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山西省部分学校2023-2024学年高一下学期4月期中联考物理试题（原卷版+解析版）
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这是一份山西省部分学校2023-2024学年高一下学期4月期中联考物理试题（原卷版+解析版），文件包含山西省部分学校2023-2024学年高一下学期4月期中联考物理试题原卷版docx、山西省部分学校2023-2024学年高一下学期4月期中联考物理试题解析版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。
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、考场号、座位号、准考证号填写在答题卡上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
考试时间为75分钟，满分100分
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. 关于曲线运动，下列说法中正确的是（ ）
A. 物体做曲线运动，加速度不可能为零B. 物体的速度发生变化，物体一定做曲线运动
C. 物体做曲线运动时，速度方向指向曲线的凹侧D. 物体在变力的作用下，一定做曲线运动
【答案】A
【解析】
【详解】A．物体做曲线运动的条件是合外力的方向与速度方向不共线，故合外力不可能为零，加速度不可能为零，故A正确；
B．物体的速度大小发生变化，而速度的方向不变时，物体做直线运动，故B错误；
C．物体做曲线运动时，速度方向沿轨迹的切线，合外力的方向指向曲线的凹侧，故C错误；
D．力的大小变化，方向与速度共线时，物体做直线运动，故D错误。
故选A。
2. 如图，将地球看成圆球，地球赤道上某点有一物体A，北纬45°线上某点有一物体B，在地球自转过程中，A、B两物体均相对于地面静止且看作质点，下列说法正确的是（ ）
A. A、B两物体线速度大小之比为B. A、B两物体角速度之比为2∶1
C. A、B两物体向心加速度大小之比为2∶1D. A、B两物体向心力大小之比为
【答案】A
【解析】
【详解】地球自转时，各点角速度大小相等，有
设地球半径r，由几何关系知
A．由线速度与角速度、半径的关系得
故A正确；
B．地球自转时，各点角速度大小相等，故B错误；
C．由知，又角速度相等，故向心加速度之比等于半径之比，应为√2：1，故C错误；
D．由知，因不知A、B两物体质量关系，故无法求解向心力之比，故D错误。
故选A。
3. 下列关于万有引力定律的发现历程，描述正确的是（ ）
A. 卡文迪什通过“月一地检验”得出，月球与地球间的力、苹果与地球间的力是同一种性质力
B. 开普勒利用放大法，构造了扭秤实验测量得到了引力常量G，他被誉为“第一个称出地球质量的人”
C. 牛顿通过研究第谷的行星观测记录得出，行星绕太阳的运动为变速椭圆运动，并指出运动的原因是行星与太阳间的引力
D. 开普勒第三定律，k为常数，此常数的大小只与中心天体有关
【答案】D
【解析】
【详解】A．牛顿通过“月一地检验”得出，月球与地球间的力、苹果与地球间的力是同一种性质力，故A错误；
B．卡文迪什利用放大法，构造了扭秤实验测量得到了引力常量G，他被誉为“第一个称出地球质量的人”，故B错误；
C．开普勒通过研究第谷的行星观测记录得出，行星绕太阳的运动为变速椭圆运动，并指出运动的原因是行星与太阳间的引力，故C错误；
D．开普勒第三定律，k为常数，此常数的大小只与中心天体有关，故D正确。
故选D。
4. 如图所示，斜面倾角，在斜面上方某点处，先让小球（可视为质点）自由下落，从释放到落到斜面上所用时间为，再让小球在该点水平抛出，小球刚好能垂直打在斜面上，运动的时间为，不计空气阻力，则为（ ）
A B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】设小球平抛运动的速度为，小球垂直打在斜面上，如图所示
则
解得
小球做平抛运动的水平位移
故小球抛出点距斜面的高度
解得
所以
故选B。
5. 地球质量约为月球质量的81倍，地球半径约为月球半径的4倍。一飞行器在地球与月球之间某处受到地球与月球合力为零时，距地球距离是L地，距月球距离是L月：地球第一宇宙速度是，月球第一宇宙速度是，则（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】AB．设月球质量为M，地球质量就为81M，月球半径为R，则地球半径为4R，由于地球对它的引力和月球对它的引力相等，根据万有引力定律得
解得
AB错误；
CD．在星球表面根据万有引力提供向心力得
解得
C正确，D错误。
故选C。
6. 科学家在地球上用望远镜观测一个由两颗小行星组成的双星系统，可观测到一个亮度周期性变化的光点，这是因为其中一个小行星挡住另一个小行星时，光点亮度会减弱。现科学家用一航天器去撞击双星系统中的一颗小行星，撞击后，科学家观测到系统光点明暗变化的时间间隔变短。若不考虑撞击引起的小行星质量变化，且撞击后该双星系统仍能稳定运行，则被航天器撞击后（ ）
A. 该双星系统的运动周期不变B. 两颗小行星中心连线的距离不变
C. 两颗小行星的向心加速度均变小D. 两颗小行星做圆周运动的半径之比不变
【答案】D
【解析】
【详解】A．撞击后，科学家观测到系统光点明暗变化的时间间隔变短，可知该双星系统的运动周期变小，故A错误；
BD．设双星之间的距离为L，根据万有引力提供向心力可得
其中
联立解得
可知两颗小行星中心连线的距离减小，两颗小行星做圆周运动的半径之比不变，故B错误，D正确；
C．根据牛顿第二定律
两颗小行星中心连线的距离减小，两颗小行星的向心加速度均变大，故C错误。
故选D。
7. 如图所示，在不计滑轮摩擦和绳子质量的条件下，小车A在水平外力作用下沿水平地面向左做直线运动，绳子跨过定滑轮拉着物体B以速度竖直匀速上升，下列判断正确的是（ ）
A. 小车A做加速直线运动B. 小车A受到地面的支持力逐渐变大
C. 小车A的速度大小可表示为D. 绳子拉力大于物体B的重力
【答案】B
【解析】
【详解】C．将小车A的速度沿绳和垂直绳方向分解，矢量关系如图所示
沿绳方向的分速度大小即为物体B上升的速度大小
由几何关系得
故C错误；
A．由可知，物体B匀速上升，小车A向左运动，减小，则小车A的速度减小，所以小车A做减速直线运动，故A错误；
B．物体B竖直匀速上升，绳子拉力等于物体B的重力，而小车A向左运动，θ减小，绳子拉力在竖直方向的分力减小，根据小车在竖直方向受力平衡，小车A受到地面的支持力逐渐变大，故B正确；
D．物体B竖直匀速上升，绳子拉力等于物体B的重力，拉力大小不变，故D错误。
故选B。
8. 铁路在弯道处的内外轨高低是不同的。如图所示，已知轨道平面的倾角为，弯道处的轨道圆弧半径为R，火车以轨道的设计速度行驶时，车轮轮缘与内外轨恰好没有挤压，重力加速度为g。质量为m的火车转弯时，下列说法正确的是（ ）
A. 轨道的设计速度
B. 轨道的设计速度
C. 火车实际速度小于设计速度时，内轨与轮缘之间有挤压
D. 火车实际速度大于设计速度时，铁轨对火车的作用力等于
【答案】AC
【解析】
【详解】AB．火车以某一速度v通过某弯道时，内、外轨道均不受侧压力作用，其所受的重力和支持力的合力提供向心力，如图
则
解得
故A正确，B错误；
C．当转弯的实际速度小于规定速度时，火车所受的重力和支持力的合力大于所需的向心力，火车有近心运动趋势，故其内侧车轮轮缘会与铁轨内轨相互挤压，故C正确；
D．由受力分析图可知，当火车速度为设计速度时，铁轨对火车的作用力等于，当火车实际速度大于设计速度时，铁轨对火车的作用力不等于，由于外轨对火车车轮的挤压作用力沿着轨道平面，可以把这个力分解为水平和竖直向下两个分力，由于竖直向下的分力的作用，使铁轨对火车的作用力变大。故D错误。
故选AC。
9. 华为Mate60Pr成为全球首款支持卫星通话大众智能手机，在无信号环境下，该手机通过“天通一号”卫星与外界进行联系。“天通一号”卫星位于离地球表面约为6R的地球同步轨道上，R为地球半径，地球表面重力加速度大小为g，下列说法正确的是（ ）
A. “天通一号”在轨运行的加速度大小约为
B. “天通一号”在轨运行的周期约为
C. 地球赤道上物体随地球自转角速度约为
D. 地球赤道上物体随地球自转的线速度小于“天通一号”在轨运行的线速度
【答案】BD
【解析】
【详解】A．根据万有引力与重力的关系
根据万有引力提供向心力
解得“天通一号”在轨运行的加速度大小约为
故A错误；
B．根据万有引力提供向心力
解得“天通一号”在轨运行的周期约为
故B正确；
C．地球赤道上物体随地球自转的角速度等于同步卫星的角速度，约为
故C错误；
D．根据
可知地球赤道上物体随地球自转的线速度小于“天通一号”在轨运行的线速度，故D正确。
故选BD
10. 如图所示，某次发射同步卫星的过程如下：先将卫星发射至近地圆轨道1，然后再次点火进入椭圆形的过渡轨道2，最后将卫星送入同步轨道3。轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点，则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是（ ）
A. 卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率
B. 卫星在轨道2上经过P点时的速度大于它在轨道2上经过Q点的速度
C. 卫星在轨道1上经过Q点时的加速度大于它在轨道2上经过Q点时的加速度
D. 卫星在轨道2上经过Q点时的速度大于它在轨道1上经过Q点时的速度
【答案】D
【解析】
【详解】A．卫星在轨道上做匀速圆周运动，万有引力提供卫星做圆周运动的向心力
则
由上式可知，轨道半径越大，线速度越小，卫星在轨道1上的速率大于在轨道3上的速率，A错误；
B．由开普勒第二定律知，近地点速度大，远地点速度小，卫星在轨道2上经过P点时的速度小于它在轨道2上经过Q点的速度，B错误；
C．卫星在轨道上做匀速圆周运动，万有引力提供卫星做圆周运动的向心力
则
由上式可知，Q点到地球的距离不变，加速度不变，卫星在轨道1上经过Q点时的加速度等于它在轨道2上经过Q点时的加速度，C错误；
D．卫星从轨道1上变轨到轨道2，低轨到变高轨道加速，故卫星在轨道2上经过Q点时的速度大于它在轨道1上经过Q点时的速度，D正确。
故选D。
二、非选择题：本题共5小题，共54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∶2∶1。
（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。
（3）探究向心力大小F与角速度的关系时，将传动皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上，选择正确的小球并将小球放在正确的位置，匀速转动手柄。若左右轮盘半径之比为3∶1，则左右两球的角速度之比为______，所受向心力大小之比为______。
【答案】（1）C （2） ①. 不同 ②. A
（3） ①. ②.
【解析】
【小问1详解】
在研究向心力的大小F与质量m的关系时，控制角速度和半径r不变，在研究向心力的大小F与角速度的关系时，控制质量m和半径r不变，在研究向心力的大小F与和半径r之间的关系时，控制角速度和质量m不变，主要用到了物理学中的控制变量法，故AB错误，C正确。
故选C。
【小问2详解】
[1][2]在探究向心力大小F与质量m的关系时，应控制角速度和半径r不变，选择两个质量不同的小球，并将两个小球分别放在挡板A处和C处。
【小问3详解】
[1]皮带传动的两个塔轮的边缘的线速度大小相等，由可知左右轮盘半径之比为，则左右两球的角速度之比为。
[2]探究向心力大小F与角速度的关系时，小球的质量与小球转动半径相等,由可知所受向心力大小之比为。
12. 高中课外兴趣小组在做“研究平抛物体的运动”实验中，准备了以下实验器材：图钉、铅笔、弧形斜槽、小球、薄木板、铁架台、重垂线。
（1）实验过程还需要下列器材中的______。（填正确答案标号）
A. 刻度尺B. 天平C. 白纸D. 秒表
（2）图甲是“研究平抛物体的运动”的实验装置简图，关于实验中的操作及要求，下列说法正确的是______。（填正确答案标号）
A. 斜槽轨道末端可以不水平B. 斜槽轨道不必光滑
C. 本实验不需要平衡摩擦力D. 小球每次不用从斜槽上同一高度释放
（3）小球离开斜槽末端后，在水平方向上做的是______。（填正确答案标号）
A. 匀速直线运动B. 匀变速直线运动
C. 变加速直线运动D. 曲线运动
（4）如图乙所示，为一次实验记录中的一部分，图中背景方格的边长表示实际长度。从图像上分析，记录间隔______：小球做平抛运动的水平初速度大小是______，小球从抛出运动到点时，已经在空中飞行了______s。（此问取）
【答案】（1）AC （2）BC
（3）A （4） ①. 0.04 ②. 0.6 ③. 0.08
【解析】
【小问1详解】
除所给器材外，还需要白纸，并且需要刻度尺测量距离。由于实验不需要测量小球的质量以及运动的时间，所以不需要天平、秒表。
故选AC。
【小问2详解】
A．为了保证小球离开斜槽轨道后做平抛运动，需调节使斜槽轨道的末端水平，故A错误；
BD．为了保证小球每次平抛的初速度大小相等，应使小球每次均从斜槽的同一位置由静止开始下滑，以保证每次克服阻力做功相同，斜槽不需要光滑，故B正确D错误；
C．本实验中不需要平衡摩擦力，故C正确。
故选BC。
【小问3详解】
小球离开斜槽末端后，在水平方向上不受力的作用，做的是匀速直线运动。
故选A。
【小问4详解】
（4）[1][2][3]竖直方向上有
解得
小球做平抛运动的水平初速度大小是
小球到点时，竖直方向上的速度为
飞镖到点时，已经在空中飞行了的时间为
13. 如图是手机游戏愤怒的小鸟的截图。忽略空气阻力，小鸟脱离弹弓后做斜上抛运动，假设小鸟能获得的初速度是，方向与水平方向成角，g取，不计弹弓高度。（sin53°=0.8，cs53°=0.6）求：
（1）小鸟能达到的最大高度和最高点速度；
（2）水平射程。
【答案】（1）3.2m；6m/s；（2）9.6m
【解析】
【详解】（1）小鸟以初速度v0=10m/s做斜上抛运动，水平和竖直方向的分初速度分别为
vx=v0cs53°=6m/s，v0y=v0sin53°=8m/s
小鸟在竖直方向上做竖直上抛运动，设小鸟能达到的最大高度为h，则根据
解得
到达最高点时，竖直方向速度为零，合速度为vx=v0cs53°=6m/s
（2）设小鸟从抛出到上升至最高点所经历的时间为t，由速度公式得
解得
小鸟在水平方向做匀速直线运动，根据斜上抛运动的对称性，小鸟的水平射程为
14. 长、质量可忽略的轻杆，其一端用铰轮固定于O点，另一端固定质量的小球，现使小球绕O点在竖直平面内做圆周运动（如图所示）。g取10m/s2；
（1）若小球恰好能通过最高点，那么小球在最高点的速度是多少？
（2）若小球通过最高点A时速率为，此时小球受到的轻杆的力是拉力还是支持力？大小是多少呢？
（3）若小球做匀速圆周运动，通过与O点等高的C点时速率为，此时小球受到的轻杆的力的大小是多少呢？
【答案】（1）0；（2），拉力；（3）
【解析】
【详解】（1）若小球恰好能通过最高点，在最高点处
向心力为零，小球在最高点的速度为0。
（2）假设此时小球受到轻杆的是拉力，有
解得
所以此时小球受到轻杆的力是拉力，大小是。
（3）其中一个分力提供向心力
水平向右，另一个分力与重力平衡，即
竖直向上，小球受到轻杆的力的大小为
15. 2023年5月17日，中国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功发射第五十六颗北斗导航卫星。已知地球半径为R，自转周期为T，地球表面重力加速度为g，引力常量为G，地球的体积，求：
（1）同步卫星距地面的高度h；
（2）地球的密度；
（3）两颗人造地球卫星，在同一平面上沿相同绕行方向绕地球做匀速圆周运动，它们的轨道半径分别为2R、8R，如果我们把两卫星相距最近称为两卫星相遇，这两颗卫星每隔多长时间相遇一次。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）同步卫星公转周期与地球自转周期相等，对同步卫星有
在地球表面有
解得
（2）地球的密度为
结合上述解得
（3）对这两颗人造地球卫星进行分析有
，
令两颗卫星每隔时间相遇一次，则有
解得
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、考场号、座位号、准考证号填写在答题卡上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
考试时间为75分钟，满分100分
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. 关于曲线运动，下列说法中正确的是（ ）
A. 物体做曲线运动，加速度不可能为零B. 物体的速度发生变化，物体一定做曲线运动
C. 物体做曲线运动时，速度方向指向曲线的凹侧D. 物体在变力的作用下，一定做曲线运动
【答案】A
【解析】
【详解】A．物体做曲线运动的条件是合外力的方向与速度方向不共线，故合外力不可能为零，加速度不可能为零，故A正确；
B．物体的速度大小发生变化，而速度的方向不变时，物体做直线运动，故B错误；
C．物体做曲线运动时，速度方向沿轨迹的切线，合外力的方向指向曲线的凹侧，故C错误；
D．力的大小变化，方向与速度共线时，物体做直线运动，故D错误。
故选A。
2. 如图，将地球看成圆球，地球赤道上某点有一物体A，北纬45°线上某点有一物体B，在地球自转过程中，A、B两物体均相对于地面静止且看作质点，下列说法正确的是（ ）
A. A、B两物体线速度大小之比为B. A、B两物体角速度之比为2∶1
C. A、B两物体向心加速度大小之比为2∶1D. A、B两物体向心力大小之比为
【答案】A
【解析】
【详解】地球自转时，各点角速度大小相等，有
设地球半径r，由几何关系知
A．由线速度与角速度、半径的关系得
故A正确；
B．地球自转时，各点角速度大小相等，故B错误；
C．由知，又角速度相等，故向心加速度之比等于半径之比，应为√2：1，故C错误；
D．由知，因不知A、B两物体质量关系，故无法求解向心力之比，故D错误。
故选A。
3. 下列关于万有引力定律的发现历程，描述正确的是（ ）
A. 卡文迪什通过“月一地检验”得出，月球与地球间的力、苹果与地球间的力是同一种性质力
B. 开普勒利用放大法，构造了扭秤实验测量得到了引力常量G，他被誉为“第一个称出地球质量的人”
C. 牛顿通过研究第谷的行星观测记录得出，行星绕太阳的运动为变速椭圆运动，并指出运动的原因是行星与太阳间的引力
D. 开普勒第三定律，k为常数，此常数的大小只与中心天体有关
【答案】D
【解析】
【详解】A．牛顿通过“月一地检验”得出，月球与地球间的力、苹果与地球间的力是同一种性质力，故A错误；
B．卡文迪什利用放大法，构造了扭秤实验测量得到了引力常量G，他被誉为“第一个称出地球质量的人”，故B错误；
C．开普勒通过研究第谷的行星观测记录得出，行星绕太阳的运动为变速椭圆运动，并指出运动的原因是行星与太阳间的引力，故C错误；
D．开普勒第三定律，k为常数，此常数的大小只与中心天体有关，故D正确。
故选D。
4. 如图所示，斜面倾角，在斜面上方某点处，先让小球（可视为质点）自由下落，从释放到落到斜面上所用时间为，再让小球在该点水平抛出，小球刚好能垂直打在斜面上，运动的时间为，不计空气阻力，则为（ ）
A B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】设小球平抛运动的速度为，小球垂直打在斜面上，如图所示
则
解得
小球做平抛运动的水平位移
故小球抛出点距斜面的高度
解得
所以
故选B。
5. 地球质量约为月球质量的81倍，地球半径约为月球半径的4倍。一飞行器在地球与月球之间某处受到地球与月球合力为零时，距地球距离是L地，距月球距离是L月：地球第一宇宙速度是，月球第一宇宙速度是，则（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】AB．设月球质量为M，地球质量就为81M，月球半径为R，则地球半径为4R，由于地球对它的引力和月球对它的引力相等，根据万有引力定律得
解得
AB错误；
CD．在星球表面根据万有引力提供向心力得
解得
C正确，D错误。
故选C。
6. 科学家在地球上用望远镜观测一个由两颗小行星组成的双星系统，可观测到一个亮度周期性变化的光点，这是因为其中一个小行星挡住另一个小行星时，光点亮度会减弱。现科学家用一航天器去撞击双星系统中的一颗小行星，撞击后，科学家观测到系统光点明暗变化的时间间隔变短。若不考虑撞击引起的小行星质量变化，且撞击后该双星系统仍能稳定运行，则被航天器撞击后（ ）
A. 该双星系统的运动周期不变B. 两颗小行星中心连线的距离不变
C. 两颗小行星的向心加速度均变小D. 两颗小行星做圆周运动的半径之比不变
【答案】D
【解析】
【详解】A．撞击后，科学家观测到系统光点明暗变化的时间间隔变短，可知该双星系统的运动周期变小，故A错误；
BD．设双星之间的距离为L，根据万有引力提供向心力可得
其中
联立解得
可知两颗小行星中心连线的距离减小，两颗小行星做圆周运动的半径之比不变，故B错误，D正确；
C．根据牛顿第二定律
两颗小行星中心连线的距离减小，两颗小行星的向心加速度均变大，故C错误。
故选D。
7. 如图所示，在不计滑轮摩擦和绳子质量的条件下，小车A在水平外力作用下沿水平地面向左做直线运动，绳子跨过定滑轮拉着物体B以速度竖直匀速上升，下列判断正确的是（ ）
A. 小车A做加速直线运动B. 小车A受到地面的支持力逐渐变大
C. 小车A的速度大小可表示为D. 绳子拉力大于物体B的重力
【答案】B
【解析】
【详解】C．将小车A的速度沿绳和垂直绳方向分解，矢量关系如图所示
沿绳方向的分速度大小即为物体B上升的速度大小
由几何关系得
故C错误；
A．由可知，物体B匀速上升，小车A向左运动，减小，则小车A的速度减小，所以小车A做减速直线运动，故A错误；
B．物体B竖直匀速上升，绳子拉力等于物体B的重力，而小车A向左运动，θ减小，绳子拉力在竖直方向的分力减小，根据小车在竖直方向受力平衡，小车A受到地面的支持力逐渐变大，故B正确；
D．物体B竖直匀速上升，绳子拉力等于物体B的重力，拉力大小不变，故D错误。
故选B。
8. 铁路在弯道处的内外轨高低是不同的。如图所示，已知轨道平面的倾角为，弯道处的轨道圆弧半径为R，火车以轨道的设计速度行驶时，车轮轮缘与内外轨恰好没有挤压，重力加速度为g。质量为m的火车转弯时，下列说法正确的是（ ）
A. 轨道的设计速度
B. 轨道的设计速度
C. 火车实际速度小于设计速度时，内轨与轮缘之间有挤压
D. 火车实际速度大于设计速度时，铁轨对火车的作用力等于
【答案】AC
【解析】
【详解】AB．火车以某一速度v通过某弯道时，内、外轨道均不受侧压力作用，其所受的重力和支持力的合力提供向心力，如图
则
解得
故A正确，B错误；
C．当转弯的实际速度小于规定速度时，火车所受的重力和支持力的合力大于所需的向心力，火车有近心运动趋势，故其内侧车轮轮缘会与铁轨内轨相互挤压，故C正确；
D．由受力分析图可知，当火车速度为设计速度时，铁轨对火车的作用力等于，当火车实际速度大于设计速度时，铁轨对火车的作用力不等于，由于外轨对火车车轮的挤压作用力沿着轨道平面，可以把这个力分解为水平和竖直向下两个分力，由于竖直向下的分力的作用，使铁轨对火车的作用力变大。故D错误。
故选AC。
9. 华为Mate60Pr成为全球首款支持卫星通话大众智能手机，在无信号环境下，该手机通过“天通一号”卫星与外界进行联系。“天通一号”卫星位于离地球表面约为6R的地球同步轨道上，R为地球半径，地球表面重力加速度大小为g，下列说法正确的是（ ）
A. “天通一号”在轨运行的加速度大小约为
B. “天通一号”在轨运行的周期约为
C. 地球赤道上物体随地球自转角速度约为
D. 地球赤道上物体随地球自转的线速度小于“天通一号”在轨运行的线速度
【答案】BD
【解析】
【详解】A．根据万有引力与重力的关系
根据万有引力提供向心力
解得“天通一号”在轨运行的加速度大小约为
故A错误；
B．根据万有引力提供向心力
解得“天通一号”在轨运行的周期约为
故B正确；
C．地球赤道上物体随地球自转的角速度等于同步卫星的角速度，约为
故C错误；
D．根据
可知地球赤道上物体随地球自转的线速度小于“天通一号”在轨运行的线速度，故D正确。
故选BD
10. 如图所示，某次发射同步卫星的过程如下：先将卫星发射至近地圆轨道1，然后再次点火进入椭圆形的过渡轨道2，最后将卫星送入同步轨道3。轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点，则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是（ ）
A. 卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率
B. 卫星在轨道2上经过P点时的速度大于它在轨道2上经过Q点的速度
C. 卫星在轨道1上经过Q点时的加速度大于它在轨道2上经过Q点时的加速度
D. 卫星在轨道2上经过Q点时的速度大于它在轨道1上经过Q点时的速度
【答案】D
【解析】
【详解】A．卫星在轨道上做匀速圆周运动，万有引力提供卫星做圆周运动的向心力
则
由上式可知，轨道半径越大，线速度越小，卫星在轨道1上的速率大于在轨道3上的速率，A错误；
B．由开普勒第二定律知，近地点速度大，远地点速度小，卫星在轨道2上经过P点时的速度小于它在轨道2上经过Q点的速度，B错误；
C．卫星在轨道上做匀速圆周运动，万有引力提供卫星做圆周运动的向心力
则
由上式可知，Q点到地球的距离不变，加速度不变，卫星在轨道1上经过Q点时的加速度等于它在轨道2上经过Q点时的加速度，C错误；
D．卫星从轨道1上变轨到轨道2，低轨到变高轨道加速，故卫星在轨道2上经过Q点时的速度大于它在轨道1上经过Q点时的速度，D正确。
故选D。
二、非选择题：本题共5小题，共54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∶2∶1。
（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。
（3）探究向心力大小F与角速度的关系时，将传动皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上，选择正确的小球并将小球放在正确的位置，匀速转动手柄。若左右轮盘半径之比为3∶1，则左右两球的角速度之比为______，所受向心力大小之比为______。
【答案】（1）C （2） ①. 不同 ②. A
（3） ①. ②.
【解析】
【小问1详解】
在研究向心力的大小F与质量m的关系时，控制角速度和半径r不变，在研究向心力的大小F与角速度的关系时，控制质量m和半径r不变，在研究向心力的大小F与和半径r之间的关系时，控制角速度和质量m不变，主要用到了物理学中的控制变量法，故AB错误，C正确。
故选C。
【小问2详解】
[1][2]在探究向心力大小F与质量m的关系时，应控制角速度和半径r不变，选择两个质量不同的小球，并将两个小球分别放在挡板A处和C处。
【小问3详解】
[1]皮带传动的两个塔轮的边缘的线速度大小相等，由可知左右轮盘半径之比为，则左右两球的角速度之比为。
[2]探究向心力大小F与角速度的关系时，小球的质量与小球转动半径相等,由可知所受向心力大小之比为。
12. 高中课外兴趣小组在做“研究平抛物体的运动”实验中，准备了以下实验器材：图钉、铅笔、弧形斜槽、小球、薄木板、铁架台、重垂线。
（1）实验过程还需要下列器材中的______。（填正确答案标号）
A. 刻度尺B. 天平C. 白纸D. 秒表
（2）图甲是“研究平抛物体的运动”的实验装置简图，关于实验中的操作及要求，下列说法正确的是______。（填正确答案标号）
A. 斜槽轨道末端可以不水平B. 斜槽轨道不必光滑
C. 本实验不需要平衡摩擦力D. 小球每次不用从斜槽上同一高度释放
（3）小球离开斜槽末端后，在水平方向上做的是______。（填正确答案标号）
A. 匀速直线运动B. 匀变速直线运动
C. 变加速直线运动D. 曲线运动
（4）如图乙所示，为一次实验记录中的一部分，图中背景方格的边长表示实际长度。从图像上分析，记录间隔______：小球做平抛运动的水平初速度大小是______，小球从抛出运动到点时，已经在空中飞行了______s。（此问取）
【答案】（1）AC （2）BC
（3）A （4） ①. 0.04 ②. 0.6 ③. 0.08
【解析】
【小问1详解】
除所给器材外，还需要白纸，并且需要刻度尺测量距离。由于实验不需要测量小球的质量以及运动的时间，所以不需要天平、秒表。
故选AC。
【小问2详解】
A．为了保证小球离开斜槽轨道后做平抛运动，需调节使斜槽轨道的末端水平，故A错误；
BD．为了保证小球每次平抛的初速度大小相等，应使小球每次均从斜槽的同一位置由静止开始下滑，以保证每次克服阻力做功相同，斜槽不需要光滑，故B正确D错误；
C．本实验中不需要平衡摩擦力，故C正确。
故选BC。
【小问3详解】
小球离开斜槽末端后，在水平方向上不受力的作用，做的是匀速直线运动。
故选A。
【小问4详解】
（4）[1][2][3]竖直方向上有
解得
小球做平抛运动的水平初速度大小是
小球到点时，竖直方向上的速度为
飞镖到点时，已经在空中飞行了的时间为
13. 如图是手机游戏愤怒的小鸟的截图。忽略空气阻力，小鸟脱离弹弓后做斜上抛运动，假设小鸟能获得的初速度是，方向与水平方向成角，g取，不计弹弓高度。（sin53°=0.8，cs53°=0.6）求：
（1）小鸟能达到的最大高度和最高点速度；
（2）水平射程。
【答案】（1）3.2m；6m/s；（2）9.6m
【解析】
【详解】（1）小鸟以初速度v0=10m/s做斜上抛运动，水平和竖直方向的分初速度分别为
vx=v0cs53°=6m/s，v0y=v0sin53°=8m/s
小鸟在竖直方向上做竖直上抛运动，设小鸟能达到的最大高度为h，则根据
解得
到达最高点时，竖直方向速度为零，合速度为vx=v0cs53°=6m/s
（2）设小鸟从抛出到上升至最高点所经历的时间为t，由速度公式得
解得
小鸟在水平方向做匀速直线运动，根据斜上抛运动的对称性，小鸟的水平射程为
14. 长、质量可忽略的轻杆，其一端用铰轮固定于O点，另一端固定质量的小球，现使小球绕O点在竖直平面内做圆周运动（如图所示）。g取10m/s2；
（1）若小球恰好能通过最高点，那么小球在最高点的速度是多少？
（2）若小球通过最高点A时速率为，此时小球受到的轻杆的力是拉力还是支持力？大小是多少呢？
（3）若小球做匀速圆周运动，通过与O点等高的C点时速率为，此时小球受到的轻杆的力的大小是多少呢？
【答案】（1）0；（2），拉力；（3）
【解析】
【详解】（1）若小球恰好能通过最高点，在最高点处
向心力为零，小球在最高点的速度为0。
（2）假设此时小球受到轻杆的是拉力，有
解得
所以此时小球受到轻杆的力是拉力，大小是。
（3）其中一个分力提供向心力
水平向右，另一个分力与重力平衡，即
竖直向上，小球受到轻杆的力的大小为
15. 2023年5月17日，中国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功发射第五十六颗北斗导航卫星。已知地球半径为R，自转周期为T，地球表面重力加速度为g，引力常量为G，地球的体积，求：
（1）同步卫星距地面的高度h；
（2）地球的密度；
（3）两颗人造地球卫星，在同一平面上沿相同绕行方向绕地球做匀速圆周运动，它们的轨道半径分别为2R、8R，如果我们把两卫星相距最近称为两卫星相遇，这两颗卫星每隔多长时间相遇一次。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）同步卫星公转周期与地球自转周期相等，对同步卫星有
在地球表面有
解得
（2）地球的密度为
结合上述解得
（3）对这两颗人造地球卫星进行分析有
，
令两颗卫星每隔时间相遇一次，则有
解得
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