安徽省六安市2021-2022学年高一下学期期中考试物理试题（Word版含答案）

六安市2021-2022学年高一下学期期中考试
物理试卷
时间：75分钟 分值：100分
一、选择题（本题包括10小题，共44分．每小题给出的四个选项中，1～6题只有项选择是正确的，每小题4分，7～10题有多个选项正确，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）
1．关于物体的受力和运动，下列说法中正确的是（ ）
A．物体做曲线运动时，它的加速度方向一定不变
B．做曲线运动的物体，一定受到与速度不在同一直线上的外力作用
C．物体做曲线运动时，某点的加速度方向就是通过这一点曲线的切线方向
D．物体在不垂直于速度方向的合力作用下，物体的动能可能一直不变
2．滑板运动是一项受年轻人热爱的运动。在某次训练中运动员从滑板上跳起经过一段时间又落到滑板上，若其重心轨迹如图中实线所示，轨迹上有a、b、c三点，且a、c在同一水平线上，b为最高点，不计空气阻力，将运动员视为质点，则其在空中运动过程中（ ）
A．做匀变速曲线运动 B．先超重后失重
C．在最高点时速度为零 D．从a到b与从b到c的过程中速度的变化量不同
3．如图为2022年北京冬奥会跳台滑雪场地“雪如意”的示意图，跳台由助滑区AB、起跳区BC、足够长的着陆坡DE组成，运动员起跳的时机决定了其离开起跳区时的速度大小和方向。某运动员在“雪如意”场地进行训练时，忽略运动员在空中飞行时的空气阻力，运动员可视为质点。下列说法正确的是（ ）
A．若运动员跳离起跳区时速度方向相同，则速度越大在空中的运动时间越长
B．若运动员跳离起跳区时速度方向相同，则着陆时速度方向与着陆坡的夹角均相同
C．若运动员跳离起跳区时速度大小相等，速度方向与竖直方向的夹角越小，则飞行的最大高度越低
D．若运动员跳离起跳区时速度大小相等，速度方向与竖直方向的夹角越小，则着陆点距D点的距离越远
4．如图所示，在长约1.0m的一端封闭的玻璃管中注满清水，水中放一个适当的圆柱形的红蜡烛，将玻璃管的开口端用胶塞塞紧，并迅速竖直倒置，红蜡块就沿玻璃管由管口匀速上升到管底。将此玻璃管倒置安装在小车上，并将小车置于水平导轨上。若小车一端连接细线绕过定滑轮悬挂小物体，小车从A位置由静止开始运动，同时红蜡块沿玻璃管匀速上升、经过一段时间后，小车运动到B位置，按照如图建立坐标系，在这一过程中红蜡块实际运动的轨迹可能是选项中的（ ）
A． B． C． D．
5．如图所示，一悬空水平放置的粗糙螺线环，在环上套有一质量为m的小球，沿螺线切线方向对小球施加一水平外力F，小球在外力F作用下开始运动，保持速度大小不变，下列分析正确的是（ ）
A．力F大小恒定 B．力F大小不断增大
C．力F大小不断减小 D．力F大小先减小后增大
6．2022年1月22日，我国实践二十一号卫星（SJ-21）将一颗失效的北斗2号卫星从拥挤的地球同步轨道上拖拽到了航天器稀少的更高的轨道上，此举标志着航天器被动移位和太空垃圾处理新方式的成功执行。这颗失效的北斗2号卫星原本运行在高度约36000公里的地球同步静止轨道上，SJ-21在失效卫星旁边进行了近距离操作，几个小时后将其拖离了同步轨道，经过转移轨道抬升了1500km高度后，最终将其送到圆形卫星墓地轨道，完成任务后SJ-21随即返回到地球静止轨道。如图所示为这个过程中几个轨道示意图，其中1为地球同步静止轨道，2为转移轨道，3为墓地轨道，M为1、2轨道的切点，N为2、3轨道的切点，下列判断正确的是（ ）
A．北斗2号在轨道1运行时的速度为7.9km/s
B．北斗2号在轨道1运行时的周期大于在轨道3运行时的周期
C．SJ-21俘获北斗2号后需要在M点加速才能进入轨道2
D．SJ-21返回时需要在N点加速才能进入轨道2
7．如图所示，宇宙中一对年轻的双星，在距离地球16万光年的蜘蛛星云之中。该双星系统由两颗炽热又明亮的大质量恒星构成，二者围绕连接线上中间某个点旋转。通过观测发现，两颗恒星正在缓慢靠近。不计其他天体的影响，且两颗恒星的质量不变。则以下说法中正确的是（ ）
A．双星之间引力变大 B．每颗星的加速度均变小
C．双星系统周期逐渐变大 D．双星系统转动的角速度变大
8．如图所示，倾角为30°的斜面体固定在水平地面上，一根不可伸长的轻绳两端分别系着小球A和物块B，跨过固定于斜面体顶端的滑轮0（可视为质点）．A的质量为m，B的质量为6m．开始时，用手托住A，使OA段绳恰处于水平伸直状态（绳中无拉力），OB绳平行于斜面，此时B静止不动．将A由静止释放，在其下摆过程中B始终保持静止．则在绳子到达竖直位置之前，下列说法正确的是（ ）
A．绳子的张力一直增大 B．物块B受到的摩擦力先减小后增大
C．小球A重力做功的功率一直增加 D．地面对斜面体的摩擦力方向一直水平向右
9．如图所示，圆心在O点、半径为R的圆弧轨道abc竖直固定在水平桌面上，Oc与Oa的夹角为60°，轨道最低点a与桌面相切。一轻绳两端系着质量分别为和的小球（均可视为质点），挂在圆弧轨道边缘C的两边，开始时，质量为的小球位于c点，然后从静止释放，质量为的小球将沿着圆弧轨道运动，设轻绳足够长，不计一切摩擦。则（ ）
A．质量为的小球在由C下滑到a的过程中，两球速度大小始终相等
B．质量为的小球在由C下滑到a的过程中其机械能不断减小
C．若质量为的小球恰好能沿圆弧轨道下滑到点a，则
D．若质量为的小球恰好能沿圆弧轨道下滑到点a，则
10．如图所示，三个小球A、B、C的质量均为m，A与B、C间通过铰链用轻杆连接，杆长为L，B、C置于水平地面上，用一轻质弹簧连接，弹簧处于原长．现A由静止释放下降到最低点，两轻杆间夹角由60。变为120°，A、B、C在同一竖直平面内运动，弹簧在弹性限度内，忽略一切摩擦，重力加速度为g．则在此过程中（ ）
A．A的动能最大时，B受到地面的支持力等于
B．A的动能达到最大前，B受到地面的支持力小于
C．弹簧的弹性势能最大时，A的加速度为0
D．弹簧的弹性势能最大值
三、实验题（11题每空1分，12题每空2分，共12分）
11．为了探究向心力的大小跟哪些因素有关，甲、乙两同学合作，找来一段尼龙绳和几个大小不等的橡皮塞，一个圆珠笔杆和一个弹簧测力计。如图所示，在尼龙绳的末端拴一个橡皮塞，绳的另一端穿过圆珠笔杆拴在弹簧测力计上，弹簧测力计下端固定。握住笔杆抡动橡皮塞，使它在水平面上做匀速圆周运动。这时尼龙绳的拉力可以通过弹簧测力计上读出。两位同学进行了下列操作，请回答相应问题。
（1）甲同学用手握住圆珠笔杆使橡皮塞在水平面上匀速转动，此时橡皮塞受到的向心力由 提供，当橡皮塞转动角速度增加时，乙同学观察弹簧秤的读数，发现弹簧秤读数 （选填“变大”、“变小”或“不变”）；
（2）甲同学使笔杆向下移动了一小段距离，保持橡皮塞质量和转速不变，这时乙同学观察弹簧秤的读数，发现弹簧秤读数 （选填“变大”、“变小”或“不变”）；
（3）甲同学更换一个质量较大的橡皮塞，其他条件不变，乙同学观察弹簧秤的示数，发现弹簧秤的读数
（选填“变大”、“变小”或“不变”）。
12．某同学利用如图装置来研究机械能守恒问题，设计了如下实验。A、B是质量均为m的小物块，C是质量为M的重物，A、B间由轻弹簧相连，A、C间由轻绳相连。在物块B下放置一压力传感器，重物C下放置一速度传感器，压力传感器与速度传感器相连。当压力传感器示数为零时，就触发速度传感器测定此时重物C的速度。整个实验中弹簧均处于弹性限度内，重力加速度为g。实验操作如下：
（1）开始时，系统在外力作用下保持静止，细绳拉直但张力为零。现释放C，使其向下运动，当压力传感器示数为零时，触发速度传感器测出C的速度为v。
（2）在实验中保持A，B质量不变，改变C的质量M，多次重复第（1）步。
①该实验中，M和m大小关系必需满足M m（选填“小于”、“等于”或“大于”）
②为便于研究速度v与质量M的关系，每次测重物的速度时，其已下降的高度应 （选填“相同”或“不同”）
③根据所测数据，为得到线性关系图线，应作出 （选填“”、“”或“”）图线。
④根据③问的图线知，图线在纵轴上截距为b，则弹簧的劲度系数为 （用题给的已知量表示）。
四、解答题（本题共4小题，共44分。计算过程写在答题卡上的指定区域内，解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
13．（10分）
旋转飞椅是一项大人和小孩都喜爱的娱乐项目，但有一定的危险性。某公司为了检测旋转飞椅绳索的最大拉力，在座椅上固定了一个60kg的假人模型。如图所示为检测装置原理图，假人模型可为球B，用绳索拴在圆盘边缘A点。圆盘半径m，圆盘中心到地面的高度为m，绳索长为m。当圆盘转动角速度达到某值时，绳索刚好断裂，此时绳索与竖直方向夹角为37°，不计绳索质量和空气阻力（已知，，）。求：（结果可用根号表示）
（1）绳索能承受的最大拉力和此时圆盘角速度；
（2）假人落地时的速度大小。
14．（10分）
银西高铁于2020年12月26日正式开通运营，是我国长期铁路网规划中“八纵八横”通道的组成部分，对国家路网的完善有重大的战略意义，运行的CR300BF“复兴号”动车组采用4动4拖8辆编组，其中第1、3、6、8节车厢有动力，每节车厢的额定输出功率为1400kW，运行时每节车厢的质量约为50t，动车组设计的最高行驶速度为252km/h，设动车组以额定功率在某段平直的轨道上以最高车速行驶，重力加速度g取10。求：
（1）每节车厢受到的阻力为车厢重力的多少倍？
（2）若动车组以额定功率启动，经过250s后达到最大运行速度，则整个加速启动过程中通过的路程为多少？（假设车厢所受的阻力恒定不变）
15．（12分）
某快递公司分拣邮件的水平传输装置示意如图，皮带在电动机的带动下保持m/s的恒定速度向右运动，现将一质量为kg的邮件轻放在皮带上，邮件和皮带间的动摩擦因数．设皮带足够长，取，在邮件与皮带发生相对滑动的过程中，求：
（1）邮件的位移大小x；
（2）邮件与传送带间产生的内能；
（3）因运送邮件传送带电动机多消耗的能量．
16．（12分）
如图甲所示，粗糙的水平桌面上放置一个弹簧，左端固定，右端自由伸长到桌边A点。水平桌面右侧有一竖直放置的固定光滑圆弧轨道BNM，MN为其竖直方向的直径，其中。现使一个质量kg、可视为质点的小物块放在桌面的右端A点，并施加一个水平向左的外力F在小物块上，使它缓慢移动，并将弹簧压缩m，在这一过程中，所用外力F与压缩量的关系如图乙所示，然后撤去F释放小物块，让小物块沿桌面运动，小物块飞离桌面一段时间后恰好沿切线由B点进入圆弧轨道，并且之后在圆轨道运动过程中不脱离圆轨道。最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10。求：
（1）弹簧压缩过程中存储的最大弹性势能；
（2）小物块由A运动到B的时间（结果可用分数表示）；
（3）圆弧轨道的半径R的取值范围。
六安市2021-2022学年高一下学期期中考试
物理试卷参考答案
一、选择题
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 B A A B B C AD ABD BC ABD
1．B
【解析】AB．当力的方向与速度方向不在一条直线上时，物体将做曲线运动，该力可以是恒力也可以是变力。当该力是恒力时，加速度大小和方向都不变，A错误，B正确；C．物体做曲线运动时，某点的速度方向就是通过这一点曲线的切线方向，加速度方向一定不在该方向上，C错误：D．物体在不垂直于速度方向的合力作用下，可以将力分解到沿运动方向和垂直于运动方向，在沿着运动方向，存在分力，速度大小一定会发生变化，D错误。故选B．
2．A
【解析】AB．运动员在空中只受重力作用，运动过程中加速度不变，等于重力加速度g，方向竖直向下，做匀变速曲线运动且运动过程中处于失重状态，故A正确，B错误；C．在最高点速度不为0，有水平方向的速度，故C错误；D．根据斜抛运动的对称性，从a到b和b到c时间相同（竖直方向就是类竖直上抛上升和下落回到抛出点的过程），由，可知速度的变化量相同，故D错误。故选A。
3．A
【解析】A．若运动员跳离起跳区时速度方向相同，则速度越大，则在竖直方向分速度越大，竖直方向加速度相同，在空中的运动时间越长，故A正确；B．若运动员跳离起跳区时速度方向相同，但速度大小不一定相同，而运动员做的是斜抛运动，运动时间距离均与速度大小有关，则着陆时速度方向与着陆坡的夹角不一定相同，故B错误；C．若运动员跳离起跳区时速度大小相等，速度方向与竖直方向的夹角越小，则竖直分速度越大，则飞行的最大高度越大，故C错误；D．若运动员跳离起跳区时速度大小相等，速度方向与竖直方向的夹角越小，则竖直分速度越大，运动时间长，但水平分速度小，则着陆点距D点的距离不一定远，故D错误；故选A。
4．B
【解析】由题意知，红蜡块在竖直方向做匀速直线运动，水平方向做初速度为零的匀加速直线运动，故合运动轨迹为类平抛运动轨迹，又知其所受合外力方向水平向右，B正确，ACD错误。
故选B．
5．B
【解析】小球速度大小不变，则小球所受外力F与摩擦力大小相等。小球运动半径不断减小，且速度大小不变，根据可知小球所需向心力不断增大，而向心力由环对小球的弹力提供，即弹力不断增大，根据可知摩擦力不断增大，所以力F不断增大，故选B．
6．C
【解析】A．北斗2号在轨道1运行时，运行轨道半径远大于地球的半径，根据可知，其速度小于7.9km/s，选项A错误：B．根据开普勒第三定律可知，轨道半径越大，则周期越大，则北斗2号在轨道1运行时的周期小于在轨道3运行时的周期，选项B错误；C．SJ-21俘获北斗2号后需要在M点加速做离心运动，才能进入轨道2，选项C正确；D．SJ-21返回时需要在N点减速做向心运动才能进入轨道2，选项D错误。故选C。
7．AD
【解析】A．根据万有引力定律公式知，两颗恒星正在缓慢靠近，则双星之间引力变大，A正确；B．对星，，对星，，每颗星的加速度均变大，B错误；C．由双星系统的两颗星的周期相等，万有引力提供向心力，可以得到，，整理得到，知双星系统周期变小，C错误；D．由，知转动的角速度变大，D正确。故选AD。
【解析】AB．A向下摆动过程中，绳子拉力逐渐增大，当A摆到最低点时，拉力最大，，，联立可得，刚开始时，取B受力分析，因绳子拉力为零，物块B受到的摩擦力向上，大小，小球A摆至最低点时B静止，合力为零，由，，说明B物体受到的摩擦力方向向上，逐渐减小到零，故A符合题意，B错误；C．刚开始时速度为0故重力的功率为0，运动到最低点时重力与速度垂直故功率也为0，因此重力的功率应该是先增加后减小，C不符合题意．D．取B和斜面整体为研究对象，水平方向合力为零，B和斜面整体受到绳子拉力有水平向左的分力，地面对斜面体的摩擦力方向一直水平向右，故D符合题意．
9．BC
【解析】A．在质量为的小球由C下滑到a的过程中，小球的速度可分解为沿绳方向和垂直绳方向的两个分速度，由此可知两球的速度并不始终相等，A错误；B．运动过程中绳对质量为的小球--直做负功，由“功能关系”易知质量为的小球的机械能一直减小，B正确；CD．两小球运动过程中两小球组成的系统机械能守恒，若质量为的小球恰能到达a点，即到达a点时两球的速度为零，则，得，C正确，D错误。故选BC。
10．ABD
【解析】A的动能最大时，设B和C受到地面的支持力大小均为F，此时整体在竖直方向受力平衡，可得，所以，在A的动能达到最大前-直是加速下降，处于失重情况，所以B受到地面的支持力小于，故AB正确；当A达到最低点时动能为零，此时弹簧的弹性势能最大，A的加速度方向向上，故C错误；A球达到最大动能后向下做减速运动，到达最低点时三个小球的动能均为零，由机械能守恒定律得，弹簧的弹性势能为，故D正确。
11．尼龙绳的拉力变大变大变大
【解析】
（1）橡皮塞在水平面上匀速转动时向心力由尼龙绳的拉力提供；当橡皮塞转动角速度增加时，乙同学观察弹簧秤的读数，根据可知，弹簧秤读数变大；
（2）甲同学使笔杆向下移动了一小段距离，使r增大，保持橡皮塞质量和转速不变，根据可知，弹簧秤读数变大；
（3）甲同学更换一个质量较大的橡皮塞，其他条件不变，根据可知，弹簧秤读数变大。
12．大于相同
【解析】①根据题意，确保压力传感器的示数为零，因此弹簧要从压缩状态到伸长状态，那么C的质M要大于A的质量m；
②要刚释放C时，弹簧处于压缩状态，若使压力传感器为零，则弹簧的拉力为
因此弹簧的形变量为
不论C的质量如何，要使压力传感器示数为零，则A物体上升了，则C下落的高度为，即C下落的高度总相同；
③选取A、C及弹簧为系统，根据机械能守恒定律，则有
整理可知，为得到线性关系图线，因此应作出的图像；
④由上表达式可知，解得：
13．（1）；；（2）
【解析】
（1）对假人进行受力分析可得，假人转动半径
根据牛顿第二定律可得，解得
（2）绳断后假人做平抛运动初速度，竖直方向
联立解得落地时的速度
14．（1）0.02；（2）5250m
【解析】
（1）根据，可得
动车组匀速行驶时，其中，
（2）设整个启动加速过程中通过的路程为s，根据动能定理得，代入数据解得
15．（1）0.1m；（2）1J；（3）2J
【解析】
（1）邮件放到皮带上与皮带发生相对滑动过程中受到的滑动摩擦力，据牛顿第二定律有：
取向右为正方向，由运动学公式得：，代入数据解得：、s
邮件与皮带发生相对滑动的过程中，由运动学公式得：
（2）邮件与皮带发生相对滑动的过程中，设皮带相对地面的位移为s，则：
所以邮件与传送带间的相对位移，则系统产生的内能
（3）运送邮件时传送带要克服摩擦力做功，摩擦力对皮带做的功：
代入数据解得：，所以传送带电动机多消耗的能量为2J．
16．（1）1.4J；（2）s；（3）或
【解析】
（1）由题图乙可知滑动摩擦力，F做的功
由功能关系有
（2）从撤去F后到刚要飞离桌面阶段对小物块由动能定理有，
代入数据解得，小物块做平抛运动到达B点，水平分速度
竖直分速度，所以小物块由A运动到B的时间
（3）B点速度为
①物块能过M点，对小物块由动能定理有
在M点，有，解得
②物块能到圆心O等高处时，满足，
综合，使物块运动过程中不脱离圆轨道应满足：或