考試時間：90分鐘 滿分：100分
第I卷(選擇題，共48分)
一、選擇題(本題共12小題，共48分。在每小題給出的四個選項(xiàng)中，第1-8題只有一項(xiàng)符合題目要求，每小題4分；第9-12題有多項(xiàng)符合題目要求，每小題4分，全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分)
1. 下列說法中正確的是( )
A. 開普勒第一定律告訴我們，行星繞太陽運(yùn)動的軌道都是圓周軌道
B. 牛頓的月地檢驗(yàn)表明地面物體所受地球引力、月球所受地球的引力，與太陽、行星間的引力遵從相同的規(guī)律
C. 卡文迪什利用扭秤實(shí)驗(yàn)提出了萬有引力定律
D. 1971年銫原子鐘的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)高速運(yùn)動的μ子壽命變短
2. 如圖所示，兩個皮帶輪在電機(jī)的帶動下順時針轉(zhuǎn)動，帶動水平傳送帶以不變的速率運(yùn)行。將質(zhì)量為的物體A(可視為質(zhì)點(diǎn))輕輕放在傳送帶左端，經(jīng)時間后，A的速度變?yōu)関，再經(jīng)過相同時間后，到達(dá)傳送帶右端。則下列說法正確的是( )
A. 物體A由傳送帶左端到右端的平均速度為4m/s
B. 傳送帶對物體做功為32J
C. 系統(tǒng)因摩擦而產(chǎn)生的熱量為16J
D. 因傳送物塊，電機(jī)額外輸出的能量為48J
3. 高中墜物十分危險，我們可以根據(jù)墜物落地時的運(yùn)動狀態(tài)判斷墜物是從哪一樓層拋出的，假設(shè)某次實(shí)驗(yàn)中，垂直于豎直墻壁向外拋出一個可視為質(zhì)點(diǎn)的物體，從監(jiān)測畫面中描繪出墜地物體落地速度方向與水平方向所成夾角為θ，經(jīng)測量，若落地點(diǎn)距拋出點(diǎn)水平間距為10m，，則下列說法正確的是( )
A. 墜物在空中飛行時間為20sB. 墜物落地時速度與豎直方向夾角大于
C. 墜物拋出時的初速度為0.5m/sD. 墜物可能來自于7樓
4. 為了美觀和經(jīng)濟(jì)，許多橋面建成拱形，為避免車速過快，造成安全隱患，拱橋上一般都會有限速標(biāo)志，若汽車對拱橋的壓力是其自身重力的0.9倍時的速度為該橋的限速標(biāo)志對應(yīng)的速度，當(dāng)拱橋圓弧對應(yīng)的曲率半徑為100m時，，橋上的限速標(biāo)志所示速度為( )
A. 36km/hB. 60km/hC. 84km/hD. 108km/h
5. 水平面上有一固定斜面，一質(zhì)量為m的可視為質(zhì)點(diǎn)物塊靜止于A點(diǎn)，現(xiàn)施加一個恒定外力F。已知全程動摩擦因數(shù)為μ，物塊A、C間的水平距離為L，豎直高度為h，若物塊到達(dá)C點(diǎn)時速度為v，不計(jì)在B處的能量損失，重力加速度為g，則下列說法正確的是( )
A. 物塊的重力勢能為mgh
B. 物塊的機(jī)械能增加了FL
C. 物塊克服摩擦做功為：
D. 外力F做功為：
6. 如圖所示，長為L的繩子下端連著一質(zhì)量為m的小球，上端懸于天花板上。當(dāng)把繩子拉直時，繩子與豎直線的夾角為，此時小球靜止于光滑的水平桌面上，重力加速度為g。則( )
A. 當(dāng)小球以角速度做圓錐擺運(yùn)動時，繩子的張力大小為mg
B. 當(dāng)小球以角速度做圓錐擺運(yùn)動時，桌面受到的壓力大小0
C. 當(dāng)小球以角速度做圓錐擺運(yùn)動時，繩子的張力大小為5mg
D. 當(dāng)小球以角速度做圓錐擺運(yùn)動時，桌面受到的壓力大小為0
7. 如圖所示，質(zhì)量均為m的A、B兩小物塊用輕質(zhì)彈簧相連，A放置在光滑水平地面上，一輕繩通過光滑的定滑輪與物塊B相連(連接物塊B的繩子恰好伸直但不繃緊)，彈簧的勁度系數(shù)k?，F(xiàn)用一水平向右的拉力F作用在輕繩上，使物塊B緩慢向上運(yùn)動，已知重力加速度為g，當(dāng)A物塊恰好離開地面時，F(xiàn)所做功為( )
A. B. C. D.
8. 某同學(xué)觀看了著名科幻電影《流浪地球》后，提出大膽假設(shè)，除了建造太空電梯外還可以建設(shè)一條如圖所示穿過地心的隧道，假設(shè)地球的半徑為R，質(zhì)量分布均勻，根據(jù)萬有引力，我們可以合理假設(shè)小球在地心隧道運(yùn)行時( )
A. 小球?qū)⒁恢弊鰟蚣铀龠\(yùn)動
B. 小球?qū)⒆鰷p速運(yùn)動
C. 小球?qū)⒆鐾颠\(yùn)動
D. 小球?qū)⑦\(yùn)動到地心后減速到0，最終懸停在地心
9. 物塊在水平桌面上受到水平恒定拉力作用下由靜止開始加速運(yùn)動，經(jīng)過一段時間后撤去拉力，物塊又滑行一段距離停下來。如果以物塊的初始位置為坐標(biāo)原點(diǎn)，沿運(yùn)動方向建立x軸，則物塊的動能隨位置坐標(biāo)x的變化圖像如圖所示。重力加速度為已知量，根據(jù)圖像可以求出下面哪些量( )
A. 物塊質(zhì)量B. 物塊與桌面之間的動摩擦因數(shù)
C. 水平拉力大小D. 全過程物塊的機(jī)械能變化量
10. “太空垃圾”已經(jīng)成為了航天安全的重要威脅，為了安全航天“太空垃圾”的回收清理勢在必行，科學(xué)家構(gòu)想向太空發(fā)射清潔衛(wèi)星，通過變換軌道對“太空垃圾”進(jìn)行清理，如圖所示，其過程簡化為清潔衛(wèi)星先進(jìn)入近地圓軌道，經(jīng)過與其相切的繞地球橢圓軌道再轉(zhuǎn)移到繞地球圓軌道，A、B分別為橢圓軌道上的近地點(diǎn)和遠(yuǎn)地點(diǎn)。清潔衛(wèi)星在變軌過程中質(zhì)量視為不變。則下列說法正確的是( )
A. 清潔衛(wèi)星在軌道上B點(diǎn)的加速度小于在軌道上B點(diǎn)的加速度
B. 清潔衛(wèi)星在軌道上A點(diǎn)時的速率大于地球的第一宇宙速度
C. 清潔衛(wèi)星在軌道上B點(diǎn)機(jī)械能大于在軌道上B點(diǎn)的機(jī)械能
D. 在軌道上，清潔衛(wèi)星在A點(diǎn)的機(jī)械能等于在B點(diǎn)的機(jī)械能，從A到B，引力做負(fù)功
11. 如圖所示，將一個小球P從A點(diǎn)以v0水平拋出小球恰好落在斜面底端B點(diǎn)，若在B點(diǎn)正上方與A等高的C點(diǎn)將一相同的小球Q以2v0速度水平拋出，小球落在斜面上的D點(diǎn)，已知ABCD處于同一豎直面，則下列說法正確的是( )
A. B.
C. D.
12. 如圖甲、乙所示，AB段為上表面動摩擦因數(shù)為，長為L的長木板，長木板右側(cè)地面略高，恰能使右側(cè)固定于地面的光滑圓弧或光滑斜面與長木板相切，已知光滑圓弧的半徑與斜面的豎直高度均為L，現(xiàn)將一個可視為質(zhì)點(diǎn)的小物塊輕放在長木板的A端，且施加一個水平向右F=mg的恒力，若小滑塊進(jìn)入光滑斜面時無能量損失，斜面傾角為，則小滑塊在甲乙兩圖中到達(dá)軌跡最高點(diǎn)時增加的機(jī)械能為( )
A. 圖甲機(jī)械能增加量為1.4mgL
B. 圖甲的機(jī)械能增加量為2.2mgL
C. 圖乙的機(jī)械能增加量為1.5mgL
D. 圖乙的機(jī)械能增加量為2.5mgL
第II卷(非選擇題，共52分)
二、實(shí)驗(yàn)題(本題共兩小題，共16分)
13. 宇航員登陸某星球做了一個平拋運(yùn)動實(shí)驗(yàn)，并用頻閃照相機(jī)記錄小球做平拋運(yùn)動的部分軌跡，且已知平拋初速度為2.5m/s。將相片放大到實(shí)際大小后在水平方向和豎直方向建立平面直角坐標(biāo)系，A、B、C為小球運(yùn)動中的3個連續(xù)的記錄點(diǎn)，A、B和C點(diǎn)的坐標(biāo)分別為(0，0)、(0.50m，0.25m)和(1.00m，0.75m)。已知則：
(1)頻閃照相機(jī)的頻閃頻率為___________Hz；
(2)該星球表面重力加速度為___________m/s2；
(3)若該星球半徑為R=1000km，則該星球第一宇宙速度為___________m/s；
(4)該星球的質(zhì)量大約是___________kg。(保留兩位有效數(shù)字)
14. 探究向心力大小F與小球質(zhì)量m、角速度ω和半徑r之間關(guān)系實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，轉(zhuǎn)動手柄，可使變速塔輪、長槽和短槽隨之勻速轉(zhuǎn)動。皮帶分別套在塔輪的圓盤上，可使兩個槽內(nèi)的小球分別以不同角速度做勻速圓周運(yùn)動。小球做圓周運(yùn)動的向心力由橫臂的擋板提供，同時，小球?qū)醢宓膹椓κ箯椈蓽y力筒下降，從而露出測力筒內(nèi)的標(biāo)尺，標(biāo)尺上露出的紅白相間的等分格數(shù)之比即為兩個小球所受向心力的比值。
(1)在這個實(shí)驗(yàn)中，利用了___________(選填“理想實(shí)驗(yàn)法”“等效替代法”或“控制變量法”)來探究向心力的大小與小球質(zhì)量m、角速度ω和半徑r之間的關(guān)系；
(2)探究向心力的大小與圓周運(yùn)動半徑的關(guān)系時，應(yīng)選擇兩個質(zhì)量___________(選填“相同”或“不同”)的小球；
(3)探究向心力大小與圓周運(yùn)動的角速度的關(guān)系，左右兩邊塔輪的半徑___________(選填“相同”或“不同”)
(4)當(dāng)用兩個質(zhì)量相等的小球做實(shí)驗(yàn)，調(diào)整長槽中小球的軌道半徑等于短槽中小球的軌道半徑，轉(zhuǎn)動時發(fā)現(xiàn)左、右標(biāo)尺上露出的紅白相間的等分格數(shù)之比為4：1，則左、右兩邊塔輪的半徑之比為___________。
三、解答題(本題共三小題，共36分)
15. 2021年10月3日神舟十三號飛船發(fā)射成功，神舟十三號與中國空間站的天和核心艙對接后，與空間站一起繞地球做勻速圓周運(yùn)動，三位宇航員在空間站駐留六個月從事各項(xiàng)科研工作。已知我國空間站距離地球表面的高度為h，地球質(zhì)量為M，地球半徑為R，地球表面的重力加速度為g。求：
(1)空間站繞地球做勻速圓周運(yùn)動的周期T；
(2)在空間站中，宇航員長期處于失重狀態(tài)，為緩解這種狀態(tài)帶來不適，科學(xué)家設(shè)想建造一種環(huán)形空間站，其半徑為r，繞中軸勻速旋轉(zhuǎn)，如圖所示。宇航員(可視為質(zhì)點(diǎn))站在旋轉(zhuǎn)艙內(nèi)的側(cè)壁上，若要感受到與他站在地球表面時相同大小的支持力，旋轉(zhuǎn)艙繞其中軸勻速轉(zhuǎn)動的角速度ω應(yīng)為多大。
16. 某同學(xué)利用暑假時間到工地體驗(yàn)生活，工友交給他一個任務(wù)，將靜置于地面質(zhì)量為40kg的一袋水泥用吊機(jī)豎直提升到高為194.4m的平臺，小明利用物理老師講的機(jī)車啟動知識，決定操控吊機(jī)使水泥袋先做勻加速運(yùn)動，待電機(jī)功率達(dá)到額定功率后，保持額定功率不變再做變加速、勻速運(yùn)動，離平臺還有一小段距離時調(diào)整為勻減速上升，到達(dá)平臺的速度剛好為零，通過吊機(jī)臂銘牌查閱到該吊機(jī)額定功率為4800W、最大拉力600N，減速時加速度為，，請你根據(jù)小明的思路結(jié)合實(shí)際數(shù)據(jù)，不計(jì)空氣阻力，試求：
(1)水泥袋做勻加速運(yùn)動的最短時間；
(2)滿足(1)的前提下，求吊機(jī)以額定功率運(yùn)行的過程中水泥袋上升所需要的時間；
17. 如圖所示，一細(xì)圓環(huán)半徑為r，環(huán)面處于豎直面內(nèi)。環(huán)上穿有一質(zhì)量為m的小球，可沿圓環(huán)做無摩擦的圓周運(yùn)動，某時刻小球受到水平向右的恒力F=mg。小球經(jīng)過A點(diǎn)時速度的方向恰好豎直向上。重力加速度為g，則：
(1)若小球經(jīng)過A點(diǎn)時與圓環(huán)間無力的作用，求小球經(jīng)過A點(diǎn)時的速度大小vA；
(2)要使小球能運(yùn)動到與A點(diǎn)對稱的B點(diǎn)，求小球在A點(diǎn)的速度至少為多大；
(3)在保證小球恰好做圓周運(yùn)動的前提下，求小球?qū)壍赖淖畲髩毫槎啻蟆?br>

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