广东省广州市南武高中2022-2023学年高一下学期期中考物理试题（Word版含答案）

南武高中2022-2023学年高一下学期期中考
物理试题
（考试时间75分钟）
单选题（本大题共7小题，每小题4分共28.0分）
1．在物理学的研究中用到的思想方法很多，下列关于几幅书本插图的说法中错误的是（　　）
A．甲图中，牛顿测定引力常量的实验运用了放大法测微小量
B．乙图中，研究小船渡河问题时，主要运用了等效法
C．丙图中，探究向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系时运用了控制变量法
D．一艘太空飞船以0.6c(c为光速))的速度飞向地球，地球上的观测者测得飞船上发来的光信号速度等于c
2．汽车发动机通过变速箱将动力传输给运动系统，一般赛车的变速箱有1挡到5挡5个逐次增高的前进挡位，在发动机输出功率不变时，挡位越高车速越快，加大油门可以增大发动机的输出功率。如图所示是赛车越野比赛时正在爬坡的情形，为了能够顺利爬上陡坡，司机应该（　　）
A．拨1挡，减小油门 B．拨1挡，加大油门
C．拨5挡，减小油门 D．拨5挡，加大油门
3．杭州市区高中学生阳光体育运动会有一个集体项目—“旋风跑”，如图所示，假设人一组共同抬着竹竿协作配合，以最快速度向标志杆跑，到标志杆前，以标志杆为圆心，在水平面内转一圈，继续向下一个标志杆绕圈，分别绕完3个标志杆后，进入到对面接力区域，将竹竿交给下一组参赛选手，直到全队完成比赛。在匀速绕圈过程中，下列说法正确的是（　　）
A．5位同学的线速度相等
B．最外侧同学的角速度最大
C．最内侧同学的向心力一定最小
D．每位同学所受的合外力方向相同
4．跳台滑雪是2022年北京冬奥会的比赛项目之一。如图所示，设可视为质点的滑雪运动员，从斜坡顶端O处水平滑出，在空中恰好通过P点，OP连线与水平方向夹角为37°，不计空气阻力，sin37°=0.6，则滑雪运动员到达P点时的动能与滑出O点时的动能比值为（　　）
A． B． C． D．
5．航天技术中所说的“墓地轨道”是用于放置失效卫星的轨道，其高度为地球同步轨道上方300千米处的空间。如图所示，2022年1月26日，中国实践21号卫星利用捕获网成功将失效的北斗2号G2同步卫星拖到“墓地轨道”后，实践21号卫星又回到了地球同步轨道。若卫星在两个轨道上的运动均视为匀速圆周运动，则（　　）
A．G2卫星在地球同步轨道运行时，加速度始终不变
B．实践21号卫星从“墓地轨道”返回到同步轨道，需要减速
C．G2卫星在“墓地轨道”运行的机械能等于同步轨道运行的机械能
D．G2卫星在“墓地轨道”的运行速度在至之间
6．如图所示，质量相同的三个小物块a、b、c处在同一高度。a由静止开始沿光滑斜面下滑，b做自由落体运动，c向右以某一初速度v0做平抛运动，三者最终都落在同一个水平面上、若不计空气阻力，下列说法中正确的是（）
A．三者的运动时间都相等
B．三者的重力做功都相等
C．三者落地前瞬间，其动能都相等
D．三者落地前瞬间，重力的功率相等
7．如图所示，固定的竖直杆上点处套有一质量为的圆环，圆环与水平放置的轻质弹簧一端相连，弹簧另一端固定在竖直墙壁上的点，弹簧水平时恰好处于原长状态．现让圆环从图示位置距地面高度为由静止沿杆滑下，圆环经过处时的速度最大，滑到杆的底端时速度恰好为零．若圆环在处获得一竖直向上的速度，恰好能回到点．弹簧始终在弹性限度内，重力加速度为下列说法中正确的是
如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端与质量为m、套在粗糙竖直固定杆A处的圆环相连，弹簧水平且处于原长。圆环从A处由静止开始下滑，经过B处的速度最大，到达C处的速度为零，AC=h。圆环在C处获得一竖直向上的速度v，恰好能回到A；弹簧始终在弹性限度之内，重力加速度为g，则圆环（　　）
A．竖直杆可能光滑，且圆环下滑到时弹簧的弹性势能为mgh
B．下滑到处，圆环受到的重力与摩擦力大小相等
C．圆环从下滑到的过程中克服摩擦力做的功为
D．圆环上滑经过C的速度与下滑经过C的速度大小相等
二、多选题（本大题共3小题，每小题6分，漏选3分，共18.0分）
8．如图所示，汽车用跨过定滑轮的轻绳提升货物A到高处。已知在提升A过程中，汽车始终向右匀速行驶。关于该过程，下列说法正确的是（　　）
A．货物A减速上升 B．货物A加速上升
C．绳子拉力大小等于货物A的重力大小 D．绳子拉力对货物做正功
9．用三合板模拟拱形桥来研究汽车通过桥的最高点时对桥的压力．在拱桥上表面事先铺上一层牛仔布以增加摩擦，这样玩具车就可以在桥面上跑起来了．把这套系统放在电子秤上，关于电子秤的示数下列说法正确的是()
A．玩具车静止在拱桥顶端时电子称示数小一些
B．玩具车运动通过拱桥顶端时电子称示数大一些
C．玩具车运动通过拱桥顶端时处于失重状态
D．玩具车运动通过拱桥顶端时速度越大(未离开拱桥)，电子称示数越小
10．如图甲所示，轻弹簧左端固定在竖直墙上，初始时处于自然状态，右端在P点，某时刻一质量为3kg的物块A沿粗糙的水平面以一定初速度向左滑向轻弹簧，从开始运动到弹簧压缩至最短的过程中，物块速度的平方随位移的变化规律如图乙所示。已知弹簧的弹性势能表达式，其中为弹簧形变量，取重力加速.下列说法正确的是（　　）
A．物块A与地面间的动摩擦因数为0.5 B．此过程中弹簧的最大弹性势能为22.5J
C．弹簧的劲度系数 D．物块A被弹簧弹回至P点时的动能为15J
三、实验题（本大题共2小题，共18.0分）
11．“探究向心力大小的表达式”的实验装置如图所示。小球放在挡板A、B或C处做圆周运动的轨道半径之比为1：2：1，小球与挡板挤压，弹簧测力筒内的标尺可显示力的大小关系。
（1）本实验利用的物理方法为______；
A．理想实验法 B．控制变量法 C．等效替代法
（2）为了探究小球受到的向心力大小和角速度的关系，现将一铁球放在C处，对另一小球，以下做法正确的是______；
A．选用相同的铁球放在A处
B．选用相同的铁球放在B处
C．选用相同大小的铝球放在A处
D．选用相同大小的铝球放在B处
（3）通过本实验可以得到的结果有______；
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．在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度成反比
C．在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度成正比
D．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
（4）当用两个质量相等的小球分别放在B、C处，匀速转动时发现右边标尺上露出的红白相间的等分格数为左边的2倍，左边塔轮与右边塔轮之间的角速度之比为______；
12．在“验证机械能守恒定律”的实验中：
（1）除打点计时器（含纸带、复写纸）、重物、铁架台、导线及开关外，在下面的器材中，必须使用的还有__________。（选填器材前的字母）
A．天平 B．刻度尺 C．直流电源 D．交流电源 E．秒表 F．弹簧测力计
（2）下列释放纸带的操作正确的是__________。
（3）本实验中需要间接测量的物理量有__________。
A．重物下落的时间 B．重物下落的高度 C．重物下落的瞬时速度
（4）实验中，先接通电源，再释放重物，得到如图所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为、、。已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T。设重物的质量为m。从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能变化量为______，重物的动能变化量为______。
四、计算题（要求写必要的文字说明、公式和重要演算步骤，只写出最后答案不给分。本大题共3小题，共36.0分）
13．（8分）载人登月计划是我国的“探月工程”计划中的第二大目标。假设宇航员登上月球后，在离月球表面h（h（1）月球表面的重力加速度大小g月；
（2）月球的平均密度ρ。
14．（13分）如图所示，质量为1kg的小滑块N可视为质点放在质量也为1kg的长木板M的左端，N和M之间的动摩擦因数μ1=0.5，M和地面之间的动摩擦因数μ2=0.1，现给小滑块N一个水平向右的初速v0=8m/s，小滑块N和长木板M同时到达B点且此时速度大小恰好相等，小滑块到达长木板右端后，能够由C点平滑地滑上固定的光滑圆弧轨道，轨道半径R=0.1m，重力加速度g取10m/s2，求：
（1）小滑块和长木板间相对滑动时，系统产生的热量？
（2）小滑块滑上C点时，轨道对滑块的支持力大小；
（3）若滑块恰好能运动到轨道的最高点，轨道的半径应为多少？
15．如图所示为打弹珠的游戏装置，光滑竖直细管AB位于平台下方，高度为4h，直管底部有一竖直轻弹簧，其长度远小于4h。平台上方BC段为一光滑的圆弧管型轨道，其半径为h，管自身粗细对半径的影响可忽略不计。现拉动拉杆压缩弹簧，再释放拉杆将一质量为m的小球弹出，小球弹出后从管口C水平飞出，落至平台上，落点距管口C的水平距离为10h，不计一切阻力，重力加速度为g，试求：
（1）小球从管口C飞出时的速度；
（2）弹簧被压缩后具有的弹性势能；
（3）若平台上方圆弧轨道的半径可调，且保证每次拉动拉杆压缩弹簧的形变量为定值，则当圆弧轨道半径为何值时，小球从管口飞出后距管口C的水平距离最大？最大值是多少？
参考答案：
1．A
【解析】A．甲图中，卡文迪许测定引力常量的实验运用了放大法测微小量，选项A错误；
B．乙图中，研究小船渡河问题时，主要运用了等效法，选项B正确；
C．丙图中，探究向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系时运用了控制变量法，选项C正确；
D．根据爱因斯坦的狭义相对论有关光速不变原理，飞船上的观测者测得地球上发来的光信号速度等于c，地球上的观测者测得飞船上发来的光信号速度也等于c，选项D正确；
本题选错误的，故选A。
2．B
【解析】赛车爬坡时要克服重力做功，因此需要较大的牵引力，由功率P=Fv得牵引力为
为了能够顺利爬上陡坡，应增大发动机的输出功率和减小速度v，才能获得更大的牵引力F，因此应拨1挡，加大油门。
故选B。
3．D
【解析】AB．五位同学都是绕障碍物做圆周运动，角速度相等，，线速度不同，故AB错误；
C．根据
可知，与m、r有关，但m未知，最里面的同学不一定最小，最外围同学受到的向心力不一定最大，故C错误；
D．做匀速圆周运动的物体由合外力提供向心力，即合外力指向圆心，故D正确。
故选D。
4．D
【解析】滑雪运动可抽象为物体在斜坡上的平抛运动．设水平位移x，竖直位移为y，OP=L，结合几何关系，有水平方向上
竖直方向上
联立可得
运动员达到P点的速度
故滑雪运动员到达P点时的动能与滑出时的动能比值为
所以D正确；ABC错误；
故选D。
5．B
【解析】A．G2卫星在地球同步轨道运行时，卫星与地球间的万有引力提供卫星做圆周运动的向心力，有
解得
由上述公式分析可知，在同步轨道上，其加速度的大小不变，但其方向时刻指向地球的球心，故加速度时刻在改变，故A项错误；
B．实践21号卫星从“基地轨道”返回到同步轨道，需要做近心运动，即卫星需要减速，故B项正确；
C．G2卫星在“基地轨道”到同步轨道需要减速，所以G2卫星在“基地轨道”运行的机械能大于同步轨道运行的机械能，故C项错误；
D．卫星环绕地球的速度应小于第一宇宙度，即卫星的速度应该小于，故D项错误。
故选B。
6．B
【解析】A．由于平抛运动的竖直分运动为自由落体，有
t =
b、c下落时间相同，但a的下落时间为
t =
则综上可知，tb= tc≠ ta，A错误；
B．a沿斜面做加速度为gsinθ，初速度为零的匀加速直线运动，b做自由落体运动，c做平抛运动，三物体下落高度相同，质量相同，故重力对三物体做功相同，B正确；
C．由题意可知，三个物体下落的过程只有重力做功，重力对三个物体做功相同，根据动能定理，W = Ek - Ek0，c的初动能不为零，故落地瞬间c的动能较大，a、b的动能相同，C错误；
D．三者落地前瞬间，重力的功率为
P = mgvy
b做自由落体运动，c做平抛运动，则
vyb = vyc =
a沿斜面做加速度为gsinθ，初速度为零的匀加速直线运动，则
vya= sinθ
综上可知三者落地前瞬间，重力的功率不相等，D错误。
故选B。
7． C
【解析】A．圆环回到A点时与开始时圆环的机械能相等，圆环到达B处后获得一竖直向上的速度v才能回到A点，说明圆环运动过程中机械能有损失，重力与弹力做功不改变圆环的机械能，因此圆环在运动过程要受到摩擦力作用，竖直杆不可能光滑，故A错误；
B．圆环下滑到C处时速度最大，此时圆环所受合力为零，弹簧沿竖直方向的分力与摩擦力的合力等于圆环的重力，因此圆环受到的重力大于摩擦力，故B错误；
C．由题意可知，圆环在整个运动过程损失的机械能为：，由对称性可知，圆环向下运动过程与向上运动过程克服摩擦力做功相等，因此圆环从A下滑到B的过程中克服摩擦力做功为：，故C正确；
D．由于圆环运动过程要受到摩擦力作用，圆环上滑经过C的速度与下滑经过C的速度大小不相等，故D错误。
故选C。
8．BD
【解析】设绳子与水平方向的夹角为θ，将小车的速度分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向，沿绳子方向的速度等于A的速度，根据平行四边形定则得
vA=vcosθ
车子在匀速向右的运动过程中，绳子与水平方向的夹角为θ减小，所以A的速度增大，A做加速上升运动，绳子拉力大于重物的重力，且拉力做正功，故AC错误，BD正确。
故选BD。
9．CD
【解析】玩具车静止在拱桥顶端时压力等于玩具车的重力，当玩具车以一定的速度通过最高达时，合力提供向心力，根据牛顿第二定律得：mg-N=m，解得N=mg-m＜mg，所以玩具车运动通过拱桥顶端时的示数小，故AB错误；玩具运动通过拱桥顶端时，加速度方向向下，处于失重状态，故C正确；根据N=mg-m可知，玩具运动通过拱桥顶端时速度越大（未离开拱桥），示数越小，故D正确．
10．BCD
【解析】A．根据题意，物块A未接触弹簧时，由动能定理有
由图乙可知
，，
解得
故A错误；
B．根据题意，设弹簧做功为，由动能定理有
解得
又有
可得
故B正确；
C．弹簧的弹性势能表达式，由图乙和B分析可知，当时
解得
故C正确；
D．根据题意，由B分析可知，物块A被弹簧弹回至P点时，弹簧做功为
由动能定理有
解得
故D正确。
故选BCD。
11． B A A 1∶2
【解析】（1）在实验中，主要利用了控制变量法来探究向心力与质量、半径、角速度之间的关系，故选B。
（2）为了探究小球受到的向心力大小和角速度的关系，则必须要保持质量和半径相同，因其中一球放在了C处，则应该选用相同的铁球放在A处，故选A。
（3）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，故A正确；
B．在质量和半径一定的情况下，，向心力的大小与角速度平方成正比，故B错误；
C．在质量和半径一定的情况下，，向心力的大小与角速度平方成正比，故C错误；
D．在质量和角速度一定的情况下，，向心力的大小与半径成正比，故D错误。
故选A。
（4）右边的向心力的大小是左边的2倍，有
左边小球的轨道半径为右边小球的2倍时，即
根据
可得
则
12． BD A C
【解析】（1） “验证机械能守恒定律”的实验需要用到打点计时器，打点计时器的工作电源是交流电源；在实验中需要刻度尺测量纸带上点与点间的距离从而可知道重锤下降的距离，以及通过纸带上两点的距离，求出平均速度，从而可知瞬时速度；纸带上相邻两计时点的时间间隔已知，所以不需要秒表；重物的质量可以不测。
故选BD；
（2）释放纸带时，手应该拉住纸带的末端且纸带处于竖直方向上，重物应该适当靠近打点计时器。
故选A；
（3） “验证机械能守恒定律”的实验需要测量重物下落的高度，可以直接用刻度尺测量；同时还需要测量重物下落的瞬时速度。但是瞬时速度不是直接测量的，而是通过测量纸带上两点的距离，求出平均速度，从而可知瞬时速度。
故选C。
（4）从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能减少
打B点的速度
则从打O点到打B点的过程中，动能的变化量
13．（1） ；（2）
【解析】（1）小球自由下落，有
得
（2）对月球表面的物体，有

联立解得
14．(1)23J；(2)100N；(3) 0.18m
【解析】（1）分别对小滑块和长木板进行受力分析，小滑块做匀减速直线运动，加速度大小为
长木板做匀加速直线运动，加速度大小为
根据v0-a1t＝a2t得，
则长木板的长度
小滑块与长木板间摩擦产生的热量
长木板滑动的位移为
长木板与地面间摩擦产生的热量
整个系统产生的热量
（2）小滑块滑上C点时的速度
vC＝v0-a1t＝8－5×1m/s＝3m/s
FN＝100N
（3）小滑块能恰好运动到轨道最高点，则在最高点满足
根据动能定理有
可解得R=0.18m。
15．(1) (2) (3)
【解析】（1）小球飞出后做平抛运动，竖直方向：
水平方向
10h=v0t
解得
（2）小球从弹出到管口过程，由动能定理：
解得弹簧弹性势能
Ep=30mgh
（3）设1/4圆弧半径为x，由动能定理：
飞出后做平抛运动：
水平距离
s=vt
解得
，
当x=13h时，最大距离为26h。