2025届北京市丰台区中国人民大学附属中学丰台学校高三下学期一模（高考模拟）物理试卷（原卷版+解析版）

这是一份2025届北京市丰台区中国人民大学附属中学丰台学校高三下学期一模（高考模拟）物理试卷（原卷版+解析版），共29页。试卷主要包含了单选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1. 关于力的作用效果，下列说法不正确的是（ ）
A. 力可以使物体产生加速度
B. 力可以对物体做功
C. 力可以对物体产生冲量
D. 物体做匀速直线运动需要力来维持
2. 某人想估测一枯井的深度：他从井口静止释放一小石块并开始计时，经过2s听到石块落到底部。下列选项最接近枯井深度的是（ ）
A. 16mB. 19mC. 22mD. 25m
3. 如图所示，运动员在攀登峭壁的过程中，通过手、脚与岩壁、绳索间的相互作用来克服自身的重力。若图片所示时刻运动员保持静止，则运动员（ ）

A. 只受到重力和拉力的作用B. 一定受到岩石施加的支持力
C. 一定受到岩石施加的静摩擦力D. 所受到的合力竖直向上
4. 一个人水平抛出一小球，球离手时的初速度为v0，落地时的速度是vt，空气阻力忽略不计，下列哪个图像正确表示了速度矢量变化的过程 （ ）
A. B.
C. D.
5. 如图所示，一辆装满石块的货车在平直道路上运动。当货车向右减速运动时，石块B周围与它接触的物体对石块B作用力的合力为F，关于F的方向，下列图中可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
6. 中国天宫空间站在距离地面约为400km轨道运行，可视为匀速圆周运动。地球同步卫星距地面的高度约为36000km。比较它们的运动，下列说法正确的是（ ）
A. 空间站的周期更小
B. 空间站的线速度更小
C. 空间站的角速度更小
D. 空间站的向心加速度更小
7. 我国计划在2030年前实现载人登月。假设宇航员在月球上利用弹簧测力计测得质量m的钩码重力大小为F。已知万有引力常量为G，宇航员还需要知道以下哪个条件才能计算出月球的质量（ ）
A. 月球的半径R
B. 月球表面摆长为l的单摆周期 T1
C. 月球绕地球做圆周运动的周期T2
D. 月球表面物体自由下落高度为h时所用的时间t
8. 如图所示，将两个木块a、b置于粗糙的水平地面上，中间用一轻弹簧连接，两侧用细绳系于墙壁。开始时a、b均静止，弹簧处于伸长状态，两细绳均有拉力，a所受摩擦力Fa=0，b所受摩擦力Fb≠0。现将右侧细绳剪断，则剪断瞬间（ ）
A. Fa不为零
B. Fb变为零
C Fa方向向右
D. Fb方向向右
9. 某同学在地面上，把一物体以一定的初速度竖直向上抛出，物体达到最高点后落回抛出点。如果取竖直向上为正方向，不计空气阻力。下列描述该运动过程的图像或图像正确的是（ ）
A. B.
C. D.
10. 图甲为游乐场中一种叫“魔盘”的娱乐设施，游客坐在转动的魔盘上，当魔盘转速增大到一定值时，游客就会滑向盘边缘，其装置可以简化为图乙。若魔盘转速缓慢增大，则游客在滑动之前（ ）
A. 受到魔盘的支持力缓慢增大B. 受到魔盘的摩擦力缓慢减小
C. 受到的合外力大小不变D. 受到魔盘的作用力大小变大
11. 如图为“蹦极”运动的示意图。弹性绳的一端固定在O点，另一端和人相连。人从O点自由下落，至A点时弹性绳恰好伸直，继续向下运动到达最低点B。不计空气阻力的影响，将人视为质点。则人从A点运动到B点的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 绳的拉力逐渐增大，人的速度逐渐减小
B. 人的重力势能始终减小且始终是负值
C. 人动能的减少量等于绳弹性势能的增加量
D. 绳对人一直做负功，人的机械能逐渐减小
12. 如图所示，物块从光滑曲面上的P点自由滑下，通过粗糙的静止水平传送带后落到地面上的Q点。若传送带转动起来，再把物块放到P点自由滑下，则（ ）
A. 若传送带逆时针方向转动，物块一定落在Q点
B. 若传送带逆时针方向转动，物块一定落在Q点的左边
C. 若传送带顺时针方向转动，物块一定落在Q点
D. 若传送带顺时针方向转动，物块一定落在Q点的右边
13. 在地铁某路段的隧洞墙壁上，连续相邻地挂有相同的广告画，画幅的宽度为0.8m，在列车行进的某段时间内，由于视觉暂留现象，车厢内的人向窗外望去会感觉广告画面是静止的。若要使人望向窗外时，看到的是画中的苹果做自由落体运动，则这段时间内（人眼的视觉暂留时间取0.05s，重力加速度g取）
A. 列车的车速为8m/s
B. 隧洞墙壁上每幅画中苹果所在的位置可连成抛物线
C. 隧洞墙壁上相邻两幅画中苹果之间的高度差都相等
D. 隧洞墙壁上连续相邻两幅画中苹果之间的高度差不相等，依次相差5cm
14. 2023年诺贝尔物理学奖授予了“为研究物质中的电子动力学而产生阿秒（）光脉冲实验方法”的三位物理学家，他们的实验为人类探索原子和分子内部的电子世界提供了新的工具。科学研究表明，人类所能测量的最短长度和最短时间都存在一个极限，分别称为普朗克长度和普朗克时间tp，两者之间满足关系（c为真空中的光速）。推导普朗克长度和普朗克时间需要用到三个常数：万有引力常量G、光速c和普朗克常数h。已知普朗克常数h的单位为J·s，下列关系式正确的是（ ）
A. B. C. D.
二、实验题
15. 物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。例如∶
（1）“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验装置如图所示：
① 其中，为橡皮筋与细绳的结点，和为细绳。在该实验中，下列操作正确的是（ ）
A. 拉着细绳套的两只弹簧测力计，稳定后读数应相同
B. 测量时，橡皮筋、细绳和弹簧测力计应贴近并平行于木板
C. 实验中，把橡皮筋的另一端拉到点时，两弹簧测力计之间夹角应取 ，以便于算出合力的大小
D. 实验前将两弹簧测力计调零后水平互钩对拉，选择两个读数相同的弹簧测力计。
② 本实验采用的科学方法是 _____ 。
A．理想实验法
B．等效替代法
C．控制变量法
（2）某小组探究橡皮筋弹力与形变量的关系，测出橡皮筋在不同拉力作用下的长度，并据此作出了图像，如图所示。请根据图像分析橡皮筋劲度系数的变化特点 __________ 。
（3）物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。用如图所示的装置探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系，实验时将皮带套在左右半径不同的变速塔轮上，可以探究向心力与以下哪个物理量的关系（ ）
A 质量
B. 半径
C. 角速度
16. 做“探究加速度与力、质量的关系”的实验。
（1）若使用图甲所示装置进行实验，下列说法中正确的是 ______（选填选项前的字母）
A. 拉小车的细线应与带滑轮的长木板平行
B. 实验开始时，让小车靠近打点计时器，先释放小车，再接通电源，打出一条纸带
C. 把木板右端垫高，小车在拉力作用下拖动纸带匀速运动，以平衡小车受到的阻力
D. 为减小误差，实验中要保证槽码的质量远小于小车的质量
（2）在图甲所示装置中，实验室使用我国民用电时，打点计时器的打点频率为__________，实验中得到一条纸带，在纸带上从点开始，每隔个点取一个计数点，分别为、、、、，如图乙所示，相邻两计数点间的距离分别为、、、、，则小车的加速度为__________。
（3）若采用传感器测量数据进行实验，装置如图丁所示，在小车前固定一无线式力传感器（通过无线传输方式在电脑上显示拉力的大小），细绳系在力传感器上，槽码的总质量用表示，小车（含车内钩码）和力传感器的总质量用表示。
① 实验中，在保持一定的前提下，__________（选填“需要”或“不需要”）满足远小于；__________（选填“需要”或“不需要”）平衡摩擦力。
② 若一位同学在上面①的两个选择中都选择了“不需要”，之后多次改变槽码的质量，重复实验，测得多组力及对应的加速度作出图像，最有可能的图像是__________。
（4）某同学利用图示装置“探究加速度与力、质量的关系”，某次实验中补偿了阻力之后，保持细绳与木板平行，测得小车的加速度为，该同学认为此时不能用槽码的重力大小来替代小车所受的拉力大小。请对此谈谈你的看法（取） __________ 。
三、计算题
17. 如图所示，冰车静止在冰面上，小孩与冰车的总质量。大人用恒定拉力，使冰车开始沿水平冰面移动，拉力方向与水平面的夹角为。已知冰车与冰面间的动摩擦因数，重力加速度，，。求。
（1）小孩与冰车受到的支持力的大小。
（2）小孩与冰车的加速度的大小。
（3）拉力作用时间，冰车位移的大小。
（4）拉力作用时间内，合外力做的功。
18. 年将在我国举办第二十四届冬奥会，跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一。某滑道示意图如下，长直助滑道AB与弯曲滑道BC平滑衔接，滑道BC高，是半径圆弧的最低点。质量的运动员从A处由静止开始匀加速下滑，加速度，到达B点时速度。取重力加速度。
（1）求运动员在AB段运动的时间；
（2）求运动员在AB段所受合外力冲量的大小；
（3）若不计BC段的阻力，画出运动员经过点时的受力图，并求运动员经过点时所受支持力的大小。
19. 秋千由踏板和绳构成，人在秋千上的摆动过程可以简化为单摆的摆动，等效“摆球”的质量为，人蹲在踏板上时摆长为，人站立时摆长为。不计空气阻力，重力加速度大小为。
（1）如果摆长为，“摆球”通过最低点时的速度为，求此时“摆球”受到拉力的大小。
（2）在没有别人帮助的情况下，人可以通过在低处站起、在高处蹲下的方式使“摆球”摆得越来越高。人蹲在踏板上从最大摆角开始运动，到最低点时突然站起，此后保持站立姿势摆到另一边的最大摆角为。假定人在最低点站起前后“摆球”摆动速度大小不变，通过计算证明。
（3）实际上人在最低点快速站起后“摆球”摆动速度的大小会增大。随着摆动越来越高，达到某个最大摆角后，如果再次经过最低点时，通过一次站起并保持站立姿势就能实现在竖直平面内做完整的圆周运动，求在最低点“摆球”增加的动能应满足的条件。
20. 建立物理模型是解决实际问题的重要方法。
（1）如图1所示，圆和椭圆是分析卫星运动时常用模型。已知，地球质量为M，半径为R，万有引力常量为G。
a、卫星在近地轨道Ⅰ上围绕地球的运动，可视做匀速圆周运动，轨道半径近似等于地球半径。求卫星在近地轨道Ⅰ上的运行速度大小v。
b、在P点进行变轨操作，可使卫星由近地轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ、卫星沿椭圆轨道运动的情况较为复杂，研究时我们可以把椭圆分割为许多很短的小段，卫星在每小段的运动都可以看作是圆周运动的一部分（如图2所示）。这样，在分析卫星经过椭圆上某位置的运动时，就可以按其等效的圆周运动来分析和处理。卫星在椭圆轨道Ⅱ的近地点P的速度为，在远地点D的速度为，远地点D到地心的距离为r。根据开普勒第二定律（对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等）可知，请你根据万有引力定律和牛顿运动定律推导这一结论。
（2）在科幻电影《流浪地球》中有这样一个场景：地球在木星的强大引力作用下，加速向木星靠近，当地球与木星球心之间的距离小于某个值d时，地球表面物体就会被木星吸走，进而导致地球可能被撕裂。这个临界距离d被称为“洛希极限”。已知，木星和地球的密度分别为和，木星和地球的半径分别为和R，且。请据此近似推导木星使地球产生撕裂危险的临界距离d——“洛希极限”的表达式。【提示：当x很小时，。】
2025年北京丰台区中国人民大学附属中学丰台学校高三一模物理试卷
一、单选题
1. 关于力的作用效果，下列说法不正确的是（ ）
A. 力可以使物体产生加速度
B. 力可以对物体做功
C. 力可以对物体产生冲量
D. 物体做匀速直线运动需要力来维持
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据牛顿第二定律，力可以使物体产生加速度，故A正确，不符合题意；
B．根据，力可以对物体做功，故B正确，不符合题意；
C．根据，力可以对物体产生冲量，故C正确，不符合题意；
D．物体做匀速直线运动不需要力来维持，故D错误，符合题意。
故选D。
2. 某人想估测一枯井的深度：他从井口静止释放一小石块并开始计时，经过2s听到石块落到底部。下列选项最接近枯井深度的是（ ）
A. 16mB. 19mC. 22mD. 25m
【答案】B
【解析】
【详解】石块做自由落体运动，则2s的位移为
考虑到声音传播的因素，则石子下落的时间小于2s，则下落的距离小于20m，则最接近枯井深度的是19m。
故选B。
3. 如图所示，运动员在攀登峭壁的过程中，通过手、脚与岩壁、绳索间的相互作用来克服自身的重力。若图片所示时刻运动员保持静止，则运动员（ ）

A. 只受到重力和拉力的作用B. 一定受到岩石施加的支持力
C. 一定受到岩石施加的静摩擦力D. 所受到的合力竖直向上
【答案】B
【解析】
【详解】ABC．根据图示照片可知运动员一定受到重力、绳子的拉力与岩石的支持力，无法确定是否受到摩擦力的作用，B正确，AC错误；
D．运动员保持静止，处于平衡态，所以运动员所受合力为零，D错误。
故选B。
4. 一个人水平抛出一小球，球离手时的初速度为v0，落地时的速度是vt，空气阻力忽略不计，下列哪个图像正确表示了速度矢量变化的过程 （ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】小球水平抛出后，只受到重力作用.所以水平方向上速度不变，将保持匀速直线运动；竖直方向上在重力作用下速度逐渐增大，做匀加速直线运动。所以任意两个时刻的速度之差：水平分速度之差为零，竖直分速度之差为
沿着竖直方向向下。
故选B。
5. 如图所示，一辆装满石块的货车在平直道路上运动。当货车向右减速运动时，石块B周围与它接触的物体对石块B作用力的合力为F，关于F的方向，下列图中可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】当货车向右减速运动时，石块B与货车相对静止，两者加速度方向相同，均水平向左，根据牛顿第二定律可知，石块B的合力方向水平向左，即石块B的重力和F的合力方向水平向左，根据平行四边形定则可知，F的方向斜向左上方。
故选D。
6. 中国天宫空间站在距离地面约为400km的轨道运行，可视为匀速圆周运动。地球同步卫星距地面的高度约为36000km。比较它们的运动，下列说法正确的是（ ）
A. 空间站的周期更小
B. 空间站的线速度更小
C. 空间站的角速度更小
D. 空间站的向心加速度更小
【答案】A
【解析】
【详解】A．根据
解得
空间站的轨道半径小于地球同步卫星轨道半径，空间站的周期更小，故A正确；
B．根据
解得
空间站的线速度更大，故B错误；
C．根据
解得
空间站的角速度更大，故C错误；
D．根据
解得
空间站的向心加速度更大，故D错误。
故选A。
7. 我国计划在2030年前实现载人登月。假设宇航员在月球上利用弹簧测力计测得质量m的钩码重力大小为F。已知万有引力常量为G，宇航员还需要知道以下哪个条件才能计算出月球的质量（ ）
A. 月球的半径R
B. 月球表面摆长为l的单摆周期 T1
C. 月球绕地球做圆周运动的周期T2
D. 月球表面物体自由下落高度为h时所用的时间t
【答案】A
【解析】
【详解】ABD．根据物体在月球表面受到的万有引力等于重力可得
可得月球质量为
由题意可知
联立可得
可知宇航员还需要知道月球的半径R，才能计算出月球的质量；知道月球表面摆长为l的单摆周期 T1，根据单摆周期公式
可知无法计算出月球的质量；月球表面物体自由下落高度为h时所用的时间t，则有
可知无法计算出月球的质量，故A正确、BD错误；
C．月球绕地球做圆周运动的周期T2，无法计算出月球的质量，故C错误。
故选A。
8. 如图所示，将两个木块a、b置于粗糙的水平地面上，中间用一轻弹簧连接，两侧用细绳系于墙壁。开始时a、b均静止，弹簧处于伸长状态，两细绳均有拉力，a所受摩擦力Fa=0，b所受摩擦力Fb≠0。现将右侧细绳剪断，则剪断瞬间（ ）
A. Fa不为零
B. Fb变为零
C. Fa方向向右
D. Fb方向向右
【答案】D
【解析】
【详解】AC．将右侧细绳剪断，弹簧的弹力不会发生突变，所以a的受力情况不变，仍为零，故AC错误；
BD．将右侧细绳剪断，向右的绳子拉力突变为零，而弹簧的弹力不会发生突变，b仍受到弹簧向左的拉力，所以b会受到地面对它的向右的摩擦力，Fb不为零，故B错误，D正确。
故选D。
9. 某同学在地面上，把一物体以一定的初速度竖直向上抛出，物体达到最高点后落回抛出点。如果取竖直向上为正方向，不计空气阻力。下列描述该运动过程的图像或图像正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】AB．由题意，可知物体先向上做加速度为的匀减速运动，到达最高点后，反向做加速度也为的匀加速运动，故图线应为B，故A错误，B正确；
CD．竖直上抛运动的加速度保持不变，为自由落体加速度，由于取竖直向上为正方向，故图线应为一条在轴负半轴，且平行于轴的直线，故CD错误。
故选B。
10. 图甲为游乐场中一种叫“魔盘”的娱乐设施，游客坐在转动的魔盘上，当魔盘转速增大到一定值时，游客就会滑向盘边缘，其装置可以简化为图乙。若魔盘转速缓慢增大，则游客在滑动之前（ ）
A. 受到魔盘的支持力缓慢增大B. 受到魔盘的摩擦力缓慢减小
C. 受到的合外力大小不变D. 受到魔盘的作用力大小变大
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】AB．游客在滑动之前的受力分析如图所示
游客竖直方向上受力平衡，有
在水平方向上由牛顿第二定律有
由于乘客的重力保持不变，魔盘的倾斜角度不变，转速缓慢增大，所需向心力增大，因此只有摩擦力f增大，支持力FN减小符合实际情况，故AB错误；
C．游客受到的合外力提供向心力，根据
可知，魔盘转速缓慢增大，所需向心力增大，即游客受到的合外力增大，故C错误；
D．游客受到魔盘的作用力在竖直方向的分力与重力相等，在水平方向的分力提供向心力，向心力缓慢增大，所以游客受到魔盘的作用力大小缓慢增大，故D正确。
11. 如图为“蹦极”运动的示意图。弹性绳的一端固定在O点，另一端和人相连。人从O点自由下落，至A点时弹性绳恰好伸直，继续向下运动到达最低点B。不计空气阻力的影响，将人视为质点。则人从A点运动到B点的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 绳的拉力逐渐增大，人的速度逐渐减小
B. 人的重力势能始终减小且始终是负值
C. 人动能的减少量等于绳弹性势能的增加量
D. 绳对人一直做负功，人的机械能逐渐减小
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据胡克定律可知绳的拉力逐渐增大，人从A点运动到B点的过程中，拉力与重力相等时，加速度为0，速度最大，故A错误；
B．人的重力势能始终减小，但零势能面未知，则人的重力势能不一定是负值，故B错误；
C．由能量关系可知，人的动能的减少量等于重力势能减小量与绳的弹性势能的增加量之和，故C错误；
D．绳对人的拉力与位移方向相反，拉力一直做负功，人的机械能逐渐减小，故D正确。
故选D。
12. 如图所示，物块从光滑曲面上的P点自由滑下，通过粗糙的静止水平传送带后落到地面上的Q点。若传送带转动起来，再把物块放到P点自由滑下，则（ ）
A. 若传送带逆时针方向转动，物块一定落在Q点
B. 若传送带逆时针方向转动，物块一定落在Q点的左边
C. 若传送带顺时针方向转动，物块一定落在Q点
D. 若传送带顺时针方向转动，物块一定落在Q点的右边
【答案】A
【解析】
【详解】AB．物块从斜面滑下来，当传送带静止时，在水平方向受到与运动方向相反的摩擦力，物块将做匀减速运动，离开传送带时做平抛运动。若传送带逆时针转动，物块的受力情况跟传送带静止时相同，所以一定仍落在Q点，故A正确，B错误；
CD．当传送带顺时针转动时，物体相对传送带可能向前运动，使物体在传送带上一直做减速运动，然后做平抛运动离开传送带，这种情况下物块仍落在Q点；当传送带顺时针转动时，物体相对传送带也可能向后运动，受到滑动摩擦力方向与运动方向相同，物块可能做加速，离开传送带时的速度大于传送带静止时的速度，物块会落到Q点的右边，故CD错误。
故选A。
13. 在地铁某路段的隧洞墙壁上，连续相邻地挂有相同的广告画，画幅的宽度为0.8m，在列车行进的某段时间内，由于视觉暂留现象，车厢内的人向窗外望去会感觉广告画面是静止的。若要使人望向窗外时，看到的是画中的苹果做自由落体运动，则这段时间内（人眼的视觉暂留时间取0.05s，重力加速度g取）
A. 列车的车速为8m/s
B. 隧洞墙壁上每幅画中苹果所在的位置可连成抛物线
C. 隧洞墙壁上相邻两幅画中苹果之间的高度差都相等
D. 隧洞墙壁上连续相邻两幅画中苹果之间的高度差不相等，依次相差5cm
【答案】B
【解析】
【详解】A．地铁移动速度达到相邻图片时间间隔为0.05s时，可以认为广告画面静止，所以列车速度为
A错误；
B．以匀速行驶的列车为参考系，画中的苹果是自由落体运动，则在以地面为参考系中画中苹果任意时刻水平方向的位置与列车相同，竖直方向自由落体的位置，因此隧洞墙壁上每幅画中苹果所在的位置可连成抛物线，B正确；
C．列车匀速直线运动，每隔相等时间通过一幅画，则苹果在竖直方向的自由落体运动，连续相等时间内的位移之比是，隧洞墙壁上相邻两幅画中苹果之间的高度差不相等，C错误；
D．根据可得
隧洞墙壁上连续相邻两幅画中苹果之间的高度差的差值为
D错误。
故选B。
14. 2023年诺贝尔物理学奖授予了“为研究物质中的电子动力学而产生阿秒（）光脉冲实验方法”的三位物理学家，他们的实验为人类探索原子和分子内部的电子世界提供了新的工具。科学研究表明，人类所能测量的最短长度和最短时间都存在一个极限，分别称为普朗克长度和普朗克时间tp，两者之间满足关系（c为真空中的光速）。推导普朗克长度和普朗克时间需要用到三个常数：万有引力常量G、光速c和普朗克常数h。已知普朗克常数h的单位为J·s，下列关系式正确的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】普朗克常数h的单位为J·s，G万有引力常量的单位为N·m2/kg2，结合
1J=1N·m，1N=1kg·m/s2
可知Gh单位为m5/s3，则普朗克长度为
且
普朗克时间为
故选D。
二、实验题
15. 物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。例如∶
（1）“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验装置如图所示：
① 其中，为橡皮筋与细绳的结点，和为细绳。在该实验中，下列操作正确的是（ ）
A. 拉着细绳套的两只弹簧测力计，稳定后读数应相同
B. 测量时，橡皮筋、细绳和弹簧测力计应贴近并平行于木板
C. 实验中，把橡皮筋的另一端拉到点时，两弹簧测力计之间夹角应取 ，以便于算出合力的大小
D. 实验前将两弹簧测力计调零后水平互钩对拉，选择两个读数相同的弹簧测力计。
② 本实验采用的科学方法是 _____ 。
A．理想实验法
B．等效替代法
C．控制变量法
（2）某小组探究橡皮筋弹力与形变量的关系，测出橡皮筋在不同拉力作用下的长度，并据此作出了图像，如图所示。请根据图像分析橡皮筋劲度系数的变化特点 __________ 。
（3）物理实验一般都涉及实验目、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。用如图所示的装置探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系，实验时将皮带套在左右半径不同的变速塔轮上，可以探究向心力与以下哪个物理量的关系（ ）
A. 质量
B. 半径
C. 角速度
【答案】（1） ①. BD ②. B
（2）在弹性限度内，橡皮筋劲度系数随长度的增大而减小 （3）C
【解析】
【小问1详解】
①[1]A．拉着细绳套的两只弹簧测力计，稳定后读数可以不相同，故A错误；
B．测量时，为了减小误差，橡皮条、绳套和弹簧测力计应贴近并平行于木板，故B正确；
C．为减小实验误差，把橡皮条的另一端拉到O点时，两弹簧测力计之间夹角应适当大些，但因为是通过作图求合力，故不必取90°，故C错误；
D．实验前将两弹簧测力计调零后水平互钩对拉，选择两个读数相同的弹簧测力计，选择的弹簧测力计读数更为准确，故D正确。
故选BD。
② [2]本实验采用的科学方法是等效替代法，故B正确；AC错误。
故选B。
【小问2详解】
在F-x图像中，斜率代表橡皮筋的劲度系数，由图可知图线的斜率不断减小，则在弹性限度内，橡皮筋的劲度系数随长度的增大而减小。
【小问3详解】
由实验装置图可知，两个钢球质量和运动半径相等，实验时将皮带套在左右半径不同的变速塔轮上，使得小球转动的角速度不同，根据
可知可以探究向心力与角速度的关系。
故选C。
16. 做“探究加速度与力、质量关系”的实验。
（1）若使用图甲所示装置进行实验，下列说法中正确是 ______（选填选项前的字母）
A. 拉小车的细线应与带滑轮的长木板平行
B. 实验开始时，让小车靠近打点计时器，先释放小车，再接通电源，打出一条纸带
C. 把木板右端垫高，小车在拉力作用下拖动纸带匀速运动，以平衡小车受到的阻力
D. 为减小误差，实验中要保证槽码的质量远小于小车的质量
（2）在图甲所示装置中，实验室使用我国民用电时，打点计时器的打点频率为__________，实验中得到一条纸带，在纸带上从点开始，每隔个点取一个计数点，分别为、、、、，如图乙所示，相邻两计数点间的距离分别为、、、、，则小车的加速度为__________。
（3）若采用传感器测量数据进行实验，装置如图丁所示，在小车前固定一无线式力传感器（通过无线传输方式在电脑上显示拉力的大小），细绳系在力传感器上，槽码的总质量用表示，小车（含车内钩码）和力传感器的总质量用表示。
① 实验中，在保持一定的前提下，__________（选填“需要”或“不需要”）满足远小于；__________（选填“需要”或“不需要”）平衡摩擦力。
② 若一位同学在上面①的两个选择中都选择了“不需要”，之后多次改变槽码的质量，重复实验，测得多组力及对应的加速度作出图像，最有可能的图像是__________。
（4）某同学利用图示装置“探究加速度与力、质量的关系”，某次实验中补偿了阻力之后，保持细绳与木板平行，测得小车的加速度为，该同学认为此时不能用槽码的重力大小来替代小车所受的拉力大小。请对此谈谈你的看法（取） __________ 。
【答案】（1）AD##DA
（2） ①. 50 ②. 0.2
（3） ①. 不需要 ②. 需要 ③. B （4）见解析
【解析】
【小问1详解】
AC．为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，需要平衡摩擦力，平衡摩擦力时应当将穿过打点计时器的纸带连在小车上，把木板右端垫高，调整长木板的倾斜程度，在没有其他外力作用的情况下，让小车拖着纸带做匀速直线运动，同时要调整长木板上滑轮的高度使细线与长木板平行，故A正确、C错误；
B．实验开始时，让小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，故B错误；
D．在消除摩擦力对实验的影响后，那么小车的合力就是绳子的拉力，根据牛顿第二定律得，对小车有
对槽码有
整理可得
可知，当槽码的质量远小于小车的质量时，绳子的拉力近似等于槽码的重力，故D正确。
故选AD。
【小问2详解】
[1]我国民用电的频率为，故打点计时器的打点频率为。
[2]每隔4个点取一个计数点，则相邻计数点间的时间间隔为
由逐差法求加速度可得
【小问3详解】
①[1][2]由图丁可知，绳子的拉力可以通过力传感器读出，故不需要满足m远小于M，为使绳子的拉力为小车的合力，需要平衡摩擦力。
②[3]若未平衡摩擦力，由牛顿第二定律有
整理可得
故选B。
【小问4详解】
测得小车的加速度为，取槽码为研究对象，由牛顿第二定律可得
此时，小车实际所受的拉力大小为
则有
可知小车此时所受的拉力大小与槽码的重力相差较大，所以此时不能用槽码的重力大小来替代小车所受的拉力大小。
三、计算题
17. 如图所示，冰车静止在冰面上，小孩与冰车的总质量。大人用恒定拉力，使冰车开始沿水平冰面移动，拉力方向与水平面的夹角为。已知冰车与冰面间的动摩擦因数，重力加速度，，。求。
（1）小孩与冰车受到的支持力的大小。
（2）小孩与冰车的加速度的大小。
（3）拉力作用时间，冰车位移的大小。
（4）拉力作用时间内，合外力做的功。
【答案】（1）
（2）
（3）
（4）
【解析】
【小问1详解】
对小孩与冰车，竖直方向有
代入题中数据，解得
【小问2详解】
对小孩与冰车，由牛顿第二定律有
其中摩擦力
联立以上，解得加速度大小
【小问3详解】
拉力作用时间，冰车位移
【小问4详解】
拉力作用时间内，合外力做的功
18. 年将在我国举办第二十四届冬奥会，跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一。某滑道示意图如下，长直助滑道AB与弯曲滑道BC平滑衔接，滑道BC高，是半径圆弧的最低点。质量的运动员从A处由静止开始匀加速下滑，加速度，到达B点时速度。取重力加速度。
（1）求运动员在AB段运动的时间；
（2）求运动员在AB段所受合外力的冲量的大小；
（3）若不计BC段的阻力，画出运动员经过点时的受力图，并求运动员经过点时所受支持力的大小。
【答案】（1）7.5s
（2）
（3）3900N
【解析】
【小问1详解】
根据
解得
【小问2详解】
根据动量定理，可得
解得
【小问3详解】
运动员经过C点时受到重力和支持力，如图所示
根据动能定理可得
根据第二定律可得
联立，解得
19. 秋千由踏板和绳构成，人在秋千上的摆动过程可以简化为单摆的摆动，等效“摆球”的质量为，人蹲在踏板上时摆长为，人站立时摆长为。不计空气阻力，重力加速度大小为。
（1）如果摆长为，“摆球”通过最低点时的速度为，求此时“摆球”受到拉力的大小。
（2）在没有别人帮助的情况下，人可以通过在低处站起、在高处蹲下的方式使“摆球”摆得越来越高。人蹲在踏板上从最大摆角开始运动，到最低点时突然站起，此后保持站立姿势摆到另一边的最大摆角为。假定人在最低点站起前后“摆球”摆动速度大小不变，通过计算证明。
（3）实际上人在最低点快速站起后“摆球”摆动速度的大小会增大。随着摆动越来越高，达到某个最大摆角后，如果再次经过最低点时，通过一次站起并保持站立姿势就能实现在竖直平面内做完整的圆周运动，求在最低点“摆球”增加的动能应满足的条件。
【答案】（1） （2）见解析
（3）
【解析】
【小问1详解】
根据牛顿第二定律
解得
【小问2详解】
设人在最低点站起前后“摆球”的摆动速度大小分别为、，根据机械能守恒得，
已知 = ，整理得
因为，整理得
所以
【小问3详解】
设“摆球”由最大摆角摆至最低点时动能为，根据功能关系得
“摆球”在竖直平面内做完整的圆周运动，通过最高点最小速度为，根据牛顿第二定律得
“摆球”在竖直平面内做完整的圆周运动，根据功能关系得
整理可得
20. 建立物理模型是解决实际问题的重要方法。
（1）如图1所示，圆和椭圆是分析卫星运动时常用的模型。已知，地球质量为M，半径为R，万有引力常量为G。
a、卫星在近地轨道Ⅰ上围绕地球的运动，可视做匀速圆周运动，轨道半径近似等于地球半径。求卫星在近地轨道Ⅰ上的运行速度大小v。
b、在P点进行变轨操作，可使卫星由近地轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ、卫星沿椭圆轨道运动的情况较为复杂，研究时我们可以把椭圆分割为许多很短的小段，卫星在每小段的运动都可以看作是圆周运动的一部分（如图2所示）。这样，在分析卫星经过椭圆上某位置的运动时，就可以按其等效的圆周运动来分析和处理。卫星在椭圆轨道Ⅱ的近地点P的速度为，在远地点D的速度为，远地点D到地心的距离为r。根据开普勒第二定律（对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等）可知，请你根据万有引力定律和牛顿运动定律推导这一结论。
（2）在科幻电影《流浪地球》中有这样一个场景：地球在木星的强大引力作用下，加速向木星靠近，当地球与木星球心之间的距离小于某个值d时，地球表面物体就会被木星吸走，进而导致地球可能被撕裂。这个临界距离d被称为“洛希极限”。已知，木星和地球的密度分别为和，木星和地球的半径分别为和R，且。请据此近似推导木星使地球产生撕裂危险的临界距离d——“洛希极限”的表达式。【提示：当x很小时，。】
【答案】（1）a、；b、见解析；（2）
【解析】
【详解】（1）a、卫星在近地轨道Ⅰ上的运行时，根据万有引力提供向心力，有
解得卫星在近地轨道Ⅰ上的运行速度大小为
b、设卫星在椭圆轨道Ⅱ上运行，近地点和远地点的等效圆周运动的半径分别为和，根据牛顿第二定律可得，卫星在近地点时
卫星在远地点时
由椭圆的对称性可知
联立以上各式可得
（2）设木星质量为，地球质量为，地球表面上距离木星最近的地方有一质量为的物体，地球在木星引力作用下向木星靠近，根据牛顿第二定律，有
物体在木星引力和地球引力作用下，有
其中
，
当时，地球将被撕裂
由可得
整理得
因为，所以很小
代入得
推得“洛希极限”的表达式为