河北省定州市2022-2023学年高一下学期3月联考物理试题（含解析）

定州市2022-2023学年高一下学期3月联考
物理
本试卷满分100分，考试用时75分钟。
注意事项：
1、答题前、考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。
2、回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的客案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3、考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
4、本试卷主要考试内容：人教版必修第二册第五章至第六章第3节。
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1. 曲线运动的物体，在运动过程中一定发生变化的是
A. 速度大小 B. 速度方向 C. 加速度大小 D. 加速度方向
2. 已知某条河的河水流速处处相等，大小为，小船在静水中的速度大小恒为，要使小船渡河时的位移方向与河岸的夹角为，则船头指向与河岸的夹角为（　　）
A. B. C. D.
3. 做平抛运动的物体在连续相等的时间内（　　）
A. 位移的增量减小 B. 位移的增量增大 C. 速度的增量增大 D. 速度的增量相等
4. 从做自由落体运动的枪里水平射出的不同子弹（不计空气阻力）最后落在同一水平地面上，则这些子弹（　　）
A. 落地时刻相同，落地位置不同 B. 落地时刻不同，落地位置不同
C. 落地时刻相同，落地位置相同 D. 落地时刻不同，落地位置相同
5. 自行车传动结构的示意图如图所示，其中Ⅰ是半径为的大齿轮，Ⅱ是半径为的小齿轮，Ⅲ是半径为的后轮，脚踏板的角速度为，则自行车前进的速度大小为（　　）
A. B. C. D.
6. 某同学使小球沿高为课桌水平飞出，用数码相机拍摄小球做平抛运动的录像（每秒15帧照片），并将小球运动的照片打印出来，则他大约可以得到小球正在空中运动的照片的帧数为（　　）
A. 4 B. 6 C. 8 D. 10
7. 如图所示，两根细线分别系有两个完全相同的小球，细线的上端都系于O点，让两个小球均在同一水平面上做匀速圆周运动。已知细线与竖直方向的夹角为，细线与竖直方向的夹角为，下列说法正确的是（　　）
A. 细线和细线所受的拉力大小之比为
B. 小球1和2角速度之比为
C. 小球1和2向心力大小之比为
D. 小球1和2的线速度大小之比为
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8. 如图所示，固定的水平光滑长杆上套有一物块Q，跨过悬挂于O点的轻小光滑圆环的轻绳一端连接Q，另一端悬挂一物块P。设轻绳的左边部分与水平方向的夹角为，初始时很小。现将P、Q由静止同时释放，关于P、Q以后的运动，下列说法正确的是（　　）
A. 当时，P、Q的速度大小之比是
B. 当向增大的过程中，Q的速度一直增大
C. 当向增大的过程中，P的速度一直增大
D. 当时，P的速度为零
9. 在某次演习中，轰炸机沿水平方向投放了一枚炸弹，炸弹经时间t正好垂直击中山坡上的目标，山坡的倾角为，如图所示。不计空气阻力，重力加速度大小为g，下列说法正确的是（　　）
A. 炸弹的初速度大小为
B. 炸弹的位移大小为
C. 炸弹落到山坡时，水平方向的速度大小与竖直方向的速度大小之比为
D. 炸弹在整个运动过程中，水平方向的位移大小与竖直方向的位移大小之比为
10. 一长为的轻质木杆一端连着质量为的球，球绕杆的另一端O点在竖直面内做圆周运动，下列说法正确的是（取重力加速度大小）（　　）
A. 杆做匀速圆周运动的角速度为时，球在最高点时对杆的作用力大小为
B. 杆做匀速圆周运动的角速度为时，球在最低点时对杆的作用力大小为
C. 杆做匀速圆周运动的转速为时，球在最高点时对杆的作用力大小为
D. 杆做匀速圆周运动的转速为时，球在最低点时对杆的作用力大小为
三、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. 在探究向心力大小的表达式的实验中，匀速摇动手柄，可以使塔轮匀速转动，槽内的小球也随之做匀速圆周运动，探究小球所需的向心力大小与角速度的关系时：
（1）下列实验用到的物理方法与本实验相同的是____________。
A．验证力的平行四边形定则 B.验证牛顿第二定律 C.伽利略对自由落体的研究
（2）在研究圆周运动所需的向心力大小与角速度关系时，下列说法正确的是__________。
A.在小球运动半径不相等情况下，用质量不同的钢球做实验
B.在小球运动半径相等的情况下，用质量相同的钢球做实验
C.在小球运动半径不相等的情况下，用质量相同的钢球做实验
D.在小球运动半径相等的情况下，用质量不同的钢球做实验
（3）在如图所示的装置中，钢球1与钢球2的质量相等，塔轮1的角速度小于塔轮2的角速度，转动手柄，钢球1的向心力____________（填“大于”、“等于”或“小于”）钢球2的向心力。
12. 采用如图所示的实验装置做“研究平抛运动”的实验
（1）实验时需要下列哪个器材____
A．弹簧秤 B．重锤线 C．打点计时器
（2）做实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法画出小球平抛运动的轨迹．下列的一些操作要求，正确的是____
A．每次必须由同一位置静止释放小球
B．每次必须严格地等距离下降记录小球位置
C．小球运动时不应与木板上的白纸相接触
D．记录的点应适当多一些
（3）若用频闪摄影方法来验证小球在平抛过程中水平方向是匀速运动，记录下如图所示的频闪照片．在测得x1，x2，x3，x4后，需要验证的关系是________________．已知频闪周期为T，用下列计算式求得的水平速度，误差较小的是____
A． B． C． D．
13. 一塔形建筑的截面示意图如图所示，ABC为等边三角形，边长，要使从塔顶C水平抛出的小球恰能击中B。不计空气阻力，取重力加速度大小g=10m/s2，求小球的初速度大小和小球落到B点时的速度方向与水平方向的夹角的正切值。
14. 如图甲所示，水平转盘上放有质量为m的物块（可视为质点），物块到转轴的距离为r，物块和转盘间的动摩擦因数为，设物块受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，已知重力加速度大小为g。
（1）当水平转盘以角速度匀速转动时，物块与转盘刚好能相对静止，求的值；
（2）如图乙所示，将物块和转轴用细绳相连，当转盘角速度时，求细绳的拉力的大小；
（3）将物块和转轴用细绳相连，当转盘的角速度时，求细绳的拉力的大小。
15. 如图所示，两级台阶的高度相同，一小球从台阶顶部的边缘以某一速度v0向右水平抛出，其落点恰为第一个台阶靠近边缘的A点处；小球反弹后再次下落，正好落在第二个台阶的边缘B点。小球与台阶碰撞后水平方向的速度不变、竖直方向的速度反向但大小不变，忽略空气阻力，重力加速度大小为g。
（1）求第二个台阶的宽度与第一个台阶的宽度的比值；
（2）若增大小球的初速度，小球被水平抛出后恰能落在B点，求小球的初速度大小。
定州市2022-2023学年高一下学期3月联考
物理 答案解析
本试卷满分100分，考试用时75分钟。
注意事项：
1、答题前、考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。
2、回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的客案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3、考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
4、本试卷主要考试内容：人教版必修第二册第五章至第六章第3节。
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1. 曲线运动的物体，在运动过程中一定发生变化的是
A. 速度大小 B. 速度方向 C. 加速度大小 D. 加速度方向
【答案】B
【解析】
【详解】AB．曲线运动过程中速度的方向时刻变化着，但速度的大小不一定变化，如匀速圆周运动，A错误B正确；
CD．平抛运动是曲线运动，但是运动过程中加速度恒定，大小和方向都不变，CD错误
2. 已知某条河的河水流速处处相等，大小为，小船在静水中的速度大小恒为，要使小船渡河时的位移方向与河岸的夹角为，则船头指向与河岸的夹角为（　　）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】小船渡河时的位移方向与河岸的夹角为，船速等于水速，如图
由几何关系可得船头指向与河岸的夹角为60°。
故选C。
3. 做平抛运动的物体在连续相等的时间内（　　）
A. 位移的增量减小 B. 位移的增量增大 C. 速度的增量增大 D. 速度的增量相等
【答案】D
【解析】
【详解】因为平抛运动水平方向匀速运动，竖直方向匀变速运动，且匀变速运动在连续相等时间内位移之差是个定值，所以平抛运动在连续相等时间内的位移的增量是相等的；速度增量
是相等的，故D正确ABC错误。
故选D。
4. 从做自由落体运动的枪里水平射出的不同子弹（不计空气阻力）最后落在同一水平地面上，则这些子弹（　　）
A. 落地时刻相同，落地位置不同 B. 落地时刻不同，落地位置不同
C. 落地时刻相同，落地位置相同 D. 落地时刻不同，落地位置相同
【答案】A
【解析】
【详解】子弹做自由落体运动，高度相同，落地时刻相同；不同子弹，初速度不同，落地位置不同。
故选A。
5. 自行车传动结构的示意图如图所示，其中Ⅰ是半径为的大齿轮，Ⅱ是半径为的小齿轮，Ⅲ是半径为的后轮，脚踏板的角速度为，则自行车前进的速度大小为（　　）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】大齿轮边缘的线速度为
小齿轮的角速度为
自行车前进的速度为后轮边缘的线速度
故选C。
6. 某同学使小球沿高为的课桌水平飞出，用数码相机拍摄小球做平抛运动的录像（每秒15帧照片），并将小球运动的照片打印出来，则他大约可以得到小球正在空中运动的照片的帧数为（　　）
A. 4 B. 6 C. 8 D. 10
【答案】B
【解析】
【详解】根据
运动时间
小球正在空中运动的照片的帧数为
故选B。
7. 如图所示，两根细线分别系有两个完全相同的小球，细线的上端都系于O点，让两个小球均在同一水平面上做匀速圆周运动。已知细线与竖直方向的夹角为，细线与竖直方向的夹角为，下列说法正确的是（　　）
A. 细线和细线所受的拉力大小之比为
B. 小球1和2角速度之比为
C. 小球1和2的向心力大小之比为
D. 小球1和2的线速度大小之比为
【答案】B
【解析】
【详解】A．设细线与竖直方向的夹角为，竖直方向
联立解得
则细线和细线所受的拉力大小之比为，故A错误；
C．竖直方向
根据几何关系可知圆周运动的半径为，细线拉力的水平分力提供向心力，则
即
则小球1和2的向心力大小之比为，故C错误；
B．竖直方向
水平方向，根据牛顿第二定律
联立解得
两个小球均在同一水平面上做匀速圆周运动，则高度相同，故小球1和2的角速度之比为，故B正确；
D．小球1和2的角速度之比为，根据
知
则小球1和2的线速度大小之比为，故D错误。
故选B。
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8. 如图所示，固定的水平光滑长杆上套有一物块Q，跨过悬挂于O点的轻小光滑圆环的轻绳一端连接Q，另一端悬挂一物块P。设轻绳的左边部分与水平方向的夹角为，初始时很小。现将P、Q由静止同时释放，关于P、Q以后的运动，下列说法正确的是（　　）
A. 当时，P、Q的速度大小之比是
B. 当向增大的过程中，Q的速度一直增大
C. 当向增大的过程中，P的速度一直增大
D. 当时，P的速度为零
【答案】BD
【解析】
【详解】A．Q沿绳方向的分速度与P的速度大小相等，当时，则有
解得
故A错误；
B．当向增大的过程中，细绳水平分力向右，使Q的速度一直增大，故B正确；
CD．刚释放时，P的速度为0，当时，Q的速度水平向右，沿绳方向的速度分量为零，所以此时P的速度也为零，可知当向增大的过程中，P的速度先增大后减小，故C错误，D正确。
故选BD。
9. 在某次演习中，轰炸机沿水平方向投放了一枚炸弹，炸弹经时间t正好垂直击中山坡上的目标，山坡的倾角为，如图所示。不计空气阻力，重力加速度大小为g，下列说法正确的是（　　）
A. 炸弹的初速度大小为
B. 炸弹的位移大小为
C. 炸弹落到山坡时，水平方向的速度大小与竖直方向的速度大小之比为
D. 炸弹在整个运动过程中，水平方向的位移大小与竖直方向的位移大小之比为
【答案】BC
【解析】
【详解】A．根据几何关系可知，落到山坡时，速度方向与竖直方向的夹角为，故水平方向的速度与竖直方向的速度之比为
其中
则
故A错误；
BCD．炸弹的水平位移为
竖直位移为
故炸弹在整个运动过程中，水平方向的位移大小与竖直方向的位移大小之比为
炸弹的位移大小为
故BC正确，D错误。
故选BC。
10. 一长为的轻质木杆一端连着质量为的球，球绕杆的另一端O点在竖直面内做圆周运动，下列说法正确的是（取重力加速度大小）（　　）
A. 杆做匀速圆周运动的角速度为时，球在最高点时对杆的作用力大小为
B. 杆做匀速圆周运动的角速度为时，球在最低点时对杆的作用力大小为
C. 杆做匀速圆周运动的转速为时，球在最高点时对杆的作用力大小为
D. 杆做匀速圆周运动的转速为时，球在最低点时对杆的作用力大小为
【答案】AC
【解析】
【详解】A．杆做匀速圆周运动的角速度为时，球在最高点时，根据牛顿第二定律
代入数据，解得
根据牛顿第三定律知，球在最高点时对杆的作用力大小为，故A正确；
B．杆做匀速圆周运动的角速度为时，球在最低点时，根据牛顿第二定律
代入数据，解得
根据牛顿第三定律知，球在最低点时对杆的作用力大小为，故B错误；
C．杆做匀速圆周运动的转速为时，角速度为
球最高点时，根据牛顿第二定律
代入数据，解得
根据牛顿第三定律知，球在最高点时对杆的作用力大小为，故C正确；
D．杆做匀速圆周运动的转速为时，角速度为
球在最低点时，根据牛顿第二定律
代入数据，解得
根据牛顿第三定律知，球在最低点时对杆的作用力大小为，故D错误；
故选AC。
三、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. 在探究向心力大小的表达式的实验中，匀速摇动手柄，可以使塔轮匀速转动，槽内的小球也随之做匀速圆周运动，探究小球所需的向心力大小与角速度的关系时：
（1）下列实验用到的物理方法与本实验相同的是____________。
A．验证力的平行四边形定则 B.验证牛顿第二定律 C.伽利略对自由落体的研究
（2）在研究圆周运动所需向心力大小与角速度关系时，下列说法正确的是__________。
A.在小球运动半径不相等的情况下，用质量不同的钢球做实验
B.在小球运动半径相等的情况下，用质量相同的钢球做实验
C.在小球运动半径不相等的情况下，用质量相同的钢球做实验
D.在小球运动半径相等的情况下，用质量不同的钢球做实验
（3）在如图所示的装置中，钢球1与钢球2的质量相等，塔轮1的角速度小于塔轮2的角速度，转动手柄，钢球1的向心力____________（填“大于”、“等于”或“小于”）钢球2的向心力。
【答案】 ①. B ②. B ③. 小于
【解析】
【详解】（1）[1]在探究小球所需的向心力大小与角速度的关系时，就要保证小球的质量、圆周运动的半径不变，研究方法为控制变量法，因此与验证牛顿第二定律的方法相同，故选B。
（2）[2]在探究小球所需的向心力大小与角速度的关系，要保证小球的质量、圆周运动的半径不变，观察所需向心力随着角速度的变化情况，故选B。
（3）[3]在如图所示的装置中，钢球1与钢球2的质量相等，半径相同，由于塔轮1的角速度小于塔轮2的角速度，根据向心力公式
可以推知，钢球1所需向心力小于钢球2所需向心力。
12. 采用如图所示的实验装置做“研究平抛运动”的实验
（1）实验时需要下列哪个器材____
A．弹簧秤 B．重锤线 C．打点计时器
（2）做实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法画出小球平抛运动的轨迹．下列的一些操作要求，正确的是____
A．每次必须由同一位置静止释放小球
B．每次必须严格地等距离下降记录小球位置
C．小球运动时不应与木板上的白纸相接触
D．记录的点应适当多一些
（3）若用频闪摄影方法来验证小球在平抛过程中水平方向是匀速运动，记录下如图所示的频闪照片．在测得x1，x2，x3，x4后，需要验证的关系是________________．已知频闪周期为T，用下列计算式求得的水平速度，误差较小的是____
A． B． C． D．
【答案】 ① B ②. ACD ③. ④. D
【解析】
【详解】（1）实验时需要重锤线来确定竖直方向，不需要弹簧秤和打点计时器，故选B.
（2）实验时每次必须由同一位置静止释放小球，以保证小球到达最低点的速度相同，选项A正确；
每次不一定严格地等距离下降记录小球位置，选项B错误；
小球运动时不应与木板上的白纸相接触，否则会改变运动轨迹，选项C正确；
记录的点应适当多一些，以减小误差，选项D正确．
（3）因相邻两位置的时间间隔相同，则若小球在平抛过程中水平方向是匀速运动，则满足：x4-x3=x3-x2 =x2-x1 =x1；由小球最后一个位置与第一个位置的水平距离计算求得的水平速度误差较小，则用计算式求得的水平速度误差较小 ，故选D.
13. 一塔形建筑的截面示意图如图所示，ABC为等边三角形，边长，要使从塔顶C水平抛出的小球恰能击中B。不计空气阻力，取重力加速度大小g=10m/s2，求小球的初速度大小和小球落到B点时的速度方向与水平方向的夹角的正切值。
【答案】，
【解析】
【详解】设小球的初速度大小为v0，落地时小球的速度方向与水平方向的夹角为α，小球在空中下落的高度为
竖直方向有
水平方向有
解得
解得
14. 如图甲所示，水平转盘上放有质量为m的物块（可视为质点），物块到转轴的距离为r，物块和转盘间的动摩擦因数为，设物块受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，已知重力加速度大小为g。
（1）当水平转盘以角速度匀速转动时，物块与转盘刚好能相对静止，求的值；
（2）如图乙所示，将物块和转轴用细绳相连，当转盘的角速度时，求细绳的拉力的大小；
（3）将物块和转轴用细绳相连，当转盘的角速度时，求细绳的拉力的大小。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）当水平转盘以角速度匀速转动时，物块与转盘刚好能相对静止，则此时物块所需向心力恰好完全由最大静摩擦力提供，则
解得
（2）由于
物块受到的最大静摩擦力大于所需向心力，此时绳对物块没有拉力，故
（3）由于
物块受到的最大静摩擦力不足以提供所需的向心力，此时绳对物块有拉力，则
可得此时绳对物块的拉力大小
15. 如图所示，两级台阶的高度相同，一小球从台阶顶部的边缘以某一速度v0向右水平抛出，其落点恰为第一个台阶靠近边缘的A点处；小球反弹后再次下落，正好落在第二个台阶的边缘B点。小球与台阶碰撞后水平方向的速度不变、竖直方向的速度反向但大小不变，忽略空气阻力，重力加速度大小为g。
（1）求第二个台阶的宽度与第一个台阶的宽度的比值；
（2）若增大小球的初速度，小球被水平抛出后恰能落在B点，求小球的初速度大小。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）设第一个台阶的宽度为L1，第二个台阶的宽度为L2，每级台阶的高度为h，对小球，从抛出点到A点，水平方向有
竖直方向有
小球经过A点时竖直方向的速度大小为vy，则
小球从A点运动到B点，水平方向有
竖直方向有
解得
（2）设小球的初速度大小为v，水平方向有
竖直方向有
解得