山东省济宁市泗水县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·泗水期中）关于行星运动的规律，下列说法符合史实的是：（ ）
A．开普勒在牛顿定律的基础上，导出了行星运动的规律
B．牛顿发现了万有引力规律，并且测出了引力常量G
C．开普勒在第谷天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律
D．开普勒总结出了行星运动的规律，找出了行星按照这些规律运动的原因
【答案】C
【知识点】物理学史
【解析】【解答】AC．开普勒在第谷天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律——开普勒三定律，A不符合题意，C符合题意；
B．牛顿发现了万有引力规律，卡文迪许测出了引力常量G，B不符合题意；
D．开普勒总结出了行星运动的规律，牛顿找出了行星按照这些规律运动的原因，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】开普勒在第谷行星数据的基础上提出了行星三大定律；卡文迪许测量出引力常量的大小；牛顿找出了行星运动规律的原因。
2．（2018高一下·安阳期中）某质点在恒力F作用下从A点沿图所示曲线运动到B点，到达B点后，质点受到的力大小不变，但方向恰与F相反，则它从B点开始的运动轨迹可能是图中的哪条曲线（ ）
A．曲线a B．曲线b
C．曲线c D．以上三条曲线都不可能
【答案】A
【知识点】曲线运动
【解析】【解答】从A点沿曲线运动到B点，曲线是向下弯曲的，由合力应该指轨迹内侧，可知恒力F的方向应该是斜向右下方的，改变F的方向之后就应该是斜向左上方的，又由于曲线运动的合力是指向轨迹内侧，所以把F反向之后，物体的运动轨迹应该是向上弯曲。
故答案为：A
【分析】需要把握的是做曲线运动的物体所受的合外力是指向曲线内部的，结合选项进行分析。
3．（2022高一下·泗水期中）木块静止挂在绳子下端，一子弹以水平速度射入木块并留在其中，再与木块一起共同摆到一定高度，如图所示，从子弹开始入射到共同上摆到最大高度的过程中，下面说法正确的是（ ）
A．子弹的机械能守恒 B．木块的机械能守恒
C．子弹和木块的总机械能守恒 D．以上说法都不对
【答案】D
【知识点】机械能综合应用；机械能守恒定律
【解析】【解答】由于木块对子弹的阻力对子弹做负功，所以子弹的机械能不守恒，A不符合题意；由于子弹对木块的作用力做正功，所以木块的机械能增加，B不符合题意；在子弹射入木块的过程中，子弹和木块组成的系统克服摩擦力做功，系统的机械能减少，转化为内能，C不符合题意D符合题意．
故答案为：D
【分析】由于木块对子弹的阻力对子弹做负功所以子弹机械能不守恒；由于子弹对木块作用力做正功所以木块机械能增加；利用其系统摩擦力做功可以判别系统总的机械能减小。
4．（2022高一下·泗水期中）一个人站在高出地面h处，抛出一个质量为m的物体，物体落地时的速率为v，人对物体所做的功等于(空气阻力不计)（ ）
A．mgh B． mv2 C． mv2－mgh D． mv2＋mgh
【答案】C
【知识点】动能定理的综合应用
【解析】【解答】设人对物体所做的功为 ，根据动能定理得：
解得：
故答案为：C
【分析】利用动能定理可以求出人对物体做功的大小。
5．（2022高一下·泗水期中）如图，质量为m的小球固定在长为l的细轻杆的一端，绕细杆的另一端O在竖直平面上做圆周运动，球转到最低点A时，线速度的大小为 ，此时（ ）
A．杆受到 压力 B．杆受到 的拉力
C．杆受到 的压力 D．杆受到 的拉力
【答案】B
【知识点】牛顿第二定律
【解析】【解答】假设小球在最低点A受到向上的拉力F，由牛顿第二定律可得
解得
故杆受到 的拉力。
故答案为：B。
【分析】利用牛顿第二定律可以求出小球在最低点受到的拉力大小。
6．（2022高一下·泗水期中）某行星的质量与地球质量相等，半径为地球的 ，要从该行星上发射一颗绕它自身运动的卫星，那么“第一宇宙速度”(环绕速度)大小就为地球上的第一宇宙速度的（ ）
A． B． 倍 C． 倍 D．2倍
【答案】D
【知识点】万有引力定律的应用；第一、第二与第三宇宙速度
【解析】【解答】地球的第一宇宙速度是卫星在近地圆轨道上的环绕速度，即轨道半径为地球半径的环绕速度，则由
解得
所以第一宇宙速度是 。
地球半径减小到原来的 ，所以第一宇宙速度（环绕速度）大小应为 ，即为原来的2倍，ABC不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】利用引力提供向心力结合半径的大小变化可以求出第一宇宙速度的大小变化。
7．（2022高一下·泗水期中）一汽车通过拱形桥顶点时速度为10m/s，车对桥顶的压力为车重的 ，如果要使汽车在桥顶对桥面没有压力，车速至少为（ ）
A．15m/s B．20m/s C．25m/s D．30m/s
【答案】B
【知识点】牛顿第二定律
【解析】【解答】设车速为 时汽车对桥顶没有压力，则
代入 解得
故答案为：B。
【分析】利用其汽车对桥顶的压力大小结合牛顿第二定律可以求出其汽车过桥的车速大小。
8．（2022高一下·泗水期中）如图所示，体重相同的小丽和小芳都从一楼到二楼商场去购物，小丽从楼梯走上去，克服重力做功W1，所用时间t1，克服重力做功的平均功率P1；小芳乘电梯上去，克服重力做功W2，所用时间t2，克服重力做功的平均功率P2.已知她们的体重相同，且t1＞t2，则（ ）
A．P1＝P2 B．P1＞P2 C．W1＝W2 D．W1＞W2
【答案】C
【知识点】功率及其计算
【解析】【解答】这两个同学的体重相同，爬楼的高度前后不变，根据公式W=-Gh可知两人上楼过程重力做功相同，故克服重力做的功W1、W2大小相等，即W1=W2；克服重力的平均功率为 ，由于t1＞t2，所以P1＜P2，AB不符合题意．所以C符合题意，ABD不符合题意．
故答案为：C
【分析】利用其高度的变化可以求出克服重力做功的大小，结合其作用的时间可以比较平均功率的大小。
二、多选题
9．（2022高一下·泗水期中）如图所示，A、B为咬合转动的两齿轮，rA＝2rB，则A、B两轮边缘上的两点的（ ）
A．角速度之比为1∶2 B．向心加速度之比为1∶2
C．周期之比为1∶2 D．转速之比为1∶2
【答案】A,B,D
【知识点】匀速圆周运动
【解析】【解答】根据题意有两轮边缘上的线速度大小相等，即有 。
A.根据角速度 和线速度 的关系 得角速度与半径成反比
A符合题意；
B.根据向心加速度a与线速度v的关系
且
得
B符合题意；
C.根据周期和线速度的关系
且 得
C不符合题意；
D.根据转速和线速度的关系
且
得
D符合题意。
故答案为：ABD。
【分析】利用两个轮线速度线的结合其半径的大小可以求出向心加速度、线速度、角速度、周期和转速的比值。
10．（2022高一下·泗水期中）在圆轨道上运动着质量为m的人造地球卫星，它到地面的距离等于地球半径R的三倍，地球表面重力加速度为g，则（ ）
A．卫星运动的速度为
B．卫星运动的周期为
C．卫星运动的加速度为
D．卫星受到的地球引力为
【答案】C,D
【知识点】加速度；速度与速率；牛顿第二定律；线速度、角速度和周期、转速；万有引力定律的应用
【解析】【解答】A.根据
解得卫星运动的速度
A不符合题意；
B.卫星运动的周期
B不符合题意；
C.卫星运动的加速度
C符合题意；
D.卫星受到的地球引力为
D符合题意。
故答案为：CD。
【分析】利用引力提供向心力可以求出卫星运动的速度大小，结合速度和周期的关系可以求出周期的大小；利用其线速度的大小可以求出加速度的大小，利用牛顿第二定律可以求出卫星受到的引力大小。
11．如图所示，一轻弹簧固定于O点，另一端系一重物，将重物从与悬点O在同一水平面且弹簧保持原长的A点无初速度地释放，让它自由摆下，不计空气阻力，在重物由A点摆向最低点的过程中（ ）
A．重物的机械能减少 B．系统的机械能不变
C．系统的机械能增加 D．系统的机械能减少
【答案】A,B
【知识点】机械能综合应用
【解析】【解答】重物自由摆下的过程中，弹簧拉力对重物做负功，重物的机械能减少，选项A符合题意；对系统而言，除重力、弹力外，无其他外力做功，故系统的机械能守恒，选项B符合题意.
故答案为：A、B。
【分析】对于单独的物体而言，当只有重力做功时机械能守恒，对于整个系统而言，只有重力或者弹力做功时，机械能守恒。
12．（2017高一下·容县期末）内壁光滑的环形凹槽半径为R，固定在竖直平面内，一根长度为 R的轻杆，一端固定有质量m的小球甲，另一端固定有质量为2m的小球乙．现将两小球放入凹槽内，初始时刻小球乙位于凹槽的最低点（如图所示），由静止释放后（ ）
A．下滑过程中甲球减少的机械能总是等于乙球增加的机械能
B．下滑过程中甲球减少的重力势能总是等于乙球增加的重力势能
C．甲球沿凹槽下滑不可能到达槽的最低点
D．杆从右向左滑回时，乙球一定不能回到凹槽的最低点
【答案】A,C
【知识点】机械能综合应用
【解析】【解答】解：A、甲与乙两个物体系统机械能守恒，故甲减小的机械能一定等于乙增加的机械能，故A正确；
B、甲与乙两个物体系统机械能守恒，甲球减小的重力势能转化为乙的势能和动能以及甲的动能，故B错误；
C、若甲球沿凹槽下滑到槽的最低点，乙则到达与圆心等高处，但由于乙的质量比甲大，造成机械能增加了，明显违背了机械能守恒定律，故甲球不可能到圆弧最低点，故C正确；
D、由于机械能守恒，故动能减为零时，势能应该不变，故杆从右向左滑回时，乙球一定能回到凹槽的最低点，故D错误；
故选：AC．
【分析】甲与乙两小球系统，重力势能和动能相互转化，系统机械能守恒；还可以将甲与乙当作一个整体，找出重心，机械能也守恒．
三、实验题
13．（2022高一下·泗水期中）在利用打点计时器“验证机械能守恒定律”的实验中，实验装置如图甲所示。
（1）需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度v和下落高度h。某小组的同学利用实验得到了所需纸带，共设计了以下四种测量方案，其中正确的是______；
A．用刻度尺测出物体下落的高度h，并测出下落时间t，通过 计算出瞬时速度v；
B．用刻度尺测出物体下落的高度h，并通过 ，计算出瞬时速度v；
C．根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等于这点前、后相邻两点间的平均速度，计算出瞬时速度v，并通过 计算出高度h；
D．用刻度尺测出物体下落的高度h，根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等于这点前、后相邻两点间的平均速度，计算出瞬时速度v。
（2）打出的纸带如图乙所示。设物体质量为m、交流电周期为T，则打点4时物体的动能可以表示为 ；
（3）为了求从起点0到点4物体的重力势能变化量，需要知道重力加速度g的值，这个g值应该是______（填字母即可）；
A．取当地的实际g值
B．根据打出的纸带，用 求出
C．近似取 即可
D．以上说法均错误
【答案】（1）D
（2）
（3）A
【知识点】验证机械能守恒定律
【解析】【解答】（1）该实验是验证机械能守恒定律的实验。因为我们知道自由落体运动只受重力，机械能就守恒。如果把重物看成自由落体运动，再运用自由落体的规律求解速度，那么就不需要验证，其中ABC三项都是运用了自由落体的运动规律求解。
故答案为：D。
（2）利用匀变速直线运动的规律得，打点4的速度
所以动能为
（3）在“验证机械能守恒定律”实验中要求起点0到点4重锤的重力势能变化量，不能用机械能守恒来计算g值，应取当地的实际g值。
故答案为：A。
【分析】（1）求出其重物的速度不能直接利用自由落体运动的速度公式及位移公式计算，由于利用公式计算已经默认其下落过程机械能守恒；
（2）利用平均速度公式可以求出瞬时速度的大小，结合动能的表达式可以求出动能的增量；
（3）利用其高度变化可以求出重力势能的变化量，其g值只能利用当地实际重力加速度进行计算。
14．（2022高一下·泗水期中）如图甲所示是某同学探究做圆周运动的物体质量、向心力、轨道半径及线速度关系的实验装置，圆柱体放置在水平光滑圆盘上做匀速圆周运动。力传感器测量向心力F，速度传感器测量圆柱体的线速度v，该同学通过保持圆柱体质量和运动半径不变，来探究向心力F与线速度v的关系。
（1）该同学采用的实验方法为______；
A．等效替代法 B．控制变量法 C．理想化模型法
（2）改变线速度v，多次测量，该同学测出了五组F、v数据，如下表所示：
v/（m·s－1） 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
F/N 0.88 2.00 3.50 5.50 7.90
该同学对数据分析后，在图坐标纸上描出了五个点。
①在图乙中作出F v2图线 ；
②若圆柱体运动半径r=0.2m，由作出的F v2的图线可得圆柱体的质量m= kg。（结果保留两位有效数字）
【答案】（1）B
（2）；0.18
【知识点】向心力
【解析】【解答】（1）该同学采用的实验方法为控制变量法，故答案为：B；
（2）作出F-v2图线如图所示做一条过原点的线段，让尽量多的点落在这条线段上，其他点分布线段两侧，如图所示
根据向心力公式
则由图像可知
解得
【分析】（1）该同学使用控制变量法探究向心力与速度的大小关系；
（2）利用其图像坐标点进行连线；利用其图像斜率可以求出物体的质量大小。
四、解答题
15．（2022高一下·泗水期中）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 同一物体在火星上的重力加速度是地球上重力加速度的多少倍 若一物体在地球表面所受重力比它在火星表面所受重力大50N，则这个物体的质量是多少 (g取10m/s)
【答案】解：根据万有引力等于重力得出表面的重力加速度之比，从而得出物体在火星上的质量．
由星球表面，由万有引力等于重力得：
在火星表面：
联立可得：
物体在地球表面所受重力比它在火星表面所受重力大50N，则这个物体的质量是9kg．
【知识点】万有引力定律的应用
【解析】【分析】在火星上，其引力形成物体的重力，结合牛顿第二定律可以求出物体质量的大小。
16．（2022高一下·泗水期中）“过山车” 游乐场中的一种娱乐设施，它的安全性能的好坏直接影响着人们的生命安全．因此对过山车的安全检测室一个重要环节．如图，是一个模拟“过山车”的实验装置的原理示意图，光滑斜面AB与竖直面内的圆形轨道在B点平滑连接，圆弧轨道半径为R，一个质量为m的小车从距地面高度为h的A点由静止释放，沿斜面滑下，已知重力加速度为g．
（1）当小车进入圆形轨道第一次经过B点时对轨道的压力；
（2）假设小车恰能通过最高点C完成圆周运动，求小车从B点运动到C点克服摩擦阻力做的功．
【答案】（1）解：从A到B的过程中，跟据动能定理则有
在B点，根据牛顿第二定律可得
解得
根据牛顿第三定律可得当小车进入圆形轨道第一次经过B点时对轨道的压力
（2）解：从B到C的过程中，跟据动能定理则有
在C点，根据牛顿第二定律可得
小车从B点运动到C点克服摩擦阻力做的功
【知识点】牛顿第二定律；动能定理的综合应用
【解析】【分析】当小车从A到B的过程中，利用动能定理可以求出小车经过B点速度的大小，结合牛顿第二定律可以求出经过B点对轨道的压力大小；
（2）当小球恰好经过C点，利用牛顿第二定律可以求出经过C点速度的大小，结合动能定理可以求出克服摩擦力做功的大小。
17．（2022高一下·泗水期中）汽车发动机的额定功率P=60kW，若其总质量m=5t，在水平路面上行驶时，所受阻力恒为f=5.0×103N，若汽车启动时保持额定功率不变，求：
（1）汽车所能达到的最大速度vmax是多大？
（2）当汽车加速度为2m/s2时，速度是多大？
（3）当汽车速度是6m/s时，加速度是多大？
【答案】（1）解：汽车保持恒定功率启动时，做加速度逐渐减小的加速运动，当加速度减小到零时，速度达到最大。所以，此时汽车的牵引力为F1=f=5.0×103N
则汽车的最大速度为vmax= m/s=12m/s
（2）解：当汽车的加速度为2m/s2时，设牵引力为F2，由牛顿第二定律得F2－f=ma
F2=f＋ma=5.0×103 N＋5.0×103×2 N=1.5×104 N
汽车的速度为v= =4m/s
（3）解：当汽车的速度为6 m/s时，牵引力为F3= =1×104 N
由牛顿第二定律得F3－f=ma′
汽车的加速度为a′= =1m/s2
【知识点】机车启动
【解析】【分析】（1）当汽车功率额定时，当汽车达到最大速度后，其牵引力等于阻力，利用其额定功率和阻力的比值可以求出最大速度的大小；
（2）当汽车做匀加速直线运动，利用其牛顿第二定律可以求出牵引力的大小，结合功率的表达式可以求出其速度的大小；
（3）当汽车速度已知时，利用其功率的表达式可以求出牵引力的大小，结合牛顿第二定律可以求出加速度的大小。
18．（2022高一下·泗水期中）如图所示，光滑细圆管轨道AB部分平直，BC部分是处于竖直平面内半径为R的半圆，C为半圆的最高点。有一质量为m、 半径较管道略小的光滑的小球以水平初速度v0射入圆管．
（1）若要小球从C端出来，初速度v0应满足什么条件？
（2）在小球从C端出来瞬间，对管壁压力有哪几种情况，初速度v0各应满足什么条件？
【答案】（1）解：小球在管内运动过程中，只有重力做功，机械能守恒．要求小球能从C射出，小球运动到C点的速度vC>0．根据机械能守恒即可算出初速度v0，小球从C点射出时可能有三种典型情况： ①刚好对管壁无压力；②对下管壁有压力；③对上管壁有压力．同理由机械能守恒可确定需满足的条件．
小球从A端射入后，如果刚好能到达管顶，则vC=0
由机械能守恒
得
所以入射速度应满足条件
（2）解：小球从C端射出的瞬间，可以由三种典型情况：
①刚好对管壁无压力，此时需要满足条件
联立得入射速度
②对下管壁有压力，此时相应的入射速度为
③对上管壁有压力，相应的入射速度为
【知识点】牛顿第二定律；机械能守恒定律
【解析】【分析】（1）当小球到达C速度等于0时，利用机械能守恒定律可以求出初速度的大小；
（2）当小球从C管出来时，利用牛顿第二定律结合其重力提供向心力可以求出小球对管没有压力的速度大小，结合初速度的大小可以判别小球对管的作用力方向。
1 / 1山东省济宁市泗水县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·泗水期中）关于行星运动的规律，下列说法符合史实的是：（ ）
A．开普勒在牛顿定律的基础上，导出了行星运动的规律
B．牛顿发现了万有引力规律，并且测出了引力常量G
C．开普勒在第谷天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律
D．开普勒总结出了行星运动的规律，找出了行星按照这些规律运动的原因
2．（2018高一下·安阳期中）某质点在恒力F作用下从A点沿图所示曲线运动到B点，到达B点后，质点受到的力大小不变，但方向恰与F相反，则它从B点开始的运动轨迹可能是图中的哪条曲线（ ）
A．曲线a B．曲线b
C．曲线c D．以上三条曲线都不可能
3．（2022高一下·泗水期中）木块静止挂在绳子下端，一子弹以水平速度射入木块并留在其中，再与木块一起共同摆到一定高度，如图所示，从子弹开始入射到共同上摆到最大高度的过程中，下面说法正确的是（ ）
A．子弹的机械能守恒 B．木块的机械能守恒
C．子弹和木块的总机械能守恒 D．以上说法都不对
4．（2022高一下·泗水期中）一个人站在高出地面h处，抛出一个质量为m的物体，物体落地时的速率为v，人对物体所做的功等于(空气阻力不计)（ ）
A．mgh B． mv2 C． mv2－mgh D． mv2＋mgh
5．（2022高一下·泗水期中）如图，质量为m的小球固定在长为l的细轻杆的一端，绕细杆的另一端O在竖直平面上做圆周运动，球转到最低点A时，线速度的大小为 ，此时（ ）
A．杆受到 压力 B．杆受到 的拉力
C．杆受到 的压力 D．杆受到 的拉力
6．（2022高一下·泗水期中）某行星的质量与地球质量相等，半径为地球的 ，要从该行星上发射一颗绕它自身运动的卫星，那么“第一宇宙速度”(环绕速度)大小就为地球上的第一宇宙速度的（ ）
A． B． 倍 C． 倍 D．2倍
7．（2022高一下·泗水期中）一汽车通过拱形桥顶点时速度为10m/s，车对桥顶的压力为车重的 ，如果要使汽车在桥顶对桥面没有压力，车速至少为（ ）
A．15m/s B．20m/s C．25m/s D．30m/s
8．（2022高一下·泗水期中）如图所示，体重相同的小丽和小芳都从一楼到二楼商场去购物，小丽从楼梯走上去，克服重力做功W1，所用时间t1，克服重力做功的平均功率P1；小芳乘电梯上去，克服重力做功W2，所用时间t2，克服重力做功的平均功率P2.已知她们的体重相同，且t1＞t2，则（ ）
A．P1＝P2 B．P1＞P2 C．W1＝W2 D．W1＞W2
二、多选题
9．（2022高一下·泗水期中）如图所示，A、B为咬合转动的两齿轮，rA＝2rB，则A、B两轮边缘上的两点的（ ）
A．角速度之比为1∶2 B．向心加速度之比为1∶2
C．周期之比为1∶2 D．转速之比为1∶2
10．（2022高一下·泗水期中）在圆轨道上运动着质量为m的人造地球卫星，它到地面的距离等于地球半径R的三倍，地球表面重力加速度为g，则（ ）
A．卫星运动的速度为
B．卫星运动的周期为
C．卫星运动的加速度为
D．卫星受到的地球引力为
11．如图所示，一轻弹簧固定于O点，另一端系一重物，将重物从与悬点O在同一水平面且弹簧保持原长的A点无初速度地释放，让它自由摆下，不计空气阻力，在重物由A点摆向最低点的过程中（ ）
A．重物的机械能减少 B．系统的机械能不变
C．系统的机械能增加 D．系统的机械能减少
12．（2017高一下·容县期末）内壁光滑的环形凹槽半径为R，固定在竖直平面内，一根长度为 R的轻杆，一端固定有质量m的小球甲，另一端固定有质量为2m的小球乙．现将两小球放入凹槽内，初始时刻小球乙位于凹槽的最低点（如图所示），由静止释放后（ ）
A．下滑过程中甲球减少的机械能总是等于乙球增加的机械能
B．下滑过程中甲球减少的重力势能总是等于乙球增加的重力势能
C．甲球沿凹槽下滑不可能到达槽的最低点
D．杆从右向左滑回时，乙球一定不能回到凹槽的最低点
三、实验题
13．（2022高一下·泗水期中）在利用打点计时器“验证机械能守恒定律”的实验中，实验装置如图甲所示。
（1）需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度v和下落高度h。某小组的同学利用实验得到了所需纸带，共设计了以下四种测量方案，其中正确的是______；
A．用刻度尺测出物体下落的高度h，并测出下落时间t，通过 计算出瞬时速度v；
B．用刻度尺测出物体下落的高度h，并通过 ，计算出瞬时速度v；
C．根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等于这点前、后相邻两点间的平均速度，计算出瞬时速度v，并通过 计算出高度h；
D．用刻度尺测出物体下落的高度h，根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等于这点前、后相邻两点间的平均速度，计算出瞬时速度v。
（2）打出的纸带如图乙所示。设物体质量为m、交流电周期为T，则打点4时物体的动能可以表示为 ；
（3）为了求从起点0到点4物体的重力势能变化量，需要知道重力加速度g的值，这个g值应该是______（填字母即可）；
A．取当地的实际g值
B．根据打出的纸带，用 求出
C．近似取 即可
D．以上说法均错误
14．（2022高一下·泗水期中）如图甲所示是某同学探究做圆周运动的物体质量、向心力、轨道半径及线速度关系的实验装置，圆柱体放置在水平光滑圆盘上做匀速圆周运动。力传感器测量向心力F，速度传感器测量圆柱体的线速度v，该同学通过保持圆柱体质量和运动半径不变，来探究向心力F与线速度v的关系。
（1）该同学采用的实验方法为______；
A．等效替代法 B．控制变量法 C．理想化模型法
（2）改变线速度v，多次测量，该同学测出了五组F、v数据，如下表所示：
v/（m·s－1） 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
F/N 0.88 2.00 3.50 5.50 7.90
该同学对数据分析后，在图坐标纸上描出了五个点。
①在图乙中作出F v2图线 ；
②若圆柱体运动半径r=0.2m，由作出的F v2的图线可得圆柱体的质量m= kg。（结果保留两位有效数字）
四、解答题
15．（2022高一下·泗水期中）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 同一物体在火星上的重力加速度是地球上重力加速度的多少倍 若一物体在地球表面所受重力比它在火星表面所受重力大50N，则这个物体的质量是多少 (g取10m/s)
16．（2022高一下·泗水期中）“过山车” 游乐场中的一种娱乐设施，它的安全性能的好坏直接影响着人们的生命安全．因此对过山车的安全检测室一个重要环节．如图，是一个模拟“过山车”的实验装置的原理示意图，光滑斜面AB与竖直面内的圆形轨道在B点平滑连接，圆弧轨道半径为R，一个质量为m的小车从距地面高度为h的A点由静止释放，沿斜面滑下，已知重力加速度为g．
（1）当小车进入圆形轨道第一次经过B点时对轨道的压力；
（2）假设小车恰能通过最高点C完成圆周运动，求小车从B点运动到C点克服摩擦阻力做的功．
17．（2022高一下·泗水期中）汽车发动机的额定功率P=60kW，若其总质量m=5t，在水平路面上行驶时，所受阻力恒为f=5.0×103N，若汽车启动时保持额定功率不变，求：
（1）汽车所能达到的最大速度vmax是多大？
（2）当汽车加速度为2m/s2时，速度是多大？
（3）当汽车速度是6m/s时，加速度是多大？
18．（2022高一下·泗水期中）如图所示，光滑细圆管轨道AB部分平直，BC部分是处于竖直平面内半径为R的半圆，C为半圆的最高点。有一质量为m、 半径较管道略小的光滑的小球以水平初速度v0射入圆管．
（1）若要小球从C端出来，初速度v0应满足什么条件？
（2）在小球从C端出来瞬间，对管壁压力有哪几种情况，初速度v0各应满足什么条件？
答案解析部分
1．【答案】C
【知识点】物理学史
【解析】【解答】AC．开普勒在第谷天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律——开普勒三定律，A不符合题意，C符合题意；
B．牛顿发现了万有引力规律，卡文迪许测出了引力常量G，B不符合题意；
D．开普勒总结出了行星运动的规律，牛顿找出了行星按照这些规律运动的原因，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】开普勒在第谷行星数据的基础上提出了行星三大定律；卡文迪许测量出引力常量的大小；牛顿找出了行星运动规律的原因。
2．【答案】A
【知识点】曲线运动
【解析】【解答】从A点沿曲线运动到B点，曲线是向下弯曲的，由合力应该指轨迹内侧，可知恒力F的方向应该是斜向右下方的，改变F的方向之后就应该是斜向左上方的，又由于曲线运动的合力是指向轨迹内侧，所以把F反向之后，物体的运动轨迹应该是向上弯曲。
故答案为：A
【分析】需要把握的是做曲线运动的物体所受的合外力是指向曲线内部的，结合选项进行分析。
3．【答案】D
【知识点】机械能综合应用；机械能守恒定律
【解析】【解答】由于木块对子弹的阻力对子弹做负功，所以子弹的机械能不守恒，A不符合题意；由于子弹对木块的作用力做正功，所以木块的机械能增加，B不符合题意；在子弹射入木块的过程中，子弹和木块组成的系统克服摩擦力做功，系统的机械能减少，转化为内能，C不符合题意D符合题意．
故答案为：D
【分析】由于木块对子弹的阻力对子弹做负功所以子弹机械能不守恒；由于子弹对木块作用力做正功所以木块机械能增加；利用其系统摩擦力做功可以判别系统总的机械能减小。
4．【答案】C
【知识点】动能定理的综合应用
【解析】【解答】设人对物体所做的功为 ，根据动能定理得：
解得：
故答案为：C
【分析】利用动能定理可以求出人对物体做功的大小。
5．【答案】B
【知识点】牛顿第二定律
【解析】【解答】假设小球在最低点A受到向上的拉力F，由牛顿第二定律可得
解得
故杆受到 的拉力。
故答案为：B。
【分析】利用牛顿第二定律可以求出小球在最低点受到的拉力大小。
6．【答案】D
【知识点】万有引力定律的应用；第一、第二与第三宇宙速度
【解析】【解答】地球的第一宇宙速度是卫星在近地圆轨道上的环绕速度，即轨道半径为地球半径的环绕速度，则由
解得
所以第一宇宙速度是 。
地球半径减小到原来的 ，所以第一宇宙速度（环绕速度）大小应为 ，即为原来的2倍，ABC不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】利用引力提供向心力结合半径的大小变化可以求出第一宇宙速度的大小变化。
7．【答案】B
【知识点】牛顿第二定律
【解析】【解答】设车速为 时汽车对桥顶没有压力，则
代入 解得
故答案为：B。
【分析】利用其汽车对桥顶的压力大小结合牛顿第二定律可以求出其汽车过桥的车速大小。
8．【答案】C
【知识点】功率及其计算
【解析】【解答】这两个同学的体重相同，爬楼的高度前后不变，根据公式W=-Gh可知两人上楼过程重力做功相同，故克服重力做的功W1、W2大小相等，即W1=W2；克服重力的平均功率为 ，由于t1＞t2，所以P1＜P2，AB不符合题意．所以C符合题意，ABD不符合题意．
故答案为：C
【分析】利用其高度的变化可以求出克服重力做功的大小，结合其作用的时间可以比较平均功率的大小。
9．【答案】A,B,D
【知识点】匀速圆周运动
【解析】【解答】根据题意有两轮边缘上的线速度大小相等，即有 。
A.根据角速度 和线速度 的关系 得角速度与半径成反比
A符合题意；
B.根据向心加速度a与线速度v的关系
且
得
B符合题意；
C.根据周期和线速度的关系
且 得
C不符合题意；
D.根据转速和线速度的关系
且
得
D符合题意。
故答案为：ABD。
【分析】利用两个轮线速度线的结合其半径的大小可以求出向心加速度、线速度、角速度、周期和转速的比值。
10．【答案】C,D
【知识点】加速度；速度与速率；牛顿第二定律；线速度、角速度和周期、转速；万有引力定律的应用
【解析】【解答】A.根据
解得卫星运动的速度
A不符合题意；
B.卫星运动的周期
B不符合题意；
C.卫星运动的加速度
C符合题意；
D.卫星受到的地球引力为
D符合题意。
故答案为：CD。
【分析】利用引力提供向心力可以求出卫星运动的速度大小，结合速度和周期的关系可以求出周期的大小；利用其线速度的大小可以求出加速度的大小，利用牛顿第二定律可以求出卫星受到的引力大小。
11．【答案】A,B
【知识点】机械能综合应用
【解析】【解答】重物自由摆下的过程中，弹簧拉力对重物做负功，重物的机械能减少，选项A符合题意；对系统而言，除重力、弹力外，无其他外力做功，故系统的机械能守恒，选项B符合题意.
故答案为：A、B。
【分析】对于单独的物体而言，当只有重力做功时机械能守恒，对于整个系统而言，只有重力或者弹力做功时，机械能守恒。
12．【答案】A,C
【知识点】机械能综合应用
【解析】【解答】解：A、甲与乙两个物体系统机械能守恒，故甲减小的机械能一定等于乙增加的机械能，故A正确；
B、甲与乙两个物体系统机械能守恒，甲球减小的重力势能转化为乙的势能和动能以及甲的动能，故B错误；
C、若甲球沿凹槽下滑到槽的最低点，乙则到达与圆心等高处，但由于乙的质量比甲大，造成机械能增加了，明显违背了机械能守恒定律，故甲球不可能到圆弧最低点，故C正确；
D、由于机械能守恒，故动能减为零时，势能应该不变，故杆从右向左滑回时，乙球一定能回到凹槽的最低点，故D错误；
故选：AC．
【分析】甲与乙两小球系统，重力势能和动能相互转化，系统机械能守恒；还可以将甲与乙当作一个整体，找出重心，机械能也守恒．
13．【答案】（1）D
（2）
（3）A
【知识点】验证机械能守恒定律
【解析】【解答】（1）该实验是验证机械能守恒定律的实验。因为我们知道自由落体运动只受重力，机械能就守恒。如果把重物看成自由落体运动，再运用自由落体的规律求解速度，那么就不需要验证，其中ABC三项都是运用了自由落体的运动规律求解。
故答案为：D。
（2）利用匀变速直线运动的规律得，打点4的速度
所以动能为
（3）在“验证机械能守恒定律”实验中要求起点0到点4重锤的重力势能变化量，不能用机械能守恒来计算g值，应取当地的实际g值。
故答案为：A。
【分析】（1）求出其重物的速度不能直接利用自由落体运动的速度公式及位移公式计算，由于利用公式计算已经默认其下落过程机械能守恒；
（2）利用平均速度公式可以求出瞬时速度的大小，结合动能的表达式可以求出动能的增量；
（3）利用其高度变化可以求出重力势能的变化量，其g值只能利用当地实际重力加速度进行计算。
14．【答案】（1）B
（2）；0.18
【知识点】向心力
【解析】【解答】（1）该同学采用的实验方法为控制变量法，故答案为：B；
（2）作出F-v2图线如图所示做一条过原点的线段，让尽量多的点落在这条线段上，其他点分布线段两侧，如图所示
根据向心力公式
则由图像可知
解得
【分析】（1）该同学使用控制变量法探究向心力与速度的大小关系；
（2）利用其图像坐标点进行连线；利用其图像斜率可以求出物体的质量大小。
15．【答案】解：根据万有引力等于重力得出表面的重力加速度之比，从而得出物体在火星上的质量．
由星球表面，由万有引力等于重力得：
在火星表面：
联立可得：
物体在地球表面所受重力比它在火星表面所受重力大50N，则这个物体的质量是9kg．
【知识点】万有引力定律的应用
【解析】【分析】在火星上，其引力形成物体的重力，结合牛顿第二定律可以求出物体质量的大小。
16．【答案】（1）解：从A到B的过程中，跟据动能定理则有
在B点，根据牛顿第二定律可得
解得
根据牛顿第三定律可得当小车进入圆形轨道第一次经过B点时对轨道的压力
（2）解：从B到C的过程中，跟据动能定理则有
在C点，根据牛顿第二定律可得
小车从B点运动到C点克服摩擦阻力做的功
【知识点】牛顿第二定律；动能定理的综合应用
【解析】【分析】当小车从A到B的过程中，利用动能定理可以求出小车经过B点速度的大小，结合牛顿第二定律可以求出经过B点对轨道的压力大小；
（2）当小球恰好经过C点，利用牛顿第二定律可以求出经过C点速度的大小，结合动能定理可以求出克服摩擦力做功的大小。
17．【答案】（1）解：汽车保持恒定功率启动时，做加速度逐渐减小的加速运动，当加速度减小到零时，速度达到最大。所以，此时汽车的牵引力为F1=f=5.0×103N
则汽车的最大速度为vmax= m/s=12m/s
（2）解：当汽车的加速度为2m/s2时，设牵引力为F2，由牛顿第二定律得F2－f=ma
F2=f＋ma=5.0×103 N＋5.0×103×2 N=1.5×104 N
汽车的速度为v= =4m/s
（3）解：当汽车的速度为6 m/s时，牵引力为F3= =1×104 N
由牛顿第二定律得F3－f=ma′
汽车的加速度为a′= =1m/s2
【知识点】机车启动
【解析】【分析】（1）当汽车功率额定时，当汽车达到最大速度后，其牵引力等于阻力，利用其额定功率和阻力的比值可以求出最大速度的大小；
（2）当汽车做匀加速直线运动，利用其牛顿第二定律可以求出牵引力的大小，结合功率的表达式可以求出其速度的大小；
（3）当汽车速度已知时，利用其功率的表达式可以求出牵引力的大小，结合牛顿第二定律可以求出加速度的大小。
18．【答案】（1）解：小球在管内运动过程中，只有重力做功，机械能守恒．要求小球能从C射出，小球运动到C点的速度vC>0．根据机械能守恒即可算出初速度v0，小球从C点射出时可能有三种典型情况： ①刚好对管壁无压力；②对下管壁有压力；③对上管壁有压力．同理由机械能守恒可确定需满足的条件．
小球从A端射入后，如果刚好能到达管顶，则vC=0
由机械能守恒
得
所以入射速度应满足条件
（2）解：小球从C端射出的瞬间，可以由三种典型情况：
①刚好对管壁无压力，此时需要满足条件
联立得入射速度
②对下管壁有压力，此时相应的入射速度为
③对上管壁有压力，相应的入射速度为
【知识点】牛顿第二定律；机械能守恒定律
【解析】【分析】（1）当小球到达C速度等于0时，利用机械能守恒定律可以求出初速度的大小；
（2）当小球从C管出来时，利用牛顿第二定律结合其重力提供向心力可以求出小球对管没有压力的速度大小，结合初速度的大小可以判别小球对管的作用力方向。
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