河南省部分重点中学2022-2023学年高一下学期5月阶段性测试（四）物理试题（Word版含答案）

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河南省部分重点中学2022-2023学年高一下学期5月阶段性测试（四）
物理
考生注意：
1．答题前，考生务必将自己的姓名、考生号填写在试卷和答题卡上，并将考生号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
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，将本试卷和答题卡一并交回。
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1．在2022年卡塔尔世界杯足球赛场上，梅西在一次主罚定位球时，踢出的足球划出一条完美香蕉球弧线，足球在行进中绕过“人墙”转弯进入球门，守门员“望球莫及”，其轨迹俯视图如图所示。下列关于足球在飞行过程中的说法正确的是（ ）
A．足球在空中只受到重力的作用
B．足球所受合外力方向沿轨迹切线方向
C．足球所做的运动是变速运动
D．足球所受合外力的方向与加速度的方向不在一条直线上
2．质量为8kg的质点在xOy平面内运动，时刻质点位于坐标原点，在x方向的速度一时间图像和y方向的位移—时间图像如图所示，下列说法中正确的是（ ）
A．质点的初速度大小为3m/s
B．质点所受的合外力大小为4N，做匀变速曲线运动
C．4s末质点速度大小为5m/s
D．4s内质点的位移大小约为16m
3．在2022年珠海航展上的战斗机表演中，飞机以恒定速率在空中水平盘旋（如图所示），其做匀速圆周运动的半径为R，重力加速度为g，此时飞机座椅对飞行员的作用力F大小为飞行员重力的倍，则飞机的飞行速率为（ ）
A． B． C． D．
4．近几年我国风力发电迅速发展，2020年风电装机容量约3.7亿千瓦。风力发电是利用风车叶片旋转，通过齿轮变速，可以将很低的风轮转速变为很高的发电机转速。在如图所示的齿轮传动中，A、B、C三点位于齿轮不同位置，已知，。以下关于A、B、C三点的线速度大小v、角速度大小、向心加速度大小a之间关系的说法正确的是（ ）
A．， B．，
C．， D．，
5．如图所示，长为L的悬线固定在O点，在O点正下方有一钉子，的距离为，把悬线另一端的小球向左拉到跟点在同一水平面处无初速度释放，小球运动到钉子正下方时（ ）
A．小球的线速度突然增加为原来的2倍 B．角速度突然增大为原来的2倍
C．向心力突然减少为原来的一半 D．绳的拉力突然减少为原来的一半
6．如图1所示，轻杆一端固定在O点，另一端固定一小球，现让小球在竖直平面内做圆周运动，小球运动到最高点时，杆与小球间弹力大小为，小球在最高点的速度大小为v，其图像如图2所示，已知重力加速度为g，则下列说法正确的是（ ）
A．小球的质量为
B．轻杆的长度为
C．若小球质量不变，换用更长的轻杆做实验，图2中a点的位置不变
D．时，在最高点杆对小球的弹力大小为3b
7．2021年11月中国科学院上海天文台与国内外合作者利用中国天眼FAST，发现了球状星团NGC6712中的首颗脉冲星，并命名为J1853-0842A，相关研究成果发表在《天体物理学报》上，该脉冲星自转周期为毫秒。假设该星体是质量分布均匀的球体，引力常量为。已知在宇宙中某星体自转速度过快的时候，该星体表面物质会因为缺少引力束缚而解体，则以周期T稳定自转的星体的密度最小值约为（ ）
A． B． C． D．
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8．在光滑的水平桌面上有一个xOy平面直角坐标系，一个位于坐标原点质量为的质点，以的速度沿y轴正方向运动，质点受到大小不变，方向沿与y轴负方向夹角为、大小为10N的力F的作用，，则下列说法正确的是（ ）
A．经过1.5s，质点的速度最小 B．经过2s，质点的速度最小
C．质点的最小速度为3m/s D．质点的最小速度为4m/s
9．海南文昌卫星发射场靠近赤道，主要承担地球同步轨道卫星、大质量极轨卫星、大吨位空间站和深空探测航天器等航天发射任务。静止在海南文昌卫星发射场发射塔上待发射的卫星b，其随地球自转的速率为，向心加速度为。在赤道平面上正常运行的近地资源卫星c、同步通信卫星d，做圆周运动的速率分别为、，向心加速度分别为、，则（ ）
A． B． C． D．
10．如图1，在“雪如意”国家跳台滑雪中心举行的北京冬奥会跳台滑雪比赛中，穿着专用滑雪板的运动员在助滑道上获得一定速度后从跳台飞出，身体前倾与滑雪板尽量平行，在空中飞行一段距离后落在倾斜的雪道上，其过程可简化为图2。体重为65kg的运动员从跳台O处以初速度沿水平方向飞出，运动员在空中飞行2.7s后落在与水平方向夹角为的倾斜直雪道P处，不计空气阻力，重力加速度g取，则（ ）
A．运动员在O处的起跳速度的大小为18m/s B．OP间的直线距离为57.75m
C．飞出后经1.35s运动员与斜面间的距离最大 D．运动员落到斜面上时速度大小为
三、非选择题：本题共5小题，共54分。
11．（6分）用如图1所示的装置来“探究做圆周运动的小球受到的向心力与圆周半径、小球质量和周期的关系”，取一根边缘光滑平整的细管，将一根细绳穿过细管，绳的一端拴一个小球，另一端拴一只轻弹簧测力计，将弹簧测力计的下端固定。手握细管摇动，使小球在水平面内做匀速转动。设弹簧测力计的示数为F，小球的质量为m，小球做圆周运动的周期为T，小球做匀速圆周运动的半径为r，回答下列问题：
（1）本实验中小球的向心力________（填“”“”或“”）弹簧测力计的示数F。
（2）若测得小球做匀速圆周运动的圈数为N，对应的运动时间为t，则周期________。
（3）保持小球做匀速圆周运动的周期不变，小球的向心力用表示，作的关系图像如图2所示，若图像的斜率为k，则可测得小球做匀速圆周运动的角速度为________（用k表示）。
12．（9分）在验证平抛运动规律的实验中：
（1）某同学采用如图1所示的装置来研究平抛运动。两个相同的弧形轨道M、N，分别用于发射小铁球P、Q，其中N的末端与光滑的水平板相切，两轨道上端分别装有电磁铁C、D，调节电磁铁C、D的高度，使，从而保证小铁球P、Q在轨道出口处的水平初速度相等。现将相同的小铁球P、Q分别吸在电磁铁C、D上，然后切断电源，使两小铁球能以相同的初速度同时分别从轨道M、N的末端射出，实验可观察到的现象是P球落在水平木板上时，两球恰好相碰。同时改变弧形轨道M和电磁铁C的高度，保证C与M的竖直高度差不变，重复上述实验，仍能观察到相同的现象，这说明________。（填选项序号）
A．平抛运动在水平方向的分运动是匀速直线运动
B．平抛运动在水平方向的分运动是匀加速直线运动
C．平抛运动在竖直方向的分运动是自由落体运动
D．平抛运动在竖直方向的分运动是匀速直线运动
（2）用如图2所示装置研究平抛运动，将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上，钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点水平飞出，落在水平挡板MN上。由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。上下移动挡板，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点。
在实验中必须满足的条件有________。（填选项序号）
A．斜槽轨道必须光滑
B．挡板高度等间距变化
C．斜槽轨道末段必须水平
D．每次必须从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球
（3）一个同学在研究平抛运动时，画出了如图3所示的一段轨迹，他在轨迹上取水平距离相等的三点A、B、C，量得，竖直距离，，重力加速度g取，则：
①物体由A到B运动的时间为________s；
②物体抛出时的初速度大小为________m/s；
③物体经过B点时的速度大小为________m/s。
13．（12分）宇航员在半径为R的某星球表面将一小钢球以的初速度竖直向上抛出，测得小钢球上升的最大高度为h。不计空气阻力，忽略该星球的自转，R远大于h，该星球为密度均匀的球体，引力常量为G。求：
（1）该星球表面的重力加速度g的大小；
（2）该星球的密度；
（3）距该星球表面高为H的卫星的运行周期T。
14．（13分）某同学用一根轻绳，一端固定在质量为m的小球上，另一端用手捏住，使小球在粗糙水平桌面上做匀速圆周运动。由于桌面的摩擦，该同学不得不让手在水平桌面上做半径为r的圆周运动，稳定后如图所示，轻绳水平且恰好与该同学手运动的圆相切，已知小球与桌面间的动摩擦因数为，小球做圆周运动的半径为R，重力加速度为g，求：
（1）绳子拉力的大小；
（2）小球运动线速度的大小及运动周期。
15．（14分）如图所示，半径为R的半圆形光滑轨道固定在水平地面上，半圆的直径与地面垂直。一质量为m的小球以一定的初速度从轨道下端进入轨道，并能从轨道上端水平飞出。忽略空气阻力，重力加速度为g。
（1）若小球恰好能通过轨道最高点，求小球的落地点到轨道下端的水平距离x是多少；
（2）若保持小球的初速度不变，改变轨道半径R的大小，且能使小球从轨道上端水平飞出。小球运动到最高点时的速度v与初速度之间的关系为。当R为何值时，小球落地点到轨道下端的距离x最大，最大值为多少。
2022—2023学年高一年级阶段性测试（四）
物理·答案
1~7题每小题4分，共28分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。8~10小题每小题6分，共18分，在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的，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．答案C
命题透析 本题结合物体运动的轨迹，考查物体做曲线运动的条件以及曲线运动的速度方向，考查考生的物理观念。
思路点拨 若足球在空中只受到重力的作用，则其应该做抛体运动，不会划出一条完美弧线绕过人墙，故A错误；足球所受合外力的方向指向轨迹的凹侧，而不是沿轨迹的切线方向，故B错误；足球的轨迹是曲线，而曲线运动是变速运动，故C正确；根据牛顿第二定律，足球所受合外力的方向与加速度的方向在同一条直线上，故D错误。
2．答案B
命题透析 运动的合成与分解，考查考生的物理观念。
思路点拨 质点在x方向上做匀加速直线运动，y方向做匀速直线运动，x方向的初速度为2m/s，y方向的速度为1m/s，合初速度为，故A错误；物体加速度，物体所受合力，加速度恒定不变，初速度与加速度不在一条直线上，故质点做匀变速曲线运动；故B正确；4s末，x方向速度为4m/s，y方向速度为1m/s，合速度大小为，故C错误；在0~4s内，x方向分位移为12m，y方向分位移为4m，合位移为，约为12.6m，故D错误。
3．答案C
命题透析 本题考查圆周运动物体向心力的来源，考查考生的物理观念。
思路点拨 飞行员受到座椅的作用力为，受力分析如图所示，合外力作为向心力，由勾股定理可知合外力等于2mg，由解得飞机的速率为，故C正确。
4．答案A
命题透析 考查圆周运动的线速度、角速度、向心加速度的关系，考查考生的物理观念。
思路点拨 大小齿轮传动过程中边缘上的A、B两点线速度大小相等，即，根据，，则有，故C错误；根据，则有，故A正确；A、C是同轴传动，角速度相等，则有，根据和，则有，根据，结合，则有，故B错误；根据以上分析，，，故D错误。
5．答案C
命题透析 竖直面内的圆周运动向心力的来源，角速度、线速度及向心加速度的关系，考查考生的科学思维。
思路点拨 球通过最低点P时速度不突变，故A错误；根据，小球做圆周运动的半径突然变为原来的2倍，则角速度突然减小为原来的一半，故B错误；根据向心力公式，半径加倍时，向心力突然减少为原来的一半，故C正确；当球第一次通过最低点P时速度不突变，圆周运动半径突然变大，根据牛顿第二定律可知，摆线上的张力突然减小，但没有减少为原来的一半，故D错误。
6．答案B
命题透析 本题考查竖直面内的圆周运动轻杆模型，考查考生的科学思维。
思路点拨 当小球的速度为零时，杆的弹力b等于小球的重力，即解得，A错误；当时，杆的弹力为零，重力提供向心力，有，解得，故B正确；由图2可知，时，杆的作用力为零，由知，L变大，a随着也变大，故C错误；当时，根据牛顿第二定律得，，则，可知，故D错误。
7．答案B
命题透析 本题考查估算天体的质量和密度问题，对考生理解能力要求较高，考查考生的科学思维。
思路点拨 星球恰好能维持自转不瓦解时，万有引力恰好能提供其表面物体做圆周运动所需的向心力，设该星球的质量为M，半径为R，表面一物体质量为m，有，又式中为该星球密度，联立解得，代入可得：，B正确。
8．答案BC
命题透析 考查类斜抛运动知识，考查运动的合成与分解，考查考生的科学思维。
思路点拨 将初速度分解，沿力的方向上初速度，垂直于力的方向上的分速度，沿力的方向上做匀减速直线运动，根据牛顿第二定律，加速度，经过时间，沿力的方向速度减少为0，此时，只有垂直于力方向的速度，质点的速度最小，最小值为3m/s。B、C正确。
9．答案AD
命题透析 本题考查比较卫星及地面物体的速度及向心加速度，考查考生的科学思维。
思路点拨 比较卫星c和同步卫星d的速度，可根据卫星速度公式，同步卫星的轨道半径大于近地卫星的轨道半径，因此，地面卫星b和同步卫星具有相同的角速度，可根据进行比较，由于同步卫星的轨道半径大于地球半径，因此，因此A正确，B错误；比较卫星c和同步卫星d的加速度，可根据卫星速度公式，同步卫星的轨道半径大于近地卫星的轨道半径，因此，地面卫星b和同步卫星具有相同的角速度，可根据进行比较，由于同步卫星的轨道半径大于地球半径，因此，因此C错误，D正确。
10．答案ACD
命题透析 本题考查平抛运动的知识，考查考生的科学思维。
思路点拨 运动员做平抛运动，由O到P有，，又
由以上各式得，A正确；O、P间水平位移大小，故AB间的距离，故B错误；运动员与斜面间的距离最大时合速度方向与斜面平行，则有，解得，C正确；运动员落到斜面上时的速度为，D正确。
11．答案（1）（2分）
（2）（（2分）
（3）（2分）
命题透析 本题考查探究圆周运动的向心力与周期、绳长、及质量的关系实验，考查考生的科学探究素养。
思路点拨（1）因为小球的向心力是绳子的拉力和重力的合力，所以受力分析可知小于绳子的拉力即小于弹簧测力计的示数F。
（2）若测得小球做匀速圆周运动的圈数为N，对应的运动时间为t，则小球匀速圆周运动的周期为。
（3）由，可得，则的关系图像的斜率为，解得。
12．答案（1）A（2分）
（2）CD（2分）
（3）0.10（2分）1.50（1分）2.50（2分）
命题透析 本题考查探究平抛运动的规律实验，考查考生的科学探究素养。
思路点拨（1）实验可观察到的现象是P球落到水平木板上时，两球恰好能相碰。仅仅改变弧形轨道M的高度，重复上述实验，仍能观察到相同的现象，这说明平抛运动在水平方向是匀速直线运动；故选A；
（2）实验过程中要保证小球在Q点以相同的初速度水平抛出，实验必须满足的条件是斜槽轨道末段必须水平，及每次必须从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球，因此C、D正确；
（3）①竖直方向上，根据连续相等时间内的位移差公式，解得；
②水平方向上，物体做匀速直线运动，所以物体抛出时的初速度为；
③物体经过B点时竖直方向的速度大小为，。
13．命题透析 本题考查天体表面重力加速度、密度及卫星运行速度，考查考生的科学思维。
思路点拨（1）速度位移关系公式，有 （2分）
解得该星球表面的重力加速度 （1分）
（2）静止在该星球表面的物体，根据重力等于万有引力，有 （1分）
解得星球的质量 （1分）
星球的体积 （1分）
故该星球的密度 （2分）
（3）根据万有引力提供向心力，有 （2分）
解得 （2分）
14．命题透析 本题考查向心力的来源，考查考生的科学思维。
思路点拨 设圆心和小球连线与轻绳的夹角为，由几何关系可得
， （2分）
摩擦力与运动方向相反，沿切线方向 （1分）
绳子拉力沿切线方向的分力与小球所受的摩擦力相等，即 （2分）
解得 （2分）
（2）绳拉力沿半径方向的分力提供小球做圆周运动的向心力，根据牛顿第二定律可得 （2分）
解得 （2分）
周期为 （2分）
15．命题透析 考查竖直平面内的圆周运动和平抛运动的综合运用，及应用数学知识的解题能力。
思路点拨（1）小球恰能过半圆轨道最高点，轨道的弹力为0，重力提供向心力 （2分）
小球从轨道上端水平飞出后做平抛运动，设运动时间为t，有
（2分）
小球落地点到轨道下端的距离 （1分）
解得 （1分）
（2）小球从轨道的最高点水平抛出，做平抛运动
（2分）
水平位移为 （2分）
（3分）
当时，x最大，最大值为 （1分）