江西省赣州市南康区2022-2023学年高一下学期4月期中考试物理试题（含解析）

赣州市南康区2022-2023学年高一下学期4月期中考试
物理试卷
一、选择题 （共11题，每题4分，共44分，1-7单选，8-11多选。）
1．在物理学的重大发现中，科学家总结出了许多物理学方法，如理想实验法、控制变量法、极限思维法、类比法、等效替代法、科学假说法和建立物理模型法等，以下关于物理学研究方法的叙述正确的是（　　）
A．在不需要考虑物体本身的大小和形状时，用质点来代替物体的方法叫等效替代代法
B．根据速度的定义式，当非常小时，就可以表示物体在t时刻的瞬时速度，该定义运用了控制变量法
C．伽利略为了探究自由落体的规律，将落体实验转化为著名的“斜面实验”，这里运用了类比法
D．在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程等分成很多小段，每一小段近似看做匀速直线运动，然后把各小段的位移相加，这里运用了微元法
2．关于摩擦起电和感应起电的实质，下列说法正确的是（ ）
A．摩擦起电说明通过做功可以创造电荷
B．摩擦起电说明电荷可以创造
C．感应起电说明电荷可以从物体的一个部分转移到物体另一个部分
D．感应起电说明电荷从带电的物体转移到原来不带电的物体上去了
3．某人从楼顶让一小球做自由落体运动，他测出该小球落到地面前最后内的位移是楼高的，则该楼的高度为（g取）（　　）
A． B． C． D．
4．如图甲所示为架设在山坡上高压电线塔，由于相邻两高压塔距离较远，其间输电导线较粗，导线较重，导致平衡时导线呈弧形下垂。若其中两相邻高压塔A、B之间一条输电线平衡时呈弧形下垂最低点为C，输电线粗细均匀，已知弧线BC的长度是AC的3倍，而左塔B处电线切线与竖直方向夹角为β=30°，则右塔A处电线切线与竖直方向夹角α应为（　　）
A．30° B．45° C．60° D．75°
5．在宇宙空间存在这样一种天体，它的引力极其强大，使得视界内的逃逸速度大于光速，这种天体称为黑洞。某黑洞质量和半径之比为（其中c为光速，G为引力常量），观测到某天体绕该黑洞以加速度a、角速度做匀速圆周运动，则该黑洞的密度为（　　）
A． B．
C． D．
6．如图所示，a，b两个小球穿在一根与水平面夹角为θ的光滑固定细杆上，并通过一细绳跨过光滑定滑轮相连。当两球静止时，oa绳与杆的夹角也为θ，ob绳恰好沿竖直方向。若b球质量为m，a球的质量为（　　）
A．msinθ B．mcosθ C．mtanθ D．mcotθ
7．如图所示，A、B两小球质量均为m，A球位于半径为R的竖直光滑圆轨道内侧，B球穿过固定的光滑竖直长杆，杆和圆轨道在同一竖直平面内，杆的延长线过轨道圆心O。两球用轻质铰链与长为L（L>2R）的轻杆连接，连接两球的轻杆能随小球自由移动，某时刻小球A获得水平向左的初速度，沿着圆环恰能上升到P点。其中M、N、P三点分别为圆轨道上最低点、圆心的等高点和最高点，重力加速度为g（　　）
A．小球A的初动能为
B．当小球A到达P点时，其加速度大小一定为g
C．当小球A运动到N点时，A球与B球的速度大小之比为2：1
D．小球A从M点运动到P点过程中，B球速度先增大后减小
8．2021年5月，基于俗称“中国天眼”的500米口径球面射电望远镜（FAST）的观测，国家天文台李菂、朱炜玮研究团组姚菊枚博士等首次研究发现脉冲星三维速度与自转轴共线的证据。之前的2020年3月，我国天文学家通过FAST，在武仙座球状星团（M13）中发现个脉冲双星系统。如图所示，假设在太空中有恒星A、B双星系统绕点O做顺时针匀速圆周运动，运动周期为，它们的轨道半径分别为RA、RB，RA < RB，C为B的卫星，绕B做逆时针匀速圆周运动，周期为T2，忽略A与C之间的引力，万引力常量为G，则以下说法正确的是（ ）
A．若知道C的轨道半径，则可求出C的质量
B．恒星A、B的质量和为
C．若A也有一颗运动周期为T2的卫星，则其轨道半径小于C的轨道半径
D．设A、B、C三星由图示位置到再次共线的时间为t，则
9．如图所示，斜面上有，，，，五个点，。从点以初速度水平抛出一个小球，它落在斜面上的点，其速度方向与斜面间的夹角为，在空中运动的时间为。若小球从点以速度水平抛出，不计空气阻力，则（　　）
A．小球将落在点与点之间
B．小球将落在点
C．小球在空中运动的时间为
D．小球落在斜面时的速度方向与斜面的夹角等于
10．如图所示，甲、乙两物体与水平面间的动摩擦因数相同，它们的质量相等，用力推物体甲，用力拉物体乙，两种情况下，力与水平方向所成夹角相等，甲、乙两物体都做匀速运动，经过相同的位移，则和大小关系、对物体功和对物体做功关系满足（　　）
A． B． C． D．
11．一个质量为m的物体以某一平行于斜面的速度从固定斜面底端冲上倾角为30°的斜面，其加速度为g，如图所示，此物体在斜面上上升的最大高度为h，g为重力加速度，则( )
A．物体与斜面间的动摩擦因数为
B．物体在沿斜面上升过程中重力做功mgh
C．重力的最大功率为
D．物体在沿斜面上升过程中，物体克服摩擦力做功
二、实验题（共20分）
12．在做“研究平抛物体的运动”的实验时，通过描点法画出小球平抛运动的轨迹，并求出平抛运动的初速度，实验装置如图甲所示。
（1）为减小空气阻力对小球的影响，选择小球时，应选择________（填正确答案标号）。
A．实心小铁球　　B．空心小铁球　　C．实心小木球　　D．以上三种球都可以
（2）实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端切线________，每次让小球从同一位置由静止释放，是为了保证每次小球平抛的________；
（3）关于这个实验，以下说法正确的是________（填正确答案标号）；
A．小球释放的初始位置越高越好
B．小球每次要从同一高度由静止释放
C．实验前要用铅锤线检查坐标纸上的竖线是否竖直
D．小球在平抛运动时要靠近但不接触木板
（4）图乙为小明同学通过实验得到的数据，其中O点为抛出点，则此小球做平抛运动的初速度为________m/s（g=）。
（5）小明同学在实验中将白纸换成方格纸，每个格的边长，实验记录了小球在运动过程中的三个位置，部分图象如图丙所示，则该小球做平抛运动的初速度为________m/s（g=），小球运动到B点时的竖直分速度为________m/s。
13．某同学做“验证机械能守恒定律”实验时，不慎将一条挑选出的纸带的一部分损坏，损坏的是前端部分。剩下的一段纸带上各相邻点间的距离已测出并标在图中，单位是cm。打点计时器工作频率为50 Hz，重力加速度g取9.8 m/s2。
(1)设重物质量为m(kg)，重物在2点的速度v2＝________，在5点的速度v5＝________，此过程中动能增加量ΔEk＝________，重力势能减少量ΔEp＝________。由以上可得出实验结论：________________________________。
(2)重物获得的动能往往________(A．大于　B．小于　C．等于)减少的重力势能，实验中产生系统误差的原因是________________。
(3)根据实验判断下列图像正确的是(其中ΔEk表示重物动能的变化量，Δh表示物体下落的高度)( )
三、计算题（共36分）
14．蓝牙是一种无线技术标准，可实现固定设备、移动设备等之间的短距离数据交换，某同学用安装有蓝牙设备的玩具车、进行实验：已知、两车间的距离超过 时，两车无法实现通信（忽略信号传递的时间）。该同学把、两车安装在距离 的两条平直轨道上，时刻，A车自点从静止开始以加速度匀加速向右运动，B车自点前方处的点以向右做匀速直线运动，、连线与轨道垂直，求：
（1）0时刻能否实现通信？若能，计算出第一次能够连续通信的时间；若不能，计算出第一次能实现通信的时刻。
（2）两车能通信的总时间？（计算结果可以用根号式表示）
15．宇航员在月球表面附近，从高h处以初速度v0，水平抛出一个小球，测出小球落地速度为2v0，已知月球半径为R，万有引力常量为G，求：
（1）月球表面的重力加速度；
（2）小球在空中的飞行时间；
（3）月球的质量和月球的第一宇宙速度。
16．如图所示，ABC为固定在竖直平面内的轨道，AB段为倾角的粗糙倾斜轨道，BC段水平光滑，在BC间固定有一半径为r的光滑圆形轨道，各段轨道均平滑连接，在C点右侧固定了一个圆弧挡板MN，圆弧半径为，圆弧的圆心在C点。一个质量为m物块1（视为质点）在倾斜轨道上的A点由静止释放，当它运动至水平轨道上时与静止在B点右侧同样大小的物块2（视为质点）发生一维弹性正碰。已知A、B之间的距离为20r，倾斜轨道与物块1间的动摩擦因数。（忽略空气阻力，重力加速度为g，，）
（1）求物块1运动至B点时的速度大小；
（2）若要使碰撞后物块2能通过圆轨道的最高点，求物块2的质量范围；
（3）若取走BC间的圆形轨道，仍然让物块1从A点静止释放，要使碰撞后物块2从C点平抛击中圆弧挡板MN时速度最小，求物块2的质量。
1．D
【详解】A．用质点来代替物体的方法是理想模型法。故A错误；
B．速度的定义，表示平均速度，当时，表示物体在时刻的瞬时速度，是采用数学上极限思想方法。故B错误；
C．伽利略为了探究自由落体的规律，将落体实验转化为著名的“斜面实验”，这里运用了转换法，故C错误；
D．在推导匀变速运动位移公式时，把整个运动过程划分成无数小段，采用的是数学中的微元法。故D正确。
故选D。
2．C
【详解】摩擦起电是电荷从一个物体转移到另一个物体，在转移过程中电荷总量是守恒的，故AB错误；感应起电是电荷从物体的一个部分转移到物体另一个部分，且在转移过程电荷总量也是守恒的，并不是从带电的物体转移到原来不带电的物体，故C正确；D错误；故选C
3．D
【详解】根据自由落体运动规律
则最后1s内的位移为
联立解得
故选项D正确。
4．C
【详解】设ABC三个位置的拉力分别为FA、FB、FC，FC一定沿着切线方向，即水平方向，设导线的质量为m，对AC段
对BC段
解得
C正确，ABD错误。
故选C。
5．D
【详解】根据题意有
则该黑洞的密度
故选D。
6．D
【详解】分别对a、b两球分析，如图
对b，由平衡条件得
对a球，由平衡条件得
联立解得
故D正确，ABC错误。
故选D。
7．D
【详解】AB．小球A恰好能上升到P点，此时小球A的速度为水平方向，小球B的速度为零，因此
解得
根据机械能守恒定律有
联立解得
故AB错误；
C．当小球A运动到N点时，设小球连接轻杆与竖直光滑杆的夹角为，小球A与B沿轻杆方向的速度相等，即
此时小球A、B的速度大小相等，故C错误；
D．小球A在M，P两点的速度均沿水平方向，所以沿轻杆方向的速度为零，小球B的速度也就为零，所以小球A从M点运动到P点过程中，B球速度先增大后减小，故D正确。
故选D。
8．BD
【详解】A．C绕B做匀速圆周运动，满足
故无法求出C的质量，A错误；
B．AB构成双星系统，满足
解得
同理可得
故恒星A、B的质量和为，B正确；
C．AB构成双星系统，满足
因为 < ，所以，若A也有一颗运动周期为的卫星D，根据
可知
而卫星C半径满足
D轨道半径大于C的轨道半径，C错误；
D．如图所示
A、B、C三星由图示位置到再次共线时，A、B转过的圆心角θ1与C转过的圆心角θ2互补，则有
解得
D正确。
故选BD。
9．BCD
【详解】小球落在斜面上，设斜面与水平方向夹角为，则有
解得
设落在斜面时，小球的速度方向与水平方向的夹角为，则
在竖直方向上的位移
AB．由
可知，当由变为时，竖直方向上的位移变为4倍，故小球将落在e点，故A错误，B正确；
C．由
可知，当由变为时，时间变为两倍，故C正确；
D．由
可知，落在斜面上的速度方向与初始速度无关，故当速度时，小球落在斜面时的速度方向与斜面的夹角依然等于，故D正确。
故选BCD。
10．AD
【详解】对甲图中物体受力分析如图
受推力、重力、支持力和摩擦力，根据平衡条件，有方向
方向
其中；解得
对乙图物体受力分析
受拉力、重力、支持力和摩擦力，根据平衡条件，有方向
方向
解得
比较两式，得到
由于位移相同，力与水平方向夹角相等，根据恒力做功的表达式，得到
，
故
故选AD。
11．AD
【详解】A.物体在斜面上滑的过程，由牛顿第二定律得：
解得：
故A正确；
B.物体向上运动，重力做负功，为-mgh，故B错误；
C.由速度位移公式得：
解得：
则重力的最大功率为：
故C错误；
D.物体在沿斜面上升过程中， 由动能定理得：
解得克服摩擦力做功为：
故D正确．
12． A 水平 初速度相同 BCD
【详解】（1）[1]为了减小实验的误差，小球选择质量大一些，体积小一些的，所以选择实心小铁球。
故选A；
（2）[2][3]研究平抛运动的实验很关键的地方是要保证小球能够水平飞出，实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端切线水平，每次让小球从同一位置由静止释放，是为了保证每次小球平抛的初速度相同；
（3）[4] “研究平抛物体的运动”的实验，保证小球做平抛运动必须通过调节使斜槽的末端保持水平，因为要画同一运动的轨迹，必须每次释放小球的位置相同，且由静止释放，以保证获得相同的初速度，实验要求小球滚下时不能碰到木板平面，避免因摩擦而使运动轨迹改变，故实验前要用铅锤线检查坐标纸上的竖线是否竖直，小球释放的初始位置并不是越高越好。
故选BCD；
（4）[5]根据得，平抛运动的时间为
则小球平抛运动的初速度
（5）[6]在竖直方向上，根据
△y=2L=gT2
得
小球平抛运动的初速度
[7]B点的竖直分速度
13． 1.50 m/s 2.075 m/s 1.03mJ 1.06mJ 在误差允许的范围内，机械能守恒 B 重物下落时要克服阻力做功 C
【详解】(1)[1]根据匀变速直线运动的规律，可以求出重物在2点的速度：
v2＝m/s＝1.50 m/s
[2]重物在5点的速度：
v5＝m/s＝2.075 m/s
[3]所以动能增加量为：
ΔEk＝m－m≈1.03mJ
[4]重物从2点到5点，重力势能减少量为：
ΔEp＝mgh25＝m×9.8×(3.2＋3.6＋4.0)×10－2 J＝1.06mJ
[5]由以上可得出实验结论为在误差允许的范围内，机械能守恒；
(2)[6][7]由于重物下落时要克服阻力做功，所以获得的动能小于减少的重力势能；
(3)[8]重物机械能守恒，重物减少的重力势能转化为增加的动能，即：
ΔEk＝mgΔh
可见重物增加的动能与下落的高度成正比，C正确。
14．（1）0时刻能够通信，1s；（2）
【详解】（1）当两车间的距离超过时，两车无法实现通信，根据几何关系知，两车在轨道方向上的距离
可知实现通信，0时刻，所以能够通信。
根据两车在轨道方向的位移关系知，当B车在A车的前面时，有
代入数据得
（舍）
所以0时刻开始能连续通信的时间是1s；
（2）当A车在B车的前面时，有
代入数据得
因为两车之间的距离先增大再减小，然后再增大，可知 内两车之间的距离小于， 内两车间的距离小于，则两车能通信的时间
15．（1）；（2）；（3）；
【详解】（1）落地的竖直速度
根据
可得

（2）小球在空中的飞行时间
（3）根据
解得月球的质量
月球的第一宇宙速度
16．（1） ；（2） ；（3）
【详解】（1）研究物块1从A到B运动过程，由动能定理得
解得
（2）设物块2的质量为，研究两物块碰撞过程，由动量守恒和机械能守恒定律得
解得
研究物块2从碰撞后到圆周轨道最高点运动过程，由动能定理得
而要到达最高点，必须满足
联立以上各式得
（3）研究物块2离开C点后做平抛运动，水平和竖直方向分别满足
而
物块2击中挡板MN时速度
由以上式子得
由数学中均值不等式可知，当
有最小值，即
又由（1）可知
可得