高級中學(xué)名校試卷PAGEPAGE1NT20名校聯(lián)合體4月高一年級期中考試物理注意事項(xiàng)：1．本試卷考試時(shí)間為75分鐘，滿分100分。2．答題前，考生務(wù)必將自己的姓名、準(zhǔn)考證號填寫在答題卡相應(yīng)的位置。一、單選題：本題共7小題，每小題4分，共28分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)符合題目要求。1.下列說法正確的是（）A.在繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的“天宮二號”內(nèi)可以用沉淀法將水和沙子分離B.當(dāng)火車以高于安全速度快速經(jīng)過內(nèi)低外高的彎道時(shí)，外輪輪緣與軌道之間會(huì)存在擠壓力C.牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律，并測出了引力常量G的數(shù)值D.“月—地檢驗(yàn)”通過比較月球表面上物體的重力加速度約為蘋果落向地面加速度的，從而證實(shí)地面上的物體所受地球的引力與月球所受地球的引力是同種性質(zhì)的力【答案】B【解析】A．天宮二號處于完全失重狀態(tài)，不可用沉淀法分離水和沙子，故A錯(cuò)誤；B．火車過彎道時(shí)速度大于安全速度，所需向心力大，重力和軌道支持力的合力不夠提供向心力，有離心趨勢，外軌和軌道之間存在擠壓力，故B正確；C．萬有引力常量是卡文迪什利用扭秤裝置測得的，故C錯(cuò)誤；D．“月—地檢驗(yàn)”通過比較地球?qū)μO果的吸引力與地球吸引月球繞地球運(yùn)行的引力是同一種力，即月球所在位置的重力加速度約為蘋果落向地面加速度的，從而證實(shí)地面上的物體所受地球的引力與月球所受地球的引力是同種性質(zhì)的力，故D錯(cuò)誤。故選B2.為防止航天員的肌肉萎縮，中國空間站配備了健身自行車作為健身器材，自行車模型如圖乙所示。自行車鏈輪、飛輪、后輪的半徑都不相同，半徑分別為、、。下列關(guān)于邊緣上的三個(gè)點(diǎn)A、B、C的說法正確的是（）A.B點(diǎn)和C點(diǎn)的線速度大小相等B.A點(diǎn)和C點(diǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)的周期相等C.B點(diǎn)和C點(diǎn)的向心加速度之比D.A點(diǎn)和C點(diǎn)的線速度之比【答案】C【解析】A．B點(diǎn)和C點(diǎn)同軸轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度相同，但半徑不同，根據(jù)，線速度大小不相等，A錯(cuò)誤；B．A點(diǎn)和B點(diǎn)同鏈條轉(zhuǎn)動(dòng)，線速度相等，根據(jù)，可知A和B周期不同，B點(diǎn)和C點(diǎn)同軸轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度相同，故A和C周期不同，B錯(cuò)誤；C．根據(jù)，可得，C正確；D．A點(diǎn)和B點(diǎn)同鏈條轉(zhuǎn)動(dòng)，線速度相等，根據(jù)，可得，D錯(cuò)誤。故選C。3.蛤蟆夯是一種用于夯實(shí)土壤的機(jī)械裝置，其工作原理是通過一個(gè)偏心輪高速旋轉(zhuǎn)從而對地面產(chǎn)生周期性的沖擊力。小型打夯機(jī)可簡化為一個(gè)質(zhì)量為M的支架（含電動(dòng)機(jī)），其上有由輕桿帶動(dòng)并勻速轉(zhuǎn)動(dòng)鐵球（可視為質(zhì)點(diǎn)），鐵球的質(zhì)量為m，運(yùn)轉(zhuǎn)半徑為r，角速度為ω。忽略空氣阻力和其他摩擦力，打夯機(jī)始終未離開地面，重力加速度為g，下列說法正確的是（）A.地面受到?jīng)_擊力的周期為B.鐵球轉(zhuǎn)到最高點(diǎn)時(shí)蛤蟆夯處于超重狀態(tài)C.鐵球轉(zhuǎn)到最低點(diǎn)時(shí)，蛤蟆夯對地面的壓力最大，大小為Mg?mg+mω2rD.鐵球轉(zhuǎn)到最高點(diǎn)時(shí)，蛤蟆夯對地面的壓力最小，大小為Mg+mg?mω2r【答案】D【解析】A．夯對地面的作用力變化周期跟鐵球圓周運(yùn)動(dòng)的周期相同，均為，故A錯(cuò)誤；BD．鐵球轉(zhuǎn)到最高點(diǎn)時(shí)，向心加速度豎直向下，處于失重狀態(tài)，對地面作用力最小，由牛頓第二定律得解得，故B錯(cuò)誤，D正確；C．鐵球轉(zhuǎn)到最低點(diǎn)時(shí)，向心加速度豎直向上，處于超重狀態(tài)，對地面作用力最大，由牛頓第二定律得解得，故C錯(cuò)誤。故選D。4.“夸父逐日”的故事最早出自《山海經(jīng)·海外北經(jīng)》。若夸父“逐日”的足跡遍及全球，且總在地面上，地球看做半徑為R的均勻球體，赤道處的重力加速度大小為g，兩極處的重力加速度大小，已知引力常量為G，不計(jì)空氣阻力，下列說法正確的是（）A.地球的質(zhì)量為 B.地球靜止衛(wèi)星的角速度為C.地球的平均密度為 D.地球靜止衛(wèi)星的高度為【答案】D【解析】A．設(shè)地球質(zhì)量為M，在兩極處萬有引力等于重力，則有解得，A錯(cuò)誤；B．同步衛(wèi)星的角速度等于地球自轉(zhuǎn)角速度，設(shè)地球自轉(zhuǎn)角速度為，在赤道處有解得，B錯(cuò)誤；C．地球的體積為則地球的平均密度為，C錯(cuò)誤；D．由于地球靜止衛(wèi)星圍繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的周期等于地球自轉(zhuǎn)的周期，故由萬有引力定律可得聯(lián)立解得地球靜止衛(wèi)星的高度為，D正確。故選D。5.科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)：地球和月球?qū)嶋H上也是一個(gè)雙星伴繞的天體系統(tǒng)，現(xiàn)實(shí)中，我們總認(rèn)為月球圍繞地球運(yùn)行，其實(shí)是因?yàn)榈厍蚝驮虑蚬餐膱A心O在地球內(nèi)部，如圖所示，虛線分別為地球和月球球心的運(yùn)動(dòng)軌跡，它們繞著連線上的一個(gè)共同的圓心O，保持距離不變做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。地球質(zhì)量是月球質(zhì)量的81倍，地月距離L，引力常量為G，下列說法正確的是（）A.地球和月球繞圓心O運(yùn)轉(zhuǎn)的角速度不同B.地球和月球繞圓心O運(yùn)轉(zhuǎn)的半徑相同C.地球和月球繞圓心O運(yùn)轉(zhuǎn)的線速度之比為1:81D.地球繞圓心O運(yùn)轉(zhuǎn)半徑為【答案】C【解析】A．雙星系統(tǒng)兩者周期相同，角速度相同，故A錯(cuò)誤；BD．由兩者之間的萬有引力提供所需的向心力，所以球和月球繞圓心O運(yùn)轉(zhuǎn)的向心力大小相等；設(shè)角速度為，則有可得地球和月球繞圓心O運(yùn)轉(zhuǎn)的半徑之比為又聯(lián)立解得地球繞圓心O運(yùn)轉(zhuǎn)半徑為故BD錯(cuò)誤；C．根據(jù)，可得地球和月球繞圓心O運(yùn)轉(zhuǎn)的線速度之比為故C正確。故選C。6.2025年爆火全球的動(dòng)畫電影《哪吒之魔童鬧海》中，無量仙翁曾借助“六星連珠”召開仙界會(huì)議，在《哪吒》里設(shè)定的六星連珠（如下圖），能萬里傳音、萬里傳影，非常神奇。在現(xiàn)實(shí)中，“行星連珠”的天文現(xiàn)象是真實(shí)存在的?，F(xiàn)假設(shè)某行星系中存在六顆質(zhì)量相同的小行星（A、B、C、D、E、F），它們繞中心恒星做半徑分別為R，2R，3R，4R，5R，6R的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，且各行星繞行方向相同，軌道位于同一平面內(nèi)。已知恒星質(zhì)量為M，萬有引力常量為G，忽略行星間的引力作用。下列說法錯(cuò)誤的是（）A.六顆行星中A行星的周期最短B.若恒星質(zhì)量未知，可以用其中一個(gè)行星運(yùn)轉(zhuǎn)的線速度和角速度求恒星質(zhì)量MC.六顆行星中最小的線速度為D.若某時(shí)刻六顆小行星與恒星恰好排成一條直線，A、D兩行星下一次跟恒星共線所需的最短時(shí)間為【答案】D【解析】A．由開普勒第三定律得A行星周期最短，故A正確，不符合題意；B．由萬有引力等于向心力解得故B正確，不符合題意；C．由萬有引力等于向心力得當(dāng)軌道半徑越大時(shí)，行星運(yùn)行的線速度越小，行星最小的線速度為故C正確，不符合題意；D．設(shè)經(jīng)過時(shí)間t，A行星和D行星再次與恒星共線，A行星比D行星多轉(zhuǎn)半圈，由得解得故D錯(cuò)誤，符合題意；故選D。7.電動(dòng)餐桌是近幾年酒店餐桌椅的一個(gè)創(chuàng)新產(chǎn)品，可以給人們就餐帶來更多的方便。如圖所示，質(zhì)量為m的空水杯1放在圓盤上的A點(diǎn)，B點(diǎn)放有另一裝滿水的水杯2，總質(zhì)量為2m，其中，水杯與圓盤間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為。接通開關(guān)，在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下，圓盤從靜止開始緩慢的加速轉(zhuǎn)動(dòng)，直到水杯與圓盤恰好不發(fā)生相對滑動(dòng)，此后圓盤的角速度保持不變，若最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，下列說法正確的是（）A.水杯1所受靜摩擦力始終大于水杯2所受靜摩擦力B水杯2先達(dá)到最大靜摩擦力C.圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)角速度的最大值為D.當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為時(shí)，水杯1所受靜摩擦力的大小為【答案】C【解析】A．當(dāng)兩水杯未與桌面發(fā)生相對滑動(dòng)，兩水杯一起隨桌面轉(zhuǎn)動(dòng)，兩水杯各自所受摩擦力提供向心力，可列，則水杯1所受靜摩擦力始終等于水杯2所受靜摩擦力，A錯(cuò)誤；BC．根據(jù)，可分別求出A、B兩水杯與地面恰好發(fā)生相對滑動(dòng)的臨界角速度分別為，則水杯1先達(dá)到最大靜摩擦力，且為保證水杯與圓盤不發(fā)生相對滑動(dòng)，圓盤角速度的最大值為，B錯(cuò)誤、C正確；D．當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為時(shí)，，D錯(cuò)誤。故選C。二、多選題：本題共3小題，每小題6分，共18分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有兩個(gè)或兩個(gè)以上正確答案，全部選對得6分，漏選得3分，錯(cuò)選得0分。8.格林童話《杰克與豌豆》中的神奇豌豆一直向天空生長，長得很高很高。如果長在地球赤道上的這棵豆秧上有與赤道共面且隨地球一起自轉(zhuǎn)的三顆果實(shí)，其中果實(shí)2在地球同步軌道上，A、B、C是分別與1、2、3同軌道且同方向繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的三顆衛(wèi)星。若不考慮衛(wèi)星與豆秧碰撞，下列說法正確的是（）A.果實(shí)1的向心加速度比衛(wèi)星A的向心加速度大B.果實(shí)3受到豆秧的作用力沿半徑方向背離圓心C.果實(shí)3的角速度比衛(wèi)星C的角速度小D.果實(shí)2成熟自然脫離豆秧后，將做近心運(yùn)動(dòng)，衛(wèi)星B上物體從衛(wèi)星上自由脫落后依然沿原軌道運(yùn)行【答案】ABC【解析】A．三顆果實(shí)隨地球一起自轉(zhuǎn)，角速度相等，根據(jù)可知果實(shí)1的向心加速度最大。衛(wèi)星運(yùn)行時(shí)萬有引力提供向心力衛(wèi)星B的向心加速度比衛(wèi)星A向心加速度大，果實(shí)2和同步衛(wèi)星B角速度、線速度、向心加速度均等大，因此果實(shí)1比衛(wèi)星A向心加速度大，故A正確；B．果實(shí)2在地球同步軌道上，可知果實(shí)2受到的萬有引力等于隨地球自轉(zhuǎn)所需的向心力，果實(shí)3與2角速度相等，比同軌道的衛(wèi)星C角速度小，所需合外力小于所受的萬有引力，因此豆秧給果實(shí)的力沿軌道半徑方向背離圓心。故B正確；C．衛(wèi)星C比衛(wèi)星B角速度大，果實(shí)2和3與衛(wèi)星B角速度等大，所以果實(shí)3比衛(wèi)星C的角速度小，故C正確；D．對于果實(shí)2和衛(wèi)星B有果實(shí)2和衛(wèi)星上的物體受到的萬有引力均正好提供隨地球自轉(zhuǎn)所需的向心力，故脫落后將沿原軌道繼續(xù)做圓周運(yùn)動(dòng)。故D錯(cuò)誤。故選ABC。9.某裝置如圖所示，兩根輕桿OA、OB與位于O點(diǎn)的小球及一小滑塊通過光滑鉸鏈連接，輕桿OA的A端與固定在豎直光滑桿上的光滑鉸鏈相連。小球與小滑塊的質(zhì)量均為m，輕桿OA、OB長度均為L，滑塊套在該豎直桿上?，F(xiàn)將裝置繞豎直桿以角速度在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是（）A.輕桿OA對小球產(chǎn)生的是拉力B.當(dāng)角速度增大時(shí)，輕桿OB彈力不變C.當(dāng)角速度增大時(shí)，輕桿OA的彈力增大D.當(dāng)時(shí)，小球轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為【答案】AC【解析】A．滑塊豎直方向處于平衡狀態(tài)，則OB對滑塊是拉力，則對小球也是拉力。小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，豎直方向平衡，則需OA對小球產(chǎn)生拉力，故A正確；BC．角速度增大時(shí)，小球所需向心力增大，若位置不變，由滑塊平衡可知，OB上拉力不變，則OA上拉力增大以增加向心力，則豎直方向合力向上不再平衡，小球向上移動(dòng)，則OA和OB與豎直夾角均變大，滑塊豎直平衡，則OB上拉力增大，整體豎直平衡，OA拉力也增大。故B錯(cuò)誤，C正確。D．當(dāng)時(shí)，滑塊受力如圖1正交分解得：小球受力如圖2，則水平方向：豎直方向：其中聯(lián)立解得故D錯(cuò)誤。故選AC。10.如圖甲所示，輕桿一端與一小球相連，另一端連在光滑固定軸上，可在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)?，F(xiàn)使小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，小球重心到轉(zhuǎn)軸的距離為L，不計(jì)空氣阻力，在最高點(diǎn)時(shí)小球和輕桿之間的作用力大小與速度平方的關(guān)系如圖乙所示。下列說法中正確的是（）A.小于b時(shí)小球受拉力B.圖線Ⅰ和圖線Ⅱ的斜率絕對值相等C.小球質(zhì)量為D.若把輕桿換成不可伸長的細(xì)繩，則最高點(diǎn)速度小于時(shí)不能做完整圓周運(yùn)動(dòng)【答案】BCD【解析】A．由圖可知，當(dāng)時(shí)，，小球只受重力，速度的平方小于b時(shí)，所需向心力減小，受輕桿向外的支持力，A錯(cuò)誤；B．圖線Ⅰ對應(yīng)輕桿產(chǎn)生支持力，由牛頓第二定律解得故圖線Ⅰ斜率為圖線Ⅱ?qū)?yīng)輕桿產(chǎn)生拉力，由牛頓第二定律解得故圖線Ⅱ斜率為兩條直線的斜率的絕對值相等，B正確；C．根據(jù)圖像坐標(biāo)含義，可知，聯(lián)立可得C正確；D．輕繩代替輕桿，在最高點(diǎn)最小的向心力為重力，則有解得小球過最高點(diǎn)的最小速度D正確。故選BCD。三、非選擇題：本題共5道小題，共54分。解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不得分；有數(shù)值計(jì)算的，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。11.向心力演示儀是物理實(shí)驗(yàn)中用于驗(yàn)證向心力公式和探究圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律的常用裝置，某學(xué)習(xí)小組用其研究向心力大小與物體的質(zhì)量、角速度和軌道半徑的關(guān)系，如圖所示。勻速轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，可使變速塔輪以及長槽一起隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，槽內(nèi)的小球一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，擋板對球的彈力可由彈簧測力套筒下降后標(biāo)尺上露出的紅白相間等分標(biāo)記讀出，可以粗略計(jì)算出兩球所受向心力的比值。已知小球在擋板A、B、C處做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑之比為1∶2∶1，若皮帶放在皮帶盤的第一擋、第二擋和第三擋時(shí)，左、右變速塔輪的軌道半徑之比分別為1∶1、2∶1和3∶1。（1）在研究向心力大小與物體的質(zhì)量、速度和軌道半徑之間的關(guān)系時(shí)，我們主要用到了物理學(xué)中的______；A.理想模型法 B.等效替代法C.控制變量法 D.微小量放大法（2）若要探究向心力和軌道半徑的關(guān)系，可將兩質(zhì)量相同的小球分別放在B、C處，則皮帶位于皮帶盤的第______擋（填正確選項(xiàng)的字母）；A.一 B.二 C.三（3）若將兩質(zhì)量相同的小球分別放在A、C處，改變皮帶的擋位，記錄標(biāo)尺示數(shù)。其中一組數(shù)據(jù)為左邊2格、右邊8.2格，則記錄該組數(shù)據(jù)時(shí)，皮帶位于皮帶盤的第______擋（填正確選項(xiàng)的字母）。A.一 B.二 C.三【答案】（1）C（2）A（3）B【解析】【小問1解析】在研究向心力大小與物體的質(zhì)量、速度和軌道半徑之間的關(guān)系時(shí)，主要應(yīng)用了控制變量法。故選C?！拘?解析】若要探究向心力與軌道半徑的關(guān)系，需保證小球質(zhì)量和角速度相同，第一層塔輪邊緣的線速度相等，軌道半徑1∶1，則左右兩輪角速度相同。故選A?！拘?解析】根據(jù)則角速度平方之比為可知由于誤差存在，角速度之比為，可知皮帶位于皮帶盤的第二擋。故選B。12.興趣小組用如圖甲所示裝置探究圓周運(yùn)動(dòng)的一些規(guī)律。將力傳感器固定，細(xì)線上端固定在力傳感器上。下端栓接一金屬小球。已知球心到懸點(diǎn)O的距離為l，小球的直徑為d，重力加速度為g。忽略空氣阻力，讓小球在水平面內(nèi)做圓錐擺運(yùn)動(dòng)，小球圓周運(yùn)動(dòng)的圓心為，O與間的距離用H表示。（1）當(dāng)圓錐擺的角速度增大時(shí)，力傳感器示數(shù)______（填寫變大，變小或不變）；用秒表記錄不同H對應(yīng)的圓錐擺的周期T，則圖像的斜率為______；（2）該小組又設(shè)計(jì)了如圖乙所示的裝置，O點(diǎn)下方再固定一個(gè)光電門，小球自然下垂時(shí)球心與光電門中心重合，自然懸垂時(shí)力傳感器讀數(shù)為，將小球拉離豎直方向一定角度后由靜止釋放，擺動(dòng)過程中，測得小球通過光電門的時(shí)間t，力傳感器對應(yīng)測得細(xì)線的最大拉力F，則在誤差范圍內(nèi)______（用題中已知量表示），增大釋放時(shí)的偏角，則的值______（填寫變大，變小或不變）?！敬鸢浮浚?）變大（2）變大【解析】【小問1解析】小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，向心力由合力提供，可得解得當(dāng)角速度增大，H要減小，所以細(xì)線與豎直方向的夾角增大，對小球做受力分析，細(xì)線對應(yīng)的拉力故拉力F變大。根據(jù)可得又聯(lián)立，解得故斜率【小問2解析】小球自然下垂時(shí)力傳感器讀數(shù)，根據(jù)平衡關(guān)系可知解得小球的質(zhì)量小球經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)的速度大小根據(jù)向心力公式可知由[1]可得釋放的偏角增大，到最低點(diǎn)時(shí)小球速度變大，光電門測量時(shí)間變短，故變大。13.我國“天問二號”小行星探測器計(jì)劃于2025年5月發(fā)射，主要任務(wù)是對近地小行星2016HO3開展伴飛、探測并取樣返回。假設(shè)在小行星表面采樣時(shí)發(fā)現(xiàn)一個(gè)豎直旋轉(zhuǎn)的圓盤邊緣上A、B兩點(diǎn)的質(zhì)點(diǎn)同時(shí)以相同的速率v從圓盤上脫落，且恰好同時(shí)落在水平地面上。A點(diǎn)與圓心O點(diǎn)等高，B點(diǎn)為圓盤邊緣最低點(diǎn)，圓盤半徑為r，B點(diǎn)到地面的距離為H。不計(jì)質(zhì)點(diǎn)飛出后所受的阻力。（1）求質(zhì)點(diǎn)在空中飛行的時(shí)間；（2）若小行星的半徑為R，求此小行星的第一宇宙速度和密度?！敬鸢浮浚?）（2），【解析】【小問1解析】設(shè)小行星表面的重力加速度為g，質(zhì)點(diǎn)飛行時(shí)間為t，根據(jù)勻變速運(yùn)動(dòng)位移，對A處質(zhì)點(diǎn)豎直方向，則有對B處質(zhì)點(diǎn)解得【小問2解析】根據(jù)重力提供向心力，則有可得第一宇宙速度由拋體運(yùn)動(dòng)規(guī)律結(jié)合上述結(jié)論解得代入上式可得在地球表面忽略自轉(zhuǎn)，重力等于萬有引力則有又有因?yàn)槁?lián)立解得14.如圖所示，一上表面距地面高、半徑的水平圓盤上放置質(zhì)量的物塊（可視為質(zhì)點(diǎn)），長的輕繩一端系在轉(zhuǎn)軸上，另一端與物塊相連，輕繩的最大拉力。物塊在圓盤邊緣，與圓盤間的摩擦不計(jì)。當(dāng)圓盤繞其豎直軸以某一角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，輕繩突然斷裂。重力加速度g取。求：（1）輕繩斷裂時(shí)圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度（最終結(jié)果可用分?jǐn)?shù)表示）；（2）物塊落到水平地面的位置到豎直軸的距離以及落地時(shí)速度大?。ㄗ罱K結(jié)果可用根式表示）?！敬鸢浮浚?）（2）2.5m，【解析】【小問1解析】當(dāng)繩上拉力達(dá)到最大時(shí)，輕繩斷裂，由牛頓第二定律得可得【小問2解析】設(shè)繩斷時(shí)物塊速度為v，根據(jù)解得物塊的線速度由輕繩突然斷裂，物塊做平拋運(yùn)動(dòng)，則有，解得，所以物塊落到水平面的位置到豎直軸的距離為物塊落地時(shí)的速度大小為15.如圖所示，可視為質(zhì)點(diǎn)、質(zhì)量均為1kg的甲、乙兩物塊放在水平轉(zhuǎn)盤上，甲、乙到轉(zhuǎn)軸的距離分別為0.5m和0.1m。甲與輕繩相連，輕繩系在轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)軸上，輕繩剛被拉直，與轉(zhuǎn)軸所在豎直線的夾角為37°。甲與轉(zhuǎn)盤的動(dòng)摩擦因數(shù)，乙與轉(zhuǎn)盤之間的動(dòng)摩擦因數(shù)，重力加速度，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。（1）求繩上開始產(chǎn)生力時(shí)轉(zhuǎn)盤的角速度；（2）當(dāng)轉(zhuǎn)盤角速度時(shí)，求甲物塊受繩的拉力大小和乙物塊所受摩擦力大?。唬?）當(dāng)乙剛要滑動(dòng)時(shí)，求甲物塊受輕繩的拉力大小。（最終結(jié)果均可用分?jǐn)?shù)表示）【答案】（1）2rad/s（2），0.6N（3）【解析】【小問1解析】輕繩剛要出現(xiàn)拉力時(shí)，甲所受靜摩擦力最大，且靜摩擦力提供向心力，則有代入數(shù)據(jù)解得【小問2解析】甲所受圓盤支持力為0時(shí)，將與圓盤分離，則有解得當(dāng)時(shí)，設(shè)甲受圓盤支持力，最大靜摩擦力，輕繩拉力，則有，，聯(lián)立解得乙所受靜摩擦力為，則有解得【小問3解析】當(dāng)乙剛要滑動(dòng)時(shí)，則有解得當(dāng)時(shí)，甲飛離圓盤，設(shè)輕繩拉力為，與豎直方向夾角，則有，，聯(lián)立解得NT20名校聯(lián)合體4月高一年級期中考試物理注意事項(xiàng)：1．本試卷考試時(shí)間為75分鐘，滿分100分。2．答題前，考生務(wù)必將自己的姓名、準(zhǔn)考證號填寫在答題卡相應(yīng)的位置。一、單選題：本題共7小題，每小題4分，共28分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)符合題目要求。1.下列說法正確的是（）A.在繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的“天宮二號”內(nèi)可以用沉淀法將水和沙子分離B.當(dāng)火車以高于安全速度快速經(jīng)過內(nèi)低外高的彎道時(shí)，外輪輪緣與軌道之間會(huì)存在擠壓力C.牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律，并測出了引力常量G的數(shù)值D.“月—地檢驗(yàn)”通過比較月球表面上物體的重力加速度約為蘋果落向地面加速度的，從而證實(shí)地面上的物體所受地球的引力與月球所受地球的引力是同種性質(zhì)的力【答案】B【解析】A．天宮二號處于完全失重狀態(tài)，不可用沉淀法分離水和沙子，故A錯(cuò)誤；B．火車過彎道時(shí)速度大于安全速度，所需向心力大，重力和軌道支持力的合力不夠提供向心力，有離心趨勢，外軌和軌道之間存在擠壓力，故B正確；C．萬有引力常量是卡文迪什利用扭秤裝置測得的，故C錯(cuò)誤；D．“月—地檢驗(yàn)”通過比較地球?qū)μO果的吸引力與地球吸引月球繞地球運(yùn)行的引力是同一種力，即月球所在位置的重力加速度約為蘋果落向地面加速度的，從而證實(shí)地面上的物體所受地球的引力與月球所受地球的引力是同種性質(zhì)的力，故D錯(cuò)誤。故選B2.為防止航天員的肌肉萎縮，中國空間站配備了健身自行車作為健身器材，自行車模型如圖乙所示。自行車鏈輪、飛輪、后輪的半徑都不相同，半徑分別為、、。下列關(guān)于邊緣上的三個(gè)點(diǎn)A、B、C的說法正確的是（）A.B點(diǎn)和C點(diǎn)的線速度大小相等B.A點(diǎn)和C點(diǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)的周期相等C.B點(diǎn)和C點(diǎn)的向心加速度之比D.A點(diǎn)和C點(diǎn)的線速度之比【答案】C【解析】A．B點(diǎn)和C點(diǎn)同軸轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度相同，但半徑不同，根據(jù)，線速度大小不相等，A錯(cuò)誤；B．A點(diǎn)和B點(diǎn)同鏈條轉(zhuǎn)動(dòng)，線速度相等，根據(jù)，可知A和B周期不同，B點(diǎn)和C點(diǎn)同軸轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度相同，故A和C周期不同，B錯(cuò)誤；C．根據(jù)，可得，C正確；D．A點(diǎn)和B點(diǎn)同鏈條轉(zhuǎn)動(dòng)，線速度相等，根據(jù)，可得，D錯(cuò)誤。故選C。3.蛤蟆夯是一種用于夯實(shí)土壤的機(jī)械裝置，其工作原理是通過一個(gè)偏心輪高速旋轉(zhuǎn)從而對地面產(chǎn)生周期性的沖擊力。小型打夯機(jī)可簡化為一個(gè)質(zhì)量為M的支架（含電動(dòng)機(jī)），其上有由輕桿帶動(dòng)并勻速轉(zhuǎn)動(dòng)鐵球（可視為質(zhì)點(diǎn)），鐵球的質(zhì)量為m，運(yùn)轉(zhuǎn)半徑為r，角速度為ω。忽略空氣阻力和其他摩擦力，打夯機(jī)始終未離開地面，重力加速度為g，下列說法正確的是（）A.地面受到?jīng)_擊力的周期為B.鐵球轉(zhuǎn)到最高點(diǎn)時(shí)蛤蟆夯處于超重狀態(tài)C.鐵球轉(zhuǎn)到最低點(diǎn)時(shí)，蛤蟆夯對地面的壓力最大，大小為Mg?mg+mω2rD.鐵球轉(zhuǎn)到最高點(diǎn)時(shí)，蛤蟆夯對地面的壓力最小，大小為Mg+mg?mω2r【答案】D【解析】A．夯對地面的作用力變化周期跟鐵球圓周運(yùn)動(dòng)的周期相同，均為，故A錯(cuò)誤；BD．鐵球轉(zhuǎn)到最高點(diǎn)時(shí)，向心加速度豎直向下，處于失重狀態(tài)，對地面作用力最小，由牛頓第二定律得解得，故B錯(cuò)誤，D正確；C．鐵球轉(zhuǎn)到最低點(diǎn)時(shí)，向心加速度豎直向上，處于超重狀態(tài)，對地面作用力最大，由牛頓第二定律得解得，故C錯(cuò)誤。故選D。4.“夸父逐日”的故事最早出自《山海經(jīng)·海外北經(jīng)》。若夸父“逐日”的足跡遍及全球，且總在地面上，地球看做半徑為R的均勻球體，赤道處的重力加速度大小為g，兩極處的重力加速度大小，已知引力常量為G，不計(jì)空氣阻力，下列說法正確的是（）A.地球的質(zhì)量為 B.地球靜止衛(wèi)星的角速度為C.地球的平均密度為 D.地球靜止衛(wèi)星的高度為【答案】D【解析】A．設(shè)地球質(zhì)量為M，在兩極處萬有引力等于重力，則有解得，A錯(cuò)誤；B．同步衛(wèi)星的角速度等于地球自轉(zhuǎn)角速度，設(shè)地球自轉(zhuǎn)角速度為，在赤道處有解得，B錯(cuò)誤；C．地球的體積為則地球的平均密度為，C錯(cuò)誤；D．由于地球靜止衛(wèi)星圍繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的周期等于地球自轉(zhuǎn)的周期，故由萬有引力定律可得聯(lián)立解得地球靜止衛(wèi)星的高度為，D正確。故選D。5.科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)：地球和月球?qū)嶋H上也是一個(gè)雙星伴繞的天體系統(tǒng)，現(xiàn)實(shí)中，我們總認(rèn)為月球圍繞地球運(yùn)行，其實(shí)是因?yàn)榈厍蚝驮虑蚬餐膱A心O在地球內(nèi)部，如圖所示，虛線分別為地球和月球球心的運(yùn)動(dòng)軌跡，它們繞著連線上的一個(gè)共同的圓心O，保持距離不變做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。地球質(zhì)量是月球質(zhì)量的81倍，地月距離L，引力常量為G，下列說法正確的是（）A.地球和月球繞圓心O運(yùn)轉(zhuǎn)的角速度不同B.地球和月球繞圓心O運(yùn)轉(zhuǎn)的半徑相同C.地球和月球繞圓心O運(yùn)轉(zhuǎn)的線速度之比為1:81D.地球繞圓心O運(yùn)轉(zhuǎn)半徑為【答案】C【解析】A．雙星系統(tǒng)兩者周期相同，角速度相同，故A錯(cuò)誤；BD．由兩者之間的萬有引力提供所需的向心力，所以球和月球繞圓心O運(yùn)轉(zhuǎn)的向心力大小相等；設(shè)角速度為，則有可得地球和月球繞圓心O運(yùn)轉(zhuǎn)的半徑之比為又聯(lián)立解得地球繞圓心O運(yùn)轉(zhuǎn)半徑為故BD錯(cuò)誤；C．根據(jù)，可得地球和月球繞圓心O運(yùn)轉(zhuǎn)的線速度之比為故C正確。故選C。6.2025年爆火全球的動(dòng)畫電影《哪吒之魔童鬧?！分?，無量仙翁曾借助“六星連珠”召開仙界會(huì)議，在《哪吒》里設(shè)定的六星連珠（如下圖），能萬里傳音、萬里傳影，非常神奇。在現(xiàn)實(shí)中，“行星連珠”的天文現(xiàn)象是真實(shí)存在的?，F(xiàn)假設(shè)某行星系中存在六顆質(zhì)量相同的小行星（A、B、C、D、E、F），它們繞中心恒星做半徑分別為R，2R，3R，4R，5R，6R的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，且各行星繞行方向相同，軌道位于同一平面內(nèi)。已知恒星質(zhì)量為M，萬有引力常量為G，忽略行星間的引力作用。下列說法錯(cuò)誤的是（）A.六顆行星中A行星的周期最短B.若恒星質(zhì)量未知，可以用其中一個(gè)行星運(yùn)轉(zhuǎn)的線速度和角速度求恒星質(zhì)量MC.六顆行星中最小的線速度為D.若某時(shí)刻六顆小行星與恒星恰好排成一條直線，A、D兩行星下一次跟恒星共線所需的最短時(shí)間為【答案】D【解析】A．由開普勒第三定律得A行星周期最短，故A正確，不符合題意；B．由萬有引力等于向心力解得故B正確，不符合題意；C．由萬有引力等于向心力得當(dāng)軌道半徑越大時(shí)，行星運(yùn)行的線速度越小，行星最小的線速度為故C正確，不符合題意；D．設(shè)經(jīng)過時(shí)間t，A行星和D行星再次與恒星共線，A行星比D行星多轉(zhuǎn)半圈，由得解得故D錯(cuò)誤，符合題意；故選D。7.電動(dòng)餐桌是近幾年酒店餐桌椅的一個(gè)創(chuàng)新產(chǎn)品，可以給人們就餐帶來更多的方便。如圖所示，質(zhì)量為m的空水杯1放在圓盤上的A點(diǎn)，B點(diǎn)放有另一裝滿水的水杯2，總質(zhì)量為2m，其中，水杯與圓盤間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為。接通開關(guān)，在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下，圓盤從靜止開始緩慢的加速轉(zhuǎn)動(dòng)，直到水杯與圓盤恰好不發(fā)生相對滑動(dòng)，此后圓盤的角速度保持不變，若最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，下列說法正確的是（）A.水杯1所受靜摩擦力始終大于水杯2所受靜摩擦力B水杯2先達(dá)到最大靜摩擦力C.圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)角速度的最大值為D.當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為時(shí)，水杯1所受靜摩擦力的大小為【答案】C【解析】A．當(dāng)兩水杯未與桌面發(fā)生相對滑動(dòng)，兩水杯一起隨桌面轉(zhuǎn)動(dòng)，兩水杯各自所受摩擦力提供向心力，可列，則水杯1所受靜摩擦力始終等于水杯2所受靜摩擦力，A錯(cuò)誤；BC．根據(jù)，可分別求出A、B兩水杯與地面恰好發(fā)生相對滑動(dòng)的臨界角速度分別為，則水杯1先達(dá)到最大靜摩擦力，且為保證水杯與圓盤不發(fā)生相對滑動(dòng)，圓盤角速度的最大值為，B錯(cuò)誤、C正確；D．當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為時(shí)，，D錯(cuò)誤。故選C。二、多選題：本題共3小題，每小題6分，共18分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有兩個(gè)或兩個(gè)以上正確答案，全部選對得6分，漏選得3分，錯(cuò)選得0分。8.格林童話《杰克與豌豆》中的神奇豌豆一直向天空生長，長得很高很高。如果長在地球赤道上的這棵豆秧上有與赤道共面且隨地球一起自轉(zhuǎn)的三顆果實(shí)，其中果實(shí)2在地球同步軌道上，A、B、C是分別與1、2、3同軌道且同方向繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的三顆衛(wèi)星。若不考慮衛(wèi)星與豆秧碰撞，下列說法正確的是（）A.果實(shí)1的向心加速度比衛(wèi)星A的向心加速度大B.果實(shí)3受到豆秧的作用力沿半徑方向背離圓心C.果實(shí)3的角速度比衛(wèi)星C的角速度小D.果實(shí)2成熟自然脫離豆秧后，將做近心運(yùn)動(dòng)，衛(wèi)星B上物體從衛(wèi)星上自由脫落后依然沿原軌道運(yùn)行【答案】ABC【解析】A．三顆果實(shí)隨地球一起自轉(zhuǎn)，角速度相等，根據(jù)可知果實(shí)1的向心加速度最大。衛(wèi)星運(yùn)行時(shí)萬有引力提供向心力衛(wèi)星B的向心加速度比衛(wèi)星A向心加速度大，果實(shí)2和同步衛(wèi)星B角速度、線速度、向心加速度均等大，因此果實(shí)1比衛(wèi)星A向心加速度大，故A正確；B．果實(shí)2在地球同步軌道上，可知果實(shí)2受到的萬有引力等于隨地球自轉(zhuǎn)所需的向心力，果實(shí)3與2角速度相等，比同軌道的衛(wèi)星C角速度小，所需合外力小于所受的萬有引力，因此豆秧給果實(shí)的力沿軌道半徑方向背離圓心。故B正確；C．衛(wèi)星C比衛(wèi)星B角速度大，果實(shí)2和3與衛(wèi)星B角速度等大，所以果實(shí)3比衛(wèi)星C的角速度小，故C正確；D．對于果實(shí)2和衛(wèi)星B有果實(shí)2和衛(wèi)星上的物體受到的萬有引力均正好提供隨地球自轉(zhuǎn)所需的向心力，故脫落后將沿原軌道繼續(xù)做圓周運(yùn)動(dòng)。故D錯(cuò)誤。故選ABC。9.某裝置如圖所示，兩根輕桿OA、OB與位于O點(diǎn)的小球及一小滑塊通過光滑鉸鏈連接，輕桿OA的A端與固定在豎直光滑桿上的光滑鉸鏈相連。小球與小滑塊的質(zhì)量均為m，輕桿OA、OB長度均為L，滑塊套在該豎直桿上?，F(xiàn)將裝置繞豎直桿以角速度在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是（）A.輕桿OA對小球產(chǎn)生的是拉力B.當(dāng)角速度增大時(shí)，輕桿OB彈力不變C.當(dāng)角速度增大時(shí)，輕桿OA的彈力增大D.當(dāng)時(shí)，小球轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為【答案】AC【解析】A．滑塊豎直方向處于平衡狀態(tài)，則OB對滑塊是拉力，則對小球也是拉力。小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，豎直方向平衡，則需OA對小球產(chǎn)生拉力，故A正確；BC．角速度增大時(shí)，小球所需向心力增大，若位置不變，由滑塊平衡可知，OB上拉力不變，則OA上拉力增大以增加向心力，則豎直方向合力向上不再平衡，小球向上移動(dòng)，則OA和OB與豎直夾角均變大，滑塊豎直平衡，則OB上拉力增大，整體豎直平衡，OA拉力也增大。故B錯(cuò)誤，C正確。D．當(dāng)時(shí)，滑塊受力如圖1正交分解得：小球受力如圖2，則水平方向：豎直方向：其中聯(lián)立解得故D錯(cuò)誤。故選AC。10.如圖甲所示，輕桿一端與一小球相連，另一端連在光滑固定軸上，可在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)。現(xiàn)使小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，小球重心到轉(zhuǎn)軸的距離為L，不計(jì)空氣阻力，在最高點(diǎn)時(shí)小球和輕桿之間的作用力大小與速度平方的關(guān)系如圖乙所示。下列說法中正確的是（）A.小于b時(shí)小球受拉力B.圖線Ⅰ和圖線Ⅱ的斜率絕對值相等C.小球質(zhì)量為D.若把輕桿換成不可伸長的細(xì)繩，則最高點(diǎn)速度小于時(shí)不能做完整圓周運(yùn)動(dòng)【答案】BCD【解析】A．由圖可知，當(dāng)時(shí)，，小球只受重力，速度的平方小于b時(shí)，所需向心力減小，受輕桿向外的支持力，A錯(cuò)誤；B．圖線Ⅰ對應(yīng)輕桿產(chǎn)生支持力，由牛頓第二定律解得故圖線Ⅰ斜率為圖線Ⅱ?qū)?yīng)輕桿產(chǎn)生拉力，由牛頓第二定律解得故圖線Ⅱ斜率為兩條直線的斜率的絕對值相等，B正確；C．根據(jù)圖像坐標(biāo)含義，可知，聯(lián)立可得C正確；D．輕繩代替輕桿，在最高點(diǎn)最小的向心力為重力，則有解得小球過最高點(diǎn)的最小速度D正確。故選BCD。三、非選擇題：本題共5道小題，共54分。解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不得分；有數(shù)值計(jì)算的，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。11.向心力演示儀是物理實(shí)驗(yàn)中用于驗(yàn)證向心力公式和探究圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律的常用裝置，某學(xué)習(xí)小組用其研究向心力大小與物體的質(zhì)量、角速度和軌道半徑的關(guān)系，如圖所示。勻速轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，可使變速塔輪以及長槽一起隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，槽內(nèi)的小球一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，擋板對球的彈力可由彈簧測力套筒下降后標(biāo)尺上露出的紅白相間等分標(biāo)記讀出，可以粗略計(jì)算出兩球所受向心力的比值。已知小球在擋板A、B、C處做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑之比為1∶2∶1，若皮帶放在皮帶盤的第一擋、第二擋和第三擋時(shí)，左、右變速塔輪的軌道半徑之比分別為1∶1、2∶1和3∶1。（1）在研究向心力大小與物體的質(zhì)量、速度和軌道半徑之間的關(guān)系時(shí)，我們主要用到了物理學(xué)中的______；A.理想模型法 B.等效替代法C.控制變量法 D.微小量放大法（2）若要探究向心力和軌道半徑的關(guān)系，可將兩質(zhì)量相同的小球分別放在B、C處，則皮帶位于皮帶盤的第______擋（填正確選項(xiàng)的字母）；A.一 B.二 C.三（3）若將兩質(zhì)量相同的小球分別放在A、C處，改變皮帶的擋位，記錄標(biāo)尺示數(shù)。其中一組數(shù)據(jù)為左邊2格、右邊8.2格，則記錄該組數(shù)據(jù)時(shí)，皮帶位于皮帶盤的第______擋（填正確選項(xiàng)的字母）。A.一 B.二 C.三【答案】（1）C（2）A（3）B【解析】【小問1解析】在研究向心力大小與物體的質(zhì)量、速度和軌道半徑之間的關(guān)系時(shí)，主要應(yīng)用了控制變量法。故選C?！拘?解析】若要探究向心力與軌道半徑的關(guān)系，需保證小球質(zhì)量和角速度相同，第一層塔輪邊緣的線速度相等，軌道半徑1∶1，則左右兩輪角速度相同。故選A?！拘?解析】根據(jù)則角速度平方之比為可知由于誤差存在，角速度之比為，可知皮帶位于皮帶盤的第二擋。故選B。12.興趣小組用如圖甲所示裝置探究圓周運(yùn)動(dòng)的一些規(guī)律。將力傳感器固定，細(xì)線上端固定在力傳感器上。下端栓接一金屬小球。已知球心到懸點(diǎn)O的距離為l，小球的直徑為d，重力加速度為g。忽略空氣阻力，讓小球在水平面內(nèi)做圓錐擺運(yùn)動(dòng)，小球圓周運(yùn)動(dòng)的圓心為，O與間的距離用H表示。（1）當(dāng)圓錐擺的角速度增大時(shí)，力傳感器示數(shù)______（填寫變大，變小或不變）；用秒表記錄不同H對應(yīng)的圓錐擺的周期T，則圖像的斜率為______；（2）該小組又設(shè)計(jì)了如圖乙所示的裝置，O點(diǎn)下方再固定一個(gè)光電門，小球自然下垂時(shí)球心與光電門中心重合，自然懸垂時(shí)力傳感器讀數(shù)為，將小球拉離豎直方向一定角度后由靜止釋放，擺動(dòng)過程中，測得小球通過光電門的時(shí)間t，力傳感器對應(yīng)測得細(xì)線的最大拉力F，則在誤差范圍內(nèi)______（用題