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江苏省南通市启东中学2021届高三上学期开学考试物理试题含答案解析
年级:高中
难度:中等
更新时间:2021-01-11
下载:118次
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一、选择题(共12题)
1.

关于物体所受合外力的方向,下列说法正确的是(  )

A物体做匀变速曲线运动时,其所受合外力的大小恒定、方向可以变化

B物体做变速率曲线运动时,其所受合外力不可能是恒力

C物体做变速率圆周运动时,其所受合外力的方向一定指向圆心

D物体做速率不变的曲线运动时,其所受合外力的方向总是与速度方向垂直

【答案】

D

【详解】

A.物体做匀变速曲线运动时,加速度恒定,则所受合外力恒定,故A错误;

B.物体做变速率的曲线运动,合力不一定改变,比如平抛运动,故B错误;

C.物体做匀速圆周运动时,其所受合外力的方向一定指向圆心,若非匀速圆周运动,则合外力一定不指向圆心,存在沿切向和沿径向的分力,故C错误;

D.物体做匀速率曲线运动时,速度的大小不变,所以其合力一直不做功,则其的方向总是与速度方向垂直,故D正确。

故选D

组卷:140次
难度:中等
知识点:曲线运动
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2.

有一条两岸平直、河水均匀流动、流速恒为v的大河.小明驾着小船渡河,去程时船头指向始终与河岸垂直,回程时行驶路线与河岸垂直.去程与回程所用时间的比值为k,船在静水中的速度大小相同,则小船在静水中的速度大小为(  )

A                                             B 

C                                                   D  

【答案】

B

【详解】

设河岸宽度为d,船的静水速度vc;去程时

t1

回程时

t2

k,得

vc

A ,与结论不相符,选项A错误;

B,与结论相符,选项B正确; 

C,与结论不相符,选项C错误;

D ,与结论不相符,选项D错误;

故选B

组卷:183次
难度:容易
知识点:运动的合成与分解
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3.

质量不同的小球1、2由同一位置先后以不同的速度竖直向上抛出,运动过程中两小球受到的水平风力恒定且相等,运动轨迹如图所示,忽略竖直方向的空气阻力.与小球2相比,小球1

A初速度小

B在最高点时速度小

C质量小

D在空中运动时间短

【答案】

B

【解析】

小球在竖直方向做竖直上抛运动,上升的最大高度,由于小球1上升的高度大,所以小球1的初速度大,故A错误;小球在竖直方向最竖直上抛运动,上升最大高度时竖直方向的分速度等于0,所以上升的时间,由小球1的初速度大知小球1上升的时间长,由图又可知,小球1上升是过程中水平方向的位移比较小,水平方向做匀加速直线运动,位移,由于小球1上升的时间长而水平位移小,可知在最高点小球1沿水平方向的分速度比较小,B正确;小球的质量对竖直方向的运动没有影响,同时由于不知道二者水平方向受力的关系,所以不能判断出二者质量的关系,C错误;在竖直方向向上的过程与向下的过程是对称的,下落的时间与上升的时间相等,即下落的时间,小球1上升的时间长,所以小球1在空中运动的时间长,故D错误.

【点睛】该图中的运动分解成:竖直方向的匀变速直线运动,水平方向的匀加速直线运动,再运用运动学公式进行处理即可.

组卷:185次
难度:中等
知识点:实验:探究平抛运动的特点
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4.

如图所示,一小物块由静止开始沿斜面向下滑动,最后停在水平地面上。斜面和地面平滑连接,且物块与斜面、物块与地面间的动摩擦因数均为常数。该过程中,物块的动能与水平位移x关系的图象是(  )

A                                     B

C                                    D

【答案】

A

【详解】

由题意可知设斜面倾角为θ,动摩擦因数为μ,则物块在斜面上下滑距离在水平面投影距离为x,根据动能定理,有

整理可得

即在斜面上运动时动能与x成线性关系;

当小物块在水平面运动时,根据动能定理由

为物块刚下滑到平面上时的动能,则即在水平面运动时物块动能与x也成线性关系。

故选A

组卷:146次
难度:中等
知识点:动能和动能定律
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5.

如图所示,长为L的直杆一端可绕固定轴O无摩擦转动,另一端靠在以水平速度v匀速向左运动、表面光滑的竖直挡板上,当直杆与竖直方向夹角为θ时,直杆端点A的线速度为(  

A                   Bvsin θ                     C                    Dvcos θ

【答案】

C

【解析】

试题分析:如图将A点的速度分解:

根据运动的合成与分解可知,接触点A的实际运动、即合运动为 A点垂直于杆的方向的运动,该运动由水平向左的分运动和竖直向下的分速度组成,所以,为A点做圆周运动的线速度.故选C

考点:速度的分解

组卷:149次
难度:中等
知识点:运动的合成与分解
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6.

有关圆周运动的基本模型,下列说法正确的是(  )

A如图a,汽车通过拱桥的最高点处于超重状态

B如图b所示是一圆锥摆,增大θ,若保持圆锥的高不变,则圆锥摆的角速度不变

C如图c,同一小球在光滑而固定的圆锥筒内的AB位置先后分别做匀速圆周运动,则在AB两位置小球的圆运动周期相等

D火车转弯超过规定速度行驶时,内侧轨道对火车轮缘会有侧向挤压作用

【答案】

B

【详解】

A.汽车在最高点有

可知

故处于失重状态,故A错误;

B.如图b所示是一圆锥摆,重力和拉力的合力

可得

故增大θ,但保持圆锥的高不变,圆锥摆的角速度不变,故B正确;

C.小球靠重力和支持力的合力提供向心力,重力不变,根据平行四边形定则知,支持力大小相等,向心力相等,根据

由于转动的半径不等,则角速度不等,周期不等,故C错误;

D.火车转弯超过规定速度行驶时,重力和支持力的合力不足以提供向心力,则外侧轨道对轮缘会有挤压作用,故D错误。

故选B

组卷:103次
难度:容易
知识点:向心力
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7.

假设有一载人宇宙飞船在距地面高度为4200km的赤道上空绕地球做匀速圆周运动,地球半径约为6400km,地球同步卫星距地面高度为36000km,宇宙飞船和地球同步卫星绕地球同向运动,每当二者相距最近时,宇宙飞船就向同步卫星发射信号,然后再由同步卫星将信号发送到地面接收站,某时刻二者相距最远,从此刻开始,在一昼夜的时间内,接收站共接收到信号的次数为

A4                       B6                       C7                       D8

【答案】

C

【解析】

宇宙飞船轨道半径为r1=4200km+6400km=10600km,地球同步卫星轨道半径为r2=36000km+6400km=42400kmr2="4" r1.根据开普勒第三定律,地球同步卫星为宇宙飞船周期的8倍.从二者相距最远时刻开始,在一昼夜的时间内,接收站共接收到信号的次数为7次,选项C正确.

组卷:133次
难度:偏难
知识点:万有引力理论的成就
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8.

一物块在高3.0m、长5.0m的斜面顶端从静止开始沿斜面下滑,其重力势能和动能随下滑距离s的变化如图中直线所示,重力加速度取10m/s2。则(  )

A物块下滑过程中机械能守恒

B物块与斜面间的动摩擦因数为0.5

C物块下滑时加速度的大小为6.0m/s2

D当物块下滑2.0m时机械能损失了12J

【答案】

B

【详解】

A.下滑5m的过程中,重力势能减少30J,动能增加10J,减小的重力势能并不等于增加的动能,所以机械能不守恒,A错误;

B.斜面高3m、长5m,则斜面倾角为θ37°。令斜面底端为零势面,则物块在斜面顶端时的重力势能

mgh30J

可得质量

m1kg

下滑5m过程中,由功能原理,机械能的减少量等于克服摩擦力做的功

μmg·cosθ·s20J

求得

μ0.5

B正确;

C.由牛顿第二定律

mgsinθμmgcosθma

求得

a2m/s2

C错误;

D.物块下滑2.0m时,重力势能减少12J,动能增加4J,所以机械能损失了8J,选项D错误。

故选B

组卷:179次
难度:容易
知识点:牛顿运动定律的应用
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9.

如图所示,某同学在研究运动的合成时做了下述活动:用左手沿黑板推动直尺竖直向上运动,运动中保持直尺水平,同时,用右手沿直尺向右移动笔尖.若该同学左手的运动为匀速运动,右手相对于直尺的运动为初速度为零的匀加速运动,则关于笔尖的实际运动,下列说法中正确的是(     )                          

A.笔尖做匀速直线运动

B.笔尖做匀变速直线运动

C.笔尖做匀变速曲线运动

D.笔尖的速度方向与水平方向夹角逐渐变小

【答案】

CD

【解析】

试题分析:笔尖的同时参与了直尺竖直向上匀速运动和水平向右初速度为零的匀加速运动,合运动为匀变速曲线运动,所以AB选项错误,C选项正确;由于水平速度增大,所以合速度的方向与水平方向夹角逐渐变小,故D选项正确.

考点:运动合成与分解

组卷:115次
难度:容易
知识点:运动的合成与分解
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10.

如图所示,足够长的斜面上有abcde五个点,abbccdde,从a点水平抛出一个小球,初速度为v时,小球落在斜面上的b点,落在斜面上时的速度方向与斜面夹角为θ;不计空气阻力,初速度为2v(  )

A小球可能落在斜面上的c点与d点之间

B小球一定落在斜面上的e

C小球落在斜面时的速度方向与斜面夹角大于θ

D小球落在斜面时的速度方向与斜面夹角也为θ

【答案】

BD

【详解】

AB.设斜面与水平的夹角为,小球以速度v平抛落到斜面上时的水平位移为x,竖直位移为h,下落的时间为t,由平抛运动的关系可知解得

由几何关系可知,

联立解得:

因此当速度变为2v时,落到斜面上的时间为2t,因此水平方向的位移

因此小球会落到e点,故A错误,B正确;

CD.小球落在斜面时可知小球的位移的方向不变,又

可知速度夹角的正切是位移夹角正切的2倍,位移的方向不变,速度的方向也不变,小球落在斜面上的速度方向与斜面的夹角还是θ,故C错误,D正确.

组卷:100次
难度:中等
知识点:抛体运动的规律
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11.

我国天宫一号飞行器已完成了所有任务,预计在2018年上半年坠入大气层后烧毁.如图所示,设天宫一号原来在圆轨道上飞行,到达P点时转移到较低的椭圆轨道(未进入大气层),则天宫一号( )

AP点减速进入轨道

B在轨道上运动的周期大于轨道上运动的周期

C在轨道上的加速度大于轨道上的加速度

D在轨道上的机械能大于轨道上的机械能

【答案】

ABD

【解析】

P点减速,提供的向心力大于需要的向心力,天宫一号做向心运动可以进入轨道,故A正确;根据开普勒行星运动第三定律:,可知轨道半径大于轨道的半长轴,所以在轨道上运动的周期大于轨道上运动的周期,故B正确;根据万有引力提供向心力:,解得:,可知在轨道上的加速度小于轨道上的加速度,故C错误;由上可知在P点轨道上的动能大于轨道,故轨道上的机械能大于轨道上的机械能,故D正确.所以ABD正确,C错误.

组卷:176次
难度:中等
知识点:万有引力理论的成就
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12.

如图所示,水平桌面上的轻质弹簧一端固定,另一端与小物块相连。弹簧处于自然长度时物块位于O(图中未标出)。物块的质量为m,物块与桌面间的动摩擦因数为。现用水平向右的力将物块从O点拉至A点,拉力做的功为W。撤去拉力后物块由静止向左运动,经O点到达B点时速度为零。重力加速度为g。则上述过程中(  )

A物块在A点时,弹簧的弹性势能等于

B物块在B点时,弹簧的弹性势能小于

CO点时,物块的动能小于

D物块动能最大时弹簧的弹性势能小于物块在B点时弹簧的弹性势能

【答案】

BC

【详解】

AB.如果没有摩擦力,则O点应该在AB中间,由于有摩擦力,物体从AB过程中机械能损失,故无法到达没有摩擦力情况下的B点,也即O点靠近B点,故

此过程物体克服摩擦力做功大于,根据能量守恒得,物块在A点时,弹簧的弹性势能小于,物块从开始运动到最终停在B点,路程大于,整个过程物体克服阻力做功大于,故物块在B点时,弹簧的弹性势能小于,故A错误,B正确;

C.从O点开始到再次到达O点,物体路程大于a,故由动能定理得,物块的动能小于Wμmga,故C正确;

D.物块动能最大时,弹力等于摩擦力,而在B点弹力与摩擦力的大小关系未知,故物块动能最大时弹簧伸长量与物块在B点时弹簧伸长量大小未知,故此两位置弹性势能大小关系不好判断,故D错误。

故选BC

组卷:182次
难度:中等
知识点:动能和动能定律
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二、实验,探究题(共2题)
1.

某同学学过平抛运动后,利用平抛运动知识测量某水平喷水口的流量Q(Q=Sv,S为出水口的横截面积,v为出水口的水速),方法如下:

(1)先用游标卡尺测量喷水口的内径D.如下图所示,A、B、C、D四个图中,测量方式正确的是______________________

(2)正确测量得到的结果如图中的游标卡尺所示,由此可得喷水口的内径D=________cm.

(3)打开水阀,让水从喷水口水平喷出,稳定后测得落地点距喷水口水平距离为x,竖直距离为y,则喷出的水的初速度v0___________(用x,y、g表示).

(4)根据上述测量值,可得水管内水的流量Q=__________(用D、x、y、g表示)

【答案】

C    1.044            

【详解】

(1)A是测量深度,图B测量时管与游标卡尺不垂直,图C是测量内径,图D是测量外径.

(2)由游标尺可知为50分度的,精确度为0.02mm,所以读数为

(3)可知时间,由

(4)水的流量

组卷:169次
难度:中等
知识点:实验:探究平抛运动的特点
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2.

某班同学在学习了向心力的公式FmF2r后,分学习小组进行实验探究向心力。同学们用细绳系一纸杯(杯中有30 mL的水)在空中甩动,使纸杯在水平面内做圆周运动(如图乙所示),来感受向心力。

(1)下列说法中正确的是________

A.保持质量、绳长不变,增大转速,绳对手的拉力不变

B.保持质量、绳长不变,增大转速,绳对手的拉力增大

C.保持质量、角速度不变,增大绳长,绳对手的拉力不变

D.保持质量、角速度不变,增大绳长,绳对手的拉力增大

(2)如图甲所示,绳离杯心40 cm处打一结点A,80 cm处打一结点B,学习小组中一位同学用手表计时,另一位同学操作,其余同学记录实验数据。

操作一:手握绳结A,使杯在水平方向每秒运动一周,体会向心力的大小。

操作二:手握绳结B,使杯在水平方向每秒运动一周,体会向心力的大小。

操作三:手握绳结A,使杯在水平方向每秒运动两周,体会向心力的大小。

操作四:手握绳结A,再向杯中添30 mL的水,使杯在水平方向每秒运动一周,体会向心力的大小。

操作二与一相比较:质量、角速度相同,向心力的大小与转动半径大小有关;

操作三与一相比较:质量、半径相同,向心力的大小与角速度的大小有关;

操作四与一相比较:________相同,向心力大小与________有关;

物理学中这种实验方法叫________法。

小组总结阶段,在空中甩动纸杯的同学谈感受时说:感觉手腕发酸,感觉力不是指向圆心的向心力而是背离圆心的离心力,跟书上说的不一样,你认为该同学的说法正确吗?答:________

【答案】

BD    角速度、半径    质量大小    控制变量    不正确,见解析   

【详解】

1)由题意知,根据向心力公式F2r,结合牛顿第三定律,有T2r;保持质量、绳长不变,增大转速,根据公式可知,绳对手的拉力将增大,故A错误,B正确;保持质量、角速度不变,增大绳长,根据公式可知,绳对手的拉力将增大,故C错误,D正确。

2根据向心力公式F2r,结合牛顿第三定律,则有T2r

操作二与一相比较:质量、角速度相同,向心力的大小与转动半径大小有关;

操作三与一相比较:质量、半径相同,向心力的大小与角速度的大小有关;

操作四与一相比较:角速度、半径相同,向心力大小与质量大小有关;

物理学中这种实验方法叫控制变量法。

该同学受力分析的对象是自己的手,但实验中受力分析的对象是纸杯,绳的拉力提供纸杯做圆周运动的向心力,方向指向圆心,绳对手的拉力与向心力大小相等,方向相反,背离圆心,故该同学的说法不正确。

组卷:135次
难度:中等
知识点:向心力
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三、解答题(共4题)
1.

某电视台快乐向前冲节目中的场地设施如图所示,AB为水平直轨道,上面安装有电动悬挂器,可以载人运动,水面上漂浮着一个半径为R,角速度为ω,铺有海绵垫的转盘,转盘的轴心离平台的水平距离为L,平台边缘与转盘平面的高度差为H.选手抓住悬挂器,可以在电动机带动下,从A点下方的平台边缘处沿水平方向做初速度为零,加速度为a的匀加速直线运动.选手必须作好判断,在合适的位置放手,才能顺利落在转盘上.设人的质量为m(不计身高大小),人与转盘间的最大静摩擦力为μmg,重力加速度为g

1)假设选手落到转盘上瞬间相对转盘速度立即变为零,为保证他落在任何位置都不会被甩下转盘,转盘的角速度ω应在什么范围?

2)若已知H5mL8ma2m/s2g10m/s2,且选手从C点放手能恰能落到转盘的圆心处,则他是从平台出发后经过多长时间放手的?

【答案】

12t1=2s

【详解】

(1)设人落在距圆心R处不至被甩下,最大静摩擦力提供向向心力,则有:

即转盘转动角度应满足

(2)设沿水平加速段位移为x1,时间t1;平抛时水平位移为x2,时间为t2,则加速时有:

平抛运动阶段:

全程水平方向:

代入已知各量数值,联立以上各式解得:t1=2s

答:(1)转盘的角速度.

(2)他是从平台出发后经过2s放手的.

组卷:141次
难度:容易
知识点:生活中的圆周运动
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2.

如图所示,一宇宙飞船绕地球中心做圆周运动,已知地球半径为R,轨道1半径是2R,现在欲将飞船转移到另一个半径为4R的圆轨道2上去,已知地球表面处的重力加速度为g,飞船质量为m,万有引力常数为G,求:

(1)地球的质量

(2)飞船在1、2两个轨道上做圆运动的的环绕速度之比v1:v2=?

(3)理论上,若规定距地心无穷远处为引力势能零势能点,飞船和地球系统之间的引力势能表达式为,(其中r为飞船到地心的距离)请根据理论,计算完成这次轨道转移点火需要的能量

【答案】

(1)    (2)      (3)

【详解】

(1)设在地面附近有一小物体m0:m0g=G可得地球的质量M=

(2)飞船在轨道1:G=m,v1=

飞船在轨道2:G=m,v2=

可得:v1v2=

(3)设飞船在2R4R轨道上稳定运行时的机械能分别为E1E2则:

E1=Ek1+Ep1,Ek1=m,G=m,Ep1=-,E1=-=-

同理可得:E2=-=-

所以完成这次轨道转移点火需要的能量E=E2-E1=

组卷:195次
难度:中等
知识点:万有引力理论的成就
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3.

如图,在竖直平面内,一半径为R的光滑圆弧轨道ABC和水平轨道PAA点相切,BC为圆弧轨道的直径,O为圆心,OAOB之间的夹角为αsinα=0.6。一质量为m的小球沿水平轨道向右运动,经A点沿圆弧轨道通过C点,落至水平轨道;在整个过程中,除受到重力及轨道作用力外,小球还一直受到一水平恒力的作用。已知小球在C点所受合力的方向指向圆心,且此时小球对轨道的压力恰好为零。重力加速度大小为g。求

(1)水平恒力的大小和小球到达C点时速度的大小;

(2)小球达A点时对圆弧轨道的压力大小;

(3)小球从C点落至水平轨道所用的时间。

【答案】

(1)(2)6.75mg(3)

【详解】

(1)设水平恒力的大小为F0,小球到达C点时所受合力的大小为F,由力的合成法则,则有

F2=(mg)2+F02

设小球到达C点时的速度大小为v,由牛顿第二定律得

联立上式,结合题目所给数据,解得

(2)设小球到达A点的速度大小v1,作CD⊥PA,交PAD

由几何关系得

DA=RsinαCD=R(1+cosα)

由动能定理有

=

A点有

联立上式,结合题目所给数据

FN=6.75mg

由牛顿第三定律可知,小球达A点时对圆弧轨道的压力大小为6.75mg

(3)小球离开C点后,在竖直方向上做初速度不为零的匀加速直线运动,加速度大小为g,设小球在竖直方向的初速度为v,从C点落到水平轨道上所用时间为t,由运动学公式,则有

v=vsinα,联立上式,结合题目数据,解得

组卷:115次
难度:中等
知识点:生活中的圆周运动
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4.

如图所示,足够大的水平光滑圆台中央立着一根光滑的杆,原长为L的轻弹簧套在杆上,质量均为mABC三个小球用两根轻杆通过光滑铰链连接,轻杆长也为LA球套在竖直杆上.现将A球搁在弹簧上端,当系统处于静止状态时,轻杆与竖直方向夹角θ37°.已知重力加速度为g,弹簧始终在弹性限度内,sin37°0.6cos37°0.8

(1)求轻杆对B的作用力F和弹簧的劲度系数k

(2)BC球以相同的角速度绕竖直杆匀速转动,若转动的角速度为ω0(未知)时,BC球刚要脱离圆台,求轻杆与竖直方向夹角θ0的余弦和角速度ω0

(3)两杆竖直并拢,A球提升至距圆台L高处静止,受到微小扰动,A球向下运动,同时BC球向两侧相反方向在圆台上沿直线滑动,ABC球始终在同一竖直平面内,观测到A球下降的最大距离为0.4LA球运动到最低点时加速度大小为a0,求此时弹簧的弹性势能Ep以及B球加速度的大小a

【答案】

1F0     2   30.4mgL

【详解】

1)平台光滑,对B球受力分析知轻杆对B的作用力F0

弹簧的形变量:LLLcosθ

A有:kLmg

解得:

2BC对桌面无弹力,ABC系统在竖直方向合力为零,则:kLLcosθ0)=3mg

解得:

B由向心力公式有:mgtanθ002Lsinθ0

解得:

3)当A球下降h0.4L时,ABC速度均为零,由机械守恒有:Epmgh0.4mgL

设杆此时拉力为T,杆与竖直方向夹角为θ1,则

A的加速度竖直向上,由牛顿运动定律有:kh2Tcosθ1mgma0

同理对B有:Tsinθ1ma

解得:

组卷:142次
难度:容易
知识点:生活中的圆周运动
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试卷统计
试题总数:
18
总体难度:
中等
题型统计
大题类型
题目数
占比
选择题
12
66.66%
实验,探究题
2
11.11%
解答题
4
22.22%
知识点统计
知识点
题目数
占比
曲线运动
1
5.55%
运动的合成与分解
3
16.66%
实验:探究平抛运动的特点
2
11.11%
动能和动能定律
2
11.11%
向心力
2
11.11%
万有引力理论的成就
3
16.66%
牛顿运动定律的应用
1
5.55%
抛体运动的规律
1
5.55%
生活中的圆周运动
3
16.66%
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