＝ 。在误差允许的范围内，如果ΔEP＝ΔEk，则可验证系统的机械能守恒。
【分析】（1）根据打点计时器的实验的注意事项及要求进行分析解答；
（2）根据动能增加量公式和重力势能减少量公式分别列式解答；
（3）根据描点作图的要求连线，注意没有落在直线上的点均匀分布在直线的两侧；
（4）利用光电门求瞬时速度，再根据动能的公式代入求解。
【解答】解：（1）A.打点计时器只能使用交流电源，故A错误；
B.根据实验要求，打点计时器使用时，应先接通打点计时器的电源再释放纸带，故B正确；
C.为了减小摩擦阻力等影响，实验时纸带与打点计时器的两个限位孔应在同一竖直线上，故C正确；
D.验证机械能守恒定律实验可以不测量重物质量，故天平不是必须的器材，故D错误；
故选：BC。
（2）根据图2，重锤从O到C的距离为s0+s1，故重锤重力势能减少量为
ΔEP＝mg（s0+s1）
根据匀变速直线运动规律，C点的瞬时速度大小为vC
故动能的增加量ΔEkmm（）2
（3）画出的v2﹣h图线如下
该图线的斜率k＝2gm/s2＝19.32m/s2，解得g＝9.66m/s2
（4）系统动能增加量ΔEk（m+M）v2（m+M）（）2
故答案为：（1）BC；（2）mg（S0+S1），；（3）9.66；（4）。
【点评】考查机械能守恒、利用图像求重力加速度等问题，会根据题意列式求解相应的物理量。
13．（10分）波轮洗衣机中的脱水筒在脱水时，衣服紧贴在筒壁上在水平面内做匀速圆周运动。某洗衣机的有关规格如表所示。在运行脱水程序时，有一质量m＝6g的硬币被甩到筒壁上，随筒壁一起做匀速圆周运动。已知滚筒洗衣机的相关参数如表格中所示。重力加速度g取10m/s2。求：
（1）筒壁对硬币的静摩擦力大小；
（2）硬币匀速圆周运动的角速度大小（保留三位有效数字）；
（3）硬币对桶壁的压力大小（保留三位有效数字）。
【分析】（1）根据平衡条件列式解答；
（2）根据转速和角速度等关系列式求解；
（3）根据向心力的表达式结合牛顿第三定律列式解答。
【解答】解：（1）硬币在竖直方向上受到的静摩擦力和硬币的重力平衡，则有静摩擦力f＝mg＝0.006×10N＝0.06N；
（2）由题意脱水筒的转速n＝600r/min＝10r/s，则角速度ω＝2πn＝20πrad/s＝62.8rad/s；
（3）由题意知，脱水筒的直径d＝300mm，半径r＝150mm＝0.15m，筒壁对硬币的弹力提供硬币做圆周运动的向心力，所以，由牛顿第三定律得FN'＝FN＝3.55N。
答：（1）筒壁对硬币的静摩擦力大小为0.06N；
（2）硬币匀速圆周运动的角速度大小为62.8rad/s；
（3）硬币对桶壁的压力大小为3.55N。
【点评】考查平衡条件的应用和向心力的计算，牛顿第三定律，会根据题意进行准确分析解答。
14．（12分）如图是一个借助斜面和滑轮组提升重物的装置，轻质动滑轮下方悬挂重物A，轻质定滑轮通过轻绳与静止于粗糙斜面的物块B相连，悬挂滑轮的轻绳竖直。已知A、B的质量均为m，斜面倾角为θ＝37°，物块B与斜面的动摩擦因数为μ＝0.1。开始时，A、B处于静止状态，释放后A、B开始运动。忽略空气阻力，重力加速度为g。已知sin37°＝0.6、cs37°＝0.8。当A上升的距离为h时，求：
（1）B沿斜面下滑的距离大小hB；
（2）A的速度大小vA和B的速度大小vB；
（3）B克服轻绳拉力做的功W。
【分析】（1）绳长不变，根据几何关系求出B下滑的距离。
（2）根据运动时间与运动关系求出A、B的速度关系，应用动能定理求出A、B的速度大小。
（3）应用动能定理求出克服绳的拉力做的功。
【解答】解：（1）A上升h时动滑轮两侧的绳子都上升h，绳长不变，则B沿斜面下滑的距离hB＝2h
（2）A运动距离为h，B的运动距离为2h，它们的运动时间相等，则它们的速度大小关系是vB＝2vA
对A、B系统，由动能定理得mg×2hsin37°﹣mgh﹣μmgcs37°×2h
解得vA，vB
（3）对B，由动能定理得mg×2hsin37°﹣μmgcs37°×2h+W0
解得Wmgh
答：（1）B沿斜面下滑的距离大小是2h；
（2）A的速度大小是，B的速度大小是；
（3）B克服轻绳拉力做的功是mgh。
【点评】根据题意确定两物体的速度关系是解题的前提，分析清楚物体的运动过程，应用动能定理即可解题。
15．（16分）“势能”是物理学中的重要概念，是指存在相互作用的物体间、由位置所决定的能量，如重力势能、弹性势能和引力势能等。当物体在空间中运动时，势能函数曲线在空间某范围内存在最小值，形如陷阱，物体很难逃逸出来，具备这样特点的势能函数被称为势阱，比如重力势阱、引力势阱和弹力势阱等。
（1）如图甲所示，光滑轨道abc固定在竖直平面内形成一重力势阱，两侧高分别为kH和H。一可视为质点的质量为m的小球。静置于水平轨道b处。已知重力加速度为g；
①以a处所在平面为重力势能零势能面，写出该小球在b处机械能的表达式；
②使小球由b处开始运动，从右侧处脱离该重力势阱（即c处小球的动能恰好为零），至少需要给小球提供的初速度大小？
（2）已知系统仅存在万有引力做功时，系统机械能守恒。取无限远处为引力势能零点，离天体中心距离为r，质量为m的物体与质量为M的中心天体组成的系统具有的引力势能可表示为，其中G为引力常量。
①已知地球质量为M、半径为R，求质量为m0的近地卫星的动能和引力势能？
②静置于地面处的探测器，至少需要获得多大速度（相对于地心的速度，且不考虑地球的自转和空气阻力及其他天体的影响），才能摆脱地球引力势阱的束缚？
③如果宇宙中某种天体质量一定，半径在缩小，会使得速度即使达到光速的物体也不能从中逃逸，则此时该天体坍缩为黑洞。已知太阳的质量，光速c＝3.0×108m/s，引力常量G＝6.67×10﹣11N•m2/kg2，若太阳坍缩为黑洞，其半径R0应缩小至多少？（结果保留两位有效数字）
【分析】（1）①以a处所在平面为重力势能零势能面，小球的机械能为小球的动能和重力势能之和；
②从b到c，根据动能定理即可求解；
（2）①万有引力提供向心力，应用万有引力公式与牛顿第二定律求解。
②③根据题意应用能量守恒定律分析求解。
【解答】解：（1）①小球的机械能E＝Ek+EP＝0﹣mgkH＝﹣mgkH；
②从b到c，根据动能定理得﹣mgH＝0﹣Ek
解得：Ek＝mgH，解得小球的最小初速度大小v。
（2）①近地卫星环绕地球做匀速圆周运动，轨道半径为R，
由牛顿第二定律得Gm0
解得近地卫星的线速度v
动能Ek
引力势能Ep
②探测器从地面逃逸到无限远处的过程中，有EP＝0
地面处的引力势能EP
解得：v1
③物体从太阳黑洞表面到哦逃逸至无限远处的过程中，有EP′＝0
其中EP′，代入数据解得R0＝2.9×103m
答：（1）①以a处所在平面为重力势能零势能面，小球在b处机械能的表达式是E＝﹣mgkH；
②至少需要给小球提供的初速度大小是。
（2）①质量为m0的近地卫星的动能是，引力势能是。
②静置于地面处的探测器，至少需要获得多大速度，才能摆脱地球引力势阱的束缚。
③若太阳坍缩为黑洞，其半径R0应缩小至是2.9×103m。
【点评】本题主要是考查万有引力定律中涉及能量的计算，关键是能够从题干中获取有用的信息，结合引力势能、功能关系、万有引力定律等进行分析。
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型号
参数
额定电压、频率
220V、50Hz
额定脱水功率
225W
质量
31kg
脱水转速
600r/min
脱水筒尺寸
直径300mm，高370mm
外形尺寸
长555mm，宽510mm，高870mm
题号
1
2
3
4
5
6
7
答案
C
D
B
B
A
D
D
题号
8
9
10
答案
AC
BD
ABD

型号
参数
额定电压、频率
220V、50Hz
额定脱水功率
225W
质量
31kg
脱水转速
600r/min
脱水筒尺寸
直径300mm，高370mm
外形尺寸
长555mm，宽510mm，高870mm