江西省宜春市高安市名校2022-2023学年高一下学期5月期中考试物理试题（含解析）

高安市名校2022-2023学年高一下学期5月期中考试
物理
考生注意：
1.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。
2.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。
一、选择题 （共11题，每题4分，共44分，1-7单选，8-11多选。）
1．2021年11月8月，王亚平在近地轨道运行的神舟十三号上成功出舱作业，成为中国女航天员太空行走第一人，图为王亚平在空间站外部进行操作的画面。下列说法正确的是（　　）
A．航天员绕地球做圆周运动的周期小于24h
B．航天员此时处于完全失重状态，故不受地球的引力作用
C．航天员若单手做倒立姿势，则手臂上将承受较大的压力
D．若航天员与连接空间站的安全绳脱离，航天员立刻会高速飞离空间站
2．两个质量不等的小铅球A和B，分别从两个高度相同的光滑斜面和圆弧斜坡的顶端由静止滑向底部，如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．下滑过程中重力所做的功相等 B．它们到达底部时动能相等
C．它们到达底部时速率相等 D．它们到达底部时速度相等
3．某体育老师正在进行投篮教学。某次投篮时，篮球运动的最高点比篮筐高，且以45°角落入篮筐中心。若该次投球点比篮筐低，篮球出手的速度大小为v，方向与水平面的夹角为，投球点到篮筐中心的水平距离x。不计空气阻力，g取，下列说法正确的是（　　）
A．v=4m/s， B．v=4m/s，
C．x=0.8m D．x=1.2m
4．如图所示，在伦敦奥运会体操男子单杠决赛中，荷兰选手宗德兰德荣获冠军。若他的质量为70kg，做“双臂大回环”，用双手抓住单杠，伸展身体，以单杠为轴做圆周运动。此过程中，运动员到达最低点时手臂受的总拉力大小至少约为（忽略空气阻力，g取10m/s2）（　　）
A．600N B．2400N C．3500N D．4600N
5．如图所示，有a、b、c、d四颗卫星，a未发射，在地球赤道上随地球一起转动，b为近地轨道卫星，c为地球同步卫星，d为高空探测卫星，所有卫星的运动均视为匀速圆周运动，重力加速度为g，则下列关于四颗卫星的说法正确的是（　　）
A．a卫星的向心加速度等于重力加速度g
B．b卫星与地心连线在单位时间扫过的面积等于c卫星与地心连线在单位时间扫过的面积
C．b、c卫星轨道半径的三次方与运行周期平方之比相等
D．a卫星的运行周期等于d卫星的运行周期
6．卫星的轨道与发射速度的关系如下图所示，假设质量为的同一颗卫星的四条轨道曲线相切于同一点P（紧贴地面）。已知地球半径为R，表面的重力加速度为g，规定质量为m的探测器与质量为M的星球的中心距离为r时，其重力势能的表达式为。则下列说法正确的是（　　）
A．卫星运动到P点，圆轨道对应的加速度最大
B．卫星在四条轨道的P点运行的速度大小均相等
C．卫星在圆轨道上的重力势能为0
D．卫星在圆轨道上的机械能为
7．为了早日实现碳中和、碳达峰，国家鼓励发展新能源汽车。节约1升汽油=减排2.3千克“二氧化碳”=减排0.627千克“碳”，一辆普通燃油小汽车的百公里油耗约为7升。下面是一辆小型纯电动汽车的一些参数：
整车质量 665kg 充电电压 交流220V
最高车速 100km/h 平均充电功率 2.2kW
最大续航 120km 充电时间 6.5h
电池容量 9.3kWh 电机最大功率 20kW
以下说法正确的是（　　）
A．最大续航一定是该电动汽车在满电情况下一直以电机最大功率运行时行驶的最大路程
B．该电动汽车的充电效率约为65%
C．汽油的价格约为8元/升，1度电的价格约为0.6元，从经济性角度看该电动车并没有优势
D．不考虑电动车的碳排放，该电动车充满一次电，比燃油车一定能减排约5.3千克“碳”
8．质点在三个恒力、、的共同作用下匀速直线运动，若突然撤去，保持其他力不变，则质点（ ）
A．一定做匀变速运动 B．一定做直线运动
C．一定做非匀变速运动 D．可能做曲线运动
9．2018中秋节，在丹阳天地石刻园举行的杂技表演中，一男一女两位演员利用挂于同一悬点的两根轻绳在同一水平面内做匀速圆周运动，男演员的体重大于女演员.不计空气阻力，则（　　）
A．女演员运动的周期大
B．男、女演员运动的周期相等
C．男演员对绳索的拉力大
D．男、女演员对绳索的拉力可能相等
10．由于空气阻力的影响，炮弹的实际飞行轨迹不是抛物线，而是“弹道曲线”，如图中实线所示，图中虚线为不考虑空气阻力情况下炮弹的理想运动轨迹，O、a、b、c、d为弹道曲线上的五点，其中O点为发射点，d点为落地点，b点为轨迹的最高点，a、c为运动过程中经过的距地面高度相等的两点，下列说法正确的是（　　）
A．到达b点时，炮弹的速度为零
B．炮弹到达b点时的加速度为重力加速度g
C．炮弹经过a点时的速度大于经过c点时的速度
D．炮弹由O点运动到b点的时间小于由b点运动到d点的时间
11．某包裹的运输装置如图甲所示，其运输过程可简化如下：质量为的包裹位于倾角角的足够长光滑固定斜面上，一细绳通过定滑轮两端分别与包裹和电动机相连，启动电动机后包裹由静止开始沿斜面向上做匀加速直线运动，末电动机达到额定功率，之后保持该功率继续拉着包裹沿斜面运动，一段时间后包裹达到最大速度。整个过程中包裹的图像如图乙所示，取重力加速度大小．下列说法正确的是（　　）
A．匀加速阶段包裹受到的拉力大小为
B．匀加速阶段包裹所受的重力做功的平均功率为
C．包裹的最大速度
D．整个过程中电动机通过细绳对包裹所做的功等于包裹机械能的增加量
二、实验题（共20分）
12．如图所示是“研究平抛物体运动”的实验装置图，通过描点画出平抛小球的运动轨迹
(1)、以下是实验过程中的一些做法，其中正确的有________
A．安装斜槽轨道，使其末端保持水平
B．每次小球释放的初始位置可以任意选择
C．入射小球沿斜槽下滑过程中，受到与斜槽的摩擦力会影响实验
D．为描出小球的运动轨迹，描绘的点可以用折线连接
(2)、实验得到平抛小球的运动轨迹，在轨迹上取一些点，以平抛起点O为坐标原点，测量它们的水平坐标x和竖直坐标y，图中y—x2图象能说明平抛小球运动轨迹为抛物线的是________
(3)如图所示为小球做平抛运动时，在方格纸进行描点作图，获取A、B、C三点，图中方格的边长为5cm，，则：
①小球平抛的初速度=______m/s；
②小球过B点的速率=______m/s；
③若以A点为原点，以水平向右为轴，竖直向下为轴建立平面直角坐标系，则抛出点坐标为（( )cm； ______ cm）
13．一物理兴趣小组利用学校实验室的数学实验系统探究物体做圆周运动时向心力与角速度、半径的关系。
实验序号 1 2 3 4 5 6 7 8
F/N 2.42 1.90 1.43 0.97 0.76 0.50 0.23 0.06
ω/（rad·s-1） 28.8 25.7 22.0 18.0 15.9 13.0 8.5 4.3
（1）首先，他们让一砝码做半径r=0.08 m的圆周运动，数学实验系统通过测量和计算得到若干组向心力F和对应的角速度ω，如表，请你根据表中的数据在图甲上绘出F-ω的关系图像___________。
（2）通过对图像的观察，兴趣小组的同学猜测F与ω2成正比，你认为，可以通过进一步转换，作出___________关系图像来确定他们的猜测是否正确。
（3）在证实了F∝ω2之后，他们将砝码做圆周运动的半径r再分别调整为0.04 m、0.12 m，又得到了两条F-ω图像，他们将三次实验得到的图像放在一个坐标系中，如图乙所示，通过对三条图像的比较、分析、讨论，他们得出F∝r的结论。你认为他们的依据是___________。
（4）通过上述实验，他们得出：做圆周运动的物体受到的向心力F与角速度ω、半径r的数学关系式是F=kω2r，其中比例系数k的大小为___________，单位是___________。
三、计算题（共36分）
14．如图所示，内侧为圆锥凹面的圆柱固定在可以绕竖直轴旋转的水平转台上，圆锥凹面与水平夹角为，转台转轴与圆锥凹面的对称轴重合．转台以一定角速度匀速旋转，一质量为m的小物块落入圆锥凹面内，经过一段时间后，小物块随圆锥凹面一起转动且相对圆锥凹面静止，小物块和O点的距离为L，重力加速度大小为g．若，小物块受到的摩擦力恰好为零．
（1）求；
（2）若，且015．滑雪是人们喜爱的运动之一。如图甲所示，固定于安全坐垫上的小孩抱一玩具熊，从如图乙所示雪道的点沿倾角为的雪道下滑，雪道面水平，滑到点时把玩具熊平抛后小孩和玩具熊分别落在两点。已知雪道上、两点的高度差为，，长度为，安全坐垫与雪道间的动摩擦因数为，。不计空气阻力和小孩经过点时的能量损失。重力加速度为。求：
（1）小孩滑至点时的速度大小；
（2）抛出玩具熊后，小孩的水平速度与玩具熊的水平速度之比。
16．如图所示，让摆球从图中的C位置由静止开始摆下，摆到最低点D处，摆线刚好被拉断，小球在粗糙的水平面上由D点向右做匀减速运动，到达A孔进入半径R=0.3m的竖直放置的光滑圆弧轨道，当摆球进入圆轨道立即关闭A孔。已知摆线长，，小球质量为，D点与A孔的水平距离，取。（，）试求：
（1）求摆球运动到最低点D点时的速度大小；
（2）求摆线能承受的最大拉力为多大？
（3）要使摆球能进入圆轨道并且不脱离轨道，求粗糙水平面摩擦因数的范围。
1．A
A．航天员与空间站绕地球做圆周运动的半径小于地球同步卫星，由地球的吸引力提供向心力可得
解得
可知运动半径越小周期越小，由于地球同步卫星绕地球运行周期为24h，所以航天员绕地球做圆周运动的周期小于24h，A正确；
B．航天员此时虽处于完全失重状态，可仍受到地球的引力作用，此力提供向心力，B错误；
C．航天员若单手做倒立姿势，因处于完全失重状态，则手臂上承受的压力是零，C错误；
D．若航天员与连接空间站的安全绳脱离，航天员所受的万有引力恰好提供向心力，则航天员随空间站一起做匀速圆周运动，而不会高速飞离空间站，D错误。
故选A。
2．C
重力做的功为，因两个物体下落的高度相同但是质量不用，因此重力做功不同，由动能定理可得
知动能不同，但是可得
因此速率相同，但是速度方向不同，因此速度不相同。
故选C。
3．D
AB．篮球进入篮筐的竖直分速度为
水平分速度为
篮球出手时的竖直分速度为
则篮球出手的速度大小
故AB错误；
CD．最高点到进球过程
水平运动距离
从出手到最高点过程
水平运动距离
投球点到篮筐中心的水平距离
联立解得
故选D。
4．C
设运动员在最低点受的总拉力至少为FT，此时运动员的重心的速度为v，运动员的重心到单杠的距离为R，由牛顿第二定律得
FT－mg=m
由机械能守恒定律得
mg·2R＝mv2
最高点速度为零时，v最小，FT最小，联立解得
FT=5mg=3500N
故选C。
5．C
A．对于a卫星由牛顿第二定律，有
则有
A错误；
B．根据牛顿第二定律得
卫星与地心连线单位时间扫过的面积为
联立解得
两卫星转动半径不同，所以在单位时间内扫过的面积不同，B错误；
C．根据开普勒第三定律，b、c卫星轨道半径的三次方与周期平方之比相等。C正确；
D．c为地球同步卫星，所以a卫星的运行周期与c卫星周期相同，根据周期与半径的关系
可知，c卫星周期小于d卫星的运行周期，所以a卫星的运行周期小于d卫星的运行周期，D错误。
故选C。
6．D
A．同一颗卫星运动到四条轨道曲线的同一点P，万有引力相同，质量相同，根据牛顿第二定律，加速度相等，选项A错误；
B．从低轨道的P点进入高轨道的P点需要加速，即卫星在四条轨道的P点运行的速度大小不相等，选项B错误；
CD．对圆轨道由
可得
则卫星的机械能为
选项C错误，D正确。
故选D。
7．B
A．最大续航是该电动汽车在满电情况下以低速匀速行驶时的最大路程，并不是一直以电机最大功率运行时行驶的最大路程，故A错误；
B．根据表格数据可知平均充电功率为，充电时间为，电池容量为，则该电动汽车的充电效率约为
故B正确；
C．一辆普通燃油小汽车的百公里油耗约为7升，则百公里油耗费用约为
设汽车以最大功率、最高速度行驶，可知百公里所用时间为，则用电费用约为
从经济性角度看该电动车有优势，故C错误；
D．不考虑电动车的碳排放，该电动车充满一次电，若汽车走的路程为最大续航，则比燃油车能减排
但实际上电动车充满一次电，所通过的路程并不一定是，比燃油车不一定能减排约5.3千克“碳”，故D错误。
故选B。
8．AD
物体受到三个共点的恒力作用下匀速直线运动处于平衡状态，当撤去某个恒力F1时，物体的合力与F1大小相等、方向相反，说明物体受到的合力恒定不变，加速度不变，物体做匀变速运动；
若原来的F1与速度方向相反时，撤去F1后，物体的合力与速度方向相同，物体做匀加速直线运动；
若原来的F1与速度方向相同时，撤去F1后，物体的合力与速度方向相反，物体做匀减速直线运动；
若物体原来做匀速直线运动，而且原来的F1与速度不在同一直线上时，撤去F1后，物体的合力与速度方向不在同一直线上，则物体做匀变速曲线运动，故知物体可能做直线运动，也可能做曲线运动，但一定是匀变速运动。
故选AD。
9．BD
对其中一个运动员受力分析，如图，受重力，绳子的拉力，由于运动员做匀速圆周运动，故合力提供向心力；
将重力与拉力合成，合力指向圆心提供向心力得，，解得：；与角度无关，又h相同，故周期相同，故A错误，B正确；竖直方向平衡得：，即：，由于，，故男、女演员对绳索的拉力可能相等，故C错误，D正确；故选BD．
10．CD
A．到达点时，炮弹的竖直分速度为零，但具有水平分速度（不为零），故A错误；
B．炮弹到达b点时，除受到竖直向下的重力外、还受到与运动方向相反的空气阻力作用，所以到达点时，炮弹的加速度不为重力加速度g，故B错误；
C．炮弹从点到点的过程，重力做功为零，阻力做负功，由动能定理可知，炮弹经过点时的速度大于经过点时的速度，故C正确；
D．从O到b的过程中，在竖直方向上，受到重力和阻力在竖直向下的分力，由牛顿第二定律可得
解得
在从b到d的过程中，在竖直方向上，受到向下的重力和阻力在竖直向上的分力，由牛顿第二定律可得
解得
对比可得
即上升阶段的加速度总体比下降阶段的加速度大，由
可定性确定，竖直位移相同，加速度越大，时间就越短，所以炮弹由O点运动到b点的时间小于由b点运动到d点的时间，故D正确。
故选CD。
11．CD
A．，包裹的加速度为
根据牛顿第二定律
解得
故A错误；
B．匀加速阶段包裹上升的高度
重力所做的功的绝对值
匀加速阶段包裹所受的重力做功的平均功率
故B错误；
C．电机的额定功率
包裹的最大速度
故C正确；
D．整个过程中除了重力外，只有绳子拉力对包裹做功，电动机通过细绳对包裹所做的功等于包裹机械能的增加量，故D正确。
故选CD。
12． A C 1.5 2.5 -15 -5
（1）[1]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；
因为要画同一运动的轨迹，必须每次释放小球的位置相同，且由静止释放，以保证获得相同的初速度，故B错误，
每次保证小球到达底端的速度相等即可，故入射小球沿斜槽下滑过程中，受到与斜槽的摩擦力不会影响实验，故C错误；
用描点法描绘运动轨迹时，应将各点连成平滑的曲线，不能练成折线或者直线，故D错误。
故选A。
（2）[2]物体在竖直方向做自由落体运动，y=gt2；水平方向做匀速直线运动x=vt；
联立可得： ，因初速度相同，故 为常数，故y-x2应为正比例关系，故C正确，ABD错误。
（3）①[3]在竖直方向上有：
△h=gT2
其中
△h=（5-3）×5cm=10cm
代入求得：T=0.1s。
水平方向匀速运动，有：s=v0t，其中s=3 l=15cm，t=T=0.1s，代入解得：v0=1.5m/s。
②[4]根据匀变速直线运动中，时间中点的瞬时速度等于该过程的平均速度，在B点有
所以B点速度为
③[5][6]从抛出点到B点的 时间
则抛出点到A点的时间为0.1s，则抛出点到A点的竖直位移
抛出点到A点的水平距离x=v0t=0.15m=15cm, 则抛出点坐标为（-15cm，-5cm）。
13． 作一条平行于纵轴的辅助线，观察和图像的交点中力的数值之比是否为1∶2∶3 0.038 kg
（1）[1]由题中的数据描点，用平滑曲线连线，如图所示。
（2）[2]若兴趣小组的同学猜测F与ω2成正比，则可画出F-ω2关系图像来确定，若F-ω2关系图线是一条过原点的倾斜直线，即可证明猜测是正确的。
（3）[3]作一条平行于纵轴的辅助线，观察和图像的交点中力的数值之比是否为1∶2∶3，若与图像的交点中力的数值之比满足1∶2∶3，则他们可以得出F∝r的结论。
（4）[4][5]由F、ω、r的单位可得出k的单位为kg，即是物体的质量，再由，将F、ω的数据代入求解出k的平均值为0.038。
14．（1）
（2），摩擦力方向沿锥面向下；摩擦力方向沿锥面向上，
（1）当时，小物块受重力和支持力
由牛顿第二定律得：
解得：
（2）当时，小物块做圆周运动所需向心力变大，则摩擦力方向沿锥面向下，对小物块受力分析，则有：
水平方向：
竖直方向：
解得：
当时，小物块做圆周运动所需向心力变小，则摩擦力方向沿锥面向上，对小物块分析，则有：
水平方方向：
竖直方向：
解得：
15．（1）；（2）
（1）由动能定理得
又
解得
（2）由可知，抛出玩具熊后小孩的水平位移与玩具熊的水平位移之比为
由
可得竖直位移之比为
由平抛运动规律有
，
，
联立解得
16．（1）；（2）9N；（3）或
（1）当摆球由C到D运动，根据动能定理有
解得
（2）在D点由牛顿第二定律可得
解得
由牛顿第三定律可知，摆线能承受的最大拉力为9N。
（3）小球不脱离圆轨道分两种情况：
①要保证小球能到达A孔，设小球到达A孔的速度恰好为零，由动能定理可得
解得
若小球进入A孔的速度较小，那么将会在圆心以下做往返运动，不脱离轨道。其临界情况为到达圆心等高处速度为零，由动能定理可得
又
可求得
②若小球能过圆轨道的最高点则不会脱离轨道，当小球恰好到达最高点时，在圆周的最高点，由牛顿第二定律可得
由动能定理可得
解得
综上所述，要使摆球能进入圆轨道并且不脱离轨道，摆球与粗糙水平面间动摩擦因数的范围为
或