河北省承德市重点高中联考2022-2023学年高一下学期期中考试物理试题（含解析）

承德市重点高中联考2022-2023学年高一下学期期中考试
物理
考生注意：
1.本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分，考试时间75分钟。
2.答题前，考生务必用直径0.5毫米黑色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚。
3.考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。
4.本卷命题范围：人教版必修第二册第五章~第八章第2节。
一、选择题（本题共10小题，共46分.在每小题给出的四个选项中，第1~7题中只有一项符合题目要求，每小题4分，第8~10题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）
1.关于物体做曲线运动时，下列说法不正确的是（ ）
A.运动状态一定时刻在发生改变
B.物体的速度方向一定时刻发生改变
C.物体的加速度一定时刻发生改变
D.任何二维平面内的曲线运动均可以分解为某两个方向上的直线运动
2.如图所示的自行车，大、轮半径之比为，A为小轮边缘上的点，B为大轮边缘上的点，则自行车行驶时，A、B两点的向心加速度大小之比为（ ）
A. B. C. D.
3.一小船欲渡过宽河流，船在静水中的速度为，河水的流速为.则小船的最短渡河时间和以最小位移渡河的时间分别为（ ）
A. B. C. D.
4.如图所示，A为地球赤道上的物体，随地球表面一起转动，B为近地轨道卫星，C为同步轨道卫星，D为高空探测卫星.若A、B、C、D绕地球转动的方向相同，且均可视为匀速圆周运动，则其向心加速度大小关系正确的是（ ）
A. B. C. D.
5.如图所示，一倾斜的匀质圆盘绕垂直于盘面的固定对称轴以恒定角速度转动，每面上有一质量为的小物体与圆盘始终保持相对静止，盘面与水平面的夹角为30°，重力加速度大小为，已知物体在最高点受到的摩擦力的大小为，则物体在最低点受到的摩擦力的大小为（ ）
A. B. C. D.
6.如图所示，将质量为m的小球从倾角的光滑斜面上A点以速度水平抛出（即），小球运动到点，已知间的高度，重力加速度取，则小球从点运动到点所用的时间和到达点时的速度大小分别为（ ）
A. B.
C. D.
7.毫秒脉冲星中有一种特殊的类型，由毫秒脉冲星和低质量恒星（伴星）组成的致密双星系统，由于伴星正在被脉冲星强烈的辐射蚕食，天文学家们戏称它们为“黑寡妇”脉冲星.假设脉冲星的质量为，转动周期为，引力常量为，脉冲星和伴星的中心距离为，则伴星的质量为（ ）
A. B. C. D.
8.如图所示，运动员把质量为m的足球从水平地面踢出，足球在空中达到最高点的高度为h，不计空气阻力，重力加速度为g.下列说法正确的是（ ）
A.足球在最高点的重力势能为
B.足球从被踢出至运动到最高点的过程中，重力势能增加了
C.足球从被踢出至运动到最高点的过程中，重力的瞬时功率一直减小
D.足球运动到最高点时，重力的瞬时功率最大
9.2022年12月4日，神舟十四号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆.假设神舟十四号飞船返回舱刚从太空返回时，在与天和核心舱同在距地球表面高h的轨道Ⅰ上做匀速圆周运动，绕地球飞行多圈后，下降到地球表面附近的圆轨道Ⅱ上.已知地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，引力常量为G，下列说法正确的是（ ）
A.地球的质量为
B.神舟十四号飞船返回舱在轨道Ⅰ上的飞行周期为
C.神舟十四号飞船返回舱在轨道Ⅰ上与轨道Ⅱ上的飞行速率的比值为
D.神舟十四号飞船返回舱在轨道Ⅰ上与轨道Ⅱ上的角速度的比值为
10.将一小球水平抛出，其运动轨迹上有、、三点，如图所示.其中为小球指出点，小球从运动到和从运动到所用时间均为，且和的长度之比为，忽略空气阻力，重力加速度取.下列说法正确的是（ ）
A.、和、的竖直高度差比值为
B.小球在点的竖直分速度大小为
C.小球平抛的初速度大小为
D.小球在点的速度大小为
二、实验题（本题共2小题、共14分）
11.（6分）在探究弹力做功与弹性势能变化的关系时：如图所示，物体与弹簧相连，物体在点时弹簧处于原长，现在物体上施加一水平推力F，使物体缓慢压缩弹簧到处静止释放，物体会由向A运动，则：
（1）物体由向运动的过程中，弹力做______（填“正”或“负”）功，弹性势能______（填“增大”或“减小”）。
（2）水平面光滑，使物体缓慢压缩弹簧，当推力做功为时，弹簧的弹力做功______J，以弹簧处于自然长度时为零势能点，则此时弹簧的弹性势能为______J.
12.（8分）某实验小组用如图所示的装置探究“影响向心力大小的因素”.长槽上的挡板B到转轴的距离是挡板A的2倍，长槽上的挡板A和短槽上的挡板C到各自转轴的距离相等.转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动.挡板对球的压力提供了向心力，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，根据标尺上的等分格可以粗略计算出两个球所受向心力的比值.
（1）下列实验的实验方法与本实验相同的是______.（填写正确选项前的字母）
A.伽利略对自由落体的研究
B.探究牛顿第二定律
C.验证力的平行四边形定则
（2）在探究向心力的大小与做圆周运动物体质量的关系时，应选择两个质量是______（选填“相同”或“不同”）的小球，分别放在挡板C与______（选填“挡板A”或“挡板B”）处，同时选择半径______（选填“相同”或“不同”）的两个塔轮.
（3）在探究向心力的大小与圆周运动角速度的关系时，将两个质量相同的小球，分别放在挡板C与挡板A位置，转动时发现左、右标尺上露出的红白相间的等分格数之比约为，则皮带放置的左、右两边塔轮的半径之比为______.
三、计算题（本题共3小题，共计40分.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤.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）图甲为“海洋和谐号”游轮，它是目前世界上最大的游轮，假设其总质量，发动机额定输出功率.某次航行过程中，“海洋和谐号”游轮从静止开始在海面上做直线运动，其加速度—时间图像如图乙所示，在：时，发动机输出功率达到额定输出功率，此后保持不变.假设航行过程中所受阻力恒定不变，求：
（1）游轮航行过程中所受的阻力大小；
（2）游轮行驶的最大速度.
14.（12分）2021年5月“天问一号”火星探测器成功登陆火星，同时“天问一号”环绕器在距火星表面高的轨道运行，已知火星半径为，火星表面的重力加速度为，火星视为均质球体，引力常量为G.求：
（1）火星的密度；
（2）“天问一号”环绕器所在轨道的重力加速度大小；
（3）“天问一号”环绕器在轨运行速度大小.
15.（18分）如图所示，一质量的小物块从半径的竖直圆弧管道的最高点射出，刚好无碰撞进入倾角、长的传送带顶端点，点与圆弧的点等高.传送带底端固定有挡板.已知传送带以的速度顺时针匀速转动，小物块与传送带之间的动摩擦因数为0.5，重力加速度g取，小物块与挡板碰撞时间极短且碰撞前后速度大小不变，不计空气阻力，，.
（1）求小物块在C点时对圆轨道的压力；
（2）试通过计算判断小物块是否能返回到点 若能，求出小物块从C点抛出到返回到点所用的时间；若不能，求出小物块从点返回到最高点所用的时间.
承德市重点高中联考2022-2023学年高一下学期期中考试
物理
参考答案、提示及评分细则
1.C 做曲线运动的物体，速度方向时刻发生改变，运动状态也时刻在发生改变，选项A、B正确，不符合题意；物体的加速度不一定发生改变，如平抛运动，选项C错误，符合题意；任何二维平面内的曲线运动均可以分解为两个方向上的直线运动，选项D正确，不符合题意.
2.A 自行车行驶时两轮边缘上的点线速度大小相同，由，可知、两点的向心加速度大小之比为，选项A正确.
3.B 当船头垂直河对岸时，渡河时间最短，有，当船头沿上游某一方向，使小船实际速度垂直河岸，此时渡河位移最小，但，又，选项B正确.
4.B 对于卫星B、C、D，有，解得，由于，则，对于A和C，周期相同，由公式，且，有，由于信息不足，无法比较A和D的向心加速度，选项B正确.
5.D 当物体在最高点时，物体受到的摩擦力方向沿半径方向背离圆心时，对物体有；此种情况下，当物体在最低点时，对物体有，解得有；当物体在最高点时，物体受到的摩擦力方向沿半径方向指向圆心时，对物体有；此种情况下，当物体在最低点时，对物体：，解得：，选项D正确.
6.D 小球在斜面上做类平抛运动，平行于方向，由牛顿第二定律及位移公式分别可得，，联立解得小球从点运动到点所用的时间为，到达点时的速度大小为，代入数据解得，选项D正确.
7.C 对于脉冲星有，对于伴星有，且，综合解得，选项C正确.
8.BC 由于未选取零势能参考面，重力势能无法确定，选项A错误；足球从被踢出运动到最高点的过程中，高度增加了，则重力势能增加了，选项B正确；足球从被踢出运动到最高点的过程中，竖直方向一直速度减小，运动到最高点时，竖直方向速度为零，重力的瞬时功率为零，选项C正确，D错误.
9.BC 在地球表面上有，得，选项A错误；神舟十四号飞船在轨道时，有，联立解得，选项B正确；由可得，则神舟十四号飞船在轨道Ⅰ上与轨道Ⅱ上的飞行速率之比值为，选项C正确；由，可得，选项D错误.
10.AC 小球竖直方向做自由落体运动，则相同相邻时间间隔内的竖直位移之比为，的高度差为，的高度差为，在点竖直分速度，选项A正确，B错误；的长度为，的长度为，由题意知，解得，选项C正确；小球在点时的速度大小，选项D错误.
11.（1）负 （1分） 增大 （1分） （2） （2分） 15 （2分）
解析：（1）物体由向运动的过程中，弹簧压缩，弹力水平向右，位移水平向左，弹力做负功；根据功能关系所以弹性势能增大.
（2）使物体缓慢压缩弹簧，所以物体处于动态平衡.根据功能关系.
12.（1）B （2分）（2）不同 （2分）挡板A （1分）相同 （1分）（3）2：1 （2分）
解析：（1）本实验采用的是控制变量法，与探究牛顿第二定律采用的方法相同，选项B正确.
（2）在探究向心力的大小与圆周运动物体质量的关系时，应改变质量，保证角速度和半径相同，则应选择两个质量不同的小球，分别放在挡板C与挡板A处，同时选择半径相同的两个塔轮.
（3）设皮带放置位置的左、右两边塔轮的半径分别为、，由，知左右两边的角速度大小之比，又塔轮边缘线速度大小相同，由得皮带放置位置的左、右两边塔轮的半径之比.
13.解：（1）由图像可知，在内，游轮的加速度 （1分）
在时，游轮的速度 （1分）
且由牛顿第二定律有 （2分）
又 （1分）
解得 （1分）
（2）当游轮达到最大速度时 （1分）
又 （2分）
解得 （1分）
14.解：（1）火星表面上的物体由 （2分）
又， （1分）
解得 （1分）
（2） （2分）
解得 （2分）
（3）由 （2分）
解得 （2分）
15.解：（1）小物块从点到点过程中，做平抛运动，由平抛运动规律有 （2分）
在点时，有 （1分）
在点时有 （2分）
由牛顿第三定律有 （1分）
解得，方向竖直向上 （2分）
（2）在点时， （1分）
到过程中，有 （1分）
且 （1分）
解得，则小物块从E反向后做加速度大小为的匀减速运动，根据对称性可知，小物块可以返回D点 （2分）
到过程中， （1分）
到过程中， （1分）
总时间 （2分）
解得 （1分）