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天津市南开区2021-2022学年高一下学期物理期中过程性检测试卷
一、单选题
1．（2022高一下·景德镇期中）以下有关物理学概念或物理学史说法正确的有（ ）
A．匀速圆周运动是速度大小不变的匀变速曲线运动，速度方向始终为切线方向
B．开普勒在第谷观察基础上提出了行星运动定律
C．牛顿发现了万有引力定律，并用扭秤实验测出了万有引力常量的数值
D．行星绕恒星运动轨道为圆形，则它运动的周期平方与轨道半径的三次方之比为常数，此常数的大小与恒星的质量和行星的速度有关
【答案】B
【知识点】物理学史
【解析】【解答】A．匀速圆周运动的加速度方向能够变化，是变加速曲线运动，A 错误；
B．开普勒在第谷的观察基础上提出了行星运动定律，B符合题意；
C．卡文迪许利用扭秤测出了万有引力常量，C不符合题意；
D．行星绕恒星运动的轨迹为椭圆，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】匀速圆周运动其加速度方向时刻改变属于变加速曲线运动；卡文迪许利用实验测量出了引力常量的大小；行星绕恒星运动的轨迹为椭圆。
2．（2022高一下·南开期中）关于功，下列说法不正确的是（ ）
A．-8J的功大于+4J的功
B．功是矢量，正、负表示方向
C．一个力对物体做了负功，则说明这个力一定阻碍物体的运动
D．功是标量，正、负分别表示外力对物体做功和物体克服外力做功
【答案】B
【知识点】功的计算
【解析】【解答】ABD．功是标量，功的正负不表示方向，表示做功的效果，即力对物体做功还是物体克服力做功，AD正确，不符合题意，B错误，符合题意；
C．一个力对物体做了负功，说明该力与位移方向相反，这个力一定阻碍物体的运动，C正确，不符合题意。
故答案为：B。
【分析】功属于标量，其正负代表能量转化方向及力的作用效果，其绝对值代表其大小。
3．（2022高一下·南开期中）关于力对物体做功的功率，下列说法正确的是（ ）
A．力对物体做功越多，这个力的功率就越大
B．力对物体做功的时间越短，这个力的功率就越大
C．功率是表示做功快慢的物理量，而不是表示做功多少的物理量
D．速度越大，其瞬时功率也就越大
【答案】C
【知识点】功率及其计算
【解析】【解答】AB．由 可知，力对物体做功越多，这个力的功率不一定大，因为可能时间长；力对物体做功的时间越短，这个力的功率也不一定就大，因为功可能小，AB不符合题意；
C．功率是表示做功快慢的物理量，而不是表示做功多少的物理量，C符合题意；
D．由 可知速度越大，其瞬时功率不一定大，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】功率的大小与做功大小及作用时间无关；速度越大其瞬时功率不一定越大。
4．（2022高一下·南开期中）在天文学上，春分、夏至、秋分、冬至将一年分为春、夏、秋、冬四季。如图所示，从地球绕太阳的运动规律分析，下列判断正确的是（ ）
A．在冬至日前后，地球绕太阳的运行速率较小
B．在夏至日前后，地球绕太阳的运行速率较大
C．清明放假三天里，太阳对地球的引力对地球做负功
D．春夏两季和秋冬两季时间长度相同
【答案】C
【知识点】开普勒定律
【解析】【解答】AB．根据开普勒第二定律：对每一个行星而言，太阳行星的连线在相同时间内扫过的面积相等，行星在此椭圆轨道上运动的速度大小不断变化。近日点连线短，速度大，所以在冬至日前后，地球绕太阳的运行速率较大；远日点连线长，速度小，在夏至日前后，地球绕太阳的运行速率较小；AB不符合题意；
C．清明放假三天里，在春分至夏至之间，地球与太阳之间的距离变大，太阳对地球的引力对地球做负功，C符合题意；
D．春夏两季比秋冬两季时间长。D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】利用开普勒第二定律可以比较速率的大小；利用其距离变化可以判别引力做功的情况；利用其速率的大小可以比较运动的时间。
5．（2022高一下·运城月考）如图所示的传动装置中，甲、乙两点的半径之比为5：2，则下列说法正确的是（ ）
A．甲、乙两点的线速度之比为5：2
B．甲、乙两点的角速度之比为5：2
C．甲、乙两点的向心加速度之比为2：5
D．甲、乙两点的转动方向相同
【答案】C
【知识点】线速度、角速度和周期、转速
【解析】【解答】A．由图知甲、乙两点是齿轮传动的两齿轮边缘两点，所以线速度大小相等，A不符合题意；
B．由 知，两者角速度之比与半径成反比，等于2∶5，B不符合题意；
C．由 知，两者向心加速度之比与半径成反比，等于2∶5，C符合题意；
D．由图可以看出，两轮转动方向相反，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】甲乙边缘处其线速度相等，结合半径的大小可以求出角速度的比值；利用其线速度和半径的关系可以求出向心加速度的比值，从图可以判别两轮转动的方向相反。
6．（2022高一下·南开期中）如图所示，下列有关生活中的圆周运动实例分析，其中说法正确的是（ ）
A．汽车通过凹形桥的最低点时，汽车处于失重状态
B．在铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高，目的是利用轮缘与外轨的侧压力助火车转弯
C．杂技演员在表演“水流星”节目时，盛水的杯子通过最高点而水不流出，水对杯底压力可以为零
D．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】C
【知识点】生活中的圆周运动
【解析】【解答】A．汽车通过凹形桥的最低点时，加速度向上，汽车处于超重状态，A不符合题意；
B．在铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高，目的是利用铁轨对火车的支持力斜向上助火车转弯，当支持力与重力的合力水平指向圆心时，火车轮缘和内外轨都没有挤压，B不符合题意；
C．杂技演员在表演“水流星”节目时，盛水的杯子通过最高点而水不流出，水对杯底压力可以为零，由重力提供向心力，C符合题意；
D．离心力和向心力并非物体实际受力，脱水桶的脱水原理是水滴和衣服间的摩檫力不足以提供水滴做圆周运动的向心力，水滴做离心运动，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】利用向心力的方向可以判别汽车的状态；利用重力和支持力的合力提供向心力会利用轨道内低外高；脱水桶是利用其水滴受到的合力小于向心力做离心运动。
7．（2022高一下·南开期中）汽车在某水平路面上做匀速圆周运动，已知汽车做圆周运动的半径为，假设汽车受到的最大静摩擦力等于0.8倍车的重力，，则运动的汽车（ ）
A．所受合力可能为零
B．只受重力和地面的支持力作用
C．所需的向心力由重力和支持力的合力提供
D．安全行驶的最大速度不能超过
【答案】D
【知识点】牛顿第二定律；向心力
【解析】【解答】A．汽车做匀速圆周运动，根据
可知，汽车受到的合力不能为零，A不符合题意。
BC．在竖直方向重力和地面支持力的合力为零，汽车受到的静摩擦力提供向心力，BC不符合题意。
D．最大静摩擦力提供向心力时，汽车的速度最大，根据
解得v=20 m/s
D符合题意。
故答案为：D。
【分析】利用其向心力的方向可以判别汽车受到的合力不等于0，其静摩擦力提供向心力；利用其牛顿第二定律可以求出最大的速度。
8．（2022高一下·南开期中）如图所示，长为L的细绳一端固定；另一端系一质量为m的小球，如果给小球一个合适的初速度，小球便可在水平面内做匀速圆周运动，这样就构成了一个圆锥摆。设细绳与竖直方向的夹角为，下列说法正确的是（ ）
A．小球受重力、细绳的拉力和向心力作用
B．细绳的拉力提供小球做圆周运动的向心力
C．小球运动的角速度大小为
D．越大，小球运动的角速度速度越小
【答案】C
【知识点】匀速圆周运动
【解析】【解答】AB．小球只受重力和绳子的拉力作用，二者的合力提供向心力，向心力是效果力，不进行受力分析，AB不符合题意；
CD．根据受力分析和向心力公式可得
解得
当增大时，角速度增大，C符合题意，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】小球受到重力和拉力的作用；利用其合力提供向心力可以求出角速度的表达式，进而判别与夹角的大小关系。
9．（2022高一下·南开期中）一轻杆一端固定质量为m的小球，以另一端O为圆心，使小球在竖直面内做半径为R的圆周运动，如图所示，则下列说法正确的是（ ）
A．小球过最高点时，杆所受到的弹力不可能为零
B．小球过最高点的最小速度是
C．小球过最高点时，杆对球的作用力可能随速度增大而增大
D．小球过最高点时，杆对球的作用力一定随速度增大而减小
【答案】C
【知识点】竖直平面的圆周运动
【解析】【解答】A．根据牛顿第二定律得
解得
小球过最高点的速度为时，杆所受到的弹力为零，A不符合题意；
B．小球过最高点的最小速度是0，B不符合题意；
CD．小球过最高点时，杆对球的作用力为拉力，根据牛顿第二定律得
杆对球的作用力随速度增大而增大，C符合题意，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】利用牛顿第二定律可以求出弹力等于0时小球过最高点的速度大小；利用牛顿第二定律可以求出小球过最高点的临界速度；利用牛顿第二定律可以判别小球受到杆的作用力随速度的大小变化。
10．（2022高一下·南开期中）“科学真是迷人”，天文学家已经测出月球表面的加速度g、月球的半径R和月球绕地球运转的周期T等数据，根据万有引力定律就可以“称量”月球的质量了。已知引力常数G，用M表示月球的质量。关于月球质量，下列说法正确的是（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】A
【知识点】万有引力定律的应用
【解析】【解答】AB．把质量为m的物体在月球表面上，则物体受到的重力等于月球对它的万有引力，即
解得
A符合题意，B不符合题意；
CD．在利用月球绕地球做圆周运动的周期计算天体质量时，只能计算中心天体的质量，即计算的是地球质量而不是月球的质量，CD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】利用引力形成重力可以求出其月球的质量大小；其月球绕地球做匀速圆周运动不能求出月球的质量。
11．（2022高一下·南开期中）绕地球做匀速圆周运动的人造地球卫星A和人造地球卫星B，它们的质量之比，它们的轨道半径之比为，则下列结论中正确的是（ ）
A．它们受到地球的引力之比为
B．它们的运行速度大小之比为
C．它们的运行周期之比为
D．它们的运行角速度之比为
【答案】B
【知识点】万有引力定律的应用；卫星问题
【解析】【解答】A．根据万有引力
可得
A不符合题意；
B．根据万有引力提供向心力有
得
则
B符合题意；
C．根据万有引力提供向心力有
得
则
C不符合题意；
D．根据万有引力提供向心力有
得
则
D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】利用引力提供向心力可以求出其线速度、周期和角速度之比；利用引力公式可以求出其引力大小比值。
12．（2022高一下·浙江期中）北斗卫星导航系统（BDS）是我国自主研发的继GPS、GLONASS之后的第三个成熟的卫星导航系统。该系统包括5颗地球同步卫星和30颗一般轨道卫星。关于其中的地球同步卫星，下列说法中正确的是（ ）
A．它们的质量一定相同
B．它运行的线速度大于第一宇宙速度
C．它可以定点在杭州市的正上方
D．它绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度大
【答案】D
【知识点】万有引力定律及其应用
【解析】【解答】A．由题目条件无法比较它们的质量。A不符合题意。
B．第一宇宙速度是卫星做圆周运动的最大环绕速度，同步卫星的速度一定小于第一宇宙速度，B不符合题意。
C．同步卫星的轨道一定在赤道上空，不能在杭州市的正上方。C不符合题意。
D．由万有引力提供向心力得
解得
可知，半径大，角速度小。则它绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度大。D符合题意。
故答案为：D。
【分析】根据题目条件无法比较卫星的质量；利用其轨道半径的大小可以比较线速度的大小；同步卫星其运动轨道在赤道平面上空；利用引力提供向心力结合半径的大小可以比较角速度的大小。
13．（2022高一下·南开期中）2021年5月15日，天问一号探测器着陆火星取得成功，迈出了我国星际探测征程的重要一步，在火星上首次留下国人的印迹。天问一号探测器成功发射后，顺利被火星捕获，成为我国第一颗人造火星卫星。经过轨道调整，探测器先沿椭圆轨道Ⅰ运行，之后进入称为火星停泊轨道的椭圆轨道Ⅱ运行，如图所示，两轨道相切于近火点P，则天问一号探测器（ ）
A．在轨道Ⅱ上处于受力平衡状态 B．在轨道Ⅰ运行周期比在Ⅱ时短
C．从轨道Ⅰ进入Ⅱ在P处要加速 D．沿轨道Ⅰ向P飞近时速度增大
【答案】D
【知识点】开普勒定律
【解析】【解答】A．天问一号探测器在轨道Ⅱ上做变速圆周运动，受力不平衡，A不符合题意；
B．根据开普勒第三定律可知，轨道Ⅰ的半径大于轨道Ⅱ的半长轴，故在轨道Ⅰ运行周期比在Ⅱ时长，B不符合题意；
C．天问一号探测器从轨道Ⅰ进入Ⅱ，做近心运动，需要的向心力要小于提供的向心力，故要在P点点火减速，C不符合题意；
D．在轨道Ⅰ向P飞近时，万有引力做正功，动能增大，故速度增大，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】天问一号探测器做变速圆周运动不属于平衡状态；利用开普勒第三定律可以比较周期的大小；利用其探测器做向心运动所以应该在P点减速；当引力对探测器做正功时其动能增大速度增大。
14．（2020高一下·金华期中）大货车为了能顺利通过上坡路段，合适的做法是（ ）
A．换高速档，减速通过 B．换低速档，减速通过
C．换高速档，加速通过 D．不换档，匀速通过
【答案】B
【知识点】机车启动
【解析】【解答】根据P=Fv可知，大货车为了能顺利通过上坡路段，需要增加牵引力，则合适的做法是换低速档，减速通过，B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B
【分析】对于功率的公式P=Fv，当发动机的输出牵引力比较大时，对应的速度就比较小，故上坡时速度会很小。
15．（2022高一下·南开期中）汽车发动机的额定输出功率是30kW时，汽车在平直公路上行驶时所受空气阻力不变为1200N，则汽车能达到的最大速度vm为多大（ ）
A．15m/s B．20m/s C．25m/s D．40m/s
【答案】C
【知识点】机车启动
【解析】【解答】汽车受到最大时，发动机的牵引与阻力平衡，则由
可得。
故答案为：C。
【分析】利用其牵引力等于阻力结合额定功率的表达式可以求出最大的速度。
16．如图所示，坐在雪橇上的人与雪橇的总质量为m，在与水平面成θ角的恒定拉力F作用下，沿水平地面向右移动了一段距离l.已知雪橇与地面间的动摩擦因数为μ，雪橇受到的（ ）
A．支持力做功为mgl B．重力做功为mgl
C．拉力做功为Flcos θ D．滑动摩擦力做功为－μmgl
【答案】C
【知识点】功的计算
【解析】【解答】支持力和重力与位移垂直，不做功，A、B不符合题意；拉力和摩擦力分别做功为W＝Flcos θ，W＝－μ（mg－Fsin θ）l，C符合题意，D不符合题意.
故答案为：C。
【分析】此题较为基础，考查做功公式，力乘以在力的方向上发生的位移，因为支持力和压力为相互作用力，得出支持力的大小就可得出压力大小，力的方向和位移方向的夹角为锐角时力对物体做正功，力的方向和位移方向的夹角为钝角时力对物体做负功。
17．（2022高一下·湖州期中）如图所示，质量为m的小球，从A点下落到地面上的B点，若以桌面为参考平面，下列说法正确的是（ ）
A．小球在A点的重力势能为
B．小球在B点的重力势能为
C．整个下落过程中小球的重力势能减少
D．整个下落过程中小球的重力势能减少
【答案】D
【知识点】重力势能；重力势能的变化与重力做功的关系
【解析】【解答】A．由于以桌面为参考平面，小球在A点的重力势能为，A不符合题意；
B．由于以桌面为参考平面，小球在B点的重力势能为，B不符合题意；
CD．由于重力势能的变化与高度差有关，故整个下落过程中小球的重力势能减少为，C不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】已知0势能面的位置，结合其距离参考面的距离可以求出小球重力势能的大小；利用其高度的变化可以求出重力势能的变化量。
18．（2022高一下·南开期中）如图所示，甲、乙两小球质量相同且均可视为质点，小球甲从竖直固定的光滑圆弧轨道顶端由静止滑下，轨道半径为R，圆弧底端切线水平，小球乙从高为R的光滑斜面顶端由静止滑下。下列判断正确的是（ ）
A．两小球由静止到运动到底端的过程中重力做功不相同
B．两小球到达底端时动能相同
C．两小球到达底端时的速度相同
D．两小球到达底端时，甲小球重力做功的瞬时功率大于乙小球重力做功的瞬时功率
【答案】B
【知识点】动能定理的综合应用
【解析】【解答】A．两物块运动到底端的过程中，下落的高度相同，由
WG=mgh=mgR
由于质量m相同，则重力做功相同，A不符合题意；
B．两个小球向下运动的过程中只有重力做功，根据动能定理得
两小球质量相等，则到达底端时动能相同，B符合题意；
C．两个小球向下运动的过程中只有重力做功，根据动能定理得
解得
可知两物块达到底端时的速度大小相等，但是速度的方向不同，所以速度不同，C不符合题意；
D．两物块到达底端的速度大小相等，甲重力与速度方向垂直，瞬时功率为零，而乙球重力做功的瞬时功率不为零，则甲球重力做功的瞬时功率小于乙球重力做功的瞬时功率，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】利用高度变化可以比较重力做功的大小；利用其动能定理可以比较小球到达底端动能的大小；利用其速度的方向可以判别速度不同；利用其重力和竖直方向的速度大小可以比较重力瞬时功率的大小。
19．（2022高一下·南开期中）质量为的物体从静止出发以的加速度竖直下降，下列说法中不正确的（ ）
A．物体的克服空气阻力做功 B．物体的重力势能减少
C．物体的动能增加 D．重力做功
【答案】B
【知识点】机械能综合应用；牛顿第二定律
【解析】【解答】A.设物体受到的阻力为，根据牛顿第二定律可得
解得
物体的克服空气阻力做功为
A正确，不符合题意；
BD.物体竖直下降过程，重力做功为
则重力势能变化
即物体的重力势能减少，B不符合题意，符合题意；D正确，不符合题意；
C.根据动能定理，物体的动能增加
C正确，不符合题意。
故答案为：B。
【分析】利用牛顿第二定律可以求出阻力的大小，结合其位移的大小可以求出其重力做功及阻力做功的大小；利用重力做功可以判别重力势能的变化量；利用合力做功可以判别其动能的变化量。
二、多选题
20．（2022高一下·南开期中）一蹦极运动员身系弹性蹦极绳从水面上方的高台下落，到最低时距水面下还有数米距离。假定空气阻力可忽略，运动员可视为质点，下列说法不正确的是（ ）
A．运动员到达最低点前重力势能始终减小
B．蹦极绳张紧后的下落过程中，弹性力做负功，弹性势能增加
C．蹦极绳张紧后的下落过程中，运动员的动能一直减小
D．蹦极过程中，重力势能的改变与重力势能零点的选取
【答案】A,B
【知识点】弹性势能；重力势能；重力势能的变化与重力做功的关系
【解析】【解答】A．运动员到达最低点前一直下降，重力势能一直在减小，A符合题意；
B．蹦极绳张紧后的下落过程中，弹性力做负功，弹性势能增加，B符合题意；
C．蹦极绳张紧后的下落过程中，开始绳子的拉力小于重力，运动员做加速运动，动能增加，当绳子的拉力增大到大于重力后，运动员做减速运动，动能减小，C不符合题意；
D．重力势能的改变与重力做功有关，取决于初末位置的高度差，与重力势能零点的选取无关，D不符合题意。
故答案为：AB。
【分析】运动员高度下降其重力势能不断减小；利用弹力做负功可以判别弹性势能增加；当其绳子拉力小于重力时其动能不断增加；重力势能的变化量与0势能面选取无关。
三、实验题
21．（2022高一下·南开期中）某实验小组利用如图所示的装置进行“探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系”实验。转动手柄可使塔轮、长槽和短槽随之匀速转动。塔轮至上而下有三层，每层左、右半径比分别是1∶1、2∶1和3∶1。左、右塔轮通过皮带连接，并可通过改变皮带所处层来改变左、右塔轮的角速度之比。实验时，将两个小球分别放在短槽C处和长槽的A。（或B）处，A、C到左、右塔轮中心的距离相等，两个小球随塔轮做匀速圆周运动，向心力大小关系可由标尺露出的等分格的格数判断。
（1）在探究向心力与半径、质量、角速度的关系时，用到的实验方法是（ ）
A．理想实验 B．等效替代法 C．微元法 D．控制变量法
（2）探究向心力F与半径r的关系时，应将质量相同的小球分别放在挡板C和挡板 处（选填“A”或“B”），将传动皮带套在两塔轮半径 （选填“相同”或“不同”）的轮盘上。
（3）如图所示，两钢球质量和运动半径都相同。若将皮带连接在左、右塔轮半径之比为2∶1的塔轮上，实验中匀速转动手柄时；得到左、右标尺露出的等分格数之比为1∶4，若将皮带连接在左、右塔轮半径之比为3∶1的塔轮上，左、右两边塔轮的角速度之比为 ，当左边标尺露出1个等分格时，右边标尺露出9个等分格，则实验说明做匀速圆周运动的物体，在质量和转动半径一定时， 。
【答案】（1）D
（2）B；相同
（3）1：3；向心力与转动角速度的平方成正比
【知识点】向心力
【解析】【解答】（1）探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系实验，每次只改变一个变量，控制其他变量不变，运用的是控制变量法。
故答案为：D；
（2）探究向心力F与半径r的关系时，应保证小球质量相等、角速度相等、半径不等，因此质量相同的小球分别放在挡板C和挡板B处，确保半径不同，将传动皮带套在两塔轮半径的轮盘上确保角速度相同；
（3）用皮带连接的左、右塔轮边缘线速度相等，当左、右塔轮半径之比为3∶1时，根据线速度与角速度关系可得
而此时左边标尺露出1个等分格时，右边标尺露出9个等分格，说明做匀速圆周运动的物体，在质量和转动半径一定时，向心力与转动角速度的平方成正比。
【分析】（1）探究向心力大小的实验使用控制变量法；
（2）探究其向心力与半径的大小关系应该把质量相同的小球放在挡板C和B处，其塔轮半径相同确保角速度相等；
（3）利用其塔轮线速度相等结合半径的大小可以求出角速度的比值；利用其向心力的大小与角速度的大小可以判别两者的关系。
四、解答题
22．（2019高二上·温州期末）我国自行研制、具有完全自主知识产权的新一代大型喷气式客机C919首飞成功后，拉开了全面试验试飞的新征程，假设飞机在水平跑道上的滑跑是初速度为零的匀加速直线运动，当位移x=1.6×103
m时才能达到起飞所要求的速度v=80
m/s。已知飞机质量m=7.0×104
kg，滑跑时受到的阻力为自身重力的0.1倍，重力加速度取 。求：
（1）飞机滑跑过程中加速度a的大小；
（2）飞机滑跑过程中牵引力的平均功率P。
【答案】（1）解：飞机滑跑过程中做初速度为零的匀加速直线运动，有v2=2ax①，解得a=2m/s2②
（2）解：设飞机滑跑受到的阻力为 ，依题意可得 =0.1mg③
设发动机的牵引力为F，根据牛顿第二定律有 ④；
设飞机滑跑过程中的平均速度为 ，有 ⑤
在滑跑阶段，牵引力的平均功率 ⑥，联立②③④⑤⑥式得P=8.4×106W
【知识点】匀变速直线运动基本公式应用；功率及其计算
【解析】【分析】（1）飞机做与加速直线运动，结合 v2=2ax 求解求解加速度；
（2）对飞机进行受力分析，在水平方向应用牛顿第二定律，结合第一问求解的加速度再求解牵引力的平均功率P。
23．（2022高一下·南开期中）如图所示，竖直平面内半径为R的光滑半圆形轨道，与水平轨道相连接，的长度为s。一质量为m的小球，在水平力F作用下由静止开始从A向B运动，小球与水平轨道间的动摩擦因数为，到B点时撤去力F，小球沿圆轨道运动到最高点时对轨道的压力为。重力加速度为g。求：
（1）小球运动到C点时的速度大小；
（2）恒力F的大小；
（3）小球由C点水平飞出，求小球落地时距B点的水平距离。
【答案】（1）解：由题意并根据牛顿第三定律知小球在C点时，轨道对小球向下的弹力大小为
由牛顿第二定律得
解得
（2）解：小球从A到C过程，由动能定理得
解得F=μmg+
（3）解：小球离开C后做平抛运动，根据运动学规律可知
解得
【知识点】牛顿第二定律；平抛运动
【解析】【分析】（1）小球运动到C点时，利用牛顿第二定律可以求出经过C点速度的大小；
（2）小球从A到C的过程中，利用动能定理可以求出恒力的大小；
（3）小球从C点飞出做平抛运动，利用位移公式可以求出水平距离的大小。
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天津市南开区2021-2022学年高一下学期物理期中过程性检测试卷
一、单选题
1．（2022高一下·景德镇期中）以下有关物理学概念或物理学史说法正确的有（ ）
A．匀速圆周运动是速度大小不变的匀变速曲线运动，速度方向始终为切线方向
B．开普勒在第谷观察基础上提出了行星运动定律
C．牛顿发现了万有引力定律，并用扭秤实验测出了万有引力常量的数值
D．行星绕恒星运动轨道为圆形，则它运动的周期平方与轨道半径的三次方之比为常数，此常数的大小与恒星的质量和行星的速度有关
2．（2022高一下·南开期中）关于功，下列说法不正确的是（ ）
A．-8J的功大于+4J的功
B．功是矢量，正、负表示方向
C．一个力对物体做了负功，则说明这个力一定阻碍物体的运动
D．功是标量，正、负分别表示外力对物体做功和物体克服外力做功
3．（2022高一下·南开期中）关于力对物体做功的功率，下列说法正确的是（ ）
A．力对物体做功越多，这个力的功率就越大
B．力对物体做功的时间越短，这个力的功率就越大
C．功率是表示做功快慢的物理量，而不是表示做功多少的物理量
D．速度越大，其瞬时功率也就越大
4．（2022高一下·南开期中）在天文学上，春分、夏至、秋分、冬至将一年分为春、夏、秋、冬四季。如图所示，从地球绕太阳的运动规律分析，下列判断正确的是（ ）
A．在冬至日前后，地球绕太阳的运行速率较小
B．在夏至日前后，地球绕太阳的运行速率较大
C．清明放假三天里，太阳对地球的引力对地球做负功
D．春夏两季和秋冬两季时间长度相同
5．（2022高一下·运城月考）如图所示的传动装置中，甲、乙两点的半径之比为5：2，则下列说法正确的是（ ）
A．甲、乙两点的线速度之比为5：2
B．甲、乙两点的角速度之比为5：2
C．甲、乙两点的向心加速度之比为2：5
D．甲、乙两点的转动方向相同
6．（2022高一下·南开期中）如图所示，下列有关生活中的圆周运动实例分析，其中说法正确的是（ ）
A．汽车通过凹形桥的最低点时，汽车处于失重状态
B．在铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高，目的是利用轮缘与外轨的侧压力助火车转弯
C．杂技演员在表演“水流星”节目时，盛水的杯子通过最高点而水不流出，水对杯底压力可以为零
D．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
7．（2022高一下·南开期中）汽车在某水平路面上做匀速圆周运动，已知汽车做圆周运动的半径为，假设汽车受到的最大静摩擦力等于0.8倍车的重力，，则运动的汽车（ ）
A．所受合力可能为零
B．只受重力和地面的支持力作用
C．所需的向心力由重力和支持力的合力提供
D．安全行驶的最大速度不能超过
8．（2022高一下·南开期中）如图所示，长为L的细绳一端固定；另一端系一质量为m的小球，如果给小球一个合适的初速度，小球便可在水平面内做匀速圆周运动，这样就构成了一个圆锥摆。设细绳与竖直方向的夹角为，下列说法正确的是（ ）
A．小球受重力、细绳的拉力和向心力作用
B．细绳的拉力提供小球做圆周运动的向心力
C．小球运动的角速度大小为
D．越大，小球运动的角速度速度越小
9．（2022高一下·南开期中）一轻杆一端固定质量为m的小球，以另一端O为圆心，使小球在竖直面内做半径为R的圆周运动，如图所示，则下列说法正确的是（ ）
A．小球过最高点时，杆所受到的弹力不可能为零
B．小球过最高点的最小速度是
C．小球过最高点时，杆对球的作用力可能随速度增大而增大
D．小球过最高点时，杆对球的作用力一定随速度增大而减小
10．（2022高一下·南开期中）“科学真是迷人”，天文学家已经测出月球表面的加速度g、月球的半径R和月球绕地球运转的周期T等数据，根据万有引力定律就可以“称量”月球的质量了。已知引力常数G，用M表示月球的质量。关于月球质量，下列说法正确的是（ ）
A．
B．
C．
D．
11．（2022高一下·南开期中）绕地球做匀速圆周运动的人造地球卫星A和人造地球卫星B，它们的质量之比，它们的轨道半径之比为，则下列结论中正确的是（ ）
A．它们受到地球的引力之比为
B．它们的运行速度大小之比为
C．它们的运行周期之比为
D．它们的运行角速度之比为
12．（2022高一下·浙江期中）北斗卫星导航系统（BDS）是我国自主研发的继GPS、GLONASS之后的第三个成熟的卫星导航系统。该系统包括5颗地球同步卫星和30颗一般轨道卫星。关于其中的地球同步卫星，下列说法中正确的是（ ）
A．它们的质量一定相同
B．它运行的线速度大于第一宇宙速度
C．它可以定点在杭州市的正上方
D．它绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度大
13．（2022高一下·南开期中）2021年5月15日，天问一号探测器着陆火星取得成功，迈出了我国星际探测征程的重要一步，在火星上首次留下国人的印迹。天问一号探测器成功发射后，顺利被火星捕获，成为我国第一颗人造火星卫星。经过轨道调整，探测器先沿椭圆轨道Ⅰ运行，之后进入称为火星停泊轨道的椭圆轨道Ⅱ运行，如图所示，两轨道相切于近火点P，则天问一号探测器（ ）
A．在轨道Ⅱ上处于受力平衡状态 B．在轨道Ⅰ运行周期比在Ⅱ时短
C．从轨道Ⅰ进入Ⅱ在P处要加速 D．沿轨道Ⅰ向P飞近时速度增大
14．（2020高一下·金华期中）大货车为了能顺利通过上坡路段，合适的做法是（ ）
A．换高速档，减速通过 B．换低速档，减速通过
C．换高速档，加速通过 D．不换档，匀速通过
15．（2022高一下·南开期中）汽车发动机的额定输出功率是30kW时，汽车在平直公路上行驶时所受空气阻力不变为1200N，则汽车能达到的最大速度vm为多大（ ）
A．15m/s B．20m/s C．25m/s D．40m/s
16．如图所示，坐在雪橇上的人与雪橇的总质量为m，在与水平面成θ角的恒定拉力F作用下，沿水平地面向右移动了一段距离l.已知雪橇与地面间的动摩擦因数为μ，雪橇受到的（ ）
A．支持力做功为mgl B．重力做功为mgl
C．拉力做功为Flcos θ D．滑动摩擦力做功为－μmgl
17．（2022高一下·湖州期中）如图所示，质量为m的小球，从A点下落到地面上的B点，若以桌面为参考平面，下列说法正确的是（ ）
A．小球在A点的重力势能为
B．小球在B点的重力势能为
C．整个下落过程中小球的重力势能减少
D．整个下落过程中小球的重力势能减少
18．（2022高一下·南开期中）如图所示，甲、乙两小球质量相同且均可视为质点，小球甲从竖直固定的光滑圆弧轨道顶端由静止滑下，轨道半径为R，圆弧底端切线水平，小球乙从高为R的光滑斜面顶端由静止滑下。下列判断正确的是（ ）
A．两小球由静止到运动到底端的过程中重力做功不相同
B．两小球到达底端时动能相同
C．两小球到达底端时的速度相同
D．两小球到达底端时，甲小球重力做功的瞬时功率大于乙小球重力做功的瞬时功率
19．（2022高一下·南开期中）质量为的物体从静止出发以的加速度竖直下降，下列说法中不正确的（ ）
A．物体的克服空气阻力做功 B．物体的重力势能减少
C．物体的动能增加 D．重力做功
二、多选题
20．（2022高一下·南开期中）一蹦极运动员身系弹性蹦极绳从水面上方的高台下落，到最低时距水面下还有数米距离。假定空气阻力可忽略，运动员可视为质点，下列说法不正确的是（ ）
A．运动员到达最低点前重力势能始终减小
B．蹦极绳张紧后的下落过程中，弹性力做负功，弹性势能增加
C．蹦极绳张紧后的下落过程中，运动员的动能一直减小
D．蹦极过程中，重力势能的改变与重力势能零点的选取
三、实验题
21．（2022高一下·南开期中）某实验小组利用如图所示的装置进行“探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系”实验。转动手柄可使塔轮、长槽和短槽随之匀速转动。塔轮至上而下有三层，每层左、右半径比分别是1∶1、2∶1和3∶1。左、右塔轮通过皮带连接，并可通过改变皮带所处层来改变左、右塔轮的角速度之比。实验时，将两个小球分别放在短槽C处和长槽的A。（或B）处，A、C到左、右塔轮中心的距离相等，两个小球随塔轮做匀速圆周运动，向心力大小关系可由标尺露出的等分格的格数判断。
（1）在探究向心力与半径、质量、角速度的关系时，用到的实验方法是（ ）
A．理想实验 B．等效替代法 C．微元法 D．控制变量法
（2）探究向心力F与半径r的关系时，应将质量相同的小球分别放在挡板C和挡板 处（选填“A”或“B”），将传动皮带套在两塔轮半径 （选填“相同”或“不同”）的轮盘上。
（3）如图所示，两钢球质量和运动半径都相同。若将皮带连接在左、右塔轮半径之比为2∶1的塔轮上，实验中匀速转动手柄时；得到左、右标尺露出的等分格数之比为1∶4，若将皮带连接在左、右塔轮半径之比为3∶1的塔轮上，左、右两边塔轮的角速度之比为 ，当左边标尺露出1个等分格时，右边标尺露出9个等分格，则实验说明做匀速圆周运动的物体，在质量和转动半径一定时， 。
四、解答题
22．（2019高二上·温州期末）我国自行研制、具有完全自主知识产权的新一代大型喷气式客机C919首飞成功后，拉开了全面试验试飞的新征程，假设飞机在水平跑道上的滑跑是初速度为零的匀加速直线运动，当位移x=1.6×103
m时才能达到起飞所要求的速度v=80
m/s。已知飞机质量m=7.0×104
kg，滑跑时受到的阻力为自身重力的0.1倍，重力加速度取 。求：
（1）飞机滑跑过程中加速度a的大小；
（2）飞机滑跑过程中牵引力的平均功率P。
23．（2022高一下·南开期中）如图所示，竖直平面内半径为R的光滑半圆形轨道，与水平轨道相连接，的长度为s。一质量为m的小球，在水平力F作用下由静止开始从A向B运动，小球与水平轨道间的动摩擦因数为，到B点时撤去力F，小球沿圆轨道运动到最高点时对轨道的压力为。重力加速度为g。求：
（1）小球运动到C点时的速度大小；
（2）恒力F的大小；
（3）小球由C点水平飞出，求小球落地时距B点的水平距离。
答案解析部分
1．【答案】B
【知识点】物理学史
【解析】【解答】A．匀速圆周运动的加速度方向能够变化，是变加速曲线运动，A 错误；
B．开普勒在第谷的观察基础上提出了行星运动定律，B符合题意；
C．卡文迪许利用扭秤测出了万有引力常量，C不符合题意；
D．行星绕恒星运动的轨迹为椭圆，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】匀速圆周运动其加速度方向时刻改变属于变加速曲线运动；卡文迪许利用实验测量出了引力常量的大小；行星绕恒星运动的轨迹为椭圆。
2．【答案】B
【知识点】功的计算
【解析】【解答】ABD．功是标量，功的正负不表示方向，表示做功的效果，即力对物体做功还是物体克服力做功，AD正确，不符合题意，B错误，符合题意；
C．一个力对物体做了负功，说明该力与位移方向相反，这个力一定阻碍物体的运动，C正确，不符合题意。
故答案为：B。
【分析】功属于标量，其正负代表能量转化方向及力的作用效果，其绝对值代表其大小。
3．【答案】C
【知识点】功率及其计算
【解析】【解答】AB．由 可知，力对物体做功越多，这个力的功率不一定大，因为可能时间长；力对物体做功的时间越短，这个力的功率也不一定就大，因为功可能小，AB不符合题意；
C．功率是表示做功快慢的物理量，而不是表示做功多少的物理量，C符合题意；
D．由 可知速度越大，其瞬时功率不一定大，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】功率的大小与做功大小及作用时间无关；速度越大其瞬时功率不一定越大。
4．【答案】C
【知识点】开普勒定律
【解析】【解答】AB．根据开普勒第二定律：对每一个行星而言，太阳行星的连线在相同时间内扫过的面积相等，行星在此椭圆轨道上运动的速度大小不断变化。近日点连线短，速度大，所以在冬至日前后，地球绕太阳的运行速率较大；远日点连线长，速度小，在夏至日前后，地球绕太阳的运行速率较小；AB不符合题意；
C．清明放假三天里，在春分至夏至之间，地球与太阳之间的距离变大，太阳对地球的引力对地球做负功，C符合题意；
D．春夏两季比秋冬两季时间长。D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】利用开普勒第二定律可以比较速率的大小；利用其距离变化可以判别引力做功的情况；利用其速率的大小可以比较运动的时间。
5．【答案】C
【知识点】线速度、角速度和周期、转速
【解析】【解答】A．由图知甲、乙两点是齿轮传动的两齿轮边缘两点，所以线速度大小相等，A不符合题意；
B．由 知，两者角速度之比与半径成反比，等于2∶5，B不符合题意；
C．由 知，两者向心加速度之比与半径成反比，等于2∶5，C符合题意；
D．由图可以看出，两轮转动方向相反，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】甲乙边缘处其线速度相等，结合半径的大小可以求出角速度的比值；利用其线速度和半径的关系可以求出向心加速度的比值，从图可以判别两轮转动的方向相反。
6．【答案】C
【知识点】生活中的圆周运动
【解析】【解答】A．汽车通过凹形桥的最低点时，加速度向上，汽车处于超重状态，A不符合题意；
B．在铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高，目的是利用铁轨对火车的支持力斜向上助火车转弯，当支持力与重力的合力水平指向圆心时，火车轮缘和内外轨都没有挤压，B不符合题意；
C．杂技演员在表演“水流星”节目时，盛水的杯子通过最高点而水不流出，水对杯底压力可以为零，由重力提供向心力，C符合题意；
D．离心力和向心力并非物体实际受力，脱水桶的脱水原理是水滴和衣服间的摩檫力不足以提供水滴做圆周运动的向心力，水滴做离心运动，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】利用向心力的方向可以判别汽车的状态；利用重力和支持力的合力提供向心力会利用轨道内低外高；脱水桶是利用其水滴受到的合力小于向心力做离心运动。
7．【答案】D
【知识点】牛顿第二定律；向心力
【解析】【解答】A．汽车做匀速圆周运动，根据
可知，汽车受到的合力不能为零，A不符合题意。
BC．在竖直方向重力和地面支持力的合力为零，汽车受到的静摩擦力提供向心力，BC不符合题意。
D．最大静摩擦力提供向心力时，汽车的速度最大，根据
解得v=20 m/s
D符合题意。
故答案为：D。
【分析】利用其向心力的方向可以判别汽车受到的合力不等于0，其静摩擦力提供向心力；利用其牛顿第二定律可以求出最大的速度。
8．【答案】C
【知识点】匀速圆周运动
【解析】【解答】AB．小球只受重力和绳子的拉力作用，二者的合力提供向心力，向心力是效果力，不进行受力分析，AB不符合题意；
CD．根据受力分析和向心力公式可得
解得
当增大时，角速度增大，C符合题意，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】小球受到重力和拉力的作用；利用其合力提供向心力可以求出角速度的表达式，进而判别与夹角的大小关系。
9．【答案】C
【知识点】竖直平面的圆周运动
【解析】【解答】A．根据牛顿第二定律得
解得
小球过最高点的速度为时，杆所受到的弹力为零，A不符合题意；
B．小球过最高点的最小速度是0，B不符合题意；
CD．小球过最高点时，杆对球的作用力为拉力，根据牛顿第二定律得
杆对球的作用力随速度增大而增大，C符合题意，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】利用牛顿第二定律可以求出弹力等于0时小球过最高点的速度大小；利用牛顿第二定律可以求出小球过最高点的临界速度；利用牛顿第二定律可以判别小球受到杆的作用力随速度的大小变化。
10．【答案】A
【知识点】万有引力定律的应用
【解析】【解答】AB．把质量为m的物体在月球表面上，则物体受到的重力等于月球对它的万有引力，即
解得
A符合题意，B不符合题意；
CD．在利用月球绕地球做圆周运动的周期计算天体质量时，只能计算中心天体的质量，即计算的是地球质量而不是月球的质量，CD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】利用引力形成重力可以求出其月球的质量大小；其月球绕地球做匀速圆周运动不能求出月球的质量。
11．【答案】B
【知识点】万有引力定律的应用；卫星问题
【解析】【解答】A．根据万有引力
可得
A不符合题意；
B．根据万有引力提供向心力有
得
则
B符合题意；
C．根据万有引力提供向心力有
得
则
C不符合题意；
D．根据万有引力提供向心力有
得
则
D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】利用引力提供向心力可以求出其线速度、周期和角速度之比；利用引力公式可以求出其引力大小比值。
12．【答案】D
【知识点】万有引力定律及其应用
【解析】【解答】A．由题目条件无法比较它们的质量。A不符合题意。
B．第一宇宙速度是卫星做圆周运动的最大环绕速度，同步卫星的速度一定小于第一宇宙速度，B不符合题意。
C．同步卫星的轨道一定在赤道上空，不能在杭州市的正上方。C不符合题意。
D．由万有引力提供向心力得
解得
可知，半径大，角速度小。则它绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度大。D符合题意。
故答案为：D。
【分析】根据题目条件无法比较卫星的质量；利用其轨道半径的大小可以比较线速度的大小；同步卫星其运动轨道在赤道平面上空；利用引力提供向心力结合半径的大小可以比较角速度的大小。
13．【答案】D
【知识点】开普勒定律
【解析】【解答】A．天问一号探测器在轨道Ⅱ上做变速圆周运动，受力不平衡，A不符合题意；
B．根据开普勒第三定律可知，轨道Ⅰ的半径大于轨道Ⅱ的半长轴，故在轨道Ⅰ运行周期比在Ⅱ时长，B不符合题意；
C．天问一号探测器从轨道Ⅰ进入Ⅱ，做近心运动，需要的向心力要小于提供的向心力，故要在P点点火减速，C不符合题意；
D．在轨道Ⅰ向P飞近时，万有引力做正功，动能增大，故速度增大，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】天问一号探测器做变速圆周运动不属于平衡状态；利用开普勒第三定律可以比较周期的大小；利用其探测器做向心运动所以应该在P点减速；当引力对探测器做正功时其动能增大速度增大。
14．【答案】B
【知识点】机车启动
【解析】【解答】根据P=Fv可知，大货车为了能顺利通过上坡路段，需要增加牵引力，则合适的做法是换低速档，减速通过，B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B
【分析】对于功率的公式P=Fv，当发动机的输出牵引力比较大时，对应的速度就比较小，故上坡时速度会很小。
15．【答案】C
【知识点】机车启动
【解析】【解答】汽车受到最大时，发动机的牵引与阻力平衡，则由
可得。
故答案为：C。
【分析】利用其牵引力等于阻力结合额定功率的表达式可以求出最大的速度。
16．【答案】C
【知识点】功的计算
【解析】【解答】支持力和重力与位移垂直，不做功，A、B不符合题意；拉力和摩擦力分别做功为W＝Flcos θ，W＝－μ（mg－Fsin θ）l，C符合题意，D不符合题意.
故答案为：C。
【分析】此题较为基础，考查做功公式，力乘以在力的方向上发生的位移，因为支持力和压力为相互作用力，得出支持力的大小就可得出压力大小，力的方向和位移方向的夹角为锐角时力对物体做正功，力的方向和位移方向的夹角为钝角时力对物体做负功。
17．【答案】D
【知识点】重力势能；重力势能的变化与重力做功的关系
【解析】【解答】A．由于以桌面为参考平面，小球在A点的重力势能为，A不符合题意；
B．由于以桌面为参考平面，小球在B点的重力势能为，B不符合题意；
CD．由于重力势能的变化与高度差有关，故整个下落过程中小球的重力势能减少为，C不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】已知0势能面的位置，结合其距离参考面的距离可以求出小球重力势能的大小；利用其高度的变化可以求出重力势能的变化量。
18．【答案】B
【知识点】动能定理的综合应用
【解析】【解答】A．两物块运动到底端的过程中，下落的高度相同，由
WG=mgh=mgR
由于质量m相同，则重力做功相同，A不符合题意；
B．两个小球向下运动的过程中只有重力做功，根据动能定理得
两小球质量相等，则到达底端时动能相同，B符合题意；
C．两个小球向下运动的过程中只有重力做功，根据动能定理得
解得
可知两物块达到底端时的速度大小相等，但是速度的方向不同，所以速度不同，C不符合题意；
D．两物块到达底端的速度大小相等，甲重力与速度方向垂直，瞬时功率为零，而乙球重力做功的瞬时功率不为零，则甲球重力做功的瞬时功率小于乙球重力做功的瞬时功率，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】利用高度变化可以比较重力做功的大小；利用其动能定理可以比较小球到达底端动能的大小；利用其速度的方向可以判别速度不同；利用其重力和竖直方向的速度大小可以比较重力瞬时功率的大小。
19．【答案】B
【知识点】机械能综合应用；牛顿第二定律
【解析】【解答】A.设物体受到的阻力为，根据牛顿第二定律可得
解得
物体的克服空气阻力做功为
A正确，不符合题意；
BD.物体竖直下降过程，重力做功为
则重力势能变化
即物体的重力势能减少，B不符合题意，符合题意；D正确，不符合题意；
C.根据动能定理，物体的动能增加
C正确，不符合题意。
故答案为：B。
【分析】利用牛顿第二定律可以求出阻力的大小，结合其位移的大小可以求出其重力做功及阻力做功的大小；利用重力做功可以判别重力势能的变化量；利用合力做功可以判别其动能的变化量。
20．【答案】A,B
【知识点】弹性势能；重力势能；重力势能的变化与重力做功的关系
【解析】【解答】A．运动员到达最低点前一直下降，重力势能一直在减小，A符合题意；
B．蹦极绳张紧后的下落过程中，弹性力做负功，弹性势能增加，B符合题意；
C．蹦极绳张紧后的下落过程中，开始绳子的拉力小于重力，运动员做加速运动，动能增加，当绳子的拉力增大到大于重力后，运动员做减速运动，动能减小，C不符合题意；
D．重力势能的改变与重力做功有关，取决于初末位置的高度差，与重力势能零点的选取无关，D不符合题意。
故答案为：AB。
【分析】运动员高度下降其重力势能不断减小；利用弹力做负功可以判别弹性势能增加；当其绳子拉力小于重力时其动能不断增加；重力势能的变化量与0势能面选取无关。
21．【答案】（1）D
（2）B；相同
（3）1：3；向心力与转动角速度的平方成正比
【知识点】向心力
【解析】【解答】（1）探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系实验，每次只改变一个变量，控制其他变量不变，运用的是控制变量法。
故答案为：D；
（2）探究向心力F与半径r的关系时，应保证小球质量相等、角速度相等、半径不等，因此质量相同的小球分别放在挡板C和挡板B处，确保半径不同，将传动皮带套在两塔轮半径的轮盘上确保角速度相同；
（3）用皮带连接的左、右塔轮边缘线速度相等，当左、右塔轮半径之比为3∶1时，根据线速度与角速度关系可得
而此时左边标尺露出1个等分格时，右边标尺露出9个等分格，说明做匀速圆周运动的物体，在质量和转动半径一定时，向心力与转动角速度的平方成正比。
【分析】（1）探究向心力大小的实验使用控制变量法；
（2）探究其向心力与半径的大小关系应该把质量相同的小球放在挡板C和B处，其塔轮半径相同确保角速度相等；
（3）利用其塔轮线速度相等结合半径的大小可以求出角速度的比值；利用其向心力的大小与角速度的大小可以判别两者的关系。
22．【答案】（1）解：飞机滑跑过程中做初速度为零的匀加速直线运动，有v2=2ax①，解得a=2m/s2②
（2）解：设飞机滑跑受到的阻力为 ，依题意可得 =0.1mg③
设发动机的牵引力为F，根据牛顿第二定律有 ④；
设飞机滑跑过程中的平均速度为 ，有 ⑤
在滑跑阶段，牵引力的平均功率 ⑥，联立②③④⑤⑥式得P=8.4×106W
【知识点】匀变速直线运动基本公式应用；功率及其计算
【解析】【分析】（1）飞机做与加速直线运动，结合 v2=2ax 求解求解加速度；
（2）对飞机进行受力分析，在水平方向应用牛顿第二定律，结合第一问求解的加速度再求解牵引力的平均功率P。
23．【答案】（1）解：由题意并根据牛顿第三定律知小球在C点时，轨道对小球向下的弹力大小为
由牛顿第二定律得
解得
（2）解：小球从A到C过程，由动能定理得
解得F=μmg+
（3）解：小球离开C后做平抛运动，根据运动学规律可知
解得
【知识点】牛顿第二定律；平抛运动
【解析】【分析】（1）小球运动到C点时，利用牛顿第二定律可以求出经过C点速度的大小；
（2）小球从A到C的过程中，利用动能定理可以求出恒力的大小；
（3）小球从C点飞出做平抛运动，利用位移公式可以求出水平距离的大小。
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