湖北省部分高中联考协作体2021-2022学年高一下学期物理期中考试试卷
一、单选题
1．（2022高一下·湖北期中）如图，在地面上以速度v0抛出质量为m的物体，抛出后物体落在比地面低h的海平面上，若以抛出点为零势能参考面，且不计空气阻力，则（ ）
A．物体在海平面上的动能为
B．物体在海平面的重力势能为
C．重力对物体做的功为
D．物体在海平面上的机械能为
【答案】A
【知识点】机械能综合应用
【解析】【解答】A．由动能定理得
则得物体在海平面上的动能为
A符合题意；
B．以地面为零势能面，海平面低于地面h，所以物体在海平面上时的重力势能为，B不符合题意；
C．重力做功与路径无关，与始末位置的高度差有关，抛出点与海平面的高度差为h，并且重力做正功，所以整个过程重力对物体做功为，C不符合题意；
D．根据机械能守恒知物体在海平面上的机械能等于抛出时的机械能为
D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】利用动能定理可以求出物体在海平面动能的大小；利用高度和0势能面位置可以求出物体重力势能的大小；利用其机械能守恒定律可以求出物体机械能的大小。
2．（2022高一下·湖北期中）2022年2月6日，农历新年正月初六，中国女足在2球落后的情况下连扳3球以3-2战胜韩国女足，时隔16年，第9次问鼎女足亚洲杯，再度续写逆转奇迹，给国人带来了精彩足球盛宴。假设女足队员王霜在某次足球传递训练过程中用42N力将足球传出去，球沿球场草地滚了25米停下来了，请问王霜在本次训练中对足球做的功为多少？（ ）
A．0 B．1050J C．525J D．无法计算
【答案】D
【知识点】功的计算
【解析】【解答】球员给足球的作用力是瞬间完成的，足球的位移为足球脱离脚作用后才发生的，根据功的计算公式，无法计算球员对足球所做的功。
故答案为：D。
【分析】球员对足球作用力已知，未知作用力产生的位移不能求出对足球做功的大小。
3．（2022高一下·湖北期中）2022年2月27日11时06分，我国在文昌航天发射场使用长征八号运载火箭成功将22颗卫星送入预定轨道，这些卫星中，有一颗特别受湖北人关注——它就是由武汉大学牵头，以在校学生为主体研制的“启明星”微纳卫星。“启明星”是一颗40×30×40厘米的微纳卫星，重量只有19.2千克，“启明星”将作为其中的第五颗分离入轨卫星，被发射进入距离地球表面536公里的环地轨道，绕地球飞行一圈96分钟，假设“启明星”号卫星运动为匀速圆周运动。下列关于“启明星”号卫星说法正确的是（ ）
A．“启明星”号卫星运行速度大于7.9km/s
B．“启明星”号卫星运行速度比同步卫星小
C．“启明星”号卫星向心加速度比同步卫星大
D．“启明星”号卫星运动周期小于绕地球表面运行卫星的周期
【答案】C
【知识点】线速度、角速度和周期、转速；向心力；万有引力定律的应用
【解析】【解答】A．第一宇宙速度7.9km/s是最大的环绕速度，最小的发射速度，所以“启明星”号卫星小于7.9km/s，A不符合题意；
B．根据
解得
同步卫星的周期为24h，则“启明星”的轨道半径小于地球同步卫星的轨道半径，根据
解得
“启明星”的轨道半径小于地球同步卫星的轨道半径，则“启明星”号卫星运行速度比同步卫星大，B不符合题意；
C．根据
解得
“启明星”的轨道半径小于地球同步卫星的轨道半径，“启明星”号卫星向心加速度比同步卫星大，C符合题意；
D．根据
解得
“启明星”的轨道半径大绕地球表面卫星的轨道半径，“启明星”号卫星运动周期大于绕地球表面运行卫星的周期，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】利用引力提供向心力结合半径的大小可以比较线速度、周期、加速度和周期的大小。
4．（2022高一下·湖北期中）下列说法中正确的是（ ）
A．由开普勒第一定律可知，所有行星都在同一椭圆轨道上绕太阳运动
B．由可知，当r趋于零时万有引力趋于无限大
C．引力常量，是由英国物理学家卡文迪什利用扭秤实验测出的
D．由开普勒第三定律可知，所有行星轨道半长轴的三次方与公转周期的二次方的比值都相等，即，其中k与行星有关
【答案】C
【知识点】开普勒定律；万有引力定律；引力常量及其测定
【解析】【解答】A．由开普勒第一定律可知，所有行星各自绕太阳运行的轨道为椭圆，太阳在椭圆的一个焦点上，所以各行星不在同一椭圆轨道上，A不符合题意；
B．万有引力定律的研究对象是质点当物体间距离趋于零时物体不能被视为质点，万有引力定律不再适用，B不符合题意；
C．引力常量，是由卡文迪什在实验室中利用扭秤实验测出的，C符合题意；
D．由开普勒第三定律可知，所有绕同一中心天体运行的行星轨道半长轴的三次方与公转周期的二次方的比值都相等，即，其中k与中心天体有关，与行星无关，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】利用开普勒第一定律可以判别太阳在椭圆在其中一个焦点处；当质点间距离趋于无穷小时其引力公式不再适用；利用开普勒第三定律的k值与行星无关。
5．（2022高一下·湖北期中）某人以一定的速度（面部和身体始终垂直河岸）向对岸游去。江中各处水流速度相等，他游过的路程、过河所用的时间与水流流速的关系是（ ）
A．水流流速大时，路程长，时间长
B．水流流速大时，路程长，时间不变
C．路程，时间和水流流速无关
D．水流流速大时，路程长，时间短
【答案】B
【知识点】小船渡河问题分析
【解析】【解答】本题中人的速度方向垂直于河岸不变，所以过河时间不变，与水流速度无关；人相对于岸的速度为他相对于水的速度和水流速度的合速度，则水流速度越大，其合速度与岸的夹角越小，路程越长。
故答案为：B。
【分析】当其河岸宽度除以人的速度可以判别其过河时间与水速无关；其人相对于岸的速度位移水速和人本身在静水中速度的合速度；其水流速度越大其合速度与岸的夹角越小，其路程越大。
6．（2022高一下·湖北期中）如图所示是研究地球自转的示意图，a、b是地球赤道上的两点，b、c是地球表面上不同纬度同一经度上的两个点，下列说法正确的是（ ）
A．a、b、c三点的周期不同 B．a、c两点的角速度相同
C．b、c两点的线速度大小相同 D．a、b两点的向心加速度相同
【答案】B
【知识点】匀速圆周运动
【解析】【解答】AB．三点随地球同轴自转，具有相同的周期、角速度，A不符合题意，B符合题意；
C．两点角速度相同，半径不同，由可知，线速度大小不相同，C不符合题意；
D．两点的角速度、半径均相同，由
可知，向心加速度大小相同，方向不同，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】abc三点属于同轴转动其角速度相等，其周期相等；利用其半径的大小可以判别线速度和向心加速度不同。
7．（2022高一下·湖北期中）如图所示，质量m=10kg的物体在F=100N斜向下的推力作用下，沿水平面以v=1m/s的速度匀速前进x=1m，已知F与水平方向的夹角θ=30°，重力加速度g=10m/s2，则（ ）
A．推力F做的功为100J
B．推力F的功率为100W
C．摩擦力对物体做功为
D．物体与水平面间的动摩擦因数为
【答案】D
【知识点】功的计算
【解析】【解答】A．推力F做的功为
A不符合题意；
B．推力F的功率为
B不符合题意；
C．根据动能定理
可知物体克服摩擦力做功为，即摩擦力对物体做功为，C不符合题意；D．根据力的平衡条件，有
代入数据解得
D符合题意。
故答案为：D。
【分析】利用其推力和位移可以求出推力做功的大小，结合瞬时速度的大小可以求出推力瞬时功率的大小；利用其动能定理可以求出摩擦力做功的大小；利用其平衡方程可以求出动摩擦因数的大小。
二、多选题
8．（2022高一下·湖北期中）如图所示，质量为M、长度为L的木板静止在光滑的水平面上，质量为m的物块（视为质点）放在木板的最左端，物块和木板之间的动摩擦因数为μ。现用一水平恒力F作用在物块上，使物块从静止开始做匀加速直线运动。当木板运动的位移为x时，物块刚好滑到木板的最右端，则在这一过程中（ ）
A．木板受到的摩擦力方向水平向右
B．拉力F对物体做的功为Fx
C．物块和木板间摩擦生热为μmgL
D．摩擦力对物块做的功与摩擦力对木板做功的代数和为零
【答案】A,C
【知识点】牛顿运动定律的应用—板块模型
【解析】【解答】A．木板相对物块向左运动，木板受到水平向右的摩擦力，A符合题意；
B．根据功的计算式，力F做功等于力与力方向上的对地位移的乘积，即等于，B不符合题意；
C．物块和木板间摩擦生热等于摩擦力大小和相对位移大小的乘积，即为μmgL，C符合题意；
D．摩擦力对物块做的功与摩擦力对木板做功的代数和为
D不符合题意。
故答案为：AC。
【分析】利用木板相对运动的方向可以判别木板受到其水平向右的摩擦力方向；拉力做功等于力与力方向的对地位移的大小；利用其摩擦力和相对位移可以求出摩擦产生的热量；其摩擦力对物块和木板做功代数和等于产生的热量。
9．（2022高一下·湖北期中）在电场中的某点A放一检验电荷，它所受到的电场力大小为F，方向水平向右则A点的场强大小为，方向水平向右．下列说法正确的是（ ）
A．在A点放一个负检验电荷，A点的场强方向变为水平向左
B．在A点放一个负检验电荷，它所受的电场力方向水平向左
C．在A点放一个电荷量为的检验电荷，则A点的场强变为
D．在A点放一个电荷量为2 q的检验电荷，则它所受的电场力变为2 F
【答案】B,D
【知识点】电场及电场力；电场强度
【解析】【解答】A．点A放一检验电荷+q，它所受到的电场力大小为F，方向水平向右，则A点的电场强度方向是水平向右，若在A点放一个负检验电荷，A点的场强方向仍然不变，是水平向右，A不符合题意；
B．负检验电荷受到的电场力方向与电场强度方向相反，则在A点放一个负检验电荷，它所受的电场力方向水平向左，B符合题意；
C．在A点放一个电荷量为的检验电荷，则A点的场强大小仍然不变，C不符合题意；
D．在A点放一个电荷量为2q的检验电荷，由于A点的场强大小仍然不变，由F=Eq可知电场力变为2F，D符合题意。
故答案为：BD。
【分析】利用正电荷的电场力方向可以判别场强的方向，利用场强方向可以判别负电荷受到的电场力方向；利用其电场强度不变结合电荷量的大小可以求出电场力的大小。
10．（2022高一下·湖北期中）如图a、图b、图c、图d所示的四种圆周运动模型，下列说法正确的是（ ）
A．图a中圆形桥半径为R，若最高点车速为时，车对桥面的压力为零，车将做平抛运动
B．图b中，在固定圆锥筒（内壁光滑）内做匀速圆周运动的小球，受重力、弹力和向心力
C．图c中，用相同材料做成的A、B两个物体放在匀速转动的水平转台上，随转台一起做匀速圆周运动，mB=2mA，rA=2rB，转台转速缓慢加快时，物体B最先开始滑动
D．图d中，火车以大于规定速度经过外轨高于内轨的弯道时，为了保证火车能安全转弯，则外轨对火车有侧压力
【答案】A,D
【知识点】生活中的圆周运动
【解析】【解答】A．图a中，在最高点，汽车受重力及桥面的支持力，若由重力提供向心力，则有
解得
故此时车对桥面的压力为零，车将做平抛运动，A符合题意；
B．由于向心力是球所受的几个力的合力，是效果力，故对球受力分析可知，图b中，在固定圆锥筒（内壁光滑）内做匀速圆周运动的小球，只受重力、弹力，B不符合题意；
C．物体放在匀速转动的水平转台上随转台一起做圆周运动，摩擦力充当向心力，最大角速度对应最大静摩擦力
即
所以A最先开始滑动，C不符合题意；
D．火车以大于规定速度经过外轨高于内轨的弯道时，火车的部分向心力由外轨的侧向压力提供，故速度越大，当合力不足以提供向心力时，火车易脱轨做离心运动，D符合题意。
故答案为：AD。
【分析】利用汽车的速度大小结合其牛顿第二定律可以判别汽车对桥面的压力为0，开始做平抛运动；在圆锥筒内小球受到重力和弹力的作用；利用牛顿第二定律可以判别滑块开始滑动的角速度大小。
11．（2022高一下·湖北期中）2022年北京冬奥会，中国代表团在本次北京冬奥会获得了九枚金牌，获得了历史最好的成绩，冬奥会期间为了防止疫情传播，所有运动员全部采取闭环管理，运动员的转运工作全部采用氢能源车运输。下表是氢能源转运车的若干参数：
项目 电机额定输出功率（kW） 最大总重（满载）（kg） 满载最大速度（km/h） 充满电满载续航里程（运行的最大距离）（km）
参数 25.0 1875 72 120
设转运车运动过程中受到的阻力大小恒定，重力加速度g取10m/s2.下列判断正确的是（ ）
A．电瓶充满电后，以恒定功率启动过程中，当满载的转运车速度为10m/s时，转运车加速度为1m/s2
B．转运车满载运动过程中受到的阻力大小为1250N
C．电瓶充满电后，转运车满载，若电机以额定输出功率启动，则可持续运行的时间约为1.67h
D．若转运车满载后以1m/s2的加速度从静止开始做匀加速启动，转运车刚达到额定功率时需要经过8s时间
【答案】B,C,D
【知识点】机车启动
【解析】【解答】B．运转车满载匀速时
由此公式可得f=1250N
B符合题意；
A．转运车以恒定功率启动过程中，由牛顿第二定律
将 f=1250N和功率和速度代入得
A不符合题意；
C．对氢能源车由动能定理可知
得t=1.67h
C符合题意；
D．由牛顿第二定律而
得t=8s
D符合题意。
故答案为：BCD。
【分析】利用额定功率和最大速度可以求出阻力的大小，利用牛顿第二定律可以求出加速度的大小；利用动能定理可以求出运动的时间；利用牛顿第二定律结合速度公式可以求出汽车达到额定功率的时间。
三、实验题
12．（2022高一下·湖北期中）三个同学根据不同的实验条件，进行了“探究平抛运动规律”的实验：
（1）甲同学采用如图1所示的装置．用小锤打击弹性金属片，金属片把A球沿水平方向弹出，同时B球被松开，自由下落，观察到两球同时落地，改变小锤打击的力度，即改变球弹出时的速度，两球仍然同时落地，这说明 。
（2）乙同学采用如图2所示的装置。两个相同的弧形轨道、，分别用于发射小铁球、，其中的末端与可看做光滑的水平板相切；两轨道上端分别装有电磁铁、；调节电磁铁、的高度，使，从而保证小铁球、在轨道出口处的水平初速度相等，现将小铁球、分别吸在电磁铁、上，然后切断电源，使两小铁球能以相同的初速度同时分别从轨道、的下端射出。实验可观察到的现象应是 ，仅仅改变弧形轨道的高度，重复上述实验，仍能观察到相同的现象，这说明 。
（3）丙同学采用频闪摄影的方法拍摄到如图3所示的“小球做平抛运动”的照片。图中每个小方格的边长为，则由图可求得v0= （用、表示），其值是 m/s。（g取9.8m/s2）
【答案】（1）平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动
（2）P球会击中Q球；平抛运动的物体在水平方向上做匀速直线运动
（3）2；0.7
【知识点】研究平抛物体的运动
【解析】【解答】（1）改变小锤打击的力度，即改变球弹出时的速度，两球仍然同时落地，这说明平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动。
（2）由于两球在水平方向做匀速直线运动且速度相同，相同时间的水平位移总是相同，可观察到的现象应是P球会击中Q球，仅仅改变弧形轨道的高度，重复上述实验，仍能观察到相同的现象，这说明平抛运动的物体在水平方向上做匀速直线运动。
（3）竖直方向由匀变速直线运动的推论可得
水平方向满足
联立解得
代入数据解得
【分析】（1）两个小球同时落体说明平抛运动其竖直方向的分运动为自由落体运动；
（2）P球下落过程会击中其Q球，说明平抛运动其水平方向的分运动为匀速直线运动；
（3）利用竖直方向的邻差公式可以求出时间间隔，结合水平方向的位移公式可以求出初速度的大小。
13．（2022高一下·湖北期中）某同学用气垫导轨做验证机械能守恒定律的实验，已知当地重力加速度为g，步骤如下：
⑴用天平测出滑块和遮光条的总质量为M、重物的质量为m，用游标卡尺测出遮光条的宽度d；
⑵按图安装好装置，调节气垫导轨水平；
⑶测出遮光条到光电门的距离L，将滑块从该位置静止释放后，光电计时器记录遮光条遮光时间t，实验要验证的表达式为 ；
⑷保持滑块每次从同一位置处释放，改变光电门的位置进行多次实验，测出多组遮光条到光电门的距离L及遮光条遮光时间t，为了直观地得到t与L的关系，应作出 （选填“”“”、“”或“”）图象，如果在误差允许范围内，图象是一条过原点倾斜的直线，且图象的斜率为 时，则机械能守恒得到验证。
【答案】；；
【知识点】验证机械能守恒定律
【解析】【解答】（3）实验中根据滑块通过光电门的平均速度代替瞬时速度，则
实验要验证的是重物减少的重力势能等于系统增加的动能，故实验要验证的表达式为
（4）由
可得
因此作图象，可以直观地得到t与L的关系。
当图象的斜率为时，机械能守恒得到验证。
【分析】（3）利用平均速度公式可以求出滑块经过光电门瞬时速度的大小；结合其重力势能的变化及动能的变化量可以导出机械能守恒的表达式；
（4）利用其机械能守恒定律的表达式可以判别图像坐标的含义，利用其解析式可以判别机械能守恒的斜率大小。
四、解答题
14．（2022高一下·湖北期中）从地面以v0的速度竖直向上抛出一物体，不计空气阻力，重力加速度为g，以地面为重力势能的零势能面。求解下列问题：
（1）物体能上升的最大高度h？
（2）物体动能是重力势能的一半时，求物体离地面的高度h1？
【答案】（1）解：假设物体重量为m，对物体由机械能守恒可知
求得
（2）解：设物体所处位置得重力势能为，动能为由机械能守恒可知
而，联立求得
【知识点】机械能守恒定律
【解析】【分析】（1）物体上升过程机械能守恒，利用机械能守恒定律可以求出上升的最大高度；
（2）当物体的动能等于重力势能的一半时，利用其机械能守恒定律可以求出物体离地面的高度。
15．（2022高一下·湖北期中）如图所示，真空中存在电场强度大小为E，方向水平向右的匀强电场，A、B两点分别固定着等量异种点电荷和。O是线段AB的中点，C是线段AB垂直平分线上的一点，且。若O点的电场强度大小为，则C点的电场强度为多少？
【答案】解：设AO距离为L，由于点电场强度为，根据点电荷场强公式及电场叠加原理可知
对于C点画出电场强度的图示如图所示
根据电场叠加原理由平行四边形定则可知
由几何关系可知
联立解得
方向水平向右。
【知识点】电场强度的叠加
【解析】【分析】已知点电荷A和B到C点的距离，利用点电荷的场强公式结合其平行四边形定则可以求出C点电场强度的大小及方向。
16．（2022高一下·湖北期中）如图所示，半径R的光滑半圆环轨道处于竖直平面内，半圆环与光滑的水平地面相切于圆环的端点A。一小球从A点右侧冲上竖直半圆环，沿轨道运动到B点飞出，已知小球在B点时对轨道的压力为mg，最后落在水平地面的C点（图中未画出），求下列问题：
（1）小球实现上述运动过程时，小球出发时速度为多大？
（2）小球落回地面时，AC间的水平距离为多少？
（3）以A为起点的水平轨道上铺一段长为2R的粗糙轨道，已知新铺轨道动摩擦因数为μ，现将小球距离A点右侧为4R的P点以多大速度水平抛出，小球沿圆轨道运动并且不会脱离轨道。
【答案】（1）解：对小球在最高点受力分析，由牛顿第二定律可知
由牛顿第三定律可知
对小球从出发到B点由动能定理可知：
联立可得
（2）解：小球离开B后做平抛运动，设小球由B到C运动时间为t，由平抛知识可知：
联立得
要使小球不脱离轨道
（3）解：①小球刚好通过最高点B，设最高点速度速度为v1，在最高点应该有
从P点到B点由动能定理可知
联立得
②如果小球沿轨道刚好到达与圆心等高处速度为0，小球的运动也可以不脱离轨道，对小球由P点到达与圆心等高处由动能定理
由得
小球要能滑上轨道，应该满足条件为
得
则要使小球能沿轨道运动且不脱离轨道，则小球在P点速度必须满足 或者
【知识点】动能定理的综合应用；竖直平面的圆周运动
【解析】【分析】（1）小球在最高点时，利用其压力的大小结合牛顿第二定律可以求出小球经过最高点的速度大小，结合动能定理可以求出小球初速度的大小；
（2）小球离开B点后做平抛运动，利用平抛运动的位移公式可以求出AC之间的距离；
（3）当其小球恰好经过最高点或者经过圆心等高位置时，利用动能定理结合牛顿第二定律可以求出小球在P点的速度大小范围。
1 / 1湖北省部分高中联考协作体2021-2022学年高一下学期物理期中考试试卷
一、单选题
1．（2022高一下·湖北期中）如图，在地面上以速度v0抛出质量为m的物体，抛出后物体落在比地面低h的海平面上，若以抛出点为零势能参考面，且不计空气阻力，则（ ）
A．物体在海平面上的动能为
B．物体在海平面的重力势能为
C．重力对物体做的功为
D．物体在海平面上的机械能为
2．（2022高一下·湖北期中）2022年2月6日，农历新年正月初六，中国女足在2球落后的情况下连扳3球以3-2战胜韩国女足，时隔16年，第9次问鼎女足亚洲杯，再度续写逆转奇迹，给国人带来了精彩足球盛宴。假设女足队员王霜在某次足球传递训练过程中用42N力将足球传出去，球沿球场草地滚了25米停下来了，请问王霜在本次训练中对足球做的功为多少？（ ）
A．0 B．1050J C．525J D．无法计算
3．（2022高一下·湖北期中）2022年2月27日11时06分，我国在文昌航天发射场使用长征八号运载火箭成功将22颗卫星送入预定轨道，这些卫星中，有一颗特别受湖北人关注——它就是由武汉大学牵头，以在校学生为主体研制的“启明星”微纳卫星。“启明星”是一颗40×30×40厘米的微纳卫星，重量只有19.2千克，“启明星”将作为其中的第五颗分离入轨卫星，被发射进入距离地球表面536公里的环地轨道，绕地球飞行一圈96分钟，假设“启明星”号卫星运动为匀速圆周运动。下列关于“启明星”号卫星说法正确的是（ ）
A．“启明星”号卫星运行速度大于7.9km/s
B．“启明星”号卫星运行速度比同步卫星小
C．“启明星”号卫星向心加速度比同步卫星大
D．“启明星”号卫星运动周期小于绕地球表面运行卫星的周期
4．（2022高一下·湖北期中）下列说法中正确的是（ ）
A．由开普勒第一定律可知，所有行星都在同一椭圆轨道上绕太阳运动
B．由可知，当r趋于零时万有引力趋于无限大
C．引力常量，是由英国物理学家卡文迪什利用扭秤实验测出的
D．由开普勒第三定律可知，所有行星轨道半长轴的三次方与公转周期的二次方的比值都相等，即，其中k与行星有关
5．（2022高一下·湖北期中）某人以一定的速度（面部和身体始终垂直河岸）向对岸游去。江中各处水流速度相等，他游过的路程、过河所用的时间与水流流速的关系是（ ）
A．水流流速大时，路程长，时间长
B．水流流速大时，路程长，时间不变
C．路程，时间和水流流速无关
D．水流流速大时，路程长，时间短
6．（2022高一下·湖北期中）如图所示是研究地球自转的示意图，a、b是地球赤道上的两点，b、c是地球表面上不同纬度同一经度上的两个点，下列说法正确的是（ ）
A．a、b、c三点的周期不同 B．a、c两点的角速度相同
C．b、c两点的线速度大小相同 D．a、b两点的向心加速度相同
7．（2022高一下·湖北期中）如图所示，质量m=10kg的物体在F=100N斜向下的推力作用下，沿水平面以v=1m/s的速度匀速前进x=1m，已知F与水平方向的夹角θ=30°，重力加速度g=10m/s2，则（ ）
A．推力F做的功为100J
B．推力F的功率为100W
C．摩擦力对物体做功为
D．物体与水平面间的动摩擦因数为
二、多选题
8．（2022高一下·湖北期中）如图所示，质量为M、长度为L的木板静止在光滑的水平面上，质量为m的物块（视为质点）放在木板的最左端，物块和木板之间的动摩擦因数为μ。现用一水平恒力F作用在物块上，使物块从静止开始做匀加速直线运动。当木板运动的位移为x时，物块刚好滑到木板的最右端，则在这一过程中（ ）
A．木板受到的摩擦力方向水平向右
B．拉力F对物体做的功为Fx
C．物块和木板间摩擦生热为μmgL
D．摩擦力对物块做的功与摩擦力对木板做功的代数和为零
9．（2022高一下·湖北期中）在电场中的某点A放一检验电荷，它所受到的电场力大小为F，方向水平向右则A点的场强大小为，方向水平向右．下列说法正确的是（ ）
A．在A点放一个负检验电荷，A点的场强方向变为水平向左
B．在A点放一个负检验电荷，它所受的电场力方向水平向左
C．在A点放一个电荷量为的检验电荷，则A点的场强变为
D．在A点放一个电荷量为2 q的检验电荷，则它所受的电场力变为2 F
10．（2022高一下·湖北期中）如图a、图b、图c、图d所示的四种圆周运动模型，下列说法正确的是（ ）
A．图a中圆形桥半径为R，若最高点车速为时，车对桥面的压力为零，车将做平抛运动
B．图b中，在固定圆锥筒（内壁光滑）内做匀速圆周运动的小球，受重力、弹力和向心力
C．图c中，用相同材料做成的A、B两个物体放在匀速转动的水平转台上，随转台一起做匀速圆周运动，mB=2mA，rA=2rB，转台转速缓慢加快时，物体B最先开始滑动
D．图d中，火车以大于规定速度经过外轨高于内轨的弯道时，为了保证火车能安全转弯，则外轨对火车有侧压力
11．（2022高一下·湖北期中）2022年北京冬奥会，中国代表团在本次北京冬奥会获得了九枚金牌，获得了历史最好的成绩，冬奥会期间为了防止疫情传播，所有运动员全部采取闭环管理，运动员的转运工作全部采用氢能源车运输。下表是氢能源转运车的若干参数：
项目 电机额定输出功率（kW） 最大总重（满载）（kg） 满载最大速度（km/h） 充满电满载续航里程（运行的最大距离）（km）
参数 25.0 1875 72 120
设转运车运动过程中受到的阻力大小恒定，重力加速度g取10m/s2.下列判断正确的是（ ）
A．电瓶充满电后，以恒定功率启动过程中，当满载的转运车速度为10m/s时，转运车加速度为1m/s2
B．转运车满载运动过程中受到的阻力大小为1250N
C．电瓶充满电后，转运车满载，若电机以额定输出功率启动，则可持续运行的时间约为1.67h
D．若转运车满载后以1m/s2的加速度从静止开始做匀加速启动，转运车刚达到额定功率时需要经过8s时间
三、实验题
12．（2022高一下·湖北期中）三个同学根据不同的实验条件，进行了“探究平抛运动规律”的实验：
（1）甲同学采用如图1所示的装置．用小锤打击弹性金属片，金属片把A球沿水平方向弹出，同时B球被松开，自由下落，观察到两球同时落地，改变小锤打击的力度，即改变球弹出时的速度，两球仍然同时落地，这说明 。
（2）乙同学采用如图2所示的装置。两个相同的弧形轨道、，分别用于发射小铁球、，其中的末端与可看做光滑的水平板相切；两轨道上端分别装有电磁铁、；调节电磁铁、的高度，使，从而保证小铁球、在轨道出口处的水平初速度相等，现将小铁球、分别吸在电磁铁、上，然后切断电源，使两小铁球能以相同的初速度同时分别从轨道、的下端射出。实验可观察到的现象应是 ，仅仅改变弧形轨道的高度，重复上述实验，仍能观察到相同的现象，这说明 。
（3）丙同学采用频闪摄影的方法拍摄到如图3所示的“小球做平抛运动”的照片。图中每个小方格的边长为，则由图可求得v0= （用、表示），其值是 m/s。（g取9.8m/s2）
13．（2022高一下·湖北期中）某同学用气垫导轨做验证机械能守恒定律的实验，已知当地重力加速度为g，步骤如下：
⑴用天平测出滑块和遮光条的总质量为M、重物的质量为m，用游标卡尺测出遮光条的宽度d；
⑵按图安装好装置，调节气垫导轨水平；
⑶测出遮光条到光电门的距离L，将滑块从该位置静止释放后，光电计时器记录遮光条遮光时间t，实验要验证的表达式为 ；
⑷保持滑块每次从同一位置处释放，改变光电门的位置进行多次实验，测出多组遮光条到光电门的距离L及遮光条遮光时间t，为了直观地得到t与L的关系，应作出 （选填“”“”、“”或“”）图象，如果在误差允许范围内，图象是一条过原点倾斜的直线，且图象的斜率为 时，则机械能守恒得到验证。
四、解答题
14．（2022高一下·湖北期中）从地面以v0的速度竖直向上抛出一物体，不计空气阻力，重力加速度为g，以地面为重力势能的零势能面。求解下列问题：
（1）物体能上升的最大高度h？
（2）物体动能是重力势能的一半时，求物体离地面的高度h1？
15．（2022高一下·湖北期中）如图所示，真空中存在电场强度大小为E，方向水平向右的匀强电场，A、B两点分别固定着等量异种点电荷和。O是线段AB的中点，C是线段AB垂直平分线上的一点，且。若O点的电场强度大小为，则C点的电场强度为多少？
16．（2022高一下·湖北期中）如图所示，半径R的光滑半圆环轨道处于竖直平面内，半圆环与光滑的水平地面相切于圆环的端点A。一小球从A点右侧冲上竖直半圆环，沿轨道运动到B点飞出，已知小球在B点时对轨道的压力为mg，最后落在水平地面的C点（图中未画出），求下列问题：
（1）小球实现上述运动过程时，小球出发时速度为多大？
（2）小球落回地面时，AC间的水平距离为多少？
（3）以A为起点的水平轨道上铺一段长为2R的粗糙轨道，已知新铺轨道动摩擦因数为μ，现将小球距离A点右侧为4R的P点以多大速度水平抛出，小球沿圆轨道运动并且不会脱离轨道。
答案解析部分
1．【答案】A
【知识点】机械能综合应用
【解析】【解答】A．由动能定理得
则得物体在海平面上的动能为
A符合题意；
B．以地面为零势能面，海平面低于地面h，所以物体在海平面上时的重力势能为，B不符合题意；
C．重力做功与路径无关，与始末位置的高度差有关，抛出点与海平面的高度差为h，并且重力做正功，所以整个过程重力对物体做功为，C不符合题意；
D．根据机械能守恒知物体在海平面上的机械能等于抛出时的机械能为
D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】利用动能定理可以求出物体在海平面动能的大小；利用高度和0势能面位置可以求出物体重力势能的大小；利用其机械能守恒定律可以求出物体机械能的大小。
2．【答案】D
【知识点】功的计算
【解析】【解答】球员给足球的作用力是瞬间完成的，足球的位移为足球脱离脚作用后才发生的，根据功的计算公式，无法计算球员对足球所做的功。
故答案为：D。
【分析】球员对足球作用力已知，未知作用力产生的位移不能求出对足球做功的大小。
3．【答案】C
【知识点】线速度、角速度和周期、转速；向心力；万有引力定律的应用
【解析】【解答】A．第一宇宙速度7.9km/s是最大的环绕速度，最小的发射速度，所以“启明星”号卫星小于7.9km/s，A不符合题意；
B．根据
解得
同步卫星的周期为24h，则“启明星”的轨道半径小于地球同步卫星的轨道半径，根据
解得
“启明星”的轨道半径小于地球同步卫星的轨道半径，则“启明星”号卫星运行速度比同步卫星大，B不符合题意；
C．根据
解得
“启明星”的轨道半径小于地球同步卫星的轨道半径，“启明星”号卫星向心加速度比同步卫星大，C符合题意；
D．根据
解得
“启明星”的轨道半径大绕地球表面卫星的轨道半径，“启明星”号卫星运动周期大于绕地球表面运行卫星的周期，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】利用引力提供向心力结合半径的大小可以比较线速度、周期、加速度和周期的大小。
4．【答案】C
【知识点】开普勒定律；万有引力定律；引力常量及其测定
【解析】【解答】A．由开普勒第一定律可知，所有行星各自绕太阳运行的轨道为椭圆，太阳在椭圆的一个焦点上，所以各行星不在同一椭圆轨道上，A不符合题意；
B．万有引力定律的研究对象是质点当物体间距离趋于零时物体不能被视为质点，万有引力定律不再适用，B不符合题意；
C．引力常量，是由卡文迪什在实验室中利用扭秤实验测出的，C符合题意；
D．由开普勒第三定律可知，所有绕同一中心天体运行的行星轨道半长轴的三次方与公转周期的二次方的比值都相等，即，其中k与中心天体有关，与行星无关，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】利用开普勒第一定律可以判别太阳在椭圆在其中一个焦点处；当质点间距离趋于无穷小时其引力公式不再适用；利用开普勒第三定律的k值与行星无关。
5．【答案】B
【知识点】小船渡河问题分析
【解析】【解答】本题中人的速度方向垂直于河岸不变，所以过河时间不变，与水流速度无关；人相对于岸的速度为他相对于水的速度和水流速度的合速度，则水流速度越大，其合速度与岸的夹角越小，路程越长。
故答案为：B。
【分析】当其河岸宽度除以人的速度可以判别其过河时间与水速无关；其人相对于岸的速度位移水速和人本身在静水中速度的合速度；其水流速度越大其合速度与岸的夹角越小，其路程越大。
6．【答案】B
【知识点】匀速圆周运动
【解析】【解答】AB．三点随地球同轴自转，具有相同的周期、角速度，A不符合题意，B符合题意；
C．两点角速度相同，半径不同，由可知，线速度大小不相同，C不符合题意；
D．两点的角速度、半径均相同，由
可知，向心加速度大小相同，方向不同，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】abc三点属于同轴转动其角速度相等，其周期相等；利用其半径的大小可以判别线速度和向心加速度不同。
7．【答案】D
【知识点】功的计算
【解析】【解答】A．推力F做的功为
A不符合题意；
B．推力F的功率为
B不符合题意；
C．根据动能定理
可知物体克服摩擦力做功为，即摩擦力对物体做功为，C不符合题意；D．根据力的平衡条件，有
代入数据解得
D符合题意。
故答案为：D。
【分析】利用其推力和位移可以求出推力做功的大小，结合瞬时速度的大小可以求出推力瞬时功率的大小；利用其动能定理可以求出摩擦力做功的大小；利用其平衡方程可以求出动摩擦因数的大小。
8．【答案】A,C
【知识点】牛顿运动定律的应用—板块模型
【解析】【解答】A．木板相对物块向左运动，木板受到水平向右的摩擦力，A符合题意；
B．根据功的计算式，力F做功等于力与力方向上的对地位移的乘积，即等于，B不符合题意；
C．物块和木板间摩擦生热等于摩擦力大小和相对位移大小的乘积，即为μmgL，C符合题意；
D．摩擦力对物块做的功与摩擦力对木板做功的代数和为
D不符合题意。
故答案为：AC。
【分析】利用木板相对运动的方向可以判别木板受到其水平向右的摩擦力方向；拉力做功等于力与力方向的对地位移的大小；利用其摩擦力和相对位移可以求出摩擦产生的热量；其摩擦力对物块和木板做功代数和等于产生的热量。
9．【答案】B,D
【知识点】电场及电场力；电场强度
【解析】【解答】A．点A放一检验电荷+q，它所受到的电场力大小为F，方向水平向右，则A点的电场强度方向是水平向右，若在A点放一个负检验电荷，A点的场强方向仍然不变，是水平向右，A不符合题意；
B．负检验电荷受到的电场力方向与电场强度方向相反，则在A点放一个负检验电荷，它所受的电场力方向水平向左，B符合题意；
C．在A点放一个电荷量为的检验电荷，则A点的场强大小仍然不变，C不符合题意；
D．在A点放一个电荷量为2q的检验电荷，由于A点的场强大小仍然不变，由F=Eq可知电场力变为2F，D符合题意。
故答案为：BD。
【分析】利用正电荷的电场力方向可以判别场强的方向，利用场强方向可以判别负电荷受到的电场力方向；利用其电场强度不变结合电荷量的大小可以求出电场力的大小。
10．【答案】A,D
【知识点】生活中的圆周运动
【解析】【解答】A．图a中，在最高点，汽车受重力及桥面的支持力，若由重力提供向心力，则有
解得
故此时车对桥面的压力为零，车将做平抛运动，A符合题意；
B．由于向心力是球所受的几个力的合力，是效果力，故对球受力分析可知，图b中，在固定圆锥筒（内壁光滑）内做匀速圆周运动的小球，只受重力、弹力，B不符合题意；
C．物体放在匀速转动的水平转台上随转台一起做圆周运动，摩擦力充当向心力，最大角速度对应最大静摩擦力
即
所以A最先开始滑动，C不符合题意；
D．火车以大于规定速度经过外轨高于内轨的弯道时，火车的部分向心力由外轨的侧向压力提供，故速度越大，当合力不足以提供向心力时，火车易脱轨做离心运动，D符合题意。
故答案为：AD。
【分析】利用汽车的速度大小结合其牛顿第二定律可以判别汽车对桥面的压力为0，开始做平抛运动；在圆锥筒内小球受到重力和弹力的作用；利用牛顿第二定律可以判别滑块开始滑动的角速度大小。
11．【答案】B,C,D
【知识点】机车启动
【解析】【解答】B．运转车满载匀速时
由此公式可得f=1250N
B符合题意；
A．转运车以恒定功率启动过程中，由牛顿第二定律
将 f=1250N和功率和速度代入得
A不符合题意；
C．对氢能源车由动能定理可知
得t=1.67h
C符合题意；
D．由牛顿第二定律而
得t=8s
D符合题意。
故答案为：BCD。
【分析】利用额定功率和最大速度可以求出阻力的大小，利用牛顿第二定律可以求出加速度的大小；利用动能定理可以求出运动的时间；利用牛顿第二定律结合速度公式可以求出汽车达到额定功率的时间。
12．【答案】（1）平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动
（2）P球会击中Q球；平抛运动的物体在水平方向上做匀速直线运动
（3）2；0.7
【知识点】研究平抛物体的运动
【解析】【解答】（1）改变小锤打击的力度，即改变球弹出时的速度，两球仍然同时落地，这说明平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动。
（2）由于两球在水平方向做匀速直线运动且速度相同，相同时间的水平位移总是相同，可观察到的现象应是P球会击中Q球，仅仅改变弧形轨道的高度，重复上述实验，仍能观察到相同的现象，这说明平抛运动的物体在水平方向上做匀速直线运动。
（3）竖直方向由匀变速直线运动的推论可得
水平方向满足
联立解得
代入数据解得
【分析】（1）两个小球同时落体说明平抛运动其竖直方向的分运动为自由落体运动；
（2）P球下落过程会击中其Q球，说明平抛运动其水平方向的分运动为匀速直线运动；
（3）利用竖直方向的邻差公式可以求出时间间隔，结合水平方向的位移公式可以求出初速度的大小。
13．【答案】；；
【知识点】验证机械能守恒定律
【解析】【解答】（3）实验中根据滑块通过光电门的平均速度代替瞬时速度，则
实验要验证的是重物减少的重力势能等于系统增加的动能，故实验要验证的表达式为
（4）由
可得
因此作图象，可以直观地得到t与L的关系。
当图象的斜率为时，机械能守恒得到验证。
【分析】（3）利用平均速度公式可以求出滑块经过光电门瞬时速度的大小；结合其重力势能的变化及动能的变化量可以导出机械能守恒的表达式；
（4）利用其机械能守恒定律的表达式可以判别图像坐标的含义，利用其解析式可以判别机械能守恒的斜率大小。
14．【答案】（1）解：假设物体重量为m，对物体由机械能守恒可知
求得
（2）解：设物体所处位置得重力势能为，动能为由机械能守恒可知
而，联立求得
【知识点】机械能守恒定律
【解析】【分析】（1）物体上升过程机械能守恒，利用机械能守恒定律可以求出上升的最大高度；
（2）当物体的动能等于重力势能的一半时，利用其机械能守恒定律可以求出物体离地面的高度。
15．【答案】解：设AO距离为L，由于点电场强度为，根据点电荷场强公式及电场叠加原理可知
对于C点画出电场强度的图示如图所示
根据电场叠加原理由平行四边形定则可知
由几何关系可知
联立解得
方向水平向右。
【知识点】电场强度的叠加
【解析】【分析】已知点电荷A和B到C点的距离，利用点电荷的场强公式结合其平行四边形定则可以求出C点电场强度的大小及方向。
16．【答案】（1）解：对小球在最高点受力分析，由牛顿第二定律可知
由牛顿第三定律可知
对小球从出发到B点由动能定理可知：
联立可得
（2）解：小球离开B后做平抛运动，设小球由B到C运动时间为t，由平抛知识可知：
联立得
要使小球不脱离轨道
（3）解：①小球刚好通过最高点B，设最高点速度速度为v1，在最高点应该有
从P点到B点由动能定理可知
联立得
②如果小球沿轨道刚好到达与圆心等高处速度为0，小球的运动也可以不脱离轨道，对小球由P点到达与圆心等高处由动能定理
由得
小球要能滑上轨道，应该满足条件为
得
则要使小球能沿轨道运动且不脱离轨道，则小球在P点速度必须满足 或者
【知识点】动能定理的综合应用；竖直平面的圆周运动
【解析】【分析】（1）小球在最高点时，利用其压力的大小结合牛顿第二定律可以求出小球经过最高点的速度大小，结合动能定理可以求出小球初速度的大小；
（2）小球离开B点后做平抛运动，利用平抛运动的位移公式可以求出AC之间的距离；
（3）当其小球恰好经过最高点或者经过圆心等高位置时，利用动能定理结合牛顿第二定律可以求出小球在P点的速度大小范围。
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