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山东省临沂市河东区2023-2024学年高一下学期4月期中考试物理试题（原卷版+解析版）
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这是一份山东省临沂市河东区2023-2024学年高一下学期4月期中考试物理试题（原卷版+解析版），文件包含山东省临沂市河东区2023-2024学年高一下学期4月期中考试物理试题原卷版docx、山东省临沂市河东区2023-2024学年高一下学期4月期中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29页， 欢迎下载使用。
本试题分选择题和非选择题两部分，满分100分，考试用时90分钟。
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用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，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3．考试结束后，只需要上交答题卡。
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1. 曲线运动是一种常见的运动形式，关于曲线运动，下列说法中正确的是（ ）
A. 匀速圆周运动是匀变速曲线运动
B. 做斜抛运动的物体到最高点时速度一定不为零
C. 物体在恒力作用下不可能做曲线运动
D. 做圆周运动的物体，其加速度一定指向圆心
【答案】B
【解析】
【详解】A．匀速圆周运动的加速度方向不断变化，是非匀变速曲线运动，选项A错误；
B．做斜抛运动的物体到最高点时有水平速度，则速度一定不为零，选项B正确；
C．物体在恒力作用下也可能做曲线运动，例如平抛运动，选项C错误；
D．只有做匀速圆周运动的物体，其加速度才一定指向圆心，选项D错误。
故选B。
2. 转笔是一项以手指来转动笔的休闲活动，深受广大中学生的喜爱，其中也包含了许多的物理知识，如图所示，假设某转笔高手能让笔绕其手上的某一点O做匀速圆周运动，下列有关该同学转笔中涉及到的物理知识的叙述正确的是（ ）
A. 笔杆上各点的线速度方向沿着笔杆指向O点
B. 除了O点，笔杆上其他点的线速度大小都一样
C. 笔杆上离O点越近的点，做圆周运动的角速度越大
D. 笔杆上离O点越远的点，做圆周运动的向心加速度越大
【答案】D
【解析】
【详解】A．笔杆上各点的线速度方向垂直于笔杆，沿运动轨迹的切线方向，故A错误；
C．笔杆上的各个点都做同轴转动，所以角速度是相等的，故C错误；
B．根据
可知，笔杆上的点离O点越近的，线速度越小，故B错误；
D．由向心加速度公式
笔杆上的点离O点越远的，做圆周运动的向心加速度越大，故D正确。
故选D。
3. 如图所示，长为5m的轻杆一端固定着小金属球，另一端绕O点在竖直平面内做圆周运动，小金属球的质量。不计一切摩擦，g取，下面正确的是（ ）
A. 小金属球要能做完整的圆周运动，在最低点的速度至少为
B. 小金属球在竖直平面内绕O点做圆周运动过程中机械能守恒
C. 当小金属球在最高点的速度为时，轻杆对小金属球有向下的拉力的作用力
D. 当小金属球在最高点的速度为时，轻杆对小金属球有向上的支持力的作用力
【答案】B
【解析】
【详解】A.由于轻杆在最高点对小球可以有竖直向上的支持力，可知小球要做完整的圆周运动，在最高点的速度至少为0，设在最低点的速度至少为，从最低点到最高点，由动能定理有
得
故A错误；
B.小金属球在竖直平面内绕O点做圆周运动过程中只有重力做功，机械能守恒，故B正确；
C.小球经过最高点时，若轻杆对小球的弹力为0，则重力刚好提供向心力
解得
当小球在最高点的速度为5m/s时，可知轻杆对小球的弹力竖直向上，故C错误；
D.当小金属球在最高点的速度为10m/s时，可知轻杆对小球的弹力竖直向下，故D错误。
故选B。
4. A和B两小球，从同一水平直线上的两位置分别沿同方向水平抛出，其运动轨迹是抛物线，如图所示，不计空气阻力，两球在空中相遇，下列说法正确的是（ ）
A. 相遇时A球速度一定小于B球速度
B. 相遇时A、B两球的动能一定相等
C. A和B两小球必须同时抛出
D. 相遇时A和B两小球重力的功率一定相同
【答案】C
【解析】
【详解】C．由于相遇时A、B做平抛运动的竖直位移h相同，由
可以判断两球下落的时间相同，即应同时抛出，故C正确；
A．根据
可知，相遇时A、B两球竖直分速度相等；两球在水平方向上做匀速直线运动，根据
因为A球的水平位移大，下落时间相等，所以A球的初速度大，则相遇时的速度大小为
可知，相遇时A球速度一定大于B球速度，故A错误；
B．根据
相遇时A球速度一定大于B球速度，但AB球的质量关系未知，所以无法比较相遇时A、B两球的动能，故B错误；
D．重力的功率为
相遇时A和B两小球竖直分速度相同，但两球的质量关系未知，所以无法得出相遇时A和B两小球重力的功率关系，故D错误。
故选C。
5. 中国空间站基本构型包括天和核心舱、实验舱问天和实验舱梦天，整体呈T字构型。其中天和核心舱全长16.6米，最大直径4.2米，发射质量22.5吨。中国空间站离地面的高度为，地球同步卫星离地面的高度为，引力常量为G，已知地球半径为，地球表面重力加速度为g，则（ ）
A. 由以上条件可以求得地球的密度为
B. 空间站运动的线速度小于地球同步卫星的线速度
C. 空间站运动的角速度小于地球同步卫星的角速度
D. 空间站运动的加速度大于地球同步卫星的加速度
【答案】D
【解析】
【详解】BCD.对环绕地球的卫星由万有引力提供向心力，有
得
可见越大，、越小，空间站的轨道半径比同步卫星小，故空间站的线速度、角速度、加速度比同步卫星大，故BC错误，D正确；
A.假设地面有一物体m，有
得地球质量为
地球体积
得地球密度
故A错误。
故选D。
6. 1925年，德国工程师奥尔特•霍曼博士推导出在两条倾角相同、高度相异的圆形轨道间转移卫星的最小能量方法，称之为霍曼转移。如图所示，利用霍曼转移轨道可以将航天器从地球发送到火星。若地球和火星绕太阳公转的轨道都是圆形，则霍曼轨道就是一个经过近日点P和远点Q且都与这两个行星轨道相切的椭圆。当“天问一号”火星探测器到达地球轨道的P点时，瞬时点火后“天问一号”进入霍曼轨道，当“天问一号”运动到霍曼轨道的Q点时，再次瞬时点火后“天问一号”进入火星轨道。正确的是（ ）
A. “天问一号”在地球轨道上的机械能大于在火星轨道上的机械能
B. “天问一号”在霍曼轨道的Q点的加速度大于火星轨道Q点的加速度
C. “天问一号”在地球轨道上的线速度小于在火星轨道上的线速度
D. “天问一号”沿霍曼轨道运行时在P点的动能最大，Q点的动能最小
【答案】D
【解析】
【详解】A．“天问一号”由地球轨道上变轨到火星轨道上时需要两次点火加速，使“天问一号”的机械能增加，所以，“天问一号”在地球轨道上的机械能小于在火星轨道上的机械能，故A错误；
BC．设太阳的质量为M，“天问一号”的质量为m，“天问一号”绕太阳运动的轨道半径为r、线速度大小为v，根据牛顿第二定律有
解得
由于地球轨道的半径小于火星轨道的半径，则根据上式可知“天问一号”在地球轨道上的线速度大于在火星轨道上的线速度，“天问一号”在霍曼轨道的Q点和火星轨道Q点时万有引力相同，则加速度相同，故BC错误；
D．根据开普勒第二定律可知“天问一号”沿霍曼轨道运行时在P点的速度最大，动能最大，Q点的速度最小，动能最小，故D正确。
故选D。
7. 第十二届全国少数民族传统体育运动会于2024年11月22日至30日在海南省三亚市举办，跑马射箭又称马上骑射，是少数民族传统体育项目之一，具有悠久的历史。跑马射箭项目在规定的距离，以最短时间内射中目标多的为获胜方。民族运动会上有一个骑射项目，运动员骑在奔驰的马背上，弯弓放箭射向固定目标（即图中的箭靶，箭靶平面与马运动方向平行）。假设运动员骑马奔驰的速度为，运动员静止时射出的箭速度为，跑道离固定目标的最近距离为。要想命中目标且射出的箭在空中飞行时间最短。不考虑空气阻力和重力的影响，则（ ）
A. 箭被射出到射中靶最短时间为0.2s
B. 箭被射出到射中靶的最短时间为0.4s
C. 箭在沿马前进的方向运动的位移为0.3m
D. 运动员放箭处与靶的距离为
【答案】A
【解析】
【详解】AB．箭被射出到射中靶的最短时间为
故A正确，B错误；
C．箭在沿马前进的方向运动的位移为
故C错误；
D．运动员放箭处与靶的距离为
故D错误。
故选A。
8. 如图所示，电梯质量为，电梯地板上放置一质量为的物体，钢索拉着电梯由静止开始向上运动，某物理兴趣小组测得电梯中物体在一段时间的图象如图所示。下列判断正确的是（ ）
A. 在时间内钢索的拉力做负功
B. 在时间内物体重力做功12000J
C. 在时间内，电梯地板对物体的支持力做的功等于6900J
D. 在时间内，电梯地板对物体做的功等于物体动能的增加量
【答案】C
【解析】
【详解】A.在4s∼7s时间内钢索的拉力竖直向上，此段时间内电梯竖直向上运动，所以拉力做正功，故A错误；
B.在2s∼4s时间内物体上升的高度为
物体重力做功
故B错误；
C.在0s∼2s时间内，物体的加速度为
由牛顿第二定律有电梯地板对物体的支持力为
得
在0s∼2s时间内，物体位移为
电梯地板对物体的支持力做的功
故C正确；
D.由动能定理有在0s∼2s时间内，电梯地板对物体做的功与重力对物体做的功之和等于物体动能的增加量，故D错误。
故选C。
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9. 电动方程式（FrmulaE）是目前世界上新能源汽车运动中级别最高的赛事，赛车在专业赛道水平路面上由静止启动，在前2s内做匀加速直线运动，2s末达到额定功率，之后保持额定功率继续运动，其图像如图所示．已知汽车的质量为，汽车受到地面的阻力为车重的，取，下列说法正确的是（ ）
A. 赛车在时的瞬时功率
B. 赛车在加速过程中牵引力保持不变
C. 该赛车的最大速度是
D. 当速度时，其加速度为
【答案】AC
【解析】
【详解】A．赛车在前2s内加速度
牵引力
时瞬时功率
选项A正确；
B．赛车达到最大功率时，随速度的增加，牵引力逐渐减小，选项B错误；
C．该赛车的最大速度是
选项C正确；
D．当速度时，其加速度为
选项D错误。
故选AC。
10. 静止在光滑的水平面上，质量为M、长度为l的小车，质量为m的小金属块（可视为质点）放在小车的最左端，现有一水平恒力F作用在小金属块上，使小金属块从静止开始做匀加速直线运动，小金属块和小车之间的摩擦力为f，经过一段时间，小车运动的位移为s，小金属块刚好滑到小车的最右端，如图所示，以下判断中正确的是（ ）
A. 此过程拉力F对小金属块做功
B. 此过程摩擦力对小车做功为
C. 这一过程中，小金属块动能增加了
D. 这一过程中，小金属块和小车增加的动能为
【答案】AD
【解析】
【详解】A．此过程拉力F对小金属块做功
选项A正确；
B．此过程摩擦力对小车做功为
选项B错误；
C．根据动能定理，这一过程中，小金属块的动能增加了
选项C错误；
D．这一过程中，小车增加的动能为
小金属块和小车增加的动能为
选项D正确。
故选AD。
11. 一质量为的滑块在水平方向恒力的作用下，在光滑的水平面上运动，如图所示为滑块在水平面上运动的一段轨迹，滑块过P、Q两点时速度大小均为，滑块在P点的速度方向与连线夹角，，。则下列说法正确的是（ ）
A. 水平恒力F方向垂直，滑块在水平恒力作用下由P到Q做功为零
B. 滑块从P点运动到Q点的过程中合外力做的功是37.5J
C. 滑块从P点开始运动经过1.5s时，物块的动能最小
D. 滑块从P点运动到Q点的过程中动能最小值为24J
【答案】ACD
【解析】
【详解】AB．在光滑的水平面上，滑块受到的水平恒力即为合外力。滑块在水平恒力作用下由P到Q，滑块过P、Q两点时速度大小均为5m/s，即水平恒力（合外力）做功为零，所以力应该和位移PQ的方向垂直，且根据滑块运动轨迹可判断出其指向轨迹凹处，故A正确，B错误；
CD．把速度分解到PQ方向，有
滑块在这个方向上的运动为匀速运动，所以当滑块在垂直于PQ方向上的速度等于零时，此时运动的动能最小，有
把速度分解到垂直PQ方向，此方向做先做匀减速直线运动再做匀加速直线运动，有
当为0时，滑块动能最小，此时运动时间为
故CD正确。
故选ACD。
12. 如图所示，A、B两颗人造地球卫星在同一平面不同圆轨道上同向做匀速圆周运动。设它们运行的角速度分别是、，向心力分别是、，周期分别是、，时刻两卫星相距最近。则下列正确的是（ ）
A. 一定小于
B. 一定大于
C. 时刻这两颗卫星再次相距最近
D. 时刻这两颗卫星相距最远
【答案】CD
【解析】
【详解】A．根据
可得
则一定大于，选项A错误；
B．两卫星的质量关系不确定，则不能比较向心力大小，选项B错误；
C．两卫星再次最近时
（n=1、2、3……）
解得
可知
时刻这两颗卫星再次相距最近，选项C正确；
D．两卫星再次最原时
（n=0、1、2、3……）
则
时刻这两颗卫星相距最远，选项D正确。
故选CD。
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13. 如图所示，某同学为了探究物体做匀速圆周运动时，影响向心力大小的因素，某同学进行了如下实验：如图甲所示，绳子的一端拴一个小沙袋，绳上离小沙袋L处打一个绳结A，处打另一个绳结B。使小沙袋在水平面内做圆周运动，来感受向心力。
请一位同学帮助用秒表计时．如图乙所示，做了四次体验性操作。
第一次：手握A点，让小沙袋在水平面内做匀速圆周运动，10s运动5周。体验此时绳子拉力的大小。
第二次：手握B点，让小沙袋在水平面内做匀速圆周运动，10s运动5周。体验此时绳子拉力的大小。
第三次：手握A点，让小沙袋在水平面内做匀速圆周运动，10s运动10周。体验此时绳子拉力的大小。
第四次：手握A点，增大小沙袋的质量到原来的2倍，让小沙袋在水平面内做匀速圆周运动，10s运动5周。体验此时绳子拉力的大小。
（1）物理学中此种实验方法叫______法。
（2）第四次与第一次相比较：______相同，向心力大小与______有关。
（3）总结以上四次体验性操作，可知物体做匀速圆周运动时，向心力大小与______有关。
A. 半径B. 质量C. 周期D. 线速度的方向
【答案】（1）控制变量
（2） ①. 转动半径和角速度 ②. 质量 （3）ABC
【解析】
【小问1详解】
物理学中此种实验方法叫控制变量法。
【小问2详解】
[1][2]第四次与第一次相比较：转动半径和角速度相同，向心力大小与质量有关。
【小问3详解】
总结以上四次体验性操作，可知物体做匀速圆周运动时，向心力大小与转动半径、物体质量和转动周期有关。
故选ABC。
14. 在做研究平抛运动的实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法作出小球平抛运动的轨迹。
（1）为了能较准确地描绘运动轨迹，将你认为正确选项前面的字母填在横线上：______。
A. 实验时应通过调节使斜槽的末端保持水平
B. 为减小实验误差，应使小球每次从斜槽上不同位置滚下，最后取平均值
C. 为消除斜槽摩擦力的影响，应使斜槽末端倾斜，直到小球能在斜槽末端做匀速运动
D. 小球每次必须从斜槽上同一位置由静止释放
E. 实验中要求出小球做平抛运动的初速度，所以需要秒表测小球做平抛运动的时间
14. 如图，某同学在做平抛运动实验时得出如图所示的小球运动轨迹，A、B、C三点的位置在运动轨迹上已标出。则：（g取）
①小球平抛运动的初速度为______m/s。
②若小球质量，则小球运动到B点的动能为______J。
③抛出点坐标（______，______）。
【答案】（1）AD （2） ①. 1 ②. 0.075 ③. -10cm ④. -5cm
【解析】
【小问1详解】
AC．实验时应通过调节使斜槽的末端保持水平，以保证小球做平抛运动，而不应该使斜槽末端倾斜，选项A正确，C错误；
BD．为使小球到达底端时速度相同，小球每次从斜槽上同一位置滚下，选项B错误，D正确；
E．实验中要求出小球做平抛运动的初速度，但不需要秒表测小球做平抛运动的时间，选项E错误。
故选AD。
【小问2详解】
①[1]根据
解得
小球平抛运动的初速度为
②[2]小球运动到B点的动能为
解得
③[3][4]因从抛出点开始竖直位移之比为1:3:5……，而
则抛出点的纵坐标y=-5cm，横坐标x=-10cm，即抛出点坐标（-10cm，-5cm）。
15. 我国的面食文化博大精深，种类繁多，其中“刀削面”堪称天下一绝，刀削面为唐朝驸马柴绍所创，因其常年征战沙场，没有合适的厨房工具，所以想起用刀来削面，一直流传至今。清末《素食说略》已有载。传统的操作方法是一手托面，一手拿刀，直接削到开水锅里。如图所示，将小面圈沿锅的某条半径方向水平削出时，距锅沿的高度为，与锅沿的水平距离为，锅的半径为，小面圈在空中的运动可视为平抛运动，重力加速度g取。
（1）求小面圈从被削离到落入锅中的时间；
（2）若小面圈削离时的速度为，求小面圈的水平位移；
（3）仅改变小面圈削离时的速度大小，求落入锅中的最大速度的大小和方向。
【答案】（1）；（2）；（3），方向为与水平方向角斜向下
【解析】
【详解】（1）小面圈做平抛运动，根据
解得
（2）小面圈在水平方向匀速直线运动，则水平位移为
（3）当小面圈刚好落到开水锅的右侧边缘，落入锅中的速度最大，此时
在水平方向
解得
竖直方向
则落入锅中的最大速度大小为
设末速度方向与水平方向夹角为，则
解得
所以，落入锅中的最大速度大小为，方向为与水平方向角斜向下。
16. “天问一号”是2020年7月23日，在海南文昌航天发射场出发。2021年2月10日“天问一号”探测器完成火星捕获，正式进入环火轨道，环绕火星飞行。2021年5月15日在火星着陆，对火星的地貌和环境进行了探测，将人类探测宇宙的脚步推向前进。设质量为m的“天问一号”探测器，在距火星表面高为R处做匀速圆周运动，已知距火星地面高度为h的物块无初速下落，经过时间t落在地面上，已测得火星半径为R，火星视为均质球体，引力常量为G，求：
（1）火星的质量M；
（2）火星的“第一宇宙速度”；
（3）“天问一号”探测器在距火星表面高为R处做匀速圆周运动的线速度。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）距火星地面高度为h的物块无初速下落，经过时间t落在地面上，根据
可得火星表面的重力加速度
根据
可得火星的质量
（2）根据
解得火星的“第一宇宙速度”
（3）“天问一号”探测器在距火星表面高为R处做匀速圆周运动
解得
17. 如图为某游戏装置原理示意图。水平桌面上固定一半圆形竖直挡板，其半径为、内表面光滑，挡板的两端A、B在桌面边缘，B与半径为R的固定光滑圆弧轨道在同一竖直平面内，过C点的轨道半径与竖直方向的夹角为60°。小物块以某一水平初速度由A点切入挡板内侧，从B点飞出桌面后，在C点沿圆弧切线方向进入轨道内侧，小物体到达轨道的最高点D时受到的弹力等于。小物块与桌面之间的动摩擦因数为，重力加速度大小为g，忽略空气阻力，小物块可视为质点。求：
（1）小物块到达C点的速度大小；
（2）B和C两点的高度差；
（3）小物块运动到圆形挡板A、B中点F（图中未画出）的速度大小。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）小物块到达轨道的最高点D时列式得
解得小物块到达D点速度大小
从C到D 由机械能守恒定律
解得
（2）到达C点的竖直速度
则BC的高度差
（3）B点的速度
从A、B中点F到B点由动能定理
解得
18. 根据国际篮联的规定，篮筐的统一标准高度为3.05米，且篮板的下沿部位要距离地面2.9米，在标准篮球场地的某次比赛中，某同学在距离篮筐中心水平距离为x的地方跳起投篮，该同学出手的瞬时速度，与水平方向夹角为60°，篮球到达篮筐中心时，速度与水平方向夹角为45°。已知篮球质量，将篮球看成质点，忽略空气阻力，重力加速度。求：
（1）篮球到达篮筐中心时重力的功率及篮球从出手到落入篮筐所用时间；
（2）篮球从抛出点到篮筐中心过程重力做的功；
（3）篮球抛出点与篮筐中心的水平距离x。
【答案】（1）；；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）抛出时水平速度大小
竖直速度大小
篮球到达篮筐中心时
重力的功率
联立解得
从出手到落入篮筐所用时间
（2）篮球从抛出点到篮筐中心过程竖直方向位移大小为
则重力做的功
（3）篮球抛出点与篮筐中心的水平距离
本试题分选择题和非选择题两部分，满分100分，考试用时90分钟。
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用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，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3．考试结束后，只需要上交答题卡。
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1. 曲线运动是一种常见的运动形式，关于曲线运动，下列说法中正确的是（ ）
A. 匀速圆周运动是匀变速曲线运动
B. 做斜抛运动的物体到最高点时速度一定不为零
C. 物体在恒力作用下不可能做曲线运动
D. 做圆周运动的物体，其加速度一定指向圆心
【答案】B
【解析】
【详解】A．匀速圆周运动的加速度方向不断变化，是非匀变速曲线运动，选项A错误；
B．做斜抛运动的物体到最高点时有水平速度，则速度一定不为零，选项B正确；
C．物体在恒力作用下也可能做曲线运动，例如平抛运动，选项C错误；
D．只有做匀速圆周运动的物体，其加速度才一定指向圆心，选项D错误。
故选B。
2. 转笔是一项以手指来转动笔的休闲活动，深受广大中学生的喜爱，其中也包含了许多的物理知识，如图所示，假设某转笔高手能让笔绕其手上的某一点O做匀速圆周运动，下列有关该同学转笔中涉及到的物理知识的叙述正确的是（ ）
A. 笔杆上各点的线速度方向沿着笔杆指向O点
B. 除了O点，笔杆上其他点的线速度大小都一样
C. 笔杆上离O点越近的点，做圆周运动的角速度越大
D. 笔杆上离O点越远的点，做圆周运动的向心加速度越大
【答案】D
【解析】
【详解】A．笔杆上各点的线速度方向垂直于笔杆，沿运动轨迹的切线方向，故A错误；
C．笔杆上的各个点都做同轴转动，所以角速度是相等的，故C错误；
B．根据
可知，笔杆上的点离O点越近的，线速度越小，故B错误；
D．由向心加速度公式
笔杆上的点离O点越远的，做圆周运动的向心加速度越大，故D正确。
故选D。
3. 如图所示，长为5m的轻杆一端固定着小金属球，另一端绕O点在竖直平面内做圆周运动，小金属球的质量。不计一切摩擦，g取，下面正确的是（ ）
A. 小金属球要能做完整的圆周运动，在最低点的速度至少为
B. 小金属球在竖直平面内绕O点做圆周运动过程中机械能守恒
C. 当小金属球在最高点的速度为时，轻杆对小金属球有向下的拉力的作用力
D. 当小金属球在最高点的速度为时，轻杆对小金属球有向上的支持力的作用力
【答案】B
【解析】
【详解】A.由于轻杆在最高点对小球可以有竖直向上的支持力，可知小球要做完整的圆周运动，在最高点的速度至少为0，设在最低点的速度至少为，从最低点到最高点，由动能定理有
得
故A错误；
B.小金属球在竖直平面内绕O点做圆周运动过程中只有重力做功，机械能守恒，故B正确；
C.小球经过最高点时，若轻杆对小球的弹力为0，则重力刚好提供向心力
解得
当小球在最高点的速度为5m/s时，可知轻杆对小球的弹力竖直向上，故C错误；
D.当小金属球在最高点的速度为10m/s时，可知轻杆对小球的弹力竖直向下，故D错误。
故选B。
4. A和B两小球，从同一水平直线上的两位置分别沿同方向水平抛出，其运动轨迹是抛物线，如图所示，不计空气阻力，两球在空中相遇，下列说法正确的是（ ）
A. 相遇时A球速度一定小于B球速度
B. 相遇时A、B两球的动能一定相等
C. A和B两小球必须同时抛出
D. 相遇时A和B两小球重力的功率一定相同
【答案】C
【解析】
【详解】C．由于相遇时A、B做平抛运动的竖直位移h相同，由
可以判断两球下落的时间相同，即应同时抛出，故C正确；
A．根据
可知，相遇时A、B两球竖直分速度相等；两球在水平方向上做匀速直线运动，根据
因为A球的水平位移大，下落时间相等，所以A球的初速度大，则相遇时的速度大小为
可知，相遇时A球速度一定大于B球速度，故A错误；
B．根据
相遇时A球速度一定大于B球速度，但AB球的质量关系未知，所以无法比较相遇时A、B两球的动能，故B错误；
D．重力的功率为
相遇时A和B两小球竖直分速度相同，但两球的质量关系未知，所以无法得出相遇时A和B两小球重力的功率关系，故D错误。
故选C。
5. 中国空间站基本构型包括天和核心舱、实验舱问天和实验舱梦天，整体呈T字构型。其中天和核心舱全长16.6米，最大直径4.2米，发射质量22.5吨。中国空间站离地面的高度为，地球同步卫星离地面的高度为，引力常量为G，已知地球半径为，地球表面重力加速度为g，则（ ）
A. 由以上条件可以求得地球的密度为
B. 空间站运动的线速度小于地球同步卫星的线速度
C. 空间站运动的角速度小于地球同步卫星的角速度
D. 空间站运动的加速度大于地球同步卫星的加速度
【答案】D
【解析】
【详解】BCD.对环绕地球的卫星由万有引力提供向心力，有
得
可见越大，、越小，空间站的轨道半径比同步卫星小，故空间站的线速度、角速度、加速度比同步卫星大，故BC错误，D正确；
A.假设地面有一物体m，有
得地球质量为
地球体积
得地球密度
故A错误。
故选D。
6. 1925年，德国工程师奥尔特•霍曼博士推导出在两条倾角相同、高度相异的圆形轨道间转移卫星的最小能量方法，称之为霍曼转移。如图所示，利用霍曼转移轨道可以将航天器从地球发送到火星。若地球和火星绕太阳公转的轨道都是圆形，则霍曼轨道就是一个经过近日点P和远点Q且都与这两个行星轨道相切的椭圆。当“天问一号”火星探测器到达地球轨道的P点时，瞬时点火后“天问一号”进入霍曼轨道，当“天问一号”运动到霍曼轨道的Q点时，再次瞬时点火后“天问一号”进入火星轨道。正确的是（ ）
A. “天问一号”在地球轨道上的机械能大于在火星轨道上的机械能
B. “天问一号”在霍曼轨道的Q点的加速度大于火星轨道Q点的加速度
C. “天问一号”在地球轨道上的线速度小于在火星轨道上的线速度
D. “天问一号”沿霍曼轨道运行时在P点的动能最大，Q点的动能最小
【答案】D
【解析】
【详解】A．“天问一号”由地球轨道上变轨到火星轨道上时需要两次点火加速，使“天问一号”的机械能增加，所以，“天问一号”在地球轨道上的机械能小于在火星轨道上的机械能，故A错误；
BC．设太阳的质量为M，“天问一号”的质量为m，“天问一号”绕太阳运动的轨道半径为r、线速度大小为v，根据牛顿第二定律有
解得
由于地球轨道的半径小于火星轨道的半径，则根据上式可知“天问一号”在地球轨道上的线速度大于在火星轨道上的线速度，“天问一号”在霍曼轨道的Q点和火星轨道Q点时万有引力相同，则加速度相同，故BC错误；
D．根据开普勒第二定律可知“天问一号”沿霍曼轨道运行时在P点的速度最大，动能最大，Q点的速度最小，动能最小，故D正确。
故选D。
7. 第十二届全国少数民族传统体育运动会于2024年11月22日至30日在海南省三亚市举办，跑马射箭又称马上骑射，是少数民族传统体育项目之一，具有悠久的历史。跑马射箭项目在规定的距离，以最短时间内射中目标多的为获胜方。民族运动会上有一个骑射项目，运动员骑在奔驰的马背上，弯弓放箭射向固定目标（即图中的箭靶，箭靶平面与马运动方向平行）。假设运动员骑马奔驰的速度为，运动员静止时射出的箭速度为，跑道离固定目标的最近距离为。要想命中目标且射出的箭在空中飞行时间最短。不考虑空气阻力和重力的影响，则（ ）
A. 箭被射出到射中靶最短时间为0.2s
B. 箭被射出到射中靶的最短时间为0.4s
C. 箭在沿马前进的方向运动的位移为0.3m
D. 运动员放箭处与靶的距离为
【答案】A
【解析】
【详解】AB．箭被射出到射中靶的最短时间为
故A正确，B错误；
C．箭在沿马前进的方向运动的位移为
故C错误；
D．运动员放箭处与靶的距离为
故D错误。
故选A。
8. 如图所示，电梯质量为，电梯地板上放置一质量为的物体，钢索拉着电梯由静止开始向上运动，某物理兴趣小组测得电梯中物体在一段时间的图象如图所示。下列判断正确的是（ ）
A. 在时间内钢索的拉力做负功
B. 在时间内物体重力做功12000J
C. 在时间内，电梯地板对物体的支持力做的功等于6900J
D. 在时间内，电梯地板对物体做的功等于物体动能的增加量
【答案】C
【解析】
【详解】A.在4s∼7s时间内钢索的拉力竖直向上，此段时间内电梯竖直向上运动，所以拉力做正功，故A错误；
B.在2s∼4s时间内物体上升的高度为
物体重力做功
故B错误；
C.在0s∼2s时间内，物体的加速度为
由牛顿第二定律有电梯地板对物体的支持力为
得
在0s∼2s时间内，物体位移为
电梯地板对物体的支持力做的功
故C正确；
D.由动能定理有在0s∼2s时间内，电梯地板对物体做的功与重力对物体做的功之和等于物体动能的增加量，故D错误。
故选C。
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9. 电动方程式（FrmulaE）是目前世界上新能源汽车运动中级别最高的赛事，赛车在专业赛道水平路面上由静止启动，在前2s内做匀加速直线运动，2s末达到额定功率，之后保持额定功率继续运动，其图像如图所示．已知汽车的质量为，汽车受到地面的阻力为车重的，取，下列说法正确的是（ ）
A. 赛车在时的瞬时功率
B. 赛车在加速过程中牵引力保持不变
C. 该赛车的最大速度是
D. 当速度时，其加速度为
【答案】AC
【解析】
【详解】A．赛车在前2s内加速度
牵引力
时瞬时功率
选项A正确；
B．赛车达到最大功率时，随速度的增加，牵引力逐渐减小，选项B错误；
C．该赛车的最大速度是
选项C正确；
D．当速度时，其加速度为
选项D错误。
故选AC。
10. 静止在光滑的水平面上，质量为M、长度为l的小车，质量为m的小金属块（可视为质点）放在小车的最左端，现有一水平恒力F作用在小金属块上，使小金属块从静止开始做匀加速直线运动，小金属块和小车之间的摩擦力为f，经过一段时间，小车运动的位移为s，小金属块刚好滑到小车的最右端，如图所示，以下判断中正确的是（ ）
A. 此过程拉力F对小金属块做功
B. 此过程摩擦力对小车做功为
C. 这一过程中，小金属块动能增加了
D. 这一过程中，小金属块和小车增加的动能为
【答案】AD
【解析】
【详解】A．此过程拉力F对小金属块做功
选项A正确；
B．此过程摩擦力对小车做功为
选项B错误；
C．根据动能定理，这一过程中，小金属块的动能增加了
选项C错误；
D．这一过程中，小车增加的动能为
小金属块和小车增加的动能为
选项D正确。
故选AD。
11. 一质量为的滑块在水平方向恒力的作用下，在光滑的水平面上运动，如图所示为滑块在水平面上运动的一段轨迹，滑块过P、Q两点时速度大小均为，滑块在P点的速度方向与连线夹角，，。则下列说法正确的是（ ）
A. 水平恒力F方向垂直，滑块在水平恒力作用下由P到Q做功为零
B. 滑块从P点运动到Q点的过程中合外力做的功是37.5J
C. 滑块从P点开始运动经过1.5s时，物块的动能最小
D. 滑块从P点运动到Q点的过程中动能最小值为24J
【答案】ACD
【解析】
【详解】AB．在光滑的水平面上，滑块受到的水平恒力即为合外力。滑块在水平恒力作用下由P到Q，滑块过P、Q两点时速度大小均为5m/s，即水平恒力（合外力）做功为零，所以力应该和位移PQ的方向垂直，且根据滑块运动轨迹可判断出其指向轨迹凹处，故A正确，B错误；
CD．把速度分解到PQ方向，有
滑块在这个方向上的运动为匀速运动，所以当滑块在垂直于PQ方向上的速度等于零时，此时运动的动能最小，有
把速度分解到垂直PQ方向，此方向做先做匀减速直线运动再做匀加速直线运动，有
当为0时，滑块动能最小，此时运动时间为
故CD正确。
故选ACD。
12. 如图所示，A、B两颗人造地球卫星在同一平面不同圆轨道上同向做匀速圆周运动。设它们运行的角速度分别是、，向心力分别是、，周期分别是、，时刻两卫星相距最近。则下列正确的是（ ）
A. 一定小于
B. 一定大于
C. 时刻这两颗卫星再次相距最近
D. 时刻这两颗卫星相距最远
【答案】CD
【解析】
【详解】A．根据
可得
则一定大于，选项A错误；
B．两卫星的质量关系不确定，则不能比较向心力大小，选项B错误；
C．两卫星再次最近时
（n=1、2、3……）
解得
可知
时刻这两颗卫星再次相距最近，选项C正确；
D．两卫星再次最原时
（n=0、1、2、3……）
则
时刻这两颗卫星相距最远，选项D正确。
故选CD。
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13. 如图所示，某同学为了探究物体做匀速圆周运动时，影响向心力大小的因素，某同学进行了如下实验：如图甲所示，绳子的一端拴一个小沙袋，绳上离小沙袋L处打一个绳结A，处打另一个绳结B。使小沙袋在水平面内做圆周运动，来感受向心力。
请一位同学帮助用秒表计时．如图乙所示，做了四次体验性操作。
第一次：手握A点，让小沙袋在水平面内做匀速圆周运动，10s运动5周。体验此时绳子拉力的大小。
第二次：手握B点，让小沙袋在水平面内做匀速圆周运动，10s运动5周。体验此时绳子拉力的大小。
第三次：手握A点，让小沙袋在水平面内做匀速圆周运动，10s运动10周。体验此时绳子拉力的大小。
第四次：手握A点，增大小沙袋的质量到原来的2倍，让小沙袋在水平面内做匀速圆周运动，10s运动5周。体验此时绳子拉力的大小。
（1）物理学中此种实验方法叫______法。
（2）第四次与第一次相比较：______相同，向心力大小与______有关。
（3）总结以上四次体验性操作，可知物体做匀速圆周运动时，向心力大小与______有关。
A. 半径B. 质量C. 周期D. 线速度的方向
【答案】（1）控制变量
（2） ①. 转动半径和角速度 ②. 质量 （3）ABC
【解析】
【小问1详解】
物理学中此种实验方法叫控制变量法。
【小问2详解】
[1][2]第四次与第一次相比较：转动半径和角速度相同，向心力大小与质量有关。
【小问3详解】
总结以上四次体验性操作，可知物体做匀速圆周运动时，向心力大小与转动半径、物体质量和转动周期有关。
故选ABC。
14. 在做研究平抛运动的实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法作出小球平抛运动的轨迹。
（1）为了能较准确地描绘运动轨迹，将你认为正确选项前面的字母填在横线上：______。
A. 实验时应通过调节使斜槽的末端保持水平
B. 为减小实验误差，应使小球每次从斜槽上不同位置滚下，最后取平均值
C. 为消除斜槽摩擦力的影响，应使斜槽末端倾斜，直到小球能在斜槽末端做匀速运动
D. 小球每次必须从斜槽上同一位置由静止释放
E. 实验中要求出小球做平抛运动的初速度，所以需要秒表测小球做平抛运动的时间
14. 如图，某同学在做平抛运动实验时得出如图所示的小球运动轨迹，A、B、C三点的位置在运动轨迹上已标出。则：（g取）
①小球平抛运动的初速度为______m/s。
②若小球质量，则小球运动到B点的动能为______J。
③抛出点坐标（______，______）。
【答案】（1）AD （2） ①. 1 ②. 0.075 ③. -10cm ④. -5cm
【解析】
【小问1详解】
AC．实验时应通过调节使斜槽的末端保持水平，以保证小球做平抛运动，而不应该使斜槽末端倾斜，选项A正确，C错误；
BD．为使小球到达底端时速度相同，小球每次从斜槽上同一位置滚下，选项B错误，D正确；
E．实验中要求出小球做平抛运动的初速度，但不需要秒表测小球做平抛运动的时间，选项E错误。
故选AD。
【小问2详解】
①[1]根据
解得
小球平抛运动的初速度为
②[2]小球运动到B点的动能为
解得
③[3][4]因从抛出点开始竖直位移之比为1:3:5……，而
则抛出点的纵坐标y=-5cm，横坐标x=-10cm，即抛出点坐标（-10cm，-5cm）。
15. 我国的面食文化博大精深，种类繁多，其中“刀削面”堪称天下一绝，刀削面为唐朝驸马柴绍所创，因其常年征战沙场，没有合适的厨房工具，所以想起用刀来削面，一直流传至今。清末《素食说略》已有载。传统的操作方法是一手托面，一手拿刀，直接削到开水锅里。如图所示，将小面圈沿锅的某条半径方向水平削出时，距锅沿的高度为，与锅沿的水平距离为，锅的半径为，小面圈在空中的运动可视为平抛运动，重力加速度g取。
（1）求小面圈从被削离到落入锅中的时间；
（2）若小面圈削离时的速度为，求小面圈的水平位移；
（3）仅改变小面圈削离时的速度大小，求落入锅中的最大速度的大小和方向。
【答案】（1）；（2）；（3），方向为与水平方向角斜向下
【解析】
【详解】（1）小面圈做平抛运动，根据
解得
（2）小面圈在水平方向匀速直线运动，则水平位移为
（3）当小面圈刚好落到开水锅的右侧边缘，落入锅中的速度最大，此时
在水平方向
解得
竖直方向
则落入锅中的最大速度大小为
设末速度方向与水平方向夹角为，则
解得
所以，落入锅中的最大速度大小为，方向为与水平方向角斜向下。
16. “天问一号”是2020年7月23日，在海南文昌航天发射场出发。2021年2月10日“天问一号”探测器完成火星捕获，正式进入环火轨道，环绕火星飞行。2021年5月15日在火星着陆，对火星的地貌和环境进行了探测，将人类探测宇宙的脚步推向前进。设质量为m的“天问一号”探测器，在距火星表面高为R处做匀速圆周运动，已知距火星地面高度为h的物块无初速下落，经过时间t落在地面上，已测得火星半径为R，火星视为均质球体，引力常量为G，求：
（1）火星的质量M；
（2）火星的“第一宇宙速度”；
（3）“天问一号”探测器在距火星表面高为R处做匀速圆周运动的线速度。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）距火星地面高度为h的物块无初速下落，经过时间t落在地面上，根据
可得火星表面的重力加速度
根据
可得火星的质量
（2）根据
解得火星的“第一宇宙速度”
（3）“天问一号”探测器在距火星表面高为R处做匀速圆周运动
解得
17. 如图为某游戏装置原理示意图。水平桌面上固定一半圆形竖直挡板，其半径为、内表面光滑，挡板的两端A、B在桌面边缘，B与半径为R的固定光滑圆弧轨道在同一竖直平面内，过C点的轨道半径与竖直方向的夹角为60°。小物块以某一水平初速度由A点切入挡板内侧，从B点飞出桌面后，在C点沿圆弧切线方向进入轨道内侧，小物体到达轨道的最高点D时受到的弹力等于。小物块与桌面之间的动摩擦因数为，重力加速度大小为g，忽略空气阻力，小物块可视为质点。求：
（1）小物块到达C点的速度大小；
（2）B和C两点的高度差；
（3）小物块运动到圆形挡板A、B中点F（图中未画出）的速度大小。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）小物块到达轨道的最高点D时列式得
解得小物块到达D点速度大小
从C到D 由机械能守恒定律
解得
（2）到达C点的竖直速度
则BC的高度差
（3）B点的速度
从A、B中点F到B点由动能定理
解得
18. 根据国际篮联的规定，篮筐的统一标准高度为3.05米，且篮板的下沿部位要距离地面2.9米，在标准篮球场地的某次比赛中，某同学在距离篮筐中心水平距离为x的地方跳起投篮，该同学出手的瞬时速度，与水平方向夹角为60°，篮球到达篮筐中心时，速度与水平方向夹角为45°。已知篮球质量，将篮球看成质点，忽略空气阻力，重力加速度。求：
（1）篮球到达篮筐中心时重力的功率及篮球从出手到落入篮筐所用时间；
（2）篮球从抛出点到篮筐中心过程重力做的功；
（3）篮球抛出点与篮筐中心的水平距离x。
【答案】（1）；；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）抛出时水平速度大小
竖直速度大小
篮球到达篮筐中心时
重力的功率
联立解得
从出手到落入篮筐所用时间
（2）篮球从抛出点到篮筐中心过程竖直方向位移大小为
则重力做的功
（3）篮球抛出点与篮筐中心的水平距离
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