江苏省南通市海安市高级中学2022-2023学年高一下学期期中考试物理（选修）试题（PDF版含答案）

2022—2023学年度第二学期高一年级期中考试 A．地球在 1、2、3轨道的运行周期分别为 T1、T2、T3，则 T1>T2>T3
B．地球在 1、2、3轨道运行时经过 P点的速度分别为 v1、v2、v3，则 v1>v2>v3
物理（选修）试卷 C．地球在 3轨道运行时经过 P、Q点的速度分别为 vP、vQ，则 vP10 4 40 D．地球在 1轨道 P点加速后进入 2轨道，在 2轨道 P点再加速后进入 3轨道一、单项选择题：共 题，每题 分，共 分．每题只有一个选项最符合题意．
7．一质量为 m的质点，系在轻绳的一端，绳的另一端固定在水平面上，水平面粗糙．此质点以初速
1．明代《天工开物》一书中有如图所示的牛力齿轮翻车．A、B、C三齿
度 v0做半径为 r的圆周运动，滑动摩擦力大小恒定，当它运动 3 v周时，其速率变为 0，已知重力
轮的半径大小 RA>RB>RC，则 2
A．齿轮 A的角速度比 C的大 加速度为 g，则
B A B A．质点所受合外力作向心力．齿轮 与 的角速度大小相等
v2
C．齿轮 B与 C边缘的线速度大小相等 B．当质点运动 3周时加速度大小为
0
4r
D．齿轮 A边缘的线速度比 C边缘的线速度大 C．质点在水平面上总共转动了 4圈
D．质点在运动过程中动能随时间均匀减小
2．一个中学生在 1分钟内完成 12次引体向上，每次引体向上重心上升 0.4m， 8．如图所示，半径为 R的光滑圆环固定在竖直平面内，O是圆心，虚线 OC水平， A
则该学生在此过程中做功的平均功率约为 D是圆环最低点．两个质量均为 m的小球 A、B套在圆环上，两球之间用轻杆
A．3W B．10W C．50W D．200W 相连，从图示位置由静止释放，则 C 45 O
A．A、B两球的加速度大小始终相等 45
B．B球运动到 D时，A、B系统重力势能最小
3 C．A球在运动过程中机械能守恒
B
．带电粒子沿水平方向射入竖直向下的匀强电场中，运动轨迹如图所示．粒 D
D．杆对 A球始终施加推力
子在相同的时间内 第 8题图
A．位置变化相同 B．速度变化相同 9．如图所示，相距为 d的两平行金属板的电容为 C，带电量为 Q．有一长为
L的绝缘轻杆，两端各固定电荷量分别为－q和＋q的小球，不计两球的
C．速度偏转的角度相同 D．动能变化相同
重力和两球间的库仑力．现将杆从平行于极板的位置Ⅰ缓慢移动到垂直于
4．在光滑绝缘桌面上，带电小球 A固定，带电小球 B在 A、B间库仑力作用
第 3题图 极板的位置Ⅱ，再从位置Ⅱ缓慢移动到无穷远处．则
下以速率 v0绕小球 A 做半径为 r的匀速圆周运动，若使其绕小球 A做匀 -q -q +q
2r B A．从位置Ⅰ移到位置Ⅱ的过程中，电场力对两球做功为零速圆周运动的半径变为 ，则 球的速率大小应变为 Ⅰ
qQL +q Ⅱ
2 v B．从位置Ⅰ移到位置Ⅱ的过程中，两球与电容的总电势能减小A． v0 B． 2 v0 C．2v0 D． 0
2 2 dC
5．2022年 11月 30日，神舟十五号载人飞船与空间站天和核心舱成功对接．已知空间站绕地球做匀 C．从位置Ⅱ移到无穷远处的过程中，两球与电容的总电势能不变
速圆周运动的半径为 r，地球质量为 M，万有引力常量为 G．则空间站与地心的连线在单位时间 qQLD．从位置Ⅰ移到无穷远处的过程中，克服电场力做功
内扫过的面积为 dC
rGM 10．如图所示，质量为 M的半圆形轨道槽放置在水平地面上，槽内壁光滑．质量为 m的小物体从槽A． B． rGM C． 2rGM D．2 rGM
2 的左侧与圆心等高处由静止开始下滑到最低点的过程中，轨道槽始终静止，则该过程中
A．轨道槽对地面的最小压力为（M＋m）g
6．电影《流浪地球》中设想用发动机推动地球：行星发动机通过逐步改变地 B．轨道槽对地面的最大压力为（M＋2m）g
球绕太阳运行的轨道，具体过程如图所示，轨道 1为地球公转的近似圆轨 C．地面对轨道槽摩擦力的最大值为 3mg/2
道，轨道 2、3为椭圆轨道，P、Q为椭圆轨道 3长轴的端点．以下说法正
D．小物体水平方向的加速度最大时，竖直方向的速度最大
确的是
高一期中 物理（选修，共 2页） 1 20230508
二、非选择题：共 5 题，共 60 分．其中第 11 题~第 15 题解答时请写出必要的文字说明、 13．（8分）已知地球的半径为 R，地球卫星 A的圆轨道半径为 2R，卫星 B的圆轨道半径为 R，两
方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须 卫星轨道均在地球赤道平面内，且运行方向均与地球自转方向相同．由于地球遮挡，使卫星 A、
明确写出数值和单位． B不能一直保持直接通讯．已知地球表面的重力加速度大小为 g，求：
（1）两卫星做圆周运动的周期 TA和 TB；11．（15分）用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律．气垫导轨上 A处安装了一个光电门，滑
（2）卫星 A和 B能连续地直接通讯的最长时间间隔 t．(信号传输时间可忽略)
块上固定一遮光条，滑块用绕过气垫导轨左端定滑轮的细线与钩码相连，每次滑块都从同一位置
由静止释放，释放时遮光条位于气垫导轨上 B位置的上方．
光电门 遮光条
气垫导轨
滑块 14．（13分）如图所示，在 E=103 V/m的水平向左匀强电场中，有一光滑半圆形绝缘轨道竖直放置，
A B 轨道与一水平绝缘轨道MN 连接，半圆形轨道所在竖直平面与电场线平行，其半径 R=0.40 m.一刻度尺 连气源
带电荷量 q=+1×10-4 C的小滑块质量为 m=0.04 kg，与水平轨道间的动摩擦因数μ=0.2，滑块从水
钩码 平轨道上某处由静止释放，小滑块恰好运动到半圆形轨道的最高点 C．g取 10 m/s2．求
第 11题图 (1)滑块在水平轨道上由静止释放的位置离 N点的距离 x0；
1 ▲ (2)滑块通过半圆形轨道中点 P点时对轨道压力大小 NP；（ ）实验中，取下连接在滑块上的细线，接通气源，若 ，可视为气垫导轨水平．
(3)小滑块经过 C点后的落地点离 N点的距离 x1及落地时的速度大小 v．
（2）将滑块从 B位由置静止释放后，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间为 t，测得滑块
质量为 M，钩码质量为 m，遮光条的宽度为 d，A、B间的距离为 L．在实验误差允许范围内，
钩码减小的重力势能 mgL与 ▲ （用直接测量的物理量符号表示）相等，则机械能守恒．
（3）下列不．必．要．的一项实验要求是 ▲ （请填写选项前对应的字母）．
A．滑块必须由静止释放
B．应使滑块的质量远大于钩码的质量
C．已知当地重力加速度 15．（16分）如图所示，足够大的水平光滑圆台中央立着一根光滑的杆，原长为 L的轻弹簧套在杆
D．应使细线与气垫导轨平行
上，质量均为 m的 A、B、C三个小球用两根轻杆通过光滑铰链连接，轻杆长也为 L，A球套在
（4）改变 A、B间的距离 L，测出相应遮光条通过光电门的时间 t，作出的 ▲ （选填“ 1 L”、2 竖直杆上．现将 A球搁在弹簧上端，当系统处于静止状态时，轻杆与竖直方向夹角θ=37 ．已知t
重力加速度为 g，弹簧始终在弹性限度内，sin37°=0.6，cos37°=0.8．
“1 L”或“ t L”）图线是一条倾斜直线．
t （1）求轻杆对 B的作用力 F和弹簧的劲度系数 k；
（5）分析实验数据后发现，系统增加的动能明显大于钩码减小的重力势能，原因是 ▲ ． （2）让 B、C球以相同的角速度绕竖直杆匀速转动，若转动角速度为ω0（未知）时， B、C球刚
12．（8分）如图所示，不可伸长的轻绳穿过光滑竖直固定细管，细管长为 l，两端拴着质量分别为 要脱离圆台，求轻杆与竖直方向间夹角θ0的余弦和角速度ω0；
m、2m的小球 A和小物块 B．拉着小球 A使它停在管的下端，这时物块 B离管的下端距离为 l， （3）两杆竖直并拢，A球提升至距圆台 L高处静止，受到微小扰动，A球向下运动，同时 B、C
管的下端离水平地面的距离为 2l．拉起小球 A，使绳与竖直方向成一定夹角，给小球 A适当的水 球向两侧相反方向在圆台上沿直线滑动，A、B、C球始终在同一竖直平面内，观测到 A球下
平速度，使它在水平面内做匀速圆周运动，上述过程中物块 B的位置保持不变， 降的最大距离为 0.4L．A球运动到最低点时加速度大小为 a0，求此时弹簧的弹性势能 Ep以
已知重力加速度为 g．
1 及 B球加速度的大小 a．（ ）求绳与竖直方向夹角θ和小球 A做圆周运动的角速度ω； l
（2）在小球 A做圆周运动时剪断轻绳，求此后小球 A运动到第一次落地点的
水平距离 x． A
l A
B θ θ
l
B C
第 12题图
第 15题图
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高一期中考试物理（选修）参考答案 14解：⑴C点：mg m v （1分）
一、单项选择题：本题共 10 小题，每小题 4 分，共计 40 分．每小题只有一个选项符合题意． R
1．D 2．C 3．B 4．A 5．A 6．D 7．C 8．A 9．B 10．C v 2 m / s （1分）
二、非选择题：共 5 题，共 60 分．其中第 12 题~第 15 题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的 由动能定理： qEx 10 mgx0 mg 2R mv
2 0 （1分）
演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位． 2
11．（15分）（1）滑块能保持静止（3分） x0 =20m （1分）
2 (m M )d
2 ⑵到达 P点，由动能定理：
（ ） （3分）
2t 2 qE(x 1 2
3 B 3 0
R) mgx0 mg R mvp 0 （1分）
（ ） （ 分） 2
1 2（4） L（3分） vp
t 2 NP qE m （1分）R
（5）气垫导轨右端偏高（3分） NP 1.5N （1分）
12．（8分）解：（1）小球 A在重力和轻绳的拉力作用下在水平面内做圆周运动，则 由牛顿第三定律，压力大小为 1.5N ，方向水平向左 （1分）
轻绳的拉力 T 2mg （1分） ⑶经 C点后，竖直方向自由落体
T cos mg 0 （1分） 2R 1 gt 2 t 0.4 s （1分）
T sin 2 m 2l sin （1分） 水平方向匀减速运动
60 2g 1 qE ma a 2.5m / s
2 （1分）
代入数据解得 ， （ 分）
l x vt 1 at 2 0.6m （1分）
（2）在小球 A做圆周运动时剪断轻绳，A做平抛运动，设平抛运动时间为 t，则 1 2
5 l 1 gt 2 （1分） 落地速度大小：mg 2R qEx
1 1
1 mv
2
t mv
2 （1分）
2 2 2 2
平抛的初速度 v l sin （1分） vt 17 m / s （1分）
平抛的水平位移 x vt （1分） 15．（16分）解：（1）平台光滑，此时轻杆对 B的作用力 F=0 （1分）
弹簧的形变量 L L L cos
15 对 A有 k L mg （1分）
代入数据解得 x l （1分）
2 5mg解得 k （2分）
13（8分）解：(1)设卫星 B绕地心转动的周期为 TB，卫星 A绕地心转动的周期为 TA，根据万有引力 L
定律和圆周运动的规律有 （2）B、C对桌面无弹力，ABC系统在竖直方向合力为零，则
k(L Lcos 0 ) 3mg （2分）
G MmA 2 m ( )22R （1分） 2
(2R)2 A T 解得 cos 0 （1分）A 5
G MmB
2
m (2 B )
2R （1分） 对 B由向心力公式有 mg tan 0 m 0Lsin 0 （2分）
R2 TB 5g
m0g Mm＝G 0 （1分） 解得 0 （1分）
R2 2L
2R R （3）当 A球下降 h=0.4L时，ABC速度均为零，由机械能守恒有
解得：TA＝4π TB 2 （1分）g g Ep mgh 0.4mgL （2分）
(2)将卫星间的通讯信号视为沿直线传播，由于地球遮挡，使卫星 A、B不能直接通讯，如图所示．设 L h设杆此时拉力为 T，杆与竖直方向夹角为θ1，则 cos （1分）
遮挡时间为 t 1，则有它们转过的角度之差为 120°时就不能通讯 L
2 t 2 2 t 2 A的加速度竖直向上，由牛顿定律有 kh 2T cos 1 mg ma0 （1分）（ 分）
TB TA 3 同理对 B有 T sin 1 ma （1分）
t 4 2R 2（2分）
g 解得 a (g a3(2 2 1) 3 0
) （1分）
物理答案 1