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A. 重物M做勻速直線運動B. 重物M做勻變速直線運動C. 重物M的最大速度是ωLD. 重物M的速度一直增大【答案】C【解析】【詳解】設C點的線速度方向與繩子延長線之間的夾角為（銳角），則由圖可知，在長桿的勻速轉動過程中，由開始逐漸減小，當長桿與繩子垂直時減小到0，隨著長桿繼續(xù)轉動至水平，又由0開始增大。由線速度與角速度的關系式可知，C點的線速度大小為將其分解為沿著繩子延長線方向和垂直延長線方向，可得則重物M的速度隨著由減小到零又逐漸增大，可知先增大，再減小，最大速度為。ABD錯誤；C正確。故選C。3. 如圖，將A、B兩個木塊放在水平圓盤上，繞圓盤中心軸轉動，兩木塊運動的半徑。盤在電機帶動下由靜止開始轉動，角速度緩慢增加。兩個木塊的質量相同，與圓盤間的動摩擦因數(shù)也相同。則下列判斷正確的是（ ?。?/span>
A. 兩木塊隨圓盤加速轉動的過程中，所受的摩擦力一直指向圓心B. 兩木塊隨圓盤加速轉動的過程中，所受的摩擦力大小一直相等C. 圓盤角速度達到時，A、B兩木塊均被尾出D 圓盤角速度達到之前，A、B兩木塊均隨圓盤轉動，不能被用出【答案】D【解析】【詳解】ABD．對木塊受力分析，在沒有被甩出之前，受重力、支持力、圓盤的靜摩擦力三個力的作用，靜摩擦力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律有f=mω2r當角速度增大時，兩木塊所受靜摩擦力也在增大，當靜摩擦力達到最大靜摩擦力時，木塊將發(fā)生相對運動，即被甩出，由題意可知B木塊的半徑大于A木塊的半徑，所以B木塊所受摩擦力大于A木塊所受摩擦力，而兩木塊與圓盤的最大靜摩擦力均為fm=μmg則可知B木塊先被甩出，故AB錯誤；CD．圓盤角速度達到時，代入可得，說明B剛要被甩出，A還是相對圓盤靜止。故C錯誤，D正確。故選D。4. 如圖所示，一質量為M的人站在臺秤上，臺秤的示數(shù)表示人對秤盤的壓力；一根長為R的細線一端系一個質量為m的小球，手拿細線另一端，小球繞細線另一端點在豎直平面內做圓周運動，且小球恰好能通過圓軌道最高點，則下列說法正確的是（ ?。?/span>
A. 小球運動到最高點時，小球的速度為零B. 小球在a、b、c三個位置時，臺秤的示數(shù)相同C. 當小球運動到最高點時，臺秤的示數(shù)最小，且為D. 小球從c點運動到最低點的過程中臺秤的示數(shù)減小，人處于失重狀態(tài)【答案】B【解析】【詳解】A．小球恰好能通過圓軌道最高點，在最高點，細線中拉力為零，根據(jù)牛頓第二定律可得解得小球速度為A錯誤；B．小球在b位置時，懸線拉力為0，此時對人進行受力分析，得出臺秤對人的支持力為在a、c二個位置時小球受重力和水平指向圓心的拉力，拉力水平指向圓心，充當向心力，繩對人的反作用力水平背離圓心，所以臺秤對人的支持力為則臺秤的示數(shù)相同，B正確；C．當小球運動到最高點時，細線中拉力為零，臺秤的示數(shù)為Mg，但不是最小，C錯誤；D．小球從c點運動到最低點的過程中增加，方向向上，球處于超重狀態(tài)，臺秤的示數(shù)增大，人處于靜止狀態(tài)，不會有超重失重狀態(tài)，D錯誤。故選B。5. 神舟十三號載人飛船入軌后經(jīng)歷多次機動變軌，于北京時間10月16日6時56分與空間站組合體成功實現(xiàn)自主快速交會對接，順利完成入軌狀態(tài)設置，成功對接于天和核心艙徑向端口，如圖所示，假設神舟十三號載人飛船A與天和核心艙B（均可看成質點）對接前分別在軌道1和軌道2上做圓周運動。神舟十三號載人飛船A在適當位置經(jīng)短時加速變軌后與軌道2上運行的天和核心艙B于P點實現(xiàn)對接，不計飛船發(fā)動機噴氣的質量損耗，下列說法錯誤的是（ ?。?/span>A. A在軌道1上運行時的加速度大于在軌道2上運行時的加速度B. 隨著航天技術的發(fā)展，可以實現(xiàn)飛船與空間站的同軌加速追及對接C. A與B對接后在高軌道的運行速度比A在原軌道的運行速度小D. A與B對接后在高軌道的運行周期比A在原軌道的運行周期大【答案】B【解析】【詳解】A．根據(jù)萬有引力提供向心力有可得可知，A在軌道1上運行時的加速度大于在軌道2上運行時的加速度，故A正確，不符合題意；B．當飛船加速時，飛船將做離心運動，則無法實現(xiàn)飛船與空間站的同軌加速追及對接，故B錯誤，符合題意；C．根據(jù)萬有引力提供向心力有可得可知，A與B對接后在高軌道的運行速度比A在原軌運行速度小，故C正確，不符合題意；D．根據(jù)萬有引力提供向心力有可得可知，A與B對接后在高軌道的運行周期比A在原軌道的運行周期大，故D正確，不符合題意。故選B。6. 宇宙飛船以周期為T繞地球做勻速圓周運動時，由于地球遮擋陽光，會經(jīng)歷“日全食”過程，宇航員在P點測出地球相對宇宙飛船的張角為，如圖所示。已知地球自轉周期為T0，引力常量為G，太陽光可看作平行光，地球視為質量分布均勻的球體。下列說法正確的是（ ?。?/span>
A. 越大，T越大B. 飛船每次“日全食”過程的時間為C. 一天內飛船經(jīng)歷“日全食”的次數(shù)為D. 地球的密度【答案】D【解析】【詳解】A．設地球半徑為R，飛船的軌道半徑根據(jù)可得，飛船的周期則越大，T越小，故A錯誤；B．設飛船經(jīng)歷“日全食”過程時，運動圓弧所對圓心角為α，如圖所示
由圖可得則因此飛船每次“日全食”過程的時間故B錯誤；C．一天時間就是T0，因此飛船一天繞地球的圈數(shù)為，每繞地球一圈，就會經(jīng)歷一次“日全食”，因此一天內飛船經(jīng)歷“日全食”的次數(shù)為，故C錯誤；D．根據(jù)可得地球質量為地球體積為地球的密度為故D正確。故選D。7. 2015年是愛因斯坦的廣義相對論誕生100周年。廣義相對論預言了黑洞、引力波、水星進動、光線偏折等七大天文現(xiàn)象。北京時間2016年2月11日23:40左右，激光干涉引力波天文臺（LIGO）負責人宣布，人類首次發(fā)現(xiàn)了引力波，它來源于距地球之外13億光年的兩個黑洞（甲黑洞的質量為太陽質量的13倍，乙黑洞的質量為太陽質量的39倍）互相繞轉最后合并的過程。合并前兩個黑洞互相繞轉形成一個雙星系統(tǒng)，關于此雙星系統(tǒng)，下列說法正確的是（ ?。?/span>A. 甲、乙兩個黑洞繞行的線速度大小之比為B. 甲、乙兩個黑洞繞行的向心加速度大小之比為C. 乙黑洞的旋轉半徑大D. 若已知兩黑洞的繞行周期和太陽質量以及萬有引力常量G，可以估算出兩黑洞之間的距離【答案】D【解析】【詳解】A．兩個黑洞相互繞轉形成一個雙星系統(tǒng)，雙星系統(tǒng)的結構是穩(wěn)定的，故它們的角速度相等。根據(jù)萬有引力提供向心力有解得甲、乙兩個黑洞繞行的線速度之比為選項A錯誤；B．由可知甲、乙兩個黑洞繞行的向心加速度之比為3：1，選項B錯誤；C．因為可知質量大的乙黑洞旋轉半徑小，選項C錯誤；D．根據(jù)可得若已知兩黑洞的繞行周期和太陽質量，可以估算出兩黑洞的距離，選項D正確。故選D。8. 人造衛(wèi)星在發(fā)射過程中要經(jīng)過多次變軌才可到達預定軌道。如圖所示，在發(fā)射地球同步衛(wèi)星的過程中，衛(wèi)星從圓軌道Ⅰ的A點先變軌到橢圓軌道Ⅱ，然后在B點變軌進入地球同步軌道Ⅲ，則（ ?。?/span>A. 衛(wèi)星在B點通過減速實現(xiàn)由軌道Ⅱ進人軌道ⅢB. 衛(wèi)星在軌道Ⅰ、Ⅱ上經(jīng)過A點時的速度大小相等C. 衛(wèi)星在同步軌道Ⅲ上的運行速度等于D. 若衛(wèi)星在軌道Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ上運行的周期分別為，則【答案】D【解析】【詳解】A．衛(wèi)星從軌道Ⅱ進入軌道Ⅲ時，在B點需要點火加速，做離心運動，故A錯誤；B．衛(wèi)星由軌道Ⅰ進入軌道Ⅱ時，在A點需點火加速，速度并不相等，故B錯誤；C．設衛(wèi)星軌道半徑為r，運動周期為T，引力常數(shù)為G，地球質量為M，則有解得可知軌道半徑越大，運行速度越小，近地衛(wèi)星的在軌運行速度為，而同步衛(wèi)星的軌道半徑大于近地衛(wèi)星，其在軌運行速度小于，故C錯誤；D．根據(jù)開普勒第三定律有其中r1、r2、r3分別是軌道Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的半長軸，因則有故D正確。故選D。二、多選題 （共4小題，共16分）9. 乒乓球是青少年比較喜愛的一項體育活動，如圖甲所示。相同的乒乓球1，2恰好在等高處水平越過球網(wǎng)，不計乒乓球的旋轉和空氣阻力，若把乒乓球看成一個質點，乒乓球自最高點到落臺的過程簡化成如圖乙所示模型，下列說法正確的是（ ?。?/span>A. 過網(wǎng)時球1的速度大小大于球2的速度大小B. 球1的飛行時間大于球2的飛行時間C. 球1的速度變化率等于球2的速度變化率D. 落臺時，球1的速率等于球2的速率【答案】AC【解析】【詳解】B．球1和球2平拋運動的高度相同，根據(jù)則運動的時間相同，B錯誤；A．乒乓球自最高點到落臺時，由于時間相等，由圖可知，球1的水平位移較大，根據(jù)則1的水平速度大小大于2的水平速度大小，則知過網(wǎng)時球1的速度大小大于球2的速度大小，A正確；C．因為平拋運動的加速度不變，都為g，可知，球1和球2的速度變化率相等，C正確；D．由于下落的高度相同，根據(jù)可知，豎直分速度相等，由于過網(wǎng)時球1的速度大于球2的速度，根據(jù)平行四邊形定則可得可知落臺時，球1的速率大于球2的速率，D錯誤。故選AC。10. 兩個質量均為m的小木塊a和b（均可視為質點）放在水平圓盤上，a與轉軸的距離為L，b與轉軸的距離為2L，a、b之間用長為L的強度足夠大的輕繩相連，木塊與圓盤的最大靜摩擦力為木塊所受重力的k倍，重力加速度大小為g。若圓盤從靜止開始繞轉軸緩慢地加速轉動，開始時輕繩剛好伸直但無張力，用表示圓盤轉動的角速度，下列說法正確的是（ ?。?/span>
A. b比a先達到最大靜摩擦力B. a、b所受的摩擦力始終相等C. 是輕繩即將出現(xiàn)張力的臨界角速度D. 當時，a所受摩擦力的大小為【答案】AC【解析】【詳解】AC．開始時輕繩剛好伸直但無張力，由靜摩擦力充當向心力，對a物塊解得對b物塊解得由于，所以b比a先達到最大靜摩擦力，AC正確；B．當圓盤轉動的角速度滿足時，對a物塊受力分析可知對b受力分析可知顯然，a、b所受的摩擦力不一定始終相等，B錯誤；D．當時，a，b物塊在圓盤上已發(fā)生滑動，所以a所受的摩擦力為kmg，D錯誤。故選AC。11. 數(shù)千年以來，人類不斷探索著未知而又神秘的宇宙．我們期待著能認識宇宙中每一個星球，潘多拉是電影《阿凡達》中虛構的一個天體，其屬于阿爾法半人馬星系，即阿爾法半人馬星系號行星。若把電影中的虛構視為真實的，航天器登陸潘多拉星球（可視為質量分布均勻的球體）的過程中，測得航天器在星球表面附近做勻速圓周運動的周期為T，運行速度為v，著陸后用測力計測得質量為m的砝碼重力為F，已知引力常量為G。忽略星球自轉影響，下列說法正確的是（ ?。?/span>A. 可以求出航天器的質量為 B. 可以求出潘多拉星球的質量為C. 可以求出航天器質量為 D. 可以求出潘多拉星球的質量為【答案】BD【解析】【詳解】BD．航天器在星球表面附近做勻速圓周運動的向心力由萬有引力提供，可得根據(jù)黃金代換，有依題意，有聯(lián)立，可得，故BD正確；AC．航天器是繞行天體，繞轉模型可以求中心天體的質量，不可以求出航天器的質量。故AC錯誤。故選BD。12. 如圖所示，在某行星表面上有一傾斜的圓盤，面與水平面的夾角為，盤面上離轉軸距離L處有小物體與圓盤保持相對靜止，繞垂直于盤面的固定對稱軸以恒定角速度轉動，角速度為時，小物塊剛要滑動，物體與盤面間的動摩擦因數(shù)為（設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力），星球的半徑為R，引力常量為G，下列說法正確的是（ ?。?/span>A. 這個行星的質量B. 這個行星的第一宇宙速度C. 這個行星的密度是D. 離行星表面距離為R的地方的重力加速度為【答案】AD【解析】【詳解】A．由分析知，小物塊剛要滑動時，處于最低點位置，則根據(jù)牛頓第二定律得解得在天體表面滿足解得故A正確；B．根據(jù)牛頓第二定律得解得故B錯誤；C．根據(jù)解得故C錯誤；D．離行星表面距離為R的地方的重力加速度為解得故D正確。故選AD。第II卷（非選擇題）三、實驗題（共2小題，滿分15分）13. 用如題圖所示的裝置演示“影響向心力大小的因素”實驗。長槽上的擋板B到轉軸的距離是擋板A的2倍，長槽上的擋板A和短槽上的擋板C到各自轉軸的距離相等。轉動手柄使長槽和短槽分別隨變速塔輪勻速轉動，槽內的球就做勻速圓周運動。擋板對球的壓力提供了向心力，球對擋板的反作用力通過橫臂的杠桿作用使彈簧力筒下降，從而露出標尺，根據(jù)標尺上的等分格可以粗略計算出兩個球所受向心力的比值。
（1）在研究向心力的大小F與質量m、角速度和半徑r之間的關系時，我們主要用到了物理學中的___________。A．理想實驗法 B．等效替代法 C．控制變量法 D．演繹法（2）當傳動皮帶套在兩塔輪半徑不同輪盤上，兩個塔輪邊緣處的___________大小相等；（選填“線速度”或“角速度”）（3）探究向心力和角速度的關系時，應將皮帶套在兩塔輪半徑不同的輪盤上，將___________相同的小球分別放在擋板___________和擋板___________處（后面兩格選填“A”或“B”或“C”）【答案】 ①. C ②. 線速度 ③. 質量 ④. A ⑤. C【解析】【詳解】（1）[1]研究向心力的大小F與質量m、角速度和半徑r之間的關系時，需要選用控制變量法；（2）[2]在相等時間內，皮帶轉過的距離相等；[3]探究向心力和角速度的關系時，由控制變量法，可知兩球質量需相等；[4] 探究向心力和角速度的關系時，由控制變量法，可知兩球的運動半徑相等，小球分別放在擋板A和C；[5]由上述分析可知，小球放在C處；14. 2050年，我國宇航員登上某一未知天體，已知該天體半徑為R，現(xiàn)要測得該天體質量，宇航員用如圖甲所示裝置做了如下實驗：懸點O正下方P點處有水平放置的熾熱電熱絲，當懸線擺至電熱絲處時能輕易被燒斷，小球由于慣性向前飛出做平拋運動?，F(xiàn)對小球采用頻閃數(shù)碼照相機連續(xù)拍攝。在有坐標紙的背景屏前，拍下了小球在做平拋運動過程中的多張照片，經(jīng)合成后，照片如圖乙所示。a、b、c、d為連續(xù)四次拍下的小球位置，已知照相機連續(xù)拍照的時間間隔是，照片中坐標為物體運動的實際距離，已知萬有引力常量G，則：
①由以上信息，可知a點_________（選填“是”或“不是”）小球的拋出點；②由以上及圖信息可以算出小球平拋的初速度是_________；（保留兩位有效數(shù)字）③由以上及圖信息，可以推算出該星球表面的重力加速度g為_________；（保留兩位有效數(shù)字）④該星球質量為_________。（用G、R、g表示）【答案】 ①. 是 ②. 0.80 ③. 8.0 ④. 【解析】【詳解】[1] 由初速度為零的勻加速直線運動經(jīng)過相鄰的相同時間間隔內通過位移之比為1：3：5可知，a點是拋出點。[2] 平拋運動在水平方向上的分運動為勻速直線運動，根據(jù)得水平速度為 [3] 由ab、bc、cd水平距離相同可知，a到b、b到c運動時間相同為平拋運動在豎直方向為勻變速直線運動，根據(jù)解得[4] 該星球表面，重力等于萬有引力得四、解答題（共3小題，共37分）15. 如圖所示，從高處的點先后水平拋出兩個小球1和2，球1剛好直接越過豎直擋板落在水平地面上的點，球2與地面碰撞兩次后，剛好越過豎直擋板也落在點。假設球2每次與地面的碰撞都是彈性碰撞（豎直方向速度大小不變，方向相反，水平方向速度大小不變，），兩球的空氣阻力均可忽略。（1）小球1與小球2的初速度之比為多少？（2）求豎直擋板的高度？
【答案】（1）；（2）【解析】詳解】（1）兩小球從平拋到第一次落地，豎直方向所以，兩小球平拋后，同時落地；在水平方向有所以（2）如圖所示
將球2運動倒過來看成從M運動到C點與球1從M運動到B點時間相同，因此該段時間內水平位移關系為對于球2，從A到M與從A到B水平位移之比球1由A運動到M與從A引動到B時間之比等于水平位移之比，所以球1從A到M，在豎直方向 解得16. 如圖，在圓盤圓心處通過一個光滑小孔把質量相等的兩物塊用輕繩連接，物塊A到轉軸的距離為，與圓盤的動摩擦因數(shù)為，且最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，g=10m/s2，物塊A始終相對圓盤靜止，則求：（1）物塊A恰好不受圓盤的摩擦力，圓盤轉動的角速度；（2）圓盤轉動的角速度最小值；（3）圓盤轉動的角速度最大值。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【詳解】（1）繩拉力大小等于物塊的重力的大小物塊不受摩擦力，有（2）圓盤轉動角速度最小值為（3）圓盤轉動角速度最大值為17. 2022年4月17日下午3時，國務院新聞辦公室舉行新聞發(fā)布會介紹了中國空間站建造進展情況。根據(jù)任務計劃安排，今年將實施6次飛行任務，完成我國空間站在軌建造，并將于6月發(fā)射神舟十四號載人飛船，3名航天員進駐核心艙并在軌駐留6個月。假設神舟十四號在飛行的過程中繞地球圓軌道運行，地球的半徑為R，地球表面的重力加速度為g，飛船繞地球運行的周期為T，求：（1）飛船離地面的高度h；（2）如圖所示，衛(wèi)星A與神舟十四號B在同一軌道平面，已知衛(wèi)星A運行方向與B相同，A的軌道半徑為B的2倍，某時刻A、B相距最近，則至少經(jīng)過多長時間它們再一次相距最近。
【答案】（1）；（2）【解析】【詳解】（1）飛船繞地球圓軌道運行，根據(jù)萬有引力提供向心力有在地球表面，根據(jù)萬有引力等于重力有解得，飛船離地面的高度為（2）根據(jù)開普勒第三定律有解得設經(jīng)過t時間它們再一次相距最近，則有解得
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