河南省新高中创新联盟2022-2023学年高一下学期5月调研考试物理试题（含答案）

河南省新高中创新联盟2022-2023学年高一下学期5月调研考试
物理试卷
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五~七章。
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．如图所示为发动机的结构简图，几个齿轮之间通过皮带进行传动．已知其中A轮和B轮的半径之比为3∶1，则A轮边缘上的点与B轮边缘上的点的周期之比为（ ）
A．3∶1 B．9∶1 C．1∶3 D．1∶9
2．2023年4月23日为“中国航天日”，主题是“格物致知叩问苍穹”．关于天文、航天中涉及的物理知识，下列说法正确的是（ ）
A．航天员随天和核心舱绕地球运行时，不受力的作用
B．风云三号07卫星绕地球做圆周运动时，其速率可能为8.9km/s
C．地球从远日点向近日点运动过程中，运动速率增大
D．风云三号07卫星的发射速度可能为6.9km/s
3．甲、乙两同学完成一娱乐性比赛时，比赛时由同一点O斜抛出一小球，要求小球刚好不与天花板发生碰撞，且落地点距离抛出点远者获胜，如图所示，乙最终胜出．忽略空气阻力，则下列说法正确的是（ ）
A．甲球在空中运动的时间较长 B．乙球在空中运动的时间较长
C．两球在天花板处的速度相等 D．乙球在天花板处的速度较大
4．如图所示，A为赤道表面的物体，B为地球的中轨卫星（轨道半径比同步卫星小），C为地球的同步卫星．则下列说法正确的是（ ）
A．A的线速度最大 B．C的线速度最小
C．B的向心加速度最大 D．A的向心加速度最大
5．在光滑水平面上建立坐标系，质量m=0.5kg的物块在水平面上运动，其在x、y方向的速度-时间图像分别如图甲、乙所示，下列说法正确的是（ ）
A．物块运动的最大速度为4m/s B．物块运动的最大速度为5m/s
C．物块所受外力的最大值为0.5N D．物块在0~10s内的位移大小为30m
6．据中国载人航天工程办公室消息，中国计划于2023年5月发射天舟六号货运飞船和神舟十六号载人飞船．如图所示，“天舟六号货运飞船”发射后先在近地圆形轨道Ⅰ上运动，到达轨道a点时点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达b点时，再次点火进入圆轨道Ⅲ．下列说法正确的是（ ）
A．“天舟六号货运飞船”在轨道Ⅰ上运行的周期大于在轨道Ⅲ上运行的周期
B．“天舟六号货运飞船”在轨道Ⅰ上运行的周期大于在轨道Ⅱ上运行的周期
C．“天舟六号货运飞船”在轨道Ⅰ上经过a点的加速度小于在轨道Ⅱ上经过a点的加速度
D．“天舟六号货运飞船”在轨道Ⅱ上经过b点的运行速率小于在轨道Ⅲ上经过b点的运行速率
7．兴趣小组利用儿童玩具管道和玩具枪探究圆周运动的规律．如图（1）所示，光滑圆形管道固定在斜面上，下端平滑连接玩具手枪，可以发射不同速度的弹丸，设弹丸通过最高点P时的速度大小为v及此时对轨道沿斜面方向的压力为F，作出F随速度平方v2变化的关系图像如图（2）所示．已知斜面倾角为30°，管道直径远小于圆形轨道的半径，弹丸直径小于管道直径，不计一切摩擦，重力加速度为g，以下说法正确的是（ ）
A．弹丸的质量为
B．圆形轨道的半径为
C．弹丸能做完整的圆周运动的最小速度为
D．弹丸过P点速度为时，弹丸对轨道的压力为3b
8．如图所示，在倾角为的光滑固定斜面上，一物块（可看成质点）从斜面左上方沿水平方向射人，然后沿斜面下滑，最后从底端右侧离开斜面，重力加速度为g，不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A．物块在斜面上运动的轨迹是直线 B．物块在斜面上运动的轨迹是抛物线
C．物块运动过程中的加速度大小为g D．物块运动过程中的加速度大小为
9．如图甲所示，将乒乓球发球机固定在左侧桌面边缘的中央，使乒乓球沿中线方向水平抛出，发球的高度H和球的初速度v0可调节，忽略空气阻力，则下列说法正确的是（ ）
A．保持H不变，v0越大，乒乓球在空中运动的时间越小
B．保持H不变，v0越大，乒乓球落在桌面瞬间速度与水平方向的夹角越小
C．保持v0不变，H越大，乒乓球落在桌面瞬间的速度越大
D．保持v0不变，H越大，乒乓球落在桌面瞬间的速度越小
10．中国“天眼”球面射电望远镜已经发现300多颗脉冲星，为人类探究宇宙奥秘作出了贡献．其中发现一对脉冲双星，科学家通过对脉冲双星计时观测得知该双星系统由一颗脉冲星与一颗白矮星组成．如图所示．质量分布均匀的双星a、b围绕中心O点沿逆时针方向做匀速圆周运动，运动周期为，双星间距为L；c为脉冲星b的卫星，围绕b沿逆时针方向做匀速圆周运动，周期为T，且．a与b之间的引力远大于b与c之间的引力，不考虑a对c的影响．已知脉冲星b的质量为m，引力常量为G，则（ ）
A．两脉冲星的质量和为 B．卫星c每秒转过的弧长为
C．卫星c的向心加速度大小为 D．a、b、c三星相邻两次共线时间间隔为
二、实验题（本题共2小题，共14分）
11．（6分）用如图所示的装置可以探究做匀速圆周运动的物体需要的向心力的大小与哪些因素有关．
（1）本实验采用的科学方法是_________．（填选项前字母）
A．理想实验法 B．等效替代法 C．控制变量法 D．演绎法
（2）图示中两个钢球质量和转动半径相等，则正在探究的是_________．（填选项前字母）
A．向心力的大小与半径的关系 B．向心力的大小与角速度的关系
C．向心力的大小与物体质量的关系 D．向心力的大小与线速度大小的关系
（3）保持两个钢球质量和转动半径相等，若图中标尺上黑白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值为1∶4，则两个小球的转动角速度之比为_________．
（4）保持两个小球质量和转动半径相等，调节皮带在变速塔轮的位置多次实验，可以得出的结论是_________．（填选项前字母）
A．在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比
B．在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成反比
C．在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度的平方成正比
D．在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与线速度的大小成反比
12．（8分）某同学通过描点法来研究平抛运动时，利用了如图甲所示的装置．
（1）为了减小实验误差，下列操作必须的是_________．
A．操作前，应调节斜槽的末端水平
B．小球的释放点距离斜槽末端的高度越高越好
C．实验时，应在坐标纸上尽量多的记录小球的位置
D．实验时没有必要保证小球的释放点必须在同一位置
（2）该同学在某次操作时得到了如图乙所示的轨迹图，a、b、c为轨迹上的三点，相邻两点间水平和竖直方向的间距已用相关的物理量标出，如果重力加速度为g，则小球从a点运动到b点的时间t=_________（用图中量和已知量表示）；如果x=16.00cm、y1=9.20cm、y2=19.00cm，重力加速度g取9.8m/s2，则初速度v0的大小为_________m/s；小球经过b点的竖直分速度大小为_________m/s．（以上计算结果均保留两位小数）
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．（12分）在水上闯关游戏中，有一种常见的转盘关卡，如图所示，一质量m=60kg的闯关者试图通过该关卡，圆盘水平且沿中心轴以角速度匀速转动，圆盘的半径r=2m，圆盘上的立柱到中心的距离r1=1.5m，重力加速度g取，闯关者与圆盘间的动摩擦因数，最大静摩擦力等于滑动摩擦力．
（1）求圆盘边缘的线速度大小v；
（2）若闯关者抓住立柱随圆盘转动，求闯关者对立柱作用力的最小值F．
14．（12分）据报道，中国新一代载人运载火箭和重型运载火箭正在研制过程中，预计到2030年左右，将会具备将航天员送上月球的实力，这些火箭不仅会用于载人登月项目，还将用在火星探测、木星探测以及其他小行星的探测任务中．设想中国宇航员在月球表面将小球以速度v0沿与水平面成30°角斜向上抛出，小球上升最大高度为h，已知月球的半径为R，引力常量为G．求：
（1）月球平均密度；
（2）月球第一宇宙速度v1及近月卫星周期T．
15．（16分）如图所示，一定高度的平台右侧有一沿竖直方向固定的光滑轨道，其中MNP为半径R1=1m，圆心角的光滑圆弧轨道，PQ为半径R2=0.4m的圆轨道（摩擦不可忽略），质量为m=1kg可视为质点的小物块由O点以初速度v0=7.5m/s沿水平方向抛出，结果小物块由M点无碰撞地进入圆轨道，经过一段时间小物块离开Q点后刚好再次落到M点，重力加速度g取，，，．求：
（1）OM两点之间的水平间距x；
（2）小物块在Q点对轨道的压力大小；
（3）小物块再次落到M点时，速度与竖直方向夹角的余弦值（结果保留两位有效数字）．
河南省新高中创新联盟2022-2023学年高一下学期5月调研考试
物理试卷
参考答案、提示及评分细则
1．A 两轮边缘上的点的线速度大小相等，由可知两者的周期之比为3∶1，选项A正确．
2．C 航天员随天和核心舱绕地球运行时，受到万有引力作用，选项A错误；风云三号07卫星绕地球运行时，其速度一定小于地球的第一宇宙速度7.9km/s，不可能为8.9km/s，发射速度要大于7.9km/s，选项B、D错误；地球从远日点向近日点运动过程中，运动速率增大，选项C正确．
3．D 两球都做斜抛运动，竖直方向的分运动是竖直上抛运动，根据运动的对称性可知，两球上升和下落的时间相等，则两球运动的时间相等，选项A、B错误；由于两球在水平方向均做匀速直线运动，由于乙的水平位移大，则乙的水平分速度较大，即乙球在天花板处的速度较大，选项C错误，D正确．
4．C 卫星B、C环绕地球做圆周运动受到的万有引力提供向心力，则由，解得、，则B的向心加速度大于C；又A、C的角速度相等，由公式、可知C的线速度大于A的线速度，C的向心加速度大于A的向心加速度，由以上分析可知B的线速度最大，A的线速度最小，选项A、B错误；B的向心加速度最大，A的向心加速度最小，选项C正确，D错误．
5．B 4~8s内物块运动的最大速度，选项A错误，B正确；物块在0~4s内加速度，由牛顿第二定律，得，物块在8~10s内加速度，由牛顿第二定律，得，选项C错误；在10s内物块沿x方向上运动的位移，沿y方向上运动的位移，则物块的位移，选项D错误．
6．D 由开普勒第三定律可知在轨道Ⅰ上运行的周期小于在轨道Ⅱ、Ⅲ上运行的周期，选项A、B错误；在轨道Ⅰ上经过a点和在轨道Ⅱ上经过a点所受万有引力相等，故加速度大小相等，选项C错误；在轨道Ⅲ上经过b点做匀速圆周运动，在轨道Ⅱ上经过b点时做近心运动，故在轨道Ⅲ上经过b点的运行速率大于在轨道Ⅱ上经过b点的运行速率，选项D正确．
7．D 设圆形轨道半径为R，弹丸质量为m，到达管道最高点时速度为v，由牛顿第二定律，，，在图像中，，得，，得选，项A、B错误；由于圆形管道，弹丸能做完整圆周运动，在轨道最高点最小速度为零，选项C错误；弹丸过P点速度为时，有，得F=3b，由牛顿第三定律，选项D正确．
8．BD 物块在水平方向上做匀速运动，沿斜面方向做匀加速直线运动，由有牛顿第二定律有，解得，物块在斜面上做类平抛运动，运动轨迹为抛物线，选项B、D正确．
9．BC 由平抛运动的规律可知，乒乓球在空中运动的时间由下落的高度决定，即由得，所以H不变乒乓球在空中下落的时间不变，选项A错误；乒乓球落在桌面瞬间的竖直速度为，则有，显然v0越大，越小，选项B正确；物体落在桌面瞬间的速度为，显然保持v0不变，H越大，乒乓球落在桌面瞬间的速度越大，选项C正确，D错误．
10．AD 设脉冲星a质量为M，脉冲星间万有引力提供向心力，有，且，得，选项A正确；卫星c围绕脉冲星b做圆周运动半径为r，有，得，卫星c每秒转过弧长为，选项B错误；，选项C错误；a、b、c三星共线相邻两次共线的间隔时间为t，脉冲星a、b转过角度为，卫星c绕b转过角度为，如图所示，有，即，得，选项D正确．
11．（1）C （2）B （3）1∶2 （4）C
解析：（1）本实验采用的是控制变量法，选项C正确．
（2）保证质量、半径不变，可探究向心力大小与角速度的关系，选项B正确．
（3）由可知，两个小球的转动角速度之比为1∶2．
（4）在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度的平方成正比，选项C正确．
12．（1）AC （2） 1.60 1.41
解析：（1）本实验为了研究小球做平抛运动的轨迹，因此必须保证小球离开斜槽末端的速度水平，所以操作前，必须调节斜槽的末端水平，选项A正确；小球释放的初始位置并非越高越好，若是太高，导致水平抛出的速度太大，实验难以操作，选项B错误；记录点应适当多一些，能够保证指点所得的轨迹更平滑、准确，选项C正确；因为要画同一运动的轨迹，每次释放小球的位置必须相同，且由静止释放，以保证获得相同的初速度，选项D错误．
（2）小球在竖直方向上做自由落体运动，连续相等时间内的位移差为常数，即，所以，小球平抛运动的初速度大小为，整理得，代入数据解得；小球经过b点时的竖直分速度为．
13．解：（1）由
解得v=6m/s
（2）对于闯关者有
且
解得
由牛顿第三定律知闯关者对立柱的作用力的最小值为510N
14．解（1）设月球表面重力加速度为g，月球质量为M，有
得，由黄金代换公式，有
则月球密度
（2）月球第一宇宙速度
近月卫星的周期为T，万有引力提供向心力，有
解得
15．解：（1）小物块从O点到M点的运动过程做平抛运动，由几何关系可知小物块从M点射入轨道时速度方向与水平方向的夹角为53°，有
又
OM两点之间的水平间距为
解得x=7.5m
（2）小物块从Q点回到M点的过程有
且
小物块在Q点时，由牛顿第二定律得
解得
由牛顿第三定律可知，小物块在Q点时对轨道的压力大小为14.5N
（3）小物块由Q到M的过程，小物块做平抛运动
则小物块落在M点时的竖直分速度为
小物块落在M点的速度为
此时速度与竖直方向夹角的余弦值为
解得