广东省东莞市2023-2024学年高一下学期7月期末物理试题
1．（2024高一下·东莞期末）如图所示为《天工开物》中记载的筒车，它的发明已有两千多年，仍沿用至今。若在水流冲击下水筒随筒车做匀速圆周运动，则水筒上升到最高点时所受合力方向（ ）
A．竖直向下 B．竖直向上 C．水平向左 D．水平向右
2．（2024高一下·东莞期末）F1赛事中，某车手在一个弯道上高速行驶时突然出现赛车后轮脱落，遗憾地退出了比赛。关于后轮脱落后短时间内的运动情况，下列说法正确的是（ ）
A．仍然沿着赛车行驶的弯道运动
B．沿着脱离时轮子前进的方向做直线运动
C．沿着与弯道垂直的方向做直线运动
D．上述情况都有可能
3．（2024高一下·东莞期末）如图所示为某公园的喷水装置，喷水口高度可调节，喷水速度可控制，水从喷口水平喷出，落在池中水面上。忽略空气阻力，下列说法中正确的是（ ）
A．若喷水口高度相同，喷水速度越大，则水在空中运动时间越长
B．若喷水口高度相同，喷水速度越大，则水喷得越近
C．若喷水速度相同，喷水口高度越高，则水喷得越近
D．若喷水速度相同，喷水口高度越高，则水在空中运动时间越长
4．（2024高一下·东莞期末）关于下列对配图的说法中正确的是（ ）
A．图1中过山车从轨道高处冲下来的过程中机械能守恒
B．图2中橡皮条弹力对模型飞机做功，飞机机械能守恒
C．图3中握力器在手的压力下弹性势能增加了
D．图4中撑杆跳高运动员在上升过程中机械能守恒
5．（2024高一下·东莞期末）请阅读下面材料完成下列各题。
国产科幻电影《流浪地球2》中的太空电梯非常吸引观众眼球。在影片中太空电梯高耸入云，在地表与太空间高速穿梭。太空电梯通过超级缆绳连接地面上的固定基地与太空中的配重空间站，它们随地球以同步静止状态一起旋转，如图所示。图中配重空间站比同步空间站更高，距地面高达10R，若地球半径为R，自转周期为T，地球表面的重力加速度为。
（1）如果你是设计师，你会把太空电梯的固定基地建在以下哪个位置（ ）
A．甘肃酒泉 B．海南文昌 C．南极点 D．赤道
（2）为防止航天员的肌肉萎缩，同步空间站配备了健身自行车作为健身器材，自行车模型如图乙所示。自行车齿轮、飞轮、链轮的半径都不相同。关于边缘上的A、B、C三个点的说法正确的是（ ）
A．B点和C点的线速度大小相等 B．B点和C点的角速度相等
C．A点和B点运转的周期相等 D．A点和B点的向心加速度相等
（3）根据材料中关于太空电梯的描述，下列说法正确的是（ ）
A．通过缆绳连接的配重空间站线速度大小为
B．同步空间站距地面的高度为
C．与配重空间站等高度的卫星绕地球做匀速圆周运动，其线速度大小为
D．若同步空间站与配重空间站之间的缆绳断裂，配重空间站将逐渐掉落回地球
6．（2024高一下·东莞期末）各种大型的货运站中少不了悬臂式起重机。如图甲所示，某起重机的悬臂保持不动，可沿悬臂行走的天车有两个功能，一是吊着货物沿竖直方向运动，二是吊着货物沿悬臂水平方向运动。现天车吊着质量为100kg的货物在x方向的位移—时间图像和y方向的速度—时间图像如图乙、丙所示，下列说法正确的是（ ）
A．2s末货物的速度大小为3m/s
B．货物做直线运动
C．货物所受的合力大小为150N
D．0到2s末这段时间内，货物的合位移大小为11m
7．（2024高一下·东莞期末）请阅读下面材料完成下列各题。
高铁具有安全性好，耗时少，载客量高的优点。它不仅是我国经济腾飞的时代见证者，也成了中国走向世界的一张名片。广深高铁途经广州、东莞、深圳3市，最大运行速度350km/h，设高铁列车行驶时所受阻力跟速度的平方成正比。
（1）列车以速率v匀速经过一段半径为R的水平弯道。在该过程中，列车（ ）
A．受重力、支持力和向心力作用 B．支持力就是向心力
C．所受的合力作为向心力 D．所受的合力是恒力
（2）当列车以350km/h在某段平直轨道上匀速运行时，其功率为9000kW，当它以175km/h在该段轨道上匀速运行，其实际功率是（ ）
A．9000kW B．4500kW C．2250kW D．1125kW
8．（2024高一下·东莞期末）下列关于几幅图的说法正确的是（ ）
A．甲图中，牛顿测定引力常量的实验运用了放大法测微小量
B．乙图中，研究小船渡河问题时，主要运用了运动的合成与分解的方法
C．丙图中，探究向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系时运用了控制变量法
D．丁图中，火车转弯超过规定速度行驶时，外轨对外轮缘会有挤压作用
9．（2024高一下·东莞期末）用起重机提升货物，货物上升过程中的图像如图所示。在到内，重力对货物做的功为、绳索拉力对货物做的功为、货物所受合力做的功为，则（ ）
A． B． C． D．
10．（2024高一下·东莞期末）如图，“旋转秋千”中的两个座椅A、B质量相等，通过相同长度的缆绳悬挂在水平的旋转圆盘上，座椅A离转轴的距离较近．不考虑空气阻力的影响，当旋转圆盘绕竖直的中心轴匀速转动，稳定后A、B都在水平面内做匀速圆周运动．则下列说法正确的是（ ）
A．座椅B的角速度比A大
B．座椅B的向心加速度比A大
C．悬挂A、B的缆绳与竖直方向的夹角相等
D．悬挂B的缆绳所承受的拉力比悬挂A的缆绳所承受的拉力大
11．（2024高一下·东莞期末）如图所示跨过轻质定滑轮的轻绳两端悬挂两个质量分别为m和2m的物块A和B，物体A静止在地面上，用手托起物体B使其离地高度为h，细绳恰好绷直，松手后，不计一切阻力，下列说法正确的是（ ）
A．B落地前整个系统处于机械能守恒状态
B．A的最大速度为
C．松手后B做自由落体运动
D．A上升的最大高度为h
12．（2024高一下·东莞期末）如图甲所示，在公元年闻名于世的“襄阳炮”其实是一种大型抛石机。将石块放在长臂一端的石袋中，在短臂端挂上重物M。发射前将长臂端往下拉至地面，然后突然松开，石袋中的石块过最高点时就被抛出。现将其简化为图乙所示。将一质量m=50kg的可视为质点的石块装在长L=10m的长臂末端的石袋中，初始时长臂与水平面的夹角，松开后，长臂转至竖直位置时，石块被水平抛出，落在水平地面上。测得石块落地点与O点的水平距离s=30m，忽略长臂、短臂和石袋的质量，不计空气阻力和所有摩擦，，下列说法正确的是（ ）
A．石块水平抛出时的初速度为
B．重物M重力势能的减少量等于石块m机械能的增加量
C．石块从A到最高点的过程中，石袋对石块做功15000J
D．石块圆周运动至最高点时，石袋对石块的作用力大小为500N
13．（2024高一下·东莞期末）某学习小组用实验探究平抛运动规律。
（1）甲同学采用如图1所示的装置。用小锤打击弹性金属片，金属片把A球沿水平方向弹出，同时B球被松开，自由下落，观察到两球同时落地，改变小锤打击的力度，即改变A球被弹出时的速度，两球仍然同时落地，这说明 。
（2）乙同学采用如图2所示的装置。用两个相同的弧形轨道M、N分别释放小铁球P、Q，其中N的末端与近似光滑的水平面相切，两轨道上端分别装有电磁铁C、D，调节电磁铁C、D的高度，使，现将小铁球P、Q分别吸在电磁铁C、D上，切断电源，使两小铁球同时分别从轨道M、N的下端射出。实验可观察到的现象是P、Q在水平面上相碰，这说明 。
（3）丙同学不小心将记录实验的坐标纸弄破损，导致平抛运动的初始位置缺失。他选取轨迹中任意一点O为坐标原点，建立xOy坐标系（x轴沿水平方向、y轴沿竖直方向），如图3所示。在轨迹中选取A、B两点，坐标纸中每个小方格的边长为L，重力加速度为g，根据题中给出的信息，可以求出小球从O点运动到A点的时间 和小球平抛运动的初速度 （计算结果用L，g表示）
14．（2024高一下·东莞期末）某实验小组利用图甲所示的装置，验证槽码和滑块（包括遮光条）组成的系统机械能守恒。将遮光条安装在滑块上，用天平测出遮光条和滑块的总质量，槽码和挂钩的总质量为。实验时，将滑块系在绕过定滑轮悬挂有槽码的细线上，滑块由静止释放，数字计时器记录下遮光条通过光电门1和2的遮光时间分别为和，用游标卡尺测出遮光条的宽度。已知当地的重力加速度为。
（1）打开气泵，待气流稳定后调节气垫导轨，直至看到导轨上的滑块在短时间内保持静止，该操作的目的是 ；
（2）本实验中 （填“需要”或“不需要”）槽码和挂钩的总质量远小于遮光条和滑块的总质量；
（3）滑块通过光电门1时的瞬时速度 （用题中所给的物理量符号表示）；
（4）保持光电门1的位置不变，移动光电门2，并测出光电门1和光电门2之间的距离，让滑块每次从相同的位置释放，多次实验，记录多组数据，作出随s变化的图像如图乙所示。不考虑空气阻力，若该图线的斜率 ，就可以验证系统的机械能守恒。
15．（2024高一下·东莞期末）2024年5月3日17时36分，搭载嫦娥六号探测器的长征五号遥八运载火箭在中国文昌航天发射场点火发射，准确进入地月转移轨道。5月8日10时12分，成功实施近月制动，顺利进入椭圆环月轨道飞行。椭圆环月轨道的近月点高度200千米，远月点高度8600千米，周期12小时。嫦娥六号再次制动后，进入了近月点高度200千米、远月点高度2200千米、周期4小时的椭圆停泊轨道。第三次制动，嫦娥六号进入周期2小时，高度200千米的圆形环月轨道。嫦娥六号探测器由轨道器、返回器、着陆器、上升器四部分组成。在环月飞行后，着陆器和上升器组合体将与轨道器和返回器组合体分离，轨道器携带返回器留轨运行，着陆器承载上升器实施月球背面预选区域软着陆，并开展月面自动采样等后续工作。在各项工作任务完成后，上升器搭载的火箭发动机点火，其推力可视为3000N的恒力，从着陆器上发射升空，在经历竖直上升、姿态调整和轨道射入三个阶段，约6分钟后进入到相应的环月飞行轨道，通过远程导引和近程导引技术，上升器与轨道返回组合体逐步完成交会对接，上升器中存放的月球样品通过轨道器转移到返回器中，最终返回器返回地球。
（1）已知上升器的质量为700kg，在竖直上升阶段，假设上升器从静止开始上升到75m时速度为。在此过程中，可认为上升器的质量保持不变，月球表面重力加速度不变。求：
（1）此过程上升器火箭发动机推力做的功？
（2）上升到75m时火箭发动机的瞬时功率？
（3）月球表面重力加速度？（计算结果保留2位有效数字）
（2）（1）求椭圆环月轨道与椭圆停泊轨道的半长轴之比。（结果可保留根号）
（2）卫星绕月球做匀速圆周运动既具有动能又具有引力势能（引力势能实际上是卫星与月球共有）。设月球的质量为M，以离月球无限远处时卫星的引力势能为零，则卫星在距离月球球心为r处时的引力势能为（G为万有引力常量）。有人认为，任一绕月轨道上做匀速圆周运动的卫星所具有的机械能的绝对值恰好等于其动能，你是否认同，说明理由，并求出嫦娥六号在高度200千米的圆形环月轨道上的机械能大约是多少（忽略地球引力的影响，计算结果保留2位有效数字）。（月球的平均半径约为1737km，月球的质量约为，嫦娥六号的质量约8000kg，）
答案解析部分
1．【答案】A
【知识点】匀速圆周运动
【解析】【解答】水筒随筒车做匀速圆周运动，由于物体匀速圆周运动时受到合外力指向圆心，故水筒上升到最高点时根据向心力的方向可以得出所受合力方向竖直向下。
故选A。
【分析】利用物体做匀速圆周运动的向心力方向可以判别合力的方向。
2．【答案】B
【知识点】匀速圆周运动
【解析】【解答】后轮脱落后短时间内的运动情况为离心运动，沿着脱离时轮子前进的方向做直线运动。
故答案为：B。
【分析】当合力不足以提供向心力时物体做离心运动，当脱离后轮子沿着脱离时的速度方向做直线运动。
3．【答案】D
【知识点】平抛运动
【解析】【解答】A．喷出的水做平抛运动，由于竖直方向做自由落体运动，根据位移公式有
可知若喷水口高度相同，水在空中运动时间保持不变，与喷水速度无关，故A错误；
B．喷出的水做平抛运动，由于水平方向做匀速直线运动，根据水平方向的位移公式有
若喷水口高度相同，水在空中运动时间相同，喷水速度越大，则水喷得越远，故B错误；
C．若喷水速度相同，喷水口高度越高，根据位移公式可以得出水在空中运动时间越长，则水喷得越远，故C错误；
D．根据竖直方向的位移公式
故喷水速度相同，喷水口高度越高，则水在空中运动时间越长，故D正确。
故选D。
【分析】利用水做平抛运动竖直方向的高度可以比较水运动的时间，结合水平方向的位移公式可以比较水平方向距离的大小。
4．【答案】C
【知识点】弹性势能；机械能守恒定律
【解析】【解答】A．过山车从轨道高处冲下来的过程中，由于空气阻力做功负功，机械能不守恒，A错误；
B．橡皮条弹力对模型飞机做功，弹性势能转化为飞机的动能，由于外力对飞机做正功所以飞机的机械能增大，飞机机械能不守恒，B错误；
C．握力器在手的压力下，握力计的形变量增大，根据弹性势能的表达式可以得出弹性势能增大，C正确；
D．撑杆跳高运动员在上升过程中，由于受到空气阻力做负功，减小的机械能转化为内能，机械能不守恒，D错误。
故选C。
【分析】当物体受到除重力以外其他力做功时机械能不守恒；当握力器的形变量增大时弹性势能增大。
5．【答案】（1）D
（2）B
（3）B
【知识点】线速度、角速度和周期、转速；万有引力定律的应用；卫星问题
【解析】【解答】（1）太空电梯通过超级缆绳连接地面上的固定基地与太空中的配重空间站，它们随地球以同步静止状态一起旋转，周期等于地球的自转周期，且转动的平面与赤道共面，故设计师会把太空电梯的固定基地建在赤道位置。
故选D。
（2）AB．B点和C点属于同轴转动，故角速度相同，线速度不同，故A错误，B正确；
CD．A点和B点靠链条传动，故A点和B点的线速度大小相同，由于半径不同，根据和可知周期和向心加速度不同，故CD错误。
故选B。
（3）A．配重空间站轨道半径为
r=R+h=11R
通过缆绳连接的配重空间站线速度大小为
故A错误；
B．对同步空间站，由万有引力提供向心力
在地球表面有
联立可得，同步空间站距地面的高度为
故B正确；
C．与配重空间站等高度的卫星绕地球做匀速圆周运动，根据
地面上的物体
解得其线速度大小为
故C错误；
D．根据
故同步空间站与配重空间站之间的缆绳断裂，配重空间站将远离地球。故D错误。
故选B。
【分析】（1）利用同步卫星的运行轨道可以判别固定基地的位置。
（2）利用BC角速度相等结合半径的大小可以比较线速度的大小；利用AB线速度相等结合半径的大小可以比较周期和向心加速度的大小。
（3）利用线速度和周期的关系可以求出线速度的大小；利用引力提供向心力及引力形成重力可以求出同步空间站的高度；同理可以求出卫星的线速度大小；利用线速度的比较可以判别缆绳断开时空间站做离心运动。
（1）【解析】太空电梯通过超级缆绳连接地面上的固定基地与太空中的配重空间站，它们随地球以同步静止状态一起旋转，由于同步卫星周期等于地球的自转周期，同步卫星运动轨道在赤道平面上空所以设计师会把太空电梯的固定基地建在赤道位置。
故选D。
（2）【解析】AB．B点和C点属于同轴转动，故角速度相同，根据C的半径大于B的半径，所以B的线速度大于C点线速度，故A错误，B正确；
CD．A点和B点靠链条传动，由于相同时间经过弧长长度相同故A点和B点的线速度大小相同，由于半径不同，根据周期的表达式和向心加速度的表达式可知周期和向心加速度不同，故CD错误。
故选B。
（3）【解析】A．配重空间站轨道半径为r=R+h=11R
根据周期和线速度的关系可以得出：通过缆绳连接的配重空间站线速度大小为
故A错误；
B．对同步空间站，由万有引力提供向心力，根据牛顿第二定律有
在地球表面，根据引力形成重力有
联立可得，同步空间站距地面的高度为
故B正确；
C．与配重空间站等高度的卫星绕地球做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律有
地面上的物体，根据引力形成重力有：
解得其线速度大小为
故C错误；
D．根据线速度和周期的表达式可以得出：
故同步空间站与配重空间站之间的缆绳断裂，配重空间站将远离地球。故D错误。
故选B。
6．【答案】C
【知识点】运动学 S-t 图象；运动的合成与分解；运动学 v-t 图象
【解析】【解答】BC．由图乙可知，货物沿水平方向做匀速直线运动，根据图像斜率可以得出速度大小为
由图丙可知，货物沿竖直方向做匀加速直线运动，根据图像斜率可以得出加速度大小为
则货物做匀变速曲线运动；根据牛顿第二定律可以得出货物所受的合力大小为
故B错误，C正确；
A.根据速度的合成可以得出：2s末货物的速度大小为
故A错误；
D.0到2s末这段时间内，货物的竖直分位移大小为，根据位移公式可以得出竖直分位移大小为
则0到2s末这段时间内，根据位移的合成可以得出货物的合位移大小为
故D错误。
故选C。
【分析】利用位移时间图像斜率可以求出货物水平方向速度的大小；利用速度时间图像可以求出货物加速度的大小；利用牛顿第二定律可以求出合力的大小；利用速度的合成可以求出合速度的大小；利用位移公式及位移的合成可以求出合位移的大小。
7．【答案】（1）C
（2）D
【知识点】受力分析的应用；向心力；功率及其计算；机车启动
【解析】【解答】（1）列车以速率v匀速经过一段半径为R的水平弯道。在该过程中，列车受到重力、支持力、静摩擦力，其中重力和支持力是一对平衡力，静摩擦力提供向心力，故列车所受的合力作为向心力，由于向心力的方向时刻指向圆心，所以合力是变力。
故选C。
（2）
当列车以350km/h在某段平直轨道上匀速运行时，由于此时牵引力等于阻力，由于高铁列车行驶时所受阻力跟速度的平方成正比，所以有
当它以175km/h在该段轨道上匀速运行，有
代入数据联立可得，其实际功率是
故选D。
【分析】（1）利用受力分析可以得出列车的受力情况；利用向心力的方向可以判别合力的来源和合力属于变力。
（2）利用列车匀速运动时牵引力等于阻力则利用阻力的表达式可以求出牵引力的大小，结合功率的表达式可以求出实际功率的大小。
（1）【解答】列车以速率v匀速经过一段半径为R的水平弯道。在该过程中，根据受力分析可以得出列车受到重力、支持力、静摩擦力，根据竖直方向的平衡条件可以得出重力和支持力是一对平衡力，根据向心力的方向可以得出静摩擦力提供向心力，故列车所受的合力作为向心力，由于向心力的方向时刻指向圆心，根据向心力的方向发生改变所以合力是变力。
故选C。
（2）【解答】当列车以350km/h在某段平直轨道上匀速运行时，根据平衡方程则此时牵引力等于阻力，由于高铁列车行驶时所受阻力跟速度的平方成正比，根据功率的表达式有
当它以175km/h在该段轨道上匀速运行，根据功率的表达式有
代入数据联立可得，其实际功率是
故选D。
8．【答案】B,C,D
【知识点】控制变量法；向心力；生活中的圆周运动；引力常量及其测定
【解析】【解答】A．甲图中，根据物理学史的内容可以得出卡文迪什测定引力常量的实验运用了放大法测微小量，故A错误；
B．乙图中，研究小船渡河问题时，对小船的速度进行分解，主要运用了运动的合成与分解的方法，故B正确；
C．丙图中，探究向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系时为了探究两个物理量的关系则运用了控制变量法，故C正确；
D．丁图中，火车转弯超过规定速度行驶时，由于重力和支持力的合力不足以提供向心力，则火车有离心运动的趋势，所以外轨对外轮缘会有挤压作用，故D正确。
故选BCD。
【分析】卡文迪什测定引力常量的实验运用了放大法测微小量；研究小船渡河问题时，对小船的速度进行分解，主要运用了运动的合成与分解的方法；探究向心力大小的影响因素使用了控制变量法； 由于重力和支持力的合力不足以提供向心力，则火车有离心运动的趋势，所以外轨对外轮缘会有挤压作用。
9．【答案】B,D
【知识点】功的概念；运动学 v-t 图象
【解析】【解答】A．货物在起重机的作用下向上运动，则重力对货物做负功，，故A错误；
BC．绳索拉力F方向与货物位移方向一致，根据功的表达式可以得出绳索拉力F对货物做正功，，故B正确，C错误；
D．由题图知，在到内，货物减速上升，加速度的方向向下则合力向下，所以绳索拉力，故， 故D正确。
故选BD。
【分析】货物上升时，重力与位移方向相反所以重力做负功；利用拉力方向结合位移方向可以判别拉力做正功；利用合力的方向可以判别合力做功的正负。
10．【答案】B,D
【知识点】牛顿第二定律；生活中的圆周运动
【解析】【解答】A．由于两个座椅相同时间内转过的角度相同，所以同轴转动角速度相同，故选项A错误；
B．由于座椅B的圆周半径比座椅A的半径大，根据向心加速度的表达式有
得B的向心加速度比A的大，故选项B正确；
C．设细线与竖直方向的夹角为θ，由于重力和拉力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律得：
得
由于座椅B的圆周半径比座椅A的半径大，根据表达式可以得出B与竖直方向的夹角大，故选项C错误；
D．在竖直方向上，根据座椅的平衡方程有
则拉力的大小为
因B与竖直方向的夹角大，悬挂B的缆绳所受到的拉力比悬挂A的大，故选项C错误，D正确；
故选BD。
【分析】利用同轴转动可以判别角速度相等；利用半径的大小结合角速度相等可以比较向心加速度的大小；利用合力提供向心力可以比较夹角的大小；利用竖直方向的平衡方程可以比较拉力的大小。
11．【答案】A,B
【知识点】竖直上抛运动；机械能守恒定律
【解析】【解答】以AB为系统，由于系统内在落地前只有重力做功所以系统机械能守恒，故A正确；
B．B落地前A向上做匀加速直线运动，B落地后，A做竖直上抛运动，所以当B落地时，A的速度最大，根据机械能守恒定律有：
解得
故B正确；
C．松手后B受重力和绳向上的拉力，由于绳子产生拉力所以B不是做自由落体运动，故C错误；
D．根据速度位移公式可以得出A竖直上抛的位移为
所以A上升的最大高度为
故D错误。
故选AB。
【分析】利用系统在落地前只有重力做功所以机械能守恒；利用机械能守恒定律可以求出A最大的速度；利用B下落过程受到拉力的作用不是自由落体运动；利用速度位移公式可以求出A上升的最大高度。
12．【答案】A,C
【知识点】功能关系；平抛运动；向心力；动能和势能的相互转化
【解析】【解答】A．石块平抛运动的高度
根据竖直方向的位移公式有
得
根据水平方向的位移公式可以得出石块水平抛出时的初速度
故A正确；
B．以重物和石块为系统，由于系统只有重力做功所以机械能守恒，转动过程中，重物的动能也在增加，因此重物重力势能的减少量不等于石块机械能的增加量，故B错误；
C．石块从A到最高点的过程中，石袋对石块做功等于石块机械能的增量，根据功能关系有
故C正确；
D．石块圆周运动至最高点时，根据牛顿第二定律有
可得
故D错误。
故选AC。
【分析】石块做平抛运动，根据位移公式可以求出初速度的大小；转动过程中，重物的动能也在增加，因此重物重力势能的减少量不等于石块机械能的增加量；利用功能关系可以求出石袋对石块做功的大小；石块运动到最高点时，利用牛顿第二定律可以求出石袋对石块作用力的大小。
13．【答案】（1）平抛运动在竖直方向上是自由落体运动
（2）平抛运动在水平方向上是匀速直线运动
（3）；
【知识点】研究平抛物体的运动
【解析】【解答】（1）用小锤打击弹性金属片，两球同时落地，由于A球竖直方向的运动规律与B球相同，则可以说明平抛运动在竖直方向上是自由落体运动。
（2）让两小球从相同的弧形轨道上相同高度滚下，从而使两小球同时滚离轨道并具有相同的速度。小球P做平抛运动，小球Q做匀速直线运动，由于两个小球在水平方向运动规律相同则两小球相遇时则说明平抛运动在水平方向上是匀速直线运动。
（3）因为平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，且O点到A点的水平距离等于A点到B点的水平距离，根据水平方向做匀速直线运动则
竖直方向上根据逐差法可得
所以小球从O点运动到A点的时间为
小球水平方向做匀速直线运动，根据位移公式可以得出小球平抛运动的初速度为
【分析】（1）利用竖直方向运动时间相同则平抛运动水平方向为自由落体运动；
（2）利用两个小球相遇则说明平抛运动在水平方向上为匀速直线运动；
（3）利用水平方向运动时间相等，结合邻差公式可以求出时间间隔的大小，结合水平方向的位移公式可以求出初速度的大小。
（1）用小锤打击弹性金属片，A球做平抛运动，B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是自由落体运动。
（2）让两小球从相同的弧形轨道上相同高度滚下，从而使两小球同时滚离轨道并具有相同的速度。小球P做平抛运动，小球Q做匀速直线运动，当两小球相遇时则说明平抛运动在水平方向上是匀速直线运动。
（3）[1]因为平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，且O点到A点的水平距离等于A点到B点的水平距离，故
竖直方向由逐差法可得
所以小球从O点运动到A点的时间为
[2]小球平抛运动的初速度为
14．【答案】调节气垫导轨水平；不需要；；
【知识点】验证机械能守恒定律
【解析】【解答】（1）打开气泵，待气流稳定后调节气垫导轨，当气垫导轨水平时滑块受到是合外力为0则滑块才能保持静止，所以直至看到导轨上的滑块在短时间内保持静止，该操作的目的是调节气垫导轨水平。
（2）实验中只有确保系统只有重力做功，不需要测量拉力的大小，所以本实验中不需要取槽码和挂钩的总重力等于轻绳中的拉力，所以不需要槽码和挂钩的总质量远小于遮光条和滑块的总质量。
（3）根据平均速度公式可以得出滑块通过光电门1时的瞬时速度为
（4）由于槽码减少的重力势能等于系统增加的动能，根据系统的机械能守恒，有
化简得
则有
【分析】（1）直至看到导轨上的滑块在短时间内保持静止，该操作的目的是调节气垫导轨水平；
（2）本实验中不需要取槽码和挂钩的总重力等于轻绳中的拉力，所以不需要槽码和挂钩的总质量远小于遮光条和滑块的总质量；
（3）利用平均速度公式可以求出瞬时速度的大小；
（4）利用系统机械能守恒定律可以求出图线斜率的大小。
15．【答案】（1）解：（1）此过程上升器火箭发动机推力做的功为
（2）上升到75m时火箭发动机的瞬时功率为
（3）上升到75m时的过程中，由动能定理
解得月球表面的重力加速度为
（2）解： （1）由开普勒第三定律可知
其中
，
代入可得，椭圆环月轨道与椭圆停泊轨道的半长轴之比为
（2）设绕月卫星在半径为r的轨道上做匀速圆周运动的速度为v，月球的质量为M，卫星的质量为m。由万有引力提供卫星做圆周运动的向心力
所以人造月球卫星的动能
卫星在轨道上具有的引力势能为
所以卫星具有的机械能为
所以
故认同任一绕月轨道上做匀速圆周运动的卫星所具有的机械能的绝对值恰好等于其动能。所以嫦娥六号在高度200千米的圆形环月轨道上的机械能为
【知识点】开普勒定律；万有引力定律的应用；功的概念；功率及其计算；动能定理的综合应用
【解析】【分析】1、（1）在火箭上升的过程中，利用功的表达式可以求出发动机推力做功的大小；
（2）已知火箭速度的大小，结合推力的大小可以求出推力瞬时功率的大小；
（3）火箭上升的过程中，由于推力和重力做功，利用动能定理可以求出月球表面重力加速度的大小；
2、（1）已知卫星在不同轨道的周期大小，结合开普勒第三定律可以求出半长轴的大小比值；
（2）已知月球对卫星的引力提供向心力，结合动能的表达式及重力势能的表达式可以求出卫星机械能的大小。
（1）（1）此过程上升器火箭发动机推力做的功为
（2）上升到75m时火箭发动机的瞬时功率为
（3）上升到75m时的过程中，由动能定理
解得月球表面的重力加速度为
（2）（1）由开普勒第三定律可知
其中
，
代入可得，椭圆环月轨道与椭圆停泊轨道的半长轴之比为
（2）设绕月卫星在半径为r的轨道上做匀速圆周运动的速度为v，月球的质量为M，卫星的质量为m。由万有引力提供卫星做圆周运动的向心力
所以人造月球卫星的动能
卫星在轨道上具有的引力势能为
所以卫星具有的机械能为
所以
故认同任一绕月轨道上做匀速圆周运动的卫星所具有的机械能的绝对值恰好等于其动能。所以嫦娥六号在高度200千米的圆形环月轨道上的机械能为
1 / 1广东省东莞市2023-2024学年高一下学期7月期末物理试题
1．（2024高一下·东莞期末）如图所示为《天工开物》中记载的筒车，它的发明已有两千多年，仍沿用至今。若在水流冲击下水筒随筒车做匀速圆周运动，则水筒上升到最高点时所受合力方向（ ）
A．竖直向下 B．竖直向上 C．水平向左 D．水平向右
【答案】A
【知识点】匀速圆周运动
【解析】【解答】水筒随筒车做匀速圆周运动，由于物体匀速圆周运动时受到合外力指向圆心，故水筒上升到最高点时根据向心力的方向可以得出所受合力方向竖直向下。
故选A。
【分析】利用物体做匀速圆周运动的向心力方向可以判别合力的方向。
2．（2024高一下·东莞期末）F1赛事中，某车手在一个弯道上高速行驶时突然出现赛车后轮脱落，遗憾地退出了比赛。关于后轮脱落后短时间内的运动情况，下列说法正确的是（ ）
A．仍然沿着赛车行驶的弯道运动
B．沿着脱离时轮子前进的方向做直线运动
C．沿着与弯道垂直的方向做直线运动
D．上述情况都有可能
【答案】B
【知识点】匀速圆周运动
【解析】【解答】后轮脱落后短时间内的运动情况为离心运动，沿着脱离时轮子前进的方向做直线运动。
故答案为：B。
【分析】当合力不足以提供向心力时物体做离心运动，当脱离后轮子沿着脱离时的速度方向做直线运动。
3．（2024高一下·东莞期末）如图所示为某公园的喷水装置，喷水口高度可调节，喷水速度可控制，水从喷口水平喷出，落在池中水面上。忽略空气阻力，下列说法中正确的是（ ）
A．若喷水口高度相同，喷水速度越大，则水在空中运动时间越长
B．若喷水口高度相同，喷水速度越大，则水喷得越近
C．若喷水速度相同，喷水口高度越高，则水喷得越近
D．若喷水速度相同，喷水口高度越高，则水在空中运动时间越长
【答案】D
【知识点】平抛运动
【解析】【解答】A．喷出的水做平抛运动，由于竖直方向做自由落体运动，根据位移公式有
可知若喷水口高度相同，水在空中运动时间保持不变，与喷水速度无关，故A错误；
B．喷出的水做平抛运动，由于水平方向做匀速直线运动，根据水平方向的位移公式有
若喷水口高度相同，水在空中运动时间相同，喷水速度越大，则水喷得越远，故B错误；
C．若喷水速度相同，喷水口高度越高，根据位移公式可以得出水在空中运动时间越长，则水喷得越远，故C错误；
D．根据竖直方向的位移公式
故喷水速度相同，喷水口高度越高，则水在空中运动时间越长，故D正确。
故选D。
【分析】利用水做平抛运动竖直方向的高度可以比较水运动的时间，结合水平方向的位移公式可以比较水平方向距离的大小。
4．（2024高一下·东莞期末）关于下列对配图的说法中正确的是（ ）
A．图1中过山车从轨道高处冲下来的过程中机械能守恒
B．图2中橡皮条弹力对模型飞机做功，飞机机械能守恒
C．图3中握力器在手的压力下弹性势能增加了
D．图4中撑杆跳高运动员在上升过程中机械能守恒
【答案】C
【知识点】弹性势能；机械能守恒定律
【解析】【解答】A．过山车从轨道高处冲下来的过程中，由于空气阻力做功负功，机械能不守恒，A错误；
B．橡皮条弹力对模型飞机做功，弹性势能转化为飞机的动能，由于外力对飞机做正功所以飞机的机械能增大，飞机机械能不守恒，B错误；
C．握力器在手的压力下，握力计的形变量增大，根据弹性势能的表达式可以得出弹性势能增大，C正确；
D．撑杆跳高运动员在上升过程中，由于受到空气阻力做负功，减小的机械能转化为内能，机械能不守恒，D错误。
故选C。
【分析】当物体受到除重力以外其他力做功时机械能不守恒；当握力器的形变量增大时弹性势能增大。
5．（2024高一下·东莞期末）请阅读下面材料完成下列各题。
国产科幻电影《流浪地球2》中的太空电梯非常吸引观众眼球。在影片中太空电梯高耸入云，在地表与太空间高速穿梭。太空电梯通过超级缆绳连接地面上的固定基地与太空中的配重空间站，它们随地球以同步静止状态一起旋转，如图所示。图中配重空间站比同步空间站更高，距地面高达10R，若地球半径为R，自转周期为T，地球表面的重力加速度为。
（1）如果你是设计师，你会把太空电梯的固定基地建在以下哪个位置（ ）
A．甘肃酒泉 B．海南文昌 C．南极点 D．赤道
（2）为防止航天员的肌肉萎缩，同步空间站配备了健身自行车作为健身器材，自行车模型如图乙所示。自行车齿轮、飞轮、链轮的半径都不相同。关于边缘上的A、B、C三个点的说法正确的是（ ）
A．B点和C点的线速度大小相等 B．B点和C点的角速度相等
C．A点和B点运转的周期相等 D．A点和B点的向心加速度相等
（3）根据材料中关于太空电梯的描述，下列说法正确的是（ ）
A．通过缆绳连接的配重空间站线速度大小为
B．同步空间站距地面的高度为
C．与配重空间站等高度的卫星绕地球做匀速圆周运动，其线速度大小为
D．若同步空间站与配重空间站之间的缆绳断裂，配重空间站将逐渐掉落回地球
【答案】（1）D
（2）B
（3）B
【知识点】线速度、角速度和周期、转速；万有引力定律的应用；卫星问题
【解析】【解答】（1）太空电梯通过超级缆绳连接地面上的固定基地与太空中的配重空间站，它们随地球以同步静止状态一起旋转，周期等于地球的自转周期，且转动的平面与赤道共面，故设计师会把太空电梯的固定基地建在赤道位置。
故选D。
（2）AB．B点和C点属于同轴转动，故角速度相同，线速度不同，故A错误，B正确；
CD．A点和B点靠链条传动，故A点和B点的线速度大小相同，由于半径不同，根据和可知周期和向心加速度不同，故CD错误。
故选B。
（3）A．配重空间站轨道半径为
r=R+h=11R
通过缆绳连接的配重空间站线速度大小为
故A错误；
B．对同步空间站，由万有引力提供向心力
在地球表面有
联立可得，同步空间站距地面的高度为
故B正确；
C．与配重空间站等高度的卫星绕地球做匀速圆周运动，根据
地面上的物体
解得其线速度大小为
故C错误；
D．根据
故同步空间站与配重空间站之间的缆绳断裂，配重空间站将远离地球。故D错误。
故选B。
【分析】（1）利用同步卫星的运行轨道可以判别固定基地的位置。
（2）利用BC角速度相等结合半径的大小可以比较线速度的大小；利用AB线速度相等结合半径的大小可以比较周期和向心加速度的大小。
（3）利用线速度和周期的关系可以求出线速度的大小；利用引力提供向心力及引力形成重力可以求出同步空间站的高度；同理可以求出卫星的线速度大小；利用线速度的比较可以判别缆绳断开时空间站做离心运动。
（1）【解析】太空电梯通过超级缆绳连接地面上的固定基地与太空中的配重空间站，它们随地球以同步静止状态一起旋转，由于同步卫星周期等于地球的自转周期，同步卫星运动轨道在赤道平面上空所以设计师会把太空电梯的固定基地建在赤道位置。
故选D。
（2）【解析】AB．B点和C点属于同轴转动，故角速度相同，根据C的半径大于B的半径，所以B的线速度大于C点线速度，故A错误，B正确；
CD．A点和B点靠链条传动，由于相同时间经过弧长长度相同故A点和B点的线速度大小相同，由于半径不同，根据周期的表达式和向心加速度的表达式可知周期和向心加速度不同，故CD错误。
故选B。
（3）【解析】A．配重空间站轨道半径为r=R+h=11R
根据周期和线速度的关系可以得出：通过缆绳连接的配重空间站线速度大小为
故A错误；
B．对同步空间站，由万有引力提供向心力，根据牛顿第二定律有
在地球表面，根据引力形成重力有
联立可得，同步空间站距地面的高度为
故B正确；
C．与配重空间站等高度的卫星绕地球做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律有
地面上的物体，根据引力形成重力有：
解得其线速度大小为
故C错误；
D．根据线速度和周期的表达式可以得出：
故同步空间站与配重空间站之间的缆绳断裂，配重空间站将远离地球。故D错误。
故选B。
6．（2024高一下·东莞期末）各种大型的货运站中少不了悬臂式起重机。如图甲所示，某起重机的悬臂保持不动，可沿悬臂行走的天车有两个功能，一是吊着货物沿竖直方向运动，二是吊着货物沿悬臂水平方向运动。现天车吊着质量为100kg的货物在x方向的位移—时间图像和y方向的速度—时间图像如图乙、丙所示，下列说法正确的是（ ）
A．2s末货物的速度大小为3m/s
B．货物做直线运动
C．货物所受的合力大小为150N
D．0到2s末这段时间内，货物的合位移大小为11m
【答案】C
【知识点】运动学 S-t 图象；运动的合成与分解；运动学 v-t 图象
【解析】【解答】BC．由图乙可知，货物沿水平方向做匀速直线运动，根据图像斜率可以得出速度大小为
由图丙可知，货物沿竖直方向做匀加速直线运动，根据图像斜率可以得出加速度大小为
则货物做匀变速曲线运动；根据牛顿第二定律可以得出货物所受的合力大小为
故B错误，C正确；
A.根据速度的合成可以得出：2s末货物的速度大小为
故A错误；
D.0到2s末这段时间内，货物的竖直分位移大小为，根据位移公式可以得出竖直分位移大小为
则0到2s末这段时间内，根据位移的合成可以得出货物的合位移大小为
故D错误。
故选C。
【分析】利用位移时间图像斜率可以求出货物水平方向速度的大小；利用速度时间图像可以求出货物加速度的大小；利用牛顿第二定律可以求出合力的大小；利用速度的合成可以求出合速度的大小；利用位移公式及位移的合成可以求出合位移的大小。
7．（2024高一下·东莞期末）请阅读下面材料完成下列各题。
高铁具有安全性好，耗时少，载客量高的优点。它不仅是我国经济腾飞的时代见证者，也成了中国走向世界的一张名片。广深高铁途经广州、东莞、深圳3市，最大运行速度350km/h，设高铁列车行驶时所受阻力跟速度的平方成正比。
（1）列车以速率v匀速经过一段半径为R的水平弯道。在该过程中，列车（ ）
A．受重力、支持力和向心力作用 B．支持力就是向心力
C．所受的合力作为向心力 D．所受的合力是恒力
（2）当列车以350km/h在某段平直轨道上匀速运行时，其功率为9000kW，当它以175km/h在该段轨道上匀速运行，其实际功率是（ ）
A．9000kW B．4500kW C．2250kW D．1125kW
【答案】（1）C
（2）D
【知识点】受力分析的应用；向心力；功率及其计算；机车启动
【解析】【解答】（1）列车以速率v匀速经过一段半径为R的水平弯道。在该过程中，列车受到重力、支持力、静摩擦力，其中重力和支持力是一对平衡力，静摩擦力提供向心力，故列车所受的合力作为向心力，由于向心力的方向时刻指向圆心，所以合力是变力。
故选C。
（2）
当列车以350km/h在某段平直轨道上匀速运行时，由于此时牵引力等于阻力，由于高铁列车行驶时所受阻力跟速度的平方成正比，所以有
当它以175km/h在该段轨道上匀速运行，有
代入数据联立可得，其实际功率是
故选D。
【分析】（1）利用受力分析可以得出列车的受力情况；利用向心力的方向可以判别合力的来源和合力属于变力。
（2）利用列车匀速运动时牵引力等于阻力则利用阻力的表达式可以求出牵引力的大小，结合功率的表达式可以求出实际功率的大小。
（1）【解答】列车以速率v匀速经过一段半径为R的水平弯道。在该过程中，根据受力分析可以得出列车受到重力、支持力、静摩擦力，根据竖直方向的平衡条件可以得出重力和支持力是一对平衡力，根据向心力的方向可以得出静摩擦力提供向心力，故列车所受的合力作为向心力，由于向心力的方向时刻指向圆心，根据向心力的方向发生改变所以合力是变力。
故选C。
（2）【解答】当列车以350km/h在某段平直轨道上匀速运行时，根据平衡方程则此时牵引力等于阻力，由于高铁列车行驶时所受阻力跟速度的平方成正比，根据功率的表达式有
当它以175km/h在该段轨道上匀速运行，根据功率的表达式有
代入数据联立可得，其实际功率是
故选D。
8．（2024高一下·东莞期末）下列关于几幅图的说法正确的是（ ）
A．甲图中，牛顿测定引力常量的实验运用了放大法测微小量
B．乙图中，研究小船渡河问题时，主要运用了运动的合成与分解的方法
C．丙图中，探究向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系时运用了控制变量法
D．丁图中，火车转弯超过规定速度行驶时，外轨对外轮缘会有挤压作用
【答案】B,C,D
【知识点】控制变量法；向心力；生活中的圆周运动；引力常量及其测定
【解析】【解答】A．甲图中，根据物理学史的内容可以得出卡文迪什测定引力常量的实验运用了放大法测微小量，故A错误；
B．乙图中，研究小船渡河问题时，对小船的速度进行分解，主要运用了运动的合成与分解的方法，故B正确；
C．丙图中，探究向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系时为了探究两个物理量的关系则运用了控制变量法，故C正确；
D．丁图中，火车转弯超过规定速度行驶时，由于重力和支持力的合力不足以提供向心力，则火车有离心运动的趋势，所以外轨对外轮缘会有挤压作用，故D正确。
故选BCD。
【分析】卡文迪什测定引力常量的实验运用了放大法测微小量；研究小船渡河问题时，对小船的速度进行分解，主要运用了运动的合成与分解的方法；探究向心力大小的影响因素使用了控制变量法； 由于重力和支持力的合力不足以提供向心力，则火车有离心运动的趋势，所以外轨对外轮缘会有挤压作用。
9．（2024高一下·东莞期末）用起重机提升货物，货物上升过程中的图像如图所示。在到内，重力对货物做的功为、绳索拉力对货物做的功为、货物所受合力做的功为，则（ ）
A． B． C． D．
【答案】B,D
【知识点】功的概念；运动学 v-t 图象
【解析】【解答】A．货物在起重机的作用下向上运动，则重力对货物做负功，，故A错误；
BC．绳索拉力F方向与货物位移方向一致，根据功的表达式可以得出绳索拉力F对货物做正功，，故B正确，C错误；
D．由题图知，在到内，货物减速上升，加速度的方向向下则合力向下，所以绳索拉力，故， 故D正确。
故选BD。
【分析】货物上升时，重力与位移方向相反所以重力做负功；利用拉力方向结合位移方向可以判别拉力做正功；利用合力的方向可以判别合力做功的正负。
10．（2024高一下·东莞期末）如图，“旋转秋千”中的两个座椅A、B质量相等，通过相同长度的缆绳悬挂在水平的旋转圆盘上，座椅A离转轴的距离较近．不考虑空气阻力的影响，当旋转圆盘绕竖直的中心轴匀速转动，稳定后A、B都在水平面内做匀速圆周运动．则下列说法正确的是（ ）
A．座椅B的角速度比A大
B．座椅B的向心加速度比A大
C．悬挂A、B的缆绳与竖直方向的夹角相等
D．悬挂B的缆绳所承受的拉力比悬挂A的缆绳所承受的拉力大
【答案】B,D
【知识点】牛顿第二定律；生活中的圆周运动
【解析】【解答】A．由于两个座椅相同时间内转过的角度相同，所以同轴转动角速度相同，故选项A错误；
B．由于座椅B的圆周半径比座椅A的半径大，根据向心加速度的表达式有
得B的向心加速度比A的大，故选项B正确；
C．设细线与竖直方向的夹角为θ，由于重力和拉力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律得：
得
由于座椅B的圆周半径比座椅A的半径大，根据表达式可以得出B与竖直方向的夹角大，故选项C错误；
D．在竖直方向上，根据座椅的平衡方程有
则拉力的大小为
因B与竖直方向的夹角大，悬挂B的缆绳所受到的拉力比悬挂A的大，故选项C错误，D正确；
故选BD。
【分析】利用同轴转动可以判别角速度相等；利用半径的大小结合角速度相等可以比较向心加速度的大小；利用合力提供向心力可以比较夹角的大小；利用竖直方向的平衡方程可以比较拉力的大小。
11．（2024高一下·东莞期末）如图所示跨过轻质定滑轮的轻绳两端悬挂两个质量分别为m和2m的物块A和B，物体A静止在地面上，用手托起物体B使其离地高度为h，细绳恰好绷直，松手后，不计一切阻力，下列说法正确的是（ ）
A．B落地前整个系统处于机械能守恒状态
B．A的最大速度为
C．松手后B做自由落体运动
D．A上升的最大高度为h
【答案】A,B
【知识点】竖直上抛运动；机械能守恒定律
【解析】【解答】以AB为系统，由于系统内在落地前只有重力做功所以系统机械能守恒，故A正确；
B．B落地前A向上做匀加速直线运动，B落地后，A做竖直上抛运动，所以当B落地时，A的速度最大，根据机械能守恒定律有：
解得
故B正确；
C．松手后B受重力和绳向上的拉力，由于绳子产生拉力所以B不是做自由落体运动，故C错误；
D．根据速度位移公式可以得出A竖直上抛的位移为
所以A上升的最大高度为
故D错误。
故选AB。
【分析】利用系统在落地前只有重力做功所以机械能守恒；利用机械能守恒定律可以求出A最大的速度；利用B下落过程受到拉力的作用不是自由落体运动；利用速度位移公式可以求出A上升的最大高度。
12．（2024高一下·东莞期末）如图甲所示，在公元年闻名于世的“襄阳炮”其实是一种大型抛石机。将石块放在长臂一端的石袋中，在短臂端挂上重物M。发射前将长臂端往下拉至地面，然后突然松开，石袋中的石块过最高点时就被抛出。现将其简化为图乙所示。将一质量m=50kg的可视为质点的石块装在长L=10m的长臂末端的石袋中，初始时长臂与水平面的夹角，松开后，长臂转至竖直位置时，石块被水平抛出，落在水平地面上。测得石块落地点与O点的水平距离s=30m，忽略长臂、短臂和石袋的质量，不计空气阻力和所有摩擦，，下列说法正确的是（ ）
A．石块水平抛出时的初速度为
B．重物M重力势能的减少量等于石块m机械能的增加量
C．石块从A到最高点的过程中，石袋对石块做功15000J
D．石块圆周运动至最高点时，石袋对石块的作用力大小为500N
【答案】A,C
【知识点】功能关系；平抛运动；向心力；动能和势能的相互转化
【解析】【解答】A．石块平抛运动的高度
根据竖直方向的位移公式有
得
根据水平方向的位移公式可以得出石块水平抛出时的初速度
故A正确；
B．以重物和石块为系统，由于系统只有重力做功所以机械能守恒，转动过程中，重物的动能也在增加，因此重物重力势能的减少量不等于石块机械能的增加量，故B错误；
C．石块从A到最高点的过程中，石袋对石块做功等于石块机械能的增量，根据功能关系有
故C正确；
D．石块圆周运动至最高点时，根据牛顿第二定律有
可得
故D错误。
故选AC。
【分析】石块做平抛运动，根据位移公式可以求出初速度的大小；转动过程中，重物的动能也在增加，因此重物重力势能的减少量不等于石块机械能的增加量；利用功能关系可以求出石袋对石块做功的大小；石块运动到最高点时，利用牛顿第二定律可以求出石袋对石块作用力的大小。
13．（2024高一下·东莞期末）某学习小组用实验探究平抛运动规律。
（1）甲同学采用如图1所示的装置。用小锤打击弹性金属片，金属片把A球沿水平方向弹出，同时B球被松开，自由下落，观察到两球同时落地，改变小锤打击的力度，即改变A球被弹出时的速度，两球仍然同时落地，这说明 。
（2）乙同学采用如图2所示的装置。用两个相同的弧形轨道M、N分别释放小铁球P、Q，其中N的末端与近似光滑的水平面相切，两轨道上端分别装有电磁铁C、D，调节电磁铁C、D的高度，使，现将小铁球P、Q分别吸在电磁铁C、D上，切断电源，使两小铁球同时分别从轨道M、N的下端射出。实验可观察到的现象是P、Q在水平面上相碰，这说明 。
（3）丙同学不小心将记录实验的坐标纸弄破损，导致平抛运动的初始位置缺失。他选取轨迹中任意一点O为坐标原点，建立xOy坐标系（x轴沿水平方向、y轴沿竖直方向），如图3所示。在轨迹中选取A、B两点，坐标纸中每个小方格的边长为L，重力加速度为g，根据题中给出的信息，可以求出小球从O点运动到A点的时间 和小球平抛运动的初速度 （计算结果用L，g表示）
【答案】（1）平抛运动在竖直方向上是自由落体运动
（2）平抛运动在水平方向上是匀速直线运动
（3）；
【知识点】研究平抛物体的运动
【解析】【解答】（1）用小锤打击弹性金属片，两球同时落地，由于A球竖直方向的运动规律与B球相同，则可以说明平抛运动在竖直方向上是自由落体运动。
（2）让两小球从相同的弧形轨道上相同高度滚下，从而使两小球同时滚离轨道并具有相同的速度。小球P做平抛运动，小球Q做匀速直线运动，由于两个小球在水平方向运动规律相同则两小球相遇时则说明平抛运动在水平方向上是匀速直线运动。
（3）因为平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，且O点到A点的水平距离等于A点到B点的水平距离，根据水平方向做匀速直线运动则
竖直方向上根据逐差法可得
所以小球从O点运动到A点的时间为
小球水平方向做匀速直线运动，根据位移公式可以得出小球平抛运动的初速度为
【分析】（1）利用竖直方向运动时间相同则平抛运动水平方向为自由落体运动；
（2）利用两个小球相遇则说明平抛运动在水平方向上为匀速直线运动；
（3）利用水平方向运动时间相等，结合邻差公式可以求出时间间隔的大小，结合水平方向的位移公式可以求出初速度的大小。
（1）用小锤打击弹性金属片，A球做平抛运动，B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是自由落体运动。
（2）让两小球从相同的弧形轨道上相同高度滚下，从而使两小球同时滚离轨道并具有相同的速度。小球P做平抛运动，小球Q做匀速直线运动，当两小球相遇时则说明平抛运动在水平方向上是匀速直线运动。
（3）[1]因为平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，且O点到A点的水平距离等于A点到B点的水平距离，故
竖直方向由逐差法可得
所以小球从O点运动到A点的时间为
[2]小球平抛运动的初速度为
14．（2024高一下·东莞期末）某实验小组利用图甲所示的装置，验证槽码和滑块（包括遮光条）组成的系统机械能守恒。将遮光条安装在滑块上，用天平测出遮光条和滑块的总质量，槽码和挂钩的总质量为。实验时，将滑块系在绕过定滑轮悬挂有槽码的细线上，滑块由静止释放，数字计时器记录下遮光条通过光电门1和2的遮光时间分别为和，用游标卡尺测出遮光条的宽度。已知当地的重力加速度为。
（1）打开气泵，待气流稳定后调节气垫导轨，直至看到导轨上的滑块在短时间内保持静止，该操作的目的是 ；
（2）本实验中 （填“需要”或“不需要”）槽码和挂钩的总质量远小于遮光条和滑块的总质量；
（3）滑块通过光电门1时的瞬时速度 （用题中所给的物理量符号表示）；
（4）保持光电门1的位置不变，移动光电门2，并测出光电门1和光电门2之间的距离，让滑块每次从相同的位置释放，多次实验，记录多组数据，作出随s变化的图像如图乙所示。不考虑空气阻力，若该图线的斜率 ，就可以验证系统的机械能守恒。
【答案】调节气垫导轨水平；不需要；；
【知识点】验证机械能守恒定律
【解析】【解答】（1）打开气泵，待气流稳定后调节气垫导轨，当气垫导轨水平时滑块受到是合外力为0则滑块才能保持静止，所以直至看到导轨上的滑块在短时间内保持静止，该操作的目的是调节气垫导轨水平。
（2）实验中只有确保系统只有重力做功，不需要测量拉力的大小，所以本实验中不需要取槽码和挂钩的总重力等于轻绳中的拉力，所以不需要槽码和挂钩的总质量远小于遮光条和滑块的总质量。
（3）根据平均速度公式可以得出滑块通过光电门1时的瞬时速度为
（4）由于槽码减少的重力势能等于系统增加的动能，根据系统的机械能守恒，有
化简得
则有
【分析】（1）直至看到导轨上的滑块在短时间内保持静止，该操作的目的是调节气垫导轨水平；
（2）本实验中不需要取槽码和挂钩的总重力等于轻绳中的拉力，所以不需要槽码和挂钩的总质量远小于遮光条和滑块的总质量；
（3）利用平均速度公式可以求出瞬时速度的大小；
（4）利用系统机械能守恒定律可以求出图线斜率的大小。
15．（2024高一下·东莞期末）2024年5月3日17时36分，搭载嫦娥六号探测器的长征五号遥八运载火箭在中国文昌航天发射场点火发射，准确进入地月转移轨道。5月8日10时12分，成功实施近月制动，顺利进入椭圆环月轨道飞行。椭圆环月轨道的近月点高度200千米，远月点高度8600千米，周期12小时。嫦娥六号再次制动后，进入了近月点高度200千米、远月点高度2200千米、周期4小时的椭圆停泊轨道。第三次制动，嫦娥六号进入周期2小时，高度200千米的圆形环月轨道。嫦娥六号探测器由轨道器、返回器、着陆器、上升器四部分组成。在环月飞行后，着陆器和上升器组合体将与轨道器和返回器组合体分离，轨道器携带返回器留轨运行，着陆器承载上升器实施月球背面预选区域软着陆，并开展月面自动采样等后续工作。在各项工作任务完成后，上升器搭载的火箭发动机点火，其推力可视为3000N的恒力，从着陆器上发射升空，在经历竖直上升、姿态调整和轨道射入三个阶段，约6分钟后进入到相应的环月飞行轨道，通过远程导引和近程导引技术，上升器与轨道返回组合体逐步完成交会对接，上升器中存放的月球样品通过轨道器转移到返回器中，最终返回器返回地球。
（1）已知上升器的质量为700kg，在竖直上升阶段，假设上升器从静止开始上升到75m时速度为。在此过程中，可认为上升器的质量保持不变，月球表面重力加速度不变。求：
（1）此过程上升器火箭发动机推力做的功？
（2）上升到75m时火箭发动机的瞬时功率？
（3）月球表面重力加速度？（计算结果保留2位有效数字）
（2）（1）求椭圆环月轨道与椭圆停泊轨道的半长轴之比。（结果可保留根号）
（2）卫星绕月球做匀速圆周运动既具有动能又具有引力势能（引力势能实际上是卫星与月球共有）。设月球的质量为M，以离月球无限远处时卫星的引力势能为零，则卫星在距离月球球心为r处时的引力势能为（G为万有引力常量）。有人认为，任一绕月轨道上做匀速圆周运动的卫星所具有的机械能的绝对值恰好等于其动能，你是否认同，说明理由，并求出嫦娥六号在高度200千米的圆形环月轨道上的机械能大约是多少（忽略地球引力的影响，计算结果保留2位有效数字）。（月球的平均半径约为1737km，月球的质量约为，嫦娥六号的质量约8000kg，）
【答案】（1）解：（1）此过程上升器火箭发动机推力做的功为
（2）上升到75m时火箭发动机的瞬时功率为
（3）上升到75m时的过程中，由动能定理
解得月球表面的重力加速度为
（2）解： （1）由开普勒第三定律可知
其中
，
代入可得，椭圆环月轨道与椭圆停泊轨道的半长轴之比为
（2）设绕月卫星在半径为r的轨道上做匀速圆周运动的速度为v，月球的质量为M，卫星的质量为m。由万有引力提供卫星做圆周运动的向心力
所以人造月球卫星的动能
卫星在轨道上具有的引力势能为
所以卫星具有的机械能为
所以
故认同任一绕月轨道上做匀速圆周运动的卫星所具有的机械能的绝对值恰好等于其动能。所以嫦娥六号在高度200千米的圆形环月轨道上的机械能为
【知识点】开普勒定律；万有引力定律的应用；功的概念；功率及其计算；动能定理的综合应用
【解析】【分析】1、（1）在火箭上升的过程中，利用功的表达式可以求出发动机推力做功的大小；
（2）已知火箭速度的大小，结合推力的大小可以求出推力瞬时功率的大小；
（3）火箭上升的过程中，由于推力和重力做功，利用动能定理可以求出月球表面重力加速度的大小；
2、（1）已知卫星在不同轨道的周期大小，结合开普勒第三定律可以求出半长轴的大小比值；
（2）已知月球对卫星的引力提供向心力，结合动能的表达式及重力势能的表达式可以求出卫星机械能的大小。
（1）（1）此过程上升器火箭发动机推力做的功为
（2）上升到75m时火箭发动机的瞬时功率为
（3）上升到75m时的过程中，由动能定理
解得月球表面的重力加速度为
（2）（1）由开普勒第三定律可知
其中
，
代入可得，椭圆环月轨道与椭圆停泊轨道的半长轴之比为
（2）设绕月卫星在半径为r的轨道上做匀速圆周运动的速度为v，月球的质量为M，卫星的质量为m。由万有引力提供卫星做圆周运动的向心力
所以人造月球卫星的动能
卫星在轨道上具有的引力势能为
所以卫星具有的机械能为
所以
故认同任一绕月轨道上做匀速圆周运动的卫星所具有的机械能的绝对值恰好等于其动能。所以嫦娥六号在高度200千米的圆形环月轨道上的机械能为
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