河南省部分重点中学2022-2023学年高一下学期第三次联考物理试题
一、单选题
1．日常生活中蕴含着丰富的物理知识，下列说法正确的是（ ）
A．乘客乘车过程中必须系好安全带，是因为安全带可以在汽车刹车时减小乘客的惯性，对乘客起到保护作用
B．某同学乘坐摩天轮时随座舱在竖直面内做匀速圆周运动，运动到最低点时，该同学处于失重状态
C．洗完手后手面上沾有水，通过甩手将水甩出去是运用了离心运动
D．在研究运动员打乒乓球的发球过程时，可将乒乓球视为质点
【答案】C
【知识点】质点；惯性与质量；超重与失重；离心运动和向心运动
【解析】【解答】A.惯性只与物体的质量有关，安全带的作用是减小刹车时乘客的惯性带来的危害，A不符合题意；
B.某同学乘坐摩天轮时随座舱在竖直面内做匀速圆周运动，运动到最低点时，该同学有向上的向心加速度，处于超重状态，B不符合题意；
C.洗完手后手面上沾有水，通过甩手将水甩出去是运用了离心运动，C符合题意；
D.在研究运动员打乒乓球的发球过程时，需考虑乒乓球旋转对运动的影响，乒乓球的大小和形状不能被忽略，因此不可将乒乓球视为质点，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】惯性大小的唯一量度是质量；具有向上的加速度的物体处于超重状态；了解理离心运动原理；根据物体可以被看成质点的条件分析。
2．牛顿——伟大的科学家，牛顿力学理论体系的建立者，为物理理论的发展作出了突出贡献。下列说法正确的是（ ）
A．牛顿在伽利略、笛卡尔等人工作的基础上，提出了“力是维持物体运动状态的原因”
B．牛顿在开普勒三定律的基础上推导出万有引力定律，并给出了引力常量的值
C．在牛顿的时代人们由于无法测算出月球运动的向心加速度，从而无法进行月一地检验
D．牛顿最早将物体间复杂多样的相互作用抽象为“力”
【答案】D
【知识点】物理学史
【解析】【解答】A.“力是维持物体运动的原因”是亚里士多德提出的，A不符合题意；
B.牛顿在开普勒三定律的基础上推导出万有引力定律，卡文迪许测出了引力常量的值，B不符合题意；
C.在牛顿的时代，人们已经能比较准确地测量自由落体加速度与月球运动的向心加速度，从而证实了牛顿的理论，C不符合题意；
D.牛顿最早引入“力”这一概念以描述物体与物体间的作用，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】根据物理学史回答。
3．为了提高运动员奔跑时下肢向后的蹬踏力量，在训练中让运动员腰部系绳拖着汽车轮胎沿笔直的水平跑道匀速奔跑，如图所示，则在该过程中（ ）
A．轮胎受到的重力做正功 B．轮胎受到的滑动摩擦力做正功
C．轮胎受到的拉力做正功 D．轮胎的重力势能一定为0
【答案】C
【知识点】功的计算；重力势能
【解析】【解答】A.轮胎受到的重力方向竖直向下，与轮胎的位移方向垂直，重力不做功，A不符合题意；
B.轮胎受到的滑动摩擦力方向与轮胎的位移方向相反，摩擦力做负功，B不符合题意；
C.轮胎受到的拉力方向与轮胎的位移方向成锐角，拉力做正功，C符合题意；
D.轮胎的重力势能的具体取值与选择哪个水平面作为参考平面有关，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】根据力与位移的夹角确定功的正负；重力势能具有相对性，计算物体的重力势能，要先规定零势面。
4．生活中处处有圆周运动，下列说法正确的是（ ）
A．图甲中，汽车在水平路面上拐弯，受重力、支持力和向心力作用
B．图乙中，洗衣机脱水时，被甩出去的水滴受到了离心力作用
C．图丙中，火车转弯超过规定速度行驶时，外轨对轮缘会有挤压作用
D．图丁中，正常工作的钟表的时针与分针转动时的角速度之比为1∶60
【答案】C
【知识点】受力分析的应用；线速度、角速度和周期、转速；生活中的圆周运动
【解析】【解答】A.汽车在水平路面拐弯时，受重力、支持力和摩擦力，摩擦力充当向心力，A不符合题意；
B.洗衣机脱水时，被甩出去的水滴做离心运动，是因为提供的外力不足以提供向心力，而不是受离心力作用，B不符合题意；
C.火车转弯超过规定速度行驶时，重力与支持力的合力不足以提供向心力，火车有离心趋势导致挤压外轨，外轨对轮缘会有挤压作用，C符合题意；
D.正常工作的钟表的时针与分针的周期分别为12h、1h，根据可知，两者的角速度之比为1：12，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】分析汽车受力，向心力不是单独存在的力；根据物体做离心运动的原理分析；火车转弯超过规定速度行驶时，分析向心力来源，确定车轮与轨道的挤压情况；根据角速度与周期关系计算。
5．无人机因具有机动性能好、生存能力强、使用方便快捷等优点在生产和生活中广泛应用。某次无人机表演时，工作人员通过传感器获得无人机水平方向速度、竖直方向速度（取竖直向上为正方向）与飞行时间t的关系图像分别如图甲、乙所示，则下列说法正确的是（ ）
A．该无人机在时间内做直线运动
B．该无人机在时间内加速度逐渐增大
C．该无人机在时间内做直线运动
D．该无人机在时刻重力势能最大
【答案】A
【知识点】曲线运动的条件；运动的合成与分解；重力势能
【解析】【解答】AB.在时间内，该无人机水平方向和竖直方向都做匀变速直线运动，两个方向上的分加速度恒定，则合加速度恒定，而初速度为零，所以在时间内，速度与加速度方向在同一直线上，做直线运动，A符合题意，B不符合题意；
C.在时间内，该无人机在水平方向上做匀速直线运动，加速度为零，竖直方向上做匀减速直线运动，加速度恒定，所以在时间内，根据平行四边形定则可知，该无人机的速度方向都不断变化，但合加速度恒定，所以加速度的方向与速度的方向不在同一直线上，无人机做曲线运动，C不符合题意；
D.时间内，该无人机在竖直方向上的分速度均竖直向上，时刻无人机到达最大高度，此时无人机的重力势能最大，D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】分析各时间段内无人机的合速度和合加速度的方向，然后根据物体做曲线运动和直线运动的条件分析运动轨迹；根据重力势能与高度的关系分析。
6．如图所示，某次排球训练中，小武同学在离水平地面高处将排球（可视为质点）垫起，排球离手时初速度方向与水平方向的夹角，一段时间后排球刚好能水平飞过离水平地面高的球网，不计空气阻力，取重力加速度大小，，则（ ）
A．排球从离手到刚好飞过球网的时间
B．排球飞过球网时的速度大小
C．排球离手时与球网的水平距离
D．排球离手时的初速度大小
【答案】B
【知识点】平抛运动；斜抛运动
【解析】【解答】A.排球在竖直方向上做竖直上抛运动，逆运动为自由落体运动，过球网时竖直分速度恰好为0，有，解得t = 0.6s，A不符合题意；
B.排球离手时竖直方向上的分速度大小，根据，解得排球的水平速度即排球飞过球网的速度大小为：，B符合题意；
C.排球在水平方向上做匀速直线运动，有，C不符合题意；
D.排球离手时的初速度大小，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】排球做斜抛运动， 因为一段时间后排球刚好能水平飞过球网，所以该运动的逆运动是平抛运动，根据平抛运动规律进行求解。
7．甲、乙两固定斜面如图所示（图中已标出两斜面的高度和底边长），先后从两斜面顶端由静止释放同一滑块。已知滑块与斜面间的动摩擦因数均为0.4，若滑块由甲、乙斜面顶端运动到底端过程中合力对它做的功分别为和，则（ ）
A． B． C． D．
【答案】D
【知识点】功的计算
【解析】【解答】滑块下滑时受重力支持力和摩擦力作用，支持力与位移垂直，不做功，可得滑块沿甲斜面下滑过程合力做功为，滑块沿乙斜面下滑过程合力做功为，可得，ABC不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】根据功的定义式计算。
二、多选题
8．（2023高一下·河南月考）2023年3月15日19时41分，“长征十一号”遥十一运载火箭（以下简称“长十一火箭”）在酒泉卫星发射中心点火升空，成功将“试验十九号”卫星送入预定轨道，发射任务取得圆满成功。至此，“长十一火箭”已创造十六连胜的佳绩。该次发射过程简化如下：由运载火箭将卫星送入近地点为A、远地点为B的椭圆轨道上，卫星在B点到达预期轨道高度时通过变轨进入预定圆轨道，则（ ）
A．卫星的发射速度应介于到之间
B．卫星在椭圆轨道上运行时经过A点的速率大于经过B点的速率
C．卫星从椭圆轨道上的B点变轨进入预定圆轨道时，需要减速
D．卫星在椭圆轨道上的B点时的加速度大小小于在预定圆轨道上的加速度大小
【答案】A,B
【知识点】开普勒定律；万有引力定律的应用；卫星问题
【解析】【解答】A.卫星发射成功且没有摆脱地球束缚，发射速度介于7.9km/s到11.2km/s之间，A符合题意；
B.由开普勒第二定律可知，卫星在椭圆轨道的近地点A的速率大于在远地点B的速率，B符合题意；
C.卫星在椭圆轨道上的B点时，将做向心运动，因此有，而在预定圆轨道上做圆周运动，有，可知，所以由椭圆轨道上的B点变轨进入预定圆轨道需要加速，C不符合题意；
D.卫星的加速度，卫星在椭圆轨道上的B点受到的万有引力与在预定轨道上受到的万有引力大小相等，所以卫星在椭圆轨道上的B点时的加速度与在预定圆轨道时的加速度大小相等，D不符合题意；
故答案为：AB；
【分析】根据三个宇宙速度的物理意义分析；由开普勒第二定律分析近地点和远地点的速度关系；卫星在椭圆轨道上的B点时，将做向心运动，在预定轨道上做匀速圆周运动，根据所需向心力与万有引力的关系推导卫星从椭圆轨道上的B点变轨到预定圆轨道时的速度变化；由牛顿第二定律分析加速度。
9．（2023高一下·河南月考）某“”速山地自行车的构造如图所示，飞轮和牙盘上每个齿的大小相等。某次骑行时，山地车的牙盘挡位处于1挡，飞轮挡位处于2档，对应的牙盘齿轮与飞轮齿轮的半径之比为2∶1，假设山地车处于不同挡位时均匀速前进，则下列说法正确的是（ ）
A．骑行过程中山地车牙盘与飞轮的角速度必然相等
B．若山地车牙盘的转速为n，则山地车飞轮的转速为
C．此时山地车牙盘与飞轮转动的角速度之比为2∶1
D．此时山地车牙盘与飞轮边缘质点的向心加速度大小之比为1∶2
【答案】B,D
【知识点】线速度、角速度和周期、转速；向心加速度
【解析】【解答】A.通过链条连接的山地车牙盘与飞轮，两者齿轮边缘的线速度相等，由于半径不一定相等，则角速度不一定相等，A不符合题意；
B.由可知，牙盘和飞轮的线速度相等，半径之比为2：1，所以飞轮的转速为2n，B符合题意；
C.根据可知，，C不符合题意；
D.根据可知，，D符合题意；
故答案为：BD。
【分析】做同缘转动的点，线速度相等，由分析山地车牙盘与飞轮的角速度关系；由分析山地车牙盘与飞轮的转速关系；根据分析山地车牙盘与飞轮边缘质点的向心加速度关系。
10．（2023高一下·河南月考）2022年9月2日，我国制造的2600吨级起重机横空出世，再次拉高了全球最大吨位起重机的门槛，并全面提升了大型陆上风机的安装效率。该起重机某次作业时，由静止开始提升质量的物体，物体运动的图像如图所示，末起重机达到额定功率，之后保持额定功率继续拉着物体竖直上升，一段时间后物体达到最大速度。取重力加速度大小，不计阻力及吊钩、吊绳受到的重力。下列说法正确的是（ ）
A．匀加速阶段物体受到拉力的大小为
B．匀加速阶段物体克服重力做的功为
C．起重机的额定功率为
D．物体上升的最大速度
【答案】A,C
【知识点】匀变速直线运动的速度与时间的关系；牛顿第二定律；功的计算；功率及其计算；机车启动
【解析】【解答】A.由题中图像分析可知，匀加速阶段物体的加速度，由牛顿第二定律有
F-mg=ma，解得物体受到的拉力大小，A符合题意；
B.匀加速阶段物体上升的位移为，物体克服重力做的功，B不符合题意；
C.4s末起重机达到额定功率，有，C符合题意；
D.当物体匀速运动时，物体上升的速度最大，此时有，D不符合题意；
故答案为：AC。
【分析】起重机的启动方式为匀加速启动，求出匀加速阶段的加速度，再由牛顿第二定律求出拉力；由W=mgh求出重力做功；4s末起重机达到额定功率，由P=Fv求出额定功率；物体做匀速运动时，速度达到最大，由求出最大速度。
三、实验题
11．（2023高一下·山西月考）在探究向心力大小的实验中，会用到向心力演示器，其具体结构如图所示。匀速转动手柄，可以使变速塔轮、长槽和短槽随之匀速转动，槽内的小球也随着做匀速圆周运动，使小球做匀速圆周运动的向心力由横臂的挡板对小球的压力提供。球对挡板的反作用力，通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒下降，从而露出标尺，根据标尺上露出的红白相间等分标记，可以粗略计算出两个球的向心力的比值。已知小球在挡板、、处做圆周运动的半径之比为。
（1）在探究向心力与角速度之间的关系时，应选择半径 （填“相同”或“不同”）的两个塔轮，并将质量相同的小球放置于挡板与挡板 （填“”或“”）处。
（2）某次实验中，两质量相同的小球放置于不同挡板处，使得两球转动半径相同，实验观察到左侧标尺和右侧标尺露出的红白相间的等分格之比为，则用皮带连接的左、右变速塔轮的半径之比应为 。
【答案】（1）不同；A
（2）
【知识点】向心力
【解析】【解答】(1)由于，要探究与的关系应用的是控制变量法，控制m与r相同，传送带装置接触点的线速度相同，要使角速度不同就应当选择半径不同的塔轮，从而保证角速度不同；为保证旋转半径相同，将质量相同的小球放置于挡板C与挡板A处；
（2）由，得，可得=，又因为，即，
可得。
【分析】（1）根据实验原理和实验方法，确定应选择的塔轮半径和小球所放的位置；（2）由向心力公式和线速度与角速度的关系推导用皮带连接的左、右变速塔轮的半径之比。
12．（2023高一下·河南月考）在某星球表面，宇航员利用图示装置测星球表面的重力加速度，铁架台放在水平台面上，上端固定电磁铁M，接通电磁铁M的开关后能吸住小球，电磁铁正下方安装一个位置可上下调节的光电门A。实验中测出小球的直径为d、小球球心与光电门中心的高度差为h，断开开关，小球自由下落，记录小球通过光电门的挡光时间t，调整光电门位置，得出多组h、t数据。
（1）实验中，小球经过光电门时的瞬时速度大小 （用给定的物理量符号表示）。
（2）实验中，多次实验得到多组h、t数据后，数据处理时应绘制 （填“”、“”或“”）图像，得出的图像斜率为k，则该星球的重力加速度 （用d、k表示）。
（3）星球表面的重力加速度已在第（2）问中测出，若宇航员测得该星球的半径为R，已知引力常量为G，则该星球的质量 （用G、R、d、k表示）。
【答案】（1）
（2）；
（3）
【知识点】自由落体运动；万有引力定律的应用
【解析】【解答】（1）根据光电门测速原理可知；
（2）根据自由落体运动公式有，所以数据处理时应绘制图像，图像斜率，可得；
（3）对该星球表面质量为m的物体，有，得该星球的质量；
【分析】（1）根据光电门测速原理得出速度；（2）推导下落高度的表达式，得出要绘制的图像；根据表达式和图像的斜率求出该星球的重力加速度；（3）由万有引力等于重力求解该星球的质量。
四、解答题
13．（2023高一下·河南月考）已知月球质量为地球质量的，月球半径为地球半径的，地球表面的重力加速度大小。若在月球上离水平地面高度处以初速度水平抛出一小球，求：（结果均保留两位有效数字）
（1）月球表面的重力加速度大小；
（2）小球落在月球的水平地面前瞬间速度大小v。
【答案】（1）解：对月球表面物体有
对地球表面物体有
解得
（2）解：小球在月球表面做平抛运动，竖直方向有
小球落在月球的水平地面前瞬间速度大小
解得
【知识点】平抛运动；万有引力定律的应用
【解析】【分析】（1）根据万有引力与重力的关系，结合已知条件中的数值，求解月球表面的重力加速度；（2）根据平抛的规律，由运动学公式求解。
14．（2023高一下·河南月考）2022年11月20日，“全国社区运动会”2022中国飞镖公开赛（海南海口站）在海口落幕。某次运动员水平正对靶盘以水平初速度扔出飞镖（可视为质点）后飞镖击中靶心正下方A点，如图所示。已知靶盘挂在竖直墙壁上，飞镖出手点离靶心的高度，飞镖落在靶盘上时的速度与靶盘夹角的正切值，不计空气阻力，取重力加速度大小。
（1）求飞镖在空中运动的时间t；
（2）求飞镖落在靶盘上A点时与靶心的高度差；
（3）若要使飞镖恰好击中靶心且保持飞镖出手位置不变，求飞镖的初速度大小。
【答案】（1）解：飞镖离手后做平抛运动，飞镖落在靶盘上时的速度与靶盘夹角的正切值
解得
竖直方向有
解得
（2）解：飞镖离手后做平抛运动，竖直方向有
解得
（3）解：飞镖离手后做平抛运动，水平方向有
竖直方向有
解得
【知识点】平抛运动
【解析】【分析】（1）飞镖离手后做平抛运动，水平方向做匀速直线运动，数值方向做自由落体运动，根据水平分速度和竖直分速度的几何关系及速度公式求解时间；（2）由自由落体运动的位移时间公式求解；（3）列出水平方向和竖直方向的分位移方程，解方程组即可。
15．（2023高一下·河南月考）如图所示，粗糙水平圆盘中心有一光滑小孔O，圆台绕过O点的竖直轴匀速转动。用轻绳穿过小孔，两端分别连接着放置在圆盘边缘的物块A和物块B（均可视为质点）。物块A、B的质量分别为M、m，圆盘的半径为R，离水平地面的高度为h，物块A与盘面之间的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。已知重力加速度大小为g，，不计空气阻力。
（1）要使物块B能相对圆盘静止，求圆盘做匀速圆周运动的最小角速度；
（2）要使物块B能相对圆盘静止，求物块A做匀速圆周运动的最大线速度；
（3）当物块A以最大线速度做圆周运动时，轻绳恰好断开，求物块A落地点到O点的距离。
【答案】（1）解：对物块B受力分析，有
对物块A受力分析，圆盘转动的角速度较小时物块A有向心趋势，圆盘给物块A的摩擦力向左，则有
解得
（2）解：圆盘转动的角速度较大时给物块A的摩擦力向右，则有
解得
（3）解：物块A飞离圆盘后做平抛运动，水平方向有
竖直方向有
根据几何条件可知，物块A落地点到O点的距离
解得
【知识点】共点力的平衡；牛顿第二定律；平抛运动；匀速圆周运动
【解析】【分析】（1）分析两物体受力，B物体静止，受力平衡，A做匀速圆周运动，当A受到摩擦力与拉力方向相反，且等于最大静摩擦力时，圆盘的角速度最小，分别由共点力平衡条件和牛顿第二定律列式，解方程组，求出圆盘的最小加速度；（2）当A受到摩擦力与拉力方向相同，且等于最大静摩擦力时，圆盘的角速度最大，由牛顿第二定律列式求出最大线速度；（3）轻绳断开后，物体做平抛运动，将运动分解，应用运动学公式求解。
河南省部分重点中学2022-2023学年高一下学期第三次联考物理试题
一、单选题
1．日常生活中蕴含着丰富的物理知识，下列说法正确的是（ ）
A．乘客乘车过程中必须系好安全带，是因为安全带可以在汽车刹车时减小乘客的惯性，对乘客起到保护作用
B．某同学乘坐摩天轮时随座舱在竖直面内做匀速圆周运动，运动到最低点时，该同学处于失重状态
C．洗完手后手面上沾有水，通过甩手将水甩出去是运用了离心运动
D．在研究运动员打乒乓球的发球过程时，可将乒乓球视为质点
2．牛顿——伟大的科学家，牛顿力学理论体系的建立者，为物理理论的发展作出了突出贡献。下列说法正确的是（ ）
A．牛顿在伽利略、笛卡尔等人工作的基础上，提出了“力是维持物体运动状态的原因”
B．牛顿在开普勒三定律的基础上推导出万有引力定律，并给出了引力常量的值
C．在牛顿的时代人们由于无法测算出月球运动的向心加速度，从而无法进行月一地检验
D．牛顿最早将物体间复杂多样的相互作用抽象为“力”
3．为了提高运动员奔跑时下肢向后的蹬踏力量，在训练中让运动员腰部系绳拖着汽车轮胎沿笔直的水平跑道匀速奔跑，如图所示，则在该过程中（ ）
A．轮胎受到的重力做正功 B．轮胎受到的滑动摩擦力做正功
C．轮胎受到的拉力做正功 D．轮胎的重力势能一定为0
4．生活中处处有圆周运动，下列说法正确的是（ ）
A．图甲中，汽车在水平路面上拐弯，受重力、支持力和向心力作用
B．图乙中，洗衣机脱水时，被甩出去的水滴受到了离心力作用
C．图丙中，火车转弯超过规定速度行驶时，外轨对轮缘会有挤压作用
D．图丁中，正常工作的钟表的时针与分针转动时的角速度之比为1∶60
5．无人机因具有机动性能好、生存能力强、使用方便快捷等优点在生产和生活中广泛应用。某次无人机表演时，工作人员通过传感器获得无人机水平方向速度、竖直方向速度（取竖直向上为正方向）与飞行时间t的关系图像分别如图甲、乙所示，则下列说法正确的是（ ）
A．该无人机在时间内做直线运动
B．该无人机在时间内加速度逐渐增大
C．该无人机在时间内做直线运动
D．该无人机在时刻重力势能最大
6．如图所示，某次排球训练中，小武同学在离水平地面高处将排球（可视为质点）垫起，排球离手时初速度方向与水平方向的夹角，一段时间后排球刚好能水平飞过离水平地面高的球网，不计空气阻力，取重力加速度大小，，则（ ）
A．排球从离手到刚好飞过球网的时间
B．排球飞过球网时的速度大小
C．排球离手时与球网的水平距离
D．排球离手时的初速度大小
7．甲、乙两固定斜面如图所示（图中已标出两斜面的高度和底边长），先后从两斜面顶端由静止释放同一滑块。已知滑块与斜面间的动摩擦因数均为0.4，若滑块由甲、乙斜面顶端运动到底端过程中合力对它做的功分别为和，则（ ）
A． B． C． D．
二、多选题
8．（2023高一下·河南月考）2023年3月15日19时41分，“长征十一号”遥十一运载火箭（以下简称“长十一火箭”）在酒泉卫星发射中心点火升空，成功将“试验十九号”卫星送入预定轨道，发射任务取得圆满成功。至此，“长十一火箭”已创造十六连胜的佳绩。该次发射过程简化如下：由运载火箭将卫星送入近地点为A、远地点为B的椭圆轨道上，卫星在B点到达预期轨道高度时通过变轨进入预定圆轨道，则（ ）
A．卫星的发射速度应介于到之间
B．卫星在椭圆轨道上运行时经过A点的速率大于经过B点的速率
C．卫星从椭圆轨道上的B点变轨进入预定圆轨道时，需要减速
D．卫星在椭圆轨道上的B点时的加速度大小小于在预定圆轨道上的加速度大小
9．（2023高一下·河南月考）某“”速山地自行车的构造如图所示，飞轮和牙盘上每个齿的大小相等。某次骑行时，山地车的牙盘挡位处于1挡，飞轮挡位处于2档，对应的牙盘齿轮与飞轮齿轮的半径之比为2∶1，假设山地车处于不同挡位时均匀速前进，则下列说法正确的是（ ）
A．骑行过程中山地车牙盘与飞轮的角速度必然相等
B．若山地车牙盘的转速为n，则山地车飞轮的转速为
C．此时山地车牙盘与飞轮转动的角速度之比为2∶1
D．此时山地车牙盘与飞轮边缘质点的向心加速度大小之比为1∶2
10．（2023高一下·河南月考）2022年9月2日，我国制造的2600吨级起重机横空出世，再次拉高了全球最大吨位起重机的门槛，并全面提升了大型陆上风机的安装效率。该起重机某次作业时，由静止开始提升质量的物体，物体运动的图像如图所示，末起重机达到额定功率，之后保持额定功率继续拉着物体竖直上升，一段时间后物体达到最大速度。取重力加速度大小，不计阻力及吊钩、吊绳受到的重力。下列说法正确的是（ ）
A．匀加速阶段物体受到拉力的大小为
B．匀加速阶段物体克服重力做的功为
C．起重机的额定功率为
D．物体上升的最大速度
三、实验题
11．（2023高一下·山西月考）在探究向心力大小的实验中，会用到向心力演示器，其具体结构如图所示。匀速转动手柄，可以使变速塔轮、长槽和短槽随之匀速转动，槽内的小球也随着做匀速圆周运动，使小球做匀速圆周运动的向心力由横臂的挡板对小球的压力提供。球对挡板的反作用力，通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒下降，从而露出标尺，根据标尺上露出的红白相间等分标记，可以粗略计算出两个球的向心力的比值。已知小球在挡板、、处做圆周运动的半径之比为。
（1）在探究向心力与角速度之间的关系时，应选择半径 （填“相同”或“不同”）的两个塔轮，并将质量相同的小球放置于挡板与挡板 （填“”或“”）处。
（2）某次实验中，两质量相同的小球放置于不同挡板处，使得两球转动半径相同，实验观察到左侧标尺和右侧标尺露出的红白相间的等分格之比为，则用皮带连接的左、右变速塔轮的半径之比应为 。
12．（2023高一下·河南月考）在某星球表面，宇航员利用图示装置测星球表面的重力加速度，铁架台放在水平台面上，上端固定电磁铁M，接通电磁铁M的开关后能吸住小球，电磁铁正下方安装一个位置可上下调节的光电门A。实验中测出小球的直径为d、小球球心与光电门中心的高度差为h，断开开关，小球自由下落，记录小球通过光电门的挡光时间t，调整光电门位置，得出多组h、t数据。
（1）实验中，小球经过光电门时的瞬时速度大小 （用给定的物理量符号表示）。
（2）实验中，多次实验得到多组h、t数据后，数据处理时应绘制 （填“”、“”或“”）图像，得出的图像斜率为k，则该星球的重力加速度 （用d、k表示）。
（3）星球表面的重力加速度已在第（2）问中测出，若宇航员测得该星球的半径为R，已知引力常量为G，则该星球的质量 （用G、R、d、k表示）。
四、解答题
13．（2023高一下·河南月考）已知月球质量为地球质量的，月球半径为地球半径的，地球表面的重力加速度大小。若在月球上离水平地面高度处以初速度水平抛出一小球，求：（结果均保留两位有效数字）
（1）月球表面的重力加速度大小；
（2）小球落在月球的水平地面前瞬间速度大小v。
14．（2023高一下·河南月考）2022年11月20日，“全国社区运动会”2022中国飞镖公开赛（海南海口站）在海口落幕。某次运动员水平正对靶盘以水平初速度扔出飞镖（可视为质点）后飞镖击中靶心正下方A点，如图所示。已知靶盘挂在竖直墙壁上，飞镖出手点离靶心的高度，飞镖落在靶盘上时的速度与靶盘夹角的正切值，不计空气阻力，取重力加速度大小。
（1）求飞镖在空中运动的时间t；
（2）求飞镖落在靶盘上A点时与靶心的高度差；
（3）若要使飞镖恰好击中靶心且保持飞镖出手位置不变，求飞镖的初速度大小。
15．（2023高一下·河南月考）如图所示，粗糙水平圆盘中心有一光滑小孔O，圆台绕过O点的竖直轴匀速转动。用轻绳穿过小孔，两端分别连接着放置在圆盘边缘的物块A和物块B（均可视为质点）。物块A、B的质量分别为M、m，圆盘的半径为R，离水平地面的高度为h，物块A与盘面之间的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。已知重力加速度大小为g，，不计空气阻力。
（1）要使物块B能相对圆盘静止，求圆盘做匀速圆周运动的最小角速度；
（2）要使物块B能相对圆盘静止，求物块A做匀速圆周运动的最大线速度；
（3）当物块A以最大线速度做圆周运动时，轻绳恰好断开，求物块A落地点到O点的距离。
答案解析部分
1．【答案】C
【知识点】质点；惯性与质量；超重与失重；离心运动和向心运动
【解析】【解答】A.惯性只与物体的质量有关，安全带的作用是减小刹车时乘客的惯性带来的危害，A不符合题意；
B.某同学乘坐摩天轮时随座舱在竖直面内做匀速圆周运动，运动到最低点时，该同学有向上的向心加速度，处于超重状态，B不符合题意；
C.洗完手后手面上沾有水，通过甩手将水甩出去是运用了离心运动，C符合题意；
D.在研究运动员打乒乓球的发球过程时，需考虑乒乓球旋转对运动的影响，乒乓球的大小和形状不能被忽略，因此不可将乒乓球视为质点，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】惯性大小的唯一量度是质量；具有向上的加速度的物体处于超重状态；了解理离心运动原理；根据物体可以被看成质点的条件分析。
2．【答案】D
【知识点】物理学史
【解析】【解答】A.“力是维持物体运动的原因”是亚里士多德提出的，A不符合题意；
B.牛顿在开普勒三定律的基础上推导出万有引力定律，卡文迪许测出了引力常量的值，B不符合题意；
C.在牛顿的时代，人们已经能比较准确地测量自由落体加速度与月球运动的向心加速度，从而证实了牛顿的理论，C不符合题意；
D.牛顿最早引入“力”这一概念以描述物体与物体间的作用，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】根据物理学史回答。
3．【答案】C
【知识点】功的计算；重力势能
【解析】【解答】A.轮胎受到的重力方向竖直向下，与轮胎的位移方向垂直，重力不做功，A不符合题意；
B.轮胎受到的滑动摩擦力方向与轮胎的位移方向相反，摩擦力做负功，B不符合题意；
C.轮胎受到的拉力方向与轮胎的位移方向成锐角，拉力做正功，C符合题意；
D.轮胎的重力势能的具体取值与选择哪个水平面作为参考平面有关，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】根据力与位移的夹角确定功的正负；重力势能具有相对性，计算物体的重力势能，要先规定零势面。
4．【答案】C
【知识点】受力分析的应用；线速度、角速度和周期、转速；生活中的圆周运动
【解析】【解答】A.汽车在水平路面拐弯时，受重力、支持力和摩擦力，摩擦力充当向心力，A不符合题意；
B.洗衣机脱水时，被甩出去的水滴做离心运动，是因为提供的外力不足以提供向心力，而不是受离心力作用，B不符合题意；
C.火车转弯超过规定速度行驶时，重力与支持力的合力不足以提供向心力，火车有离心趋势导致挤压外轨，外轨对轮缘会有挤压作用，C符合题意；
D.正常工作的钟表的时针与分针的周期分别为12h、1h，根据可知，两者的角速度之比为1：12，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】分析汽车受力，向心力不是单独存在的力；根据物体做离心运动的原理分析；火车转弯超过规定速度行驶时，分析向心力来源，确定车轮与轨道的挤压情况；根据角速度与周期关系计算。
5．【答案】A
【知识点】曲线运动的条件；运动的合成与分解；重力势能
【解析】【解答】AB.在时间内，该无人机水平方向和竖直方向都做匀变速直线运动，两个方向上的分加速度恒定，则合加速度恒定，而初速度为零，所以在时间内，速度与加速度方向在同一直线上，做直线运动，A符合题意，B不符合题意；
C.在时间内，该无人机在水平方向上做匀速直线运动，加速度为零，竖直方向上做匀减速直线运动，加速度恒定，所以在时间内，根据平行四边形定则可知，该无人机的速度方向都不断变化，但合加速度恒定，所以加速度的方向与速度的方向不在同一直线上，无人机做曲线运动，C不符合题意；
D.时间内，该无人机在竖直方向上的分速度均竖直向上，时刻无人机到达最大高度，此时无人机的重力势能最大，D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】分析各时间段内无人机的合速度和合加速度的方向，然后根据物体做曲线运动和直线运动的条件分析运动轨迹；根据重力势能与高度的关系分析。
6．【答案】B
【知识点】平抛运动；斜抛运动
【解析】【解答】A.排球在竖直方向上做竖直上抛运动，逆运动为自由落体运动，过球网时竖直分速度恰好为0，有，解得t = 0.6s，A不符合题意；
B.排球离手时竖直方向上的分速度大小，根据，解得排球的水平速度即排球飞过球网的速度大小为：，B符合题意；
C.排球在水平方向上做匀速直线运动，有，C不符合题意；
D.排球离手时的初速度大小，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】排球做斜抛运动， 因为一段时间后排球刚好能水平飞过球网，所以该运动的逆运动是平抛运动，根据平抛运动规律进行求解。
7．【答案】D
【知识点】功的计算
【解析】【解答】滑块下滑时受重力支持力和摩擦力作用，支持力与位移垂直，不做功，可得滑块沿甲斜面下滑过程合力做功为，滑块沿乙斜面下滑过程合力做功为，可得，ABC不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】根据功的定义式计算。
8．【答案】A,B
【知识点】开普勒定律；万有引力定律的应用；卫星问题
【解析】【解答】A.卫星发射成功且没有摆脱地球束缚，发射速度介于7.9km/s到11.2km/s之间，A符合题意；
B.由开普勒第二定律可知，卫星在椭圆轨道的近地点A的速率大于在远地点B的速率，B符合题意；
C.卫星在椭圆轨道上的B点时，将做向心运动，因此有，而在预定圆轨道上做圆周运动，有，可知，所以由椭圆轨道上的B点变轨进入预定圆轨道需要加速，C不符合题意；
D.卫星的加速度，卫星在椭圆轨道上的B点受到的万有引力与在预定轨道上受到的万有引力大小相等，所以卫星在椭圆轨道上的B点时的加速度与在预定圆轨道时的加速度大小相等，D不符合题意；
故答案为：AB；
【分析】根据三个宇宙速度的物理意义分析；由开普勒第二定律分析近地点和远地点的速度关系；卫星在椭圆轨道上的B点时，将做向心运动，在预定轨道上做匀速圆周运动，根据所需向心力与万有引力的关系推导卫星从椭圆轨道上的B点变轨到预定圆轨道时的速度变化；由牛顿第二定律分析加速度。
9．【答案】B,D
【知识点】线速度、角速度和周期、转速；向心加速度
【解析】【解答】A.通过链条连接的山地车牙盘与飞轮，两者齿轮边缘的线速度相等，由于半径不一定相等，则角速度不一定相等，A不符合题意；
B.由可知，牙盘和飞轮的线速度相等，半径之比为2：1，所以飞轮的转速为2n，B符合题意；
C.根据可知，，C不符合题意；
D.根据可知，，D符合题意；
故答案为：BD。
【分析】做同缘转动的点，线速度相等，由分析山地车牙盘与飞轮的角速度关系；由分析山地车牙盘与飞轮的转速关系；根据分析山地车牙盘与飞轮边缘质点的向心加速度关系。
10．【答案】A,C
【知识点】匀变速直线运动的速度与时间的关系；牛顿第二定律；功的计算；功率及其计算；机车启动
【解析】【解答】A.由题中图像分析可知，匀加速阶段物体的加速度，由牛顿第二定律有
F-mg=ma，解得物体受到的拉力大小，A符合题意；
B.匀加速阶段物体上升的位移为，物体克服重力做的功，B不符合题意；
C.4s末起重机达到额定功率，有，C符合题意；
D.当物体匀速运动时，物体上升的速度最大，此时有，D不符合题意；
故答案为：AC。
【分析】起重机的启动方式为匀加速启动，求出匀加速阶段的加速度，再由牛顿第二定律求出拉力；由W=mgh求出重力做功；4s末起重机达到额定功率，由P=Fv求出额定功率；物体做匀速运动时，速度达到最大，由求出最大速度。
11．【答案】（1）不同；A
（2）
【知识点】向心力
【解析】【解答】(1)由于，要探究与的关系应用的是控制变量法，控制m与r相同，传送带装置接触点的线速度相同，要使角速度不同就应当选择半径不同的塔轮，从而保证角速度不同；为保证旋转半径相同，将质量相同的小球放置于挡板C与挡板A处；
（2）由，得，可得=，又因为，即，
可得。
【分析】（1）根据实验原理和实验方法，确定应选择的塔轮半径和小球所放的位置；（2）由向心力公式和线速度与角速度的关系推导用皮带连接的左、右变速塔轮的半径之比。
12．【答案】（1）
（2）；
（3）
【知识点】自由落体运动；万有引力定律的应用
【解析】【解答】（1）根据光电门测速原理可知；
（2）根据自由落体运动公式有，所以数据处理时应绘制图像，图像斜率，可得；
（3）对该星球表面质量为m的物体，有，得该星球的质量；
【分析】（1）根据光电门测速原理得出速度；（2）推导下落高度的表达式，得出要绘制的图像；根据表达式和图像的斜率求出该星球的重力加速度；（3）由万有引力等于重力求解该星球的质量。
13．【答案】（1）解：对月球表面物体有
对地球表面物体有
解得
（2）解：小球在月球表面做平抛运动，竖直方向有
小球落在月球的水平地面前瞬间速度大小
解得
【知识点】平抛运动；万有引力定律的应用
【解析】【分析】（1）根据万有引力与重力的关系，结合已知条件中的数值，求解月球表面的重力加速度；（2）根据平抛的规律，由运动学公式求解。
14．【答案】（1）解：飞镖离手后做平抛运动，飞镖落在靶盘上时的速度与靶盘夹角的正切值
解得
竖直方向有
解得
（2）解：飞镖离手后做平抛运动，竖直方向有
解得
（3）解：飞镖离手后做平抛运动，水平方向有
竖直方向有
解得
【知识点】平抛运动
【解析】【分析】（1）飞镖离手后做平抛运动，水平方向做匀速直线运动，数值方向做自由落体运动，根据水平分速度和竖直分速度的几何关系及速度公式求解时间；（2）由自由落体运动的位移时间公式求解；（3）列出水平方向和竖直方向的分位移方程，解方程组即可。
15．【答案】（1）解：对物块B受力分析，有
对物块A受力分析，圆盘转动的角速度较小时物块A有向心趋势，圆盘给物块A的摩擦力向左，则有
解得
（2）解：圆盘转动的角速度较大时给物块A的摩擦力向右，则有
解得
（3）解：物块A飞离圆盘后做平抛运动，水平方向有
竖直方向有
根据几何条件可知，物块A落地点到O点的距离
解得
【知识点】共点力的平衡；牛顿第二定律；平抛运动；匀速圆周运动
【解析】【分析】（1）分析两物体受力，B物体静止，受力平衡，A做匀速圆周运动，当A受到摩擦力与拉力方向相反，且等于最大静摩擦力时，圆盘的角速度最小，分别由共点力平衡条件和牛顿第二定律列式，解方程组，求出圆盘的最小加速度；（2）当A受到摩擦力与拉力方向相同，且等于最大静摩擦力时，圆盘的角速度最大，由牛顿第二定律列式求出最大线速度；（3）轻绳断开后，物体做平抛运动，将运动分解，应用运动学公式求解。
