（滿分100分，考試時間75分鐘）
一、選擇題（共8小題，1~4單選，每小題4分；5~8雙選，每小題6分，漏選得3分；共40分）
1．同學們到中國科技館參觀，看到了一個有趣的科學實驗：如圖所示，一輛小火車在平直軌道上勻速行駛，當火車將要從“”形框架的下方通過時，突然從火車頂部的小孔中向上彈出一小球，該小球越過框架后，又與通過框架的火車相遇，并恰好落回原來的孔中。下列說法中正確的是（ ）
A．相對于地面，小球運動的軌跡是直線
B．相對于地面，小球運動的軌跡是曲線
C．小球能落回小孔是因為小球在空中運動的過程中受到水平向前的力
D．小球能落回小孔純屬巧合
2．“羲和號”是我國首顆太陽探測科學技術試驗衛(wèi)星。如圖所示，該衛(wèi)星圍繞地球的運動視為勻速圓周運動，軌道平面與赤道平面接近垂直。衛(wèi)星每天在相同時刻，沿相同方向經(jīng)過地球表面點正上方，恰好繞地球運行圈。已知地球半徑為地軸，自轉(zhuǎn)周期為，地球表面重力加速度為，則“羲和號”衛(wèi)星軌道距地面高度為（ ）
A．B．C．D．
3．如圖所示，圓心在點、半徑為的光滑圓弧軌道豎直固定在水平桌面上，與的夾角為，軌道最低點與桌面相切。一足夠長的輕繩兩端分別系著質(zhì)量為和的兩小球（均可視為質(zhì)點），掛在圓弧軌道光滑邊緣的兩邊，開始時位于點，然后從靜止釋放，則下列說法正確的是（ ）
A．在由點下滑到點的過程中兩球速度大小始終相等
B．在由點下滑到點的過程中，重力對做功功率先增大后減小
C．在由點下滑到點的過程中，機械能守恒
D．若恰好能沿圓弧軌道下滑到點，則
4．如圖所示，小球可視為質(zhì)點，裝置靜止時輕質(zhì)細線水平，輕質(zhì)細線與豎直方向的夾角。已知小球的質(zhì)量為，細線長，點距點的水平和豎直距離相等。裝置能以任意角速度繞豎直軸轉(zhuǎn)動，且小球始終在平面內(nèi)，那么在角速度從零緩慢增大的過程中有（重力加速度取，，）（ ）
A．兩細線張力均增大B．細線中張力一直變小，直到為零
C．細線中張力一直增大D．當中張力為零時，角速度可能為
5．力對物體所做的功可由公式求得。但用這個公式求功是有條件的，即力必須是恒力。而實際問題中，有很多情況是變力在對物體做功。那么，用這個公式不能直接求變力的功，我們就需要通過其他的一些方法來求解力所做的功。如圖，對于甲、乙、丙、丁四種情況下求解某個力所做的功，下列說法正確的是（ ）
A．甲圖中若大小不變，物塊從到過程中力做的為
B．乙圖中，全過程中做的總功為
C．丙圖中，繩長為，若空氣阻力大小不變，小球從運動到過程中空氣阻力做的功
D．圖丁中，始終保持水平，無論是緩慢將小球從拉到，還是為恒力將小球從拉到做的功都是
6．2019年10月11日，中國火星探測器首次公開亮相，暫命名為“火星一號”，并計劃于2020年發(fā)射，探測器接近火星后需經(jīng)歷如圖所示的變軌過程，軌道Ⅰ為圓軌道，已知引力常量為，則下列說法正確的是（ ）
A．探測器在軌道Ⅰ上的機械能大于在軌道Ⅱ上的機械能
B．探測器在軌道上運動時，運行的周期
C．探測器若從軌道Ⅱ變軌到軌道Ⅰ，需要在點朝速度反向噴氣
D．若軌道Ⅰ貼近火星表面，并已知探測器在軌道Ⅰ上運動的角速度，可以推知火星的密度
7．軍事演習中，點的正上方離地高處的藍軍飛機以水平速度投擲一顆炸彈攻擊地面目標，反應靈敏的紅軍的地面高炮系統(tǒng)同時在點右方地面上點以速度斜向左上方發(fā)射攔截炮彈，兩彈恰在、連線的中點正上方相遇爆炸，不計空氣阻力，則發(fā)射后至相遇過程（ ）
A．兩彈飛行的水平速度相同B．初速度大小關系為
C．攔截彈相對攻擊彈做勻速直線運動D．兩彈相遇點一定在距離地面高度處
8．如圖所示，支架固定在底座上，它們的總質(zhì)量為．質(zhì)量分別為和的小球、（可視為質(zhì)點）固定在一根長度為的輕桿兩端，該輕桿通過光滑轉(zhuǎn)軸安裝在支架的橫梁上，、間的距離為，兩小球和輕桿一起繞軸在豎直平面內(nèi)做圓周運動，運動過程中支架和底座一直保持靜止．當轉(zhuǎn)動到圖示豎直位置時，小球的速度為，重力加速度為，對于該位置有（ ）
A．小球A、B的加速度大小相等
B．若，則底座對水平地面的壓力為
C．小球A、B的向心力大小相等
D．若，則底座對水平地面的壓力為
二、填空題（共3小題，每空2分，共10分）
9．假設有一載人宇宙飛船在距地面高度為的赤道上空繞地球做勻速圓周運動，地球半徑約為，地球同步衛(wèi)星距地面高為，宇宙飛船和一地球同步衛(wèi)星繞地球同向運動，每當兩者相距最近時，宇宙飛船就向同步衛(wèi)星發(fā)射信號，然后再由同步衛(wèi)．星將信號發(fā)送到地面接收站，某時刻兩者相距最遠，從此刻開始，在一晝夜的時間內(nèi)，接收站共接收到信號的次數(shù)為______次
10．如圖，汽車在平直路面上勻速運動，用跨過光滑定滑輪的輕繩牽引輪船，汽車與滑輪間的繩保持水平．當牽引輪船的繩與水平方向成角時，輪船速度為，繩的拉力對船做功的功率為，此時繩對船的拉力為______。若汽車還受到恒定阻力，則汽車發(fā)動機的輸出功率為______。
11．在光滑的水平面上，一滑塊的質(zhì)量，在水平面上受水平方向上恒定的外力（方向未知）的作用下運動，圖中給出了滑塊在水平面上運動的一段軌跡，滑塊過、兩點時速度大小均為，滑塊的速度大小先減小后增大，其最小速度為，則：
（1）在點恒力的方向與速度的夾角為______；
（2）滑塊從到的時間為______s。
三、實驗題（共2小題，每空2分，共14分）
12．某同學用如圖的向心力演示器探究影響向心力大小的因素。
（1）現(xiàn)將兩小球分別放在兩邊的槽內(nèi)，為了探究小球受到的向心力大小和角速度的關系，下列方案正確的是______；
A．在小球運動半徑不等的情況下，用質(zhì)量相同的小球做實驗
B．在小球運動半徑相等的情況下，用質(zhì)量不同的小球做實驗
C．在小球運動半徑相等的情況下，用質(zhì)量相同的小球做實驗
（2）該同學在某次實驗中勻速轉(zhuǎn)動手柄，左邊標尺露出1格，右邊標尺露出4格，之后僅增大手柄的轉(zhuǎn)速，則左右兩標尺示數(shù)______，兩標尺示數(shù)的比值______。（選填“變大”、“變小”或“近似不變”）
13．某同學利用氣墊導軌驗證機械能守恒定律，實驗裝置如圖所示。一傾斜導軌與水平桌面的夾角為，導軌底端點有一帶擋光片的滑塊，滑塊和擋光片的總質(zhì)量為，擋光片的寬度為，滑塊與沙桶由跨過輕質(zhì)光滑定滑輪的細繩相連，滑塊與導軌間的摩擦可忽略，導軌上的點處固定一個光電門。擋光片到光電沙桶門的距離為，重力加速度為。
（1）實驗時，該同學進行了如下操作：
①調(diào)節(jié)細沙的質(zhì)量，使滑塊和沙桶恰好處于靜止狀態(tài)，則沙桶和細沙的總質(zhì)量為______；（用已知物理量和字母表示）
②在沙桶中再加入質(zhì)量為的細沙，讓滑塊從點由靜止開始運動，已知光電門記錄擋光片擋光的時間為，則滑塊通過點時的瞬時速度為______；（用已知物理量和字母表示）
（2）在滑塊從點運動到點的過程中，滑塊的機械能增加量______。沙桶和細沙的機械能減少量______；（均用已知物理量和字母表示）
（3）若在誤差允許的范圍內(nèi)，，則機械能守恒定律得到驗證。
四、計算題（共計36分）
14．（10分）木星的衛(wèi)星之一叫艾奧，它上面的珞珈火山噴出的巖塊初速度為時，上升的最大高度可達。已知艾奧的半徑為，引力常量為，忽略艾奧的自轉(zhuǎn)及巖塊運動過程中受到稀薄氣體的阻力，求：
（1）艾奧表面的重力加速度大小和艾奧的質(zhì)量；
（2）距艾奧表面高度為處的重力加速度大??；
（3）艾奧的第一宇宙速度。
15．（12分）一半徑為帶小孔圓桶內(nèi)裝有待制的藥料，通過桶轉(zhuǎn)動持續(xù)攪拌藥料，并用間歇性的水滲入對其稀釋。在桶壁等高位置對稱均勻開有四個圓孔，其截面圖與側(cè)面圖如圖甲、乙所示。將桶橫放并繞水平固定軸均勻地順時針旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動的角速度，在距桶上邊緣處有一水龍頭，若桶不轉(zhuǎn)動，水一滴一滴流出恰能滴入孔中，每隔產(chǎn)生一滴水。桶轉(zhuǎn)動時，觀測發(fā)現(xiàn)，當?shù)谌w水滴剛要下落時，第一顆水滴恰好進入圓桶小圓孔。水滴進入孔中便立即滲入藥料，下落過程可視為自由落體運動。求：
（1）當?shù)氐闹亓铀俣龋?br>（2）某次攪拌藥料從第1顆水滴接觸到藥料開始計時，共需要100滴水才能完成攪拌任務（含第1顆），則完成藥料攪拌至少需要桶轉(zhuǎn)動多長時間：
（3）為了讓每滴水滴入孔中，請通過推理計算并給出具體可行的解決方案（不能改變帶孔圓桶的結(jié)構(gòu)）。
16．（14分）如圖所示，電動機帶動傾角為的傳送帶以的速度逆時針勻速運動，傳送帶下端點與水平面平滑連接，、間距；傳送帶在上端點恰好與固定在豎直平面內(nèi)的半徑為的光滑圓弧軌道相切，一輕質(zhì)彈簧的右端固定在處的擋板上，質(zhì)量可看成質(zhì)點的物塊靠在彈簧的左端處，此時彈簧處于原長，、間距段光滑，段粗糙?，F(xiàn)將物塊壓縮彈簧至一定距離后由靜止釋放，物塊經(jīng)過沖上傳送帶，經(jīng)點沖上光滑圓弧軌道，通過最高點時對點的壓力為，上述過程中，物塊經(jīng)點滑上傳送帶時，速度大小不變，方向變?yōu)檠貍魉蛶Х较?。已知物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為、與段間的動摩擦因數(shù)為（取重力加速度大小，，）。求：
（1）物塊在圓弧軌道的點時的速度；
（2）物塊在傳送帶上運動的過程中，帶動傳送帶的電動機由于運送物塊多輸出的電能；
（3）如果將傳送帶調(diào)整為以的速度順時針勻速運動，重新將物塊壓縮彈簧至相同的距離后由靜止釋放，則物塊在整個運動過程中在段因摩擦產(chǎn)生的熱量是多少？
高一物理參考答案及評分標準
一、選擇題（共8小題，1~4單選，每小題4分；5~8雙選，每小題6分，漏選得3分；共40分）
二、填空題（共3小題，每空2分，共計10分）
9．7次
10．①． ②．
11．
三、實驗題（共2小題，每空2分，共計1214分）
12．①．C ②．變大 ③．近似不變
13．①． ②． ③．
④．
四、計算題（共計36分）
14．（10分）
（1）（4分）巖塊做豎直上拋運動有（1分）
解得（1分）
忽略艾奧的自轉(zhuǎn)有（1分）
解得（1分）
（2）（3分）距艾奧表面高度為處有（2分）
解得（1分）
（3）（3分）某衛(wèi)星在艾奧表面繞其做圓周運動時（2分）
解得（1分）
15．（12分）
（1）（4分）當?shù)谌w水滴剛要下落時，第一顆水滴恰好進入圓桶小圓孔，則
（2分）
解得（2分）
（2）（4分）因每隔從水龍頭中滴下一個藥滴，而在時間內(nèi)，圓筒轉(zhuǎn)過的角度為
（2分）
即圓筒至少轉(zhuǎn)動才能接收到一滴藥液，則要想使100滴全部都滴入筒中，則完成藥料攪拌至少需要桶轉(zhuǎn)動時間（2分）
（3）（4分）為了讓每滴水滴入孔中，則圓筒的角速度滿足
（2分）
即（2分）
16．（14分）
（1）（3分）通過點時，由牛頓第二定律得（1分）
解得
從到由動能定理得（1分）
解得（1分）
（2）（5分）由于在傳送帶上運動時由于小于傳送帶速度，可知一直做加速運動，則有（1分）
解得
由公式（1分）
可解得
根據(jù)速度公式（1分）
解得
則傳送帶在時間內(nèi)的位移為
由于對傳送帶有沿傳送帶向下的摩擦力，要維持傳送帶勻速運動，故電動機要額外克服摩擦力做功，即（1分）
則多輸出的電能為（1分）
（3）（6分）根據(jù)第（2）問可知，物塊到達點時速度大小為
設物塊在傳送帶上向上滑動的加速度大小為，有（1分）
解得
上滑距離（1分）
物塊減速到零后開始沿傳送帶加速下滑。設下滑加速度大小為，由牛頓第二定律可知，故物塊返回到點時速度大小沒變，還是，則物塊從點往點返回時，由動能定理可得（1分）
解得
則物塊在段往返過程中摩擦產(chǎn)生的熱量為（1分）
或者使用能量守恒來解，彈簧的初始彈性勢能（1分）
由于物塊在傳動帶上往返的過程沒有損失掉機械能，故最終彈簧的初始彈性勢能全部通過段往返摩擦損失，故摩擦生熱（1分）1
2
3
4
5
6
7
8
B
C
B
D
AB
BD
AC
BC

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