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文档简介
本试卷满分100分,考试用时75分钟
注意事项:
1.答题前,考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改
动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在
本试卷上无效。
3.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
4.本试卷主要考试内容:人教版必修第二册第五章到第七章。
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
一项是符合题目要求的。
1.某新型隐身战机在飞行表演中展示动作。如图所示,该战机沿曲线ab向上爬升。整个飞行轨迹位于同一
竖直平面内,且飞行速度大小保持不变。则在沿ab段曲线飞行过程中()
A.战机所受合力可能为图中的
B.战机所受合力可能为图中的
C.战机在竖直方向的分速度逐渐增大
D.战机在水平方向的分速度逐渐增大
【答案】C
【解析】
【详解】AB.曲线运动的合力方向指向曲线的凹侧,图中和指向轨迹凸侧,故AB错误;
C.战机沿曲线向上爬升,轨迹越来越陡,说明速度方向与水平方向的夹角逐渐增大。将速度分
解,竖直分速度
由于大小不变,增大(且),增大,所以逐渐增大,故C正确;
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D.水平分速度
由于大小不变,增大,减小,所以逐渐减小,故D错误。
故选C。
2.某大型风力发电装置的叶片转动的圆面的直径超百米。如图所示,a、b为同一叶片上的两点,当叶片绕
发电装置的中轴线O以恒定转速旋转时,下列说法正确的是()
A.a点的转动周期大于b点的转动周期
B.a点的角速度大于b点的角速度
C.a点的线速度大于b点的线速度
D.a点的向心加速度等于b点的向心加速度
【答案】C
【解析】
【详解】AB.a、b两点在同一个叶片上,属于同轴转动,根据同轴转动的特点可知,两点的角速度相等,
根据周期公式可知,两点的转动周期相等,故AB错误;
C.根据线速度与角速度的关系公式,由图可知a点的转动半径大于b点的转动半径,所以a点的
线速度大于b点的线速度,故C正确;
D.根据向心加速度公式,可知a点的向心加速度大于b点的向心加速度,故D错误。
故选C。
3.如图所示,一台3D打印机的底板可沿x轴方向移动,喷头可在导轨OP上沿y轴方向移动。若喷头从坐
标原点O出发,沿y轴正方向做匀速直线运动,同时底板沿x轴负方向做匀加速直线运动,则打印出来的
图像是()
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A.抛物线B.双曲线C.圆弧D.直线
【答案】A
【解析】
【详解】根据平抛运动的定义可知,沿y轴正方向做匀速直线运动,同时沿x轴负方向做匀加速直线运动,
喷头的运动为类平抛运动,运动轨迹为抛物线。
故选A。
4.中国天问二号探测器于2025年发射,目标是对近地小行星进行伴飞探测。科学家选定了一颗特殊的小行
星作为目标。观测显示,这颗小行星的轨道很扁:近日点在水星轨道的内侧,远日点在木星轨道的外侧,
轨道半长轴大于地球轨道半径,小于木星轨道半径,如图所示。已知木星绕太阳公转的周期约为11.86年,
关于这颗小行星(只考虑太阳引力作用),下列说法正确的是()
A.它在远日点的速度比在近日点的速度大
B.它的公转周期一定大于11.86年
C.它在近日点的加速度比在远日点的加速度小
D.它与太阳的连线在相同时间内扫过的面积相等
【答案】D
【解析】
【详解】A.根据开普勒第二定律(面积定律),小行星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等。由于
近日点距离太阳较近,远日点距离太阳较远,为了扫过相同的面积,小行星在近日点的线速度必须大于在
远日点的线速度,故A错误;
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B.根据开普勒第三定律,可知轨道半长轴a越大,周期T越大。题目已知小行星轨道半长轴小于
木星轨道半径(即小于木星轨道的半长轴),所以小行星的公转周期一定小于木星的公转周期(11.86年),
故B错误;
C.根据牛顿第二定律和万有引力定律
解得加速度
因为近日点距离r小,所以近日点的加速度大,远日点的加速度小,故C错误;
D.根据开普勒第二定律,对于绕太阳运动的小行星,它与太阳的连线在相同时间内扫过的面积相等,故D
正确。
故选D。
5.某次战斗中,我方固守一处阵地:山坡横截面呈直角三角形,坡面朝向敌方,坡脚延伸至开阔平地。敌
方步兵分队正从平地发起仰攻。为阻止敌方向我方推进,我方战士从坡顶掩体水平投掷手榴弹。忽略空气
阻力。关于手榴弹从出手到触地的时间t与出手时水平速度的关系图像,下列图像正确的是()
A.B.
C.D.
【答案】A
【解析】
【详解】设山坡倾角为,当较小时,手榴弹落在山坡上,根据几何关系可得
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可得
可知当手榴弹落在山坡上,下落时间与初速度成正比;当较大时,手榴弹落在水平地面上,下落高度
一定,由,可得
可知下落时间一定,与初速度无关。
故选A。
6.如图甲所示,小球(视为质点)穿在竖直平面内光滑的固定圆环上,绕圆心O点做半径为R的圆周运动。
小球运动到最高点的速度大小为v,圆环与小球间的弹力大小为F,弹力F与速度大小的平方的关系图
像()如图乙所示,取重力加速度大小,不计空气阻力,则下列说法正确的是()
A.小球的质量为2kg,圆环的半径为0.4m
B.当小球在最高点的速度大小为4m/s时,小球与圆环间的作用力大小为20N
C.当小球在最高点受到的弹力为其所受重力大小的时,小球的速度大小可能为
D.当小球在最高点的速度大小为3m/s时,它受到的弹力为0
【答案】B
【解析】
【详解】A.当时,小球竖直方向受力平衡有
代入数据解得
当时,小球受到的重力提供向心力,由牛顿第二定律可得
代入数据解得,A错误;
B.当时,小球受到圆环弹力与重力的合力提供向心力,由牛顿第二定律可得
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代入数据解得,B正确;
CD.小球速度为时,可知
由图乙可知,此时小球不受圆环弹力作用,C错误,D错误。
故选B。
7.如图所示,运动员将网球(视为质点)在边界A处正上方B点垂直球网C水平向右击出,恰好过球网的
上边沿落在D点。已知,网高,边界A到球网的距离为L,重力加速度大小为g,不计
空气阻力,下列说法正确的是()
A.网球在B点的速度大小为
B.D点到球网的距离为
C.若击球高度低于H(仍大于h),且减小击球速度,则网球可能落在球网右侧
D.若网球的初速度变为原来的倍,则网球刚好落在右边的边界上
【答案】D
【解析】
【详解】A.网球做平抛运动,从B点到网的上边沿,竖直方向有
解得
水平方向有
解得,故A错误;
B.网球从B点落到D点,竖直方向有
解得
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水平方向总位移
所以D点到球网的距离为,故B错误;
C.若击球高度低于H(设为),且减小击球速度(设为),网球运动到球网位置的时间变大,
下落高度变大;而允许的最大下落高度变小,所以击球高度低于H(仍大于h),且减小
击球速度,则网球不可能落在球网右侧,故C错误;
D.若网球的初速度变为原来的倍,落地时间不变,则水平总位移
此时网球落点距离球网的水平距离为
根据场地对称性,刚好落在右边的边界上,故D正确。
故选D。
二、多项选择题:本题共3小题,每小题5分,共15分。在每小题给出的四个选项中,有多
项符合题目要求。全都选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
8.某校科技节上,小明操控一艘遥控救援船进行“精准投递”挑战。如图所示,救援船从起点M垂直河岸
驶向对岸,目标点N位于M点的正对岸。挑战水域的水流速度恒为3m/s,救援船在静水中的航速为4m/s。
下列说法正确的是()
A.救援船将精准抵达目标点N
B.救援船的实际航速大小为5m/s
C.救援船将到达目标点N的下游某处
D.救援船的过河时间随水流速度增大而减小
【答案】BC
【解析】
【分析】
【详解】AC.救援船船头垂直河岸航行,沿河岸向下游方向存在水流带来的分速度,船会随水流向下游漂
移,无法抵达正对岸,只会到达的下游,故A错误,C正确;
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B.船速(静水中)方向垂直河岸,水流速度方向沿河岸,两个分速度相互垂直,根据勾股定理,实际航速
为,故B正确;
D.过河时间由垂直河岸方向的分运动决定,公式为(为河宽,是垂直河岸的分速度),本题中
船的分速度垂直河岸,与水流速度无关,水流速度增大不改变过河时间,故D错误。
故选BC。
【点睛】
9.如图所示,设想未来在地球赤道上空建立三个等间隔分布的空间站,构成“三星链”系统,用于全球通
信中继。这三个空间站的质量均为m,均在半径为r的圆轨道上运行,地球的质量为M,引力常量为G。
忽略其他天体影响,下列说法正确的是()
A.三个空间站对地球引力的合力大小为0
B.任意两个空间站之间的引力大小为
C.任意两个空间站之间的引力大小为
D.地球对一个空间站的引力大小为
【答案】ACD
【解析】
【详解】A.三个空间站对地球的引力均为,由于三力大小相等,方向对称,其矢量和为零,故合力
为零,故A正确;
BC.由几何关系可得任意两个空间站之间距离
根据万有引力定律,引力大小,故B错误,C正确;
D.根据万有引力定律,地球对单个空间站的引力大小为,故D正确。
故选ACD。
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10.某科技馆设计了一个“双人离心挑战”互动体验装置,其原理的简化示意图如图所示,水平圆形转台可绕
中心竖直轴匀速转动。转台上放置着两个质量均为m的“体验舱”A和B(均可视为质点),A、B之间
用一根不可伸长的水平轻质安全绳连接,安全绳经过转台的中心轴线。初始状态下,安全绳刚好伸直但无
张力,“体验舱”A、B到转轴的距离分别为r和2r。转台从静止开始缓慢加速转动,角速度ω逐渐增大,直到
两“体验舱”相对台面发生滑动为止。已知“体验舱”与台面间的动摩擦因数均为μ,最大静摩擦力等于滑动摩
擦力,重力加速度大小为g,下列说法正确的是()
A.当转台的角速度为时,安全绳中有拉力
B.当转台的角速度为时,安全绳中有拉力
C.当转台的角速度为时,“体验舱”A受到的摩擦力为零
D.当转台的角速度为时,“体验舱”A和B相对转台向A的一侧发生相对滑动
【答案】AC
【解析】
【详解】A.当绳子拉力刚好为0、B的静摩擦力达到最大时,是绳子出现拉力的临界状态,对B由牛顿第
二定律
解得
当转台的角速度为时,所以安全绳中有拉力,故A正确;
B.当转台的角速度为时,所以安全绳中没有拉力,故B错误;
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C.当时,对A、B根据牛顿第二定律有,
解得,故C正确;
D.ω继续增大,A的摩擦力反向(背离转轴)并逐渐增大,当A的摩擦力也达到最大静摩擦力时,即将滑
动。对A有
对B有
解得
由于
因此会发生滑动,B所需的向心力较大,则“体验舱”A和B相对转台向B的一侧发生相对滑动,故D错误。
故选AC。
三、非选择题:本题共5小题,共57分。
11.利用手机软件可定量探究向心加速度a与半径r、角速度ω的关系。装置如图甲所示,转盘连接在一个
可调转速的电机上,在转盘上沿半径方向每隔相等距离打一个方孔,手机可固定在孔上。
(1)该实验采用的物理方法是________(填“等效替代法”“极限思维法”“控制变量法”或“微元法”)。
(2)若使手机的线速度不变,则手机的向心加速度大小与手机做圆周运动的半径成________(填“正比”
或“反比”)。
(3)手机固定在某个孔位时,手机转动过程中向心加速度a与角速度的平方的图像如图乙所示,分析
图乙发现,图线过原点和点。此时手机所在孔位距转盘中心的距离________m。
(结果保留两位有效数字)
【答案】(1)控制变量法
(2)反比(3)
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【解析】
【小问1详解】
探究向心加速度与半径、角速度三个量的关系时,需要控制一个量不变,研究另外两个量的关系,
该方法为控制变量法;
【小问2详解】
根据向心加速度公式
当线速度不变时,向心加速度与圆周运动半径成反比;
【小问3详解】
由向心加速度公式
可知图像的斜率等于转动半径,代入坐标得
12.某学习小组利用如图甲、乙所示的装置探究平抛运动的特点。
(1)如图甲所示,用小锤击打弹性金属片后,A球沿水平方向飞出,同时B球被松开并自由下落,实验现
象是A、B球同时落地,该现象说明A球在________。
A.水平方向上做匀速直线运动B.竖直方向上做自由落体运动
(2)如图乙所示,将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直硬板上。小钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从斜槽末
端Q水平飞出,落在水平挡板MN上。由于挡板靠近硬板一侧较低,小钢球落在挡板上时,小钢球会在白
纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板,依次重复上述操作,白纸上将留下一系列痕迹点。下列说法正确的是
________。
A.斜槽必须光滑
B.挡板高度应等间距变化
C.应调节硬板保持竖直
D.重复实验时,小钢球应从斜槽的同一位置由静止释放
(3)利用图乙所示的装置得到如图丙所示的轨迹,在轨迹上取A(非抛出点)、B、C三点,A、B两点和B、
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C两点的水平间距相等且均为x,测得A、B两点和A、C两点的竖直间距分别是和。
①已知当地重力加速度大小为g,可得小钢球离开斜槽末端时的速度大小为________。
②若在实验中,斜槽末端切线斜向上,仅从这一影响因素分析,第①问中求得小钢球离开斜槽末端时的速
度大小________(填“偏大”“偏小”或“没有影响”)。
【答案】(1)B(2)CD
(3)①.②.偏小
【解析】
【小问1详解】
甲装置实验中,A球做平抛运动,B球做自由落体运动,二者同时落地,说明平抛运动的竖直分运动和自由
落体运动规律一致,证明A球竖直方向做自由落体运动。
故选B。
【小问2详解】
A.只要每次小球从斜槽同一位置释放,即可保证初速度一致,斜槽摩擦不影响实验结果,斜槽无需光滑,
故A错误;
B.只需要多次移动挡板记录落点,不需要挡板高度等间距变化,故B错误;
C.平抛运动在竖直平面内,必须保持硬板竖直,避免小球碰撞硬板,故C正确;
D.重复实验时,小球从同一位置静止释放,才能保证每次平抛初速度相同,轨迹一致,故D正确。
故选CD。
【小问3详解】
[1]AB和BC水平间距相等,因此A到B、B到C的运动时间相等,设时间间隔为,平抛初速度为,水
平方向钢球做匀速直线运动有
竖直方向上做匀变速直线运动,由逐差法可得
联立解得
[2]斜槽末端切线不水平时,小球初速度不沿水平方向,上述推导得到的结果只是初速度的水平分量,实际
初速度是合速度,大小为
大于我们计算得到的水平分量,因此求得的速度大小偏小。
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13.如图所示,某物流仓库使用简易滑轮装置转运货物。一辆无人搬运车(视为质点)从轨道起点A处由静
止启动,此时滑轮左侧的牵引绳与水平轨道的夹角,水平向左以加速度大小做匀加速
直线运动,牵引绳另一端通过定滑轮用动滑轮悬挂着质量的货箱。经过时间搬运车运动至
B处,此时滑轮左侧的牵引绳与水平轨道的夹角。忽略滑轮和牵引绳的质量及滑轮与绳之间的摩
擦。货箱仅在竖直方向运动,取重力加速度大小,,。求:
(1)搬运车到达B处时货箱的速度大小v;
(2)该过程中货箱上升的高度h。
【答案】(1)
(2)1.25m
【解析】
【小问1详解】
搬运车做匀加速直线运动,到达B点的速度为
将搬运车速度分解,沿绳方向的分速度等于牵引绳的速度为
货箱的速度大小
【小问2详解】
设定滑轮到水平轨道的竖直高度为H,由几何关系,A、B点到定滑轮正下方的水平距离,
搬运车从A到B的位移
且
解得
总绳长不变,左侧绳增加的长度等于下方绳缩短的长度
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货箱上升高度
14.在太阳系的岩石行星中,火星是目前人类最有可能实现登陆并建立前哨站的“第二故乡”候选者。若火
星和地球绕太阳的公转均视为圆周运动,轨道半径之比为,火星的质量与地球的质量之比为,火
星的半径与地球的半径之比为,把火星和地球均看成质量分布均匀的球体,忽略火星和地球的自转。
(1)求火星与地球的公转周期之比;
(2)若在火星和地球表面上相同高度处,各水平抛出一物体,物体的水平位移大小相等,不计空气阻力,
求在火星和地球表面上抛出物体的初速度大小之比。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
记太阳质量为,行星轨道半径为,则行星受到的万有引力提供向心力,有
化简可得
由于火星和地球绕太阳的公转的轨道半径之比为
代入可得
【小问2详解】
根据牛顿第二定律,记行星半径为,物体质量为,则物体在行星表面受到的重力为
化简可得
设平抛运动释放高度为,水平初速度为,落地时水平位移为,根据平抛运动关系有,
联立可得
由于火星的质量与地球的质量之比为,火星的半径与地球的半径之比为,在火星和地球表面上相
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同高度
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