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河南省郑州市宇华实验学校2024-2025学年高二上学期开学物理试题（解析版）
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这是一份河南省郑州市宇华实验学校2024-2025学年高二上学期开学物理试题（解析版），共21页。
1.答题前，考生务必用黑色碳素笔将自己的姓名、准考证号、考场号、座位号在答题卡上填写清楚。
2.每道选择题选出答案后，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，再选涂其他答案标号。在试题卷上作答无效。
3.非选择题必须用黑色字迹钢笔或签字笔作答，答案必须写在答题卡各题目指定区域内相应位置上；如需改动，先划掉原来的答案，然后再写上新的答案；不准使用铅笔和涂改液。不按以上要求作答的答案无效。
4.考试结束后，请将本试卷和答题卡一并交回。
一、选择题：本题共10小题，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1至7小题只有一项符合题目要求，每小题4分。第8至10小题有多项符合题目的要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分。
1. 如图所示，某同学用x-t图像研究无人机从地面启动在竖直方向上的运动情况，图像中Oa段为抛物线，其方程为 ab段和cd段为直线，其直线方程分别是： 则无人机（ ）
A. 在a点对应的位移为8m
B. 在bc段的速度变化量为6m/s
C. 在bc段的加速度方向先向上后向下
D. 在cd段减速上升
【答案】A
【解析】
【详解】A．a点为Oa段和ab段的交点，将两段的方程代入
解得a点对应的时刻为
代入到Oa段方程中，解得a点对应的位置为
所以，在a点对应的位移为
故A正确；
B．图线的斜率表示无人机运动的速度，ab段为直线说明此过程无人机为匀速直线运动，由方程可知，此过程的速度为，cd段直线说明此过程无人机为匀速直线运动，由方程可知，此过程的速度为，所以，在bc段的速度变化量为
故B错误；
C．图线的斜率表示无人机运动的速度，由图可知，在bc段图线的斜率先为正值变小后为负值变大，则无人机先向上减速，后向下加速。所以加速度始终向下，故C错误；
D．cd段直线且斜率为负值，说明此过程无人机匀速下降，故D错误。
故选A。
2. 甲、乙两质点在相邻平行直线轨道上运动的图像如图所示，其中甲的图线是直线，乙的图线是抛物线。在0~12s内，下列说法正确的是（ ）
A. 乙做曲线运动
B. 甲的平均速度等于乙的平均速度
C. 某一时刻甲、乙的速度不相同
D. 乙先做匀减速运动再反向做匀加速运动
【答案】D
【解析】
【详解】A．图像是矢量图，只能够描述直线运动，即乙做直线运动，故A错误；
B．甲的平均速度大小
乙的平均速度大小
可知，甲的平均速度大于乙的平均速度，故B错误；
C．图像的斜率表示速度，将甲图像向右上方平移至与乙图像相切，该时刻两者图像的斜率相等，即该时刻甲、乙的速度相同，故C错误；
D．乙的图线是抛物线，乙做匀变速直线运动，由于图像斜率的绝对值表示速度大小，斜率的正负表示速度方向，乙图斜率的绝对值先减小后增大，斜率先为正值后为负值，表明乙先做匀减速运动再反向做匀加速运动，故D正确。
故选D。
3. 如图，风对帆面的作用力垂直于帆面，它能分解成两个分力，其中垂直于航向，会被很大的横向阻力平衡，沿着航向，提供动力。若帆面与航向之间的夹角为，下列说法正确的是（ ）
A. B.
C. 船受到的横向阻力为D. 船前进的动力为
【答案】B
【解析】
【详解】A B．根据几何关系可得
解得
故A错误，B正确；
C．根据题意可知，船受到横向阻力与等大反向，即等于，故C错误；
D．根据题意可知，船前进的动力为沿着航向的分力，根据几何关系可得
解得
故D错误。
故选B。
4. 如图所示，置于粗糙水平面上的物块A和B用轻质弹簧连接，在水平恒力F的作用下，A、B以相同的加速度向右运动．A、B的质量关系为mA>mB，它们与地面间的动摩擦因数相同．为使弹簧稳定时的伸长量增大，下列操作可行的是( )
A. 仅减小B的质量
B. 仅增大A的质量
C. 仅将A、B的位置对调
D. 仅减小水平面的粗糙程度
【答案】C
【解析】
【详解】设弹簧的劲度系数为，伸长量为，加速度相同为，对B受力分析有，对A受力分析有，两式消去，整理可得
A.减小，减小．故A错误．
B增大，减小．故B错误．
C.因为，所以，AB位置对调以后的表达式为，又因为，所以增大．故C正确．
D.的表达式中没有动摩擦因数，因此与水平面的粗糙程度无关．故D错误．
5. 2023年10月，神舟十七号飞船成功与中国空间站对接，对接后的组合体运行周期约1.5小时，轨道平面与赤道平面的夹角约为42°。保证神舟十七号飞船正常通信的功臣是在地球同步轨道上运行的中继卫星，组合体与中继卫星绕地球的运动均可视为匀速圆周运动。下列说法正确的是（ ）
A. 组合体与中继卫星的轨道半径之比为1∶16
B. 组合体与中继卫星的线速度大小之比为
C. 组合体与中继卫星的加速度大小之比为4：1
D. 24小时内，组合体、中继卫星与地心三者共线30次
【答案】B
【解析】
【详解】A．由地球的万有引力提供向心力
设组合体的轨道半径为，线速度为，周期为，中继卫星的轨道半径为，线速度为，周期为，则
解得
A错误；
B．根据万有引力提供向心力
解得
B正确；
C．根据
解得
C错误；
D．若不能同时出现在两轨道面的交点上，则永远不会共线，0次；若某时刻组合体、中继卫星与地心三者共线，12小时后会再次共线，则24小时内，组合体、中继卫星与地心三者共线2次，D错误。
故选B。
6. 如图所示，下列有关生活中的圆周运动实例分析说法正确的是（ ）
A. 图甲中，汽车通过凹形桥的最低点的速度越大，汽车受到的支持力越小
B. 图乙中，小球做圆周运动的角速度越大，细绳拉力越大
C. 图丙中，“水流星”表演通过最高点时，水处于完全失重状态，不受重力
D. 图丁中，脱水桶的脱水原理是水滴受到的离心力大于它受到的向心力，从而沿切线方向甩出
【答案】B
【解析】
【详解】A．图甲中，汽车通过凹形桥的最低点，根据牛顿第二定律可得
可得
可知汽车速度越大，汽车受到的支持力越大，故A错误；
B．图乙中，设细绳与竖直方向的夹角为，竖直方向根据受力平衡可得
根据牛顿第二定律可得
可得
，
可知小球做圆周运动的角速度越大，越小，细绳拉力越大，故B正确；
C．图丙中，“水流星”表演通过最高点时，水处于完全失重状态，仍受重力作用，故C错误；
D．图丁中，脱水桶的脱水原理是水滴受到的实际力不足以提供所需的向心力，从而沿切线方向甩出，故D错误。
故选B
7. 2024年5月3日，搭载嫦娥六号探测器的长征五号遥八运载火箭，在中国文昌航天发射场点火发射。8日，嫦娥六号成功实施近月制动，顺利进入环月轨道飞行，即将开启世界首次月球背面采样返回之旅。若嫦娥六号在月球附近轨道上运行的示意图如图所示，先在圆轨道上做匀速圆周运动，运动到A点时变轨为椭圆轨道，B点是近月点。下列有关嫦娥六号的说法正确的是（ ）
A. 发射速度大于地球的第二宇宙速度
B. 要想从圆轨道进入椭圆轨道必须在A点减速
C. 运行至B点时的速度等于月球的第一宇宙速度
D. 在圆轨道上运行的周期和在椭圆轨道上运行的周期相等
【答案】B
【解析】
【详解】A．嫦娥六号的发射速度应大于地球的第一宇宙速度，小于地球的第二宇宙速度，故A错误；
B．卫星从高轨道变轨到低轨道，需要在变轨处点火减速，则嫦娥六号要想从圆轨道进入椭圆轨道必须在A点减速，故B正确；
C．如果嫦娥六号在近月点B点绕月球做匀速圆周运动，则线速度等于月球的第一宇宙速度，实际上嫦娥六号是在椭圆轨道运动经过B点时做离心运动，所以运行至B点时的速度大于月球的第一宇宙速度，故C错误；
D．根据开普勒第三定律
由于圆轨道的半径大于椭圆轨道的半长轴，所以在圆轨道上运行的周期大于在椭圆轨道上运行的周期，故D错误。
故选B。
8. 如图所示，半径为的光滑金属圆环悬挂在竖直面内，可绕过圆心的竖直轴转动。质量为的带孔小球穿于环上，同时有一长为的轻绳一端系于球上，另一端系于圆环最低点。绳能承受的最大拉力为，重力加速度的大小为。当圆环转动的角速度逐渐增大时，下列说法正确的是（ ）
A. 圆环角速度等于时，小球受到2个力的作用
B. 圆环角速度等于时，小球受到2个力的作用
C. 圆环角速度等于时，圆环对小球的弹力大小为
D. 圆环角速度足够大，小球能达到与圆环圆心等高处
【答案】AC
【解析】
【详解】A．设角速度在0～范围时绳处于松弛状态，球受到重力与环弹力两个力的作用，弹力与竖直方向夹角为，则有
即
当绳恰好伸直时有，则
可知圆环角速度等于时，小球受到2个力的作用。故A正确；
BC．设在时绳中有张力且小于mg，此时有
当取最大值mg时代入可得
即当时绳将断裂，小球又只受到重力、环的弹力两个力的作用，由此可知圆环角速度等于时，小球受到3个力的作用。圆环角速度等于时，绳已断裂，小球又只受到重力、环的弹力两个力的作用，则有
解得
即圆环对小球的弹力大小为。故B错误；C正确；
D．依题意，小球能达到与圆环圆心等高处时，圆环的弹力沿水平方向指向圆环的圆心，此外小球还受重力作用，二者的合力不可能指向圆心了，即圆环角速度不论增大到多少，小球均不能达到与圆环圆心等高处。故D错误。
故选AC。
9. 我国首次执行火星探测任务的“天问一号”探测器实施近火捕获制动成功，成为我国第一颗人造火星卫星，实现“绕、着、巡”目标的第一步——环绕火星成功。如图所示，P为“天问一号”探测器，P到火星表面的高度为h，环绕周期为，Q为静止在火星赤道表面的物体，Q到火星中心的距离为R。火星自转周期为，已知万有引力常量为G，则（ ）
A. 火星的第一宇宙速度大小为
B. 火星的密度
C. P与Q的线速度之比
D. P与Q的向心加速度之比
【答案】BC
【解析】
【详解】A．设近火卫星的周期，则火星的第一宇宙速度大小为
由于
故A错误；
B．根据万有引力提供向心力
火星体积为
火星的密度为
解得火星的密度为
故B正确；
C．线速度大小为
P与Q的线速度之比
故C正确；
D．根据向心力加速度公式
可得P与Q的向心加速度之比
故D错误。
故选BC。
10. 滑板运动是一项惊险刺激的运动，深受青少年的喜受。如图是滑板运动的轨道，AB和CD 是两段光滑圆弧形轨道，BC是一段长l=7m的水平轨道。一运动员从AB 轨道上的P点以 的速度下滑，经 BC轨道后冲上CD 轨道，到Q点时速度减为零，随后继续从Q开始无初速度自然滑下，如此往复在轨道中滑行，运动员不再通过蹬地等动作加速或者减速。已知P、Q距水平轨道的高度分别为，，运动员的质量 ，不计圆弧轨道上的摩擦，取 （ ）
A. 运动员第一次经过 B 点时的速率是
B. 运动员第一次经过C 点时的速率是
C. 运动员与 BC轨道的动摩擦因数为μ=0.2
D. 运动员最终停在 BC轨道，且最终停在距B点2m的位置
【答案】ACD
【解析】
【详解】A．运动员从P点到B点过程，由机械能守恒定律得
代入数据解得
故A正确；
B．运动员从C点到Q点过程，由机械能守恒定律得
代入数据解得
故B错误；
C．运动员从B点到C点过程，由动能定理得
代入数据解得
故C正确；
D．运动员从P点到最终停在BC轨道时，由动能定理有
代入数据解得
所以，运动员最终停在 BC轨道，且最终停在距B点2m的位置，故D正确。
故选ACD。
二、非选择题：本题共5小题，共60分。
11. 填空
（1）某兴趣小组先借助光电门，利用如图甲所示的装置来测量物体的速度，具体操作如下。
①将铁架台竖直放置在水平桌面上，上端固定电磁铁M，在电磁铁下方固定一个位置可上下调节的光电门；
②先用刻度尺测量小球的直径d，测量结果如图乙所示，则d=_____mm；
③闭合控制电磁铁M的开关S，吸住小球，测出小球与光电门之间的高度差；断开开关S，小球自由下落，记录小球通过光电门的挡光时间。则小球通过光电门时的速度大小_____（用题中所给物理量的符号表示）。
（2）该兴趣小组再借助打点计时器，利用如图丙所示的实验装置测量当地重力加速度的大小。先将打点计时器固定在铁架台上，接通打点计时器电源开关，待打点稳定后，使质量的重锤带动纸带由静止开始自由下落，得到的一条清晰的纸带如图丁所示，请完成以下内容：
①纸带的_____（选填“左端”或“右端”）与重锤相连；
②在如图丁所示的纸带中，每间隔一个点选取一个计数点，相邻计数点间的距离，，，，，。已知打点计时器的频率，则当地的重力加速度g=_____（计算结果保留三位有效数字），试分析实验中产生的误差可能来源于_____（至少写一条原因）。
【答案】（1） ①. 12.5(12.4~12.6) ②.
（2） ①. 左端 ②. 9.62 ③. 空气阻力、纸带摩擦等
【解析】
【小问1详解】
②[1] 考虑到系统误差，小球的直径为
③[2] 断开开关S，小球自由下落，记录小球通过光电门的挡光时间，小球通过光电门时的时间极短，可视为匀速直线运动，则小球通过光电门时的速度大小为
【小问2详解】
①[1] 重锤做自由落体运动，下落的越来越快，相同时间内的距离越来越大，则纸带的左端与重锤相连。
②[2] 相邻计数点时间间隔为
则由匀变速直线运动在相等时间间隔内的位移之差是定值可得
代入数据解得当地的重力加速度为
[3] 实验中可能产生误差的来源为空气阻力、纸带摩擦等影响。
12. 在光滑水平地面上停放着一质量的足够长平板小车，质量的小物块静置于小车上，如图甲。时刻，小物块以速度向右滑动，同时对物块施加一水平向左、大小恒定的外力，物块与小车在第内运动的图像如图乙所示。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小取。求：
（1）物块与小车间的动摩擦因数和恒力的大小；
（2）第内物块与小车间的相对位移。
【答案】（1），；（2）
【解析】
【详解】（1）由图乙可知，小车的加速度为
根据牛顿第二定律
解得
由图乙可知，物块的加速度为
根据牛顿第二定律
解得
（2）第1s内物块的位移为
小车的位移为
所以，第1s内物块与小车间的相对位移
13. 如图所示，摩托车做腾跃特技表演，沿曲面冲上高0.8m、顶部水平的高台，摩托车冲上高台到达平台顶部后立即关闭油门，离开平台后，恰能无碰撞地沿圆弧切线从A点切入光滑竖直圆弧轨道，并沿轨道下滑。A、B为圆弧两端点，AB圆弧对应圆心角为53°，圆弧的最低点B与水平传送带相切，传送带以的速度匀速率转动，传送带B、C间长度，摩托车轮胎与传送带间为滑动摩擦，动摩擦因数为。已知圆弧半径为，人和车的总质量为150kg，特技表演的过程中到达传送带之前不计一切阻力，取重力加速度大小m/s，，求：
（1）人和车到达顶部平台时的速度；
（2）人和车在传送带上因摩擦产生的热量。
【答案】（1）3m/s；（2）1200J
【解析】
【详解】（1）摩托车从高台飞出后做平抛运动，由平抛运动规律得
代入数据解得
（2）由A点切向进入
设人和车在最低点速度为，则摩托车由圆弧轨道A到圆弧轨道最低点B的过程中，由动能定理得
人和车在传送带上做匀减速直线运动，由牛顿第二定律有
由运动学公式
得
所以人和车离开传送带前与传送带共速
传送带位移为
产生热量为
得
14. 配重式抛石机出现于战国初期，主要用于攻城和防守要塞。抛石机简化为如图所示，将石块放在长臂A端的半球形凹槽内，在短臂B端挂上重物，将A端拉至地面然后突然释放，石块过最高点P时就被水平抛出。已知转轴O到地面的距离h=5m，OA=L=15m，石块质量为50kg，石块从最高点飞出时距敌方城墙水平距离s为90m，城墙高度H为15m，城门高度为5m。不计空气阻力和所有摩擦，忽略城墙厚度，取。
（1）若石块恰好击中城墙顶部，求石块从P点飞出前瞬间对半球形凹槽的竖直方向压力大小；
（2）若要石块能击中城门顶部，求石块从P点飞出时的速度。（计算结果保留两位有效数字）
（3）若要石块能击中城门，求石块从P点飞出时的动能范围。
【答案】（1）；（2）52m/s；（3）
【解析】
【详解】（1）设石块恰好击中城墙顶部时，石块从P点飞出时速度为，时间为t，则水平方向有
竖直方向有
在P点由牛顿第二定律有
联立解得
根据牛顿第三定律知，石块从P点飞出时对半球形凹槽的压力大小为
（2）设石块恰好击中城门顶部时，石块从P点飞出时速度为，时间为，水平方向有
竖直方向有
解得
（3）设石块恰好击中城门底部时，石块从P点飞出时速度为，时间为，水平方向有
竖直方向有
解得
根据动能表达式
若要石块能击中城门，则石块从P点飞出时的动能大小应满足
15. 传送带和放在水平地面上平板紧靠在一起，且上表面在同一水平面内，传送带两轮轴间长度为，平板长度。传送带始终保持以速度匀速运动。现将一滑块（可视为质点）无初速度轻放在传送带左端，然后平稳地滑上平板（忽略传送带与平板对接处对速度的影响）。已知：滑块与传送带之间的动摩擦因数，滑块与平板间动摩擦因数，忽略平板与水平地面间的摩擦。滑块的质量为，平板的质量，重力加速度。
（1）求滑块通过传送带的时间；
（2）求因运送滑块电动机多消耗的电能；
（3）求滑块滑离平板时的速度大小。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）根据牛顿第二定律得
与传送带共速时间
共速时滑块位移
即恰好到通过传送带。
（2）相对位移
摩擦生热
滑块动能增加
电动机多消耗的电能为
（3）对滑块在木板上运动，设经间离开木板，对滑块
解得
对木板
解得
滑离时位移满足
解得
或（舍去）
则滑块滑离平板时速度为
1.答题前，考生务必用黑色碳素笔将自己的姓名、准考证号、考场号、座位号在答题卡上填写清楚。
2.每道选择题选出答案后，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，再选涂其他答案标号。在试题卷上作答无效。
3.非选择题必须用黑色字迹钢笔或签字笔作答，答案必须写在答题卡各题目指定区域内相应位置上；如需改动，先划掉原来的答案，然后再写上新的答案；不准使用铅笔和涂改液。不按以上要求作答的答案无效。
4.考试结束后，请将本试卷和答题卡一并交回。
一、选择题：本题共10小题，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1至7小题只有一项符合题目要求，每小题4分。第8至10小题有多项符合题目的要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分。
1. 如图所示，某同学用x-t图像研究无人机从地面启动在竖直方向上的运动情况，图像中Oa段为抛物线，其方程为 ab段和cd段为直线，其直线方程分别是： 则无人机（ ）
A. 在a点对应的位移为8m
B. 在bc段的速度变化量为6m/s
C. 在bc段的加速度方向先向上后向下
D. 在cd段减速上升
【答案】A
【解析】
【详解】A．a点为Oa段和ab段的交点，将两段的方程代入
解得a点对应的时刻为
代入到Oa段方程中，解得a点对应的位置为
所以，在a点对应的位移为
故A正确；
B．图线的斜率表示无人机运动的速度，ab段为直线说明此过程无人机为匀速直线运动，由方程可知，此过程的速度为，cd段直线说明此过程无人机为匀速直线运动，由方程可知，此过程的速度为，所以，在bc段的速度变化量为
故B错误；
C．图线的斜率表示无人机运动的速度，由图可知，在bc段图线的斜率先为正值变小后为负值变大，则无人机先向上减速，后向下加速。所以加速度始终向下，故C错误；
D．cd段直线且斜率为负值，说明此过程无人机匀速下降，故D错误。
故选A。
2. 甲、乙两质点在相邻平行直线轨道上运动的图像如图所示，其中甲的图线是直线，乙的图线是抛物线。在0~12s内，下列说法正确的是（ ）
A. 乙做曲线运动
B. 甲的平均速度等于乙的平均速度
C. 某一时刻甲、乙的速度不相同
D. 乙先做匀减速运动再反向做匀加速运动
【答案】D
【解析】
【详解】A．图像是矢量图，只能够描述直线运动，即乙做直线运动，故A错误；
B．甲的平均速度大小
乙的平均速度大小
可知，甲的平均速度大于乙的平均速度，故B错误；
C．图像的斜率表示速度，将甲图像向右上方平移至与乙图像相切，该时刻两者图像的斜率相等，即该时刻甲、乙的速度相同，故C错误；
D．乙的图线是抛物线，乙做匀变速直线运动，由于图像斜率的绝对值表示速度大小，斜率的正负表示速度方向，乙图斜率的绝对值先减小后增大，斜率先为正值后为负值，表明乙先做匀减速运动再反向做匀加速运动，故D正确。
故选D。
3. 如图，风对帆面的作用力垂直于帆面，它能分解成两个分力，其中垂直于航向，会被很大的横向阻力平衡，沿着航向，提供动力。若帆面与航向之间的夹角为，下列说法正确的是（ ）
A. B.
C. 船受到的横向阻力为D. 船前进的动力为
【答案】B
【解析】
【详解】A B．根据几何关系可得
解得
故A错误，B正确；
C．根据题意可知，船受到横向阻力与等大反向，即等于，故C错误；
D．根据题意可知，船前进的动力为沿着航向的分力，根据几何关系可得
解得
故D错误。
故选B。
4. 如图所示，置于粗糙水平面上的物块A和B用轻质弹簧连接，在水平恒力F的作用下，A、B以相同的加速度向右运动．A、B的质量关系为mA>mB，它们与地面间的动摩擦因数相同．为使弹簧稳定时的伸长量增大，下列操作可行的是( )
A. 仅减小B的质量
B. 仅增大A的质量
C. 仅将A、B的位置对调
D. 仅减小水平面的粗糙程度
【答案】C
【解析】
【详解】设弹簧的劲度系数为，伸长量为，加速度相同为，对B受力分析有，对A受力分析有，两式消去，整理可得
A.减小，减小．故A错误．
B增大，减小．故B错误．
C.因为，所以，AB位置对调以后的表达式为，又因为，所以增大．故C正确．
D.的表达式中没有动摩擦因数，因此与水平面的粗糙程度无关．故D错误．
5. 2023年10月，神舟十七号飞船成功与中国空间站对接，对接后的组合体运行周期约1.5小时，轨道平面与赤道平面的夹角约为42°。保证神舟十七号飞船正常通信的功臣是在地球同步轨道上运行的中继卫星，组合体与中继卫星绕地球的运动均可视为匀速圆周运动。下列说法正确的是（ ）
A. 组合体与中继卫星的轨道半径之比为1∶16
B. 组合体与中继卫星的线速度大小之比为
C. 组合体与中继卫星的加速度大小之比为4：1
D. 24小时内，组合体、中继卫星与地心三者共线30次
【答案】B
【解析】
【详解】A．由地球的万有引力提供向心力
设组合体的轨道半径为，线速度为，周期为，中继卫星的轨道半径为，线速度为，周期为，则
解得
A错误；
B．根据万有引力提供向心力
解得
B正确；
C．根据
解得
C错误；
D．若不能同时出现在两轨道面的交点上，则永远不会共线，0次；若某时刻组合体、中继卫星与地心三者共线，12小时后会再次共线，则24小时内，组合体、中继卫星与地心三者共线2次，D错误。
故选B。
6. 如图所示，下列有关生活中的圆周运动实例分析说法正确的是（ ）
A. 图甲中，汽车通过凹形桥的最低点的速度越大，汽车受到的支持力越小
B. 图乙中，小球做圆周运动的角速度越大，细绳拉力越大
C. 图丙中，“水流星”表演通过最高点时，水处于完全失重状态，不受重力
D. 图丁中，脱水桶的脱水原理是水滴受到的离心力大于它受到的向心力，从而沿切线方向甩出
【答案】B
【解析】
【详解】A．图甲中，汽车通过凹形桥的最低点，根据牛顿第二定律可得
可得
可知汽车速度越大，汽车受到的支持力越大，故A错误；
B．图乙中，设细绳与竖直方向的夹角为，竖直方向根据受力平衡可得
根据牛顿第二定律可得
可得
，
可知小球做圆周运动的角速度越大，越小，细绳拉力越大，故B正确；
C．图丙中，“水流星”表演通过最高点时，水处于完全失重状态，仍受重力作用，故C错误；
D．图丁中，脱水桶的脱水原理是水滴受到的实际力不足以提供所需的向心力，从而沿切线方向甩出，故D错误。
故选B
7. 2024年5月3日，搭载嫦娥六号探测器的长征五号遥八运载火箭，在中国文昌航天发射场点火发射。8日，嫦娥六号成功实施近月制动，顺利进入环月轨道飞行，即将开启世界首次月球背面采样返回之旅。若嫦娥六号在月球附近轨道上运行的示意图如图所示，先在圆轨道上做匀速圆周运动，运动到A点时变轨为椭圆轨道，B点是近月点。下列有关嫦娥六号的说法正确的是（ ）
A. 发射速度大于地球的第二宇宙速度
B. 要想从圆轨道进入椭圆轨道必须在A点减速
C. 运行至B点时的速度等于月球的第一宇宙速度
D. 在圆轨道上运行的周期和在椭圆轨道上运行的周期相等
【答案】B
【解析】
【详解】A．嫦娥六号的发射速度应大于地球的第一宇宙速度，小于地球的第二宇宙速度，故A错误；
B．卫星从高轨道变轨到低轨道，需要在变轨处点火减速，则嫦娥六号要想从圆轨道进入椭圆轨道必须在A点减速，故B正确；
C．如果嫦娥六号在近月点B点绕月球做匀速圆周运动，则线速度等于月球的第一宇宙速度，实际上嫦娥六号是在椭圆轨道运动经过B点时做离心运动，所以运行至B点时的速度大于月球的第一宇宙速度，故C错误；
D．根据开普勒第三定律
由于圆轨道的半径大于椭圆轨道的半长轴，所以在圆轨道上运行的周期大于在椭圆轨道上运行的周期，故D错误。
故选B。
8. 如图所示，半径为的光滑金属圆环悬挂在竖直面内，可绕过圆心的竖直轴转动。质量为的带孔小球穿于环上，同时有一长为的轻绳一端系于球上，另一端系于圆环最低点。绳能承受的最大拉力为，重力加速度的大小为。当圆环转动的角速度逐渐增大时，下列说法正确的是（ ）
A. 圆环角速度等于时，小球受到2个力的作用
B. 圆环角速度等于时，小球受到2个力的作用
C. 圆环角速度等于时，圆环对小球的弹力大小为
D. 圆环角速度足够大，小球能达到与圆环圆心等高处
【答案】AC
【解析】
【详解】A．设角速度在0～范围时绳处于松弛状态，球受到重力与环弹力两个力的作用，弹力与竖直方向夹角为，则有
即
当绳恰好伸直时有，则
可知圆环角速度等于时，小球受到2个力的作用。故A正确；
BC．设在时绳中有张力且小于mg，此时有
当取最大值mg时代入可得
即当时绳将断裂，小球又只受到重力、环的弹力两个力的作用，由此可知圆环角速度等于时，小球受到3个力的作用。圆环角速度等于时，绳已断裂，小球又只受到重力、环的弹力两个力的作用，则有
解得
即圆环对小球的弹力大小为。故B错误；C正确；
D．依题意，小球能达到与圆环圆心等高处时，圆环的弹力沿水平方向指向圆环的圆心，此外小球还受重力作用，二者的合力不可能指向圆心了，即圆环角速度不论增大到多少，小球均不能达到与圆环圆心等高处。故D错误。
故选AC。
9. 我国首次执行火星探测任务的“天问一号”探测器实施近火捕获制动成功，成为我国第一颗人造火星卫星，实现“绕、着、巡”目标的第一步——环绕火星成功。如图所示，P为“天问一号”探测器，P到火星表面的高度为h，环绕周期为，Q为静止在火星赤道表面的物体，Q到火星中心的距离为R。火星自转周期为，已知万有引力常量为G，则（ ）
A. 火星的第一宇宙速度大小为
B. 火星的密度
C. P与Q的线速度之比
D. P与Q的向心加速度之比
【答案】BC
【解析】
【详解】A．设近火卫星的周期，则火星的第一宇宙速度大小为
由于
故A错误；
B．根据万有引力提供向心力
火星体积为
火星的密度为
解得火星的密度为
故B正确；
C．线速度大小为
P与Q的线速度之比
故C正确；
D．根据向心力加速度公式
可得P与Q的向心加速度之比
故D错误。
故选BC。
10. 滑板运动是一项惊险刺激的运动，深受青少年的喜受。如图是滑板运动的轨道，AB和CD 是两段光滑圆弧形轨道，BC是一段长l=7m的水平轨道。一运动员从AB 轨道上的P点以 的速度下滑，经 BC轨道后冲上CD 轨道，到Q点时速度减为零，随后继续从Q开始无初速度自然滑下，如此往复在轨道中滑行，运动员不再通过蹬地等动作加速或者减速。已知P、Q距水平轨道的高度分别为，，运动员的质量 ，不计圆弧轨道上的摩擦，取 （ ）
A. 运动员第一次经过 B 点时的速率是
B. 运动员第一次经过C 点时的速率是
C. 运动员与 BC轨道的动摩擦因数为μ=0.2
D. 运动员最终停在 BC轨道，且最终停在距B点2m的位置
【答案】ACD
【解析】
【详解】A．运动员从P点到B点过程，由机械能守恒定律得
代入数据解得
故A正确；
B．运动员从C点到Q点过程，由机械能守恒定律得
代入数据解得
故B错误；
C．运动员从B点到C点过程，由动能定理得
代入数据解得
故C正确；
D．运动员从P点到最终停在BC轨道时，由动能定理有
代入数据解得
所以，运动员最终停在 BC轨道，且最终停在距B点2m的位置，故D正确。
故选ACD。
二、非选择题：本题共5小题，共60分。
11. 填空
（1）某兴趣小组先借助光电门，利用如图甲所示的装置来测量物体的速度，具体操作如下。
①将铁架台竖直放置在水平桌面上，上端固定电磁铁M，在电磁铁下方固定一个位置可上下调节的光电门；
②先用刻度尺测量小球的直径d，测量结果如图乙所示，则d=_____mm；
③闭合控制电磁铁M的开关S，吸住小球，测出小球与光电门之间的高度差；断开开关S，小球自由下落，记录小球通过光电门的挡光时间。则小球通过光电门时的速度大小_____（用题中所给物理量的符号表示）。
（2）该兴趣小组再借助打点计时器，利用如图丙所示的实验装置测量当地重力加速度的大小。先将打点计时器固定在铁架台上，接通打点计时器电源开关，待打点稳定后，使质量的重锤带动纸带由静止开始自由下落，得到的一条清晰的纸带如图丁所示，请完成以下内容：
①纸带的_____（选填“左端”或“右端”）与重锤相连；
②在如图丁所示的纸带中，每间隔一个点选取一个计数点，相邻计数点间的距离，，，，，。已知打点计时器的频率，则当地的重力加速度g=_____（计算结果保留三位有效数字），试分析实验中产生的误差可能来源于_____（至少写一条原因）。
【答案】（1） ①. 12.5(12.4~12.6) ②.
（2） ①. 左端 ②. 9.62 ③. 空气阻力、纸带摩擦等
【解析】
【小问1详解】
②[1] 考虑到系统误差，小球的直径为
③[2] 断开开关S，小球自由下落，记录小球通过光电门的挡光时间，小球通过光电门时的时间极短，可视为匀速直线运动，则小球通过光电门时的速度大小为
【小问2详解】
①[1] 重锤做自由落体运动，下落的越来越快，相同时间内的距离越来越大，则纸带的左端与重锤相连。
②[2] 相邻计数点时间间隔为
则由匀变速直线运动在相等时间间隔内的位移之差是定值可得
代入数据解得当地的重力加速度为
[3] 实验中可能产生误差的来源为空气阻力、纸带摩擦等影响。
12. 在光滑水平地面上停放着一质量的足够长平板小车，质量的小物块静置于小车上，如图甲。时刻，小物块以速度向右滑动，同时对物块施加一水平向左、大小恒定的外力，物块与小车在第内运动的图像如图乙所示。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小取。求：
（1）物块与小车间的动摩擦因数和恒力的大小；
（2）第内物块与小车间的相对位移。
【答案】（1），；（2）
【解析】
【详解】（1）由图乙可知，小车的加速度为
根据牛顿第二定律
解得
由图乙可知，物块的加速度为
根据牛顿第二定律
解得
（2）第1s内物块的位移为
小车的位移为
所以，第1s内物块与小车间的相对位移
13. 如图所示，摩托车做腾跃特技表演，沿曲面冲上高0.8m、顶部水平的高台，摩托车冲上高台到达平台顶部后立即关闭油门，离开平台后，恰能无碰撞地沿圆弧切线从A点切入光滑竖直圆弧轨道，并沿轨道下滑。A、B为圆弧两端点，AB圆弧对应圆心角为53°，圆弧的最低点B与水平传送带相切，传送带以的速度匀速率转动，传送带B、C间长度，摩托车轮胎与传送带间为滑动摩擦，动摩擦因数为。已知圆弧半径为，人和车的总质量为150kg，特技表演的过程中到达传送带之前不计一切阻力，取重力加速度大小m/s，，求：
（1）人和车到达顶部平台时的速度；
（2）人和车在传送带上因摩擦产生的热量。
【答案】（1）3m/s；（2）1200J
【解析】
【详解】（1）摩托车从高台飞出后做平抛运动，由平抛运动规律得
代入数据解得
（2）由A点切向进入
设人和车在最低点速度为，则摩托车由圆弧轨道A到圆弧轨道最低点B的过程中，由动能定理得
人和车在传送带上做匀减速直线运动，由牛顿第二定律有
由运动学公式
得
所以人和车离开传送带前与传送带共速
传送带位移为
产生热量为
得
14. 配重式抛石机出现于战国初期，主要用于攻城和防守要塞。抛石机简化为如图所示，将石块放在长臂A端的半球形凹槽内，在短臂B端挂上重物，将A端拉至地面然后突然释放，石块过最高点P时就被水平抛出。已知转轴O到地面的距离h=5m，OA=L=15m，石块质量为50kg，石块从最高点飞出时距敌方城墙水平距离s为90m，城墙高度H为15m，城门高度为5m。不计空气阻力和所有摩擦，忽略城墙厚度，取。
（1）若石块恰好击中城墙顶部，求石块从P点飞出前瞬间对半球形凹槽的竖直方向压力大小；
（2）若要石块能击中城门顶部，求石块从P点飞出时的速度。（计算结果保留两位有效数字）
（3）若要石块能击中城门，求石块从P点飞出时的动能范围。
【答案】（1）；（2）52m/s；（3）
【解析】
【详解】（1）设石块恰好击中城墙顶部时，石块从P点飞出时速度为，时间为t，则水平方向有
竖直方向有
在P点由牛顿第二定律有
联立解得
根据牛顿第三定律知，石块从P点飞出时对半球形凹槽的压力大小为
（2）设石块恰好击中城门顶部时，石块从P点飞出时速度为，时间为，水平方向有
竖直方向有
解得
（3）设石块恰好击中城门底部时，石块从P点飞出时速度为，时间为，水平方向有
竖直方向有
解得
根据动能表达式
若要石块能击中城门，则石块从P点飞出时的动能大小应满足
15. 传送带和放在水平地面上平板紧靠在一起，且上表面在同一水平面内，传送带两轮轴间长度为，平板长度。传送带始终保持以速度匀速运动。现将一滑块（可视为质点）无初速度轻放在传送带左端，然后平稳地滑上平板（忽略传送带与平板对接处对速度的影响）。已知：滑块与传送带之间的动摩擦因数，滑块与平板间动摩擦因数，忽略平板与水平地面间的摩擦。滑块的质量为，平板的质量，重力加速度。
（1）求滑块通过传送带的时间；
（2）求因运送滑块电动机多消耗的电能；
（3）求滑块滑离平板时的速度大小。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）根据牛顿第二定律得
与传送带共速时间
共速时滑块位移
即恰好到通过传送带。
（2）相对位移
摩擦生热
滑块动能增加
电动机多消耗的电能为
（3）对滑块在木板上运动，设经间离开木板，对滑块
解得
对木板
解得
滑离时位移满足
解得
或（舍去）
则滑块滑离平板时速度为
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