1、北京市通州区北京市通州区 2020-2021 学年高一下期末考试物理学年高一下期末考试物理试卷试卷 一、单选题（共一、单选题（共 20 小题，每题三分，共小题，每题三分，共 60 分）分） 1. 如图所示，一个质量 m=4kg 的木箱静止在光滑地面上，现用一水平恒力 F=2N 拉木箱。 （忽略空气阻力）该木箱在拉力 F的作用下，做（ ） A. 匀速直线运动 B. 匀加速直线运动 C. 匀减速直线运动 D. 变加速直线运动 2. 如图所示， 一个质量 m=4kg的木箱静止在光滑地面上， 现用一水平恒力 F=2N拉木箱。（忽略空气阻力） ，该木箱由静止开始运动 2s的过程中，拉力 F 所做的功是（
2、 ） A. 1J B. 2J C. 4J D. 无法确定 3. 如图所示， 一个质量 m=4kg的木箱静止在光滑地面上， 现用一水平恒力 F=2N拉木箱。（忽略空气阻力） ，该木箱由静止开始运动 2s的过程中，拉力 F 的平均功率是（ ） A. 1W B. 2W C. 4W D. 无法确定 4. 如图所示， 一个质量 m=4kg的木箱静止在光滑地面上， 现用一水平恒力 F=2N拉木箱。（忽略空气阻力） ，该木箱在 2s 末，拉力 F 的瞬时功率是（ ） A. 1W B. 2W C. 4W D. 无法确定 5. 如图所示， 一个质量 m=4kg的木箱静止在光滑地面上， 现用一水平恒力 F=2N拉
3、木箱。（忽略空气阻力） ，该木箱由静止开始运动 2s的过程中，动能的改变量 Ek是（ ） A. 2J B. 4J C. 42J D. 无法确定 6. 摩天轮是游乐园中常见的大型游乐设施之一绕中心轴在竖直平面内匀速转动。如图所示，为摩天轮的简化示意图，图中 a、c分别表示座舱的最低点和最高点，b、d 分别表示座舱的中间水平位置的左右两点。已知小明的质量为 m，在游乐园乘坐的摩天轮在竖直平面内沿逆时针方向做匀速圆周运动，线速度为 v，座椅到中心轴半径为 R，重力加速度为 g。小明坐摩天轮在空中转一周所用的时间是（ ） A. 2 Rv B. 2Rv C. vR D. vR 7. 摩天轮是游乐园中常见
4、大型游乐设施之一绕中心轴在竖直平面内匀速转动。如图所示，为摩天轮的简化示意图，图中 a、c分别表示座舱的最低点和最高点，b、d 分别表示座舱的中间水平位置的左右两点。已知小明的质量为 m，在游乐园乘坐的摩天轮在竖直平面内沿逆时针方向做匀速圆周运动，线速度为 v，座椅到中心轴半径为 R，重力加速度为 g。小明从 a处转动到 c处的过程中，克服重力做的功 W是（ ） A. mgR B. 2mgR C. -mgR D. -2mgR 8. 摩天轮是游乐园中常见的大型游乐设施之一绕中心轴在竖直平面内匀速转动。如图所示，为摩天轮的简化示意图，图中 a、c分别表示座舱的最低点和最高点，b、d 分别表示座舱的
5、中间水平位置的左右两点。已知小明的质量为 m，在游乐园乘坐的摩天轮在竖直平面内沿逆时针方向做匀速圆周运动，线速度为 v，座椅到中心轴半径为 R， 重力加速度为 g。 将小明及其座舱组成的系统作为研究对象， 下列说法正确的是 （ ） A. 转动过程中，该系统的机械能守恒 B. 转动过程中，该系统的动能变小 C. 从最高点转动到最低点，动能变大 D. 从最高点转动到最低点，合力做功为零 9. 摩天轮是游乐园中常见的大型游乐设施之一。绕中心轴在竖直平面内匀速转动，如图所示为摩天轮的简化示意图，图中 a、c分别表示座舱的最低点和最高点，b、d 分别表示座舱的中间水平位置的左右两点。已知小明的质量为 m
6、，在游乐园乘坐的摩天轮在竖直平面内沿逆时针方向做匀速圆周运动，线速度为 v，座椅到中心轴半径为 R，重力加速度为 g。当小明从 a处转动到 c 处的过程中，下列说法正确的是（ ） A. 始终处于超重状态 B 始终处于失重状态 C. 先处于超重状态后处于失重状态 D. 先处于失重状态后处于超重状态 10. 摩天轮是游乐园中常见大型游乐设施之一绕中心轴在竖直平面内匀速转动。如图所示，为摩天轮的简化示意图，图中 a、c分别表示座舱的最低点和最高点，b、d 分别表示座舱的中间水平位置的左右两点。已知小明的质量为 m，在游乐园乘坐的摩天轮在竖直平面内沿逆时针方向做匀速圆周运动，线速度为 v，座椅到中心轴
7、半径为 R，重力加速度为 g。当小明从 a 处转动到水平位置 d处的过程中，关于小明的受力情况分析正确的是（ ） A. 对座舱的压力大小不变 B. 所受合外力的大小逐渐变大 C. 在水平方向的受力大小逐渐变大 D. 在水平方向的受力大小保持不变 11. 图 1所示的蹦极运动是一种非常刺激的娱乐项目。为了研究极过程，做以下简化：将游客视为质点，他的运动沿竖直方向，忽略弹性绳的质量。如图 2所示，某次蹦极时，游客从蹦极平台由静止开始下落，到 a点时弹性绳恰好伸直，游客继续向下运动，能到达的最低位置为 b 点，整个过程中弹性绳始终在弹性限度内，且游客从离开蹦极平台第一次运动到最低点的过程中，机械能损
8、失可忽略。已知弹性绳的原长 L0，重力加速度为 g。 游客从蹦极平台由静止开始下落， 在运动到 a 点的过程中， 忽略空气阻力， 游客的动能 （ ） A. 变大 B. 不变 C. 变小 D. 先变大后变小 12. 图 1所示的蹦极运动是一种非常刺激的娱乐项目。为了研究蹦极过程，做以下简化：将游客视为质点，他的运动沿竖直方向，忽略弹性绳的质量。如图 2所示，某次蹦极时，游客从蹦极平台由静止开始下落，到 a点时弹性绳恰好伸直，游客继续向下运动，能到达的最低位置为 b点，整个过程中弹性绳始终在弹性限度内，且游客从离开蹦极平台第一次运动到最低点的过程中，机械损失可忽略。已知弹性绳的原长 L0，重力加速
9、度为 g。游客从蹦极平台由静止开始下落，在运动到 b点的过程中，忽略空气阻力，游客的重力势能（ ） A. 变大 B. 不变 C. 变小 D. 先变大后变小 13. 图 1所示的极运动是一种非常刺激的娱乐项目。为了研究极过程，做以下简化：将游客视为质点，他的运动沿竖直方向，忽略弹性绳的质量。如图 2 所示，某次蹦极时，游客从蹦极平台由静止开始下落，到 a点时弹性绳恰好伸直，游客继续向下运动，能到达的最低位置为 b 点，整个过程中弹性绳始终在弹性限度内，且游客从离开蹦极平台第一次运动到最低点的过程中，机械损失可忽略。已知弹性绳的原长 L0，重力加速度为 g。 游客从蹦极平台由静止开始下落， 在运动
10、到 b点的过程中， 忽略空气阻力， 游客的机械能 （ ） A. 变大 B. 不变 C. 先不变后变小 D. 先变大后变小 14. 图 1所示的极运动是一种非常刺激的娱乐项目。为了研究极过程，做以下简化：将游客视为质点，他的运动沿竖直方向，忽略弹性绳的质量。如图 2 所示，某次蹦极时，游客从蹦极平台由静止开始下落，到 a点时弹性绳恰好伸直，游客继续向下运动，能到达的最低位置为 b 点，整个过程中弹性绳始终在弹性限度内，且游客从离开蹦极平台第一次运动到最低点的过程中，机械损失可忽略。已知弹性绳的原长 L0，重力加速度为 g。游客从 a点到 b点的过程中，忽略空气阻力，下列说法正确的是（ ） A.
11、弹性绳的弹力先做正功后做负功 B. 游客克服弹力做的功小于重力对游客做的功 C. 游客克服弹力做的功等于重力对游客做的功 D. 游客克服弹力做的功大于重力对游客做的功 15. 图 1所示的极运动是一种非常刺激的娱乐项目。为了研究极过程，做以下简化：将游客视为质点，他的运动沿竖直方向，忽略弹性绳的质量。如图 2 所示，某次蹦极时，游客从蹦极平台由静止开始下落，到 a点时弹性绳恰好伸直，游客继续向下运动，能到达的最低位置为 b 点，整个过程中弹性绳始终在弹性限度内，且游客从离开蹦极平台第一次运动到最低点的过程中，机械损失可忽略。已知弹性绳的原长 l0，重力加速度为 g。假设游客质量为 m，第一次到
12、达最低点时弹性绳的长度为 l，游客从 a点到 b点的过程中，克服弹性绳的弹力做的功为（ ） A. mgl B. mgl2 C. mg（l+l0） D. mg（l-l0） 16. 2021年 5 月 15日中国“天文一号”探测器成功着陆火星。火星是太阳系中距离地球较近、自然环境与地球最为类似的行星之一，一直以来都是人类深空探测的热点。我国的航天科学家为了能使探测器登陆火星，在此之前做了大量的研究工作。若已知火星的质量为 M，万有引力常量为 G，将火星视为半径为 R、质量均匀分布的球体，忽略火星自转的影响，仅由这些信息不能计算出（ ） A. 火星地面附近的重力加速度 B. 火星的第一宇宙速度 C.
13、 同步卫星距离火星地面的高度 D. 火星地面附近的卫星绕火星做圆周运动的周期 17. 2021年 5 月 15日中国“天文一号”探测器成功着陆火星。火星是太阳系中距离地球较近、自然环境与地球最为类似的行星之一，一直以来都是人类深空探测的热点。我国的航天科学家为了能使探测器登陆火星，在此之前做了大量的研究工作。如果将地球和火星绕太阳的公转视为匀速圆周运动，并忽略行星自转的影响。根据表中数据，综合所学知识可以判断（ ） 行星 天体质量/kg 天体半径/m 公转轨道半径/m 地球 246 10 66.4 10 111.5 10 火星 236.4 10 63.4 10 112.3 10 A. 火星的公
14、转周期小于一年 B. 火星的公转速度比地球公转速度大 C. 火星表面的第一宇宙速度大于 7.9km/s D. 太阳对地球的引力比对火星的引力大 18. 2021年 5 月 15日中国“天文一号”探测器成功着陆火星。火星是太阳系中距离地球较近、自然环境与地球最为类似的行星之一，一直以来都是人类深空探测的热点。我国的航天科学家为了能使探测器登陆火星， 在此之前做了大量的研究工作。 如图所示， 若将探测器从火星表面的 A 处移到 B处， 万有引力做功 W1；若将该探测器从 B 处移到无穷远处万有引力做功为 W2；取无穷远处引力势能为零，则该探测器在 A处具有的引力势能可表示为（ ） A. W1-W2
15、 B. W2-W1 C. W1+W2 D. -W1-W2 19. 2021年 5 月 15日中国“天文一号”探测器成功着陆火星。火星是太阳系中距离地球较近、自然环境与地球最为类似的行星之一，一直以来都是人类深空探测的热点。我国的航天科学家为了能使探测器登陆火星，在此之前做了大量的研究工作。2021年 2月 10日，“天问一号”探测器在距火星 400km的位置瞬间变速，成功被火星捕获，完成了环绕火星飞行的任务。如图甲所示，“天问一号”探测器从地球发射后，立即被太阳引力俘获，沿以太阳为焦点的椭圆轨道 b运动到达火星，被火星引力俘获后环绕火星飞行，轨道 b与地球公转轨道 a、火星公转轨道 c 相切。
16、如图乙所示，“天问一号”可以由椭圆轨道进入圆轨道（可视为做匀速圆周运动） ，进行预选着陆区探测下列说法正确的是（ ） A. “天问一号”在圆轨道上的向心力不变 B. “天问一号”的发射速度 v满足 11.2km/sv16.7km/s C. “天问一号”在椭圆轨道 I上经过 M点的速度小于在圆轨道上经过 M点的速度 D. “天问一号”在椭圆轨道 I上经过 M点的加速度小于在圆轨道上经过 M点的加速度 20. 2021年 5 月 15日中国“天文一号”探测器成功着陆火星。火星是太阳系中距离地球较近、自然环境与地球最为类似的行星之一，一直以来都是人类深空探测的热点。我国的航天科学家为了能使探测器登陆
17、火星，在此之前做了大量的研究工作。“天问一号”探测器与火星中心的距离为 r 时，若取无穷远处为势能零点，引力势能可以表示为pGMmEr ，其中 G 为引力常量，M为火星质量，m为探测器质量。探测器原来在半径为1r的轨道上绕火星做匀速圆周运动，由于稀薄空气等因素的影响，飞行一段时间后其圆周运动的半径减小为 r2。此过程中损失的机械能为（ ） A. 1211()2GMmrr B. 2111()2GMmrr C. 1211()GMmrr D. 2111()GMmrr 第二部分非选择题（共第二部分非选择题（共 40 分）分） 二、填空题（本题二、填空题（本题 1 道题，共道题，共 14 分）分） 21
18、. 某班同学分成两组来进行“验证机械能守恒定律”的实验。 甲组同学采用让重锤自由下落的方法验证机械能守恒，实验装置如图 1 所示。试回答以下问题： （1）除带夹子的重锤、纸带、铁架台（含夹子） 、打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还需要使用的器材是_（选填选项前字母） A直流电源 B天平（含砝码） C交流电源 D刻度尺 （2）实验过程中他们进行了如下操作，其中操作不当的步骤是_（选填选项前字母） A将打点计时器竖直固定在铁架台上 B先释放纸带，后接通电源 C在纸带上选取适当的数据点，并测量数据点间的距离 D根据测量结果分别计算重锤下落过程中减少的重力势能及增加的动能 （3） 按照正确的实
19、验操作， 得到如图 2 所示的一条纸带。 在纸带上选取连续打出的 5个点 A、 B、 C、 D、 E，测得 C、D、E 三个点到起始点 O的距离分别为 hc、hD、hE。已知当地重力加速度为 g，打点计时器打点的周期为T设重锤的质量为m， 则从打下O点到打下D点的过程中， 重锤的重力势能减少量Ep=_，动能增加量Ek=_（用上述测量量和已知量的符号表示） （4）利用同一条纸带上的多个数据点进行计算并将计算结果填入下表（为便于比较，表中数据均保留一位小数）分析数据后他发现表中的Ep与Ek之间存在差异，认为这是由于阻力的影响造成的。他的观点是否正确？请说明你的观点及判断依据（ ） 。 1 2 3
20、4 5 Ep（ 10-2J） 4.9 9.8 14.7 19.6 29.4 Ek（ 10-2J） 5.0 10.1 15 1 20.0 29.8 乙组同学利用气垫导轨和光电门等器材验证机械能守恒，实验装置如图 3所示。实验前，将气垫导轨调至水平，滑块通过细线与托盘和砝码相连。开启气泵，待出气稳定后将滑块从图示位置由静止释放，读出挡光条通过光电门的挡光时间为 t。已知刚释放时挡光条到光电门的距离为 L，挡光条的宽度为 d，托盘和砝码的总质量为 m，滑块和挡光条的总质量为 M，当地的重力加速度为 g。试回答以下问题： （5）在滑块从静止释放到运动到光电门的过程中，系统重力势能的减少量Ep=_，系统
21、动能的增加量Ek=_。 三、计算及论述题（本题共四小题，解题要求：写出必要的文字说明、方程式和结果）三、计算及论述题（本题共四小题，解题要求：写出必要的文字说明、方程式和结果） 22. 如图所示一个质量 m=4kg的木箱静止在水平地面上， 现用一大小 F=20N、 与水平方向成 =37 斜向上的力拉木箱。已知木箱与水平地面间的动摩擦因数 =0.5，sin37 =0.6，cos37 =0.8，空气阻力可忽略不计。取重力加速度 g=10m/s2，试解决以下问题： （1）在图中画出木箱在运动过程中所受力的示意图； （2）木箱由静止开始运动 x=1m的过程中，求摩擦力 f所做的功 Wf。 23. AB
22、是竖直平面内的四分之一光滑圆弧轨道，在下端 B与水平长直轨道相切，如图所示一小木块（可视为质点）自 A 点起由静止开始沿轨道下滑已知圆轨道半径为 R，小木块的质量为 m，与水平轨道的动摩擦因数为 ，重力加速度为 g求： （1）木块运动到 B 点时的速度大小 v； （2）木块经过圆弧轨道的 B 点时对轨道的压力大小 FB； （3）木块在水平轨道上滑行的最大距离 s 24. 如图所示，质量 m=1 103kg的汽车，沿倾角=30 的斜坡，由静止向上开始运动，假设汽车在运动中所受阻力（主要由汽车零件间摩擦、斜坡摩擦及空气阻力所形成）恒为 f=2 103N，汽车发动机始终以额定输出功率 P=7 104
23、W工作，g取 g=10m/s2。 （1）当汽车上坡时，论证说明为何要用“换档”减小速度的办法，来得到较大的牵引力； （2）汽车所能达到的最大速度的大小是多少。 25. 某地有一风力发电机，它的叶片转动时可形成半径为20mR的圆面。某时间内该地区的风速6.0m/sv，风向恰好跟叶片转动形成的圆面垂直，已知空气的密度31.2kg/m，若该风力发电机能将此圆内 10%的空气动能转化为电能。求： (1)单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气流的体积V； (2)单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气流的动能kE； (3)此风力发电机发电的功率 P。 北京市通州区北京市通州区 2020-2021 学年高一下期
24、末考试物理学年高一下期末考试物理试卷试卷 一、单选题（共一、单选题（共 20 小题，每题三分，共小题，每题三分，共 60 分）分） 1. 如图所示，一个质量 m=4kg 的木箱静止在光滑地面上，现用一水平恒力 F=2N 拉木箱。 （忽略空气阻力）该木箱在拉力 F的作用下，做（ ） A. 匀速直线运动 B. 匀加速直线运动 C. 匀减速直线运动 D. 变加速直线运动 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】对木箱受力分析，木箱静止在光滑地面上，受重力，支持力，水平恒力 F 作用，重力与支持力平衡，由牛顿第二定律可得 F=ma 222=m s0.5m s4Fam 力 F 恒定，所以加速度 a恒定，
25、因此木箱做匀加速直线运动，ACD错误，B正确。 故选 B。 2. 如图所示， 一个质量 m=4kg的木箱静止在光滑地面上， 现用一水平恒力 F=2N拉木箱。（忽略空气阻力） ，该木箱由静止开始运动 2s的过程中，拉力 F 所做的功是（ ） A. 1J B. 2J C. 4J D. 无法确定 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】根据 Fma 可得加速度 20.5m/sa 2s 内的位移 22110.5 2 m1m22xat 因此拉力 F所做的功 2 1J2JWFx 3. 如图所示， 一个质量 m=4kg的木箱静止在光滑地面上， 现用一水平恒力 F=2N拉木箱。（忽略空气阻力） ，该木箱由静止
26、开始运动 2s的过程中，拉力 F 的平均功率是（ ） A. 1W B. 2W C. 4W D. 无法确定 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】现用一水平恒力 F=2N 拉木箱，木箱的加速度为 220.5m/s4Fam 该木箱在 2s 内的位移为 22110.5 21m22sat 拉力 F做的功为 2 12JWFs 拉力 F的平均功率为 21W2WPt 所以 A正确；BCD错误； 故选 A。 4. 如图所示， 一个质量 m=4kg的木箱静止在光滑地面上， 现用一水平恒力 F=2N拉木箱。（忽略空气阻力） ，该木箱在 2s 末，拉力 F 的瞬时功率是（ ） A. 1W B. 2W C. 4W
27、D. 无法确定 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】现用一水平恒力 F=2N 拉木箱，木箱的加速度为 220.5m/s4Fam 该木箱在 2s 末速度为 0.5 2 1.0m/svat 该木箱在 2s 末，拉力 F 的瞬时功率为 2 1.02.0WPFv 所以 B正确；ACD错误； 故选 B。 5. 如图所示， 一个质量 m=4kg的木箱静止在光滑地面上， 现用一水平恒力 F=2N拉木箱。（忽略空气阻力） ，该木箱由静止开始运动 2s的过程中，动能的改变量 Ek是（ ） A. 2J B. 4J C. 42J D. 无法确定 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】根据 Fma 可得物体的加
28、速度 20.5m/sa 2s 末的速度 0.5 2m/s1m/svat 动能的增量 Ek=22114 1 J2J22mv 故选 A。 6. 摩天轮是游乐园中常见的大型游乐设施之一绕中心轴在竖直平面内匀速转动。如图所示，为摩天轮的简化示意图，图中 a、c分别表示座舱的最低点和最高点，b、d 分别表示座舱的中间水平位置的左右两点。已知小明的质量为 m，在游乐园乘坐的摩天轮在竖直平面内沿逆时针方向做匀速圆周运动，线速度为 v，座椅到中心轴半径为 R，重力加速度为 g。小明坐摩天轮在空中转一周所用的时间是（ ） A. 2 Rv B. 2Rv C. vR D. vR 【答案】A 【解析】 【分析】 【详
29、解】小明坐摩天轮在空中转一周所用的时间是 2 RTv 故选 A。 7. 摩天轮是游乐园中常见的大型游乐设施之一绕中心轴在竖直平面内匀速转动。如图所示，为摩天轮的简化示意图，图中 a、c分别表示座舱的最低点和最高点，b、d 分别表示座舱的中间水平位置的左右两点。已知小明的质量为 m，在游乐园乘坐的摩天轮在竖直平面内沿逆时针方向做匀速圆周运动，线速度为 v，座椅到中心轴半径为 R，重力加速度为 g。小明从 a处转动到 c处的过程中，克服重力做的功 W是（ ） A. mgR B. 2mgR C. -mgR D. -2mgR 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】由于 a、c两点高度差为 2R，小明
30、从 a 处转动到 c 处的过程中，重力做负功，因此克服重力做的功 2WmghmgR 故选 B。 8. 摩天轮是游乐园中常见的大型游乐设施之一绕中心轴在竖直平面内匀速转动。如图所示，为摩天轮的简化示意图，图中 a、c分别表示座舱的最低点和最高点，b、d 分别表示座舱的中间水平位置的左右两点。已知小明的质量为 m，在游乐园乘坐的摩天轮在竖直平面内沿逆时针方向做匀速圆周运动，线速度为 v，座椅到中心轴半径为 R， 重力加速度为 g。 将小明及其座舱组成的系统作为研究对象， 下列说法正确的是 （ ） A. 转动过程中，该系统的机械能守恒 B. 转动过程中，该系统的动能变小 C. 从最高点转动到最低点，
31、动能变大 D. 从最高点转动到最低点，合力做功为零 【答案】D 【解析】 【分析】 详解】ABC由于匀速转动，速度大小不变，因此动能保持不变，而转动过程中，势能不断变化，因此机械能不守恒，ABC错误； D从最高点转动到最低点，由于动能保持不变，根据动能定理可知，合力做功为零，D正确。 故选 D。 9. 摩天轮是游乐园中常见的大型游乐设施之一。绕中心轴在竖直平面内匀速转动，如图所示为摩天轮的简化示意图，图中 a、c分别表示座舱的最低点和最高点，b、d 分别表示座舱的中间水平位置的左右两点。已知小明的质量为 m，在游乐园乘坐的摩天轮在竖直平面内沿逆时针方向做匀速圆周运动，线速度为 v，座椅到中心轴
32、半径为 R，重力加速度为 g。当小明从 a处转动到 c 处的过程中，下列说法正确的是（ ） A. 始终处于超重状态 B. 始终处于失重状态 C. 先处于超重状态后处于失重状态 D. 先处于失重状态后处于超重状态 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】小明从 a 处转动到 c处的过程中，竖直方向的速度先增大后减小，则竖直方向先是向上做加速后向上做减速，则小明先处于超重状态后处于失重状态，所以 C 正确；ABD 错误； 故选 C。 10. 摩天轮是游乐园中常见的大型游乐设施之一绕中心轴在竖直平面内匀速转动。如图所示，为摩天轮的简化示意图，图中 a、c分别表示座舱的最低点和最高点，b、d 分别表示
33、座舱的中间水平位置的左右两点。已知小明的质量为 m，在游乐园乘坐的摩天轮在竖直平面内沿逆时针方向做匀速圆周运动，线速度为 v，座椅到中心轴半径为 R，重力加速度为 g。当小明从 a 处转动到水平位置 d处的过程中，关于小明的受力情况分析正确的是（ ） A. 对座舱的压力大小不变 B. 所受合外力的大小逐渐变大 C. 在水平方向的受力大小逐渐变大 D. 在水平方向的受力大小保持不变 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】B由于小明做匀速圆周运动，所受的合力指向圆心，根据 2vFmR 可知合力大小不变，B错误； A从 a处转动到水平位置 d处的过程中，将合力分解到水平方向和竖直方向，竖直方向合力
34、向上，且逐渐减小，重力不变，座舱对小明的支持力逐渐减小，到达 d 点处支持力等于重力；因此小明对座舱的压力逐渐减小，A错误 CD水平方向合力逐渐增加， 到达 d 点时达到最大值，C正确，D 错误。 故选 C。 11. 图 1所示的蹦极运动是一种非常刺激的娱乐项目。为了研究极过程，做以下简化：将游客视为质点，他的运动沿竖直方向，忽略弹性绳的质量。如图 2所示，某次蹦极时，游客从蹦极平台由静止开始下落，到 a点时弹性绳恰好伸直，游客继续向下运动，能到达的最低位置为 b 点，整个过程中弹性绳始终在弹性限度内，且游客从离开蹦极平台第一次运动到最低点的过程中，机械能损失可忽略。已知弹性绳的原长 L0，重
35、力加速度为 g。 游客从蹦极平台由静止开始下落， 在运动到 a 点的过程中， 忽略空气阻力， 游客的动能 （ ） A. 变大 B. 不变 C. 变小 D. 先变大后变小 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】游客从蹦极平台由静止开始下落，在到 a点运动中，由动能定理可知 mgL0=Ek0 mgL0=Ek 游客的动能变大，A正确，BCD 错误。 故选 A。 12. 图 1所示的蹦极运动是一种非常刺激的娱乐项目。为了研究蹦极过程，做以下简化：将游客视为质点，他的运动沿竖直方向，忽略弹性绳的质量。如图 2所示，某次蹦极时，游客从蹦极平台由静止开始下落，到 a点时弹性绳恰好伸直，游客继续向下运动，能
36、到达的最低位置为 b点，整个过程中弹性绳始终在弹性限度内，且游客从离开蹦极平台第一次运动到最低点的过程中，机械损失可忽略。已知弹性绳的原长 L0，重力加速度为 g。游客从蹦极平台由静止开始下落，在运动到 b点的过程中，忽略空气阻力，游客的重力势能（ ） A. 变大 B. 不变 C. 变小 D. 先变大后变小 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】游客从蹦极平台由静止开始下落，在运动到 b点的过程中，高度逐渐降低，根据 EP=mgh可知，游客的重力势能变小。 故选 C。 13. 图 1所示的极运动是一种非常刺激的娱乐项目。为了研究极过程，做以下简化：将游客视为质点，他的运动沿竖直方向，忽略弹性
37、绳的质量。如图 2 所示，某次蹦极时，游客从蹦极平台由静止开始下落，到 a点时弹性绳恰好伸直，游客继续向下运动，能到达的最低位置为 b 点，整个过程中弹性绳始终在弹性限度内，且游客从离开蹦极平台第一次运动到最低点的过程中，机械损失可忽略。已知弹性绳的原长 L0，重力加速度为 g。 游客从蹦极平台由静止开始下落， 在运动到 b点的过程中， 忽略空气阻力， 游客的机械能 （ ） A. 变大 B. 不变 C. 先不变后变小 D. 先变大后变小 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】开始时只有重力做功，游客的机械能守恒，当游客从 a点运动到 b点的过程中，弹性绳的弹力对游客做负功，则游客的机械能减小
38、，所以 C正确；ABD错误； 故选 C。 14. 图 1所示的极运动是一种非常刺激的娱乐项目。为了研究极过程，做以下简化：将游客视为质点，他的运动沿竖直方向，忽略弹性绳的质量。如图 2 所示，某次蹦极时，游客从蹦极平台由静止开始下落，到 a点时弹性绳恰好伸直，游客继续向下运动，能到达的最低位置为 b 点，整个过程中弹性绳始终在弹性限度内，且游客从离开蹦极平台第一次运动到最低点的过程中，机械损失可忽略。已知弹性绳的原长 L0，重力加速度为 g。游客从 a点到 b点的过程中，忽略空气阻力，下列说法正确的是（ ） A. 弹性绳的弹力先做正功后做负功 B. 游客克服弹力做的功小于重力对游客做的功 C.
39、 游客克服弹力做的功等于重力对游客做的功 D. 游客克服弹力做的功大于重力对游客做的功 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】Aa 点时弹性绳恰好伸直，弹力为零，到最低位置 b 点，绳一直伸长，弹力向上始终做负功，故A 错误； BCDa点时游客有初速度0v，到最低点速度为零，设游客克服弹力做的功为kFW，由动能定理有 k20102GFWWmv 即为 k2012FGWWmv 故有游客克服弹力做的功大于重力对游客做的功，故 BC错误，D正确； 故选 D。 15. 图 1所示的极运动是一种非常刺激的娱乐项目。为了研究极过程，做以下简化：将游客视为质点，他的运动沿竖直方向，忽略弹性绳的质量。如图 2
40、 所示，某次蹦极时，游客从蹦极平台由静止开始下落，到 a点时弹性绳恰好伸直，游客继续向下运动，能到达的最低位置为 b 点，整个过程中弹性绳始终在弹性限度内，且游客从离开蹦极平台第一次运动到最低点的过程中，机械损失可忽略。已知弹性绳的原长 l0，重力加速度为 g。假设游客质量为 m，第一次到达最低点时弹性绳的长度为 l，游客从 a点到 b点的过程中，克服弹性绳的弹力做的功为（ ） A. mgl B. mgl2 C. mg（l+l0） D. mg（l-l0） 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】从平台到最低点 b 的过程中，根据动能定理 00mglW 因此克服弹性绳的弹力做的功 Wmgl 故选
41、 A。 16. 2021年 5 月 15日中国“天文一号”探测器成功着陆火星。火星是太阳系中距离地球较近、自然环境与地球最为类似的行星之一，一直以来都是人类深空探测的热点。我国的航天科学家为了能使探测器登陆火星，在此之前做了大量的研究工作。若已知火星的质量为 M，万有引力常量为 G，将火星视为半径为 R、质量均匀分布的球体，忽略火星自转的影响，仅由这些信息不能计算出（ ） A. 火星地面附近的重力加速度 B. 火星的第一宇宙速度 C. 同步卫星距离火星地面的高度 D. 火星地面附近的卫星绕火星做圆周运动的周期 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】A根据 2GMmmgR 可以算出火星地面附近
42、的重力加速度，A正确； B根据 22GMmvmRR 可得 GMvR 可以算出火星的第一宇宙速度，B正确 C根据 2224()()GMmmRhRhT 可得 2324GMThR 由于没有提供火星的自转周期，因此无法求得同步卫星距离火星地面的高度，C 错误； D根据 2224GMmmRRTp= 可得 234RTGM 可以求出火星地面附近的卫星绕火星做圆周运动的周期，D正确。 故不能计算出选 C。 17. 2021年 5 月 15日中国“天文一号”探测器成功着陆火星。火星是太阳系中距离地球较近、自然环境与地球最为类似的行星之一，一直以来都是人类深空探测的热点。我国的航天科学家为了能使探测器登陆火星，在
43、此之前做了大量的研究工作。如果将地球和火星绕太阳的公转视为匀速圆周运动，并忽略行星自转的影响。根据表中数据，综合所学知识可以判断（ ） 行星 天体质量/kg 天体半径/m 公转轨道半径/m 地球 246 10 66.4 10 111.5 10 火星 236.4 10 63.4 10 112.3 10 A. 火星的公转周期小于一年 B. 火星的公转速度比地球公转速度大 C. 火星表面的第一宇宙速度大于 7.9km/s D. 太阳对地球的引力比对火星的引力大 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】A据 222=MmGmrrT 解得 32rTGM 由上式可知，行星公转周期随半径的增大而增大，则火星
44、的公转周期大于一年，所以 A错误； B据 22=MmvGmrr 解得 GMvr 由上式可知行星的公转速度随半径的增大而减小，则火星的公转速度比地球公转速度小，所以 B错误； C星表面的第一宇宙速度为 GMvR火火火 地球表面的第一宇宙速度为 7.9km/s，有 GMvR地地地 代入数据可知 =7.9km/svv地火 所以 C错误； D据 2MmFGr 由于地球的质量比火星的质量大，公转半径又比火星的公转半径小，所以太阳对地球的引力比对火星的引力大，则 D正确； 故选 D。 18. 2021年 5 月 15日中国“天文一号”探测器成功着陆火星。火星是太阳系中距离地球较近、自然环境与地球最为类似的
45、行星之一，一直以来都是人类深空探测的热点。我国的航天科学家为了能使探测器登陆火星， 在此之前做了大量的研究工作。 如图所示， 若将探测器从火星表面的 A 处移到 B处， 万有引力做功 W1；若将该探测器从 B 处移到无穷远处万有引力做功为 W2；取无穷远处引力势能为零，则该探测器在 A处具有的引力势能可表示为（ ） A. W1-W2 B. W2-W1 C. W1+W2 D. -W1-W2 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】将探测器从 A 点移到无穷远处时，万有引力做负功，势能增加，则 12PAPAABBEEWWWWW 因为 0PE 则 12PAEWW 故选 C。 19. 2021年 5
46、月 15日中国“天文一号”探测器成功着陆火星。火星是太阳系中距离地球较近、自然环境与地球最为类似的行星之一，一直以来都是人类深空探测的热点。我国的航天科学家为了能使探测器登陆火星，在此之前做了大量的研究工作。2021年 2月 10日，“天问一号”探测器在距火星 400km的位置瞬间变速，成功被火星捕获，完成了环绕火星飞行的任务。如图甲所示，“天问一号”探测器从地球发射后，立即被太阳引力俘获，沿以太阳为焦点的椭圆轨道 b运动到达火星，被火星引力俘获后环绕火星飞行，轨道 b与地球公转轨道 a、火星公转轨道 c 相切。如图乙所示，“天问一号”可以由椭圆轨道进入圆轨道（可视为做匀速圆周运动） ，进行预
47、选着陆区探测下列说法正确的是（ ） A. “天问一号”在圆轨道上的向心力不变 B. “天问一号”的发射速度 v满足 11.2km/sv16.7km/s C. “天问一号”在椭圆轨道 I上经过 M点的速度小于在圆轨道上经过 M点的速度 D. “天问一号”在椭圆轨道 I上经过 M点的加速度小于在圆轨道上经过 M点的加速度 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】A“天问一号”在圆轨道上的向心力大小不变，方向时刻改变，A错误； B由于“天问一号”脱离地球的束缚，但没有脱离太阳束缚，因此发射速度超过第二宇宙速度但小于第三宇宙速度，B正确； C“天问一号”在椭圆轨道 II上经过 M 点后将做离心运动，因
48、此 22IMMmvGMmrr 而“天问一号”在圆轨道上经过 M点做匀速圆周运动，因此 22IIMMmvGMmrr 因此 IIIvv C错误； D根据 2MGMmmar 可知“天问一号”在椭圆轨道 I上经过 M 点的加速度等于在圆轨道上经过 M 点的加速度，D错误。 故选 B。 20. 2021年 5 月 15日中国“天文一号”探测器成功着陆火星。火星是太阳系中距离地球较近、自然环境与地球最为类似的行星之一，一直以来都是人类深空探测的热点。我国的航天科学家为了能使探测器登陆火星，在此之前做了大量的研究工作。“天问一号”探测器与火星中心的距离为 r 时，若取无穷远处为势能零点，引力势能可以表示为p
49、GMmEr ，其中 G 为引力常量，M为火星质量，m为探测器质量。探测器原来在半径为1r的轨道上绕火星做匀速圆周运动，由于稀薄空气等因素的影响，飞行一段时间后其圆周运动的半径减小为 r2。此过程中损失的机械能为（ ） A. 1211()2GMmrr B. 2111()2GMmrr C. 1211()GMmrr D. 2111()GMmrr 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】探测器原来在半径为1r的轨道上绕火星做匀速圆周运动时，有 21211=vMmGmrr 则 2111122kGMmEmvr 11pGMmEr 其机械能为 11112kpGMmEEEr 探测器在半径为2r的轨道上绕火星做匀
50、速圆周运动时，有 22222=vMmGmrr 则 2222122kGMmEmvr 22pGMmEr 其机械能为 12222kpGMmEEEr 此过程中损失的机械能为 122111()2GMmEEErr 所以 B正确；ACD错误； 故选 B。 第二部分非选择题（共第二部分非选择题（共 40 分）分） 二、填空题（本题二、填空题（本题 1 道题，共道题，共 14 分）分） 21. 某班同学分成两组来进行“验证机械能守恒定律”实验。 甲组同学采用让重锤自由下落的方法验证机械能守恒，实验装置如图 1 所示。试回答以下问题： （1）除带夹子的重锤、纸带、铁架台（含夹子） 、打点计时器、导线及开关外，在下
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