向心力-北京市2023年高考物理模拟题（一模）高频考点汇编

04向心力-北京市2023年高考物理模拟题（一模）高频考点汇编

一.选择题（共16小题）

1.（2023•延庆区一模）北京时间2022年11月17B16时50分，经过约5.5小时的出舱活

动，神舟十四号航天员陈冬、刘洋、蔡旭哲密切协同，圆满完成出舱活动全部既定任务,

出舱活动取得圆满成功。若“问天实验舱”围绕地球在做匀速圆周运动，轨道半径为r,

周期为T,引力常量为G,则下列说法正确的是（）

23

A.“问天实验舱”的质量为-4」田..

GT2

B.漂浮在舱外的航天员加速度等于零

C.“问天实验舱”在圆轨道上运行的速度小于7.9km/s

D.若出舱活动期间蔡旭哲自由释放手中的工具，工具会立即高速离开航天员

2.（2023•西城区一模）如图所示，圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，一带电粒子从

圆周上的P点沿半径方向射入磁场。若粒子射入磁场时的速度大小为vi,运动轨迹为PN；

若粒子射入磁场时的速度大小为V2,运动轨迹为PM。不计粒子的重力，下列判断正确

的是（）

B.速度vi大于速度V2

C.粒子以速度vi射入时，在磁场中运动时间较长

D.粒子以速度vi射入时，在磁场中受到的洛伦兹力较大

3.（2023♦西城区一模）如图所示，将拱形桥面近似看作圆弧面，一辆汽车以恒定速率通过

桥面abc,其中a、c两点高度相同，b点为桥面的最高点。假设整个过程中汽车所受空

气阻力和摩擦阻力的大小之和保持不变。下列说法正确的是（）

b

c

a

A.在ab段汽车对桥面的压力大小不变

B.在be段汽车对桥面的压力逐渐增大

C.在ab段汽车的输出功率逐渐增大

D.在ab段汽车发动机做功比be段多

4.（2023•朝阳区一模）如图所示，可视为质点的小球用轻质细绳悬挂于B点，使小球在水

平面内做匀速圆周运动。现仅增加绳长，保持轨迹圆的圆心O到悬点B的高度不变，小

球仍在水平面内做匀速圆周运动。增加绳长前后小球运动的角速度、加速度以及所受细

绳的拉力大小分别为3i、ai、Fi和32、a2、F2。贝!I（）

A.31=32B.ai>a2C.FI=F2D.FI>F2

5.（2023•平谷区一模）如图，细绳一端固定于悬挂点P,另一端系一小球。在悬挂点正下

方Q点处钉一个钉子。小球从A点由静止释放，摆到最低点O的时间为ti,从O点向

右摆到最高点B（图中未画出）的时间为t2。摆动过程中，如果摆角始终小于5°,不计

I

空气阻力。下列说法正确的是（）

\\\、\\\

AO

A.ti=t2,摆球经过O点前后瞬间，小球的速率不变

B.摆球经过O点前后瞬间，小球的速率变大

C.ti=t2,摆球经过O点前后瞬间，摆线上的拉力大小不变

D.ti>t2,摆球经过O点前后瞬间，摆线上的拉力变大

6.（2022•密云区一模）如图为洛伦兹力演示仪的结构图，励磁线圈产生的匀强磁场方向垂

直纸面向外，电子束由电子枪产生，其速度方向与磁场方向垂直。电子速度大小可通过

电子枪的加速电压来控制，磁感应强度可通过励磁线圈的电流来调节。下列说法正确的

是（）

A.仅增大电子枪的加速电压，电子束径迹的半径变小

B.仅增大电子枪的加速电压，电子做圆周运动的周期变大

C.仅增大励磁线圈的电流，电子束径迹的半径变小

D.同时增大电子枪的加速电压和励磁线圈的电流，电子做圆周运动的周期可能不变

7.（2022♦通州区一模）赤道上方的“风云四号”是我国新一代地球同步气象卫星，大幅提

升了我国对台风、暴雨等灾害天气监测识别时效和预报准确率.关于“风云四号”的运

动情况，下列说法正确的是（）

A.“风云四号，'的向心加速度小于地球表面的重力加速度

B.“风云四号”的角速度小于地球自转的角速度

C.与“风云四号”同轨道运行的所有卫星的动能都相等

D.“风云四号”的运行速度大于7.9km/s

8.（2022•海淀区一模）在xOy坐标系的第一象限内存在匀强磁场，两个相同的带电粒子①

和②在P点垂直磁场分别射入，两带电粒子进入磁场时的速度方向与x轴的夹角如图所

示，二者均恰好垂直于y轴射出磁场。不计带电粒子所受重力。根据上述信息可以判断

A.带电粒子①在磁场中运动的时间较长

B.带电粒子②在磁场中运动的时间较长

C.带电粒子①在磁场中运动的速率较大

D.带电粒子②在磁场中运动的速率较大

9.（2022•东城区一模）火星和地球绕太阳的运动均可视为匀速圆周运动，火星公转轨道的

半径与地球公转轨道的半径之比为3：2,则火星与地球绕太阳运动的（）

A.角速度大小之比为啦：373

B.线速度大小之比为北：近

C.周期之比为2：3

D.向心加速度大小之比为&：V3

10.（2022•东城区一模）一个质量为m的小物块静止在表面粗糙的圆锥形漏斗的内表面，

如图所示。现使该漏斗从静止开始转动，转动的角速度3缓慢增大时，物块仍相对漏斗

保持静止。当角速度达到3m时，物块将要与漏斗发生相对滑动。在角速度从0缓慢增

大到3m的过程中，下列说法正确的是（）

A.物块所受的摩擦力随角速度3增大，一直增大

B.物块所受的摩擦力随角速度3增大，一直减小

C.物块所受的支持力随角速度3增大，一直增大

D.物块所受的支持力随角速度3增大，先增大后减小

11.（2022•石景山区一模）2021年2月10日，我国首次火星探测任务“天问一号”探测器

实施近火捕获制动，成功实现环绕火星运动，成为我国第一颗人造火星卫星。若“天问

一号”环绕火星做匀速圆周运动的轨道半径为r,引力常量为G,火星的质量为M,则“天

问一号"环绕火星运动的线速度大小为（）

12.（2022•朝阳区一模）2021年4月29日，中国空间站天和核心舱发射升空，准确进入预

定轨道，核心舱绕地球飞行的轨道可视为圆轨道，轨道离地面的高度约为地球半径的」_。

已知地球同步卫星的轨道离地面的高度约为地球半径的6倍。下列说法正确的是（）

A.核心舱进入轨道后所受地球的万有引力大小约为它在地面时的西倍

B.核心舱在轨道上飞行的速度大于地球的第一宇宙速度

C.核心舱在轨道上飞行的周期小于24h

D.后续加挂实验舱后，空间站由于质量增大，轨道半径将变小

13.（2022•丰台区一模）如图所示，a为在地球赤道表面随地球一起自转的物体，b为绕地

球做匀速圆周运动的近地卫星，轨道半径可近似为地球半径。假设a与b质量相同，地

球可看作质量分布均匀的球体，比较物体a和卫星b（）

A.角速度大小近似相等

B.线速度大小近似相等

C.向心加速度大小近似相等

D.所受地球引力大小近似相等

14.（2022•丰台区一模）如图所示，某带电粒子（重力不计）由M点以垂直于磁场边界的

速度v射入宽度为d的匀强磁场中，穿出磁场时速度方向与原来射入方向的夹角为。=

30。，磁场的磁感应强度大小为B。由此推断该带电粒子（）

A.带负电且动能不变

B.运动轨迹为抛物线

C.电荷量与质量的比值为工

dB

D.穿越磁场的时间为_2区

3v

15.（2022•延庆区一模）如图所示，用洛伦兹力演示仪可以观察电子在磁场中的运动径迹。

图甲是洛伦兹力演示仪的实物图，图乙是结构示意图。励磁线圈通电后可以产生垂直纸

面的匀强磁场，励磁线圈中的电流越大，产生的磁场越强。图乙中电子经电子枪中的加

速电场加速后水平向左垂直磁感线方向射入磁场。图丙是励磁线圈示意图。下列关于实

验现象和分析正确的是)

丙励磁线圈

A.仅增大励磁线圈中的电流，电子束径迹的半径变大

B.仅升高电子枪加速电场的电压，电子束径迹的半径变大

C.仅使电子枪加速电压增加到原来的2倍，电子束径迹的半径也增加到原来的2倍

D.要使电子形成如图乙的运动径迹，图乙中励磁线圈应通以（沿垂直纸面向里方向观察）

逆时针方向的电流

16.（2022•延庆区一模）如图所示，边长为L的正方形区域abed中充满匀强磁场，磁场方

向垂直纸面向里。一带电粒子从ad边的中点M垂直于ad边，以一定速度射入磁场，仅

在洛伦兹力的作用下，正好从ab边中点N射出磁场。忽略粒子受到的重力，下列说法正

确的是（）

N

♦-------------b

XX

XX

x

XXxx

d-

A.若粒子射入磁场的速度增大为原来的2倍，粒子将从b点射出

B.若粒子射入磁场的速度增大为原来的2倍，粒子在磁场中运动的时间也增大为原来的

2倍

C.若磁感应强度的大小增大为原来的2倍，粒子将从a点射出

D.若磁感应强度的大小增大为原来的2倍，粒子在磁场中运动的时间也增大为原来的2

倍

二.实验题（共2小题）

17.（2022•丰台区一模）探究向心力大小F与物体的质量m、角速度3和轨道半径1■的关

系实验。

（1）本实验所采用的实验探究方法与下列哪些实验是相同的:

A.探究平抛运动的特点

B.探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系

C.探究两个互成角度的力的合成规律

D.探究加速度与物体受力、物体质量的关系

（2）某同学用向心力演示器进行实验，实验情景如甲、乙、丙三图所示。

甲乙丙

a.三个情境中，图是探究向心力大小F与质量m关系（选填“甲"、"乙"、"丙"）。

b.在甲情境中，若两钢球所受向心力的比值为1：4,则实验中选取两个变速塔轮的半径

之比为o

18.（2022•丰台区一模）某物理兴趣小组利用传感器进行探究，实验装置原理如图所示。装

置中水平光滑直槽能随竖直转轴一起转动，将滑块套在水平直槽上，用细线将滑块与固

定的力传感器连接。当滑块随水平光滑直槽一起匀速转动时，细线的拉力提供滑块做圆

周运动需要的向心力。拉力的大小可以通过力传感器测得，滑块转动的角速度可以通过

角速度感器测得。

（1）小组同学先让一个滑块做半径r为0」4m的圆周运动，得到图甲中①图线。然后保

持滑块质量不变，再将运动的半径r分别调整为0.12m、0.10m、0.08m、0.06m,在同一

坐标系中又分别得到图甲中②、③、④、⑤四条图线。

（2）对①图线的数据进行处理，获得了F-x图像，如图乙所示，该图像是一条过原点

的直线，则图像横坐标x代表的是。

（3）对5条F-3图线进行比较分析，得出3—定时，F8r的结论。请你简要说明得

到结论的方法o

三.计算题（共5小题）

19.（2022•通州区一模）如图1所示，一个圆盘在水平面内转动，盘面上距圆盘中心r=0.50m

的位置有一个质量m=0.20kg的小物体椭圆圆盘一起做圆周运动（未发生相对滑动），小

物体与圆盘间的动摩擦因数U=0.2（假设滑动摩擦力等于最大静摩擦力），取重力加速度

g=10m/s2.

（1）圆盘的角速度3多大时，小物体将开始滑动；

（2）若小物体随圆盘一起从静止开始做加速圆周运动（始终未发生相对滑动）.

a.小物体随圆盘从静止开始加速到即将发生相对滑动的过程中，求摩擦力对小物体所做

的功W；

b.请在图2（俯视图）中，画出小物体在M点处摩擦力的大致方向，并分析说明摩擦力

在小物体做加速圆周运动中所起到的作用.

图1图2

20.（2022•西城区一模）如图所示，在xOy坐标系第一象限的矩形区域内存在垂直于纸面

的匀强磁场。一带正电的粒子在M点以垂直于y轴的方向射入磁场，并从另一侧边界的

N点射出。已知带电粒子质量为m,电荷量为q,入射速度为v,矩形区域的长度为L,

MN沿y轴方向上的距离为与不计重力。

（1）画出带电粒子在磁场区域内运动的轨迹，并求轨迹的半径r。

（2）判断磁场的方向，并求磁场的磁感应强度的大小B。

（3）将矩形区域内的磁场换为平行于y轴方向的匀强电场，使该粒子以相同的速度从M

点入射后仍能从N点射出。通过计算说明，该粒子由N点射出磁场和电场时的速度方向

是否相同。

21.（2022•海淀区模拟）人们通常利用运动的合成与分解，把比较复杂的机械运动等效分解

为两个或多个简单的机械运动进行研究。下列情境中物体的运动轨迹都形似弹簧，其运

动可分解为沿轴线的匀速直线运动和垂直轴线的匀速圆周运动。

（1）情境1：在图1甲所示的三维坐标系中，质点1沿Ox方向以速度v做匀速直线运

动，质点2在yOz平面内以角速度3做匀速圆周运动。质点3同时参与质点1和质点2

的运动，其运动轨迹形似弹簧，如乙图所示.质点3在完成一个圆周运动的时间内，沿

Ox方向运动的距离称为一个螺距，求质点3轨迹的“螺距”di；

（2）情境2：如图2所示为某磁聚焦原理的示意图，沿Ox方向存在匀强磁场B,一质

量为m、电荷量为q、初速度为vo的带正电的粒子，沿与Ox夹角为a的方向入射，不

计带电粒子的重力。

a.请描述带电粒子在Ox方向和垂直Ox方向的平面内分别做什么运动；

b.求带电粒子轨迹的“螺距”d2o

（3）情境3：2020年12月17日凌晨，嫦娥五号返回器携带月壤回到地球。登月前，嫦

娥五号在距离月球表面高为h处绕月球做匀速圆周运动，嫦娥五号绕月的圆平面与月球

绕地球做匀速圆周运动的平面可看作垂直，如图3所示。已知月球的轨道半径为r,月球

半径为R,且r>>R,地球质量为乂地，月球质量为m月，嫦娥五号质量为mo,引力常

量为G。求嫦娥五号轨迹的“螺距”d3。

阎

0

*B

“O

22.（2022•大连二模）某种质谱仪由离子源、加速电场、静电分析器、磁分析器、收集器几

部分构成，如图所示加速电场的电压为U；静电分析器中有沿半径方向的电场，通道中

心线MN是半径为R的圆弧；磁分析器中分布着方向垂直于纸面的匀强磁场，其左边界

与静电分析器的右边界平行；由离子源发出一个质量为m、电荷量为q的正离子（初速

度为零，重力不计）。经加速电场加速后进入静电分析器，沿中心线MN做匀速圆周运动,

而后由P点垂直于磁分析器的左边界进入磁分析器中，经过四分之一圆周从Q点射出，

并进入收集器。已知Q点与磁分析器左边界的距离为d。求：

（1）离子离开加速电场时的速度v的大小；

（2）静电分析器中MN处电场强度E的大小；

（3）磁分析器中磁场的磁感应强度B的大小和方向。

离子源

23.（2022•延庆区一模）如图所示为回旋加速器原理图，它的主要结构是在磁极间的真空室

内有两个半圆形的金属扁盒（D形盒）隔开相对放置，D形盒上加交变电压，其间隙处

产生交变电场。在D形盒所在处存在匀强磁场。置于中心附近的粒子源产生的带电粒子,

在电场中被加速，带电粒子在D形盒内不受电场力，只在洛伦兹力作用下，在垂直磁场

平面内做匀速圆周运动。一质量为m,电荷量为q的带电粒子自半径为R的D形盒的中

心附近由静止开始加速，D形盒上所加交变电压大小恒为U,D形盒所在处的磁场的磁

感应强度为B,不考虑相对论效应，求：

(1)带电粒子从D形盒边缘飞出时的速度大小v；

(2)交变电压的周期T：

(3)带电粒子从释放到飞出加速器，被加速的次数N。

四.解答题(共3小题)

24.(2023•朝阳区一模)中国航天技术处于世界领先水平，航天过程有发射、在轨和着陆返

回等关键环节。

(1)航天员在空间站长期处于失重状态，为缓解此状态带来的不适，科学家设想建造一

种环形空间站，如图甲所示。圆环绕中心轴匀速旋转，航天员(可视为质点)站在圆环

内的侧壁上，随圆环做圆周运动的半径为r,可受到与他站在地球表面时相同大小的支持

力。已知地球表面的重力加速度为g。求圆环转动的角速度大小3。

(2)启动反推发动机是着陆返回过程的一个关键步骤。返回舱在距离地面较近时通过丫

射线精准测距来启动返回舱的发动机向下喷气，使其减速着地。

a.已知返回舱的质量为M,其底部装有4台反推发动机，每台发动机喷嘴的横截面积为

S,喷射气体的密度为p,返回舱距地面高度为H时速度为vo,若此时启动反推发动机，

返回舱此后的运动可视为匀减速直线运动，到达地面时速度恰好为零。不考虑返回舱的

质量变化，不计喷气前气体的速度，不计空气阻力。求气体被喷射出时相对地面的速度

大小V;

b.图乙是返回舱底部丫射线精准测距原理简图。返回舱底部的发射器发射丫射线。为简

化问题，我们假定：丫光子被地面散射后均匀射向地面上方各个方向。已知发射器单位

时间内发出N个丫光子，地面对光子的吸收率为T],紧邻发射器的接收器接收Y射线的

有效面积为A。当接收器单位时间内接收到n个丫光子时就会自动启动反推发动机，求

此时返回舱底部距离地面的高度ho

25.(2023♦丰台区一模)如图所示，一圆盘在水平面内绕过圆盘中心的轴匀速转动，角速度

是2.0rad/So盘面上距圆盘中心10cm的位置有一个质量为0.1kg的小物体随圆盘一起做

匀速圆周运动。小物体与圆盘之间的动摩擦因数口=0.4,两者之间的最大静摩擦力等于

滑动摩擦力，重力加速度g取10m/s2。求：

(1)小物体随圆盘匀速转动时所需向心力的大小F：

(2)要使小物体在圆盘上不发生相对滑动，圆盘角速度的最大值3m；

(3)若圆盘由静止开始转动，逐渐增大圆盘的角速度，小物体从圆盘的边缘飞出，经过

0.4s落地，落地点距飞出点在地面投影点的距离为40cm。在此过程中，摩擦力对小物体

所做的功W。

26.(2023•平谷区一模)长度为L的轻质细绳上端固定在P点，下端系一质量为m的小球

(小球的大小可以忽略)。重力加速度为g。

(1)在水平拉力F的作用下，细绳与竖直方向的夹角为仇小球保持静止，如图a所示。

求拉力F的大小。

(2)使小球在水平面内做圆周运动，如图b所示。当小球做圆周运动的角速度为某一合

适值时，细绳跟竖直方向的夹角恰好也为0,求此时小球做圆周运动的角速度3。

(3)若图a和图b中细绳拉力分别为T和T，，比较T和T，的大小。

04向心力-北京市2023年高考物理模拟题（一模）高频考点汇编

参考答案与试题解析

一.选择题（共16小题）

1.（2023•延庆区一模）北京时间2022年11月17H16时50分，经过约5.5小时的出舱活

动，神舟十四号航天员陈冬、刘洋、蔡旭哲密切协同，圆满完成出舱活动全部既定任务,

出舱活动取得圆满成功。若“问天实验舱”围绕地球在做匀速圆周运动，轨道半径为r,

周期为T,引力常量为G,则下列说法正确的是（）

23

A.“问天实验舱”的质量为..4兀J一

GT2

B.漂浮在舱外的航天员加速度等于零

C.“问天实验舱”在圆轨道上运行的速度小于7.9km/s

D.若出舱活动期间蔡旭哲自由释放手中的工具，工具会立即高速离开航天员

【答案】C

2

【解答】解：A、根据万有引力提供向心力可得：粤=mr生解得地球的质量为:

22

rT

23

M=AKZ..）»问天实验舱”的质量无法计算，故A错误；

GT2

B、漂浮在舱外的航天员受万有引力提供向心力，有驷二=m，a,则加速度2=史，故

22

rr

B错误；

C、7.9km/s是第一宇宙速度，是最大的环绕速度，“问天实验舱”在圆轨道上运行的速度

小于7.9km/s,故C正确；

D、若出舱活动期间蔡旭哲自由释放手中的工具，工具受到的万有引力提供向心力，仍在

原来的轨道上做匀速圆周运动，故D错误。

故选：Co

2.（2023•西城区一模）如图所示，圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，一带电粒子从

圆周上的P点沿半径方向射入磁场。若粒子射入磁场时的速度大小为vi,运动轨迹为PN；

若粒子射入磁场时的速度大小为V2,运动轨迹为PM。不计粒子的重力，下列判断正确

的是（）

B.速度VI大于速度V2

C.粒子以速度VI射入时，在磁场中运动时间较长

D.粒子以速度vi射入时，在磁场中受到的洛伦兹力较大

【答案】C

【解答】解：A、根据左手定则可知粒子带正电，故A错误；

2

B、根据牛顿第二定律有：qvB=@J，变形解得：v=^，根据图中轨迹可知，Ri<

Rm

R2,则有V1VV2,故B错误;

D、粒子在磁场中受到的洛伦兹力大小为：F=qvB,由于vi<v2,可知FI<F2,故粒子

以速度vi射入时，在磁场中受到的洛伦兹力较小，故D错误。

C、粒子在磁场中的运动周期为：T卫里卫皿，粒子在磁场中的运动时间为：

vqB

由图可知运动轨迹为PN对应的圆心角大于运动轨迹为PM对应的圆心角，故粒子以速度

vi射入时，在磁场中运动时间较长，故C正确;

故选：Co

3.（2023•西城区一模）如图所示，将拱形桥面近似看作圆弧面，一辆汽车以恒定速率通过

桥面abc,其中a、c两点高度相同，b点为桥面的最高点。假设整个过程中汽车所受空

气阻力和摩擦阻力的大小之和保持不变。下列说法正确的是()

A.在ab段汽车对桥面的压力大小不变

B.在be段汽车对桥面的压力逐渐增大

C.在ab段汽车的输出功率逐渐增大

D.在ab段汽车发动机做功比be段多

【答案】D

【解答】解：AB、汽车以恒定速率通过桥面abc,在ab段、b点、be段的受力分析如题

图1图2图3

设汽车在运动过程中所受的空气阻力和摩擦力为F,在ab段时支持力与竖直方向的夹角

为0,在be段时，支持力与竖直方向的夹角为a,对ab段、be段，由牛顿第二定律和向

22

心力公式，看mgeos8-N[=nr^-，mgeos*3._N2=nr^_,从a到c的过程中，角9逐渐

减小，角a逐渐增大，由此可知，Ni逐渐增大，N2逐渐减小，故AB错误；

C、设在ab段牵引力与水平方向的夹角为0,汽车在ab段时发动机的功率为Pab=Fiv=

(mgsinp+F)v,从a到b过程中，夹角。在逐渐减小，因此可知Pab逐渐减小，故C错

、口

I天；

D、在ab段汽车发动机要克服阻力和重力做功，由动能定理有：-W克f-W克G+W奉=()

在be段汽车发动机只克服阻力做功做功：-W'ftt+W'G+W牵=0

整个过程中汽车的动能不变，两段过程克服阻力做功相同，因此在ab段汽车发动机做功

比be段多，故D正确。

故选：D。

4.(2023•朝阳区一模)如图所示，可视为质点的小球用轻质细绳悬挂于B点，使小球在水

平面内做匀速圆周运动。现仅增加绳长，保持轨迹圆的圆心0到悬点B的高度不变，小

球仍在水平面内做匀速圆周运动。增加绳长前后小球运动的角速度、加速度以及所受细

绳的拉力大小分别为an、ai、Fi和32、a2、F20则（）

A.0)1=0)2B.ai>a2C.FI=F2D.FI>F2

【答案】A

【解答】解：A、对小球受力分析，如下图所示:

ZZZZZZ

绳子的拉力和重力的合力提供向心力，有mgtan0=ma）2R=ma）2htan0,解得心■仅

增加绳长，保持轨迹圆的圆心0到悬点B的高度h不变，则角速度不变，即31=32,

故A正确;

B、F1>=mgtan0=ma,a=gtan0,由于增加了绳长而高度h不变，即增大了角度仇则

加速度变大，ai<a2,故B错误；

CD、根据受力分析可知%，。增大则F增大，有FI<F2,故C错误；故D错误。

故选：Ao

5.（2023•平谷区一模）如图，细绳一端固定于悬挂点P,另一端系一小球。在悬挂点正下

方Q点处钉一个钉子。小球从A点由静止释放，摆到最低点。的时间为ti,从O点向

右摆到最高点B（图中未画出）的时间为t2。摆动过程中，如果摆角始终小于5°,不计

空气阻力。下列说法正确的是（）

I

4b

A.tl=t2,摆球经过。点前后瞬间，小球的速率不变

B.t!>t2,摆球经过0点前后瞬间，小球的速率变大

C.tl=t2,摆球经过0点前后瞬间，摆线上的拉力大小不变

D.ti>t2,摆球经过0点前后瞬间，摆线上的拉力变大

【答案】D

【解答】解：因摆角始终小于5°,则小球在钉子两边摆动时均可看作简谐运动因为在左

侧摆动时摆长较长，根据丁=2兀，匚

可知，左侧周期较大，因摆球在钉子两边摆动的时间均为所在摆周期的工，可知

4

片.丁左>[T右

2

细绳碰钉子的瞬间，小球的速率不变；摆球经过0点时，有F拉-嗯二加匚

摆球经过0点碰钉子后，做圆周运动的半径r减小，则绳子拉力变大.

故ABC错误；D正确；

故选：D。

6.（2022•密云区一模）如图为洛伦兹力演示仪的结构图，励磁线圈产生的匀强磁场方向垂

直纸面向外，电子束由电子枪产生，其速度方向与磁场方向垂直。电子速度大小可通过

电子枪的加速电压来控制，磁感应强度可通过励磁线圈的电流来调节。下列说法正确的

A.仅增大电子枪的加速电压，电子束径迹的半径变小

B.仅增大电子枪的加速电压，电子做圆周运动的周期变大

C.仅增大励磁线圈的电流，电子束径迹的半径变小

D.同时增大电子枪的加速电压和励磁线圈的电流，电子做圆周运动的周期可能不变

【答案】C

【解答】解：AB、根据电子所受洛伦兹力的方向结合右手定则判断励磁线圈中电流方向

是顺时针方向，电子在加速电场中加速，由动能定理有：

12

-mV

2O

电子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力充当向心力，有:

evoB=m

又

V

联立解得：r=±佟蓟，T=空里

BVeeB

可知，增大电子枪加速电压，电子束的轨道半径变答，周期不变，故AB错误；

C、同理可得仅增大励磁线圈的电流，电流产生的磁场增强，则电子束的轨道半径变小,

故C正确；

D、同时增大电子枪的加速电压和励磁线圈的电流，由丁=空见知，电子做圆周运动的

eB

周期变小，故D错误。

故选：C»

7.（2022•通州区一模）赤道上方的“风云四号”是我国新一代地球同步气象卫星，大幅提

升了我国对台风、暴雨等灾害天气监测识别时效和预报准确率.关于“风云四号”的运

动情况，下列说法正确的是（）

A.“风云四号”的向心加速度小于地球表面的重力加速度

B.“风云四号”的角速度小于地球自转的角速度

C.与“风云四号”同轨道运行的所有卫星的动能都相等

D.“风云四号”的运行速度大于7.9km/s

【答案】A

【解答】解：B.“风云四号”是赤道上方的地球同步卫星，故运行的角速度等于地球自

转的角速度，故B错误；

A.根据驷=ma,解得a=@*可知，它在轨道上运行时的向心加速度小于地球表面的重

22

rr

力加速度，故A正确。

CD.根据粤=m或可得v=睁,同步卫星的半径远大于地球的半径，可知它运行的

线速度都相等，都小于第一宇宙速度，但不同卫星的质量可能不同，故动能不一定相等，

故CD错误。

故选：Ao

8.（2022•海淀区一模）在xOy坐标系的第一象限内存在匀强磁场，两个相同的带电粒子①

和②在P点垂直磁场分别射入，两带电粒子进入磁场时的速度方向与x轴的夹角如图所

示，二者均恰好垂直于y轴射出磁场。不计带电粒子所受重力。根据上述信息可以判断

A.带电粒子①在磁场中运动的时间较长

B.带电粒子②在磁场中运动的时间较长

C.带电粒子①在磁场中运动的速率较大

D.带电粒子②在磁场中运动的速率较大

【答案】B

【解答】解：设粒子①和②的质量均为m,电荷量均为q,在磁场中沿逆时针方向做匀

速圆周运动的轨道半径分别为门、⑵速率分别为vi、V2,运动时间分别为H、t2,作出

粒子在磁场中运动的轨迹如图所示，设OP=L,由几何关系得：

risin45°=L；r2cos45°=L

可得：ri=r2

CD、粒子在偏转磁场中做匀速圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力得：

＞解得：v=-^L

rm

因：ri=r2,可得：vi=v2,故CD错误；

AB、粒子在磁场中做圆周运动的周期为:

T=^2兀rr_=^2兀rm

可得粒子①和②在磁场中圆周运动的周期相等均为T,

粒子①的轨迹圆心角为45°,粒子②的轨迹圆心角为135°,可得：

修嗡「‘2啜T

可知：ti<t2,即带电粒子②在磁场中运动的时间较长，故B正确，A错误。

9.（2022•东城区一模）火星和地球绕太阳的运动均可视为匀速圆周运动，火星公转轨道的

半径与地球公转轨道的半径之比为3：2,则火星与地球绕太阳运动的（）

A.角速度大小之比为次反：373

B.线速度大小之比为近

C.周期之比为2：3

D.向心加速度大小之比为加：M

【答案】A

2

【解答】解：根据万有引力用来提供向心力，G典=mJ=m32r=m（空_）2r=ma向

r2rT

可得:

A、角速度,则火星与地球绕太阳运动的角速度大小之比为:

故A正确；

B、线速度v=秒，则火星与地球绕太阳运动的线速度大小之比为：患=&：M，

故B错误;

C、周期T=2n幅，则火星与地球绕太阳运动的周期之比为：柠=3炳:2近,故

C错误；

D、向心加速度a=Sg,则火星与地球绕太阳运动的向心加速度大小之比为：丝=4：9,

22

rQ3

故D错误。

故选：Ao

10.（2022•东城区一模）一个质量为m的小物块静止在表面粗糙的圆锥形漏斗的内表面，

如图所示。现使该漏斗从静止开始转动，转动的角速度3缓慢增大时，物块仍相对漏斗

保持静止。当角速度达到3m时，物块将要与漏斗发生相对滑动。在角速度从0缓慢增

大到3m的过程中，下列说法正确的是（）

A.物块所受的摩擦力随角速度3增大，一直增大

B.物块所受的摩擦力随角速度3增大，一直减小

C.物块所受的支持力随角速度3增大，一直增大

D.物块所受的支持力随角速度3增大，先增大后减小

【答案】c

【解答】解：AB、在角速度从0缓慢增大到3m的过程中，对物块受力分析可知，开始

时，受到的摩擦力沿斜面向上，最后沿斜面向下，故摩擦力先减小后增大，故AB错误;

CD、当角速度较小时，此时摩擦力沿斜面向上，在竖直方向根据共点力平衡可知：

Nsin0+fcos0=mg,由于f逐渐减小，故N逐渐增大，当f沿斜面向下时，根据共点力平

衡可得：NsinO-fcos6=mg,随角速度的增大，摩擦力沿斜面向下增大，故N随角速度

的增大而增大，故C正确，D错误；

故选：C»

11.（2022•石景山区一模）2021年2月10日，我国首次火星探测任务“天问一号”探测器

实施近火捕获制动，成功实现环绕火星运动，成为我国第一颗人造火星卫星。若“天问

一号”环绕火星做匀速圆周运动的轨道半径为r,引力常量为G,火星的质量为M,贝广天

问一号"环绕火星运动的线速度大小为（）

【答案】D

【解答】解：“天问一号”环绕火星做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力可得

GMm=mvi

2

r1r

整理可得“天问一号”环绕火星运动的线速度大小丫=秒

故ABC错误，D正确。

故选：Do

12.（2022•朝阳区一模）2021年4月29日，中国空间站天和核心舱发射升空，准确进入预

定轨道，核心舱绕地球飞行的轨道可视为圆轨道，轨道离地面的高度约为地球半径的」

16

已知地球同步卫星的轨道离地面的高度约为地球半径的6倍。下列说法正确的是（）

A.核心舱进入轨道后所受地球的万有引力大小约为它在地面时的」互倍

17

B.核心舱在轨道上飞行的速度大于地球的第一宇宙速度

C.核心舱在轨道上飞行的周期小于24h

D.后续加挂实验舱后，空间站由于质量增大，轨道半径将变小

【答案】C

【解答】解：设地球的半径为R,质量为M、核心舱的质量为m,轨道半径为r=R+」-R

16

_17R

16

A、根据万有引力定律可得F=S四,核心舱进入轨道后所受地球的万有引力大小约为它

2

r

在地面时的（西）2倍，故A错误；

17

B、第一宇宙速度等于贴近地面卫星做匀速圆周运动的速度，由万有引力提供向心力有：

2

例坦=01上解得：v=,所以核心舱在轨道上飞行的速度小于地球的第一宇宙速

2

r1r

度，故B错误;

3

C、对核心舱与地球同步卫星相比，根据开普勒第三定律可得J=k,由于核心舱的轨道

半径小于地球同步卫星的轨道半径，而地球同步卫星的周期为24h,所以核心舱在轨道上

飞行的周期小于24h,故C正确；

D、轨道半径的大小与空间站的质量大小无关，故D错误。

故选：Co

13.(2022•丰台区一模)如图所示，a为在地球赤道表面随地球一起自转的物体，b为绕地

球做匀速圆周运动的近地卫星，轨道半径可近似为地球半径。假设a与b质量相同，地

球可看作质量分布均匀的球体，比较物体a和卫星b()

A.角速度大小近似相等

B.线速度大小近似相等

C.向心加速度大小近似相等

D.所受地球引力大小近似相等

【答案】D

【解答】解：AB,根据万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得：6妈=《，解得线

,r

速度为：v1件，近地卫星的半径小于同步卫星，则近地卫星的线速度大于同步卫星；

同步卫星与地球自转角速度相同，半径大于地球半径，同步卫星线速度大于a的线速度,

则近地卫星线速度大于a的线速度；近地卫星线速度大于a的线速度，半径近似相等，

由公式3卫Lj,可知近地卫星角速度大于a的角速度，故AB错误；

Tr

2

C.近地卫星线速度大于a的线速度，半径近似相等，由向心加速度公式a=2一可知，

nr

近地卫星向心加速度大小大于a的向心加速度大小，故C错误；

D.由万有引力公式得：卜丹土a与b质量相同，半径近似相等，a与b所受地球引力

r

大小近似相等，故D正确。

故选：D。

14.（2022•丰台区一模）如图所示，某带电粒子（重力不计）由M点以垂直于磁场边界的

速度v射入宽度为d的匀强磁场中，穿出磁场时速度方向与原来射入方向的夹角为0=

30。，磁场的磁感应强度大小为B。由此推断该带电粒子（）

A.带负电且动能不变

B.运动轨迹为抛物线

C.电荷量与质量的比值为工

dB

D.穿越磁场的时间为二旦

3v

【答案】D

【解答】解：A.根据左手定则，粒子带正电，故A错误

B.该粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，轨迹是圆周的一部分，故B错误

2

C.根据牛顿第二定律qvB=Q

r

又因为sin30°=国

r

解得

m2dB

故C错误

D.穿越磁场的时间为｛二」二T

周期21sL

解得弋」£目

3v

故D正确。

故选：D。

M

O

15.（2022•延庆区一模）如图所示，用洛伦兹力演示仪可以观察电子在磁场中的运动径迹。

图甲是洛伦兹力演示仪的实物图，图乙是结构示意图。励磁线圈通电后可以产生垂直纸

面的匀强磁场，励磁线圈中的电流越大，产生的磁场越强。图乙中电子经电子枪中的加

速电场加速后水平向左垂直磁感线方向射入磁场。图丙是励磁线圈示意图。下列关于实

验现正(

玻璃泡励磁线圈

（前后各一个）

玻璃泡电子流

励磁线圈

电子运动轨迹

加速电压励磁电流

选择档甲实物照片选择档

乙机构图

A.仅增大励磁线圈中的电流，电子束径迹的半径变大

B.仅升高电子枪加速电场的电压，电子束径迹的半径变大

C.仅使电子枪加速电压增加到原来的2倍，电子束径迹的半径也增加到原来的2倍

D.要使电子形成如图乙的运动径迹，图乙中励磁线圈应通以（沿垂直纸面向里方向观察）

逆时针方向的电流

【答案】B

【解答】解：AB、电子经电子枪中的加速电场加速，由动能定理可知eU』mvj①，电

有

则

子在匀强电场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力,②，解得

吧_=工画③，加速电压不变，仅增大励磁线圈中的电流，磁感应强度B增大,

qBBVq

电子束径迹的半径变小；仅升高电子枪加速电场的电压U,电子束径迹的半径r变大,

故A错误，B正确。

C、仅使电子枪加