卷子答案网-一个不只有答案的网站广东省深圳市重点中学2022-2023学年高一下学期期中联考物理试题
一、单选题：本大题6小题，每题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1．（2023高一下·深圳期中）下列说法正确的是：（ ）
A．一个力做功越多，功率越大
B．曲线运动的合外力和速度方向不可能在同一直线上
C．做离心运动的物体是因为受到了离心力作用
D．万有引力常量是由牛顿测量得到的
【答案】B
【知识点】曲线运动的条件；离心运动和向心运动；引力常量及其测定；功率及其计算
【解析】【解答】A.功率等于功与时间的比值，力做功越大，功率不一定越大，故A不符合题意；
B.物体做曲线运动的条件是合外力和速度方向不共线，故B符合题意；
C.做离心运动的物体是由于所受合外力不足以提供所需的向心力，所以C不符合题意；
D.万有引力常量是由卡文迪许测量得到的，故D不符合题意。
故答案为：B
【分析】功率由功与时间共同决定；物体做曲线运动的条件是合外力和速度方向不共线；做离心运动的物体是由于所受合外力不足以提供所需的向心力；万有引力常量是由卡文迪许测量得到的。
2．（2022高一下·深圳期末）在物理学的发展过程中，科学家们运用了许多研究方法。下列四幅图中，没有用到极限思想的是（ ）
A．探究曲线运动的速度方向
B．位移等于v-t图线下面的面积
C．探究向心力大小的表达式
D．研究物体沿曲面运动时重力做功
【答案】C
【知识点】控制变量法
【解析】【解答】ABD．探究曲线运动的速度方向，研究位移等于v-t图线下面的面积，研究物体沿曲面运动时重力做功，这三个都用到了极限思想，ABD不符合题意；
C．探究向心力大小的表达式，用到了控制变量法，没有用到极限思想，C符合题意。
故答案为：C。
【分析】只有探究向心力大小的表达式用到了控制变量法，其他三个内容都用到了极限思想。
3．（2022高一下·信阳期中）2021年10月16日神舟十三号飞船顺利将3名航天员送入太空，并与天和核心舱对接。已知核心舱绕地球运行近似为匀速圆周运动，离地面距离约为390km，地球半径约为6400km，地球表面的重力加速度g取10m/s2，下列说法正确的是（ ）
A．核心舱的向心加速度小于g
B．核心舱运行速度大于7.9km/s
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，核心舱的速度会越来越小
【答案】A
【知识点】万有引力定律的应用；第一、第二与第三宇宙速度
【解析】【解答】A．核心舱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
由于核心舱做匀速圆周运动，核心舱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符合题意；
B．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7.9km/s，因此在该高度处的运行速度小于7.9km/s，B不符合题意；
C．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不符合题意；
D．考虑到稀薄大气的阻力，无动力补充，核心舱逐渐做近心运动，轨道半径逐渐减小，运行速度会越来越大，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】对核心舱，根据万有引力等于重力，从而得出核心舱的加速度和重力加速度的大小关系，利用万有引力提供向心力从而得出线速度的表达式，并和第一宇宙速度进行比较。
4．（2023高一下·深圳期中）如图所示为教室里可以沿水平方向滑动的黑板，一位老师用粉笔在其中某块可移动的黑板上画直线。若粉笔相对于地面从静止开始向下先做匀加速直线滑动后做匀减速直线滑动，同时黑板以某一速度水平向左匀速滑动，则粉笔在黑板上所画出的轨迹，可能为下列图中的：（ ）
A． B．
C． D．
【答案】C
【知识点】运动的合成与分解
【解析】【解答】做曲线运动的物体所受合外力一定指向曲线凹侧，则粉笔在水平方向始终匀速，在竖直方向上先向下加速再减速，合力先向下再向上，故C符合题意，ABD不符合题意。
故答案为：C
【分析】根据运动的合成与分解，结合曲线运动条件分析判断。
5．（2023高一下·深圳期中）图甲为游乐场中一种叫“魔盘”的娱乐设施，游客坐在转动的魔盘上，当魔盘转速增大到一定值时，游客就会滑向盘边缘，其装置可以简化为图乙。若魔盘转速缓慢增大，则游客在滑动之前：（ ）
A．游客受到魔盘的摩擦力缓慢增大
B．游客受到魔盘的摩擦力缓慢减小
C．游客受到魔盘的支持力缓慢增大
D．游客受到魔盘的支持力不变
【答案】A
【知识点】生活中的圆周运动
【解析】【解答】对游客受力分析如图
分别对水平和竖直方向列方程得：，，可见随着魔盘转速缓慢增大，，又，所以只能f增大，N减小。故A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A
【分析】以游客为研究对象受力分析，沿水平方向和竖直方向正交分解，通过竖直方向受力平衡，水平方向合力提供向心力列方程分析判断。
6．（2023高一下·深圳期中）农民在水田里把多棵秧苗同时斜向上抛出，秧苗的切速度大小相等，方向不同，θ表示抛出速度方向与水平地面的夹角。不计空气阻力，关于秧苗的运动，正确的说法是：（ ）
A．θ越大，秧苗被抛得越远
B．θ不同，抛秧的远近一定不同
C．θ越大，秧苗在空中的时间越长
D．θ越大，秧苗落到地面的速度越大
【答案】C
【知识点】斜抛运动
【解析】【解答】C.秧苗抛出后做斜抛运动。设秧苗的初速度为v0，则水平初速度为，竖直方向的初速度为，所以秧苗在空中飞行时间为，可见越大，秧苗在空中的时间越长。故C符合题意；
AB.秧苗在水平方向的位移为：，可见时秧苗被抛得最远，故AB不符合题意；
D.根据能量守恒知，秧苗落到地面的速度大小一样，与无关。故D不符合题意。
故答案为：C
【分析】秧苗抛出后做斜抛运动，根据其运动特点，结合运动学公式分析判断；根据能量守恒分析秧苗落到地面的速度大小与的关系。
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
7．（2023高一下·深圳期中） 2022年4月16日，神舟十三号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。返回舱从工作轨道I返回地面的运动轨迹如图，椭圆轨道II与圆轨道I、III分别相切于P、Q两点，返回舱从轨道III上适当位置减速后进入大气层，最后在东风着陆场着陆。下列说法正确的是：（ ）
A．返回舱在I轨道上P需要向运动方向的反方向喷气进入II轨道
B．返回舱在II轨道上运动的周期小于返回舱在III轨道上运动的周期
C．返回舱在III轨道上Q点的速度的大小大于II轨道上P点速度的大小
D．返回舱在I轨道上经过P点时的加速度等于在II轨道上经过P点时的加速度
【答案】C,D
【知识点】卫星问题
【解析】【解答】A.返回舱从 I 轨道进入 II 轨道需要减速，因此在 I 轨道上P点需要向运动方向的同方向喷气，故A不符合题意；
B.根据，结合得：，故B不符合题意；
C.根据万有引力提供向心有：，解得：，结合，所以。又返回舱从 I 轨道进入 II 轨道需要减速，则，所以，故C符合题意；
D.根据得：，可见返回舱在I轨道上经过P点时的加速度等于在II轨道上经过P点时的加速度，故D符合题意。
故答案为：CD
【分析】根据变轨原理分析速度；根据开普勒第三定律分析周期；根据万有引力提供向心力分析。
8．（2023高一下·深圳期中）如图所示，某工厂生产车间使用传送带运送货物，传送带逆时针运行速度为v。从A点无初速度释放的货物先加速后匀速运动，最后到B点。此过程中：（ ）
A．匀加速运动阶段传送带对货物做功为
B．匀加速运动阶段合外力对货物做功为
C．匀速运动阶段摩擦力对货物不做功
D．匀速运动阶段摩擦力对货物做负功
【答案】B,D
【知识点】功的概念；动能定理的综合应用
【解析】【解答】AB.匀加速运动阶段，由动能定理得合外力对货物做功为，此过程中重力和传送带对货物均做正功，所以传送带对货物做功小于，故A不符合题意，B符合题意；
CD.匀速运动阶段货物受到的是静摩擦力，沿传送带向上，与位移方向相反，所以摩擦力对货物做负功，故C不符合题意，D符合题意。
故答案为：BD
【分析】匀加速运动阶段，利用动能定理可求出合外力对货物做的功，再分析传送带对货物做功大小；匀速运动阶段，货物受到的是静摩擦力，根据静摩擦力方向与位移方向的关系判断摩擦力做功正负。
9．（2023高一下·深圳期中）“峡谷秋千”是国内某景区新引进的刺激游乐项目。对外正式开放该项目前，必须通过相关部门安全测试。某次调试该秋千安全性能实验时，工作人员将质量为80kg的“假人”从最高点由静止释放，测得“假人”摆到最低处的速度为50m/s。已知该秋千由两根长度均为500m的绳子拉着（绳子质量不计），最高点与秋千最低点高度差为300m。关于这次测试，下列说法正确的是：（ ）
A．在经过最低点时，单根绳子的拉力为400N
B．在经过最低点时，“假人”的向心力为400N
C．秋千从释放点到最低点的过程中，重力的功率不断变大
D．从静止到最低点过程中“假人”克服空气阻力做功 J
【答案】B,D
【知识点】动能定理的综合应用
【解析】【解答】AB.在经过最低点时，设单根绳子的拉力大小为T，“假人”所受向心力大小为F，则：，解得：，，故A不符合题意，B符合题意；
C.重力的功率先增大后减小，故C 不符合题意；
D.“假人”从静止到最低点过程中，根据动能定理有：，解得：，故D符合题意。
故答案为：BD
【分析】在经过最低点时，根据向心力的计算公式和牛顿第二定律进行分析；最高点和最低点重力方向上速度为零，重力的功率为零，所以重力的功率先增大后减小；假人”从静止到最低点过程中，根据动能定理求解克服阻力做的功。
三、实验题：本大题有2小题，共18分。
10．（2023高一下·深圳期中）用甲图实验装置，进行“探究平抛运动特点”的实验。实验过程中，用铁锤打击弹片，使A球水平抛出，同时B球自由落下，并用频闪照相记录小球的运动情况，如图乙所示。
（1）下列判断正确的是____
A．实验中必须保证两球的质量相等
B．球A在竖直方向的分运动为自由落体运动
C．球A在水平方向的分运动为匀速直线运动
D．若增大打击弹片力度，A球在空中运动时间将延长
（2）已知拍照时频闪周期是0.05s，图乙中每个小方格的边长为l =1.20cm。通过计算得出小球A抛出时的速度大小 m/s，当地的重力加速度g= （均保留到小数点后两位数字）。
【答案】（1）B；C
（2）0.72；9.60
【知识点】平抛运动
【解析】【解答】（1）A.实验中两球的质量不一定必须相等，因为两球下落的时间与质量无关，故A不符合题意；
BC.由乙图知，两球始终在同一水平线上，说明A球在竖直方向的分运动为自由落体运动；A球水平方向上相同时间内位移相同，说明A球在水平方向的分速度为匀速直线运动，故BC符合题意；
D.A球在空中飞行时间与水平方向的初速度无关，因此增大打击弹片力度，A球在空中运动时间将不变，故D不符合题意。
故答案为：BC
（2）在水平方向上，由得：，在竖直方向上，由得：。
故答案为：（1）BC；（2），
【分析】（1）根据实验原理分析判断；
（2）根据平抛运动在不同方向上的运动特点结合运动学公式计算出初速度和加速度。
11． 图甲是研究向心力的一种实验装置，转轴和挡光片固定在底座上，悬臂能绕转轴转动。悬臂上的小物块通过轻杆与力传感器相连，以测量小物块转动时向心力的大小。拨动悬臂使之做圆周运动，安装在悬臂末端的光电门每次通过挡光片时，仪器会记录挡光片的遮光时间，同时力传感器记录物块此刻受到轻杆拉力（向心力）的大小。
（1）已知做圆周运动物体受到的向心力大小与物体质量、角速度和圆周运动的半径均有关系，为了研究向心力大小与角速度大小的关系，需要保持 不变；
（2）已知挡光片到转轴的距离为d、挡光片宽度为△s、某次实验测得挡光片的遮光时间为△t，则此时小物块圆周运动的角速度 ；要研究物体圆周运动向心力与线速度的关系， （填“需要”或“不需要”）保持物体圆周运动的线速度不变.
（3）使转臂能在水平面上转动，测量不同角速度下拉力的大小，从采样数据中选取了几组数据并记录在表格中。请把表格中的数据4和5描在图丙上，并绘出 的图象 。
数据 物理量 1 2 3 4 5
F/N 1. 00 2. 22 4. 00 4. 84 6. 26
/（rad·s-1） 10 15 20 22 25
/（rad2·s-2） 100 225 400 484 625
（4）下面利用该装置研究竖直方向圆周运动的向心力。如图乙所示，竖直放置转动盘，调节转动轴，使转轴能够在竖直平面上转动。把物块置于最低点时调零，转动物块，记录并绘制出作用力随时间变化的图像，如图丁所示，则：A点表示物体在圆周运动的 （填“最高点”或“最低点”），选取的物块质量m约为 kg（保留1位有效数字），在B点物体圆周运动的向心加速度约为重力加速度的 倍. （结果取整数，g取 ）
【答案】（1）圆周运动的半径和物体质量
（2）；不需要
（3）
（4）最高点；0. 04；10
【知识点】线速度、角速度和周期、转速；向心力；竖直平面的圆周运动
【解析】【解答】（1）在研究向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系时，我们主要用到了物理学中的控制变量法， 故圆周运动的半径和物体质量保持不变；
（2）根据线速度有，又因为解得 ， 在研究物体圆周运动向心力与线速度的关系的时候，不需要保持物体圆周运动的线速度不变 ；
（3）采用描点法作图，如图
（4） 当物块置于最低点时调零，转动物块，记录并绘制出作用力随时间变化的图像，在A点时作用力最小，物体在最高点重力与弹力的合力提供向心力，说明物体在圆周运动的最高点；
由向心力公式可得 图象的斜率
【分析】（1） 再探究向心力大小与物体质量、角速度和圆周运动的半径均有关系 ，我们主要用到了物理学中的控制变量法；
（2）根据线速度的定义可得线速度，再结合线速度角速度和半径的关系可得角速度，通过公式我们发现不需要保持物体圆周运动的线速度不变 ；
（3）描点法作图，先描点然后用一条平滑的曲线连接起来即可；
（4）因为当物块置于最低点时调零，转动物块，记录并绘制出作用力随时间变化的图像，在A点时作用力最小，物体在最高点重力与弹力的合力提供向心力，说明物体在圆周运动的最高点，再结合一次函数可得；
四、解答题：本大题共有3小题，共40分。
12．（2023高一下·深圳期中）首钢滑雪大跳台（如图甲所示）又称“雪飞天”，是北京2022年冬奥会自由式滑雪和单板滑雪比赛场地，谷爱凌和苏翊鸣在此圆梦冠军。为研究滑雪运动员的运动情况，建立如图乙所示的模型。跳台滑雪运动员从滑道上的A点由静止滑下，从跳台O点沿水平方向飞出。已知O点是斜坡的起点，A点与O点在竖直方向的距离为h，斜坡的倾角为θ，运动员的质量为m，重力加速度为g，不计一切摩擦和空气阻力。求：
（1）运动员经过跳台O点时的速度大小v；
（2）从离开O点到落在斜坡上，运动员在空中运动的时间t。
【答案】（1）解：运动员从A点滑到O点，根据动能定理
解得
（2）解：运动员从O点到斜坡上，根据平抛运动规律 ， ， 解得
【知识点】平抛运动；动能定理的综合应用
【解析】【分析】（1） 运动员从A点滑到O点，根据动能定理 求解运动员经过跳台O点时的速度；
（2） 运动员从O点到斜坡上，根据平抛运动规律求解运动员在空中运动的时间。
13．（2023高一下·深圳期中）如图所示为风靡小朋友界的风火轮赛车竞速轨道的部分示意图。一质量为 的赛车（视为质点）从A处出发，以速率 驶过半径 的凸形桥B的顶端，经CD段直线加速后从D点进入半径为 的竖直圆轨道，并以某速度 驶过圆轨的最高点E，此时赛车对轨道的作用力恰好为零。重力加速度g取 ，试计算：
（1）赛车在B点受到轨道支持力的大小；
（2）若赛车以 的速率经过E点，求轨道受到来自赛车的弹力；
（3）已知赛车经直线加速后从D点进入竖直轨道的速度为 ，求赛车从D点到E点的过程中克服阻力做的功。
【答案】（1）解：根据牛顿第二定律，B处的赛车满足
即赛车受到的支持力为
（2）解：以 过E点时，会受到轨道对其指向圆心的压力，根据牛顿第二定律，E处对赛车：
即
根据牛顿第三定律，车对赛道的弹力 ，方向竖直向上。
（3）解：赛车在E处对轨道无作用力，有：
从D点到E点，由动能定理，得：
解得：从D到E过程赛车克服摩擦阻力做功为
【知识点】牛顿第二定律；动能定理的综合应用
【解析】【分析】（1）在B点，根据牛顿第二定律求解赛车受到轨道的支持力大小；
（2）在E点，由于支持力为零，只有重力提供向心力，根据牛顿第二定理求得速度v2，再根据牛顿第二定律求出以2v2得速率经过E点时，轨道受到赛车的弹力；
（3） 从D点到E点，根据动能定理求解克服阻力做的功。
14．（2023高一下·深圳期中）以电动车为代表的新能源汽车现在已广泛普及，这成为了缓解大气污染的最有效方式之一。如图，已知某一燃油公交车车重10t，额定功率为150kW，从静止开始以加速度 做匀加速直线运动。已知车受的阻力恒为车重的0.05倍，g取 ，求：
（1）该车车速的最大值；
（2）该车做匀加速直线运动能维持多长时间；
（3）已知燃油公交车每做1J功就会排放气态污染物 g，公交车启动到达到最大速度走过的位移 ，求启动到达到最大速度过程中该公交车排放气态污染物的质量。
【答案】（1）解：当a=0时，速度最大。此时F=f，摩擦力
则：
（2）解：以恒定的加速度前进时的牵引力：
匀加速达到的最大速度：
所以匀加速的时间
（3）解：启动到达到最大速度过程，根据动能定理，有：
解得：
则排放气态污染物的质量
【知识点】机车启动；动能定理的综合应用
【解析】【分析】（1） 当a=0时，此时，汽车速度最大，根据求车速的最大值；
（2）根据牛顿第二定律求出汽车的牵引力，再根据求出汽车匀加速运动的末速度，从而求出匀加速运动的时间；
（3）根据动能定理计算出公交车的做功，从而计算出排放的气态污染物的质量。
广东省深圳市重点中学2022-2023学年高一下学期期中联考物理试题
一、单选题：本大题6小题，每题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1．（2023高一下·深圳期中）下列说法正确的是：（ ）
A．一个力做功越多，功率越大
B．曲线运动的合外力和速度方向不可能在同一直线上
C．做离心运动的物体是因为受到了离心力作用
D．万有引力常量是由牛顿测量得到的
2．（2022高一下·深圳期末）在物理学的发展过程中，科学家们运用了许多研究方法。下列四幅图中，没有用到极限思想的是（ ）
A．探究曲线运动的速度方向
B．位移等于v-t图线下面的面积
C．探究向心力大小的表达式
D．研究物体沿曲面运动时重力做功
3．（2022高一下·信阳期中）2021年10月16日神舟十三号飞船顺利将3名航天员送入太空，并与天和核心舱对接。已知核心舱绕地球运行近似为匀速圆周运动，离地面距离约为390km，地球半径约为6400km，地球表面的重力加速度g取10m/s2，下列说法正确的是（ ）
A．核心舱的向心加速度小于g
B．核心舱运行速度大于7.9km/s
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，核心舱的速度会越来越小
4．（2023高一下·深圳期中）如图所示为教室里可以沿水平方向滑动的黑板，一位老师用粉笔在其中某块可移动的黑板上画直线。若粉笔相对于地面从静止开始向下先做匀加速直线滑动后做匀减速直线滑动，同时黑板以某一速度水平向左匀速滑动，则粉笔在黑板上所画出的轨迹，可能为下列图中的：（ ）
A． B．
C． D．
5．（2023高一下·深圳期中）图甲为游乐场中一种叫“魔盘”的娱乐设施，游客坐在转动的魔盘上，当魔盘转速增大到一定值时，游客就会滑向盘边缘，其装置可以简化为图乙。若魔盘转速缓慢增大，则游客在滑动之前：（ ）
A．游客受到魔盘的摩擦力缓慢增大
B．游客受到魔盘的摩擦力缓慢减小
C．游客受到魔盘的支持力缓慢增大
D．游客受到魔盘的支持力不变
6．（2023高一下·深圳期中）农民在水田里把多棵秧苗同时斜向上抛出，秧苗的切速度大小相等，方向不同，θ表示抛出速度方向与水平地面的夹角。不计空气阻力，关于秧苗的运动，正确的说法是：（ ）
A．θ越大，秧苗被抛得越远
B．θ不同，抛秧的远近一定不同
C．θ越大，秧苗在空中的时间越长
D．θ越大，秧苗落到地面的速度越大
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
7．（2023高一下·深圳期中） 2022年4月16日，神舟十三号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。返回舱从工作轨道I返回地面的运动轨迹如图，椭圆轨道II与圆轨道I、III分别相切于P、Q两点，返回舱从轨道III上适当位置减速后进入大气层，最后在东风着陆场着陆。下列说法正确的是：（ ）
A．返回舱在I轨道上P需要向运动方向的反方向喷气进入II轨道
B．返回舱在II轨道上运动的周期小于返回舱在III轨道上运动的周期
C．返回舱在III轨道上Q点的速度的大小大于II轨道上P点速度的大小
D．返回舱在I轨道上经过P点时的加速度等于在II轨道上经过P点时的加速度
8．（2023高一下·深圳期中）如图所示，某工厂生产车间使用传送带运送货物，传送带逆时针运行速度为v。从A点无初速度释放的货物先加速后匀速运动，最后到B点。此过程中：（ ）
A．匀加速运动阶段传送带对货物做功为
B．匀加速运动阶段合外力对货物做功为
C．匀速运动阶段摩擦力对货物不做功
D．匀速运动阶段摩擦力对货物做负功
9．（2023高一下·深圳期中）“峡谷秋千”是国内某景区新引进的刺激游乐项目。对外正式开放该项目前，必须通过相关部门安全测试。某次调试该秋千安全性能实验时，工作人员将质量为80kg的“假人”从最高点由静止释放，测得“假人”摆到最低处的速度为50m/s。已知该秋千由两根长度均为500m的绳子拉着（绳子质量不计），最高点与秋千最低点高度差为300m。关于这次测试，下列说法正确的是：（ ）
A．在经过最低点时，单根绳子的拉力为400N
B．在经过最低点时，“假人”的向心力为400N
C．秋千从释放点到最低点的过程中，重力的功率不断变大
D．从静止到最低点过程中“假人”克服空气阻力做功 J
三、实验题：本大题有2小题，共18分。
10．（2023高一下·深圳期中）用甲图实验装置，进行“探究平抛运动特点”的实验。实验过程中，用铁锤打击弹片，使A球水平抛出，同时B球自由落下，并用频闪照相记录小球的运动情况，如图乙所示。
（1）下列判断正确的是____
A．实验中必须保证两球的质量相等
B．球A在竖直方向的分运动为自由落体运动
C．球A在水平方向的分运动为匀速直线运动
D．若增大打击弹片力度，A球在空中运动时间将延长
（2）已知拍照时频闪周期是0.05s，图乙中每个小方格的边长为l =1.20cm。通过计算得出小球A抛出时的速度大小 m/s，当地的重力加速度g= （均保留到小数点后两位数字）。
11． 图甲是研究向心力的一种实验装置，转轴和挡光片固定在底座上，悬臂能绕转轴转动。悬臂上的小物块通过轻杆与力传感器相连，以测量小物块转动时向心力的大小。拨动悬臂使之做圆周运动，安装在悬臂末端的光电门每次通过挡光片时，仪器会记录挡光片的遮光时间，同时力传感器记录物块此刻受到轻杆拉力（向心力）的大小。
（1）已知做圆周运动物体受到的向心力大小与物体质量、角速度和圆周运动的半径均有关系，为了研究向心力大小与角速度大小的关系，需要保持 不变；
（2）已知挡光片到转轴的距离为d、挡光片宽度为△s、某次实验测得挡光片的遮光时间为△t，则此时小物块圆周运动的角速度 ；要研究物体圆周运动向心力与线速度的关系， （填“需要”或“不需要”）保持物体圆周运动的线速度不变.
（3）使转臂能在水平面上转动，测量不同角速度下拉力的大小，从采样数据中选取了几组数据并记录在表格中。请把表格中的数据4和5描在图丙上，并绘出 的图象 。
数据 物理量 1 2 3 4 5
F/N 1. 00 2. 22 4. 00 4. 84 6. 26
/（rad·s-1） 10 15 20 22 25
/（rad2·s-2） 100 225 400 484 625
（4）下面利用该装置研究竖直方向圆周运动的向心力。如图乙所示，竖直放置转动盘，调节转动轴，使转轴能够在竖直平面上转动。把物块置于最低点时调零，转动物块，记录并绘制出作用力随时间变化的图像，如图丁所示，则：A点表示物体在圆周运动的 （填“最高点”或“最低点”），选取的物块质量m约为 kg（保留1位有效数字），在B点物体圆周运动的向心加速度约为重力加速度的 倍. （结果取整数，g取 ）
四、解答题：本大题共有3小题，共40分。
12．（2023高一下·深圳期中）首钢滑雪大跳台（如图甲所示）又称“雪飞天”，是北京2022年冬奥会自由式滑雪和单板滑雪比赛场地，谷爱凌和苏翊鸣在此圆梦冠军。为研究滑雪运动员的运动情况，建立如图乙所示的模型。跳台滑雪运动员从滑道上的A点由静止滑下，从跳台O点沿水平方向飞出。已知O点是斜坡的起点，A点与O点在竖直方向的距离为h，斜坡的倾角为θ，运动员的质量为m，重力加速度为g，不计一切摩擦和空气阻力。求：
（1）运动员经过跳台O点时的速度大小v；
（2）从离开O点到落在斜坡上，运动员在空中运动的时间t。
13．（2023高一下·深圳期中）如图所示为风靡小朋友界的风火轮赛车竞速轨道的部分示意图。一质量为 的赛车（视为质点）从A处出发，以速率 驶过半径 的凸形桥B的顶端，经CD段直线加速后从D点进入半径为 的竖直圆轨道，并以某速度 驶过圆轨的最高点E，此时赛车对轨道的作用力恰好为零。重力加速度g取 ，试计算：
（1）赛车在B点受到轨道支持力的大小；
（2）若赛车以 的速率经过E点，求轨道受到来自赛车的弹力；
（3）已知赛车经直线加速后从D点进入竖直轨道的速度为 ，求赛车从D点到E点的过程中克服阻力做的功。
14．（2023高一下·深圳期中）以电动车为代表的新能源汽车现在已广泛普及，这成为了缓解大气污染的最有效方式之一。如图，已知某一燃油公交车车重10t，额定功率为150kW，从静止开始以加速度 做匀加速直线运动。已知车受的阻力恒为车重的0.05倍，g取 ，求：
（1）该车车速的最大值；
（2）该车做匀加速直线运动能维持多长时间；
（3）已知燃油公交车每做1J功就会排放气态污染物 g，公交车启动到达到最大速度走过的位移 ，求启动到达到最大速度过程中该公交车排放气态污染物的质量。
答案解析部分
1．【答案】B
【知识点】曲线运动的条件；离心运动和向心运动；引力常量及其测定；功率及其计算
【解析】【解答】A.功率等于功与时间的比值，力做功越大，功率不一定越大，故A不符合题意；
B.物体做曲线运动的条件是合外力和速度方向不共线，故B符合题意；
C.做离心运动的物体是由于所受合外力不足以提供所需的向心力，所以C不符合题意；
D.万有引力常量是由卡文迪许测量得到的，故D不符合题意。
故答案为：B
【分析】功率由功与时间共同决定；物体做曲线运动的条件是合外力和速度方向不共线；做离心运动的物体是由于所受合外力不足以提供所需的向心力；万有引力常量是由卡文迪许测量得到的。
2．【答案】C
【知识点】控制变量法
【解析】【解答】ABD．探究曲线运动的速度方向，研究位移等于v-t图线下面的面积，研究物体沿曲面运动时重力做功，这三个都用到了极限思想，ABD不符合题意；
C．探究向心力大小的表达式，用到了控制变量法，没有用到极限思想，C符合题意。
故答案为：C。
【分析】只有探究向心力大小的表达式用到了控制变量法，其他三个内容都用到了极限思想。
3．【答案】A
【知识点】万有引力定律的应用；第一、第二与第三宇宙速度
【解析】【解答】A．核心舱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
由于核心舱做匀速圆周运动，核心舱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符合题意；
B．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7.9km/s，因此在该高度处的运行速度小于7.9km/s，B不符合题意；
C．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不符合题意；
D．考虑到稀薄大气的阻力，无动力补充，核心舱逐渐做近心运动，轨道半径逐渐减小，运行速度会越来越大，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】对核心舱，根据万有引力等于重力，从而得出核心舱的加速度和重力加速度的大小关系，利用万有引力提供向心力从而得出线速度的表达式，并和第一宇宙速度进行比较。
4．【答案】C
【知识点】运动的合成与分解
【解析】【解答】做曲线运动的物体所受合外力一定指向曲线凹侧，则粉笔在水平方向始终匀速，在竖直方向上先向下加速再减速，合力先向下再向上，故C符合题意，ABD不符合题意。
故答案为：C
【分析】根据运动的合成与分解，结合曲线运动条件分析判断。
5．【答案】A
【知识点】生活中的圆周运动
【解析】【解答】对游客受力分析如图
分别对水平和竖直方向列方程得：，，可见随着魔盘转速缓慢增大，，又，所以只能f增大，N减小。故A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A
【分析】以游客为研究对象受力分析，沿水平方向和竖直方向正交分解，通过竖直方向受力平衡，水平方向合力提供向心力列方程分析判断。
6．【答案】C
【知识点】斜抛运动
【解析】【解答】C.秧苗抛出后做斜抛运动。设秧苗的初速度为v0，则水平初速度为，竖直方向的初速度为，所以秧苗在空中飞行时间为，可见越大，秧苗在空中的时间越长。故C符合题意；
AB.秧苗在水平方向的位移为：，可见时秧苗被抛得最远，故AB不符合题意；
D.根据能量守恒知，秧苗落到地面的速度大小一样，与无关。故D不符合题意。
故答案为：C
【分析】秧苗抛出后做斜抛运动，根据其运动特点，结合运动学公式分析判断；根据能量守恒分析秧苗落到地面的速度大小与的关系。
7．【答案】C,D
【知识点】卫星问题
【解析】【解答】A.返回舱从 I 轨道进入 II 轨道需要减速，因此在 I 轨道上P点需要向运动方向的同方向喷气，故A不符合题意；
B.根据，结合得：，故B不符合题意；
C.根据万有引力提供向心有：，解得：，结合，所以。又返回舱从 I 轨道进入 II 轨道需要减速，则，所以，故C符合题意；
D.根据得：，可见返回舱在I轨道上经过P点时的加速度等于在II轨道上经过P点时的加速度，故D符合题意。
故答案为：CD
【分析】根据变轨原理分析速度；根据开普勒第三定律分析周期；根据万有引力提供向心力分析。
8．【答案】B,D
【知识点】功的概念；动能定理的综合应用
【解析】【解答】AB.匀加速运动阶段，由动能定理得合外力对货物做功为，此过程中重力和传送带对货物均做正功，所以传送带对货物做功小于，故A不符合题意，B符合题意；
CD.匀速运动阶段货物受到的是静摩擦力，沿传送带向上，与位移方向相反，所以摩擦力对货物做负功，故C不符合题意，D符合题意。
故答案为：BD
【分析】匀加速运动阶段，利用动能定理可求出合外力对货物做的功，再分析传送带对货物做功大小；匀速运动阶段，货物受到的是静摩擦力，根据静摩擦力方向与位移方向的关系判断摩擦力做功正负。
9．【答案】B,D
【知识点】动能定理的综合应用
【解析】【解答】AB.在经过最低点时，设单根绳子的拉力大小为T，“假人”所受向心力大小为F，则：，解得：，，故A不符合题意，B符合题意；
C.重力的功率先增大后减小，故C 不符合题意；
D.“假人”从静止到最低点过程中，根据动能定理有：，解得：，故D符合题意。
故答案为：BD
【分析】在经过最低点时，根据向心力的计算公式和牛顿第二定律进行分析；最高点和最低点重力方向上速度为零，重力的功率为零，所以重力的功率先增大后减小；假人”从静止到最低点过程中，根据动能定理求解克服阻力做的功。
10．【答案】（1）B；C
（2）0.72；9.60
【知识点】平抛运动
【解析】【解答】（1）A.实验中两球的质量不一定必须相等，因为两球下落的时间与质量无关，故A不符合题意；
BC.由乙图知，两球始终在同一水平线上，说明A球在竖直方向的分运动为自由落体运动；A球水平方向上相同时间内位移相同，说明A球在水平方向的分速度为匀速直线运动，故BC符合题意；
D.A球在空中飞行时间与水平方向的初速度无关，因此增大打击弹片力度，A球在空中运动时间将不变，故D不符合题意。
故答案为：BC
（2）在水平方向上，由得：，在竖直方向上，由得：。
故答案为：（1）BC；（2），
【分析】（1）根据实验原理分析判断；
（2）根据平抛运动在不同方向上的运动特点结合运动学公式计算出初速度和加速度。
11．【答案】（1）圆周运动的半径和物体质量
（2）；不需要
（3）
（4）最高点；0. 04；10
【知识点】线速度、角速度和周期、转速；向心力；竖直平面的圆周运动
【解析】【解答】（1）在研究向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系时，我们主要用到了物理学中的控制变量法， 故圆周运动的半径和物体质量保持不变；
（2）根据线速度有，又因为解得 ， 在研究物体圆周运动向心力与线速度的关系的时候，不需要保持物体圆周运动的线速度不变 ；
（3）采用描点法作图，如图
（4） 当物块置于最低点时调零，转动物块，记录并绘制出作用力随时间变化的图像，在A点时作用力最小，物体在最高点重力与弹力的合力提供向心力，说明物体在圆周运动的最高点；
由向心力公式可得 图象的斜率
【分析】（1） 再探究向心力大小与物体质量、角速度和圆周运动的半径均有关系 ，我们主要用到了物理学中的控制变量法；
（2）根据线速度的定义可得线速度，再结合线速度角速度和半径的关系可得角速度，通过公式我们发现不需要保持物体圆周运动的线速度不变 ；
（3）描点法作图，先描点然后用一条平滑的曲线连接起来即可；
（4）因为当物块置于最低点时调零，转动物块，记录并绘制出作用力随时间变化的图像，在A点时作用力最小，物体在最高点重力与弹力的合力提供向心力，说明物体在圆周运动的最高点，再结合一次函数可得；
12．【答案】（1）解：运动员从A点滑到O点，根据动能定理
解得
（2）解：运动员从O点到斜坡上，根据平抛运动规律 ， ， 解得
【知识点】平抛运动；动能定理的综合应用
【解析】【分析】（1） 运动员从A点滑到O点，根据动能定理 求解运动员经过跳台O点时的速度；
（2） 运动员从O点到斜坡上，根据平抛运动规律求解运动员在空中运动的时间。
13．【答案】（1）解：根据牛顿第二定律，B处的赛车满足
即赛车受到的支持力为
（2）解：以 过E点时，会受到轨道对其指向圆心的压力，根据牛顿第二定律，E处对赛车：
即
根据牛顿第三定律，车对赛道的弹力 ，方向竖直向上。
（3）解：赛车在E处对轨道无作用力，有：
从D点到E点，由动能定理，得：
解得：从D到E过程赛车克服摩擦阻力做功为
【知识点】牛顿第二定律；动能定理的综合应用
【解析】【分析】（1）在B点，根据牛顿第二定律求解赛车受到轨道的支持力大小；
（2）在E点，由于支持力为零，只有重力提供向心力，根据牛顿第二定理求得速度v2，再根据牛顿第二定律求出以2v2得速率经过E点时，轨道受到赛车的弹力；
（3） 从D点到E点，根据动能定理求解克服阻力做的功。
14．【答案】（1）解：当a=0时，速度最大。此时F=f，摩擦力
则：
（2）解：以恒定的加速度前进时的牵引力：
匀加速达到的最大速度：
所以匀加速的时间
（3）解：启动到达到最大速度过程，根据动能定理，有：
解得：
则排放气态污染物的质量
【知识点】机车启动；动能定理的综合应用
【解析】【分析】（1） 当a=0时，此时，汽车速度最大，根据求车速的最大值；
（2）根据牛顿第二定律求出汽车的牵引力，再根据求出汽车匀加速运动的末速度，从而求出匀加速运动的时间；
（3）根据动能定理计算出公交车的做功，从而计算出排放的气态污染物的质量。