1、1如图所示，质量为 m 的小球置于正方体的光滑硬质盒子中，盒子的边长略大于球的 直径， 某同学拿着该盒子在竖直平面内做半径为 R 的匀速圆周运动， 已知重力加速度为 g，空气阻力不计，若盒子在最高点时盒子与小球之间恰好无作用力，则（） A小球在最高点时的线速度大小为 0 B小球做匀速圆周运动的周期为 R g C当盒子运动到图示球心与 O 点位于同一水平面位置时，小球对盒子的右侧面会有压 力 D当盒子运动到图示球心与 O 点位于同一水平面位置，小球对盒子的上侧面会有压力 2质量为 m 的小球，从离桌面 H 高处由静止下落，桌面离地面高度为 h，重力加速度 为 g，如图所示，若以桌面为参考平面，那
2、么小球落地时的重力势能及整个下落过程中 重力势能的变化分别为（） Amgh，增加 ()mg Hh Bmgh，减少()Hh Cmgh，增加 ()mg Hh Dmgh，减少 ()mg Hh 3某足球学校在一次训练课上训练定点吊球，现有、 、ABC三位同学踢出的足球运 动轨迹如图中实线所示，三球上升的最大高度相同，不计空气阻力，下列说法中正确的 是（） A三个足球在最高点的速度一定相同 BA 同学踢出的球在空中的运动时间最短 CC 同学踢出的球初速度的竖直分量最大 D三个足球在空中运动过程的速度变化量一定相同 4中国北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统，如图所示，其中有静 止轨道同步卫星
3、和中轨道地球卫星， 已知中轨道地球卫星的轨道高为5000 15000km， 则下列说法正确的是（） A静止轨道同步卫星可以定位于北京的上空 B中轨道地球卫星绕地球一圈的时间小于 24 小时 C上述两种卫星的运行速度可能大于7.9km/s D中轨道地球卫星的线速度小于静止轨道同步卫星的线速度 5许多科学家为物理学的发展做出了巨大贡献，也创造出了许多物理学方法，如理想 实验法、等效替代法、控制变量法、微元法、建立物理模型法、假设法等等，以下关于 物理学史和所用物理学方法的叙述正确的是（） A牛顿发现了万有引力定律并测定了引力常量的数值 B最早正确指出“力与运动”关系的物理学家是亚里士多德 C在探究
4、两个互成角度的力的合成规律时采用了等效替代法 D在不需要考虑物体本身的大小和形状时，用质点来代替物体的方法叫假设法 6如图所示，一个水平大圆盘绕过圆心的竖直轴匀速转动，小朋友阿芳坐在距圆心为 r 处的 P 点不动（P 未画出） ，关于阿芳（） A在 P 点不动，因此不受摩擦力的作用 B受重力和支持力的合力充当向心力 C圆盘对他的摩擦力充当向心力 D若圆盘转速增加，但未动阿芳受到的摩擦力大小不变 7如图所示，当用扳手拧螺母时，扳手上的 P、Q 两点的角速度分别为 p 和 Q ，线 速度大小分别为 P v和 Q v ，则（） A pQ ， pQ vv B pQ ， pQ vv C pQ ， pQ
5、vv D pQ ， Q vv 8如图，x 轴在水平地面内，y 轴沿竖直方向，图中画出了从 y 轴上沿 x 轴正向抛出的 三个小球 a、b 和 c 的运动轨迹，其中 b 和 c 是从同一点抛出的，不计空气阻力，则 （） Aa 的飞行时间比 b 的长 Bb 和 c 的飞行时间相同 Ca 的水平速度比 b 的小 Db 的初速度比 c 的小 9嫦娥五号实现了我国航天史上的四个“首次”，其中难度最大的是采样、起飞上升、 交会对接到带着样品返回。 下图是嫦娥五号轨返组合体与上升器分离后轨返组合体模拟 图， 在轨道 1 上轨返组合体逐步靠近上升器， 以抱爪的方式捕获上升期， 完成交会对接， 将样品容器安全转
6、移至轨返组合体中，而后轨返组合体与上升器脱离，进入环月等待轨 道，轨道 2 为第一次月底椭圆转移轨道，轨道 3 为第二次月底转移轨道飞回地球。下列 说法正确的是： （） A在轨道 1 上轨返组合体的线速度必须大于上升器的速度，才能实现逐步靠近对接 B轨返组合体在椭圆轨道 2 上运行时，离月球越远其线速度越大，加速度越小 C轨返组合体要由环月轨道进入月地转移轨道 2，必须使组合体在 P 点加速 D在月地转移轨道 3 上运动时，由于月球引力做负功，轨返组合体的机械能越来越小 10一汽车绕水平圆弧弯道转弯时，下列说法正确的是（） A汽车转弯时，司机处于平衡状态 B汽车转弯时，车子受到重力、支持力、牵
7、引力、运动阻力和半径方向摩擦力的作用 C汽车转弯所需向心力一定是所受合力共同提供的 D如果弯道外侧垫高的高度合适，无论以多大的速度转弯都不需要摩擦力提供向心力 11如图，两根相同的轻绳将一重力为 G 的小球悬挂在水平天花板下，静止时轻绳与 天花板的夹角均为 30，则每根轻绳的拉力大小均为_；现剪断一根轻绳，当 球摆至最低点时，轻绳的拉力大小为_。 12如图所示，当运动员从直升机上由静止跳下后，在下落过程中将会受到水平风速的 影响。风速增大时，运动员下落时间_，运动员着地速度_，运动员水平移 动距离_。 （选填增大、不变、减小） 132020 年 11 月 24 日，长征五号运载火箭搭载嫦娥五号
8、探测器成功发射升空并将其 送入预定轨道，11 月 28 日，嫦娥五号进入环月轨道飞行，12 月 17 日凌晨，嫦娥五号 返回器携带月壤着陆地球。假设嫦娥五号环绕月球飞行时，在距月球表面高度为 h 处， 绕月球做匀速圆周运动（不计周围其他天体的影响） ，测出飞行周期 T，已知万有引力 常量 G 和月球半径 R。则嫦娥五号绕月球飞行的线速度为_，月球的质量为 _，月球表面的重力加速度为_，月球的第一宇宙速度为 _ 14嫦娥五号取壤返回地球，完成了中国航天史上的一次壮举。如图所示为嫦娥五号着 陆地球前部分轨道的简化示意图，其中 I 是月地转移轨道，在 P 点由轨道 I 变为绕地椭 圆轨道，在近地点
9、Q 再变为绕地椭圆轨道。在轨道运行时，嫦娥五号在 Q 点的 机械能_在 P 点的机械能。嫦娥五号沿轨道运行时经过 Q 点的速度_ 沿轨道运行时经过 Q 点的速度。 （选填“大于”“小于”“等于”） 15弹性势能是存储在材料或物理系统的构造中的潜在机械能，在弹性限度内，轻弹簧 的弹性势能表达式为 EP= 2 1 2 kx（k 为弹簧的劲度系数，x 为弹簧的形变量） 。如图，一 轻弹簧，原长为 2R，其一端固定在倾角为 30的固定直轨道 AC 底端 A 处，另一端位于 直轨道上的 B 处，弹簧处于自然状态。直轨道与一半径为 3 2 R的光滑圆弧轨道相切于 C 点，AC=7R，A、B、C、D 均在同
10、一竖直平面内。质量为 m 的小物块 P 自 C 点由静止 开始下滑，最低点到达 E 点。已知 E 点位于 AB 的中点，轻弹簧的劲度系数为 3mg R ， 重力加速度大小为 g，忽略空气阻力和小物块的大小。 （计算结果可保留根号） （1）求小物块 P 与直轨道间的动摩擦因数； （2）若小物块 P 沿着直轨道被反弹后，最高到达 F 点（图中未画出） ，求 F 点到 C 点 的距离； （3）现将另一个小物块 Q 推至 E 点并从静止开始释放，Q 恰好通过圆弧轨道的最高点 D 后水平飞出。已知小物块 Q 与 P 的材料相同，求小物块 Q 与小物块 P 的质量之比。 16 水流星是中国传统民间杂技艺术
11、，杂技演员用一根绳子兜着里面倒上水的两个 碗，迅速地旋转着绳子做各种精彩表演，即使碗底朝上，碗里的水也不会洒出来。假设 水的质量为 m，绳子长度为 l，重力加速度为 g，不计空气阻力。绳子的长度远远大于 碗口直径。杂技演员手拿绳子的中点，让碗在空中旋转。 （1）两碗在竖直平面内做圆周运动，若碗通过最高点时，水对碗的压力等于 mg，求碗 通过最高点时的线速度； （2）若两只碗在竖直平面内做圆周运动，两碗的线速度大小始终相等，如图甲所示， 当正上方碗内的水恰好不流出来时，求正下方碗内的水对碗的压力； （3）若两只碗绕着同一点在水平面内做匀速圆周运动，如图乙所示。已知绳与竖直方 向的夹角为，求碗和水
12、转动的角速度大小。 17月球绕地球运动，苹果落向地面，地球对月球的作用力和地球对苹果的吸引力是不 是同一种性质的力？请通过计算说明。 （1）已知地球的半径为 R，月球中心与地球中心间的距离为 r，求出月球绕地球运行的 向心加速度 a 与地球表面重力加速度 g 之比 a g ； （2）由天文观测数据可知，月球绕地球运行的周期 T=30 天，月球中心与地球中心间的 距离 r=3.84108m，根据圆周运动知识求月球的向心加速度 a（计算结果保留一位有效 数字） ； （3）根据生活常识可知地球表面的重力加速度 g的值。a与 g满足什么关系，就能说明 地面物体所受地球的引力与月球所受地球的引力是同一种
13、性质的力？结合（1）中提供 的字母写出表达式，不需要计算。 18如图所示，内径很小的细管PMN竖直固定，PM段为内径粗糙的水平直线细管，P 点处有一弹性挡板、MN段为内径光滑的半径为 R 的 1 4 圆弧，两段细管于 M 点处滑顺 连接。一细绳左侧连接一质量为3m的滑块 A，另一端穿过 P 板经细管连接一大小略小 于内径的质量为 m 的滑块 B。在外力影响下，两滑块初始均静止，除PM段外，其余 各处阻力不计，PM段滑动摩擦因数取 0.5。 （1）同时释放两物块，试求滑块 B 运动至 M 点时，滑块 A 的速度大小？ （2）系统释放后，滑块 B 经 M 点后水平撞击挡板 P 能够原速率弹回，刚好
14、返回 M 点。 试判断整个过程中，滑块 B 的在水平段运动路程是PM段长度的几倍？ （3）若滑块 A 的质量可以调节改变，但应大于滑块 B。要使滑块 B 运动至 M 点时对细 管的压力不大于自身重力的 1 3 倍，试求滑块 A 与 B 满足要求的质量比值范围？ 试卷第 8页，总 11页 参考答案参考答案 1C 【详解】 A盒子在最高点时盒子与小球之间恰好无作用力，可得 2 v mgm R 则小球在最高点时的线速度大小 vgR 选项 A 错误； B小球做匀速圆周运动的周期为 2 2 RR T vg 选项 B 错误； CD当盒子运动到图示球心与 O 点位于同一水平面位置时，水平方向，右侧壁对小球的
15、压力提供小球做圆 周运动的向心力，可知小球对盒子的右侧面会有压力；竖直方向，下侧面对小球的支持力与重力相等，即 小球对盒子的下侧面会有压力，选项 C 正确，D 错误； 故选 C。 2D 【详解】 以桌面为零势能参考平面，那么小球落地时的重力势能为 p1 Emgh 整个过程中小球重力势能的变化量为 p ()mghmg HEh 即重力势能减小()mg Hh 故选 D。 3D 【详解】 设任意足球的初速度大小为 0 v，初速度的竖直分量为 y v ，水平分量为 x v，因为三球的竖直高度相同，故竖 试卷第 9页，总 11页 直分速度必定相同，运动时间也必定相同，但从水平位移看 C 球的水平位移最大，
16、故水平分速度最大，由 vgt 可得速度的变化量也相同，故 D 正确，ABC 错误。 故选 D。 4B 【详解】 A静止轨道同步卫星只能定点在赤道的上空，不可以定位于北京的上空，选项 A 错误； B根据开普勒第三定律 3 2 r k T 因中轨道卫星的轨道半径小于同步卫星的轨道半径，则中轨道卫星的周期小于同步卫星的周期，即中轨道 地球卫星绕地球一圈的时间小于 24 小时，选项 B 正确； CD根据 2 2 Mmv Gm rr 可得 GM v r 因为，两种卫星的轨道半径均大于地球的半径，可知上述两种卫星的运行速度都小于 7.9km/s；中轨道地球 卫星的线速度大于静止轨道同步卫星的线速度，选项
17、CD 错误。 故选 B。 5C 【详解】 A牛顿提出了万有引力定律，卡文迪许测定了引力常量的数值，故 A 错误； B在物理学史上，最早正确指出“力与运动”关系的物理学家是伽利略；故 B 错误； C实验过程应控制拉力的作用效果相同，实验采用了等效替代法，故 C 正确； D在不需要考虑物体本身的大小和形状时，用质点来代替物体的方法叫理想模型法，故 D 错误。 故选 C。 6C 试卷第 10页，总 11页 【详解】 ABC由于阿芳随圆盘做匀速圆周运动，一定需要向心力，该力一定指向圆心方向，而重力和支持力在竖 直方向上，它们不能充当向心力，因而他会受到摩擦力作用，且摩擦力充当向心力，故 AB 错误，C
18、 正确； D若圆盘转速增加，半径不变，当圆盘角速度变大时，由 Fn=m2r 可知，所需向心力变大，摩擦力变大， 故 D 错误。 故选 C。 7B 【详解】 由于 P、Q 两点属于同轴转动，所以 P、Q 两点的角速度是相等的，即P=Q；同时由图可知 Q 点到螺母的 距离比较大，由可知，Q 点的线速度大，即 pQ vv 。 故选 B。 8B 【详解】 AB三个小球 a、b 和 c 做平抛运动，根据平抛运动规律，竖直方向位移 2 1 2 hgt 落地时间 2h t g a 落地时间最短，b、c 落地时间相同，故 A 错误，B 正确； C水平方向 x=v0t a 时间最短且 x 最长，所以 a 的水平
19、速度最大，故 C 错误； D根据 x=v0t b、c 落地时间相等，但 b 水平距离比较大，所以 b 的初速度比 c 的大，故 D 错误。 故选 B。 9C 【详解】 A根据 试卷第 11页，总 11页 2 2 Mmv Gm rr 解得 GM v r 要使轨返祖合体与上升器对接，上升器应从低轨道到高轨道，即上升器速度大于轨返组合体的速度，A 错 误； B轨返组合体在椭圆轨道 2 上运行时离月球越远，根据开普勒第二定律，线速度越小，根据 2 Mm Gma r 可知离月球越远加速度越小，B 错误； C轨返组合体由环月轨道 1 进入月球轨道 2，要在 P 点做离心运动，所以必须使组合体在 P 点加速
20、，C 正 确； D在月地转移轨道 3 上运动时，月球引力做负功，动能转化为势能，没有其他力做功，机械能守恒，D 错 误。 故选 C。 10B 【详解】 A汽车转弯时，司机处于非平衡状态，做圆周运动，需要向心力。故 A 错误； B汽车转弯时，对车子受力分析，受到重力、支持力、牵引力、运动阻力和半径方向摩擦力共五个力共同 作用。故 B 正确； C当汽车转弯做的是匀速圆周运动，所需向心力才是所受合力共同提供的。故 C 错误； D如果弯道外侧垫高，只有以某一特定速度转弯才不需要摩擦力提供向心力。故 D 错误。 故选 B。 11G2G 【详解】 1设小球静止时每根轻绳的拉力大小为 F1，根据共点力的平衡
21、条件可得 1 2sin30FG 解得 1 FG 试卷第 12页，总 11页 2设轻绳长为 L，小球质量为 m，小球摆至最低点时的速度大小为 v，则根据机械能守恒定律有 2 1 (1 sin30 ) 2 GLmv 设此时轻绳的拉力大小为 F2，则根据牛顿第二定律有 2 2 v FGm L 联立以上两式解得 2 2FG 12不变增大增大 【详解】 1 运动员同时参与了两个分运动，竖直方向向下落和水平方向随风飘，两个分运动同时发生，相互独立； 则水平方向的风力大小不影响竖直方向的运动，即落地时间不变。 2 不论风速大小， 运动员竖直方向的运动不变， 则下落时间和竖直方向下落的速度不变， 但水平风速越
22、大， 水平方向的速度越大，根据 22 xy vvv 则落地的合速度增大。 3 不论风速大小， 运动员竖直方向的运动不变， 则下落时间和竖直方向下落的速度不变， 但水平风速越大， 根据 xvt 则运动员水平移动距离增大。 13 2Rh T 3 2 2 4Rh GT 3 2 22 4Rh R T 2 ()RhRh TR 【详解】 1根据线速度与周期的关系可得嫦娥五号的线速度为 2Rh v T 2嫦娥五号绕月球运行时，万有引力提供向心力，则有 2 22 4Mm GmRh T Rh 可得月球的质量为 试卷第 13页，总 11页 23 2 4()Rh M GT 3不考虑月球自转时，在月球表面上的物体所受
23、万有引力与重力相等，则有 2 Mm m gG R 可得月球表面的重力加速度 23 22 4()Rh g R T 4第一宇宙速度是最大的运行速度，则有 2 2 Mmv Gm RR 可得月球的第一宇宙速度为 2 ()RhRh v TR 14等于大于 【详解】 1嫦娥五号在轨道运行时，只受到地球对其万有引力的作用，则只有万有引力对其做功，动能与引力势 能相互转化，机械能守恒，因此嫦娥五号在 Q 点的机械能与在 P 点的机械能相等。 2嫦娥五号由较低的轨道向较高的轨道在 Q 点变轨时，需要加速实现变轨，那么变轨之后在轨道经 过 Q 点的速度必然要大于变轨之前在轨道经过 Q 点的速度。 15 （1） 3
24、 6 ； （2）4R； （3） 2 93 m m = + 【详解】 （1）小物块从 C 运动到 E 点，由动能定理 mg xCEsin-mgxCEcos- WK=0 其中 WK为克服弹力做的功，等于弹性势能，即 WK= 2 1 2 kR 联立可得 试卷第 14页，总 11页 = 3 6 （2）重力、弹力做功与路径无关，设小物块 P 从 C 运动到 F 点，由动能定理 mg xCFsin-m g（12R-xCF）cos=0 可得 F 点到 C 点的距离 xCF=4R （3）设小物块 Q 的质量为 m，Q 恰好通过圆弧轨道的最高点 D 后水平飞出，有 2 D m gm r = v 3 2 rR=
25、小物块从 E 运动到 D 点，由动能定理 WK- mg xCEsin- mg（r+ r cos）-mgxCEcos= 2 1 2 D m v-0 其中 WK为弹力做的功，即 WK= 2 1 2 kR 联立可得 2 93 m m = + 16 （1）vgl； （2）2 mg，方向竖直向下； （3） 2 cos g = l 【详解】 （1）水对碗的压力等于 mg，根据牛顿第三定律，碗对水的弹力 1 Fmg 对水受力分析，合力提供向心力，即 2 1 R Fmg v m 轨道半径 R= 2 l 可得碗和水的线速度 试卷第 15页，总 11页 vgl （2）两只碗在竖直平面内做匀速圆周运动，两碗的线速度
26、相等，若碗通过最高点时，水恰好不流出来，重 力恰好提供向心力，设此时速度 v0，有 2 0 v mgm R 设最低点碗对水支持力大小为 F2，水的合力提供向心力，即 2 0 2 v Fmgm R 可得 2 2Fmg 由牛顿第三定律，水对碗的压力大小为 2 mg，方向竖直向下。 （3）设碗的质量为 M，绳的拉力为 F 竖直方向上 FcosMmg（） 水平方向上 2 sinFMmr（） sin 2 l r 联立可得 2 cos g = l 17 （1） 2 2 aR gr ； （2）210-3m/s2； （3）见解析 【详解】 （1）设地球的质量为 M，月球的质量为 m1，地球对月球的万有引力等于
27、向心力 1 21 Mm Gm a r = 可得月球的向心加速度为 2 M aG r 地面上质量为 m2的物体，地球对物体的吸引力等于重力 试卷第 16页，总 11页 2 2 2 Mm Gm g R 可得 2 M gG R 联立得 2 2 aR gr （2）根据圆周运动的知识得 2 2 4 r a T = 代入数据可得 a=210-3m/s2 （3）a与 g满足 2 2 aR gr = 就能说明地面物体所受地球的引力与月球所受地球的引力是同一种性质的力 18 （1） 1 32 2 gR； （2）8 倍； （3） （ 8 , 32 10 34 ） 【详解】 （1）滑块 B 上升至 M 点过程中，A
28、 与 B 系统机械能守恒 2 1 22 ABABM m gRm gRmmv 2 1 33 22 M mgRmgRmm v 1 (32) 2 M vgR A 与 B 运动方向均沿沿绳方向，因而滑块 A 的速度 1 32 2 A vgR （2）方法一 滑块 B 向左运动时 1ABAB m gm gmma 加速度 试卷第 17页，总 11页 1 5 8 ag 滑块 B 向右运动时 2ABAB m gm gmma 加速度 2 7 8 ag N v表示第 N 次反弹速率， 0 EPt cc 总 表示第 N 次反弹运动路程，因为有 2 2 2 2 N N L va 2 11 2 2 N N L va 2
29、1 12 2 2 N N L va 解得 11 2 5 7 N N La La 即 0 EPt cc 总 为等比数列，水平总路程 PM12N PM1 PM s = 7 s = 2 s =8 LLLL LL L 总 总 总 方法二 以第一次返回 M 点时，至系统最终停止作为研究阶段起点，由能量守恒列式 0BAPM m gsm gL 解得 0 6 PM sL 综上得：水平总路程 试卷第 18页，总 11页 8 PM sL 总 （3）M 点处，若滑块 B 对上轨道压力恰为 1 3 N Fmg 滑块 B 受力 2 M BNB v m gFm R 联立解得 10 34 A B m m M 点处，若滑块 B 对下轨道压力恰为 / 1 3 N Fmg 滑块 B 受力 2 / M BNB v m gFm R 联立解得 8 32 A B m m 综上，满足要求的质量比值范围（ 8 , 32 10 34 ）
