广东省深圳市光明区光明中学2023-2024学年高一下学期期中考试物理试题
1．（2024高一下·光明期中）下列关于重力势能的说法中正确的是（ ）
A．重力势能Ep1=2J，Ep2=-3J，则Ep1与Ep2方向相反
B．同一物体重力势能Ep1=2J，Ep2=-3J，则Ep1>Ep2
C．在同一高度的质量不同的两个物体，它们的重力势能一定不同
D．重力势能是标量，负值没有意义
2．（2024高一下·光明期中）如图所示，一质点在恒力作用下做曲线运动，从M点运动到N点的过程中，质点的速度方向恰好改变了，则（ ）
A．质点在M点受到的合力方向水平向右
B．质点在N点受到的合力方向竖直向下
C．质点从M点到N点的速率不断增大
D．质点从M点到N点做匀变速曲线运动
3．（2024高一下·光明期中）如图所示，图甲为吊威亚表演者的照片，图乙为其简化示意图。工作人员A以速度v沿直线水平向左拉轻绳，此时绳与水平方向的夹角为θ，此时表演者B速度大小为（ ）
A． B． C． D．
4．（2024高一下·光明期中）如图所示为脚踏自行车的传动装置简化图，各轮的转轴均固定且相互平行，甲、乙两轮同轴且无相对转动。已知甲、乙、丙三轮的半径之比为1∶9∶3。传动链条在各轮转动中不打滑。当丙转一圈时，乙转过的圈数为（ ）
A． B．1 C．2 D．3
5．（2024高一下·光明期中）运动员将排球从M点以初速度水平击出，排球飞到P点后被对方运动员击出，排球又斜向左上飞出后落到M点的正下方N点。若N点与P点等高，排球从P到N运动轨迹的最高点Q与M等高，不计空气阻力，则排球经过Q点时的速度大小为（ ）
A． B． C． D．
6．（2024高一下·光明期中）如图所示，长度为L=0.50 m的轻质细杆OA，A端有一质量为m=1kg的小球，小球以O点为圆心在竖直平面内做圆周运动，已知小球过最高点时的速率为1m/s，取g=10 m/s2，则此时小球受到杆（ ）
A．8 N向下的拉力 B．8 N向上的支持力
C．12 N向下的拉力 D．12 N向上的支持力
7．（2024高一下·光明期中）我国已经成功发射北斗地球同步卫星。据了解这已是北斗卫星导航系统发射的第三颗地球同步卫星。则对于这三颗已发射的同步卫星，下列说法中正确的是（ ）
A．它们的运行速度大小相等，且都大于
B．它们的运行周期可能不同
C．它们离地心的距离可能不同
D．它们的角速度与静止在赤道上物体的角速度相同
8．（2024高一下·光明期中）把动力装置分散安装在每节车厢上，使其既具有牵引动力，又可以载客，这样的客车车厢叫做动车。而动车组是几节自带动力的车厢（动车）加几节不带动力的车厢（也叫拖车）编成一组，如图所示，假设动车组运行过程中受到的阻力与其所受重力成正比，每节动车与拖车的质量都相等，每节动车的额定功率都相等，若2节动车加6节拖车编成的动车组的最大速度为120km/h，则9节动车加3节拖车编成的动车组的最大速度为（ ）
A．120km/h B．240km/h C．360km/h D．480km/h
9．（2024高一下·光明期中）关于开普勒第三定律的公式，下列说法正确的是（ ）
A．该公式中的T是行星公转周期
B．该公式对其他星系不适用
C．研究太阳系时，式中的k值与太阳的质量有关
D．研究太阳系时，式中的k值与太阳及其行星的质量有关
10．（2024高一下·光明期中）“套圈圈”是许多人都喜爱的一种游戏。如图所示，小孩和大人直立在界外同一位置，在同一竖直线上不同高度先后水平抛出小圆环，并恰好套中前方同一物体。假设小圆环的运动可视为平抛运动，则（ ）
A．大人抛出的圆环速度大小较小 B．两人抛出的圆环速度大小相等
C．小孩抛出的圆环运动时间较短 D．大人抛出的圆环运动时间较短
11．（2024高一下·光明期中）科学家威廉·赫歇尔首次提出了“双星”这个名词。现有由两颗中子星A、B组成的双星系统（不考虑其他星球的影响），可抽象为如图所示绕O点做匀速圆周运动的模型。已知A的轨道半径小于B的轨道半径，若A、B的总质量为M，A、B间的距离为L，A、B运动周期为T，则下列说法正确的是（ ）
A．A的线速度一定大于B的线速度 B．A的质量一定大于B的质量
C．若L一定，则M越大，T越小 D．若M一定，则L越大，T越小
12．（2024高一下·光明期中）如图甲所示，质量的物体以8J的初动能在粗糙的水平地面上滑行（不受其他外力），其动能随位移x变化的关系图像如图乙所示，则下列说法正确的是（ ）
A．物体运动的初速度大小为4m/s B．物体运动的加速度大小为
C．物体所受的摩擦力大小为1N D．物体所受的摩擦力大小为2N
13．（2024高一下·光明期中）未来在一个未知星球上用如图甲所示装置研究平抛运动的规律。悬点O正下方P点处有水平放置的炽热电热丝，当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断，小球由于惯性向前飞出做平抛运动。现对小球采用频闪数码照相机连续拍摄。在有坐标纸的背景屏前，拍下了小球在做平抛运动过程中的多张照片，经合成后，照片如图乙所示。a、b、c、d为连续四次拍下的小球位置，已知照相机连续拍照的时间间隔是0.10s，照片大小如图中坐标所示，又知该照片的长度与实际背景屏的长度之比为1：4，则：
(1)由以上信息，可知a点 （填“是”或“不是”）小球的抛出点。
(2)由以上及图信息，可以推算出该星球表面的重力加速度为 m/s2。（结果保留两位有效数字）
(3)由以上及图信息可以算出小球平抛的初速度是 m/s。（结果保留两位有效数字）
14．（2024高一下·光明期中）如图甲所示，用质量为m的重物通过滑轮牵引小车，使它在长木板上运动，打点计时器在纸带上记录小车的运动情况。利用该装置可以完成“探究动能定理”的实验。
（1）实验中，需要平衡摩擦力和其他阻力，正确的操作方法是 （填“把长木板右端垫高”或“改变小车的质量”），在不挂重物且 （填“计时器不打点”或“计时器打点”）的情况下，轻推一下小车，若小车拖着纸带做匀速运动，表明已经消除了摩擦力和其他阻力的影响。
（2）接通电源，释放小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，将打下的第一个点标为O，如图乙所示。在纸带上依次取A、B、C…若干个计数点，已知相邻计数点间的时间间隔为T。测得A、B、C…各点到O点的距离分别为、、…，实验中，因为重物质量远小于小车质量，可认为小车所受的拉力大小为mg，从打O点到打B点的过程中，拉力对小车做的功 ，打B点时小车的速度大小 。（均用题中所给字母表示）
（3）假设已经完全消除了摩擦力和其他阻力的影响，若重物质量不满足远小于小车质量的条件，则从理论上分析，下列各图中正确反映关系的是（ ）
A． B．
C． D．
15．（2024高一下·光明期中）如图所示，在水平地面上固定一倾角的斜面体ABC，A正上方一小物体距离地面高，物体以水平速度向右水平抛出。（，，）求：
（1）物体做平抛运动时的速度大小v；
（2）物体击中斜面的时间。
16．（2024高一下·光明期中）某卫星在赤道上空飞行，轨道平面与赤道平面重合，轨道半径为，轨道高度小于地球同步卫星高度。设地球半径为，地球表面重力加速度大小为。
（1）若忽略地球自转的影响，求该卫星运动的周期；
（2）已知该卫星飞行方向与地球的自转方向相同，地球的自转角速度为，若某时刻该卫星通过赤道上某建筑物的正上方，求该卫星下次通过该建筑物正上方所需的时间。
17．（2024高一下·光明期中）如图1所示，游乐场的过山车可以底朝上在竖直圆轨道上运行，可抽象为图2的模型。倾角为的直轨道AB、半径R=10m的光滑竖直圆轨道和倾角为的直轨道EF，分别通过水平光滑衔接轨道BC、平滑连接，另有水平减速直轨道FG与EF平滑连接，E、G间的水平距离l=40m。现有质量m=500kg的过山车，从高h=40m的A点静止下滑，经最终停在G点，过山车与轨道AB、EF的动摩擦因数均为，与减速直轨道FG的动摩擦因数均为，过山车可视为质点，运动中不脱离轨道，求
（1）过山车运动至圆轨道最低点C时的速度大小；
（2）过山车运动至圆轨道最高点D时对轨道的作用力；
（3）减速直轨道FG的长度x。（已知，）
答案解析部分
1．【答案】B
【知识点】重力势能
【解析】【解答】AB．重力势能是标量，正负表示大小，不表示方向，重力势能Ep1=2J，Ep2=-3J，其大小由数值决定，则Ep1大于Ep2，故A错误，B正确；
C．重力势能是一个相对量，是相对于参考平面来说的，在同一高度的质量不同的两个物体，如果选取该高度为参考平面，则它们的重力势能都为零，故C错误；
D．重力势能的负值有意义，表示物体位于参考平面以下（如地下），其数值仍然具有物理意义，故D错误。
故选B。
【分析】1、重力势能是标量，没有方向性。正负仅表示大小和相对于参考平面的位置（正值为参考平面以上，负值为参考平面以下），并不表示方向。
2、重力势能 Ep =mgh，虽然质量不同，但如果参考平面选在它们所在的高度（即h=0），则它们的重力势能均为零，可以相同。
2．【答案】D
【知识点】曲线运动的条件
【解析】【解答】AB．由题图所示运动轨迹可知，质点速度方向恰好改变了，可以判断恒力方向应指向右下方，与初速度方向的夹角大于且小于，故AB错误；
C．合力方向指向右下方，与速度方向的夹角先大于后小于，因此质点从M点到N点的速率先减小后增大，故C错误；
D．质点在恒力的作用下运动，由牛顿第二定律可知，加速度的大小和方向都不变，质点做匀变速曲线运动，故D正确。
故选D。
【分析】1、恒力方向：速度方向改变，恒力应指向右下方，与初速度方向的夹角大于90°且小于180°，
2、速率变化：合力方向与速度方向的夹角先大于90°（速率减小），后小于90°（速率增大），因此质点从M点到N点的速率先减小后增大。
3、运动性质：质点在恒力作用下运动，加速度大小和方向不变，符合牛顿第二定律，质点做匀变速曲线运动，
3．【答案】B
【知识点】运动的合成与分解
【解析】【解答】速度分解：工作人员A拉绳的速度 v 是沿水平方向的，但绳的实际运动方向是沿绳的方向（即与水平方向夹角为 θ）。将速度 v 分解为沿绳方向的分量 沿绳和垂直于绳方向的分量 。
这是绳的实际运动速度，也是表演者B沿绳方向的速度
故ACD错误，B正确。
【分析】根据关联速度分解，将速度 v 分解为沿绳方向的分量 沿绳和垂直于绳方向的分量，写出速度关系式，可求表演者B速度大小。
4．【答案】D
【知识点】线速度、角速度和周期、转速
【解析】【解答】甲、丙两轮边缘处的各点线速度相等，根据可得甲、丙的角速度之比为
甲、乙同轴转动，故角速度相等，有
当丙转一圈时，乙转三圈，故ABC错误，D正确。
故选D。
【分析】此题关于同轴转动，线速度角速度之间关系。
甲和丙的线速度关系：甲、丙两轮边缘处的线速度相等，
线速度与角速度的关系为 v=ωr，其中 ω 为角速度，r 为半径。可求甲、丙的角速度之比。
甲和乙的角速度关系：甲、乙同轴转动，角速度相等，丙和乙的转动关系：当丙转一圈时，乙转三圈。
5．【答案】A
【知识点】平抛运动；斜抛运动
【解析】【解答】根据竖直方向高度相同，可知从到过程中排球飞行的时间等于从到过程中排球飞行时间的2倍，排球从到的水平距离等于从到的水平距离，而在最高点的速率等于从到的水平速率，根据，可知
故BCD错误，A正确。
故选A。
【分析】1、运动对称性：排球从P点到N点的运动轨迹是对称的，因为N点与P点等高，且最高点Q与M点等高。排球在P点和N点的速度大小相等，方向对称。
2、速度分解：排球在P点被击出后，速度可以分解为水平分量和竖直分量 ，在最高点Q，竖直分量为零，速度只有水平分量 。
3、能量守恒：不计空气阻力，机械能守恒。排球在P点和Q点的机械能相等。
6．【答案】B
【知识点】竖直平面的圆周运动
【解析】【解答】对最高点有重力和杆的合力提供向心力，现假设杆给球的力沿杆向上，则有
解得
结果为正值，则杆给球的力沿杆向上。故ACD错误，B正确。
故选B。
【分析】竖直平面圆周运动，根据最高点重力和杆对球的力的合力提供向心力列等式求解。
7．【答案】D
【知识点】第一、第二与第三宇宙速度；卫星问题
【解析】【解答】A、地球同步卫星的速度小于第一宇宙速度，故A错误。
B、地球同步卫星的周期 T=24h，轨道高度和速度大小一定，故B错误。
C、地球同步卫星的轨道离地面高度相等，故C错误。
D、地球同步卫星在地球赤道上空相对地球静止，其角速度与地球自转角速度相同，因此与静止在赤道上物体的角速度相同，故D正确。
故选D。
【分析】1、地球第一宇宙速度是，这个速度是贴近地球表面做匀速圆周运动的速度。
因地球同步卫星的轨道半径都相同，因此它们的运行速度大小相等，且都小于，A错误；
2、地球同步卫星的特点是：周期一定，T=24h，轨道一定，其轨道离地面高度相等，即它们离地心的距离相等，环绕速度大小一定。
3、地球同步卫星在地球赤道上空相对地球静止，它绕地球运动与地球自转同步，所以它们的角速度与静止在赤道上物体的角速度相同。
8．【答案】C
【知识点】机车启动
【解析】【解答】若2节动车加6节拖车编成的动车组，最大速度可达到120km/h，设每节动车的功率为，每节车厢所受的阻力为，则有
当9节动车加3节拖车编成的动车组，则有
联立解得
故C正确，ABD错误；
故选C。
【分析】1、阻力与重力的关系：动车组受到的阻力 阻F与其重力成正比，即：F 阻 =k (m 总 g)
功率与速度的关系：动车组的牵引功率 P 与速度 v 的关系为：P=F 牵引 v
当动车组达到最大速度时，牵引力 F 等于阻力
动车组的功率：每节动车的额定功率为 动车组的总功率为动车数量乘以 ，当9节动车加3节拖车编成的动车组，则有，联立可求解9节动车加3节拖车编成的动车组的最大速度。
9．【答案】A,C
【知识点】开普勒定律
【解析】【解答】A、开普勒第三定律中的T是行星运行的公转周期，故A正确；
B、开普勒第三定律虽然是针对太阳系的行星绕太阳运动的规律，但该公式对其他星系一样也适用，故B错误；
CD、研究太阳系时，有
式中的k值与中心天体太阳的质量M有关，而与环绕天体行星的质量m无关，故C正确，D错误。
故答案为：AC。
【分析】开普勒第三定律对其他星系一样也适用，开普勒第三定律中的T是行星运行的公转周期，k值与中心天体太阳的质量M有关，而与环绕天体行星的质量m无关。
10．【答案】A,C
【知识点】平抛运动
【解析】【解答】AC、要套中同一物体，水平位移 x 必须相同，大人的身高高于小孩，抛出的圆环飞行时间要大于小孩抛出圆环的飞行时间，故A，C错误。
BD、又由于两人距离物体水平位移相等，所以大人抛出的圆环速度要小一些，故B错误，D正确。
故选AC。
【分析】本题主要考查平抛运动的规律，特别是水平位移与初速度、高度的关系。通过调整初速度，可以使不同高度抛出的物体达到相同的水平位移。小孩和大人从同一位置但不同高度水平抛出小圆环，恰好套中前方同一物体。由于抛出高度不同，运动时间不同（高度越高，运动时间越长）。要套中同一物体，水平位移 x 必须相同，所以大人抛出的圆环速度要小一些。
11．【答案】B,C
【知识点】双星（多星）问题
【解析】【解答】A．因为双星的角速度相等，且
由
可得
故A的线速度一定小于B的线速度，故A错误；
BCD．由于每颗星的向心力都是由双星间相互作用的万有引力提供的，因此大小必然相等，由万有引力提供向心力有
，
联立可得
因为，所以，即A的质量一定大于B的质量，其中
，，
联立可得
由此式可知，若L一定，则M越大，T越小；若M一定，则L越大，T越大；故BC正确，D错误。
故选BC。
【分析】本题主要考查双星系统的运动规律，包括角速度、线速度、质量分布以及周期的关系。通过万有引力提供向心力的条件，可以推导出双星系统中各物理量之间的关系。
1、双星系统是由两颗恒星（或天体）在相互引力作用下绕共同质心做圆周运动的系统。
2、双星系统的特点是两颗星的角速度 ω 相等。
3、双星系统的运动规律：两颗星的向心力由它们之间的万有引力提供，因此向心力大小相等。
4、由于双星的角速度相等，线速度与轨道半径成正比。
12．【答案】A,D
【知识点】牛顿第二定律；动能；动能定理的综合应用
【解析】【解答】A．物体的初动能为
则物体运动的初速度大小为，故A正确；
BCD．由动能定理得
解得摩擦力大小为
由牛顿第二定律得
解得加速度大小为
故BC错误，D正确。
故选AD。
【分析】本题主要考查动能、动能定理和牛顿第二定律的应用，通过已知的初动能和运动距离，可以求出初速度、摩擦力和加速度的大小。
1、已知物体的初动能 可以通过动能公式求出初速度
2、物体受到摩擦力作用，摩擦力做负功，根据动能定理可求摩擦力大小。
3、由牛顿第二定律，可求解加速度。
13．【答案】是；；
【知识点】研究平抛物体的运动
【解析】【解答】(1)因为竖直方向上相等时间内的位移之比为，符合初速度为零的匀变速直线运动特点，因此可知点的竖直分速度为零，点是小球的抛出点；
(2)由照片的长度与实际背景屏的长度之比为可得乙图中正方形的边长为
竖直方向上有
解得
(3)水平方向小球做匀速直线运动，因此小球平抛运动的初速度为
【分析】考查了平抛运动的特点、竖直方向位移分析、比例关系及水平方向匀速运动等知识点，要求熟练掌握平抛运动的分解与计算。
1、平抛运动的特点：平抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。竖直方向满足初速度为零的匀加速直线运动，位移与时间的关系为.
2、竖直方向位移分析：竖直方向相等时间内的位移之比为1：3：5：…，符合初速度为零的匀加速直线运动特点。若某点竖直分速度为零，则该点为抛出点。
3、根据照片长度与实际背景屏长度的比例，计算图中正方形的边长。利用几何关系和已知条件求解竖直方向的位移或时间。
14．【答案】（1）把长木板右端垫高；计时器打点
（2）；
（3）C
【知识点】动能定理的综合应用
【解析】【解答】（1）实验中，需要平衡摩擦力和其他阻力，正确的操作方法是把长木板右端垫高；在不挂重物且计时器打点的情况下，轻推一下小车，若小车拖着纸带做匀速运动，表明已经消除了摩擦力和其他阻力的影响。
（2）根据题意可知，在重物质量远小于小车质量时，拉力大小近似为重物重力，从打O点到打B点的过程中，拉力对小车做的功
打B点时小车的速度大小等于AC之间的平均速度，则有
（3）实验中若已经消除了摩擦力和其他阻力，若重物质量不满足远小于小车质量的条件，则根据动能定理可知
其中，质量都是定值，所以和W成正比例函数关系。
故选C。
【分析】平衡摩擦力的目的：实验中需要测量拉力对小车做的功与小车的动能变化之间的关系。
如果存在摩擦力或其他阻力，拉力做的功会部分用于克服摩擦力，导致实验结果不准确。
平衡摩擦力后，小车在运动过程中只受到拉力的作用，满足动能定理的条件。
平衡摩擦力的方法：将长木板右端垫高，形成一个斜面，利用重力的分力来平衡摩擦力。
不挂重物（即不施加拉力），轻推小车，使其在斜面上运动。观察小车拖着纸带的运动情况：
如果小车做匀速运动，说明重力的分力恰好平衡了摩擦力和其他阻力，此时摩擦力已被消除。
如果小车加速或减速，则需要调整木板的倾斜角度，直到小车做匀速运动。
（1）[1][2]实验中，需要平衡摩擦力和其他阻力，正确的操作方法是把长木板右端垫高；在不挂重物且计时器打点的情况下，轻推一下小车，若小车拖着纸带做匀速运动，表明已经消除了摩擦力和其他阻力的影响。
（2）[1]根据题意可知，在重物质量远小于小车质量时，拉力大小近似为重物重力，从打O点到打B点的过程中，拉力对小车做的功
[2]打B点时小车的速度大小等于AC之间的平均速度，则有
（3）实验中若已经消除了摩擦力和其他阻力，若重物质量不满足远小于小车质量的条件，则根据动能定理可知
其中，质量都是定值，所以和W成正比例函数关系。
故选C。
15．【答案】解：（1）根据
由此可得物体做平抛运动0.3s时的速度大小
（2）物体水平方向有
物体竖直方向有
根据几何关系有
解得
【知识点】平抛运动
【解析】【分析】（1）已知平抛运动时间t，根据竖直方向速度公式可求解竖直速度，根据速度的合成可求解物体做平抛运动0.3s时的速度大小
（2）物体水平方向有，物体竖直方向有，根据几何关系有，可求解 物体击中斜面的时间。
16．【答案】解：（1）根据题意，在地球表面，有
对该卫星，有
联立解得
（2）再次经过该建筑物正上方时，卫星比地球多转一圈，设所需时间为t，则
其中
解得
【知识点】卫星问题
【解析】【分析】（1）在地球表面，有，卫星绕地球匀速圆周运动，万有引力提供向心力，有，联立可求解该卫星运动的周期。
（2）再次经过该建筑物正上方时，卫星比地球多转一圈，则二者转过的角度之差为2，列等式，可求解该卫星下次通过该建筑物正上方所需的时间。
17．【答案】解：(1)设过山车到达C点的速度为vC，由动能定理可得
代入数据可得
(2)设过山车到达D点的速度为，由动能定理可得
由牛顿第二定律可得
联立代入数据可得
由牛顿第三定律可知，过山车对轨道的作用力大小为7000N，方向竖直向上。
(3)过山车从A到达G点的过程，由动能定理可得
代人数据可得，减速直轨道FG的长度为
【知识点】生活中的圆周运动；动能定理的综合应用
【解析】【分析】(1)由动能定理列等式，可求解过山车到达C点的速度。
(2)，由动能定理列等式可求解过山车到达D点的速度，
由牛顿第二定律列等式，可求解轨道对过山车支持力。
由牛顿第三定律可知，过山车对轨道的作用力大小。
(3)过山车从A到达G点的过程，由动能定理列等式，可求解减速直轨道FG的长度。
1 / 1广东省深圳市光明区光明中学2023-2024学年高一下学期期中考试物理试题
1．（2024高一下·光明期中）下列关于重力势能的说法中正确的是（ ）
A．重力势能Ep1=2J，Ep2=-3J，则Ep1与Ep2方向相反
B．同一物体重力势能Ep1=2J，Ep2=-3J，则Ep1>Ep2
C．在同一高度的质量不同的两个物体，它们的重力势能一定不同
D．重力势能是标量，负值没有意义
【答案】B
【知识点】重力势能
【解析】【解答】AB．重力势能是标量，正负表示大小，不表示方向，重力势能Ep1=2J，Ep2=-3J，其大小由数值决定，则Ep1大于Ep2，故A错误，B正确；
C．重力势能是一个相对量，是相对于参考平面来说的，在同一高度的质量不同的两个物体，如果选取该高度为参考平面，则它们的重力势能都为零，故C错误；
D．重力势能的负值有意义，表示物体位于参考平面以下（如地下），其数值仍然具有物理意义，故D错误。
故选B。
【分析】1、重力势能是标量，没有方向性。正负仅表示大小和相对于参考平面的位置（正值为参考平面以上，负值为参考平面以下），并不表示方向。
2、重力势能 Ep =mgh，虽然质量不同，但如果参考平面选在它们所在的高度（即h=0），则它们的重力势能均为零，可以相同。
2．（2024高一下·光明期中）如图所示，一质点在恒力作用下做曲线运动，从M点运动到N点的过程中，质点的速度方向恰好改变了，则（ ）
A．质点在M点受到的合力方向水平向右
B．质点在N点受到的合力方向竖直向下
C．质点从M点到N点的速率不断增大
D．质点从M点到N点做匀变速曲线运动
【答案】D
【知识点】曲线运动的条件
【解析】【解答】AB．由题图所示运动轨迹可知，质点速度方向恰好改变了，可以判断恒力方向应指向右下方，与初速度方向的夹角大于且小于，故AB错误；
C．合力方向指向右下方，与速度方向的夹角先大于后小于，因此质点从M点到N点的速率先减小后增大，故C错误；
D．质点在恒力的作用下运动，由牛顿第二定律可知，加速度的大小和方向都不变，质点做匀变速曲线运动，故D正确。
故选D。
【分析】1、恒力方向：速度方向改变，恒力应指向右下方，与初速度方向的夹角大于90°且小于180°，
2、速率变化：合力方向与速度方向的夹角先大于90°（速率减小），后小于90°（速率增大），因此质点从M点到N点的速率先减小后增大。
3、运动性质：质点在恒力作用下运动，加速度大小和方向不变，符合牛顿第二定律，质点做匀变速曲线运动，
3．（2024高一下·光明期中）如图所示，图甲为吊威亚表演者的照片，图乙为其简化示意图。工作人员A以速度v沿直线水平向左拉轻绳，此时绳与水平方向的夹角为θ，此时表演者B速度大小为（ ）
A． B． C． D．
【答案】B
【知识点】运动的合成与分解
【解析】【解答】速度分解：工作人员A拉绳的速度 v 是沿水平方向的，但绳的实际运动方向是沿绳的方向（即与水平方向夹角为 θ）。将速度 v 分解为沿绳方向的分量 沿绳和垂直于绳方向的分量 。
这是绳的实际运动速度，也是表演者B沿绳方向的速度
故ACD错误，B正确。
【分析】根据关联速度分解，将速度 v 分解为沿绳方向的分量 沿绳和垂直于绳方向的分量，写出速度关系式，可求表演者B速度大小。
4．（2024高一下·光明期中）如图所示为脚踏自行车的传动装置简化图，各轮的转轴均固定且相互平行，甲、乙两轮同轴且无相对转动。已知甲、乙、丙三轮的半径之比为1∶9∶3。传动链条在各轮转动中不打滑。当丙转一圈时，乙转过的圈数为（ ）
A． B．1 C．2 D．3
【答案】D
【知识点】线速度、角速度和周期、转速
【解析】【解答】甲、丙两轮边缘处的各点线速度相等，根据可得甲、丙的角速度之比为
甲、乙同轴转动，故角速度相等，有
当丙转一圈时，乙转三圈，故ABC错误，D正确。
故选D。
【分析】此题关于同轴转动，线速度角速度之间关系。
甲和丙的线速度关系：甲、丙两轮边缘处的线速度相等，
线速度与角速度的关系为 v=ωr，其中 ω 为角速度，r 为半径。可求甲、丙的角速度之比。
甲和乙的角速度关系：甲、乙同轴转动，角速度相等，丙和乙的转动关系：当丙转一圈时，乙转三圈。
5．（2024高一下·光明期中）运动员将排球从M点以初速度水平击出，排球飞到P点后被对方运动员击出，排球又斜向左上飞出后落到M点的正下方N点。若N点与P点等高，排球从P到N运动轨迹的最高点Q与M等高，不计空气阻力，则排球经过Q点时的速度大小为（ ）
A． B． C． D．
【答案】A
【知识点】平抛运动；斜抛运动
【解析】【解答】根据竖直方向高度相同，可知从到过程中排球飞行的时间等于从到过程中排球飞行时间的2倍，排球从到的水平距离等于从到的水平距离，而在最高点的速率等于从到的水平速率，根据，可知
故BCD错误，A正确。
故选A。
【分析】1、运动对称性：排球从P点到N点的运动轨迹是对称的，因为N点与P点等高，且最高点Q与M点等高。排球在P点和N点的速度大小相等，方向对称。
2、速度分解：排球在P点被击出后，速度可以分解为水平分量和竖直分量 ，在最高点Q，竖直分量为零，速度只有水平分量 。
3、能量守恒：不计空气阻力，机械能守恒。排球在P点和Q点的机械能相等。
6．（2024高一下·光明期中）如图所示，长度为L=0.50 m的轻质细杆OA，A端有一质量为m=1kg的小球，小球以O点为圆心在竖直平面内做圆周运动，已知小球过最高点时的速率为1m/s，取g=10 m/s2，则此时小球受到杆（ ）
A．8 N向下的拉力 B．8 N向上的支持力
C．12 N向下的拉力 D．12 N向上的支持力
【答案】B
【知识点】竖直平面的圆周运动
【解析】【解答】对最高点有重力和杆的合力提供向心力，现假设杆给球的力沿杆向上，则有
解得
结果为正值，则杆给球的力沿杆向上。故ACD错误，B正确。
故选B。
【分析】竖直平面圆周运动，根据最高点重力和杆对球的力的合力提供向心力列等式求解。
7．（2024高一下·光明期中）我国已经成功发射北斗地球同步卫星。据了解这已是北斗卫星导航系统发射的第三颗地球同步卫星。则对于这三颗已发射的同步卫星，下列说法中正确的是（ ）
A．它们的运行速度大小相等，且都大于
B．它们的运行周期可能不同
C．它们离地心的距离可能不同
D．它们的角速度与静止在赤道上物体的角速度相同
【答案】D
【知识点】第一、第二与第三宇宙速度；卫星问题
【解析】【解答】A、地球同步卫星的速度小于第一宇宙速度，故A错误。
B、地球同步卫星的周期 T=24h，轨道高度和速度大小一定，故B错误。
C、地球同步卫星的轨道离地面高度相等，故C错误。
D、地球同步卫星在地球赤道上空相对地球静止，其角速度与地球自转角速度相同，因此与静止在赤道上物体的角速度相同，故D正确。
故选D。
【分析】1、地球第一宇宙速度是，这个速度是贴近地球表面做匀速圆周运动的速度。
因地球同步卫星的轨道半径都相同，因此它们的运行速度大小相等，且都小于，A错误；
2、地球同步卫星的特点是：周期一定，T=24h，轨道一定，其轨道离地面高度相等，即它们离地心的距离相等，环绕速度大小一定。
3、地球同步卫星在地球赤道上空相对地球静止，它绕地球运动与地球自转同步，所以它们的角速度与静止在赤道上物体的角速度相同。
8．（2024高一下·光明期中）把动力装置分散安装在每节车厢上，使其既具有牵引动力，又可以载客，这样的客车车厢叫做动车。而动车组是几节自带动力的车厢（动车）加几节不带动力的车厢（也叫拖车）编成一组，如图所示，假设动车组运行过程中受到的阻力与其所受重力成正比，每节动车与拖车的质量都相等，每节动车的额定功率都相等，若2节动车加6节拖车编成的动车组的最大速度为120km/h，则9节动车加3节拖车编成的动车组的最大速度为（ ）
A．120km/h B．240km/h C．360km/h D．480km/h
【答案】C
【知识点】机车启动
【解析】【解答】若2节动车加6节拖车编成的动车组，最大速度可达到120km/h，设每节动车的功率为，每节车厢所受的阻力为，则有
当9节动车加3节拖车编成的动车组，则有
联立解得
故C正确，ABD错误；
故选C。
【分析】1、阻力与重力的关系：动车组受到的阻力 阻F与其重力成正比，即：F 阻 =k (m 总 g)
功率与速度的关系：动车组的牵引功率 P 与速度 v 的关系为：P=F 牵引 v
当动车组达到最大速度时，牵引力 F 等于阻力
动车组的功率：每节动车的额定功率为 动车组的总功率为动车数量乘以 ，当9节动车加3节拖车编成的动车组，则有，联立可求解9节动车加3节拖车编成的动车组的最大速度。
9．（2024高一下·光明期中）关于开普勒第三定律的公式，下列说法正确的是（ ）
A．该公式中的T是行星公转周期
B．该公式对其他星系不适用
C．研究太阳系时，式中的k值与太阳的质量有关
D．研究太阳系时，式中的k值与太阳及其行星的质量有关
【答案】A,C
【知识点】开普勒定律
【解析】【解答】A、开普勒第三定律中的T是行星运行的公转周期，故A正确；
B、开普勒第三定律虽然是针对太阳系的行星绕太阳运动的规律，但该公式对其他星系一样也适用，故B错误；
CD、研究太阳系时，有
式中的k值与中心天体太阳的质量M有关，而与环绕天体行星的质量m无关，故C正确，D错误。
故答案为：AC。
【分析】开普勒第三定律对其他星系一样也适用，开普勒第三定律中的T是行星运行的公转周期，k值与中心天体太阳的质量M有关，而与环绕天体行星的质量m无关。
10．（2024高一下·光明期中）“套圈圈”是许多人都喜爱的一种游戏。如图所示，小孩和大人直立在界外同一位置，在同一竖直线上不同高度先后水平抛出小圆环，并恰好套中前方同一物体。假设小圆环的运动可视为平抛运动，则（ ）
A．大人抛出的圆环速度大小较小 B．两人抛出的圆环速度大小相等
C．小孩抛出的圆环运动时间较短 D．大人抛出的圆环运动时间较短
【答案】A,C
【知识点】平抛运动
【解析】【解答】AC、要套中同一物体，水平位移 x 必须相同，大人的身高高于小孩，抛出的圆环飞行时间要大于小孩抛出圆环的飞行时间，故A，C错误。
BD、又由于两人距离物体水平位移相等，所以大人抛出的圆环速度要小一些，故B错误，D正确。
故选AC。
【分析】本题主要考查平抛运动的规律，特别是水平位移与初速度、高度的关系。通过调整初速度，可以使不同高度抛出的物体达到相同的水平位移。小孩和大人从同一位置但不同高度水平抛出小圆环，恰好套中前方同一物体。由于抛出高度不同，运动时间不同（高度越高，运动时间越长）。要套中同一物体，水平位移 x 必须相同，所以大人抛出的圆环速度要小一些。
11．（2024高一下·光明期中）科学家威廉·赫歇尔首次提出了“双星”这个名词。现有由两颗中子星A、B组成的双星系统（不考虑其他星球的影响），可抽象为如图所示绕O点做匀速圆周运动的模型。已知A的轨道半径小于B的轨道半径，若A、B的总质量为M，A、B间的距离为L，A、B运动周期为T，则下列说法正确的是（ ）
A．A的线速度一定大于B的线速度 B．A的质量一定大于B的质量
C．若L一定，则M越大，T越小 D．若M一定，则L越大，T越小
【答案】B,C
【知识点】双星（多星）问题
【解析】【解答】A．因为双星的角速度相等，且
由
可得
故A的线速度一定小于B的线速度，故A错误；
BCD．由于每颗星的向心力都是由双星间相互作用的万有引力提供的，因此大小必然相等，由万有引力提供向心力有
，
联立可得
因为，所以，即A的质量一定大于B的质量，其中
，，
联立可得
由此式可知，若L一定，则M越大，T越小；若M一定，则L越大，T越大；故BC正确，D错误。
故选BC。
【分析】本题主要考查双星系统的运动规律，包括角速度、线速度、质量分布以及周期的关系。通过万有引力提供向心力的条件，可以推导出双星系统中各物理量之间的关系。
1、双星系统是由两颗恒星（或天体）在相互引力作用下绕共同质心做圆周运动的系统。
2、双星系统的特点是两颗星的角速度 ω 相等。
3、双星系统的运动规律：两颗星的向心力由它们之间的万有引力提供，因此向心力大小相等。
4、由于双星的角速度相等，线速度与轨道半径成正比。
12．（2024高一下·光明期中）如图甲所示，质量的物体以8J的初动能在粗糙的水平地面上滑行（不受其他外力），其动能随位移x变化的关系图像如图乙所示，则下列说法正确的是（ ）
A．物体运动的初速度大小为4m/s B．物体运动的加速度大小为
C．物体所受的摩擦力大小为1N D．物体所受的摩擦力大小为2N
【答案】A,D
【知识点】牛顿第二定律；动能；动能定理的综合应用
【解析】【解答】A．物体的初动能为
则物体运动的初速度大小为，故A正确；
BCD．由动能定理得
解得摩擦力大小为
由牛顿第二定律得
解得加速度大小为
故BC错误，D正确。
故选AD。
【分析】本题主要考查动能、动能定理和牛顿第二定律的应用，通过已知的初动能和运动距离，可以求出初速度、摩擦力和加速度的大小。
1、已知物体的初动能 可以通过动能公式求出初速度
2、物体受到摩擦力作用，摩擦力做负功，根据动能定理可求摩擦力大小。
3、由牛顿第二定律，可求解加速度。
13．（2024高一下·光明期中）未来在一个未知星球上用如图甲所示装置研究平抛运动的规律。悬点O正下方P点处有水平放置的炽热电热丝，当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断，小球由于惯性向前飞出做平抛运动。现对小球采用频闪数码照相机连续拍摄。在有坐标纸的背景屏前，拍下了小球在做平抛运动过程中的多张照片，经合成后，照片如图乙所示。a、b、c、d为连续四次拍下的小球位置，已知照相机连续拍照的时间间隔是0.10s，照片大小如图中坐标所示，又知该照片的长度与实际背景屏的长度之比为1：4，则：
(1)由以上信息，可知a点 （填“是”或“不是”）小球的抛出点。
(2)由以上及图信息，可以推算出该星球表面的重力加速度为 m/s2。（结果保留两位有效数字）
(3)由以上及图信息可以算出小球平抛的初速度是 m/s。（结果保留两位有效数字）
【答案】是；；
【知识点】研究平抛物体的运动
【解析】【解答】(1)因为竖直方向上相等时间内的位移之比为，符合初速度为零的匀变速直线运动特点，因此可知点的竖直分速度为零，点是小球的抛出点；
(2)由照片的长度与实际背景屏的长度之比为可得乙图中正方形的边长为
竖直方向上有
解得
(3)水平方向小球做匀速直线运动，因此小球平抛运动的初速度为
【分析】考查了平抛运动的特点、竖直方向位移分析、比例关系及水平方向匀速运动等知识点，要求熟练掌握平抛运动的分解与计算。
1、平抛运动的特点：平抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。竖直方向满足初速度为零的匀加速直线运动，位移与时间的关系为.
2、竖直方向位移分析：竖直方向相等时间内的位移之比为1：3：5：…，符合初速度为零的匀加速直线运动特点。若某点竖直分速度为零，则该点为抛出点。
3、根据照片长度与实际背景屏长度的比例，计算图中正方形的边长。利用几何关系和已知条件求解竖直方向的位移或时间。
14．（2024高一下·光明期中）如图甲所示，用质量为m的重物通过滑轮牵引小车，使它在长木板上运动，打点计时器在纸带上记录小车的运动情况。利用该装置可以完成“探究动能定理”的实验。
（1）实验中，需要平衡摩擦力和其他阻力，正确的操作方法是 （填“把长木板右端垫高”或“改变小车的质量”），在不挂重物且 （填“计时器不打点”或“计时器打点”）的情况下，轻推一下小车，若小车拖着纸带做匀速运动，表明已经消除了摩擦力和其他阻力的影响。
（2）接通电源，释放小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，将打下的第一个点标为O，如图乙所示。在纸带上依次取A、B、C…若干个计数点，已知相邻计数点间的时间间隔为T。测得A、B、C…各点到O点的距离分别为、、…，实验中，因为重物质量远小于小车质量，可认为小车所受的拉力大小为mg，从打O点到打B点的过程中，拉力对小车做的功 ，打B点时小车的速度大小 。（均用题中所给字母表示）
（3）假设已经完全消除了摩擦力和其他阻力的影响，若重物质量不满足远小于小车质量的条件，则从理论上分析，下列各图中正确反映关系的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】（1）把长木板右端垫高；计时器打点
（2）；
（3）C
【知识点】动能定理的综合应用
【解析】【解答】（1）实验中，需要平衡摩擦力和其他阻力，正确的操作方法是把长木板右端垫高；在不挂重物且计时器打点的情况下，轻推一下小车，若小车拖着纸带做匀速运动，表明已经消除了摩擦力和其他阻力的影响。
（2）根据题意可知，在重物质量远小于小车质量时，拉力大小近似为重物重力，从打O点到打B点的过程中，拉力对小车做的功
打B点时小车的速度大小等于AC之间的平均速度，则有
（3）实验中若已经消除了摩擦力和其他阻力，若重物质量不满足远小于小车质量的条件，则根据动能定理可知
其中，质量都是定值，所以和W成正比例函数关系。
故选C。
【分析】平衡摩擦力的目的：实验中需要测量拉力对小车做的功与小车的动能变化之间的关系。
如果存在摩擦力或其他阻力，拉力做的功会部分用于克服摩擦力，导致实验结果不准确。
平衡摩擦力后，小车在运动过程中只受到拉力的作用，满足动能定理的条件。
平衡摩擦力的方法：将长木板右端垫高，形成一个斜面，利用重力的分力来平衡摩擦力。
不挂重物（即不施加拉力），轻推小车，使其在斜面上运动。观察小车拖着纸带的运动情况：
如果小车做匀速运动，说明重力的分力恰好平衡了摩擦力和其他阻力，此时摩擦力已被消除。
如果小车加速或减速，则需要调整木板的倾斜角度，直到小车做匀速运动。
（1）[1][2]实验中，需要平衡摩擦力和其他阻力，正确的操作方法是把长木板右端垫高；在不挂重物且计时器打点的情况下，轻推一下小车，若小车拖着纸带做匀速运动，表明已经消除了摩擦力和其他阻力的影响。
（2）[1]根据题意可知，在重物质量远小于小车质量时，拉力大小近似为重物重力，从打O点到打B点的过程中，拉力对小车做的功
[2]打B点时小车的速度大小等于AC之间的平均速度，则有
（3）实验中若已经消除了摩擦力和其他阻力，若重物质量不满足远小于小车质量的条件，则根据动能定理可知
其中，质量都是定值，所以和W成正比例函数关系。
故选C。
15．（2024高一下·光明期中）如图所示，在水平地面上固定一倾角的斜面体ABC，A正上方一小物体距离地面高，物体以水平速度向右水平抛出。（，，）求：
（1）物体做平抛运动时的速度大小v；
（2）物体击中斜面的时间。
【答案】解：（1）根据
由此可得物体做平抛运动0.3s时的速度大小
（2）物体水平方向有
物体竖直方向有
根据几何关系有
解得
【知识点】平抛运动
【解析】【分析】（1）已知平抛运动时间t，根据竖直方向速度公式可求解竖直速度，根据速度的合成可求解物体做平抛运动0.3s时的速度大小
（2）物体水平方向有，物体竖直方向有，根据几何关系有，可求解 物体击中斜面的时间。
16．（2024高一下·光明期中）某卫星在赤道上空飞行，轨道平面与赤道平面重合，轨道半径为，轨道高度小于地球同步卫星高度。设地球半径为，地球表面重力加速度大小为。
（1）若忽略地球自转的影响，求该卫星运动的周期；
（2）已知该卫星飞行方向与地球的自转方向相同，地球的自转角速度为，若某时刻该卫星通过赤道上某建筑物的正上方，求该卫星下次通过该建筑物正上方所需的时间。
【答案】解：（1）根据题意，在地球表面，有
对该卫星，有
联立解得
（2）再次经过该建筑物正上方时，卫星比地球多转一圈，设所需时间为t，则
其中
解得
【知识点】卫星问题
【解析】【分析】（1）在地球表面，有，卫星绕地球匀速圆周运动，万有引力提供向心力，有，联立可求解该卫星运动的周期。
（2）再次经过该建筑物正上方时，卫星比地球多转一圈，则二者转过的角度之差为2，列等式，可求解该卫星下次通过该建筑物正上方所需的时间。
17．（2024高一下·光明期中）如图1所示，游乐场的过山车可以底朝上在竖直圆轨道上运行，可抽象为图2的模型。倾角为的直轨道AB、半径R=10m的光滑竖直圆轨道和倾角为的直轨道EF，分别通过水平光滑衔接轨道BC、平滑连接，另有水平减速直轨道FG与EF平滑连接，E、G间的水平距离l=40m。现有质量m=500kg的过山车，从高h=40m的A点静止下滑，经最终停在G点，过山车与轨道AB、EF的动摩擦因数均为，与减速直轨道FG的动摩擦因数均为，过山车可视为质点，运动中不脱离轨道，求
（1）过山车运动至圆轨道最低点C时的速度大小；
（2）过山车运动至圆轨道最高点D时对轨道的作用力；
（3）减速直轨道FG的长度x。（已知，）
【答案】解：(1)设过山车到达C点的速度为vC，由动能定理可得
代入数据可得
(2)设过山车到达D点的速度为，由动能定理可得
由牛顿第二定律可得
联立代入数据可得
由牛顿第三定律可知，过山车对轨道的作用力大小为7000N，方向竖直向上。
(3)过山车从A到达G点的过程，由动能定理可得
代人数据可得，减速直轨道FG的长度为
【知识点】生活中的圆周运动；动能定理的综合应用
【解析】【分析】(1)由动能定理列等式，可求解过山车到达C点的速度。
(2)，由动能定理列等式可求解过山车到达D点的速度，
由牛顿第二定律列等式，可求解轨道对过山车支持力。
由牛顿第三定律可知，过山车对轨道的作用力大小。
(3)过山车从A到达G点的过程，由动能定理列等式，可求解减速直轨道FG的长度。
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