第一部分（選擇題，共45分）
一、單項(xiàng)選擇題（每小題3分，共15道小題，共45分）
1. 自然界中物體的運(yùn)動(dòng)是多種多樣的。關(guān)于運(yùn)動(dòng)與力的關(guān)系，下列說法正確的是（ ）
A. 運(yùn)動(dòng)的物體，一定受到力的作用
B. 物體受到的力越大，它的速度就越大
C. 做曲線運(yùn)動(dòng)的物體，加速度一定不為零
D. 物體在恒力的作用下，不可能做曲線運(yùn)動(dòng)
【答案】C
【解析】A．力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，力不是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，故A錯(cuò)誤；
B．根據(jù)牛頓第二定律，物體受到的力越大，加速度越大，速度變化越快，但速度不一定越大，故B錯(cuò)誤；
C．做曲線運(yùn)動(dòng)的物體，其速度一定改變，則其一定有加速度，故C正確；
D．當(dāng)物體所受合力的方向與初速度的方向不在同一直線上時(shí)，物體做曲線運(yùn)動(dòng)，與合力是否恒定無關(guān)，如平拋運(yùn)動(dòng)，故D錯(cuò)誤；
故選C。
2. 如圖所示，豎直放置的兩端封閉的玻璃管中注滿清水，內(nèi)有一個(gè)紅蠟塊能在水中勻速上浮。在紅蠟塊從玻璃管的下端勻速上浮的同時(shí)，使玻璃管以速度v水平向右勻速運(yùn)動(dòng)。紅蠟塊由玻璃管的下端上升到頂端，所需時(shí)間為t，相對(duì)地面通過的路程為L。在t時(shí)間內(nèi)下列說法正確的是（ ）
A. v增大時(shí)，L減小B. v增大時(shí)，L不變
C. v增大時(shí)，t減小D. v增大時(shí)，t不變
【答案】D
【解析】根據(jù)題意可知，紅蠟塊水平方向、豎直方向均做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則
y為豎直方向的位移，即玻璃管的長度，vy不變，則運(yùn)動(dòng)時(shí)間t不變，若v增大，x增大，L增大。
故選D。
3. 如圖所示，修正帶的核心部件是兩個(gè)半徑不同的齒輪，兩個(gè)齒輪通過相互咬合進(jìn)行工作，A和B分別為兩個(gè)齒輪邊緣處的點(diǎn)。若兩齒輪勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，下列說法正確的是（ ）
A. A、B兩點(diǎn)的周期大小相等
B. A、B兩點(diǎn)的線速度大小相等
C. A、B兩點(diǎn)的角速度大小相等
D. A、B兩點(diǎn)的向心加速度大小相等
【答案】B
【解析】B．齒輪傳動(dòng)過程中，齒輪邊緣處的點(diǎn)的線速度大小相等，故B正確；
C．根據(jù)角速度與線速度的關(guān)系有
由于
則有
故C錯(cuò)誤；
A．根據(jù)角速度與周期的關(guān)系有
，
結(jié)合上述可知
故A錯(cuò)誤；
D．根據(jù)向心加速度的表達(dá)式有
，
由于
則有
故D錯(cuò)誤。
故選B。
4. 如圖所示，質(zhì)量為m的小球用長為l的細(xì)線懸于P點(diǎn)，使小球在水平面內(nèi)以角速度做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。已知小球做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)圓心O到懸點(diǎn)P的距離為h，小球可視為質(zhì)點(diǎn)，重力加速度為g。下列說法正確的是（ ）
A. 小球的頻率為B. 小球的線速度大小為
C. 小球受到合力大小為D. 繩對(duì)小球的拉力大小為
【答案】D
【解析】A．小球的頻率為
故A錯(cuò)誤；
B．根據(jù)線速度與角速度的公式有
故B錯(cuò)誤；
C．設(shè)細(xì)線與豎直方向的夾角為，小球受到合力大小為
故C錯(cuò)誤；
D．根據(jù)牛頓第二定律可得
解得繩對(duì)小球的拉力大小為
故D正確；
故選D。
5. 第24屆冬季奧林匹克運(yùn)動(dòng)會(huì)在2022年由北京市和張家口市聯(lián)合舉辦，跳臺(tái)滑雪是比賽項(xiàng)目之一。如圖所示，運(yùn)動(dòng)員從跳臺(tái)邊緣的O點(diǎn)水平滑出，落到斜坡CD上的E點(diǎn)。運(yùn)動(dòng)員可視為質(zhì)點(diǎn)，忽略空氣阻力的影響，重力加速度已知，則運(yùn)動(dòng)員由O點(diǎn)出發(fā)運(yùn)動(dòng)到E點(diǎn)過程中下列說法正確得是（ ）
A. 運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)時(shí)間僅由OC的高度決定
B. 運(yùn)動(dòng)員的落點(diǎn)E僅由OC的高度決定
C. 若測出OE的水平距離則可計(jì)算運(yùn)動(dòng)員離開平臺(tái)時(shí)的速度
D. 若測出運(yùn)動(dòng)員空中飛行時(shí)間及OE的水平距離則可計(jì)算出落到E點(diǎn)時(shí)的速度大小
【答案】D
【解析】ABC．根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律有
可知運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)時(shí)間由OE的高度決定，運(yùn)動(dòng)員的落點(diǎn)E由OC的高度和初速度決定，若只測出OE的水平距離，時(shí)間大小未知，無法計(jì)算初速度，故ABC錯(cuò)誤；
D．若測出運(yùn)動(dòng)員空中飛行時(shí)間及OE的水平距離則有
可依據(jù)
計(jì)算落到E點(diǎn)時(shí)的速度大小，故D正確。
故選D。
6. 如圖所示，長為L的桿一端固定在過O點(diǎn)的水平轉(zhuǎn)軸上，另一端固定質(zhì)量為m的小球。桿在電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)下在豎直平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)小球以角速度ω做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其中A點(diǎn)為最高點(diǎn)，C點(diǎn)為最低點(diǎn)，B、D點(diǎn)與O點(diǎn)等高。已知重力加速度為g，下列說法正確的是（ ）
A. 小球在B、D兩點(diǎn)的線速度相同
B. 小球在B、D兩點(diǎn)受到桿的作用力均等于mg
C. 小球在C點(diǎn)受到桿的作用力的方向一定沿桿的方向向上
D. 小球在A點(diǎn)對(duì)桿的作用力的方向一定沿桿的方向向下
【答案】C
【解析】A．小球的角速度大小不變，根據(jù)可知，小球在B、D兩點(diǎn)的線速度大小相等，方向不同，故A錯(cuò)誤；
B．當(dāng)小球在B、D兩點(diǎn)時(shí)，桿對(duì)小球作用力豎直方向的分力應(yīng)等于重力，水平方向分力提供向心力，故桿對(duì)小球的作用力為
故B錯(cuò)誤；
C．小球在最低點(diǎn)，則桿對(duì)小球的作用力為拉力，方向向上，故C正確；
D．若小球在最高點(diǎn)速度較?。ㄈ鐬榱悖r(shí)，桿對(duì)小球的作用力為支持力，方向向上，故D錯(cuò)誤。
故選C
7. 如圖所示，某物理興趣小組設(shè)計(jì)了驗(yàn)證“向心力與線速度大小關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置。測得小鋼球的直徑為d，細(xì)線長為L，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間。小鋼球懸掛靜止不動(dòng)時(shí)，恰好位于光電門中央，力的傳感器示數(shù)為F1?，F(xiàn)將小鋼球拉離光電門位置到適當(dāng)高度，由靜止釋放小鋼球使小剛球自由擺動(dòng)再次通過光電門，光電門記錄小鋼球遮光時(shí)間t，力的傳感器示數(shù)最大值為F2，由此可知（ ）
A. F2 < F1
B. 小鋼球經(jīng)過光電門時(shí)的速度為
C. 小鋼球經(jīng)過光電門時(shí)所需向心力為F2 ―F1
D. 在誤差允許的范圍內(nèi)，本實(shí)驗(yàn)需要驗(yàn)證小鋼球經(jīng)過光電門時(shí)所受合力和所需向心力相等，即F2=
【答案】C
【解析】ABD．小球靜止不動(dòng)時(shí)，有
小球做圓周運(yùn)動(dòng)，設(shè)在最低點(diǎn)時(shí)（即通過光電門）速度為v，有
由牛頓第二定律有
聯(lián)立得
故ABD錯(cuò)誤；
C．由牛頓第二定律有小鋼球經(jīng)過光電門時(shí)所需向心力為
故C正確。
故選C。
8. 木星有4顆衛(wèi)星是伽利略發(fā)現(xiàn)的，稱為伽利略衛(wèi)星，其中有兩顆衛(wèi)星的軌道半徑之比約為。根據(jù)以上信息可知這兩顆衛(wèi)星的（ ）
A. 線速度大小之比約為2：1B. 周期之比約為8：1
C. 向心加速度大小之比約為D. 向心力大小之比約為
【答案】A
【解析】根據(jù)萬有引力提供向心力有
解得
，，
兩顆衛(wèi)星的軌道半徑之比約為1：4，可知線速度大小之比約為2:1；周期之比約為1：8；向心加速度大小之比約為16:1；因質(zhì)量關(guān)系不確定，不能比較向心力大小。
故選A。
9. 我國發(fā)射衛(wèi)星“墨子號(hào)”與“濟(jì)南一號(hào)”均使用了量子技術(shù)，“濟(jì)南一號(hào)”比“墨子號(hào)”的運(yùn)行周期短。“濟(jì)南一號(hào)”和“墨子號(hào)”繞地球的運(yùn)動(dòng)均可視為勻速圓周運(yùn)動(dòng)。比較它們的運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是（ ）
A. “濟(jì)南一號(hào)”的線速度更小B. “濟(jì)南一號(hào)”的角速度更小
C. “濟(jì)南一號(hào)”的向心加速度更小D. “濟(jì)南一號(hào)”的運(yùn)行軌道半徑更小
【答案】D
【解析】AD．由牛頓第二定律有
可得
“濟(jì)南一號(hào)”比“墨子號(hào)”的運(yùn)行周期短，則“濟(jì)南一號(hào)”的運(yùn)行軌道半徑更小，又有
化簡可得
“濟(jì)南一號(hào)”的線速度更大，故A錯(cuò)誤，D正確；
B．根據(jù)
化簡可得
由于“濟(jì)南一號(hào)”的運(yùn)行軌道半徑更小，所以“濟(jì)南一號(hào)”的角速度更大，故B錯(cuò)誤；
C．根據(jù)
化簡可得
由于“濟(jì)南一號(hào)”的運(yùn)行軌道半徑更小，所以“濟(jì)南一號(hào)”的向心加速度更大，故C錯(cuò)誤。
故選D。
10. 細(xì)心的同學(xué)會(huì)發(fā)現(xiàn)商場和超市里安裝供顧客上、下樓的電扶梯主要有如圖所示兩種：臺(tái)階式如圖甲，斜面式如圖乙。下列對(duì)某同學(xué)分別乘坐兩種電梯的過程，描述正確的是（ ）
A. 乘坐電梯甲勻速下降時(shí)，該同學(xué)所受到支持力不做功
B. 乘坐電梯甲加速下降時(shí)，該同學(xué)不受摩擦力的作用
C. 乘坐電梯乙勻速上升時(shí)，該同學(xué)不受到摩擦力作用
D. 乘坐電梯乙加速上升時(shí)，該同學(xué)受到的摩擦力做正功
【答案】D
【解析】A．乘坐電梯甲勻速下降時(shí)，支持力方向豎直向上，與速度方向夾角為鈍角，則該同學(xué)所受到支持力做負(fù)功，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；
B．乘坐電梯甲加速下降時(shí)，加速度有水平方向的分量，則該同學(xué)受摩擦力的作用，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；
C．乘坐電梯乙勻速上升時(shí)，該同學(xué)受到沿斜面向上的摩擦力作用，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；
D．乘坐電梯乙加速上升時(shí)，因該同學(xué)受沿斜面向上的摩擦力，則該同學(xué)受到的摩擦力做正功，選項(xiàng)D正確。
故選D。
11. 如圖所示，發(fā)射地球同步衛(wèi)星時(shí)，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1，然后經(jīng)變軌，使其沿橢圓軌道2運(yùn)行，最后再次變軌，將衛(wèi)星送入同步圓軌道3。軌道1，2相切于Q點(diǎn)，軌道2、3相切于P點(diǎn)。當(dāng)衛(wèi)星分別在1、2、3軌道上運(yùn)行時(shí)，下列說法正確的是（ ）
A. 衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過Q點(diǎn)的速度小于在軌道1上經(jīng)過Q點(diǎn)的速度
B. 衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過Q點(diǎn)的機(jī)械能等于在軌道2上經(jīng)過P點(diǎn)的機(jī)械能
C. 衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過P點(diǎn)的機(jī)械能等于在軌道3上經(jīng)過P點(diǎn)的機(jī)械能
D. 衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過P點(diǎn)的加速度小于在軌道3上經(jīng)過P點(diǎn)的加速度
【答案】B
【解析】A．衛(wèi)星從軌道1變軌到軌道2，需要在Q點(diǎn)加速做離心運(yùn)動(dòng)，所以在軌道1上經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的速度小于它在軌道2上經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的速度，故A錯(cuò)誤；
B．衛(wèi)星在軌道2上運(yùn)動(dòng)時(shí)只有萬有引力做功，機(jī)械能守恒，經(jīng)過Q點(diǎn)的機(jī)械能等于在軌道2上經(jīng)過P點(diǎn)的機(jī)械能，故B正確；
C．衛(wèi)星從軌道2變軌到軌道3，需要在P點(diǎn)加速做離心運(yùn)動(dòng)，衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過P點(diǎn)的機(jī)械能小于在軌道3上經(jīng)過P點(diǎn)的機(jī)械能，故C錯(cuò)誤；
D．根據(jù)
衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過P點(diǎn)的加速度等于在軌道3上經(jīng)過P點(diǎn)的加速度，故D錯(cuò)誤。
故選B。
12. 應(yīng)用物理知識(shí)分析生活中的常見現(xiàn)象，可以使物理學(xué)習(xí)更加有趣和深入。例如平伸手掌托起物體，由靜止開始豎直向上做加速運(yùn)動(dòng)，達(dá)到某一速度后，立即開始減速，直至速度為零。若整個(gè)過程中，手掌和物體之間始終存在相互作用力，下列說法正確的是（ ）
A. 物體的機(jī)械能一直不變B. 物體的機(jī)械能一直增加
C. 物體的機(jī)械能先增加后減小D. 物體的機(jī)械能先減小后增加
【答案】B
【解析】由于手掌和物體之間始終存在相互作用力，手掌對(duì)物體的彈力方向向上，物體向上運(yùn)動(dòng)，手掌對(duì)物體的彈力做正功，根據(jù)功能關(guān)系可知，物體的機(jī)械能一直增加。
故選B。
C
13. 2023年，我國“雙曲線二號(hào)”火箭完成垂直起降飛行試驗(yàn)，意味著運(yùn)載火箭的可重復(fù)使用技術(shù)取得了重要突破。試驗(yàn)過程中，火箭持續(xù)向下噴射燃?xì)猥@得豎直向上的推力，若地面測控系統(tǒng)測出火箭豎直起降全過程的v-t圖像如圖所示，火箭在t=0時(shí)刻離開地面，在t4時(shí)刻落回起點(diǎn)。不計(jì)空氣阻力及火箭質(zhì)量的變化，下列說法正確的是（ ）
A. 在t1時(shí)刻，火箭上升到最高位置
B. 在0~ t1時(shí)間內(nèi)，火箭受到的推力的功率先增大后逐漸減小為零
C. 在t1~ t2時(shí)間內(nèi)，火箭動(dòng)能的減少量小于重力勢能的增加量
D. 在t3~ t4時(shí)間內(nèi)，火箭受到的推力先做負(fù)功再做正功
【答案】C
【解析】A．0~ t2時(shí)間內(nèi)速度始終為正，說明火箭一直在向上運(yùn)動(dòng)，t2~ t3時(shí)間內(nèi)火箭的速度為0，處于靜止?fàn)顟B(tài)，t3~ t4時(shí)間內(nèi)速度始終為負(fù)，說明火箭一直在向下運(yùn)動(dòng)，故t2時(shí)刻上升到最高點(diǎn)，故A錯(cuò)誤；
B．v-t圖像的斜率表示加速度，在0~ t1時(shí)間內(nèi)，火箭加速度先增大后逐漸減小為零，則火箭受到的推力先增大后逐漸減小，在t1時(shí)刻，火箭受到的推力等于其重力，功率不可能減小為0，故B錯(cuò)誤；
C．在t1~ t2時(shí)間內(nèi)，根據(jù)動(dòng)能定理，火箭受到的推力做功與其重力做功之和等于動(dòng)能的變化量，所以火箭動(dòng)能的減少量小于重力勢能的增加量，故C正確；
D．在t3~ t4時(shí)間內(nèi)，火箭向下運(yùn)動(dòng)，推力做負(fù)功，故D錯(cuò)誤。
故選C。
14. 如圖為“蹦極”運(yùn)動(dòng)的示意圖。彈性繩的一端固定在O點(diǎn)，另一端和人相連。人從O點(diǎn)自由下落，至A點(diǎn)時(shí)彈性繩恰好伸直，繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)到達(dá)最低點(diǎn)B。不計(jì)空氣阻力的影響，將人視為質(zhì)點(diǎn)。則人從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過程中，下列說法正確的是（ ）
A. 繩的拉力逐漸增大，人的速度逐漸減小
B. 人的重力勢能始終減小且始終是負(fù)值
C. 人動(dòng)能的減少量等于繩彈性勢能的增加量
D. 繩對(duì)人一直做負(fù)功，人的機(jī)械能逐漸減小
【答案】D
【解析】A．根據(jù)胡克定律可知繩的拉力逐漸增大，人從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過程中，拉力與重力相等時(shí)，加速度為0，速度最大，故A錯(cuò)誤；
B．人的重力勢能始終減小，但零勢能面未知，則人的重力勢能不一定是負(fù)值，故B錯(cuò)誤；
C．由能量關(guān)系可知，人的動(dòng)能的減少量等于重力勢能減小量與繩的彈性勢能的增加量之和，故C錯(cuò)誤；
D．繩對(duì)人的拉力與位移方向相反，拉力一直做負(fù)功，人的機(jī)械能逐漸減小，故D正確。
故選D。
15. 2023年5月，據(jù)中科院力學(xué)所的消息，我國JF-22超高速風(fēng)洞研制成功。作為研制新一代飛行器的搖籃，JF-22超高速風(fēng)洞可以復(fù)現(xiàn)幾十千米高空、速度最高達(dá)約三十倍聲速的飛行條件。 若將一小球從風(fēng)洞中地面上的A點(diǎn)豎直向上彈出，小球受到大小恒定的水平風(fēng)力作用，到達(dá)最高點(diǎn)B時(shí)的動(dòng)能與A點(diǎn)的動(dòng)能之比為9: 16。小球最后落回到地面上的C點(diǎn)。不計(jì)空氣阻力，重力加速度為g，下列說法正確的是（ ）
A. 小球運(yùn)動(dòng)的加速度大小為
B. 小球從A到B的過程中動(dòng)能持續(xù)減小
C. 小球在空中的最小動(dòng)能與A點(diǎn)的動(dòng)能之比為9:16
D. 小球從A到B與從B到C的過程中所受風(fēng)力做功相同
【答案】A
【解析】如圖
A．到達(dá)最高點(diǎn)B時(shí)的動(dòng)能與A點(diǎn)的動(dòng)能之比為9：16，則速度之比為
在最高點(diǎn)豎直方向速度0，設(shè)從A到B需要時(shí)間t，則
小球運(yùn)動(dòng)的加速度大小為
聯(lián)立得
故A正確；
B．小球從A到B的過程中，水平方向速度一直增大，豎直方向速度一直減小直至0，所以風(fēng)力的功率一直增大，重力功率一直減小，當(dāng)風(fēng)力功率大于重力功率時(shí)，風(fēng)力做功大于重力做功，根據(jù)動(dòng)能定理，小球動(dòng)能增大，故B錯(cuò)誤；
C．小球在重力和風(fēng)力的合力場中做類斜拋運(yùn)動(dòng)，當(dāng)小球速度方向與合力方向垂直時(shí)動(dòng)能最小，根據(jù)前面分析可知合力與豎直方向的夾角的正切值為
根據(jù)速度的合成與分解可得小球運(yùn)動(dòng)過程中的最小速度為
小球在空中的最小動(dòng)能與A點(diǎn)的動(dòng)能之比為
故C錯(cuò)誤；
D．小球上升和下降的時(shí)間相等，小球從A到B水平距離小于從B到C水平距離，風(fēng)力做功大小不同，故D錯(cuò)誤；
故選A。
第二部分（非選擇題，共55分）
二、實(shí)驗(yàn)探究題（共3道小題，共15分）
16. 某同學(xué)用如圖1所示的裝置研究平拋運(yùn)動(dòng)及其特點(diǎn)。鋼球在斜槽軌道某一高度處由靜止釋放，并從末端水平飛出。在裝置中有一個(gè)水平放置的可上下調(diào)節(jié)的傾斜擋板，實(shí)驗(yàn)前，先將一張白紙和復(fù)寫紙固定在裝置的背板上。鋼球落到擋板上擠壓復(fù)寫紙并在白紙上留下印跡。上下調(diào)節(jié)擋板，通過多次釋放鋼球，記錄鋼球所經(jīng)過的多個(gè)位置。以鋼球拋出時(shí)球心所在位置為坐標(biāo)原點(diǎn)O，以水平向右和豎直向下分別為x軸和y軸的正方向，建立直角坐標(biāo)系，用平滑曲線把這些印跡連接起來，就得到鋼球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡如圖2所示。
（1）對(duì)于本實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是 。
A. 每次必須從同一高度由靜止釋放鋼球
B. 斜槽軌道必須光滑
C. 擋板必須等間隔上下移動(dòng)
D. 裝置的擋板必須豎直放置
（2）通過研究得出鋼球在豎直方向?yàn)樽杂陕潴w運(yùn)動(dòng)之后，為進(jìn)一步研究鋼球在水平方向的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，該同學(xué)在軌跡上測出A、B、C三點(diǎn)的坐標(biāo)分別為（x1，y1）、（x2，y2）和（x3，y3），利用以上數(shù)據(jù)及重力加速度g可以計(jì)算出小球離開軌道時(shí)的速度大小為________。
【答案】（1）AD （2）
【解析】
【小問1詳解】
A．每次必須從同一高度由靜止釋放鋼球，以保證小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度相同，選項(xiàng)A正確；
B．斜槽軌道是否光滑對(duì)實(shí)驗(yàn)無影響，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；
C．擋板不一定必須等間隔上下移動(dòng)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；
D．裝置的擋板必須豎直放置，選項(xiàng)D正確。
故選AD。
【小問2詳解】
根據(jù)
x=vt
可得
由ABC三點(diǎn)的坐標(biāo)分別得到初速度
取平均值可得
17. 向心力演示器可以探究小球做圓周運(yùn)動(dòng)所需向心力F的大小與質(zhì)量m、角速度ω、軌道半徑r之間的關(guān)系，裝置如圖1所示，兩個(gè)變速塔輪通過皮帶連接。實(shí)驗(yàn)時(shí)，勻速轉(zhuǎn)動(dòng)手柄使長槽和短槽分別隨相應(yīng)的變速塔輪勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，槽糟內(nèi)的金屬小球就做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。橫臂的擋板對(duì)小球的壓力提供向心力，小球?qū)醢宓姆醋饔昧νㄟ^橫臂的杠杄作用使彈簧測力筒下降，從而露出標(biāo)尺，標(biāo)尺上黑白相間的等分格顯示出兩個(gè)金屬球所受向心力的比值。
（1）在研究向心力F的大小與質(zhì)量m、角速度ω、半徑r之間的關(guān)系時(shí)，我們主要用到的物理方法是________。
A．控制變量法 B．等效替代法 C．理想實(shí)驗(yàn)法
（2）為了探究金屬球的向心力F的大小與軌道半徑r之間的關(guān)系，下列說法正確的是________。
A．應(yīng)使用兩個(gè)質(zhì)量不等小球
B．應(yīng)使兩小球離轉(zhuǎn)軸的距離相同
C．應(yīng)將皮帶套在兩邊半徑相等的變速塔輪上
（3）某同學(xué)用傳感器測出小球做圓周運(yùn)動(dòng)向心力F的大小和對(duì)應(yīng)的周期T，獲得多組數(shù)據(jù)，畫出了如圖2所示的圖像，該圖像是一條過原點(diǎn)的直線，則圖像橫坐標(biāo)x代表的是________。
【答案】（1）A （2） C （3）
【解析】（1）在研究向心力F的大小與質(zhì)量m、角速度、半徑r之間的關(guān)系時(shí)，我們主要用到的物理方法是控制變量法。
故選A。
（2）由公式
可知探究金屬球的向心力F的大小與軌道半徑r之間的關(guān)系，應(yīng)使用兩個(gè)相等質(zhì)量的小球，將皮帶套在兩邊半徑相等的變速塔輪上使角速度相等，應(yīng)使兩小球離轉(zhuǎn)軸的距離不相同，觀察向心力F的大小與軌道半徑r之間的關(guān)系。
故選C。
（3）由公式
結(jié)合圖像是一條過原點(diǎn)的直線，所以F與成正比，所以圖像橫坐標(biāo)x代表的是。
18. 在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，使質(zhì)量為m=200g的重物自由下落，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出一系列的點(diǎn)，選取一條符合實(shí)驗(yàn)要求的紙帶如圖所示。O為紙帶下落的起始點(diǎn)，A、B、C為紙帶上選取的三個(gè)連續(xù)點(diǎn)。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔T=0.02s打一個(gè)點(diǎn)，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間=9.80m/s2，那么：
（1）在實(shí)驗(yàn)操作中出現(xiàn)如圖所示的四種情況，其中操作正確的是 （填選項(xiàng)下字母）。
A. B.
C. D.
（2）計(jì)算B點(diǎn)瞬時(shí)速度時(shí)，甲同學(xué)用，乙同學(xué)用。其中所選擇方法正確的是________（填“甲”或“乙”）同學(xué)。（SOB與SAC分別表示紙帶上O、B和A、C兩點(diǎn)之間的距離）
（3）同學(xué)丙想根據(jù)紙帶上的測量數(shù)據(jù)進(jìn)一步計(jì)算重物和紙帶下落過程中所受的阻力，為此他計(jì)算出紙帶下落的加速度為______m/s2（保留三位有效數(shù)字），從而計(jì)算出阻力f=______N。
【答案】（1）B （2）乙 （3）9.50 0.06
【解析】
【小問1詳解】
首先打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所使用的電源為低壓交流電源，同時(shí)在釋放紙帶時(shí)，重物應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，且保持紙帶豎直。
故選B。
【小問2詳解】
本實(shí)驗(yàn)的目的是驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，所以甲求速度時(shí)相當(dāng)于已知機(jī)械能守恒驗(yàn)證機(jī)械能守恒，無意義；只能根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中中間時(shí)刻速度等于平均速度求解速度，所以乙正確。
【小問3詳解】
重物下落的加速度大小為
根據(jù)牛頓第二定律可得
所以
三、論述計(jì)算題（共5道小題，共40分）
19. 如圖所示，某同學(xué)利用無人機(jī)玩“投彈”游戲。無人機(jī)以v0=2.0m/s的速度水平向右勻速飛行，在某時(shí)刻釋放了一個(gè)小球。此時(shí)無人機(jī)到水平地面的距離h=20m，不計(jì)空氣阻力，取重力加速度g=10m/s2，求：
（1）小球下落的時(shí)間t；
（2）小球釋放點(diǎn)與落地點(diǎn)之間的水平距離x。
【答案】（1）2s；（2）4m
【解析】（1）小球離開無人機(jī)時(shí)，具有和無人機(jī)相同的水平速度，做平拋運(yùn)動(dòng)，豎直方向有
解得小球下落的時(shí)間為
（2）小球在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則有
解得小球釋放點(diǎn)與落地點(diǎn)之間的水平距離為
20. 如圖所示為豎直放置的四分之一圓弧軌道，O點(diǎn)是其圓心，半徑R = 1.0m。軌道底端距水平地面的高度h = 1.25m。從軌道頂端A由靜止釋放一個(gè)質(zhì)量m = 0.1kg的小球（可視為質(zhì)點(diǎn)），小球到達(dá)軌道底端B時(shí)，沿水平方向飛出，落地點(diǎn)C與B點(diǎn)之間的水平距離x = 2.5m。忽略空氣阻力，重力加速度g = 10m/s2。求：
（1）小球運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)所受支持力FN的大小；
（2）小球落地前瞬間的速度大小vC及方向。
【答案】（1）3.5N；（2），與水平方向夾角45°斜向右下方
【解析】（1）小球由B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的過程中，豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)有
得
t = 0.5s
水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)有
x = vBt
得
vB=5m/s
由牛頓第二定律
解得
FN =3.5N
（2）小球落地前瞬間，豎直方向的速度
vy = gt = 5m/s
水平方向的速度
vx = vB = 5m/s
落地前瞬間速度
速度方向與水平方向夾角45°斜向右下方。
21. 19 世紀(jì)末，有科學(xué)家提出了太空電梯的構(gòu)想：在赤道上建設(shè)一座直到地球同步衛(wèi)星軌道的高塔，并在塔內(nèi)架設(shè)電梯。這種電梯可用于發(fā)射人造衛(wèi)星，其發(fā)射方法是將衛(wèi)星通過太空電梯緩慢地提升到預(yù)定軌道高度處，然后再啟動(dòng)推進(jìn)裝置將衛(wèi)星從太空電梯發(fā)射出去，使其直接進(jìn)入預(yù)定圓軌道。已知地球質(zhì)量為M、半徑為R、自轉(zhuǎn)周期為T，萬有引力常量為G。
（1）求高塔的高度h0；
（2）太空電梯把衛(wèi)星運(yùn)送到預(yù)定軌道高度后，需用推進(jìn)裝置將衛(wèi)星在預(yù)定軌道處發(fā)射進(jìn)入預(yù)定軌道做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，若某次通過太空電梯發(fā)射質(zhì)量為m的衛(wèi)星時(shí)，預(yù)定其軌道高度為h（h

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