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精品解析：内蒙古赤峰二中2022-2023学年高一下学期第二次月考物理试题（解析版）
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这是一份精品解析：内蒙古赤峰二中2022-2023学年高一下学期第二次月考物理试题（解析版），共21页。试卷主要包含了选择题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
一、选择题（共12小题，每小题4分，共48分，其中1-8题为单选题，9-12题为多选题，全部选对的得4分，选对不全的得2分，有选错或不答的得0分）
1. 下图实例中，判断正确的是（ ）
A. 甲图中冰晶五环被匀速吊起的过程中机械能守恒
B. 乙图中物体在外力F作用下沿光滑斜面加速下滑的过程中机械能守恒
C. 丙图中不计任何阻力，轻绳连接的物体A、B组成的系统运动过程中机械能守恒
D. 丁图中小球在光滑水平面上以一定初速度压缩弹簧的过程中，小球的机械能守恒
【答案】C
【解析】
【详解】A．甲图中冰晶五环被匀速吊起的过程中，拉力做功不为零，机械能不守恒，A错误；
B．由于外力F做功不为零，物体机械能不守恒，B错误；
C．物体A、B组成的系统运动过程中重力做功，绳子拉力对两物体做功之和为零，机械能守恒，C正确；
D．丁图中小球在光滑水平面上以一定的初速度压缩弹簧的过程中，弹簧的弹力对小球做负功，小球的机械能不守恒，D错误。
故选C。
2. 2022年7月，暴雨致辽宁8市出现洪灾，大量调用了直升飞机抢运被困人员。情景如图甲所示，直升飞机放下绳索吊起被困人员，一边收缩绳索一边飞向安全地带。前4秒内被困人员水平和竖直方向的图像分别如图乙、丙所示。以地面为参考系，4s内被救人员的位移大小为（ ）
A. 12mB. C. 24mD.
【答案】B
【解析】
【详解】由图乙可知，被救人员沿水平方向的位移
图丙可知，在竖直方向的位移
则被救人员的位移
故选B。
3. 中国空间站已全面建成，计划于2023年5月实施发射天舟六号货运飞船，飞船将通过变轨抬升轨道高度，实现与空间站组合体共轨。若将其变轨前后稳定运行时的运动近似为匀速圆周运动，对接后组合体运行周期为90min，距离地球表面高度为400km。已知地球半径约为6400km，万有引力常量，以下说法正确的是（ ）
A. 飞船变轨后运行速度变大B. 组合体的角速度约为
C. 由给出数据可估算地球的平均密度D. 飞船也可在空间站所在轨道上加速追上空间站
【答案】BC
【解析】
【详解】A．根据万有引力提供向心力
可得
飞船变轨后轨道半径增大，则运行速度减小，故A错误；
B．根据周期与角速度的关系
故B正确；
C．根据万有引力提供向心力
所以
故C正确；
D．飞船在空间站所在轨道上加速，其将变轨到更高的轨道运行，不能追上空间站，故D错误。
故选BC。
4. 如图所示，站在汽车上的人用手推车的力为F，脚对车向后的静摩擦力为f，下列说法正确的是（ ）
A. 当车匀速运动时，和做的总功为零
B. 当车加速运动时，和做的总功为正功
C. 当车加速运动时，和做的总功为零
D. 不管车做何种运动，和做的总功都为零
【答案】A
【解析】
【详解】A．根据牛顿第三定律，车对人向后的推力大小也为F，车对人向前的静摩擦力大小也为f；以人为研究对象，取车前进的方向为正方向，由牛顿第二定律得
当车匀速运动时，则有
，
由于人对车的推力做正功，人对车的摩擦力对车做负功，而两力做功的绝对值相等，所以，和f的总功为零；当车加速运动时，则有
，
则f对车做的负功多，对车做的正功少，故和f的总功为负功；当车减速运动时，则有
，
则f对车做的负功少，对车做的正功多，故和f的总功为正功。
故A正确，BCD错误。
故选A。
5. 春风尔来为阿谁，蝴蝶忽然满芳草。随着气温的不断回升，各个公园都展现出春意盎然的盛景。人们纷纷走出家门，游玩踏青。在公园里，套圈是一项很受欢迎的游戏，规则要求每次从同一位置水平抛出圆环，套住与圆环中心水平距离为的高的竖直水瓶（宽度忽略不计），即可获得奖品。一身高的同学从距地面高度水平抛出圆环，圆环半径为，设圆环始终水平，则要想套住水瓶，他水平抛出的速度可能为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】根据题意可知，圆环水平距离范围为
竖直位移
根据
，
解得
故选B。
6. 2022年10月9日，我国将卫星“夸父一号”成功送入太阳同步晨昏轨道。从宇宙中看，卫星一方面可视为绕地球做匀速圆周运动，轨道平面与地球的晨昏分界线共面，卫星轨道离地高度，周期。另一方面卫星随地球绕太阳做匀速圆周运动，周期，卫星轨道平面能保持垂直太阳光线，如图所示。已知地球的半径为R，引力常量为G，则下列表述正确的是（ ）
A. 晨昏轨道平面与地球同步卫星轨道平面重合
B. 根据以上信息可以估算出地球的质量
C. “夸父一号”的发射速度大于
D. 根据，可估算出地球到太阳的距离r
【答案】B
【解析】
【详解】A．晨昏轨道与地球经线平面重合，同步卫星轨道与赤道平面重合，所以两个轨道平面不重合，故A错误；
B．根据公式
可估算出地球的质量，故B正确；
C．“夸父一号”的发射速度大于第一宇宙速度，小于第二宇宙速度，故C错误；
D．因为卫星环绕的中心天体是地球，地球环绕的中心天体是太阳，所以选项中公式两边不相等，故D错误。
故选B。
7. 匈牙利物理学家厄缶在19世纪指出：“沿水平地面向东运动的物体，其重量（即：列车的视重或列车对水平轨道的压力）一定会减轻”。后来，人们常把这类物理现象称之为“厄缶效应”。一静止在赤道某处的列车，随地球自转的线速度为，已知列车的质量为，地球的半径为。若列车相对地面以速率沿水平轨道向东行驶，由于列车向东行驶而引起列车对轨道的压力减少的数值为（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】若仅仅考虑地球的自转影响时，火车绕地心做圆周运动的线速度大小为，以火车为研究对象，根据牛顿第二定律得
解得
若这列火车相对地面又附加了一个线速度，火车绕地心做圆周运动的线速度大小为，根据牛顿第二定律得
解得
所以
故选D。
8. 北斗卫星导航系统由地球同步静止轨道卫星a、与地球自转周期相同的倾斜地球同步轨道卫星b，以及比它们轨道低一些的轨道卫星c组成，它们均为圆轨道卫星。若轨道卫星c与地球同步静止轨道卫星a在同一平面内同向旋转，已知卫星c的轨道半径为r，同步卫星轨道半径为4r，地球自转周期为T，万有引力常量为G，下列说法正确的是（ ）
A. 卫星a发射速度大于地球第一宇宙速度，轨道运行速度小于地球第一宇宙速度
B. 卫星a与卫星b具有相同的机械能
C. 地球的质量为
D. 卫星a与卫星c周期之比为8∶1，某时刻两者相距最近，则经过后，两者再次相距最近
【答案】A
【解析】
【详解】A．地球第一宇宙速度是最小发射速度，最大运行速度，因此卫星a的发射速度大于地球第一宇宙速度，轨道运行速度小于地球第一宇宙速度，选项A正确；
B．机械能包括卫星的动能和势能，与卫星的质量有关，而卫星a与卫星b的质量不一定相同，故卫星a与卫星b不一定具有相同的机械能，选项B错误；
C．对地球同步卫星，根据牛顿第二定律有
解得地球的质量为
选项C错误；
D．卫星a与卫星c再次相距最近的过程满足
代入卫星a与卫星c周期之比为8∶1，解得
选项D错误。
故选A。
9. 电动平衡车作为一种电力驱动的运输载具，被广泛应用在娱乐、代步、安保巡逻等领域。某人站在平衡车上以初速度在水平地面上沿直线做加速运动，经历时间t达到最大速度，此过程电动机的输出功率恒为额定功率P。已知人与车整体的质量为m，所受阻力的大小恒为f。则（ ）
A.
B. 车速为时的加速度大小为
C. 在时间t内阻力做的功为
D. 人与车在时间t内的位移大小等于
【答案】BC
【解析】
【详解】A．根据题意可知，当牵引力等于阻力时，平衡车的速度达到最大值，由公式可得，最大速度为
故A错误；
B．车速为时的牵引力为
由牛顿第二定律可得
解得
故B正确；
C．平衡车从到最大速度，由动能定理得
解得在时间t内阻力做的功为
故C正确；
D．若速度匀加速增加到，根据匀变速直线运动规律可知位移大小为
当汽车功率达到额定功率后，汽车做加速度减小的加速运动，则汽车的位移大于即大于，D错误。
故选BC。
10. 如图所示，原长为L的轻弹簧一端固定在O点，另一端与质量为m的小球相连，小球穿在倾斜的光滑固定杆上，杆与水平面之间的夹角为α，小球在A点时弹簧水平且处于原长，OB垂直于杆，C点是杆上一点且A、C关于B点对称。将小球从A由静止释放，到达D点时速度为零，OD沿竖直方向，弹簧始终在弹性限度内。则（ ）
A. 下滑过程中小球经过A、B、C三点的加速度相同
B. 下滑过程中，小球在C点的动能最大
C. 小球在C点的动能为mgLsin2α
D. 从B运动到D的过程中，重力势能与弹性势能之和增大
【答案】AC
【解析】
【详解】A．在A点时，因弹簧处于原长，则小球的加速度为gsinθ；在B点时，弹簧处于压缩状态，且弹力方向垂直于斜杆，可知小球的加速度也为gsinθ；在C点时，因弹簧也处于原长，则小球的加速度为gsinθ，即下滑过程中小球经过A、B、C三点的加速度相同，选项A正确；
B．下滑过程中，小球在CD中间某位置合力为零，可知此时的动能最大，即C点的动能不是最大，选项B错误；
C．从A到C由动能定理
即小球在C点的动能为mgLsin2α，选项C正确；
D．因小球下滑过程中，重力势能、动能和弹性势能之和守恒，则从B运动到D的过程中，动能先增加后减小，则重力势能与弹性势能之和先减小后增大，选项D错误。
故选AC。
11. 图甲为游乐场某种型号的“魔盘”，儿童坐在圆锥面上，随“魔盘”绕通过顶点O的竖直轴转动，图乙为“魔盘”侧视截面图，图丙为俯视图。可视为质点的三名儿童a、b、c，其质量，到顶点的距离，与锥面的动摩擦因数都相等。在“魔盘”转动过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 若三名儿童均未在锥面上发生滑动，则a、b、c的向心力之比
B. 若“魔盘”匀速转动且三名儿童均未在锥面上发生滑动，a、b、c所受合外力都指向顶点O
C. 若“魔盘”转速缓慢增大且三名儿童均未在锥面上发生滑动，则a、b、c所受摩擦力均增大
D. 若“魔盘”转速缓慢增大，c将最先发生滑动，然后a和b同时发生滑动
【答案】ACD
【解析】
【详解】A．根据向心力方程
均未在锥面上发生滑动则角速度相同，设斜面倾角为，则
可知，a、b、c的向心力之比
故A正确；
B．若“魔盘”匀速转动且三名儿童均未在锥面上发生滑动，a、b、c所受合外力提供向心力都指向对应水平面的圆心，不是顶点，故B错误；
C．若“魔盘”转速缓慢增大且三名儿童均未锥面上发生滑动，则所需向心力变大，根据受力分析，水平竖直正交分解可知
整理得
a、b、c所受摩擦力均增大，故C正确；
D．根据
整理上面的方程得
可知，半径大先滑动，半径相同的同时滑动，故D正确。
故选BCD。
12. 如图甲所示，三个物体A、B和C放在水平圆盘上，用两根不可伸长的轻绳分别连接A、B和B、C.物块A、B、C与圆心距离分别为、和，已知，，物块A、B、C与圆盘间的动摩擦因数均为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。当圆盘以不同角速度绕轴匀速转动时，A、B之间绳中弹力和B、C之间绳中弹力随的变化关系如图乙所示，取，下列说法正确的是（ ）
A. 物体A的质量
B. 物体C与圆心距离
C. 当角速度为时，圆盘对B的静摩擦力大小为
D. 当角速度为时，B即将与圆盘发生滑动
【答案】BD
【解析】
【详解】A．对物块A分析，由向心力方程可得
解得
由图像可得
解得
故A错误；
B．同理对物块C分析可得
由图像可得
解得
故B正确；
C．对物块B分析，由向心力方程可得
当角速度为时,解得
故C错误；
D．当角速度为时，解得
带入B的向心力方程得摩擦力大小
此时B即将与圆盘发生滑动，故D正确。
故选BD。
二、实验题（16分）
13. 某班级物理兴趣小组设计了不同的方案验证机械能守恒定律。
甲同学设计的方案是用打点计时器验证机械能守恒定律，实验装置如图1所示。
问题（1）：除图示器材外，下列器材中，必需的一组是______（填选项前字母）
A.直流电源及导线、刻度尺
B.直流电源及导线、天平及砝码
C.交流电源及导线、天平及砝码
D.交流电源及导线、刻度尺
问题（2）：实验中在纸带上打出一系列的点，如图2所示，O点为纸带打出的第一个点。已知重物的质量为，打点计时器的打点频率为，取重力加速度大小，纸带上所标数据单位为cm，则从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能减少量______J，动能增加量______J。（结果均保留两位有效数字）
乙同学设计了一个用拉力传感器验证机械能守恒定律的实验。如图3所示，将拉力传感器固定在天花板上，细线一端系着小球，另一端连在拉力传感器上的O点。将小球拉至细线与竖直方向成角处无初速度释放，拉力传感器显示拉力的最大值为F。已知小球的质量为m，重力加速度为g。
问题（3）：当约为______时，说明小球摆动过程中机械能守恒。
丙同学设计图4的装置来“验证机械能守恒定律”。实验时，该同学进行了如下操作：
先将质量均为M（A含挡光片、B含挂钩）的两物块用轻绳连接后，跨放在光滑的定滑轮上，处于静止状态。测量出挡光片中心到光电门中心的竖直距离h。
接着在B的下端挂上质量也为M的物块C，如图5，让物体由静止开始运动，光电门记录挡光片挡光的时间为；测出挡光片的（挡光）宽度d，
问题（4）：则物块A经过光电门时的速度为______。
问题（5）：若系统的机械能守恒，则应满足的关系式为______（用h，d，表示，已知重力加速度为g）。
问题（6）：若实验中，改变物块A到光电门的距离h，测得物块A经过光电门时的速度v，根据实验数据做出的图像如图6，则当地的重力加速度______。（保留三位有效数字）
【答案】 ①. D ②. 0.088 ③. 0.081 ④. ⑤. ⑥. ⑦.
【解析】
【详解】（1）[1]图示实验中，需交流电源供打点计时器工作，还需刻度尺测量纸带上各点间的距离，故选D。
（2）[2]从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能减少量
[3]B点的速度
动能增加量
（3）[4]若机械能守恒，则
在最低点根据牛顿第二定律
联立可得
（4）[5]物块A经过光电门时的速度为
（5）[6]若机械能守恒，则
整理得
（6）[7]有机械能守恒可得
有图像斜率可知
解得
三、解答题：（共36分，解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）
14. 某次发生意外情况的民航客机着陆后打开紧急出口的舱门，自动生成一个由气囊构成的斜面，机舱中的人沿该斜面滑行到地面。一个质量的乘客在气囊上滑下时乘客与气囊之间的动摩擦因数，不计空气阻力。若气囊所构成的斜面长度，倾角，取，，。求该乘客：
（1）从气囊上下滑的过程中重力做的功W；
（2）滑至斜面底端时重力做功的瞬时功率P。
【答案】（1）1440J；（2）
【解析】
【详解】（1）重力做的功为
解得
（2）摩擦力大小为
据牛顿第二定律得
解得
据位移公式得
解得滑至斜面底端所需时间
滑到底端时速度大小为
滑至斜面底端时重力做功的瞬时功率
得
15. 滑板运动是极限运动的鼻祖，许多极限运动项目均由滑板项目延伸而来。如图所示是滑板运动的轨道，BC和DE是两段光滑圆弧形轨道，BC段的圆心为O点，圆心角为60°，半径OC与水平轨道CD垂直，水平轨道CD段粗糙且长10m，一运动员从轨道上的A点以的速度水平滑出，在B点刚好沿轨道的切线方向滑入圆弧形轨道BC，经CD轨道后冲上DE轨道，到达E点时速度减为零，然后返回。已知运动员和滑板的总质量为，B、E两点与水平面CD的竖直高度分别为h和H，且，。
（1）求运动员从A运动到达B点时的速度大小；
（2）求轨道CD段的动摩擦因数和第一次离开圆弧轨道末端C时，滑板对轨道压力的大小；
（3）求运动员最后停在距离D点多远处?
【答案】（1）；（1），；（3）最后停在距离D点左侧8m处
【解析】
【详解】（1）运动员在B点刚好沿轨道的切线方向滑入圆弧形轨道BC，则有
解得
（2）由B点到E点，由动能定理可得
解得
由B点到C点，由动能定理可得
在C点由牛顿第二定律可得
其中
联立解得
根据牛顿第三定律可知，第一次离开圆弧轨道末端C时，滑板对轨道压力的大小为。
（3）设运动员能到达左侧的最大高度为，从B到第一次返回左侧最高处，根据动能定理有
解得
所以第一次返回时，运动员不能回到B点，设运动员从B点运动到停止，在CD段的总路程为，由动能定理可得
代入数据解得
所以运动员最后停在距离D点左侧8m处。
16. 如图所示，倾角30°的光滑斜面上，轻质弹簧两端连接着两个质量均为的物块B和C，C紧靠着挡板P，B通过轻质细绳跨过光滑定滑轮与质量的物块A连接，细绳平行于斜面，A在外力作用下静止在圆心角为60°、半径的光滑圆弧轨道的顶端a处，此时绳子恰好拉直且无张力；圆弧轨道最低端b与长度为的粗糙水平轨道bc相切，bc与一个半径的光滑圆轨道平滑连接。由静止释放A，当A滑至b时，C恰好离开挡板P，此时绳子断裂。已知重力加速度取，弹簧的形变始终在弹性限度内，细绳不可伸长。求：
（1）弹簧的劲度系数k；
（2）物块A滑至b处时对圆弧轨道的压力的大小；
（3）为了让物块A能进入圆轨道且不脱轨，物块A与水平轨道bc之间的动摩擦因数的取值范围。
【答案】（1）；（2）144N；（3）或
【解析】
【详解】（1）
物块A在a处时，弹簧压缩，对B有
物块A在b处时，弹簧伸长，对C有
由几何关系知
解得
（2）物块A在a、b处弹性势能相同；根据系统机械能守恒可得
物块A在b处时，A、B两物体的速度关系如图所示
由几何关系知
可得A、B两物块的速度大小之比为
代入数据解得
在b处根据牛顿第二定律
解得
根据牛顿第三定律
（3）设物块A到达圆轨道c时速度刚好为0，从b到c由动能定理得
解得
物块A不脱离圆形轨道有两种情况。
第一种情况，不超过圆轨道上与圆心的等高点；设物块刚好到达圆心等高处。由动能定理可得
代入数据解得
为了物块A能进入圆轨道且不超过圆轨道上与圆心的等高点，需满足
第二种情况，过圆轨道最高点，在最高点，由牛顿第二定律可得
恰能过最高点时，有
，
由动能定理可得
代入数据解得
为了物块A能进入圆轨道且越过圆轨道最高点，需满足
一、选择题（共12小题，每小题4分，共48分，其中1-8题为单选题，9-12题为多选题，全部选对的得4分，选对不全的得2分，有选错或不答的得0分）
1. 下图实例中，判断正确的是（ ）
A. 甲图中冰晶五环被匀速吊起的过程中机械能守恒
B. 乙图中物体在外力F作用下沿光滑斜面加速下滑的过程中机械能守恒
C. 丙图中不计任何阻力，轻绳连接的物体A、B组成的系统运动过程中机械能守恒
D. 丁图中小球在光滑水平面上以一定初速度压缩弹簧的过程中，小球的机械能守恒
【答案】C
【解析】
【详解】A．甲图中冰晶五环被匀速吊起的过程中，拉力做功不为零，机械能不守恒，A错误；
B．由于外力F做功不为零，物体机械能不守恒，B错误；
C．物体A、B组成的系统运动过程中重力做功，绳子拉力对两物体做功之和为零，机械能守恒，C正确；
D．丁图中小球在光滑水平面上以一定的初速度压缩弹簧的过程中，弹簧的弹力对小球做负功，小球的机械能不守恒，D错误。
故选C。
2. 2022年7月，暴雨致辽宁8市出现洪灾，大量调用了直升飞机抢运被困人员。情景如图甲所示，直升飞机放下绳索吊起被困人员，一边收缩绳索一边飞向安全地带。前4秒内被困人员水平和竖直方向的图像分别如图乙、丙所示。以地面为参考系，4s内被救人员的位移大小为（ ）
A. 12mB. C. 24mD.
【答案】B
【解析】
【详解】由图乙可知，被救人员沿水平方向的位移
图丙可知，在竖直方向的位移
则被救人员的位移
故选B。
3. 中国空间站已全面建成，计划于2023年5月实施发射天舟六号货运飞船，飞船将通过变轨抬升轨道高度，实现与空间站组合体共轨。若将其变轨前后稳定运行时的运动近似为匀速圆周运动，对接后组合体运行周期为90min，距离地球表面高度为400km。已知地球半径约为6400km，万有引力常量，以下说法正确的是（ ）
A. 飞船变轨后运行速度变大B. 组合体的角速度约为
C. 由给出数据可估算地球的平均密度D. 飞船也可在空间站所在轨道上加速追上空间站
【答案】BC
【解析】
【详解】A．根据万有引力提供向心力
可得
飞船变轨后轨道半径增大，则运行速度减小，故A错误；
B．根据周期与角速度的关系
故B正确；
C．根据万有引力提供向心力
所以
故C正确；
D．飞船在空间站所在轨道上加速，其将变轨到更高的轨道运行，不能追上空间站，故D错误。
故选BC。
4. 如图所示，站在汽车上的人用手推车的力为F，脚对车向后的静摩擦力为f，下列说法正确的是（ ）
A. 当车匀速运动时，和做的总功为零
B. 当车加速运动时，和做的总功为正功
C. 当车加速运动时，和做的总功为零
D. 不管车做何种运动，和做的总功都为零
【答案】A
【解析】
【详解】A．根据牛顿第三定律，车对人向后的推力大小也为F，车对人向前的静摩擦力大小也为f；以人为研究对象，取车前进的方向为正方向，由牛顿第二定律得
当车匀速运动时，则有
，
由于人对车的推力做正功，人对车的摩擦力对车做负功，而两力做功的绝对值相等，所以，和f的总功为零；当车加速运动时，则有
，
则f对车做的负功多，对车做的正功少，故和f的总功为负功；当车减速运动时，则有
，
则f对车做的负功少，对车做的正功多，故和f的总功为正功。
故A正确，BCD错误。
故选A。
5. 春风尔来为阿谁，蝴蝶忽然满芳草。随着气温的不断回升，各个公园都展现出春意盎然的盛景。人们纷纷走出家门，游玩踏青。在公园里，套圈是一项很受欢迎的游戏，规则要求每次从同一位置水平抛出圆环，套住与圆环中心水平距离为的高的竖直水瓶（宽度忽略不计），即可获得奖品。一身高的同学从距地面高度水平抛出圆环，圆环半径为，设圆环始终水平，则要想套住水瓶，他水平抛出的速度可能为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】根据题意可知，圆环水平距离范围为
竖直位移
根据
，
解得
故选B。
6. 2022年10月9日，我国将卫星“夸父一号”成功送入太阳同步晨昏轨道。从宇宙中看，卫星一方面可视为绕地球做匀速圆周运动，轨道平面与地球的晨昏分界线共面，卫星轨道离地高度，周期。另一方面卫星随地球绕太阳做匀速圆周运动，周期，卫星轨道平面能保持垂直太阳光线，如图所示。已知地球的半径为R，引力常量为G，则下列表述正确的是（ ）
A. 晨昏轨道平面与地球同步卫星轨道平面重合
B. 根据以上信息可以估算出地球的质量
C. “夸父一号”的发射速度大于
D. 根据，可估算出地球到太阳的距离r
【答案】B
【解析】
【详解】A．晨昏轨道与地球经线平面重合，同步卫星轨道与赤道平面重合，所以两个轨道平面不重合，故A错误；
B．根据公式
可估算出地球的质量，故B正确；
C．“夸父一号”的发射速度大于第一宇宙速度，小于第二宇宙速度，故C错误；
D．因为卫星环绕的中心天体是地球，地球环绕的中心天体是太阳，所以选项中公式两边不相等，故D错误。
故选B。
7. 匈牙利物理学家厄缶在19世纪指出：“沿水平地面向东运动的物体，其重量（即：列车的视重或列车对水平轨道的压力）一定会减轻”。后来，人们常把这类物理现象称之为“厄缶效应”。一静止在赤道某处的列车，随地球自转的线速度为，已知列车的质量为，地球的半径为。若列车相对地面以速率沿水平轨道向东行驶，由于列车向东行驶而引起列车对轨道的压力减少的数值为（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】若仅仅考虑地球的自转影响时，火车绕地心做圆周运动的线速度大小为，以火车为研究对象，根据牛顿第二定律得
解得
若这列火车相对地面又附加了一个线速度，火车绕地心做圆周运动的线速度大小为，根据牛顿第二定律得
解得
所以
故选D。
8. 北斗卫星导航系统由地球同步静止轨道卫星a、与地球自转周期相同的倾斜地球同步轨道卫星b，以及比它们轨道低一些的轨道卫星c组成，它们均为圆轨道卫星。若轨道卫星c与地球同步静止轨道卫星a在同一平面内同向旋转，已知卫星c的轨道半径为r，同步卫星轨道半径为4r，地球自转周期为T，万有引力常量为G，下列说法正确的是（ ）
A. 卫星a发射速度大于地球第一宇宙速度，轨道运行速度小于地球第一宇宙速度
B. 卫星a与卫星b具有相同的机械能
C. 地球的质量为
D. 卫星a与卫星c周期之比为8∶1，某时刻两者相距最近，则经过后，两者再次相距最近
【答案】A
【解析】
【详解】A．地球第一宇宙速度是最小发射速度，最大运行速度，因此卫星a的发射速度大于地球第一宇宙速度，轨道运行速度小于地球第一宇宙速度，选项A正确；
B．机械能包括卫星的动能和势能，与卫星的质量有关，而卫星a与卫星b的质量不一定相同，故卫星a与卫星b不一定具有相同的机械能，选项B错误；
C．对地球同步卫星，根据牛顿第二定律有
解得地球的质量为
选项C错误；
D．卫星a与卫星c再次相距最近的过程满足
代入卫星a与卫星c周期之比为8∶1，解得
选项D错误。
故选A。
9. 电动平衡车作为一种电力驱动的运输载具，被广泛应用在娱乐、代步、安保巡逻等领域。某人站在平衡车上以初速度在水平地面上沿直线做加速运动，经历时间t达到最大速度，此过程电动机的输出功率恒为额定功率P。已知人与车整体的质量为m，所受阻力的大小恒为f。则（ ）
A.
B. 车速为时的加速度大小为
C. 在时间t内阻力做的功为
D. 人与车在时间t内的位移大小等于
【答案】BC
【解析】
【详解】A．根据题意可知，当牵引力等于阻力时，平衡车的速度达到最大值，由公式可得，最大速度为
故A错误；
B．车速为时的牵引力为
由牛顿第二定律可得
解得
故B正确；
C．平衡车从到最大速度，由动能定理得
解得在时间t内阻力做的功为
故C正确；
D．若速度匀加速增加到，根据匀变速直线运动规律可知位移大小为
当汽车功率达到额定功率后，汽车做加速度减小的加速运动，则汽车的位移大于即大于，D错误。
故选BC。
10. 如图所示，原长为L的轻弹簧一端固定在O点，另一端与质量为m的小球相连，小球穿在倾斜的光滑固定杆上，杆与水平面之间的夹角为α，小球在A点时弹簧水平且处于原长，OB垂直于杆，C点是杆上一点且A、C关于B点对称。将小球从A由静止释放，到达D点时速度为零，OD沿竖直方向，弹簧始终在弹性限度内。则（ ）
A. 下滑过程中小球经过A、B、C三点的加速度相同
B. 下滑过程中，小球在C点的动能最大
C. 小球在C点的动能为mgLsin2α
D. 从B运动到D的过程中，重力势能与弹性势能之和增大
【答案】AC
【解析】
【详解】A．在A点时，因弹簧处于原长，则小球的加速度为gsinθ；在B点时，弹簧处于压缩状态，且弹力方向垂直于斜杆，可知小球的加速度也为gsinθ；在C点时，因弹簧也处于原长，则小球的加速度为gsinθ，即下滑过程中小球经过A、B、C三点的加速度相同，选项A正确；
B．下滑过程中，小球在CD中间某位置合力为零，可知此时的动能最大，即C点的动能不是最大，选项B错误；
C．从A到C由动能定理
即小球在C点的动能为mgLsin2α，选项C正确；
D．因小球下滑过程中，重力势能、动能和弹性势能之和守恒，则从B运动到D的过程中，动能先增加后减小，则重力势能与弹性势能之和先减小后增大，选项D错误。
故选AC。
11. 图甲为游乐场某种型号的“魔盘”，儿童坐在圆锥面上，随“魔盘”绕通过顶点O的竖直轴转动，图乙为“魔盘”侧视截面图，图丙为俯视图。可视为质点的三名儿童a、b、c，其质量，到顶点的距离，与锥面的动摩擦因数都相等。在“魔盘”转动过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 若三名儿童均未在锥面上发生滑动，则a、b、c的向心力之比
B. 若“魔盘”匀速转动且三名儿童均未在锥面上发生滑动，a、b、c所受合外力都指向顶点O
C. 若“魔盘”转速缓慢增大且三名儿童均未在锥面上发生滑动，则a、b、c所受摩擦力均增大
D. 若“魔盘”转速缓慢增大，c将最先发生滑动，然后a和b同时发生滑动
【答案】ACD
【解析】
【详解】A．根据向心力方程
均未在锥面上发生滑动则角速度相同，设斜面倾角为，则
可知，a、b、c的向心力之比
故A正确；
B．若“魔盘”匀速转动且三名儿童均未在锥面上发生滑动，a、b、c所受合外力提供向心力都指向对应水平面的圆心，不是顶点，故B错误；
C．若“魔盘”转速缓慢增大且三名儿童均未锥面上发生滑动，则所需向心力变大，根据受力分析，水平竖直正交分解可知
整理得
a、b、c所受摩擦力均增大，故C正确；
D．根据
整理上面的方程得
可知，半径大先滑动，半径相同的同时滑动，故D正确。
故选BCD。
12. 如图甲所示，三个物体A、B和C放在水平圆盘上，用两根不可伸长的轻绳分别连接A、B和B、C.物块A、B、C与圆心距离分别为、和，已知，，物块A、B、C与圆盘间的动摩擦因数均为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。当圆盘以不同角速度绕轴匀速转动时，A、B之间绳中弹力和B、C之间绳中弹力随的变化关系如图乙所示，取，下列说法正确的是（ ）
A. 物体A的质量
B. 物体C与圆心距离
C. 当角速度为时，圆盘对B的静摩擦力大小为
D. 当角速度为时，B即将与圆盘发生滑动
【答案】BD
【解析】
【详解】A．对物块A分析，由向心力方程可得
解得
由图像可得
解得
故A错误；
B．同理对物块C分析可得
由图像可得
解得
故B正确；
C．对物块B分析，由向心力方程可得
当角速度为时,解得
故C错误；
D．当角速度为时，解得
带入B的向心力方程得摩擦力大小
此时B即将与圆盘发生滑动，故D正确。
故选BD。
二、实验题（16分）
13. 某班级物理兴趣小组设计了不同的方案验证机械能守恒定律。
甲同学设计的方案是用打点计时器验证机械能守恒定律，实验装置如图1所示。
问题（1）：除图示器材外，下列器材中，必需的一组是______（填选项前字母）
A.直流电源及导线、刻度尺
B.直流电源及导线、天平及砝码
C.交流电源及导线、天平及砝码
D.交流电源及导线、刻度尺
问题（2）：实验中在纸带上打出一系列的点，如图2所示，O点为纸带打出的第一个点。已知重物的质量为，打点计时器的打点频率为，取重力加速度大小，纸带上所标数据单位为cm，则从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能减少量______J，动能增加量______J。（结果均保留两位有效数字）
乙同学设计了一个用拉力传感器验证机械能守恒定律的实验。如图3所示，将拉力传感器固定在天花板上，细线一端系着小球，另一端连在拉力传感器上的O点。将小球拉至细线与竖直方向成角处无初速度释放，拉力传感器显示拉力的最大值为F。已知小球的质量为m，重力加速度为g。
问题（3）：当约为______时，说明小球摆动过程中机械能守恒。
丙同学设计图4的装置来“验证机械能守恒定律”。实验时，该同学进行了如下操作：
先将质量均为M（A含挡光片、B含挂钩）的两物块用轻绳连接后，跨放在光滑的定滑轮上，处于静止状态。测量出挡光片中心到光电门中心的竖直距离h。
接着在B的下端挂上质量也为M的物块C，如图5，让物体由静止开始运动，光电门记录挡光片挡光的时间为；测出挡光片的（挡光）宽度d，
问题（4）：则物块A经过光电门时的速度为______。
问题（5）：若系统的机械能守恒，则应满足的关系式为______（用h，d，表示，已知重力加速度为g）。
问题（6）：若实验中，改变物块A到光电门的距离h，测得物块A经过光电门时的速度v，根据实验数据做出的图像如图6，则当地的重力加速度______。（保留三位有效数字）
【答案】 ①. D ②. 0.088 ③. 0.081 ④. ⑤. ⑥. ⑦.
【解析】
【详解】（1）[1]图示实验中，需交流电源供打点计时器工作，还需刻度尺测量纸带上各点间的距离，故选D。
（2）[2]从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能减少量
[3]B点的速度
动能增加量
（3）[4]若机械能守恒，则
在最低点根据牛顿第二定律
联立可得
（4）[5]物块A经过光电门时的速度为
（5）[6]若机械能守恒，则
整理得
（6）[7]有机械能守恒可得
有图像斜率可知
解得
三、解答题：（共36分，解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）
14. 某次发生意外情况的民航客机着陆后打开紧急出口的舱门，自动生成一个由气囊构成的斜面，机舱中的人沿该斜面滑行到地面。一个质量的乘客在气囊上滑下时乘客与气囊之间的动摩擦因数，不计空气阻力。若气囊所构成的斜面长度，倾角，取，，。求该乘客：
（1）从气囊上下滑的过程中重力做的功W；
（2）滑至斜面底端时重力做功的瞬时功率P。
【答案】（1）1440J；（2）
【解析】
【详解】（1）重力做的功为
解得
（2）摩擦力大小为
据牛顿第二定律得
解得
据位移公式得
解得滑至斜面底端所需时间
滑到底端时速度大小为
滑至斜面底端时重力做功的瞬时功率
得
15. 滑板运动是极限运动的鼻祖，许多极限运动项目均由滑板项目延伸而来。如图所示是滑板运动的轨道，BC和DE是两段光滑圆弧形轨道，BC段的圆心为O点，圆心角为60°，半径OC与水平轨道CD垂直，水平轨道CD段粗糙且长10m，一运动员从轨道上的A点以的速度水平滑出，在B点刚好沿轨道的切线方向滑入圆弧形轨道BC，经CD轨道后冲上DE轨道，到达E点时速度减为零，然后返回。已知运动员和滑板的总质量为，B、E两点与水平面CD的竖直高度分别为h和H，且，。
（1）求运动员从A运动到达B点时的速度大小；
（2）求轨道CD段的动摩擦因数和第一次离开圆弧轨道末端C时，滑板对轨道压力的大小；
（3）求运动员最后停在距离D点多远处?
【答案】（1）；（1），；（3）最后停在距离D点左侧8m处
【解析】
【详解】（1）运动员在B点刚好沿轨道的切线方向滑入圆弧形轨道BC，则有
解得
（2）由B点到E点，由动能定理可得
解得
由B点到C点，由动能定理可得
在C点由牛顿第二定律可得
其中
联立解得
根据牛顿第三定律可知，第一次离开圆弧轨道末端C时，滑板对轨道压力的大小为。
（3）设运动员能到达左侧的最大高度为，从B到第一次返回左侧最高处，根据动能定理有
解得
所以第一次返回时，运动员不能回到B点，设运动员从B点运动到停止，在CD段的总路程为，由动能定理可得
代入数据解得
所以运动员最后停在距离D点左侧8m处。
16. 如图所示，倾角30°的光滑斜面上，轻质弹簧两端连接着两个质量均为的物块B和C，C紧靠着挡板P，B通过轻质细绳跨过光滑定滑轮与质量的物块A连接，细绳平行于斜面，A在外力作用下静止在圆心角为60°、半径的光滑圆弧轨道的顶端a处，此时绳子恰好拉直且无张力；圆弧轨道最低端b与长度为的粗糙水平轨道bc相切，bc与一个半径的光滑圆轨道平滑连接。由静止释放A，当A滑至b时，C恰好离开挡板P，此时绳子断裂。已知重力加速度取，弹簧的形变始终在弹性限度内，细绳不可伸长。求：
（1）弹簧的劲度系数k；
（2）物块A滑至b处时对圆弧轨道的压力的大小；
（3）为了让物块A能进入圆轨道且不脱轨，物块A与水平轨道bc之间的动摩擦因数的取值范围。
【答案】（1）；（2）144N；（3）或
【解析】
【详解】（1）
物块A在a处时，弹簧压缩，对B有
物块A在b处时，弹簧伸长，对C有
由几何关系知
解得
（2）物块A在a、b处弹性势能相同；根据系统机械能守恒可得
物块A在b处时，A、B两物体的速度关系如图所示
由几何关系知
可得A、B两物块的速度大小之比为
代入数据解得
在b处根据牛顿第二定律
解得
根据牛顿第三定律
（3）设物块A到达圆轨道c时速度刚好为0，从b到c由动能定理得
解得
物块A不脱离圆形轨道有两种情况。
第一种情况，不超过圆轨道上与圆心的等高点；设物块刚好到达圆心等高处。由动能定理可得
代入数据解得
为了物块A能进入圆轨道且不超过圆轨道上与圆心的等高点，需满足
第二种情况，过圆轨道最高点，在最高点，由牛顿第二定律可得
恰能过最高点时，有
，
由动能定理可得
代入数据解得
为了物块A能进入圆轨道且越过圆轨道最高点，需满足
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