山东省青岛市重点中学2022-2023学年高一下学期期中考试物理试题（含解析）

青岛市重点中学2022-2023学年高一下学期期中考试
（物理）
考试时间：90分钟；满分100分
注意事项：
1．答卷前，考生务必填将自己的姓名、班级、考号等填写在答题卡和试卷指定位置。
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答案标号涂黑。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，将答题卡交回，试卷和草稿纸不必交回。
一、单项选择题：（本题共8小题，每题3分，共24分。每小题只有选项符合题目要求。）
1．某型号跑车质量，发动机最大功率，平路上运动时的总阻力为车重的0.1倍。在汽车以额定功率或恒定加速度启动过程中，下列说法正确的是（ ）
A．该车的最大行驶速度为
B．若以80kW恒定功率运动，其最大速率为288km/h
C．以恒定加速度3启动时，最多可以保持20s
D．以100kW恒定功率启动过程中，速率为20m/s时的加速度是5
2．骑马射箭是蒙古族传统的体育项目，如图甲所示。在某次比赛中，选手骑马沿直线匀速前进，速度大小为，射出的箭做匀速直线运动，速度大小为，靶中心P距为d，垂足为D，如图乙所示。关于此次比赛，下列说法正确的是（ ）
A．选手应瞄准靶心放箭
B．选手想要射中靶心，必须在到达D点之前某处把箭射出
C．为保证箭能命中靶心，且在空中运动时间最短，箭射中靶心的最短时间为
D．为保证箭能命中靶心，且在空中运动时间最短，箭射中靶心的最短时间为
3．如图所示，A、B两物体系在跨过光滑定滑轮的一根轻绳的两端，当A物体以速度v向左运动时，系A、B的绳分别与水平方向成α、β角，此时B物体的速度大小为（ ）
A． B． C． D．
4．春风尔来为阿谁，蝴蝶忽然满芳草。随着气温的不断回升，各个公园都展现出春意盎然的盛景。人们纷纷走出家门，游玩踏青。在公园里，套圈是一项很受欢迎的游戏，规则要求每次从同一位置水平抛出圆环，套住与圆环中心水平距离为3.5m的15cm高的竖直水瓶（宽度忽略不计），即可获得奖品。一身高1.6m的同学从距地面1.4m高度水平抛出圆环，圆环半径为20cm，设圆环始终水平，则要想套住水瓶，他水平抛出的速度可能为（）（ ）
A．6.6m/s B．7.4m/s C．7.1m/s D．8.2m/s
5．飞车走壁是一项极具观赏性的杂技表演。如图是三位车手驾车在沿圆台形表演台侧壁的不同高度处表演飞车走壁，假设三车都是在水平面内做匀速圆周运动，则下列说法不正确的是（ ）
A．三位车手的向心加速度大小相同 B．离地越高的车角速度越小
C．离地越高的车周期越小 D．离地越高的车线速度越大
6．如图所示，一倾斜圆盘可绕通过圆心、垂直于盘面的固定轴以不同的角速度匀速转动，盘面上距离转轴处有一可视为质点的物体在圆盘上且始终与圆盘保持相对静止。已知物块与盘面间的动摩擦因数为，盘面与水平面的夹角，重力加速度大小为，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，下列说法正确的是（ ）
A．若圆盘角速度逐渐增大，物体会在最高点发生相对滑动
B．圆盘转动时角速度的可能为rad/s
C．物体运动到最高点时所受摩擦力方向一定背离圆心
D．物体运动到与圆盘圆心等高点时，摩擦力的方向垂直于物体和转盘圆心的连线
7．一颗人造地球通讯卫星（同步卫星）对地球的张角能覆盖赤道上空东经到东经之间的区域。已知地球半径为，地球表面处的重力加速度为g，地球自转周期为。下列说法中正确的是（ ）
A．B．
C．地球的平均密度为D．近地卫星绕地球公转的角速度为
8．宇航员从空间站（绕地球运行）上释放了一颗质量500kg的探测卫星。该卫星通过一条柔软的细轻绳与空间站连接，稳定时卫星始终在空间站的正下方，到空间站的距离20km．已知空间站的轨道为圆形，周期92min，忽略绳的拉力对空间站运动的影响，仅考虑拉力对卫星运动的影响。取地球半径，地球同步卫星到地面的高度为，地球自转周期24h。则（ ）
A．空间站绕地球圆周运动的速度必须大于7.9km/s
B．空间站绕地球圆周运动的速度小于同步卫星的速度
C．卫星所受轻绳拉力的大小约为40N
D．空间站的轨道高度约为575km
二、多项选择题：（本题共4小题，每题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错得0分。）
9．关于力做功的下列判断中正确的是（ ）
A．作用力与反作用力等大反向，因此做功总是相反数
B．一对滑动摩擦力做功总和只与相对位移有关
C．只要是做圆周运动，向心力就不做功
D．行星绕太阳由近日点向远日点运动时，万有引力对行星做负功
10．为了增强广大学生体质，提高学生身心健康水平。青岛二中的体育节正如火如荼的展开。其中，乒乓球赛深受学生喜爱。如图所示，整个乒乓球台长为2L，某同学在乒乓球训练中，从距左侧球台边缘L/3处，将球沿垂直于球网的方向水平击出，球恰好通过球网的上沿落到右侧边缘，设乒乓球的运动为平抛运动，下列判断正确的是（ ）
A．乒乓球过网时与落到台面边缘时竖直方向速率之比为2：5
B．乒乓球过网时与落到台面边缘时竖直方向速率之比为1：5
C．击球点的高度与球网的高度之比为25：23
D．击球点的高度与球网的高度之比为25：21
11．在星球M上将一轻弹簧竖直固定在水平桌面上，把物体P轻放在弹簧上端，P由静止向下运动，物体的加速度a与弹簧压缩量x之间的关系如图中实线所示。在另一星球N上用完全相同的弹簧，改用物体Q完成同样的过程，其a-x关系如图中虚线所示。假设两星球均为质量均匀分布的球体，已知星球M的半径是星球N的3倍，则（ ）
A．物体Q的质量是P的3倍 B．P、Q下落过程中的最大速度之比满足
C．M与N的密度相等 D．O下落过程中弹簧的最大压缩量是P的2倍
12．如图，水平放置的圆盘绕竖直固定轴匀速转动，在圆盘上沿半径开有一条宽度为2mm的均匀缝，将激光器a与传感器b上下对准，a、b可以同步地沿圆盘半径方向匀速移动。当狭缝经过a、b之间时，b接收到一个激光信号，图乙为b所接收的光信号强度I随时间t变化的图线，图中，。下列说法正确的是（ ）
A．圆盘转动的周期为0.6s B．圆盘转动的角速度为2.5π rad/s
C．a、b同步移动的方向沿半径指向圆心 D．a、b同步移动的速度大小约为
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13．（10分）
某同学利用图（a）所示装置研究平抛运动的规律。实验时该同学使用频闪仪和照相机对做平抛运动的小球进行拍摄，频闪仪每隔0.05s发出一次闪光，某次拍摄后得到的照片如图（b）所示（图中未包括小球刚离开轨道的图
像）。图中的背景是放在竖直平面内的带有方格的纸板，纸板与小球轨迹所在平面平行，其上每个方格的边长为5cm。该同学在实验中测得的小球影像的高度差已经在图（b）中标出。
（1）为了能较准确地描绘运动轨迹，下面列出了一些操作要求，将你认为正确的选项前面的字母填写在横线上 。
A．通过调节使斜槽末端保持水平
B．每次释放小球的位置必须不同
C．小球运动时必须与木板上的白纸（或方格纸）相接触
D．得到频闪照片后，用铅笔将小球通过各位置连成平滑的曲线
完成下列填空：（结果均保留2为有效数字）
（2）小球运动到图（b）中位置A时，其速度的水平分量大小为 m/s，竖直分量大小为 m/s；
（3）根据图（b）中数据可得，当地重力加速度的大小为 。
14．（8分）
探究向心力大小F与小球质量m、角速度ω和半径r之间关系的实验装置如图所示，转动手柄，可使变速塔轮、长槽和短槽随之匀速转动。皮带分别套在塔轮的圆盘上，可使两个槽内的小球分别以不同角速度做匀速圆周运动，小球做圆周运动的向心力由横臂的挡板提供，同时，小球对挡板的弹力使弹簧测力简下降，从而露出测力筒内的标尺。已知小球在挡板A、B、C处做圆周运动的轨迹半径之比为1：2：1。
（1）在这个实验中，利用了 （填“理想实验法”“等效替代法”或“控制变量法”）来探究向心力的大小与小球质量m、角速度ω和半径r之间的关系。
（2）在探究向心力的大小与圆周运动半径的关系时，应选择两个质量 （填“相同”或“不同”）的小球，分别放在挡板C与 （填“挡板A”或“挡板B”）处，同时选择半径 （填“相同””或“不同”）的两个塔轮。
（3）当用两个质量相等的小球做实验，将小球分别放在挡板B和挡板C处，转动时发现左、右标尺上露出的红白相间的等分格数之比为1：2，则左、右两边塔轮的半径之比为 。
15．（6分）
如图所示滑轮组套装，大小为10N的拉力F与水平恒为角，拉动物体沿水平面向右移动了，物体与地面间的滑动摩擦力大小。不计滑轮大小，取，。求此过程中
（1）滑动摩擦力f对物体做的功；
（2）拉力F对物体做的功；
（3）力对物体做的总功W
16．（12分）
人类对未知事物的好奇和科学家们的不懈努力，使人类对宇宙的认识越来越丰富。随着物理理论的发展和观测技术的进步，人们在宇宙中发现了越来越多奇特的现象。
（1）天文观测发现，在银河系中，由两颗相距较近、仅在彼此间引力作用下运行的恒星组成的双星系统很普遍。已知某双星系统中两颗恒星围绕它们连线上的某一点做匀速圆周运动，周期为T，两颗恒星之间的距离为d，引力常量为G。求此双星系统的总质量。
（2）北京时间2019年4月10日21时，由全球200多位科学家合作得到的人类首张黑洞照片面世，引起众多天文爱好者的兴趣。同学们在查阅相关资料后知道：①黑洞具有非常强的引力，即使以的速度传播的光也不能从它的表面逃逸出去。②地球的逃逸速度是第一宇宙速度的倍，这个关系对于其他天体也是正确的。③地球质量引力常量。请你根据以上信息，利用高中学过的知识，通过计算求出：假如地球变为黑洞，在质量不变的情况下，地球半径的最大值（结果保留一位有效数字）。（注意：解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量，要在解题时做必要的说明）
17．（12分）
2022年北京冬奥会的圆满成功，是中国发展成果和中华文化的集中展现，承载着人类向更美好未来进发的期望和理想。北京冬奥会的单板滑雪大跳台，是深受人民喜爱的项目。运动员进入起跳台后的运动可简化成如图所示，先以水平速度从A点沿圆弧切线冲上圆心角为的圆弧跳台，从B点离开跳台后落在倾角的斜坡上的E点，C点为轨迹最高点，D点为斜坡与水平面的交点，D、E相距20m，F点正好位于C点正下
方，D、F相距m，运动员从C运动到E的时间为2s，忽略过程中受到的一切阻力并将运动员及其装备看成质点，g取10，求
（1）运动员在C点的速度
（2）B、C两点高度差
18．（12分）
圆锥摆是我们在研究生活中的圆周运动时常遇到的一类物理模型。图一所示为两根长度相同的轻质细线和分别系有两个小球和，二者质量相等，细线的上端都系于O点，设法让两个小球均在水平面上做匀速圆周运动。已知跟竖直方向的夹角为60°，跟竖直方向的夹角为30°。若将连接小球的轻质细线直接系于小球，则可以得到图二中的小角度的圆锥摆模型，两球将各在一个水平面内做匀速圆周运动，处于相对静止状态，细线和与竖直方向的夹角分别为β、θ。
（1）图一中和两小球的角速度之比
（2）当a非常小时，有。求图二中之比
青岛市重点中学2022-2023学年高一下学期期中考试
物理参考答案
1．B
2．C
【详解】
A．箭射出的同时，箭也要参与沿跑道方向的运动。若运动员瞄准靶心放箭，则箭的合速度不会指向靶心，选项A错误；
B．箭参与沿直线匀速前进的速度和沿射出方向的匀速运动的速度，根据运动的合成可知，只要箭的合速度方向指向P点，均能射中靶心，不一定必须在到达D点之前某处把箭射出，选项B错误；
CD．当箭垂直方向射出时用时间最短，则箭运动的最短时间为
选项C正确D错误；故选C。
3．D
【分析】根据题意分析可知，本题考查运动合成与分解相关知识点，根据运动合成与分解相关知识点的方法进行分析求解即可．
【详解】根据运动合成与分解得：，所以，选项D正确．ABC错误．
4．C
【详解】根据
得
则水平抛出物体的最大速度为
平抛出物体的最小速度为
则有6.6m/s≤v≤7.4m/s故选C。
5．C
【详解】
A．根据牛顿第二定律得
解得，三个车的向心加速度相同，A正确；
B．根据牛顿第二定律得解得，离地越高的车半径越大，角速度越小，B正确；
C．根据牛顿第二定律得解得，离地越高的车半径越大，周期越大，C错误。
D．根据牛顿第二定律得解得，离地越高的车半径越大，线速度越大，D正确；故选C。
6．C
【详解】
B．小物块在最低点即将滑动时，此时圆盘角速度最大，由牛顿第二定律有
解得圆盘角速度的最大值
故B错误；
小物块在最高点恰好不受摩擦力时，根据牛顿第二定律有
解得小物块在最高点不受摩擦力时的角速度
代入数据解得
由于物体与圆盘相对静止，故角速度不会超过，故到最高点摩擦力一定背离圆心，且物体现在最低点发生相对滑动，故C正确A错误；
D．由于做匀速圆周运动，合力方向指向圆盘中心，除掉最高点和最低点外其他位置，重力的下滑分力方向均不通过圆心，则摩擦力方向均不通过圆盘中心，故D错误。故选C。
7．【答案】C
【解析】A、B选项：由题意知地球通讯卫星的轨道半径，由及黄金代换式，可解得；C选项，由，，及联立，可解得；D选项，近地卫星绕地运动轨道半径为，故由开普勒第三定律，同步卫星的轨道周期和近地卫星轨道周期之比满足，则二者角速度之比为，代入、可得，近地卫星绕地球公转的的角速度为
8．【答案】C
【答案】A、B略；D选项，设空间站离地面的高度为H，因为同步卫星的周期和地球自转3周期相同，根据开普勒第三定律以及题意有，即，代入数据计算得，故D错误；C选项，卫星的高度，卫星在细绳的拉力F和地球引力作用下跟随空间站一起绕地球作周期为T的圆周运动，有，式中G为万有引力常量，M为地球质量，空间站在地球引力作用下绕地球作周期为T的圆周运动，故有，式中m＇为空间站的质量，两式联立得，代入数据得
9．CD
10．AD
【详解】从击球点到球网，有
从击球点到右侧边缘，有
乒乓球过网时与落到台面边缘时时间之比为
根据乒乓球过网时与落到台面边缘时竖直方向速率之比为
击球点的高度与球网的高度之比为
故A正确，B错误，C错误，D正确。
11．【解析】
A选项，M星球上，由牛顿定律得，得，根据图像，，同理N星球上，，得，A错误；B选项，对P物体，加速度为0时速度最大，由可知，a-x图像的面积代表的变化量，则，故B正确；C选项，在M星球上，万有引力等于重力，又，解得，同理N星球上，因为，由图像知，可得，故C正确；D选项，由运动的对称性，对P物体，下落速度最大，下落2速度变为0，弹簧压缩量达到最大；对Q物体，下落2速度最大，下落4速度变为0，弹簧压缩量达到最大，故Q的弹簧最大压缩量是P的2倍，D正确。故选BCD。
12．BD
【详解】
A．由图可知，相邻两次开始接收到信号的时间间隔为周期，即0.8s，A错误；
B．圆盘转动的角速度为，B正确；
C．由乙图可知，接收信号的持续时间变短，说明a、b同步移动的方向沿半径向外，C错误；
D．第一次和第二次接收到信号时，a、b所在位置对应的圆盘线速度之差为
根据两个位置对应的半径差，即两位置间距为，
a、b同步移动的速度大小约为，D正确。故选BD。
13．AD 1.0 2.0 9.7
【详解】
（1）[1]A．通过调节使斜槽末端保持水平，是为了保证小球做平抛运动。故A正确；
C．实验要求小球运动时不能碰到木板上的白纸，避免因摩擦而使运动轨迹改变，最后轨迹应连成平滑的曲线，故D错误；
D．得到频闪照片后，取下纸，用铅笔将小球通过各位置连成平滑的曲线，故E正确。
故选ACE。
（2）[2]小球在水平方向做匀速直线运动，由图可知
则水平分速度
[3]竖直方向做自由落体运动，匀变速直线运动中间时刻速度等于全程的平均速度，设在A点时竖直分速度为，则有
（3）[4]小球在竖直方向做匀加速直线运动，由可知，重力加速度为
14．控制变量法 相同 挡板B 相同 2：1
【详解】
（1）在这个实验中，利用了控制变量法来探究向心力的大小与小球质量m、角速度和半径r之间的关系。
（2）探究向心力的大小与圆周运动半径的关系时，应保持质量不变，所以应选择两个质量5相同的小球；分别放在挡板C与挡板B处，同时应保持运动的角速度相同，因为相同半径的塔轮，线速度大小相同时角速度相同，所以选择半径相同的两个塔轮。
（3）设轨迹半径为r，塔轮半径为R，根据向心力公式
根据
解得
左、右两边塔轮的半径之比为
15．（1）；（2）；（3）W＝40J。
16．【解析】
（1）设双星的质量分别为、，轨道半径分别为、，根据万有引力定律及牛顿运动定律
，
且有解得双星总质量
（2）设地球质量为，地球半径为R。质量为m的物体在地球表面附近环绕地球飞行时，环绕速度为，由万有引力定律和牛顿第二定律，解得，逃逸速度。假如地球变为黑洞，代入数据解得地球半径的最大值
17．（1）m/s （2）2.8125m
【详解】
（1）运动员从C运动到E的过程中，在竖直方向上做自由落体运动，则由时间可知CE两点间的竖直高度差为
又由图可知DE两点间的水平距离为
故FE两点间的水平距离为
运动员在空中运动时做斜抛运动，在水平方向做匀速直线运动，运动员在C点竖直方向速度为零，故运动员在C点速度为1
（2）由几何关系可知，由于圆台圆心角为30°，则B点水平与竖直方向的速度满足
解得B点的竖直方向速度为
则从B到C的时间为
BC高度差为
18．
（1）小球所受合力的大小为，根据牛顿第二定律得
得
所以
（2）两球相对静止做稳定的匀速圆周运动，每转一圈需要的时间相同，角速度相等设为，设细线1、2的长度均为L，拉力分别、，设1、2的质量均为m，对整体进行受力分析，把分别沿水平方向和竖直方向分解，则有
对甲、乙组成的整体进行受力分析，把分别沿水平方向和竖直方向分解，则有
联立以上式子可得
可得
可得