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湖北省部分普通高中联盟2023-2024学年高一下学期期中联考物理试卷（Word版附解析）
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这是一份湖北省部分普通高中联盟2023-2024学年高一下学期期中联考物理试卷（Word版附解析），文件包含湖北省部分普通高中联盟2023-2024学年高一下学期期中联考物理试卷Word版含解析docx、湖北省部分普通高中联盟2023-2024学年高一下学期期中联考物理试卷Word版无答案docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共22页， 欢迎下载使用。
考试时间：2024年4月23日上午8：00-9：15 试卷满分：100分
★祝考试顺利★
注意事项：
1.答题前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡规定的位置上。
2.答选择题时必须使用2B铅笔，将答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦擦干净后，再选涂其他答案标号。
3.答非选择题时，必须使用0.5毫米黑色签字笔，将答案书写在答题卡规定的位置上。
4.所有题目必须在答题卡上作答，在试题卷上答题无效。
5.考试结束后，将试题卷和答题卡一并交回。
一、选择题。（每小题4分，共10小题，8-10题多选，全部选对得4分，部分选对得2分，有错选不得分，总分40分。）
1. 下列说法正确的是（ ）
A. 做匀速圆周运动的物体，所受合力一定不变，做曲线运动的物体，所受合力一定发生变化
B. 开普勒将第谷的几千个数据归纳出简洁的行星运动三定律，并在此基础上提出了万有引力定律
C. 牛顿根据大量实验数据得出了万有引力定律中比例系数的大小
D. 卡文迪许采用“微小量放大法”测出万有引力常量，被称为“第一个称出地球的人”
【答案】D
【解析】
【详解】A．做匀速圆周运动的物体，所受合力一定指向圆心，因此合力一定变化，做曲线运动的物体，合力与运动方向不同向，但所受合力可能不变，比如平抛运动，故A错误；
B．开普勒将第谷的几千个观察数据归纳成简洁的三定律，揭示了行星运动的规律，牛顿提出了万有引力定律，故B错误；
CD．牛顿没有测出比例系数；而是在提出万有引力定律后100多年，后来卡文迪许利用扭称测量出万有引力常量的大小，被称为“第一个称出地球的人”，故C错误，D正确。
故选D。
2. 质量为m的物体沿底面长度均为L、倾角不同的a、b、c三个斜面从顶端滑下，如图所示，物体和斜面间的滑动摩擦因数相同，a、b、c三个斜面与水平面的夹角的关系是，物体从a、b、c三个斜面顶端到底端过程中，摩擦力做功分别是、和，则它们的关系是
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】设斜面的底边长为x，斜面的倾角为，则任一斜面的长度为，故物体在斜面下滑时所受的摩擦力大小为：，摩擦力做功为：，与倾角无关，故，故ABC错误，D正确．故选D．
【点睛】设斜面的底边长度，利用角度求出斜面长度，由W=FL求摩擦力做功，由此分析即可．
3. 如果一个物体在运动的过程中克服重力做了的功，则（ ）
A. 物体的机械能一定增加B. 物体的重力势能可能减少
C. 物体的动能可能增加D. 物体的机械能一定减少
【答案】C
【解析】
【详解】ACD．只知道运动的过程中克服重力做了的功，其它力做功情况不清楚，则物体的机械能和动能变化不能确定，故AD错误，C正确；
B．当物体克服重力做功时，重力势能一定增加，克服重力做功，物体的重力势能一定增加了，故B错误。
故选C。
4. 近几年各学校流行跑操．在通过圆形弯道时，每一列的连线沿着跑道；每一排的连线是一条直线且必须与跑道垂直；在跑操过程中，每位同学之间的间距保持不变．如图为某中学某班学生以整齐的步伐通过圆形弯道时的情形，此时此刻
A. 同一列的学生的线速度相同
B. 同一排的学生的线速度相同
C. 全班同学的角速度相同
D. 同一列的学生受到的向心力相同
【答案】C
【解析】
【详解】AC．各位学生以整齐的步伐通过圆形弯道时，因每一排的连线是一条直线，且与跑道垂直，相当于共轴转动，所以全班同学的角速度相同，由于同一列的学生的线速度方向不同，所以线速度不同，故A错误，C正确．
B．根据v=ωr知，同一排学生的半径不同，则线速度不同，故B错误．
D．根据F=mω2r知，同一列的学生受到的向心力大小不一定相等，向心力方向也不同，所以向心力不同，故D错误．
5. 如图是无人机绕拍摄主体飞行时，在水平面内做匀速圆周运动的示意图。已知无人机的质量为m，轨道平面距拍摄对象高度为h，无人机与拍摄对象距离为r，飞行时线速度大小为v，则无人机做匀速圆周运动时（ ）
A. 无人机所受空气作用力为mg
B. 无人机所需的向心力为
C. 无人机飞行时速度不变
D. 无人机绕行一周的周期为
【答案】D
【解析】
【详解】A．无人机做匀速圆周运动，重力方向竖直向下，所需向心力水平方向，则空气对无人机的作用力斜向上方，大于重力，故A错误；
B．由几何关系可得，无人机做匀速圆周运动的半径为
则无人机所需的向心力为
故B错误；
C．无人机飞行时速度大小不变，方向改变，故C错误；
D．无人机绕行一周的周期为
故D正确。
故选D
6. 在多年前的农村，人们往往会选择让驴来拉磨把食物磨成粉浆，假设驴对磨杆的平均拉力为，驴对磨杆的拉力方向时刻与麻杆垂直，半径为，转动一周为，则（ ）
A. 驴转动一周拉力所做的功为
B. 驴转动一周拉力所做的功为
C. 驴转动一周拉力的平均功率为
D. 䅂盘边豝的线速度为
【答案】B
【解析】
【详解】AB．驴对磨的拉力沿圆周切线方向，拉力作用点的速度方向也在圆周切线方向，故可认为拉磨过程中拉力方向始终与速度方向相同，故根据微元功原理可知，拉力对磨盘所做的功等于拉力的大小与拉力作用点沿圆周运动弧长的乘积，则磨转动一周，弧长
所以拉力所做的功
故A错误；B对
C．根据平均功率的定义得
故C错误；
D．线速度
故D错误。
故选B。
7. 如图为一皮带传动装置，右轮半径为r，a为它边缘上一点；左侧是一轮轴，大轮半径为4r，小轮半径为2r，b点在小轮上，到小轮中心的距离为r。c点和d点分别位于小轮和大轮的边缘上。若传动过程中皮带不打滑，则（ ）
A. a点和b点的线速度大小相等
B. a点和b点的角速度大小相等
C. a点和c点的线速度大小相等
D. a点和d点的周期大小相等
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】A．由于a、c两点是传送带传动的两轮子边缘上两点，则，b、 c两点为共轴的轮子上两点，，由于 ，根据 ，则 ， A错误；
B．b、c两点为共轴的轮子上两点，，a、 c两点是传送带传动的两轮子边缘上两点，根据，则 ，所以，B错误 ；
C．由于a、c两点是传送带传动的两轮子边缘上两点，则，C正确；
D．a、c两点是传送带传动的两轮子边缘上两点，，根据 ，则，c、d 两点为共轴的轮子上两点，则 ，所以，D错误。
故选C。
8. 据报道北京时间2021年10月16日9时58分，航天员翟志刚、王亚平、叶光富先后进入天和核心舱，中国空间站也迎来了第二个飞行乘组。已知空间站绕地球飞行的轨道可视为圆轨道，轨道离地面的高度约为地球半径的，地球同步卫星轨道离地面的高度约为地球半径的6倍，下列说法正确的是（ ）
A. 航天员在空间站可以通过举重来锻炼肩部和背部肌肉
B. 航天员在空间站可以通过弹簧拉力器锻炼肩部和背部肌肉
C. 中国空间站在轨道上运行速度大于同步卫星的运行速度
D. 王亚平老师将水从水袋中挤出后，水会在空中显现水球是因为水不受万有引力作用
【答案】BC
【解析】
【详解】A.重物在空间站里处于完全失重状态，所以航天员在空间站不可以通过举重来锻炼肩部和背部肌肉，故A错误；
B.弹簧弹力是由弹簧形变产生，航天员在空间站可以通过弹簧拉力器锻炼肩部和背部肌肉，故B正确；
C.根据万有引力提供向心力有
解得
结合题意可知中国空间站在轨道上运行速度大于同步卫星的运行速度，故C正确；
D.王亚平老师将水从水袋中挤出后，水会在空中显现水球是因为水球所受万有引力全部用来提供做间周运动的向心力而处于完全失重状态，故D错误。
故选BC。
9. 北京时间2022年6月5日20时50分，“神舟十四号”3名航天员陈冬、刘洋、蔡旭哲全部顺利进入“天和”核心舱。已知核心舱距地球的高度为h，绕地球做匀速圆周运动的线速度大小为v，地球的半径为R，引力常量为G，把地球看成质量分布均匀的球体，球体的体积公式（r为球体的半径），不考虑地球自转的影响。下列说法正确的是（ ）
A. 地球的质量为
B. 核心舱转动的角速度为
C. 地球表面的重力加速度大小为
D. 地球的密度为
【答案】AD
【解析】
【详解】AD．设地球的质量为，核心舱的质量为，根据万有引力提供向心力有
可得
由公式可得，地球的密度为
故AD正确；
B．根据公式可得，核心舱转动的角速度为
故B错误；
C．根据题意，设地球表面物体的质量为，由万有引力等于重力有
又有
可得
故C错误；
故选AD。
10. 如图所示，在竖直平面内固定有两个很靠近的同心圆轨道，外圆光滑内圆粗糙.一质量为的小球从轨道的最低点以初速度向右运动，球的直径略小于两圆间距，球运动的轨道半径，取，不计空气阻力，设小球过最低点时重力势能为零，下列说法正确的是（ ）
A. 若要小球不挤压内轨，则一定不小于
B. 若小球第一次运动到最高点时速度大小为零，则一定大于
C. 若小球运动到最高点时速度为零，则小球克服摩擦力做功一定为零
D. 若小球开始运动时初动能为，则足够长时间后小球的最大动能为
【答案】ABD
【解析】
【详解】A．小球如果不挤压内轨，小球的重力提供向心力，由牛顿第二定律得
由于小球不挤压内轨，则小球在整个运动过程中不受摩擦力作用，只有重力做功，机械能守恒，从最低点到最高点过程中，由机械能守恒定律得
解得
则小球要不挤压内轨，最低点速度应大于等于，故A正确；
B．如果内圆光滑，小球在运动过程中不受摩擦力，小球在运动过程中机械能守恒，如果小球运动到最高点时速度为0，由机械能守恒定律得
小球在最低点时的速度
由于内圆粗糙，小球在运动过程中要克服摩擦力做功，则小球在最低点时的速度应大于，故B正确；
C．若小球运动到最高点时速度为0，则小球在运动过程中一定与内圆接触，受到摩擦力作用，要克服摩擦力做功，故C错误；
D．小球恰好能通过外轨最高点，在最低点的动能至少为
若小球恰能到达与圆心等高处，由于重力在此过程中沿法线的分力背离圆心，所以小球一定在外轨运动，由
可知，初动能为，现小球的初动能为大于而小于，说明小球在运动过程中会与内轨接触，要克服摩擦力做功，机械能减少，经过足够长时间后，最终小球将有两种可能，一种是在上半个圆内轨某处静止，一种是在轨道的下半圆沿外轨做往复运动，到达与圆心同高位置处速度为零，则小球的最终机械能
故在最低点时动能最大为，故D正确。
故选ABD。
二、实验题。（每空3分，共18分）
11. 用如图所示的向心力演示器探究向心力的表达式，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）在这个实验中，利用了_______来探究向心力的大小F与小球质量m、角速度和半径r之间的关系。
A．理想实验法 B．等效替代法 C．控制变量法
（2）探究向心力大小F与质量m的关系时，选择两个质量_________（选填“相同”或“不同”）的小球，分别放在挡板________（选填“A”或“B”）和挡板C处。
【答案】 ①. C ②. 不同 ③. A
【解析】
【详解】（1）[1]
本实验中采用了控制变量的方法，探究向心力的大小F与小球质量m、角速度和半径r物理量之间的关系。
故选C。
（2）[2][3]探究向心力大小F与质量m的关系时，应该控制角速度和半径r相等，选择两个质量不同的小球做实验，因为小球在挡板A、B、C处做圆周运动的轨迹半径之比为，故应该将小球放在挡板A和挡板C处。
12. 如图所示，一类似于实验装置的皮带传动装置，A、B、C三点到各自转轴的距离分别为，已知，若在传动过程中，皮带不打滑。则A点与C点的角速度之比___________，B点与C点的向心加速度大小之比___________。A、B、C三点线速度之比为___________。
【答案】 ①. ②. ③. 2：1：2
【解析】
【详解】[1]因为皮带不打滑，所以A点与C点的线速度相等，即
即有
所以
[2]B点与A点的角速度相同，则B点与C点的向心加速度大小之比为
[3]由于
所以
A和B具有相同角速度
由此可得
三、解答题（12分+15分+15分=42分）。
13. 在冰雪冲浪项目中，安全员将小张和滑板的整体（可视为质点）从点沿左侧圆弧切线方向推入滑道，小张和滑板的整体获得的初速度，圆弧所在圆的半径，圆弧所对应的圆心角，为轨道最低点，曲面滑道为冰滑道，冰滑道可视为光滑，右侧平台为雪道缓冲区。小张和滑板的总质量为，右侧平台比左侧平台高。小张和滑板的整体冲上右侧平台后减速运动，滑板与平台间动摩擦因数为，重力加速度，整个过程中小张和滑板始终是一个整体未曾相对运动，小张和滑板的整体也始终未曾脱离滑道，曲面滑道和缓冲平台平滑链接。，求：
（1）小张和滑板的整体在圆弧冰滑道最值低点时的速率及其对冰道的压力；
（2）小张和滑板的整体在右侧雪道滑行的距离。
【答案】（1），，方向竖直|向下；（2）
【解析】
【详解】（1）根据题意，从到的过程中，由动能定律有
代入数据解得
在点，根据牛顿第二定律有
解得
由牛顿第三定律可知，对轨道的压力为
方向竖直向下。
（2）根据题意，小朋友和滑板从运动到停止的过程中，根据动能定理有
代入数据解得
14. 如图所示，为供儿童娱乐的滑梯的示意图，其中AB为斜面滑槽，与水平方向的夹角为θ=37°；长L的BC水平滑槽，与半径R=0.2m的圆弧CD相切；ED为地面。已知儿童在滑槽上滑动时的动摩擦因数均为μ=0.5，斜面AB与水平面BC光滑圆弧连接，A点离地面的竖直高度AE为H=2m。（取g=10m/s2，sin37°=0.6，cs37°=0.8）试求：
（1）儿童在斜面滑槽上滑下时的加速度大小；
（2）为了使儿童在娱乐时不会从C处平抛滑出，水平滑槽BC的长度L至少为多少。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【分析】
【详解】（1）设儿童下滑的加速度大小为a，则有
mgsin37°-μmgcs37°=ma1
解得
a1=2m/s2
（2）因为H=2m，圆弧CD的半径R=0.8m，所以AB的长度
根据动能定理
解得
设儿童在C点恰做平抛运动滑出时的速率为vC，则
根据牛顿第二定律，可得
根据速度位移公式，有
联立代入相关数据解得
【点睛】本题考查了牛顿第二定律和运动学公式的综合运用，知道加速度是联系力学和运动学的桥梁，对于AB、BC的运动过程，也可以通过动能定理进行求解。
15. 如图所示，一质量为的小球，用长的细线拴住在竖直面内做圆周运动，求：
（1）若小球恰好能过最高点，则小球在最高点的速度为多大？
（2）当小球在最低点的速度为时，细绳对小球的拉力是多大？
（3）若把细绳换成轻杆，小球在最高点速度为时，求杆对小球的力？
【答案】（1）2m/s，方向是水平方向，（2）45N，方向是竖直向上，（3）2.5N，方向竖直向上
【解析】
【详解】（1）若小球恰好能过最高点，则小球在最高点时，重力恰好提供向心力，设细绳长为l，由牛顿第二定律可得
解得小球在最高点的速度大小为
速度方向为水平方向。
（2）当小球在最低点的速度为时，可知细绳的拉力方向竖直向上，由牛顿第二定律可得
解得细绳对小球的拉力大小是
（3）若把细绳换成轻杆，小球在最高点速度为时，由（1）解析可知，小球经最高点的最小速度为2m/s，因此小球在最高点速度为时，可知轻杆对小球的作用力为竖直向上，由牛顿第二定律可得
解得杆对小球的力大小为
考试时间：2024年4月23日上午8：00-9：15 试卷满分：100分
★祝考试顺利★
注意事项：
1.答题前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡规定的位置上。
2.答选择题时必须使用2B铅笔，将答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦擦干净后，再选涂其他答案标号。
3.答非选择题时，必须使用0.5毫米黑色签字笔，将答案书写在答题卡规定的位置上。
4.所有题目必须在答题卡上作答，在试题卷上答题无效。
5.考试结束后，将试题卷和答题卡一并交回。
一、选择题。（每小题4分，共10小题，8-10题多选，全部选对得4分，部分选对得2分，有错选不得分，总分40分。）
1. 下列说法正确的是（ ）
A. 做匀速圆周运动的物体，所受合力一定不变，做曲线运动的物体，所受合力一定发生变化
B. 开普勒将第谷的几千个数据归纳出简洁的行星运动三定律，并在此基础上提出了万有引力定律
C. 牛顿根据大量实验数据得出了万有引力定律中比例系数的大小
D. 卡文迪许采用“微小量放大法”测出万有引力常量，被称为“第一个称出地球的人”
【答案】D
【解析】
【详解】A．做匀速圆周运动的物体，所受合力一定指向圆心，因此合力一定变化，做曲线运动的物体，合力与运动方向不同向，但所受合力可能不变，比如平抛运动，故A错误；
B．开普勒将第谷的几千个观察数据归纳成简洁的三定律，揭示了行星运动的规律，牛顿提出了万有引力定律，故B错误；
CD．牛顿没有测出比例系数；而是在提出万有引力定律后100多年，后来卡文迪许利用扭称测量出万有引力常量的大小，被称为“第一个称出地球的人”，故C错误，D正确。
故选D。
2. 质量为m的物体沿底面长度均为L、倾角不同的a、b、c三个斜面从顶端滑下，如图所示，物体和斜面间的滑动摩擦因数相同，a、b、c三个斜面与水平面的夹角的关系是，物体从a、b、c三个斜面顶端到底端过程中，摩擦力做功分别是、和，则它们的关系是
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】设斜面的底边长为x，斜面的倾角为，则任一斜面的长度为，故物体在斜面下滑时所受的摩擦力大小为：，摩擦力做功为：，与倾角无关，故，故ABC错误，D正确．故选D．
【点睛】设斜面的底边长度，利用角度求出斜面长度，由W=FL求摩擦力做功，由此分析即可．
3. 如果一个物体在运动的过程中克服重力做了的功，则（ ）
A. 物体的机械能一定增加B. 物体的重力势能可能减少
C. 物体的动能可能增加D. 物体的机械能一定减少
【答案】C
【解析】
【详解】ACD．只知道运动的过程中克服重力做了的功，其它力做功情况不清楚，则物体的机械能和动能变化不能确定，故AD错误，C正确；
B．当物体克服重力做功时，重力势能一定增加，克服重力做功，物体的重力势能一定增加了，故B错误。
故选C。
4. 近几年各学校流行跑操．在通过圆形弯道时，每一列的连线沿着跑道；每一排的连线是一条直线且必须与跑道垂直；在跑操过程中，每位同学之间的间距保持不变．如图为某中学某班学生以整齐的步伐通过圆形弯道时的情形，此时此刻
A. 同一列的学生的线速度相同
B. 同一排的学生的线速度相同
C. 全班同学的角速度相同
D. 同一列的学生受到的向心力相同
【答案】C
【解析】
【详解】AC．各位学生以整齐的步伐通过圆形弯道时，因每一排的连线是一条直线，且与跑道垂直，相当于共轴转动，所以全班同学的角速度相同，由于同一列的学生的线速度方向不同，所以线速度不同，故A错误，C正确．
B．根据v=ωr知，同一排学生的半径不同，则线速度不同，故B错误．
D．根据F=mω2r知，同一列的学生受到的向心力大小不一定相等，向心力方向也不同，所以向心力不同，故D错误．
5. 如图是无人机绕拍摄主体飞行时，在水平面内做匀速圆周运动的示意图。已知无人机的质量为m，轨道平面距拍摄对象高度为h，无人机与拍摄对象距离为r，飞行时线速度大小为v，则无人机做匀速圆周运动时（ ）
A. 无人机所受空气作用力为mg
B. 无人机所需的向心力为
C. 无人机飞行时速度不变
D. 无人机绕行一周的周期为
【答案】D
【解析】
【详解】A．无人机做匀速圆周运动，重力方向竖直向下，所需向心力水平方向，则空气对无人机的作用力斜向上方，大于重力，故A错误；
B．由几何关系可得，无人机做匀速圆周运动的半径为
则无人机所需的向心力为
故B错误；
C．无人机飞行时速度大小不变，方向改变，故C错误；
D．无人机绕行一周的周期为
故D正确。
故选D
6. 在多年前的农村，人们往往会选择让驴来拉磨把食物磨成粉浆，假设驴对磨杆的平均拉力为，驴对磨杆的拉力方向时刻与麻杆垂直，半径为，转动一周为，则（ ）
A. 驴转动一周拉力所做的功为
B. 驴转动一周拉力所做的功为
C. 驴转动一周拉力的平均功率为
D. 䅂盘边豝的线速度为
【答案】B
【解析】
【详解】AB．驴对磨的拉力沿圆周切线方向，拉力作用点的速度方向也在圆周切线方向，故可认为拉磨过程中拉力方向始终与速度方向相同，故根据微元功原理可知，拉力对磨盘所做的功等于拉力的大小与拉力作用点沿圆周运动弧长的乘积，则磨转动一周，弧长
所以拉力所做的功
故A错误；B对
C．根据平均功率的定义得
故C错误；
D．线速度
故D错误。
故选B。
7. 如图为一皮带传动装置，右轮半径为r，a为它边缘上一点；左侧是一轮轴，大轮半径为4r，小轮半径为2r，b点在小轮上，到小轮中心的距离为r。c点和d点分别位于小轮和大轮的边缘上。若传动过程中皮带不打滑，则（ ）
A. a点和b点的线速度大小相等
B. a点和b点的角速度大小相等
C. a点和c点的线速度大小相等
D. a点和d点的周期大小相等
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】A．由于a、c两点是传送带传动的两轮子边缘上两点，则，b、 c两点为共轴的轮子上两点，，由于 ，根据 ，则 ， A错误；
B．b、c两点为共轴的轮子上两点，，a、 c两点是传送带传动的两轮子边缘上两点，根据，则 ，所以，B错误 ；
C．由于a、c两点是传送带传动的两轮子边缘上两点，则，C正确；
D．a、c两点是传送带传动的两轮子边缘上两点，，根据 ，则，c、d 两点为共轴的轮子上两点，则 ，所以，D错误。
故选C。
8. 据报道北京时间2021年10月16日9时58分，航天员翟志刚、王亚平、叶光富先后进入天和核心舱，中国空间站也迎来了第二个飞行乘组。已知空间站绕地球飞行的轨道可视为圆轨道，轨道离地面的高度约为地球半径的，地球同步卫星轨道离地面的高度约为地球半径的6倍，下列说法正确的是（ ）
A. 航天员在空间站可以通过举重来锻炼肩部和背部肌肉
B. 航天员在空间站可以通过弹簧拉力器锻炼肩部和背部肌肉
C. 中国空间站在轨道上运行速度大于同步卫星的运行速度
D. 王亚平老师将水从水袋中挤出后，水会在空中显现水球是因为水不受万有引力作用
【答案】BC
【解析】
【详解】A.重物在空间站里处于完全失重状态，所以航天员在空间站不可以通过举重来锻炼肩部和背部肌肉，故A错误；
B.弹簧弹力是由弹簧形变产生，航天员在空间站可以通过弹簧拉力器锻炼肩部和背部肌肉，故B正确；
C.根据万有引力提供向心力有
解得
结合题意可知中国空间站在轨道上运行速度大于同步卫星的运行速度，故C正确；
D.王亚平老师将水从水袋中挤出后，水会在空中显现水球是因为水球所受万有引力全部用来提供做间周运动的向心力而处于完全失重状态，故D错误。
故选BC。
9. 北京时间2022年6月5日20时50分，“神舟十四号”3名航天员陈冬、刘洋、蔡旭哲全部顺利进入“天和”核心舱。已知核心舱距地球的高度为h，绕地球做匀速圆周运动的线速度大小为v，地球的半径为R，引力常量为G，把地球看成质量分布均匀的球体，球体的体积公式（r为球体的半径），不考虑地球自转的影响。下列说法正确的是（ ）
A. 地球的质量为
B. 核心舱转动的角速度为
C. 地球表面的重力加速度大小为
D. 地球的密度为
【答案】AD
【解析】
【详解】AD．设地球的质量为，核心舱的质量为，根据万有引力提供向心力有
可得
由公式可得，地球的密度为
故AD正确；
B．根据公式可得，核心舱转动的角速度为
故B错误；
C．根据题意，设地球表面物体的质量为，由万有引力等于重力有
又有
可得
故C错误；
故选AD。
10. 如图所示，在竖直平面内固定有两个很靠近的同心圆轨道，外圆光滑内圆粗糙.一质量为的小球从轨道的最低点以初速度向右运动，球的直径略小于两圆间距，球运动的轨道半径，取，不计空气阻力，设小球过最低点时重力势能为零，下列说法正确的是（ ）
A. 若要小球不挤压内轨，则一定不小于
B. 若小球第一次运动到最高点时速度大小为零，则一定大于
C. 若小球运动到最高点时速度为零，则小球克服摩擦力做功一定为零
D. 若小球开始运动时初动能为，则足够长时间后小球的最大动能为
【答案】ABD
【解析】
【详解】A．小球如果不挤压内轨，小球的重力提供向心力，由牛顿第二定律得
由于小球不挤压内轨，则小球在整个运动过程中不受摩擦力作用，只有重力做功，机械能守恒，从最低点到最高点过程中，由机械能守恒定律得
解得
则小球要不挤压内轨，最低点速度应大于等于，故A正确；
B．如果内圆光滑，小球在运动过程中不受摩擦力，小球在运动过程中机械能守恒，如果小球运动到最高点时速度为0，由机械能守恒定律得
小球在最低点时的速度
由于内圆粗糙，小球在运动过程中要克服摩擦力做功，则小球在最低点时的速度应大于，故B正确；
C．若小球运动到最高点时速度为0，则小球在运动过程中一定与内圆接触，受到摩擦力作用，要克服摩擦力做功，故C错误；
D．小球恰好能通过外轨最高点，在最低点的动能至少为
若小球恰能到达与圆心等高处，由于重力在此过程中沿法线的分力背离圆心，所以小球一定在外轨运动，由
可知，初动能为，现小球的初动能为大于而小于，说明小球在运动过程中会与内轨接触，要克服摩擦力做功，机械能减少，经过足够长时间后，最终小球将有两种可能，一种是在上半个圆内轨某处静止，一种是在轨道的下半圆沿外轨做往复运动，到达与圆心同高位置处速度为零，则小球的最终机械能
故在最低点时动能最大为，故D正确。
故选ABD。
二、实验题。（每空3分，共18分）
11. 用如图所示的向心力演示器探究向心力的表达式，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）在这个实验中，利用了_______来探究向心力的大小F与小球质量m、角速度和半径r之间的关系。
A．理想实验法 B．等效替代法 C．控制变量法
（2）探究向心力大小F与质量m的关系时，选择两个质量_________（选填“相同”或“不同”）的小球，分别放在挡板________（选填“A”或“B”）和挡板C处。
【答案】 ①. C ②. 不同 ③. A
【解析】
【详解】（1）[1]
本实验中采用了控制变量的方法，探究向心力的大小F与小球质量m、角速度和半径r物理量之间的关系。
故选C。
（2）[2][3]探究向心力大小F与质量m的关系时，应该控制角速度和半径r相等，选择两个质量不同的小球做实验，因为小球在挡板A、B、C处做圆周运动的轨迹半径之比为，故应该将小球放在挡板A和挡板C处。
12. 如图所示，一类似于实验装置的皮带传动装置，A、B、C三点到各自转轴的距离分别为，已知，若在传动过程中，皮带不打滑。则A点与C点的角速度之比___________，B点与C点的向心加速度大小之比___________。A、B、C三点线速度之比为___________。
【答案】 ①. ②. ③. 2：1：2
【解析】
【详解】[1]因为皮带不打滑，所以A点与C点的线速度相等，即
即有
所以
[2]B点与A点的角速度相同，则B点与C点的向心加速度大小之比为
[3]由于
所以
A和B具有相同角速度
由此可得
三、解答题（12分+15分+15分=42分）。
13. 在冰雪冲浪项目中，安全员将小张和滑板的整体（可视为质点）从点沿左侧圆弧切线方向推入滑道，小张和滑板的整体获得的初速度，圆弧所在圆的半径，圆弧所对应的圆心角，为轨道最低点，曲面滑道为冰滑道，冰滑道可视为光滑，右侧平台为雪道缓冲区。小张和滑板的总质量为，右侧平台比左侧平台高。小张和滑板的整体冲上右侧平台后减速运动，滑板与平台间动摩擦因数为，重力加速度，整个过程中小张和滑板始终是一个整体未曾相对运动，小张和滑板的整体也始终未曾脱离滑道，曲面滑道和缓冲平台平滑链接。，求：
（1）小张和滑板的整体在圆弧冰滑道最值低点时的速率及其对冰道的压力；
（2）小张和滑板的整体在右侧雪道滑行的距离。
【答案】（1），，方向竖直|向下；（2）
【解析】
【详解】（1）根据题意，从到的过程中，由动能定律有
代入数据解得
在点，根据牛顿第二定律有
解得
由牛顿第三定律可知，对轨道的压力为
方向竖直向下。
（2）根据题意，小朋友和滑板从运动到停止的过程中，根据动能定理有
代入数据解得
14. 如图所示，为供儿童娱乐的滑梯的示意图，其中AB为斜面滑槽，与水平方向的夹角为θ=37°；长L的BC水平滑槽，与半径R=0.2m的圆弧CD相切；ED为地面。已知儿童在滑槽上滑动时的动摩擦因数均为μ=0.5，斜面AB与水平面BC光滑圆弧连接，A点离地面的竖直高度AE为H=2m。（取g=10m/s2，sin37°=0.6，cs37°=0.8）试求：
（1）儿童在斜面滑槽上滑下时的加速度大小；
（2）为了使儿童在娱乐时不会从C处平抛滑出，水平滑槽BC的长度L至少为多少。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【分析】
【详解】（1）设儿童下滑的加速度大小为a，则有
mgsin37°-μmgcs37°=ma1
解得
a1=2m/s2
（2）因为H=2m，圆弧CD的半径R=0.8m，所以AB的长度
根据动能定理
解得
设儿童在C点恰做平抛运动滑出时的速率为vC，则
根据牛顿第二定律，可得
根据速度位移公式，有
联立代入相关数据解得
【点睛】本题考查了牛顿第二定律和运动学公式的综合运用，知道加速度是联系力学和运动学的桥梁，对于AB、BC的运动过程，也可以通过动能定理进行求解。
15. 如图所示，一质量为的小球，用长的细线拴住在竖直面内做圆周运动，求：
（1）若小球恰好能过最高点，则小球在最高点的速度为多大？
（2）当小球在最低点的速度为时，细绳对小球的拉力是多大？
（3）若把细绳换成轻杆，小球在最高点速度为时，求杆对小球的力？
【答案】（1）2m/s，方向是水平方向，（2）45N，方向是竖直向上，（3）2.5N，方向竖直向上
【解析】
【详解】（1）若小球恰好能过最高点，则小球在最高点时，重力恰好提供向心力，设细绳长为l，由牛顿第二定律可得
解得小球在最高点的速度大小为
速度方向为水平方向。
（2）当小球在最低点的速度为时，可知细绳的拉力方向竖直向上，由牛顿第二定律可得
解得细绳对小球的拉力大小是
（3）若把细绳换成轻杆，小球在最高点速度为时，由（1）解析可知，小球经最高点的最小速度为2m/s，因此小球在最高点速度为时，可知轻杆对小球的作用力为竖直向上，由牛顿第二定律可得
解得杆对小球的力大小为
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