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吉林省长春市农安县2021-2022学年高一下学期物理学情调研试卷
一、单选题
1．（2020高三上·滕州月考）关于行星运动定律和万有引力定律的建立过程，下列说法正确的是（ ）
A．牛顿发现了万有引力定律，并且测得引力常量的数值
B．第谷接受了哥白尼日心说的观点，并根据开普勒对行星运动观察记录的数据，应用严密的数学运算和椭圆轨道假说，得出了开普勒行星运动定律
C．牛顿通过比较月球公转的向心加速度和地球赤道上物体随地球自转的向心加速度，对万有引力定律进行了“月地检验”
D．卡文迪许在实验室里通过几个铅球之间万有引力的测量，得出了引力常量的数值
【答案】D
【知识点】物理学史
【解析】【解答】A、D项：牛顿发现了万有引力定律之后，第一次通过实验比较准确地测出万有引力常量的科学家是卡文迪许，A不符合题意，D符合题意；
B项：开普勒对第谷的行星运动观察记录的数据做了多年的研究，最终得出了行星运行三大定律，B不符合题意；
C项：牛顿通过比较月球公转的周期，根据万有引力充当向心力，对万有引力定律进行了“月地检验”，C不符合题意．
故答案为：D
【分析】该题目考查的是物理学中，著名物理学家的成就，平时注意积累、记忆即可。
2．（2022高一下·农安期中）解放前后，机械化生产水平较低，人们经常通过“驴拉磨”的方式把粮食颗粒加工成粗面来食用。如图所示，假设驴拉磨的平均用力大小为500N，运动的半径为1 m，驴拉磨转动一周所用时间约为10s，则驴拉磨转动一周的平均功率约为（ ）
A．0 B．50 W C．50πW D．100πW
【答案】D
【知识点】功率及其计算
【解析】【解答】力与运动方向的切线共线，根据变力做功的方法可得 ，所以平均功率为 ，D符合题意，ABC不符合题意。
故答案为：D。
【分析】利用变力做功及做功的时间可以求出平均功率的大小。
3．（2022高一下·农安期中）在匀速圆周运动中，关于向心加速度，下列说法正确的是（ ）
A．向心加速度是恒量
B．向心加速度的方向保持不变
C．向心加速度的方向始终与线速度方向垂直
D．向心加速度是反映线速度的大小变化快慢的物理量
【答案】C
【知识点】匀速圆周运动
【解析】【解答】AB．在匀速圆周运动中，向心加速度大小恒定，方向总是指向圆心，即向心加速度的方向时刻在变，向心加速度是变量，AB不符合题意；
C．向心加速度的方向始终与线速度方向垂直，C符合题意；
D．向心加速度是反映线速度方向变化快慢的物理量，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】物体做匀速圆周运动泽向心加速度属于变量，方向不断发生改变；向心加速度是描述线速度方向变化快慢的物理量。
4．（2022高一下·农安期中）下列关于重力势能的说法正确的是 ( )
A．物体的位置一旦确定，它的重力势能的大小也随之确定；
B．物体与零势能面的距离越大，它的重力势能也越大；
C．一个物体的重力势能从－5J变化到－3J，重力势能增加了；
D．在地面上的物体具有的重力势能一定等于零；
【答案】C
【知识点】重力势能
【解析】【解答】物体的位置确定，但是零重力势能点不确定，它的重力势能的大小也不能确定，A不符合题意；物体在零势能点上方，且与零势能面的距离越大，它的重力势能也越大，B不符合题意；一个物体的重力势能从－5J变化到－3J，重力势能增加了，C符合题意；只有当地面为零势能点时，在地面上的物体具有的重力势能才等于零，D不符合题意；
故答案为：C.
【分析】物体初势能的位置不确定则重力势能大小不确定；未知物体相对0势能面的位置不能判别重力势能的大小。
5．（2022高一下·农安期中）2021年5月15日，我国自主研制的火星探测器“天问一号”着陆火星。如图所示，着陆火星前探测器成功进入环火星椭圆轨道，然后实施近火星制动，顺利完成“太空刹车”，被火星捕获，进入环火星圆形轨道，准备登陆火星。关于“天问一号”探测器，下列说法正确的是（ ）
A．探测器在椭圆轨道运行时，过点的速度小于过点的速度
B．探测器由椭圆轨道进入圆形轨道应该在点加速
C．探测器在椭圆轨道和圆形轨道上正常运行时通过点的加速度相等
D．探测器在椭圆轨道运行的周期比圆形轨道的周期小
【答案】C
【知识点】开普勒定律；万有引力定律的应用
【解析】【解答】A．根据开普勒第二定律可知近火星点速度大，远火星点速度小，A不符合题意；
B．由环火星椭圆轨道进入环火星圆形轨道应该在 点减速，由离心运动变为圆周运动，速度要变小，B不符合题意；
C．在同一点万有引力产生加速度，加速度相等，C符合题意；
D．由开普勒第三定律 ，可知，轨道半径大的周期大，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线速度的大小；利用探测器从椭圆轨道到圆轨道做向心运动速度减小；在同一点引力产生加速度加速度相等；利用开普勒第三定律可以比较周期的大小。
6．（2022高一下·电白期末）“新冠”疫情期间，湖南一民警自费买药，利用无人机空投药品，将药品送到了隔离人员手中。假设无人机在离地面高度为处悬停后将药品静止释放，药品匀加速竖直下落了后落地，若药品质量为，重力加速度，则药品从释放到刚接触地面的过程中（ ）
A．药品机械能守恒 B．机械能减少了
C．重力势能减少了 D．合力做了的功
【答案】C
【知识点】动能定理的综合应用
【解析】【解答】ABC．无人机在离地面高度为处将药物静止释放，设药品落地时的速度为，则有
解得
药品从释放到刚接触地面的过程中，动能增加量
重力做正功，重力势能减少量
则药物机械能不守恒，机械能减少了
C符合题意，AB不符合题意；
D．根据动能定理知，合力做功等于动能的增加量，整个过程中动能增加了32J，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】药品从释放到刚接触地面的过程中，重力做正功，重力势能减少。药物机械能不守恒。合力做功等于动能的增加量。
7．（2022高一下·温州期中）洗衣机脱水时衣服附着在筒壁上，此时（ ）
A．衣服受重力、筒壁的弹力和摩擦力、离心力的作用
B．衣服随筒壁做圆周运动的向心力由筒壁的弹力提供
C．筒壁对衣服的摩擦力随转速的增大而增大
D．因为衣服重力不变，所以弹力保持不变
【答案】B
【知识点】离心运动和向心运动
【解析】【解答】A．衣服受到重力、筒壁的弹力和静摩擦力作用，合力提供向心力，A不符合题意；
BC．重力与静摩擦力平衡，筒壁的弹力提供衣物的向心力，故若提高转速，筒壁对衣服的摩擦力不变，C不符合题意B符合题意；
D．筒壁的弹力提供衣物的向心力
衣服重力不变，但是衣服含水量的不断减少，故弹力发生变化，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】衣服受到重力、弹力和摩擦力的作用；利用其竖直方向的平衡方程可以判别转动速度加快其摩擦力大小不变；利用牛顿第二定律结合衣服质量的变化可以判别其弹力大小发生改变。
8．（2022·闵行模拟）“蹦极”是一项非常刺激的体育运动。某人身系弹性绳自高空P点自由下落，a点是弹性绳的原长位置，c是人所到达的最低点，b是人静止地悬吊着时的平衡位置，空气阻力不计，则人从P点落下到最低点c的过程中（ ）
A．从P点到c点人的动能一直增加
B．从a点开始人的动能开始减少
C．从P点到c点人的机械能保持不变
D．从a点开始人的机械能开始减少
【答案】D
【知识点】机械能守恒及其条件；受力分析的应用
【解析】【解答】AB．由题意可知，从P点到b点的过程中，人所受重力始终大于弹性绳的弹力，所以此过程中人一直做加速运动，动能一直增加；从b点到c点的过程中，弹性绳的弹力开始大于人的重力，所以此过程中人一直做减速运动，动能一直减少。综上所述可知从P点到c点人的动能先增加后减少，从b点开始人的动能开始减少，AB不符合题意；
CD．从P点到a点的过程中，人只受重力，机械能守恒；从a点到c点的过程中，弹力对人做负功，机械能开始减少，C不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】根据人的受力情况判断人的运动情况，从而判断动能的变化情况，利用机械能守恒的条件判断机械能的变化情况。
二、多选题
9．（2022高一下·农安期中）发射卫星时，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圆轨道3，轨道1、2相切于Q点。轨道2、3相切于P点。如图所示。卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是（ ）
A．卫星在轨道2上经过P点时的加速度小于它在轨道3上经过P点时的加速度
B．卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率
C．卫星在轨道1上运动一周的时间小于它在轨道2上运动一周的时间
D．卫星由轨道2变为轨道3机械能变大
【答案】C,D
【知识点】万有引力定律的应用
【解析】【解答】AB．人造卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，设卫星的质量为m、轨道半径为r、地球质量为M，则有 ，解得 ， ，可知，卫星在轨道2上经过P点时的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度，轨道3半径比轨道1半径大，卫星在轨道1上线速度较大，AB不符合题意；
C．由开普勒第三定律可知 ，由于 ，所以 ，卫星在轨道1上运动一周的时间小于它在轨道2上运动一周的时间，C符合题意；
D．卫星由轨道2变为轨道3，向后喷气加速，即气体对卫星做正功，所以卫星的机械能增大，D符合题意。
故答案为：CD。
【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和加速度的大小；利用开普勒第三定律可以比较周期的大小；当卫星从轨道2到轨道3时向后喷气，气体对卫星做正功所以卫星机械能增大。
10．（2019高一下·福建月考）如图所示，一木块静止在光滑水平地面上，一子弹水平射入木块中，射入深度为d，假设子弹在射入木块的过程中受阻力大小不变为f，已知木块运动s后开始做匀速直线运动，则（ ）
A．子弹减少的动能为fd B．子弹减少的动能为f（s+d）
C．木块获得的动能为f（s+d） D．木块获得的动能为fs
【答案】B,D
【知识点】动量与能量的综合应用一子弹打木块模型
【解析】【解答】A、B项：对子弹由动能定理得，子弹减少的动能 ，A不符合题意，B符合题意；
C、D项：对木块由动能定理得，木块获得的动能 ，C不符合题意，D符合题意。
故答案为：BD
【分析】利用摩擦力对子弹做功可以求出子弹动能的减少；利用摩擦力对木块做功结合对地位移可以求出木块获得的动能。
11．（2022高一下·农安期中）如图所示，斜面和水平面是从同一板材上截下的两段。将小铁块（可视为质点）从A处由静止释放后，它沿斜面向下滑行，进入水平面，最终静止于P处。已知小铁块由斜面运动至水平面的瞬间速度大小不变。若从该板材上再截下一段，一端放置于A处，一端放置在之间，构成一个新的斜面，再将铁块放回A处，并使之沿新斜面由静止开始向下滑动，则下列关于铁块运动情况的描述正确的是（ ）
A．铁块一定能够到达P点
B．铁块的初速度必须足够大才能到达P点
C．铁块能否到达P点与铁块质量有关
D．铁块能否到达P点与铁块质量无关
【答案】A,D
【知识点】动能定理的综合应用
【解析】【解答】设A距离水平面 的高度为h，过A作 的垂线交 的延长线于O，小铁块与该板材间的动摩擦因数为μ，斜面 的倾角为 ，如图所示：
对全过程运用动能定理有 ，整理得 ，而几何知识可知 等于 的长度，则有 ，与斜面的倾角无关，故小铁块一定能够到达P点，且与铁块的质量无关。
故答案为：AD。
【分析】利用动能定理可以判别物体一定能到达P点所以与铁块的质量无关。
12．（2022高一下·农安期中）下列所述的实例中（均不计空气阻力），机械能守恒的是（ ）
A．子弹射穿木块的过程
B．人乘电梯加速上升的过程
C．小钢球在空中做平抛运动的过程
D．小球沿光滑圆弧槽滑下的过程
【答案】C,D
【知识点】机械能守恒定律
【解析】【解答】机械能守恒的条件是只有重力做功．
A．子弹射穿木块的过程中摩擦力做功，机械能不守恒，A不符合题意；
B．人乘电梯加速上升的过程电梯对人做正功，机械能不守恒，B不符合题意；
C．小钢球在空中做平抛运动的过程只有重力做功，机械能守恒，C符合题意；
D．小球沿光滑圆弧槽滑下的过程只有重力做功，机械能守恒，D符合题意．
故答案为：CD．
【分析】子弹射穿木块时摩擦力做功机械能不守恒；人乘电梯加速上升时支持力做正功机械能不守恒。
三、实验题
13．（2022高一下·农安期中）实验装置如图1所示，让重锤拖动纸带自由下落，通过打点计时器打下一系列的点，对纸带上的点迹进行测量、分析和计算处理，即可验证重锤下落过程机械能是否守恒。
（1）下面列举了验证机械能守恒定律实验的几个操作步骤：
A．按照图示的装置安装实验器材
B．将打点计时器接到学生电源输出电压为6V的“直流输出”挡
C．用天平测出重锤的质量
D．先释放纸带，然后立刻接通电源，打出一条纸带
E．测量纸带上某些点间的距离
F．根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能与增加的动能的关系
其中没有必要进行的步骤是 ，操作不当的步骤是 。
（2）如图2所示是某次实验打出的一条纸带，选取纸带上连续的五个点、、、、，测出各点之间的距离分别为：x0=62.99cm，x1=7.19cm，x2=7.58cm，x3=7.97cm，x4=8.36cm所用电源的频率50Hz，重锺的质量m=1.00kg，查得当地重力加速度9.8m/s2。
①重锤由点运动到点，重力势能的减少量等于 ，动能的增加量等于 （保留三位有效数字），实验结论： 。
②重锤从点运动到点的过程中受到的平均阻力约为 N。
【答案】（1）C；BD
（2）8.40J；8.33J；在实验误差允许的范围内，重锤下落过程机械能守恒；0.05
【知识点】验证机械能守恒定律
【解析】【解答】(1)因为我们是比较 、 的大小关系，故 可约去比较，不需要用天平，C没有必要。将打点计时器接到电源的“交流输出”上，B不符合题意，操作不当；应该先接通电源再释放纸带，D不符合题意，操作不当。
(2)①重力势能的减小量等于重力做功大小，故有 ，由题意可知，各个点之间的时间间隔为 ，匀变速直线运动中中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度，由此可以求出 点的速度大小为 ，所以动能的增量为： ，实验结论：在实验误差允许的范围内，重锤下落过程机械能守恒。
②重锤下落时做匀加速运动，采用逐差法求解加速度 ， ， ，根据牛顿第二定律得 ，解得
【分析】（1）利用机械能守恒定律可以判别不需要测量重锤的质量；实验应该先接通电源后释放纸带；打点计时器应该使用交流电源；
（2）利用高度变化可以求出重力势能的减少量；利用平均速度公式可以求出动能的增量；在实验误差内，重锤下落过程机械能守恒；利用牛顿第二定律可以求出平均阻力的大小。
四、解答题
14．（2022高一下·农安期中）2022年4月16日，神舟十三号载人飞船与空间站天和核心舱分离，完成了全部既定任务后，在空间站连续工作生活了183天的三名航天员安全返回地球，顺利出舱。设空间站在轨运行时离地面的高度为，地球半径为，地球表面重力加速度为，万有引力常量为。
（1）求空间站在轨运行的线速度大小。
（2）求空间站运行的周期。
【答案】（1）解：设空间站地球表面上，万有引力约等于重力，则有
空间站在轨运行时，万有引力提供向心力，则有
联立解得
（2）解：由圆周运动规律可得
结合（1）解得
【知识点】万有引力定律的应用
【解析】【分析】（1）空间站在地球表面时，利用引力形成重力及引力提供向心力可以求出线速度的大小；
（2）空间站做匀速圆周运动，利用周期的表达式可以求出周期的大小。
15．（2022高一下·农安期中）在2022年北京冬奥会上，中国代表团以9金4银2铜的战绩高居金牌榜第三位，创下参加冬奥会以来的历史最佳战绩。图甲所示是运动员在“大跳台滑雪”比赛中的腾空运动示意图，其运动过程可简化为如图乙所示。“助滑道”由长为L、倾角为θ的斜坡面AB和圆弧形坡面BCD构成，AB和BCD在B处相切，且B与D等高。某运动员（可视为质点）着滑雪板从A端由静止开始、沿“助滑道”滑行，并从D点沿着圆弧的切线滑出。设该运动员（包含滑雪板）的质量为m，滑雪板与AB间的动摩擦因数为μ，该运动员在D点沿着圆弧的切线滑出时的速度大小为v，不计空气阻力，重力加速度大小为g。求：
（1）该运动员从A到B的时间；
（2）该运动员在圆弧形坡面BCD上克服摩擦力所做的功。
【答案】（1）解：根据牛顿第二定律可得该运动员从A到B的加速度大小为
根据运动学规律可得该运动员从A到B的时间为
（2）解：设该运动员在圆弧形坡面BCD上克服摩擦力所做的功为W，对运动员从A到D的过程，根据动能定理有
解得
【知识点】牛顿第二定律；动能定理的综合应用
【解析】【分析】（1）运动员从A到B的过程中，利用牛顿第二定律可以求出加速度的大小，结合位移公式可以求出运动员运动的时间；
（2）运动员在圆弧形坡面运动时，利用动能定理可以求出克服摩擦力做功的大小。
16．（2022高一下·农安期中）如图所示，质量m=0.2kg的皮球（视为质点），从A点被踢出后沿曲线ABC运动，AC在同一水平面上，最高点B距地面的高度h=2.0m，皮球在B点的速度v=3.0 m/s，重力加速度g=10m/s2，取皮球在地面的重力势能为零，不计空气阻力。求：
（1）皮球由B到C过程中重力对皮球做的功W；
（2）皮球在B点的机械能E；
（3）皮球在A点被踢出时的速度的大小。
【答案】（1）解：由 到 过程重力对皮球做功
（2）解：皮球在 点的机械能
（3）解：皮球由A运动到 ，根据动能定理则有
解得
【知识点】动能定理的综合应用；重力势能
【解析】【分析】（1）皮球从B到C的过程中，利用高度变化可以求出重力做功的大小；
（2）皮球在B点时，利用重力势能和动能的表达式可以求出皮球机械能的大小；
（3）已知皮球运动过程机械能守恒，利用机械能守恒定律可以求出皮球在A点初速度的大小。
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吉林省长春市农安县2021-2022学年高一下学期物理学情调研试卷
一、单选题
1．（2020高三上·滕州月考）关于行星运动定律和万有引力定律的建立过程，下列说法正确的是（ ）
A．牛顿发现了万有引力定律，并且测得引力常量的数值
B．第谷接受了哥白尼日心说的观点，并根据开普勒对行星运动观察记录的数据，应用严密的数学运算和椭圆轨道假说，得出了开普勒行星运动定律
C．牛顿通过比较月球公转的向心加速度和地球赤道上物体随地球自转的向心加速度，对万有引力定律进行了“月地检验”
D．卡文迪许在实验室里通过几个铅球之间万有引力的测量，得出了引力常量的数值
2．（2022高一下·农安期中）解放前后，机械化生产水平较低，人们经常通过“驴拉磨”的方式把粮食颗粒加工成粗面来食用。如图所示，假设驴拉磨的平均用力大小为500N，运动的半径为1 m，驴拉磨转动一周所用时间约为10s，则驴拉磨转动一周的平均功率约为（ ）
A．0 B．50 W C．50πW D．100πW
3．（2022高一下·农安期中）在匀速圆周运动中，关于向心加速度，下列说法正确的是（ ）
A．向心加速度是恒量
B．向心加速度的方向保持不变
C．向心加速度的方向始终与线速度方向垂直
D．向心加速度是反映线速度的大小变化快慢的物理量
4．（2022高一下·农安期中）下列关于重力势能的说法正确的是 ( )
A．物体的位置一旦确定，它的重力势能的大小也随之确定；
B．物体与零势能面的距离越大，它的重力势能也越大；
C．一个物体的重力势能从－5J变化到－3J，重力势能增加了；
D．在地面上的物体具有的重力势能一定等于零；
5．（2022高一下·农安期中）2021年5月15日，我国自主研制的火星探测器“天问一号”着陆火星。如图所示，着陆火星前探测器成功进入环火星椭圆轨道，然后实施近火星制动，顺利完成“太空刹车”，被火星捕获，进入环火星圆形轨道，准备登陆火星。关于“天问一号”探测器，下列说法正确的是（ ）
A．探测器在椭圆轨道运行时，过点的速度小于过点的速度
B．探测器由椭圆轨道进入圆形轨道应该在点加速
C．探测器在椭圆轨道和圆形轨道上正常运行时通过点的加速度相等
D．探测器在椭圆轨道运行的周期比圆形轨道的周期小
6．（2022高一下·电白期末）“新冠”疫情期间，湖南一民警自费买药，利用无人机空投药品，将药品送到了隔离人员手中。假设无人机在离地面高度为处悬停后将药品静止释放，药品匀加速竖直下落了后落地，若药品质量为，重力加速度，则药品从释放到刚接触地面的过程中（ ）
A．药品机械能守恒 B．机械能减少了
C．重力势能减少了 D．合力做了的功
7．（2022高一下·温州期中）洗衣机脱水时衣服附着在筒壁上，此时（ ）
A．衣服受重力、筒壁的弹力和摩擦力、离心力的作用
B．衣服随筒壁做圆周运动的向心力由筒壁的弹力提供
C．筒壁对衣服的摩擦力随转速的增大而增大
D．因为衣服重力不变，所以弹力保持不变
8．（2022·闵行模拟）“蹦极”是一项非常刺激的体育运动。某人身系弹性绳自高空P点自由下落，a点是弹性绳的原长位置，c是人所到达的最低点，b是人静止地悬吊着时的平衡位置，空气阻力不计，则人从P点落下到最低点c的过程中（ ）
A．从P点到c点人的动能一直增加
B．从a点开始人的动能开始减少
C．从P点到c点人的机械能保持不变
D．从a点开始人的机械能开始减少
二、多选题
9．（2022高一下·农安期中）发射卫星时，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圆轨道3，轨道1、2相切于Q点。轨道2、3相切于P点。如图所示。卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是（ ）
A．卫星在轨道2上经过P点时的加速度小于它在轨道3上经过P点时的加速度
B．卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率
C．卫星在轨道1上运动一周的时间小于它在轨道2上运动一周的时间
D．卫星由轨道2变为轨道3机械能变大
10．（2019高一下·福建月考）如图所示，一木块静止在光滑水平地面上，一子弹水平射入木块中，射入深度为d，假设子弹在射入木块的过程中受阻力大小不变为f，已知木块运动s后开始做匀速直线运动，则（ ）
A．子弹减少的动能为fd B．子弹减少的动能为f（s+d）
C．木块获得的动能为f（s+d） D．木块获得的动能为fs
11．（2022高一下·农安期中）如图所示，斜面和水平面是从同一板材上截下的两段。将小铁块（可视为质点）从A处由静止释放后，它沿斜面向下滑行，进入水平面，最终静止于P处。已知小铁块由斜面运动至水平面的瞬间速度大小不变。若从该板材上再截下一段，一端放置于A处，一端放置在之间，构成一个新的斜面，再将铁块放回A处，并使之沿新斜面由静止开始向下滑动，则下列关于铁块运动情况的描述正确的是（ ）
A．铁块一定能够到达P点
B．铁块的初速度必须足够大才能到达P点
C．铁块能否到达P点与铁块质量有关
D．铁块能否到达P点与铁块质量无关
12．（2022高一下·农安期中）下列所述的实例中（均不计空气阻力），机械能守恒的是（ ）
A．子弹射穿木块的过程
B．人乘电梯加速上升的过程
C．小钢球在空中做平抛运动的过程
D．小球沿光滑圆弧槽滑下的过程
三、实验题
13．（2022高一下·农安期中）实验装置如图1所示，让重锤拖动纸带自由下落，通过打点计时器打下一系列的点，对纸带上的点迹进行测量、分析和计算处理，即可验证重锤下落过程机械能是否守恒。
（1）下面列举了验证机械能守恒定律实验的几个操作步骤：
A．按照图示的装置安装实验器材
B．将打点计时器接到学生电源输出电压为6V的“直流输出”挡
C．用天平测出重锤的质量
D．先释放纸带，然后立刻接通电源，打出一条纸带
E．测量纸带上某些点间的距离
F．根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能与增加的动能的关系
其中没有必要进行的步骤是 ，操作不当的步骤是 。
（2）如图2所示是某次实验打出的一条纸带，选取纸带上连续的五个点、、、、，测出各点之间的距离分别为：x0=62.99cm，x1=7.19cm，x2=7.58cm，x3=7.97cm，x4=8.36cm所用电源的频率50Hz，重锺的质量m=1.00kg，查得当地重力加速度9.8m/s2。
①重锤由点运动到点，重力势能的减少量等于 ，动能的增加量等于 （保留三位有效数字），实验结论： 。
②重锤从点运动到点的过程中受到的平均阻力约为 N。
四、解答题
14．（2022高一下·农安期中）2022年4月16日，神舟十三号载人飞船与空间站天和核心舱分离，完成了全部既定任务后，在空间站连续工作生活了183天的三名航天员安全返回地球，顺利出舱。设空间站在轨运行时离地面的高度为，地球半径为，地球表面重力加速度为，万有引力常量为。
（1）求空间站在轨运行的线速度大小。
（2）求空间站运行的周期。
15．（2022高一下·农安期中）在2022年北京冬奥会上，中国代表团以9金4银2铜的战绩高居金牌榜第三位，创下参加冬奥会以来的历史最佳战绩。图甲所示是运动员在“大跳台滑雪”比赛中的腾空运动示意图，其运动过程可简化为如图乙所示。“助滑道”由长为L、倾角为θ的斜坡面AB和圆弧形坡面BCD构成，AB和BCD在B处相切，且B与D等高。某运动员（可视为质点）着滑雪板从A端由静止开始、沿“助滑道”滑行，并从D点沿着圆弧的切线滑出。设该运动员（包含滑雪板）的质量为m，滑雪板与AB间的动摩擦因数为μ，该运动员在D点沿着圆弧的切线滑出时的速度大小为v，不计空气阻力，重力加速度大小为g。求：
（1）该运动员从A到B的时间；
（2）该运动员在圆弧形坡面BCD上克服摩擦力所做的功。
16．（2022高一下·农安期中）如图所示，质量m=0.2kg的皮球（视为质点），从A点被踢出后沿曲线ABC运动，AC在同一水平面上，最高点B距地面的高度h=2.0m，皮球在B点的速度v=3.0 m/s，重力加速度g=10m/s2，取皮球在地面的重力势能为零，不计空气阻力。求：
（1）皮球由B到C过程中重力对皮球做的功W；
（2）皮球在B点的机械能E；
（3）皮球在A点被踢出时的速度的大小。
答案解析部分
1．【答案】D
【知识点】物理学史
【解析】【解答】A、D项：牛顿发现了万有引力定律之后，第一次通过实验比较准确地测出万有引力常量的科学家是卡文迪许，A不符合题意，D符合题意；
B项：开普勒对第谷的行星运动观察记录的数据做了多年的研究，最终得出了行星运行三大定律，B不符合题意；
C项：牛顿通过比较月球公转的周期，根据万有引力充当向心力，对万有引力定律进行了“月地检验”，C不符合题意．
故答案为：D
【分析】该题目考查的是物理学中，著名物理学家的成就，平时注意积累、记忆即可。
2．【答案】D
【知识点】功率及其计算
【解析】【解答】力与运动方向的切线共线，根据变力做功的方法可得 ，所以平均功率为 ，D符合题意，ABC不符合题意。
故答案为：D。
【分析】利用变力做功及做功的时间可以求出平均功率的大小。
3．【答案】C
【知识点】匀速圆周运动
【解析】【解答】AB．在匀速圆周运动中，向心加速度大小恒定，方向总是指向圆心，即向心加速度的方向时刻在变，向心加速度是变量，AB不符合题意；
C．向心加速度的方向始终与线速度方向垂直，C符合题意；
D．向心加速度是反映线速度方向变化快慢的物理量，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】物体做匀速圆周运动泽向心加速度属于变量，方向不断发生改变；向心加速度是描述线速度方向变化快慢的物理量。
4．【答案】C
【知识点】重力势能
【解析】【解答】物体的位置确定，但是零重力势能点不确定，它的重力势能的大小也不能确定，A不符合题意；物体在零势能点上方，且与零势能面的距离越大，它的重力势能也越大，B不符合题意；一个物体的重力势能从－5J变化到－3J，重力势能增加了，C符合题意；只有当地面为零势能点时，在地面上的物体具有的重力势能才等于零，D不符合题意；
故答案为：C.
【分析】物体初势能的位置不确定则重力势能大小不确定；未知物体相对0势能面的位置不能判别重力势能的大小。
5．【答案】C
【知识点】开普勒定律；万有引力定律的应用
【解析】【解答】A．根据开普勒第二定律可知近火星点速度大，远火星点速度小，A不符合题意；
B．由环火星椭圆轨道进入环火星圆形轨道应该在 点减速，由离心运动变为圆周运动，速度要变小，B不符合题意；
C．在同一点万有引力产生加速度，加速度相等，C符合题意；
D．由开普勒第三定律 ，可知，轨道半径大的周期大，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线速度的大小；利用探测器从椭圆轨道到圆轨道做向心运动速度减小；在同一点引力产生加速度加速度相等；利用开普勒第三定律可以比较周期的大小。
6．【答案】C
【知识点】动能定理的综合应用
【解析】【解答】ABC．无人机在离地面高度为处将药物静止释放，设药品落地时的速度为，则有
解得
药品从释放到刚接触地面的过程中，动能增加量
重力做正功，重力势能减少量
则药物机械能不守恒，机械能减少了
C符合题意，AB不符合题意；
D．根据动能定理知，合力做功等于动能的增加量，整个过程中动能增加了32J，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】药品从释放到刚接触地面的过程中，重力做正功，重力势能减少。药物机械能不守恒。合力做功等于动能的增加量。
7．【答案】B
【知识点】离心运动和向心运动
【解析】【解答】A．衣服受到重力、筒壁的弹力和静摩擦力作用，合力提供向心力，A不符合题意；
BC．重力与静摩擦力平衡，筒壁的弹力提供衣物的向心力，故若提高转速，筒壁对衣服的摩擦力不变，C不符合题意B符合题意；
D．筒壁的弹力提供衣物的向心力
衣服重力不变，但是衣服含水量的不断减少，故弹力发生变化，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】衣服受到重力、弹力和摩擦力的作用；利用其竖直方向的平衡方程可以判别转动速度加快其摩擦力大小不变；利用牛顿第二定律结合衣服质量的变化可以判别其弹力大小发生改变。
8．【答案】D
【知识点】机械能守恒及其条件；受力分析的应用
【解析】【解答】AB．由题意可知，从P点到b点的过程中，人所受重力始终大于弹性绳的弹力，所以此过程中人一直做加速运动，动能一直增加；从b点到c点的过程中，弹性绳的弹力开始大于人的重力，所以此过程中人一直做减速运动，动能一直减少。综上所述可知从P点到c点人的动能先增加后减少，从b点开始人的动能开始减少，AB不符合题意；
CD．从P点到a点的过程中，人只受重力，机械能守恒；从a点到c点的过程中，弹力对人做负功，机械能开始减少，C不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】根据人的受力情况判断人的运动情况，从而判断动能的变化情况，利用机械能守恒的条件判断机械能的变化情况。
9．【答案】C,D
【知识点】万有引力定律的应用
【解析】【解答】AB．人造卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，设卫星的质量为m、轨道半径为r、地球质量为M，则有 ，解得 ， ，可知，卫星在轨道2上经过P点时的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度，轨道3半径比轨道1半径大，卫星在轨道1上线速度较大，AB不符合题意；
C．由开普勒第三定律可知 ，由于 ，所以 ，卫星在轨道1上运动一周的时间小于它在轨道2上运动一周的时间，C符合题意；
D．卫星由轨道2变为轨道3，向后喷气加速，即气体对卫星做正功，所以卫星的机械能增大，D符合题意。
故答案为：CD。
【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和加速度的大小；利用开普勒第三定律可以比较周期的大小；当卫星从轨道2到轨道3时向后喷气，气体对卫星做正功所以卫星机械能增大。
10．【答案】B,D
【知识点】动量与能量的综合应用一子弹打木块模型
【解析】【解答】A、B项：对子弹由动能定理得，子弹减少的动能 ，A不符合题意，B符合题意；
C、D项：对木块由动能定理得，木块获得的动能 ，C不符合题意，D符合题意。
故答案为：BD
【分析】利用摩擦力对子弹做功可以求出子弹动能的减少；利用摩擦力对木块做功结合对地位移可以求出木块获得的动能。
11．【答案】A,D
【知识点】动能定理的综合应用
【解析】【解答】设A距离水平面 的高度为h，过A作 的垂线交 的延长线于O，小铁块与该板材间的动摩擦因数为μ，斜面 的倾角为 ，如图所示：
对全过程运用动能定理有 ，整理得 ，而几何知识可知 等于 的长度，则有 ，与斜面的倾角无关，故小铁块一定能够到达P点，且与铁块的质量无关。
故答案为：AD。
【分析】利用动能定理可以判别物体一定能到达P点所以与铁块的质量无关。
12．【答案】C,D
【知识点】机械能守恒定律
【解析】【解答】机械能守恒的条件是只有重力做功．
A．子弹射穿木块的过程中摩擦力做功，机械能不守恒，A不符合题意；
B．人乘电梯加速上升的过程电梯对人做正功，机械能不守恒，B不符合题意；
C．小钢球在空中做平抛运动的过程只有重力做功，机械能守恒，C符合题意；
D．小球沿光滑圆弧槽滑下的过程只有重力做功，机械能守恒，D符合题意．
故答案为：CD．
【分析】子弹射穿木块时摩擦力做功机械能不守恒；人乘电梯加速上升时支持力做正功机械能不守恒。
13．【答案】（1）C；BD
（2）8.40J；8.33J；在实验误差允许的范围内，重锤下落过程机械能守恒；0.05
【知识点】验证机械能守恒定律
【解析】【解答】(1)因为我们是比较 、 的大小关系，故 可约去比较，不需要用天平，C没有必要。将打点计时器接到电源的“交流输出”上，B不符合题意，操作不当；应该先接通电源再释放纸带，D不符合题意，操作不当。
(2)①重力势能的减小量等于重力做功大小，故有 ，由题意可知，各个点之间的时间间隔为 ，匀变速直线运动中中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度，由此可以求出 点的速度大小为 ，所以动能的增量为： ，实验结论：在实验误差允许的范围内，重锤下落过程机械能守恒。
②重锤下落时做匀加速运动，采用逐差法求解加速度 ， ， ，根据牛顿第二定律得 ，解得
【分析】（1）利用机械能守恒定律可以判别不需要测量重锤的质量；实验应该先接通电源后释放纸带；打点计时器应该使用交流电源；
（2）利用高度变化可以求出重力势能的减少量；利用平均速度公式可以求出动能的增量；在实验误差内，重锤下落过程机械能守恒；利用牛顿第二定律可以求出平均阻力的大小。
14．【答案】（1）解：设空间站地球表面上，万有引力约等于重力，则有
空间站在轨运行时，万有引力提供向心力，则有
联立解得
（2）解：由圆周运动规律可得
结合（1）解得
【知识点】万有引力定律的应用
【解析】【分析】（1）空间站在地球表面时，利用引力形成重力及引力提供向心力可以求出线速度的大小；
（2）空间站做匀速圆周运动，利用周期的表达式可以求出周期的大小。
15．【答案】（1）解：根据牛顿第二定律可得该运动员从A到B的加速度大小为
根据运动学规律可得该运动员从A到B的时间为
（2）解：设该运动员在圆弧形坡面BCD上克服摩擦力所做的功为W，对运动员从A到D的过程，根据动能定理有
解得
【知识点】牛顿第二定律；动能定理的综合应用
【解析】【分析】（1）运动员从A到B的过程中，利用牛顿第二定律可以求出加速度的大小，结合位移公式可以求出运动员运动的时间；
（2）运动员在圆弧形坡面运动时，利用动能定理可以求出克服摩擦力做功的大小。
16．【答案】（1）解：由 到 过程重力对皮球做功
（2）解：皮球在 点的机械能
（3）解：皮球由A运动到 ，根据动能定理则有
解得
【知识点】动能定理的综合应用；重力势能
【解析】【分析】（1）皮球从B到C的过程中，利用高度变化可以求出重力做功的大小；
（2）皮球在B点时，利用重力势能和动能的表达式可以求出皮球机械能的大小；
（3）已知皮球运动过程机械能守恒，利用机械能守恒定律可以求出皮球在A点初速度的大小。
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