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2022-2023学年湖南省株洲市炎陵县高一（下）期末物理试卷（含详细答案解析）
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这是一份2022-2023学年湖南省株洲市炎陵县高一（下）期末物理试卷（含详细答案解析），共13页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，简答题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.开普勒仔细研究了哪位天文学家连续20年对行星的观测结果，最终发表了著名的开普勒三定律( )
A. 托勒密B. 哥白尼C. 伽利略D. 第谷
2.从做自由落体运动的枪里水平射出的不同子弹(不计空气阻力)最后落在同一水平地面上，则这些子弹( )
A. 落地时刻相同，落地位置不同B. 落地时刻不同，落地位置不同
C. 落地时刻相同，落地位置相同D. 落地时刻不同，落地位置相同
3.在地面上以初速度v0把小球竖直向上抛出，经过时间t1，小球到达最高点。不计空气阻力。小球在上升过程中的速度v随时间t的变化关系如图所示，则小球( )
A. 在0−t1时间内，加速度逐渐减小
B. 在0−t1时间内，动能逐渐减小
C. 在0−t1时间内，重力势能先增大后减小
D. 到达最高点时加速度为0，处于平衡状态
4.把动力装置分散安装在每节车厢上，使其既具有牵引动力，又可以载客，这样的客车车辆叫做动车。而动车组就是几节自带动力的车辆(动车)加几节不带动力的车辆(也叫拖车)编成一组，就是动车组，如图所示。假设动车组运行过程中受到的阻力与其所受重力成正比，每节动车与拖车的质量都相等，每节动车的额定功率都相等。若1节动车加4节拖车编成的动车组的最大速度为120km/h；则2节动车加3节拖车编成的动车组的最大速度为( )
A. 120km/hB. 180km/hC. 240km/hD. 300km/h
5.两个体重相同的学生分别以图示路径由静止从地面登上高为h的阶梯顶端A，对于这个过程，下列说法正确的是( )
A. 两学生的位移相等B. 两学生运动时间一定相等
C. 两学生克服重力做功一定相等D. 两学生克服重力做功的平均功率一定相等
6.径向交会对接是指飞船沿与空间站运动方向垂直的方向和空间站完成交会对接。2021年10月16日我国的神舟十三号载人飞船成功发射，并于当天与距地表约400km的空间站完成径向交会对接。掌握径向对接能力，可以确保中国空间站同时对接多个航天器，以完成不同批次航天员在轨交接班的任务，满足中国空间站不间断长期载人生活和工作的需求。交会对接过程中神舟十三号载人飞船大致经历了以下几个阶段：进入预定轨道后经过多次变轨的远距离导引段，到达空间站后下方52km处；再经过多次变轨的近距离导引段到达距离空间站后下方更近的“中瞄点”；到达“中瞄点”后边进行姿态调整，边靠近空间站，在空间站正下方200米处调整为垂直姿态(如图所示)；姿态调整完成后逐步向核心舱靠近，完成对接。根据上述材料，结合所学知识，判断以下说法正确的是( )
A. 远距离导引完成后，飞船绕地球运行的线速度小于空间站的线速度
B. 近距离导引过程中，飞船的机械能不断减少
C. 姿态调整完成后至对接完成，飞船绕地球运行的线速度小于空间站的线速度
D. 姿态调整完成后至对接完成，需要沿飞船与地心连线向地球喷射燃气
二、多选题：本大题共4小题，共20分。
7.下列行为不可以在绕地球做匀速圆周运动的“天宫二号”舱内完成的有( )
A. 用台秤称量重物的质量
B. 用水杯喝水
C. 用沉淀法将水与沙子分离
D. 给小球一个很小的初速度，小球就能在细绳拉力下在竖直面内做圆周运动
8.关于机械能守恒，下列说法中正确的是( )
A. 物体做匀速运动，其机械能可能不守恒
B. 物体所受合力不为零，其机械能一定不守恒
C. 物体所受合力为零，其机械能一定守恒
D. 物体沿竖直方向向下做加速度为5m/s2的匀加速运动，其机械能减少
9.如图所示，粗糙水平圆盘上，可视为质点的木块A、B叠放在一起，放在水平转台上随转台一起绕固定转轴匀速转动，A的质量为m，B的质量为2m.已知A、B到转动轴的距离为r=1m，A与B间的动摩擦因数为0.2，B与转台间的动摩擦因数为0.3，(最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取g=10m/s2)，则下列说法正确的是( )
A. B需要的向心力是A的3倍
B. 盘对B的摩擦力是B对A的摩擦力的3倍
C. 如木块A、B与转台始终保持相对静止，转台角速度ω的最大值为 3rad/s
D. 随着角速度的不断增大，A先滑动
10.如图甲所示，物体以一定的初速度从倾角α=37∘的斜面底端沿斜面向上运动，上滑的最大高度为3.0m。选择地面为参考平面，上滑过程中，物体的机械能E随物体离地面的高度h的变化关系如图乙所示。取g=10m/s2，sin37∘=0.60，cs37∘=0.80。则( )
A. 物体与斜面之间的动摩擦因数μ=0.50
B. 物体的质量m=23kg
C. 物体上滑过程中的加速度大小a=1m/s2
D. 物体回到斜面底端时的动能Ek=10J
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.在“验证机械能守恒定律”的实验中，已知打点计时器所用电源的频率为50hz，查得当地的重力加速度9.8m/s2，某同学选择了如图所示的一条理想的纸带，并用刻度尺测量出了各计数点到O点的距离。图中O点是打点计时器打出的第一个点，A、B、C、D分别是每打两个点取出的计数点。当重物由O点运动到C点时，已知重物质量为1kg，请根据以上数据，填写出下面四个空(计算结果保留三位有效数字)：
(1)由上图可知，重物与纸带的____端相连。(填“左”或“右”)；
(2)重力势能的减少量____J；
(3)动能的增加量____J；
(4)根据计算的数据可得出结论：_______________.
12.采用如图1所示的装置可以研究平抛运动。图2是确定小球位置的硬纸片的示意图，带有一大一小两个孔，大孔宽度与做平抛的小球的直径d相当，可沿虚线折成图1中的样式，放在如图1中的多个合适位置，可用来确定小球经过的运动轨迹。已知重力加速度为g。
(1)已备有器材：有孔的硬纸片、坐标纸、图钉、长方形平木板、铅笔、三角板、刻度尺、弧形斜槽、小球、铁架台(含铁夹)，还需要的一种实验器材是______。
A.秒表
B.天平
C.重垂线
D.弹簧测力计
(2)关于本实验的一些说法，正确的是______。
A.斜槽必须是光滑的，且每次释放小球的初位置相同
B.应该将斜槽轨道的末端调成水平
C.以斜槽末端，紧贴着槽口处作为小球做平抛运动的起点和所建坐标的原点O
D.为使所描曲线与小球运动轨迹吻合，应将所有通过硬纸片确定的点都用直线依次连接
(3)某次用方格纸记录的数据如图3，每小格的边长L=5cm，图上记录了小球在运动途中的三个位置，则该小球做平抛运动的初速度为______m/s，B点的竖直分速度为______m/s。(g取10m/s2)
四、简答题：本大题共1小题，共15分。
13.我国的航空航天事业取得了巨大成就。根据新闻报道2025年前后，我国将发射了“嫦娥六号”探月卫星。假设“嫦娥六号”的质量为m，它将绕月球做匀速圆周运动时距月球表面的距离为h。已知引力常量G、月球质量M、月球半径R。求：
(1)求月球表面的重力加速度g；
(2)“嫦娥六号”绕月球做匀速圆周运动的周期T；
(3)求月球的第一宇宙速度v。
五、计算题：本大题共2小题，共25分。
14.如图所示，一个人用与水平方向成37∘角的力F=50N拉一个木箱，木箱以2m/s的速度在水平地面上沿直线匀速向右前进了s=8m，sin37∘=0.6，cs37∘=0.8，求：
(1)拉力F对木箱所做的功；
(2)2s末拉力的瞬时功率。
15.如图所示，半径R=0.1m的竖直半圆形光滑轨道BC与水平面AB相切，AB距离x=1m。一质量m=0.1kg的小滑块，从A点以v0=4m/s的初速度在水平面上滑行，滑上半圆形轨道。己知滑块与水平面之间的动摩擦因数μ=0.2。取重力加速度g=10m/s2。滑块可视为质点。求：
(1)小滑块到达B点时的速度大小v1；
(2)小滑块到达C点时的速度大小v2；
(3)在C点轨道对滑块作用力的大小F。
答案和解析
1.【答案】D
【解析】解：开普勒仔细研究了丹麦天文学家第谷连续20年对行星的观测结果，最终发表了著名的开普勒三定律。故ABC错误，D正确。
故选：D。
根据开普勒三大定律的物理学史即可求解。
解题关键是掌握常见的物理学史，注重日常学习的积累。属于基础题。
2.【答案】A
【解析】解：枪做自由落体运动，子弹在竖直方向上，先随枪做自由落体运动，射出以后，子弹在竖直方向上做匀加速直线运动，和枪的运动状态始终相同，总体来看，子弹做自由落体运动，则其下落的时间相同，即落地时刻相同。由于子弹不同，则射出时的初速度不同，则落地位置不同。故A正确，BCD错误。
故选：A。
枪做自由落体运动，子弹在竖直方向上，先随枪做自由落体运动，射出以后，子弹在竖直方向上做匀加速直线运动，和枪的运动状态始终相同；子弹在水平方向上做匀速直线运动。
解题关键是掌握平抛运动的规律，灵活应用相应的运动学公式求解即可。属于基础题。
3.【答案】B
【解析】解：A、v−t图像的斜率表示加速度，斜率不变则加速度不变，所以在0−t1时间内，加速度不变，故A错误；
B、根据图像可知，在0−t1时间内，小球速度逐渐减小，故动能逐渐减小，故B正确；
C、在0−t1时间内，小球一直向上运动，小球克服重力做功、重力势能增大，故C错误；
D、小球到达最高点时速度为0，合外力不为零、加速度不为零、受力不平衡，故D错误。
故选：B。
v−t图像的斜率表示加速度，由此分析A选项；根据速度的变化分析动能的变化；根据功能关系分析重力势能的变化；小球到达最高点时合外力不为零。
本题主要是竖直上抛运动，关键是弄清楚v−t图像表示的物理意义、知道重力做功和重力势能变化的关系。
4.【答案】C
【解析】解：设1节动车受到的阻力为f，1节动车的额定功率为P，当1节动车加4节拖车编成的动车组时：
P=Fv
当牵引力等于阻力的时候，动车的速度达到最大，则
F=5f
又f=kmg
联立解得：P=5kmg×120km/h
故当2节动车加3节拖车编成的动车组有
2P=F′vmax
F′=5f
又f=kmg
联立解得：vmax=240km/h，故ABD错误，C正确；
故选：C。
先求出1节动车的功率，然后再利用2节动车的功率来求动车的最大速度。
明确动车在匀速行驶时，受到的阻力与牵引力相同，明确功率的计算公式。
5.【答案】C
【解析】解：A、由位移的定义可知，两学生的位移不相等，故A错误；
B、由于两学生的位移不相等，且运动速度不知道，故两学生运动时间无法比较，故B错误；
C、由于两学生竖直方向上升的高度相同，且两同学体重相同，故克服重力做功一定相等，故C正确；
D、由于两学生运动的时间不知道，故两学生克服重力做功的平均功率无法比较，故D错误。
故选：C。
根据位移的定义判断；由位移和速度判断时间；根据W=Gh判断克服重力做功；根据W=Pt判断功率。
本题要注意判断克服重力做功时位移对应竖直方向的高度。
6.【答案】C
【解析】解：A、根据GMmr2=mv2r，可得：v= GMr由于飞船的轨道半径小于空间站的轨道半径，则远距离导引完成后，飞船绕地球运行的线速度大于空间站的线速度，故A错误；
B、近距离导引过程中，需要飞船点火加速，则机械能增加，故B错误；
CD、如图所示，姿态调整完成后，飞船沿径向接近空间站过程中，需要控制飞船绕地球运行的角速度等于空间站的角速度，根据v=ωR，飞船绕地球运行的线速度小于空间站的线速度，对接时，飞船与空间站的线速度也应该相等，则飞船同时也应该有切向的加速度，不可能仅沿飞船与地心连线向地球喷射燃气，故C正确，D错误。
故选：C。
因为飞船受到的万有引力等于飞船做圆周运动的向心力，由此得出线速度与半径的关系并完成分析；
根据变轨的原理分析出飞船的机械能的变化；
对接时飞船和空间站的角速度相等，根据半径的大小关系得出线速度的大小关系，结合速度的变化分析出飞船的喷气方向。
本题主要考查了万有引力定律的相関概念，理解圆周运动的公式，理解向心力的来源，结合变轨的原理完成分析。
7.【答案】ABC
【解析】解：A、重物处于完全失重状态，对台秤的压力为零，无法用台秤称量重物的质量，符合题意，故A正确；
B、水杯中的水处于完全失重状态，不会因重力而流入嘴中，符合题意，故B正确；
C、沙子和水处于完全失重状态，不能用沉淀法将水与沙子分离，符合题意，故C正确；
D、小球处于完全失重状态，给小球一个很小的初速度，小球就能在细绳拉力下在竖直面内做圆周运动，不符合题意，故D错误。
故选：ABC。
在天宫二号内处于完全失重状态，则与重力有关的实验难以完成，根据实验原理明确是否与重力有关即可。
解决本题的关键知道天宫二号里的物体处于完全失重状态，在地球上凡是测量跟重力有关的测量在进入“天宫二号”后都不能完成。
8.【答案】AD
【解析】解：AC、物体做匀速运动，其机械能可能不守恒。物体所受合力为零，其机械能不一定守恒。比如物体在竖直向上做匀速直线运动，物体所受合力为零，物体的动能不变，重力势能增加，物体的机械能增加，故A正确，C错误；
B、物体所受合力不为零，其机械能可能守恒，如物体做自由落体运动，物体只受重力作用，只有重力做功，物体的机械能守恒，故B错误；
D、物体沿竖直方向向下做加速度为5m/s2的匀加速运动，根据牛顿第二定律可知，物体除了受到重力作用，还受到竖直向上的阻力，阻力对物体做负功，物体的机械能减少，故D正确。
故选：AD。
分析物体机械能是否守恒，可根据机械能守恒的条件来判断，即在只有重力或弹力对物体做功的条件下，物体的动能和势能(包括重力势能和弹性势能)发生相互转化，但机械能的总量保持不变。也可以根据机械能的概念来分析。
本题是对机械能守恒条件的直接考查，掌握机械能守恒的条件和机械能的概念，用两种方法判断。
9.【答案】BD
【解析】解：A、根据向心力公式Fn=mrω2知，A、B的质量之比为1：2，半径和角速度相等，则向心力之比为1：2，故A错误．
B、对A分析，根据牛顿第二定律有：fA=mrω2，对AB整体分析，根据牛顿第二定律有：fB=3mrω2，可知盘对B的摩擦力是B对A的摩擦力的3倍，故B正确．
CD、对A分析，μ1mg=mrω12，解得A发生相对滑动的最大角速度ω1= μ1gr= 0.2×101= 2rad/s，对整体分析，μ2⋅3mg=3mrω22，B与盘面发生相对滑动的最大角速度ω2= μ2gr= 0.3×101rad/s= 3rad/s，综上可知，A、B与转台保持相对静止，转台最大角速度为 2rad/s，随着角速度增大，A先滑动，故C错误，D正确．
故选：BD.
根据向心力公式得出A、B向心力大小关系，通过静摩擦力提供向心力，分别对A和AB整体研究，得出盘对B和B对A的摩擦力大小关系．根据最大静摩擦力提供向心力分别求出A和B发生相对滑动的临界角速度，从而确定谁先滑动．
解决本题的关键知道A、B做圆周运动向心力的来源，抓住临界状态，结合牛顿第二定律进行求解．
10.【答案】AD
【解析】解：AB.以地面为参考平面，物体在斜面的最高点时，速度是零，动能是零，所以物体的机械能有
E=Ep=mgh
解得物体质量
m=Epgh=3010×3.0kg=1kg
物体在沿斜面向上运动中，只有重力、摩擦力做功，由动能定理可得
−mgh−μmgcs37∘×hsin37∘=ΔEk
解得
μ=0.5
故A正确，B错误；
C.物体上滑运动中受到重力、滑动摩擦力、支持力，由牛顿第二定律可知
mgsin37∘+μmgcs37∘=ma
解得物体上滑时的加速度大小为
a=gsin37∘+μgcs37∘=10×0.60m/s2+0.5×10×0.80m/s2=10m/s2
故C错误；
D.物体在上滑和下滑的运动中，受到的摩擦力大小相等，方向相反，在整个运动中，只有滑动摩擦力做负功，重力、支持力做功是零，因此摩擦力做负功等于物体机械能的减少，所以物体回到斜面底端时的动能
Ek=Em−2umgcs37∘×hsin37∘=50J−2×0.5×1×10×0.80×
故D正确。
故选：AD。
根据重力势能求得物体质；，物体在沿斜面向上运动中，由动能定理可解得摩擦因数；根据牛顿第二定律求得加速度；在整个运动过程中摩擦力做负功等于物体机械能的减少。
本题考查力学三大定律，解题中关键是对物体的运动分段处理，结合题中图像求得各物理量。
11.【答案】左 在实验误差的允许范围内，重物的重力势能的减小量等于其动能的增加量，所以重物的机械能守恒
【解析】解：(1)在重物的拖动下，在相等时间内的位移越来越大，可知纸带的左端与重物相连．
(2)重物由O点运动到C点时，重力势能的减小量为：
△Ep=mgh=1×9.8×27.95×10−2J≈2.74J，
(3)C点的速度为：
vC=xBD2×(2T)=(38.15−19.50)×10−20.08m/s=2.33m/s，
则动能的增加量为：
△Ek=12mvC2=12×1×2.332≈2.71J.
(4)由计算的数据可知，在实验误差的允许范围内，重物的重力势能的减小量等于其动能的增加量，所以重物的机械能守恒．
故答案为：(1)左；(2)2.74；(3)2.71；(4)在实验误差的允许范围内，重物的重力势能的减小量等于其动能的增加量，所以重物的机械能守恒．
根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出C点的速度，从而得出动能的增加量，根据下降的高度求出重力势能的减小量，通过比较得出实验的结论．
解决本题的关键掌握纸带的处理方法，会根据纸带求解瞬时速度，从而得出动能的增加量，会根据下降的高度求解重力势能的减小量．
12.【答案】CB1.52
【解析】解：(1)实验中需要通过重垂线确定y轴，不需要秒表，因为时间可以通过竖直位移求出，不需要测量小球的质量，则不需要天平和弹簧测力计，故C正确，ABD错误；
故选C。
(2)A.为了保证小球每次平抛运动的初速度相等，让小球每次从斜槽的同一位置由静止滚下，斜槽不一定需要光滑，故A错误；
B.为了保证小球的初速度水平，斜槽末端需调成水平，故B正确；
C.以小球在斜槽末端时，球心在白纸上的投影作为坐标原点，故C错误；
D.为使所描曲线与小球运动轨迹吻合，应将所有通过硬纸片确定的点用平滑曲线连接，故D错误。
故选：B。
(3)由图3可知，xAB=xBC，因此A到B与B到C的时间相等，设为T，小球在竖直方向做自由落体运动，则有
yBC−yAB=gT2
代入数据解得T=0.1s
水平方向的速度为：
v0=3LT=3×5×10−20.1m/s=1.5m/s
B点的竖直分速度为：
vBy=yAC2T=8×5×10−22×0.1m/s=2m/s
故答案为：(1)C；(2)B；(3)1.5；2
(1)根据实验原理分析出需要的实验器材；
(2)根据实验原理掌握正确的实验操作；
(3)根据竖直方向上的运动特点得出点迹之间的时间，结合运动学公式得出对应的速度。
本题主要考查了平抛运动的相关应用，理解平抛运动的特点，结合运动学公式即可完成分析。
13.【答案】解：(1)在月球表面，根据万有引力等于重力，得
m′g=GMm′R2
解得月球表面的重力加速度为：g=GMR2
(2)“嫦娥六号”绕月球做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力得
GMm(R+h)2=m4π2T2(R+h)
解得：T=2π (R+h)3GM
(3)根据近月卫星的线速度即为月球第一宇宙速度，由万有引力提供向心力得
GMmR2=mv2R
解得：v= GMR
答：(1)月球表面的重力加速度g为GMR2；
(2)“嫦娥六号”绕月球做匀速圆周运动的周期T为2π (R+h)3GM；
(3)求月球的第一宇宙速度v为 GMR。
【解析】(1)在月球表面，根据物体的重力等于月球的万有引力列式，可求得月球表面的重力加速度g；
(2)“嫦娥六号”绕月球做匀速圆周运动时，由月球的万有引力提供向心力，根据万有引力定律和向心力公式相结合，即可求解；
(3)近月卫星的线速度即为月球第一宇宙速度，根据万有引力提供向心力求解。
解决本题的关键要掌握万有引力提供向心力，以及万有引力等于重力这两个理论，并能熟练运用。
14.【答案】解：(1)拉力F对木箱所做的功为
W=Fscs37∘
代入数据解得W=320J
(2)2s末拉力的瞬时功率
P=Fvcs37∘
代入数据解得P=80W
答：(1)拉力F对木箱所做的功为320J；
(2)2s末拉力的瞬时功率为80W。
【解析】(1)根据W=Fscsθ求得拉力F对木箱所做的功；
(2)根据P=Fvcsθ求得瞬时功率。
本题考查了功和功率的计算，关键是根据题意利用公式W=Fscsθ以及P=Fvcsθ求解。
15.【答案】解：(1)以滑块为研究对象，滑块从A点运动到B点的过程，由动能定理可得
−μmgx=12mv12−12mv02
代入数据解得 v1=2 3m/s
(2)从B点运动到C点的过程，取B点为零势能点，根据机械能守恒定律可得
12mv12=12mv22+mg⋅2R
解得v2=2 2m/s
(3)在C点，滑块受重力mg和轨道的作用力F，由重力和F的合力提供向心力，根据牛顿第二定律可得
mg+F=mv22R
代入数据解得F=7N
答：(1)小滑块到达B点时的速度大小v1为2 3m/s。
(2)小滑块到达C点时的速度大小v2为2 2m/s。
(3)在C点轨道对滑块作用力的大小F为7N。
【解析】(1)小滑块从A点运动到B点的过程，应用动能定理可以求出小滑块到达B点时的速度大小v1。
(2)从B点运动到C点的过程，根据机械能守恒定律求出小滑块经过C点时的速度大小v2；
(3)滑块在C点时，由合力提供向心力，由牛顿第二定律求出轨道对滑块作用力的大小F。
本题是机械能守恒定律、动能定理和牛顿运动定律的综合应用，关键要把握每个过程的物理规律，知道滑块经过C点时，由重力和弹力的合力充当向心力，与绳系物体的模型类似。
1.开普勒仔细研究了哪位天文学家连续20年对行星的观测结果，最终发表了著名的开普勒三定律( )
A. 托勒密B. 哥白尼C. 伽利略D. 第谷
2.从做自由落体运动的枪里水平射出的不同子弹(不计空气阻力)最后落在同一水平地面上，则这些子弹( )
A. 落地时刻相同，落地位置不同B. 落地时刻不同，落地位置不同
C. 落地时刻相同，落地位置相同D. 落地时刻不同，落地位置相同
3.在地面上以初速度v0把小球竖直向上抛出，经过时间t1，小球到达最高点。不计空气阻力。小球在上升过程中的速度v随时间t的变化关系如图所示，则小球( )
A. 在0−t1时间内，加速度逐渐减小
B. 在0−t1时间内，动能逐渐减小
C. 在0−t1时间内，重力势能先增大后减小
D. 到达最高点时加速度为0，处于平衡状态
4.把动力装置分散安装在每节车厢上，使其既具有牵引动力，又可以载客，这样的客车车辆叫做动车。而动车组就是几节自带动力的车辆(动车)加几节不带动力的车辆(也叫拖车)编成一组，就是动车组，如图所示。假设动车组运行过程中受到的阻力与其所受重力成正比，每节动车与拖车的质量都相等，每节动车的额定功率都相等。若1节动车加4节拖车编成的动车组的最大速度为120km/h；则2节动车加3节拖车编成的动车组的最大速度为( )
A. 120km/hB. 180km/hC. 240km/hD. 300km/h
5.两个体重相同的学生分别以图示路径由静止从地面登上高为h的阶梯顶端A，对于这个过程，下列说法正确的是( )
A. 两学生的位移相等B. 两学生运动时间一定相等
C. 两学生克服重力做功一定相等D. 两学生克服重力做功的平均功率一定相等
6.径向交会对接是指飞船沿与空间站运动方向垂直的方向和空间站完成交会对接。2021年10月16日我国的神舟十三号载人飞船成功发射，并于当天与距地表约400km的空间站完成径向交会对接。掌握径向对接能力，可以确保中国空间站同时对接多个航天器，以完成不同批次航天员在轨交接班的任务，满足中国空间站不间断长期载人生活和工作的需求。交会对接过程中神舟十三号载人飞船大致经历了以下几个阶段：进入预定轨道后经过多次变轨的远距离导引段，到达空间站后下方52km处；再经过多次变轨的近距离导引段到达距离空间站后下方更近的“中瞄点”；到达“中瞄点”后边进行姿态调整，边靠近空间站，在空间站正下方200米处调整为垂直姿态(如图所示)；姿态调整完成后逐步向核心舱靠近，完成对接。根据上述材料，结合所学知识，判断以下说法正确的是( )
A. 远距离导引完成后，飞船绕地球运行的线速度小于空间站的线速度
B. 近距离导引过程中，飞船的机械能不断减少
C. 姿态调整完成后至对接完成，飞船绕地球运行的线速度小于空间站的线速度
D. 姿态调整完成后至对接完成，需要沿飞船与地心连线向地球喷射燃气
二、多选题：本大题共4小题，共20分。
7.下列行为不可以在绕地球做匀速圆周运动的“天宫二号”舱内完成的有( )
A. 用台秤称量重物的质量
B. 用水杯喝水
C. 用沉淀法将水与沙子分离
D. 给小球一个很小的初速度，小球就能在细绳拉力下在竖直面内做圆周运动
8.关于机械能守恒，下列说法中正确的是( )
A. 物体做匀速运动，其机械能可能不守恒
B. 物体所受合力不为零，其机械能一定不守恒
C. 物体所受合力为零，其机械能一定守恒
D. 物体沿竖直方向向下做加速度为5m/s2的匀加速运动，其机械能减少
9.如图所示，粗糙水平圆盘上，可视为质点的木块A、B叠放在一起，放在水平转台上随转台一起绕固定转轴匀速转动，A的质量为m，B的质量为2m.已知A、B到转动轴的距离为r=1m，A与B间的动摩擦因数为0.2，B与转台间的动摩擦因数为0.3，(最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取g=10m/s2)，则下列说法正确的是( )
A. B需要的向心力是A的3倍
B. 盘对B的摩擦力是B对A的摩擦力的3倍
C. 如木块A、B与转台始终保持相对静止，转台角速度ω的最大值为 3rad/s
D. 随着角速度的不断增大，A先滑动
10.如图甲所示，物体以一定的初速度从倾角α=37∘的斜面底端沿斜面向上运动，上滑的最大高度为3.0m。选择地面为参考平面，上滑过程中，物体的机械能E随物体离地面的高度h的变化关系如图乙所示。取g=10m/s2，sin37∘=0.60，cs37∘=0.80。则( )
A. 物体与斜面之间的动摩擦因数μ=0.50
B. 物体的质量m=23kg
C. 物体上滑过程中的加速度大小a=1m/s2
D. 物体回到斜面底端时的动能Ek=10J
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.在“验证机械能守恒定律”的实验中，已知打点计时器所用电源的频率为50hz，查得当地的重力加速度9.8m/s2，某同学选择了如图所示的一条理想的纸带，并用刻度尺测量出了各计数点到O点的距离。图中O点是打点计时器打出的第一个点，A、B、C、D分别是每打两个点取出的计数点。当重物由O点运动到C点时，已知重物质量为1kg，请根据以上数据，填写出下面四个空(计算结果保留三位有效数字)：
(1)由上图可知，重物与纸带的____端相连。(填“左”或“右”)；
(2)重力势能的减少量____J；
(3)动能的增加量____J；
(4)根据计算的数据可得出结论：_______________.
12.采用如图1所示的装置可以研究平抛运动。图2是确定小球位置的硬纸片的示意图，带有一大一小两个孔，大孔宽度与做平抛的小球的直径d相当，可沿虚线折成图1中的样式，放在如图1中的多个合适位置，可用来确定小球经过的运动轨迹。已知重力加速度为g。
(1)已备有器材：有孔的硬纸片、坐标纸、图钉、长方形平木板、铅笔、三角板、刻度尺、弧形斜槽、小球、铁架台(含铁夹)，还需要的一种实验器材是______。
A.秒表
B.天平
C.重垂线
D.弹簧测力计
(2)关于本实验的一些说法，正确的是______。
A.斜槽必须是光滑的，且每次释放小球的初位置相同
B.应该将斜槽轨道的末端调成水平
C.以斜槽末端，紧贴着槽口处作为小球做平抛运动的起点和所建坐标的原点O
D.为使所描曲线与小球运动轨迹吻合，应将所有通过硬纸片确定的点都用直线依次连接
(3)某次用方格纸记录的数据如图3，每小格的边长L=5cm，图上记录了小球在运动途中的三个位置，则该小球做平抛运动的初速度为______m/s，B点的竖直分速度为______m/s。(g取10m/s2)
四、简答题：本大题共1小题，共15分。
13.我国的航空航天事业取得了巨大成就。根据新闻报道2025年前后，我国将发射了“嫦娥六号”探月卫星。假设“嫦娥六号”的质量为m，它将绕月球做匀速圆周运动时距月球表面的距离为h。已知引力常量G、月球质量M、月球半径R。求：
(1)求月球表面的重力加速度g；
(2)“嫦娥六号”绕月球做匀速圆周运动的周期T；
(3)求月球的第一宇宙速度v。
五、计算题：本大题共2小题，共25分。
14.如图所示，一个人用与水平方向成37∘角的力F=50N拉一个木箱，木箱以2m/s的速度在水平地面上沿直线匀速向右前进了s=8m，sin37∘=0.6，cs37∘=0.8，求：
(1)拉力F对木箱所做的功；
(2)2s末拉力的瞬时功率。
15.如图所示，半径R=0.1m的竖直半圆形光滑轨道BC与水平面AB相切，AB距离x=1m。一质量m=0.1kg的小滑块，从A点以v0=4m/s的初速度在水平面上滑行，滑上半圆形轨道。己知滑块与水平面之间的动摩擦因数μ=0.2。取重力加速度g=10m/s2。滑块可视为质点。求：
(1)小滑块到达B点时的速度大小v1；
(2)小滑块到达C点时的速度大小v2；
(3)在C点轨道对滑块作用力的大小F。
答案和解析
1.【答案】D
【解析】解：开普勒仔细研究了丹麦天文学家第谷连续20年对行星的观测结果，最终发表了著名的开普勒三定律。故ABC错误，D正确。
故选：D。
根据开普勒三大定律的物理学史即可求解。
解题关键是掌握常见的物理学史，注重日常学习的积累。属于基础题。
2.【答案】A
【解析】解：枪做自由落体运动，子弹在竖直方向上，先随枪做自由落体运动，射出以后，子弹在竖直方向上做匀加速直线运动，和枪的运动状态始终相同，总体来看，子弹做自由落体运动，则其下落的时间相同，即落地时刻相同。由于子弹不同，则射出时的初速度不同，则落地位置不同。故A正确，BCD错误。
故选：A。
枪做自由落体运动，子弹在竖直方向上，先随枪做自由落体运动，射出以后，子弹在竖直方向上做匀加速直线运动，和枪的运动状态始终相同；子弹在水平方向上做匀速直线运动。
解题关键是掌握平抛运动的规律，灵活应用相应的运动学公式求解即可。属于基础题。
3.【答案】B
【解析】解：A、v−t图像的斜率表示加速度，斜率不变则加速度不变，所以在0−t1时间内，加速度不变，故A错误；
B、根据图像可知，在0−t1时间内，小球速度逐渐减小，故动能逐渐减小，故B正确；
C、在0−t1时间内，小球一直向上运动，小球克服重力做功、重力势能增大，故C错误；
D、小球到达最高点时速度为0，合外力不为零、加速度不为零、受力不平衡，故D错误。
故选：B。
v−t图像的斜率表示加速度，由此分析A选项；根据速度的变化分析动能的变化；根据功能关系分析重力势能的变化；小球到达最高点时合外力不为零。
本题主要是竖直上抛运动，关键是弄清楚v−t图像表示的物理意义、知道重力做功和重力势能变化的关系。
4.【答案】C
【解析】解：设1节动车受到的阻力为f，1节动车的额定功率为P，当1节动车加4节拖车编成的动车组时：
P=Fv
当牵引力等于阻力的时候，动车的速度达到最大，则
F=5f
又f=kmg
联立解得：P=5kmg×120km/h
故当2节动车加3节拖车编成的动车组有
2P=F′vmax
F′=5f
又f=kmg
联立解得：vmax=240km/h，故ABD错误，C正确；
故选：C。
先求出1节动车的功率，然后再利用2节动车的功率来求动车的最大速度。
明确动车在匀速行驶时，受到的阻力与牵引力相同，明确功率的计算公式。
5.【答案】C
【解析】解：A、由位移的定义可知，两学生的位移不相等，故A错误；
B、由于两学生的位移不相等，且运动速度不知道，故两学生运动时间无法比较，故B错误；
C、由于两学生竖直方向上升的高度相同，且两同学体重相同，故克服重力做功一定相等，故C正确；
D、由于两学生运动的时间不知道，故两学生克服重力做功的平均功率无法比较，故D错误。
故选：C。
根据位移的定义判断；由位移和速度判断时间；根据W=Gh判断克服重力做功；根据W=Pt判断功率。
本题要注意判断克服重力做功时位移对应竖直方向的高度。
6.【答案】C
【解析】解：A、根据GMmr2=mv2r，可得：v= GMr由于飞船的轨道半径小于空间站的轨道半径，则远距离导引完成后，飞船绕地球运行的线速度大于空间站的线速度，故A错误；
B、近距离导引过程中，需要飞船点火加速，则机械能增加，故B错误；
CD、如图所示，姿态调整完成后，飞船沿径向接近空间站过程中，需要控制飞船绕地球运行的角速度等于空间站的角速度，根据v=ωR，飞船绕地球运行的线速度小于空间站的线速度，对接时，飞船与空间站的线速度也应该相等，则飞船同时也应该有切向的加速度，不可能仅沿飞船与地心连线向地球喷射燃气，故C正确，D错误。
故选：C。
因为飞船受到的万有引力等于飞船做圆周运动的向心力，由此得出线速度与半径的关系并完成分析；
根据变轨的原理分析出飞船的机械能的变化；
对接时飞船和空间站的角速度相等，根据半径的大小关系得出线速度的大小关系，结合速度的变化分析出飞船的喷气方向。
本题主要考查了万有引力定律的相関概念，理解圆周运动的公式，理解向心力的来源，结合变轨的原理完成分析。
7.【答案】ABC
【解析】解：A、重物处于完全失重状态，对台秤的压力为零，无法用台秤称量重物的质量，符合题意，故A正确；
B、水杯中的水处于完全失重状态，不会因重力而流入嘴中，符合题意，故B正确；
C、沙子和水处于完全失重状态，不能用沉淀法将水与沙子分离，符合题意，故C正确；
D、小球处于完全失重状态，给小球一个很小的初速度，小球就能在细绳拉力下在竖直面内做圆周运动，不符合题意，故D错误。
故选：ABC。
在天宫二号内处于完全失重状态，则与重力有关的实验难以完成，根据实验原理明确是否与重力有关即可。
解决本题的关键知道天宫二号里的物体处于完全失重状态，在地球上凡是测量跟重力有关的测量在进入“天宫二号”后都不能完成。
8.【答案】AD
【解析】解：AC、物体做匀速运动，其机械能可能不守恒。物体所受合力为零，其机械能不一定守恒。比如物体在竖直向上做匀速直线运动，物体所受合力为零，物体的动能不变，重力势能增加，物体的机械能增加，故A正确，C错误；
B、物体所受合力不为零，其机械能可能守恒，如物体做自由落体运动，物体只受重力作用，只有重力做功，物体的机械能守恒，故B错误；
D、物体沿竖直方向向下做加速度为5m/s2的匀加速运动，根据牛顿第二定律可知，物体除了受到重力作用，还受到竖直向上的阻力，阻力对物体做负功，物体的机械能减少，故D正确。
故选：AD。
分析物体机械能是否守恒，可根据机械能守恒的条件来判断，即在只有重力或弹力对物体做功的条件下，物体的动能和势能(包括重力势能和弹性势能)发生相互转化，但机械能的总量保持不变。也可以根据机械能的概念来分析。
本题是对机械能守恒条件的直接考查，掌握机械能守恒的条件和机械能的概念，用两种方法判断。
9.【答案】BD
【解析】解：A、根据向心力公式Fn=mrω2知，A、B的质量之比为1：2，半径和角速度相等，则向心力之比为1：2，故A错误．
B、对A分析，根据牛顿第二定律有：fA=mrω2，对AB整体分析，根据牛顿第二定律有：fB=3mrω2，可知盘对B的摩擦力是B对A的摩擦力的3倍，故B正确．
CD、对A分析，μ1mg=mrω12，解得A发生相对滑动的最大角速度ω1= μ1gr= 0.2×101= 2rad/s，对整体分析，μ2⋅3mg=3mrω22，B与盘面发生相对滑动的最大角速度ω2= μ2gr= 0.3×101rad/s= 3rad/s，综上可知，A、B与转台保持相对静止，转台最大角速度为 2rad/s，随着角速度增大，A先滑动，故C错误，D正确．
故选：BD.
根据向心力公式得出A、B向心力大小关系，通过静摩擦力提供向心力，分别对A和AB整体研究，得出盘对B和B对A的摩擦力大小关系．根据最大静摩擦力提供向心力分别求出A和B发生相对滑动的临界角速度，从而确定谁先滑动．
解决本题的关键知道A、B做圆周运动向心力的来源，抓住临界状态，结合牛顿第二定律进行求解．
10.【答案】AD
【解析】解：AB.以地面为参考平面，物体在斜面的最高点时，速度是零，动能是零，所以物体的机械能有
E=Ep=mgh
解得物体质量
m=Epgh=3010×3.0kg=1kg
物体在沿斜面向上运动中，只有重力、摩擦力做功，由动能定理可得
−mgh−μmgcs37∘×hsin37∘=ΔEk
解得
μ=0.5
故A正确，B错误；
C.物体上滑运动中受到重力、滑动摩擦力、支持力，由牛顿第二定律可知
mgsin37∘+μmgcs37∘=ma
解得物体上滑时的加速度大小为
a=gsin37∘+μgcs37∘=10×0.60m/s2+0.5×10×0.80m/s2=10m/s2
故C错误；
D.物体在上滑和下滑的运动中，受到的摩擦力大小相等，方向相反，在整个运动中，只有滑动摩擦力做负功，重力、支持力做功是零，因此摩擦力做负功等于物体机械能的减少，所以物体回到斜面底端时的动能
Ek=Em−2umgcs37∘×hsin37∘=50J−2×0.5×1×10×0.80×
故D正确。
故选：AD。
根据重力势能求得物体质；，物体在沿斜面向上运动中，由动能定理可解得摩擦因数；根据牛顿第二定律求得加速度；在整个运动过程中摩擦力做负功等于物体机械能的减少。
本题考查力学三大定律，解题中关键是对物体的运动分段处理，结合题中图像求得各物理量。
11.【答案】左 在实验误差的允许范围内，重物的重力势能的减小量等于其动能的增加量，所以重物的机械能守恒
【解析】解：(1)在重物的拖动下，在相等时间内的位移越来越大，可知纸带的左端与重物相连．
(2)重物由O点运动到C点时，重力势能的减小量为：
△Ep=mgh=1×9.8×27.95×10−2J≈2.74J，
(3)C点的速度为：
vC=xBD2×(2T)=(38.15−19.50)×10−20.08m/s=2.33m/s，
则动能的增加量为：
△Ek=12mvC2=12×1×2.332≈2.71J.
(4)由计算的数据可知，在实验误差的允许范围内，重物的重力势能的减小量等于其动能的增加量，所以重物的机械能守恒．
故答案为：(1)左；(2)2.74；(3)2.71；(4)在实验误差的允许范围内，重物的重力势能的减小量等于其动能的增加量，所以重物的机械能守恒．
根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出C点的速度，从而得出动能的增加量，根据下降的高度求出重力势能的减小量，通过比较得出实验的结论．
解决本题的关键掌握纸带的处理方法，会根据纸带求解瞬时速度，从而得出动能的增加量，会根据下降的高度求解重力势能的减小量．
12.【答案】CB1.52
【解析】解：(1)实验中需要通过重垂线确定y轴，不需要秒表，因为时间可以通过竖直位移求出，不需要测量小球的质量，则不需要天平和弹簧测力计，故C正确，ABD错误；
故选C。
(2)A.为了保证小球每次平抛运动的初速度相等，让小球每次从斜槽的同一位置由静止滚下，斜槽不一定需要光滑，故A错误；
B.为了保证小球的初速度水平，斜槽末端需调成水平，故B正确；
C.以小球在斜槽末端时，球心在白纸上的投影作为坐标原点，故C错误；
D.为使所描曲线与小球运动轨迹吻合，应将所有通过硬纸片确定的点用平滑曲线连接，故D错误。
故选：B。
(3)由图3可知，xAB=xBC，因此A到B与B到C的时间相等，设为T，小球在竖直方向做自由落体运动，则有
yBC−yAB=gT2
代入数据解得T=0.1s
水平方向的速度为：
v0=3LT=3×5×10−20.1m/s=1.5m/s
B点的竖直分速度为：
vBy=yAC2T=8×5×10−22×0.1m/s=2m/s
故答案为：(1)C；(2)B；(3)1.5；2
(1)根据实验原理分析出需要的实验器材；
(2)根据实验原理掌握正确的实验操作；
(3)根据竖直方向上的运动特点得出点迹之间的时间，结合运动学公式得出对应的速度。
本题主要考查了平抛运动的相关应用，理解平抛运动的特点，结合运动学公式即可完成分析。
13.【答案】解：(1)在月球表面，根据万有引力等于重力，得
m′g=GMm′R2
解得月球表面的重力加速度为：g=GMR2
(2)“嫦娥六号”绕月球做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力得
GMm(R+h)2=m4π2T2(R+h)
解得：T=2π (R+h)3GM
(3)根据近月卫星的线速度即为月球第一宇宙速度，由万有引力提供向心力得
GMmR2=mv2R
解得：v= GMR
答：(1)月球表面的重力加速度g为GMR2；
(2)“嫦娥六号”绕月球做匀速圆周运动的周期T为2π (R+h)3GM；
(3)求月球的第一宇宙速度v为 GMR。
【解析】(1)在月球表面，根据物体的重力等于月球的万有引力列式，可求得月球表面的重力加速度g；
(2)“嫦娥六号”绕月球做匀速圆周运动时，由月球的万有引力提供向心力，根据万有引力定律和向心力公式相结合，即可求解；
(3)近月卫星的线速度即为月球第一宇宙速度，根据万有引力提供向心力求解。
解决本题的关键要掌握万有引力提供向心力，以及万有引力等于重力这两个理论，并能熟练运用。
14.【答案】解：(1)拉力F对木箱所做的功为
W=Fscs37∘
代入数据解得W=320J
(2)2s末拉力的瞬时功率
P=Fvcs37∘
代入数据解得P=80W
答：(1)拉力F对木箱所做的功为320J；
(2)2s末拉力的瞬时功率为80W。
【解析】(1)根据W=Fscsθ求得拉力F对木箱所做的功；
(2)根据P=Fvcsθ求得瞬时功率。
本题考查了功和功率的计算，关键是根据题意利用公式W=Fscsθ以及P=Fvcsθ求解。
15.【答案】解：(1)以滑块为研究对象，滑块从A点运动到B点的过程，由动能定理可得
−μmgx=12mv12−12mv02
代入数据解得 v1=2 3m/s
(2)从B点运动到C点的过程，取B点为零势能点，根据机械能守恒定律可得
12mv12=12mv22+mg⋅2R
解得v2=2 2m/s
(3)在C点，滑块受重力mg和轨道的作用力F，由重力和F的合力提供向心力，根据牛顿第二定律可得
mg+F=mv22R
代入数据解得F=7N
答：(1)小滑块到达B点时的速度大小v1为2 3m/s。
(2)小滑块到达C点时的速度大小v2为2 2m/s。
(3)在C点轨道对滑块作用力的大小F为7N。
【解析】(1)小滑块从A点运动到B点的过程，应用动能定理可以求出小滑块到达B点时的速度大小v1。
(2)从B点运动到C点的过程，根据机械能守恒定律求出小滑块经过C点时的速度大小v2；
(3)滑块在C点时，由合力提供向心力，由牛顿第二定律求出轨道对滑块作用力的大小F。
本题是机械能守恒定律、动能定理和牛顿运动定律的综合应用，关键要把握每个过程的物理规律，知道滑块经过C点时，由重力和弹力的合力充当向心力，与绳系物体的模型类似。
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