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2021-2022年浙江省杭州第二中学滨江校区高一（下）期中物理试题含解析
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杭州二中滨江校区2021学年第二学期高一年级期中考试物理试卷一、单项选择题（每小题3分，共24分）1. 下列关于物理学史的说法中正确的是（ ）A. 库仑通过扭秤实验推出了库仑定律，并且测出了静电力常量B. 元电荷e的数值最早是由美国物理学家密立根测得C. 牛顿若能得到月球的具体运动数据，就能通过“地月检验”测算出地球的质量D. 开普勒通过观测天体运动，积累下大量的数据，总结出行星运动三大定律【答案】B【解析】【详解】A．库仑通过扭秤实验推出了库仑定律，但当时并未测出静电力常量k的具体数值，故A错误；B．元电荷e的数值最早是由美国物理学家密立根测得的，故B正确；C．牛顿通过“地—月检验”证明了月球受到的引力，与地球上物体受到的引力是同一种力，即万有引力，但通过“地—月检验”并不能得到地球的质量，故C错误；D．开普勒通过研究第谷观测天体运动得到的大量数据，从而总结出行星运动三大定律，故D错误。故选B。2. 天启星座是我国首个正在建设的低轨卫星物联网星座。是我国物联网的重要新基础设施。它由38颗低轨道卫星组成。计划于2021年底前完成部署，将解决70%以上陆地、全部的海洋及天空中的物联网数据通信覆盖盲区问题，为实现全球万物互联提供必需的网络通信保障。这些低轨道卫星的周期大约为100分钟。则关于这些做圆周运动的低轨道卫星，下列说法正确的是（ ）A. 线速度大于7.9km/sB. 角速度大于地球同步卫星的角速度C. 加速度小于地球同步卫星的加速度D. 所需的向心力一定大于地球同步卫星所需的向心力【答案】B【解析】分析】【详解】A．7.9km/s是所有环绕地球做圆周运动的卫星的最大环绕速度，任何卫星的速度均小于7.9km/s，选项A错误；B．同步卫星的周期为24h，大于低轨道卫星的周期100分钟，根据可知，低轨道卫星的角速度大于地球同步卫星的角速度，选项B正确；C．根据开普勒第三定律可知可知低轨道卫星的轨道半径较小，根据可知，加速度大于地球同步卫星的加速度，选项C错误；D．两种卫星的质量关系不确定，不能确定向心力大小的关系，选项D错误。故选B。3. 如图所示，在向右加速运动的车厢中，一个人用力沿车前进的方向推车厢。已知人与车厢始终保持相对静止，那么人对车厢做功的情况是（ ） A. 做正功 B. 不做功 C. 做负功 D. 无法确定【答案】C【解析】【分析】【详解】由于人向右加速运动，可知车对人的水平合力向右，由牛顿第三定律可知，人对车的水平合力向左，与运动方向相反，故人对车做负功，故C正确，ABD错误。故选C。4. A、B、C是三个完全相同的时钟，A放在地面上，B、C分别放在以速度v1和v2朝同一方向飞行的两个火箭上，地面上的观察者认为走得最快的时钟是（ ）A. A时钟 B. B时钟C. C时钟 D. 无法确定【答案】A【解析】【详解】根据狭义相对论可知，时间间隔具有相对性，满足关系式由于A相对观察者静止，而B、C均相对观察者高速运动，所以地面上的观察者认为走得最快的时钟是A，故选A。5. 油烟烟气能影响人体的细胞免疫、巨噬细胞功能，造成人体免疫功能下降；烟气中存在的有害物质还能引起基因突变、DNA损伤、具有潜在的致癌性。如图所示的是家居中常用的一种脱排油烟机，如果让脱排油烟机在单位时间内抽出的气体增加到原来的2倍，那么脱排油烟机的功率P至少要提高到原来的（ ） A. 8倍 B. 6倍 C. 4倍 D. 2倍【答案】A【解析】【分析】【详解】根据动能定理解得 让脱排油烟机在单位时间内抽出的气体增加到原来的2倍，质量变为原来的2倍，速度变为原来的2倍，则功率变为原来的8倍。故选A。6. 如图所示，金属球壳A带正电，其上方有一小孔a，静电计B的金属球b用导线与金属小球c相连，以下操作所发生的现象中正确的是A. 将c移近A，但不与A接触，B的指针会张开一定角度B. 将c与A外表面接触后移开A，B的指针不会张开C. 将c与A内表面接触时，B的指针不会张开D. 将c从导线上解下，然后用绝缘细绳吊着从A中小孔置入A内，并与其内壁接触，再提出空腔，与b接触，B的指针会张开一定角度【答案】A【解析】【详解】把c移近A，c上会感应出负电荷，由电荷守恒，B的指针末端会感应出正电荷，同种电荷相互排斥，则B的指针张开，故A正确；c与A的外表面接触后带上正电，B的指针张开，故B错误；c与A的内表面接触，A、B、c成为一个导体，B的指针带正电，会张开，故C错误；c在A内静电屏蔽，不带电，与静电计接触，B的指针不会张开，故D错误．所以A正确，BCD错误．7. 在离地面高为h处竖直上抛一质量为m的物块，抛出时的速度为v0，当它落到地面时速度为v，用g表示重力加速度，则在此过程中物块克服空气阻力所做的功等于（ ）A. B. C. D. 【答案】C【解析】【详解】本题中阻力做功为变力做功，不能直接由功的表达式来求，因此要利用动能定理。初位置为抛物块处，末位置为着地处，整个过程中重力做的功只与始末位置的高度差有关，阻力做功为所求的功，则由动能定理，得故选C。8. 如图1所示，半径为R的均匀带电圆形平板，单位面积带电量为，其轴线上任意一点P（坐标为x）的电场强度可以由库仑定律和电场强度的叠加原理求出：，方向沿x轴．现考虑单位面积带电量为的无限大均匀带电平板，从其中间挖去一半径为r的圆板，如图2所示．则圆孔轴线上任意一点Q（坐标为x）的电场强度为（ ）A. B. C. D. 【答案】A【解析】【详解】无限大均匀带电平板R取无限大，在Q点产生的场强：，半径为r的圆板在Q点产生的场强：，无限大均匀带电平板，从其中间挖去一半径为r的圆板后的场强是两个场强的差，所以：，所以选项A正确【点睛】本题对高中学生来说比较新颖，要求学生能应用所学过的单位制的应用及极限法；本题对学生的能力起到较好的训练作用，是道好题二、多项选择题（每小题4分，多选、错选不得分，漏选得一半分，共16分）9. 2021年10月16日6时56分，神舟十三号载人飞船与空间站组合体完成自主快速交会对接。航天员翟志刚、王亚平、叶光富进驻天和核心舱。已知空间站离地面高度约为400km，地球半径约6400km，地球表面重力加速度g＝10m/s2，sin70°≈0.94，空间站可看成绕地球做匀速圆周运动，太阳光可近似为平行光，以下说法正确的是（ ）A. 空间站绕地球公转周期约3hB. 航天员在空间站中每天能看到约16次日出C. 空间站运行的向心加速度与地球表面重力加速度之比约为16：17D. 空间站每天有阳光照射的时间与没有阳光照射的时间之比约为11：7【答案】BD【解析】【详解】A．空间站所受万有引力提供向心力解得故A选项错误；B．航天员看日出的次数n为故B选项正确；C．空间站运行的向心加速度则空间站运行的向心加速度与地球表面重力加速度之比故C选项错误；D．如图所示，空间站每天没有阳光照射的时间对应角度为解得空间站每天有阳光照射的时间与没有阳光照射的时间之比为所以空间站每天有阳光照射的时间与没有阳光照射的时间之比约为11：7。故D选项正确。故选BD。10. 网络上有这样一段视频，一个6岁的小女孩，徒手、光脚，在8.0s的时间内，爬上了高4m的门厅立柱顶端。之后保持如图的姿势，从立柱顶端顺着立柱滑到底端。下列判断正确的是（ ） A. 加速向上时，小女孩受到的摩擦力一定大于其重力B. 加速向上时，立柱对小女孩的摩擦力做正功C. 在图示位置静止时，小女孩手与立柱间的弹力越大，摩擦力越大D. 小女孩加速滑下时，受到的摩擦力一定小于重力【答案】AD【解析】【详解】A．根据 ，加速向上时，小女孩受到的摩擦力一定大于其重力，A正确；B．加速向上时，立柱对小女孩的静摩擦力的作用点没有移动，所以静摩擦力不做功，B错误；C．在图示位置静止时，小女孩手与立柱间的弹力越大，摩擦力最大值越大，静摩擦力等于重力，静摩擦力不变，C错误；D．根据 ，小女孩加速滑下时，受到的摩擦力一定小于重力，D正确。故选AD。11. 以下四种情况：（1）在固定点电荷+Q的电场中；（2）两个固定的等量异种电荷+Q和-Q，在它们连线的中垂面内；（3）两个固定的等量正电荷+Q，在它们连线的中垂面内；（4）在一个自由点电荷+Q的一侧（点电荷质量是电子两倍）。电子有可能做匀速圆周运动的是（ ）A. B. C. D. 【答案】ACD【解析】【详解】A．在固定点电荷+Q的电场中，电子受的库仑力指向圆心，当满足时，电子能做匀速圆周运动，选项A正确；B．两个固定的等量异种电荷+Q和-Q，在它们连线的中垂面内,电子受电场力垂直中垂面，则电子不可能做匀速圆周运动，选项B错误；C．两个固定的等量正电荷+Q，在它们连线的中垂面内，电场的方向是从中心向外均匀发散的，则电子受的电场力指向中心，可能做匀速圆周运动，选项C正确；D．在一个自由点电荷+Q的一侧（点电荷质量是电子两倍），点电荷与电子有静电引力，则两者可能绕着连线上的某点（该点到电子的距离是到点电荷距离的2倍）做匀速圆周运动（类似双星），选项D正确。故选ACD。12. “风洞实验”指在风洞中安置飞行器或其他物体模型，研究气体流动及其与模型的相互作用，以了解实际飞行器或其他物体的空气动力学特性的一种空气动力实验方法。在下图所示的矩形风洞中存在大小恒定的水平风力，现有一小球从点竖直向上抛出，其运动轨迹大致如下图所示，其中、两点在同一水平线上，点为轨迹的最高点，小球在点动能为，在点动能为，不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）A. 小球的重力和受到的风力大小之比为B. 小球落到点时动能为C. 小球在上升和下降过程中机械能变化量之比为D. 小球从点运动到点过程中的最小动能为【答案】BCD【解析】【详解】A．设风力大小为F，小球重力大小为mg，O、M两点间的水平距离为x1，竖直距离为h，根据竖直上抛运动规律有 ①对小球从M运动到O的过程，根据动能定理有 ②由题意可知 ③根据牛顿第二定律可得小球在水平方向的加速度大小为 ④小球从M运动到O所用时间为 ⑤根据运动学公式有 ⑥联立①②③④⑤⑥解得 ⑦故A错误；B． M、N 两点间的水平距离为 ⑧设小球落到N点时动能为Ek1，根据动能定理有 ⑨联立③⑤⑦⑧⑨解得 ⑩故B正确；C．设O、N两点间的水平距离为x2，根据匀变速直线运动规律的推论可知 ⑪根据功能关系可知，小球运动过程中，风力对小球做的功等于其机械能的变化量，则小球在上升和下降过程中机械能变化量之比为 ⑫故C正确；D．小球在重力和风力的合力场中做类斜抛运动，当小球速度方向与合力方向垂直时动能最小，根据前面分析可知合力与竖直方向的夹角θ的正切值为 ⑬根据速度的合成与分解可得小球从点运动到点过程中的最小速度为 ⑭ 解得最小动能为 ⑮故D正确。故选BCD三、填空题（13、14、15、16每题4分，17题8分，共24分）13. 如图，汽车在平直路面上匀速运动，用跨过光滑定滑轮的轻绳牵引轮船，汽车与滑轮间的绳保持水平．当牵引轮船的绳与水平方向成角时，轮船速度为v，绳的拉力对船做功的功率为P，此时绳对船的拉力为__________．若汽车还受到恒定阻力f，则汽车发动机的输出功率为__________． 【答案】 ①. ②. 【解析】【详解】由功率公式：；解得绳对船的拉力；此时汽车的速度，所以，汽车匀速运动，所以汽车发动机的输出功率=．【考点定位】功率；速度的合成与分解14. 如图所示，在竖直向上的匀强电场中有三个小球A、B、C，用不伸长的绝缘丝线相连挂于O点，质量分别为3m、m和2m，其中只有B球带电，电场强度为E。现将AO线烧断，在烧断瞬间，C球的加速度为_______，A、B间线的张力为_______。 【答案】 ①. g ②. 【解析】【详解】[1]AO线断瞬间，若不考虑A、B、C间绳的弹力，则B球向下加速度大于A与C球，故AB间连线有弹力，而BC间连线无弹力，对C球，根据牛顿第二定律有得C球的加速度为[2]以AB整体为对象，根据牛顿第二定律有得以A为对象，得得A、B间线的张力为15. 2019年10月8日，瑞典皇家科学院宣布，将2019年诺贝尔物理学奖的一半授予瑞士天文学家米歇尔·麦耶与迪迪埃·奎洛兹，以表彰他们发现了围绕主序星的首颗太阳系外行星。假设该行星的半径为R，其赤道处的重力加速度为极地处重力加速度的k倍（k<1）。若认为该行星为球体且质量分布均匀，则该行星的同步卫星距离其表面的高度为_______。【答案】【解析】【详解】[1]设行星的质量为M，自转的角速度为，其极地处的重力加速度为g，对质量为m的物体处于极地时，万有引力等于重力，有处于赤道时，有设该行星同步卫星的质量为m1，距离地面的高度为h，根据万有引力提供向心力得联立以上式子求得16. 利用静电除尘器可以消除空气中的粉尘，静电除尘器由金属管A和悬在管中的金属丝B组成，B附近的气体分子被电离成为电子和正离子，粉尘吸附电子后被吸附到A上，最后在重力作用下落入下面的漏斗中．A和B分别接到高压电源的_______，其装置示意图如右图所示，含粉尘的高温气体从管口_______（填“C”或“D”）进入金属管A内，A、B之间有很强的电场，距B越近，场强越大．【答案】 ①. 正极和负极 ②. D【解析】【详解】试题分析：根据题意，A和B分别接的是高压电源的正极和负极；含粉尘的高温气体从管口D 进入金属管，粉尘在静电力的作用下被吸附到A上，向上的粉尘会越来越小，最后变成较为纯净的空气，而如果从C口进入，粉尘吸附在A上向下落，而出口也在下方，就会有较多的粉尘随气体出来，达不到净化的作用．考点：静电吸附．17. 如图（a）所示的装置叫阿特伍德机，是英国数学家和物理学家阿特伍德创制的一种著名力学实验装置，用来研究匀变速直线运动的规律。某同学对该装置加以改进后用来验证机械能守恒定律，如图（b）所示。实验时，该同学进行了如下步骤：a．将质量均为M（A的含挡光片）的重物用轻质细绳连接后，跨放在定滑轮上，处于静止状态，测量出A上挡光片中心到光电门中心的竖直距离h。b．在B的下端挂上质量为m的物块C，让系统（重物A、B以及物块C）中的物体由静止开始运动，光电门记录挡光片挡光的时间为Δt。c．测出挡光片的宽度d，计算重物运动的速度v。d．利用实验数据验证机械能守恒定律。（1）步骤c中，计算重物的速度v＝______（用实验中字母表示），利用这种方法测量的速度总是比挡光片中心通过光电门中心的实际速度______（选填“大”或“小”），为使v的测量值更加接近真实值，减小系统误差，可采用的合理的方法是______。A．减小挡光片宽度dB．减小挡光片中心到光电门中心的竖直距离hC．将光电门记录挡光时间Δt的精度设置得更高些D．将实验装置更换为纸带和打点计时器（2）步骤d中，如果系统（重物A、B以及物块C）的机械能守恒，应满足的关系为______（已知当地重力加速度为g，用实验中字母表示）。（3）某次实验分析数据发现，系统重力势能减少量小于系统动能增加量，造成这个结果的原因可能是______。A．绳子、滑轮并非轻质而有一定质量 B．滑轮与绳子之间产生滑动摩擦C．计算重力势能时g的取值比实际值偏大 D．挂物块C时不慎使B具有向上的初速度【答案】 ①. ②. 小 ③. A ④. mgh＝（m＋2M） ⑤. D【解析】【分析】【详解】（1）[1]根据步骤c中，则可得系统的末速度为[2][3]挡光片中心通过光电门中心的实际速度为中间位移的瞬时速度，而用这种方法测出来的速度是平均速度，所以比实际速度要小；所以为让平均速度越接近瞬时速度，即通过光电门的时间要短，所以可采用的最合理的方法是减小挡光片宽度d，故A正确，BCD错误。故选A。（2）[4]系统重力势能的减小量系统动能的增加量为若系统机械能守恒，则有mgh=（3）[5]A．绳子、滑轮并非轻质而有一定质量，会导致系统重力势能减小量大于系统动能增加量，故A错误，不符合题意；B．轮与绳子之间产生滑动摩擦，会导致系统重力势能减小量大于系统动能增加量，故B错误，不符合题意；C．计算重力势能错误地将g的数值取做10m/s2，会导致系统重力势能减小量大于系统动能增加量，故C错误，不符合题意；D．挂物块C时不慎使B具有向上初速度，使得BC下落的高度比静止时下落的高度更高，则A通过光电门的速度更大，故会导致系统重力势能减小量小于系统动能增加量，故D正确，符合题意。故选D。三、解答题（18、19每题8分，20、21每题10分，共36分）18. 已知，地球的质量为M，万有引力常量为G，月球绕地球球心做匀速圆周运动，周期为T1。(1)求月球运动的轨道半径r；(2)在地月系统中，将月球的运动看作是绕地心的圆周运动，是一种近似处理，实际上，若忽略其他星球的影响，地月系统是一个双星系统，即地球和月球都绕它们连线上的一点做匀速圆周运动。作为双星处理时，月球的运动周期记为T2，已知地球的质量为月球质量的81倍，求T1与T2两者的平方之比（结果保留三位有效数字）【答案】(1)；(2)【解析】【分析】【详解】(1)设月球的质量为m，根据万有引力提供向心力，则有得 (2)以月球为研究对象，根据万有引力提供向心力，则有以地球为研究对象，根据万有引力提供向心力，则有又得 由(1)可得 其中 解得19. 如图1所示，在真空中足够大的绝缘水平地面上，一个质量为m=0.2kg，带电量为g=+2.0×10-6C的小物块处于静止状态，小物块与地面间的动摩擦因数u=0.1，从t=0时刻开始，空间加上一个如图2所示的场强大小和方向呈周期性变化的电场，（取水平向右为正方向，取10m/s2）。求：（1）15秒末小物块的速度大小；（2）15秒内小物块的位移大小。 【答案】（1）2m/s；（2）31m【解析】【详解】（1）0~2s加速度2~4s内物块加速度即0~4s内先加速后减速到零，以后重复这样的运动，则16s末的速度为零，由逆向思维可知，15秒末小物块的速度大小 （2）0~4s内的位移则16s的位移为x16=32m最后1s内的位移 15秒内小物块的位移大小20. 倾斜传送带连接两平台AB和CD，传送带与水平面的夹角θ=37°，工件与传送带之间的动摩擦因数μ=0.5，工件质量为2kg，B、C两端相距4m，如图所示。忽略工件在水平台面和传送带间转移时的动能变化，工件以v0=5m/s的速度滑上传送带，传送带以稳定的速度顺时针运行（速度大小可调）。重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。(1)若传送带速度大于v0，工件刚滑上传送带时的加速度大小为多少；(2)若工件以最短的时间从平台AB运动到平台CD，求工件在传送带上运动的最短时间；(3)输送一个这样的工件，传送带的电机需额外消耗的最少电能。【答案】(1)2m/s2；(2)1s；(3)40J【解析】【详解】(1)若传送带速度大于v0，工件刚滑上传送带时受到的滑动摩擦力沿传送带向上，根据牛顿第二定律得mgsinθ﹣μmgcosθ=ma解得加速度a=2m/s2方向沿传送带向下。(2)当传送带的速度v≥5m/s时，工件相对传送带的速度方向一直沿传送带向下，工件所受摩擦力一直沿传送带向上，则所用时间最短，设为t。根据运动学公式有xBC=v0t﹣at2解得t=1s或t=4s因为工件速度从5m/s减至0的时间为故工件在传送带上运动的最短时间为1s。(2)工件以最短时间运动，动能变化相同，重力势能变化相同，工件和传送带的相对位移最小，则电机额外消耗的电能最小，故此时传送带以v=5m/s的速度运动。工件在传送带上的整个运动过程中，传送带的位移为x1=vt=5×1m=5m因摩擦产生的热量Q=μmgcosθ（x1-xBC）=8J工件的末速度v=v0﹣at=（5﹣2×1）m/s=3m/s电机额外消耗的电能为代入数据解得E=40J21. 如图所示，某儿童弹珠类游戏装置由水平面上的固定倾斜轨道、竖直圆轨道（最低点D处分别与水平轨道CD和DE相切）和右端固定的轻质弹簧组成，且各部分平滑相接。某次游戏时，弹珠（可视为质点）从倾斜轨道顶点A点由静止释放，沿倾斜轨道下滑，经过圆轨道后压缩弹簧，然后被弹回，再次经过圆轨道并滑上倾斜轨道，如此往复多次。已知圆轨道半径r=0.1m，弹珠的质量m=20g，倾斜轨道的倾角θ=37°及底边BC的长度L=1.6m，弹珠与倾斜轨道间的动摩擦因数，忽略其他轨道摩擦及空气阻力，g取10m/s2。求：(1)弹珠第一次通过竖直圆轨道最高点H时对轨道的压力大小；(2)弹簧的最大弹性势能及弹珠前两次（即第一次和第二次）压缩弹簧过程中弹簧的最大弹性势能之比；(3)调节竖直圆轨道的半径为R=0.04m，其他条件不变，仍将弹珠从倾斜轨道顶点A处由静止释放，则此后弹珠通过H点的次数。 【答案】(1)2.2N；(2)0.16J，2:1；(3)8次【解析】【详解】(1)从A点到H点，由动能定理可得根据牛顿第二定律，在H点有解得由牛顿第三定律，弹珠对轨道的压力为2.2N。(2)弹珠第1次从A点运动至压缩到弹簧最短，此时弹簧的弹性势能，最大设为，由功能关系得代入数据得设第2次沿斜面上升的高度为H2，第2次压缩弹簧的最大弹性势能，设为，第2次沿斜面上升的过程中，由动能定理可得第2次压缩弹簧过程中，由功能关系可得可求得(3)由(2)同理可得，弹珠第3次与第2次压缩弹簧的最大弹性势能之比为弹珠第n次与第n-1次压缩弹簧的最大弹性势能之比为得综上所述得当n取最大，速度为时滑块仍可以过H点，由D到H，由动能定理得解得n≤4所以弹珠可以经过H点8次
杭州二中滨江校区2021学年第二学期高一年级期中考试物理试卷一、单项选择题（每小题3分，共24分）1. 下列关于物理学史的说法中正确的是（ ）A. 库仑通过扭秤实验推出了库仑定律，并且测出了静电力常量B. 元电荷e的数值最早是由美国物理学家密立根测得C. 牛顿若能得到月球的具体运动数据，就能通过“地月检验”测算出地球的质量D. 开普勒通过观测天体运动，积累下大量的数据，总结出行星运动三大定律【答案】B【解析】【详解】A．库仑通过扭秤实验推出了库仑定律，但当时并未测出静电力常量k的具体数值，故A错误；B．元电荷e的数值最早是由美国物理学家密立根测得的，故B正确；C．牛顿通过“地—月检验”证明了月球受到的引力，与地球上物体受到的引力是同一种力，即万有引力，但通过“地—月检验”并不能得到地球的质量，故C错误；D．开普勒通过研究第谷观测天体运动得到的大量数据，从而总结出行星运动三大定律，故D错误。故选B。2. 天启星座是我国首个正在建设的低轨卫星物联网星座。是我国物联网的重要新基础设施。它由38颗低轨道卫星组成。计划于2021年底前完成部署，将解决70%以上陆地、全部的海洋及天空中的物联网数据通信覆盖盲区问题，为实现全球万物互联提供必需的网络通信保障。这些低轨道卫星的周期大约为100分钟。则关于这些做圆周运动的低轨道卫星，下列说法正确的是（ ）A. 线速度大于7.9km/sB. 角速度大于地球同步卫星的角速度C. 加速度小于地球同步卫星的加速度D. 所需的向心力一定大于地球同步卫星所需的向心力【答案】B【解析】分析】【详解】A．7.9km/s是所有环绕地球做圆周运动的卫星的最大环绕速度，任何卫星的速度均小于7.9km/s，选项A错误；B．同步卫星的周期为24h，大于低轨道卫星的周期100分钟，根据可知，低轨道卫星的角速度大于地球同步卫星的角速度，选项B正确；C．根据开普勒第三定律可知可知低轨道卫星的轨道半径较小，根据可知，加速度大于地球同步卫星的加速度，选项C错误；D．两种卫星的质量关系不确定，不能确定向心力大小的关系，选项D错误。故选B。3. 如图所示，在向右加速运动的车厢中，一个人用力沿车前进的方向推车厢。已知人与车厢始终保持相对静止，那么人对车厢做功的情况是（ ） A. 做正功 B. 不做功 C. 做负功 D. 无法确定【答案】C【解析】【分析】【详解】由于人向右加速运动，可知车对人的水平合力向右，由牛顿第三定律可知，人对车的水平合力向左，与运动方向相反，故人对车做负功，故C正确，ABD错误。故选C。4. A、B、C是三个完全相同的时钟，A放在地面上，B、C分别放在以速度v1和v2朝同一方向飞行的两个火箭上，地面上的观察者认为走得最快的时钟是（ ）A. A时钟 B. B时钟C. C时钟 D. 无法确定【答案】A【解析】【详解】根据狭义相对论可知，时间间隔具有相对性，满足关系式由于A相对观察者静止，而B、C均相对观察者高速运动，所以地面上的观察者认为走得最快的时钟是A，故选A。5. 油烟烟气能影响人体的细胞免疫、巨噬细胞功能，造成人体免疫功能下降；烟气中存在的有害物质还能引起基因突变、DNA损伤、具有潜在的致癌性。如图所示的是家居中常用的一种脱排油烟机，如果让脱排油烟机在单位时间内抽出的气体增加到原来的2倍，那么脱排油烟机的功率P至少要提高到原来的（ ） A. 8倍 B. 6倍 C. 4倍 D. 2倍【答案】A【解析】【分析】【详解】根据动能定理解得 让脱排油烟机在单位时间内抽出的气体增加到原来的2倍，质量变为原来的2倍，速度变为原来的2倍，则功率变为原来的8倍。故选A。6. 如图所示，金属球壳A带正电，其上方有一小孔a，静电计B的金属球b用导线与金属小球c相连，以下操作所发生的现象中正确的是A. 将c移近A，但不与A接触，B的指针会张开一定角度B. 将c与A外表面接触后移开A，B的指针不会张开C. 将c与A内表面接触时，B的指针不会张开D. 将c从导线上解下，然后用绝缘细绳吊着从A中小孔置入A内，并与其内壁接触，再提出空腔，与b接触，B的指针会张开一定角度【答案】A【解析】【详解】把c移近A，c上会感应出负电荷，由电荷守恒，B的指针末端会感应出正电荷，同种电荷相互排斥，则B的指针张开，故A正确；c与A的外表面接触后带上正电，B的指针张开，故B错误；c与A的内表面接触，A、B、c成为一个导体，B的指针带正电，会张开，故C错误；c在A内静电屏蔽，不带电，与静电计接触，B的指针不会张开，故D错误．所以A正确，BCD错误．7. 在离地面高为h处竖直上抛一质量为m的物块，抛出时的速度为v0，当它落到地面时速度为v，用g表示重力加速度，则在此过程中物块克服空气阻力所做的功等于（ ）A. B. C. D. 【答案】C【解析】【详解】本题中阻力做功为变力做功，不能直接由功的表达式来求，因此要利用动能定理。初位置为抛物块处，末位置为着地处，整个过程中重力做的功只与始末位置的高度差有关，阻力做功为所求的功，则由动能定理，得故选C。8. 如图1所示，半径为R的均匀带电圆形平板，单位面积带电量为，其轴线上任意一点P（坐标为x）的电场强度可以由库仑定律和电场强度的叠加原理求出：，方向沿x轴．现考虑单位面积带电量为的无限大均匀带电平板，从其中间挖去一半径为r的圆板，如图2所示．则圆孔轴线上任意一点Q（坐标为x）的电场强度为（ ）A. B. C. D. 【答案】A【解析】【详解】无限大均匀带电平板R取无限大，在Q点产生的场强：，半径为r的圆板在Q点产生的场强：，无限大均匀带电平板，从其中间挖去一半径为r的圆板后的场强是两个场强的差，所以：，所以选项A正确【点睛】本题对高中学生来说比较新颖，要求学生能应用所学过的单位制的应用及极限法；本题对学生的能力起到较好的训练作用，是道好题二、多项选择题（每小题4分，多选、错选不得分，漏选得一半分，共16分）9. 2021年10月16日6时56分，神舟十三号载人飞船与空间站组合体完成自主快速交会对接。航天员翟志刚、王亚平、叶光富进驻天和核心舱。已知空间站离地面高度约为400km，地球半径约6400km，地球表面重力加速度g＝10m/s2，sin70°≈0.94，空间站可看成绕地球做匀速圆周运动，太阳光可近似为平行光，以下说法正确的是（ ）A. 空间站绕地球公转周期约3hB. 航天员在空间站中每天能看到约16次日出C. 空间站运行的向心加速度与地球表面重力加速度之比约为16：17D. 空间站每天有阳光照射的时间与没有阳光照射的时间之比约为11：7【答案】BD【解析】【详解】A．空间站所受万有引力提供向心力解得故A选项错误；B．航天员看日出的次数n为故B选项正确；C．空间站运行的向心加速度则空间站运行的向心加速度与地球表面重力加速度之比故C选项错误；D．如图所示，空间站每天没有阳光照射的时间对应角度为解得空间站每天有阳光照射的时间与没有阳光照射的时间之比为所以空间站每天有阳光照射的时间与没有阳光照射的时间之比约为11：7。故D选项正确。故选BD。10. 网络上有这样一段视频，一个6岁的小女孩，徒手、光脚，在8.0s的时间内，爬上了高4m的门厅立柱顶端。之后保持如图的姿势，从立柱顶端顺着立柱滑到底端。下列判断正确的是（ ） A. 加速向上时，小女孩受到的摩擦力一定大于其重力B. 加速向上时，立柱对小女孩的摩擦力做正功C. 在图示位置静止时，小女孩手与立柱间的弹力越大，摩擦力越大D. 小女孩加速滑下时，受到的摩擦力一定小于重力【答案】AD【解析】【详解】A．根据 ，加速向上时，小女孩受到的摩擦力一定大于其重力，A正确；B．加速向上时，立柱对小女孩的静摩擦力的作用点没有移动，所以静摩擦力不做功，B错误；C．在图示位置静止时，小女孩手与立柱间的弹力越大，摩擦力最大值越大，静摩擦力等于重力，静摩擦力不变，C错误；D．根据 ，小女孩加速滑下时，受到的摩擦力一定小于重力，D正确。故选AD。11. 以下四种情况：（1）在固定点电荷+Q的电场中；（2）两个固定的等量异种电荷+Q和-Q，在它们连线的中垂面内；（3）两个固定的等量正电荷+Q，在它们连线的中垂面内；（4）在一个自由点电荷+Q的一侧（点电荷质量是电子两倍）。电子有可能做匀速圆周运动的是（ ）A. B. C. D. 【答案】ACD【解析】【详解】A．在固定点电荷+Q的电场中，电子受的库仑力指向圆心，当满足时，电子能做匀速圆周运动，选项A正确；B．两个固定的等量异种电荷+Q和-Q，在它们连线的中垂面内,电子受电场力垂直中垂面，则电子不可能做匀速圆周运动，选项B错误；C．两个固定的等量正电荷+Q，在它们连线的中垂面内，电场的方向是从中心向外均匀发散的，则电子受的电场力指向中心，可能做匀速圆周运动，选项C正确；D．在一个自由点电荷+Q的一侧（点电荷质量是电子两倍），点电荷与电子有静电引力，则两者可能绕着连线上的某点（该点到电子的距离是到点电荷距离的2倍）做匀速圆周运动（类似双星），选项D正确。故选ACD。12. “风洞实验”指在风洞中安置飞行器或其他物体模型，研究气体流动及其与模型的相互作用，以了解实际飞行器或其他物体的空气动力学特性的一种空气动力实验方法。在下图所示的矩形风洞中存在大小恒定的水平风力，现有一小球从点竖直向上抛出，其运动轨迹大致如下图所示，其中、两点在同一水平线上，点为轨迹的最高点，小球在点动能为，在点动能为，不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）A. 小球的重力和受到的风力大小之比为B. 小球落到点时动能为C. 小球在上升和下降过程中机械能变化量之比为D. 小球从点运动到点过程中的最小动能为【答案】BCD【解析】【详解】A．设风力大小为F，小球重力大小为mg，O、M两点间的水平距离为x1，竖直距离为h，根据竖直上抛运动规律有 ①对小球从M运动到O的过程，根据动能定理有 ②由题意可知 ③根据牛顿第二定律可得小球在水平方向的加速度大小为 ④小球从M运动到O所用时间为 ⑤根据运动学公式有 ⑥联立①②③④⑤⑥解得 ⑦故A错误；B． M、N 两点间的水平距离为 ⑧设小球落到N点时动能为Ek1，根据动能定理有 ⑨联立③⑤⑦⑧⑨解得 ⑩故B正确；C．设O、N两点间的水平距离为x2，根据匀变速直线运动规律的推论可知 ⑪根据功能关系可知，小球运动过程中，风力对小球做的功等于其机械能的变化量，则小球在上升和下降过程中机械能变化量之比为 ⑫故C正确；D．小球在重力和风力的合力场中做类斜抛运动，当小球速度方向与合力方向垂直时动能最小，根据前面分析可知合力与竖直方向的夹角θ的正切值为 ⑬根据速度的合成与分解可得小球从点运动到点过程中的最小速度为 ⑭ 解得最小动能为 ⑮故D正确。故选BCD三、填空题（13、14、15、16每题4分，17题8分，共24分）13. 如图，汽车在平直路面上匀速运动，用跨过光滑定滑轮的轻绳牵引轮船，汽车与滑轮间的绳保持水平．当牵引轮船的绳与水平方向成角时，轮船速度为v，绳的拉力对船做功的功率为P，此时绳对船的拉力为__________．若汽车还受到恒定阻力f，则汽车发动机的输出功率为__________． 【答案】 ①. ②. 【解析】【详解】由功率公式：；解得绳对船的拉力；此时汽车的速度，所以，汽车匀速运动，所以汽车发动机的输出功率=．【考点定位】功率；速度的合成与分解14. 如图所示，在竖直向上的匀强电场中有三个小球A、B、C，用不伸长的绝缘丝线相连挂于O点，质量分别为3m、m和2m，其中只有B球带电，电场强度为E。现将AO线烧断，在烧断瞬间，C球的加速度为_______，A、B间线的张力为_______。 【答案】 ①. g ②. 【解析】【详解】[1]AO线断瞬间，若不考虑A、B、C间绳的弹力，则B球向下加速度大于A与C球，故AB间连线有弹力，而BC间连线无弹力，对C球，根据牛顿第二定律有得C球的加速度为[2]以AB整体为对象，根据牛顿第二定律有得以A为对象，得得A、B间线的张力为15. 2019年10月8日，瑞典皇家科学院宣布，将2019年诺贝尔物理学奖的一半授予瑞士天文学家米歇尔·麦耶与迪迪埃·奎洛兹，以表彰他们发现了围绕主序星的首颗太阳系外行星。假设该行星的半径为R，其赤道处的重力加速度为极地处重力加速度的k倍（k<1）。若认为该行星为球体且质量分布均匀，则该行星的同步卫星距离其表面的高度为_______。【答案】【解析】【详解】[1]设行星的质量为M，自转的角速度为，其极地处的重力加速度为g，对质量为m的物体处于极地时，万有引力等于重力，有处于赤道时，有设该行星同步卫星的质量为m1，距离地面的高度为h，根据万有引力提供向心力得联立以上式子求得16. 利用静电除尘器可以消除空气中的粉尘，静电除尘器由金属管A和悬在管中的金属丝B组成，B附近的气体分子被电离成为电子和正离子，粉尘吸附电子后被吸附到A上，最后在重力作用下落入下面的漏斗中．A和B分别接到高压电源的_______，其装置示意图如右图所示，含粉尘的高温气体从管口_______（填“C”或“D”）进入金属管A内，A、B之间有很强的电场，距B越近，场强越大．【答案】 ①. 正极和负极 ②. D【解析】【详解】试题分析：根据题意，A和B分别接的是高压电源的正极和负极；含粉尘的高温气体从管口D 进入金属管，粉尘在静电力的作用下被吸附到A上，向上的粉尘会越来越小，最后变成较为纯净的空气，而如果从C口进入，粉尘吸附在A上向下落，而出口也在下方，就会有较多的粉尘随气体出来，达不到净化的作用．考点：静电吸附．17. 如图（a）所示的装置叫阿特伍德机，是英国数学家和物理学家阿特伍德创制的一种著名力学实验装置，用来研究匀变速直线运动的规律。某同学对该装置加以改进后用来验证机械能守恒定律，如图（b）所示。实验时，该同学进行了如下步骤：a．将质量均为M（A的含挡光片）的重物用轻质细绳连接后，跨放在定滑轮上，处于静止状态，测量出A上挡光片中心到光电门中心的竖直距离h。b．在B的下端挂上质量为m的物块C，让系统（重物A、B以及物块C）中的物体由静止开始运动，光电门记录挡光片挡光的时间为Δt。c．测出挡光片的宽度d，计算重物运动的速度v。d．利用实验数据验证机械能守恒定律。（1）步骤c中，计算重物的速度v＝______（用实验中字母表示），利用这种方法测量的速度总是比挡光片中心通过光电门中心的实际速度______（选填“大”或“小”），为使v的测量值更加接近真实值，减小系统误差，可采用的合理的方法是______。A．减小挡光片宽度dB．减小挡光片中心到光电门中心的竖直距离hC．将光电门记录挡光时间Δt的精度设置得更高些D．将实验装置更换为纸带和打点计时器（2）步骤d中，如果系统（重物A、B以及物块C）的机械能守恒，应满足的关系为______（已知当地重力加速度为g，用实验中字母表示）。（3）某次实验分析数据发现，系统重力势能减少量小于系统动能增加量，造成这个结果的原因可能是______。A．绳子、滑轮并非轻质而有一定质量 B．滑轮与绳子之间产生滑动摩擦C．计算重力势能时g的取值比实际值偏大 D．挂物块C时不慎使B具有向上的初速度【答案】 ①. ②. 小 ③. A ④. mgh＝（m＋2M） ⑤. D【解析】【分析】【详解】（1）[1]根据步骤c中，则可得系统的末速度为[2][3]挡光片中心通过光电门中心的实际速度为中间位移的瞬时速度，而用这种方法测出来的速度是平均速度，所以比实际速度要小；所以为让平均速度越接近瞬时速度，即通过光电门的时间要短，所以可采用的最合理的方法是减小挡光片宽度d，故A正确，BCD错误。故选A。（2）[4]系统重力势能的减小量系统动能的增加量为若系统机械能守恒，则有mgh=（3）[5]A．绳子、滑轮并非轻质而有一定质量，会导致系统重力势能减小量大于系统动能增加量，故A错误，不符合题意；B．轮与绳子之间产生滑动摩擦，会导致系统重力势能减小量大于系统动能增加量，故B错误，不符合题意；C．计算重力势能错误地将g的数值取做10m/s2，会导致系统重力势能减小量大于系统动能增加量，故C错误，不符合题意；D．挂物块C时不慎使B具有向上初速度，使得BC下落的高度比静止时下落的高度更高，则A通过光电门的速度更大，故会导致系统重力势能减小量小于系统动能增加量，故D正确，符合题意。故选D。三、解答题（18、19每题8分，20、21每题10分，共36分）18. 已知，地球的质量为M，万有引力常量为G，月球绕地球球心做匀速圆周运动，周期为T1。(1)求月球运动的轨道半径r；(2)在地月系统中，将月球的运动看作是绕地心的圆周运动，是一种近似处理，实际上，若忽略其他星球的影响，地月系统是一个双星系统，即地球和月球都绕它们连线上的一点做匀速圆周运动。作为双星处理时，月球的运动周期记为T2，已知地球的质量为月球质量的81倍，求T1与T2两者的平方之比（结果保留三位有效数字）【答案】(1)；(2)【解析】【分析】【详解】(1)设月球的质量为m，根据万有引力提供向心力，则有得 (2)以月球为研究对象，根据万有引力提供向心力，则有以地球为研究对象，根据万有引力提供向心力，则有又得 由(1)可得 其中 解得19. 如图1所示，在真空中足够大的绝缘水平地面上，一个质量为m=0.2kg，带电量为g=+2.0×10-6C的小物块处于静止状态，小物块与地面间的动摩擦因数u=0.1，从t=0时刻开始，空间加上一个如图2所示的场强大小和方向呈周期性变化的电场，（取水平向右为正方向，取10m/s2）。求：（1）15秒末小物块的速度大小；（2）15秒内小物块的位移大小。 【答案】（1）2m/s；（2）31m【解析】【详解】（1）0~2s加速度2~4s内物块加速度即0~4s内先加速后减速到零，以后重复这样的运动，则16s末的速度为零，由逆向思维可知，15秒末小物块的速度大小 （2）0~4s内的位移则16s的位移为x16=32m最后1s内的位移 15秒内小物块的位移大小20. 倾斜传送带连接两平台AB和CD，传送带与水平面的夹角θ=37°，工件与传送带之间的动摩擦因数μ=0.5，工件质量为2kg，B、C两端相距4m，如图所示。忽略工件在水平台面和传送带间转移时的动能变化，工件以v0=5m/s的速度滑上传送带，传送带以稳定的速度顺时针运行（速度大小可调）。重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。(1)若传送带速度大于v0，工件刚滑上传送带时的加速度大小为多少；(2)若工件以最短的时间从平台AB运动到平台CD，求工件在传送带上运动的最短时间；(3)输送一个这样的工件，传送带的电机需额外消耗的最少电能。【答案】(1)2m/s2；(2)1s；(3)40J【解析】【详解】(1)若传送带速度大于v0，工件刚滑上传送带时受到的滑动摩擦力沿传送带向上，根据牛顿第二定律得mgsinθ﹣μmgcosθ=ma解得加速度a=2m/s2方向沿传送带向下。(2)当传送带的速度v≥5m/s时，工件相对传送带的速度方向一直沿传送带向下，工件所受摩擦力一直沿传送带向上，则所用时间最短，设为t。根据运动学公式有xBC=v0t﹣at2解得t=1s或t=4s因为工件速度从5m/s减至0的时间为故工件在传送带上运动的最短时间为1s。(2)工件以最短时间运动，动能变化相同，重力势能变化相同，工件和传送带的相对位移最小，则电机额外消耗的电能最小，故此时传送带以v=5m/s的速度运动。工件在传送带上的整个运动过程中，传送带的位移为x1=vt=5×1m=5m因摩擦产生的热量Q=μmgcosθ（x1-xBC）=8J工件的末速度v=v0﹣at=（5﹣2×1）m/s=3m/s电机额外消耗的电能为代入数据解得E=40J21. 如图所示，某儿童弹珠类游戏装置由水平面上的固定倾斜轨道、竖直圆轨道（最低点D处分别与水平轨道CD和DE相切）和右端固定的轻质弹簧组成，且各部分平滑相接。某次游戏时，弹珠（可视为质点）从倾斜轨道顶点A点由静止释放，沿倾斜轨道下滑，经过圆轨道后压缩弹簧，然后被弹回，再次经过圆轨道并滑上倾斜轨道，如此往复多次。已知圆轨道半径r=0.1m，弹珠的质量m=20g，倾斜轨道的倾角θ=37°及底边BC的长度L=1.6m，弹珠与倾斜轨道间的动摩擦因数，忽略其他轨道摩擦及空气阻力，g取10m/s2。求：(1)弹珠第一次通过竖直圆轨道最高点H时对轨道的压力大小；(2)弹簧的最大弹性势能及弹珠前两次（即第一次和第二次）压缩弹簧过程中弹簧的最大弹性势能之比；(3)调节竖直圆轨道的半径为R=0.04m，其他条件不变，仍将弹珠从倾斜轨道顶点A处由静止释放，则此后弹珠通过H点的次数。 【答案】(1)2.2N；(2)0.16J，2:1；(3)8次【解析】【详解】(1)从A点到H点，由动能定理可得根据牛顿第二定律，在H点有解得由牛顿第三定律，弹珠对轨道的压力为2.2N。(2)弹珠第1次从A点运动至压缩到弹簧最短，此时弹簧的弹性势能，最大设为，由功能关系得代入数据得设第2次沿斜面上升的高度为H2，第2次压缩弹簧的最大弹性势能，设为，第2次沿斜面上升的过程中，由动能定理可得第2次压缩弹簧过程中，由功能关系可得可求得(3)由(2)同理可得，弹珠第3次与第2次压缩弹簧的最大弹性势能之比为弹珠第n次与第n-1次压缩弹簧的最大弹性势能之比为得综上所述得当n取最大，速度为时滑块仍可以过H点，由D到H，由动能定理得解得n≤4所以弹珠可以经过H点8次
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