广东省2022-2023学年高三下学期4月冲刺评估物理试卷（一）（含答案）

2022-2023学年广东高三物理冲刺评估卷一
姓名： 班别： 学号：
一、单项选择题（本题共8小题，每小题4分，共32分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合要求的）
1．对于教材或参考书上的一些图片，下列说法正确的是（ ）
A．图甲中，有些火星的轨迹不是直线，说明炽热微粒不是沿砂轮的切线方向飞出的
B．图乙中，两个影子在、轴上的运动就是物体的两个分运动
C．图丙中，小锤用较大的力去打击弹性金属片，、两球可以不同时落地
D．图丁中，做变速圆周运动的物体所受合外力在半径方向的分力大于所需要的向心力
2．如图所示，、两物块置于绕竖直轴匀速转动的水平圆盘上。已知两物块的质量，运动半径，两物块动摩擦因数均为，重力加速度为。则在两物块随圆盘转动过程中，下列说法正确的是（ ）
A．两物块相对圆盘静止时线速度
B．两物块相对圆盘静止时向心力
C．当圆盘角速度增加到时物块开始相对圆盘滑动
D．当圆盘角速度增加到时物块开始相对圆盘滑动
3．中学生常用的学习用具修正带的结构如图所示，包括上下盖座、大小齿轮、压嘴座等部件。大小齿轮分别嵌合于大小轴孔中，大小齿轮相互吻合。、点分别位于大小齿轮的边缘，点在大齿轮的半径中点，当修正带被匀速拉动进行字迹修改时，（ ）
A．大小齿轮的转向相同 B．点的线速度比点大
C．、两点的角速度相同 D．点的向心加速度最大
4．如图所示，质量相等的、两个小球悬于同一悬点，且在点下方垂直距离处的同一水平面内做匀速圆周运动，悬线长，，则、两小球（ ）
A．周期之比 B．角速度之比
C．线速度之比 D．向心加速度之比
5．两小球和分别用轻绳悬在等高的和点，球的悬线比球的悬线长。把两球的悬线均拉到水平后将小球无初速释放，小球到达最低点时，其向心加速度关系为（ ）
A． B．
C． D．质量未知，无法比较
6．如图所示，自行车的大齿轮、小齿轮、后轮的半径不一样，它们的边缘有三个点、、。在自行车匀速骑行时，下列说法正确的是（ ）
A．、两点的角速度大小相等
B．、两点的线速度大小相等
C．点的向心加速度大于点的向心加速度
D．点的向心加速度大于点的向心加速度
7．2020年7月23日，我国“天问一号”探测器发射升空，成功进入预定轨道，开启了火星探测之旅，迈出了我国自主开展行星探测的第一步。如图所示，“天问一号”被火星捕获之后，需要在近火星点变速，进入环绕火星的椭圆轨道。则“天问一号”（ ）
A．在轨道Ⅱ上点的速度小于点的速度
B．在轨道Ⅰ上的运行周期大于在轨道Ⅱ上的运行周期
C．由轨道Ⅰ变轨进入轨道Ⅱ需要在点加速
D．在轨道Ⅰ上经过点时的向心加速度大于在轨道Ⅱ上经过点时的向心加速度
8．质量均为的小球和分别用不可伸长的轻绳悬在等高的和点，球的悬线比球的悬线长。把两球的悬线均拉到水平后将小球无初速释放，小球到达最低点时，其向心力的关系为（ ）
A． B．
C． D．
二、多项选择题（本题共4小题，每小题6分，共24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）
9．2021年4月29日，中国空间站天和核心舱发射升空，准确进入预定轨道。根据任务安排，后续将发射问天实验舱和梦天实验舱，计划2022年完成空间站在轨建造。核心舱绕地球飞行的轨道可视为圆轨道，轨道离地面的高度约为地球半径的。下列说法正确的是（ ）
A．核心舱进入轨道后所受地球的万有引力大小约为它在地面时的倍
B．核心舱在轨道上飞行的速度大于
C．核心舱在轨道上飞行的周期小于
D．后续加挂实验舱后，空间站由于质量增大，轨道半径将变小
10．如图，用手捏住细线，让质量的小球在光滑水平桌面上以的速率做匀速圆周运动，其半径。某时刻突然松手，使细线迅速放长后，又迅速捏住细线，保证小球在更大半径的圆上做速圆周运动。已知两圆为同心圆，则（ ）
A．细线迅速放长所经历的时间为
B．在大圆上运动时，小球的角速度为
C．迅速捏住细线的过程中，小球动能损失
D．在大圆上运动时，细线对小球的拉力为
11．如图所示，一球体绕轴O1O2以角速度ω匀速旋转，A、B为球体上两点，下列几种说法中正确的是（ ）
A．A、B两点具有相同的角速度
B．A、B两点具有相同的线速度
C．A、B两点的向心加速度的方向都指向球心
D．A、B两点的向心加速度之比为∶1
12．如图甲所示，在水平桌面上竖直固定一光滑的半圆形轨道，小球以一定的初速度从最低点冲上轨道，图乙是小球在半圆形轨道上从运动到的过程中，其速度平方与其对应高度的关系图像。已知小球在最高点受到轨道的作用力为，轨道半径，空气阻力不计，点为轨道中点，。下列说法正确的是（ ）
A．图乙中
B．小球质量为
C．小球在点受到轨道的作用力为
D．小球从至的过程中，轨道对桌面的水平冲量大小为
三、实验题（本题共1题，共12分）
13．如图甲所示，一条质量和厚度不计的纸带缠绕在固定于架子上的定滑轮上，纸带的下端悬挂一质量为的重物，将重物由静止释放，滑轮将在纸带带动下转动。假设纸带和滑轮不打滑，为了分析滑轮转动时角速度的变化情况，释放重物前将纸带先穿过一电火花计时器，交变电流的频率为，如图乙所示，通过研究纸带的运动情况得到滑轮角速度的变化情况。
z
下图为打点计时器打出来的纸带，取中间的一段，在这一段上取了个计数点、、、、、、，每相邻的两个计数点间有个计时点没有画出，已知：、、、、、。
（1）根据上面的数据，可以求出点的速度____；（结果保留三位有效数字）
（2）测出滑轮半径等于，则打下点时滑轮的角速度为____；（结果保留三位有效数字）
（3）根据题中所给数据分析，在误差允许范围内，你认为滑轮的角速度是随时间____增大（选填“均匀”或“不均匀”）。
四、解答题（本题共2题，第14题12分，第15题20分，共32分）
14．小媛同学对某游乐场游乐设施进行了简化研究，如图所示，由半圆形和直线组成的细圆管轨道固定在水平桌面上（圆半径远大于细管内径），轨道内壁光滑。已知部分的半径，段长。弹射装置将一质量的小球（可视为质点）以水平初速度从点弹入轨道，小球从点离开轨道水平抛出，落地点点离点水平距离为，桌子的高度，不计空气阻力，取。求：
（1）小球水平初速度的大小；
（2）小球在半圆形轨道上运动时的角速度以及从点运动到点的时间；
（3）小球在半圆形轨道上运动时细圆管对小球的作用力大小。
15. 如图所示，鼓形轮的半径为，可绕固定的光滑水平轴转动。在轮上沿相互垂直的直径方向固定四根直杆，杆上分别固定有质量为的小球，球与的距离均为。在轮上绕有长绳，绳上悬挂着质量为的重物。重物由静止下落，带动鼓形轮转动。重物落地后鼓形轮匀速转动，转动的角速度为。绳与轮之间无相对滑动，忽略鼓形轮、直杆和长绳的质量，不计空气阻力，重力加速度为。求：
（1）重物落地后，小球线速度的大小；
（2）重物落地后一小球转到水平位置，此时该球受到杆的作用力的大小；
（3）重物下落的高度。
参考答案和解析
1. 【答案】B
【解析】
本题考查运动的合成与分解、曲线运动中质点的速度、抛体运动规律、圆周运动的向心力。
A.题图甲中有些火星的轨迹不是直线是因为火星产生后受重力作用或者相互碰撞而改变了方向，但火星刚产生时是沿着砂轮的切线方向飞出的，选项A错误；
B.题图乙中水平平行光记录了物体平抛运动竖直方向的运动情况，竖直平行光记录了物体平抛运动水平方向的运动情况，这两个方向的运动叫作平抛运动的分运动，选项B正确；
C.题图丙中，用较大的力打击弹性金属片，使球做平抛运动，球做自由落体运动，因为、两球从同一高度同时下落，根据平抛运动规律可知它们一定同时落地，选项C错误；
D.题图丁中物体做变速圆周运动，合外力分解成切线方向的分力和半径方向的分力，切线方向的分力改变速度大小，半径方向的分力改变速度方向，沿半径方向的分力指向圆心，称为向心力，故沿半径方向的分力等于所需要的向心力，选项D错误。
2. 【答案】D
【解析】
A.两物块随圆盘一起做圆周运动，所以两物块的角速度相等，由圆周运动角速度与线速度关系可知
由题意可知
所以
所以选项A错误；
B.两物块相对圆盘静止时的向心力
由题意可知
联立以上各式可得
所以选项B错误；
CD.对物块进行受力分析可知，物块受到竖直向下的重力和指向圆心静摩擦力，所以静摩擦力提供向心力，物块相对圆盘发生滑动的临界条件为：物块受到的静摩擦力增大到最大静摩擦力时，若角速度继续增大，物块A就要相对于圆盘发生滑动。所以当物块受到的静摩擦力为最大静摩擦力时，根据向心力公式可得
解得
所以当角速度增大到时，物块相对于圆盘开始发生相对滑动，而
所以当角速度增大到时，物块已经发生滑动，所以选项C错误，选项D正确。
故选D。
3. 【答案】D
【解析】
AB、大小齿轮相互吻合，同缘传动时，边缘点的线速度大小相等，方向相反，A、B错误；
C、根据
解得
同轴传动时，角速度相等，故
所以与点的角速度不相同，C错误；
D、根据
、点的向心加速度大小之比为
点的向心加速度最大，D正确。
故选D。
4. 【答案】C
【解析】
小球做圆周运动所需要的向心力由重力和悬线拉力的合力提供，设悬线与竖直方向的夹角为，
对任意一球受力分析，由牛顿第二定律：
在竖直方向有：，①
在水平方向有：，②
由①②式得：，
分析题意可知，连接两小球的悬线的悬点距两小球运动平面的距离相等，为，
所以周期相等，，
角速度：，
则角速度之比，故A、B错误；
根据合力提供向心力得：
解得：，
根据几何关系可知
，
，
故线速度之比，故C正确；
向心加速度：，
则向心加速度之比等于线速度之比为，故D错误。
故选C。
5. 【答案】B
6. 【答案】D
【解析】
A.、两点由链条传动，线速度大小相等，由于半径不同，故角速度不相等，A错误；
B.、两点同轴转动，角速度相等，由于半径不同，故线速度大小不相同，B错误；
C.由可知，、两点线速度大小相等，点半径较大，故向心加速度较小，C错误；
D.由可知，、两点角速度相等，点半径较大，故向心加速度较大，D正确。
故选D。
7. 【答案】B
【解析】
A.轨道Ⅱ上的点是近火星点，点是远火星点，可认为“天问一号”在椭圆轨道Ⅱ上运动时机械能守恒，又因为在点时的引力势能大于在点时的引力势能，所以在轨道Ⅱ上点的速度大于在点的速度，选项A错误；
B.由题图可知，轨道Ⅰ的半长轴大于轨道Ⅱ的半长轴，根据开普勒第三定律，可知“天问一号”在椭圆轨道Ⅰ上的运行周期大于在椭圆轨道Ⅱ上的运行周期，选项B正确；
C.椭圆轨道Ⅰ的半长轴大于椭圆轨道Ⅱ的半长轴，即椭圆轨道Ⅰ相当于高轨道，所以“天问一号”由椭圆轨道Ⅰ变轨进入椭圆轨道Ⅱ需要在点减速，选项C错误；
D.“天问一号”在轨道Ⅰ上的点和在轨道Ⅱ上的点上时到火星的距离相同，与火星间的万有引力相等，根据牛顿第二定律，可知“天问一号”在椭圆轨道Ⅰ上经过点时的向心加速度等于“天问一号”在椭圆轨道Ⅱ上经过点时的向心加速度，选项D错误。
8. 【答案】B
【解析】
对于任意一球由最高点摆到最低点的过程，根据机械能守恒得
解得最低点：
再根据向心力公式可得
则说明向心力与绳长无关，均为，即，故B正确，A、C、D错误。
故选B。
9. 【答案】AC
【解析】
A.根据万有引力定律有，核心舱进入轨道后的万有引力与地面上万有引力之比为，所以A正确；
B.核心舱在轨道上飞行的速度小于，因为第一宇宙速度是最大的环绕速度，所以B错误；
C.根据，可知轨道半径越大，周期越大，则其飞行周期比同步卫星的飞行周期小，小于，所以C正确；
D.卫星做圆周运动时万有引力提供向心力，有，解得，则卫星的环绕速度与卫星的质量无关，所以变轨时需要点火减速或者点火加速，增加质量不会改变轨道半径，所以D错误；
故选A、C。
10. 【答案】BD
【解析】
本题考查圆周运动、运动的合成与分解、牛顿运动定律、动能定理。
A.松手后小球的运动示意图如图甲所示，由题意可知，由几何关系可得，由题意有，解得，选项A错误；
B.在迅速捏住细线时，小球的速度关系如图乙所示，所以捏住细线后小球速度，由几何关系有，由角速度定义有，解得，选项B正确；
C.在迅速捏住细线的过程中，小球的动能损失，选项C错误；
D.小球在大圆上做匀速圆周运动时，根据拉力提供向心力，有，选项D正确。
11. 【答案】AD
【解析】
A、A、B两点共轴转动，角速度相等，故A正确；
B、因为A、B两点绕地轴转动，A的转动半径大于B的转动半径，根据v=rω知，A的线速度大于B的线速度大小，故B错误；
C、A、B两点的向心加速度方向垂直指向地轴，故C错误。
D、设球的半径为R，则A运动的半径rA=Rsin60°=，B运动的半径rB=Rsin30°=，根据a=ω2r可知A、B两点的向心加速度之比为，故D正确；
故选：A、D。
12. 【答案】BCD
【解析】
A.小球在光滑的轨道上运动，只有重力做功，故机械能守恒，则有
解得
当时，，可得
当时，
故A错误；
B.由图乙可知，，小球的速度为，由牛顿第二定律
得
故B正确；
C.小球从到机械能守恒，则有
可得到点的速度为
在点由牛顿第二定律可知
故C正确；
D.由动量定理可得轨道对小球的冲量为
小球对轨道的冲量大小也是，根据相互作用的特点，轨道对桌面的水平冲量大小为，故D正确。
故选B、C、D。
13. 【答案】
（1）
（2）
（3）均匀
【解析】
（1）根据数据可计算；故答案为。
（2）半径已知可计算打下点时角速度为；故答案为。
（3）根据题中数据，相邻计数点间距差分别为、、、、，可知应为匀变速运动，所以滑轮角速度随时间变化均匀；故答案为均匀。
14. 【答案】
解（1）小球离开轨道后做平抛运动，由平抛运动规律可得，
，
代入数据解得。
（2）角速度。
因为轨道内壁光滑，所以小球从点到点做匀速率运动，故运动时间为。
（3）对小球分析，
在竖直方向上有，
在水平方向上，，
故圆管对小球作用力大小为，
代入数据解得。
15. 【答案】
解（1）线速度
得
（2）向心力
设与水平方向的夹角为，则;
解得
（3）落地时，重物的速度，由机械能守恒得
解得
【解析】
本题考查考生对圆周运动、功能关系的理解，体现的核心素养是物理观念、科学思维。