2021北京丰台高一（下）期末物理（教师版）

这是一份2021北京丰台高一（下）期末物理（教师版），共20页。试卷主要包含了单项选择题，实验题，论述等内容，欢迎下载使用。
2021北京丰台高一（下）期末
物 理
一、单项选择题（每小题12分，共60分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的。）
请阅读下述文字，完成第1题、第2题、第3题、第4题。如图所示，A、B两球质量相等，距离地面的高度相同。用小锤F轻击弹簧金属片，A球向水平方向飞出，同时B球被松开，竖直向下运动，两球同时着地。分别改变小球距地。面的高度和小锤击打的力度，多次重复这个实验，两球总是同时着地。不计空气阻力，重力加速度g取10m/s2。

1．这个实验说明A球（　　）
A．水平方向的分运动是匀速直线运动
B．水平方向的分运动是匀加速直线运动
C．竖直方向的分运动是自由落体运动
D．竖直方向的分运动是匀速直线运动
2．若测出A球从被击出到落至水平地面所用时间为0.50s，则A球被击出时距地面的高度为（　　）
A．0.50m B．1.25m C．2.50m D．5.00m
3．A球从开始运动至落地前，下列说法正确的是（　　）
A．速度大小改变，方向改变
B．速度大小改变，方向不变
C．加速度大小不变，方向改变
D．加速度大小改变，方向不变
4．关于A、B两球，下列说法正确的是（　　）
A．落地时两球的速度方向相同
B．落地时两球的速度大小相同
C．从抛出至落地的过程两球的重力做功相同
D．从抛出至落地的过程两球重力势能的减少量不相同
请阅读下述文字，完成第5题、第6题。摩天轮是游乐场内一种大型转轮状设施，如图所示。一摩天轮正绕中间的固定轴匀速转动，摩天轮边缘悬挂透明座舱，游客坐在座椅上随座舱在竖直平面内做匀速圆周运动。游客可视为质点。

5．关于游客的运动和受力情况，下列说法正确的是（　　）
A．因为摩天轮匀速转动，所以游客的加速度为零
B．因为摩天轮匀速转动，所以游客的线速度不变
C．因为摩天轮匀速转动，所以游客的运动周期不变
D．因为摩天轮匀速转动，所以游客受到的合外力不变
6．摩天轮在竖直平面内做匀速圆周运动的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．游客在摩天轮内从最低点向上运动的过程中重力势能不变
B．游客在摩天轮内从最高点向下运动的过程中重力势能减小
C．游客在摩天轮内从最低点向上运动的过程中动能减小
D．游客在摩天轮内从最高点向下运动的过程中动能增加
7．（3分）如图甲所示，修正带是通过两个齿轮的相互啮合进行工作的，其原理可简化为如图乙所示，下列说法正确的是（　　）

A．B点线速度比A点大，是因为B点所在齿轮的半径大
B．B点线速度比A点大，是因为在相同时间内B点通过的弧长更长
C．A、B两点线速度大小相等，是因为在相同的时间内A、B两点通过的弧长相等
D．A、B两点线速度大小相等，是因为两齿轮在相同的时间内转过的角度相等
8．（3分）如图所示，物体在力F的作用下沿水平方向发生了一段位移，图中力F对物体做负功的是（　　）
A．
B．
C．
D．
9．（3分）在下面列举的各个实例中，可以认为机械能守恒的是（　　）
A．跳伞运动员带着张开的降落伞在空气中匀速下落
B．掷出的铅球在空中运动
C．拉着一个木块使它沿光滑的斜面匀速上升
D．小球在黏性较大的液体中由静止开始下落
请阅读下述文字，完成第10题、第11题、第12题。
如图所示，质量m＝0.5kg的小球从离桌面高h1＝1.2m处的A点由静止下落到地面上的B点。桌面离地面高h2＝0.8m，空气阻力不计，重力加速度g取10m/s2。

10．若选桌面为参考平面，下列说法正确的是（　　）
A．小球经桌面时的重力势能为0
B．小球经桌面时的重力势能为4J
C．小球落至B点时的重力势能为0
D．小球在A点的重力势能为10J
11．关于小球下落过程中重力做功和重力势能的变化，下列说法正确的是（　　）
A．小球从A点下落至桌面的过程，重力做正功，重力势能增加
B．小球从桌面下落至B点的过程，重力做负功，重力势能减少
C．小球从A点下落至B点的过程，重力势能的减少量与参考平面的选取有关
D．小球从A点下落至B点的过程，重力做功的多少与参考平面的选取无关
12．若选地面为参考平面，小球经过桌面时的机械能为（　　）
A．6J B．0 C．10J D．4J
请阅读下述文字，完成第13题、第14题、第15题。如图所示，一辆汽车在水平路面上行驶，正在通过环形路段。汽车的运动轨迹可以认为是某个圆的一段圆弧。

13．若汽车以恒定的速率通过该环形路段，下列说法正确的是（　　）
A．汽车所受合外力为零
B．汽车所受合外力沿汽车运动方向
C．汽车所受合外力背离环形路段的圆心
D．汽车所受合外力指向环形路段的圆心
14．若汽车正减速通过该环形路段，下列选项的图中分别画出了汽车转弯时（运动方向由M到N）所受合外力F的方向，你认为可能正确的是（　　）
A． B．
C． D．
15．公路急转弯处通常是交通事故多发地带。为了减少交通事故的发生，下列措施可行的是（　　）
A．提高汽车转弯时的速度
B．将路面的转弯半径设计的小一些
C．将路面修成内侧高外侧低
D．将路面修成内侧低外侧高
请阅读下述文字，完成第16题、第17题、第18题。2020年7月23日在文昌发射场，我国研发的“天问一号”火星探测器由长征五号遥四运载火箭发射升空，成功进入预定轨道。经过长达半年的航行，2020年2月10日，携带着“祝融号”火星车的“天问一号”探测器成功被火星引力捕获，顺利进入环火轨道，在为期3个月的环火运行探测后，于2021年5月15日成功在火星乌托邦平原南部着陆。
16．在“天问一号”靠近火星的过程中，火星对“天问一号”的引力（　　）
A．保持不变 B．先变大后变小
C．越来越小 D．越来越大
17．如图为“天问一号”环绕火星运动过程中的两条轨道的示意图，“天问一号”在1、2两条轨道上的运动均可视为匀速圆周运动。“天问一号”在轨道2上的（　　）

A．线速度更大 B．向心加速度更小
C．运行周期更长 D．角速度更小
18．物体在地球周围受到重力作用，是因为地球周围存在重力场，物体在地球的重力场内具有一个与位置有关的能量——重力势能，重力对物体做正功，重力势能减小。与之类似，火星对“天问一号”的万有引力作用可以认为是通过火星的“引力场”实现的。物体在引力场中同样具有与位置有关的能量——引力势能。如图所示，在“天问一号”从P点运动到O点的过程中，下列说法正确的是（　　）

A．引力做正功，引力势能增加
B．引力做正功，引力势能减小
C．引力做负功，引力势能增加
D．引力做负功，引力势能减小
19．（3分）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P＝fvm
D．牵引力做功W＝mvm²﹣mv0²
20．（3分）质量为m的物体从某一高度由静止开始下落，除了重力之外还受到水平方向大小、方向都不变的力F的作用，下列说法正确的是（　　）
A．物体的运动轨迹是曲线
B．物体落地时速度方向与水平方向夹角的正切值等于
C．若物体运动到某一位置（落地前）撤去力F，此后物体运动轨迹是直线
D．若在物体运动过程中增大水平力F，则物体从开始运动到落地的时间增大
二、实验题（共12分）
21．（4分）某学校物理兴趣小组用如图所示的装置研究小球的平抛运动。
（1）为了描绘小球做平抛运动的轨迹，下面列出的实验操作，正确的是 　 　。
A.安装斜槽轨道时，其末端必须水平
B.斜槽轨道必须光滑
C.每次小球应从同一位置由静止滚下
（2）小明同学用一把刻度尺测量小球离开斜槽末端时速度的大小。请写出他需要测量的物理量和用所测物理量表达速度的关系式。

22．（8分）某实验小组用如图甲所示装置验证机械能守恒定律。

（1）小红同学选出一条清晰的纸带如图乙所示，其中O点为打点计时器打下的第一个点，A、B、C为纸带上三个连续打出的点。测得OA、OB、OC间的距离分别为h1、h2、h3，重锤的质量为m，重力加速度为g，则打点计时器打下B点时重锤的重力势能比开始下落时减少了 　 　。
（2）小刚同学利用实验打出的纸带，测量出了各计数点到打点计时器打下的第一个点的距离h，计算出6个计数点对应的速度v以及v2，如下表所示。在图丙所示的坐标纸上已经描好了5组数据点，请将余下的一组数据描在坐标纸上，并作出v²﹣h图像。
计数点
1
2
3
4
5
6
v/m•s﹣1
0.98
1.17
1.37
1.56
1.75
1.95
v²/m²•s﹣2
0.96
1.37
1.88
2.43
3.06
3.80
h×10﹣2 m
4.92
7.02
9.63
12.50
15.68
19.48
（3）请根据做出的v²﹣h图像判断重锤下落过程中机械能是否守恒，并说明判断的依据。
三、论述、计算题（本题共5小题，共28分。解答应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案必须明确写出数值和单位）
23．（5分）一个质量为120kg的雪橇静止在水平地面上，受到与水平方向成37°角、大小为400N斜向上方的拉力，在水平地面上移动的距离为5m。地面对雪橇的阻力为100N，cos37°＝0.8。求：
（1）拉力对雪橇做的功；
（2）各力对雪橇做的总功。
24．（6分）如图甲所示，有一辆质量为1800kg的小汽车驶上圆弧半径为r＝90m的拱桥。g取10m/s2。
（1）画出汽车经过桥顶时，在竖直方向上的受力示意图；
（2）若汽车到达桥顶时的速度为v＝10m/s，求此时桥对汽车的支持力；
（3）如图乙所示，如果把地球表面看成一座巨大的拱形桥，若汽车速度足够大就可以飞离地面成为人造地球卫星，这个速度称为第一宇宙速度。已知地球表面的重力加速度为g，地球的半径为R。请推导第一宇宙速度的表达式。

25．（6分）2020年11月24日凌晨4点30分，在海南文昌航天发射场，长征五号遥五运载火箭全速托举中国探月工程嫦娥五号探测器划过夜空，迈出中国首次地外天体采样返回的第一步。发射升空后，嫦娥五号轨道器将携带着陆器、上升器以及返回器完成地月转移、中途修正和近月制动。进入环月轨道后，轨道器与着陆上升组合体分离，携带返回器留轨运动，着陆上升组合体变轨后在贴近月球表面的圆形轨道上运行数圈后安全着陆。已知月球的半径为R，万有引力常量为G，着陆上升组合体在贴近月球表面的圆形轨道上运行的周期为T。求：
（1）月球的质量M；
（2）轨道器在距离月球表面高为h的圆形轨道上运行的线速度v。

26．（5分）如图所示，水平地面上固定光滑曲面，质量为m的小球从曲面上滑下。当它到达高度为h1的位置A时，速度的大小为v1；当它继续滑下到高度为h2的位置B时，速度的大小为v2。选取水平地面为参考平面。
（1）写出小球在位置A时机械能的表达式；
（2）根据动能定理和重力做功与重力势能的关系，推导小球在A、B两位置机械能的关系。

27．（6分）如图所示，处于自由状态的轻弹簧下端固定在水平地面上，上端位于位置B。质量为m＝0.2kg的小球从距弹簧上端h＝0.3m处的位置A静止释放，小球向下运动的最低点为位置C。C、B的高度差为x＝0.2m，轻弹簧的质量和空气阻力均可忽略，g取10m/s2。
（1）求小球经过位置B时的动能；
（2）小明认为小球运动到位置B时动能最大，请你通过分析说明小明的观点是否正确；
（3）已知轻弹簧的形变量为x时，它的弹性势能Ep＝kx²，求小球下落过程中的最大动能。


参考答案
一、单项选择题（每小题12分，共60分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的。）
请阅读下述文字，完成第1题、第2题、第3题、第4题。如图所示，A、B两球质量相等，距离地面的高度相同。用小锤F轻击弹簧金属片，A球向水平方向飞出，同时B球被松开，竖直向下运动，两球同时着地。分别改变小球距地。面的高度和小锤击打的力度，多次重复这个实验，两球总是同时着地。不计空气阻力，重力加速度g取10m/s2。

1．【分析】由于两球在竖直方向遵循相同的运动规律，B球做自由落体运动，A球在平抛过程中在竖直方向也做自由落体运动；A球在水平方向的运动没有可以参照的物体无法确定平抛运动的物体在水平方向的运动所遵循的规律。
【解答】解：由于AB两球同时从同一高度开始下落，并且同时到达地面，故在竖直方向两球遵循相同的运动规律：即速度加速度总是相同。由于B球做自由落体运动，故A球在平抛过程中在竖直方向也做自由落体运动；本题给出的条件中无法确定水平方向上的运动情况，故C正确，ABD错误。
故选：C。
【点评】虽然我们知道A球在水平方向做匀速直线运动，但本题中在水平方向没有可以参照的物体，故无法判定其在水平方向的运动情况。这种方法一定要掌握。
2．【分析】A球做平抛运动，竖直方向做自由落体运动，根据h＝gt2可求得A球离地高度。
【解答】解：A球在竖直方向上的运动为自由落体运动，下落时间t＝0.50s，由h＝gt2可得A球离地高度h＝＝m＝1.25m，故B正确，ACD错误。
故选：B。
【点评】本题考查平抛运动的性质，要掌握平抛运动的研究方法是运动的合成和分解规律的应用，即将平抛运动分解为水平方向上匀速直线运动和竖直方向上的自由落体运动。
3．【分析】物体A做平抛运动，明确平抛运动的加速度不变，做匀变速曲线运动，速度的大小和方向不停改变。
【解答】解：做平抛运动的物体只受重力，加速度为g，保持不变，方向竖直向下；由于具有水平初速度，故平抛运动是匀变速曲线运动，其速度大小和方向均发生改变，故A正确，BCD错误。
故选：A。
【点评】解决本题的关键知道平抛运动的特点，知道平抛运动做的是匀变速曲线运动。
4．【分析】B球做自由落体运动，落地速度的方向竖直向下，A做平抛运动，落地时速度的方向并非竖直向下；两球从开始运动到落地，重力做功相等，即重力势能减少量相同，根据动能定理可知，由于A球有初动能，故A球末速度要大于B球末速度。
【解答】解：A、B球做自由落体运动，落地速度的方向竖直向下，A做平抛运动，落地时速度的方向并非竖直向下，故A错误；
BCD、两球从开始运动到落地，重力做功相等，即重力势能减少量相同，根据动能定理可知，
由于A球有初动能，则mgh＝Ek2﹣Ek1，则Ek2＝Ek1+mgh
对B球：mgh＝Ek2′
则Ek2′＜Ek2
由于两球质量相等，所以A球末速度要大于B球末速度，故BD错误，C正确；
故选：C。
【点评】本题考查平抛运动的分解，平抛运动在竖直方向做自由落体运动，注意其速度的大小变化如何判断。重力做功只与物体竖直高度有关。
请阅读下述文字，完成第5题、第6题。摩天轮是游乐场内一种大型转轮状设施，如图所示。一摩天轮正绕中间的固定轴匀速转动，摩天轮边缘悬挂透明座舱，游客坐在座椅上随座舱在竖直平面内做匀速圆周运动。游客可视为质点。

5．【分析】匀速圆周运动的角速度与周期不变；匀速圆周运动合外力指向圆心，提供向心力，线速度大小不变，方向时刻改变，加速度始终指向圆心。
【解答】解：A、匀速圆周运动的加速度大小不变，方向指向圆心，时刻改变，故A错误；
B、匀速圆周运动物体的线速度方向沿圆周的切线方向，时刻改变，所以游客随摩天轮做匀速圆周运动的线速度是变化的，故B错误；
C、游客随摩天轮匀速转动，所以游客的运动周期不变，故C正确；
D、匀速圆周运动合外力指向圆心，提供向心力，合外力大小不变，方向时刻改变，所以游客受到的合外力是变化的，故D错误。
故选：C。
【点评】本题考查的是有关匀速圆周运动的运动特点以及受力特点，难度不大，属于基础题。
6．【分析】重力势能与高度有关，物体的高度越高，重力势能越大；动能与速率有关，物体的速率不变，物体的动能不变。
【解答】解：A、游客在摩天轮内从最低点向上运动的过程中，高度不断增大，由Ep＝mgh知游客的重力势能增大，故A错误；
B、游客在摩天轮内从最高点向下运动的过程中，高度不断下降，由Ep＝mgh知游客的重力势能减小，故B正确；
C、游客在摩天轮内从最低点向上运动的过程中，速率不变，由Ek＝知游客的动能不变，故C错误；
D、游客在摩天轮内从最高点向下运动的过程中，速率不变，由Ek＝知游客的动能不变，故D错误。
故选：B。
【点评】解决本题的关键要掌握影响动能和重力势能的因素，可根据表达式来进行分析。
7．【分析】修正带的传动属于齿轮传动，A与B的线速度大小相等，由此解答即可。
【解答】解：ABC、修正带的传动属于齿轮传动，A与B的线速度大小相等，在相同的时间内A、B两点通过的弧长相等，故AB错误，C正确；
D、A与B的半径不同，由v＝ωr可知A与B角速度的不相等，则两齿轮在相同的时间内转过的角度不相等，故D错误。
故选：C。
【点评】本题考查两种传动模式中的齿轮传动，解答的关键是要知道齿轮传动中，齿轮边缘的各点的线速度大小是相等的。
8．【分析】分析各选项中力和位移的方向，从而明确力和位移的夹角，再根据功的公式分析功的正负。
【解答】解：A、由图可知，力和位移间的夹角为180°﹣θ，θ为钝角，故功W＝Flcos（180°﹣θ）为正值，力做正功，故A错误；
B、由图可知，力和位移间的夹角为180°﹣θ，θ为锐角，故功W＝Flcos（180°﹣θ）＝﹣Flcosθ，故力做负功，故B正确；
C、由图可知，力和位移间的夹角为θ，θ为锐角，功W＝Flcosθ为正值，力做正功，故C错误；
D、由图可知，力和位移间的夹角为180°﹣θ，θ为钝角，功W＝Flcos（180°﹣θ）为正值，力做正功，故D错误。
故选：B。
【点评】本题关键明确判断力和位移的夹角，可以表示力和位移的线段起点放在同一点，则两有向线段间的夹角为力和位移间的夹角。
9．【分析】物体机械能守恒的条件是只有重力做功，物体和弹簧组成的系统机械能守恒的条件是只有重力和弹簧弹力做功，根据机械能守恒的条件逐个分析物体的受力的情况，即可判断物体是否是机械能守恒。
【解答】解：A、跳伞运动员带着张开的降落伞在空气中匀速下落时，动能不变，重力势能减小，两者之和即机械能减小，故A错误；
B、掷出的铅球在空中运动时，空气阻力可以忽略，只有重力做功，机械能守恒，故B正确；
C、木块在斜面上匀速上升，动能不变，重力势能增大，故机械能增大，故C错误；
D、小球在黏性较大的液体中由静止开始下落时，受到液体阻力做功，机械能不守恒，故D错误。
故选：B。
【点评】本题是对机械能守恒条件的直接考查，掌握住机械能守恒的条件是关键，注意在分析机械能守恒时还可以直接分析动能和势能的变化，从而确定机械能是否变化。
请阅读下述文字，完成第10题、第11题、第12题。
如图所示，质量m＝0.5kg的小球从离桌面高h1＝1.2m处的A点由静止下落到地面上的B点。桌面离地面高h2＝0.8m，空气阻力不计，重力加速度g取10m/s2。

10．【分析】在重力势能表达式Ep＝mgh中，h为物体相对于参考平面的高度，明确物体相对于零势能面的高度，即可确定重力势能。
【解答】解：选桌面为参考平面，则有：
A、小球经桌面时，相对于零势能面高度为零，故重力势能为0，故A正确，B错误；
C、小球落至B点时的重力势能EPB＝﹣mgh2＝﹣0.5×10×0.8J＝﹣4J，故C错误；
D、小球在A点的重力势能为EPA＝mgh1＝0.5×10×1.2J＝6J，故D错误。
故选：A。
【点评】本题直接考查了重力势能的定义，关键要正确理解公式Ep＝mgh中h的含义：h为物体相对于参考平面的高度，注意重力势能的正负。
11．【分析】小球向下运动，重力做正功，重力势能减小；重力势能的减少量与参考平面的选取无关；重力做功的多少与参考平面的选取有关。
【解答】解：AB、小球向下运动，重力做正功，重力势能减小，故AB错误；
C、小球从A点下落至B点的过程，重力势能的减少量与参考平面的选取无关，只与初末位置竖直高度有关，故C错误；
D、小球从A点下落至B点的过程，重力做功的多少与参考平面的选取无关，只与初末位置竖直高度有关，故D正确。
故选：D。
【点评】本题直接考查重力做功与重力势能的定义，关键要理解重力势能的大小是相对零势能面的不同而不同的。
12．【分析】小球落到地面瞬间重力势能为﹣mgh，但动能不知道，机械能不好直接确定．但最高点时速度为零，动能为零，机械能很快求出，根据小球下落过程中机械能守恒，落地时与刚下落时机械能相等，就能求出小球经过桌面时的机械能。
【解答】解：以地面为参考平面，小球在最高点时机械能为：E＝mg（h1+h2）＝0.5×10×（1.2+0.8）J＝10J；小球下落过程中机械能守恒，则小球经过桌面时的机械能为10J，故C正确，ABD错误。
故选：C。
【点评】本题如直接根据机械能的定义，不好直接求落地时小球的机械能．技巧在于选择研究最高点，此处动能为零，重力势能为mg（h1+h2），机械能也为mg（h1+h2），运用机械能守恒，从而定出小球经过桌面时的机械能，方法简单方便。
请阅读下述文字，完成第13题、第14题、第15题。如图所示，一辆汽车在水平路面上行驶，正在通过环形路段。汽车的运动轨迹可以认为是某个圆的一段圆弧。

13．【分析】明确汽车做圆周运动，合外力提供向心力，从而明确合外力的方向。
【解答】解：汽车以恒定速率通过环形路段，可视为匀速圆周运动，合外力提供汽车转弯时的向心力，故合外力不为零，方向指向环形路段的圆心，故D正确，ABC错误。
故选：D。
【点评】本题考查向心力问题，要注意明确做匀速圆周运动的物体一定受指向圆心的合外力作用，明确匀速圆周运动是变加速曲线运动。
14．【分析】汽车在水平的公路上减速转弯，沿曲线由M向N加速行驶，所做的运动为曲线运动，所以所受到的合力在曲线的内侧且合力方向和速度的夹角为钝角。
【解答】解：汽车从M点向N点减速行驶，做曲线运动，所以合外力F的方向应指向曲线的内侧，且合力F方向和速度方向成钝角，故A正确，BCD错误。
故选：A。
【点评】解决该题的关键是掌握曲线运动的条件，知道加速曲线运动的合力与速度成锐角，知道曲线运动的物体的速度沿着曲线的切线方向。
15．【分析】汽车在水平路面上转弯时静摩擦力提供向心力；在拐弯处将路面建成外高内低，汽车拐弯靠重力、支持力、摩擦力的合力提供向心力；根据题意应用牛顿第二定律分析答题。
【解答】解：AB、路面修成水平的，车辆拐弯时仅靠摩擦力提供圆周运动向心力，设静摩擦力为f，汽车的转弯半径为r，汽车质量为m，由牛顿第二定律得：f＝m，解得：v＝，在r一定时v越大，f越大，当静摩擦力等于最大静摩擦力时汽车将相对路面发生滑动，发生危险，为保证安全，应汽车转弯时速度应小些；当摩擦力等于最大静摩擦力时，r越大，汽车的速度越大，转弯越安全，为保证安全，将路面的转弯半径设计的大些，故AB错误；
CD、将路面修成外高内低，可以通过重力和支持力的合力提供部分向心力，故为了减少交通事故应该将路面修成外高内低，故C错误，D正确。
故选：D。
【点评】解决本题的关键搞清向心力的来源，运用牛顿第二定律进行求解。该汽车拐弯问题与火车的拐弯问题相同。
请阅读下述文字，完成第16题、第17题、第18题。2020年7月23日在文昌发射场，我国研发的“天问一号”火星探测器由长征五号遥四运载火箭发射升空，成功进入预定轨道。经过长达半年的航行，2020年2月10日，携带着“祝融号”火星车的“天问一号”探测器成功被火星引力捕获，顺利进入环火轨道，在为期3个月的环火运行探测后，于2021年5月15日成功在火星乌托邦平原南部着陆。
16．【分析】分析“天问一号”靠近火星的过程中距离的变化，根据万有引力公式F＝G可分析火星对“天问一号”的引力的变化。
【解答】解：在“天问一号”靠近火星的过程中，火星与“天问一号”间的距离减小，则由F＝G可知，火星对“天问一号”的引力增大，故D正确，ABC错误。
故选：D。
【点评】本题考查对万有引力公式的理解，只需要掌握万有引力公式，明确万有引力大小与两物体的质量乘积成正比，与距离的平方成反比。
17．【分析】“天问一号”绕火星做匀速圆周运动，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出线速度、向心加速度、周期与角速度，然后分析答题。
【解答】解：设火星的质量为M，“天问一号”的质量为m，轨道半径为r，由图示可知，“天问一号”轨道半径关系是：r1＞r2；
A、“天问一号”绕火星做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得：G＝m，解得：v＝，由于：r1＞r2，则v1＜v2，故A正确；
B、“天问一号”绕火星做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得：G＝ma，解得：a＝，由于：r1＞r2，则a1＜a2，故B错误；
C、“天问一号”绕火星做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得：G＝mr，解得：T＝2π，由于：r1＞r2，则T1＞T2，故C错误；
D、“天问一号”绕火星做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得：G＝mω2r，解得：ω＝，由于：r1＞r2，则ω1＜ω2，故D错误。
故选：A。
【点评】本题考查了万有引力定律的应用，知道万有引力提供向心力是解题的前提与关键，应用万有引力公式与牛顿第二定律即可解题。
18．【分析】在“天问一号”从P点运动到O点的过程中，根据引力方向与速度方向的夹角分析引力做功正负，再判断引力势能的变化。
【解答】解：在“天问一号”从P点运动到O点的过程中，所受的引力指向月心，则引力方向与速度方向的夹角为锐角，则引力做正功，引力势能减小，故ACD错误，B正确。
故选：B。
【点评】根据力的方向与位移方向的夹角分析力做功正负，这是判断做功正负最基本的方法，要学会运用。
19．【分析】应用牛顿第二定律求出动车的加速度，然后分析其运动性质；当牵引力的大小等于阻力时，速度达到最大值为vm；根据动能定理求出牵引力做功。
【解答】解：AB、对动车，根据牛顿第二定律得：F牵﹣f＝ma，功率P＝F牵v，解得：a＝﹣，功率P、阻力f与质量m都不变，动车做加速运动，随v增加，加速度a减小，动车做加速度减小的加速运动，故AB错误；
C、动车功率恒定，做加速度减小的加速运动，当合力为零，即F牵＝f时速度最大，动车的恒定功率P＝F牵vm＝fvm，故C正确；
D、设牵引力做功为W牵引，阻力做功为Wf，对动车，由动能定理得：W牵引﹣Wf＝mvm2﹣mv0，解得：W牵引＝Wf+mvm2﹣mv0，故D错误。
故选：C。
【点评】注意动车以恒定功率P在平直轨道上运动时，牵引力是在变化的，故加速度也在变；根据动能定理求解牵引力做功时不要忘了阻力做的功。
20．【分析】物体所受合力方向与速度方向在同一直线上，物体速度方向与所受合力方向不在同一直线上，物体做曲线运动；物体的运动可以分解为水平方向与竖直方向的分运动，根据题意应用运动的合成与分解、运动学公式分析答题。
【解答】解：A、物体受到竖直向下的重力mg与水平方向大小与方向都不变的F作用，物体的受力如图所示：

由于mg与F都是恒力，物体所受合力F′是恒力，物体由静止释放，物体将沿合力F′的方向做初速度为零的匀加速直线运动，故A错误；
B、物体沿合力F′方向做初速度为零的匀加速直线运动，物体落地时速度方向与水平方向夹角的正切值tanθ＝，故B正确；
C、若物体运动到某一位置（落地前）撤去力F，撤去力F时物体速度方向沿合力F′的方向，撤去F后物体所受合力等于重力，速度方向与合力方向不在同一直线上，此后物体做曲线运动，运动轨迹曲线，故C错误；
D、物体在竖直方向做自由落体运动，设物体下落高度为h，运动时间为t，则t＝；若在物体运动过程中增大水平力F，物体下落的高度h不变，则物体从开始运动到落地的时间t不变，故D错误。
故选：B。
【点评】知道物体做曲线运动的条件，分析清楚物体的受力情况与运动过程、应用运动的合成与分解、运动学公式即可解题。
二、实验题（共12分）
21．【分析】（1）根据实验操作流程，为保证小球做平抛运动，安装斜槽轨道时，其末端必须水平；实验中不需要轨道光滑；每次小球应从同一位置由静止滚下，保证初速度大小相等；
（2）根据平抛运动学公式可求得初速度大小。
【解答】解：（1）A、根据实验操作流程，为保证小球做平抛运动，安装斜槽轨道时，其末端必须水平，故A正确；B、实验中不需要轨道光滑，故B错误；C、每次小球应从同一位置由静止滚下，保证初速度大小相等，故C正确
故选AC。
（2）测得小球落在水平地面上的位置距离桌边缘水平距离x，桌面距水平地面高度为h，则
x＝v0t
竖直位移
h＝
联立得小球从桌面飞出时的速度大小
v0＝
故答案为：（1）AC；（2）见解析
【点评】解决该题需根据实验原理与实验操作要求进行判断，熟记平抛运动的相关公式是解决第二问的关键。
22．【分析】（1）根据重力势能的计算公式求出重力势能的减少量。
（2）根据表中实验数据应用描点法作出图象。
（3）根据图示图象分析答题。
【解答】解：（1）点计时器打下B点时重锤的重力势能比开始下落时减少了ΔEp＝mgh2。
（2）根据表中实验数据在坐标系内描出对应点，让尽可能多的点过直线，不能过直线的点对称分布在直线两侧，根据坐标系内描出的点作出图象如图所示

（3）重锤下落过程机械能守恒，由机械能守恒定律得：mgh＝，整理得：v2＝2gh
由图示v2﹣h图象可知，图象的斜率k＝2g＝m/s2＝20m/s2，
解得：g＝10m/s2，在实验误差允许范围内，重力加速度的测量值等于真实值，重锤下落过程中机械能守恒。
故答案为：（1）mgh2；（2）图象如图所示；（3）重锤下落过程中机械能守恒；判断过程如上所述。
【点评】本题考查了验证机械能守恒定律实验，理解实验原理是解题的前提，应用机械能守恒定律即可解题；应用图象法处理实验数据是常用的实验数据处理方法，要掌握描点法作图的方法。
三、论述、计算题（本题共5小题，共28分。解答应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案必须明确写出数值和单位）
23．【分析】（1）根据恒力做功的计算公式W＝Flcosθ即可求得；
（2）根据W＝fl求得阻力做功，然后求出总功即可。
【解答】解：（1）拉力与水平方向成37°角，拉力做的功为：W1＝Flcos37°＝400×5×0.8J＝1600J
（2）雪橇受到的重力与支持力与运动的方向垂直，所以重力与支持力不做功；
阻力所做的功为：W2＝Fflcos180°＝﹣100×5J＝﹣500J
合力对物体所做的总功：W＝W1+W2＝1600J﹣500J＝1100J
答：（1）拉力对雪橇做的功为1600J；
（2）各力对雪橇做的总功为1100J。
【点评】本题主要考查了恒力做功的计算，关键是利用好恒力做功的计算公式，即W＝Flcosθ即可。
24．【分析】（1）根据受力分析作图；
（1）汽车做圆周运动，应用牛顿第二定律可以求出支持力；
（2）根据重力提供向心力时汽车恰好对地面没有压力，推得第一宇宙速度的表达式。
【解答】解：（1）汽车受力分析如下图：

（2）对汽车根据牛顿第二定律可知
mg﹣F支＝m
代入数据解得F支＝16000N
（3）车速度足够大就可以飞离地面成为人造地球卫星，此时F支＝0，则有
mg＝
解得v1＝
答：（1）在竖直方向上的受力示意图见解析；
（2）若汽车到达桥顶时的速度为v＝10m/s，此时桥对汽车的支持力为16000N；
（3）见解析。
【点评】此题考查了汽车过拱形桥问题，关键找出车经过桥的最高点时的向心力来源，然后根据牛顿第二定和向心力公式列式求解，在最高点重力和支持力的合力提供向心力。
25．【分析】根据万有引力提供提供向心力，结合向心力的表达式，列式求解。
【解答】解：（1）根据万有引力提供向心力可得，解得月球的质量
（2）根据万有引力提供向心力可得，解得轨道器线速度v＝＝
答：（1）月球的质量M为；
（2）轨道器在距离月球表面高为h的圆形轨道上运行的线速度v为。
【点评】解决本题的关键掌握万有引力定律的两个重要理论：1、万有引力提供向心力，2、万有引力等于重力，并能灵活运用．
26．【分析】（1）机械能等于动能与重力势能之和。根据位置A距水平地面的高度确定重力势能，根据小球在位置A的速率确定动能，从而求出机械能。
（2）根据动能定理得到重力做功与动能变化的关系，通过变形，即可推导小球在A、B两位置机械能的关系。
【解答】解：（1）选取水平地面为参考平面，位置A距水平地面的高度为h1，小球在位置A时重力势能为EpA＝mgh1。
小球在位置A时速度的大小为v1，动能为EkA＝
故小球在位置A时机械能为EA＝EpA+EkA＝mgh1+
（2）小球在位置B时机械能为EB＝EpB+EkB＝mgh2+
小球从位置A到位置B的过程中，只有重力做功，根据动能定理得：
mg（h1﹣h2）＝﹣
变形得mgh1+＝mgh2+
即EA＝EB
故小球在A、B两位置机械能相等。
答：（1）小球在位置A时机械能的表达式为EA＝mgh1+；
（2）推导过程见上。
【点评】解答本题时，要知道根据动能定理及重力做功与重力势能变化的关系，可以推导出机械能守恒定律。
27．【分析】（1）应用动能定理求出小球经过B位置时的动能。
（2）小球速度最大时动能最大，根据小球的运动过程分析答题。
（3）小球所受合力为零时速度最大，动能最大，应用能量守恒定律求出小球下落过程的最大动能。
【解答】解：（1）小球从A到B过程，由动能定理得：mgh＝EkB﹣0
代入数据解得，小球经过B点时的动能：EkB＝0.6J
（2）小球到达B点时具有向下的速度，小球经过B点后受到竖直向下的重力与竖直向上的弹簧弹力F作用，开始弹簧的弹力小于重力，合力向下，小球加速运动，当弹力与重力相等后继续向下运动过程，弹力大于重力，小球所受合力方向竖直向上，小球做减速运动，因此从B点开始，小球向下先做加速运动，后做减速运动，当小球所受合力为零时速度最大，动能增大，小球到达B位置时的动能不是最大的，小明的观点是错误的。
（3）设小球动能最大时弹簧的压缩量为x1，由胡克定律得：kx1＝mg
设小球的最大动能为Ekmax，从A到小球动能最大的位置过程中，
对小球，由能量守恒定律得：mg（h+x1）＝+Ekmax，
从A到C过程，对小球，由能量守恒定律得：mg（h+x）＝
代入数据解得：Ekmax＝0.64J
答：（1）小球经过位置B时的动能是0.6J；
（2）小明的观点是不正确的，分析见解答；
（3）小球下落过程中的最大动能是0.64J。
【点评】根据题意分析清楚小球的运动过程是解题的前提与关键，应用动能定理与能量守恒定律即可解题。