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广东湛江市第二十一中学2025-2026学年高一下学期4月阶段物理试题
1．如图所示，位于潍坊滨海区白浪河入海口处的“渤海之眼”摩天轮是世界上最大的无轴式摩天轮，总高度145m。有36个轿厢，每个轿厢能够坐8到10人，运行一周约需要30分钟。轿厢中的人随摩天轮匀速转动过程中（　　）
A．线速度不变 B．角速度不变
C．向心加速度不变 D．在最高点处于超重状态
2．通过“寻找最美乡村教师”的大型公益活动，我们知道了乡村教师在艰苦环境下无私奉献、甘为人梯的感人事迹。其中，有“摆渡教师”每天划船接送学生上下学，我们把教师摆渡的情景简化为小船渡河的模型（如图所示）。若已知小河两岸简化为平直的两岸，宽为，河水流速为，船在静水中的速度为，则下列说法正确的是（　　）
A．船渡河的最短时间为
B．船无法到达正对岸
C．若船头指向正对岸渡河，则船渡河的轨迹为曲线
D．若仅增大河水流动的速度，则船渡河的最短时间将变大
3．某同学自制了马格努斯飞行器（将两个一次性纸杯杯底相对粘在一起，然后用橡皮筋发射出去）如图甲所示，其脱手后向左运动轨迹如图乙中虚线所示，则空气对飞行器的作用力可能为（　　）
A． B． C． D．
4．如图甲是智慧工厂里常用的机械手臂，结构简图如图乙所示。机械手臂由金属杆PQ、QO在Q点链接而成，金属杆PQ抓取到工件后，金属杆QO绕O点从竖直位置顺时针匀速转动β角到图示虚线位置，金属杆PQ始终保持水平，则工件在水平方向上（　　）
A．一直加速 B．一直减速 C．一直匀速 D．无法判断
5．将自行车轮胎接触水盆里的水面，转动轮胎得到如图所示图景。水滴a的速度方向水平向左，水滴b的速度方向竖直向上，设水滴离开轮胎后，不计水滴间的相互作用及空气阻力，且可视为质点。c点和d点为轮胎上与转轴O距离相等的两个质点。下列说法正确的是（　　）
A．水滴a的轨迹在a点的切线不一定水平
B．水滴b离开轮胎后将向上做匀速直线运动
C．点的线速度与d点的线速度相同
D．水滴a、b在空中运动时单位时间内速度变化量的大小相等
6．我国天问三号系列任务计划在2028年前后实施两次发射任务，“祝融号”探测器将登陆火星实现火星表面采样并返回地球。为获取火星的相关数据，2021年2月，发射了天问一号探测器，探测器在环绕火星的圆轨道上稳定运行，开展了广泛的科学探测工作，获取了大量的科学数据。其中火星的质量是一个非常重要的数据，除了引力常量外，依据下列两个物理量能计算出火星质量的是（　　）
A．天问一号的质量和绕火星运行的线速度
B．天问一号的质量和绕火星运行的角速度
C．天问一号绕火星运行的线速度和角速度
D．天问一号在绕火星运行的某一时间内运动的某段圆弧对应的圆心角和对应的时间
7．如图甲所示是网球发球机，某次室内训练时调整发球机出球口距地面的高度，然后向竖直墙面发射网球。如图乙所示，先后两次从同一位置水平发射网球A、B，网球A、B分别碰到墙面时速度与水平方向夹角分别为45°和60°，若不考虑空气阻力，则下列说法正确的是（　　）
A．A球的发射速度小于B球的发射速度
B．A球的速度变化率小于B球的速度变化率
C．A球在空中的飞行时间大于B球在空中的飞行时间
D．A、B两球竖直位移之比
8．如图所示，2026年春晚节目《武BOT》中，某机器人的右臂以肩关节O点为圆心做匀速圆周运动，转动过程中上臂与前臂始终垂直，P、Q两点分别位于肘关节、腕关节上，已知，，，则P、Q两点做圆周运动的（　　）
A．角速度大小相同 B．线速度方向相同
C．线速度大小之比为 D．向心加速度大小之比为
9．关于图中物体的运动情况和受力情况，下列说法正确的是（　　）
A．图甲，摩托车在水平路面拐弯时，车手受到重力、支持力、向心力的作用
B．图乙，货物相对水平传送带始终静止，传送带速度越大，货物拐弯时所受的静摩擦力越大
C．图丙，空间站离地高度为400~450km，宇航员在空间站中受地球的引力比在地面上时小
D．图丁，过山车上的乘客在竖直圆轨道的最高点和最低点的向心加速度一定等大、反向、共线
10．2020年，中国航天再一次开启“超级模式”，成功实施了以嫦娥五号首次地外天体采样返回、北斗三号卫星导航系统部署完成并面向全球提供服务、天问一号探测器奔向火星为代表的航天任务，一系列航天重大事件有力地推动了航天强国建设，引发全球关注。关于航天知识下列说法正确的是（　　）（已知火星半径约为地球半径的）
A．嫦娥五号从椭圆轨道的近月点进入正圆轨道时应减速
B．北斗导航系统的卫星发射时速度大于11.2km/s
C．火星绕太阳运行的周期小于地球绕太阳运行的周期
D．天问一号环绕火星做匀速圆周运动时轨道半径越小，线速度越小
11．（1）为了研究平抛物体的运动，可做下面的实验：如图甲所示，用小锤打击弹性金属片，B球就水平飞出，同时A球被松开，做自由落体运动，两球同时落到地面；如图乙所示的实验：将两个完全相同的斜滑道固定在同一竖直面内，最下端水平。把两个质量相等的小钢球从斜面的同一高度由静止同时释放，滑道2与光滑水平板连接，则将观察到的现象是球1落到水平木板上击中球2，这两个实验说明（　　）
A．甲实验只能说明平抛运动在竖直方向做自由落体运动
B．乙实验只能说明平抛运动在水平方向做匀速直线运动
C．不能说明上述规律中的任何一条
D．甲、乙二个实验均能同时说明平抛运动在水平、竖直方向上的运动性质
（2）关于“研究物体平抛运动”实验，下列说法正确的是（　　）。
A．小球与斜槽之间有摩擦会增大实验误差
B．安装斜槽时其末端切线应水平
C．小球必须每次从斜槽上同一位置由静止开始释放
D．小球在斜槽上释放的位置离斜槽末端的高度尽可能低一些。
E．将木板校准到竖直方向，并使木板平面与小球下落的竖直平面平行
（3）如图丙，某同学在做平抛运动实验时得出如图丁所示的小球运动轨迹，a、b、c三点的位置在运动轨迹上已标出。则：（g取，结果均保留三位有效数字）
①小球平抛运动的初速度为　 　m/s。
②小球运动到b点的速度为　 　m/s。
③抛出点坐标　 　cm，　 　cm。
12．一同学通过图甲所示的装置探究物体做圆周运动的向心力与质量、轨道半径及线速度的关系。滑块套在光滑水平杆上，随杆一起绕竖直杆做匀速圆周运动，力传感器通过一细绳连接滑块，用来测量向心力的大小F，滑块上固定一遮光片，与固定在铁架台上的光电门可测量滑块的线速度v。该同学先保持滑块质量m和运动半径r不变，探究向心力大小与线速度大小的关系。
（1）该同学采用的实验方法主要是________；（填正确答案标号）
A．等效替代法 B．理想模型法 C．控制变量法
（2）该同学通过改变转速测量多组数据，记录力传感器示数F，算出对应的线速度v及的数值，以为横轴，F为纵轴，作出图线，如图丙所示，由图可知，F与成　 　关系（选填“正比”、“反比”），图线斜率的物理意义是　 　。若滑块运动半径，由图线可得滑块的质量　 　kg（保留2位有效数字）。
13．如图所示，质量为0.5 kg的小杯里盛有1 kg的水，用绳子系住小杯在竖直平面内做“水流星”表演，转动半径为1 m，小杯通过最高点的速度为4 m/s，g取10 m/s2，求：
(1)在最高点时，绳的拉力？
(2)在最高点时水对小杯底的压力？
(3)为使小杯经过最高点时水不流出，在最高点时最小速率是多少？
14．如图所示，一小球自平台上水平抛出，恰好落在台的一倾角为α=53°的光滑斜面顶端，并刚好沿光滑斜面下滑，已知斜面顶端与平台的高度差h=0.8 m，重力加速度g取10 m/s2，sin 53°=0.8，cos 53°=0.6，求：
(1)小球水平抛出的初速度v0是多少？
(2)斜面顶端与平台边缘的水平距离s是多少？
(3)若斜面顶端高H=19.2m，且小球离开平台后刚好落在斜面底端，那么小球离开平台时的速度多大？
15．2024年6月4日7时38分，嫦娥六号上升器携带月球样品自月球背面起飞，成功进入预定环月轨道。如图所示，设月球表面上有一倾角的足够长固定斜面，一小物块从斜面底端以速度沿斜面向上运动，经过时间t后速度恰好减为零。已知小物块和斜面间的动摩擦因数为，月球半径为R，引力常量为G，，。求：
（1）月球表面的重力加速度大小；
（2）月球的“第一宇宙速度”；
（3）嫦娥六号在距月球表面高度为h的环月轨道上做匀速圆周运动的运行周期T。
答案解析部分
1．【答案】B
【知识点】超重与失重；线速度、角速度和周期、转速；匀速圆周运动；向心加速度
【解析】【解答】A、线速度是矢量，轿厢随摩天轮匀速转动时，线速度的大小不变，但方向沿圆周切线时刻改变，因此线速度是变化的，故A错误；B、匀速圆周运动的角速度大小和方向都保持不变，因此轿厢转动过程中角速度不变，故B正确；
C、向心加速度是矢量，轿厢匀速转动时向心加速度的大小不变，但方向始终指向圆心，时刻发生变化，因此向心加速度是变化的，故C错误；
D、轿厢在最高点时，向心加速度的方向竖直向下，此时人处于失重状态，并非超重状态，故D错误。
故选：B。
【分析】匀速圆周运动中，线速度、向心加速度是矢量，大小不变但方向时刻改变；角速度是恒定不变的物理量；当物体加速度方向向下时处于失重状态，加速度向上时处于超重状态。
2．【答案】A
【知识点】小船渡河问题分析
【解析】【解答】A、当船头垂直河岸渡河时，渡河时间最短，最短时间，故A正确；
B、船在静水中的速度大于水流速度，可通过调整船头朝向，让合速度垂直河岸，船能够到达正对岸，故B错误；
C、船头指向正对岸时，船垂直河岸、沿水流方向均做匀速直线运动，合运动为匀速直线运动，轨迹是直线，故C错误；
D、渡河最短时间仅由河宽与船在静水中的速度决定，与水流速度无关，增大水流速度，最短渡河时间不变，故D错误；
故答案为：A。
【分析】A、考查小船最短渡河时间规律，船头垂直河岸时渡河时间最短，时间等于河宽除以船静水速度；
B、考查垂直渡河条件，船静水速度大于水流速度时，可以实现垂直到达正对岸；
C、考查运动的合成，两个匀速直线运动的合运动一定是匀速直线运动，轨迹为直线；
D、考查最短渡河时间的影响因素，水流速度只影响沿河岸的位移，不改变最短渡河时间。
3．【答案】D
【知识点】曲线运动的条件
【解析】【解答】A、飞行器做曲线运动时，合力需指向轨迹凹侧。若空气力为F1，其与重力的合力无法指向轨迹凹侧，故A错误。B、空气力为F2时，合力方向不指向轨迹凹侧，故B错误。
C、空气力为F3时，线段长度反应力的大小，F3小于重力，合力方向不指向轨迹凹侧，故C错误。
D、空气力为F4时，与重力的合力指向轨迹凹侧，符合曲线运动受力特点，故D正确。
故选：D。
【分析】依据曲线运动“合力指向轨迹凹侧”的核心特点，分析各空气力与重力的合力方向是否指向轨迹凹侧，进而判断选项正误。
4．【答案】B
【知识点】运动的合成与分解
【解析】【解答】工件与Q点运动状态相同，将Q点的速度分解水平、竖直两个方向，如图所示，
水平方向根据几何关系有，金属杆QO绕O点从竖直位置顺时针匀速转动β角，增大，减小，所以工件在水平方向速度一直减小。
故选B。
【分析】工件与Q点运动状态相同，将Q点的速度分解成水平、竖直两个方向，根据几何关系分析。
5．【答案】D
【知识点】曲线运动的条件；平抛运动；线速度、角速度和周期、转速
【解析】【解答】A、曲线轨迹某点的切线方向等于该点瞬时速度方向，水滴a离开轮胎时速度水平向左，因此轨迹在a点的切线一定水平，故A错误；
B、水滴b离开轮胎后只受重力，加速度竖直向下，向上做竖直上抛运动，不是匀速直线运动，故B错误；
C、c、d两点同轴转动，角速度相等、转动半径相等，线速度大小相等，但两点线速度方向不同，线速度是矢量，因此线速度不相同，故C错误；
D、水滴a、b离开轮胎后均只受重力，加速度都为重力加速度，单位时间内速度变化量，大小均等于，二者单位时间速度变化量大小相等，故D正确；
故答案为：D。
【分析】A、考查曲线运动速度方向规律，轨迹切线与瞬时速度方向一致；
B、考查竖直上抛运动受力与运动性质，只受重力存在加速度，不可能匀速；
C、考查同轴转动线速度矢量判断，线速度包含大小与方向，两点速度方向不同；
D、考查加速度与速度变化量的关系，只受重力时加速度恒为，相同时间速度变化量大小相等。
6．【答案】C
【知识点】万有引力定律的应用；卫星问题
【解析】【解答】A．已知天问一号的质量m和线速度v，根据万有引力提供天问一号做圆周运动的向心力有，可推导出，但缺少轨道半径，无法计算火星质量，故A错误；
B． 已知天问一号的质量m和角速度ω，根据万有引力提供天问一号做圆周运动的向心力有，可推导出，但缺少轨道半径，无法计算火星质量，故B错误；
C．已知线速度和角速度，由可得轨道半径，代入
消去后得，可直接计算火星质量，故C正确；
D．已知圆心角和时间，可得角速度，但根据，仍缺少轨道半径，无法计算火星质量，故D错误。
故选C。
【分析】根据万有引力定律和圆周运动的物理公式，只要知道绕行天体的线速度、角速度、周期、轨道半径等任意两个量，就可以计算出中心天体的质量。因此，需要分析每个选项提供的物理量是否能够计算火星的质量。
7．【答案】D
【知识点】平抛运动
【解析】【解答】AC、若不考虑空气阻力，发出的网球在竖直方向做自由落体运动，根据位移—时间关系，可得网球在空中运动的时间为，由图可知hB＞hA，所以A球在空中的运动时间小于B球在空中的运动时间。网球在水平方向上做匀速直线运动，水平位移相等，根据x=v0t可知，A球的发射速度大于B球的发射速度，故AC错误；
B．两个网球的加速度都是重力加速度，速度的变化率是指加速度，所以A球的速度变化率等于B球的速度变化率，故B错误；
D．根据平抛运动，设竖直位移分别为，，水平位移为，根据平抛运动速度的反向延长线经过水平位移的中点，则，，所以，故D正确。
故选：D。
【分析】根据网球在竖直方向做自由落体运动分析运动的时间；根据网球在水平方向上做匀速直线运动分析发射速度大小；根据速度的变化率是指加速度比较；根据网球碰到墙面时与水平方向夹角得到竖直分速度与初速度的关系，再根据水平位移等于初速度与时间的乘积列式，从而求得运动时间之比，即可进一步求得下落高度之比。
8．【答案】A,D
【知识点】线速度、角速度和周期、转速；向心加速度
【解析】【解答】A、P、Q绕同一转轴O同轴转动，同轴转动各点角速度相等，故A正确；
B、线速度方向沿圆周切线方向，P、Q做圆周运动的半径方向不同，切线方向不同，线速度方向不相同，故B错误；
C、由几何关系，，，线速度，则，并非，故C错误；
D、向心加速度，角速度相同，，故D正确；
故答案为：AD。
【分析】A、考查同轴转动角速度规律，同一转轴上所有点角速度大小相等；
B、考查线速度方向特点，线速度沿轨迹切线，两点圆周半径方位不同，切线方向不一致；
C、考查线速度公式，先由勾股定理算出Q点转动半径，再求线速度比值；
D、考查向心加速度公式，角速度相同时向心加速度与轨道半径成正比。
9．【答案】B,C
【知识点】向心力；生活中的圆周运动；万有引力定律
【解析】【解答】A．向心力是效果力，不是真实存在的力，受力分析时不能说物体受到向心力，故A错误；
B．货物相对传送带始终静止，货物拐弯时所受的静摩擦力提供向心力，传送带速度越大，货物所需向心力也越大，静摩擦力就越大，故B正确；
C．根据万有引力定律可得，R是地球半径，空间站离地高度为400~450km，因此宇航员在空间站中受地球的引力比在地面上时小，故C正确；
D．图丁，过山车上的乘客在竖直圆轨道的最高点和最低点时的速度大小一般不同，由向心加速度公式可知，速度越大，加速度越大，因此向心加速度大小不一定相等，故D错误。
故选BC。
【分析】向心力不是真实存在的力；货物拐弯时所受的静摩擦力提供向心力，根据向心力的大小进行分析；根据万有引力定律进行分析；根据向心加速度的计算公式进行分析。
10．【答案】A
【知识点】卫星问题
【解析】【解答】A．嫦娥五号在椭圆轨道的近月点进入正圆轨道时速度应减小，做向心运动，才能被月球捕获，A正确；
B.北斗导航系统的卫星发射时速度应该在7.9km/s至11.2km/s之间，因为11.2km/s是第二宇宙速度，发射速度大于11.2km/s，卫星会脱离地球，B错误；
C．火星绕太阳运行的半径大于地球绕太阳运行的半径，根据万有引力提供向心力可得
，知半径越大，周期越大，C错误；
D．天问一号环绕火星做匀速圆周运动时，由万有引力提供向心力可得知轨道半径越小，线速度越大，D错误。
故选A。
【分析】向心运动要减速，北斗导航系统的卫星属于地球卫星，发射速度不能大于11.2km/s，结合万有引力提供向心力分析各个参数大小。
11．【答案】（1）A；B
（2）B；C；E
（3）2.00；2.50；；
【知识点】研究平抛物体的运动
【解析】【解答】（1）甲实验中两球总能同时落地，说明两球在竖直方向的运动完全相同，则该实验只能说明平抛运动在竖直方向做自由落体运动；乙实验中球1落到水平木板上总能击中球2，则只能说明平抛运动在水平方向做匀速直线运动。
故答案为：AB。
（2）A．小球与斜槽之间有摩擦对实验无影响，A错误；
B．安装斜槽时其末端切线应水平，从而保证小球做平抛运动，B正确；
C．小球必须每次从斜槽上同一位置由静止开始释放，以保证小球到达底端时速度相同，C正确；
D．小球在斜槽上释放的位置离斜槽末端的高度大小要适当，不能过高或过低，D错误；
E．将木板校准到竖直方向，并使木板平面与小球下落的竖直平面平行，以防止小球下落时与木板相碰，E正确。
故答案为：BCE。
（3）①竖直方向，解得
小球平抛运动的初速度为
②小球运动到b点的竖直速度，则b点的速度为
③从抛出点到b点的时间，抛出点坐标，
故答案为：①2.00；②2.50；③；
【分析】(1) 本小问辨析两个经典平抛分解验证实验，甲只验证竖直分运动、乙只验证水平分运动，不能互相替代。
(2) 本小问考查平抛实验操作规范，逐一分析斜槽、释放位置、木板安装的正误要点。
(3) 本小问利用平抛匀变速规律：水平匀速、竖直匀变速逐差法求时间间隔；再求中间点竖直分速度、合速度；反向推算抛出点坐标，统一单位并保留三位有效数字。
（1）甲实验中两球总能同时落地，说明两球在竖直方向的运动完全相同，则该实验只能说明平抛运动在竖直方向做自由落体运动；乙实验中球1落到水平木板上总能击中球2，则只能说明平抛运动在水平方向做匀速直线运动。
故选AB。
（2）A．小球与斜槽之间有摩擦对实验无影响，A错误；
B．安装斜槽时其末端切线应水平，从而保证小球做平抛运动，B正确；
C．小球必须每次从斜槽上同一位置由静止开始释放，以保证小球到达底端时速度相同，C正确；
D．小球在斜槽上释放的位置离斜槽末端的高度大小要适当，不能过高或过低，D错误；
E．将木板校准到竖直方向，并使木板平面与小球下落的竖直平面平行，以防止小球下落时与木板相碰，E正确。
故选BCE。
（3）①[1]竖直方向
解得
小球平抛运动的初速度为
②[2]小球运动到b点的竖直速度
则b点的速度为
③[3][4]从抛出点到b点的时间
抛出点坐标，
12．【答案】（1）C
（2）正比；；0.20
【知识点】控制变量法；向心力
【解析】【解答】（1）在研究向心力的大小F与质量m、线速度v和半径r之间的关系时主要用到了物理学中的控制变量法。
故答案为：C。
（2）如图丙所示，图像为过原点的直线，可知F与成正比关系；
根据向心力公式，可知图像的斜率为，图线斜率的物理意义是，
可得滑块的质量
故答案为：正比；；0.20
【分析】（1）通过 “控制质量和半径不变，探究向心力与线速度的关系”，体现控制变量法在多因素实验中的应用逻辑。
（2）结合向心力公式与图像斜率的物理意义，推导比例关系与滑块质量，体现实验数据与理论公式的关联分析。
（1）在研究向心力的大小F与质量m、线速度v和半径r之间的关系时主要用到了物理学中的控制变量法。
故选C。
（2）[1]如图丙所示，图像为过原点的直线，可知F与成正比关系；
[2][3]根据向心力公式
可知图像的斜率为
图线斜率的物理意义是
可得滑块的质量
13．【答案】解：(1)设水的质量为m，杯的质量为m0，根据牛顿第二定律
代入数据整理得，方向竖直向下。
(2)以水为研究对象
解得
根据牛顿第三定律，水对杯底的压力大小也为6N，方向竖直向上。
(3)水对杯底的压力为零时，为临界条件，此时
解得
【知识点】竖直平面的圆周运动
【解析】【分析】（1）分析整体受力，合力提供向心力，根据牛顿第二定律列式求解；
（2）以水为研究对象，分析水的受力，合力提供向心力，根据牛顿第二定律、牛顿第三运动定律列式求解；
（3）当水对杯底压力为零时，重力提供向心力，根据牛顿第二定律列式求解。
14．【答案】解：(1)由题意可知：小球落到斜面上并沿斜面下滑，说明此时小球速度方向与斜面平行，否则小球会弹起，所以vy=v0tan 53°， vy2=2gh
代入数据得vy=4 m/s， v0=3 m/s
(2)由vy=gt1得t1=0.4 s
s=v0t1=3×0.4 m=1.2 m
(3)设小球离开平台后落在斜面底端的时间是t2，落点到平台的水平距离为x.则
x=s+Htan 37°=15.6 m
H+h=gt22
x=v'0t2
代入数据求得v'0=7.8 m/s
【知识点】平抛运动
【解析】【分析】（1）根据速度—位移公式求出在斜面顶端时竖直分速度，结合平行四边形定则求出初速度；
（2）根据速度—时间公式求出平抛运动的时间，结合初速度和时间求出水平位移；
（3）根据竖直方向运动可求得下落总时间，再根据水平方向上的位移公式即可求出水平初速度。
15．【答案】（1）解：设小物块沿斜面上滑时的加速度大小为，根据牛顿第二定律可得
又
联立解得月球表面的重力加速度大小为
（2）解：卫星在月球表面轨道绕月球做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力得
又
联立解得月球的第一宇宙速度为
（3）解：嫦娥六号在距月球表面高度为h的环月轨道上做匀速圆周运动时，由万有引力提供向心力得
解得运行周期为
【知识点】万有引力定律；第一、第二与第三宇宙速度；卫星问题
【解析】【分析】(1) 本小问结合匀减速直线运动求加速度、斜面牛顿第二定律，联立方程消去质量，解出月球表面重力加速度。
(2) 本小问考查近地（近月）第一宇宙速度，利用“黄金代换”，将重力加速度代入向心力公式推导第一宇宙速度。
(3) 本小问求解高空环月轨道周期，万有引力提供向心力，结合月球表面黄金代换消去，代入化简得到周期表达式。
1 / 1广东湛江市第二十一中学2025-2026学年高一下学期4月阶段物理试题
1．如图所示，位于潍坊滨海区白浪河入海口处的“渤海之眼”摩天轮是世界上最大的无轴式摩天轮，总高度145m。有36个轿厢，每个轿厢能够坐8到10人，运行一周约需要30分钟。轿厢中的人随摩天轮匀速转动过程中（　　）
A．线速度不变 B．角速度不变
C．向心加速度不变 D．在最高点处于超重状态
【答案】B
【知识点】超重与失重；线速度、角速度和周期、转速；匀速圆周运动；向心加速度
【解析】【解答】A、线速度是矢量，轿厢随摩天轮匀速转动时，线速度的大小不变，但方向沿圆周切线时刻改变，因此线速度是变化的，故A错误；B、匀速圆周运动的角速度大小和方向都保持不变，因此轿厢转动过程中角速度不变，故B正确；
C、向心加速度是矢量，轿厢匀速转动时向心加速度的大小不变，但方向始终指向圆心，时刻发生变化，因此向心加速度是变化的，故C错误；
D、轿厢在最高点时，向心加速度的方向竖直向下，此时人处于失重状态，并非超重状态，故D错误。
故选：B。
【分析】匀速圆周运动中，线速度、向心加速度是矢量，大小不变但方向时刻改变；角速度是恒定不变的物理量；当物体加速度方向向下时处于失重状态，加速度向上时处于超重状态。
2．通过“寻找最美乡村教师”的大型公益活动，我们知道了乡村教师在艰苦环境下无私奉献、甘为人梯的感人事迹。其中，有“摆渡教师”每天划船接送学生上下学，我们把教师摆渡的情景简化为小船渡河的模型（如图所示）。若已知小河两岸简化为平直的两岸，宽为，河水流速为，船在静水中的速度为，则下列说法正确的是（　　）
A．船渡河的最短时间为
B．船无法到达正对岸
C．若船头指向正对岸渡河，则船渡河的轨迹为曲线
D．若仅增大河水流动的速度，则船渡河的最短时间将变大
【答案】A
【知识点】小船渡河问题分析
【解析】【解答】A、当船头垂直河岸渡河时，渡河时间最短，最短时间，故A正确；
B、船在静水中的速度大于水流速度，可通过调整船头朝向，让合速度垂直河岸，船能够到达正对岸，故B错误；
C、船头指向正对岸时，船垂直河岸、沿水流方向均做匀速直线运动，合运动为匀速直线运动，轨迹是直线，故C错误；
D、渡河最短时间仅由河宽与船在静水中的速度决定，与水流速度无关，增大水流速度，最短渡河时间不变，故D错误；
故答案为：A。
【分析】A、考查小船最短渡河时间规律，船头垂直河岸时渡河时间最短，时间等于河宽除以船静水速度；
B、考查垂直渡河条件，船静水速度大于水流速度时，可以实现垂直到达正对岸；
C、考查运动的合成，两个匀速直线运动的合运动一定是匀速直线运动，轨迹为直线；
D、考查最短渡河时间的影响因素，水流速度只影响沿河岸的位移，不改变最短渡河时间。
3．某同学自制了马格努斯飞行器（将两个一次性纸杯杯底相对粘在一起，然后用橡皮筋发射出去）如图甲所示，其脱手后向左运动轨迹如图乙中虚线所示，则空气对飞行器的作用力可能为（　　）
A． B． C． D．
【答案】D
【知识点】曲线运动的条件
【解析】【解答】A、飞行器做曲线运动时，合力需指向轨迹凹侧。若空气力为F1，其与重力的合力无法指向轨迹凹侧，故A错误。B、空气力为F2时，合力方向不指向轨迹凹侧，故B错误。
C、空气力为F3时，线段长度反应力的大小，F3小于重力，合力方向不指向轨迹凹侧，故C错误。
D、空气力为F4时，与重力的合力指向轨迹凹侧，符合曲线运动受力特点，故D正确。
故选：D。
【分析】依据曲线运动“合力指向轨迹凹侧”的核心特点，分析各空气力与重力的合力方向是否指向轨迹凹侧，进而判断选项正误。
4．如图甲是智慧工厂里常用的机械手臂，结构简图如图乙所示。机械手臂由金属杆PQ、QO在Q点链接而成，金属杆PQ抓取到工件后，金属杆QO绕O点从竖直位置顺时针匀速转动β角到图示虚线位置，金属杆PQ始终保持水平，则工件在水平方向上（　　）
A．一直加速 B．一直减速 C．一直匀速 D．无法判断
【答案】B
【知识点】运动的合成与分解
【解析】【解答】工件与Q点运动状态相同，将Q点的速度分解水平、竖直两个方向，如图所示，
水平方向根据几何关系有，金属杆QO绕O点从竖直位置顺时针匀速转动β角，增大，减小，所以工件在水平方向速度一直减小。
故选B。
【分析】工件与Q点运动状态相同，将Q点的速度分解成水平、竖直两个方向，根据几何关系分析。
5．将自行车轮胎接触水盆里的水面，转动轮胎得到如图所示图景。水滴a的速度方向水平向左，水滴b的速度方向竖直向上，设水滴离开轮胎后，不计水滴间的相互作用及空气阻力，且可视为质点。c点和d点为轮胎上与转轴O距离相等的两个质点。下列说法正确的是（　　）
A．水滴a的轨迹在a点的切线不一定水平
B．水滴b离开轮胎后将向上做匀速直线运动
C．点的线速度与d点的线速度相同
D．水滴a、b在空中运动时单位时间内速度变化量的大小相等
【答案】D
【知识点】曲线运动的条件；平抛运动；线速度、角速度和周期、转速
【解析】【解答】A、曲线轨迹某点的切线方向等于该点瞬时速度方向，水滴a离开轮胎时速度水平向左，因此轨迹在a点的切线一定水平，故A错误；
B、水滴b离开轮胎后只受重力，加速度竖直向下，向上做竖直上抛运动，不是匀速直线运动，故B错误；
C、c、d两点同轴转动，角速度相等、转动半径相等，线速度大小相等，但两点线速度方向不同，线速度是矢量，因此线速度不相同，故C错误；
D、水滴a、b离开轮胎后均只受重力，加速度都为重力加速度，单位时间内速度变化量，大小均等于，二者单位时间速度变化量大小相等，故D正确；
故答案为：D。
【分析】A、考查曲线运动速度方向规律，轨迹切线与瞬时速度方向一致；
B、考查竖直上抛运动受力与运动性质，只受重力存在加速度，不可能匀速；
C、考查同轴转动线速度矢量判断，线速度包含大小与方向，两点速度方向不同；
D、考查加速度与速度变化量的关系，只受重力时加速度恒为，相同时间速度变化量大小相等。
6．我国天问三号系列任务计划在2028年前后实施两次发射任务，“祝融号”探测器将登陆火星实现火星表面采样并返回地球。为获取火星的相关数据，2021年2月，发射了天问一号探测器，探测器在环绕火星的圆轨道上稳定运行，开展了广泛的科学探测工作，获取了大量的科学数据。其中火星的质量是一个非常重要的数据，除了引力常量外，依据下列两个物理量能计算出火星质量的是（　　）
A．天问一号的质量和绕火星运行的线速度
B．天问一号的质量和绕火星运行的角速度
C．天问一号绕火星运行的线速度和角速度
D．天问一号在绕火星运行的某一时间内运动的某段圆弧对应的圆心角和对应的时间
【答案】C
【知识点】万有引力定律的应用；卫星问题
【解析】【解答】A．已知天问一号的质量m和线速度v，根据万有引力提供天问一号做圆周运动的向心力有，可推导出，但缺少轨道半径，无法计算火星质量，故A错误；
B． 已知天问一号的质量m和角速度ω，根据万有引力提供天问一号做圆周运动的向心力有，可推导出，但缺少轨道半径，无法计算火星质量，故B错误；
C．已知线速度和角速度，由可得轨道半径，代入
消去后得，可直接计算火星质量，故C正确；
D．已知圆心角和时间，可得角速度，但根据，仍缺少轨道半径，无法计算火星质量，故D错误。
故选C。
【分析】根据万有引力定律和圆周运动的物理公式，只要知道绕行天体的线速度、角速度、周期、轨道半径等任意两个量，就可以计算出中心天体的质量。因此，需要分析每个选项提供的物理量是否能够计算火星的质量。
7．如图甲所示是网球发球机，某次室内训练时调整发球机出球口距地面的高度，然后向竖直墙面发射网球。如图乙所示，先后两次从同一位置水平发射网球A、B，网球A、B分别碰到墙面时速度与水平方向夹角分别为45°和60°，若不考虑空气阻力，则下列说法正确的是（　　）
A．A球的发射速度小于B球的发射速度
B．A球的速度变化率小于B球的速度变化率
C．A球在空中的飞行时间大于B球在空中的飞行时间
D．A、B两球竖直位移之比
【答案】D
【知识点】平抛运动
【解析】【解答】AC、若不考虑空气阻力，发出的网球在竖直方向做自由落体运动，根据位移—时间关系，可得网球在空中运动的时间为，由图可知hB＞hA，所以A球在空中的运动时间小于B球在空中的运动时间。网球在水平方向上做匀速直线运动，水平位移相等，根据x=v0t可知，A球的发射速度大于B球的发射速度，故AC错误；
B．两个网球的加速度都是重力加速度，速度的变化率是指加速度，所以A球的速度变化率等于B球的速度变化率，故B错误；
D．根据平抛运动，设竖直位移分别为，，水平位移为，根据平抛运动速度的反向延长线经过水平位移的中点，则，，所以，故D正确。
故选：D。
【分析】根据网球在竖直方向做自由落体运动分析运动的时间；根据网球在水平方向上做匀速直线运动分析发射速度大小；根据速度的变化率是指加速度比较；根据网球碰到墙面时与水平方向夹角得到竖直分速度与初速度的关系，再根据水平位移等于初速度与时间的乘积列式，从而求得运动时间之比，即可进一步求得下落高度之比。
8．如图所示，2026年春晚节目《武BOT》中，某机器人的右臂以肩关节O点为圆心做匀速圆周运动，转动过程中上臂与前臂始终垂直，P、Q两点分别位于肘关节、腕关节上，已知，，，则P、Q两点做圆周运动的（　　）
A．角速度大小相同 B．线速度方向相同
C．线速度大小之比为 D．向心加速度大小之比为
【答案】A,D
【知识点】线速度、角速度和周期、转速；向心加速度
【解析】【解答】A、P、Q绕同一转轴O同轴转动，同轴转动各点角速度相等，故A正确；
B、线速度方向沿圆周切线方向，P、Q做圆周运动的半径方向不同，切线方向不同，线速度方向不相同，故B错误；
C、由几何关系，，，线速度，则，并非，故C错误；
D、向心加速度，角速度相同，，故D正确；
故答案为：AD。
【分析】A、考查同轴转动角速度规律，同一转轴上所有点角速度大小相等；
B、考查线速度方向特点，线速度沿轨迹切线，两点圆周半径方位不同，切线方向不一致；
C、考查线速度公式，先由勾股定理算出Q点转动半径，再求线速度比值；
D、考查向心加速度公式，角速度相同时向心加速度与轨道半径成正比。
9．关于图中物体的运动情况和受力情况，下列说法正确的是（　　）
A．图甲，摩托车在水平路面拐弯时，车手受到重力、支持力、向心力的作用
B．图乙，货物相对水平传送带始终静止，传送带速度越大，货物拐弯时所受的静摩擦力越大
C．图丙，空间站离地高度为400~450km，宇航员在空间站中受地球的引力比在地面上时小
D．图丁，过山车上的乘客在竖直圆轨道的最高点和最低点的向心加速度一定等大、反向、共线
【答案】B,C
【知识点】向心力；生活中的圆周运动；万有引力定律
【解析】【解答】A．向心力是效果力，不是真实存在的力，受力分析时不能说物体受到向心力，故A错误；
B．货物相对传送带始终静止，货物拐弯时所受的静摩擦力提供向心力，传送带速度越大，货物所需向心力也越大，静摩擦力就越大，故B正确；
C．根据万有引力定律可得，R是地球半径，空间站离地高度为400~450km，因此宇航员在空间站中受地球的引力比在地面上时小，故C正确；
D．图丁，过山车上的乘客在竖直圆轨道的最高点和最低点时的速度大小一般不同，由向心加速度公式可知，速度越大，加速度越大，因此向心加速度大小不一定相等，故D错误。
故选BC。
【分析】向心力不是真实存在的力；货物拐弯时所受的静摩擦力提供向心力，根据向心力的大小进行分析；根据万有引力定律进行分析；根据向心加速度的计算公式进行分析。
10．2020年，中国航天再一次开启“超级模式”，成功实施了以嫦娥五号首次地外天体采样返回、北斗三号卫星导航系统部署完成并面向全球提供服务、天问一号探测器奔向火星为代表的航天任务，一系列航天重大事件有力地推动了航天强国建设，引发全球关注。关于航天知识下列说法正确的是（　　）（已知火星半径约为地球半径的）
A．嫦娥五号从椭圆轨道的近月点进入正圆轨道时应减速
B．北斗导航系统的卫星发射时速度大于11.2km/s
C．火星绕太阳运行的周期小于地球绕太阳运行的周期
D．天问一号环绕火星做匀速圆周运动时轨道半径越小，线速度越小
【答案】A
【知识点】卫星问题
【解析】【解答】A．嫦娥五号在椭圆轨道的近月点进入正圆轨道时速度应减小，做向心运动，才能被月球捕获，A正确；
B.北斗导航系统的卫星发射时速度应该在7.9km/s至11.2km/s之间，因为11.2km/s是第二宇宙速度，发射速度大于11.2km/s，卫星会脱离地球，B错误；
C．火星绕太阳运行的半径大于地球绕太阳运行的半径，根据万有引力提供向心力可得
，知半径越大，周期越大，C错误；
D．天问一号环绕火星做匀速圆周运动时，由万有引力提供向心力可得知轨道半径越小，线速度越大，D错误。
故选A。
【分析】向心运动要减速，北斗导航系统的卫星属于地球卫星，发射速度不能大于11.2km/s，结合万有引力提供向心力分析各个参数大小。
11．（1）为了研究平抛物体的运动，可做下面的实验：如图甲所示，用小锤打击弹性金属片，B球就水平飞出，同时A球被松开，做自由落体运动，两球同时落到地面；如图乙所示的实验：将两个完全相同的斜滑道固定在同一竖直面内，最下端水平。把两个质量相等的小钢球从斜面的同一高度由静止同时释放，滑道2与光滑水平板连接，则将观察到的现象是球1落到水平木板上击中球2，这两个实验说明（　　）
A．甲实验只能说明平抛运动在竖直方向做自由落体运动
B．乙实验只能说明平抛运动在水平方向做匀速直线运动
C．不能说明上述规律中的任何一条
D．甲、乙二个实验均能同时说明平抛运动在水平、竖直方向上的运动性质
（2）关于“研究物体平抛运动”实验，下列说法正确的是（　　）。
A．小球与斜槽之间有摩擦会增大实验误差
B．安装斜槽时其末端切线应水平
C．小球必须每次从斜槽上同一位置由静止开始释放
D．小球在斜槽上释放的位置离斜槽末端的高度尽可能低一些。
E．将木板校准到竖直方向，并使木板平面与小球下落的竖直平面平行
（3）如图丙，某同学在做平抛运动实验时得出如图丁所示的小球运动轨迹，a、b、c三点的位置在运动轨迹上已标出。则：（g取，结果均保留三位有效数字）
①小球平抛运动的初速度为　 　m/s。
②小球运动到b点的速度为　 　m/s。
③抛出点坐标　 　cm，　 　cm。
【答案】（1）A；B
（2）B；C；E
（3）2.00；2.50；；
【知识点】研究平抛物体的运动
【解析】【解答】（1）甲实验中两球总能同时落地，说明两球在竖直方向的运动完全相同，则该实验只能说明平抛运动在竖直方向做自由落体运动；乙实验中球1落到水平木板上总能击中球2，则只能说明平抛运动在水平方向做匀速直线运动。
故答案为：AB。
（2）A．小球与斜槽之间有摩擦对实验无影响，A错误；
B．安装斜槽时其末端切线应水平，从而保证小球做平抛运动，B正确；
C．小球必须每次从斜槽上同一位置由静止开始释放，以保证小球到达底端时速度相同，C正确；
D．小球在斜槽上释放的位置离斜槽末端的高度大小要适当，不能过高或过低，D错误；
E．将木板校准到竖直方向，并使木板平面与小球下落的竖直平面平行，以防止小球下落时与木板相碰，E正确。
故答案为：BCE。
（3）①竖直方向，解得
小球平抛运动的初速度为
②小球运动到b点的竖直速度，则b点的速度为
③从抛出点到b点的时间，抛出点坐标，
故答案为：①2.00；②2.50；③；
【分析】(1) 本小问辨析两个经典平抛分解验证实验，甲只验证竖直分运动、乙只验证水平分运动，不能互相替代。
(2) 本小问考查平抛实验操作规范，逐一分析斜槽、释放位置、木板安装的正误要点。
(3) 本小问利用平抛匀变速规律：水平匀速、竖直匀变速逐差法求时间间隔；再求中间点竖直分速度、合速度；反向推算抛出点坐标，统一单位并保留三位有效数字。
（1）甲实验中两球总能同时落地，说明两球在竖直方向的运动完全相同，则该实验只能说明平抛运动在竖直方向做自由落体运动；乙实验中球1落到水平木板上总能击中球2，则只能说明平抛运动在水平方向做匀速直线运动。
故选AB。
（2）A．小球与斜槽之间有摩擦对实验无影响，A错误；
B．安装斜槽时其末端切线应水平，从而保证小球做平抛运动，B正确；
C．小球必须每次从斜槽上同一位置由静止开始释放，以保证小球到达底端时速度相同，C正确；
D．小球在斜槽上释放的位置离斜槽末端的高度大小要适当，不能过高或过低，D错误；
E．将木板校准到竖直方向，并使木板平面与小球下落的竖直平面平行，以防止小球下落时与木板相碰，E正确。
故选BCE。
（3）①[1]竖直方向
解得
小球平抛运动的初速度为
②[2]小球运动到b点的竖直速度
则b点的速度为
③[3][4]从抛出点到b点的时间
抛出点坐标，
12．一同学通过图甲所示的装置探究物体做圆周运动的向心力与质量、轨道半径及线速度的关系。滑块套在光滑水平杆上，随杆一起绕竖直杆做匀速圆周运动，力传感器通过一细绳连接滑块，用来测量向心力的大小F，滑块上固定一遮光片，与固定在铁架台上的光电门可测量滑块的线速度v。该同学先保持滑块质量m和运动半径r不变，探究向心力大小与线速度大小的关系。
（1）该同学采用的实验方法主要是________；（填正确答案标号）
A．等效替代法 B．理想模型法 C．控制变量法
（2）该同学通过改变转速测量多组数据，记录力传感器示数F，算出对应的线速度v及的数值，以为横轴，F为纵轴，作出图线，如图丙所示，由图可知，F与成　 　关系（选填“正比”、“反比”），图线斜率的物理意义是　 　。若滑块运动半径，由图线可得滑块的质量　 　kg（保留2位有效数字）。
【答案】（1）C
（2）正比；；0.20
【知识点】控制变量法；向心力
【解析】【解答】（1）在研究向心力的大小F与质量m、线速度v和半径r之间的关系时主要用到了物理学中的控制变量法。
故答案为：C。
（2）如图丙所示，图像为过原点的直线，可知F与成正比关系；
根据向心力公式，可知图像的斜率为，图线斜率的物理意义是，
可得滑块的质量
故答案为：正比；；0.20
【分析】（1）通过 “控制质量和半径不变，探究向心力与线速度的关系”，体现控制变量法在多因素实验中的应用逻辑。
（2）结合向心力公式与图像斜率的物理意义，推导比例关系与滑块质量，体现实验数据与理论公式的关联分析。
（1）在研究向心力的大小F与质量m、线速度v和半径r之间的关系时主要用到了物理学中的控制变量法。
故选C。
（2）[1]如图丙所示，图像为过原点的直线，可知F与成正比关系；
[2][3]根据向心力公式
可知图像的斜率为
图线斜率的物理意义是
可得滑块的质量
13．如图所示，质量为0.5 kg的小杯里盛有1 kg的水，用绳子系住小杯在竖直平面内做“水流星”表演，转动半径为1 m，小杯通过最高点的速度为4 m/s，g取10 m/s2，求：
(1)在最高点时，绳的拉力？
(2)在最高点时水对小杯底的压力？
(3)为使小杯经过最高点时水不流出，在最高点时最小速率是多少？
【答案】解：(1)设水的质量为m，杯的质量为m0，根据牛顿第二定律
代入数据整理得，方向竖直向下。
(2)以水为研究对象
解得
根据牛顿第三定律，水对杯底的压力大小也为6N，方向竖直向上。
(3)水对杯底的压力为零时，为临界条件，此时
解得
【知识点】竖直平面的圆周运动
【解析】【分析】（1）分析整体受力，合力提供向心力，根据牛顿第二定律列式求解；
（2）以水为研究对象，分析水的受力，合力提供向心力，根据牛顿第二定律、牛顿第三运动定律列式求解；
（3）当水对杯底压力为零时，重力提供向心力，根据牛顿第二定律列式求解。
14．如图所示，一小球自平台上水平抛出，恰好落在台的一倾角为α=53°的光滑斜面顶端，并刚好沿光滑斜面下滑，已知斜面顶端与平台的高度差h=0.8 m，重力加速度g取10 m/s2，sin 53°=0.8，cos 53°=0.6，求：
(1)小球水平抛出的初速度v0是多少？
(2)斜面顶端与平台边缘的水平距离s是多少？
(3)若斜面顶端高H=19.2m，且小球离开平台后刚好落在斜面底端，那么小球离开平台时的速度多大？
【答案】解：(1)由题意可知：小球落到斜面上并沿斜面下滑，说明此时小球速度方向与斜面平行，否则小球会弹起，所以vy=v0tan 53°， vy2=2gh
代入数据得vy=4 m/s， v0=3 m/s
(2)由vy=gt1得t1=0.4 s
s=v0t1=3×0.4 m=1.2 m
(3)设小球离开平台后落在斜面底端的时间是t2，落点到平台的水平距离为x.则
x=s+Htan 37°=15.6 m
H+h=gt22
x=v'0t2
代入数据求得v'0=7.8 m/s
【知识点】平抛运动
【解析】【分析】（1）根据速度—位移公式求出在斜面顶端时竖直分速度，结合平行四边形定则求出初速度；
（2）根据速度—时间公式求出平抛运动的时间，结合初速度和时间求出水平位移；
（3）根据竖直方向运动可求得下落总时间，再根据水平方向上的位移公式即可求出水平初速度。
15．2024年6月4日7时38分，嫦娥六号上升器携带月球样品自月球背面起飞，成功进入预定环月轨道。如图所示，设月球表面上有一倾角的足够长固定斜面，一小物块从斜面底端以速度沿斜面向上运动，经过时间t后速度恰好减为零。已知小物块和斜面间的动摩擦因数为，月球半径为R，引力常量为G，，。求：
（1）月球表面的重力加速度大小；
（2）月球的“第一宇宙速度”；
（3）嫦娥六号在距月球表面高度为h的环月轨道上做匀速圆周运动的运行周期T。
【答案】（1）解：设小物块沿斜面上滑时的加速度大小为，根据牛顿第二定律可得
又
联立解得月球表面的重力加速度大小为
（2）解：卫星在月球表面轨道绕月球做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力得
又
联立解得月球的第一宇宙速度为
（3）解：嫦娥六号在距月球表面高度为h的环月轨道上做匀速圆周运动时，由万有引力提供向心力得
解得运行周期为
【知识点】万有引力定律；第一、第二与第三宇宙速度；卫星问题
【解析】【分析】(1) 本小问结合匀减速直线运动求加速度、斜面牛顿第二定律，联立方程消去质量，解出月球表面重力加速度。
(2) 本小问考查近地（近月）第一宇宙速度，利用“黄金代换”，将重力加速度代入向心力公式推导第一宇宙速度。
(3) 本小问求解高空环月轨道周期，万有引力提供向心力，结合月球表面黄金代换消去，代入化简得到周期表达式。
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