2023-2024学年广东华南师大附中高一(下)期中物理试题及答案

2023-2024学年广东省广州市华南师大附中高一（下）期中物理试卷一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合14分）在物理学发展的过程中，许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步，以下关于物理学史的叙述正确的是()A．哥白尼提出了“日心说”，并指出所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆B．第谷接受了哥白尼的“日心说”观点，并对开普勒观测的行星数据进行了多年研究，得出了行星运动定律C．卡文迪什在前人研究基础上总结出万有引力定律，并巧妙地运用扭秤测出引力常量D．亚当斯和勒维耶利用万有引力定律预言了海王星的存在，后来被证实，显示了理论对实践的巨大指导作用24分）如图所示，蜡块能在充满水的玻璃管中匀速上升，若在玻璃管沿水平向右做直线运动的同时，蜡块从玻璃管底端开始匀速上升，则关于蜡块实际运动轨迹的说法正确的是()A．轨迹1，玻璃管可能做匀加速直线运动B．轨迹2，玻璃管可能做匀减速直线运动C．轨迹3，玻璃管可能先做匀加速直线运动，然后做匀减速直线运动D．轨迹4，玻璃管可能做匀减速直线运动34分）某物体做平抛运动时，它的速度偏向角θ随时间t变化的图像如图所示（g取10m/s2则下列说法正确的是()A．物体的平抛初速度的大小为5m/sB．第1s物体下落的高度为10mC．第2s末物体的位移偏向角为30°D．前3s内物体的速度变化量的大小为30m/s44分）齿轮传动是现代各种设备中应用最广泛的一种机械传动方式。如图甲所示为某款机械手表内部的部分结构，由A、B、C、D四个轮子组成，其中A、B、C三个传动轮通过齿轮咬合，C、D与轴承咬合，将其简化成如图乙所示模型。a、b、c、d分别为A、B、C、D轮缘上的点，半径之比ra：rb：rc：54分）如图所示，套在竖直细杆上的轻环A由跨过光滑轻质定滑轮的不可伸长的轻绳与重物B相连，施加外力让A沿杆以速度v匀速上升，从图中M位置上升至与定滑轮顶端O等高的N位置，已知AO与竖直杆成θ角，则()A．在M位置处，重物B的速度为B．A运动到N位置时，重物B的速度为0C．重物B下降过程中，绳对B的拉力小于B的重力D．A匀速上升过程中，重物B加速下降64分）2023年5月17日，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功发射第五十六颗北斗导航卫星，该卫星为地球同步卫星。已知地球半径为R，地球的自转周期为T0，引力常量为G，下列说法正确的是()A．该卫星可以经过华附上空B．该卫星的运行速度大于第一宇宙速度且小于第二宇宙速度C．地球的第一宇宙速度为D．该卫星在运行过程中加速度时刻变化74分）2022年1月22日，我国将一颗失效的北斗二号G2卫星从轨道半径为R1的地球同步轨道上变轨后运行到轨道半径为R2的“墓地”轨道上，此举标志着航天器被动移位和太空垃圾处理新方式的成功执行。该过程的简化示意图如图所示。已知椭圆转移轨道与同步轨道和“墓地”轨道分别相切于P、Q两点，同步轨道上P点处的速度大小为v1，转移轨道上P点处的速度大小为v2、Q点处的速度大小为v3，“墓地”轨道上Q点处的速度大小为v4，则北斗二号G2卫星()A．轨道上各位置处的速度大小满足v2＞v1＞v3＞v4C．在转移轨道上P点的速度v2与Q点速度v3之比为R1：R2D．沿转移轨道从P点运动到Q点所用的时间为天二、多项选择题（本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求．全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）（多选）86分）如图所示，足够长的斜面上有a、b、c、d、e五个点，ab＝bc＝cd＝de，从a点以初速度v0水平抛出一个小球，它落在斜面上的b点，速度方向与斜面间的夹角为θ,在空中运动的时间为t0；若小球从a点以速度3v0水平抛出，不计空气阻力，则小球()A．一定落在d点B．可能落在cd之间C．在空中运动的时间小于2t0D．落在斜面的速度方向与斜面的夹角变大（多选）96分）图甲是建筑行业常用的一种小型打夯机，其原理可简化为质量为M的支架（含电动机）上一根长为L的轻杆带动质量为m的铁球（可视为质点）以恒定角速度ω转动，如图乙所示，已知重力加速度为g，则在某次打夯过程中()A．铁球转动过程中，线速度始终不变B．铁球转动到最低点时，处于超重状态C．铁球转动到最高点时所受轻杆弹力一定不为零D．若使支架离开地面，则铁球的角速度（多选）106分）北京时间2024年4月9日凌晨，由太阳和月球联袂出演的日全食“大片”在北美洲上映。对于绕地球做圆周运动的空间站，由于地球遮挡阳光，也会经历“日全食”过程。如图所示，已知地球的半径为R，自转周期为T0，地球空间站以周期T绕地球做圆周运动，空间站上的航天员在A点的最大观测角为2θ,引力常量为G，太阳光可视为平行光，地球视为质量分布均匀的球体，则下列说法正确的是()A．空间站距地面的高度为B．空间站绕地球运动的线速度为C．空间站每次经历“日全食”过程的时长为D．地球的平均密度为三、非选择题（本题共5小题，共54分．考生根据要求作答）117分）探究小球做匀速圆周运动向心力F大小与小球质量m、角速度“和运动半径r之间的关系实验装置如图所示。图中，A、B、C与转动轴的距离之比为1：2：1。（1）该探究实验采用的实验方法与下列哪个实验相同。A．测量做直线运动物体的瞬时速度B．探究两个互成角度的力的合成规律C．探究加速度与力和质量的关系（2）在某次实验中，某同学把两个质量相等的钢球放在A、C位置，将皮带套在半径不同的左右塔轮上。转动手柄，观察左右标尺的刻度，此时可研究向心力的大小与（选填“运动半径r”或“角速度“”）的关系。（3）在（2）的实验中，某同学匀速转动手柄时，左边标尺露出1个格，右边标尺露出4个格，则皮带连接的左、右塔轮半径之比为；其他条件不变，若减小手柄转动的速度，则左右两标尺的1210分）在“研究平抛运动特点”的实验中，分别使用了图甲和图乙的实验装置。（1）在图甲所示实验中，小锤打击弹性金属片，A球水平抛出，同时B球被松开自由下落。下列说法正确的是；A．所用两球的质量必须相等B．可研究平抛运动竖直方向是否为自由落体运动C．可研究平抛运动水平方向是否为匀速直线运动D．用较大的力敲击弹性金属片，两球仍能同时落地（2）在图乙所示实验中，除了用到图中器材之外，下列器材还需要用到的有。A.刻度尺B.秒表C.天平（3）在实验中用方格纸，每个格的边长L＝4.9cm，记录了小球在运动途中经过A、B、C三个位置，如图丙所示，取g＝9.8m/s2，则该小球做平抛运动的初速度大小v0＝m/s，小球在B点的竖直分速度大小vBy＝m/s，图中O点（填“是”或“不是”）小球做平抛运动的抛出点。（计算结果取三位有效数字）139分）宇航员乘坐航天飞船绕某星体做匀速圆周运动，已知环绕周期为T，星体半径R，星体表面重力加速度为g，引力常量为G，求：（1）星体密度ρ;（2）航天飞船距星体表面的高度h。1413分）华师附中教工气排球比赛正激烈进行，阮级长原地跳起，在如图离地高度为H的O点用力将球以速度v1水平击出，球恰好落在对方底线内侧的B点，顺利拿下一分。下一球对方组织进攻，吊球过网，在球即将落地时，许级长一跃飞身救球，于地面A点将球成功救起，球以大小为v2、方向与水平方向成60°的速度斜向上飞出，过网后，与地面发生了一次弹性碰撞（碰后水平分速度不变，竖直分速度大小不变，方向相反该球运动中离地最大高度也为H，恰好也落在B点。已知A点在O点的正下方，不计空气阻力，重力加速度为g。（1）求图中AB间水平距离x（用含有H、v1和g的函数式表示（2）求两球初速度大小之比v1：v2；（3）若球网设置在如图所示的C位置，两人击出的排球都恰好能飞过球网顶端，求：①两球从被击出到球网顶端所用时间之比t1′：t2′；②球网的高度h（结果用H表示）。1515分）如图所示，一根细线下端拴一个质量m1＝0.2kg的金属小球P，上端穿过水平转台中间的光滑小孔O固定在质量m2＝1kg金属块Q上，将Q置于水平转台上，小球P在水平面内做匀速圆周运动，已知摆绳OP长L1＝0.5m，与竖直方向的夹角θ=37°,绳OQ长L2＝1.2m，Q与水平转台间的动摩擦因数为μ=0.5，取g＝10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，P、Q均可视为质点。（1）若水平转台静止，仅小球P在水平面内做匀速圆周运动，求：①Q受到的摩擦力f；②m1转动的角速度ω1；（2）将小球P换为质量为m1′＝0.8kg的小球P′，调整ω1，保持P′做圆锥摆运动时与竖直方向的夹角θ=37°不变，绳子总长度不变，让转盘维持ω2＝3rad/s的角速度转动，改变OQ的距离L2′，欲使Q与转盘保持相对静止，求OQ的距离L2′的取值范围。（结果可以保留分式或根式）2023-2024学年广东省广州市华南师大附中高一（下）期中物理试卷一．选择题（共7小题）题号1234567答案DCDABDD二．多选题（共3小题）题号89答案ACBDCD一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合14分）在物理学发展的过程中，许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步，以下关于物理学史的叙述正确的是()A．哥白尼提出了“日心说”，并指出所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆B．第谷接受了哥白尼的“日心说”观点，并对开普勒观测的行星数据进行了多年研究，得出了行星运动定律C．卡文迪什在前人研究基础上总结出万有引力定律，并巧妙地运用扭秤测出引力常量D．亚当斯和勒维耶利用万有引力定律预言了海王星的存在，后来被证实，显示了理论对实践的巨大指导作用【分析】历史考题，准确记忆谁结合谁的理论，发现了某种理论，有什么意义即可解答。【解答】解：A．哥白尼提出了日心说，并认为太阳是宇宙的中心，一切行星围绕太阳做匀速圆周运动，故A错误；B．开普勒通过整理研究第谷多年的行星观测记录，总结出行星运动的定律，故B错误；C．牛顿在前人研究基础上总结出万有引力定律，1798年，卡文迪什在实验室利用扭秤装置，第一次比较准确地测出了引力常量G值，故C错误；D．英国的亚当斯和法国的勒维耶利用万有引力定律各自独立计算出海王星的轨道，德国的加勒在勒维耶预言的位置附近发现了海王星，证实了海王星的存在，显示了理论对实践的巨大指导作用，故D正确。故选：D。【点评】本题考查了物理学家的成果，精确的记忆物理学家的成果是解决此类问题的关键。24分）如图所示，蜡块能在充满水的玻璃管中匀速上升，若在玻璃管沿水平向右做直线运动的同时，蜡块从玻璃管底端开始匀速上升，则关于蜡块实际运动轨迹的说法正确的是()A．轨迹1，玻璃管可能做匀加速直线运动B．轨迹2，玻璃管可能做匀减速直线运动C．轨迹3，玻璃管可能先做匀加速直线运动，然后做匀减速直线运动D．轨迹4，玻璃管可能做匀减速直线运动【分析】蜡块参与了水平方向上直线运动和竖直方向上的匀速直线运动，根据合速度的方向关系确定蜡块的运动轨迹。【解答】解：A．轨迹1，若玻璃管匀变速运动，则蜡块的加速度竖直向上，即向上加速，与题意不符，故A错误；B．若玻璃管沿水平向右做匀速直线运动，则蜡块相对于地面的运动轨迹为过原点的倾斜直线，如轨迹2，故B错误；C．若玻璃管沿水平向右先做减速运动后做加速运动，加速度先向左后向右，即合力先向左后向右，则蜡块的运动轨迹可能如轨迹3所示，故C正确；D．若玻璃管沿水平向右做匀加速直线运动，加速度向右，则合力向右，而合速度向右上，则蜡块相对于地面的运动轨迹为开口向右的抛物线，如轨迹4，故D错误。故选：C。【点评】解决本题的关键知道当合速度的方向与合力（合加速度）的方向不在同一条直线上，物体将做曲线运动，且轨迹夹在速度与合力方向之间，合力指向轨迹的凹侧。34分）某物体做平抛运动时，它的速度偏向角θ随时间t变化的图像如图所示（g取10m/s2则下列说法正确的是()A．物体的平抛初速度的大小为5m/sB．第1s物体下落的高度为10mC．第2s末物体的位移偏向角为30°D．前3s内物体的速度变化量的大小为30m/s【分析】平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动，速度大小为vy＝gt。根据tanθ=列式求初速度。根据位移一时间公式求第1s物体下落的高度和2s内下落的高度，由x＝v0t求出2s内水平方向的位移大小，再求第2s末物体的位移偏向角。由Δv＝gt计算前3s内物体的速度变化量的大小。【解答】解：A．平抛运动可分解为水平方向上的匀速直线运动和竖直方向上的自由落体运动，因tanθ=gtv0可得v0＝10m/sB．第1s内物体下落的高度故B错误；C．第2s末物体下落的高度为gt2=20m第2s末物体的水平位移为x＝v0t＝20m故第2s末物体物体的位移偏向角为45°,故C错误；D．前3s内物体的速度变化量可以看成是水平方向的速度变化量与竖直方向速度变化量的矢量和，而水平方向的速度变化量为0，所以前3s内物体的速度变化量即为竖直方向速度变化量Δvy＝gΔt＝30m/sD正确。故选：D。【点评】解决本题的关键要知道平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动，结合图像得到tanθ与t的关系式。44分）齿轮传动是现代各种设备中应用最广泛的一种机械传动方式。如图甲所示为某款机械手表内部的部分结构，由A、B、C、D四个轮子组成，其中A、B、C三个传动轮通过齿轮咬合，C、D与轴承咬合，将其简化成如图乙所示模型。a、b、c、d分别为A、B、C、D轮缘上的点，半径之比ra：rb：rc：【分析】解题的关键在于理解同缘传动和同轴传动的特点，以及如何利用匀速圆周运动的公式来计算各个点的周期和加速度。通过比较各个选项中的比例关系，可以确定哪个选项是正确的。【解答】解：A．由题意可知C、B属于同缘传动，边缘点的线速度相等；A、B属于同缘传动，边缘点的线速度相等，va：vb：vc＝1：1：1，ωc：ωd＝1：1，ωara：ωcrc=ωara：ωdrc＝1：1，ωa：ωd＝1：1，根据匀速圆周运动的周期T=，可得Ta：Td=ωd：ωa＝1：1，故A正确；B．由题意可知C、B属于同缘传动，边缘点的线速度相等，则vb：vc＝1：1，ωbrb：ωcrc＝1：1，ωb：C．由题意可知A、B属于同缘传动，边缘点的线速度相等，则va：vb＝1：1，故C错误；D．由题意可知C、D属于同轴传动，角速度相等，则ωc：ωd＝1：1，由选项B得ωb：ωd＝2：1，由向心加速度公式a=ω2r，得ab：ad=wrb：wrd=4：1，故D错误。故选：A。【点评】这道题主要考察了机械传动和匀速圆周运动的相关知识。54分）如图所示，套在竖直细杆上的轻环A由跨过光滑轻质定滑轮的不可伸长的轻绳与重物B相连，施加外力让A沿杆以速度v匀速上升，从图中M位置上升至与定滑轮顶端O等高的N位置，已知AO与竖直杆成θ角，则()A．在M位置处，重物B的速度为B．A运动到N位置时，重物B的速度为0C．重物B下降过程中，绳对B的拉力小于B的重力D．A匀速上升过程中，重物B加速下降【分析】把A上升的速度分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向的速度，而沿绳子方向的速度大小与B的速度相等，并依据B的速度，判定B的运动性质，并由牛顿第二定律，确定拉力与重力的关系。【解答】解：A、刚开始在M位置处，A上升的速度分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向的速度，而沿绳子方向的速度大小与B的速度相等，如图所示重物B的速度为vB＝vcosθ故A错误；B、A运动到N位置时，根据vB＝vcosθ可知θ=90°,解得vB＝0，即此时重物B的速度为0，故B正确；CD、根据A沿绳子方向的速度大小与B的速度大小相等v，有vB＝vcosθA匀速上升时，θ角变大，则重物B速度减小，即减速下降，重物B减速下降过程，加速度向上，处于超重状态，则绳对B的拉力大于B的重力，故CD错误。故选：B。【点评】解决该题的关键之知道绳子两端的物体的速度在沿着绳子方向的分速度的大小相等，会将物体的实际速度分解到沿着绳子方向和垂直于绳子方向。64分）2023年5月17日，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功发射第五十六颗北斗导航卫星，该卫星为地球同步卫星。已知地球半径为R，地球的自转周期为T0，引力常量为G，下列说法正确的是()A．该卫星可以经过华附上空B．该卫星的运行速度大于第一宇宙速度且小于第二宇宙速度C．地球的第一宇宙速度为D．该卫星在运行过程中加速度时刻变化【分析】地球同步卫星在赤道正上方；第一宇宙速度等于卫星贴近地面做匀速圆周运动的环绕速度；v=是赤道上相对于地球静止的物体随地球自转的线速度；加速度方向时刻变化。【解答】解：A．由于第56颗北斗导航卫星是地球静止轨道卫星，运行轨道与赤道平面共面，广州的华附不在赤道上，所以该卫星不可以经过处于广州的华附上空，故A错误；B．第一宇宙速度等于卫星贴近地面做匀速圆周运动的环绕速度，由卫星绕地球运动过程，由地球的万有引力提供向心力得卫星的运行速度故该卫星的运行速度一定小于第一宇宙速度，故B错误；C．是赤道上相对于地球静止的物体随地球自转的线速度，远小于第一宇宙速度，故C错误；D．卫星围绕地球做环绕运动，合力方向也时刻变化，加速度方向时刻变化，故D正确。故选：D。【点评】本题主要是考查万有引力定律及其应用，解答本题的关键是能够根据万有引力提供向心力结合向心力公式进行分析。74分）2022年1月22日，我国将一颗失效的北斗二号G2卫星从轨道半径为R1的地球同步轨道上变轨后运行到轨道半径为R2的“墓地”轨道上，此举标志着航天器被动移位和太空垃圾处理新方式的成功执行。该过程的简化示意图如图所示。已知椭圆转移轨道与同步轨道和“墓地”轨道分别相切于P、Q两点，同步轨道上P点处的速度大小为v1，转移轨道上P点处的速度大小为v2、Q点处的速度大小为v3，“墓地”轨道上Q点处的速度大小为v4，则北斗二号G2卫星()A．轨道上各位置处的速度大小满足v2＞v1＞v3＞v4C．在转移轨道上P点的速度v2与Q点速度v3之比为R1：R2D．沿转移轨道从P点运动到Q点所用的时间为天【分析】根据变轨原理结合线速度表达式进行分析；卫星绕地球做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力得到线速度表达式进行求解；根据开普勒第二定律求解速度大小之比；根据开普勒第三定律进行解答。【解答】解：A、卫星在同步轨道上P点处进行加速才能转到转移轨道，故卫星在转移轨道上P点处的速度v2＞v1；卫星在转移轨道上Q点处进行加速才能转到墓地轨道，故卫星在墓地轨道上Q点处的速度v4＞v3；GMmmv2由卫星绕地球做匀速圆周运动的过程中，由地球的万有引力提供向心力得卫星的运行速度随着轨道半径的增大，运行速度减小，故v1＞v4；综上所述：v2＞v1＞v4＞v3，故A错误；B、卫星绕地球做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力有解得所以故B错误；C、根据开普勒第二定律可知rPvPΔt=rQvQΔt，所以在转移轨道上P点的速度v2与Q点速度v3之比为R2：R1，故C错误；D．根据开普勒第三定律可得，其中T同＝1天沿转移轨道从P点运动到Q点所用的时间为：转解得：天，故D正确。故选：D。【点评】本题主要是考查万有引力定律及其应用，解答本题的关键是能够根据万有引力提供向心力结合向心力公式进行分析，掌握开普勒第三定律的应用方法。二、多项选择题（本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求．全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）（多选）86分）如图所示，足够长的斜面上有a、b、c、d、e五个点，ab＝bc＝cd＝de，从a点以初速度v0水平抛出一个小球，它落在斜面上的b点，速度方向与斜面间的夹角为θ,在空中运动的时间为t0；若小球从a点以速度3v0水平抛出，不计空气阻力，则小球()A．一定落在d点B．可能落在cd之间C．在空中运动的时间小于2t0D．落在斜面的速度方向与斜面的夹角变大【分析】小球抛出后做平抛运动，可以分解为水平方向的匀速直线运动与竖直方向的自由落体运动，根据题意应用运动学公式求解。【解答】解：ABC、设斜面与水平的夹角为α,小球以速度v0平抛落到斜面上时的水平位移为x，竖直位移为h，下落的时间为t0，则tanα=解得：当速度变为3v0时，落到斜面上的时间为3t0，因此水平方向的位移x1=3v0×3t0=3v0t0=3x，因此小球会落到d点，故AC正确，B错误；D、设小球落在斜面上时速度方向与水平方向的夹角为β,则tanβ=2tanα,初速度为3v0时，因为位移方向与水平方向的夹角α不变，小球落在斜面上时的速度方向与水平方向的夹角为β不变，则小球落在斜面上时的速度方向与斜面夹角为θ不变，故D错误。故选：AC。【点评】本题考查了平抛运动，根据题意分析清楚小球的运动过程，应用运动的合成与分解、运动学公式即可解题。（多选）96分）图甲是建筑行业常用的一种小型打夯机，其原理可简化为质量为M的支架（含电动机）上一根长为L的轻杆带动质量为m的铁球（可视为质点）以恒定角速度ω转动，如图乙所示，已知重力加速度为g，则在某次打夯过程中()A．铁球转动过程中，线速度始终不变B．铁球转动到最低点时，处于超重状态C．铁球转动到最高点时所受轻杆弹力一定不为零(M+m)g(M+m)gmlD．若使支架离开地面，则铁球的角速度w≥【分析】A.根据小球的受力情况结合合力的变化情况，利用牛顿第三定律进行分析解答；B.根据向心加速度的矢量性进行分析解答；C.根据小球在最低点的受力情况判断超失重问题；D.根据支架对地面作用力为0满足的条件列式解答角速度。【解答】解：AB．由于铁球转动过程中向心力方向在发生变化，则轻杆和小球重力的合力方向发生变化，说明轻杆对小球的作用力变化，根据牛顿第三定律可知，轻杆的受力情况发生变化，铁球转动过程中，线速度方向一直在变，线速度时刻发生着变化，故A错误；B．铁球转动到最低点时，有向上的向心加速度，拉力大于重力，故处于超重状态，故B正确；C．铁球转动到最高点时，如果此时的速度满足mg＝mω2l则，杆对铁球的弹力可以为零，故C错误；D．铁球转动到最高点时，此时对支架受力分析，若支架即将离开地面，临界状态为支架受到轻杆的拉力等于重力，即有T＝Mg对小球分析有T+mg＝mω2l解得故D正确。故选：BD。【点评】考查圆周运动物体的受力和牛顿第二定律的应用，会根据题意进行准确分析解答。（多选）106分）北京时间2024年4月9日凌晨，由太阳和月球联袂出演的日全食“大片”在北美洲上映。对于绕地球做圆周运动的空间站，由于地球遮挡阳光，也会经历“日全食”过程。如图所示，已知地球的半径为R，自转周期为T0，地球空间站以周期T绕地球做圆周运动，空间站上的航天员在A点的最大观测角为2θ,引力常量为G，太阳光可视为平行光，地球视为质量分布均匀的球体，则下列说法正确的是()A．空间站距地面的高度为B．空间站绕地球运动的线速度为C．空间站每次经历“日全食”过程的时长为D．地球的平均密度为【分析】由几何关系求解空间站距地面的高度；根据公式求解宇宙飞船的运行速度；每过时间T就有一次日全食，由图可知，飞船每次“日全食”过程的时间内飞船转过2θ角，由此解答；根据万有引力提供向心力求解地球的质量，根据密度计算公式求解地球的平均密度。【解答】解：A．设神舟十三号载人飞船的轨道半径为r，由几何关系知：sinθ=所以空间站距地面的高度为：ℎ=r−R=−R，故A错误；B．根据公式可得，宇宙飞船的运行速度为故B错误；C．地球自转一圈时间为T0，飞船绕地球一圈时间为T，飞船绕一圈会有一次日全食，所以每过时间TD．地球空间站以周期T绕地球做圆周运动，根据万有引力提供向心力可得解得地球的质量为地球的体积为根据密度计算公式可得：解得地球的平均密度为，故D正确。故选：CD。【点评】本题主要是考查万有引力定律及其应用，解答本题的关键是能够根据万有引力提供向心力结合向心力公式进行分析。三、非选择题（本题共5小题，共54分．考生根据要求作答）117分）探究小球做匀速圆周运动向心力F大小与小球质量m、角速度ω和运动半径r之间的关系实验装置如图所示。图中，A、B、C与转动轴的距离之比为1：2：1。（1）该探究实验采用的实验方法与下列哪个实验相同C。A．测量做直线运动物体的瞬时速度B．探究两个互成角度的力的合成规律C．探究加速度与力和质量的关系（2）在某次实验中，某同学把两个质量相等的钢球放在A、C位置，将皮带套在半径不同的左右塔轮上。转动手柄，观察左右标尺的刻度，此时可研究向心力的大小与角速度ω（选填“运动半径r”（3）在（2）的实验中，某同学匀速转动手柄时，左边标尺露出1个格，右边标尺露出4个格，则皮带连接的左、右塔轮半径之比为2：1；其他条件不变，若减小手柄转动的速度，则左右两标尺的示【分析】（1）根据实验原理和实验方法得到本实验采用控制变量法；（2）结合向心力公式F＝m“2r，根据采用控制变量法分析；（3）根据向心力与角速度、角速度与线速度的关系分别列式，即可分析判断。【解答】解1）本实验采用的科学研究方法是控制变量法，A．测量做直线运动物体的瞬时速度时应用的物理方法是极限法；B．在“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中采用的科学方法是等效替代法；C．探究加速度与力和质量的关系的实验中采用的科学研究方法是控制变量法；故选C；（2）由题意可知两球的质量和转动半径都相等，根据向心力公式F＝m“2r可知，此时可研究向心力的大小与角速度“的关系。（3）根据题意，左边标尺露出1个格，右边标尺露出4个格，则左右两球的向心力之比为1：4，根据F＝m“2r可知角速度之比1：2；皮带连接的左、右塔轮边缘线速度相等，根据v＝“R可知，半径之比为2：1；其他条件不变若减小手柄转动的速度，则角速度变小，根据F＝m“2r可知左右两标尺的示数将变小，但半径之比不变，则角速度比值不变，两标尺示数的比值不变。故答案为1）C2）角速度“3）2：1；变小；不变【点评】本题考查探究圆周运动的相关参数问题，解决本题的关键是明确实验原理，掌握实验正确的步骤和实验中需要注意的问题，也要能题图中获取有用信息。1210分）在“研究平抛运动特点”的实验中，分别使用了图甲和图乙的实验装置。（1）在图甲所示实验中，小锤打击弹性金属片，A球水平抛出，同时B球被松开自由下落。下列说法正确的是BD；A．所用两球的质量必须相等B．可研究平抛运动竖直方向是否为自由落体运动C．可研究平抛运动水平方向是否为匀速直线运动D．用较大的力敲击弹性金属片，两球仍能同时落地（2）在图乙所示实验中，除了用到图中器材之外，下列器材还需要用到的有A。A.刻度尺B.秒表C.天平（3）在实验中用方格纸，每个格的边长L＝4.9cm，记录了小球在运动途中经过A、B、C三个位置，如图丙所示，取g＝9.8m/s2，则该小球做平抛运动的初速度大小v0＝1.47m/s，小球在B点的竖直分速度大小vBy＝1.96m/s，图中O点不是（填“是”或“不是”）小球做平抛运动的抛出点。（计算结果取三位有效数字）【分析】（1）根据实验原理和实验现象分析作答；（2）根据实验原理和实验器材分析判断；（3）根据匀变速直线运动推论计算闪光照片的周期，根据匀速直线运动规律计算初速度，根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度求解小球在B点的竖直分速度；再根据自由落体运动规律求解作答。【解答】解1）本实验应改变装置高度多次实验，发现两球的下落时间总是相同，进而说明平抛运动的竖直分运动是自由落体运动，但不能说明水平分运动是匀速直线运动。由自由落体运动规律有h=gt2下落时间与球质量无关，两球质量可以不等；下落时间也与初速度无关，即与是否大力敲击弹性金属片无关。故BD正确，AC错误。故选：BD。（2）除了图中的器材之外，还需要刻度尺测量距离，故A正确，BC错误；故选：A。（3）竖直方向根据Δy＝2L＝gT2解得s=0.1s水平方向根据3L＝v0T解得该小球做平抛运动的初速度大小为m/s=1.47m/s竖直方向根据匀变速直线运动中间时刻速度等于该段过程的平均速度，则小球在B点的竖直速度大小假设小球经过图中的O点，且O点的竖直分速度大小为vOy，则从O点到B点过程，竖直方向有2g.4L=VBYVoY解得VoY=m/s=0则O点到B点的时间为s=0.2s则O点到B点的水平位移为x'＝v0t解得x'＝0.294m＝29.4cmO点到B点的实际水平距离为x＝4L＝5×4.9cm＝24.5cm≠x'＝29.4cm可知O点不是小球做平抛运动的抛出点。故答案为1）BD2）A3）1.47；1.96；不是【点评】本题考查了“研究平抛运动特点”的实验，要明确实验原理，掌握实验的正确操作，根据匀变速直线运动的推论求解闪光照片的周期是解题的关键。139分）宇航员乘坐航天飞船绕某星体做匀速圆周运动，已知环绕周期为T，星体半径R，星体表面重力加速度为g，引力常量为G，求：（1）星体密度ρ;（2）航天飞船距星体表面的高度h。【分析】（1）根据万有引力和重力的关系结合密度计算公式进行解答；（2）根据牛顿第二定律结合向心力的计算公式求解航天飞船距星体表面的高度。【解答】解1）设星体表面上的一物体质量为m，对物体，有：mg=G 所以星球的质量为由关系式解得：（2）设航天飞船的质量为m1，对飞船，根据牛顿第二定律得代入质量M得：ℎ=答1）星体密度（2）航天飞船距星体表面的高度为【点评】本题主要是考查了万有引力定律及其应用；解答此类题目一般要把握两条线：一是在星球表面，忽略星球自转的情况下，万有引力等于重力；二是根据万有引力提供向心力列方程进行解答。1413分）华师附中教工气排球比赛正激烈进行，阮级长原地跳起，在如图离地高度为H的O点用力将球以速度v1水平击出，球恰好落在对方底线内侧的B点，顺利拿下一分。下一球对方组织进攻，吊球过网，在球即将落地时，许级长一跃飞身救球，于地面A点将球成功救起，球以大小为v2、方向与水平方向成60°的速度斜向上飞出，过网后，与地面发生了一次弹性碰撞（碰后水平分速度不变，竖直分速度大小不变，方向相反该球运动中离地最大高度也为H，恰好也落在B点。已知A点在O点的正下方，不计空气阻力，重力加速度为g。（1）求图中AB间水平距离x（用含有H、v1和g的函数式表示（2）求两球初速度大小之比v1：v2；（3）若球网设置在如图所示的C位置，两人击出的排球都恰好能飞过球网顶端，求：①两球从被击出到球网顶端所用时间之比t1′：t2′；②球网的高度h（结果用H表示）。【分析】水平击出的排球做平抛运动，根据平抛运动的规律，结合位移公式求出AB间的水平距离x。（2）根据平抛运动的规律，结合位移公式求出水平速度之比，再根据速度合成求出两球初速度大小之比。（3）①根据平抛运动的规律，结合位移公式求出两球从被击出到球网顶端所用时间之比。②根据平抛运动的规律，结合位移公式求出球网的高度h。【解答】解1）对阮级长击出的气排球，在竖直方向上做自由落体运动，有：H=