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物理
本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，第Ⅰ卷第1至第4页，第Ⅱ卷第5至第6页。全卷满分100分，考试时间90分钟。
考生注意事项：
1．答题前，务必在试题卷、答题卡规定的地方填写自己的姓名、座位号，并认真核对答题卡上所粘贴的条形码中姓名、座位号与本人姓名、座位号是否一致。
2．答第Ⅰ卷时，每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。
3．答第Ⅱ卷时，必须使用0.5毫米的黑色墨水签字笔在答题卡上书写，要求字体工整、笔迹清晰。作图题可先用铅笔在答题卡规定的位置绘出，确认后再用0.5毫米的黑色墨水签字笔描清楚。必须在题号所指示的答题区域作答，超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上答题无效。
4．考试结束，务必将试题卷和答题卡一并上交。
第Ⅰ卷（选择题 共48分）
一、选择题（共10小题，共48分；其中1-6为单项选择题，每题4分；7-10为多项选择题，每题6分，全对得6分，选对但不全得3分，选错得0分）
1．旱冰爱好者在地面上滑行如图所示，若他正沿圆弧弯道以不变的速率滑行，则他（ ）
A．转弯过程所受的合力为0 B．向心加速度大小不变
C．仅受到重力和向心力作用 D．向心加速度方向不变
2．某天文爱好者根据地球和木星的不同卫星做圆周运动的半径r与周期T，现作出如图所示的图象，图线①中c的左侧部分为虚线，图线②中b的左侧部分为虚线。已知引力常量为G，木星质量大于地球质量。下列说法正确的是（ ）
A．图线①是地球卫星运动的规律 B．地球的质量为
C．木星的密度为 D．木星与地球的密度之比为
3．链球运动是田径运动中投掷项目之一，要求运动员有高协调性和在高速度的旋转中维持身体平衡的能力。运动员双手握住柄环，站在投掷圈后缘，经过预摆和3-4圈连续加速旋转及最后用力，将链球掷出。假设转动过程中转动平面不变，转动半径为R且与水平面的夹角为。已知链球质量为m，重力加速度大小为g，不计空气阻力，则以下判断正确的是（ ）
A．链球在最高点时可能只受重力
B．链球所受合力始终指向做圆周运动的轨迹圆心
C．链球运动到最低点时，运动员对地面的压力最大
D．若在最低点时角速度为ω，则此时链子上的拉力为
4．神舟号载人飞船发射前，在飞船舱内平台上放置一质量为的物块，载人飞船随火箭竖直向上以匀加速升空，当载人飞船上升到离地高度等于地球半径时，舱内平台对物块的支持力大小为（ ）（地面处重力加速度）
A． B． C． D．
5．如图所示，质量为m的物块A静置于水平台面上，质量也为m的光滑小球B（可视为质点）放在半球体C上，物块A与小球B通过细线连接起来，并且细线绕过轻质定滑轮P。物块A在图示位置恰好处于静止状态，滑轮P通过竖直的轻杆固定于半球体球心的正上方，细线水平，刚好与半球体相切且与竖直方向的夹角。重力加速度大小为g，不计细线与滑轮间的摩擦，则（ ）
A．轻杆对滑轮的作用力大小为 B．A受到的摩擦力大小为
C．C受到的摩擦力大小为 D．C对B的弹力大小为
6．第24届冬季奥运会于2022年2月在北京召开，如图甲所示为运动员跳台滑雪运动瞬间，运动示意图如图乙所示，运动员从助滑雪道上由静止开始滑下，到达C点后水平飞出，落到滑道上的D点，运动轨迹上的E点的速度方向与轨道平行，设运动员从C到E与从E到D的运动时间分别为与，图中：垂直于斜面，垂足为Q点。（忽略空气阻力，运动员可视为质点），下列说法正确的是（ ）
A． B．
C．若运动员离开C点的速度加倍，则落在斜面上距C的距离也加倍
D．若运动员离开C点的速度加倍，则空中运动的时间加倍
7．2022年11月30日神舟十五号成功与中国空间站完成对接，3名航天员顺利进驻空间站，与神舟十四号航天员乘组首次实现“太空会师”，已知空间站绕地球运行近似为匀速圆周运动，离地面距离约为，地球半径约为，地球表面的重力加速度g取，下列说法正确的是（ ）
A．空间站的向心加速度大于g
B．核心舱运行速度小于
C．由题干条件可以求出地球的质量
D．考虑到稀薄大气的阻力，无动力补充，空间站的速度会越来越大
8．如图所示，P、Q两端距离为L的水平传送带以速度v顺时针运转，将小煤块M轻放在传送带左端P，当煤块从右端Q离开传送带时，传送带上留下了长度为S的痕迹，不计绕过传动轮的传送带长度，下列说法正确的是（ ）
A．煤块从左端运动到右端时间可能为
B．增加传送带的长度，划痕长度S一定会变长
C．减小煤块与传送带间的摩擦因数，煤块从右端离开时速度可能会变大
D．增大传送带运转速度，煤块从左端到右端时间可能保持不变
9．如图所示，倾斜放置的挡板与竖直方向的夹角为，从O点正下方的P点以的水平初速度向右抛出一小球（可视为质点），若小球的运动轨迹恰好与挡板上的M点相切（M点未画出），重力加速度g取，不考虑空气阻力，则（ ）
A．小球到达M点时的速度大小为
B．从P到M过程中，小球的速度的变化量大小为
C．O、P两点间的距离为
D．小球经过M点之后将沿直线运动
10．如图所示，相同材料做成的A、B两个物体，用细线连接放在匀速转动的水平转台上随转台一起绕竖直轴转动。已知物体质量间的关系，转动半径相同均为r，已知物体与转台间摩擦因数为，重力加速度为g，以下说法中正确的是（ ）
A．转台角速度，B物体的摩擦力是A物体的摩擦力的2倍
B．随转速的增加，物体A受到的摩擦力先达到最大值
C．随转速的增加，两物块受到的摩擦力一直增加，直至相对转台发生滑动
D．转台角速度，两物块相对转台开始发生滑动
第Ⅱ卷（非选择题 共52分）
二、实验题（本题共2小题，每空2分，共12分。）
11．某物理兴趣小组打算利用平抛运动知识研究水龙头水平喷水的相关参数，方法步骤如下：
（1）为了使喷出的水形成稳定的水柱，准确测出喷出水的初速度，设计了以上两种方案，你认为较为合适的方案是__________；（选填“甲”或“乙”）
（2）用游标卡尺（测量工具）测量喷水口的内径，记为D；
（3）打开水龙头，水从喷水口水平喷出，稳定后测得落地点距喷水口水平距离为x，竖直距离为h，当地重力加速度为g，则水喷出的初速度__________（用题中字母表示）；
（4）根据上述测量值，可得空中水的体积____________________。（用题中字母表示）
12．某物理兴趣小组利用传感器探究向心力与角速度的关系实验。实验装置如图甲所示。装置中水平直槽能随竖直转轴一起转动，将滑块套在水平直槽上，用细线将滑块与固定的力传感器连接。当滑块随水平直槽一起匀速转动时，细线的拉力提供滑块做圆周运动需要的向心力。拉力的大小可以通过力传感器测得，滑块转动的角速度可以通过角速度传感器测得。
（1）为了探究向心力与角速度的关系，需要控制____________________保持不变；
（2）该小组按（1）中要求，测出多组F、数值，将测算得到的结果通过作图法来处理数据，如图乙所示，纵轴F为力传感器读数，横轴为，图线不过坐标原点的原因是______________________________；
（3）用电子天平测得物块质量为，直尺测得物块转动半径为，图乙中直线斜率大小为__________（结果保留两位有效数字）
三、计算题（本题共4小题，共40分；其中第13题8分，第14题10分，第15题10分，第16题12分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）
13．（8分）如图所示，相互垂直的两光滑杆，其中杆水平放置，两杆上分别套着环P和Q，环P的质量，Q的质量，用轻绳连接，一根弹簧左端固定于O点，右端与环P栓接，并且已知弹簧的原长为l，劲度系数，两环静止时，轻绳与竖直方向的夹角，重力加速度。
（1）水平杆对P的支持力，弹簧形变量分别是多少；
（2）现在该装置以竖直杆为轴转动，弹簧长度恰好为原长，求转动的角速度。
14．（10分）如图所示，两个半径均为R的四分之一光滑圆弧轨道，圆弧轨道固定在水平桌面上，轨道末端与桌面相切，O点位于桌面右侧边缘上，另一圆弧轨道竖直固定在桌子的右侧并且以O点为圆心，线段为轨道的水平方向的半径。将质量为m的小球放在轨道上某点由静止下滑，小球越过O点后水平飞出，落在圆弧轨道上。改变小球释放点的位置，小球将落在圆弧轨道上的不同位置，已知小球到达O的速度大小与释放的高度h满足的关系是：，忽略空气阻力，重力加速度为g，求：
（1）若时，小球到达O点时对轨道的压力；
（2）改变释放点的位置，小球到达轨道时速度的最小值。
15．（10分）从距地面高度处，将质量为的小球以的初速度水平向右抛出。小球运动过程中受到恒定的水平向左的风力，风力的大小为。小球运动过程不考虑其他外力，重力加速度取。求：
（1）从抛出到落地小球的位移；
（2）小球落地时的速度的大小；
（3）小球从抛出到落地过程速度的最小值。
16．（12分）如图甲所示，两个质量分别为，的物块A、B叠放压在一个轻弹簧上处于静止状态。弹簧的劲度系数，下端固定于地面上。时刻给物块A施加竖直向上的作用力F，使物块A向上做匀加速直线运动。F与物块A的位移x变化关系如图乙所示。重力加速度g取。求：
（1）时刻外力F的大小；
（2）物块A向上运动的位移为多大时二者分开；
（3）F作用后撤去，求物块A整个运动过程上升的最大高度。
物理参考答案
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
B B C A C D BD AD BC AD
1．【答案】B
【解析】匀速圆周运动的速度方向是时刻改变的，故匀速圆周运动是变速运动，合力不为0，A选项错误；
向心加速度大小不变，B选项正确；受到重力，摩擦力作用，C选项错误；向心加速度方向时刻改变，D选
项错误。
2．【答案】B
【解析】根据万有引力提供向心力有中心天体质量越大，图象斜率越大，因木星质量大于地球质量，故图线①是木星卫星运动的规律，A项错误；图线②是地球卫星运动的规律，故，解得，同理，B选项正确；c、b的左侧部分为虚线，故木星的半径的三次方，根据木星的密度，解得同理可得，故，CD项错误。
3．【答案】C
【解析】链球在倾斜平面上做圆周运动，在垂直于圆周运动平面上合力为零，故在最高点和最低点时一定受到链子的拉力，故A错误；链球做非匀速圆周运动，合外力不会始终指向圆心，故B错误；在最低点时，链子的拉力最大，竖直分量最大，因此人对地面的压力最大，C选项正确；设链子的拉力为F，此时与转动平面间夹角为，在沿圆平面方向和垂直于圆平面方向建立坐标系，可得，，联立两式可得，故D项错误。
4．【答案】A
【解析】由万有引力定律得，在地面处，在距离地面高处，得，在h高处，对物块根据牛顿第二定律得：，代入数据联立解得：，因此答案选择A。
5．【答案】C
【解析】对小球B分析，绳子的拉力大小：，对A：，所以B选项错误；轻杆对滑轮的作用力大小，B选项错误；对B、C整体水平方向根据平衡条件：，C选项正确；C对B弹力大小：，D选项错误。
6．【答案】D
【解析】对运动员的运动进行分解，y轴方向做类竖直上抛运动，x轴方向做匀加速直线运动。当运动员速度方向与轨道平行时，在y轴方向上到达最高点，根据竖直上抛运动的对称性，知，A选项错误；由于沿斜面方向有初速度，位移之比不等于1∶3，B选项错误；将初速度沿x、y方向分解为、，将加速度沿x、y方向分解为，则运动员的运动时间为，落在斜面上的距离，离开C点的速度加倍，则、加倍，t加倍，由位移公式得s不是加倍关系，C选项错误，D选项正确。
7．【答案】BD
【解析】空间站所处的重力加速度为，根据万有引力定律和牛顿第二定律，，而在地面处，由于空间站做匀速圆周运动，空间站在该处的万有引力提供向心力，重力加速度等于向心加速度，因此向心加速度小于g，A错误；根据，可知轨道半径越大，运行速度越小，在地面处的运行速度为，因此在该高度处的运行速度小于，B正确；根据，从题干信息无法知道G的值，因此无法求出地球的质量，C错误；考虑到稀薄大气的阻力，无动力补充，空间站逐渐做近心运动，轨道半径逐渐减小，运行速度会越来越大，D正确。
8．【答案】AD
【解析】若煤块恰好到达右端与传送带共速，则，A选项正确；若煤块在到达右端之前已经与传送带共速，则划痕长度不变，B选项错误；若减小煤块与传送带间的摩擦因数，煤块从右端离开时速度可能不变或者减小，不会变大，C选项错误；若增大传送带运转速度，煤块从左端到右端一直加速，则时间保持不变，D选项正确。
9．【答案】BC
【解析】运动轨迹恰好与挡板上的M点相切，则小球在B点的实际速度与水平方向夹角为45，，M点速度大小，A选项错误；，B选项正确；小球从P到M过程，水平位移，又因为速度的反向延长线交于水平位移的中点，根据几何关系得，C选项正确；小球经过M点之后将继续做曲线运动，不会沿直线运动，D选项错误。
10．【答案】AD
【解析】当摩擦力达到最大静摩擦力时，，因此时，绳子没有拉力，由静摩擦力提供二者的向心力，由于B的质量是A的2倍，所以摩擦力是A的2倍，A选项正确；同时达到最大静摩擦力。B选项错误：达到最大摩擦力之后A的摩擦力开始减小，减到0开始反向，沿半径向外，直至再一次达到最大，C选项错误；A物块摩擦力反向最大时：，，得到：，所以D选项正确。
11．【答案】（1）甲 （2） （4）
【解析】（1）甲图出水口处液体的压强不变，能形成稳定的水柱，因此选择甲方案：（3）根据平抛运动规律，可得，联立，可得；（4）空中水的体积为
12．【答案】（1）滑块质量和转动半径；（2）存在摩擦力的影响；（3）0.80
【解析】（1）由向心力公式，可知，保持滑块质量和转动半径
（2）实际表达式为，图线不过坐标原点的原因是存在摩擦力的影响。
（3）斜率为
13．【答案】（1）； （2）
【解析】（1）对P、Q的受力分析
对Q，由平衡条件，竖直方向上有：
对P，由平衡条件，竖直方向上有：
水平方向上有：
解得：
（2）对Q环：
对P环：
解得：
14．【答案】（1） （2）
【解析】（1）根据可知，小球到达0点时速度大小
0点处：，解得：
根据牛顿第三定律可知：
小球对轨道的压力大小，方向垂直轨道向下。
（2）小球O点做平抛运动：；，
到达0点时：
由以上式子可得：
当时，速度最小。最小速度
15．【答案】（1）3.2 （2） （3）2.4
【解析】（1）小球从抛出到落地竖直方向为自由落体运动：，得到：
水平方向：，得到：
水平方向根据匀变速运动规律：
解得：
即该过程小球的水平分位移为0，落点位于抛出点的正下方
所以该过程小球的位移大小为，方向竖直向下。
（2）落地时：
落地时合速度为：
（3）当小球合速度与合力方向垂直时速度最小
如图，
速度最小为：
16．【答案】（1）6 （2）0.12 （3）1.2
【解析】（1）由乙图知时A、B脱离后，对A牛顿第二定律：解得：
时，对A、B整体：
解得：
（2）未施加F时，弹簧的压缩量为：
解得：
A、B刚要脱离时，对B有：
解得：
所以从开始运动到二者分开A物块的位移
（3）从开始运动到分开过程：，解得；
因此开始内，物块A上升的高度
撤出力F后A物块竖直上抛运动，上升的高度
整个运动过程A上升的最大高度
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