2022-2023学年第二学期期中考试
高一物理
时间：90分钟 满分：100分
一、单项选择题（本题共18小题，每小题3分，共54分。）
1. 下列物理量属于矢量的是（ ）
A. 功
B. 线速度
C. 功率
D. 动能
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】功率、动能和功是只有大小，没有方向的物理量，是标量，线速度是即有大小又有方向，相加时遵循平行四边形定则的物理量，是矢量，故B正确，ACD错误。
故选B。
【点睛】即有大小又有方向，相加时遵循平行四边形定则的物理量是矢量，如力、速度、加速度、位移、动量等都是矢量;只有大小，没有方向的物理量是标量，如路程、时间、质量等都是标量。
2. 发现万有引力定律和测出引力常量G数值的科学家分别是（ ）
A. 牛顿 伽利略 B. 牛顿 卡文迪什 C. 开普勒 牛顿 D. 第谷 卡文迪什
【答案】B
【解析】
【详解】牛顿发现了万有引力定律，卡文迪什测出引力常量G数值。
故选B。
3. 下面两图中，图1水平接触面光滑，F1沿水平方向，图2斜面粗糙，F2平行斜面向上，F1=F2，两物体分别在F1、F2方向上发生位移S的过程中，比较两力做的功W1、W2，以下说法正确的是（ ）
A. W1>W2
B. W1=W2
C. W1
【答案】B
【解析】
【详解】根据功的定义
由于前、后两次力和位移大小相等，并且力的方向与位移的方向相同，因此做功相等，即
W1=W2
故选B。
4. 如图所示，物体在力的作用下沿速度方向水平发生了一段位移，，则力F对物体做的功为（ ）
A. 20J B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】力F对物体做的功为
故选C。
5. 如图所示，A、B两点分别位于大、小轮的边缘上，C点位于大轮半径的中点，大轮的半径是小轮的2倍，它们之间靠摩擦传动，接触面上没有滑动。A、B、C三点的线速度和角速度分别为、、和、、，则下列关系正确的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】AB．由题意可知A、B两点线速度大小相同，A、C两点角速度相同，由于A点的半径是C点半径的2倍，根据可知
综上
故AB错误；
CD．由于A点的半径是B点半径的2倍，根据可知
A、C两点角速度相同，综上可得
故C正确，D错误。
故选C。
6. 如图所示，一辆汽车在水平的公路上匀速转弯，转弯所需的向心力由下列哪个力提供（ ）
A. 滑动摩擦力，方向与汽车运动方向相反
B. 静摩擦力，方向沿半径指向圆心方向
C. 重力与地面支持力的合力，方向竖直向上
D. 汽车受到的摩擦力的合力，方向沿半径指向圆心方向
【答案】B
【解析】
【详解】汽车在水平的公路上匀速转弯时做圆周运动，竖直方向上汽车受到重力和支持力，两者二力平衡。在水平半径方向上，静摩擦力提供汽车的向心力，方向沿半径指向圆心方向，在水平垂直于半径方向上，汽车受到牵引力和滑动摩擦力，两者二力平衡。
故选B。
7. 如图所示，地球的公转轨道接近圆，速度为v，半径为r。哈雷彗星的运动轨道则是一个非常扁的椭圆，彗星在远日点与太阳中心的距离为，线速度大小为，在近日点与太阳中心的距离为，线速度大小为。则（ ）
A.
B.
C.
D. 地球的公转周期大于哈雷彗星的运行周期
【答案】A
【解析】
【详解】A．以哈雷彗星近日点为半径，以太阳中心为圆心做圆，得到轨道3，根据万有引力提供向心力
可得
轨道3的半径小于地球运动轨道半径，可得
根据变轨原理可知
可得
故A正确；
B．根据开普勒第二定律可知，近日点的速度大于远日点的速度，即
故B错误；
C．根据开普勒第二定律有
可得
故
故C错误；
D．根据开普勒第三定律有
哈雷彗星的运动轨道半轴长大于地球运动轨道半径，故地球的公转周期小于哈雷彗星的运行周期，故D错误。
故选A。
8. 如图所示，质量为m足球在地面1的位置被踢出后落到地面3的位置，在空中到达最高点2的高度为h。重力加速度为g，则（ ）
A. 由位置1到位置2重力做功mgh
B. 由位置2到位置3重力做功
C. 由位置1到位置3重力做功
D. 由位置1到位置3重力做功为零
【答案】D
【解析】
【详解】A．由位置1到位置2，高度增加，重力做负功，故重力做功为，故A错误；
B．由位置2到位置3，高度降低，重力做正功，故重力做功为，故B错误；
CD．由位置1到位置3，两位置等高，故重力做功为零，故C错误，D正确。
故选D。
9. 如图所示是a、b两颗绕地球做圆周运动的人造卫星轨道示意图，下列说法正确的是（ ）
A. a卫星运行的加速度小于b卫星运行的加速度
B. a卫星运行的线速度大于b卫星运行的线速度
C. a卫星运行的角速度小于b卫星运行的角速度
D. a卫星所受的万有引力大于b卫星所受的万有引力
【答案】B
【解析】
【详解】A．根据
可知a卫星运行的加速度大于b卫星运行的加速度，A错误；
B．根据
整理得
可知a卫星运行的线速度大于b卫星运行的线速度，B正确；
C．根据
整理得
a卫星运行的角速度大于b卫星运行的角速度，C错误；
D．根据
由于不知道两颗卫星的质量关系，因此无法判断所受万有引力的大小关系，D错误。
故选B
10. 如果你站在月球上，由静止释放质量为m的物体，物体在t秒内下落了h米，若已知月球的半径为R、引力恒量为G，根据以上给出的物理量得出月球的质量为（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】物体做自由落体运动有
根据万有引力与重力的关系
解得月球的质量为
故选D。
11. 如图所示，质量为m的小球，从A点下落到地面上的B点。若以桌面为参考平面，下列说法正确的是（ ）
A. 小球在A点的重力势能为
B. 小球在B点的重力势能为
C. 整个下落过程中小球的重力势能减少
D. 整个下落过程中小球的重力势能减少
【答案】B
【解析】
【详解】A．小球在A点的重力势能为，故A错误；
B．小球在B点的重力势能为，故B正确；
CD．整个下落过程中小球重力做功为
根据功能关系可知整个下落过程中小球的重力势能减少，故CD错误。
故选B。
12. 下列四幅图中的物体在指定的过程中机械能守恒的是（不计空气阻力的影响）（ ）
A. 甲图：被匀速提升的货物
B. 乙图：沿斜面匀速下滑的滑雪运动员
C. 丙图：在匀速爬坡的汽车
D. 丁图：被斜向上抛出后在空中运动的石头
【答案】D
【解析】
【详解】A．被匀速提升的货物，动能不变，重力势能增大，机械能增大，故A不符合题意；
B．沿斜面匀速下滑的滑雪运动员，动能不变，重力势能减小，机械能减小，故B不符合题意；
C．在匀速爬坡的汽车，动能不变，重力势能增大，机械能增大，故C不符合题意；
D．被斜向上抛出后在空中运动的石头，只受重力作用，机械能守恒，故D符合题意。
故选D。
13. 如图所示，质量为m的小球用长为l的细线悬于B点，现使小球在水平面内做匀速圆周运动，若小球稳定转动时绳子跟竖直方向的夹角为，重力加速度为g，则（ ）
A. 小球受到的合外力为零
B. 小球受到的合外力为
C. 小球做匀速圆周运动需要的向心力为
D. 小球做匀速圆周运动的向心加速度为
【答案】D
【解析】
【详解】A．小球在水平面内做匀速圆周运动，小球加速度不为零，根据牛顿第二定律可知小球受到的合外力不为零，故A错误；
B．根据共点力平衡可得小球受到的合外力为
故B错误；
C．小球受到重力与绳子的拉力的合力提供向心力，故小球做匀速圆周运动需要的向心力为，故C错误；
D．根据牛顿第二定律有
小球做匀速圆周运动的向心加速度为
故D正确。
故选D。
14. 如图所示，用长为l的细绳拴着质量为m的小球在竖直平面内做圆周运动。下列说法正确的是（ ）
A. 小球经过圆周最高点时速度可以为零
B. 小球经过圆周最高点的最大速度为
C. 小球经过圆周最低点时绳的拉力可以小于重力
D. 小球经过圆周最低点时绳的拉力一定大于经过最高点时的拉力
【答案】D
【解析】
【详解】AB．在最高点，由重力和绳子的拉力的合力提供向心力，当小球通过最高点时，绳子的拉力恰好为零，此时有
解得最小速度
拉力不为零时，速度大于，故AB错误；
CD．在最低点，有
则绳子的拉力
在最高点时
解得
可知小球经过圆周最低点时绳的拉力一定大于经过最高点时的拉力，故D正确，C错误。
故选D。
15. 如图所示，竖直轻弹簧固定在水平地面上，质量为m的铁球由弹簧的正上方h高处自由下落，在B点与弹簧接触后压缩弹簧，当弹簧的压缩量为x时，铁球下落到最低点A。不计空气阻力，重力加速度为g，铁球从B点运动到A点的过程中：（ ）
A. 铁球的动能一直增大
B. 铁球克服弹簧的弹力做功
C. 弹簧的弹性势能增加了
D. 铁球的重力势能减少了
【答案】C
【解析】
【详解】A．铁球从B点运动到A点的过程中，重力先大于弹簧弹力，后小于弹簧弹力，铁球先加速再减速，故铁球的动能先增大后减小，故A错误；
B．铁球由弹簧的正上方h高处自由下落，根据动能定理有
铁球从B点运动到A点的过程，根据动能定理有
铁球克服弹簧的弹力做功为
故B错误；
C．铁球克服弹簧的弹力做功为，根据功能关系可知弹簧的弹性势能增加了，故C正确；
D．铁球从B点运动到A点的过程，铁球的重力做功为，根据功能关系可知铁球的重力势能减少了，故D错误。
故选C。
16. 某型号汽车的质量为、发动机的额定功率为60kW。当汽车以的加速度在水平路面上加速前进时，受到的阻力恒为2000N。则加速运动过程中（ ）
A. 汽车能达到的最大速度为30m/s
B. 速度不断增大，牵引力不断减小
C. 汽车的速度不断增大，牵引力保持2000N不变
D. 汽车的速度为10m/s时，汽车的输出功率为60kW
【答案】A
【解析】
【详解】A．汽车能达到的最大速度为
故A正确；
BC．加速运动过程中，根据牛顿第二定律有
解得
可知汽车速度不断增大，牵引力大小不变，故BC错误；
D．汽车的速度为10m/s时，汽车的输出功率为
故D错误。
故选A。
17. 如图所示，一长为的轻杆一端固定在水平转轴上，另一端固定一质量为的小球，小球随杆在竖直平面内做速度为2m/s的匀速圆周运动，重力加速度为g取，则（ ）
A. 小球运动到水平位置A时，杆对球的作用力为10N
B. 小球运动到最高点时，杆对球的拉力为8N
C. 小球运动到最高点时，杆对球的推力为2N
D. 小球运动到最低点时，杆对球的推力为18N
【答案】C
【解析】
【详解】A．小球运动到水平位置A时，水平方向有
竖直方向有
小球运动到水平位置A时，杆对球的作用力为
故A错误；
BC．小球运动到最高点时，有
可得
可知小球运动到最高点时，杆对球的推力为2N，故B错误，C正确；
D．小球运动到最低点时，有
解得
可知小球运动到最低点时，杆对球的拉力为18N，故D错误。
故选C。
18. 如图所示，运动员将质量为m的篮球从h高处出手，进入离地面H高处的篮筐时速度为v。若以出手时高度为零势能面，将篮球看成质点，忽略空气阻力，对篮球下列说法正确的是（ ）
A. 进入篮筐时势能为mgH
B. 在刚出手时动能为mgH-mgh
C. 进入篮筐时机械能为mgH+
D. 经过途中P点时的机械能为mgH-mgh+
【答案】D
【解析】
【详解】A．由于以出手时高度为零势能面，因此进入篮筐时势能为mg(H-h)，A错误；
BCD．整个过程中机械能守恒，在任何位置的机械能均为
刚出手时势能为零，因此动能为
BC错误，D正确。
故选D。
二、实验探究题（本题共两小题，每空2分，共16分）
19. 小明同学做“探究平抛运动的特点”实验。
（1）若小明第一次将小球从图中“甲”位置静止释放，描下了轨迹上的一点，第二次释放小球的位置应是图中的________（选填“甲”、“乙”或“丙”）；
（2）小明同学经过正确操作，多次释放小球，得到如图甲所示的点迹，图乙中的各种拟合图线中，最合理的是________（选填“A”、“B”或“C”）。
（3）如图所示为某同学用频闪照相方法拍摄的小球做平抛运动的照片，并在其上方覆盖了一张透明方格纸。若方格纸每小格的边长均为L，重力加速度为g，O点为小球抛出点位置，则拍摄小球相邻两个位置的时间间隔为________；小球平抛的初速度为________。
【答案】 ①. 甲 ②. B ③. ④.
【解析】
【详解】（1）[1]了保证实验中初速度相同，故应从同一位置释放小球，即第二次也从甲处释放。
（2）[2]根据点的轨迹，应做平滑的曲线，让尽量多的点在曲线上，故最合理的是B图。
（3）[3]竖直方向，连续相等时间内位移
解得拍摄小球相邻两个位置的时间间隔
[4]水平方向
解得
20. 在“探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系”的实验中，选用的向心力演示器如图所示。转动手柄，使槽内的小球随之做圆周运动。小球向外挤压横臂挡板，使横臂压缩塔轮中心的弹簧测力套筒，弹簧被压缩的格数可从标尺读出，格数比即为两小球向心力大小之比。小球放在A、B、C处做圆周运动的轨迹半径之比为。
（1）演示器塔轮皮带可上下拨动，目的是为了改变两小球做圆周运动的________；
A.角速度 B.质量 C.半径
（2）演示器左、右变速塔轮最上层的半径相等，为探究向心力大小与半径的关系，现将塔轮皮带都拨到最上层，下列操作正确的是________；
A.选用两个相同的钢球分别放在挡板A和挡板B处
B.选用两个相同的钢球分别放在挡板B和挡板C处
C.选用两个相同大小的钢球和铝球分别放在挡板B和挡板C处
D.选用两个相同大小的钢球和铝球分别放在挡板A和挡板C处
（3）如果（2）中操作正确，当匀速转动手柄时，发现左边和右边标尺上露出的红白相间的等分格数之比为________；
（4）用此装置做实验有较大的误差，误差产生的主要原因是________。
A.匀速转动时的速度过大
B.无法做到两小球的角速度相同
C.实验过程中难以保证小球做匀速圆周运动
D.读数时标尺露出的红白相间的等分格数不稳定
【答案】 ①. A ②. B ③. ④. CD##DC
【解析】
【详解】（1）[1]塔轮通过皮带传动，套皮带两轮边缘线速度相等，皮带上下拨动，目的是通过改变转动半径改变两小球做圆周运动的角速度。
故选A。
（2）[2]为探究向心力大小与半径的关系，应使两球的质量、角速度相等，将塔轮皮带都拨到最上层，两小球的角速度相等，故选用两个相同的钢球分别放在挡板B和挡板C处。
故选B。
（3）[3]根据
可知发现左边和右边标尺上露出的红白相间的等分格数之比为
（4）[4] A．匀速转动时的速度过大，不会引起较大的误差，故A错误；
B．可通过调节塔轮做到两小球的角速度相同，故B错误；
C．实验过程中难以保证小球做匀速圆周运动，使得角速度发生变化引起误差，故C正确；
D．读数时标尺露出的红白相间的等分格数不稳定，从而产生误差，故D正确。
故选CD。
三、计算题（本题共3小题，共30分）
21. 一台起重机用的恒定牵引力，将质量为的货物以的加速度从静止开始竖直吊起，不计空气阻力，g取。则：
（1）起重机在前2s内做的功；
（2）起重机在前2s内输出的平均功率；
（3）起重机在2s末输出的瞬时功率。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）起重机在前2s内的位移
起重机在前2s内做的功
（2）起重机在前2s内输出的平均功率
（3）起重机在2s末的瞬时速度
起重机在2s末输出的瞬时功率
22. 设想某一天一位质量m的宇航员到达一颗行星上探测，经过前期研究，已测得该行星质量为M、半径为R，引力常量为G。试求：
（1）该宇航员在行星上受到的万有引力大小；
（2）该行星表面的重力加速度大小；（忽略行星的自转）
（3）该行星的第一宇宙速度大小。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）该宇航员在行星上受到的万有引力大小为
（2）根据万有引力与重力的关系
该行星表面的重力加速度大小为
（3）根据万有引力提供向心力
该行星第一宇宙速度大小为
23. 粗糙水平面AB与竖直面内的光滑半圆形导轨在B点相接，AB长，导轨半径为。一质量为的物体将弹簧压缩至A点后由静止释放，在弹力作用下物体获得某一向右速度后脱离弹簧，从B点冲上半圆形导轨。已知物体与水平面间的动摩擦因数为，重力加速度g取。
（1）求物体通过AB段时，滑动摩擦力做的功；
（2）若物体脱离弹簧后，恰好能到达导轨上与圆心等高的C点，求物体经过B点时导轨对它的支持力大小；
（3）若物体脱离弹簧后，恰好能通过导轨的最高点D，求弹簧压缩至A点时具有的弹性势能。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）物体通过AB段时，滑动摩擦力做的功
（2）物体从B点到C点，根据动能定理有
在B点有
解得
（3）物体脱离弹簧后，恰好能通过导轨的最高点D，有
物体脱离弹簧后，恰好能通过导轨的最高点D，根据动能定理有
解得
根据功能关系弹簧压缩至A点时具有的弹性势能为2022-2023学年第二学期期中考试
高一物理
时间：90分钟 满分：100分
一、单项选择题（本题共18小题，每小题3分，共54分。）
1. 下列物理量属于矢量的是（ ）
A. 功
B. 线速度
C. 功率
D. 动能
2. 发现万有引力定律和测出引力常量G数值的科学家分别是（ ）
A. 牛顿 伽利略 B. 牛顿 卡文迪什 C. 开普勒 牛顿 D. 第谷 卡文迪什
3. 下面两图中，图1水平接触面光滑，F1沿水平方向，图2斜面粗糙，F2平行斜面向上，F1=F2，两物体分别在F1、F2方向上发生位移S的过程中，比较两力做的功W1、W2，以下说法正确的是（ ）
A. W1>W2
B. W1=W2
C. W1
4. 如图所示，物体在力的作用下沿速度方向水平发生了一段位移，，则力F对物体做的功为（ ）
A. 20J B. C. D.
5. 如图所示，A、B两点分别位于大、小轮的边缘上，C点位于大轮半径的中点，大轮的半径是小轮的2倍，它们之间靠摩擦传动，接触面上没有滑动。A、B、C三点的线速度和角速度分别为、、和、、，则下列关系正确的是（ ）
A. B. C. D.
6. 如图所示，一辆汽车在水平的公路上匀速转弯，转弯所需的向心力由下列哪个力提供（ ）
A. 滑动摩擦力，方向与汽车运动方向相反
B. 静摩擦力，方向沿半径指向圆心方向
C. 重力与地面支持力的合力，方向竖直向上
D. 汽车受到的摩擦力的合力，方向沿半径指向圆心方向
7. 如图所示，地球的公转轨道接近圆，速度为v，半径为r。哈雷彗星的运动轨道则是一个非常扁的椭圆，彗星在远日点与太阳中心的距离为，线速度大小为，在近日点与太阳中心的距离为，线速度大小为。则（ ）
A.
B.
C.
D. 地球的公转周期大于哈雷彗星的运行周期
8. 如图所示，质量为m的足球在地面1的位置被踢出后落到地面3的位置，在空中到达最高点2的高度为h。重力加速度为g，则（ ）
A. 由位置1到位置2重力做功mgh
B. 由位置2到位置3重力做功
C. 由位置1到位置3重力做功
D. 由位置1到位置3重力做功为零
9. 如图所示是a、b两颗绕地球做圆周运动的人造卫星轨道示意图，下列说法正确的是（ ）
A. a卫星运行的加速度小于b卫星运行的加速度
B. a卫星运行的线速度大于b卫星运行的线速度
C. a卫星运行的角速度小于b卫星运行的角速度
D. a卫星所受的万有引力大于b卫星所受的万有引力
10. 如果你站在月球上，由静止释放质量为m的物体，物体在t秒内下落了h米，若已知月球的半径为R、引力恒量为G，根据以上给出的物理量得出月球的质量为（ ）
A. B. C. D.
11. 如图所示，质量为m小球，从A点下落到地面上的B点。若以桌面为参考平面，下列说法正确的是（ ）
A. 小球在A点的重力势能为
B. 小球在B点的重力势能为
C. 整个下落过程中小球的重力势能减少
D. 整个下落过程中小球的重力势能减少
12. 下列四幅图中的物体在指定的过程中机械能守恒的是（不计空气阻力的影响）（ ）
A. 甲图：被匀速提升的货物
B. 乙图：沿斜面匀速下滑的滑雪运动员
C. 丙图：在匀速爬坡的汽车
D. 丁图：被斜向上抛出后在空中运动的石头
13. 如图所示，质量为m的小球用长为l的细线悬于B点，现使小球在水平面内做匀速圆周运动，若小球稳定转动时绳子跟竖直方向的夹角为，重力加速度为g，则（ ）
A. 小球受到合外力为零
B. 小球受到的合外力为
C. 小球做匀速圆周运动需要的向心力为
D. 小球做匀速圆周运动的向心加速度为
14. 如图所示，用长为l的细绳拴着质量为m的小球在竖直平面内做圆周运动。下列说法正确的是（ ）
A. 小球经过圆周最高点时速度可以为零
B. 小球经过圆周最高点的最大速度为
C. 小球经过圆周最低点时绳的拉力可以小于重力
D. 小球经过圆周最低点时绳的拉力一定大于经过最高点时的拉力
15. 如图所示，竖直轻弹簧固定在水平地面上，质量为m的铁球由弹簧的正上方h高处自由下落，在B点与弹簧接触后压缩弹簧，当弹簧的压缩量为x时，铁球下落到最低点A。不计空气阻力，重力加速度为g，铁球从B点运动到A点的过程中：（ ）
A. 铁球的动能一直增大
B. 铁球克服弹簧的弹力做功
C. 弹簧的弹性势能增加了
D. 铁球的重力势能减少了
16. 某型号汽车的质量为、发动机的额定功率为60kW。当汽车以的加速度在水平路面上加速前进时，受到的阻力恒为2000N。则加速运动过程中（ ）
A. 汽车能达到最大速度为30m/s
B. 速度不断增大，牵引力不断减小
C. 汽车的速度不断增大，牵引力保持2000N不变
D. 汽车的速度为10m/s时，汽车的输出功率为60kW
17. 如图所示，一长为的轻杆一端固定在水平转轴上，另一端固定一质量为的小球，小球随杆在竖直平面内做速度为2m/s的匀速圆周运动，重力加速度为g取，则（ ）
A. 小球运动到水平位置A时，杆对球的作用力为10N
B. 小球运动到最高点时，杆对球的拉力为8N
C. 小球运动到最高点时，杆对球的推力为2N
D. 小球运动到最低点时，杆对球的推力为18N
18. 如图所示，运动员将质量为m的篮球从h高处出手，进入离地面H高处的篮筐时速度为v。若以出手时高度为零势能面，将篮球看成质点，忽略空气阻力，对篮球下列说法正确的是（ ）
A. 进入篮筐时势能为mgH
B. 在刚出手时动能为mgH-mgh
C. 进入篮筐时机械能为mgH+
D. 经过途中P点时的机械能为mgH-mgh+
二、实验探究题（本题共两小题，每空2分，共16分）
19. 小明同学做“探究平抛运动的特点”实验。
（1）若小明第一次将小球从图中“甲”位置静止释放，描下了轨迹上的一点，第二次释放小球的位置应是图中的________（选填“甲”、“乙”或“丙”）；
（2）小明同学经过正确操作，多次释放小球，得到如图甲所示的点迹，图乙中的各种拟合图线中，最合理的是________（选填“A”、“B”或“C”）。
（3）如图所示为某同学用频闪照相方法拍摄的小球做平抛运动的照片，并在其上方覆盖了一张透明方格纸。若方格纸每小格的边长均为L，重力加速度为g，O点为小球抛出点位置，则拍摄小球相邻两个位置的时间间隔为________；小球平抛的初速度为________。
20. 在“探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系”的实验中，选用的向心力演示器如图所示。转动手柄，使槽内的小球随之做圆周运动。小球向外挤压横臂挡板，使横臂压缩塔轮中心的弹簧测力套筒，弹簧被压缩的格数可从标尺读出，格数比即为两小球向心力大小之比。小球放在A、B、C处做圆周运动的轨迹半径之比为。
（1）演示器塔轮皮带可上下拨动，目的是为了改变两小球做圆周运动的________；
A.角速度 B.质量 C.半径
（2）演示器左、右变速塔轮最上层的半径相等，为探究向心力大小与半径的关系，现将塔轮皮带都拨到最上层，下列操作正确的是________；
A.选用两个相同的钢球分别放在挡板A和挡板B处
B.选用两个相同的钢球分别放在挡板B和挡板C处
C.选用两个相同大小的钢球和铝球分别放在挡板B和挡板C处
D.选用两个相同大小的钢球和铝球分别放在挡板A和挡板C处
（3）如果（2）中操作正确，当匀速转动手柄时，发现左边和右边标尺上露出的红白相间的等分格数之比为________；
（4）用此装置做实验有较大的误差，误差产生的主要原因是________。
A.匀速转动时的速度过大
B.无法做到两小球的角速度相同
C.实验过程中难以保证小球做匀速圆周运动
D.读数时标尺露出的红白相间的等分格数不稳定
三、计算题（本题共3小题，共30分）
21. 一台起重机用的恒定牵引力，将质量为的货物以的加速度从静止开始竖直吊起，不计空气阻力，g取。则：
（1）起重机在前2s内做的功；
（2）起重机在前2s内输出平均功率；
（3）起重机在2s末输出的瞬时功率。
22. 设想某一天一位质量m的宇航员到达一颗行星上探测，经过前期研究，已测得该行星质量为M、半径为R，引力常量为G。试求：
（1）该宇航员在行星上受到的万有引力大小；
（2）该行星表面的重力加速度大小；（忽略行星的自转）
（3）该行星的第一宇宙速度大小。
23. 粗糙水平面AB与竖直面内的光滑半圆形导轨在B点相接，AB长，导轨半径为。一质量为的物体将弹簧压缩至A点后由静止释放，在弹力作用下物体获得某一向右速度后脱离弹簧，从B点冲上半圆形导轨。已知物体与水平面间的动摩擦因数为，重力加速度g取。
（1）求物体通过AB段时，滑动摩擦力做的功；
（2）若物体脱离弹簧后，恰好能到达导轨上与圆心等高的C点，求物体经过B点时导轨对它的支持力大小；
（3）若物体脱离弹簧后，恰好能通过导轨最高点D，求弹簧压缩至A点时具有的弹性势能。
