向心力-北京市2023年高考物理模擬題（一模）匯編

04向心力-北京市2023年高考物理模擬題（一模）高頻考點(diǎn)匯編

選擇題（共16小題）

1.（2023?延慶區(qū)一模）北京時(shí)間2022年11月17H16時(shí)50分，經(jīng)過(guò)約5.5小時(shí)的出艙活

動(dòng)，神舟十四號(hào)航天員陳冬、劉洋、蔡旭哲密切協(xié)同，圓滿(mǎn)完成出艙活動(dòng)全部既定任務(wù),

出艙活動(dòng)取得圓滿(mǎn)成功。若“問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙”圍繞地球在做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，軌道半徑為r,

周期為T(mén),引力常量為G,則下列說(shuō)法正確的是（）

23

A.“問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙”的質(zhì)量為4冗F

GT2

B.漂浮在艙外的航天員加速度等于零

C.“問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙”在圓軌道上運(yùn)行的速度小于7.9km∕s

D.若出艙活動(dòng)期間蔡旭哲自由釋放手中的工具，工具會(huì)立即高速離開(kāi)航天員

2.（2023?西城區(qū)一模）如圖所示，圓形區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一帶電粒子從

圓周上的P點(diǎn)沿半徑方向射入磁場(chǎng)。若粒子射入磁場(chǎng)時(shí)的速度大小為Vi,運(yùn)動(dòng)軌跡為PN；

若粒子射入磁場(chǎng)時(shí)的速度大小為V2,運(yùn)動(dòng)軌跡為PM,不計(jì)粒子的重力，下列判斷正確

的是（）

×X

×X

'、、××/

"------J

A.粒子帶負(fù)電

B.速度Vl大于速度V2

C.粒子以速度Vl射入時(shí)，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)

D.粒子以速度Vl射入時(shí)，在磁場(chǎng)中受到的洛倫茲力較大

3.（2023?西城區(qū)一模）如圖所示，將拱形橋面近似看作圓弧面，一輛汽車(chē)以恒定速率通過(guò)

橋面abc,其中a、C兩點(diǎn)高度相同，b點(diǎn)為橋面的最高點(diǎn)。假設(shè)整個(gè)過(guò)程中汽車(chē)所受空

氣阻力和摩擦阻力的大小之和保持不變。下列說(shuō)法正確的是（）

A.在ab段汽車(chē)對(duì)橋面的壓力大小不變

B.在be段汽車(chē)對(duì)橋面的壓力逐漸增大

C.在ab段汽車(chē)的輸出功率逐漸增大

D.在ab段汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)做功比be段多

4.（2023?朝陽(yáng)區(qū)一模）如圖所示，可視為質(zhì)點(diǎn)的小球用輕質(zhì)細(xì)繩懸掛于B點(diǎn)，使小球在水

平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)?，F(xiàn)僅增加繩長(zhǎng)，保持軌跡圓的圓心O到懸點(diǎn)B的高度不變，小

球仍在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。增加繩長(zhǎng)前后小球運(yùn)動(dòng)的角速度、加速度以及所受細(xì)

繩的拉力大小分別為3i、ai、Fl和32、a2>F2。貝!!（）

A.31=32B.a1>a2C.F∣=F2D.F1>F2

5.（2023?平谷區(qū)一模）如圖，細(xì)繩一端固定于懸掛點(diǎn)P,另一端系一小球。在懸掛點(diǎn)正下

方Q點(diǎn)處釘一個(gè)釘子。小球從A點(diǎn)由靜止釋放，擺到最低點(diǎn)O的時(shí)間為tι,從O點(diǎn)向

右擺到最高點(diǎn)B（圖中未畫(huà)出）的時(shí)間為t2。擺動(dòng)過(guò)程中，如果擺角始終小于5°,不計(jì)

空氣阻力。下列說(shuō)法正確的是（）

A.tι=t2,擺球經(jīng)過(guò)O點(diǎn)前后瞬間，小球的速率不變

B.U>t2,擺球經(jīng)過(guò)O點(diǎn)前后瞬間，小球的速率變大

C.tι=t2,擺球經(jīng)過(guò)O點(diǎn)前后瞬間，擺線(xiàn)上的拉力大小不變

D.tι>t2,擺球經(jīng)過(guò)O點(diǎn)前后瞬間，擺線(xiàn)上的拉力變大

6.（2022?密云區(qū)一模）如圖為洛倫茲力演示儀的結(jié)構(gòu)圖，勵(lì)磁線(xiàn)圈產(chǎn)生的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂

直紙面向外，電子束由電子槍產(chǎn)生，其速度方向與磁場(chǎng)方向垂直。電子速度大小可通過(guò)

電子槍的加速電壓來(lái)控制，磁感應(yīng)強(qiáng)度可通過(guò)勵(lì)磁線(xiàn)圈的電流來(lái)調(diào)節(jié)。下列說(shuō)法正確的

是（）

A.僅增大電子槍的加速電壓，電子束徑跡的半徑變小

B.僅增大電子槍的加速電壓，電子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期變大

C.僅增大勵(lì)磁線(xiàn)圈的電流，電子束徑跡的半徑變小

D.同時(shí)增大電子槍的加速電壓和勵(lì)磁線(xiàn)圈的電流，電子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期可能不變

7.（2022?通州區(qū)一模）赤道上方的“風(fēng)云四號(hào)”是我國(guó)新一代地球同步氣象衛(wèi)星，大幅提

升了我國(guó)對(duì)臺(tái)風(fēng)、暴雨等災(zāi)害天氣監(jiān)測(cè)識(shí)別時(shí)效和預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率.關(guān)于“風(fēng)云四號(hào)”的運(yùn)

動(dòng)情況，下列說(shuō)法正確的是（）

A.“風(fēng)云四號(hào)，'的向心加速度小于地球表面的重力加速度

B.“風(fēng)云四號(hào)”的角速度小于地球自轉(zhuǎn)的角速度

C.與“風(fēng)云四號(hào)”同軌道運(yùn)行的所有衛(wèi)星的動(dòng)能都相等

D.“風(fēng)云四號(hào)”的運(yùn)行速度大于7.9km∕s

8.（2022?海淀區(qū)一模）在xθy坐標(biāo)系的第一象限內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，兩個(gè)相同的帶電粒子①

和②在P點(diǎn)垂直磁場(chǎng)分別射入，兩帶電粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度方向與X軸的夾角如圖所

示，二者均恰好垂直于y軸射出磁場(chǎng)。不計(jì)帶電粒子所受重力。根據(jù)上述信息可以判斷

（）

A.帶電粒子①在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間較長(zhǎng)

B.帶電粒子②在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間較長(zhǎng)

C.帶電粒子①在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的速率較大

D.帶電粒子②在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的速率較大

9.（2022?東城區(qū)一模）火星和地球繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)均可視為勻速圓周運(yùn)動(dòng)，火星公轉(zhuǎn)軌道的

半徑與地球公轉(zhuǎn)軌道的半徑之比為3：2,則火星與地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的（）

A.角速度大小之比為簿：3√3

B.線(xiàn)速度大小之比為√5:√2

C.周期之比為2：3

D.向心加速度大小之比為&：Vs

10.（2022?東城區(qū)一模）一個(gè)質(zhì)量為m的小物塊靜止在表面粗糙的圓錐形漏斗的內(nèi)表面，

如圖所示。現(xiàn)使該漏斗從靜止開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度3緩慢增大時(shí)，物塊仍相對(duì)漏斗

保持靜止。當(dāng)角速度達(dá)到3m時(shí)，物塊將要與漏斗發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)。在角速度從0緩慢增

大到3m的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（）

A.物塊所受的摩擦力隨角速度3增大，一直增大

B.物塊所受的摩擦力隨角速度3增大，一直減小

C.物塊所受的支持力隨角速度3增大，一直增大

D.物塊所受的支持力隨角速度3增大，先增大后減小

11.（2022?石景山區(qū)一模）2021年2月IO日，我國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)“天問(wèn)一號(hào)”探測(cè)器

實(shí)施近火捕獲制動(dòng)，成功實(shí)現(xiàn)環(huán)繞火星運(yùn)動(dòng)，成為我國(guó)第一顆人造火星衛(wèi)星。若“天問(wèn)

一號(hào)”環(huán)繞火星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為r,引力常量為G,火星的質(zhì)量為M,則“天

問(wèn)一號(hào)"環(huán)繞火星運(yùn)動(dòng)的線(xiàn)速度大小為（）

12?（2022?朝陽(yáng)區(qū)一模）2021年4月29日，中國(guó)空間站天和核心艙發(fā)射升空，準(zhǔn)確進(jìn)入預(yù)

定軌道，核心艙繞地球飛行的軌道可視為圓軌道，軌道離地面的高度約為地球半徑的工。

16

已知地球同步衛(wèi)星的軌道離地面的高度約為地球半徑的6倍。下列說(shuō)法正確的是（）

A.核心艙進(jìn)入軌道后所受地球的萬(wàn)有引力大小約為它在地面時(shí)的」旦倍

17

B.核心艙在軌道上飛行的速度大于地球的第一宇宙速度

C.核心艙在軌道上飛行的周期小于24h

D.后續(xù)加掛實(shí)驗(yàn)艙后，空間站由于質(zhì)量增大，軌道半徑將變小

13.（2022?豐臺(tái)區(qū)一模）如圖所示，a為在地球赤道表面隨地球一起自轉(zhuǎn)的物體，b為繞地

球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的近地衛(wèi)星，軌道半徑可近似為地球半徑。假設(shè)a與b質(zhì)量相同，地

球可看作質(zhì)量分布均勻的球體，比較物體a和衛(wèi)星b（）

A.角速度大小近似相等

B.線(xiàn)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?豐臺(tái)區(qū)一模）如圖所示，某帶電粒子（重力不計(jì)）由M點(diǎn)以垂直于磁場(chǎng)邊界的

速度V射入寬度為d的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，穿出磁場(chǎng)時(shí)速度方向與原來(lái)射入方向的夾角為。=

30。，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。由此推斷該帶電粒子（）

A.帶負(fù)電且動(dòng)能不變

B.運(yùn)動(dòng)軌跡為拋物線(xiàn)

C.電荷量與質(zhì)量的比值為工

dB

D.穿越磁場(chǎng)的時(shí)間為匯旦

3v

15.（2022?延慶區(qū)一模）如圖所示，用洛倫茲力演示儀可以觀(guān)察電子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)徑跡。

圖甲是洛倫茲力演示儀的實(shí)物圖，圖乙是結(jié)構(gòu)示意圖。勵(lì)磁線(xiàn)圈通電后可以產(chǎn)生垂直紙

面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，勵(lì)磁線(xiàn)圈中的電流越大，產(chǎn)生的磁場(chǎng)越強(qiáng)。圖乙中電子經(jīng)電子槍中的加

速電場(chǎng)加速后水平向左垂直磁感線(xiàn)方向射入磁場(chǎng)。圖丙是勵(lì)磁線(xiàn)圈示意圖。下列關(guān)于實(shí)

驗(yàn)現(xiàn)象和分析正確的是（）

玻璃泡

勵(lì)磁線(xiàn)圈

加速電壓

選擇檔

甲實(shí)物照片Q-J乙機(jī)構(gòu)圖丙勵(lì)磁線(xiàn)圈

A.僅增大勵(lì)磁線(xiàn)圈中的電流，電子束徑跡的半徑變大

B.僅升高電子槍加速電場(chǎng)的電壓，電子束徑跡的半徑變大

C.僅使電子槍加速電壓增加到原來(lái)的2倍，電子束徑跡的半徑也增加到原來(lái)的2倍

D.要使電子形成如圖乙的運(yùn)動(dòng)徑跡，圖乙中勵(lì)磁線(xiàn)圈應(yīng)通以（沿垂直紙面向里方向觀(guān)察）

逆時(shí)針?lè)较虻碾娏?/p>

16.（2022?延慶區(qū)一模）如圖所示，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形區(qū)域abed中充滿(mǎn)勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方

向垂直紙面向里。一帶電粒子從ad邊的中點(diǎn)M垂直于ad邊，以一定速度射入磁場(chǎng)，僅

在洛倫茲力的作用下，正好從ab邊中點(diǎn)N射出磁場(chǎng)。忽略粒子受到的重力，下列說(shuō)法正

確的是（）

N

?----------b----

×X

XX

X%

:XXX×

d'"

A.若粒子射入磁場(chǎng)的速度增大為原來(lái)的2倍，粒子將從b點(diǎn)射出

B.若粒子射入磁場(chǎng)的速度增大為原來(lái)的2倍，粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間也增大為原來(lái)的

2倍

C.若磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小增大為原來(lái)的2倍，粒子將從a點(diǎn)射出

D.若磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小增大為原來(lái)的2倍，粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間也增大為原來(lái)的2

倍

二.實(shí)驗(yàn)題（共2小題）

17.（2022?豐臺(tái)區(qū)一模）探究向心力大小F與物體的質(zhì)量m、角速度3和軌道半徑?■的關(guān)

系實(shí)驗(yàn)。

（1）本實(shí)驗(yàn)所采用的實(shí)驗(yàn)探究方法與下列哪些實(shí)驗(yàn)是相同的;

A.探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)

B.探究變壓器原、副線(xiàn)圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系

C.探究?jī)蓚€(gè)互成角度的力的合成規(guī)律

D.探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系

（2）某同學(xué)用向心力演示器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)情景如甲、乙、丙三圖所示。

a.三個(gè)情境中，圖是探究向心力大小F與質(zhì)量m關(guān)系（選填“甲"、"乙”、"丙”）。

b.在甲情境中，若兩鋼球所受向心力的比值為1：4,則實(shí)驗(yàn)中選取兩個(gè)變速塔輪的半徑

之比為O

18?（2022?豐臺(tái)區(qū)一模）某物理興趣小組利用傳感器進(jìn)行探究，實(shí)驗(yàn)裝置原理如圖所示。裝

置中水平光滑直槽能隨豎直轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，將滑塊套在水平直槽上，用細(xì)線(xiàn)將滑塊與固

定的力傳感器連接。當(dāng)滑塊隨水平光滑直槽一起勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，細(xì)線(xiàn)的拉力提供滑塊做圓

周運(yùn)動(dòng)需要的向心力。拉力的大小可以通過(guò)力傳感器測(cè)得，滑塊轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度可以通過(guò)

角速度傳感器測(cè)得

（1）小組同學(xué)先讓一個(gè)滑塊做半徑r為0.14m的圓周運(yùn)動(dòng)，得到圖甲中①圖線(xiàn)。然后保

持滑塊質(zhì)量不變，再將運(yùn)動(dòng)的半徑r分別調(diào)整為O.12m、0.10m、0.08m、0.06m,在同一

坐標(biāo)系中又分別得到圖甲中②、③、④、⑤四條圖線(xiàn)。

（2）對(duì)①圖線(xiàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲得了F-X圖像，如圖乙所示，該圖像是一條過(guò)原點(diǎn)

的直線(xiàn)，則圖像橫坐標(biāo)X代表的是。

（3）對(duì)5條F-3圖線(xiàn)進(jìn)行比較分析，得出3—定時(shí)，F(xiàn)℃r的結(jié)論。請(qǐng)你簡(jiǎn)要說(shuō)明得

到結(jié)論的方法?

三.計(jì)算題（共5小題）

19.（2022?通州區(qū)一模）如圖1所示，一個(gè)圓盤(pán)在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，盤(pán)面上距圓盤(pán)中心r=0.50m

的位置有一個(gè)質(zhì)量m=0.20kg的小物體橢圓圓盤(pán)一起做圓周運(yùn)動(dòng)（未發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)），小

物體與圓盤(pán)間的動(dòng)摩擦因數(shù)U=0.2（假設(shè)滑動(dòng)摩擦力等于最大靜摩擦力），取重力加速度

g=10m∕s2.

（1）圓盤(pán)的角速度3多大時(shí)，小物體將開(kāi)始滑動(dòng)；

（2）若小物體隨圓盤(pán)一起從靜止開(kāi)始做加速圓周運(yùn)動(dòng)（始終未發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)）.

a?小物體隨圓盤(pán)從靜止開(kāi)始加速到即將發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)的過(guò)程中，求摩擦力對(duì)小物體所做

的功W；

b.請(qǐng)?jiān)趫D2（俯視圖）中，畫(huà)出小物體在M點(diǎn)處摩擦力的大致方向，并分析說(shuō)明摩擦力

在小物體做加速圓周運(yùn)動(dòng)中所起到的作用.

圖1圖2

20.（2022?西城區(qū)一模）如圖所示，在XOy坐標(biāo)系第一象限的矩形區(qū)域內(nèi)存在垂直于紙面

的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。一帶正電的粒子在M點(diǎn)以垂直于y軸的方向射入磁場(chǎng)，并從另一側(cè)邊界的

N點(diǎn)射出。已知帶電粒子質(zhì)量為m,電荷量為q,入射速度為v,矩形區(qū)域的長(zhǎng)度為L(zhǎng),

MN沿y軸方向上的距離為左不計(jì)重力。

（1）畫(huà)出帶電粒子在磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)的軌跡，并求軌跡的半徑r。

（2）判斷磁場(chǎng)的方向，并求磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B。

（3）將矩形區(qū)域內(nèi)的磁場(chǎng)換為平行于y軸方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，使該粒子以相同的速度從M

點(diǎn)入射后仍能從N點(diǎn)射出。通過(guò)計(jì)算說(shuō)明，該粒子由N點(diǎn)射出磁場(chǎng)和電場(chǎng)時(shí)的速度方向

是否相同。

21?（2022?海淀區(qū)模擬）人們通常利用運(yùn)動(dòng)的合成與分解，把比較復(fù)雜的機(jī)械運(yùn)動(dòng)等效分解

為兩個(gè)或多個(gè)簡(jiǎn)單的機(jī)械運(yùn)動(dòng)進(jìn)行研究。下列情境中物體的運(yùn)動(dòng)軌跡都形似彈簧，其運(yùn)

動(dòng)可分解為沿軸線(xiàn)的勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)和垂直軸線(xiàn)的勻速圓周運(yùn)動(dòng)。

（1）情境1：在圖1甲所示的三維坐標(biāo)系中，質(zhì)點(diǎn)1沿OX方向以速度V做勻速直線(xiàn)運(yùn)

動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)2在yθz平面內(nèi)以角速度3做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。質(zhì)點(diǎn)3同時(shí)參與質(zhì)點(diǎn)1和質(zhì)點(diǎn)2

的運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)軌跡形似彈簧，如乙圖所示.質(zhì)點(diǎn)3在完成一個(gè)圓周運(yùn)動(dòng)的時(shí)間內(nèi)，沿

OX方向運(yùn)動(dòng)的距離稱(chēng)為一個(gè)螺距，求質(zhì)點(diǎn)3軌跡的“螺距”di；

（2）情境2：如圖2所示為某磁聚焦原理的示意圖，沿OX方向存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B,一質(zhì)

量為m、電荷量為q、初速度為VO的帶正電的粒子，沿與OX夾角為α的方向入射，不

計(jì)帶電粒子的重力。

a.請(qǐng)描述帶電粒子在OX方向和垂直O(jiān)X方向的平面內(nèi)分別做什么運(yùn)動(dòng)；

b.求帶電粒子軌跡的“螺距”d2o

（3）情境3：2020年12月17日凌晨，嫦娥五號(hào)返回器攜帶月壤回到地球。登月前，嫦

娥五號(hào)在距離月球表面高為h處繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，嫦娥五號(hào)繞月的圓平面與月球

繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的平面可看作垂直，如圖3所示。已知月球的軌道半徑為r,月球

半徑為R,且r>>R,地球質(zhì)量為M地，月球質(zhì)量為m月，嫦娥五號(hào)質(zhì)量為mo,引力常

量為G。求嫦娥五號(hào)軌跡的“螺距”d3。

圖1

22.（2022?大連二模）某種質(zhì)譜儀由離子源、加速電場(chǎng)、靜電分析器、磁分析器、收集器幾

部分構(gòu)成，如圖所示加速電場(chǎng)的電壓為U；靜電分析器中有沿半徑方向的電場(chǎng)，通道中

心線(xiàn)MN是半徑為R的圓??；磁分析器中分布著方向垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其左邊界

與靜電分析器的右邊界平行；由離子源發(fā)出一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的正離子（初速

度為零，重力不計(jì)）。經(jīng)加速電場(chǎng)加速后進(jìn)入靜電分析器，沿中心線(xiàn)MN做勻速圓周運(yùn)動(dòng),

而后由P點(diǎn)垂直于磁分析器的左邊界進(jìn)入磁分析器中，經(jīng)過(guò)四分之一圓周從Q點(diǎn)射出，

并進(jìn)入收集器。已知Q點(diǎn)與磁分析器左邊界的距離為d。求：

（1）離子離開(kāi)加速電場(chǎng)時(shí)的速度V的大??；

（2）靜電分析器中MN處電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小；

（3）磁分析器中磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小和方向。

離子源

23?（2022?延慶區(qū)一模）如圖所示為回旋加速器原理圖，它的主要結(jié)構(gòu)是在磁極間的真空室

內(nèi)有兩個(gè)半圓形的金屬扁盒（D形盒）隔開(kāi)相對(duì)放置，D形盒上加交變電壓，其間隙處

產(chǎn)生交變電場(chǎng)。在D形盒所在處存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)。置于中心附近的粒子源產(chǎn)生的帶電粒子,

在電場(chǎng)中被加速，帶電粒子在D形盒內(nèi)不受電場(chǎng)力，只在洛倫茲力作用下，在垂直磁場(chǎng)

平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。一質(zhì)量為m,電荷量為q的帶電粒子自半徑為R的D形盒的中

心附近由靜止開(kāi)始加速，D形盒上所加交變電壓大小恒為U,D形盒所在處的磁場(chǎng)的磁

感應(yīng)強(qiáng)度為B,不考慮相對(duì)論效應(yīng)，求：

(1)帶電粒子從D形盒邊緣飛出時(shí)的速度大小v；

(2)交變電壓的周期T：

(3)帶電粒子從釋放到飛出加速器，被加速的次數(shù)N。

四.解答題(共3小題)

24?(2023?朝陽(yáng)區(qū)一模)中國(guó)航天技術(shù)處于世界領(lǐng)先水平，航天過(guò)程有發(fā)射、在軌和著陸返

回等關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

(1)航天員在空間站長(zhǎng)期處于失重狀態(tài)，為緩解此狀態(tài)帶來(lái)的不適，科學(xué)家設(shè)想建造一

種環(huán)形空間站，如圖甲所示。圓環(huán)繞中心軸勻速旋轉(zhuǎn)，航天員(可視為質(zhì)點(diǎn))站在圓環(huán)

內(nèi)的側(cè)壁上，隨圓環(huán)做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r,可受到與他站在地球表面時(shí)相同大小的支持

力。已知地球表面的重力加速度為g。求圓環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度大小3。

(2)啟動(dòng)反推發(fā)動(dòng)機(jī)是著陸返回過(guò)程的一個(gè)關(guān)鍵步驟。返回艙在距離地面較近時(shí)通過(guò)Y

射線(xiàn)精準(zhǔn)測(cè)距來(lái)啟動(dòng)返回艙的發(fā)動(dòng)機(jī)向下噴氣，使其減速著地。

a.已知返回艙的質(zhì)量為M,其底部裝有4臺(tái)反推發(fā)動(dòng)機(jī)，每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)噴嘴的橫截面積為

S,噴射氣體的密度為p,返回艙距地面高度為H時(shí)速度為vo,若此時(shí)啟動(dòng)反推發(fā)動(dòng)機(jī)，

返回艙此后的運(yùn)動(dòng)可視為勻減速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，到達(dá)地面時(shí)速度恰好為零。不考慮返回艙的

質(zhì)量變化，不計(jì)噴氣前氣體的速度，不計(jì)空氣阻力。求氣體被噴射出時(shí)相對(duì)地面的速度

大小V;

b.圖乙是返回艙底部Y射線(xiàn)精準(zhǔn)測(cè)距原理簡(jiǎn)圖。返回艙底部的發(fā)射器發(fā)射丫射線(xiàn)。為簡(jiǎn)

化問(wèn)題，我們假定：Y光子被地面散射后均勻射向地面上方各個(gè)方向。已知發(fā)射器單位

時(shí)間內(nèi)發(fā)出N個(gè)Y光子，地面對(duì)光子的吸收率為η,緊鄰發(fā)射器的接收器接收Y射線(xiàn)的

有效面積為A。當(dāng)接收器單位時(shí)間內(nèi)接收到n個(gè)丫光子時(shí)就會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)反推發(fā)動(dòng)機(jī)，求

此時(shí)返回艙底部距離地面的高度ho

25.(2023?豐臺(tái)區(qū)一模)如圖所示，一圓盤(pán)在水平面內(nèi)繞過(guò)圓盤(pán)中心的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度

是2.0rad∕so盤(pán)面上距圓盤(pán)中心IOCm的位置有一個(gè)質(zhì)量為0.1kg的小物體隨圓盤(pán)一起做

勻速圓周運(yùn)動(dòng)。小物體與圓盤(pán)之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.4,兩者之間的最大靜摩擦力等于

滑動(dòng)摩擦力，重力加速度g取IOmzS2。求：

(1)小物體隨圓盤(pán)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所需向心力的大小F：

(2)要使小物體在圓盤(pán)上不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，圓盤(pán)角速度的最大值3m；

(3)若圓盤(pán)由靜止開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，逐漸增大圓盤(pán)的角速度，小物體從圓盤(pán)的邊緣飛出，經(jīng)過(guò)

0.4s落地，落地點(diǎn)距飛出點(diǎn)在地面投影點(diǎn)的距離為40cm。在此過(guò)程中，摩擦力對(duì)小物體

26.(2023?平谷區(qū)一模)長(zhǎng)度為L(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)繩上端固定在P點(diǎn)，下端系一質(zhì)量為m的小球

(小球的大小可以忽略)。重力加速度為g。

(1)在水平拉力F的作用下，細(xì)繩與豎直方向的夾角為仇小球保持靜止，如圖a所示。

求拉力F的大小。

(2)使小球在水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，如圖b所示。當(dāng)小球做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度為某一合

適值時(shí)，細(xì)繩跟豎直方向的夾角恰好也為0,求此時(shí)小球做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度3。

(3)若圖a和圖b中細(xì)繩拉力分別為T(mén)和T，，比較T和T，的大小。

04向心力-北京市2023年高考物理模擬題（一模）高頻考點(diǎn)匯編

參考答案與試題解析

選擇題（共16小題）

1.（2023?延慶區(qū)一模）北京時(shí)間2022年11月17B16時(shí)50分，經(jīng)過(guò)約5.5小時(shí)的出艙活

動(dòng)，神舟十四號(hào)航天員陳冬、劉洋、蔡旭哲密切協(xié)同，圓滿(mǎn)完成出艙活動(dòng)全部既定任務(wù),

出艙活動(dòng)取得圓滿(mǎn)成功。若“問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙”圍繞地球在做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，軌道半徑為r,

周期為T(mén),引力常量為G,則下列說(shuō)法正確的是（）

23

A.“問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙”的質(zhì)量為/二田..

GT2

B.漂浮在艙外的航天員加速度等于零

C.“問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙”在圓軌道上運(yùn)行的速度小于7.9km∕s

D.若出艙活動(dòng)期間蔡旭哲自由釋放手中的工具，工具會(huì)立即高速離開(kāi)航天員

【答案】C

2

【解答】解：A、根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力可得：粵=mr空解得地球的質(zhì)量為:

22

rτT

23

M=@=問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙”的質(zhì)量無(wú)法計(jì)算，故A錯(cuò)誤；

GT2

B、漂浮在艙外的航天員受萬(wàn)有引力提供向心力，有她J=∏fa,則加速度a=??,故

r2r2

B錯(cuò)誤；

C、7.9km∕s是第一宇宙速度，是最大的環(huán)繞速度，“問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙”在圓軌道上運(yùn)行的速度

小于7.9km∕s,故C正確；

D、若出艙活動(dòng)期間蔡旭哲自由釋放手中的工具，工具受到的萬(wàn)有引力提供向心力，仍在

原來(lái)的軌道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，故D錯(cuò)誤。

故選：Co

2.（2023?西城區(qū)一模）如圖所示，圓形區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一帶電粒子從

圓周上的P點(diǎn)沿半徑方向射入磁場(chǎng)。若粒子射入磁場(chǎng)時(shí)的速度大小為Vi,運(yùn)動(dòng)軌跡為PN；

若粒子射入磁場(chǎng)時(shí)的速度大小為V2,運(yùn)動(dòng)軌跡為PM0不計(jì)粒子的重力，下列判斷正確

的是（）

B.速度VI大于速度V2

C.粒子以速度Vl射入時(shí)，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)

D.粒子以速度Vl射入時(shí)，在磁場(chǎng)中受到的洛倫茲力較大

【答案】C

【解答】解：A、根據(jù)左手定則可知粒子帶正電，故A錯(cuò)誤；

B、根據(jù)牛頓第二定律有：qvB=空：，變形解得：Va弦，根據(jù)圖中軌跡可知，Rι<

Rm

R2,則有v1Vv2,故B錯(cuò)誤;

D、粒子在磁場(chǎng)中受到的洛倫茲力大小為：F=qvB,由于vι<v2,可知FlVF2,故粒子

以速度VI射入時(shí)，在磁場(chǎng)中受到的洛倫茲力較小，故D錯(cuò)誤。

c、粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)周期為：T衛(wèi)里W典，粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為：

VqB

由圖可知運(yùn)動(dòng)軌跡為PN對(duì)應(yīng)的圓心角大于運(yùn)動(dòng)軌跡為PM對(duì)應(yīng)的圓心角，故粒子以速度

VI射入時(shí)，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)，故C正確；

故選：Co

3.（2023?西城區(qū)一模）如圖所示，將拱形橋面近似看作圓弧面，一輛汽車(chē)以恒定速率通過(guò)

橋面abc,其中a、C兩點(diǎn)高度相同，b點(diǎn)為橋面的最高點(diǎn)。假設(shè)整個(gè)過(guò)程中汽車(chē)所受空

氣阻力和摩擦阻力的大小之和保持不變。下列說(shuō)法正確的是()

A.在ab段汽車(chē)對(duì)橋面的壓力大小不變

B.在be段汽車(chē)對(duì)橋面的壓力逐漸增大

C.在ab段汽車(chē)的輸出功率逐漸增大

D.在ab段汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)做功比be段多

【答案】D

【解答】解：AB、汽車(chē)以恒定速率通過(guò)橋面abc,在ab段、b點(diǎn)、be段的受力分析如題

圖1圖2圖3

設(shè)汽車(chē)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受的空氣阻力和摩擦力為F,在ab段時(shí)支持力與豎直方向的夾角

為0,在be段時(shí)，支持力與豎直方向的夾角為α,對(duì)ab段、be段，由牛頓第二定律和向

22

心力公式，有IngCoSθ-N?=∏?"IngCelSα-N2=πι^^~,從a到C的過(guò)程中，角θ逐漸

減小，角ɑ逐漸增大，由此可知，Nl逐漸增大，N2逐漸減小，故AB錯(cuò)誤；

C、設(shè)在ab段牽引力與水平方向的夾角為0,汽車(chē)在ab段時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率為Pab=FIV=

(mgsinβ+F)V,從a到b過(guò)程中，夾角β在逐漸減小，因此可知Pab逐漸減小，故C錯(cuò)

、口

I天；

D、在ab段汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)要克服阻力和重力做功，由動(dòng)能定理有：-W克f-W克G+W奉=()

在be段汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)只克服阻力做功做功：-W'?f+W,G+W牽=0

整個(gè)過(guò)程中汽車(chē)的動(dòng)能不變，兩段過(guò)程克服阻力做功相同，因此在ab段汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)做功

比be段多，故D正確。

故選：D。

4.(2023?朝陽(yáng)區(qū)一模)如圖所示，可視為質(zhì)點(diǎn)的小球用輕質(zhì)細(xì)繩懸掛于B點(diǎn)，使小球在水

平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。現(xiàn)僅增加繩長(zhǎng)，保持軌跡圓的圓心O到懸點(diǎn)B的高度不變，小

球仍在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。增加繩長(zhǎng)前后小球運(yùn)動(dòng)的角速度、加速度以及所受細(xì)

繩的拉力大小分別為33aι,FI和32、a2、F2。貝Il（）

AB

Q'o：?

、、、_______

A.ω1=ω2B.a1>a2C.F1=F2D.F1>F2

【答案】A

【解答】解：A、對(duì)小球受力分析，如下圖所示：

IXZZZZ/

mg/

繩子的拉力和重力的合力提供向心力，?mgtanθ=mω2R=mω2htanθ,解得COq僅

增加繩長(zhǎng)，保持軌跡圓的圓心O到懸點(diǎn)B的高度h不變，則角速度不變，即31=32,

故A正確；

B、FΛ=mgtanθ=ma,a=gtanθ,由于增加了繩長(zhǎng)而高度h不變，即增大了角度θ,則

加速度變大，aι<a2,故B錯(cuò)誤；

CD、根據(jù)受力分析可知F=喝，。增大則F增大，有FI<F2,故C錯(cuò)誤；故D錯(cuò)誤。

COSθ

故選：Ao

5.（2023?平谷區(qū)一模）如圖，細(xì)繩一端固定于懸掛點(diǎn)P,另一端系一小球。在懸掛點(diǎn)正下

方Q點(diǎn)處釘一個(gè)釘子。小球從A點(diǎn)由靜止釋放，擺到最低點(diǎn)O的時(shí)間為tι,從O點(diǎn)向

右擺到最高點(diǎn)B（圖中未畫(huà)出）的時(shí)間為t2。擺動(dòng)過(guò)程中，如果擺角始終小于5°,不計(jì)

空氣阻力。下列說(shuō)法正確的是（）

???????

AO

A.tl=t2,擺球經(jīng)過(guò)。點(diǎn)前后瞬間，小球的速率不變

B.tι>t2,擺球經(jīng)過(guò)O點(diǎn)前后瞬間，小球的速率變大

C.tι=t2,擺球經(jīng)過(guò)O點(diǎn)前后瞬間，擺線(xiàn)上的拉力大小不變

D.tι>t2,擺球經(jīng)過(guò)O點(diǎn)前后瞬間，擺線(xiàn)上的拉力變大

【答案】D

【解答】解：因擺角始終小于5°,則小球在釘子兩邊擺動(dòng)時(shí)均可看作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)因?yàn)樵谧?/p>

側(cè)擺動(dòng)時(shí)擺長(zhǎng)較長(zhǎng)，根據(jù)丁=2兀5

可知，左側(cè)周期較大，因擺球在釘子兩邊擺動(dòng)的時(shí)間均為所在擺周期的工，可知

4

-=?T左>Jτ右—2

2

細(xì)繩碰釘子的瞬間，小球的速率不變；擺球經(jīng)過(guò)0點(diǎn)時(shí)，有F拉-mg=mJ

擺球經(jīng)過(guò)0點(diǎn)碰釘子后，做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r減小，則繩子拉力變大.

故ABC錯(cuò)誤；D正確；

故選：D。

6.（2022?密云區(qū)一模）如圖為洛倫茲力演示儀的結(jié)構(gòu)圖，勵(lì)磁線(xiàn)圈產(chǎn)生的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂

直紙面向外，電子束由電子槍產(chǎn)生，其速度方向與磁場(chǎng)方向垂直。電子速度大小可通過(guò)

電子槍的加速電壓來(lái)控制，磁感應(yīng)強(qiáng)度可通過(guò)勵(lì)磁線(xiàn)圈的電流來(lái)調(diào)節(jié)。下列說(shuō)法正確的

是（）

勵(lì)磁線(xiàn)圈

玻璃泡

電廣槍

A.僅增大電子槍的加速電壓，電子束徑跡的半徑變小

B.僅增大電子槍的加速電壓，電子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期變大

C.僅增大勵(lì)磁線(xiàn)圈的電流，電子束徑跡的半徑變小

D.同時(shí)增大電子槍的加速電壓和勵(lì)磁線(xiàn)圈的電流，電子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期可能不變

【答案】C

【解答】解：AB、根據(jù)電子所受洛倫茲力的方向結(jié)合右手定則判斷勵(lì)磁線(xiàn)圈中電流方向

是順時(shí)針?lè)较颍娮釉诩铀匐妶?chǎng)中加速，由動(dòng)能定理有：

eU=‰ivm

2vO

電子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力充當(dāng)向心力，有：

2

V

evoB=m---0--

r

又T二空H

V

聯(lián)立解得：r=工佟薊，T=ZZ皿

BVeeB

可知，增大電子槍加速電壓，電子束的軌道半徑變答，周期不變，故AB錯(cuò)誤；

C、同理可得僅增大勵(lì)磁線(xiàn)圈的電流，電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)增強(qiáng)，則電子束的軌道半徑變小，

故C正確；

D、同時(shí)增大電子槍的加速電壓和勵(lì)磁線(xiàn)圈的電流，由T=空則知，電子做圓周運(yùn)動(dòng)的

eB

周期變小，故D錯(cuò)誤。

故選：Co

7.（2022?通州區(qū)一模）赤道上方的“風(fēng)云四號(hào)”是我國(guó)新一代地球同步氣象衛(wèi)星，大幅提

升了我國(guó)對(duì)臺(tái)風(fēng)、暴雨等災(zāi)害天氣監(jiān)測(cè)識(shí)別時(shí)效和預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率.關(guān)于“風(fēng)云四號(hào)”的運(yùn)

動(dòng)情況，下列說(shuō)法正確的是（）

A.“風(fēng)云四號(hào)”的向心加速度小于地球表面的重力加速度

B.“風(fēng)云四號(hào)”的角速度小于地球自轉(zhuǎn)的角速度

C.與“風(fēng)云四號(hào)”同軌道運(yùn)行的所有衛(wèi)星的動(dòng)能都相等

D.“風(fēng)云四號(hào)”的運(yùn)行速度大于7.9km∕s

【答案】A

【解答】解：B.“風(fēng)云四號(hào)”是赤道上方的地球同步衛(wèi)星，故運(yùn)行的角速度等于地球自

轉(zhuǎn)的角速度，故B錯(cuò)誤；

A.根據(jù)嚶?=ma,解得a=??可知，它在軌道上運(yùn)行時(shí)的向心加速度小于地球表面的重

22

rr

力加速度，故A正確。

CD.根據(jù)粵=ι??可得V=秒，同步衛(wèi)星的半徑遠(yuǎn)大于地球的半徑，可知它運(yùn)行的

線(xiàn)速度都相等，都小于第一宇宙速度，但不同衛(wèi)星的質(zhì)量可能不同，故動(dòng)能不一定相等，

故CD錯(cuò)誤。

故選：Ao

8.(2022?海淀區(qū)一模)在Xoy坐標(biāo)系的第一象限內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，兩個(gè)相同的帶電粒子①

和②在P點(diǎn)垂直磁場(chǎng)分別射入，兩帶電粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度方向與X軸的夾角如圖所

示，二者均恰好垂直于y軸射出磁場(chǎng)。不計(jì)帶電粒子所受重力。根據(jù)上述信息可以判斷

()

A.帶電粒子①在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間較長(zhǎng)

B.帶電粒子②在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間較長(zhǎng)

C.帶電粒子①在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的速率較大

D.帶電粒子②在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的速率較大

【答案】B

【解答】解：設(shè)粒子①和②的質(zhì)量均為m,電荷量均為q,在磁場(chǎng)中沿逆時(shí)針?lè)较蜃鰟?/p>

速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑分別為門(mén)、⑵速率分別為vi、V2,運(yùn)動(dòng)時(shí)間分別為H、t2,作出

粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡如圖所示，設(shè)OP=L,由幾何關(guān)系得：

r∣sin45o=L；Γ2cos45o=L

可得：rι=Γ2

CD、粒子在偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)洛倫茲力提供向心力得：

Bqv=m?^—>解得：V=

rm

因：rι=r2,可得：vι=v2,故CD錯(cuò)誤；

AB、粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期為：

_2兀r2冗m

可得粒子①和②在磁場(chǎng)中圓周運(yùn)動(dòng)的周期相等均為T(mén),

粒子①的軌跡圓心角為45°,粒子②的軌跡圓心角為135°,可得:

可知：tι<t2,即帶電粒子②在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間較長(zhǎng)，故B正確，A錯(cuò)誤。

故選：Bo

××

×X

9.（2022?東城區(qū)一模）火星和地球繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)均可視為勻速圓周運(yùn)動(dòng)，火星公轉(zhuǎn)軌道的

半徑與地球公轉(zhuǎn)軌道的半徑之比為3：2,則火星與地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的（）

A.角速度大小之比為簿：3√3

B.線(xiàn)速度大小之比為√E:√2

C.周期之比為2：3

D.向心加速度大小之比為&iV3

【答案】A

22

【解答】解：根據(jù)萬(wàn)有引力用來(lái)提供向心力，G?=m^-=mωr=m（2?L）r=mal,,1

2YT

可得:

當(dāng)，則火星與地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的角速度大小之比為:

A、角速度3==2√2=3√3.

故A正確;

B、線(xiàn)速度v=J?幽，則火星與地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的線(xiàn)速度大小之比為：J2=√5:√E,

故B錯(cuò)誤;

C、周期T=2π?k,則火星與地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的周期之比為:

=3我：2&,故

VGM

C錯(cuò)誤;

D、向心加速度a="，則火星與地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的向心加速度大小之比為：咚=4：9,

r232

故D錯(cuò)誤。

故選：Ao

10?（2022?東城區(qū)一模）一個(gè)質(zhì)量為m的小物塊靜止在表面粗糙的圓錐形漏斗的內(nèi)表面，

如圖所示。現(xiàn)使該漏斗從靜止開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度3緩慢增大時(shí)，物塊仍相對(duì)漏斗

保持靜止。當(dāng)角速度達(dá)到3m時(shí)，物塊將要與漏斗發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)。在角速度從O緩慢增

大到3m的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（）

A.物塊所受的摩擦力隨角速度3增大，一直增大

B.物塊所受的摩擦力隨角速度3增大，一直減小

C.物塊所受的支持力隨角速度3增大，一直增大

D.物塊所受的支持力隨角速度3增大，先增大后減小

【答案】C

【解答】解：AB、在角速度從O緩慢增大到3m的過(guò)程中，對(duì)物塊受力分析可知，開(kāi)始

時(shí)，受到的摩擦力沿斜面向上，最后沿斜面向下，故摩擦力先減小后增大，故AB錯(cuò)誤;

CD、當(dāng)角速度較小時(shí)，此時(shí)摩擦力沿斜面向上，在豎直方向根據(jù)共點(diǎn)力平衡可知：

Nsinθ+fcosθ=mg,由于f逐漸減小，故N逐漸增大，當(dāng)f沿斜面向下時(shí)，根據(jù)共點(diǎn)力平

衡可得：Nsinθ-fcosθ=mg,隨角速度的增大，摩擦力沿斜面向下增大，故N隨角速度

的增大而增大，故C正確，D錯(cuò)誤；

故選：C,

11.（2022?石景山區(qū)一模）2021年2月10日，我國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)“天問(wèn)一號(hào)”探測(cè)器

實(shí)施近火捕獲制動(dòng)，成功實(shí)現(xiàn)環(huán)繞火星運(yùn)動(dòng)，成為我國(guó)第一顆人造火星衛(wèi)星。若“天問(wèn)

一號(hào)”環(huán)繞火星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為r,引力常量為G,火星的質(zhì)量為M,貝廣天

問(wèn)一號(hào)"環(huán)繞火星運(yùn)動(dòng)的線(xiàn)速度大小為（）

【答案】D

【解答】解：“天問(wèn)一號(hào)”環(huán)繞火星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力可得

G?=m∑i

r2r

整理可得“天問(wèn)一號(hào)”環(huán)繞火星運(yùn)動(dòng)的線(xiàn)速度大小V=秒

故ABC錯(cuò)誤，D正確。

故選：D。

12.（2022?朝陽(yáng)區(qū)一模）2021年4月29日，中國(guó)空間站天和核心艙發(fā)射升空，準(zhǔn)確進(jìn)入預(yù)

定軌道，核心艙繞地球飛行的軌道可視為圓軌道，軌道離地面的高度約為地球半徑的工。

16

已知地球同步衛(wèi)星的軌道離地面的高度約為地球半徑的6倍。下列說(shuō)法正確的是（）

A.核心艙進(jìn)入軌道后所受地球的萬(wàn)有引力大小約為它在地面時(shí)的也倍

17

B.核心艙在軌道上飛行的速度大于地球的第一宇宙速度

C.核心艙在軌道上飛行的周期小于24h

D.后續(xù)加掛實(shí)驗(yàn)艙后，空間站由于質(zhì)量增大，軌道半徑將變小

【答案】C

【解答】解：設(shè)地球的半徑為R,質(zhì)量為M、核心艙的質(zhì)量為m,軌道半徑為r=R+」-R

16

-1-----7----LRX.o

16

A、根據(jù)萬(wàn)有引力定律可得F=粵，核心艙進(jìn)入軌道后所受地球的萬(wàn)有引力大小約為它

T

在地面時(shí)的（旭）2倍，故A錯(cuò)誤；

17

B、第一宇宙速度等于貼近地面衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度，由萬(wàn)有引力提供向心力有：

粵=m（,解得：V=秒，所以核心艙在軌道上飛行的速度小于地球的第一宇宙速

度，故B錯(cuò)誤;

3

C、對(duì)核心艙與地球同步衛(wèi)星相比，根據(jù)開(kāi)普勒第三定律可得號(hào)=k,由于核心艙的軌道

T/

半徑小于地球同步衛(wèi)星的軌道半徑，而地球同步衛(wèi)星的周期為24h,所以核心艙在軌道上

飛行的周期小于24h,故C正確；

D、軌道半徑的大小與空間站的質(zhì)量大小無(wú)關(guān)，故D錯(cuò)誤。

故選：Co

13.(2022?豐臺(tái)區(qū)一模)如圖所示，a為在地球赤道表面隨地球一起自轉(zhuǎn)的物體，b為繞地

球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的近地衛(wèi)星，軌道半徑可近似為地球半徑。假設(shè)a與b質(zhì)量相同，地

球可看作質(zhì)量分布均勻的球體，比較物體a和衛(wèi)星b()

A.角速度大小近似相等

B.線(xiàn)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,根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力，由牛頓第二定律得：G螞=《，解得線(xiàn)

r2r

速度為：Vr隹，近地衛(wèi)星的半徑小于同步衛(wèi)星，則近地衛(wèi)星的線(xiàn)速度大于同步衛(wèi)星；

同步衛(wèi)星與地球自轉(zhuǎn)角速度相同，半徑大于地球半徑，同步衛(wèi)星線(xiàn)速度大于a的線(xiàn)速度,

則近地衛(wèi)星線(xiàn)速度大于a的線(xiàn)速度；近地衛(wèi)星線(xiàn)速度大于a的線(xiàn)速度，半徑近似相等，

由公式3衛(wèi)二=工，可知近地衛(wèi)星角速度大于a的角速度，故AB錯(cuò)誤；

Tr

2

C.近地衛(wèi)星線(xiàn)速度大于a的線(xiàn)速度，半徑近似相等，由向心加速度公式a二J可知，

nr

近地衛(wèi)星向心加速度大小大于a的向心加速度大小，故C錯(cuò)誤；

D.由萬(wàn)有引力公式得：F丹2?,a與b質(zhì)量相同，半徑近似相等，a與b所受地球引力

大小近似相等，故D正確。

故選：D。

14.（2022?豐臺(tái)區(qū)一模）如圖所示，某帶電粒子（重力不計(jì)）由M點(diǎn)以垂直于磁場(chǎng)邊界的

速度V射入寬度為d的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，穿出磁場(chǎng)時(shí)速度方向與原來(lái)射入方向的夾角為。=

30°,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。由此推斷該帶電粒子（）

A.帶負(fù)電且動(dòng)能不變

B.運(yùn)動(dòng)軌跡為拋物線(xiàn)

C.電荷量與質(zhì)量的比值為工

dB

D.穿越磁場(chǎng)的時(shí)間為2皿

3v

【答案】D

【解答】解：A.根據(jù)左手定則，粒子帶正電，故A錯(cuò)誤

B.該粒子在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，軌跡是圓周的一部分，故B錯(cuò)誤

C.根據(jù)牛頓第二定律qvB=Y

r

又因?yàn)閟in30°=旦

r

解得

m2dB

故C錯(cuò)誤

D.穿越磁場(chǎng)的時(shí)間為t二一T

12

周期TN2再

解得

3v

故D正確.

故選：D。

15?（2022?延慶區(qū)一模）如圖所示，用洛倫茲力演示儀可以觀(guān)察電子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)徑跡。

圖甲是洛倫茲力演示儀的實(shí)物圖，圖乙是結(jié)構(gòu)示意圖。勵(lì)磁線(xiàn)圈通電后可以產(chǎn)生垂直紙

面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，勵(lì)磁線(xiàn)圈中的電流越大，產(chǎn)生的磁場(chǎng)越強(qiáng)。圖乙中電子經(jīng)電子槍中的加

速電場(chǎng)加速后水平向左垂直磁感線(xiàn)方向射入磁場(chǎng)。圖丙是勵(lì)磁線(xiàn)圈示意圖。下列關(guān)于實(shí)

驗(yàn)現(xiàn)象和分析正確的是（

玻璃泡勵(lì)磁線(xiàn)圈

（前后各一個(gè)）-%

電子流

玻璃泡-TH

勵(lì)磁線(xiàn)圈電子運(yùn)動(dòng)軌跡裁

加速電壓

選擇檔甲實(shí)物照片選擇檔

乙機(jī)構(gòu)圖丙勵(lì)磁線(xiàn)圈

A.僅增大勵(lì)磁線(xiàn)圈中的電流，電子束徑跡的半徑變大

B.僅升高電子槍加速電場(chǎng)的電壓，電子束徑跡的半徑變大

C.僅使電子槍加速電壓增加到原來(lái)的2倍，電子束徑跡的半徑也增加到原來(lái)的2倍

D.要使電子形成如圖乙的運(yùn)動(dòng)徑跡，圖乙中勵(lì)磁線(xiàn)圈應(yīng)通以（沿垂直紙面向里方向觀(guān)察）

逆時(shí)針?lè)较虻碾娏?/p>

【答案】B

【解答】解：AB、電子經(jīng)電子槍中的加速電場(chǎng)加速，由動(dòng)能定理可知eUhLmvj①，電

子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力提供向心力,②，解得

吧_=上闡③，加速電壓不變，僅增大勵(lì)磁線(xiàn)圈中的電流，磁感應(yīng)強(qiáng)度B增大,

qBBVq

電子束徑跡的半徑變??；僅升高電子槍加速電場(chǎng)的電壓U