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浙江省台州市八校联盟2022-2023学年高一下学期物理期中联考试卷
一、选择题（本题共 18 小题，每小题 3 分，共 54 分。每小题列出的四个备选项中只有一个是 符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分）
1．（2023高一下·期中）在国际单位制中，用基本单位表示功率的是（ ）
A．W B． C． D．
2．（2023高一下·期中）下列物理量中属于标量的是（ ）
A．向心加速度 B．线速度 C．速率 D．向心力
3．（2023高一下·镇雄月考）关于匀速圆周运动，下列说法正确的是（ ）
A．匀速圆周运动是匀变速曲线运动
B．匀速圆周运动是速度不变的运动
C．匀速圆周运动的加速度恒定不变
D．匀速圆周运动的角速度恒定不变
4．（2023高一下·期中）自行车修理过程中，经常要将自行车倒置，摇动脚踏板检查是否修好，如图所示，大齿轮边缘上的点a、小齿轮边缘上的点b和后轮边缘上的点c都可视为在做匀速圆周运动。则下列说明正确的是（ ）
A．a 点线速度最大 B．a点角速度最小
C．b、c线速度大小相同 D．a、c角速度大小相同
5．（2023高一下·期中）下列说法中正确的是 （ ）
A．开普勒在研究行星运动规律的基础之上提出了万有引力定律
B．牛顿测出了万有引力常量G的数值，被称为测量地球质量的第一人
C．海王星被称为“笔尖下发现的行星”
D．任何行星的第一宇宙速度都是7.9 m/s
6．（2023高一下·期中）如图是激流勇进娱乐项目，水一直在流动，下面哪处河岸最容易被水冲击磨损（ ）
A．A B．B C．C D．D
7．（2023高一下·期中）陀螺是儿童喜欢的一种玩具，某旋转的陀螺如图所示，周期T=0.1s，陀螺上A点到竖直转轴中心的距离为4cm，则A点的向心加速度大小约为（ ）
A．24m/s2 B．32m/s2 C．80m/s2 D．160m/s2
8．（2023高一下·云南月考）如图所示，质量为m的小球（视为质点）在竖直平面内绕O点做半径为L的圆周运动，重力加速度大小为g，下列说法正确的是（ ）
A．若连接O点与小球的为轻绳，则小球过圆周最高点的临界速度为零
B．若连接O点与小球的为轻杆，则小球过圆周最高点的临界速度为
C．若连接O点与小球的为轻绳，则小球在圆周最高点时轻绳的作用力大小可能为
D．若连接O点与小球的为轻杆，则小球在圆周最高点时轻杆的作用力大小一定不为零
9．（2023高一下·期中）过山车是一项刺激的娱乐项目，在修建轨道时，弯道处的外轨会略高于内轨(如图所示)，当过山车以规定的行驶速度v转弯时，车对轨道的损伤最小，重力加速度为g，以下说法中正确的是（ ）
A．该弯道的半径R＝
B．当车上人质量改变时，规定的行驶速度也将改变
C．当车速率大于v时，轨道将受到车的侧向挤压
D．当车速率等于v时，轨道将不受车的挤压
10．（2023高一下·期中）一玩具电动小汽车在水平面上由静止以恒定功率启动，所能获得的最大速度为2m/s，其图像如图所示，已知小汽车质量为1kg，所受阻力恒为1N，以下说法正确的是（ ）
A．小汽车在0~10s内做匀加速直线运动
B．小汽车额定功率为2W
C．小汽车速度为时加速度为
D．小汽车10s内位移等于10m
11．（2023高一下·期中）北斗卫星导航系统，是我国自行研制的全球卫星导航系统，其中有若干颗卫星在距离地球约36000 km的地球同步轨道上，地球的半径为6400km，不能确定这些卫星的（ ）
A．质量 B．轨道半径 C．运行速率 D．运行周期
12．（2023高一下·期中）如图某同学乘摩天轮，当摩天轮在竖直面内做匀速圆周运动时，下列说法正确的是（ ）
A．该同学上升时，重力做正功，重力势能增加
B．该同学上升时，重力做正功，重力势能减少
C．该同学经过最低点时，处于失重状态
D．该同学经过最低点时，处于超重状态
13．（2023高一下·期中）如图所示，取一支质量为的按压式圆珠笔，将笔的按压式小帽朝下按在桌面上，无初速放手后笔将会竖直向上弹起一定的高度然后再竖直下落。重力加速度为，不计一切阻力，下列说法正确的是（ ）
A．整个按压过程中，笔内部弹簧的弹性势能增加量小于
B．从放手到笔刚离开桌面的过程中，桌面对笔不做功
C．从放手到笔刚离开桌面的过程中，笔一直向上加速
D．从放手到笔刚离开桌面的过程中，弹簧的弹性势能全部转化为笔的动能
14．（2023高一下·期中）下列说法中正确的是（ ）
A．增大洗衣机脱水筒的转动周期，可以使衣服甩得更干
B．转动带有雨水的雨伞，水滴将沿圆周半径方向离开圆心
C．为了防止发生事故，高速转动的砂轮、飞轮等不能超过允许的最大转速
D．汽车左转弯时乘客会向左倾倒
15．（2023高一下·期中）中国空间站科学实验成果源源不断，空间站轨道高度距地面约400km，设该空间站绕地球做匀速圆周运动，其运动周期为T，轨道半径为r，万有引力常量为G，地球半径为R，地球表面重力加速度为g。下列说法错误的是（同步卫星高度为36000km）（ ）
A．地球的质量为
B．空间站的线速度大小为
C．空间站的向心加速度为
D．空间站运行周期小于同步卫星运行周期
16．（2023高一下·期中）高中某同学参加引体向上体能测试，在40 s内完成20次标准动作，每次引体向上的高度约为50 cm，设上引和下降时间相同，则该同学某次上引过程中克服重力做功的平均功率及重力势能变化最接近于（ ）
A．60W、150J
B．150W、300J
C．300W、300J
D．300W、-300J
17．（2023高一下·期中）如图所示，同一物体在大小相同、方向不同的力F的作用下，在光滑水平面上移动了一段相同的位移s，两种情况下力F所做的功分别为Wa、Wb，下列表述正确的是（ ）
A．Wa＝Wb B．Wa＝－Wb C．Wa＞Wb D．Wa＜Wb
18．（2023高一下·期中）电动自行车国标时速为25km/h，如某电动自行车及人总质量为100kg，以18k m/h的速度在水平路面上匀速前进，紧急制动时以－2 m/s2的加速度在粗糙水平面上滑行，则在制动后4 s内自行车（包括人）通过的路程及克服摩擦力做的功为（ ）
A．4 m、 250J B．6.25m、250J
C．4m、1250J D．6.25 m、1250J
二、实验题(本题共2题，共14分，每空2分)
19．（2023高一下·期中）图1为“研究平抛运动”的实验装置，横挡条可卡住平抛小球，用铅笔在白纸上记录被卡住小球的最高点，上下移动横挡条标性多个点，再确定平抛运动轨迹。
（1）坐标原点应选小球在斜槽末端点时的____；
A．球的上端 B．球的下端 C．球心
（2）实验中，下列说法正确的是____；
A．斜槽轨道可以不光滑
B．记录的点应适当多一些
C．用平滑曲线把所有的记录点都连接起来
（3）图2是用该装置拍摄的小球做平抛运动的频闪照片（图中实线分别表示水平与竖直方向），由照片可判断实验操作错误的是 。
20．（2023高一下·期中）如图甲为探究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间关系的实验装置，图乙为示意图，图丙为俯视图。图乙中A、B槽分别与a、b轮同轴固定，a、b两轮在皮带的带动下匀速转动。
（1）在研究向心力F的大小与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时我们主要用到了物理学中的____；
A．理想实验法 B．等效替代法 C．控制变量法 D．演绎法
（2）如图乙所示，如果两个钢球质量相等，且a、b轮半径相同，则是在验证向心力的大小F与____之间的关系。
A．质量m B．半径r C．角速度ω
（3）另一同学利用图中所示的DIS向心力实验器来探究圆周运动向心力的影响因素。实验时，砝码随旋臂一起绕转轴做圆周运动，其受到的向心力可通过牵引杆由力传感器测得，旋臂另一端的挡光杆每经过光电门一次，通过力传感器和光电门就同时获得一组向心力F和挡光时间，换算生成砝码的线速度v。保持砝码的质量和转动半径r不变，改变其转速得到多组F、v的数据后，作出了图线如图乙所示。牵引杆的质量和一切摩擦可忽略。实验中，某次挡光杆经过光电门时的挡光时间为，已知挡光杆到转轴的距离为d，挡光杆的挡光宽度为，则可得砝码的线速度v的表达式为
根据图乙，得到的实验结论是： 。
三、计算题
21．（2023高一下·期中）从空中以2 m/s的初速度平抛一重为质量1kg的物体，物体在空中运动0.6 s落地，不计空气阻力，取g＝10 m/s2，求（1）物体平抛运动过程中重力做的功
（1）物体平抛运动过程中重力做功的平均功率
（2）物体落地前重力的瞬时功率 (g取10 m/s2 ）
22．（2023高一下·期中）如图为游乐场飞椅项目，某飞椅有4条绳索悬挂，可抽象为如图乙所示模型，已知绳长L＝5m，水平横梁L′＝3m，飞椅和小孩总质量m＝40kg，整个装置可绕竖直轴匀速转动，绳与竖直方向夹角θ＝37°，小孩可视为质点，g取10m/s2，已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，求：
（1）画出飞椅（和小孩）受力示意图
（2）飞椅（和小孩）所需向心力大小？
（3）飞椅转动的角速度？
（4）每条绳子的拉力为多大？
23．（2023高一下·期中）如图所示，在固定点O上系一长的细绳，细绳的下端系一质量的小球（可视为质点），初始时小球处于静止状态，且与平台的边缘B点接触但无挤压。一质量的物块静止在左侧离平台边缘B点为的P点，现使物块获得一水平向右的初速度，物块沿粗糙平台向右运动到平台边缘B处与小球m发生弹性正碰，碰撞无能量损失，碰后小球m的速度变为4m/s，在细绳的约束下做圆周运动，而物块的水平抛出并落在地面上的C点。已知平台高，平台与物块间的动摩擦因数，重力加速度g取，不计空气阻力。求：
（1）求物块碰撞前的速度是多少
（2）求小球通过最高点A时对绳的拉力大小和方向
（3）若碰撞无能量损失，则碰撞后物块的速度多大？
（4）物块落地点于出发点的水平距离是多少
答案解析部分
1．【答案】D
【知识点】单位制
【解析】【解答】根据知，，根据知，，根据知，，联立解得：，故D符合题意题意，ABC不符合题意。
故答案为：D
【分析】根据、、进行推导。
2．【答案】C
【知识点】矢量与标量
【解析】【解答】向心加速度、线速度、向心力都是既有大小又有方向的物理量，是矢量，速率只有大小没有方向，是标量，故C符合题意，ABD不符合题意。
故答案为：C
【分析】既有大小又有方向的物理量是矢量，有大小没方向的物理量是标量。
3．【答案】D
【知识点】匀速圆周运动
【解析】【解答】AC.匀速圆周运动的加速度为向心加速度，方向指向圆心，方向不断变化，所以匀速圆周运动是变加速曲线运动，故A均不符合题意；
B、匀速圆周运动的线速度方向时刻改变，故匀速圆周运动为变速运动，故B不符合题意；
D、根据匀速圆周运动的特点可知，匀速圆周运动角速度是不变的，故D不符合题意。
故答案为：D
【分析】匀速圆周运动的线速度大小不变，方向时刻改变，加速度大小不变，方向时刻改变，做变加速曲线运动。
4．【答案】B
【知识点】线速度、角速度和周期、转速
【解析】【解答】利用链条传动线速度大小相等，所以；再根据小齿轮和后轮是同轴转动，所以；根据，结合半径知，，，所以，，故B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B
【分析】利用链条传动线速度大小相等，同轴转动角速度相等，根据，结合半径求解。
5．【答案】C
【知识点】物理学史
【解析】【解答】A.牛顿在研究行星运动规律的基础之上提出了万有引力定律，故A不符合题意；
B.卡文迪许测出了万有引力常量G的数值， 被称为测量地球质量的第一人 ，故B不符合题意；
C.海王星被称为“笔尖下发现的行星”，故C符合题意；
D. 根据，解得：，第一宇宙速度与星球质量和半径有关，不是任何行星的第一宇宙速度都等于 7.9 m/s ，故D不符合题意。
故答案为：C
【分析】本题是物理学史问题，根据牛顿、卡文迪许等人的物理学成就和物理常识进行解答。
6．【答案】A
【知识点】向心力
【解析】【解答】水在B、C两处时类似于凸桥，则水在B、C两处时对河岸的冲击力极小；水在A、D两处时类似于凹桥，则水在A、D两处时对河岸的冲击力极大，根据知，A处半径小，所需的向心力较大，则在A处河岸受水的冲击力较D处大，则最容易被水冲击磨损。故A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A
【分析】水在B、C两处时类似于凸桥，水在A、D两处时类似于凹桥，根据牛顿第二定律分析判断。
7．【答案】D
【知识点】向心加速度
【解析】【解答】 A点的向心加速度大小约为 ：，故D符合题意，ABC不符合题意。
故答案为：D
【分析】直接根据向心加速度公式求解。
8．【答案】C
【知识点】竖直平面的圆周运动
【解析】【解答】A．根据，可得，若连接O点与小球的为轻绳，则小球过圆周最高点的临界速度大小，A不符合题意；
B．若连接O点与小球的为轻杆，轻杆可以提供支持力，则小球过圆周最高点的临界速度为零，B不符合题意；
C．若连接O点与小球的为轻绳，小球在圆周最高点时轻绳的作用力大小可能为，C符合题意；
D．若连接O点与小球的为轻杆，小球在圆周最高点时轻杆的作用力可能为零，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】利用牛顿第二定律可以求出小球经过最高点的临界速度的大小；利用牛顿第二定律结合向心力的方向可以判别杆或绳子对小球作用力的大小。
9．【答案】C
【知识点】生活中的圆周运动
【解析】【解答】A. 当过山车以规定的行驶速度v转弯时，车对轨道的损伤最小， 重力和支持力的合力提供向心力，设转弯处斜面的倾角为，根据牛顿第二定律得：，解得：，故A不符合题意；
B.根据牛顿第二定律得：，解得：，可见火车规定的行驶速度与质量无关，故B不符合题意；
C.当火车速率大于v时，重力和支持力的合力不足以提供所需的向心力，此时外轨对火车有侧压力，轮缘挤压外轨，故C符合题意；
D. 当火车速率等于v时 ，虽然火车与内轨和外轨之间没有侧压力，但是轨道对或者由支持力，故D不符合题意。
故答案为：C
【分析】对火车进行受力分析，合外力提供向心力，列出等式分析判断。
10．【答案】B
【知识点】机车启动
【解析】【解答】A.由图像知，在内小汽车的加速度一直在减小，所以小汽车做加速度减小的加速直线运动，故A不符合题意；
B.当小汽车达到最大速度时，牵引力等于阻力，所以，故B符合题意；
C.小汽车速度为时，牵引力为：，根据牛顿第二定律得：，解得：，故C不符合题意；
D.根据动能定理得：，解得：，故D不符合题意。
故答案为：B
【分析】图像的斜率表示加速度，斜率变化则为变加速运动；汽车的速度最大时，加速度等于0，牵引力等于阻力；根据牛顿第二定律求加速度，根据动能定理求解小汽车的位移。
11．【答案】A
【知识点】万有引力定律的应用
【解析】【解答】同步卫星的周期等于地球自转的周期24h，轨道半径，根据可求运行速率，根据知不能确定卫星的质量，故A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A
【分析】同步卫星的周期等于地球自转的周期24h，然后根据、分析判断。
12．【答案】D
【知识点】超重与失重；重力势能的变化与重力做功的关系
【解析】【解答】AB.该同学上升时，重力做负功，重力势能增加，故AB不符合题意；
CD.该同学经过最低点时，向心加速度竖直向上，处于超重状态，故C不符合题意，D符合题意。
故答案为：D
【分析】重力做正功，重力势能减小，重力做负功，重力势能增加；加速度向上超重，加速度向下失重。
13．【答案】B
【知识点】功能关系
【解析】【解答】A.释放圆珠笔后，圆珠笔与弹簧组成的系统机械能守恒，圆珠笔上升到最大高度时速度为零，弹簧的弹性势能全部转化为重力势能，由功能关系知，按压时笔内弹簧的弹性势能增加了mgh，故A不符合题意；
B.从放手到笔刚离开桌面的过程中，在力的方向上没有位移，所以桌面对笔不做功，故B符合题意；
C.从放手到笔刚离开桌面的过程中，开始时弹簧的弹力大于笔的重力，笔具有向上的加速度，向上加速，后随着外壳的上升，弹簧的弹力在减小，并逐渐恢复原长，可知加速度先向上后向下，即先加速后减速，故C不符合题意；
D.放手后到笔向上离开桌面的过程弹簧的弹性势能全部转化为笔的动能和弹性势能，故D不符合题意。
故答案为：B
【分析】根据机械能守恒和功能关系分析判断
14．【答案】C
【知识点】离心运动和向心运动
【解析】【解答】A. 增大洗衣机脱水筒的转动周期 ，减小了水做圆周运动所需的向心力，衣服不容易被甩干，故A不符合题意；
B. 转动带有雨水的雨伞，水滴将沿切线方向离开圆心，故B不符合题意；
C.高速转动的砂轮、飞轮等，都不得超过允许的最大转速，以防速度过大发生离心现象造成危害，故C符合题意；
D. 汽车左转弯时，由于惯性乘客会向右倾倒，故D不符合题意。
故答案为：C
【分析】当物体受到的合力的大小不足以提供物体所需要的向心力的大小时，物体就要远离圆心，此时物体做的是离心运动。
15．【答案】B
【知识点】万有引力定律的应用
【解析】【解答】A.由万有引力提供向心得：，解得：，故A不符合题意；
B.由万有引力提供向心得：，又，联立解得：，故B符合题意；
C. 空间站的向心加速度为：，故C不符合题意；
D.由万有引力提供向心得：，解得：，结合题意知，空间站运行周期小于同步卫星运行周期，故D不符合题意。
故答案为：B
【分析】由万有引力提供向心力列式求解。
16．【答案】C
【知识点】功率及其计算
【解析】【解答】设该同学的质量为60kg，上引过程中重力做的功为：，所以重力势能增加了300J；完成一次标准动作的时间为：，上引过程的时间为：，所以克服重力做功的平均功率为：，故C符合题意，ABD不符合题意。
故答案为：C
【分析】估算出该同学的体重，明确引体向上的高度，根据、求解。
17．【答案】A
【知识点】功的计算
【解析】【解答】，，故A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A
【分析】根据求解，注意公式中力与位移之间的夹角。
18．【答案】D
【知识点】动能定理的综合应用
【解析】【解答】，自行车的刹车时间为：，则制动后4s内自行车通过的路程为：；设克服摩擦力做的功为，则根据动能定理得：，解得：，故D符合题意，ABC不符合题意。
故答案为：D
【分析】先求出刹车时间，再计算制动后4s内自行车通过的路程；根据动能定理求解克服摩擦力做的功。
19．【答案】（1）A
（2）A；B
（3）斜槽末端不水平
【知识点】平抛运动
【解析】【解答】（1）题干中指出用铅笔标注小球的最高点作为小球轨迹的记录点，所以坐标原点也应选为球的最高点即球的上端，故A符合题意，BC不符合题意。
故答案为：A
（2）A.轨道不一定要光滑，只要求末端水平即可，A符合题意；
B.记录的点应适当地多一些，这样获得的平抛运动轨迹更真实，故B符合题意；
C.若出现偶然误差，则有个别点偏离轨迹太远，应舍掉，故C不符合题意。
故答案为：AB
（3）由图可以看出小球做的是斜抛运动，说明斜槽末端不水平。
故答案为：（1）A；（2）AB；（3）斜槽末端不水平
【分析】（1）（2）根据实验原理以及操作中的注意事项确定正确的操作步骤；
（3）抓住轨迹初始位置斜向上分析实验操作错误原因。
20．【答案】（1）C
（2）B
（3）A；质量、半径一定时，向心力F与v2成正比
【知识点】向心力
【解析】【解答】（1）在研究向心力F的大小与质量m、角速度和半径r之间的关系时，需要令质量m、角速度和半径r三个变量中的两个不变，探究向心力F与另一个变量的关系，这采用的是控制变量法，故C符合题意，ABD不符合题意。
故答案为：C
（2）a、b轮半径相同，则角速度相同，由知，当质量相等，a、b轮半径相同时，探究的是F与半径r的关系，故B符合题意，AC不符合题意。
故答案为：B
（3）由于得：，所以砝码的线速度为：。在m、r一定的情况下，向心力大小与线速度的平方成正比。
故答案为：（1）C；（2）B；（3），在m、r一定的情况下，向心力大小与线速度的平方成正比。
【分析】（1）研究一个物理量与多个物理量的关系，需控制一些物理量不变，研究另两个物理量的关系；
（2）a、b轮半径相同，抓住a、b轮通过皮带相连，得出两球的角速度相等，通过控制变量法，分析验证向心力与什么物理量的关系；
（3）根据求解，在m、r一定的情况下，向心力大小与线速度的平方成正比。
21．【答案】（1）解：P=W/t=30W
（2）解：物体落地瞬间vy＝gt＝6m/s，所以PG＝mgvy＝60 W
【知识点】功率及其计算
【解析】【分析】（1）由求出重力做的功，根据求出重力的平均功率；
（2）根据、求出重力的瞬时功率。
22．【答案】（1）解：小孩受力情况如图所示
（2）解：Fn=mgtanθ=300N
（3）解：小孩做圆周运动的半径r＝L′＋Lsin 37°＝6 m
由Fn＝mrω2，
代入数据解得ω＝rad/s
（4）解：由于竖直方向受力平衡，有Fcosθ＝mg
代入数据得F＝500N。
所以每条绳子拉力为F1=125N
【知识点】匀速圆周运动
【解析】【分析】（1）小孩受重力和飞椅的支持力；
（2））小孩做匀速圆周运动的向心力由绳子在水平方向的分力提供；
（3）小孩做匀速圆周运动的向心力由绳子在水平方向的分力提供，根据牛顿第二定律可以得到其运动角速度；
（4）在竖直方向上受力平衡，根据平衡条件求绳子拉力。
23．【答案】（1）解：物块在平台上运动，由动能定理有
解得
（2）解：小球从B点运动到A点过程，由动能定理有
解得
在最高点A时，由向心力公式有
解得
由牛顿第三定律知，过A点时球对绳的拉力大小为30N，竖直向上
（3）解：由题意有
联立解得
（4）解：碰撞后物体做平抛运动，设平抛运动时间为t，竖直方向有
解得
水平方向有
【知识点】牛顿第三定律；动量守恒定律；能量守恒定律；牛顿第二定律；平抛运动；动能定理的综合应用
【解析】【分析】（1）对P到B过程，根据动能定理求解物块碰撞前的速度；
（2）对B到A过程，根据动能定理求出A点的速度，再在A点有牛顿第二定律求出绳子对球的拉力，最后由牛顿第三定律得到球对绳子的拉力大小；
（3）对碰撞过程，根据机械能守恒求解碰撞后物块的速度；
（4）碰撞后物体做平抛运动，根据平抛运动规律求解。
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一、选择题（本题共 18 小题，每小题 3 分，共 54 分。每小题列出的四个备选项中只有一个是 符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分）
1．（2023高一下·期中）在国际单位制中，用基本单位表示功率的是（ ）
A．W B． C． D．
【答案】D
【知识点】单位制
【解析】【解答】根据知，，根据知，，根据知，，联立解得：，故D符合题意题意，ABC不符合题意。
故答案为：D
【分析】根据、、进行推导。
2．（2023高一下·期中）下列物理量中属于标量的是（ ）
A．向心加速度 B．线速度 C．速率 D．向心力
【答案】C
【知识点】矢量与标量
【解析】【解答】向心加速度、线速度、向心力都是既有大小又有方向的物理量，是矢量，速率只有大小没有方向，是标量，故C符合题意，ABD不符合题意。
故答案为：C
【分析】既有大小又有方向的物理量是矢量，有大小没方向的物理量是标量。
3．（2023高一下·镇雄月考）关于匀速圆周运动，下列说法正确的是（ ）
A．匀速圆周运动是匀变速曲线运动
B．匀速圆周运动是速度不变的运动
C．匀速圆周运动的加速度恒定不变
D．匀速圆周运动的角速度恒定不变
【答案】D
【知识点】匀速圆周运动
【解析】【解答】AC.匀速圆周运动的加速度为向心加速度，方向指向圆心，方向不断变化，所以匀速圆周运动是变加速曲线运动，故A均不符合题意；
B、匀速圆周运动的线速度方向时刻改变，故匀速圆周运动为变速运动，故B不符合题意；
D、根据匀速圆周运动的特点可知，匀速圆周运动角速度是不变的，故D不符合题意。
故答案为：D
【分析】匀速圆周运动的线速度大小不变，方向时刻改变，加速度大小不变，方向时刻改变，做变加速曲线运动。
4．（2023高一下·期中）自行车修理过程中，经常要将自行车倒置，摇动脚踏板检查是否修好，如图所示，大齿轮边缘上的点a、小齿轮边缘上的点b和后轮边缘上的点c都可视为在做匀速圆周运动。则下列说明正确的是（ ）
A．a 点线速度最大 B．a点角速度最小
C．b、c线速度大小相同 D．a、c角速度大小相同
【答案】B
【知识点】线速度、角速度和周期、转速
【解析】【解答】利用链条传动线速度大小相等，所以；再根据小齿轮和后轮是同轴转动，所以；根据，结合半径知，，，所以，，故B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B
【分析】利用链条传动线速度大小相等，同轴转动角速度相等，根据，结合半径求解。
5．（2023高一下·期中）下列说法中正确的是 （ ）
A．开普勒在研究行星运动规律的基础之上提出了万有引力定律
B．牛顿测出了万有引力常量G的数值，被称为测量地球质量的第一人
C．海王星被称为“笔尖下发现的行星”
D．任何行星的第一宇宙速度都是7.9 m/s
【答案】C
【知识点】物理学史
【解析】【解答】A.牛顿在研究行星运动规律的基础之上提出了万有引力定律，故A不符合题意；
B.卡文迪许测出了万有引力常量G的数值， 被称为测量地球质量的第一人 ，故B不符合题意；
C.海王星被称为“笔尖下发现的行星”，故C符合题意；
D. 根据，解得：，第一宇宙速度与星球质量和半径有关，不是任何行星的第一宇宙速度都等于 7.9 m/s ，故D不符合题意。
故答案为：C
【分析】本题是物理学史问题，根据牛顿、卡文迪许等人的物理学成就和物理常识进行解答。
6．（2023高一下·期中）如图是激流勇进娱乐项目，水一直在流动，下面哪处河岸最容易被水冲击磨损（ ）
A．A B．B C．C D．D
【答案】A
【知识点】向心力
【解析】【解答】水在B、C两处时类似于凸桥，则水在B、C两处时对河岸的冲击力极小；水在A、D两处时类似于凹桥，则水在A、D两处时对河岸的冲击力极大，根据知，A处半径小，所需的向心力较大，则在A处河岸受水的冲击力较D处大，则最容易被水冲击磨损。故A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A
【分析】水在B、C两处时类似于凸桥，水在A、D两处时类似于凹桥，根据牛顿第二定律分析判断。
7．（2023高一下·期中）陀螺是儿童喜欢的一种玩具，某旋转的陀螺如图所示，周期T=0.1s，陀螺上A点到竖直转轴中心的距离为4cm，则A点的向心加速度大小约为（ ）
A．24m/s2 B．32m/s2 C．80m/s2 D．160m/s2
【答案】D
【知识点】向心加速度
【解析】【解答】 A点的向心加速度大小约为 ：，故D符合题意，ABC不符合题意。
故答案为：D
【分析】直接根据向心加速度公式求解。
8．（2023高一下·云南月考）如图所示，质量为m的小球（视为质点）在竖直平面内绕O点做半径为L的圆周运动，重力加速度大小为g，下列说法正确的是（ ）
A．若连接O点与小球的为轻绳，则小球过圆周最高点的临界速度为零
B．若连接O点与小球的为轻杆，则小球过圆周最高点的临界速度为
C．若连接O点与小球的为轻绳，则小球在圆周最高点时轻绳的作用力大小可能为
D．若连接O点与小球的为轻杆，则小球在圆周最高点时轻杆的作用力大小一定不为零
【答案】C
【知识点】竖直平面的圆周运动
【解析】【解答】A．根据，可得，若连接O点与小球的为轻绳，则小球过圆周最高点的临界速度大小，A不符合题意；
B．若连接O点与小球的为轻杆，轻杆可以提供支持力，则小球过圆周最高点的临界速度为零，B不符合题意；
C．若连接O点与小球的为轻绳，小球在圆周最高点时轻绳的作用力大小可能为，C符合题意；
D．若连接O点与小球的为轻杆，小球在圆周最高点时轻杆的作用力可能为零，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】利用牛顿第二定律可以求出小球经过最高点的临界速度的大小；利用牛顿第二定律结合向心力的方向可以判别杆或绳子对小球作用力的大小。
9．（2023高一下·期中）过山车是一项刺激的娱乐项目，在修建轨道时，弯道处的外轨会略高于内轨(如图所示)，当过山车以规定的行驶速度v转弯时，车对轨道的损伤最小，重力加速度为g，以下说法中正确的是（ ）
A．该弯道的半径R＝
B．当车上人质量改变时，规定的行驶速度也将改变
C．当车速率大于v时，轨道将受到车的侧向挤压
D．当车速率等于v时，轨道将不受车的挤压
【答案】C
【知识点】生活中的圆周运动
【解析】【解答】A. 当过山车以规定的行驶速度v转弯时，车对轨道的损伤最小， 重力和支持力的合力提供向心力，设转弯处斜面的倾角为，根据牛顿第二定律得：，解得：，故A不符合题意；
B.根据牛顿第二定律得：，解得：，可见火车规定的行驶速度与质量无关，故B不符合题意；
C.当火车速率大于v时，重力和支持力的合力不足以提供所需的向心力，此时外轨对火车有侧压力，轮缘挤压外轨，故C符合题意；
D. 当火车速率等于v时 ，虽然火车与内轨和外轨之间没有侧压力，但是轨道对或者由支持力，故D不符合题意。
故答案为：C
【分析】对火车进行受力分析，合外力提供向心力，列出等式分析判断。
10．（2023高一下·期中）一玩具电动小汽车在水平面上由静止以恒定功率启动，所能获得的最大速度为2m/s，其图像如图所示，已知小汽车质量为1kg，所受阻力恒为1N，以下说法正确的是（ ）
A．小汽车在0~10s内做匀加速直线运动
B．小汽车额定功率为2W
C．小汽车速度为时加速度为
D．小汽车10s内位移等于10m
【答案】B
【知识点】机车启动
【解析】【解答】A.由图像知，在内小汽车的加速度一直在减小，所以小汽车做加速度减小的加速直线运动，故A不符合题意；
B.当小汽车达到最大速度时，牵引力等于阻力，所以，故B符合题意；
C.小汽车速度为时，牵引力为：，根据牛顿第二定律得：，解得：，故C不符合题意；
D.根据动能定理得：，解得：，故D不符合题意。
故答案为：B
【分析】图像的斜率表示加速度，斜率变化则为变加速运动；汽车的速度最大时，加速度等于0，牵引力等于阻力；根据牛顿第二定律求加速度，根据动能定理求解小汽车的位移。
11．（2023高一下·期中）北斗卫星导航系统，是我国自行研制的全球卫星导航系统，其中有若干颗卫星在距离地球约36000 km的地球同步轨道上，地球的半径为6400km，不能确定这些卫星的（ ）
A．质量 B．轨道半径 C．运行速率 D．运行周期
【答案】A
【知识点】万有引力定律的应用
【解析】【解答】同步卫星的周期等于地球自转的周期24h，轨道半径，根据可求运行速率，根据知不能确定卫星的质量，故A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A
【分析】同步卫星的周期等于地球自转的周期24h，然后根据、分析判断。
12．（2023高一下·期中）如图某同学乘摩天轮，当摩天轮在竖直面内做匀速圆周运动时，下列说法正确的是（ ）
A．该同学上升时，重力做正功，重力势能增加
B．该同学上升时，重力做正功，重力势能减少
C．该同学经过最低点时，处于失重状态
D．该同学经过最低点时，处于超重状态
【答案】D
【知识点】超重与失重；重力势能的变化与重力做功的关系
【解析】【解答】AB.该同学上升时，重力做负功，重力势能增加，故AB不符合题意；
CD.该同学经过最低点时，向心加速度竖直向上，处于超重状态，故C不符合题意，D符合题意。
故答案为：D
【分析】重力做正功，重力势能减小，重力做负功，重力势能增加；加速度向上超重，加速度向下失重。
13．（2023高一下·期中）如图所示，取一支质量为的按压式圆珠笔，将笔的按压式小帽朝下按在桌面上，无初速放手后笔将会竖直向上弹起一定的高度然后再竖直下落。重力加速度为，不计一切阻力，下列说法正确的是（ ）
A．整个按压过程中，笔内部弹簧的弹性势能增加量小于
B．从放手到笔刚离开桌面的过程中，桌面对笔不做功
C．从放手到笔刚离开桌面的过程中，笔一直向上加速
D．从放手到笔刚离开桌面的过程中，弹簧的弹性势能全部转化为笔的动能
【答案】B
【知识点】功能关系
【解析】【解答】A.释放圆珠笔后，圆珠笔与弹簧组成的系统机械能守恒，圆珠笔上升到最大高度时速度为零，弹簧的弹性势能全部转化为重力势能，由功能关系知，按压时笔内弹簧的弹性势能增加了mgh，故A不符合题意；
B.从放手到笔刚离开桌面的过程中，在力的方向上没有位移，所以桌面对笔不做功，故B符合题意；
C.从放手到笔刚离开桌面的过程中，开始时弹簧的弹力大于笔的重力，笔具有向上的加速度，向上加速，后随着外壳的上升，弹簧的弹力在减小，并逐渐恢复原长，可知加速度先向上后向下，即先加速后减速，故C不符合题意；
D.放手后到笔向上离开桌面的过程弹簧的弹性势能全部转化为笔的动能和弹性势能，故D不符合题意。
故答案为：B
【分析】根据机械能守恒和功能关系分析判断
14．（2023高一下·期中）下列说法中正确的是（ ）
A．增大洗衣机脱水筒的转动周期，可以使衣服甩得更干
B．转动带有雨水的雨伞，水滴将沿圆周半径方向离开圆心
C．为了防止发生事故，高速转动的砂轮、飞轮等不能超过允许的最大转速
D．汽车左转弯时乘客会向左倾倒
【答案】C
【知识点】离心运动和向心运动
【解析】【解答】A. 增大洗衣机脱水筒的转动周期 ，减小了水做圆周运动所需的向心力，衣服不容易被甩干，故A不符合题意；
B. 转动带有雨水的雨伞，水滴将沿切线方向离开圆心，故B不符合题意；
C.高速转动的砂轮、飞轮等，都不得超过允许的最大转速，以防速度过大发生离心现象造成危害，故C符合题意；
D. 汽车左转弯时，由于惯性乘客会向右倾倒，故D不符合题意。
故答案为：C
【分析】当物体受到的合力的大小不足以提供物体所需要的向心力的大小时，物体就要远离圆心，此时物体做的是离心运动。
15．（2023高一下·期中）中国空间站科学实验成果源源不断，空间站轨道高度距地面约400km，设该空间站绕地球做匀速圆周运动，其运动周期为T，轨道半径为r，万有引力常量为G，地球半径为R，地球表面重力加速度为g。下列说法错误的是（同步卫星高度为36000km）（ ）
A．地球的质量为
B．空间站的线速度大小为
C．空间站的向心加速度为
D．空间站运行周期小于同步卫星运行周期
【答案】B
【知识点】万有引力定律的应用
【解析】【解答】A.由万有引力提供向心得：，解得：，故A不符合题意；
B.由万有引力提供向心得：，又，联立解得：，故B符合题意；
C. 空间站的向心加速度为：，故C不符合题意；
D.由万有引力提供向心得：，解得：，结合题意知，空间站运行周期小于同步卫星运行周期，故D不符合题意。
故答案为：B
【分析】由万有引力提供向心力列式求解。
16．（2023高一下·期中）高中某同学参加引体向上体能测试，在40 s内完成20次标准动作，每次引体向上的高度约为50 cm，设上引和下降时间相同，则该同学某次上引过程中克服重力做功的平均功率及重力势能变化最接近于（ ）
A．60W、150J
B．150W、300J
C．300W、300J
D．300W、-300J
【答案】C
【知识点】功率及其计算
【解析】【解答】设该同学的质量为60kg，上引过程中重力做的功为：，所以重力势能增加了300J；完成一次标准动作的时间为：，上引过程的时间为：，所以克服重力做功的平均功率为：，故C符合题意，ABD不符合题意。
故答案为：C
【分析】估算出该同学的体重，明确引体向上的高度，根据、求解。
17．（2023高一下·期中）如图所示，同一物体在大小相同、方向不同的力F的作用下，在光滑水平面上移动了一段相同的位移s，两种情况下力F所做的功分别为Wa、Wb，下列表述正确的是（ ）
A．Wa＝Wb B．Wa＝－Wb C．Wa＞Wb D．Wa＜Wb
【答案】A
【知识点】功的计算
【解析】【解答】，，故A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A
【分析】根据求解，注意公式中力与位移之间的夹角。
18．（2023高一下·期中）电动自行车国标时速为25km/h，如某电动自行车及人总质量为100kg，以18k m/h的速度在水平路面上匀速前进，紧急制动时以－2 m/s2的加速度在粗糙水平面上滑行，则在制动后4 s内自行车（包括人）通过的路程及克服摩擦力做的功为（ ）
A．4 m、 250J B．6.25m、250J
C．4m、1250J D．6.25 m、1250J
【答案】D
【知识点】动能定理的综合应用
【解析】【解答】，自行车的刹车时间为：，则制动后4s内自行车通过的路程为：；设克服摩擦力做的功为，则根据动能定理得：，解得：，故D符合题意，ABC不符合题意。
故答案为：D
【分析】先求出刹车时间，再计算制动后4s内自行车通过的路程；根据动能定理求解克服摩擦力做的功。
二、实验题(本题共2题，共14分，每空2分)
19．（2023高一下·期中）图1为“研究平抛运动”的实验装置，横挡条可卡住平抛小球，用铅笔在白纸上记录被卡住小球的最高点，上下移动横挡条标性多个点，再确定平抛运动轨迹。
（1）坐标原点应选小球在斜槽末端点时的____；
A．球的上端 B．球的下端 C．球心
（2）实验中，下列说法正确的是____；
A．斜槽轨道可以不光滑
B．记录的点应适当多一些
C．用平滑曲线把所有的记录点都连接起来
（3）图2是用该装置拍摄的小球做平抛运动的频闪照片（图中实线分别表示水平与竖直方向），由照片可判断实验操作错误的是 。
【答案】（1）A
（2）A；B
（3）斜槽末端不水平
【知识点】平抛运动
【解析】【解答】（1）题干中指出用铅笔标注小球的最高点作为小球轨迹的记录点，所以坐标原点也应选为球的最高点即球的上端，故A符合题意，BC不符合题意。
故答案为：A
（2）A.轨道不一定要光滑，只要求末端水平即可，A符合题意；
B.记录的点应适当地多一些，这样获得的平抛运动轨迹更真实，故B符合题意；
C.若出现偶然误差，则有个别点偏离轨迹太远，应舍掉，故C不符合题意。
故答案为：AB
（3）由图可以看出小球做的是斜抛运动，说明斜槽末端不水平。
故答案为：（1）A；（2）AB；（3）斜槽末端不水平
【分析】（1）（2）根据实验原理以及操作中的注意事项确定正确的操作步骤；
（3）抓住轨迹初始位置斜向上分析实验操作错误原因。
20．（2023高一下·期中）如图甲为探究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间关系的实验装置，图乙为示意图，图丙为俯视图。图乙中A、B槽分别与a、b轮同轴固定，a、b两轮在皮带的带动下匀速转动。
（1）在研究向心力F的大小与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时我们主要用到了物理学中的____；
A．理想实验法 B．等效替代法 C．控制变量法 D．演绎法
（2）如图乙所示，如果两个钢球质量相等，且a、b轮半径相同，则是在验证向心力的大小F与____之间的关系。
A．质量m B．半径r C．角速度ω
（3）另一同学利用图中所示的DIS向心力实验器来探究圆周运动向心力的影响因素。实验时，砝码随旋臂一起绕转轴做圆周运动，其受到的向心力可通过牵引杆由力传感器测得，旋臂另一端的挡光杆每经过光电门一次，通过力传感器和光电门就同时获得一组向心力F和挡光时间，换算生成砝码的线速度v。保持砝码的质量和转动半径r不变，改变其转速得到多组F、v的数据后，作出了图线如图乙所示。牵引杆的质量和一切摩擦可忽略。实验中，某次挡光杆经过光电门时的挡光时间为，已知挡光杆到转轴的距离为d，挡光杆的挡光宽度为，则可得砝码的线速度v的表达式为
根据图乙，得到的实验结论是： 。
【答案】（1）C
（2）B
（3）A；质量、半径一定时，向心力F与v2成正比
【知识点】向心力
【解析】【解答】（1）在研究向心力F的大小与质量m、角速度和半径r之间的关系时，需要令质量m、角速度和半径r三个变量中的两个不变，探究向心力F与另一个变量的关系，这采用的是控制变量法，故C符合题意，ABD不符合题意。
故答案为：C
（2）a、b轮半径相同，则角速度相同，由知，当质量相等，a、b轮半径相同时，探究的是F与半径r的关系，故B符合题意，AC不符合题意。
故答案为：B
（3）由于得：，所以砝码的线速度为：。在m、r一定的情况下，向心力大小与线速度的平方成正比。
故答案为：（1）C；（2）B；（3），在m、r一定的情况下，向心力大小与线速度的平方成正比。
【分析】（1）研究一个物理量与多个物理量的关系，需控制一些物理量不变，研究另两个物理量的关系；
（2）a、b轮半径相同，抓住a、b轮通过皮带相连，得出两球的角速度相等，通过控制变量法，分析验证向心力与什么物理量的关系；
（3）根据求解，在m、r一定的情况下，向心力大小与线速度的平方成正比。
三、计算题
21．（2023高一下·期中）从空中以2 m/s的初速度平抛一重为质量1kg的物体，物体在空中运动0.6 s落地，不计空气阻力，取g＝10 m/s2，求（1）物体平抛运动过程中重力做的功
（1）物体平抛运动过程中重力做功的平均功率
（2）物体落地前重力的瞬时功率 (g取10 m/s2 ）
【答案】（1）解：P=W/t=30W
（2）解：物体落地瞬间vy＝gt＝6m/s，所以PG＝mgvy＝60 W
【知识点】功率及其计算
【解析】【分析】（1）由求出重力做的功，根据求出重力的平均功率；
（2）根据、求出重力的瞬时功率。
22．（2023高一下·期中）如图为游乐场飞椅项目，某飞椅有4条绳索悬挂，可抽象为如图乙所示模型，已知绳长L＝5m，水平横梁L′＝3m，飞椅和小孩总质量m＝40kg，整个装置可绕竖直轴匀速转动，绳与竖直方向夹角θ＝37°，小孩可视为质点，g取10m/s2，已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，求：
（1）画出飞椅（和小孩）受力示意图
（2）飞椅（和小孩）所需向心力大小？
（3）飞椅转动的角速度？
（4）每条绳子的拉力为多大？
【答案】（1）解：小孩受力情况如图所示
（2）解：Fn=mgtanθ=300N
（3）解：小孩做圆周运动的半径r＝L′＋Lsin 37°＝6 m
由Fn＝mrω2，
代入数据解得ω＝rad/s
（4）解：由于竖直方向受力平衡，有Fcosθ＝mg
代入数据得F＝500N。
所以每条绳子拉力为F1=125N
【知识点】匀速圆周运动
【解析】【分析】（1）小孩受重力和飞椅的支持力；
（2））小孩做匀速圆周运动的向心力由绳子在水平方向的分力提供；
（3）小孩做匀速圆周运动的向心力由绳子在水平方向的分力提供，根据牛顿第二定律可以得到其运动角速度；
（4）在竖直方向上受力平衡，根据平衡条件求绳子拉力。
23．（2023高一下·期中）如图所示，在固定点O上系一长的细绳，细绳的下端系一质量的小球（可视为质点），初始时小球处于静止状态，且与平台的边缘B点接触但无挤压。一质量的物块静止在左侧离平台边缘B点为的P点，现使物块获得一水平向右的初速度，物块沿粗糙平台向右运动到平台边缘B处与小球m发生弹性正碰，碰撞无能量损失，碰后小球m的速度变为4m/s，在细绳的约束下做圆周运动，而物块的水平抛出并落在地面上的C点。已知平台高，平台与物块间的动摩擦因数，重力加速度g取，不计空气阻力。求：
（1）求物块碰撞前的速度是多少
（2）求小球通过最高点A时对绳的拉力大小和方向
（3）若碰撞无能量损失，则碰撞后物块的速度多大？
（4）物块落地点于出发点的水平距离是多少
【答案】（1）解：物块在平台上运动，由动能定理有
解得
（2）解：小球从B点运动到A点过程，由动能定理有
解得
在最高点A时，由向心力公式有
解得
由牛顿第三定律知，过A点时球对绳的拉力大小为30N，竖直向上
（3）解：由题意有
联立解得
（4）解：碰撞后物体做平抛运动，设平抛运动时间为t，竖直方向有
解得
水平方向有
【知识点】牛顿第三定律；动量守恒定律；能量守恒定律；牛顿第二定律；平抛运动；动能定理的综合应用
【解析】【分析】（1）对P到B过程，根据动能定理求解物块碰撞前的速度；
（2）对B到A过程，根据动能定理求出A点的速度，再在A点有牛顿第二定律求出绳子对球的拉力，最后由牛顿第三定律得到球对绳子的拉力大小；
（3）对碰撞过程，根据机械能守恒求解碰撞后物块的速度；
（4）碰撞后物体做平抛运动，根据平抛运动规律求解。
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