广东省东莞市七校2021-2022学年高一下学期物理期中联考试卷

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广东省东莞市七校2021-2022学年高一下学期物理期中联考试卷
一、单选题
1．（2019高一下·慈利期中）以下说法中正确的是（　　）
A．哥白尼通过观察行星的运动，提出了日心说，认为行星以椭圆轨道绕太阳运行
B．开普勒通过对行星运动规律的研究，总结出了万有引力定律
C．卡文迪许利用扭秤装置测出了万有引力常量的数值
D．万有引力定律公式表明当r等于零时，万有引力为无穷大
【答案】C
【知识点】物理学史
【解析】【解答】A. 哥白尼通过观察行星的运动，提出了日心说，但没有认为行星以椭圆轨道绕太阳运行，认为行星以椭圆轨道绕太阳运行的是开普勒，A不符合题意；
B. 开普勒通过对行星运动规律的研究，总结出了开普勒三定律，牛顿总结出了万有引力定律，B不符合题意；
C. 卡文迪许利用扭秤装置测出了万有引力常量的数值，C符合题意；
D. 万有引力定律公式表明当r等于零时，物体不能看成质点，万有引力定律不成立，所以不能得出万有引力为无穷大的结论，D不符合题意；
故答案为：C.
【分析】认为行星的轨道是椭圆的规律是开普勒提出来的；牛顿总结了万有引力定律；万有引力定律不适用于两物体之间的距离等于0.
2．（2022高一下·东莞期中）关于运动合成的下列说法中正确的是（　　）
A．合速度的大小一定比每个分速度的大小都大
B．合运动的时间等于两个分运动经历的时间之和
C．只要分运动是直线运动，合运动一定也是直线运动
D．两个速率不同的匀速直线运动的合运动一定是匀速直线运动
【答案】D
【知识点】运动的合成与分解
【解析】【解答】A．根据平行四边形定则，合速度的大小可能比分速度大、可能比分速度小、还可能和分速度大小相等，A不符合题意；
B．合运动和分运动具有等时性，B不符合题意；
C．两个直线运动的合运动可能是直线运动，也可能是曲线运动，比如平抛运动就是曲线运动，C不符合题意；
D．匀速直线运动的加速度为零，两个匀速直线运动的合运动加速度也一定为零，因此，两个匀速直线运动的合运动一定是匀速直线运动，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】利用平行四边形定则可以判别合速度不一定比分速度大；合运动的时间等于分运动的时间；分运动为直线运动但合运动可能为曲线运动。
3．（2022高一下·邢台月考）在珠海航展上，歼击机进行了空中表演，其轨迹是曲线，如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．歼击机的速度可能保持不变
B．歼击机的加速度不可能为零
C．歼击机所受合力方向与它的速度方向可能在一条直线上
D．歼击机在空中不再受重力作用
【答案】B
【知识点】曲线运动
【解析】【解答】A．因为歼击机做曲线运动，所以速度方向始终在变，A不符合题意；
BC．因为做曲线运动的条件是合外力与速度不共线，即加速度一定不为零，故歼击机的加速度不可能为零，B符合题意，C不符合题意；
D．歼击机在空中受重力作用，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】歼击机做曲线运动其速度方向时刻改变；做曲线运动的物体其加速度不等于0，且与速度方向不在同一直线上；歼击机在空中受到重力的作用。
4．（2022高一下·洛阳月考）共享单车曾风靡一时，一同学骑单车在一路段做曲线运动，单车速率逐渐减小。关于单车在运动过程中经过P点时的速度v和加速度a的方向，下列图中可能正确的是（　　）
A． B． C． D．
【答案】C
【知识点】曲线运动
【解析】【解答】速度的方向是曲线的切线方向，加速度的方向要指向轨迹弯曲的内侧，由于单车速率逐渐减小，加速度方向与速度方向成钝角， C符合题意，ABD不符合题意；
故答案为：C。
【分析】利用曲线轨迹的弯曲方向可以判别其加速度的方向，结合其切线方向可以判别速度的方向，利用速度的变化可以判别其加速度与速度的方向。
5．（2022高一下·信宜期中）“神舟十二号”载人飞船于2021年6月17日，顺利发射升空开启了为期3个月的天宫空间站之旅。神舟十二号飞船经历上升、入轨交会飞行后，与已经和天舟货运船形成组合体的空间站核心舱对接，航天员进入空间站组合体，整体在距离地球表面400公里的轨道稳定运行，则下列说法正确的是（　　）
A．“神舟十二号”卫星的向心加速度大于“空间站”的向心加速度
B．“神舟十二号”卫星的线速度小于第一宇宙速度
C．已知“神舟十二号”卫星的线速度与角速度，可以求得空间站质量
D．“神舟十二号”卫星的周期大于24小时
【答案】B
【知识点】万有引力定律的应用
【解析】【解答】A．由
可得
“神舟十二号”与“空间站”对接后处于同一轨道，所以它们的向心加速度相等，A不符合题意；
B．由
可得第一宇宙速度
“神舟十二号”卫星的运行轨道大于地球半径，所以其线速度小于第一宇宙速度，B符合题意；
C．由
可知，如果已知“神舟十二号”卫星的线速度与角速度，可以求得地球的质量，但不能求得空间站的质量，C不符合题意；
D．由
可解得地球同步卫星的轨道高度约为3.6万千米，“神舟十二号”卫星的轨道高度为400公里，远小于同步卫星的轨道高度，由上式可知其周期小于24小时，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】 “神舟十二号”载人飞船 绕地球做匀速圆周运动，万有引力为飞船的合力，结合牛顿第二定律得出向心加速度的表达式；结合万有引力提供向心力得出该飞船的线速度和角速度、周期的表达式，并判断线速度、角速度和周期的大小。
6．（2022高一下·东莞期中）如图所示，修正带是通过两个齿轮的相互咬合进行工作的，其原理可简化为图中所示的模型。A、B是转动的大小齿轮边缘的两点。若大轮半径是小轮的两倍，则使用修正带时A、B两点（　　）
A．线速度之比是2：1 B．角速度之比是1：2
C．向心加速度之比是1：1 D．转速之比是2：1
【答案】B
【知识点】匀速圆周运动
【解析】【解答】A．两个齿轮互相咬合，则齿轮边缘的A、B两点的线速度相等，A不符合题意；
B．根据角速度与线速度的关系可知 ，而 ， ，故 ，B符合题意；
C．加速度与线速度的关系为 ，得到 C不符合题意；
D．转速与角速度的关系为 ，代入得到 ，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】利用A和B线速度相等，结合半径的大小比值可以求出角速度之比；利用向心加速度的表达式可以求出加速度的比值；利用角速度的比值可以求出转速的比值。
7．（2022高一下·东莞期中）春季健身节中，某校男生进行拉轮胎训练，如图所示，质量为m的轮胎在与水平面成角的恒定拉力F作用下，沿水平地面向前移动了一段距离。已知轮胎与地面间的动摩擦因数为，重力加速度为g，则以下关于轮胎受到的各力做功说法正确的是（　　）
A．重力做功为mgl B．支持力做功为
C．拉力做功为 D．滑动摩擦力做功为
【答案】C
【知识点】功的计算
【解析】【解答】A．重力与水平位移垂直，重力做功为零，A不符合题意；
B．支持力与水平位移垂直，支持力做功为零，B不符合题意；
C．根据做功公式 ，C符合题意；
D．竖直方向 ，摩擦力做功为 ，联立解得 ，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】重力和支持力与位移方向垂直不做功；利用拉力与位移可以求出拉力做功的大小；利用竖直方向的平衡方程可以求出支持力的大小，结合滑动摩擦力的表达式可以求出摩擦力的大小，结合位移可以求出摩擦力做功的大小。
8．（2022高一下·东莞期中）篮球比赛中，常有运动员将篮球抛入篮筐，球空心入网（篮球不接触篮筐）。某同学据此进行一个小游戏，如图所示，水平地面上P、M、N三点在同一直线上，距离d=2m，l=0.4m，在P点正上方高h=0.2m的O点，将一小球（可视为质点）以速度v水平抛出，小球落在M、N间，不计空气阻力，重力加速度g取10m/s2，则速度v大小可能为（　　）
A．8.5m/s B．10.5m/s C．12.5m/s D．14.5m/s
【答案】B
【知识点】平抛运动
【解析】【解答】设小球从抛出到落地历时t，竖直方向有 ，代入数据可得 ，当小球恰好落在M点时，水平方向有 ，当小球恰好落在N点时，水平方向有 ，故要使小球落在M、N之间，速度v应满足 ，代入数据可得 ，B符合题意，ACD不符合题意；
故答案为：B。
【分析】利用平抛运动的位移公式结合位移的大小可以求出初速度的大小范围。
9．（2022高一下·东莞期中）两颗人造卫星绕地球做匀速圆周运动，它们的质量之比为，轨道半径之比为，则（　　）
A．它们的运动速率之比为 B．它们的周期之比为
C．它们的运动速率之比为 D．它们的周期之比为
【答案】D
【知识点】万有引力定律的应用
【解析】【解答】AC．由 ，得 ，代入数据得运动速率之比为2：1，AC不符合题意；
BD．由 ，得 ，代入数据得周期之比为1：8，B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可以求出速率和周期的比值。
10．（2022高一下·东莞期中）如图甲所示，轻杆一端固定在O点，另一端固定一小球，现让小球在竖直平面内做半径为R的圆周运动。小球运动到最高点时，杆与小球间弹力大小为F，小球在最高点的速度大小为v，其图象如乙图所示。则（　　）
A．小球的质量为
B．当地的重力加速度小为
C．时，小球对杆弹力方向向下
D．时，杆对小球弹力大小为2mg
【答案】A
【知识点】竖直平面的圆周运动
【解析】【解答】AB．在最高点，当 时，有 ，当 时，有 ，解得 ， ，A符合题意；B不符合题意；
C．由图可知，当 时，杆对小球弹力方向向上，当 时，杆对小球弹力方向向下，所以当 时，杆对小球弹力方向向下，C不符合题意；
D．若 ，由图可知，杆与小球间的弹力为mg，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】利用牛顿第二定律结合速度等于0及拉力等于0可以求出重力加速度和小球质量的大小；利用速度的大小可以求出向心力的大小；利用向心力大小可以判别杆对小球弹力的方向及大小。
二、多选题
11．（2022高一下·东莞期中）滑草是深受年轻人喜爱的一项前卫运动，某运动者从高处沿草坡向下滑动的过程中 （　　）
A．重力对运动者做正功 B．支持力对运动者做负功
C．支持力对运动者不做功 D．摩擦力对运动者做负功
【答案】A,C,D
【知识点】功的计算
【解析】【解答】A．运动者沿草坡向下运动，高度降低，故重力对运动者做正功，A符合题意；
BC．支持力与运动者运动方向垂直，故支持力对运动者不做功，B不符合题意，C符合题意；
D．摩擦力与运动者运动方向相反，故摩擦力对运动者做负功，D符合题意。
故答案为：ACD。
【分析】利用重力的方向可以判别重力做功的情况；结合支持力方向和位移方向可以判别位移不做功；利用摩擦力方向与位移方向相反可以判别摩擦力做负功。
12．（2022高一下·信宜期中）在公路转弯处外侧的李先生家门口，三个月内连续发生了八次大卡车的交通事故。经公安部门和交通部门协力调查，画出的现场示意图如图所示。为了避免交通卡车事故再次发生，很多人提出了建议，下列建议中合理的是（　　）
A．改进路面设计，增大车轮与路面间的摩擦因数
B．改造此段弯路，使弯道内侧高、外侧低
C．把路面的弯道半径改小一点
D．在进入转弯处设立限速标志，提醒司机不要超速转弯
【答案】A,D
【知识点】生活中的圆周运动
【解析】【解答】A．在水平路面上拐弯时，靠静摩擦力提供向心力，故可以通过改进路面设计，增大车轮与路面间的摩擦力，A符合题意；
B．易发生侧翻也可能是路面设计不合理，公路的设计上内侧高外侧低，重力沿斜面方向的分力背离圆心，导致合力不够提供向心力而致；故应改造路面使内侧低，外侧高，B不符合题意；
C．车发生侧翻是因为提供的力不够做圆周运动所需的向心力，发生离心运动；故增大半径可以减小向心力，可以防止侧翻现象，C不符合题意；
D．车发生侧翻是因为提供的力不够做圆周运动所需的向心力，发生离心运动；故减小速度可以减小向心力，可以防止侧翻现象，D符合题意。
故答案为：AD。
【分析】汽车在公路转弯时根据摩擦力提供向心力，当合力不足以提供向心力时会发生离心运动。
13．（2017高一下·丰台期末）质量为m的物体做自由落体运动，经过时间t落地．在物体下落的过程中，以下说法正确的是（　　）
A．下落过程中，重力的平均功率为 mg2t
B．下落过程中，重力的平均功率为mg2t
C．落地前瞬间，重力的瞬时功率为 mg2t
D．落地前瞬间，重力的瞬时功率为mg2t
【答案】A,D
【知识点】功率及其计算
【解析】【解答】解：物体做自由落体运动，由速度公式得：v=gt，平均速度： ；
A、B、下落过程重力的平均功率： =mg =mg = ，故A正确，B错误；
C、落地时重力的瞬时功率：P=mgv=mg×gt=mg2t，故C错误，D正确；
故选：AD
【分析】物体做自由落体运动，应用匀变速直线运动的速度公式求出落地速度，然后应用功率公式求出落地时的瞬时功率与平均平均功率．
14．（2022高一下·东莞期中）发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步轨道3。轨道1、2相切于Q点，2、3相切于P点，M、N为椭圆轨道短半轴的端点，则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时（如图所示），以下说法正确的是（　　）
A．在三条轨道中周期从大到小的顺序是3轨道、1轨道、2轨道
B．卫星在轨道1上经过Q点时的加速度等于它在轨道2上经过Q点时的加速度
C．卫星在轨道2上从运动所需的时间等于从的时间
D．在三条轨道中速率最大的时刻为经过2轨道的Q点，速率最小的时刻为经过2轨道上P点
【答案】B,D
【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 ，则半径（半长轴）大的周期大，轨道3半径比轨道2半长轴大，轨道2半长轴大于轨道1半径，所以在三条轨道中周期从大到小的顺序是3轨道、2轨道、1轨道，A不符合题意；
B．根据 ，得 ，知卫星在轨道1上经过Q点时的加速度等于它在轨道2上经过Q点时的加速度，B符合题意；
C．由开普勒第二定律知卫星在轨道2上从M P N运动所需的时间大于从N Q M的时间，C不符合题意；
D．根据 ，得 ，知轨道3上的运行速率小于轨道1的运行速率，经过轨道2上 点时需要加速离心，所以，经过轨道2上 点时速度大于轨道1的速度，经过轨道2上 点时需要减速近心，所以经过轨道2上P点时速度小于轨道3的速度，所以在三条轨道中速率最大的时刻为经过2轨道的Q点，速率最小的时刻为经过2轨道上P点，D符合题意。
故答案为：BD。
【分析】利用开普勒第三定律结合轨道半径的大小可以比较周期的大小；利用牛顿第二定律可以比较周期的大小；利用开普勒第二定律可以比较运动的时间；利用引力提供向心力可以比较线速度的大小，结合变轨可以比较速度的大小。
15．（2022高一下·东莞期中）如图，两小球M、N从同一高度同时分别以和的初速度水平抛出，经过时间t都落在了倾角的斜面上的A点，其中小球N垂直打到斜面上，，，则（　　）
A．初速度，大小之比为8：9
B．初速度，大小之比为9：16
C．若，都变为原来的2倍，则两球在空中相遇，从抛出到相遇经过的时间为
D．若，都变为原来的2倍，则两球在空中相遇，从抛出到相遇经过的时间为t
【答案】A,C
【知识点】平抛运动
【解析】【解答】AB．两球抛出后都做平抛运动，两球从同一高度抛出落到同一点，它们在竖直方向的位移相等，小球在竖直方向做自由落体运动，由于竖直位移h相等，它们的运动时间 ，相等；对球M有 ，解得 ，球N垂直打在斜面上，则有 ，则 ，A符合题意，B不符合题意；
CD．当飞行时间为t时，MN两点的水平距离为 ，若v1、v2都变为原来的2倍，则两球在空中相遇，则有 ，解得从抛出到相遇经过的时间为 ，C符合题意，D不符合题意。
故答案为：AC。
【分析】利用竖直方向的位移公式可以判别运动时间相等；结合位移公式及速度公式可以求出初速度的大小比值；利用位移公式结合水平方向的位移公式可以求出相遇的时间。
三、实验题
16．（2022高一下·东莞期中）
（1）如图所示，在探究平抛运动规律的实验中，用小锤击打弹性金属片，金属片把P球沿水平方向弹出，同时Q球被松开而自由下落，P、Q两球同时开始运动，则下列说法正确的是______。
A．此实验为了说明平抛运动在水平方向上做的是匀速直线运动
B．此实验为了说明平抛运动在竖直方向上做的是自由落体运动
C．如果加大击打力度，P球落地时间将延长
D．如果调整装置距地面的高度，它们就不会同时落地
（2）某同学用如图甲所示的装置做“研究平抛运动”的实验，从斜槽同一位置由静止释放小球，实验得到小球运动轨迹中的四个点A、B、C、D如图乙所示。已知图乙中背景方格的边长均为5cm，重力加速度大小为。
①实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端　 　。
②根据图乙可知，A点　 　（填“是”或“不是”）抛出点。
③小球从A点运动到B点的时间为　 　s。
④小球飞出时的初速度大小为　 　m/s（保留两位有效数字）。
【答案】（1）B
（2）切线水平；是；0.1；1.0
【知识点】研究平抛物体的运动
【解析】【解答】解：（1）AB．由实验装置可知，P、Q两球在同一高度同时开始运动，P球做平抛运动，Q球做自由落体运动，两球同时落地，说明平抛运动在竖直方向上的分运动是自由落体运动，A不符合题意，B符合题意；
C．如果加大击打力度，P球在水平方向获得的初速度增大，可下落的高度不变，竖直方向的运动不变，落地时间不变，C不符合题意；
D．如果调整装置距地面的高度，两球在竖直方向仍都是自由落体运动，下落高度相同，下落时间相同，它们仍会同时落地，D不符合题意。
故答案为：B。
（2）①为使P球沿水平方向抛出，实验装置反复调节，直到斜槽末端沿切线水平方向。
②由图乙可知，在竖直方向下落的高度有1：3：5的规律，符合初速度等于零的匀加速直线运动的规律，说明A点是抛出点。
③方格的边长为5cm，在竖直方向是自由落体运动，由 解得小球从A点运动到B点的时间为
④小球在水平方向是匀速直线运动，由匀速直线运动位移公式x=v0t，解得小球飞出时的初速度大小为
【分析】（1）两个小球同时落地说明平抛运动的小球在竖直方向做自由落体运动；增加打击力度对小球运动时间没有影响；
（2）为了初速度沿水平方向所以斜槽末端必须切线水平；利用竖直方向的位移之比可以判别A是抛出点；利用位移公式可以求出运动的时间，利用水平方向的位移公式可以求出初速度的大小。
四、解答题
17．（2022高一下·东莞期中）摩托车飞越表演是一项惊险刺激的活动。假设在一次飞越河流的表演中，如图所示摩托车以的水平速度离开平台，成功落到对面的平台上，测得两岸平台的高度差为。若飞越过程中不计空气阻力，摩托车可以看成质点，重力加速度，求：
（1）摩托车在空中的时长；
（2）河流的最大宽度；
（3）摩托车落地瞬间的速度大小。
【答案】（1）解：根据平抛运动竖直距离与时间关系得
解得
（2）解：河流最大宽度为
（3）解：落地时竖直速度为
由速度的合成得
【知识点】平抛运动
【解析】【分析】（1）摩托车做平抛运动，利用位移公式可以求出运动的时间；
（2）摩托车在水平方向做匀速直线运动，利用位移公式可以求出河流的最大宽度；
（3）已知运动的时间，结合速度公式可以求出竖直方向分速度的大小，结合速度的合成可以求出合速度的大小。
18．（2022高一下·东莞期中）2020年6月23日9时43分，我国在西昌卫星发射中心成功发射了第五十五颗北斗导航卫星。假设该卫星在距离地球表面高为h的轨道上绕地球做匀速圆周运动，地球半径为R，地球表面重力加速度为g，引力常量为G，地球的体积为V=πR3，忽略地球自转的影响。求：
（1）地球的平均密度ρ；
（2）该人造卫星绕地球运动的周期T。
【答案】（1）解：在地球表面附近，有G =mg
解得M=
又ρ= ，V= πR3
得
（2）解：根据万有引力提供向心力，有G =m (R+h)
解得
又知GM=gR2
所以
【知识点】万有引力定律的应用
【解析】【分析】（1）在地球表面引力形成重力，利用牛顿第二定律结合体积公式可以求出地球的平均密度；
（2）地球对卫星的引力提供向心力，利用牛顿第二定律可以求出人造卫星的周期。
19．（2022高一下·东莞期中）动画片《》中有这样一个情节：某天和中了设计的陷阱，被挂在了树上（如图甲），聪明的想出了一个办法，让自己和荡起来使绳断裂从而得救，其过程可简化如图乙所示，设悬点为O，离地高度为2L，两熊可视为质点且总质量为m，绳长为且保持不变，绳子能承受的最大张力为3mg，不计一切阻力，重力加速度为g，求：
（1）设和刚好在向右摆到最低点时绳子刚好断裂，则他们的落地点离O点的水平距离为多少；
（2）改变绳长，且两熊仍然在向右到最低点绳子刚好断裂，则绳长为多长时，他们的落地点离O点的水平距离最大，最大为多少；
（3）若绳长改为L，两熊在水平面内做圆锥摆运动，如图丙，且两熊做圆锥摆运动时绳子刚好断裂，则他们经过多长时间落地。
【答案】（1）解：在最低点拉力和重力的合力提供向心力
绳子断后，两熊做平抛运动，则
两熊落地点离O点的水平距离
联立可得
（2）解：设绳长为d，则在最低点
绳子断后，两熊做平抛运动，则
两熊落地点离O点的水平面距离
即
则当 时，两熊落地点离O点水平距离最远，此时最大值
（3）解：两熊做圆锥摆运动时，设绳子与竖直方向的夹角为 时，绳子被拉断。则竖直方向有
此时两熊离地面的高度为
此后两熊做平抛运动
联立可求得
【知识点】牛顿第二定律；平抛运动
【解析】【分析】（1）和在最低点时，利用牛顿第二定律可以求出在最低点速度的大小，结合平抛运动的位移公式可以求出水平距离的大小；
（2）当在最低点时，利用牛顿第二定律可以求出经过最低点的速度，结合平抛运动的位移公式可以求出水平距离最远时绳子的长度；
（3）当两熊做圆锥摆，利用牛顿第二定律结合平抛运动的位移公式可以求出运动的时间。
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广东省东莞市七校2021-2022学年高一下学期物理期中联考试卷
一、单选题
1．（2019高一下·慈利期中）以下说法中正确的是（　　）
A．哥白尼通过观察行星的运动，提出了日心说，认为行星以椭圆轨道绕太阳运行
B．开普勒通过对行星运动规律的研究，总结出了万有引力定律
C．卡文迪许利用扭秤装置测出了万有引力常量的数值
D．万有引力定律公式表明当r等于零时，万有引力为无穷大
2．（2022高一下·东莞期中）关于运动合成的下列说法中正确的是（　　）
A．合速度的大小一定比每个分速度的大小都大
B．合运动的时间等于两个分运动经历的时间之和
C．只要分运动是直线运动，合运动一定也是直线运动
D．两个速率不同的匀速直线运动的合运动一定是匀速直线运动
3．（2022高一下·邢台月考）在珠海航展上，歼击机进行了空中表演，其轨迹是曲线，如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．歼击机的速度可能保持不变
B．歼击机的加速度不可能为零
C．歼击机所受合力方向与它的速度方向可能在一条直线上
D．歼击机在空中不再受重力作用
4．（2022高一下·洛阳月考）共享单车曾风靡一时，一同学骑单车在一路段做曲线运动，单车速率逐渐减小。关于单车在运动过程中经过P点时的速度v和加速度a的方向，下列图中可能正确的是（　　）
A． B． C． D．
5．（2022高一下·信宜期中）“神舟十二号”载人飞船于2021年6月17日，顺利发射升空开启了为期3个月的天宫空间站之旅。神舟十二号飞船经历上升、入轨交会飞行后，与已经和天舟货运船形成组合体的空间站核心舱对接，航天员进入空间站组合体，整体在距离地球表面400公里的轨道稳定运行，则下列说法正确的是（　　）
A．“神舟十二号”卫星的向心加速度大于“空间站”的向心加速度
B．“神舟十二号”卫星的线速度小于第一宇宙速度
C．已知“神舟十二号”卫星的线速度与角速度，可以求得空间站质量
D．“神舟十二号”卫星的周期大于24小时
6．（2022高一下·东莞期中）如图所示，修正带是通过两个齿轮的相互咬合进行工作的，其原理可简化为图中所示的模型。A、B是转动的大小齿轮边缘的两点。若大轮半径是小轮的两倍，则使用修正带时A、B两点（　　）
A．线速度之比是2：1 B．角速度之比是1：2
C．向心加速度之比是1：1 D．转速之比是2：1
7．（2022高一下·东莞期中）春季健身节中，某校男生进行拉轮胎训练，如图所示，质量为m的轮胎在与水平面成角的恒定拉力F作用下，沿水平地面向前移动了一段距离。已知轮胎与地面间的动摩擦因数为，重力加速度为g，则以下关于轮胎受到的各力做功说法正确的是（　　）
A．重力做功为mgl B．支持力做功为
C．拉力做功为 D．滑动摩擦力做功为
8．（2022高一下·东莞期中）篮球比赛中，常有运动员将篮球抛入篮筐，球空心入网（篮球不接触篮筐）。某同学据此进行一个小游戏，如图所示，水平地面上P、M、N三点在同一直线上，距离d=2m，l=0.4m，在P点正上方高h=0.2m的O点，将一小球（可视为质点）以速度v水平抛出，小球落在M、N间，不计空气阻力，重力加速度g取10m/s2，则速度v大小可能为（　　）
A．8.5m/s B．10.5m/s C．12.5m/s D．14.5m/s
9．（2022高一下·东莞期中）两颗人造卫星绕地球做匀速圆周运动，它们的质量之比为，轨道半径之比为，则（　　）
A．它们的运动速率之比为 B．它们的周期之比为
C．它们的运动速率之比为 D．它们的周期之比为
10．（2022高一下·东莞期中）如图甲所示，轻杆一端固定在O点，另一端固定一小球，现让小球在竖直平面内做半径为R的圆周运动。小球运动到最高点时，杆与小球间弹力大小为F，小球在最高点的速度大小为v，其图象如乙图所示。则（　　）
A．小球的质量为
B．当地的重力加速度小为
C．时，小球对杆弹力方向向下
D．时，杆对小球弹力大小为2mg
二、多选题
11．（2022高一下·东莞期中）滑草是深受年轻人喜爱的一项前卫运动，某运动者从高处沿草坡向下滑动的过程中 （　　）
A．重力对运动者做正功 B．支持力对运动者做负功
C．支持力对运动者不做功 D．摩擦力对运动者做负功
12．（2022高一下·信宜期中）在公路转弯处外侧的李先生家门口，三个月内连续发生了八次大卡车的交通事故。经公安部门和交通部门协力调查，画出的现场示意图如图所示。为了避免交通卡车事故再次发生，很多人提出了建议，下列建议中合理的是（　　）
A．改进路面设计，增大车轮与路面间的摩擦因数
B．改造此段弯路，使弯道内侧高、外侧低
C．把路面的弯道半径改小一点
D．在进入转弯处设立限速标志，提醒司机不要超速转弯
13．（2017高一下·丰台期末）质量为m的物体做自由落体运动，经过时间t落地．在物体下落的过程中，以下说法正确的是（　　）
A．下落过程中，重力的平均功率为 mg2t
B．下落过程中，重力的平均功率为mg2t
C．落地前瞬间，重力的瞬时功率为 mg2t
D．落地前瞬间，重力的瞬时功率为mg2t
14．（2022高一下·东莞期中）发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步轨道3。轨道1、2相切于Q点，2、3相切于P点，M、N为椭圆轨道短半轴的端点，则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时（如图所示），以下说法正确的是（　　）
A．在三条轨道中周期从大到小的顺序是3轨道、1轨道、2轨道
B．卫星在轨道1上经过Q点时的加速度等于它在轨道2上经过Q点时的加速度
C．卫星在轨道2上从运动所需的时间等于从的时间
D．在三条轨道中速率最大的时刻为经过2轨道的Q点，速率最小的时刻为经过2轨道上P点
15．（2022高一下·东莞期中）如图，两小球M、N从同一高度同时分别以和的初速度水平抛出，经过时间t都落在了倾角的斜面上的A点，其中小球N垂直打到斜面上，，，则（　　）
A．初速度，大小之比为8：9
B．初速度，大小之比为9：16
C．若，都变为原来的2倍，则两球在空中相遇，从抛出到相遇经过的时间为
D．若，都变为原来的2倍，则两球在空中相遇，从抛出到相遇经过的时间为t
三、实验题
16．（2022高一下·东莞期中）
（1）如图所示，在探究平抛运动规律的实验中，用小锤击打弹性金属片，金属片把P球沿水平方向弹出，同时Q球被松开而自由下落，P、Q两球同时开始运动，则下列说法正确的是______。
A．此实验为了说明平抛运动在水平方向上做的是匀速直线运动
B．此实验为了说明平抛运动在竖直方向上做的是自由落体运动
C．如果加大击打力度，P球落地时间将延长
D．如果调整装置距地面的高度，它们就不会同时落地
（2）某同学用如图甲所示的装置做“研究平抛运动”的实验，从斜槽同一位置由静止释放小球，实验得到小球运动轨迹中的四个点A、B、C、D如图乙所示。已知图乙中背景方格的边长均为5cm，重力加速度大小为。
①实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端　 　。
②根据图乙可知，A点　 　（填“是”或“不是”）抛出点。
③小球从A点运动到B点的时间为　 　s。
④小球飞出时的初速度大小为　 　m/s（保留两位有效数字）。
四、解答题
17．（2022高一下·东莞期中）摩托车飞越表演是一项惊险刺激的活动。假设在一次飞越河流的表演中，如图所示摩托车以的水平速度离开平台，成功落到对面的平台上，测得两岸平台的高度差为。若飞越过程中不计空气阻力，摩托车可以看成质点，重力加速度，求：
（1）摩托车在空中的时长；
（2）河流的最大宽度；
（3）摩托车落地瞬间的速度大小。
18．（2022高一下·东莞期中）2020年6月23日9时43分，我国在西昌卫星发射中心成功发射了第五十五颗北斗导航卫星。假设该卫星在距离地球表面高为h的轨道上绕地球做匀速圆周运动，地球半径为R，地球表面重力加速度为g，引力常量为G，地球的体积为V=πR3，忽略地球自转的影响。求：
（1）地球的平均密度ρ；
（2）该人造卫星绕地球运动的周期T。
19．（2022高一下·东莞期中）动画片《》中有这样一个情节：某天和中了设计的陷阱，被挂在了树上（如图甲），聪明的想出了一个办法，让自己和荡起来使绳断裂从而得救，其过程可简化如图乙所示，设悬点为O，离地高度为2L，两熊可视为质点且总质量为m，绳长为且保持不变，绳子能承受的最大张力为3mg，不计一切阻力，重力加速度为g，求：
（1）设和刚好在向右摆到最低点时绳子刚好断裂，则他们的落地点离O点的水平距离为多少；
（2）改变绳长，且两熊仍然在向右到最低点绳子刚好断裂，则绳长为多长时，他们的落地点离O点的水平距离最大，最大为多少；
（3）若绳长改为L，两熊在水平面内做圆锥摆运动，如图丙，且两熊做圆锥摆运动时绳子刚好断裂，则他们经过多长时间落地。
答案解析部分
1．【答案】C
【知识点】物理学史
【解析】【解答】A. 哥白尼通过观察行星的运动，提出了日心说，但没有认为行星以椭圆轨道绕太阳运行，认为行星以椭圆轨道绕太阳运行的是开普勒，A不符合题意；
B. 开普勒通过对行星运动规律的研究，总结出了开普勒三定律，牛顿总结出了万有引力定律，B不符合题意；
C. 卡文迪许利用扭秤装置测出了万有引力常量的数值，C符合题意；
D. 万有引力定律公式表明当r等于零时，物体不能看成质点，万有引力定律不成立，所以不能得出万有引力为无穷大的结论，D不符合题意；
故答案为：C.
【分析】认为行星的轨道是椭圆的规律是开普勒提出来的；牛顿总结了万有引力定律；万有引力定律不适用于两物体之间的距离等于0.
2．【答案】D
【知识点】运动的合成与分解
【解析】【解答】A．根据平行四边形定则，合速度的大小可能比分速度大、可能比分速度小、还可能和分速度大小相等，A不符合题意；
B．合运动和分运动具有等时性，B不符合题意；
C．两个直线运动的合运动可能是直线运动，也可能是曲线运动，比如平抛运动就是曲线运动，C不符合题意；
D．匀速直线运动的加速度为零，两个匀速直线运动的合运动加速度也一定为零，因此，两个匀速直线运动的合运动一定是匀速直线运动，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】利用平行四边形定则可以判别合速度不一定比分速度大；合运动的时间等于分运动的时间；分运动为直线运动但合运动可能为曲线运动。
3．【答案】B
【知识点】曲线运动
【解析】【解答】A．因为歼击机做曲线运动，所以速度方向始终在变，A不符合题意；
BC．因为做曲线运动的条件是合外力与速度不共线，即加速度一定不为零，故歼击机的加速度不可能为零，B符合题意，C不符合题意；
D．歼击机在空中受重力作用，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】歼击机做曲线运动其速度方向时刻改变；做曲线运动的物体其加速度不等于0，且与速度方向不在同一直线上；歼击机在空中受到重力的作用。
4．【答案】C
【知识点】曲线运动
【解析】【解答】速度的方向是曲线的切线方向，加速度的方向要指向轨迹弯曲的内侧，由于单车速率逐渐减小，加速度方向与速度方向成钝角， C符合题意，ABD不符合题意；
故答案为：C。
【分析】利用曲线轨迹的弯曲方向可以判别其加速度的方向，结合其切线方向可以判别速度的方向，利用速度的变化可以判别其加速度与速度的方向。
5．【答案】B
【知识点】万有引力定律的应用
【解析】【解答】A．由
可得
“神舟十二号”与“空间站”对接后处于同一轨道，所以它们的向心加速度相等，A不符合题意；
B．由
可得第一宇宙速度
“神舟十二号”卫星的运行轨道大于地球半径，所以其线速度小于第一宇宙速度，B符合题意；
C．由
可知，如果已知“神舟十二号”卫星的线速度与角速度，可以求得地球的质量，但不能求得空间站的质量，C不符合题意；
D．由
可解得地球同步卫星的轨道高度约为3.6万千米，“神舟十二号”卫星的轨道高度为400公里，远小于同步卫星的轨道高度，由上式可知其周期小于24小时，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】 “神舟十二号”载人飞船 绕地球做匀速圆周运动，万有引力为飞船的合力，结合牛顿第二定律得出向心加速度的表达式；结合万有引力提供向心力得出该飞船的线速度和角速度、周期的表达式，并判断线速度、角速度和周期的大小。
6．【答案】B
【知识点】匀速圆周运动
【解析】【解答】A．两个齿轮互相咬合，则齿轮边缘的A、B两点的线速度相等，A不符合题意；
B．根据角速度与线速度的关系可知 ，而 ， ，故 ，B符合题意；
C．加速度与线速度的关系为 ，得到 C不符合题意；
D．转速与角速度的关系为 ，代入得到 ，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】利用A和B线速度相等，结合半径的大小比值可以求出角速度之比；利用向心加速度的表达式可以求出加速度的比值；利用角速度的比值可以求出转速的比值。
7．【答案】C
【知识点】功的计算
【解析】【解答】A．重力与水平位移垂直，重力做功为零，A不符合题意；
B．支持力与水平位移垂直，支持力做功为零，B不符合题意；
C．根据做功公式 ，C符合题意；
D．竖直方向 ，摩擦力做功为 ，联立解得 ，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】重力和支持力与位移方向垂直不做功；利用拉力与位移可以求出拉力做功的大小；利用竖直方向的平衡方程可以求出支持力的大小，结合滑动摩擦力的表达式可以求出摩擦力的大小，结合位移可以求出摩擦力做功的大小。
8．【答案】B
【知识点】平抛运动
【解析】【解答】设小球从抛出到落地历时t，竖直方向有 ，代入数据可得 ，当小球恰好落在M点时，水平方向有 ，当小球恰好落在N点时，水平方向有 ，故要使小球落在M、N之间，速度v应满足 ，代入数据可得 ，B符合题意，ACD不符合题意；
故答案为：B。
【分析】利用平抛运动的位移公式结合位移的大小可以求出初速度的大小范围。
9．【答案】D
【知识点】万有引力定律的应用
【解析】【解答】AC．由 ，得 ，代入数据得运动速率之比为2：1，AC不符合题意；
BD．由 ，得 ，代入数据得周期之比为1：8，B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可以求出速率和周期的比值。
10．【答案】A
【知识点】竖直平面的圆周运动
【解析】【解答】AB．在最高点，当 时，有 ，当 时，有 ，解得 ， ，A符合题意；B不符合题意；
C．由图可知，当 时，杆对小球弹力方向向上，当 时，杆对小球弹力方向向下，所以当 时，杆对小球弹力方向向下，C不符合题意；
D．若 ，由图可知，杆与小球间的弹力为mg，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】利用牛顿第二定律结合速度等于0及拉力等于0可以求出重力加速度和小球质量的大小；利用速度的大小可以求出向心力的大小；利用向心力大小可以判别杆对小球弹力的方向及大小。
11．【答案】A,C,D
【知识点】功的计算
【解析】【解答】A．运动者沿草坡向下运动，高度降低，故重力对运动者做正功，A符合题意；
BC．支持力与运动者运动方向垂直，故支持力对运动者不做功，B不符合题意，C符合题意；
D．摩擦力与运动者运动方向相反，故摩擦力对运动者做负功，D符合题意。
故答案为：ACD。
【分析】利用重力的方向可以判别重力做功的情况；结合支持力方向和位移方向可以判别位移不做功；利用摩擦力方向与位移方向相反可以判别摩擦力做负功。
12．【答案】A,D
【知识点】生活中的圆周运动
【解析】【解答】A．在水平路面上拐弯时，靠静摩擦力提供向心力，故可以通过改进路面设计，增大车轮与路面间的摩擦力，A符合题意；
B．易发生侧翻也可能是路面设计不合理，公路的设计上内侧高外侧低，重力沿斜面方向的分力背离圆心，导致合力不够提供向心力而致；故应改造路面使内侧低，外侧高，B不符合题意；
C．车发生侧翻是因为提供的力不够做圆周运动所需的向心力，发生离心运动；故增大半径可以减小向心力，可以防止侧翻现象，C不符合题意；
D．车发生侧翻是因为提供的力不够做圆周运动所需的向心力，发生离心运动；故减小速度可以减小向心力，可以防止侧翻现象，D符合题意。
故答案为：AD。
【分析】汽车在公路转弯时根据摩擦力提供向心力，当合力不足以提供向心力时会发生离心运动。
13．【答案】A,D
【知识点】功率及其计算
【解析】【解答】解：物体做自由落体运动，由速度公式得：v=gt，平均速度： ；
A、B、下落过程重力的平均功率： =mg =mg = ，故A正确，B错误；
C、落地时重力的瞬时功率：P=mgv=mg×gt=mg2t，故C错误，D正确；
故选：AD
【分析】物体做自由落体运动，应用匀变速直线运动的速度公式求出落地速度，然后应用功率公式求出落地时的瞬时功率与平均平均功率．
14．【答案】B,D
【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 ，则半径（半长轴）大的周期大，轨道3半径比轨道2半长轴大，轨道2半长轴大于轨道1半径，所以在三条轨道中周期从大到小的顺序是3轨道、2轨道、1轨道，A不符合题意；
B．根据 ，得 ，知卫星在轨道1上经过Q点时的加速度等于它在轨道2上经过Q点时的加速度，B符合题意；
C．由开普勒第二定律知卫星在轨道2上从M P N运动所需的时间大于从N Q M的时间，C不符合题意；
D．根据 ，得 ，知轨道3上的运行速率小于轨道1的运行速率，经过轨道2上 点时需要加速离心，所以，经过轨道2上 点时速度大于轨道1的速度，经过轨道2上 点时需要减速近心，所以经过轨道2上P点时速度小于轨道3的速度，所以在三条轨道中速率最大的时刻为经过2轨道的Q点，速率最小的时刻为经过2轨道上P点，D符合题意。
故答案为：BD。
【分析】利用开普勒第三定律结合轨道半径的大小可以比较周期的大小；利用牛顿第二定律可以比较周期的大小；利用开普勒第二定律可以比较运动的时间；利用引力提供向心力可以比较线速度的大小，结合变轨可以比较速度的大小。
15．【答案】A,C
【知识点】平抛运动
【解析】【解答】AB．两球抛出后都做平抛运动，两球从同一高度抛出落到同一点，它们在竖直方向的位移相等，小球在竖直方向做自由落体运动，由于竖直位移h相等，它们的运动时间 ，相等；对球M有 ，解得 ，球N垂直打在斜面上，则有 ，则 ，A符合题意，B不符合题意；
CD．当飞行时间为t时，MN两点的水平距离为 ，若v1、v2都变为原来的2倍，则两球在空中相遇，则有 ，解得从抛出到相遇经过的时间为 ，C符合题意，D不符合题意。
故答案为：AC。
【分析】利用竖直方向的位移公式可以判别运动时间相等；结合位移公式及速度公式可以求出初速度的大小比值；利用位移公式结合水平方向的位移公式可以求出相遇的时间。
16．【答案】（1）B
（2）切线水平；是；0.1；1.0
【知识点】研究平抛物体的运动
【解析】【解答】解：（1）AB．由实验装置可知，P、Q两球在同一高度同时开始运动，P球做平抛运动，Q球做自由落体运动，两球同时落地，说明平抛运动在竖直方向上的分运动是自由落体运动，A不符合题意，B符合题意；
C．如果加大击打力度，P球在水平方向获得的初速度增大，可下落的高度不变，竖直方向的运动不变，落地时间不变，C不符合题意；
D．如果调整装置距地面的高度，两球在竖直方向仍都是自由落体运动，下落高度相同，下落时间相同，它们仍会同时落地，D不符合题意。
故答案为：B。
（2）①为使P球沿水平方向抛出，实验装置反复调节，直到斜槽末端沿切线水平方向。
②由图乙可知，在竖直方向下落的高度有1：3：5的规律，符合初速度等于零的匀加速直线运动的规律，说明A点是抛出点。
③方格的边长为5cm，在竖直方向是自由落体运动，由 解得小球从A点运动到B点的时间为
④小球在水平方向是匀速直线运动，由匀速直线运动位移公式x=v0t，解得小球飞出时的初速度大小为
【分析】（1）两个小球同时落地说明平抛运动的小球在竖直方向做自由落体运动；增加打击力度对小球运动时间没有影响；
（2）为了初速度沿水平方向所以斜槽末端必须切线水平；利用竖直方向的位移之比可以判别A是抛出点；利用位移公式可以求出运动的时间，利用水平方向的位移公式可以求出初速度的大小。
17．【答案】（1）解：根据平抛运动竖直距离与时间关系得
解得
（2）解：河流最大宽度为
（3）解：落地时竖直速度为
由速度的合成得
【知识点】平抛运动
【解析】【分析】（1）摩托车做平抛运动，利用位移公式可以求出运动的时间；
（2）摩托车在水平方向做匀速直线运动，利用位移公式可以求出河流的最大宽度；
（3）已知运动的时间，结合速度公式可以求出竖直方向分速度的大小，结合速度的合成可以求出合速度的大小。
18．【答案】（1）解：在地球表面附近，有G =mg
解得M=
又ρ= ，V= πR3
得
（2）解：根据万有引力提供向心力，有G =m (R+h)
解得
又知GM=gR2
所以
【知识点】万有引力定律的应用
【解析】【分析】（1）在地球表面引力形成重力，利用牛顿第二定律结合体积公式可以求出地球的平均密度；
（2）地球对卫星的引力提供向心力，利用牛顿第二定律可以求出人造卫星的周期。
19．【答案】（1）解：在最低点拉力和重力的合力提供向心力
绳子断后，两熊做平抛运动，则
两熊落地点离O点的水平距离
联立可得
（2）解：设绳长为d，则在最低点
绳子断后，两熊做平抛运动，则
两熊落地点离O点的水平面距离
即
则当 时，两熊落地点离O点水平距离最远，此时最大值
（3）解：两熊做圆锥摆运动时，设绳子与竖直方向的夹角为 时，绳子被拉断。则竖直方向有
此时两熊离地面的高度为
此后两熊做平抛运动
联立可求得
【知识点】牛顿第二定律；平抛运动
【解析】【分析】（1）和在最低点时，利用牛顿第二定律可以求出在最低点速度的大小，结合平抛运动的位移公式可以求出水平距离的大小；
（2）当在最低点时，利用牛顿第二定律可以求出经过最低点的速度，结合平抛运动的位移公式可以求出水平距离最远时绳子的长度；
（3）当两熊做圆锥摆，利用牛顿第二定律结合平抛运动的位移公式可以求出运动的时间。
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