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江西省2023-2024学年高一下学期5月教学质量检测物理试卷(解析版)
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这是一份江西省2023-2024学年高一下学期5月教学质量检测物理试卷(解析版)，共20页。试卷主要包含了本试卷分选择题和非选择题两部分，本卷命题范围等内容，欢迎下载使用。
考生注意：
1．本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分，考试时间75分钟。
2．答题前，考生务必用直径0.5毫米黑色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚。
3．考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。
4．本卷命题范围：人教必修第二册第五章至第八章第3节。
一、选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1. 如图为游乐场“飞椅”项目，某游客在座椅上随转盘绕中心竖直轴匀速转动，下列说法正确的是（ ）
A. 该游客始终处于受力平衡状态
B. 钢绳对该游客和座椅的拉力始终不变
C. 该游客在任意相等时间内的平均速度始终不变
D. 游客的角速度等于转盘的角速度
【答案】D
【解析】A．该游客做匀速圆周运动，合外力提供向心力，受力不平衡，A错误；
B．钢绳对该游客和座椅的拉力方向时刻改变，B错误；
C．该游客在任意相等时间内的位移不同，故平均速度不同，C错误；
D．游客与转盘共轴，相同时间转过相同角度，角速度相等，D正确。
故选D。
2. 小石子从山崖上无初速地脱落，不计空气阻力，以山崖下水平面为零势能面。小石子在空中运动时的加速度大小a、速度大小v、动能和重力势能随运动时间t的变化关系中，正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】AB．在空中运动时做自由落体运动，加速度为重力加速度，恒定不变；根据
可知图像为过原点的倾斜直线，故A正确，B错误；
C．根据
可知图像为抛物线，故C错误；
D．以山崖下水平面为零势能面，设初始高度为，则有
可知图像为抛物线，故D错误。
故选A。
3. 如图所示，一质量为m的小球以速度v向放置于光滑水平面的轻质弹簧运动，小球从接触弹簧到与弹簧分离的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 弹力对小球先做正功，再做负功
B. 弹簧最大弹性势能为
C. 小球与弹簧分离时的速度小于v
D. 若换用劲度系数更大的弹簧，弹簧的最大压缩量仍不变
【答案】B
【解析】A．小球从接触弹簧到与弹簧分离的过程中，小球先向左减速运动，后向右加速运动，弹力对小球先做负功，再做正功，故A错误；
B．当小球速度减为0时，弹簧的弹性势能最大，根据系统机械能守恒可知弹簧的最大弹性势能为
故B正确；
C．当弹簧恢复原长时，小球与弹簧分离，根据系统机械能守恒可知此时小球的速度大小为，故C错误；
D．若换用劲度系数更大的弹簧，根据动能定理可得
可得
由于变大，则弹簧的最大压缩量变小，故D错误。
故选B。
4. 如图所示，在匀速转动的电动机带动下，足够长的水平传送带以恒定速率匀速向右运动。一质量为m的滑块从传送带右端以水平向左的速率（）滑上传送带，最终滑块又返回至传送带的右端。就上述过程，下列判断正确的是（ ）
A. 滑块返回传送带右端时的速率为
B. 此过程中传送带对滑块做功为
C. 此过程中电动机对传送带做功为
D. 此过程中滑块与传送带间摩擦产生的热量为
【答案】C
【解析】AB．滑块从传送带右端滑上传送带，先向右做匀减速直线运动到速度减为0，之后反向向右做匀加速直线运动，由于，则滑块返回传送带右端时的速率为；根据动能定理可知，此过程中传送带对滑块做功为
故AB错误；
C．设滑块与传送带的动摩擦因数为，由运动学公式可得，滑块在传送带上运动的时间为
则传送带的位移为
此过程为了维持传送带匀速运动，则有
则此过程中电动机对传送带做功为
故C正确；
D．根据题意可知，此过程中滑块位移为0，则滑块与传送带间的相对位移为，则此过程中滑块与传送带间摩擦产生的热量为
故D错误。
故选C。
5. 如图所示是一观众用手机连拍功能拍摄单板大跳台运动员从起跳到落地的全过程，手机连拍每秒5张照片，图中虚线水平，忽略空气阻力，则（ ）
A. 运动员在空中运动时相同时间内速度的变化量相同
B. 运动员在空中运动时相同时间内动能的变化量相同
C. 运动员在最高点的速度大小等于起跳时速度大小
D. 运动员起跳后上升和下落的时间一定相同
【答案】A
【解析】A．运动员在空中运动过程忽略空气阻力，只受重力，加速度为g，由
可知运动员在空中运动时相同时间内速度的变化量相同，A正确；
B．由动能定理
因为竖直方向做竖直上抛运动，相同时间运动高度不同，故运动员在空中运动时相同时间动能的变化量不相同，B错误；
C．运动员起跳后水平方向做匀速直线运动，竖直方向做竖直上抛运动，在最高点时只有水平分速度，竖直分速零，故在最高点运动员的速度大小不等于起跳时速度大小，C错误；
D．由题图可知，竖直方向上升高度与下落高度不同，故运动员起跳后上升和下落的时间不相同，D错误。
故选A。
6. 太阳的质量为，地球的质量为，地球绕太阳公转的半径为、周期为、角速度为、向心加速度为，月亮绕地球公转的半径为、周期为、角速度为、向心加速度为。已知，，再结合常识，下列判断正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】A．由常识
由可知
A错误；
B．对于地球绕太阳运动，有
故
同理对于月球绕地球的运动，有
故
故
B错误；
D．对于地球绕太阳运动，有
设月球质量为m，对于月球绕地球的运动，有
联立可得
D正确；
C．由上述分析可知
C错误。
故选D。
7. 如图所示，起重机以的加速度将质量为的货物从静止开始先匀加速竖直向上提升，再匀速提升，最后匀减速提升恰好到达最高点，空气阻力不计，重力加速度g取，则（ ）
A. 开始时起重机对货物的拉力为
B. 整个过程拉力做功为
C. 匀加速阶段拉力的平均功率为匀速阶段的一半
D. 匀减速阶段拉力的平均功率为匀速阶段的一半
【答案】B
【解析】A．开始时，根据牛顿第二定律有
解得
N
故A错误；
B．根据功能关系可知整个过程拉力做功等于重力势能的变化，则有
故B正确；
C．设匀加速的时间为、匀速时间为，则有
，，
解得
s，m/s，s
匀加速阶段拉力的平均功率为
W
W
故C错误；
D．匀减速的加速度为
时间为
根据牛顿第二定律有
匀减速阶段拉力的平均功率为
解得
W
故D错误；
故选B。
8. 2022年6月5日，神舟十四号载人飞船成功发射，三名航天员顺利进入“天宫”空间站，在离地约高的环地球轨道上工作生活6个月。下列判断正确的是（ ）
A. 在“天宫”空间站中，航天员可以使用弹簧拉力器锻炼身体
B. “天宫”空间站的运行速度大于地球同步卫星的运行速度
C. “天宫”空间站的运行速度介于与之间
D. “天宫”空间站的运行周期比地球同步卫星的周期短
【答案】ABD
【解析】A．空间站中虽然处于失重状态，但弹簧仍可以产生弹力，可以使用弹簧拉力器锻炼身体，故A正确；
BD．根据万有引力提供向心力可得
可得
，
可知“天宫”空间站的运行速度大于地球同步卫星的运行速度，“天宫”空间站的运行周期比地球同步卫星的周期短，故BD正确；
C．地球第一宇宙速度是卫星绕地球做匀速圆周运动的最大线速度，所以“天宫”空间站的运行速度小于，故C错误。
故选ABD。
9. 某运动员在练习投篮时，篮球恰好垂直打在竖直平面内的篮板上，如图所示。已知篮球的质量为m，投出点与篮球撞击篮板处的高度差为h，水平距离为s，忽略篮球在空中飞行过程中受到的阻力，重力加速度为g。下列判断正确的是（ ）
A. 该同学对篮球做功为
B. 篮球飞向篮板过程中的位移大小为s
C. 若投出篮球方向不变，仅增大投出速度，篮球仍会垂直打在篮板上原来的位置
D. 若s是h的2倍，则篮球被投出时的速度方向与水平方向的夹角为
【答案】AD
【解析】A．设篮球垂直打在竖直平面内的篮板时的速度为，根据逆向思维，把篮球看成反方向的平抛运动，则有
，
联立解得
，
则篮球抛出时的速度大小为
根据动能定理可知，该同学对篮球做功为
故A正确；
B．篮球飞向篮板过程中的位移大小为
故B错误；
C．若投出篮球方向不变，仅增大投出速度，则投出篮球时的水平分速度和竖直分速度均增大，从投出到打在篮板上的水平位移不变，则篮球在空中的时间变小，所以篮球打在篮板上时，竖直分速度还没有减为0，则篮球不会垂直打在篮板上原来的位置，故C错误；
D．若s是h的2倍，则篮球被投出时的速度方向与水平方向的夹角满足
可得
故D正确。
故选AD。
10. 如图所示，一运动员进行跳水训练。为方便研究，跳水过程做以下简化处理。运动员等效为一圆柱体，其质量为m，长度为L，圆柱体从最高点由静止下落h后刚好到达水面，入水后速度减为零时圆柱体底部到水面的距离为（）。假设圆柱体受到水的阻力f始终恒定不变，认为圆柱体的密度等于水的密度，下列说法正确的是（ ）
A. 水的阻力对运动员做的功为fx
B. 水的浮力对运动员做的功为
C.
D.
【答案】BC
【解析】A．水的阻力对运动员做的功为
故A错误；
B．从入水到刚整个圆柱体全部入水过程，水的浮力对运动员做的功为
从整个圆柱体全部入水到速度减为0过程，水的浮力对运动员做的功为
则水的浮力对运动员做的功为
故B正确；
CD．从最高点由静止下落到入水后速度减为零全过程，根据动能定理可得
解得
故C正确，D错误。
故选BC。
二、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. 用如图1所示的实验装置探究向心力大小与质量、角速度、半径的关系。实验可供选择的小球大小相同，材质分别是胶木、铝和铁，三种材料的密度如表中所示。
（1）探究向心力与质量关系实验时，将两个质量不同的小球分别放在7位置和6位置的_________（选填“长槽”或“短槽”）处，传动皮带套在半径之比等于__________（选填“1∶1”“ 1∶2”或“2∶1”）的塔轮上。
（2）实验时，先将左右两侧塔轮半径调至相等，左侧小球6可置于长槽或短槽处，小球在长槽和短槽处运动时半径之比为2∶1。匀速转动时，若左边标尺露出约2格，右边标尺露出约3格（如图2所示），已知小球的向心力与标尺露出的格子数成正比，则左侧小球应置于_________（选填“长槽”或“短槽”）处，材质应选择________（选填“胶木”“铝”或“铁”）。
【答案】（1）短槽 （2）长槽 铝
【解析】
【小问1详解】
探究向心力与质量关系实验时，应控制两小球做圆周运动半径相等，角速度相等，应将两个质量不同的小球分别放在7位置和6位置的短槽处，传动皮带套在半径之比等于的塔轮上。
【小问2详解】
实验时，先将左右两侧塔轮半径调至相等，若左边标尺露出约2格，右边标尺露出约3格，根据
可得
由表格数据可知当满足
，
有
可知左侧小球应置于长槽处，材质应选择铝。
12. 一位学生用如图a所示的装置来描绘平抛物体的运动轨迹和探究平抛运动的特点与规律，将固定有斜槽的木板放在水平桌面上，用图钉把坐标纸固定在竖直的木板上，使坐标纸上的竖线处于竖直方向，并在坐标纸上选定斜槽末端投影所在的位置为坐标原点O，回答下列问题：
（1）设计实验：
实验时，在斜槽上某一_________（选填“相同”或“不同”）位置由静止释放小球，使小球自由滑下，并从O点开始做平抛运动。先目测做平抛运动的小球在某一水平位置x处的y值。然后使小球重新自由滑下，用铅笔记下小球实际经过的位置，并记录在坐标纸上。接着依次改变x值，重复上述步骤，确定各点的位置。实验时，斜槽末端的切线________（选填“需要”或“不需要”）保持水平位置。
（2）实验中得到一条曲线如图b所示，已知从A到B与从B到C下落时间相同，测得A、B间的竖直距离为，B、C间竖直距离为，A、B和B、C间的水平距离均为，已知当地的重力加速度为，则平抛运动的初速度为_________（结果保留2位小数）。
（3）图c所示为乙同学设计的实验装置，每次将质量为m的小球从半径为R的四分之一圆弧形轨道不同位置静止释放，轨道最低点切线水平，并在弧形轨道最低点处装有压力传感器，测出小球对轨道压力的大小F。在轨道最低点右侧水平距离为处固定一等高竖直挡板，由小球打在竖直挡板上的点可获得小球在竖直方向的下落距离y，处理数据后作出了如图d所示的图像，则由图可求得小球的重力_________N，四分之一圆弧形轨道半径________m。
【答案】（1）相同 需要 （2）0.50 （3）5.0 0.25
【解析】
【小问1详解】
实验时，为保证小球做平抛运动初速度相同，则要求小球在斜槽上某一相同位置由静止释放小球。
实验时，为保证小球能做平抛运动，则要求斜槽的末端切线水平。
【小问2详解】
设从A到B与从B到C下落时间为T，由
可得
水平方向
解得
【小问3详解】
由向心力公式可知
由平抛运动规律可知
联立可得
由图像可知，纵截距为
斜率为
解得
13. 2020年12月17日凌晨，嫦娥五号到月球“挖土”并成功返回。作为中国复杂度最高、技术跨度最大的航天系统工程，嫦娥五号任务实现了多项重大突破，标志着中国探月工程“绕、落、回”三步走规划完美收官。若探测器测得月球表面的重力加速度为，已知月球的半径为，地球表面的重力加速度为g，地球的半径为R，忽略地球、月球自转的影恦，引力常量为G，球体体积公式为，r为球体半径，求：
（1）地球的质量；
（2）月球的平均密度；
（3）月球的第一宇宙速度。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）在地球表面为
解得地球的质量为
（2）在月球表面为
解得月球的质量为
又
解得月球的平均密度为
（3）根据万有引力提供向心力可得
可得月球的第一宇宙速度为
14. 一辆玩具小车质量，发动机的额定功率，在水平桌面上由静止开始以的加速度做匀加速直线运动，当功率达到额定功率时，保持功率不变，继续沿直线运动后达到最大速度。运动过程中所受阻力不变。求：
（1）玩具小车的最大速度；
（2）由静止开始时玩具小车的瞬时功率；
（3）玩具小车由静止开始至达到最大速度的过程中的位移大小。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）当牵引力等于阻力时，玩具小车做匀速直线运动，玩具小车速度达到最大，则有
解得玩具小车的最大速度为
（2）由静止开始时，玩具小车的速度为
根据牛顿第二定律可得
解得
则此时玩具小车的瞬时功率为
（3）设玩具小车结束匀加速时的速度为，则有
玩具小车做匀加速运动的时间为
玩具小车做匀加速运动通过的位移为
设玩具小车结束匀加速到达到最大速度的过程中的位移为，根据动能定理可得
解得
则玩具小车由静止开始至达到最大速度的过程中的位移大小为
15. 如图所示，整个装置竖直放置，半圆轨道ABC的半径，半圆轨道CDE的半径， CA、CE分别是它们的竖直直径，A、D点等高，A点左侧有一水平光消弹射装置，小物块（可视为质点）到达A点前已脱离弹簧，小物块质量，水平轨道EF段和GO段光滑，FG段与小物块间的动摩擦因数，小物块离开水平轨道上O点后做平抛运动，落在半径的四分之一圆弧MPN上，O点为圆心，OM与OP的夹角为，重力速度g取。以水平轨道末端O点为坐标原点建立平面直角坐标系，x轴正方向水平向右，y轴的正方向竖直向下，三个圆弧轨道均光滑。
（1）若小物块离开弹簧后，恰能通过圆轨道的最高点C并始终不脱离圆轨道，求小物块通过最左侧D点时对轨道的压力大小；
（2）若弹簧释放的弹性势能为，小物块离开弹簧后沿轨道运动，从O点平拋后刚好落在P点，求FG段的长度；
（3）若小物块落到MN圆弧上的Q点（未画出）时动能最小，求Q点对应的y轴坐标值
【答案】（1）3N；（2）1.8m；（3）m
【解析】（1）物块恰好通过最高点C，根据牛顿第二定律有
小物块从C→D运动过程中机械能守恒，有
根据牛顿第二定律
解得
FN=3N
根据牛顿第三定律可知小物块对D点的压力大小为3N；
（2）小物块离开弹簧沿轨道从A→O的过程中，设FG段的长度为L，根据能量守恒定律可得
利用平抛运动的规律有
联立方程可得
L= 1.8m
（3）利用平抛运动的规律有
小物块到达Q点的动能为
由几何关系得= 时动能最小，此时
y =m
材料
胶木
铝
铁
密度
1.3~1.4
2.7
7.8
考生注意：
1．本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分，考试时间75分钟。
2．答题前，考生务必用直径0.5毫米黑色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚。
3．考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。
4．本卷命题范围：人教必修第二册第五章至第八章第3节。
一、选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1. 如图为游乐场“飞椅”项目，某游客在座椅上随转盘绕中心竖直轴匀速转动，下列说法正确的是（ ）
A. 该游客始终处于受力平衡状态
B. 钢绳对该游客和座椅的拉力始终不变
C. 该游客在任意相等时间内的平均速度始终不变
D. 游客的角速度等于转盘的角速度
【答案】D
【解析】A．该游客做匀速圆周运动，合外力提供向心力，受力不平衡，A错误；
B．钢绳对该游客和座椅的拉力方向时刻改变，B错误；
C．该游客在任意相等时间内的位移不同，故平均速度不同，C错误；
D．游客与转盘共轴，相同时间转过相同角度，角速度相等，D正确。
故选D。
2. 小石子从山崖上无初速地脱落，不计空气阻力，以山崖下水平面为零势能面。小石子在空中运动时的加速度大小a、速度大小v、动能和重力势能随运动时间t的变化关系中，正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】AB．在空中运动时做自由落体运动，加速度为重力加速度，恒定不变；根据
可知图像为过原点的倾斜直线，故A正确，B错误；
C．根据
可知图像为抛物线，故C错误；
D．以山崖下水平面为零势能面，设初始高度为，则有
可知图像为抛物线，故D错误。
故选A。
3. 如图所示，一质量为m的小球以速度v向放置于光滑水平面的轻质弹簧运动，小球从接触弹簧到与弹簧分离的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 弹力对小球先做正功，再做负功
B. 弹簧最大弹性势能为
C. 小球与弹簧分离时的速度小于v
D. 若换用劲度系数更大的弹簧，弹簧的最大压缩量仍不变
【答案】B
【解析】A．小球从接触弹簧到与弹簧分离的过程中，小球先向左减速运动，后向右加速运动，弹力对小球先做负功，再做正功，故A错误；
B．当小球速度减为0时，弹簧的弹性势能最大，根据系统机械能守恒可知弹簧的最大弹性势能为
故B正确；
C．当弹簧恢复原长时，小球与弹簧分离，根据系统机械能守恒可知此时小球的速度大小为，故C错误；
D．若换用劲度系数更大的弹簧，根据动能定理可得
可得
由于变大，则弹簧的最大压缩量变小，故D错误。
故选B。
4. 如图所示，在匀速转动的电动机带动下，足够长的水平传送带以恒定速率匀速向右运动。一质量为m的滑块从传送带右端以水平向左的速率（）滑上传送带，最终滑块又返回至传送带的右端。就上述过程，下列判断正确的是（ ）
A. 滑块返回传送带右端时的速率为
B. 此过程中传送带对滑块做功为
C. 此过程中电动机对传送带做功为
D. 此过程中滑块与传送带间摩擦产生的热量为
【答案】C
【解析】AB．滑块从传送带右端滑上传送带，先向右做匀减速直线运动到速度减为0，之后反向向右做匀加速直线运动，由于，则滑块返回传送带右端时的速率为；根据动能定理可知，此过程中传送带对滑块做功为
故AB错误；
C．设滑块与传送带的动摩擦因数为，由运动学公式可得，滑块在传送带上运动的时间为
则传送带的位移为
此过程为了维持传送带匀速运动，则有
则此过程中电动机对传送带做功为
故C正确；
D．根据题意可知，此过程中滑块位移为0，则滑块与传送带间的相对位移为，则此过程中滑块与传送带间摩擦产生的热量为
故D错误。
故选C。
5. 如图所示是一观众用手机连拍功能拍摄单板大跳台运动员从起跳到落地的全过程，手机连拍每秒5张照片，图中虚线水平，忽略空气阻力，则（ ）
A. 运动员在空中运动时相同时间内速度的变化量相同
B. 运动员在空中运动时相同时间内动能的变化量相同
C. 运动员在最高点的速度大小等于起跳时速度大小
D. 运动员起跳后上升和下落的时间一定相同
【答案】A
【解析】A．运动员在空中运动过程忽略空气阻力，只受重力，加速度为g，由
可知运动员在空中运动时相同时间内速度的变化量相同，A正确；
B．由动能定理
因为竖直方向做竖直上抛运动，相同时间运动高度不同，故运动员在空中运动时相同时间动能的变化量不相同，B错误；
C．运动员起跳后水平方向做匀速直线运动，竖直方向做竖直上抛运动，在最高点时只有水平分速度，竖直分速零，故在最高点运动员的速度大小不等于起跳时速度大小，C错误；
D．由题图可知，竖直方向上升高度与下落高度不同，故运动员起跳后上升和下落的时间不相同，D错误。
故选A。
6. 太阳的质量为，地球的质量为，地球绕太阳公转的半径为、周期为、角速度为、向心加速度为，月亮绕地球公转的半径为、周期为、角速度为、向心加速度为。已知，，再结合常识，下列判断正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】A．由常识
由可知
A错误；
B．对于地球绕太阳运动，有
故
同理对于月球绕地球的运动，有
故
故
B错误；
D．对于地球绕太阳运动，有
设月球质量为m，对于月球绕地球的运动，有
联立可得
D正确；
C．由上述分析可知
C错误。
故选D。
7. 如图所示，起重机以的加速度将质量为的货物从静止开始先匀加速竖直向上提升，再匀速提升，最后匀减速提升恰好到达最高点，空气阻力不计，重力加速度g取，则（ ）
A. 开始时起重机对货物的拉力为
B. 整个过程拉力做功为
C. 匀加速阶段拉力的平均功率为匀速阶段的一半
D. 匀减速阶段拉力的平均功率为匀速阶段的一半
【答案】B
【解析】A．开始时，根据牛顿第二定律有
解得
N
故A错误；
B．根据功能关系可知整个过程拉力做功等于重力势能的变化，则有
故B正确；
C．设匀加速的时间为、匀速时间为，则有
，，
解得
s，m/s，s
匀加速阶段拉力的平均功率为
W
W
故C错误；
D．匀减速的加速度为
时间为
根据牛顿第二定律有
匀减速阶段拉力的平均功率为
解得
W
故D错误；
故选B。
8. 2022年6月5日，神舟十四号载人飞船成功发射，三名航天员顺利进入“天宫”空间站，在离地约高的环地球轨道上工作生活6个月。下列判断正确的是（ ）
A. 在“天宫”空间站中，航天员可以使用弹簧拉力器锻炼身体
B. “天宫”空间站的运行速度大于地球同步卫星的运行速度
C. “天宫”空间站的运行速度介于与之间
D. “天宫”空间站的运行周期比地球同步卫星的周期短
【答案】ABD
【解析】A．空间站中虽然处于失重状态，但弹簧仍可以产生弹力，可以使用弹簧拉力器锻炼身体，故A正确；
BD．根据万有引力提供向心力可得
可得
，
可知“天宫”空间站的运行速度大于地球同步卫星的运行速度，“天宫”空间站的运行周期比地球同步卫星的周期短，故BD正确；
C．地球第一宇宙速度是卫星绕地球做匀速圆周运动的最大线速度，所以“天宫”空间站的运行速度小于，故C错误。
故选ABD。
9. 某运动员在练习投篮时，篮球恰好垂直打在竖直平面内的篮板上，如图所示。已知篮球的质量为m，投出点与篮球撞击篮板处的高度差为h，水平距离为s，忽略篮球在空中飞行过程中受到的阻力，重力加速度为g。下列判断正确的是（ ）
A. 该同学对篮球做功为
B. 篮球飞向篮板过程中的位移大小为s
C. 若投出篮球方向不变，仅增大投出速度，篮球仍会垂直打在篮板上原来的位置
D. 若s是h的2倍，则篮球被投出时的速度方向与水平方向的夹角为
【答案】AD
【解析】A．设篮球垂直打在竖直平面内的篮板时的速度为，根据逆向思维，把篮球看成反方向的平抛运动，则有
，
联立解得
，
则篮球抛出时的速度大小为
根据动能定理可知，该同学对篮球做功为
故A正确；
B．篮球飞向篮板过程中的位移大小为
故B错误；
C．若投出篮球方向不变，仅增大投出速度，则投出篮球时的水平分速度和竖直分速度均增大，从投出到打在篮板上的水平位移不变，则篮球在空中的时间变小，所以篮球打在篮板上时，竖直分速度还没有减为0，则篮球不会垂直打在篮板上原来的位置，故C错误；
D．若s是h的2倍，则篮球被投出时的速度方向与水平方向的夹角满足
可得
故D正确。
故选AD。
10. 如图所示，一运动员进行跳水训练。为方便研究，跳水过程做以下简化处理。运动员等效为一圆柱体，其质量为m，长度为L，圆柱体从最高点由静止下落h后刚好到达水面，入水后速度减为零时圆柱体底部到水面的距离为（）。假设圆柱体受到水的阻力f始终恒定不变，认为圆柱体的密度等于水的密度，下列说法正确的是（ ）
A. 水的阻力对运动员做的功为fx
B. 水的浮力对运动员做的功为
C.
D.
【答案】BC
【解析】A．水的阻力对运动员做的功为
故A错误；
B．从入水到刚整个圆柱体全部入水过程，水的浮力对运动员做的功为
从整个圆柱体全部入水到速度减为0过程，水的浮力对运动员做的功为
则水的浮力对运动员做的功为
故B正确；
CD．从最高点由静止下落到入水后速度减为零全过程，根据动能定理可得
解得
故C正确，D错误。
故选BC。
二、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. 用如图1所示的实验装置探究向心力大小与质量、角速度、半径的关系。实验可供选择的小球大小相同，材质分别是胶木、铝和铁，三种材料的密度如表中所示。
（1）探究向心力与质量关系实验时，将两个质量不同的小球分别放在7位置和6位置的_________（选填“长槽”或“短槽”）处，传动皮带套在半径之比等于__________（选填“1∶1”“ 1∶2”或“2∶1”）的塔轮上。
（2）实验时，先将左右两侧塔轮半径调至相等，左侧小球6可置于长槽或短槽处，小球在长槽和短槽处运动时半径之比为2∶1。匀速转动时，若左边标尺露出约2格，右边标尺露出约3格（如图2所示），已知小球的向心力与标尺露出的格子数成正比，则左侧小球应置于_________（选填“长槽”或“短槽”）处，材质应选择________（选填“胶木”“铝”或“铁”）。
【答案】（1）短槽 （2）长槽 铝
【解析】
【小问1详解】
探究向心力与质量关系实验时，应控制两小球做圆周运动半径相等，角速度相等，应将两个质量不同的小球分别放在7位置和6位置的短槽处，传动皮带套在半径之比等于的塔轮上。
【小问2详解】
实验时，先将左右两侧塔轮半径调至相等，若左边标尺露出约2格，右边标尺露出约3格，根据
可得
由表格数据可知当满足
，
有
可知左侧小球应置于长槽处，材质应选择铝。
12. 一位学生用如图a所示的装置来描绘平抛物体的运动轨迹和探究平抛运动的特点与规律，将固定有斜槽的木板放在水平桌面上，用图钉把坐标纸固定在竖直的木板上，使坐标纸上的竖线处于竖直方向，并在坐标纸上选定斜槽末端投影所在的位置为坐标原点O，回答下列问题：
（1）设计实验：
实验时，在斜槽上某一_________（选填“相同”或“不同”）位置由静止释放小球，使小球自由滑下，并从O点开始做平抛运动。先目测做平抛运动的小球在某一水平位置x处的y值。然后使小球重新自由滑下，用铅笔记下小球实际经过的位置，并记录在坐标纸上。接着依次改变x值，重复上述步骤，确定各点的位置。实验时，斜槽末端的切线________（选填“需要”或“不需要”）保持水平位置。
（2）实验中得到一条曲线如图b所示，已知从A到B与从B到C下落时间相同，测得A、B间的竖直距离为，B、C间竖直距离为，A、B和B、C间的水平距离均为，已知当地的重力加速度为，则平抛运动的初速度为_________（结果保留2位小数）。
（3）图c所示为乙同学设计的实验装置，每次将质量为m的小球从半径为R的四分之一圆弧形轨道不同位置静止释放，轨道最低点切线水平，并在弧形轨道最低点处装有压力传感器，测出小球对轨道压力的大小F。在轨道最低点右侧水平距离为处固定一等高竖直挡板，由小球打在竖直挡板上的点可获得小球在竖直方向的下落距离y，处理数据后作出了如图d所示的图像，则由图可求得小球的重力_________N，四分之一圆弧形轨道半径________m。
【答案】（1）相同 需要 （2）0.50 （3）5.0 0.25
【解析】
【小问1详解】
实验时，为保证小球做平抛运动初速度相同，则要求小球在斜槽上某一相同位置由静止释放小球。
实验时，为保证小球能做平抛运动，则要求斜槽的末端切线水平。
【小问2详解】
设从A到B与从B到C下落时间为T，由
可得
水平方向
解得
【小问3详解】
由向心力公式可知
由平抛运动规律可知
联立可得
由图像可知，纵截距为
斜率为
解得
13. 2020年12月17日凌晨，嫦娥五号到月球“挖土”并成功返回。作为中国复杂度最高、技术跨度最大的航天系统工程，嫦娥五号任务实现了多项重大突破，标志着中国探月工程“绕、落、回”三步走规划完美收官。若探测器测得月球表面的重力加速度为，已知月球的半径为，地球表面的重力加速度为g，地球的半径为R，忽略地球、月球自转的影恦，引力常量为G，球体体积公式为，r为球体半径，求：
（1）地球的质量；
（2）月球的平均密度；
（3）月球的第一宇宙速度。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）在地球表面为
解得地球的质量为
（2）在月球表面为
解得月球的质量为
又
解得月球的平均密度为
（3）根据万有引力提供向心力可得
可得月球的第一宇宙速度为
14. 一辆玩具小车质量，发动机的额定功率，在水平桌面上由静止开始以的加速度做匀加速直线运动，当功率达到额定功率时，保持功率不变，继续沿直线运动后达到最大速度。运动过程中所受阻力不变。求：
（1）玩具小车的最大速度；
（2）由静止开始时玩具小车的瞬时功率；
（3）玩具小车由静止开始至达到最大速度的过程中的位移大小。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）当牵引力等于阻力时，玩具小车做匀速直线运动，玩具小车速度达到最大，则有
解得玩具小车的最大速度为
（2）由静止开始时，玩具小车的速度为
根据牛顿第二定律可得
解得
则此时玩具小车的瞬时功率为
（3）设玩具小车结束匀加速时的速度为，则有
玩具小车做匀加速运动的时间为
玩具小车做匀加速运动通过的位移为
设玩具小车结束匀加速到达到最大速度的过程中的位移为，根据动能定理可得
解得
则玩具小车由静止开始至达到最大速度的过程中的位移大小为
15. 如图所示，整个装置竖直放置，半圆轨道ABC的半径，半圆轨道CDE的半径， CA、CE分别是它们的竖直直径，A、D点等高，A点左侧有一水平光消弹射装置，小物块（可视为质点）到达A点前已脱离弹簧，小物块质量，水平轨道EF段和GO段光滑，FG段与小物块间的动摩擦因数，小物块离开水平轨道上O点后做平抛运动，落在半径的四分之一圆弧MPN上，O点为圆心，OM与OP的夹角为，重力速度g取。以水平轨道末端O点为坐标原点建立平面直角坐标系，x轴正方向水平向右，y轴的正方向竖直向下，三个圆弧轨道均光滑。
（1）若小物块离开弹簧后，恰能通过圆轨道的最高点C并始终不脱离圆轨道，求小物块通过最左侧D点时对轨道的压力大小；
（2）若弹簧释放的弹性势能为，小物块离开弹簧后沿轨道运动，从O点平拋后刚好落在P点，求FG段的长度；
（3）若小物块落到MN圆弧上的Q点（未画出）时动能最小，求Q点对应的y轴坐标值
【答案】（1）3N；（2）1.8m；（3）m
【解析】（1）物块恰好通过最高点C，根据牛顿第二定律有
小物块从C→D运动过程中机械能守恒，有
根据牛顿第二定律
解得
FN=3N
根据牛顿第三定律可知小物块对D点的压力大小为3N；
（2）小物块离开弹簧沿轨道从A→O的过程中，设FG段的长度为L，根据能量守恒定律可得
利用平抛运动的规律有
联立方程可得
L= 1.8m
（3）利用平抛运动的规律有
小物块到达Q点的动能为
由几何关系得= 时动能最小，此时
y =m
材料
胶木
铝
铁
密度
1.3~1.4
2.7
7.8
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