浙江省A9协作体2024-2025学年高一下学期4月期中物理试题
一、选择题Ⅰ（本题共12小题，每小题3分，共36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．（2025高一下·浙江期中）下列物理量是矢量，且单位用国际单位制的基本单位表示的是（ ）
A．线速度，m/s B．功率，W
C．动能，J D．重力势能，J
2．（2025高一下·浙江期中）在物理学发展史中，科学家们通过实验和理论推动了经典力学的完善。下列说法正确的是（ ）
A．牛顿提出了行星运动的三大定律
B．卡文迪许通过扭秤实验测定了引力常量G
C．开普勒发现万有引力定律并给出数学表达式
D．伽利略发现所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆
3．（2025高一下·浙江期中）巴黎奥运会中国选手郑钦文为中国赢得首枚奥运网球单打金牌。如图为郑钦文将网球水平击出，若不计空气阻力，则网球在空中运动过程中（ ）
A．运动时间与击出时速度有关
B．网球拍对网球始终做正功
C．加速度方向跟速度方向始终垂直
D．相等时间内速度变化量相等且方向竖直向下
4．（2025高一下·浙江期中）如图所示，玻璃管注满清水竖直静置，现迅速将活塞一端转至竖直向下，管内一个红蜡块立即沿y轴正方向匀速上浮，同时将玻璃管沿x轴正方向运动一段时间后开始做匀减速运动。以红蜡块开始减速运动为原点，沿水平向右和竖直向上建立直角坐标系xOy。则红蜡块运动的轨迹可能为（ ）
A． B．
C． D．
5．（2025高一下·浙江期中）如图是从高空拍摄的一张地形照片，河水沿着弯弯曲曲的河床做曲线运动，AB为不同凹岸的两点。关于其运动特点下列描述正确的是（ ）
A．B处线速度方向为箭头所指的方向
B．河水的加速度方向始终与速度方向垂直
C．凸岸河水运动的向心力由离心力提供
D．若AB两处凹岸河水速度近似相等，则A处河床受力最大
6．（2025高一下·浙江期中）如图所示，一名体操运动员在单杠上完成一次完美的回环动作。假设单杠固定不动，运动员的身体绕单杠做圆周运动，则（ ）
A．运动员在A点线速度大于B点
B．运动员在A点角速度等于B点
C．运动员在A点向心加速度大于B点
D．运动员的加速度方向一定指向圆心
7．（2025高一下·浙江期中）台州方特摩天轮高度为126米，直径120米，是中国内地最高的摩天轮之一。该摩天轮采用空气动力学设计和四轴稳定技术，旋转一周需要约20分钟。重力式摩天轮的座舱悬挂在轮上，乘客随座舱在竖直面内做匀速圆周运动。下列叙述正确的是（ ）
A．摩天轮转动过程中，座舱中游客的线速度为6πm/s
B．摩天轮转动过程中，乘客受重力的瞬时功率保持不变
C．如果增加转速，摩天轮在最高点时游客受到的弹力减小
D．摩天轮从最低到最高点的过程中，座椅对游客做的功大于其重力势能的增加量
8．（2025高一下·浙江期中）在杭州亚运会中国队夺得场地自行车女子团体竞速赛冠军。甲图中有三位运动员骑着自行车在同一倾斜赛道上匀速转弯，转弯半径r=20m，若此处转弯赛道设计的安全速度v=25m/s（运动员恰好不受摩擦力）；图乙中高处运动员正在超越低处运动员，若在短时间内转过的角度相同，且两处的赛道倾角相等。则此刻（ ）
A．图甲中三位运动员的向心力相同
B．图甲中运动员转弯的角速度一定等于1.25rad/s
C．图乙中高处运动员的向心加速度一定大于低处运动员
D．图乙中由于赛道倾角相等，因此高低处运动员的安全速度相等
9．（2025高一下·浙江期中）在距离地面约400km的中国载人空间站“天宫”上，如图所示，王亚平在“天宫课堂”中向同学们演示了“水油分离实验”和“太空抛物实验”等。下列说法正确的是（ ）
A．“天宫”的运行速度大于第一宇宙速度
B．甲图中，冰墩墩被抛出后做平抛运动
C．乙图中，摇晃瓶子使水油混合后再静置，水和油能自然分离
D．乙图中，让水和油的混合物做圆周运动使水和油分离且水在外侧
10．（2025高一下·浙江期中）如图为地球和哈雷彗星的公转轨道分别是接近圆和一个非常扁的椭圆。天文学家哈雷成功预言哈雷彗星的回归，最近在1910年、1986年如期回归近日点。若哈雷彗星在远日点与太阳中心的距离是近日点的59倍，则关于哈雷彗星下列说法正确的是（ ）
A．预测下次飞近地球的年份约为2050年
B．在近日点的线速度小于远日点的线速度
C．在近日点和远日点的加速度大小之比为59：1
D．彗星轨道的半长轴约为地球公转半径的倍
11．（2025高一下·浙江期中）如图是无风天气一羽毛球的飞行轨迹图，轨迹上A、B两点离地高度相等，P为最高点。则该羽毛球在空中运动的整个过程中（ ）
A．经过P点时的速度为零
B．上升阶段比下降阶段时间短
C．经过A、B两点时的速度相等
D．上升阶段比下降阶段动能变化量的绝对值小
12．（2025高一下·浙江期中）如图是长为L的水平传送带以速度v做匀速运动，一质量为m的黑色煤块轻轻放在传送带左端。已知煤块到达传送带右端前已经开始匀速运动，煤块与传送带之间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，煤块从传送带左端运动到右端的过程中（ ）
A．传送带对煤块一直做正功
B．煤块运动的总时间一定为
C．摩擦力对传送带做功为
D．煤块受到摩擦力的平均功率为
二、选择题Ⅱ（本题共3小题，每小题4分，共12分。每小题列出的四个选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得3分，选对但不选全的得2分，有选错的得0分）
13．（2025高一下·浙江期中）下列关于物理思想与方法的说法中正确的是（ ）
A．如图甲，“探究向心力大小的表达式”实验采用了转化放大法
B．如图乙，“卡文迪许扭秤实验”测量引力常量采用了理想模型法
C．如图丙，利用蜡块和玻璃管研究合运动和分运动时采用了等效替代的思想
D．如图丁，“探究平抛运动的在竖直方向上的分运动”的实验中，采用了比较研究法
14．（2025高一下·浙江期中）如图为“天舟八号”货运飞船多次变轨简化示意图。从近地轨道1的P点变轨到椭圆轨道2，在远地点Q再次变轨转移到天宫下方的圆轨道3，飞船采用快速交会对接模式对接于中国空间站“天和”核心舱后向端口。下列说法中正确的是（ ）
A．飞船在轨道3的角速度比天宫大
B．飞船在轨道1的速度小于轨道3
C．飞船在轨道3需减速才能与天宫对接
D．飞船经过轨道3和轨道2的Q点时加速度大小相等
15．（2025高一下·浙江期中）如图所示，一条狗用水平拉力拉着质量为100kg的雪橇（包括人），在水平雪面做半径为20m的匀速圆周运动，速度大小为4m/s，雪橇与地面间的动摩擦因数0.08，重力加速度取。下列说法正确的是（ ）
A．狗对雪橇的水平拉力大小为80N
B．狗对雪橇的水平拉力功率为320W
C．狗对雪橇的水平拉力方向与雪橇前进方向成37°
D．狗拉着雪橇转一周，雪橇克服地面摩擦力做功3200πJ
三、非选择题（本题共4小题，共52分）
16．（2025高一下·浙江期中）.如图甲为向心力演示仪，用来探究向心力大小的表达式。做圆周运动时旋臂上的实验球可与图中固定在旋臂上的A、B、C三根横臂档板产生挤压，从而提供向心力，其中A和C的半径相同，B的半径是A的2倍。图乙是变速塔轮示意图，其中塔轮半径关系：，，，，。
（1）探究向心力大小与运动半径之间的关系，应将皮带套在______塔轮上。
A．1和4 B．2和5 C．3和6 D．1和5
（2）若将传动皮带套在1和6塔轮上，则角速度之比为______；
A．2：1 B．1：2 C．1：4 D．4：1
（3）选择质量相等的两球分别置于A和C横臂挡板处，是为了探究______。
A．向心力与质量之间的关系
B．向心力与半径之间的关系
C．向心力与角速度之间的关系
（4）探究向心力大小F与角速度ω的关系时，测得多组数据并利用excel软件作出图像，并可用抛物线方程拟合，由图丙可得实验结论是 。
17．（2025高一下·浙江期中）如图为“探究平抛运动的特点”实验装置。
（1）甲图中，小球P、Q处于某一高度时，用小锤轻击弹性金属片，使P球水平飞出，同时Q球被松开。下列说法正确的是______；
A．两球不一定同时落地
B．若两球同时落地，说明平抛运动水平方向的运动是匀速直线
C．若两球高度相同，用更大的力敲击金属片，则两球不同时落地
D．若两球同时落地，则说明平抛运动竖直方向的运动是自由落体
（2）关于实验的操作，下列说法正确的是______；
A．斜槽轨道必需是光滑的
B．斜槽轨道末端必需保持水平
C．每次小球必须从同一位置由静止释放
D．建立直角坐标系时，原点应该选择在斜槽轨道末端
（3）利用乙图完成描绘平抛运动的轨迹研究水平方向的运动特点，并按照正确的方法建立直角坐标系，在y轴上选取L、4L、9L、16L位置，根据测量结果得到相应的水平位置约为d、2d、3d、4d。由此可判定平抛运动的水平方向做 ；则该小球做平抛运动的初速度大小= ，小球在A点的竖直分速度大小= 。（用图丙中的物理量表示，重力加速度为g）
18．（2025高一下·浙江期中）如图为游乐园的旋转飞椅情境图，长度均为的钢绳一端连接旋转顶盘边缘，另一端连接飞椅。某一次启动稳定后，半径为R的旋转顶盘带动飞椅在水平面内做匀速圆周运动，此时钢绳与竖直方向的夹角为37°，若游客和飞椅的质量为M，重力加速度为g，，，求：
（1）游客做圆周运动的半径r和角速度ω；
（2）钢绳对飞椅的拉力大小；
（3）若增大转速n，钢绳与竖直方向的夹角θ如何变化，并写出夹角θ与转速n的关系。（可以用三角函数表示）
19．（2025高一下·浙江期中）如图为我国“玉兔二号”月球车首个成功登陆月球背面。登月前，在水平地面上进行了测试。质量m=120kg和额定功率的月球车以恒定加速度从静止开始启动，在t=14s末达到最大速度开始做匀速直线运动，运动过程中月球车受到的阻力大小恒为4.8N。求：
（1）月球车匀速运动的速度；
（2）月球车在恒定加速度启动过程的运动时间；
（3）月球车在14s内的总位移（保留2位有效数字）。
20．（2025高一下·浙江期中）如图为某冲关类游戏项目的装置示意图。在水平地面上竖直固定一光滑S形圆弧轨道，圆弧轨道ABCD的半径R=1.6m，圆弧管道DEF的半径r=0.4m，ED和DB为轨道的竖直直径，A与圆心的连线与竖直方向成60°角．闯关者每次调整抛出点位置P并将一质量m=0.5kg的滑块（可视为质点）用弹射装置以初速度水平射出，滑块均能恰好从A处沿切线方向飞入圆弧轨道。若滑块能进入倾斜直轨道FG间并停在其中则闯关成功。已知滑块与倾斜直轨道FG之间的动摩擦因数为0.8，其余各部分轨道均光滑，轨道各部分平滑连接。不计空气阻力，取，，。求：
（1）若滑块恰好能到达D点时，则滑块运动到最低点B时对轨道的压力大小；
（2）若滑块恰好能到达D点时，则滑块从P点水平射出的初速度大小和滑块射出点P距离地面的高度；
（3）若使游戏闯关成功，则在FG轨道上克服摩擦力做功至少是多少？
答案解析部分
1．【答案】A
【知识点】矢量与标量；重力势能；力学单位制
【解析】【解答】线速度是矢量，其单位用国际单位制的基本单位表示为m/s；其余三个均为标量。
故答案为：A。
【分析】这道题的核心是区分矢量与标量，并判断各物理量的单位是否由国际单位制的基本单位构成，关键在于明确矢量既有大小又有方向，标量只有大小；同时识别哪些单位是基本单位，哪些是导出单位。
2．【答案】B
【知识点】物理学史；引力常量及其测定
【解析】【解答】A．行星运动的三大定律是由开普勒通过分析第谷的天文观测数据总结得出的，并非牛顿提出，A错误；
B．卡文迪许通过扭秤实验，成功测出了引力常量G的数值，使得万有引力定律有了实际的应用价值，B正确；
C．万有引力定律是由牛顿发现并给出数学表达式的，开普勒的研究为这一定律的发现奠定了基础，C错误；
D．所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆这一结论，是开普勒行星运动第一定律的内容，并非伽利略的发现，D错误。
故答案为：B。
【分析】这道题的核心是准确区分经典力学发展史上各位科学家的贡献。关键在于记住行星运动定律、万有引力定律的发现者，以及引力常量的测定者。
3．【答案】D
【知识点】加速度；平抛运动；功的概念
【解析】【解答】A．根据竖直方向运动时间只与竖直高度决定，与击出时速度无关，A错误；
B．网球被击出后在空中运动时，拍对网球不做功，B错误；
C．加速度方向总是竖直向下，不一定跟速度方向始终垂直，C错误；
D．加速度方向总是竖直向下且为g，可知相等时间内速度变化量相等且方向竖直向下，D正确。
故答案为：D。
【分析】将运动分解为水平和竖直方向，利用加速度恒定的特点，判断运动时间、做功情况、加速度与速度方向的关系，以及速度变化量的规律。
4．【答案】B
【知识点】加速度；运动的合成与分解
【解析】【解答】红蜡块在y方向做匀速运动，x方向做匀减速运动，则加速度指向x轴负向，则红蜡块做曲线运动，轨迹的凹向指向x轴负向，则红蜡块运动的轨迹可能为B。
故答案为：B。
【分析】红蜡块同时参与了两个分运动：竖直方向的匀速直线运动，以及水平方向的匀减速直线运动。我们可以通过分析合速度与合加速度的方向关系，来判断运动轨迹的弯曲方向。
5．【答案】D
【知识点】曲线运动；向心力
【解析】【解答】A．曲线运动的速度方向沿轨迹的切线方向，而不是箭头所指的方向，A错误；
B．因河水不一定做匀速圆周运动，可知河水的加速度方向不一定始终与速度方向垂直，B错误；
C．凸岸河水运动的向心力由对岸的河床对河水的作用力提供，C错误；
D．若AB两处凹岸河水速度近似相等，则根据，因A处河床半径较小，可知A处河床受力最大，D正确。
故答案为：D。
【分析】这道题的核心是曲线运动的基本规律，关键是理解曲线运动的速度方向为轨迹切线方向，以及弯曲河道中水流的向心力来源与受力大小的计算方法。
6．【答案】B
【知识点】线速度、角速度和周期、转速；向心加速度
【解析】【解答】A．根据v=ωr，因A点转动半径小于B，可知A点线速度小于B点，A错误；B．因AB两点绕相同的转轴转动，可知两点的角速度相同，B正确；
C．根据a=ω2r可知A点向心加速度小于B点，C错误；
D．因运动员不一定做匀速圆周运动，可知运动员的加速度方向不一定指向圆心，D错误。
故答案为：B。
【分析】运动员的身体可视为一个绕单杠转动的刚体，其上各点的角速度相同，再结合线速度、向心加速度与角速度的关系，以及匀速与非匀速圆周运动的加速度差异进行判断。
7．【答案】C
【知识点】线速度、角速度和周期、转速；竖直平面的圆周运动；功率及其计算；重力势能的变化与重力做功的关系
【解析】【解答】A．摩天轮转动过程中，座舱中游客的线速度为A错误；
B．摩天轮转动过程中，根据，因竖直速度不断变化，可知乘客受重力的瞬时功率不断变化，B错误；
C．在最高点时，则如果增加转速，摩天轮在最高点时游客受到的弹力减小，C正确；
D．因摩天轮匀速转动，游客动能不变，则摩天轮从最低到最高点的过程中，座椅对游客做的功等于其重力势能的增加量，D错误。
故答案为：C。
【分析】这道题的核心是分析匀速圆周运动中的受力、线速度和瞬时功率，并结合动能定理判断做功与能量变化的关系，利用向心力公式分析最高点的受力，以及瞬时功率的计算方法。
8．【答案】C
【知识点】线速度、角速度和周期、转速；生活中的圆周运动
【解析】【解答】A．根据向心力公式，运动员的质量不一定相同，则运动员的向心力不一定相同，故A错误；
B．根据，解得1.25rad/s，图甲中运动员转弯的速度不一定是安全速度，则角速度不一定等于1.25rad/s，故B错误；
C．图乙中高处运动员正在超越低处运动员，若在短时间内转过的角度相同，则角速度相等，两处的赛道倾角相等，高处运动员的半径较大，根据可知，高处运动员的向心加速度一定大于低处运动员，故C正确；
D．根据牛顿第二定律有，解得，所以高低处运动员的安全速度不相等，故D错误；
故答案为：C。
【分析】这道题的核心是分析倾斜赛道上匀速圆周运动的向心力、角速度、向心加速度和安全速度，利用向心力公式、向心加速度公式，以及安全速度的推导来判断各选项的正确性。
9．【答案】D
【知识点】离心运动和向心运动；第一、第二与第三宇宙速度；卫星问题
【解析】【解答】A．第一宇宙速度是所有环绕地球做圆周运动卫星的最大速度，则“天宫”的运行速度小于第一宇宙速度，故A错误；
B．“天宫”内的物体处于完全失重状态，可知甲图中，冰墩墩被抛出后做匀速直线运动，故B错误；
C．在太空中，物体处于完全失重状态，乙图中，此时水和油不会出现分层现象，故C错误；
D．乙图中，若取相同体积的小球，由于水的密度大于油的密度，所以水球的质量大于油球的质量，根据向心力F=mω2r可知，质量越大所需要的向心力越大，越容易离心，可知让水和油的混合物做圆周运动使水和油分离且水在外侧，故D正确。
故答案为：D。
【分析】这道题的核心是理解空间站中的完全失重环境，以及圆周运动中的离心现象，区分地面环境与太空失重环境下物体的运动规律，以及利用离心力实现水油分离的原理。
10．【答案】D
【知识点】开普勒定律；万有引力定律；卫星问题
【解析】【解答】A．由题可知哈雷彗星公转周期约为76年，预测下次飞近地球的年份约为2060年，故A错误；
B．根据开普勒第二定律可知，在近日点的线速度大于远日点的线速度，故B错误；
C．根据万有引力提供向心力有，则在近日点和远日点的加速度大小之比为592：1，故C错误；
D．根据开普勒第三定律有，解得，故D正确；
故答案为：D。
【分析】运用开普勒三大定律和万有引力定律，分析哈雷彗星的周期、速度、加速度及轨道半长轴，利用开普勒第三定律建立彗星与地球轨道的关系，再结合万有引力分析加速度。
11．【答案】B
【知识点】斜抛运动；动能定理的综合应用
【解析】【解答】A．经过P点时有水平速度，即速度不为零，A错误；
B．上升阶段的竖直加速度，下落阶段的竖直加速度
可知，根据，可知，即上升阶段比下降阶段时间短，B正确；
C．从A到P再到B的过程克服阻力做功，则经过B点时的速度小于经过A点的速度，C错误；
D．若设初速度为v0，则落地时的速度v1下降阶段的动能变化量绝对值，可知上升阶段比下降阶段动能变化量的绝对值大，D错误。
故答案为：B。
【分析】这道题的核心是分析羽毛球在有空气阻力情况下的斜抛运动，关键是比较上升和下降阶段的加速度、时间、速度及动能变化。
12．【答案】C
【知识点】牛顿运动定律的应用—传送带模型；功的概念；功率及其计算
【解析】【解答】A．开始加速阶段，传送带对煤块的摩擦力方向与运动方向相同，则传送带对煤块做正功；匀速时煤块受摩擦力为零，传送带对煤块不做功，A错误；
B．煤块加速阶段的时间为，可知运动的总时间一定大于，B错误；
C．摩擦力对传送带做功为，C正确；
D．煤块受到摩擦力的平均功率为，D错误。
故答案为：C。
【分析】这道题的核心是分析水平传送带上煤块的运动过程，区分加速阶段和匀速阶段的受力、做功与能量变化，理解摩擦力在不同阶段的作用，以及传送带与煤块的相对运动。
13．【答案】C,D
【知识点】控制变量法；等效法；类比法；引力常量及其测定
【解析】【解答】A．“探究向心力大小的表达式” 实验中，需要分别研究质量、半径、角速度对向心力的影响，采用的是控制变量法，而非转化放大法，A错误；
B．“卡文迪许扭秤实验” 中，为了测量极其微小的引力，通过光的反射将金属丝的微小扭转角放大，采用的是放大法，而非理想模型法，B错误；
C．利用蜡块和玻璃管研究合运动与分运动时，将复杂的曲线运动等效分解为水平和竖直两个方向的直线运动，采用的是等效替代思想，C正确；
D．“探究平抛运动在竖直方向上的分运动” 实验中，将平抛运动的竖直分运动与自由落体运动进行对比，采用的是比较研究法，D正确。
故答案为：CD。
【分析】这道题的核心是识别物理实验中用到的思想与方法，关键是区分控制变量法、放大法、等效替代法和比较研究法等在不同实验中的应用。
14．【答案】A,D
【知识点】加速度；万有引力定律；卫星问题
【解析】【解答】AB．卫星绕地球做匀速圆周运动时，由万有引力提供向心力得，可得，
可知飞船在轨道3的角速度比天宫大，飞船在轨道1的速度大于轨道3的速度，故A正确，B错误；
C．卫星从低轨道变轨到高轨道需要点火加速，所以飞船在轨道3需加速才能与天宫对接，故C错误；
D．根据牛顿第二定律可得，可得，可知飞船经过轨道3和轨道2的Q点时加速度大小相等，故D正确。
故答案为：AD。
【分析】这道题的核心是利用万有引力定律分析不同轨道上飞船的角速度、线速度、加速度，以及变轨对接的原理，明确万有引力提供向心力的规律，以及变轨时的速度变化逻辑。
15．【答案】B,D
【知识点】向心力；功的概念；功率及其计算
【解析】【解答】A．狗拉雪橇的水平拉力有两个作用效果，一个作用效果平衡雪橇做圆周运动时切向受到的摩擦力，另一个作用效果使雪橇做匀速圆周运动，雪橇做匀速圆周运动，由牛顿第二定律可得拉力指向圆心的分力
可知狗对雪橇的水平拉力大于80N，A错误；
B．狗给雪橇的水平拉力功率为P=Fvcosθ=80×4×W=320W，故B正确；
C．在雪橇前进方向上的合力为零，则沿切线方向的拉力f=μmg=0.08×100×10N=80N
则雪橇受到狗的水平拉力大小为
狗给雪橇的水平拉力方向与雪橇前进方向之间夹角的正切值为，可得θ=45°，故C错误；
D．狗拉着雪橇转过一周的过程中，雪橇克服地面摩擦力做功，故D正确。
故答案为：BD。
【分析】分析雪橇在水平雪面上做匀速圆周运动时的受力与做功情况，将狗的拉力分解为切向分量（平衡摩擦力）和径向分量（提供向心力），再分别计算拉力大小、功率和摩擦力做功。
16．【答案】（1）A
（2）B
（3）C
（4）向心力大小F与角速度ω的平方成成比
【知识点】线速度、角速度和周期、转速；向心力
【解析】【解答】（1）探究向心力大小与运动半径之间的关系，应使小球角速度相同，则应将皮带套在1和4塔轮上。
故答案为：A
（2）若将传动皮带套在1和6塔轮上，则，由于线速度相等，根据
可知角速度之比为1：2
故答案为：B
（3）选择质量相等的两球分别置于A和C横臂挡板处，则小球运动的半径相同，是为了探究向心力与角速度之间的关系。
故答案为：C
（4）根据图像是抛物线可知，向心力大小F与角速度ω的平方成成比。
故答案为：向心力大小F与角速度ω的平方成成比
【分析】(1)探究向心力与半径的关系时，需要控制角速度ω和质量m不变。皮带传动的塔轮边缘线速度相等，因此要选择半径相同的塔轮，以保证两轮角速度相同。
(2)皮带传动中两轮边缘线速度相等，由v=ωR可知，角速度与塔轮半径成反比，直接代入半径比值即可求出角速度之比。
(3)A 和 C 的半径相同，放置质量相等的小球，控制了质量和半径，因此实验目的是探究向心力与角速度的关系。
(4)F ω图像为抛物线，符合二次函数特征，说明向心力大小与角速度的平方成正比。
（1）探究向心力大小与运动半径之间的关系，应使小球角速度相同，则应将皮带套在1和4塔轮上。
故选A。
（2）若将传动皮带套在1和6塔轮上，则，由于线速度相等，根据
可知角速度之比为1：2
故选B。
（3）选择质量相等的两球分别置于A和C横臂挡板处，则小球运动的半径相同，是为了探究向心力与角速度之间的关系。
故选C。
（4）根据图像是抛物线可知，向心力大小F与角速度ω的平方成成比。
17．【答案】（1）D
（2）B；C
（3）匀速直线运动；；
【知识点】研究平抛物体的运动；自由落体运动
【解析】【解答】（1）实验发现无论如何改变小锤打击的力度，即改变球A被弹出时的速度，两球仍然同时落地，改变装置与地面间距离，重复上述实验，两球仍然同时落地，说明两球在竖直方向的运动完全相同，可得到的结论是平抛运动在竖直方向上做自由落体运动。
故答案为：D。
（2）A．斜槽轨道不一定必须光滑，只要到达底端时速度相等即可，故A错误；
B．斜槽轨道末端水平，从而保证小球能做平抛运动，故B正确；
C．应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滑下，这样才能保证到达底端时速度相等，故C正确；
D．建立直角坐标系时，原点应该选择在球心位置，故D错误。
故答案为：BC。
（3）在y轴上选取L、4L、9L、16L位置，根据匀变速直线运动规律可知，相邻两点时间间隔相等，而水平位置约为d、2d、3d、4d，则水平位移相等，可判定平抛运动的水平方向做匀速直线运动；
根据竖直方向运动规律可知
水平方向有
解得
小球在A点的竖直分速度大小
故答案为：匀速直线运动；；
【分析】(1)甲图实验中，P 球做平抛运动，Q 球做自由落体运动。两球同时落地，说明平抛运动的竖直分运动与自由落体运动规律完全相同。
(2)实验的关键是保证小球每次做初速度相同的平抛运动。斜槽末端必须水平，以保证初速度水平；小球每次从同一位置由静止释放，以保证初速度相同。
(3)水平方向上，在相等时间内位移相等，说明水平方向做匀速直线运动。竖直方向为匀变速直线运动，利用位移差公式求出时间间隔，再结合水平位移求出初速度；利用中间时刻的瞬时速度等于平均速度，求出 A 点的竖直速度。
（1）实验发现无论如何改变小锤打击的力度，即改变球A被弹出时的速度，两球仍然同时落地，改变装置与地面间距离，重复上述实验，两球仍然同时落地，说明两球在竖直方向的运动完全相同，可得到的结论是平抛运动在竖直方向上做自由落体运动。
故选D。
（2）A．斜槽轨道不一定必须光滑，只要到达底端时速度相等即可，故A错误；
B．斜槽轨道末端水平，从而保证小球能做平抛运动，故B正确；
C．应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滑下，这样才能保证到达底端时速度相等，故C正确；
D．建立直角坐标系时，原点应该选择在球心位置，故D错误。
故选BC。
（3）[1]在y轴上选取L、4L、9L、16L位置，根据匀变速直线运动规律可知，相邻两点时间间隔相等，而水平位置约为d、2d、3d、4d，则水平位移相等，可判定平抛运动的水平方向做匀速直线运动；
[2]根据竖直方向运动规律可知
水平方向有
解得
[3] 小球在A点的竖直分速度大小
18．【答案】（1）解：由几何关系可知，游客在水平面内做匀速圆周运动的半径为
游客和飞椅，所受合外力提供向心力得
角速度为
（2）解：游客和飞椅做匀速圆周运动，合外力等于需要的向心力
钢绳对飞椅的拉力
（3）解：增大转速，做圆周运动所需向心力增大，重力和拉力的合力不足以提供其向心力，游客和飞椅做离心运动，则钢绳与竖直方向的夹角θ变大
稳定时游客和飞椅做匀速圆周运动，合外力等于需要的向心力
且和
得
或
【知识点】受力分析的应用；线速度、角速度和周期、转速；生活中的圆周运动
【解析】【分析】(1)游客做匀速圆周运动的半径由转盘半径和钢绳的水平投影共同决定。通过受力分析，拉力的水平分量提供向心力，竖直分量平衡重力，从而求出角速度。
(2)竖直方向受力平衡，拉力的竖直分量等于重力，直接求解拉力大小。
(3)转速增大时，角速度增大，为提供更大的向心力，钢绳与竖直方向的夹角会变大。结合向心力公式和转速与角速度的关系，推导出夹角与转速的关系式。
（1）由几何关系可知，游客在水平面内做匀速圆周运动的半径为
游客和飞椅，所受合外力提供向心力得
角速度为
（2）游客和飞椅做匀速圆周运动，合外力等于需要的向心力
钢绳对飞椅的拉力
（3）增大转速，做圆周运动所需向心力增大，重力和拉力的合力不足以提供其向心力，游客和飞椅做离心运动，则钢绳与竖直方向的夹角θ变大。
稳定时游客和飞椅做匀速圆周运动，合外力等于需要的向心力
且和
得
或
19．【答案】（1）解：14s末月球车的速度达到最大，此时月球车受到的牵引力F等于与阻力f大小，由
解得：
（2）解：根据牛顿第二定律
得
月球车在恒定加速度启动过程牵引力恒定，当功率达到最大值时，匀加速的末速度
则在恒定加速度启动过程的时间
（3）解：4s内月球车恒定加速的位移
在内，月球车以额定功率运动，设此阶段的位移为，由动能定理可得
联立解得
故月球车在14s内的位移
【知识点】牛顿第二定律；机车启动；动能定理的综合应用
【解析】【分析】(1)月球车匀速运动时，牵引力与阻力相等，功率 P=Fv=fvmax ，直接代入数据即可求出最大速度。
(2)先根据牛顿第二定律求出匀加速阶段的牵引力，再由功率公式求出匀加速的末速度，最后由运动学公式求出匀加速的时间。
(3)14s 内的位移分为匀加速阶段和变加速阶段，分别计算两段的位移再相加。匀加速阶段用运动学公式，变加速阶段用动能定理。
（1）14s末月球车的速度达到最大，此时月球车受到的牵引力F等于与阻力f大小，由
得
（2）根据牛顿第二定律
得
月球车在恒定加速度启动过程牵引力恒定，当功率达到最大值时，匀加速的末速度
则在恒定加速度启动过程的时间
（3）4s内月球车恒定加速的位移
在内，月球车以额定功率运动，设此阶段的位移为，由动能定理可得
联立解得
故月球车在14s内的位移
20．【答案】（1）解：由滑块恰好能到达D点，则
解得
滑块从B到D的过程，由动能定理得
在B点，由牛顿第二定律有
联立解得
由牛顿第三定律可知，运动到最低点B时对轨道的压力大小30N
（2）解：滑块从A到D的过程，由动能定理得
解得
根据平抛运动规律
解得
滑块在A点的竖直速度
P离A的竖直高度
A离B的竖直高度
则滑块抛出点P距离地面的高度
（3）解：要能闯关成功，滑块必须能过最高点E，则当时，滑块恰好到达圆管最高点，在倾斜直轨道FG上，可知滑块会停在斜面上。设滑块停在斜面上的位置距离F为x，由动能定理得
解得
则在FG轨道上克服摩擦力做功至少为
【知识点】平抛运动；动能定理的综合应用；机械能守恒定律
【解析】【分析】(1)滑块恰好到达D点时速度为0，从B到D的过程机械能守恒，先求出B点速度，再在B点用牛顿第二定律求轨道支持力，最后由牛顿第三定律得到滑块对轨道的压力。
(2)滑块从A到B机械能守恒，求出A点速度；A点速度方向与水平方向成60°，分解得到水平初速度v0 ；从P到A做平抛运动，由竖直速度求出下落高度，进而得到P点的离地高度。
(3)闯关成功的条件是滑块能进入FG并停下，至少要能到达FG的底端，从D到FG底端用机械能守恒，再计算在FG上克服摩擦力的最小做功。
（1）由滑块恰好能到达D点，则
解得
滑块从B到D的过程，由动能定理得
在B点，由牛顿第二定律有
联立解得
由牛顿第三定律可知，运动到最低点B时对轨道的压力大小30N。
（2）滑块从A到D的过程，由动能定理得
解得
根据平抛运动规律
解得
滑块在A点的竖直速度
P离A的竖直高度
A离B的竖直高度
则滑块抛出点P距离地面的高度
（3）要能闯关成功，滑块必须能过最高点E，则当时，滑块恰好到达圆管最高点，在倾斜直轨道FG上，可知滑块会停在斜面上。设滑块停在斜面上的位置距离F为x，由动能定理得
解得
则在FG轨道上克服摩擦力做功至少为
1 / 1浙江省A9协作体2024-2025学年高一下学期4月期中物理试题
一、选择题Ⅰ（本题共12小题，每小题3分，共36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．（2025高一下·浙江期中）下列物理量是矢量，且单位用国际单位制的基本单位表示的是（ ）
A．线速度，m/s B．功率，W
C．动能，J D．重力势能，J
【答案】A
【知识点】矢量与标量；重力势能；力学单位制
【解析】【解答】线速度是矢量，其单位用国际单位制的基本单位表示为m/s；其余三个均为标量。
故答案为：A。
【分析】这道题的核心是区分矢量与标量，并判断各物理量的单位是否由国际单位制的基本单位构成，关键在于明确矢量既有大小又有方向，标量只有大小；同时识别哪些单位是基本单位，哪些是导出单位。
2．（2025高一下·浙江期中）在物理学发展史中，科学家们通过实验和理论推动了经典力学的完善。下列说法正确的是（ ）
A．牛顿提出了行星运动的三大定律
B．卡文迪许通过扭秤实验测定了引力常量G
C．开普勒发现万有引力定律并给出数学表达式
D．伽利略发现所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆
【答案】B
【知识点】物理学史；引力常量及其测定
【解析】【解答】A．行星运动的三大定律是由开普勒通过分析第谷的天文观测数据总结得出的，并非牛顿提出，A错误；
B．卡文迪许通过扭秤实验，成功测出了引力常量G的数值，使得万有引力定律有了实际的应用价值，B正确；
C．万有引力定律是由牛顿发现并给出数学表达式的，开普勒的研究为这一定律的发现奠定了基础，C错误；
D．所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆这一结论，是开普勒行星运动第一定律的内容，并非伽利略的发现，D错误。
故答案为：B。
【分析】这道题的核心是准确区分经典力学发展史上各位科学家的贡献。关键在于记住行星运动定律、万有引力定律的发现者，以及引力常量的测定者。
3．（2025高一下·浙江期中）巴黎奥运会中国选手郑钦文为中国赢得首枚奥运网球单打金牌。如图为郑钦文将网球水平击出，若不计空气阻力，则网球在空中运动过程中（ ）
A．运动时间与击出时速度有关
B．网球拍对网球始终做正功
C．加速度方向跟速度方向始终垂直
D．相等时间内速度变化量相等且方向竖直向下
【答案】D
【知识点】加速度；平抛运动；功的概念
【解析】【解答】A．根据竖直方向运动时间只与竖直高度决定，与击出时速度无关，A错误；
B．网球被击出后在空中运动时，拍对网球不做功，B错误；
C．加速度方向总是竖直向下，不一定跟速度方向始终垂直，C错误；
D．加速度方向总是竖直向下且为g，可知相等时间内速度变化量相等且方向竖直向下，D正确。
故答案为：D。
【分析】将运动分解为水平和竖直方向，利用加速度恒定的特点，判断运动时间、做功情况、加速度与速度方向的关系，以及速度变化量的规律。
4．（2025高一下·浙江期中）如图所示，玻璃管注满清水竖直静置，现迅速将活塞一端转至竖直向下，管内一个红蜡块立即沿y轴正方向匀速上浮，同时将玻璃管沿x轴正方向运动一段时间后开始做匀减速运动。以红蜡块开始减速运动为原点，沿水平向右和竖直向上建立直角坐标系xOy。则红蜡块运动的轨迹可能为（ ）
A． B．
C． D．
【答案】B
【知识点】加速度；运动的合成与分解
【解析】【解答】红蜡块在y方向做匀速运动，x方向做匀减速运动，则加速度指向x轴负向，则红蜡块做曲线运动，轨迹的凹向指向x轴负向，则红蜡块运动的轨迹可能为B。
故答案为：B。
【分析】红蜡块同时参与了两个分运动：竖直方向的匀速直线运动，以及水平方向的匀减速直线运动。我们可以通过分析合速度与合加速度的方向关系，来判断运动轨迹的弯曲方向。
5．（2025高一下·浙江期中）如图是从高空拍摄的一张地形照片，河水沿着弯弯曲曲的河床做曲线运动，AB为不同凹岸的两点。关于其运动特点下列描述正确的是（ ）
A．B处线速度方向为箭头所指的方向
B．河水的加速度方向始终与速度方向垂直
C．凸岸河水运动的向心力由离心力提供
D．若AB两处凹岸河水速度近似相等，则A处河床受力最大
【答案】D
【知识点】曲线运动；向心力
【解析】【解答】A．曲线运动的速度方向沿轨迹的切线方向，而不是箭头所指的方向，A错误；
B．因河水不一定做匀速圆周运动，可知河水的加速度方向不一定始终与速度方向垂直，B错误；
C．凸岸河水运动的向心力由对岸的河床对河水的作用力提供，C错误；
D．若AB两处凹岸河水速度近似相等，则根据，因A处河床半径较小，可知A处河床受力最大，D正确。
故答案为：D。
【分析】这道题的核心是曲线运动的基本规律，关键是理解曲线运动的速度方向为轨迹切线方向，以及弯曲河道中水流的向心力来源与受力大小的计算方法。
6．（2025高一下·浙江期中）如图所示，一名体操运动员在单杠上完成一次完美的回环动作。假设单杠固定不动，运动员的身体绕单杠做圆周运动，则（ ）
A．运动员在A点线速度大于B点
B．运动员在A点角速度等于B点
C．运动员在A点向心加速度大于B点
D．运动员的加速度方向一定指向圆心
【答案】B
【知识点】线速度、角速度和周期、转速；向心加速度
【解析】【解答】A．根据v=ωr，因A点转动半径小于B，可知A点线速度小于B点，A错误；B．因AB两点绕相同的转轴转动，可知两点的角速度相同，B正确；
C．根据a=ω2r可知A点向心加速度小于B点，C错误；
D．因运动员不一定做匀速圆周运动，可知运动员的加速度方向不一定指向圆心，D错误。
故答案为：B。
【分析】运动员的身体可视为一个绕单杠转动的刚体，其上各点的角速度相同，再结合线速度、向心加速度与角速度的关系，以及匀速与非匀速圆周运动的加速度差异进行判断。
7．（2025高一下·浙江期中）台州方特摩天轮高度为126米，直径120米，是中国内地最高的摩天轮之一。该摩天轮采用空气动力学设计和四轴稳定技术，旋转一周需要约20分钟。重力式摩天轮的座舱悬挂在轮上，乘客随座舱在竖直面内做匀速圆周运动。下列叙述正确的是（ ）
A．摩天轮转动过程中，座舱中游客的线速度为6πm/s
B．摩天轮转动过程中，乘客受重力的瞬时功率保持不变
C．如果增加转速，摩天轮在最高点时游客受到的弹力减小
D．摩天轮从最低到最高点的过程中，座椅对游客做的功大于其重力势能的增加量
【答案】C
【知识点】线速度、角速度和周期、转速；竖直平面的圆周运动；功率及其计算；重力势能的变化与重力做功的关系
【解析】【解答】A．摩天轮转动过程中，座舱中游客的线速度为A错误；
B．摩天轮转动过程中，根据，因竖直速度不断变化，可知乘客受重力的瞬时功率不断变化，B错误；
C．在最高点时，则如果增加转速，摩天轮在最高点时游客受到的弹力减小，C正确；
D．因摩天轮匀速转动，游客动能不变，则摩天轮从最低到最高点的过程中，座椅对游客做的功等于其重力势能的增加量，D错误。
故答案为：C。
【分析】这道题的核心是分析匀速圆周运动中的受力、线速度和瞬时功率，并结合动能定理判断做功与能量变化的关系，利用向心力公式分析最高点的受力，以及瞬时功率的计算方法。
8．（2025高一下·浙江期中）在杭州亚运会中国队夺得场地自行车女子团体竞速赛冠军。甲图中有三位运动员骑着自行车在同一倾斜赛道上匀速转弯，转弯半径r=20m，若此处转弯赛道设计的安全速度v=25m/s（运动员恰好不受摩擦力）；图乙中高处运动员正在超越低处运动员，若在短时间内转过的角度相同，且两处的赛道倾角相等。则此刻（ ）
A．图甲中三位运动员的向心力相同
B．图甲中运动员转弯的角速度一定等于1.25rad/s
C．图乙中高处运动员的向心加速度一定大于低处运动员
D．图乙中由于赛道倾角相等，因此高低处运动员的安全速度相等
【答案】C
【知识点】线速度、角速度和周期、转速；生活中的圆周运动
【解析】【解答】A．根据向心力公式，运动员的质量不一定相同，则运动员的向心力不一定相同，故A错误；
B．根据，解得1.25rad/s，图甲中运动员转弯的速度不一定是安全速度，则角速度不一定等于1.25rad/s，故B错误；
C．图乙中高处运动员正在超越低处运动员，若在短时间内转过的角度相同，则角速度相等，两处的赛道倾角相等，高处运动员的半径较大，根据可知，高处运动员的向心加速度一定大于低处运动员，故C正确；
D．根据牛顿第二定律有，解得，所以高低处运动员的安全速度不相等，故D错误；
故答案为：C。
【分析】这道题的核心是分析倾斜赛道上匀速圆周运动的向心力、角速度、向心加速度和安全速度，利用向心力公式、向心加速度公式，以及安全速度的推导来判断各选项的正确性。
9．（2025高一下·浙江期中）在距离地面约400km的中国载人空间站“天宫”上，如图所示，王亚平在“天宫课堂”中向同学们演示了“水油分离实验”和“太空抛物实验”等。下列说法正确的是（ ）
A．“天宫”的运行速度大于第一宇宙速度
B．甲图中，冰墩墩被抛出后做平抛运动
C．乙图中，摇晃瓶子使水油混合后再静置，水和油能自然分离
D．乙图中，让水和油的混合物做圆周运动使水和油分离且水在外侧
【答案】D
【知识点】离心运动和向心运动；第一、第二与第三宇宙速度；卫星问题
【解析】【解答】A．第一宇宙速度是所有环绕地球做圆周运动卫星的最大速度，则“天宫”的运行速度小于第一宇宙速度，故A错误；
B．“天宫”内的物体处于完全失重状态，可知甲图中，冰墩墩被抛出后做匀速直线运动，故B错误；
C．在太空中，物体处于完全失重状态，乙图中，此时水和油不会出现分层现象，故C错误；
D．乙图中，若取相同体积的小球，由于水的密度大于油的密度，所以水球的质量大于油球的质量，根据向心力F=mω2r可知，质量越大所需要的向心力越大，越容易离心，可知让水和油的混合物做圆周运动使水和油分离且水在外侧，故D正确。
故答案为：D。
【分析】这道题的核心是理解空间站中的完全失重环境，以及圆周运动中的离心现象，区分地面环境与太空失重环境下物体的运动规律，以及利用离心力实现水油分离的原理。
10．（2025高一下·浙江期中）如图为地球和哈雷彗星的公转轨道分别是接近圆和一个非常扁的椭圆。天文学家哈雷成功预言哈雷彗星的回归，最近在1910年、1986年如期回归近日点。若哈雷彗星在远日点与太阳中心的距离是近日点的59倍，则关于哈雷彗星下列说法正确的是（ ）
A．预测下次飞近地球的年份约为2050年
B．在近日点的线速度小于远日点的线速度
C．在近日点和远日点的加速度大小之比为59：1
D．彗星轨道的半长轴约为地球公转半径的倍
【答案】D
【知识点】开普勒定律；万有引力定律；卫星问题
【解析】【解答】A．由题可知哈雷彗星公转周期约为76年，预测下次飞近地球的年份约为2060年，故A错误；
B．根据开普勒第二定律可知，在近日点的线速度大于远日点的线速度，故B错误；
C．根据万有引力提供向心力有，则在近日点和远日点的加速度大小之比为592：1，故C错误；
D．根据开普勒第三定律有，解得，故D正确；
故答案为：D。
【分析】运用开普勒三大定律和万有引力定律，分析哈雷彗星的周期、速度、加速度及轨道半长轴，利用开普勒第三定律建立彗星与地球轨道的关系，再结合万有引力分析加速度。
11．（2025高一下·浙江期中）如图是无风天气一羽毛球的飞行轨迹图，轨迹上A、B两点离地高度相等，P为最高点。则该羽毛球在空中运动的整个过程中（ ）
A．经过P点时的速度为零
B．上升阶段比下降阶段时间短
C．经过A、B两点时的速度相等
D．上升阶段比下降阶段动能变化量的绝对值小
【答案】B
【知识点】斜抛运动；动能定理的综合应用
【解析】【解答】A．经过P点时有水平速度，即速度不为零，A错误；
B．上升阶段的竖直加速度，下落阶段的竖直加速度
可知，根据，可知，即上升阶段比下降阶段时间短，B正确；
C．从A到P再到B的过程克服阻力做功，则经过B点时的速度小于经过A点的速度，C错误；
D．若设初速度为v0，则落地时的速度v1下降阶段的动能变化量绝对值，可知上升阶段比下降阶段动能变化量的绝对值大，D错误。
故答案为：B。
【分析】这道题的核心是分析羽毛球在有空气阻力情况下的斜抛运动，关键是比较上升和下降阶段的加速度、时间、速度及动能变化。
12．（2025高一下·浙江期中）如图是长为L的水平传送带以速度v做匀速运动，一质量为m的黑色煤块轻轻放在传送带左端。已知煤块到达传送带右端前已经开始匀速运动，煤块与传送带之间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，煤块从传送带左端运动到右端的过程中（ ）
A．传送带对煤块一直做正功
B．煤块运动的总时间一定为
C．摩擦力对传送带做功为
D．煤块受到摩擦力的平均功率为
【答案】C
【知识点】牛顿运动定律的应用—传送带模型；功的概念；功率及其计算
【解析】【解答】A．开始加速阶段，传送带对煤块的摩擦力方向与运动方向相同，则传送带对煤块做正功；匀速时煤块受摩擦力为零，传送带对煤块不做功，A错误；
B．煤块加速阶段的时间为，可知运动的总时间一定大于，B错误；
C．摩擦力对传送带做功为，C正确；
D．煤块受到摩擦力的平均功率为，D错误。
故答案为：C。
【分析】这道题的核心是分析水平传送带上煤块的运动过程，区分加速阶段和匀速阶段的受力、做功与能量变化，理解摩擦力在不同阶段的作用，以及传送带与煤块的相对运动。
二、选择题Ⅱ（本题共3小题，每小题4分，共12分。每小题列出的四个选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得3分，选对但不选全的得2分，有选错的得0分）
13．（2025高一下·浙江期中）下列关于物理思想与方法的说法中正确的是（ ）
A．如图甲，“探究向心力大小的表达式”实验采用了转化放大法
B．如图乙，“卡文迪许扭秤实验”测量引力常量采用了理想模型法
C．如图丙，利用蜡块和玻璃管研究合运动和分运动时采用了等效替代的思想
D．如图丁，“探究平抛运动的在竖直方向上的分运动”的实验中，采用了比较研究法
【答案】C,D
【知识点】控制变量法；等效法；类比法；引力常量及其测定
【解析】【解答】A．“探究向心力大小的表达式” 实验中，需要分别研究质量、半径、角速度对向心力的影响，采用的是控制变量法，而非转化放大法，A错误；
B．“卡文迪许扭秤实验” 中，为了测量极其微小的引力，通过光的反射将金属丝的微小扭转角放大，采用的是放大法，而非理想模型法，B错误；
C．利用蜡块和玻璃管研究合运动与分运动时，将复杂的曲线运动等效分解为水平和竖直两个方向的直线运动，采用的是等效替代思想，C正确；
D．“探究平抛运动在竖直方向上的分运动” 实验中，将平抛运动的竖直分运动与自由落体运动进行对比，采用的是比较研究法，D正确。
故答案为：CD。
【分析】这道题的核心是识别物理实验中用到的思想与方法，关键是区分控制变量法、放大法、等效替代法和比较研究法等在不同实验中的应用。
14．（2025高一下·浙江期中）如图为“天舟八号”货运飞船多次变轨简化示意图。从近地轨道1的P点变轨到椭圆轨道2，在远地点Q再次变轨转移到天宫下方的圆轨道3，飞船采用快速交会对接模式对接于中国空间站“天和”核心舱后向端口。下列说法中正确的是（ ）
A．飞船在轨道3的角速度比天宫大
B．飞船在轨道1的速度小于轨道3
C．飞船在轨道3需减速才能与天宫对接
D．飞船经过轨道3和轨道2的Q点时加速度大小相等
【答案】A,D
【知识点】加速度；万有引力定律；卫星问题
【解析】【解答】AB．卫星绕地球做匀速圆周运动时，由万有引力提供向心力得，可得，
可知飞船在轨道3的角速度比天宫大，飞船在轨道1的速度大于轨道3的速度，故A正确，B错误；
C．卫星从低轨道变轨到高轨道需要点火加速，所以飞船在轨道3需加速才能与天宫对接，故C错误；
D．根据牛顿第二定律可得，可得，可知飞船经过轨道3和轨道2的Q点时加速度大小相等，故D正确。
故答案为：AD。
【分析】这道题的核心是利用万有引力定律分析不同轨道上飞船的角速度、线速度、加速度，以及变轨对接的原理，明确万有引力提供向心力的规律，以及变轨时的速度变化逻辑。
15．（2025高一下·浙江期中）如图所示，一条狗用水平拉力拉着质量为100kg的雪橇（包括人），在水平雪面做半径为20m的匀速圆周运动，速度大小为4m/s，雪橇与地面间的动摩擦因数0.08，重力加速度取。下列说法正确的是（ ）
A．狗对雪橇的水平拉力大小为80N
B．狗对雪橇的水平拉力功率为320W
C．狗对雪橇的水平拉力方向与雪橇前进方向成37°
D．狗拉着雪橇转一周，雪橇克服地面摩擦力做功3200πJ
【答案】B,D
【知识点】向心力；功的概念；功率及其计算
【解析】【解答】A．狗拉雪橇的水平拉力有两个作用效果，一个作用效果平衡雪橇做圆周运动时切向受到的摩擦力，另一个作用效果使雪橇做匀速圆周运动，雪橇做匀速圆周运动，由牛顿第二定律可得拉力指向圆心的分力
可知狗对雪橇的水平拉力大于80N，A错误；
B．狗给雪橇的水平拉力功率为P=Fvcosθ=80×4×W=320W，故B正确；
C．在雪橇前进方向上的合力为零，则沿切线方向的拉力f=μmg=0.08×100×10N=80N
则雪橇受到狗的水平拉力大小为
狗给雪橇的水平拉力方向与雪橇前进方向之间夹角的正切值为，可得θ=45°，故C错误；
D．狗拉着雪橇转过一周的过程中，雪橇克服地面摩擦力做功，故D正确。
故答案为：BD。
【分析】分析雪橇在水平雪面上做匀速圆周运动时的受力与做功情况，将狗的拉力分解为切向分量（平衡摩擦力）和径向分量（提供向心力），再分别计算拉力大小、功率和摩擦力做功。
三、非选择题（本题共4小题，共52分）
16．（2025高一下·浙江期中）.如图甲为向心力演示仪，用来探究向心力大小的表达式。做圆周运动时旋臂上的实验球可与图中固定在旋臂上的A、B、C三根横臂档板产生挤压，从而提供向心力，其中A和C的半径相同，B的半径是A的2倍。图乙是变速塔轮示意图，其中塔轮半径关系：，，，，。
（1）探究向心力大小与运动半径之间的关系，应将皮带套在______塔轮上。
A．1和4 B．2和5 C．3和6 D．1和5
（2）若将传动皮带套在1和6塔轮上，则角速度之比为______；
A．2：1 B．1：2 C．1：4 D．4：1
（3）选择质量相等的两球分别置于A和C横臂挡板处，是为了探究______。
A．向心力与质量之间的关系
B．向心力与半径之间的关系
C．向心力与角速度之间的关系
（4）探究向心力大小F与角速度ω的关系时，测得多组数据并利用excel软件作出图像，并可用抛物线方程拟合，由图丙可得实验结论是 。
【答案】（1）A
（2）B
（3）C
（4）向心力大小F与角速度ω的平方成成比
【知识点】线速度、角速度和周期、转速；向心力
【解析】【解答】（1）探究向心力大小与运动半径之间的关系，应使小球角速度相同，则应将皮带套在1和4塔轮上。
故答案为：A
（2）若将传动皮带套在1和6塔轮上，则，由于线速度相等，根据
可知角速度之比为1：2
故答案为：B
（3）选择质量相等的两球分别置于A和C横臂挡板处，则小球运动的半径相同，是为了探究向心力与角速度之间的关系。
故答案为：C
（4）根据图像是抛物线可知，向心力大小F与角速度ω的平方成成比。
故答案为：向心力大小F与角速度ω的平方成成比
【分析】(1)探究向心力与半径的关系时，需要控制角速度ω和质量m不变。皮带传动的塔轮边缘线速度相等，因此要选择半径相同的塔轮，以保证两轮角速度相同。
(2)皮带传动中两轮边缘线速度相等，由v=ωR可知，角速度与塔轮半径成反比，直接代入半径比值即可求出角速度之比。
(3)A 和 C 的半径相同，放置质量相等的小球，控制了质量和半径，因此实验目的是探究向心力与角速度的关系。
(4)F ω图像为抛物线，符合二次函数特征，说明向心力大小与角速度的平方成正比。
（1）探究向心力大小与运动半径之间的关系，应使小球角速度相同，则应将皮带套在1和4塔轮上。
故选A。
（2）若将传动皮带套在1和6塔轮上，则，由于线速度相等，根据
可知角速度之比为1：2
故选B。
（3）选择质量相等的两球分别置于A和C横臂挡板处，则小球运动的半径相同，是为了探究向心力与角速度之间的关系。
故选C。
（4）根据图像是抛物线可知，向心力大小F与角速度ω的平方成成比。
17．（2025高一下·浙江期中）如图为“探究平抛运动的特点”实验装置。
（1）甲图中，小球P、Q处于某一高度时，用小锤轻击弹性金属片，使P球水平飞出，同时Q球被松开。下列说法正确的是______；
A．两球不一定同时落地
B．若两球同时落地，说明平抛运动水平方向的运动是匀速直线
C．若两球高度相同，用更大的力敲击金属片，则两球不同时落地
D．若两球同时落地，则说明平抛运动竖直方向的运动是自由落体
（2）关于实验的操作，下列说法正确的是______；
A．斜槽轨道必需是光滑的
B．斜槽轨道末端必需保持水平
C．每次小球必须从同一位置由静止释放
D．建立直角坐标系时，原点应该选择在斜槽轨道末端
（3）利用乙图完成描绘平抛运动的轨迹研究水平方向的运动特点，并按照正确的方法建立直角坐标系，在y轴上选取L、4L、9L、16L位置，根据测量结果得到相应的水平位置约为d、2d、3d、4d。由此可判定平抛运动的水平方向做 ；则该小球做平抛运动的初速度大小= ，小球在A点的竖直分速度大小= 。（用图丙中的物理量表示，重力加速度为g）
【答案】（1）D
（2）B；C
（3）匀速直线运动；；
【知识点】研究平抛物体的运动；自由落体运动
【解析】【解答】（1）实验发现无论如何改变小锤打击的力度，即改变球A被弹出时的速度，两球仍然同时落地，改变装置与地面间距离，重复上述实验，两球仍然同时落地，说明两球在竖直方向的运动完全相同，可得到的结论是平抛运动在竖直方向上做自由落体运动。
故答案为：D。
（2）A．斜槽轨道不一定必须光滑，只要到达底端时速度相等即可，故A错误；
B．斜槽轨道末端水平，从而保证小球能做平抛运动，故B正确；
C．应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滑下，这样才能保证到达底端时速度相等，故C正确；
D．建立直角坐标系时，原点应该选择在球心位置，故D错误。
故答案为：BC。
（3）在y轴上选取L、4L、9L、16L位置，根据匀变速直线运动规律可知，相邻两点时间间隔相等，而水平位置约为d、2d、3d、4d，则水平位移相等，可判定平抛运动的水平方向做匀速直线运动；
根据竖直方向运动规律可知
水平方向有
解得
小球在A点的竖直分速度大小
故答案为：匀速直线运动；；
【分析】(1)甲图实验中，P 球做平抛运动，Q 球做自由落体运动。两球同时落地，说明平抛运动的竖直分运动与自由落体运动规律完全相同。
(2)实验的关键是保证小球每次做初速度相同的平抛运动。斜槽末端必须水平，以保证初速度水平；小球每次从同一位置由静止释放，以保证初速度相同。
(3)水平方向上，在相等时间内位移相等，说明水平方向做匀速直线运动。竖直方向为匀变速直线运动，利用位移差公式求出时间间隔，再结合水平位移求出初速度；利用中间时刻的瞬时速度等于平均速度，求出 A 点的竖直速度。
（1）实验发现无论如何改变小锤打击的力度，即改变球A被弹出时的速度，两球仍然同时落地，改变装置与地面间距离，重复上述实验，两球仍然同时落地，说明两球在竖直方向的运动完全相同，可得到的结论是平抛运动在竖直方向上做自由落体运动。
故选D。
（2）A．斜槽轨道不一定必须光滑，只要到达底端时速度相等即可，故A错误；
B．斜槽轨道末端水平，从而保证小球能做平抛运动，故B正确；
C．应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滑下，这样才能保证到达底端时速度相等，故C正确；
D．建立直角坐标系时，原点应该选择在球心位置，故D错误。
故选BC。
（3）[1]在y轴上选取L、4L、9L、16L位置，根据匀变速直线运动规律可知，相邻两点时间间隔相等，而水平位置约为d、2d、3d、4d，则水平位移相等，可判定平抛运动的水平方向做匀速直线运动；
[2]根据竖直方向运动规律可知
水平方向有
解得
[3] 小球在A点的竖直分速度大小
18．（2025高一下·浙江期中）如图为游乐园的旋转飞椅情境图，长度均为的钢绳一端连接旋转顶盘边缘，另一端连接飞椅。某一次启动稳定后，半径为R的旋转顶盘带动飞椅在水平面内做匀速圆周运动，此时钢绳与竖直方向的夹角为37°，若游客和飞椅的质量为M，重力加速度为g，，，求：
（1）游客做圆周运动的半径r和角速度ω；
（2）钢绳对飞椅的拉力大小；
（3）若增大转速n，钢绳与竖直方向的夹角θ如何变化，并写出夹角θ与转速n的关系。（可以用三角函数表示）
【答案】（1）解：由几何关系可知，游客在水平面内做匀速圆周运动的半径为
游客和飞椅，所受合外力提供向心力得
角速度为
（2）解：游客和飞椅做匀速圆周运动，合外力等于需要的向心力
钢绳对飞椅的拉力
（3）解：增大转速，做圆周运动所需向心力增大，重力和拉力的合力不足以提供其向心力，游客和飞椅做离心运动，则钢绳与竖直方向的夹角θ变大
稳定时游客和飞椅做匀速圆周运动，合外力等于需要的向心力
且和
得
或
【知识点】受力分析的应用；线速度、角速度和周期、转速；生活中的圆周运动
【解析】【分析】(1)游客做匀速圆周运动的半径由转盘半径和钢绳的水平投影共同决定。通过受力分析，拉力的水平分量提供向心力，竖直分量平衡重力，从而求出角速度。
(2)竖直方向受力平衡，拉力的竖直分量等于重力，直接求解拉力大小。
(3)转速增大时，角速度增大，为提供更大的向心力，钢绳与竖直方向的夹角会变大。结合向心力公式和转速与角速度的关系，推导出夹角与转速的关系式。
（1）由几何关系可知，游客在水平面内做匀速圆周运动的半径为
游客和飞椅，所受合外力提供向心力得
角速度为
（2）游客和飞椅做匀速圆周运动，合外力等于需要的向心力
钢绳对飞椅的拉力
（3）增大转速，做圆周运动所需向心力增大，重力和拉力的合力不足以提供其向心力，游客和飞椅做离心运动，则钢绳与竖直方向的夹角θ变大。
稳定时游客和飞椅做匀速圆周运动，合外力等于需要的向心力
且和
得
或
19．（2025高一下·浙江期中）如图为我国“玉兔二号”月球车首个成功登陆月球背面。登月前，在水平地面上进行了测试。质量m=120kg和额定功率的月球车以恒定加速度从静止开始启动，在t=14s末达到最大速度开始做匀速直线运动，运动过程中月球车受到的阻力大小恒为4.8N。求：
（1）月球车匀速运动的速度；
（2）月球车在恒定加速度启动过程的运动时间；
（3）月球车在14s内的总位移（保留2位有效数字）。
【答案】（1）解：14s末月球车的速度达到最大，此时月球车受到的牵引力F等于与阻力f大小，由
解得：
（2）解：根据牛顿第二定律
得
月球车在恒定加速度启动过程牵引力恒定，当功率达到最大值时，匀加速的末速度
则在恒定加速度启动过程的时间
（3）解：4s内月球车恒定加速的位移
在内，月球车以额定功率运动，设此阶段的位移为，由动能定理可得
联立解得
故月球车在14s内的位移
【知识点】牛顿第二定律；机车启动；动能定理的综合应用
【解析】【分析】(1)月球车匀速运动时，牵引力与阻力相等，功率 P=Fv=fvmax ，直接代入数据即可求出最大速度。
(2)先根据牛顿第二定律求出匀加速阶段的牵引力，再由功率公式求出匀加速的末速度，最后由运动学公式求出匀加速的时间。
(3)14s 内的位移分为匀加速阶段和变加速阶段，分别计算两段的位移再相加。匀加速阶段用运动学公式，变加速阶段用动能定理。
（1）14s末月球车的速度达到最大，此时月球车受到的牵引力F等于与阻力f大小，由
得
（2）根据牛顿第二定律
得
月球车在恒定加速度启动过程牵引力恒定，当功率达到最大值时，匀加速的末速度
则在恒定加速度启动过程的时间
（3）4s内月球车恒定加速的位移
在内，月球车以额定功率运动，设此阶段的位移为，由动能定理可得
联立解得
故月球车在14s内的位移
20．（2025高一下·浙江期中）如图为某冲关类游戏项目的装置示意图。在水平地面上竖直固定一光滑S形圆弧轨道，圆弧轨道ABCD的半径R=1.6m，圆弧管道DEF的半径r=0.4m，ED和DB为轨道的竖直直径，A与圆心的连线与竖直方向成60°角．闯关者每次调整抛出点位置P并将一质量m=0.5kg的滑块（可视为质点）用弹射装置以初速度水平射出，滑块均能恰好从A处沿切线方向飞入圆弧轨道。若滑块能进入倾斜直轨道FG间并停在其中则闯关成功。已知滑块与倾斜直轨道FG之间的动摩擦因数为0.8，其余各部分轨道均光滑，轨道各部分平滑连接。不计空气阻力，取，，。求：
（1）若滑块恰好能到达D点时，则滑块运动到最低点B时对轨道的压力大小；
（2）若滑块恰好能到达D点时，则滑块从P点水平射出的初速度大小和滑块射出点P距离地面的高度；
（3）若使游戏闯关成功，则在FG轨道上克服摩擦力做功至少是多少？
【答案】（1）解：由滑块恰好能到达D点，则
解得
滑块从B到D的过程，由动能定理得
在B点，由牛顿第二定律有
联立解得
由牛顿第三定律可知，运动到最低点B时对轨道的压力大小30N
（2）解：滑块从A到D的过程，由动能定理得
解得
根据平抛运动规律
解得
滑块在A点的竖直速度
P离A的竖直高度
A离B的竖直高度
则滑块抛出点P距离地面的高度
（3）解：要能闯关成功，滑块必须能过最高点E，则当时，滑块恰好到达圆管最高点，在倾斜直轨道FG上，可知滑块会停在斜面上。设滑块停在斜面上的位置距离F为x，由动能定理得
解得
则在FG轨道上克服摩擦力做功至少为
【知识点】平抛运动；动能定理的综合应用；机械能守恒定律
【解析】【分析】(1)滑块恰好到达D点时速度为0，从B到D的过程机械能守恒，先求出B点速度，再在B点用牛顿第二定律求轨道支持力，最后由牛顿第三定律得到滑块对轨道的压力。
(2)滑块从A到B机械能守恒，求出A点速度；A点速度方向与水平方向成60°，分解得到水平初速度v0 ；从P到A做平抛运动，由竖直速度求出下落高度，进而得到P点的离地高度。
(3)闯关成功的条件是滑块能进入FG并停下，至少要能到达FG的底端，从D到FG底端用机械能守恒，再计算在FG上克服摩擦力的最小做功。
（1）由滑块恰好能到达D点，则
解得
滑块从B到D的过程，由动能定理得
在B点，由牛顿第二定律有
联立解得
由牛顿第三定律可知，运动到最低点B时对轨道的压力大小30N。
（2）滑块从A到D的过程，由动能定理得
解得
根据平抛运动规律
解得
滑块在A点的竖直速度
P离A的竖直高度
A离B的竖直高度
则滑块抛出点P距离地面的高度
（3）要能闯关成功，滑块必须能过最高点E，则当时，滑块恰好到达圆管最高点，在倾斜直轨道FG上，可知滑块会停在斜面上。设滑块停在斜面上的位置距离F为x，由动能定理得
解得
则在FG轨道上克服摩擦力做功至少为
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