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2022-2023学年内蒙古阿拉善盟高一（下）期末物理试卷（含详细答案解析）
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这是一份2022-2023学年内蒙古阿拉善盟高一（下）期末物理试卷（含详细答案解析），共15页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.关于行星运动定律和万有引力定律的建立过程，下列说法正确的是( )
A. 第谷通过研究行星观测记录，发现了行星运动三大定律
B. 卡文迪什在实验室里通过扭秤实验，测量出了引力常量的数值
C. 开普勒指出，地球绕太阳运动是因为受到来自太阳的引力
D. 牛顿通过比较月球公转的向心加速度和地球赤道上物体随地球自转的向心加速度，对万有引力定律进行了“月地检验”
2.如图所示，我国战机“歼−20”在航展表演中，沿着曲线ab斜向上加速运动，则战机飞行到c点时受到的合外力F的方向可能正确的是( )
A. B.
C. D.
3.自行车，又称脚踏车或单车，骑自行车是一种绿色环保的出行方式，如图所示，A、B、C分别是大齿轮、小齿轮以及后轮边缘上的点，则( )
A. A点的线速度大小等于B点的线速度大小
B. A点的角速度等于B点的角速度
C. C点的角速度小于B点的角速度
D. A、B、C三点的线速度大小相等
4.手动挡的小轿车一般有5个前进挡，有经验的司机在上坡时，应进行一系列的操作，则下列说法正确的是( )
A. 换低挡位以减小汽车的速度，从而获得较小的牵引力
B. 换高挡位以增大汽车的速度，从而获得较小的牵引力
C. 换低挡位以减小汽车的速度，从而获得较大的牵引力
D. 换高挡位以增大汽车的速度，从而获得较大的牵引力
5.如图所示，汽车正在水平路面上转弯，且没有发生侧滑。下列说法正确的是( )
A. 汽车转弯时由车轮和路面间的静摩擦力提供向心力
B. 汽车转弯时由汽车受到的重力与支持力的合力提供向心力
C. 汽车转弯时由车轮和路面间的滑动摩擦力提供向心力
D. 汽车转弯半径不变，速度减小时，汽车受到的静摩擦力可能不变
6.2022年6月5日10时44分，搭载神舟十四号载人飞船的长征二号F遥十四运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，于17时42分，成功对接于天和核心舱。已知地球半径约6400km，中国空间站距地面约400km，同步卫星轨道距地面的高度约为36000km。则以下有关说法正确的是( )
A. 空间站中的宇航员不受地球引力
B. 空间站运行的线速度大于地球第一宇宙速度
C. 地球赤道上物体的向心加速度小于同步卫星的向心加速度
D. 空间站的向心加速度小于同步卫星的向心加速度
7.如图是小梁做引体向上的示意图。假设小梁在30s内刚好连续做了10个完整的引体向上，若每次完整的引体向上分为身体“上引”(身体由静止开始从最低点升到最高点)和“下放”(身体从最高点回到最低点的初始状态)两个过程，单杠在整个过程中相对地面静止不动，则下列说法正确的是( )
A. 单杠对双手的弹力是由于小梁的手发生了弹性形变产生的
B. 一次完整的引体向上过程中，小梁的机械能守恒
C. 小梁在30s内克服重力做功的功率约为100W
D. “上引”过程中，单杠对小梁做正功
二、多选题：本大题共3小题，共12分。
8.关于如图所示的四种圆周运动模型，下列说法正确的是( )
A. 如图a所示，汽车安全通过拱桥最高点时，车对桥面的压力小于车的重力
B. 如图b所示，在光滑固定圆锥筒的水平面内做匀速圆周运动的小球，受重力、弹力和向心力
C. 如图c所示，轻质细杆一端固定一小球，绕另一端O点在竖直面内做圆周运动，在最高点小球所受的弹力方向一定向上
D. 如图d所示，火车以某速度经过外轨高于内轨的弯道时，车轮可能对内外轨均无侧向压力
9.新一代标准高速动车组“复兴号”是中国自主研发、具有完全知识产权的新一代高速列车，它集成了大量现代高新技术，牵引、制动、网络、转向架、轮轴等关键技术实现重要突破，是中国科技创新的又一重大成果．一列质量为m的复兴号动车，初速度为v0，以恒定功率P在平直轨道上运动，经时间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. 牵引力的功率P=fvmD. 合力做功W=12mvm2−12mv02
10.如图所示，质量为m的跳伞运动员，由静止开始下落，若打开伞之前受恒定阻力作用，下落的加速度为15g，重力加速度为g。在运动员下落h的过程中，下列说法正确的是( )
A. 运动员的重力势能减少了45mgh
B. 运动员的动能增加了15mgh
C. 运动员克服阻力所做的功为45mgh
D. 运动员的机械能增加了mgh
三、实验题：本大题共2小题，共15分。
11.在“探究平抛运动的特点”时，可以选用图中两种装置进行研究。
步骤1：探究平抛运动竖直分运动的特点
(1)在如图甲所示的实验中，用小锤击打弹性金属片后，A球沿水平方向抛出，做平抛运动；同时B球自由下落，做自由落体运动。重复实验数次，无论打击力大或小，仪器距离地面高或低，A、B两球总同时落地，该实验表明______。
A.平抛运动水平方向的分运动是匀速直线运动
B.平抛运动水平方向的分运动是匀加速直线运动
C.平抛运动竖直方向的分运动是自由落体运动
D.平抛运动竖直方向的分运动是匀速直线运动
步骤2：探究平抛运动水平分运动的特点
(2)如图乙所示，在探究平抛运动水平分运动的特点时，除木板、小球、斜槽、铅笔、刻度尺、图钉之外，下列器材中还需要的有______。
A.重锤
B.秒表
C.弹簧测力计
D.天平E.白纸和复写纸
(3)实验中，下列说法正确的是______。
A.斜槽轨道必须光滑
B.斜槽轨道末端要保持水平
C.挡板的高度需要等间距变化
D.每次应该从斜槽上相同的位置无初速度释放小球
E.要使描绘出的轨迹更好的反映真实运动，记录点应适当多一些
(4)用平滑的曲线把小球在白纸上留下的印迹连接起来，得到小球做平抛运动的轨迹，建立直角坐标系，坐标原点选______。
A.斜槽末端端点
B.小球在斜槽末端时的球心
C.小球在斜槽末端时的球的上端
D.小球在斜槽末端时的球的下端
12.如图1的装置为“验证机械能守恒定律”的实验装置。
(1)为完成此实验，除了图中所示的实验器材，还必须的器材有______；
A.刻度尺
B.秒表
C.天平
D.交流电源
(2)下列操作正确的是______；
A.按照上图所示，安装好实验装置
B.先接通电源，后释放重锤
C.释放重物前，重物应靠近打点计时器
D.电源应使用交流电源
(3)实验中，先接通电源，再释放重物，得到图2所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC。已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T。设重物的质量为m，从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能的减少量ΔEp=______。动能增加量ΔEk=______。
(4)大量实验结果显示，即使是在规范操作的情况下，重力势能的减少量也总是略大于动能的增加量，原因可能是______，写出一条减小上述误差的建议______。
四、计算题：本大题共4小题，共45分。
13.如图所示，网球发球机固定在水平台上，网球可从发球机出口处水平射出，发球机出口距水平地面的高度为0.8m，若某次发射后网球刚好落到距发球机出口水平离为1.2m的P点，不计空气阻力，g=10m/s2。求：网球击中P点时的速度大小。
14.一台起重机匀加速地将质量为1.0×103kg的货物从静止开始竖直吊起，在2s末货物的速度为4.0m/s，不计空气阻力，g取10m/s2。
(1)求起重机在这2s内的输出功率。
(2)求起重机在2s末的输出功率。
15.如图所示，光滑水平轨道AB与光滑半圆形轨道BC在B点相切连接，半圆轨道半径为R，轨道AB、BC在同一竖直平面内。一质量为m的物块在A处压缩弹簧，并由静止释放，物块恰好能通过半圆轨道的最高点C，已知物块在到达B点之前已经与弹簧分离，重力加速度为g。求：
(1)半圆轨道在B点时对物块的支持力大小；
(2)物块在A点时弹簧的弹性势能。
16.暑假里，小明去游乐场游玩，坐了一次名叫“摇头飞椅”的游艺机，如左图所示，该游艺机顶上有一个半径为r=4.5m的“伞盖”，“伞盖”在转动过程中带动下面的悬绳转动，其示意图如右图所示。“摇头飞椅”高H=5.8m，绳长L=5m。小明挑选了一个悬挂在“伞盖”边缘的最外侧的椅子坐下，他与座椅的总质量为m=40kg。小明和椅子的转动可简化为如右图所示的圆周运动。在某段时间内，“伞盖”保持在水平面内稳定旋转，绳与竖直方向夹角为37∘.g=10m/s2，在此过程中，求：
(1)座椅受到绳子的拉力大小；
(2)小明运动的线速度大小；
(3)小明随身带的玻璃球从座椅上不慎滑落，求落地点与游艺机转轴(即右图中O1点)的距离。
答案和解析
1.【答案】B
【解析】解：A、开普勒通过对第谷大量观测数据的深入研究，得发现了行星运动三大定律，故A错误；
B、英国物理学家卡文迪什在实验室里通过扭秤实验，测量出了引力常量G的数值，故B正确；
C、牛顿指出，地球绕太阳运动是因为受到来自太阳的引力，故C错误；
D、牛顿通过比较月球公转的向心加速度和地球表面重力加速度，对万有引力定律进行了“月地检验”，故D错误。
故选：B。
本题是物理学史问题，根据开普勒、牛顿、卡文迪什等等科学家的物理学成就进行解答。
本题考查物理学史，是常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，重视知识的积累。
2.【答案】A
【解析】解：做曲线运动物体的特点：受到的合外力方向与速度方向不在同一条直线上，且合外力指向曲线内侧，又因战机“歼−20”做加速运动，所以合外力方向与速度方向夹角为锐角。故A正确，BCD错误；
故选：A。
根据加速曲线条件合外力方向与速度方向夹角为锐角，结合选项，即可解答；
本题解题的关键是知道加速曲线条件合外力方向与速度方向夹角为锐角，比较基础。
3.【答案】A
【解析】解：A.A、B两点属于链条传动，线速度大小相等，即vA=vB，故A正确；
B.由图可知rA>rB
根据角速度与线速度的关系ω=vr
得知ωA<ωB，故B错误；
C.B、C两点属于同轴转动，则角速度相等，即ωB=ωC，故C错误；
D.由题意得rC>rB
根据线速度与角速度的关系v=rω
可得vC>vB
又因为vA=vB
所以可得vA=vB故选：A。
根据同轴转动，链条传动的特点，结合线速度与角速度的关系分析各选项。
本题考查圆周运动的两种传动方式，知道同轴传动角速度相等，皮带(链条)传动，轮边缘线速度大小相等；理解角速度和线速度的关系并能灵活运用。
4.【答案】C
【解析】解：汽车在上坡时，汽车的牵引力需要克服阻力，上坡过程汽车所受阻力增大，所以所需牵引力F增大，由F=Pv可知，在功率P一定时，要增大牵引力F必须减小汽车的速度v；
AC、在功率P一定时，由F=Pv可知，换低挡以减小汽车的速度v，从而获得较大的牵引力F，故A错误，C正确；
B、汽车上坡时需要增大汽车的牵引力，不能减小牵引力，故B错误；
D、在功率P一定时，由F=Pv可知增大汽车速度v，获得的牵引力F减小，故D错误。
故选：C。
根据功率公式P=Fv可知，在功率P一定时，v越小牵引力F越大，v越大牵引力F越小，根据题意应用功率公式分析答题。
本题考查了功率公式P=Fv的应用，掌握基础知识是解题的前提，分析清楚汽车的运动过程与受力情况即可解题。
5.【答案】A
【解析】解：ABC、汽车在水平路面上转弯，且没有发生侧滑，但有侧滑的趋势，汽车受到静摩擦力，靠静摩擦力提供向心力，故A正确，BC错误。
D、根据f=mv2r知，汽车转弯半径不变，速度减小时，向心力减小，则汽车受到的静摩擦力减小，故D错误。
故选：A。
汽车拐弯，靠车轮与路面间的静摩擦力提供向心力，结合向心力公式分析判断。
解决本题的关键要明确汽车在水平路面上拐弯的向心力来源，掌握向心力公式，知道影响向心力大小的因素。
6.【答案】C
【解析】解：A、空间站中的宇航员受地球的引力，故A错误；
B、第一宇宙速度是环绕地球表面运行卫星的运动速度，是最大的环绕速度，空间站线速度小于地球第一宇宙速度，故B错误；
C、赤道上物体与同步卫星角速度相同，由a=ω2r，可知地球赤道上物体的向心加速度小于同步卫星的向心加速度，故C正确；
D、根据GMmr2=ma，空间站的向心加速度大于同步卫星的向心加速度，故D错误。
故选：C。
空间站中的宇航员受地球的引力，第一宇宙速度是最大的环绕速度，赤道上物体与同步卫星角速度相同，由a=ω2r可分析向心加速度；可根据万有引力提供向心力分析D项
此题考查了同步卫星的相关规律，地球同步卫星要与地球的自转实现同步，就必须要角速度与地球自转角速度相等，这就决定了它的轨道高度和线速度，根据万有引力提供向心力可分析空间站的物理量。
7.【答案】C
【解析】解：A、单杠对运动员的弹力是由于单杠发生形变而产生的，故A错误；
B、一次完整的引体向上过程中，由于重心上升，故重力势能增加，动能不变，故机械能增加，故B错误；
C、小梁的身高为1.75m，体重为60kg，引体向上重心上升的高度为0.5m，完成一次引体向上克服重力做功为
WG=mgh=60×10×0.5J=300J
梁在30s内克服重力做功的功率为：P−=nWGt=10×30030W=100W，故C正确；
D、将身体向上拉起时，单杠对人有拉力，但没有位移，则不做功，故D错误；
故选：C。
单杠对运动员的弹力是由于单杠发生形变而产生的，在引体向上过程中，由于重力势能增加，故机械能增加，估算出小梁每次引体向上克服重力做功，即可求得克服重力的平均功率，上引”过程中，单杠对小梁有力但没有位移，故不做功。
本题主要考查了弹力产生的原因，明确在引体向上的过程中机械能的变化及其力做功的条件，在计算平均功率时利用公式P−=Wt求得。
8.【答案】AD
【解析】解：A、图a中，汽车安全通过拱桥最高点时，重力和支持力的合力提供向心力，方向向下，支持力小于重力，根据牛顿第三定律，车对桥面的压力小于车的重力，故A正确；
B、图b中，沿固定光滑的圆锥筒内做匀速圆周运动的小球，受重力和弹力作用，向心力是由重力和弹力的合力提供的，故B错误；
C、图c中，轻质细杆一端固定的小球，如果在最高点速度较大时，杆对小球产生竖直向下的拉力，即在最高点小球所受的弹力方向向下，故C错误；
D、图d中，火车以某速度经过外轨高于内轨的弯道时，受到的重力和轨道的支持力的合力恰好等于向心力时，车轮对内外轨均无侧向压力，故D正确。
故选：AD。
分析每种模型的受力情况，根据合力提供向心力求出相关的物理量，进行分析即可。
向心力是由物体所受到的力来提供，不是物体受到的力。
此题考查了圆周运动的相关知识，解决匀速度圆周运动类的题，要能正确对物体进行受力分析，根据受力分析结合向心力的特征去求解所受的某些力。
9.【答案】CD
【解析】解：AB、根据牛顿第二定律得：F牵−f=ma，而F牵v=P，动车的速度在增大，则牵引力在减小，故加速度在减小，故AB错误；
C、当加速度为零时，速度达到最大值为vm，此时牵引力的大小等于阻力f，故功率P=fvm，故C正确；
D、根据动能定理得：合力做功等于动车动能变化量，W=12mvm2−12mv02，故D正确；
故选：CD。
动车以恒定功率P在平直轨道上运动，则速度在增大，牵引力在减小，加速度在减小；当牵引力的大小等于阻力f时，速度达到最大值为vm；根据动能定理判断；
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；根据动能定理求解时不要忘了阻力做的功。
10.【答案】BC
【解析】解：A、在运动员下落h的过程中，重力做功mgh，故重力势能减少了mgh，故A错误；
B、根据牛顿第二定律得，物体所受的合力为F合=ma=15mg，根据动能定理得，合力做功为15mgh，则动能增加了15mgh，故B正确；
C、设阻力大小为f，则有mg−f=ma，解得阻力f=45mg，则克服阻力做功为45mgh，故C正确；
D、重力势能减少了mgh，动能增加了15mgh，故机械能减少了45mgh，故D错误。
故选：BC。
根据重力做功的大小得出重力势能的减小量；
根据合力做功的大小得出动能的变化；
根据牛顿第二定律求解阻力，由此求解克服重力做的功；
根据机械能的概念得出机械能的变化。
解决本题的关键知道合力做功与动能的变化关系，重力做功与重力势能的变化关系，以及除重力以外其它力做功与机械能的变化关系。
11.【答案】C AE BDE B
【解析】解：(1)由于两球同时运动，A球做平抛运动，B球自由落体运动，由于两球同时落地，因此说明A、B在竖直方向运动规律是相同的，即平抛运动竖直方向的分运动是自由落体运动。故ABC错误，C正确，故选：C。
(2)实验中需要通过复写纸在白纸上记录小球的位置，描绘小球的运动轨迹，需要利用重垂线确定坐标轴的 y轴。故BCD错误，AE正确，故选：AE。
(3)AD.为了保证小球初速度相同，让小球多次从斜槽同一点由静止释放，斜槽不一定需要光滑，故D正确，A错误；
B.为了保证初速度水平，应使斜槽末端的切线水平，故B正确
C.挡板只要能记录下小球下落在不同高度时的不同的位置即可，不需要等间距变化，故C错误。
E.要使描绘出的轨迹更好的反映真实运动，记录点应适当多一些，故E正确；
故选：BDE。
(4)小球在槽口时，在白纸上记录球的球心在竖直木板上的水平投影点，作为所建坐标系的原点。故 ACD错误，B正确，故选：B。
故答案为：(1)C；(2)AE；(3)BDE；(4)B。
(1)根据实验现象得出竖直方向的运动特点；
(2)根据实验原理选择器材；
(3)根据实验原理判断斜槽末端需要水平，由实验原理判断其他选项；
(4)小球做平抛运动的轨迹，建立直角坐标系，坐标原点应是小球在斜槽末端时的球心。
本题主要考查了平抛运动的相关应用，根据实验原理掌握正确的实验操作，理解平抛运在不同方向的运动特点。
12.【答案】ADABCDmghB m(hC−hA)28T2 物体下落过程中受到阻力的作用 选用密度更大、体积小的小钢球
【解析】解：(1)需要刻度尺测量纸带的长度；打点计时器需要交流电源；不需要测量质量，故不需要天平；打点计时器可以间接记录时间信息，不需要秒表，故AD正确，BC错误。
故选：AD。
(2)按图安装好实验装置，为了充分利用纸带，先接通电源，后释放纸带，且释放时，重物靠近打点计时器。电源需使用交流电源，故ABCD正确。
故选：ABCD。
(3)从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能的减少量
ΔEp=mghB
打下B点时重锤速度的表达式为
vB=sAC2T=hC−hA2T
动能的增加量的表达式为
ΔEk=12mvB2=m(hC−hA)28T2
(3)重力势能的减少量总是略大于动能的增加量，原因可能是物体下落过程中受到阻力的作用，为了减小误差可以选用密度更大、体积小的小钢球。
故答案为：(1)AD；(2)ABCD；(3)mghB，m(hC−hA)28T2；(4)物体下落过程中受到阻力的作用；选用密度更大、体积小的小钢球。
(1)根据实验原理分析判断；
(2)根据实验原理和注意事项分析判断；
(3)根据平均速度等于中间时刻速度计算B点的速度，根据动能和重力势能表达式计算动能和重力势能变化量；
(4)分析实验误差，根据误差产生的原因提出建议。
本题关键掌握实验原理和注意事项，根据平均速度等于中间时刻速度计算B点的速度。
13.【答案】解：竖直方向h=12gt2，t= 2hg= 2×0.810s=0.4s，竖直分速度vy=gt=10×0.4m/s=4m/s，水平初速度v{}_{0}={x}{t}={1.2}{0.4}m/s=3m/s，击中P点时的速度大小为v{}_{p}= {{v}_{0}^{2}+{v}_{y}^{2}}= {{3}^{2}+{4}^{2}}m/s=5m/s$，
答：网球击中P点时的速度大小为5m/s。
【解析】先根据竖直方向的运动求出时间和竖直分速度，再把时间代入到水平方向上计算球的初速度，再由矢量合成求合速度。
本题主要考查了平抛运动的规律，熟悉两个方向上的运动特点即可。
14.【答案】解：(1)货物的加速度为：a=vt=42m/s2=2m/s2
根据牛顿第二定律得：F−mg=ma
解得：F=m(g+a)=1×103×(10+2)N=1.2×104N
2s内的平均速度为：v−=v2=42m/s=2m/s
则起重机在这2s内的输出功率即这2s内平均输出功率为：P−=Fv−=1.2×104×2W=2.4×104W
(2)起重机在2s末的输出功率为：P=Fv=1.2×104×4W=4.8×104W
答：(1)起重机在这2s内的输出功率为2.4×104W。
(2)起重机在2s末的输出功率为4.8×104W。
【解析】见答案
15.【答案】解：(1)物块恰好能通过半圆轨道的最高点C，重力提供向心力，由牛顿第二定律得：
mg=mvC2R
物块由B到C过程中，由机械能守恒定律得：12mvB2=12mvC2+2mgR
设物块在B点时受到轨道的支持力为F，由向心力方程得：F−mg=mvB2R
联立解得：F=6mg
(2)由系统机械能守恒定律可知，物块在A点时弹簧的弹性势能为：Ep=2mgR+12mvC2
解得：Ep=52mgR
答：(1)半圆轨道在B点时对物块的支持力大小为6mg；
(2)物块在A点时弹簧的弹性势能为52mgR。
【解析】(1)抓住物块恰好通过半圆轨道的最高点，应用牛顿第二定律和机械能守恒定律求出B点的速度，结合牛顿第二定律求出半圆轨道在B点时对物块的支持力大小；
(2)根据系统机械能守恒定律求出物块在A点时弹簧的弹性势能。
本题考查了圆周运动与机械能守恒、牛顿运动定律的综合运用，知道圆周运动向心力的来源是解决本题的关键。
16.【答案】解：(1)小明受到重力和绳子的拉力作用，向心力沿水平方向，重力和绳子的拉力的合力提供向心力，
由平行四边形定则得绳子的拉力为T=mgcs37∘=4000.8N=500N；
(2)由牛顿第二定律，得：mgtan37∘=mv2R0，
其中 圆周运动的半径为 R0=L⋅sin37∘+r=5×0.6m+4.5m=7.5m
解得v= gR0tan37∘= 10×7.5×0.75m/s=7.5m/s；
(3)由几何关系得，座椅离地高度h=H−Lcs37∘=5.8m−5×0.8m=1.8m
由平抛运动规律可知，水平方向x=vt
竖直方向h=12gt2
解得，x=4.5m
由勾股定理得，落地点与游艺机中心距离为：r′= R02+x2= 7.52+4.52m=1.5 34m≈8.9m。
答：(1)座椅受到绳子的拉力大小为500N；
(2)小明运动的线速度大小为7.5m/s；
(3)落地点与游艺机转轴(即右图中O1点)的距离为8.9m。
【解析】(1)分析小明的受力，找到其合力方向，根据平行四边形定则求解绳子的拉力大小；
(2)根据平行四边形定则求解小明做圆周运动的向心力，结合牛顿第二定律求解小明运动的线速度；
(3)小明滑落后做平抛运动，根据平抛运动的规律求解其水平方向发生的位移，结合勾股定律求解落地点与游艺机转轴(即右图中O1点)的距离。
飞椅做的是圆周运动，确定圆周运动所需要的向心力是解题的关键，向心力都是由物体受到的某一个力或几个力的合力来提供，在对物体受力分析时一定不能分析出物体受向心力这么一个单独的力。
1.关于行星运动定律和万有引力定律的建立过程，下列说法正确的是( )
A. 第谷通过研究行星观测记录，发现了行星运动三大定律
B. 卡文迪什在实验室里通过扭秤实验，测量出了引力常量的数值
C. 开普勒指出，地球绕太阳运动是因为受到来自太阳的引力
D. 牛顿通过比较月球公转的向心加速度和地球赤道上物体随地球自转的向心加速度，对万有引力定律进行了“月地检验”
2.如图所示，我国战机“歼−20”在航展表演中，沿着曲线ab斜向上加速运动，则战机飞行到c点时受到的合外力F的方向可能正确的是( )
A. B.
C. D.
3.自行车，又称脚踏车或单车，骑自行车是一种绿色环保的出行方式，如图所示，A、B、C分别是大齿轮、小齿轮以及后轮边缘上的点，则( )
A. A点的线速度大小等于B点的线速度大小
B. A点的角速度等于B点的角速度
C. C点的角速度小于B点的角速度
D. A、B、C三点的线速度大小相等
4.手动挡的小轿车一般有5个前进挡，有经验的司机在上坡时，应进行一系列的操作，则下列说法正确的是( )
A. 换低挡位以减小汽车的速度，从而获得较小的牵引力
B. 换高挡位以增大汽车的速度，从而获得较小的牵引力
C. 换低挡位以减小汽车的速度，从而获得较大的牵引力
D. 换高挡位以增大汽车的速度，从而获得较大的牵引力
5.如图所示，汽车正在水平路面上转弯，且没有发生侧滑。下列说法正确的是( )
A. 汽车转弯时由车轮和路面间的静摩擦力提供向心力
B. 汽车转弯时由汽车受到的重力与支持力的合力提供向心力
C. 汽车转弯时由车轮和路面间的滑动摩擦力提供向心力
D. 汽车转弯半径不变，速度减小时，汽车受到的静摩擦力可能不变
6.2022年6月5日10时44分，搭载神舟十四号载人飞船的长征二号F遥十四运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，于17时42分，成功对接于天和核心舱。已知地球半径约6400km，中国空间站距地面约400km，同步卫星轨道距地面的高度约为36000km。则以下有关说法正确的是( )
A. 空间站中的宇航员不受地球引力
B. 空间站运行的线速度大于地球第一宇宙速度
C. 地球赤道上物体的向心加速度小于同步卫星的向心加速度
D. 空间站的向心加速度小于同步卫星的向心加速度
7.如图是小梁做引体向上的示意图。假设小梁在30s内刚好连续做了10个完整的引体向上，若每次完整的引体向上分为身体“上引”(身体由静止开始从最低点升到最高点)和“下放”(身体从最高点回到最低点的初始状态)两个过程，单杠在整个过程中相对地面静止不动，则下列说法正确的是( )
A. 单杠对双手的弹力是由于小梁的手发生了弹性形变产生的
B. 一次完整的引体向上过程中，小梁的机械能守恒
C. 小梁在30s内克服重力做功的功率约为100W
D. “上引”过程中，单杠对小梁做正功
二、多选题：本大题共3小题，共12分。
8.关于如图所示的四种圆周运动模型，下列说法正确的是( )
A. 如图a所示，汽车安全通过拱桥最高点时，车对桥面的压力小于车的重力
B. 如图b所示，在光滑固定圆锥筒的水平面内做匀速圆周运动的小球，受重力、弹力和向心力
C. 如图c所示，轻质细杆一端固定一小球，绕另一端O点在竖直面内做圆周运动，在最高点小球所受的弹力方向一定向上
D. 如图d所示，火车以某速度经过外轨高于内轨的弯道时，车轮可能对内外轨均无侧向压力
9.新一代标准高速动车组“复兴号”是中国自主研发、具有完全知识产权的新一代高速列车，它集成了大量现代高新技术，牵引、制动、网络、转向架、轮轴等关键技术实现重要突破，是中国科技创新的又一重大成果．一列质量为m的复兴号动车，初速度为v0，以恒定功率P在平直轨道上运动，经时间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. 牵引力的功率P=fvmD. 合力做功W=12mvm2−12mv02
10.如图所示，质量为m的跳伞运动员，由静止开始下落，若打开伞之前受恒定阻力作用，下落的加速度为15g，重力加速度为g。在运动员下落h的过程中，下列说法正确的是( )
A. 运动员的重力势能减少了45mgh
B. 运动员的动能增加了15mgh
C. 运动员克服阻力所做的功为45mgh
D. 运动员的机械能增加了mgh
三、实验题：本大题共2小题，共15分。
11.在“探究平抛运动的特点”时，可以选用图中两种装置进行研究。
步骤1：探究平抛运动竖直分运动的特点
(1)在如图甲所示的实验中，用小锤击打弹性金属片后，A球沿水平方向抛出，做平抛运动；同时B球自由下落，做自由落体运动。重复实验数次，无论打击力大或小，仪器距离地面高或低，A、B两球总同时落地，该实验表明______。
A.平抛运动水平方向的分运动是匀速直线运动
B.平抛运动水平方向的分运动是匀加速直线运动
C.平抛运动竖直方向的分运动是自由落体运动
D.平抛运动竖直方向的分运动是匀速直线运动
步骤2：探究平抛运动水平分运动的特点
(2)如图乙所示，在探究平抛运动水平分运动的特点时，除木板、小球、斜槽、铅笔、刻度尺、图钉之外，下列器材中还需要的有______。
A.重锤
B.秒表
C.弹簧测力计
D.天平E.白纸和复写纸
(3)实验中，下列说法正确的是______。
A.斜槽轨道必须光滑
B.斜槽轨道末端要保持水平
C.挡板的高度需要等间距变化
D.每次应该从斜槽上相同的位置无初速度释放小球
E.要使描绘出的轨迹更好的反映真实运动，记录点应适当多一些
(4)用平滑的曲线把小球在白纸上留下的印迹连接起来，得到小球做平抛运动的轨迹，建立直角坐标系，坐标原点选______。
A.斜槽末端端点
B.小球在斜槽末端时的球心
C.小球在斜槽末端时的球的上端
D.小球在斜槽末端时的球的下端
12.如图1的装置为“验证机械能守恒定律”的实验装置。
(1)为完成此实验，除了图中所示的实验器材，还必须的器材有______；
A.刻度尺
B.秒表
C.天平
D.交流电源
(2)下列操作正确的是______；
A.按照上图所示，安装好实验装置
B.先接通电源，后释放重锤
C.释放重物前，重物应靠近打点计时器
D.电源应使用交流电源
(3)实验中，先接通电源，再释放重物，得到图2所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC。已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T。设重物的质量为m，从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能的减少量ΔEp=______。动能增加量ΔEk=______。
(4)大量实验结果显示，即使是在规范操作的情况下，重力势能的减少量也总是略大于动能的增加量，原因可能是______，写出一条减小上述误差的建议______。
四、计算题：本大题共4小题，共45分。
13.如图所示，网球发球机固定在水平台上，网球可从发球机出口处水平射出，发球机出口距水平地面的高度为0.8m，若某次发射后网球刚好落到距发球机出口水平离为1.2m的P点，不计空气阻力，g=10m/s2。求：网球击中P点时的速度大小。
14.一台起重机匀加速地将质量为1.0×103kg的货物从静止开始竖直吊起，在2s末货物的速度为4.0m/s，不计空气阻力，g取10m/s2。
(1)求起重机在这2s内的输出功率。
(2)求起重机在2s末的输出功率。
15.如图所示，光滑水平轨道AB与光滑半圆形轨道BC在B点相切连接，半圆轨道半径为R，轨道AB、BC在同一竖直平面内。一质量为m的物块在A处压缩弹簧，并由静止释放，物块恰好能通过半圆轨道的最高点C，已知物块在到达B点之前已经与弹簧分离，重力加速度为g。求：
(1)半圆轨道在B点时对物块的支持力大小；
(2)物块在A点时弹簧的弹性势能。
16.暑假里，小明去游乐场游玩，坐了一次名叫“摇头飞椅”的游艺机，如左图所示，该游艺机顶上有一个半径为r=4.5m的“伞盖”，“伞盖”在转动过程中带动下面的悬绳转动，其示意图如右图所示。“摇头飞椅”高H=5.8m，绳长L=5m。小明挑选了一个悬挂在“伞盖”边缘的最外侧的椅子坐下，他与座椅的总质量为m=40kg。小明和椅子的转动可简化为如右图所示的圆周运动。在某段时间内，“伞盖”保持在水平面内稳定旋转，绳与竖直方向夹角为37∘.g=10m/s2，在此过程中，求：
(1)座椅受到绳子的拉力大小；
(2)小明运动的线速度大小；
(3)小明随身带的玻璃球从座椅上不慎滑落，求落地点与游艺机转轴(即右图中O1点)的距离。
答案和解析
1.【答案】B
【解析】解：A、开普勒通过对第谷大量观测数据的深入研究，得发现了行星运动三大定律，故A错误；
B、英国物理学家卡文迪什在实验室里通过扭秤实验，测量出了引力常量G的数值，故B正确；
C、牛顿指出，地球绕太阳运动是因为受到来自太阳的引力，故C错误；
D、牛顿通过比较月球公转的向心加速度和地球表面重力加速度，对万有引力定律进行了“月地检验”，故D错误。
故选：B。
本题是物理学史问题，根据开普勒、牛顿、卡文迪什等等科学家的物理学成就进行解答。
本题考查物理学史，是常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，重视知识的积累。
2.【答案】A
【解析】解：做曲线运动物体的特点：受到的合外力方向与速度方向不在同一条直线上，且合外力指向曲线内侧，又因战机“歼−20”做加速运动，所以合外力方向与速度方向夹角为锐角。故A正确，BCD错误；
故选：A。
根据加速曲线条件合外力方向与速度方向夹角为锐角，结合选项，即可解答；
本题解题的关键是知道加速曲线条件合外力方向与速度方向夹角为锐角，比较基础。
3.【答案】A
【解析】解：A.A、B两点属于链条传动，线速度大小相等，即vA=vB，故A正确；
B.由图可知rA>rB
根据角速度与线速度的关系ω=vr
得知ωA<ωB，故B错误；
C.B、C两点属于同轴转动，则角速度相等，即ωB=ωC，故C错误；
D.由题意得rC>rB
根据线速度与角速度的关系v=rω
可得vC>vB
又因为vA=vB
所以可得vA=vB
根据同轴转动，链条传动的特点，结合线速度与角速度的关系分析各选项。
本题考查圆周运动的两种传动方式，知道同轴传动角速度相等，皮带(链条)传动，轮边缘线速度大小相等；理解角速度和线速度的关系并能灵活运用。
4.【答案】C
【解析】解：汽车在上坡时，汽车的牵引力需要克服阻力，上坡过程汽车所受阻力增大，所以所需牵引力F增大，由F=Pv可知，在功率P一定时，要增大牵引力F必须减小汽车的速度v；
AC、在功率P一定时，由F=Pv可知，换低挡以减小汽车的速度v，从而获得较大的牵引力F，故A错误，C正确；
B、汽车上坡时需要增大汽车的牵引力，不能减小牵引力，故B错误；
D、在功率P一定时，由F=Pv可知增大汽车速度v，获得的牵引力F减小，故D错误。
故选：C。
根据功率公式P=Fv可知，在功率P一定时，v越小牵引力F越大，v越大牵引力F越小，根据题意应用功率公式分析答题。
本题考查了功率公式P=Fv的应用，掌握基础知识是解题的前提，分析清楚汽车的运动过程与受力情况即可解题。
5.【答案】A
【解析】解：ABC、汽车在水平路面上转弯，且没有发生侧滑，但有侧滑的趋势，汽车受到静摩擦力，靠静摩擦力提供向心力，故A正确，BC错误。
D、根据f=mv2r知，汽车转弯半径不变，速度减小时，向心力减小，则汽车受到的静摩擦力减小，故D错误。
故选：A。
汽车拐弯，靠车轮与路面间的静摩擦力提供向心力，结合向心力公式分析判断。
解决本题的关键要明确汽车在水平路面上拐弯的向心力来源，掌握向心力公式，知道影响向心力大小的因素。
6.【答案】C
【解析】解：A、空间站中的宇航员受地球的引力，故A错误；
B、第一宇宙速度是环绕地球表面运行卫星的运动速度，是最大的环绕速度，空间站线速度小于地球第一宇宙速度，故B错误；
C、赤道上物体与同步卫星角速度相同，由a=ω2r，可知地球赤道上物体的向心加速度小于同步卫星的向心加速度，故C正确；
D、根据GMmr2=ma，空间站的向心加速度大于同步卫星的向心加速度，故D错误。
故选：C。
空间站中的宇航员受地球的引力，第一宇宙速度是最大的环绕速度，赤道上物体与同步卫星角速度相同，由a=ω2r可分析向心加速度；可根据万有引力提供向心力分析D项
此题考查了同步卫星的相关规律，地球同步卫星要与地球的自转实现同步，就必须要角速度与地球自转角速度相等，这就决定了它的轨道高度和线速度，根据万有引力提供向心力可分析空间站的物理量。
7.【答案】C
【解析】解：A、单杠对运动员的弹力是由于单杠发生形变而产生的，故A错误；
B、一次完整的引体向上过程中，由于重心上升，故重力势能增加，动能不变，故机械能增加，故B错误；
C、小梁的身高为1.75m，体重为60kg，引体向上重心上升的高度为0.5m，完成一次引体向上克服重力做功为
WG=mgh=60×10×0.5J=300J
梁在30s内克服重力做功的功率为：P−=nWGt=10×30030W=100W，故C正确；
D、将身体向上拉起时，单杠对人有拉力，但没有位移，则不做功，故D错误；
故选：C。
单杠对运动员的弹力是由于单杠发生形变而产生的，在引体向上过程中，由于重力势能增加，故机械能增加，估算出小梁每次引体向上克服重力做功，即可求得克服重力的平均功率，上引”过程中，单杠对小梁有力但没有位移，故不做功。
本题主要考查了弹力产生的原因，明确在引体向上的过程中机械能的变化及其力做功的条件，在计算平均功率时利用公式P−=Wt求得。
8.【答案】AD
【解析】解：A、图a中，汽车安全通过拱桥最高点时，重力和支持力的合力提供向心力，方向向下，支持力小于重力，根据牛顿第三定律，车对桥面的压力小于车的重力，故A正确；
B、图b中，沿固定光滑的圆锥筒内做匀速圆周运动的小球，受重力和弹力作用，向心力是由重力和弹力的合力提供的，故B错误；
C、图c中，轻质细杆一端固定的小球，如果在最高点速度较大时，杆对小球产生竖直向下的拉力，即在最高点小球所受的弹力方向向下，故C错误；
D、图d中，火车以某速度经过外轨高于内轨的弯道时，受到的重力和轨道的支持力的合力恰好等于向心力时，车轮对内外轨均无侧向压力，故D正确。
故选：AD。
分析每种模型的受力情况，根据合力提供向心力求出相关的物理量，进行分析即可。
向心力是由物体所受到的力来提供，不是物体受到的力。
此题考查了圆周运动的相关知识，解决匀速度圆周运动类的题，要能正确对物体进行受力分析，根据受力分析结合向心力的特征去求解所受的某些力。
9.【答案】CD
【解析】解：AB、根据牛顿第二定律得：F牵−f=ma，而F牵v=P，动车的速度在增大，则牵引力在减小，故加速度在减小，故AB错误；
C、当加速度为零时，速度达到最大值为vm，此时牵引力的大小等于阻力f，故功率P=fvm，故C正确；
D、根据动能定理得：合力做功等于动车动能变化量，W=12mvm2−12mv02，故D正确；
故选：CD。
动车以恒定功率P在平直轨道上运动，则速度在增大，牵引力在减小，加速度在减小；当牵引力的大小等于阻力f时，速度达到最大值为vm；根据动能定理判断；
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；根据动能定理求解时不要忘了阻力做的功。
10.【答案】BC
【解析】解：A、在运动员下落h的过程中，重力做功mgh，故重力势能减少了mgh，故A错误；
B、根据牛顿第二定律得，物体所受的合力为F合=ma=15mg，根据动能定理得，合力做功为15mgh，则动能增加了15mgh，故B正确；
C、设阻力大小为f，则有mg−f=ma，解得阻力f=45mg，则克服阻力做功为45mgh，故C正确；
D、重力势能减少了mgh，动能增加了15mgh，故机械能减少了45mgh，故D错误。
故选：BC。
根据重力做功的大小得出重力势能的减小量；
根据合力做功的大小得出动能的变化；
根据牛顿第二定律求解阻力，由此求解克服重力做的功；
根据机械能的概念得出机械能的变化。
解决本题的关键知道合力做功与动能的变化关系，重力做功与重力势能的变化关系，以及除重力以外其它力做功与机械能的变化关系。
11.【答案】C AE BDE B
【解析】解：(1)由于两球同时运动，A球做平抛运动，B球自由落体运动，由于两球同时落地，因此说明A、B在竖直方向运动规律是相同的，即平抛运动竖直方向的分运动是自由落体运动。故ABC错误，C正确，故选：C。
(2)实验中需要通过复写纸在白纸上记录小球的位置，描绘小球的运动轨迹，需要利用重垂线确定坐标轴的 y轴。故BCD错误，AE正确，故选：AE。
(3)AD.为了保证小球初速度相同，让小球多次从斜槽同一点由静止释放，斜槽不一定需要光滑，故D正确，A错误；
B.为了保证初速度水平，应使斜槽末端的切线水平，故B正确
C.挡板只要能记录下小球下落在不同高度时的不同的位置即可，不需要等间距变化，故C错误。
E.要使描绘出的轨迹更好的反映真实运动，记录点应适当多一些，故E正确；
故选：BDE。
(4)小球在槽口时，在白纸上记录球的球心在竖直木板上的水平投影点，作为所建坐标系的原点。故 ACD错误，B正确，故选：B。
故答案为：(1)C；(2)AE；(3)BDE；(4)B。
(1)根据实验现象得出竖直方向的运动特点；
(2)根据实验原理选择器材；
(3)根据实验原理判断斜槽末端需要水平，由实验原理判断其他选项；
(4)小球做平抛运动的轨迹，建立直角坐标系，坐标原点应是小球在斜槽末端时的球心。
本题主要考查了平抛运动的相关应用，根据实验原理掌握正确的实验操作，理解平抛运在不同方向的运动特点。
12.【答案】ADABCDmghB m(hC−hA)28T2 物体下落过程中受到阻力的作用 选用密度更大、体积小的小钢球
【解析】解：(1)需要刻度尺测量纸带的长度；打点计时器需要交流电源；不需要测量质量，故不需要天平；打点计时器可以间接记录时间信息，不需要秒表，故AD正确，BC错误。
故选：AD。
(2)按图安装好实验装置，为了充分利用纸带，先接通电源，后释放纸带，且释放时，重物靠近打点计时器。电源需使用交流电源，故ABCD正确。
故选：ABCD。
(3)从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能的减少量
ΔEp=mghB
打下B点时重锤速度的表达式为
vB=sAC2T=hC−hA2T
动能的增加量的表达式为
ΔEk=12mvB2=m(hC−hA)28T2
(3)重力势能的减少量总是略大于动能的增加量，原因可能是物体下落过程中受到阻力的作用，为了减小误差可以选用密度更大、体积小的小钢球。
故答案为：(1)AD；(2)ABCD；(3)mghB，m(hC−hA)28T2；(4)物体下落过程中受到阻力的作用；选用密度更大、体积小的小钢球。
(1)根据实验原理分析判断；
(2)根据实验原理和注意事项分析判断；
(3)根据平均速度等于中间时刻速度计算B点的速度，根据动能和重力势能表达式计算动能和重力势能变化量；
(4)分析实验误差，根据误差产生的原因提出建议。
本题关键掌握实验原理和注意事项，根据平均速度等于中间时刻速度计算B点的速度。
13.【答案】解：竖直方向h=12gt2，t= 2hg= 2×0.810s=0.4s，竖直分速度vy=gt=10×0.4m/s=4m/s，水平初速度v{}_{0}={x}{t}={1.2}{0.4}m/s=3m/s，击中P点时的速度大小为v{}_{p}= {{v}_{0}^{2}+{v}_{y}^{2}}= {{3}^{2}+{4}^{2}}m/s=5m/s$，
答：网球击中P点时的速度大小为5m/s。
【解析】先根据竖直方向的运动求出时间和竖直分速度，再把时间代入到水平方向上计算球的初速度，再由矢量合成求合速度。
本题主要考查了平抛运动的规律，熟悉两个方向上的运动特点即可。
14.【答案】解：(1)货物的加速度为：a=vt=42m/s2=2m/s2
根据牛顿第二定律得：F−mg=ma
解得：F=m(g+a)=1×103×(10+2)N=1.2×104N
2s内的平均速度为：v−=v2=42m/s=2m/s
则起重机在这2s内的输出功率即这2s内平均输出功率为：P−=Fv−=1.2×104×2W=2.4×104W
(2)起重机在2s末的输出功率为：P=Fv=1.2×104×4W=4.8×104W
答：(1)起重机在这2s内的输出功率为2.4×104W。
(2)起重机在2s末的输出功率为4.8×104W。
【解析】见答案
15.【答案】解：(1)物块恰好能通过半圆轨道的最高点C，重力提供向心力，由牛顿第二定律得：
mg=mvC2R
物块由B到C过程中，由机械能守恒定律得：12mvB2=12mvC2+2mgR
设物块在B点时受到轨道的支持力为F，由向心力方程得：F−mg=mvB2R
联立解得：F=6mg
(2)由系统机械能守恒定律可知，物块在A点时弹簧的弹性势能为：Ep=2mgR+12mvC2
解得：Ep=52mgR
答：(1)半圆轨道在B点时对物块的支持力大小为6mg；
(2)物块在A点时弹簧的弹性势能为52mgR。
【解析】(1)抓住物块恰好通过半圆轨道的最高点，应用牛顿第二定律和机械能守恒定律求出B点的速度，结合牛顿第二定律求出半圆轨道在B点时对物块的支持力大小；
(2)根据系统机械能守恒定律求出物块在A点时弹簧的弹性势能。
本题考查了圆周运动与机械能守恒、牛顿运动定律的综合运用，知道圆周运动向心力的来源是解决本题的关键。
16.【答案】解：(1)小明受到重力和绳子的拉力作用，向心力沿水平方向，重力和绳子的拉力的合力提供向心力，
由平行四边形定则得绳子的拉力为T=mgcs37∘=4000.8N=500N；
(2)由牛顿第二定律，得：mgtan37∘=mv2R0，
其中 圆周运动的半径为 R0=L⋅sin37∘+r=5×0.6m+4.5m=7.5m
解得v= gR0tan37∘= 10×7.5×0.75m/s=7.5m/s；
(3)由几何关系得，座椅离地高度h=H−Lcs37∘=5.8m−5×0.8m=1.8m
由平抛运动规律可知，水平方向x=vt
竖直方向h=12gt2
解得，x=4.5m
由勾股定理得，落地点与游艺机中心距离为：r′= R02+x2= 7.52+4.52m=1.5 34m≈8.9m。
答：(1)座椅受到绳子的拉力大小为500N；
(2)小明运动的线速度大小为7.5m/s；
(3)落地点与游艺机转轴(即右图中O1点)的距离为8.9m。
【解析】(1)分析小明的受力，找到其合力方向，根据平行四边形定则求解绳子的拉力大小；
(2)根据平行四边形定则求解小明做圆周运动的向心力，结合牛顿第二定律求解小明运动的线速度；
(3)小明滑落后做平抛运动，根据平抛运动的规律求解其水平方向发生的位移，结合勾股定律求解落地点与游艺机转轴(即右图中O1点)的距离。
飞椅做的是圆周运动，确定圆周运动所需要的向心力是解题的关键，向心力都是由物体受到的某一个力或几个力的合力来提供，在对物体受力分析时一定不能分析出物体受向心力这么一个单独的力。
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