江苏省宜兴市普通高中2021-2022学年高一下学期物理期中教学调研试卷
一、单选题
1．（2022高一下·宜兴期中）拖着橡胶轮胎跑是训练身体耐力的一种有效方法。如果某受训者拖着轮胎在水平直道上跑了100 m，那么下列说法正确的是（ ）
A．轮胎受到地面的摩擦力做了负功
B．轮胎受到的重力做了正功
C．轮胎受到的拉力不做功
D．轮胎受到地面的支持力做了正功
2．（2022高一下·宜兴期中）如图所示，将质量为m的石块从离地面高处以初速度v0斜向上抛出，最后落回地面，最高点距离地面高度为H，以抛出点为参考平面，不计空气阻力，下列说法中正确的（ ）
A．石块在地面上的动能为
B．石头在地面上的重力势能为
C．石块在最高点的机械能为mg（H-h）
D．石头在整个过程中重力势能增加了
3．（2022高一下·宜兴期中）真空中两个相同的带等量异种电荷的金属小球A和B（均可看作点电荷），分别固定在两处，两球之间的静电力为 F。现用一个不带电的同样的金属小球 C 先与 A 接触，再与 B接触，然后移开 C，此时A、B之间的静电力变为（ ）
A． B． C． D．
4．（2022高一下·宜兴期中）“北斗”卫星导航定位系统由5颗静止轨道卫星（同步卫星）和30颗非静止轨道卫星组成，30颗非静止轨道卫星中有27颗是中轨道卫星，中轨道卫星的高度约为21500km，同步卫星的高度约为36000km，下列说法中正确的是（ ）
A．同步卫星和中轨道卫星的线速度均小于第一宇宙速度
B．同步卫星的向心加速度大于中轨道卫星的向心加速度
C．中轨道卫星的角速度小于同步卫星的角速度
D．赤道上随地球自转物体的向心加速度大于同步卫星的向心加速度
5．（2022高一下·宜兴期中）篮球从高处释放，在重力和空气阻力的作用下加速下落的过程中，下列判断正确的是（ ）
A．合力对篮球做的功等于篮球机械能的增加量
B．重力对篮球做的功等于篮球重力势能的减少量
C．篮球重力势能的减少量等于动能的增加量
D．篮球克服空气阻力所做的功等于篮球动能的减少量
6．（2022高一下·宜兴期中）如图所示，图中实线是一簇未标明方向的的电场线（由点电荷产生），虚线是某带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点。若带电粒子在运动过程中只受电场力作用，根据此图可做出正确判断的是（ ）
A．带电粒子所带电荷的正、负
B．点电荷所带电荷的正、负
C．带电粒子在a处的速度大于b处的速度
D．带电粒子在a处的加速度小于b处的加速度
7．（2022高一下·宜兴期中）设月球半径为R，一飞船沿距月球表面高度为3R的圆形轨道Ⅰ运动，在轨道A点变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达轨道的近月点B再次变轨进入月球的近月轨道Ⅲ绕月球做圆周运动，下列判断正确的是（ ）
A．飞船在轨道Ⅱ的周期大于在轨道Ⅲ的周期
B．飞船在轨道Ⅱ上的机械能大于在轨道Ⅰ上的机械能
C．飞船在轨道Ⅰ上的A点加速度大于飞船在轨道Ⅱ上的A点的加速度
D．飞船在轨道Ⅰ上的A点线速度大于飞船在轨道Ⅱ上的B点的线速度
8．（2022高一下·宜兴期中）一个物体在t=0时刻在某一确定的高度以初速度v0水平抛出，运动时间为t，下落高度为h，重力的瞬时功率为 P，物体的动能为Ek，重力势能为EP，机械能为E。不计空气阻力，则下列图像正确的是（ ）
A． B．
C． D．
9．（2022高一下·宜兴期中）从地面竖直向上抛出一物体，取地面为参考平面，该物体的机械能E1和重力势能EP随它离开地面的高度h的变化如图所示。重力加速度g取，结合图中数据可知（ ）
A．物体的质量为1.5kg
B．在h=0m处，物体的速度v=5m/s
C．在h=2m处，物体的动能25J
D．从地面至h=4m，物体的动能减少10J
10．（2022高一下·宜兴期中）如图所示为一倾角为θ的固定斜面，将斜面分成3等份，从下到上依次为AB、BC、CD。质量为m的小球从A点以初速度v向上运动，斜面光滑时，刚好到达D点。若只有AB间有摩擦（AB间的动摩擦因数μ为一定值），小球仍以初速度v上滑，刚好到达C点，然后下滑到A点，在此过程中下列说法正确的是（ ）
A．整个过程中克服摩擦力做功等于mv2
B．小球到达C点后再次下滑，动能先增加后减小
C．在上滑过程中重力、滑动摩擦力对小球做的总功为mv2
D．小球从B运动到A的过程中只有重力势能与内能之间的相互转化
二、实验题
11．（2022高一下·宜兴期中）某同学用如图所示的实验装置验证m1和m2组成的系统机械能守恒，将m2由静止释放，m1拖着纸带向上运动，打点计时器在纸带上打出一系列点，通过对纸带上的点的测量分析，即可验证机械能守恒定律。已知 m1=0.08kg，m2=0.2kg，某次实验打出的纸带如下图所示，O是打下的第一个点，然后每隔4个点取一个计数点，分别标记为A、B、C、D、E、F，分别测出各计数点到O点的距离，其中C、D、E到O点的距离已经标出，已知打点计时器所使用交流电电压为220V、频率为50Hz，g取9.8m/s2。．
（1）下列操作或要求能够提高实验结果的准确性有
A．细绳的质量要小
B．m2要远大于m1
C．定滑轮质量要小
D．保证重物在下落时不要摇晃
（2）纸带打下D点时的速度vD= m/s（结果保留2位有效数字）。
（3）从打下“O”点到打下“D”点的过程中，m1的机械能变化了 E1= J，m2的机械能变化了 E2= J（结果均保留2位有效数字）。
（4）在误差允许的范围内， E1和 E2的绝对值近似相等，从而验证了系统机械能守恒。但由上述计算结果表明，m1和m2组成的系统机械能有所损失，则损失的机械能除因摩擦转化为内能外，还转化为 （具体到物体和能量，写出其中一条即可）。
三、解答题
12．（2021高一下·无锡期末）2021年5月15日，中国首次火星探测任务“天问一号”探测器成功着陆火星表面。迈出了我国星际探测征程的重要一步，成为第二个成功着陆火星的国家，这是我国航天事业又一具有里程碑意义的进展。已知火星的半径约为地球半径的 ，火星质量约为地球质量的 ，地球表面的重力加速度为 ，地球半径为 （不考虑火星、地球自转的影响）。求：
（1）火星表面的重力加速度 ；
（2）在火星上要发射一颗环火卫星，最小发射速度 。
13．（2022高一下·宜兴期中）如图所示，一质量m=2×10-4kg，电荷量q=+3×10-9C的带电小球A用长为10cm的轻质绝缘细线悬挂于O点，另一带电量未知的小球B固定在O点正下方绝缘柱上（A、B均可视为点电荷）。当小球A平衡时，恰好与B处在同一水平线上，此时细线与竖直方向的夹角θ=37°。已知重力加速度g=10m/s2，静电力常量k=9.0×109N m2/C2，求：
（1）小球A受到的静电力大小；
（2）小球A所在位置的场强大小和方向；
（3）小球B的电荷量。
14．（2022高一下·宜兴期中）如图甲所示，在水平路段AB上有一质量为2×103 kg的汽车，正以10 m/s的速度向右匀速运动，汽车前方的水平路段BC较粗糙，汽车通过整个ABC路段的v－t图像如图乙所示（在t＝15 s处水平虚线与曲线相切），运动过程中汽车发动机的输出功率保持20 kW不变，假设汽车在两个路段上受到的阻力（含地面摩擦力和空气阻力等）各自有恒定的大小。求：
（1）汽车在AB路段上运动时所受的阻力Ff1；
（2）汽车刚好到达B点时的加速度a；
（3）BC路段的长度。
15．（2022高一下·宜兴期中）如图所示为某弹射游戏装置图。水平枪管中弹簧被弹射杆P用线拉着，处于压缩状态，质量为m的小钢球紧靠弹簧，枪口上边缘与半圆形光滑竖直轨道最高点A的内侧对齐。水平轨道BC在B、C两点分别与半圆轨道内侧和倾角θ=45°的倾斜轨道平滑连接。扣动扳机，弹射杆P立即松开弹簧，钢球射出经轨道到达斜面上最高点D后又恰好能回到A点进入枪内，挤压弹簧后再次被弹出。已知半圆轨道半径为R，BC长s=2R，球与斜面CD、水平面BC的动摩擦因数均为μ= 0.25，重力加速度为g，小球受到的摩擦力视为滑动摩擦力。求：
（1）小球第二次经过B点时的速度大小vB；
（2）弹簧储存的最大弹性势能EP；
（3）通过计算说明小球能否脱离轨道。
答案解析部分
1．【答案】A
【知识点】功的计算
【解析】【解答】A．由题知，轮胎受到地面的摩擦力方向水平向左，而位移水平向右，两者夹角为180°，则轮胎受到地面的摩擦力做了负功。A符合题意；
B．轮胎受到的重力竖直向下，而轮胎的位移水平向右，则轮胎在竖直方向上没有发生位移，重力不做功，B不符合题意；
C．设拉力与水平方向的夹角为，由于是锐角，所以轮胎受到的拉力做正功，C不符合题意；
D．轮胎受到地面的支持力竖直向上，而轮胎的位移水平向右，则轮胎在竖直方向上没有发生位移，支持力不做功，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】根据恒力做功的表达式得出摩擦力和重力的做功情况。
2．【答案】B
【知识点】动能定理的综合应用；机械能
【解析】【解答】A．设石块落地时的动能为，根据动能定理可得
解得
A不符合题意；
B．由题意可知，以抛出点为参考平面，石块初始重力势能为0，因此石块在地面上的重力势能为，B符合题意；
C．在最高点时，石块的重力势能为mg（H-h），由于是斜抛运动，在最高点时石块的竖直方向速度为零，而石块的水平速度不改变，设初始速度与水平方向夹角为，则在最高点的机械能为
C不符合题意；
D．在整个过程中，重力做的总功为，为正功，因此整个过程中重力势能减少了，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】石块运动的过程中根据动能定理得出石块落地时的动能，结合重力势能的表达式得出石头在地面上的重力势能，结合机械能的定义得出最高点的机械能。
3．【答案】D
【知识点】电场及电场力
【解析】【解答】设AB分别带电量为+Q和-Q；则开始时两球之间的库仑力为
用一个不带电的同样的金属小球 C 先与 A 接触，再与 B接触，然后移开 C，此时A、B分别带电量为 和，则此时A、B之间的静电力变为
故答案为：D。
【分析】根据库仑定律的表达式得出AB之间的静电力。
4．【答案】A
【知识点】万有引力定律的应用
【解析】【解答】A．卫星在轨运行时，万有引力提供向心力
化简得到
第一宇宙速度为最小发射速度，也是近地卫星的线速度。由上式线速度关系可知，轨道半径越大，线速度越小，所以同步卫星和中轨道卫星的线速度均小于第一宇宙速度，A符合题意；
B．万有引力提供向心力，则
得到
所以同步卫星的向心加速度小于中轨道卫星的向心加速度，B不符合题意；
C．角速度与线速度的关系为
根据A选项的计算可知，中轨道卫星的线速度大，半径更小，所以角速度更大，C不符合题意；
D．赤道上随地球自转物体与同步卫星的周期相同，向心加速度为
同步轨道卫星的运行半径更大，所以向心加速度更大，D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】根据万有引力提供向心力，从而得出卫星的线速度、向心加速度、以及角速度的表达式，并分析判断各物理量的大小。
5．【答案】B
【知识点】功能关系；动能定理的综合应用
【解析】【解答】A．根据动能定理可知，合力对篮球做的功等于篮球动能的增加量，A不符合题意；
B．重力对篮球做的功等于篮球重力势能的减少量，B符合题意；
C．因篮球下落要克服阻力做功，则篮球重力势能的减少量大于动能的增加量，C不符合题意；
D．篮球克服空气阻力所做的功等于篮球机械能的减少量，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】根据动能定理得出合力对篮球做的功和动能增量的大小关系，利用能量守恒得出篮球重力势能的减少量与动能的增加量之间的关系。
6．【答案】C
【知识点】牛顿第二定律；电场线
【解析】【解答】AB．由图可知，粒子的运动轨迹向左弯曲，说明粒子在a、b两点受到的电场力沿电场线向左。由于电场线方向不明，无法确定粒子的电性，也无法判断电场的方向，即点电荷所带电荷的正负，AB不符合题意；
C．由于粒子在a、b两点受到的电场力沿电场线向左，故从a到b电场力方向与速度方向成钝角，做减速运动，则粒子在a点的速度较大，C符合题意；
D．根据电场线的疏密与电场强度的强弱的关系，判断出a点的电场强度大，A点的电场力的大，根据牛顿第二定律可知，带电粒子在a点的加速度比b点的加速度大，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】正电荷所受的电场力沿着电场线方向，当a与v反向时 粒子做减速运动，结合牛顿第二定律进行分析判断。
7．【答案】A
【知识点】万有引力定律的应用
【解析】【解答】A．根据开普勒第三定律可知，飞船在轨道Ⅱ的半长轴大于在轨道Ⅲ的半径，则飞船在轨道Ⅱ的周期大于在轨道Ⅲ的周期，A符合题意；
B．飞船在轨道Ⅰ上A点，要减速做近心运动，才能到达轨道Ⅱ，故飞船在轨道Ⅱ上的机械能小于在轨道Ⅰ上的机械能，B不符合题意；
C．根据
飞船在轨道Ⅰ上的A点加速度等于飞船在轨道Ⅱ上的A点的加速度，C不符合题意；
D．根据万有引力提供向心力
故飞船在轨道Ⅲ上的B点的线速度大于飞船在轨道Ⅰ上的A点线速度，而飞船在轨道Ⅱ点B需要减速做近心运动变轨进入月球的近月轨道Ⅲ，故飞船在轨道Ⅰ上的A点线速度小于飞船在轨道Ⅱ上的B点的线速度，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】根据开普勒三定律得出飞船在Ⅱ轨道和Ⅲ轨道的周期大小关系，万有引力为卫星所受的合力，从而得出向心加速度的表达式以及线速度的表达式，并判断大小关系。
8．【答案】C
【知识点】动能定理的综合应用；功率及其计算
【解析】【解答】A．根据动能定理
得
动能随高度变化为一次函数，A不符合题意；
B．重力做正功，重力势能减小，B不符合题意；
C．重力的瞬时功率为
功率随时间为正比例函数，C符合题意；
D．平抛运动只有重力做功，机械能守恒，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】根据动能定理得出物体动能的表达式，并得出动能与高度的图像，利用瞬时功率的表达式得出功率和时间的表达式并得出图像。
9．【答案】C
【知识点】机械能
【解析】【解答】A．由图知，h=4m时Ep=40J
由Ep=mgh
得 m=1kg
A不符合题意；
B．离开地面时物体的动能为Ek0=E1=50J
由Ek0=
得 v=10m/s
即离开地面时物体的速度大小为10m/s，B不符合题意；
C．在h=2m处，机械能为
重力势能为EP=20J
则此时的动能为
C符合题意；
D．从地面至h=4m，物体的机械能减少了10J，重力势能增加了40J，因此物体的动能减少50J，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】根据重力势能的表达式得出物体的质量，结合动能的表达式得出物体的速度，结合机械能的定义得出物体的动能。
10．【答案】D
【知识点】功能关系；动能定理的综合应用
【解析】【解答】A．设将斜面分成3等份后每一份的长度为L，斜面光滑时，根据机械能守恒有
只有AB间有摩擦时，根据动能定理
联立解得
A不符合题意；
B．根据以上分析可知
故
因此滑块在AB间做匀速运动，小球到达C点后再次下滑，动能先增加后不变，B不符合题意；
C．在上滑过程中重力、滑动摩擦力对小球做的功为负功，应为，C不符合题意；
D． 小球从B运动到A的过程中做匀速运动，动能不变，则只有重力势能与内能之间的相互转化，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】小球在斜面上运动的过程中根据机械能守恒以及动能定理得出克服摩擦力做的功，结合摩擦力做的功得出动摩擦因数的表达式。
11．【答案】（1）ACD
（2）1.6
（3）0.34；－0.37
（4）滑轮（纸带或细线）的动能
【知识点】验证机械能守恒定律
【解析】【解答】（1） A．细绳的质量要小，细绳机械能变化忽略不计有助于提高实验准确性，A符合题意；
B．只要m2大于m1， 不必远大于m1，B不符合题意；
C．定滑轮质量要小，减小定滑轮转动动能，有利于提供实验的准确性，C符合题意；
D．保证重物在下落时不要摇晃，有利于提供实验的准确性，C符合题意；
故答案为：ACD。
（2） 因为物体作匀变速直线运动，所以D点的瞬时速度等于CE两点间的平均速度，即
（3） 从打下“O”点到打下“D”点的过程中，m1的机械能变化了
从打下“O”点到打下“D”点的过程中，m2的机械能变化了
（4） m1和m2组成的系统机械能有所损失，则损失的机械能除因摩擦转化为内能外，还转化为滑轮（纸带或细线）的动能。
【分析】（1）根据验证机械能守恒的实验原理进行分析判断正确的选项；
（2）根据D点的瞬时速度等于CE两点间的平均速度得出D点的速度大小；
（3）根据机械能的定义得出两个物体的机械能的变化情况；
（4）根据小球的运动情况得出能量的变化情况。
12．【答案】（1）解：设地球质量为M，万有引力常量为G，根据
可得地球表面重力加速度
而火星表面的重力加速度
（2）解：根据
可知在火星上发射环火卫星，若卫星近火环绕其发射速度最小
将 ，
代入上式得
【知识点】速度与速率；牛顿第二定律；万有引力定律的应用
【解析】【分析】（1）火星对表面物体的引力形成重力，利用牛顿第二定律可以求出火星表面重力加速度的大小；
（2）火星对近地卫星的引力提供向心力，利用牛顿第二定律可以求出最小的发射速度。
13．【答案】（1）解：小球A受重力、绳子的拉力和B球的斥力，根据平衡可知，A球受到水平向右的静电力为F＝mgtanθ＝1.5×10-3N
（2）解：根据电场强度定义式可知
解得电场强度大小为E＝5×105N/C
方向水平向右。
（3）解：根据库仑定律得F＝
解得小球B的电荷量为Q＝2×10-7C
【知识点】库仑定律；电场及电场力
【解析】【分析】（1）对小球进行受力分析，根据共点力平衡得出电场力的大小。
（2）根据电场力的表达式得出电场强度的大小；
（3）利用库仑定律得出小球B的电荷量。
14．【答案】（1）解：汽车在AB路段时，有F1＝Ff1
P＝F1v1
Ff1＝
联立解得Ff1＝2 000 N
（2）解：t＝15 s时汽车处于平衡状态，有F2＝Ff2
P＝F2v2
Ff2＝
联立解得Ff2＝4 000 N
t＝5 s时汽车开始做减速运动，有F1－Ff2＝ma
解得a＝－1 m/s2
（3）解：由动能定理得PΔt－Ff2x＝mv22－mv12
解得x＝68.75 m
【知识点】共点力的平衡；牛顿第二定律；功率及其计算；动能定理的综合应用
【解析】【分析】（1）根据受力分析以及瞬时功率的表达式得出汽车在AB路段上运动时所受的阻力Ff1；
（2） 根据瞬时功率以及牛顿第二定律得出汽车刚好到达B点时的加速度 ；
（3）结合动能定理得出BC路段的长度。
15．【答案】（1）解：由题意，小球恰能返回A点，所以在A点
得·
设第二次经过B点的速度大小为vB，则
代入数据得
（2）解：从D到B由动能定理得
代入数据得
从发射到第一次回到A点，由功能关系可得
代入数据得
（3）解：由机械能守恒定律知：第三次经B点与第二次经B点动能相同，设：第三次经B点能到达的最大高度为h′，由动能定理得
代入数据得
设第四次经B点后能达半圆轨道的最大高度为，则从到由动能定理得
代入数据得
因为
所以不会脱离轨道
【知识点】动能定理的综合应用；匀速圆周运动；机械能守恒定律
【解析】【分析】（1）小球恰能返回A点时利用重力等于向心力得出A点的速度表达式，第二次经过B点时利用机械能守恒得出B点的速度表达式；
（2）小球从D到B的过程根据动能定理得出上升的高度，利用功能关系得出最大弹性势能；
（3）小球运动的过程中国根据动能定理得出上升的最大高度，并得出小球能否脱离轨道。
1 / 1江苏省宜兴市普通高中2021-2022学年高一下学期物理期中教学调研试卷
一、单选题
1．（2022高一下·宜兴期中）拖着橡胶轮胎跑是训练身体耐力的一种有效方法。如果某受训者拖着轮胎在水平直道上跑了100 m，那么下列说法正确的是（ ）
A．轮胎受到地面的摩擦力做了负功
B．轮胎受到的重力做了正功
C．轮胎受到的拉力不做功
D．轮胎受到地面的支持力做了正功
【答案】A
【知识点】功的计算
【解析】【解答】A．由题知，轮胎受到地面的摩擦力方向水平向左，而位移水平向右，两者夹角为180°，则轮胎受到地面的摩擦力做了负功。A符合题意；
B．轮胎受到的重力竖直向下，而轮胎的位移水平向右，则轮胎在竖直方向上没有发生位移，重力不做功，B不符合题意；
C．设拉力与水平方向的夹角为，由于是锐角，所以轮胎受到的拉力做正功，C不符合题意；
D．轮胎受到地面的支持力竖直向上，而轮胎的位移水平向右，则轮胎在竖直方向上没有发生位移，支持力不做功，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】根据恒力做功的表达式得出摩擦力和重力的做功情况。
2．（2022高一下·宜兴期中）如图所示，将质量为m的石块从离地面高处以初速度v0斜向上抛出，最后落回地面，最高点距离地面高度为H，以抛出点为参考平面，不计空气阻力，下列说法中正确的（ ）
A．石块在地面上的动能为
B．石头在地面上的重力势能为
C．石块在最高点的机械能为mg（H-h）
D．石头在整个过程中重力势能增加了
【答案】B
【知识点】动能定理的综合应用；机械能
【解析】【解答】A．设石块落地时的动能为，根据动能定理可得
解得
A不符合题意；
B．由题意可知，以抛出点为参考平面，石块初始重力势能为0，因此石块在地面上的重力势能为，B符合题意；
C．在最高点时，石块的重力势能为mg（H-h），由于是斜抛运动，在最高点时石块的竖直方向速度为零，而石块的水平速度不改变，设初始速度与水平方向夹角为，则在最高点的机械能为
C不符合题意；
D．在整个过程中，重力做的总功为，为正功，因此整个过程中重力势能减少了，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】石块运动的过程中根据动能定理得出石块落地时的动能，结合重力势能的表达式得出石头在地面上的重力势能，结合机械能的定义得出最高点的机械能。
3．（2022高一下·宜兴期中）真空中两个相同的带等量异种电荷的金属小球A和B（均可看作点电荷），分别固定在两处，两球之间的静电力为 F。现用一个不带电的同样的金属小球 C 先与 A 接触，再与 B接触，然后移开 C，此时A、B之间的静电力变为（ ）
A． B． C． D．
【答案】D
【知识点】电场及电场力
【解析】【解答】设AB分别带电量为+Q和-Q；则开始时两球之间的库仑力为
用一个不带电的同样的金属小球 C 先与 A 接触，再与 B接触，然后移开 C，此时A、B分别带电量为 和，则此时A、B之间的静电力变为
故答案为：D。
【分析】根据库仑定律的表达式得出AB之间的静电力。
4．（2022高一下·宜兴期中）“北斗”卫星导航定位系统由5颗静止轨道卫星（同步卫星）和30颗非静止轨道卫星组成，30颗非静止轨道卫星中有27颗是中轨道卫星，中轨道卫星的高度约为21500km，同步卫星的高度约为36000km，下列说法中正确的是（ ）
A．同步卫星和中轨道卫星的线速度均小于第一宇宙速度
B．同步卫星的向心加速度大于中轨道卫星的向心加速度
C．中轨道卫星的角速度小于同步卫星的角速度
D．赤道上随地球自转物体的向心加速度大于同步卫星的向心加速度
【答案】A
【知识点】万有引力定律的应用
【解析】【解答】A．卫星在轨运行时，万有引力提供向心力
化简得到
第一宇宙速度为最小发射速度，也是近地卫星的线速度。由上式线速度关系可知，轨道半径越大，线速度越小，所以同步卫星和中轨道卫星的线速度均小于第一宇宙速度，A符合题意；
B．万有引力提供向心力，则
得到
所以同步卫星的向心加速度小于中轨道卫星的向心加速度，B不符合题意；
C．角速度与线速度的关系为
根据A选项的计算可知，中轨道卫星的线速度大，半径更小，所以角速度更大，C不符合题意；
D．赤道上随地球自转物体与同步卫星的周期相同，向心加速度为
同步轨道卫星的运行半径更大，所以向心加速度更大，D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】根据万有引力提供向心力，从而得出卫星的线速度、向心加速度、以及角速度的表达式，并分析判断各物理量的大小。
5．（2022高一下·宜兴期中）篮球从高处释放，在重力和空气阻力的作用下加速下落的过程中，下列判断正确的是（ ）
A．合力对篮球做的功等于篮球机械能的增加量
B．重力对篮球做的功等于篮球重力势能的减少量
C．篮球重力势能的减少量等于动能的增加量
D．篮球克服空气阻力所做的功等于篮球动能的减少量
【答案】B
【知识点】功能关系；动能定理的综合应用
【解析】【解答】A．根据动能定理可知，合力对篮球做的功等于篮球动能的增加量，A不符合题意；
B．重力对篮球做的功等于篮球重力势能的减少量，B符合题意；
C．因篮球下落要克服阻力做功，则篮球重力势能的减少量大于动能的增加量，C不符合题意；
D．篮球克服空气阻力所做的功等于篮球机械能的减少量，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】根据动能定理得出合力对篮球做的功和动能增量的大小关系，利用能量守恒得出篮球重力势能的减少量与动能的增加量之间的关系。
6．（2022高一下·宜兴期中）如图所示，图中实线是一簇未标明方向的的电场线（由点电荷产生），虚线是某带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点。若带电粒子在运动过程中只受电场力作用，根据此图可做出正确判断的是（ ）
A．带电粒子所带电荷的正、负
B．点电荷所带电荷的正、负
C．带电粒子在a处的速度大于b处的速度
D．带电粒子在a处的加速度小于b处的加速度
【答案】C
【知识点】牛顿第二定律；电场线
【解析】【解答】AB．由图可知，粒子的运动轨迹向左弯曲，说明粒子在a、b两点受到的电场力沿电场线向左。由于电场线方向不明，无法确定粒子的电性，也无法判断电场的方向，即点电荷所带电荷的正负，AB不符合题意；
C．由于粒子在a、b两点受到的电场力沿电场线向左，故从a到b电场力方向与速度方向成钝角，做减速运动，则粒子在a点的速度较大，C符合题意；
D．根据电场线的疏密与电场强度的强弱的关系，判断出a点的电场强度大，A点的电场力的大，根据牛顿第二定律可知，带电粒子在a点的加速度比b点的加速度大，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】正电荷所受的电场力沿着电场线方向，当a与v反向时 粒子做减速运动，结合牛顿第二定律进行分析判断。
7．（2022高一下·宜兴期中）设月球半径为R，一飞船沿距月球表面高度为3R的圆形轨道Ⅰ运动，在轨道A点变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达轨道的近月点B再次变轨进入月球的近月轨道Ⅲ绕月球做圆周运动，下列判断正确的是（ ）
A．飞船在轨道Ⅱ的周期大于在轨道Ⅲ的周期
B．飞船在轨道Ⅱ上的机械能大于在轨道Ⅰ上的机械能
C．飞船在轨道Ⅰ上的A点加速度大于飞船在轨道Ⅱ上的A点的加速度
D．飞船在轨道Ⅰ上的A点线速度大于飞船在轨道Ⅱ上的B点的线速度
【答案】A
【知识点】万有引力定律的应用
【解析】【解答】A．根据开普勒第三定律可知，飞船在轨道Ⅱ的半长轴大于在轨道Ⅲ的半径，则飞船在轨道Ⅱ的周期大于在轨道Ⅲ的周期，A符合题意；
B．飞船在轨道Ⅰ上A点，要减速做近心运动，才能到达轨道Ⅱ，故飞船在轨道Ⅱ上的机械能小于在轨道Ⅰ上的机械能，B不符合题意；
C．根据
飞船在轨道Ⅰ上的A点加速度等于飞船在轨道Ⅱ上的A点的加速度，C不符合题意；
D．根据万有引力提供向心力
故飞船在轨道Ⅲ上的B点的线速度大于飞船在轨道Ⅰ上的A点线速度，而飞船在轨道Ⅱ点B需要减速做近心运动变轨进入月球的近月轨道Ⅲ，故飞船在轨道Ⅰ上的A点线速度小于飞船在轨道Ⅱ上的B点的线速度，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】根据开普勒三定律得出飞船在Ⅱ轨道和Ⅲ轨道的周期大小关系，万有引力为卫星所受的合力，从而得出向心加速度的表达式以及线速度的表达式，并判断大小关系。
8．（2022高一下·宜兴期中）一个物体在t=0时刻在某一确定的高度以初速度v0水平抛出，运动时间为t，下落高度为h，重力的瞬时功率为 P，物体的动能为Ek，重力势能为EP，机械能为E。不计空气阻力，则下列图像正确的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】C
【知识点】动能定理的综合应用；功率及其计算
【解析】【解答】A．根据动能定理
得
动能随高度变化为一次函数，A不符合题意；
B．重力做正功，重力势能减小，B不符合题意；
C．重力的瞬时功率为
功率随时间为正比例函数，C符合题意；
D．平抛运动只有重力做功，机械能守恒，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】根据动能定理得出物体动能的表达式，并得出动能与高度的图像，利用瞬时功率的表达式得出功率和时间的表达式并得出图像。
9．（2022高一下·宜兴期中）从地面竖直向上抛出一物体，取地面为参考平面，该物体的机械能E1和重力势能EP随它离开地面的高度h的变化如图所示。重力加速度g取，结合图中数据可知（ ）
A．物体的质量为1.5kg
B．在h=0m处，物体的速度v=5m/s
C．在h=2m处，物体的动能25J
D．从地面至h=4m，物体的动能减少10J
【答案】C
【知识点】机械能
【解析】【解答】A．由图知，h=4m时Ep=40J
由Ep=mgh
得 m=1kg
A不符合题意；
B．离开地面时物体的动能为Ek0=E1=50J
由Ek0=
得 v=10m/s
即离开地面时物体的速度大小为10m/s，B不符合题意；
C．在h=2m处，机械能为
重力势能为EP=20J
则此时的动能为
C符合题意；
D．从地面至h=4m，物体的机械能减少了10J，重力势能增加了40J，因此物体的动能减少50J，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】根据重力势能的表达式得出物体的质量，结合动能的表达式得出物体的速度，结合机械能的定义得出物体的动能。
10．（2022高一下·宜兴期中）如图所示为一倾角为θ的固定斜面，将斜面分成3等份，从下到上依次为AB、BC、CD。质量为m的小球从A点以初速度v向上运动，斜面光滑时，刚好到达D点。若只有AB间有摩擦（AB间的动摩擦因数μ为一定值），小球仍以初速度v上滑，刚好到达C点，然后下滑到A点，在此过程中下列说法正确的是（ ）
A．整个过程中克服摩擦力做功等于mv2
B．小球到达C点后再次下滑，动能先增加后减小
C．在上滑过程中重力、滑动摩擦力对小球做的总功为mv2
D．小球从B运动到A的过程中只有重力势能与内能之间的相互转化
【答案】D
【知识点】功能关系；动能定理的综合应用
【解析】【解答】A．设将斜面分成3等份后每一份的长度为L，斜面光滑时，根据机械能守恒有
只有AB间有摩擦时，根据动能定理
联立解得
A不符合题意；
B．根据以上分析可知
故
因此滑块在AB间做匀速运动，小球到达C点后再次下滑，动能先增加后不变，B不符合题意；
C．在上滑过程中重力、滑动摩擦力对小球做的功为负功，应为，C不符合题意；
D． 小球从B运动到A的过程中做匀速运动，动能不变，则只有重力势能与内能之间的相互转化，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】小球在斜面上运动的过程中根据机械能守恒以及动能定理得出克服摩擦力做的功，结合摩擦力做的功得出动摩擦因数的表达式。
二、实验题
11．（2022高一下·宜兴期中）某同学用如图所示的实验装置验证m1和m2组成的系统机械能守恒，将m2由静止释放，m1拖着纸带向上运动，打点计时器在纸带上打出一系列点，通过对纸带上的点的测量分析，即可验证机械能守恒定律。已知 m1=0.08kg，m2=0.2kg，某次实验打出的纸带如下图所示，O是打下的第一个点，然后每隔4个点取一个计数点，分别标记为A、B、C、D、E、F，分别测出各计数点到O点的距离，其中C、D、E到O点的距离已经标出，已知打点计时器所使用交流电电压为220V、频率为50Hz，g取9.8m/s2。．
（1）下列操作或要求能够提高实验结果的准确性有
A．细绳的质量要小
B．m2要远大于m1
C．定滑轮质量要小
D．保证重物在下落时不要摇晃
（2）纸带打下D点时的速度vD= m/s（结果保留2位有效数字）。
（3）从打下“O”点到打下“D”点的过程中，m1的机械能变化了 E1= J，m2的机械能变化了 E2= J（结果均保留2位有效数字）。
（4）在误差允许的范围内， E1和 E2的绝对值近似相等，从而验证了系统机械能守恒。但由上述计算结果表明，m1和m2组成的系统机械能有所损失，则损失的机械能除因摩擦转化为内能外，还转化为 （具体到物体和能量，写出其中一条即可）。
【答案】（1）ACD
（2）1.6
（3）0.34；－0.37
（4）滑轮（纸带或细线）的动能
【知识点】验证机械能守恒定律
【解析】【解答】（1） A．细绳的质量要小，细绳机械能变化忽略不计有助于提高实验准确性，A符合题意；
B．只要m2大于m1， 不必远大于m1，B不符合题意；
C．定滑轮质量要小，减小定滑轮转动动能，有利于提供实验的准确性，C符合题意；
D．保证重物在下落时不要摇晃，有利于提供实验的准确性，C符合题意；
故答案为：ACD。
（2） 因为物体作匀变速直线运动，所以D点的瞬时速度等于CE两点间的平均速度，即
（3） 从打下“O”点到打下“D”点的过程中，m1的机械能变化了
从打下“O”点到打下“D”点的过程中，m2的机械能变化了
（4） m1和m2组成的系统机械能有所损失，则损失的机械能除因摩擦转化为内能外，还转化为滑轮（纸带或细线）的动能。
【分析】（1）根据验证机械能守恒的实验原理进行分析判断正确的选项；
（2）根据D点的瞬时速度等于CE两点间的平均速度得出D点的速度大小；
（3）根据机械能的定义得出两个物体的机械能的变化情况；
（4）根据小球的运动情况得出能量的变化情况。
三、解答题
12．（2021高一下·无锡期末）2021年5月15日，中国首次火星探测任务“天问一号”探测器成功着陆火星表面。迈出了我国星际探测征程的重要一步，成为第二个成功着陆火星的国家，这是我国航天事业又一具有里程碑意义的进展。已知火星的半径约为地球半径的 ，火星质量约为地球质量的 ，地球表面的重力加速度为 ，地球半径为 （不考虑火星、地球自转的影响）。求：
（1）火星表面的重力加速度 ；
（2）在火星上要发射一颗环火卫星，最小发射速度 。
【答案】（1）解：设地球质量为M，万有引力常量为G，根据
可得地球表面重力加速度
而火星表面的重力加速度
（2）解：根据
可知在火星上发射环火卫星，若卫星近火环绕其发射速度最小
将 ，
代入上式得
【知识点】速度与速率；牛顿第二定律；万有引力定律的应用
【解析】【分析】（1）火星对表面物体的引力形成重力，利用牛顿第二定律可以求出火星表面重力加速度的大小；
（2）火星对近地卫星的引力提供向心力，利用牛顿第二定律可以求出最小的发射速度。
13．（2022高一下·宜兴期中）如图所示，一质量m=2×10-4kg，电荷量q=+3×10-9C的带电小球A用长为10cm的轻质绝缘细线悬挂于O点，另一带电量未知的小球B固定在O点正下方绝缘柱上（A、B均可视为点电荷）。当小球A平衡时，恰好与B处在同一水平线上，此时细线与竖直方向的夹角θ=37°。已知重力加速度g=10m/s2，静电力常量k=9.0×109N m2/C2，求：
（1）小球A受到的静电力大小；
（2）小球A所在位置的场强大小和方向；
（3）小球B的电荷量。
【答案】（1）解：小球A受重力、绳子的拉力和B球的斥力，根据平衡可知，A球受到水平向右的静电力为F＝mgtanθ＝1.5×10-3N
（2）解：根据电场强度定义式可知
解得电场强度大小为E＝5×105N/C
方向水平向右。
（3）解：根据库仑定律得F＝
解得小球B的电荷量为Q＝2×10-7C
【知识点】库仑定律；电场及电场力
【解析】【分析】（1）对小球进行受力分析，根据共点力平衡得出电场力的大小。
（2）根据电场力的表达式得出电场强度的大小；
（3）利用库仑定律得出小球B的电荷量。
14．（2022高一下·宜兴期中）如图甲所示，在水平路段AB上有一质量为2×103 kg的汽车，正以10 m/s的速度向右匀速运动，汽车前方的水平路段BC较粗糙，汽车通过整个ABC路段的v－t图像如图乙所示（在t＝15 s处水平虚线与曲线相切），运动过程中汽车发动机的输出功率保持20 kW不变，假设汽车在两个路段上受到的阻力（含地面摩擦力和空气阻力等）各自有恒定的大小。求：
（1）汽车在AB路段上运动时所受的阻力Ff1；
（2）汽车刚好到达B点时的加速度a；
（3）BC路段的长度。
【答案】（1）解：汽车在AB路段时，有F1＝Ff1
P＝F1v1
Ff1＝
联立解得Ff1＝2 000 N
（2）解：t＝15 s时汽车处于平衡状态，有F2＝Ff2
P＝F2v2
Ff2＝
联立解得Ff2＝4 000 N
t＝5 s时汽车开始做减速运动，有F1－Ff2＝ma
解得a＝－1 m/s2
（3）解：由动能定理得PΔt－Ff2x＝mv22－mv12
解得x＝68.75 m
【知识点】共点力的平衡；牛顿第二定律；功率及其计算；动能定理的综合应用
【解析】【分析】（1）根据受力分析以及瞬时功率的表达式得出汽车在AB路段上运动时所受的阻力Ff1；
（2） 根据瞬时功率以及牛顿第二定律得出汽车刚好到达B点时的加速度 ；
（3）结合动能定理得出BC路段的长度。
15．（2022高一下·宜兴期中）如图所示为某弹射游戏装置图。水平枪管中弹簧被弹射杆P用线拉着，处于压缩状态，质量为m的小钢球紧靠弹簧，枪口上边缘与半圆形光滑竖直轨道最高点A的内侧对齐。水平轨道BC在B、C两点分别与半圆轨道内侧和倾角θ=45°的倾斜轨道平滑连接。扣动扳机，弹射杆P立即松开弹簧，钢球射出经轨道到达斜面上最高点D后又恰好能回到A点进入枪内，挤压弹簧后再次被弹出。已知半圆轨道半径为R，BC长s=2R，球与斜面CD、水平面BC的动摩擦因数均为μ= 0.25，重力加速度为g，小球受到的摩擦力视为滑动摩擦力。求：
（1）小球第二次经过B点时的速度大小vB；
（2）弹簧储存的最大弹性势能EP；
（3）通过计算说明小球能否脱离轨道。
【答案】（1）解：由题意，小球恰能返回A点，所以在A点
得·
设第二次经过B点的速度大小为vB，则
代入数据得
（2）解：从D到B由动能定理得
代入数据得
从发射到第一次回到A点，由功能关系可得
代入数据得
（3）解：由机械能守恒定律知：第三次经B点与第二次经B点动能相同，设：第三次经B点能到达的最大高度为h′，由动能定理得
代入数据得
设第四次经B点后能达半圆轨道的最大高度为，则从到由动能定理得
代入数据得
因为
所以不会脱离轨道
【知识点】动能定理的综合应用；匀速圆周运动；机械能守恒定律
【解析】【分析】（1）小球恰能返回A点时利用重力等于向心力得出A点的速度表达式，第二次经过B点时利用机械能守恒得出B点的速度表达式；
（2）小球从D到B的过程根据动能定理得出上升的高度，利用功能关系得出最大弹性势能；
（3）小球运动的过程中国根据动能定理得出上升的最大高度，并得出小球能否脱离轨道。
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