1、浙江省宁波市北仑中学2020-2021学年高一物理下学期期中试题（选考）选择题部分一、选择题(本题共10小题,每小题3分,共30分.每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,不选、多选、错选均不得分)1下列关于万有引力定律的说法正确的是（）A万有引力定律是卡文迪许发现的B万有引力定律适用于自然界中的任何两个物体之间C万有引力定律公式F中G是一个比例常数，是没有单位的D万有引力定律公式表明当r等于零时，万有引力为无穷大2假如地球自转角速度增大，下列说法正确的是（）A放在赤道地面上的物体万有引力增大B放在赤道地面上的物体重力减小C放在两极地面上的物体重力减小D“一昼夜”时间不变3已知地球质
2、量为M，半径为R，自转周期为T，地球同步卫星质量为m，引力常量为G，有关同步卫星，下列表述中正确的是（）A卫星的运行速度可能等于第一宇宙速度B卫星距离地面的高度为C卫星运行的向心加速度小于地球表面的重力加速度D卫星运行的向心加速度等于地球赤道表面物体的向心加速度4据报道，我国将在2022年前后完成空间站建造并开始运营，建成后空间站轨道距地面高度约h4.0102km。已知地球的半径R6.4103km，第一宇宙速度为7.9km/s。则该空间站的运行速度约为（）A7.7km/s B8.0km/s C7.0km/s D3.1km/s5太阳系各行星几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动。当地球恰好运
3、行到某地外行星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线时，天文学称这种现象为“行星冲日”。已知2020年7月21日土星冲日，土星绕太阳运动的轨道半径约为地球绕太阳运动的轨道半径的9.5倍，则下一次土星冲日的时间约为（）A2021年8月 B2022年7月 C2023年8月 D2024年7月62020年诺贝尔物理学奖授予黑洞研究。黑洞是宇宙空间内存在的一种密度极大而体积较小的天体，黑洞的引力很大，连光都无法逃逸。在两个黑洞合并过程中，由于彼此间的强大引力作用，会形成短时间的双星系统。如图所示，黑洞A、B可视为质点，不考虑其他天体的影响，两者围绕连线上O点做匀速圆周运动，O点离黑洞B更近，黑洞A质量为m1
4、，黑洞B质量为m2，AB间距离为L。下列说法正确的是（）A黑洞A与B绕行的向心加速度大小相等B黑洞A的质量m1大于黑洞B的质量m2C若两黑洞质量保持不变，在两黑洞间距L减小后，两黑洞的绕行周期变小D若两黑洞质量保持不变，在两黑洞间距L减小后，两黑洞的向心加速度变小7如图所示，妈妈带着小孩玩套圈取物游戏，A圈和B圈分别从同一竖直线的不同高度做平抛运动，恰好未翻转都落在了地面上同一位置。A圈质量为m1，B圈质量为m2。下列说法正确的是（）AA圈的初动能一定大于B圈的初动能BA圈运动时间一定大于B圈运动时间CA圈落地瞬间重力的瞬时功率小于B圈落地瞬间重力的瞬时功率DA圈落地瞬间的动能一定大于B圈落地
5、瞬间的动能8质量为m的物块从某一高度以动能E水平抛出，落地时动能为3E。不计空气阻力，重力加速度为g。则物块（）A抛出点的高度为B落地点到抛出点的水平距离为C落地时重力的功率为D整个下落过程中速度的变化量大小为9水平桌面上有一光滑小孔，两个质量均为m的小物块A、B用不可伸长的轻绳连接，A在桌面上做匀速圆周运动，B静止于空中。现由于桌面微小阻力的影响，使得A与小孔间距离缓慢地从2L减小为L，在此过程中，桌面对A所做的功为（）AmgL BmgLCmgL DmgL10轻质绳子通过光滑定滑轮牵引物块，沿着粗糙水平面，自很远的地方匀速靠近滑轮。若物块与地面的动摩擦因数1，则在物块匀速靠近的整个过程中，下
6、列判断正确的是（）A绳子的拉力不断减小B地面对物块的作用力不断增大C拉力的功率不断减小D地面对物块的作用力的功率不断增大二、选择题(本题共4小题,每小题4分,共16分.每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的.全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)11观看科幻电影流浪地球后，某同学设想地球仅在木星引力作用下沿椭圆轨道通过木星的情景，如图所示，轨道上P点距木星最近（距木星表面的高度可忽略），则（）A地球靠近木星的过程中运行加速度增大B地球远离木星的过程中机械能减小C地球远离木星的过程中动能减小D地球在P点的运行速度等于木星第一宇宙速度12如图所示，半径分别为R和r的甲、
7、乙两个光滑的圆形轨道安置在同一竖直平面内，两轨道由一条水平轨道CD连通，可视为质点的小滑块以一定的初速度先滑上甲轨道，然后通过CD滑上乙轨道，最后离开。若小滑块与CD轨道的动摩擦因数为，通过两个圆形轨道的最高点时对轨道压力都恰好为零，下列说法正确的是（）A滑块在两轨道最低点对两轨道的压力相等B若增大滑块的初速度，滑块在两轨道最高点对轨道的压力仍相等C水平轨道CD的长度为D水平轨道CD的长度为13如图所示，一轻绳跨过光滑且可看作为质点的定滑轮，轻绳一端系着质量为M的物块，另一端系着一个质量为m的圆环，圆环套在竖直的光滑细杆上。已知细杆与定滑轮的水平距离为d0.6m，初始时细线与竖直杆的夹角37，
8、现在由静止释放两物体，下列说法中正确的是（）A释放之后圆环和物块组成的系统机械能守恒B若Mm，当细线与细杆垂直时，圆环的速度为v2m/sC若M2m，圆环运动区间的长度为1.6mD为保证圆环在初始位置上方运动，物块与圆环的质量之比应该满足14按照现代的粒子理论，可以将粒子分为三大类：媒介子、轻子和强子，质子和中子属于强子强子是由更基本的粒子夸克组成根据夸克理论，夸克有6种，它们是上夸克、下夸克、奇夸克、璨夸克、底夸克和顶夸克它们的带电量分别为e或e，电荷量e为元电荷已知一个质子由两个上夸克和一个下夸克组成，一个中子由两个下夸克和一个上夸克组成则下列说法不正确的是 （）A上夸克的电荷量为+eB下夸
9、克的电荷量为eC上夸克的电荷量为eD下夸克的电荷量为+e非选择题部分三、实验题（每空2分,共8分）15利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图1所示，水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨，导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为M，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳和一质量为m的小球相连，遮光片两条长边与导轨垂直，导轨上B点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t，用d表示A点到光电门B处的距离，b表示遮光片的宽度，将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度，实验时滑块在A处由静止开始运动。（1）用刻度尺测量遮光条宽度，示数如图2所示，其读数为 cm。（2）某次实验测
10、得倾角30，重力加速度用g表示，滑块从A处到达B处时m和M组成的系统动能增加量可表示为Ek ，系统的重力势能减少量可表示为Ep ，在误差允许的范围内，若EkEp，则可认为系统的机械能守恒。（用题中字母M、m、b、t、g、d表示）（3）在上次实验中，某同学改变A、B间的距离，作出的v2d图象如图3所示，并测得Mm，则重力加速度g m/s2。四、计算题（共46分）16上九天揽月，登月表取壤，嫦娥五号完成了中国探月的一大壮举。2020年12月2日，嫦娥五号在月球上采集1.7kg月壤样品并封装，由上升器送入预定环月轨道。如果携带已封装月壤的上升器离开月球表面的一段运动过程中，在竖直方向上先加速上升，后
11、减速上升，其vt图像如图所示。已知月球质量约为地球的，月球表面重力加速度约为地球表面的，求：（1）月球与地球的半径之比（结果可保留根号）；（2）加速及减速过程中，封装装置对月壤样品的作用力大小之差。17某快递公司分拣邮件的水平传输装置示意如图，皮带在电动机的带动下保持v1m/s的恒定速度向右运动，现将一质量为m2kg的邮件轻放在皮带上，邮件和皮带间的动摩擦因数0.5设皮带足够长，取g10m/s2，在邮件与皮带发生相对滑动过程中，求：（1）邮件滑动的时间t；（2）邮件对地的位移大小x；（3）邮件与皮带间的摩擦力对皮带做的功W。18随着人们生活水平的提高，冬季滑雪成为人们休闲娱乐的一项主要运动，某
12、滑雪场的冲关滑道如图所示，粗糙的直轨道AB与半径为R1m的光滑圆弧轨道BCD在B处平滑连接，O为圆弧轨道BCD的圆心，C点为圆弧轨道的最低点，半径OB、OD与OC的夹角分别为37和53，距D点的竖直高度为h0.8米处有一空中平台。小明质量为30kg，从直轨道AB上距B点5m的位置以一定的初速度下滑，经圆弧轨道从D点冲出，刚好沿空中平台的边缘水平滑上平台冲关成功，已知小明与直轨道AB间的动摩擦因数0.5（重力加速度g10m/s2，sin370.6，cos370.8，sin530.8，cos530.6）。求：（1）小明滑上空中平台时的速度大小；（2）小明滑到C点时对轨道的压力大小；（3）小明开始下
13、滑时的速度大小。19如图所示，质量mB3.5kg的物体B通过一轻弹簧固连在地面上，弹簧的劲度系数k100N/m一轻绳一端与物体B连接，绕过无摩擦的两个轻质小定滑轮O1、O2后，另一端与套在光滑直杆顶端的、质量mA1.6kg的小球A连接已知斜杆固定，杆长L为0.8m，且与水平面的夹角37初始时使小球A静止不动，与A端相连的绳子保持水平，此时绳子中的张力F为45N已知AO10.5m，g取10m/s2现将小球A从静止释放，则：（1）在释放小球A之前弹簧的形变量；（2）若直线CO1与杆垂直，求物体A运动到C点的过程中绳子拉力对物体A所做的功；（3）求小球A运动到底端D点时的速度参考答案与试题解析一选择
14、题（共12小题）1下列关于万有引力定律的说法正确的是（）A万有引力定律是卡文迪许发现的B万有引力定律适用于自然界中的任何两个物体之间C万有引力定律公式F中的G是一个比例常数，是没有单位的D万有引力定律公式表明当r等于零时，万有引力为无穷大【分析】万有引力定律是牛顿发现的，它适用于自然界中的任何两个物体之间引力常量G有单位，其单位根据公式推导【解答】解：A、万有引力定律是牛顿发现的，卡文迪许测定了引力常量G的数值，故A错误。B、万有引力定律适用于自然界中的任何两个物体之间，故B正确。C、万有引力定律公式F中的G是一个比例常数，是有单位的，其单位是 Nm2/kg2，故C错误。D、万有引力定律公式表
15、明当r等于零时，物体不能看成质点，万有引力定律不成立，所以不能得出万有引力为无穷大的结论，故D错误。故选：B。2假如地球自转角速度增大，下列说法正确的是（）A放在赤道地面上的物体万有引力增大B放在赤道地面上的物体重力减小C放在两极地面上的物体重力减小D“一昼夜”时间不变【分析】对于地面上的物体，在地球两极物体所受重力等于万有引力，在赤道上的物体所受的重力和向心力是其所受万有引力的分力；当地球自转速度增大时，地球的自转周期变短，据此分析。【解答】解：ABC、地球的质量和半径都没有变化，地面上的物体的万有引力大小保持不变，放在赤道上的物体，其重力和向心力的合力等于物体受到的万有引力，而万有引力不变
16、，地球转速增加时物体所需向心力增大，故物体的重力将减小，在两极点上的物体转动半径为0，转动所需向心力为0，此时物体的重力与万有引力相等，故转速增加两极地面上的物体的重力保持不变，故AC错误，B正确；D、根据自转周期T可知，自转角速度增大，则一昼夜的时间周期T变小，故D错误。故选：B。3已知地球质量为M，半径为R，自转周期为T，地球同步卫星质量为m，引力常量为G，有关同步卫星，下列表述中正确的是（）A卫星的运行速度可能等于第一宇宙速度B卫星距离地面的高度为C卫星运行的向心加速度小于地球表面的重力加速度D卫星运行的向心加速度等于地球赤道表面物体的向心加速度【分析】同步卫星与地球相对静止，因而与地球
17、自转同步，根据万有引力提供向心力，即可求出相关的量【解答】解：A.第一宇宙速度为v1，而同步卫星的速度为v，因此运行速度小于第一宇宙速度，故A错误；B.万有引力提供向心力，有：且rR+h解得：hR，故B错误；C.卫星运行时受到的向心力大小是F向ma向，向心加速度：a向；地表重力加速度为g，卫星运行的向心加速度小于地球表面的重力加速度，故C正确；D.同步卫星与地球赤道表面的物体具有相同的角速度，根据a2r知，卫星运行的向心加速度大于地球赤道表面物体的向心加速度，故D错误；故选：C。4据报道，我国将在2022年前后完成空间站建造并开始运营，建成后的空间站轨道距地面高度约h4.0102km。已知地球
18、的半径R6.4103km，第一宇宙速度为7.9km/s。则该空间站的运行速度约为（）A7.7km/sB8.0km/sC7.0km/sD3.1km/s【分析】空间站绕地球做匀速圆周运动，由地球的万有引力提供向心力，由此列式分析空间站的运行速度与第一宇宙速度的关系，从而求出空间站的运行速度。【解答】解：卫星绕地球做匀速圆周运动时，根据万有引力提供向心力，得Gm，得v当rR时，第一宇宙速度为v17.9km/s空间站的轨道半径rR+h6.4103km+4.0102km6.8103km，空间站的运行速度为v空联立解得v空v1，解得v空7.7km/s，故A正确，BCD错误。故选：A。5太阳系各行星几乎在同
19、一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动。当地球恰好运行到某地外行星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线时，天文学称这种现象为“行星冲日”。已知2020年7月21日土星冲日，土星绕太阳运动的轨道半径约为地球绕太阳运动的轨道半径的9.5倍，则下一次土星冲日的时间约为（）A2021年8月B2022年7月C2023年8月D2024年7月【分析】行星围绕太阳做匀速圆周运动，根据开普勒第三定律，其轨道半径的三次方与周期T的平方的比值都相等求出土星的周期；抓住地球转动的角度比土星转动的角度多2，求出下一次土星冲日会发生的时间【解答】解：根据开普勒第三定律，有：，解得：T土年29.28年如果两次行星冲日时间间隔为t
20、年，则地球多转动一周，即tt2解得土星相邻两次冲日的时间间隔为：t1.04年2020年7月21日土星冲日，即经过1.04年再一次出现土星冲日，可知下一次土星冲日在2021年8月。故A正确，BCD错误。故选：A。62020年诺贝尔物理学奖授予黑洞研究。黑洞是宇宙空间内存在的一种密度极大而体积较小的天体，黑洞的引力很大，连光都无法逃逸。在两个黑洞合并过程中，由于彼此间的强大引力作用，会形成短时间的双星系统。如图所示，黑洞A、B可视为质点，不考虑其他天体的影响，两者围绕连线上O点做匀速圆周运动，O点离黑洞B更近，黑洞A质量为m1，黑洞B质量为m2，AB间距离为L。下列说法正确的是（）A黑洞A与B绕行
21、的向心加速度大小相等B黑洞A的质量m1大于黑洞B的质量m2C若两黑洞质量保持不变，在两黑洞间距L减小后，两黑洞的绕行周期变小D若两黑洞质量保持不变，在两黑洞间距L减小后，两黑洞的向心加速度变小【分析】万有引力的双星问题，连线始终在同一条直线上，所以角速度相同，再根据万有引力提供向心力列公式进行分析。【解答】解：A：A和B连线始终在同一条直线上，所以角速度相同，根据a2r，当角速度大小相同时，r越大，a越大，故A错误， B：对A和B来说万有引力大小相同，所以FGm12r1m22r2，即半径与质量成反比，半径大的质量小，所以B错误， C：FGm12r1m22r2，r2+r1L，联立可得：T2，若两
22、黑洞质量保持不变，在两黑洞间距L减小后，两黑洞的绕行周期变小，故C正确， D：由C可得：T2，若两黑洞质量保持不变，在两黑洞间距L减小后，两黑洞的绕行周期变小，所以角速度增大，向心加速度增大，故D错误，故选：C。7如图所示，妈妈带着小孩玩套圈取物游戏，A圈和B圈分别从同一竖直线的不同高度做平抛运动，恰好未翻转都落在了地面上同一位置。A圈质量为m1，B圈质量为m2。下列说法正确的是（）AA圈的初动能一定大于B圈的初动能BA圈运动时间一定大于B圈运动时间CA圈落地瞬间重力的瞬时功率小于B圈落地瞬间重力的瞬时功率DA圈落地瞬间的动能一定大于B圈落地瞬间的动能【分析】利用平抛运动水平和竖直方向运动的特
23、点，找到水平速度和竖直速度的大小关系。根据重力的瞬时功率为重力与竖直方向速度的乘机解决功率问题。【解答】B，两个圈做平抛运动初速度水平方向设为v01和v02水平方向是匀速直线运动，因为落到同一点，所以水平位移相同：xv01t1v02t2在竖直方向上，为自由落体运动：y1gt12y2gt22t1 t2因为y1y2所以t1t2故B正确；A，因为xv01t1v02t2所以v01v02mv012mv022故A错误；C，在竖直方向上，落地时，vy1gt1vy2gt2P重mgvy所以，P1P2故C错误；D，对开始平抛到落地过程中，根据动能定理：m1gh1EK1mv012m2gh2EK2mv022即：EK1
24、m1gh1+mv012 EK2m2gh2+mv022所以无法判断，故D错误。故选：B。8质量为m的物块从某一高度以动能E水平抛出，落地时动能为3E。不计空气阻力，重力加速度为g。则物块（）A抛出点的高度为B落地点到抛出点的水平距离为C落地时重力的功率为D整个下落过程中动量变化量的大小为【分析】由动能定理求解高度，然后根据平抛运动的规律求解水平距离，根据功率的公式求解重力的功率，由动量定理求解动量的变化量。【解答】解：A、由动能定理得：3EEmgh，解得h，故A错误；B、由平抛运动的规律得：h，解得t，又初动能E，解得v0，则落地点到抛出点的水平距离为xv0t，故B错误；C、落地时重力的功率Pm
25、gvymggt2g，故C错误；D、整个下落过程中速度的变化量大小为，故D正确。故选：D。9水平桌面上有一光滑小孔，两个质量均为m的小物块A、B用不可伸长的轻绳连接，A在桌面上做匀速圆周运动，B静止于空中。现由于桌面微小阻力的影响，使得A与小孔间距离缓慢地从2L减小为L，在此过程中，桌面对A所做的功为（）AmgLBmgLCmgLDmgL【分析】根据匀速圆周运动中物体受到的合力等于向心力，牛顿第二定律求解速度，根据动能定理求变力做的功。【解答】解：对物体B受力分析，物体只受到重力和绳子的拉力，根据B处于平衡状态，绳子的拉力等于物体B的重力。对物体A绳子拉力提供向心力，则当半径为2L时，根据牛顿第二
26、定律：mgmv1根据动能的定义式：Ek1mv12mgL则当半径为L时，根据牛顿第二定律：mgm根据动能的定义式：Ek2mv22mgL在此过程中，桌面对A所做的功为W，根据动能定理：W+mgLEk2Ek1mgLmgLWmgL故选：A。10轻质绳子通过光滑定滑轮牵引物块，沿着粗糙水平面，自很远的地方匀速靠近滑轮。若物块与地面的动摩擦因数1，则在物块匀速靠近的整个过程中，下列判断正确的是（）A绳子的拉力不断减小B地面对物块的作用力不断增大C拉力的功率不断减小D地面对物块的作用力的功率不断增大【分析】分析物块的受力情况，确定拉力最小时，绳子与水平方向的夹角；地面对物块的作用力不断减小；根据功率的公式分
27、析，功率为速度与速度方向上的力的乘积；分析地面对物块的作用力，确定功率变化情况。【解答】解：A、物块匀速运动，受力平衡，设绳子与水平面的夹角为，有：Fcos（mgFsin），解得：F，当tan时，拉力最小，为，故绳子拉力先减小后增大，故A错误；B、物块受到重力、拉力、地面的支持力和摩擦力作用，受力平衡，地面作用力的合力为（mgFsin）（mg），增大，合力一直减小，故地面对物块的作用力一直减小，故B错误；C、拉力的功率等于速度与速度方向上的力的乘积，有：PFcosvcosv，速度v不变，增大，拉力的功率不断减小，故C正确；D、根据能量守恒可知，重力不做功，拉力克服地面对物块的作用力做功，即拉力
28、的功率等于地面对物块的作用力的功率，地面对物块作用力的功率不断减小，故D错误。故选：C。二多选题（共4小题）11观看科幻电影流浪地球后，某同学设想地球仅在木星引力作用下沿椭圆轨道通过木星的情景，如图所示，轨道上P点距木星最近（距木星表面的高度可忽略），则（）A地球靠近木星的过程中运行加速度增大B地球远离木星的过程中机械能减小C地球远离木星的过程中动能减小D地球在P点的运行速度等于木星第一宇宙速度【分析】根据万有引力提供加速度分析；根据开普勒第二定律分析；地球在P点做离心运动，沿椭圆轨道运行时，速度大于木星第一宇宙速度。【解答】解：A、根据万有引力提供加速度，a，地球靠近木星的过程中，加速度增大
29、，故A正确；B、地球远离木星的过程中只有万有引力做功，机械能不变，故B错误；C、地球绕木星做椭圆运动，根据开普勒第二定律可知，远木点的速度小，近木点的速度大，故地球远离木星的过程中，运行速度减小，动能减小，故C正确。D、若地球在P点绕木星做匀速圆周运动，速度等于木星的第一宇宙速度，而地球在P点做离心运动时，需要的向心力大于提供的向心力，结合向心力的表达式可知，地球在P点做离心运动时的速度大于木星第一宇宙速度，故D错误。故选：AC。12如图所示，半径分别为R和r的甲、乙两个光滑的圆形轨道安置在同一竖直平面内，两轨道由一条水平轨道CD连通，可视为质点的小滑块以一定的初速度先滑上甲轨道，然后通过CD
30、滑上乙轨道，最后离开。若小滑块与CD轨道的动摩擦因数为，通过两个圆形轨道的最高点时对轨道压力都恰好为零，下列说法正确的是（）A滑块在两轨道最低点对两轨道的压力相等B若增大滑块的初速度，滑块在两轨道最高点对轨道的压力仍相等C水平轨道CD的长度为D水平轨道CD的长度为【分析】滑块通过两个圆形轨道的最高点时对轨道压力都恰好为零，在最高点，均由重力提供滑块所需要的向心力，由牛顿第二定律求出滑块通过最高点的速度。由机械能守恒定律求出滑块通过最低点的速度。滑块在轨道最低点时，由重力和轨道支持力的合力提供向心力，由牛顿第二定律求出轨道的支持力，从而得到滑块对轨道的压力，即可比较滑块在两轨道最低点对两轨道的压
31、力关系；若增大滑块的初速度，根据机械能守恒定律和牛顿运动定律相结合分析滑块【解答】解：A、设小滑块通过甲圆形轨道最低点C时，速度为vC，最高点速度为v1。小滑块通过圆形轨道的最高点时对轨道压力恰好为零，由重力提供滑块所需要的向心力，由牛顿第二定律可得则得小滑块在最高的速度为小滑块从最低点到最高点，由机械能守恒定律理有联立解得在甲圆形轨道最低点，轨道对小滑块的支持力为N，则有联立解得N6mg由牛顿第三定律可得，小滑块对甲圆形轨道的压力N大小为6mg。同理，也可求得小滑块在乙圆形轨道最低点时对轨道的压力大小也为6mg，故A正确；B、若增大滑块的初速度vC，由机械能守恒定律可得在甲轨道最高点轨道对小
32、滑块的压力N1有联立两式解得同理，可求得在乙轨道最高点轨道对小滑块的压力N2有若N2N1，则需要满足显然，由题目提供的条件不能判断二者的大小关系，即小球在乙轨道最高点对轨道的压力与在甲轨道最高点对轨道的压力大小无法确定，故B错误；CD、小滑块从C点沿水平轨道CD运动到D点，由动能定理有 分别把，代入上式，求得，故C正确，D错误。故选：AC。13如图所示，一轻绳跨过光滑且可看作为质点的定滑轮，轻绳一端系着质量为M的物块，另一端系着一个质量为m的圆环，圆环套在竖直的光滑细杆上。已知细杆与定滑轮的水平距离为d0.6m，初始时细线与竖直杆的夹角37，现在由静止释放两物体，下列说法中正确的是（）A释放之
33、后圆环和物块组成的系统机械能守恒B若Mm，当细线与细杆垂直时，圆环的速度为v2m/sC若M2m，圆环运动区间的长度为1.6mD为保证圆环在初始位置上方运动，物块与圆环的质量之比应该满足【分析】根据只有重力做功，机械能守恒；结合动能定理、机械能守恒定律，及运动的合成与分解，从而即可列式求解。【解答】解：A因整个系统不存在摩擦力，只有重力做功，故系统的机械能守恒，故A正确；B当细线与细杆垂直时，物块的速度为0，由Mm，根据动能定理可得：，解得：v2m/s，故B正确；C若M2m时，物块一开始先做向下的加速运动，后做减速运动，圆环先做向上的加速运动，后做减速运动，可知当圆环运动至细线与细杆垂直时，此时
34、：即物块重力势能的减少量等于圆环重力势能的增加量，又恰好此时物块的动能为0，根据机械能守恒可知，此时圆环的速度为0，即为圆环运动的最高点，随后向下运动，可得圆环作用的区间长度为：，故C错误；D圆环在初始位置上方运动，故可视为圆环在初始位置恰好静止，由此可得Mgcosmg，解得：，故当满足时，圆环在初始位置上方运动，故D正确；故选：ABD。14按照现代的粒子理论，可以将粒子分为三大类：媒介子、轻子和强子，质子和中子属于强子强子是由更基本的粒子夸克组成根据夸克理论，夸克有6种，它们是上夸克、下夸克、奇夸克、璨夸克、底夸克和顶夸克它们的带电量分别为e或e，电荷量e为元电荷已知一个质子由两个上夸克和一
35、个下夸克组成，一个中子由两个下夸克和一个上夸克组成则下列说法不正确的是 （）A上夸克的电荷量为+eB下夸克的电荷量为eC上夸克的电荷量为eD下夸克的电荷量为+e【分析】由一个质子由两个上夸克和一个下夸克组成，一个中子由两个下夸克和一个上夸克组成可知，结合质子带电量为+e，而中子不带电，则可确定上夸克和一个下夸克组成，从而可求解【解答】解：由题意可知，质子带电量为+e，且一个质子由两个上夸克和一个下夸克组成，即为2（+）+e；同理，一个中子由两个下夸克和一个上夸克组成，即为2（）+0；故AB正确，CD错误，本题选择错误的，故选：CD。三实验题（共1小题）15利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装
36、置如图1所示，水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨，导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为M，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳和一质量为m的小球相连，遮光片两条长边与导轨垂直，导轨上B点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t，用d表示A点到光电门B处的距离，b表示遮光片的宽度，将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度，实验时滑块在A处由静止开始运动。（1）用刻度尺测量遮光条宽度，示数如图2所示，其读数为0.50cm。（2）某次实验测得倾角30，重力加速度用g表示，滑块从A处到达B处时m和M组成的系统动能增加量可表示为Ek，系统的重力势能减少量可表示为Ep（m）gd
37、，在误差允许的范围内，若EkEp，则可认为系统的机械能守恒。（用题中字母M、m、b、t、g、d表示）（3）在上次实验中，某同学改变A、B间的距离，作出的v2d图象如图3所示，并测得Mm，则重力加速度g9.6m/s2。【分析】（1）掌握刻度尺读数的方法，需估读一位；（2）由于光电门的宽度d很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度；根据重力做功和重力势能之间的关系可以求出重力势能的减小量，根据起末点的速度可以求出动能的增加量；（3）根据图象的物理意义可知，结合图象的斜率大小与物体的重力加速度大小关系，即可求解。【解答】解：（1）刻度尺读数的方法，需估读一位，所以读数为0.50cm；（2）由
38、于光电门的宽度b很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度，所以滑块通过光电门B速度为：vB；滑块从A处到达B处时m和M组成的系统动能增加量为：Ek（M+m）（）2；系统的重力势能减少量可表示为：EpmgdMgdsin30（m）gd；（3）根据系统机械能守恒有：（M+m）v2（m）gd；则v22gd若v2d图象，则图线的斜率：k2g；由图象可知，km/s2；则有：g代入数据得：g9.6m/s2。故答案为：（1）0.50； （2）；（m）gd；（3）9.6。四解答题（共4小题）16上九天揽月，登月表取壤，嫦娥五号完成了中国探月的一大壮举。2020年12月2日，嫦娥五号在月球上采集1.7kg
39、月壤样品并封装，由上升器送入预定环月轨道。如果携带已封装月壤的上升器离开月球表面的一段运动过程中，在竖直方向上先加速上升，后减速上升，其vt图像如图所示。已知月球质量约为地球的，月球表面重力加速度约为地球表面的，求：（1）月球与地球的半径之比（结果可保留根号）；（2）加速及减速过程中，封装装置对月壤样品的作用力大小之差。【分析】（1）根据物体在星球表面受到的重力等于万有引力列式求解。（2）分析加速、减速过程中的加速度，根据牛顿第二定律列式求解。【解答】解：（1）设地球质量为M，重力加速度为g，则月球质量为，重力加速度为根据重力等于万有引力可知，地球表面：月球表面：G得：（2）由图像得加速过程加
40、速度大小为a13m/s2，减速过程加速度大小为a21m/s2加速上升，对月壤样品：F1mgma1减速上升，对月壤样品：mgF2ma2作用力大小之差：FF1F2得：F6.8N。答：（1）月球与地球的半径之比为。（2）加速及减速过程中，封装装置对月壤样品的作用力大小之差为6.8N。17某快递公司分拣邮件的水平传输装置示意如图，皮带在电动机的带动下保持v1m/s的恒定速度向右运动，现将一质量为m2kg的邮件轻放在皮带上，邮件和皮带间的动摩擦因数0.5设皮带足够长，取g10m/s2，在邮件与皮带发生相对滑动过程中，求：（1）邮件滑动的时间t；（2）邮件对地的位移大小x；（3）邮件与皮带间的摩擦力对皮带
41、做的功W。【分析】（1）对邮件运用动量定理，求出邮件速度达到传送带速度所需的时间（2）对邮件运用动能定理，求出邮件相对地面的位移大小（3）根据摩擦力的大小以及皮带的位移大小求出邮件与皮带间的摩擦力对皮带做的功W【解答】解：（1）设邮件放到皮带上与皮带发生相对滑动过程中受到的滑动摩擦力为F，则：Fmg 取向右为正方向，对邮件应用动量定理得，Ftmv0，由式并代入数据得，t0.2s （2）邮件与皮带发生相对滑动的过程中，对邮件应用动能定理，有：由式并代入数据得，x0.1m （3）邮件与皮带发生相对滑动的过程中，设皮带相对地面的位移为s，则：svt 摩擦力对皮带做的功WFs 由式并代入数据得，W2J
42、答：（1）邮件滑动的时间t为0.2s；（2）邮件对地的位移大小x为0.1m；（3）邮件与皮带间的摩擦力对皮带做的功W为2J18随着人们生活水平的提高，冬季滑雪成为人们休闲娱乐的一项主要运动，某滑雪场的冲关滑道如图所示，粗糙的直轨道AB与半径为R1m的光滑圆弧轨道BCD在B处平滑连接，O为圆弧轨道BCD的圆心，C点为圆弧轨道的最低点，半径OB、OD与OC的夹角分别为37和53，距D点的竖直高度为h0.8米处有一空中平台。小明质量为30kg，从直轨道AB上距B点5m的位置以一定的初速度下滑，经圆弧轨道从D点冲出，刚好沿空中平台的边缘水平滑上平台冲关成功，已知小明与直轨道AB间的动摩擦因数0.5（重
43、力加速度g10m/s2，sin370.6，cos370.8，sin530.8，cos530.6）。求：（1）小明滑上空中平台时的速度大小；（2）小明滑到C点时对轨道的压力大小；（3）小明开始下滑时的速度大小。【分析】（1）小明从D点冲出后到平台的过程其逆过程是平抛运动，根据高度h求出小明经过D点时竖直分速度，再由速度分解法求水平速度，即为小明滑上空中平台时的速度大小；（2）从C点到D点，由动能定理求出小明滑到C点时的速度。小明在C点时，由合力提供向心力，由牛顿第二定律求出轨道对小明的支持力大小，从而得到小明对轨道的压力大小；（3）从开始到C点的过程，利用动能定理求小明开始下滑时的速度大小。【解
44、答】解：（1）设明滑上空中平台时的速度大小为v0，明经过D点时竖直分速度为vy。小明从D点冲出后到平台的过程其逆过程是平抛运动，则有vy22gh解得vy4m/s将小明经过D点的速度分解如图所示，则v0m/s3m/s（2）小明经过D点的速度vDm/s5m/s从C点到D点，由动能定理得：mgR（1cos53）解得vCm/s小明在C点时，由重力和轨道支持力的合力提供向心力，由牛顿第二定律得 FNmgm可得FN1290N（3）设小明开始下滑时的速度大小为v0.从开始到C点的过程，根据动能定理得： mgxsin37+R（1cos37）mgxcos37其中x5m，解得v03m/s答：（1）小明滑上空中平台
45、时的速度大小为3m/s；（2）小明滑到C点时对轨道的压力大小为1290N；（3）小明开始下滑时的速度大小为3m/s。19如图所示，质量mB3.5kg的物体B通过一轻弹簧固连在地面上，弹簧的劲度系数k100N/m一轻绳一端与物体B连接，绕过无摩擦的两个轻质小定滑轮O1、O2后，另一端与套在光滑直杆顶端的、质量mA1.6kg的小球A连接已知斜杆固定，杆长L为0.8m，且与水平面的夹角37初始时使小球A静止不动，与A端相连的绳子保持水平，此时绳子中的张力F为45N已知AO10.5m，g取10m/s2现将小球A从静止释放，则：（1）在释放小球A之前弹簧的形变量；（2）若直线CO1与杆垂直，求物体A运动
46、到C点的过程中绳子拉力对物体A所做的功；（3）求小球A运动到底端D点时的速度【分析】（1）释放A球前，系统处于静止状态，隔离研究物体B，由平衡条件便可求出弹簧的弹力，进而由胡克定律求得弹簧的形变量（2）小球运动到C点的过程中，绳的拉力为变力，应用动能定理求解变力的功，同时考虑A、B、弹簧组成的相互作用的系统机械能守恒（3）A球的下降过程，A、B、弹簧组成的相互作用的系统机械能守恒，注意A、B的速度之间的牵连关系，列出机械能守恒的方程可解【解答】解：（1）释放小球A前，物体B处于平衡状态，则有kxFmBg所以，x0.1m故弹簧被拉长了0.1m（2）小球从杆顶端运动到C点的过程，由动能定理得：W+
47、mAghmA0其中，hCO1cos37又 CO1AO1sin370.3m物体B下降的高度hAO1CO10.2m由此可知，此时弹簧被压缩了0.1m，则弹簧的弹性势能在初、末状态相同再以A、B和弹簧为系统，由机械能守恒定律得： mAghmBgh+由题意知，小球A运动方向与绳垂直，此瞬间B物体速度 vB0由得，WmBgh7J（3）由题意知，杆长L0.8m，故CDO137故DO1AO1，弹簧的伸长量依然为0.1m，与最初状态相比，弹簧的弹性势能相同，物体B又回到了初始位置，其重力势能也与最初状态相同在D点对A的速度进行分解可得：vBvAcos370.8vA由机械能守恒得：mAgLsin37+联立可得小球A运动到杆的底端D点时的速度：vA2m/s答：（1）弹簧形变量为0.1m（2）绳子拉力对物体A所做的功为7J（3）小球A运动到底端D点时的速度为2m/s