江西省赣州市重点中学校2022-2023学年高一下学期4月期中考试物理试题(含解析)

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名称 江西省赣州市重点中学校2022-2023学年高一下学期4月期中考试物理试题(含解析)
格式 doc
文件大小 4.0MB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2023-04-24 17:22:04

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文档简介

赣州市重点中学校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.关于自由落体加速度,下列说法正确的是(  )
A.的方向竖直向下 B.离地面越高越大
C.质量越大的物体越大 D.地球表面各个地方的都相同
2.关于宇宙速度,下列说法中正确的是( )
A.第一宇宙速度是人造地球卫星运行时的最大速度
B.第一宇宙速度是地球同步卫星的发射速度
C.人造地球卫星运行时的速度介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间
D.第三宇宙速度是物体逃离地球的最小速度
3.现在平整宽阔的马路成了城市交通发展的一个标志,马路使用一段时间之后,路面上会出现坑洼的地方,如果不及时修补,坑会变大。如果把坑看作凹陷的弧形,对上述现象说法中合理的是(  )
A.车辆经过坑的过程中,始终处于超重状态
B.车辆经过坑的过程中,始终处于失重状态
C.车对坑底的压力比对平路的压力大
D.车辆经过坑的过程中轮胎与坑洼路面的接触面积变大,会导致轮胎与坑洼路面间的动摩擦因数变大
4.地球赤道上有一物体随地球的自转而做圆周运动,所需的向心力为,向心加速度为,线速度为,角速度为;绕地球表面附近做圆周运动的人造卫星(高度忽略)所需的向心力为,向心加速度为,线速度为,角速度为;地球同步卫星所需的向心力为,向心加速度为,线速度为,角速度为.设三者质量相等,则( )
A.=> B.=> C.=> D.>=
5.如图所示为发射地球同步卫星过程中的变轨示意图,卫星首先进入椭圆轨道I,然后在Q点通过改变卫星速度,让卫星进入地球同步轨道II,则 ( )
A.卫星在同步轨道II上的运行速度等于第一宇宙速度7.9km/s
B.该卫星的发射速度必定大于第二宇宙速度11.2km/s
C.在轨道I上,卫星在P点的速度小于在Q点的速度
D.卫星在Q点通过加速实现由轨道I进入轨道II
6.独轮车集休闲、运动、娱乐、健身于一体,长期坚持骑行能锻炼平衡能力及神经的反射能力。如图所示,小明同学骑独轮车在水平运动场上转弯,独轮车转弯的轨道半径为时,独轮车与地面间的摩擦力已达到最大。当独轮车速率增为原来的倍,若要该同学骑独轮车在同样的地面上转弯时恰好不发生侧向滑动,则独轮车转弯的轨道半径应为(  )
A. B. C. D.
7.如图,一半径为的半球形陶罐和转台一起通过竖直对称轴以角速度为匀速转动,质量为的物块放入陶罐内,最后随陶罐一起转动且保持相对静止,此时物块受到的摩擦力恰好为0,重力加速度g取,则此时陶罐物块和陶罐球心O点的连线与之间的夹角为(  )
A.30° B.37° C.53° D.60°
8.对于绕地球圆周运动的人造卫星,下列叙述正确的是(  )
A.地球的所有卫星半径越小线速度越大 B.地球的所有卫星半径越小周期越小
C.地球同步卫星的线速度大于7.9km/s D.地球同步卫星相对地面是静止的
9.图甲是一种可自动计数的智能呼啦圈。腰带外侧带有轨道,将带有滑轮的短杆穿入轨道,短杆的另一端固定有配重,其简化模型如图乙所示。锻炼身体时,水平固定好腰带,通过人体微小扭动,这时腰带可看作不动,配重可视为在水平面内做匀速圆周运动,下列说法正确的是(  )
A.匀速转动时,配重受到的合力恒定不变
B.若增大转速,腰受到腰带的弹力变大
C.若增大转速,杆受到配重的弹力变大
D.如果转速足够大,配重可上升到腰带所在的高度
10.2021年10月16日,中国神舟十三号载人飞船与空间站完成对接,对接过程简化示意图如图所示,空间站在距地面约400km、半径为的圆轨道Ⅲ上做匀速圆周运动。神舟十三号飞船在半径为的轨道Ⅰ上绕地球做匀速圆周运动的周期为,通过变轨操作后,沿椭圆轨道Ⅱ运动,到达A处与空间站对接后,随空间站在轨道Ⅲ上做匀速圆周运动。已知地球同步卫星距地面的高度约为36000km,则(  )
A.空间站绕地球运行的周期小于24小时
B.空间站绕地球运行的速度大于7.9km/s
C.神舟十三号飞船沿轨道Ⅱ运行的周期为
D.神舟十三号飞船在A点处减速和空间站完成对接
11.如图,木板B静止在水平面,重10N的木块A用弹簧拉住并置于B上,弹簧右端固定在墙上。施加一向左水平力F把木板B拉出时,稳定后A保持静止,此时弹簧读数为2N,则(  )
A.弹簧处于压缩状态
B.因为木块静止,故木块受到的摩擦力是静摩擦力
C.AB之间的动摩擦因数为0.2
D.若以2F的水平力抽出木板,则A受摩擦力不变
二、实验题(共20分)
12.某学习小组利用手机和刻度尺研究小球做平抛运动的规律。他们用手机拍摄功能记录小球抛出后位置的变化,每隔时间T拍摄一张照片。
Ⅰ.小球在抛出瞬间拍摄一张照片,标记小球位置为A,然后依次每隔1张照片标记一次小球的位置,得到如图所示的B点和C点;
Ⅱ.经测量,AB、BC两线段的长度之比。
(1)为了减小空气阻力的影响,小球应选择:______(填选项字母)
A.实心金属球 B.空心塑料球 C.空心金属球
若忽略空气阻力,已知当地重力加速度为g;
(2)AB、BC之间的水平距离在理论上应满足______(选填“大于”、“等于”或“小于”);
(3)BC之间实际下落的竖直高度为______(用g、T表示);
(4)小球抛出时的初速度大小为______(用g、T、a、b表示)。
13.在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,某同学得到一条用电火花计时器打下的纸带如图甲所示,并在其上取了A、B、C、D、E、F、G共7个计数点(每相邻两个计数点间还有4个点没有画出),电火花计时器接220 V、50 Hz交变电源。他经过测量并计算得到电火花计时器在打B、C、D、E、F各点时小车的瞬时速度如下表:
对应点 B C D E F
速度(m/s) 0.141 0.185 0.220 0.254 0.301
(1)设电火花计时器的打点周期为T,计算v的公式为v=______;
(2)根据表中的数据,以A点对应的时刻为t=0,在图乙所示坐标系中合理地选择标度,作出v-t图像______;
(3)利用该图像求得小车的加速度a=______m/s2;(结果保留2位有效数字)
(4)如果当时电网中交变电流的电压变成210 V,而做实验的同学并不知道,那么加速度的测量值与实际值相比______(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。如果当时电网中交变电流的频率是f=51 Hz,而做实验的同学并不知道,那么加速度的测量值与实际值相比______(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
三、计算题(共36分)
14.假设在半径为R的某天体上发射一颗该天体的卫星,已知引力常量为G,忽略该天体自转。若卫星距该天体表面的高度为h,测得卫星在该处做圆周运动的周期为T1 ,则:
(1)该天体的质量是多少?
(2)该天体的密度是多少?
15.有一长的轻杆,其一端连接着一个零件A(可看作质点,A的质量。现让A在竖直平面内绕O点做圆周运动,如图所示,在A通过最高点时,()求:
(1)A的速率时,轻杆对A的作用力大小和方向;
(2)A的速率为多大时,轻杆对A向下的拉力大小为16N。
16.如图所示,水平传送带以恒定速度向右运动,左右两端点A、间距。传送带左侧用一光滑水平面与足够长、倾角的斜面相连。传送带右侧与竖直面内半径的光滑半圆形轨道相切于点(水平面与斜面连接处、传送带左右两侧连接处均平滑,物块通过时无机械能损失)。现将一质量的小物块自斜面上某点由静止释放,物块运动过程中不脱离轨道,并能顺利通过传送带从半圆轨道点水平抛出。已知物块与斜面间的动摩擦因数,与传送带间的动摩擦因数。
(1)求物体通过点时的最小速度;
(2)若物块通过传送带的过程中,传送带对其做正功,且做功值。求物块通过半圆轨道点时对轨道的压力大小;
(3)若物体从斜面上某区域任意位置由静止释放时,发现物块总能以相同的速度通过半圆轨道点,求该释放区域的长度。
1.A
【详解】A.自由落体加速度的方向竖直向下,选项A正确;
B.离地面越高越小,选项B错误;
C.的大小与质量无关,选项C错误;
D.地球表面不同纬度的重力加速度g值不同,两极最大,赤道最小,选项D错误。
故选A。
2.A
【详解】A.根据
可得卫星的线速度
故轨道半径越大卫星的运行速度越小,而第一宇宙速度是卫星沿地球表面运动时的速度,所以第一宇宙速度是人造地球卫星最大的运行速度,故A正确;
B.第一宇宙速度是近地卫星环绕地球做匀速圆周运动的速度,而地球同步卫星高度比近地卫星大,发射需要的动能更大,发射速度大于第一宇宙速度.故B错误;
C.第一宇宙速度是人造地球卫星最大的运行速度,故人造地球卫星运行时速度小于等于第一宇宙速度,故C错误;
D.当物体的速度大于等于第三宇宙速度时就挣脱太阳的引力飞出太阳系,第三宇宙速度是物体逃离太阳的最小速度.故D错误。
故选A。
3.C
【详解】AB.车辆经过坑的过程中,做变速圆周运动,当加速度斜向下时,有竖直向下的加速度的分量,此时车辆处于失重状态;当加速度斜向上时,有竖直向上的加速度的分量,此时车辆处于超重状态。AB错误;
C.把坑看作凹陷的弧形,根据牛顿第二定律有
则根据牛顿第三定律,把坑看作凹陷的弧形,车对坑底的压力比平路大,C正确
D.动摩擦因数由材质及接触面的粗糙程度决定,与接触面积无关,D错误。
故选C。
4.D
【分析】题中涉及三个物体:地球赤道上有一随地球的自转而做圆周运动物体1、绕地球表面附近做圆周运动的人造卫星2、地球同步卫星3;物体1与人造卫星2转动半径相同,物体1与同步卫星3转动周期相同,人造卫星2与同步卫星3同是卫星,都是万有引力提供向心力;分三种类型进行比较分析即可.
【详解】根据题意三者质量相等,轨道半径,物体1与人造卫星2比较,由于赤道上物体受引力和支持力的合力提供向心力,而近地卫星只受万有引力,故,故A错误;由选项A的分析知道向心力,故由牛顿第二定律,可知,故B错误;由A选项的分析知道向心力,根据向心力公式,由于m、R一定,故,故C错误;同步卫星与地球自转同步,故,根据周期公式,可知卫星轨道半径越大,周期越大,故,再根据,有,故D正确;故选D.
【点睛】本题关键要将物体1、人造卫星2、同步卫星3分为三组进行分析比较,最后再综合;一定不能将三个物体当同一种模型分析,否则会使问题复杂化.
5.D
【详解】A.即第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度,也是最大的环绕速度.而同步卫星的轨道半径要大于近地卫星的轨道半径,根据
可得
可以发现,同步卫星运行的线速度一定小于第一宇宙速度,故A错误;
B.是卫星脱离地球束缚的发射速度,而同步卫星仍然绕地球运动,故B错误;
C.在轨道I上,P点是近地点,Q点是远地点,则根据开普勒第二定律可知,卫星在P点的速度大于在Q点的速度,故C错误;
D.从椭圆轨道Ⅰ到同步轨道Ⅱ,卫星在轨道Ⅰ上从Q点加速才能做离心运动进入轨道Ⅱ,故D正确。
故选D。
6.C
【详解】独轮车在水平地面上转弯,向心力由静摩擦力提供。设独轮车质量为m,独轮车与地面间的动摩擦因数为,独轮车转弯的轨道半径为r,则转弯时恰好不发生侧向滑动需满足

故速率增大到原来的倍时,转弯的轨道半径增大到原来的2倍,即
故选C。
7.D
【详解】设此时陶罐物块和陶罐球心O点的连线与之间的夹角为,由于物块受到的摩擦力恰好为0,则物块只受重力和支持力作用,竖直方向根据受力平衡可得
水平方向根据牛顿第二定律可得

联立可得
可得
故选D。
8.ABD
【详解】A.万有引力提供向心力:
解得:
可知卫星半径越小线速度越大,A正确;
B.万有引力提供向心力:
解得:
可知卫星半径越小周期越小,B正确;
C.地球的第一宇宙速度是卫星轨道半径为地球半径时的最大绕行速度,同步卫星的轨道半径大于地球半径,所以地球同步卫星的线速度小于,C错误;
D.地球的同步卫星位于赤道上空与地球相对静止,实现同步的目的,D正确。
故选ABD。
9.BC
【详解】A.匀速转动时,配重受到的合力提供配重做匀速圆周运动的向心力,其大小不变,但方向变化,故配重受到的合力改变,A错误;
BC.以配重为研究对象,受到重力和杆的弹力,如图所示
竖直方向根据平衡条件可得
转速增大、θ增大、T增大,根据牛顿第三定律,杆受到配重的弹力变大
设腰带的质量为M、配重的质量为m,对腰带进行受力分析如图所示
水平方向根据平衡条件可得
若增大转速,T和θ都增大,根据牛顿第三定律,则腰受到腰带的弹力变大,BC正确;
D.配重竖直方向处于平衡状态,则杆对配重一定有竖直方向的作用力,配重不可能上升到腰杆所在的高度,D错误。
故选BC。
10.AC
【详解】A.根据开普勒第三定律有
由题可知空间站的轨道半径小于地球同步卫星的轨道半径,则空间站绕地球运行的周期小于24小时,故A正确;
B.根据万有引力提供向心力有
可知,第一宇宙速度为
而空间站绕地球运行的速度为
可知,空间站绕地球运行的速度小于7.9km/s,故B错误;
C.根据开普勒第三定律有
可得,神舟十三号飞船沿轨道Ⅱ运行的周期为
故C正确;
D.神舟十三号飞船沿轨道Ⅱ运行到A点后,加速做离心运动进入Ⅲ轨道和空间站完成对接,故D错误。
故选AC。
11.CD
【详解】A.对A受力分析,水平方向受到B对A的向左的滑动摩擦力,则弹簧弹力向右,弹簧处于拉伸状态,A错误;
B.A、B间产生相对滑动,木块A受到的是滑动摩擦力,大小等于2N,方向向左,B错误;
C.滑动摩擦力
解得
C正确;
D、若以2F的水平力抽出木板,A仍是滑动摩擦力,大小没有变化,即为2N,D正确。
故选CD。
12. A 等于
【详解】(1)[1]为了减小空气阻力的影响,可以减小小球的体积,增大小球的质量,故应选择体积小、质量大的实心金属球,故A正确,BC错误。
故选A。
(2)[2]小球在水平方向做匀速运动,AB、BC之间的时间相等,根据可知
(3)[3]小球在竖直方向做自由落体运动,AB间的竖直高度为
AC间的竖直高度为
BC之间实际下落的竖直高度为
(4)[4]AB、BC之间的水平距离相等,设为x,根据几何知识有

由题意知
联立解得
小球抛出时的初速度大小为
13. 0.40 不变 偏小
【详解】(1)[1]电火花计时器接220 V、50 Hz交变电源。则有打点周期T=0.02s,每相邻两个计数点间还有4个点没有画出,则相邻两计数点的时间间隔为5T,由中间时刻的瞬时速度等于平均速度,可得打F点时的速度公式为
(2)[2]由题表中的数据在图乙所示坐标系中描点画图。如图所示。
(3)[3]由v t图像的斜率表示加速度,可得小车的加速度为

(4)[4] 当电网中交变电流的电压变成210 V,可交流电的频率没变,打点周期不变,则不会影响加速度的测量值,因此加速度的测量值与实际值相比不变。
[5]电网中交变电流的频率是f=51 Hz时,由
可知打点周期变小,测量时仍按T=0.02s计算,则测量值与实际值相比偏小。
14.(1);(2)
【详解】(1)设卫星的质量为m,天体的质量为M,卫星距天体表面的高度为h时,忽略自转有
解得
(2)由
解得
15.(1),方向竖直向上;(2)
【详解】(1)A的速率时,杆对A的作用力竖直向上,设为,则
解得
杆对A的作用力竖直向上。
(2)设拉力为,根据向心力公式得
解得
16.(1);(2)22N;(3)16m
【详解】(1)当物块P以初速度为零放上传送带时,其通过B点的速度最小,由牛顿第二定律
解得
能顺利通过传送带从半圆轨道点水平抛出,故其在D点的最小速度满足
则其通过点时的最小速度由机械能守恒定律可得
联立解得能让物块从D点飞出,点的最小速度
因为
所以当物块P以初速度为零放上传送带时,其能最终从D点飞出,物体通过点时的最小速度为。
(2)若物体一直在传动带上做匀加速直线运动,则传送带做功
依题意传送带对其做正功,且做功值,所以物体通过传送带到达B点的速度为6m/s,则由机械能守恒定律
在D点,由牛顿第二定律
解得物块通过半圆轨道点时轨道对其的支持大小
由牛顿第三定律,轨道对物块的支持力等于物块对轨道的压力,所以压力为22N。
(3)当物体通过传送带到达B点的速度为6m/s时,物块总能以相同的速度通过半圆轨道点,若物体在传送带上先做匀加速直线运动,后做匀速直线运动,则传送带对物体所做的功满足
由动能定理
解得
若物体在传送带上先做匀减速直线运动,后做匀速直线运动,则传送带对物体所做的功满足
由动能定理
解得
所以该释放区域的长度为
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