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浙江省三锋联盟2023-2024学年高一下学期4月期中考试物理试题（原卷版+解析版）
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这是一份浙江省三锋联盟2023-2024学年高一下学期4月期中考试物理试题（原卷版+解析版），文件包含浙江省三锋联盟2023-2024学年高一下学期4月期中考试物理试题原卷版docx、浙江省三锋联盟2023-2024学年高一下学期4月期中考试物理试题解析版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共28页， 欢迎下载使用。
高一年级物理学科试题
考生须知：
1．本卷共7页，满分100分，考试时间90分钟。
2．答题前，在答题卷指定区域填写班级、姓名、考场号、座位号及准考证号并填涂相应数字。
3．所有答案必须写在答题纸上，写在试卷上无效。
4．考试结束后，只需上交答题纸。
选择题部分
一、单项选择题（本题共13小题，每小题3分，共39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. 下列物理量是标量，且其所对应的单位是国际单位制中的基本单位的是（ ）
A. 位移B. 时间C. 功D. 功率
【答案】B
【解析】
【详解】A．位移是矢量，其单位是国际单位制中的基本单位，故A不符合题意；
B．时间是标量，其单位是国际单位制中的基本单位，故B符合题意；
CD．功和功率是标量，其单位不是国际单位制中的基本单位，故CD不符合题意。
故选B。
2. “嫦娥号”探月卫星在由地球飞向月球时，沿曲线从M点向N点飞行的过程中，速度逐渐减小，在此过程中探月卫星所受合外力方向可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】根据曲线运动的特点可知，速度矢量与合力矢量分别在运动轨迹的两侧，合力方向指向轨迹的凹向；由于卫星的速度在逐渐减小，所以合力方向与速度方向之间的夹角大于。
故选B。
3. 如图，商场内某顾客站在自动扶梯上随扶梯一起上行，扶梯与水平面夹角为30°，速度为，将速度沿水平和竖直方向分解，则顾客在竖直方向的分速度为（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】速度是矢量，分解遵循平行四边形定则，如图
可得
故选D。
4. 如图所示，在抗洪抢险应急救援中，直升机在水平面内向右匀加速直线飞行，同时被救助者随着竖直钢丝绳的收缩匀速上升，则被救助者的实际运动轨迹为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】被救助者的实际运动为水平向右的匀加速直线运动和竖直向上的匀速直线运动的合运动，所以被救助者的实际运动轨迹为一条开口向右的抛物线。
故选A。
5. “套圈圈”是大人、小孩都喜欢的娱乐活动，一个大人和一个小孩分别在如图所示的位置水平抛出圆环，恰好套中同一个物体。若两个圆环相同，忽略空气阻力，圆环的运动视为平抛运动，则大人抛出的圆环（ ）
A. 初速度大B. 平抛运动的时间小
C. 落地时的速度大D. 落地时速度方向与地面的夹角大
【答案】D
【解析】
【详解】AB．由图可知，由于大人的抛出点比小孩的抛出点高，则大人抛出的圈圈做平抛运动的时间长，圆环在水平方向上位移相同，根据
可得，大人抛出的圈圈初速度小，故AB错误；
C．圈圈落地时的速度大小为
由于小孩的水平速度大于大人的水平速度，小孩的竖直分速度小于大人的竖直分速度，则无法判断圈圈落地速度的大小关系，故C错误；
D．圈圈落地时有
大人抛出的圈圈做平抛运动的时间长，初速度小，则落地时速度方向与地面的夹角大，故D正确。
故选D。
6. 如图所示，门把手上A、B两点到转轴上O点的距离之比为，匀速转动门把手时，下列说法正确的是（ ）
A. A、B两点的线速度大小之比为
B. A、B两点的角速度之比为
C. A、B两点的向心加速度大小之比为
D. A、B两点转过的路程之比为
【答案】A
【解析】
【详解】B．门把手上A、B两点都绕O点同轴转动，则角速度相等，故A、B两点的角速度之比为，故B错误；
A．由，可知A、B两点的线速度大小之比为
故A正确；
C．由，可知A、B两点的向心加速度大小之比为
故C错误；
D．门把手上的点转过的路程为
由于A、B两点转过的角度相同，所以A、B两点转过的路程之比为
故D错误。
故选A。
7. 盾构隧道掘进机，简称盾构机，是一种隧道掘进的专用工程机械，又被称作“工程机械之王”，是城市地铁建设、开山修路、打通隧道的利器。如图为我国最新研制的“聚力一号”盾构机的刀盘，其直径达16m，转速为5r/min，下列说法正确的是（ ）
A. 刀盘工作时的角速度为B. 刀盘边缘的线速度大小约为8m/s
C. 刀盘旋转的周期为12sD. 刀盘工作时各刀片末端的线速度均相同
【答案】C
【解析】
【详解】A．刀盘工作时的角速度为
故A错误；
B．刀盘边缘的线速度大小约为
故B错误；
C．刀盘旋转的周期为
故C正确；
D．刀盘上所有刀片的角速度都相同，各刀片末端的半径也相同，根据公式可知，各刀片末端的线速度大小相同，但是方向不同，故D错误。
故选C。
8. 关于下列各图，说法正确的是（ ）
A. 图甲中，传动装置转动过程中a，b两点的角速度相等
B. 图乙中，无论用多大的力打击，A、B两钢球总是同时落地
C. 图丙中，汽车通过拱桥顶端的速度越大，汽车对桥面的压力就越大
D. 图丁中，火车以大于规定速度经过外轨高于内轨的弯道，内外轨对火车都有侧压力
【答案】B
【解析】
【详解】A．图甲中，传动装置转动过程中a，b两点在两齿轮的边缘，线速度大小相等，角速度不相等，A错误；
B．图乙中，由平抛运动的规律可知，无论用多大的力打击，A、B两钢球总是同时落地，B正确；
C．图丙中，由牛顿第二定律可得
汽车通过拱桥顶端的速度越大，桥面对汽车的支持力就越小，由牛顿第三定律可知，汽车对桥面的压力就越小，C错误；
D．图丁中，当火车以规定速度经过外轨高于内轨的弯道时，火车的重力与斜轨道的支持力的合力恰好等于向心力，内外轨对火车均无侧压力，若火车以大于规定速度经过外轨高于内轨的弯道时，火车有做离心运动的趋势，则有外轨对火车有侧压力，D错误。
故选B。
9. 如图半径为L的细圆管轨道竖直放置，管内壁光滑，管内有一个质量为m的小球做完整的圆周运动，圆管内径远小于轨道半径，小球直径略小于圆管内径，下列说法不正确的是（ ）
A. 经过最低点时小球一定处于超重状态
B. 经过最高点P时小球可能处于完全失重状态
C. 若小球能在圆管轨道做完整圆周运动，最高点P的速度v最小值为
D. 若经过最高点P的速度v增大，小球在P点对管壁压力可能减小
【答案】C
【解析】
【详解】A．小球在最低点，加速度向上，则小球处于超重状态，故A正确；
B．小球经过最高点P时，若对轨道的压力为零，则重力完全提供向心力，小球处于完全失重状态，故B正确；
C．由于在最高点圆管能支撑小球，所以速度的最小值为零，故C错误；
D．若过最高点的速度较小，则在P点，小球在P点对管壁压力向下，轨道对小球有向上的弹力，根据牛顿第二定律可得
此时经过最高点P的速度增大，小球在P点和管壁的作用力减小，故D正确。
本题选不正确的，故选C。
10. 2021年12月9日15时40分，天宫课堂第一课正式开讲，这是首次在距地面约的中国载人空间站天宫上进行的太空授课活动。授课期间，航天员与地面课堂的师生进行了实时互动，则（ ）
A. 在天宫中宇航员由于没有受到地球引力而处于漂浮状态
B. 即使在“天宫”中处于完全失重状态，宇航员仍可用弹簧拉力器锻炼身体
C. 天宫的运行速度介于第一宇宙速度与第二宇宙速度之间
D. 天宫能和地面课堂实时交流，是因其绕地球运行角速度和地球自转角速度相同
【答案】B
【解析】
【详解】A．在“天宫”中宇航员仍然要受到地球引力，但是由于处于完全失重状态，使得处于漂浮状态，故A错误；
B．即使在“天宫”中处于完全失重状态，但弹簧弹力仍然存在，宇航员仍可用弹簧拉力器炼身体，故B正确；
C．第一宇宙速度是最大的环绕速度，“天宫”的运行速度小于第一宇宙速度，故C错误；
D．根据
可知天宫绕地球运行的角速度大于地球同步卫星的角速度，而同步卫星的角速度等于地球自转的角速度，可知天宫绕地球运行角速度大于地球自转角速度，故D错误。
故选B。
11. 高一某同学参加引体向上体能测试，如图所示，在20s内完成10次标准动作，每次引体向上的高度约为50cm，则此过程中该同学克服重力做功的平均功率最接近于（g取10 m/s2）（ ）
A. 150WB. 450WC. 750WD. 1500W
【答案】A
【解析】
【详解】中学生体重接近于60kg，该同学克服重力做功的平均功率约为
故选A。
12. 共享电动单车深受市民欢迎，某一市民借用电动单车以恒定功率从静止启动，能够达到的最大速度为v。 已知所受阻力恒定为人和车总重力的，，则当车速为时，电动单车的加速度为（ ）
A. 1m/s2B. 1.25m/s2C. 2m/s2D. 2.5m/s2
【答案】B
【解析】
【详解】速度为v时
速度为时，根据牛顿第二定律得
解得
故选B。
13. 2022年3月23日天宫课堂中，叶光富老师利用手摇离心机将水油分离。手摇离心机可简化为图乙模型，假设小瓶（包括小瓶中的油和水）的质量为m，P为小瓶的质心，OP长度为L，小瓶在t时间内匀速转动了n圈，以空间站为参考系，下列说法正确的是（ ）
A. 空间站中的物体处于完全失重状态，小瓶中的水与油不会和地面上一样出现分层
B. 水、油能分离的原因是小瓶里的水和油做圆周运动产生了离心现象，密度较小的油集中于小瓶的底部
C. 水和油成功分层后，水做圆周运动的向心力完全由瓶底对水的弹力提供
D. 细线的拉力大小为
【答案】D
【解析】
【详解】AB．小瓶相对于空间站静止时，受到的地球引力全部用来提供其随空间站绕地球做圆周运动的向心力，小瓶完全失重，小瓶中的水与油不会和地面上一样出现分层现象；手摇离心机小瓶中的水油能分离的原因是混合物做圆周运动时，需要的向心力不一样，由于水和油的密度不同产生了离心现象，密度较大的水集中于小瓶的底部；根据题意，此时小瓶相对于空间站做的是匀速圆周运动，故AB错误；
C．水对油有指向圆心的作用力，水做圆周运动的向心力由瓶底对水的弹力和油对水的作用力的合力提供，故C错误；
D．小瓶转动的周期为
细线拉力大小为
故D正确；
故选D。
二、不定项选择题（本题共2小题，每小题3分，共6分，在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项正确，全部选对得3分，漏选得2分，不选、多选、错选均不得分）
14. 下列表述符合物理史实的是（ ）
A. 开普勒通过分析第谷的天文观测数据，提出了“日心说”，并发现了万有引力定律
B. 卡文迪什通过实验推算出引力常量G的值，被誉为第一个能“称量地球质量”的人
C. 牛顿通过“月—地检验”发现地面物体所受地球的引力、月球所受地球的引力都遵从相同的规律
D. 牛顿力学取得了巨大成就，适用于一切领域
【答案】BC
【解析】
【详解】A．哥白尼提出了“日心说”观点；开普勒通过分析第谷的天文观测数据，总结出了行星运动的三大定律；牛顿发现了万有引力定律，故A错误；
B．卡文迪什通过实验推算出了引力常量G的值，被誉为第一个能“称量地球质量”的人，故B正确；
C．牛顿通过“月—地检验”发现地面物体所受地球的引力、月球所受地球的引力都遵从相同的规律，故C正确；
D．牛顿力学取得了巨大的成就，适用于宏观、低速的运动物体，故D错误。
故选BC。
15. 如图甲所示， 滚筒洗衣机脱水时， 衣物紧贴着滚筒壁在竖直平面内做顺时针方向的匀速圆周运动。可简化为图乙所示模型，一件小衣物质量为m， A、B分别为小衣物经过的最高位置和最低位置，测得小衣物过A 点线速度大小为 v， 做圆周运动的周期为T。已知重力加速度为g，小衣物可视为质点。下列说法正确的是（ ）
A. 转筒半径为
B. 衣物在A 点受到滚筒壁的压力为
C. 衣物转到 B 位置时的脱水效果最好
D. 要使衣物过A 点不掉下， 转筒的周期不能大于
【答案】ACD
【解析】
【详解】A．根据
可得转筒半径为
选项A正确；
B．衣物在A 点时
解得衣物在A点受到滚筒壁的压力为
选项B错误；
C．衣物转到 B 位置时由牛顿第二定律
可知在B位置脱水效果最好，选项C正确；
D．要使衣物过A 点不掉下， 则
解得
即转筒的周期不能大于，选项D正确。
故选ACD。
非选择题部分
三、实验题（本题共2小题，第17题第2小问每空1分，其余每空2分，共15分）
16. 图甲是“探究平抛运动的特点”的实验装置图。
（1）在做“探究平抛运动的特点”实验时，除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉之外，下列器材中还需要的有______。
A. 重锤线B. 秒表C. 弹簧测力计D. 天平
（2）下列实验操作符合规范的是______。
A. 记录的点应适当多一些
B. 斜槽轨道必须光滑
C. 用平滑曲线把所有的点连接起来
D. 应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滑下
（3）在探究过程中，将白纸换成了方格纸，方格纸的边长，实验记录了小球在运动过程中的3个点迹，如图乙所示，则该小球做平抛运动的初速度为______m/s；小球经过B点时的竖直分运动速度为______。（g取，结果保留两位有效数字）
【答案】（1）A （2）AD
（3） ①. 1.5m/s ②. 2.0m/s
【解析】
【小问1详解】
A．需要重锤线确定平板是否竖直、并确定y坐标，描绘坐标及轨迹，所以需要用重锤线来校准平板是否竖直，故A正确；
B．由于小球抛出后做平抛运动，运动时间由竖直高度即可计算得出，故不需要秒表，故B错误；
CD．实验中无需测量力的大小以及小球的质量，故无需弹簧测力计和天平，故CD错误。
故选A。
【小问2详解】
A．实验中为减小误差，记录的点应适当多一些，这样可以让测量的值误差更小，故A正确；
B．只需要保证小球从斜槽末端做平抛运动，速度相同即可，不需要保证轨道光滑，故B错误；
C．描点作图时应用平滑曲线连接，但应舍弃一些误差较大的点，故C错误；
D．该实验所要测量的是同一次平抛运动的多个数据，所以初速度应该相同，则要求小球从同一斜面的同一高度静止释放，使得小球离开斜槽末端具有相同的速度，应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滑下，故D正确。
故选AD。
【小问3详解】
[1]由于平抛运动水平方向做匀速直线运动，由图可知，物体从A到B和从B到C的水平位移相等，即运动时间相等，所以
代入解得
，
[2]小球经过B点时的竖直分运动速度为
17. 某实验小组同学利用如图所示的装置完成了“探究向心力与质量、角速度以及半径之间的关系”实验。实验时转动手柄，通过皮带带动两个轮塔转动，使得槽内的钢球做圆周运动，钢球对挡板的作用通过连杆使测力筒下降，露出的标尺刻度能表示两钢球所受的向心力的大小。已知小球在挡板A、B、C处做圆周运动的轨迹半径之比为1∶2∶1。
（1）本实验用到的思想方法是______（填选项前的字母）
A. 理想模型法B. 等效法C. 推理法D. 控制变量法
（2）探究向心力的大小与圆周运动半径的关系时，应选择两个质量______（选填“相同”或“不同”）的小球，分别放在挡板C与______（选填“挡板A”或“挡板B”）处，同时选择半径______（选填“相同”或“不同”）的两个塔轮：
（3）如果两钢球的质量和转动半径相同时，钢球1、2的向心力之比为9∶16，则轮塔1、2的半径之比为______。
【答案】（1）D （2） ①. 相同 ②. 挡板B ③. 相同
（3）4∶3
【解析】
【小问1详解】
本实验考查是向心力与质量、角速度以及半径之间的关系，涉及多个物理量，应采用控制变量法,故选D。
【小问2详解】
[1]探究向心力的大小与圆周运动半径关系时，应保持质量与角速度相同，仅让运动半径不同，故该空为“相同”。
[2]见[1]中分析，又已知小球在挡板A、B、C处做圆周运动的轨迹半径之比为1∶2∶1，故该空为“挡板B”。
[3]分析知需保证两者角速度大小相等，两塔轮通过传动皮带连接，塔轮边缘点线速度大小相等，又故角速度与半径成反比，故为保证角速度相等，需两个塔轮半径相同，故该空为“相同”。
【小问3详解】
由知，若两钢球质量和转动半径形同，此时钢球1、2的向心力之比为9∶16，有
得
又因两塔轮为皮带传动，塔轮边缘线速度大小相等，且，故有
四、计算题（本题共4小题，其中第18题、第19题各9分，第20题10分，第21题12分，共40分。解题时要有必要的文字说明和解答过程。）
18. “嫦娥一号”探月卫星在空中运动的简化示意图如图所示。卫星由地面发射后，经过发射轨道进入停泊轨道，在停泊轨道经过调速后进入地月转移轨道，再次调速后进入“工作轨道”。探月卫星在环绕月球的“工作轨道”上绕月飞行（视为圆周运动），飞行周期为T，距月球表面的高度为h，月球半径为R，引力常量为G，忽略其他天体对探月卫星在“工作轨道”上环绕运动的影响。
（1）求月球质量；
（2）求月球表面的重力加速度；
（3）求月球的第一宇宙速度。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）设月球的质量为M，卫星的质量为m，根据万有引力提供向心力，由题意可得
解得
（2）设月球的质量为M，月球表面有一小物体质量为m′，由题意可得
解得
（3）设月球表面附近有一质量为m0的物体环绕月球表面做匀速圆周运动，月球的第一宇宙速度为v，根据万有引力提供向心力有
解得
19. 图甲所示的救生缓降器由挂钩（或吊环）、吊带、绳索及速度控制装置等组成，是一种可使人沿（随）绳（带）缓慢下降的安全营救装置。如图乙所示，高层建筑工人在一次险情中，将安全带系于腰部，从离地面某高度处通过钢丝绳先匀加速运动后匀减速运动安全着陆，图丙是工人运动全过程的v-t图像。已知工人的质量m=70kg，g=10m/s2。求：
（1）发生险情处离地面的高度H；
（2）整个下降过程中工人重力势能的变化量；
（3）t=4s时钢丝绳对工人拉力的功率P。
【答案】（1）45m；（2）31500J；（3）11970W
【解析】
【详解】（1）根据v-t图像与横轴围成的面积等于位移，则有
（2）整个下降过程中工人重力做功为
即重力势能减少了31500J；
（3）工人在3~5s内向下做匀减速直线运动，工人加速度大小为
根据牛顿第二定律可得
解得
t=4s时工人的速度为
t=4s时钢丝绳对工人拉力的瞬时功率为
20. 如图所示，水平地面AB与竖直面内的半圆形轨道BC在B点相接，轨道半径为。一个质量为的物块（可视为质点）以某一速度冲上竖直半圆环，沿轨道运动到C点飞出，最后落在水平地面的D点（图中未标出）。整个过程空气阻力不计，重力加速度为。
（1）如物块经过B点进入半圆形轨道瞬间对轨道的压力为其重力的8倍，求它在B点速度大小；
（2）能实现上述运动时，求B、D间的最小距离；
（3）物块离开C点后至落回水平面过程中，求重力做功的平均功率。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）设物体在点的速度为，受到地面的支持力为，则
代入得
（2）设、间的最小距离为，物体过点最小速度为
则
在C点飞出后做平抛运动，在竖直方向有
水平方向有
代入得
（3）物块离开C回到水平面过程中重力做功
重力做功的平均功率
21. 如图所示是某游乐场“空中飞椅”的游乐设施，其基本装置是将绳子上端固定在转盘上，绳子下端连接座椅，人坐在飞椅上随转盘在空中绕竖直转轴转动。设绳子长，与座椅的总质量，盘静止时人与轴间的距离，此时座椅离地面。转盘慢慢加速运动，经过一段时间后转速保持稳定，此时人与转轴之间的距离变为且保持不变。不计空气阻力，绳子不可伸长，取。
（1）转盘转动到稳定状态时，人距地面的高度是多少？
（2）转盘转动到稳定状态时，角速度大小是多少？
（3）若转盘稳定转动后，一位游客随身携带的手机突然滑落下来。为了保证安全，管理员应该让地面上的游客至少离中心轴多远？
（4）试从运动和力的关系角度讨论，“空中飞椅”的转速过大时，飞椅中的游客存在安全隐患的原因。
【答案】（1）5m；（2）；（3）；（4）飞椅会存在绳断
【解析】
【详解】（1）设转盘匀速转动时绳子与竖直方向的夹角为，则
飞椅上升的高度
转盘稳定后人距地面的高度
（2）设转盘稳定转动后角速度为，则
解得
（3）手机滑落后沿圆周的切线方向做平抛运动，设手机从抛出至落地的水平距离为，则
游客距中心轴的距离为s，所以
（4）由公式
可知，角速度增大时，增大；
根据
可知，增大，拉力增大，空中飞椅的转速过大时，飞椅会存在绳断的危险。
高一年级物理学科试题
考生须知：
1．本卷共7页，满分100分，考试时间90分钟。
2．答题前，在答题卷指定区域填写班级、姓名、考场号、座位号及准考证号并填涂相应数字。
3．所有答案必须写在答题纸上，写在试卷上无效。
4．考试结束后，只需上交答题纸。
选择题部分
一、单项选择题（本题共13小题，每小题3分，共39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. 下列物理量是标量，且其所对应的单位是国际单位制中的基本单位的是（ ）
A. 位移B. 时间C. 功D. 功率
【答案】B
【解析】
【详解】A．位移是矢量，其单位是国际单位制中的基本单位，故A不符合题意；
B．时间是标量，其单位是国际单位制中的基本单位，故B符合题意；
CD．功和功率是标量，其单位不是国际单位制中的基本单位，故CD不符合题意。
故选B。
2. “嫦娥号”探月卫星在由地球飞向月球时，沿曲线从M点向N点飞行的过程中，速度逐渐减小，在此过程中探月卫星所受合外力方向可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】根据曲线运动的特点可知，速度矢量与合力矢量分别在运动轨迹的两侧，合力方向指向轨迹的凹向；由于卫星的速度在逐渐减小，所以合力方向与速度方向之间的夹角大于。
故选B。
3. 如图，商场内某顾客站在自动扶梯上随扶梯一起上行，扶梯与水平面夹角为30°，速度为，将速度沿水平和竖直方向分解，则顾客在竖直方向的分速度为（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】速度是矢量，分解遵循平行四边形定则，如图
可得
故选D。
4. 如图所示，在抗洪抢险应急救援中，直升机在水平面内向右匀加速直线飞行，同时被救助者随着竖直钢丝绳的收缩匀速上升，则被救助者的实际运动轨迹为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】被救助者的实际运动为水平向右的匀加速直线运动和竖直向上的匀速直线运动的合运动，所以被救助者的实际运动轨迹为一条开口向右的抛物线。
故选A。
5. “套圈圈”是大人、小孩都喜欢的娱乐活动，一个大人和一个小孩分别在如图所示的位置水平抛出圆环，恰好套中同一个物体。若两个圆环相同，忽略空气阻力，圆环的运动视为平抛运动，则大人抛出的圆环（ ）
A. 初速度大B. 平抛运动的时间小
C. 落地时的速度大D. 落地时速度方向与地面的夹角大
【答案】D
【解析】
【详解】AB．由图可知，由于大人的抛出点比小孩的抛出点高，则大人抛出的圈圈做平抛运动的时间长，圆环在水平方向上位移相同，根据
可得，大人抛出的圈圈初速度小，故AB错误；
C．圈圈落地时的速度大小为
由于小孩的水平速度大于大人的水平速度，小孩的竖直分速度小于大人的竖直分速度，则无法判断圈圈落地速度的大小关系，故C错误；
D．圈圈落地时有
大人抛出的圈圈做平抛运动的时间长，初速度小，则落地时速度方向与地面的夹角大，故D正确。
故选D。
6. 如图所示，门把手上A、B两点到转轴上O点的距离之比为，匀速转动门把手时，下列说法正确的是（ ）
A. A、B两点的线速度大小之比为
B. A、B两点的角速度之比为
C. A、B两点的向心加速度大小之比为
D. A、B两点转过的路程之比为
【答案】A
【解析】
【详解】B．门把手上A、B两点都绕O点同轴转动，则角速度相等，故A、B两点的角速度之比为，故B错误；
A．由，可知A、B两点的线速度大小之比为
故A正确；
C．由，可知A、B两点的向心加速度大小之比为
故C错误；
D．门把手上的点转过的路程为
由于A、B两点转过的角度相同，所以A、B两点转过的路程之比为
故D错误。
故选A。
7. 盾构隧道掘进机，简称盾构机，是一种隧道掘进的专用工程机械，又被称作“工程机械之王”，是城市地铁建设、开山修路、打通隧道的利器。如图为我国最新研制的“聚力一号”盾构机的刀盘，其直径达16m，转速为5r/min，下列说法正确的是（ ）
A. 刀盘工作时的角速度为B. 刀盘边缘的线速度大小约为8m/s
C. 刀盘旋转的周期为12sD. 刀盘工作时各刀片末端的线速度均相同
【答案】C
【解析】
【详解】A．刀盘工作时的角速度为
故A错误；
B．刀盘边缘的线速度大小约为
故B错误；
C．刀盘旋转的周期为
故C正确；
D．刀盘上所有刀片的角速度都相同，各刀片末端的半径也相同，根据公式可知，各刀片末端的线速度大小相同，但是方向不同，故D错误。
故选C。
8. 关于下列各图，说法正确的是（ ）
A. 图甲中，传动装置转动过程中a，b两点的角速度相等
B. 图乙中，无论用多大的力打击，A、B两钢球总是同时落地
C. 图丙中，汽车通过拱桥顶端的速度越大，汽车对桥面的压力就越大
D. 图丁中，火车以大于规定速度经过外轨高于内轨的弯道，内外轨对火车都有侧压力
【答案】B
【解析】
【详解】A．图甲中，传动装置转动过程中a，b两点在两齿轮的边缘，线速度大小相等，角速度不相等，A错误；
B．图乙中，由平抛运动的规律可知，无论用多大的力打击，A、B两钢球总是同时落地，B正确；
C．图丙中，由牛顿第二定律可得
汽车通过拱桥顶端的速度越大，桥面对汽车的支持力就越小，由牛顿第三定律可知，汽车对桥面的压力就越小，C错误；
D．图丁中，当火车以规定速度经过外轨高于内轨的弯道时，火车的重力与斜轨道的支持力的合力恰好等于向心力，内外轨对火车均无侧压力，若火车以大于规定速度经过外轨高于内轨的弯道时，火车有做离心运动的趋势，则有外轨对火车有侧压力，D错误。
故选B。
9. 如图半径为L的细圆管轨道竖直放置，管内壁光滑，管内有一个质量为m的小球做完整的圆周运动，圆管内径远小于轨道半径，小球直径略小于圆管内径，下列说法不正确的是（ ）
A. 经过最低点时小球一定处于超重状态
B. 经过最高点P时小球可能处于完全失重状态
C. 若小球能在圆管轨道做完整圆周运动，最高点P的速度v最小值为
D. 若经过最高点P的速度v增大，小球在P点对管壁压力可能减小
【答案】C
【解析】
【详解】A．小球在最低点，加速度向上，则小球处于超重状态，故A正确；
B．小球经过最高点P时，若对轨道的压力为零，则重力完全提供向心力，小球处于完全失重状态，故B正确；
C．由于在最高点圆管能支撑小球，所以速度的最小值为零，故C错误；
D．若过最高点的速度较小，则在P点，小球在P点对管壁压力向下，轨道对小球有向上的弹力，根据牛顿第二定律可得
此时经过最高点P的速度增大，小球在P点和管壁的作用力减小，故D正确。
本题选不正确的，故选C。
10. 2021年12月9日15时40分，天宫课堂第一课正式开讲，这是首次在距地面约的中国载人空间站天宫上进行的太空授课活动。授课期间，航天员与地面课堂的师生进行了实时互动，则（ ）
A. 在天宫中宇航员由于没有受到地球引力而处于漂浮状态
B. 即使在“天宫”中处于完全失重状态，宇航员仍可用弹簧拉力器锻炼身体
C. 天宫的运行速度介于第一宇宙速度与第二宇宙速度之间
D. 天宫能和地面课堂实时交流，是因其绕地球运行角速度和地球自转角速度相同
【答案】B
【解析】
【详解】A．在“天宫”中宇航员仍然要受到地球引力，但是由于处于完全失重状态，使得处于漂浮状态，故A错误；
B．即使在“天宫”中处于完全失重状态，但弹簧弹力仍然存在，宇航员仍可用弹簧拉力器炼身体，故B正确；
C．第一宇宙速度是最大的环绕速度，“天宫”的运行速度小于第一宇宙速度，故C错误；
D．根据
可知天宫绕地球运行的角速度大于地球同步卫星的角速度，而同步卫星的角速度等于地球自转的角速度，可知天宫绕地球运行角速度大于地球自转角速度，故D错误。
故选B。
11. 高一某同学参加引体向上体能测试，如图所示，在20s内完成10次标准动作，每次引体向上的高度约为50cm，则此过程中该同学克服重力做功的平均功率最接近于（g取10 m/s2）（ ）
A. 150WB. 450WC. 750WD. 1500W
【答案】A
【解析】
【详解】中学生体重接近于60kg，该同学克服重力做功的平均功率约为
故选A。
12. 共享电动单车深受市民欢迎，某一市民借用电动单车以恒定功率从静止启动，能够达到的最大速度为v。 已知所受阻力恒定为人和车总重力的，，则当车速为时，电动单车的加速度为（ ）
A. 1m/s2B. 1.25m/s2C. 2m/s2D. 2.5m/s2
【答案】B
【解析】
【详解】速度为v时
速度为时，根据牛顿第二定律得
解得
故选B。
13. 2022年3月23日天宫课堂中，叶光富老师利用手摇离心机将水油分离。手摇离心机可简化为图乙模型，假设小瓶（包括小瓶中的油和水）的质量为m，P为小瓶的质心，OP长度为L，小瓶在t时间内匀速转动了n圈，以空间站为参考系，下列说法正确的是（ ）
A. 空间站中的物体处于完全失重状态，小瓶中的水与油不会和地面上一样出现分层
B. 水、油能分离的原因是小瓶里的水和油做圆周运动产生了离心现象，密度较小的油集中于小瓶的底部
C. 水和油成功分层后，水做圆周运动的向心力完全由瓶底对水的弹力提供
D. 细线的拉力大小为
【答案】D
【解析】
【详解】AB．小瓶相对于空间站静止时，受到的地球引力全部用来提供其随空间站绕地球做圆周运动的向心力，小瓶完全失重，小瓶中的水与油不会和地面上一样出现分层现象；手摇离心机小瓶中的水油能分离的原因是混合物做圆周运动时，需要的向心力不一样，由于水和油的密度不同产生了离心现象，密度较大的水集中于小瓶的底部；根据题意，此时小瓶相对于空间站做的是匀速圆周运动，故AB错误；
C．水对油有指向圆心的作用力，水做圆周运动的向心力由瓶底对水的弹力和油对水的作用力的合力提供，故C错误；
D．小瓶转动的周期为
细线拉力大小为
故D正确；
故选D。
二、不定项选择题（本题共2小题，每小题3分，共6分，在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项正确，全部选对得3分，漏选得2分，不选、多选、错选均不得分）
14. 下列表述符合物理史实的是（ ）
A. 开普勒通过分析第谷的天文观测数据，提出了“日心说”，并发现了万有引力定律
B. 卡文迪什通过实验推算出引力常量G的值，被誉为第一个能“称量地球质量”的人
C. 牛顿通过“月—地检验”发现地面物体所受地球的引力、月球所受地球的引力都遵从相同的规律
D. 牛顿力学取得了巨大成就，适用于一切领域
【答案】BC
【解析】
【详解】A．哥白尼提出了“日心说”观点；开普勒通过分析第谷的天文观测数据，总结出了行星运动的三大定律；牛顿发现了万有引力定律，故A错误；
B．卡文迪什通过实验推算出了引力常量G的值，被誉为第一个能“称量地球质量”的人，故B正确；
C．牛顿通过“月—地检验”发现地面物体所受地球的引力、月球所受地球的引力都遵从相同的规律，故C正确；
D．牛顿力学取得了巨大的成就，适用于宏观、低速的运动物体，故D错误。
故选BC。
15. 如图甲所示， 滚筒洗衣机脱水时， 衣物紧贴着滚筒壁在竖直平面内做顺时针方向的匀速圆周运动。可简化为图乙所示模型，一件小衣物质量为m， A、B分别为小衣物经过的最高位置和最低位置，测得小衣物过A 点线速度大小为 v， 做圆周运动的周期为T。已知重力加速度为g，小衣物可视为质点。下列说法正确的是（ ）
A. 转筒半径为
B. 衣物在A 点受到滚筒壁的压力为
C. 衣物转到 B 位置时的脱水效果最好
D. 要使衣物过A 点不掉下， 转筒的周期不能大于
【答案】ACD
【解析】
【详解】A．根据
可得转筒半径为
选项A正确；
B．衣物在A 点时
解得衣物在A点受到滚筒壁的压力为
选项B错误；
C．衣物转到 B 位置时由牛顿第二定律
可知在B位置脱水效果最好，选项C正确；
D．要使衣物过A 点不掉下， 则
解得
即转筒的周期不能大于，选项D正确。
故选ACD。
非选择题部分
三、实验题（本题共2小题，第17题第2小问每空1分，其余每空2分，共15分）
16. 图甲是“探究平抛运动的特点”的实验装置图。
（1）在做“探究平抛运动的特点”实验时，除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉之外，下列器材中还需要的有______。
A. 重锤线B. 秒表C. 弹簧测力计D. 天平
（2）下列实验操作符合规范的是______。
A. 记录的点应适当多一些
B. 斜槽轨道必须光滑
C. 用平滑曲线把所有的点连接起来
D. 应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滑下
（3）在探究过程中，将白纸换成了方格纸，方格纸的边长，实验记录了小球在运动过程中的3个点迹，如图乙所示，则该小球做平抛运动的初速度为______m/s；小球经过B点时的竖直分运动速度为______。（g取，结果保留两位有效数字）
【答案】（1）A （2）AD
（3） ①. 1.5m/s ②. 2.0m/s
【解析】
【小问1详解】
A．需要重锤线确定平板是否竖直、并确定y坐标，描绘坐标及轨迹，所以需要用重锤线来校准平板是否竖直，故A正确；
B．由于小球抛出后做平抛运动，运动时间由竖直高度即可计算得出，故不需要秒表，故B错误；
CD．实验中无需测量力的大小以及小球的质量，故无需弹簧测力计和天平，故CD错误。
故选A。
【小问2详解】
A．实验中为减小误差，记录的点应适当多一些，这样可以让测量的值误差更小，故A正确；
B．只需要保证小球从斜槽末端做平抛运动，速度相同即可，不需要保证轨道光滑，故B错误；
C．描点作图时应用平滑曲线连接，但应舍弃一些误差较大的点，故C错误；
D．该实验所要测量的是同一次平抛运动的多个数据，所以初速度应该相同，则要求小球从同一斜面的同一高度静止释放，使得小球离开斜槽末端具有相同的速度，应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滑下，故D正确。
故选AD。
【小问3详解】
[1]由于平抛运动水平方向做匀速直线运动，由图可知，物体从A到B和从B到C的水平位移相等，即运动时间相等，所以
代入解得
，
[2]小球经过B点时的竖直分运动速度为
17. 某实验小组同学利用如图所示的装置完成了“探究向心力与质量、角速度以及半径之间的关系”实验。实验时转动手柄，通过皮带带动两个轮塔转动，使得槽内的钢球做圆周运动，钢球对挡板的作用通过连杆使测力筒下降，露出的标尺刻度能表示两钢球所受的向心力的大小。已知小球在挡板A、B、C处做圆周运动的轨迹半径之比为1∶2∶1。
（1）本实验用到的思想方法是______（填选项前的字母）
A. 理想模型法B. 等效法C. 推理法D. 控制变量法
（2）探究向心力的大小与圆周运动半径的关系时，应选择两个质量______（选填“相同”或“不同”）的小球，分别放在挡板C与______（选填“挡板A”或“挡板B”）处，同时选择半径______（选填“相同”或“不同”）的两个塔轮：
（3）如果两钢球的质量和转动半径相同时，钢球1、2的向心力之比为9∶16，则轮塔1、2的半径之比为______。
【答案】（1）D （2） ①. 相同 ②. 挡板B ③. 相同
（3）4∶3
【解析】
【小问1详解】
本实验考查是向心力与质量、角速度以及半径之间的关系，涉及多个物理量，应采用控制变量法,故选D。
【小问2详解】
[1]探究向心力的大小与圆周运动半径关系时，应保持质量与角速度相同，仅让运动半径不同，故该空为“相同”。
[2]见[1]中分析，又已知小球在挡板A、B、C处做圆周运动的轨迹半径之比为1∶2∶1，故该空为“挡板B”。
[3]分析知需保证两者角速度大小相等，两塔轮通过传动皮带连接，塔轮边缘点线速度大小相等，又故角速度与半径成反比，故为保证角速度相等，需两个塔轮半径相同，故该空为“相同”。
【小问3详解】
由知，若两钢球质量和转动半径形同，此时钢球1、2的向心力之比为9∶16，有
得
又因两塔轮为皮带传动，塔轮边缘线速度大小相等，且，故有
四、计算题（本题共4小题，其中第18题、第19题各9分，第20题10分，第21题12分，共40分。解题时要有必要的文字说明和解答过程。）
18. “嫦娥一号”探月卫星在空中运动的简化示意图如图所示。卫星由地面发射后，经过发射轨道进入停泊轨道，在停泊轨道经过调速后进入地月转移轨道，再次调速后进入“工作轨道”。探月卫星在环绕月球的“工作轨道”上绕月飞行（视为圆周运动），飞行周期为T，距月球表面的高度为h，月球半径为R，引力常量为G，忽略其他天体对探月卫星在“工作轨道”上环绕运动的影响。
（1）求月球质量；
（2）求月球表面的重力加速度；
（3）求月球的第一宇宙速度。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）设月球的质量为M，卫星的质量为m，根据万有引力提供向心力，由题意可得
解得
（2）设月球的质量为M，月球表面有一小物体质量为m′，由题意可得
解得
（3）设月球表面附近有一质量为m0的物体环绕月球表面做匀速圆周运动，月球的第一宇宙速度为v，根据万有引力提供向心力有
解得
19. 图甲所示的救生缓降器由挂钩（或吊环）、吊带、绳索及速度控制装置等组成，是一种可使人沿（随）绳（带）缓慢下降的安全营救装置。如图乙所示，高层建筑工人在一次险情中，将安全带系于腰部，从离地面某高度处通过钢丝绳先匀加速运动后匀减速运动安全着陆，图丙是工人运动全过程的v-t图像。已知工人的质量m=70kg，g=10m/s2。求：
（1）发生险情处离地面的高度H；
（2）整个下降过程中工人重力势能的变化量；
（3）t=4s时钢丝绳对工人拉力的功率P。
【答案】（1）45m；（2）31500J；（3）11970W
【解析】
【详解】（1）根据v-t图像与横轴围成的面积等于位移，则有
（2）整个下降过程中工人重力做功为
即重力势能减少了31500J；
（3）工人在3~5s内向下做匀减速直线运动，工人加速度大小为
根据牛顿第二定律可得
解得
t=4s时工人的速度为
t=4s时钢丝绳对工人拉力的瞬时功率为
20. 如图所示，水平地面AB与竖直面内的半圆形轨道BC在B点相接，轨道半径为。一个质量为的物块（可视为质点）以某一速度冲上竖直半圆环，沿轨道运动到C点飞出，最后落在水平地面的D点（图中未标出）。整个过程空气阻力不计，重力加速度为。
（1）如物块经过B点进入半圆形轨道瞬间对轨道的压力为其重力的8倍，求它在B点速度大小；
（2）能实现上述运动时，求B、D间的最小距离；
（3）物块离开C点后至落回水平面过程中，求重力做功的平均功率。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）设物体在点的速度为，受到地面的支持力为，则
代入得
（2）设、间的最小距离为，物体过点最小速度为
则
在C点飞出后做平抛运动，在竖直方向有
水平方向有
代入得
（3）物块离开C回到水平面过程中重力做功
重力做功的平均功率
21. 如图所示是某游乐场“空中飞椅”的游乐设施，其基本装置是将绳子上端固定在转盘上，绳子下端连接座椅，人坐在飞椅上随转盘在空中绕竖直转轴转动。设绳子长，与座椅的总质量，盘静止时人与轴间的距离，此时座椅离地面。转盘慢慢加速运动，经过一段时间后转速保持稳定，此时人与转轴之间的距离变为且保持不变。不计空气阻力，绳子不可伸长，取。
（1）转盘转动到稳定状态时，人距地面的高度是多少？
（2）转盘转动到稳定状态时，角速度大小是多少？
（3）若转盘稳定转动后，一位游客随身携带的手机突然滑落下来。为了保证安全，管理员应该让地面上的游客至少离中心轴多远？
（4）试从运动和力的关系角度讨论，“空中飞椅”的转速过大时，飞椅中的游客存在安全隐患的原因。
【答案】（1）5m；（2）；（3）；（4）飞椅会存在绳断
【解析】
【详解】（1）设转盘匀速转动时绳子与竖直方向的夹角为，则
飞椅上升的高度
转盘稳定后人距地面的高度
（2）设转盘稳定转动后角速度为，则
解得
（3）手机滑落后沿圆周的切线方向做平抛运动，设手机从抛出至落地的水平距离为，则
游客距中心轴的距离为s，所以
（4）由公式
可知，角速度增大时，增大；
根据
可知，增大，拉力增大，空中飞椅的转速过大时，飞椅会存在绳断的危险。
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