2022-2023学年江苏省扬州市高邮市高一（下）期中物理试卷（含解析）

2022-2023学年江苏省扬州市高邮市高一（下）期中物理试卷
一、单选题（本大题共10小题，共40.0分）
1. 如图所示是研究“点电荷之间相互作用规律”的扭秤装置( )
A. 实验中球也需带电
B. 实验中库仑力大小是通过传感器获得的
C. 该装置可探究出库仑力与电荷量的乘积成正比
D. 该装置可探究出库仑力与距离成反比
2. 修正带是学生常用的涂改工具，其内部结构如图所示，两齿轮半径分别为和，、分别是大小齿轮边缘上的两点，当齿轮匀速转动时，、两点( )
A. 角速度之比为： B. 线速度大小之比为：
C. 向心加速度大小之比为： D. 周期之比为：
3. 如图所示是某次实验探究时的情景，这是在探究( )
A. 向心力与质量之间的关系
B. 向心力与角速度之间的关系
C. 向心力与线速度之间的关系
D. 若研究向心力与半径关系时，可将小球放在、处
4. 天问一号于年月日与火星交会，进入环绕火星轨道。如图所示为其简化飞行路线图，在点进入地火转移轨道，在点被火星俘获。已知火星的轨道半径是地球轨道半径的倍，则下列说法正确的是( )
A. 天问一号在地火转移轨道的周期大于火星的公转周期
B. 相等时间内天问一号与太阳的连线扫过的面积等于火星与太阳的连线扫过的面积
C. 在地火转移轨道上天问一号经过点的速度小于经过点的速度
D. 天问一号从发射到被火星俘获，经历的时间约天
5. 山崖边的公路常被称为最险公路，如图所示，一辆汽车欲安全通过此弯道，下列说法正确的是( )
A. 该路面内侧低、外侧高
B. 汽车向心力方向与路面平行
C. 若汽车以相同速率转弯，选择内圈较为安全
D. 汽车在转弯时受到重力、支持力、摩擦力和向心力作用
6. 年月日，美国阿尔忒弥斯号任务中的猎户座号飞船顺利完成绕月飞行任务，已安全降落。如图所示为其轨迹简化示意图，则下列说法正确的是( )
A. 飞船在轨道上的速度大于月球的第一宇宙速度
B. 飞船从轨道进入轨道时需在点减速
C. 要能成功发射，飞船的发射速度应大于
D. 飞船在轨道上经过点的加速度小于在轨道上经过点的加速度
7. 如图为直升机抢救伤员的情景，直升机悬停在空中，用绳索将伤员由静止向上吊起，初始阶段绳索对伤员做功的功率恒定，则在此阶段中不计空气阻力( )
A. 绳索对伤员的拉力越来越大
B. 伤员的加速度越来越小
C. 伤员克服重力做功的功率恒定
D. 合力对伤员做功的功率不变
8. 黑洞猎手计划研究团队发现了一颗质量大约为倍太阳质量的中子星，与一颗大约倍太阳质量的红矮星组成了双星系统，绕它们连线上某点旋转。则下列说法正确的是( )
A. 中子星与红矮星的向心力之比大约为：
B. 中子星与红矮星的角速度之比大约为：
C. 中子星与红矮星的转动半径之比大约为：
D. 中子星与红矮星的线速度之比大约为：
9. 游乐园有一种游戏设施叫做“魔盘”，如图所示，已知，，游客与魔盘底部的动摩擦因数相等，当游客随“魔盘”一起由静止加速转动时，下列说法正确的是( )
A. 在没有发生相对滑动前，游客、向心加速度大小相等
B. 游客所受摩擦力指向圆心
C. 游客先被甩出
D. 游客被甩出后一定沿着圆弧的切线运动
10. 年月日我国首颗超百容量高通量地球静止轨道通信卫星成功发射，其轨道如图中所示，图中为太阳探测卫星“夸父一号”，轨道高度小于地球同步卫星轨道高度，为赤道上的物体。则下列说法正确的是( )
A. 、的线速度大小关系为 B. 、的角速度大小关系为
C. 、的周期关系为 D. 、的向心加速度大小关系为
二、简答题（本大题共5小题，共60.0分）
11. 某学习小组利用如图甲装置做“验证机械能守恒定律”的实验。已知打点计时器打点周期，当地重力加速度取。
下列实验操作合理的是______ 。
A.用轻巧橡胶球做实验防止撞坏地面
B.精确测量出重物的质量
C.释放重物前，重物离打点计时器远些
D.做实验时，先接通打点计时器的电源，再释放重物
实验需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度和下落高度。某同学利用实验得到的纸带，设计了以下三种测量方案，正确的是______
A.用刻度尺测出物体下落的高度，并测出下落时间，通过计算出瞬时速度
B.用刻度尺测出物体下落的高度，并通过计算出瞬时速度
C.用刻度尺测出物体下落的高度，根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度
小张同学在实验中得到一条点迹清晰的纸带，如图乙所示，把第一个点记作，另选连续的个点、、作为测量点。已知、、各点到点的距离分别为、、。已知重物的质量为，可知重物由点运动到点，重力势能的减少量等于______ 结果保留位有效数字。
小李同学在实验中发现重物增加的动能略小于重物减少的重力势能，于是深入研究阻力对本实验的影响。他测出重物质量，各计数点到起始点的距离，并计算出各计数点的速度，用实验测得的数据绘制出图线，如图丙所示。由图线求得重物下落时受到阻力与重物所受重力的百分比为 ______ 保留两位有效数字。
小王同学在实验中发现重物增加的动能略大于重物减少的重力势能，出现这一结果的可能原因是______ 。
A.工作电压偏高
B.点的速度不为零
C.存在空气阻力和摩擦力
D.电源的频率变大
12. 年月第届国际宇航大会在法国巴黎召开，中国首次火星探测天问一号任务团队获得“世界航天奖”。若已知天问一号绕火星做匀速圆周运动的周期为，轨道半径为，引力常量为，求：
火星质量；
天问一号的运行速度大小。
13. 如图，粗糙水平面与竖直面内的粗糙半圆形导轨在点相接，导轨半径为。质量为的物体将弹簧压缩至点后由静止释放，在弹力作用下物体获得某一向右速度后脱离弹簧，它经过点的速度为，之后沿半圆形导轨运动，到达点的速度为。已知物体与水平面间的动摩擦因数为，间长度为，重力加速度取，求：
物体沿半圆形导轨运动过程中克服阻力所做的功；
弹簧压缩至点时的弹性势能。
14. 如图甲所示为振动式压路机，工作原理是一边行走一边上下振动，其上下振动是由旋转的偏心机构引起的，简化模型如图乙所示，已知偏心机构的质量为，滚筒的质量为，偏心机构重心到轴心的距离为，求：
当偏心机构经过最高点时恰好对轴无作用力，此时偏心机构重心的线速度大小；
当偏心机构经过最高点时滚筒恰好对地面无压力，此时的角速度大小；
若偏心机构以第中的角速度匀速转动时，滚筒对地面的最大压力大小。
15. 如图所示，重物质量，圆环质量，通过轻绳跨过定滑轮连接在一起，圆环套在光滑的竖直杆上，点与滑轮等高，、间距离，开始时圆环在点，系统处于静止状态。不计定滑轮和空气的阻力，，，。求：
系统处于静止状态时，细线与竖直杆的夹角；
将圆环提自点从静止释放，向下运动的最大距离；
圆环向下运动的最大速度。
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：球不应带电荷，因为使扭秤转动的力应是之间的库仑力；
B.此实验装置中没有用到力的传感器。故B错误；
C.在保证两球距离不变的情形下，可得出此结论。故C正确；
D.该装置不能定量分析出库仑力与距离成反比的结论。故D错误。
故选：。
弄清这装置的原理，即可选出符合题题的答案来。
本题要注意使秤发生转动的力及此力与转动角度的关系。
2.【答案】
【解析】解：、两齿轮是通过齿轮连接，齿轮边缘线速度大小相等，即，故B错误；
A、根据圆周运动线速度与角速度的关系得
因此，故A错误；
C、根据圆周运动向心力公式
因此，故C正确；
D、根据周期公式
因此，故D错误。
故选：。
两齿轮是通过齿轮连接，齿轮边缘线速度大小相等，然后分别结合线速度与角速度的关系、向心加速度公式和周期公式分析作答。
本题考查了圆周运动的传动方式齿轮传动，其特点为齿轮边缘线速度大小相等；然后分别结合线速度与角速度的关系、向心加速度公式和周期公式即可完成作答。
3.【答案】
【解析】解：、本实验利用控制变量法，由图可知，铝球和钢球的质量不同，所以这是探究向心力与质量的关系，故A正确，BC错误；
D、若研究向心力与半径关系时，将小球放在、处，则无法比较向心力大小，故D错误。
故选：。
、由图可知两球的材质不同，质量不同，又根据本实验采用的控制变量法，可知探究向心力与质量的关系；
D、本实验通过左右标尺上露出的红白相间的等分格数来比较向心力的大小，若是放在、处，则无法比较向心力的大小。
本题考查课本的演示实验，本实验采用控制变量法，通过对比进行比较、定性分析向心力与各个量的关系。
4.【答案】
【解析】解：因为天问一号半长轴较小，根据开普勒第三定律有，可知天问一号在地火转移轨道的周期小于火星公转的周期，故A错误；
B.因为天问一号半长轴较小，根据开普勒第二定律，相等时间内天问一号与太阳的连线扫过的面积不等于火星与太阳的连线扫过的面积，故B错误；
C.天问一号进入地火转移轨道后，万有引力做负功，速度逐渐减小，所以在地火转移轨道上天问一号经过点的速度大于经过点的速度，故C错误；
D.根据开普勒第三定律有
整理得天问一号在地火转移轨道上的周期
天问一号从发射到被火星俘获，经历的时间
其中天
联立上述各式，代入数据得天，故D正确。
故选：。
天问一号在地火转移椭圆轨道上运行，围绕太阳公转，火星也围绕太阳公转，两者满足开普勒第三定律，列出方程可比较两者公转周期；根据开普勒第二定律判断；天问一号进入地火转移轨道后，克服万有引力做功，速度逐渐减小；天问一号和地球都围绕太阳公转，两者满足开普勒第三定律，列出方程可求出天问一号的周期，天问一号从发射到被火星俘获，只运行了半个周期，由此求出时间。
本题主要考查开普勒第三定律，涉及两个圆形轨道、一个椭圆半椭圆轨道。只要中心天体相同，就适用开普勒第三定律。
5.【答案】
【解析】解：、该弯路的设计内侧低，外侧高时，由车的重力与支持力的合力提供部分的向心力，不易侧滑，故A正确；
B、汽车做的是水平面内的圆周运动，其向心力应沿水平方向指向圆心，故B错误；
、汽车转弯时受到重力、支持力、摩擦力，向心力为效果力，根据向心力公式可知：速率相同时半径越大其需要的向心力越小，所以汽车以相同速率转弯，选择外圈较为安全，故CD错误。
故选：。
汽车拐弯处将路面建成外高内低，汽车拐弯靠重力、支持力、摩擦力的合力提供向心力，结合牛顿第二定律分析即可。
汽车转弯属于水平面内的圆周运动，其向心力沿水平方向指向圆心。
6.【答案】
【解析】解：、由图可知，飞船在轨道上距离月球表面高度较大，所以飞船在轨道上的速度小于月球的第一宇宙速度，故A错误；
B、从轨道轨到轨道，飞船必须在点需要点火减速，才能从做离心运动转变为做匀速圆周运动，故B正确；
C、第二宇宙速度是飞船脱离地球的引力的速度，由于发射到月球的飞船没有脱离地球的引力，所以其发射速度一定小于，故C错误；
D、根据万有引力定律可知飞船在轨道上的点和轨道上的点所受的万有引力相等，根据牛顿第二定律知它的加速度相等，故D错误。
故选：。
根据第一宇宙速度与第二宇宙速度判断；根据变轨的原理确定轨道上的点和轨道上点的速度大小，根据牛顿第二定律比较在不同轨道上的点的加速度大小。
解决本题的关键掌握卫星变轨的原理，当万有引力大于向心力，做近心运动，当万有引力小于向心力，做离心运动．注意在不同轨道上的点，所受合力相等，加速度相等．
7.【答案】
【解析】解：、绳索对队员的拉力做功的功率不变，而伤员加速上升，速度增加，由可知，绳索对伤员的拉力越来越小，故A错误；
B、由可知，绳索对伤员的拉力越来越小，伤员的加速度越来越小，故B正确；
C、由功率公式可知，伤员克服重力做功的功率不断增大，故C错误；
D、合力对伤员做功的功率，由于不变，速度越来越大，则合力对伤员做功的功率越来越小，故D错误；
故选：。
绳索对队员的拉力做功的功率不变，而伤员加速上升，速度增加，由可知，绳索对伤员的拉力越来越小；根据牛顿第二定律判断出加速变化；功率判断伤员克服重力做功的功率变化；根据求得合外力功率变化。
本题主要考查了在额定功率下的变加速运动，关键是要抓住功率不变，速度增大，牵引力减小，明确瞬时功率，结合牛顿第二定律即可判断。
8.【答案】
【解析】解：、双星系统中，星体之间的万有引力提供向心力，可知，中子星绕点运动的向心力大小等于红矮星的向心力大小，故A错误；
B、双星系统中两天体的角速度相等，即中子星绕点运动的角速度等于红矮星的角速度，故B错误；
C、设中子星质量为，红矮星质量为，相距，根据万有引力提供向心力有：
联立解得中子星与红矮星的转动半径之比大约为：，故C错误；
D、根据，双星系统角速度相等，中子星与红矮星的线速度之比大约为：，故D正确。
故选：。
双星做圆周运动时，万有引力提供向心力，据此判断中子星和红矮星的轨道钣金和向心力的大小；双星系统中两天体的角速度相等；根据万有引力提供向心力及可解得轨道半径的比值和线速度比值。
本题考查双星问题，解题关键是知道双星问题中，万有引力提供向心力。
9.【答案】
【解析】解：、游客随转盘做匀速圆周运动，没有被甩出前，根据可知，游客、向心加速度大小相等，故A正确；
B、游客受到的静摩擦力提供向心力，由于角速度越来越大，小球在切线方向也有加速度，根据牛顿第二定律可知在未甩出前摩擦力并非指向圆心，故B错误；
C、当转速增大时，静摩擦力提供向心力，根据可知，一起达到最大静摩擦力，故游客和一起先被甩出，甩出后游客做离心运动，运动的轨道半径变大，而不是沿着圆弧的切线运动，故CD错误；
故选：。
三个游客都随转盘转动而做匀速圆周运动，角速度相同，均由静摩擦力提供向心力，由牛顿第二定律研究静摩擦力的大小．转速增大时，当小孩受到的静摩擦力达到最大时，游客将开始滑动。
本题首先抓住三个游客相同的量：角速度，其次，根据产生离心运动的条件进行选择，中等难度．
10.【答案】
【解析】解：、与同为卫星，由人造卫星受到的万有引力提供向心力有：，解得速度，可知，故A错误；
B、由人造卫星受到的万有引力提供向心力有：，解得速度，可知，故B错误；
C、与的周期都等于地球自转的周期，则，故C正确；
D、与的周期相等，则角速度相等，由，所以，故D错误。
故选：。
本题中涉及到三个做圆周运动物体，、转动的周期相等，、同为卫星，故比较他们的周期、角速度、线速度、向心加速度的关系时，涉及到两种物理模型，要两两比较。
此题考查了人造卫星的相关知识，解决本题的关键是利用万有引力提供向心力这一知识点，知道线速度、周期、加速度与轨道半径的关系。
11.【答案】
【解析】解应使用密度较大的铁球进行实验，减小阻力的影响，故A错误；
B.根据实验原理，无需测量重物的质量，故B错误；
C.释放重物前，重物离打点计时器近些，故C错误；
D.做实验时，先接通打点计时器的电源，再释放重物，故D正确；
故选：。
、通过和计算出瞬时速度，就已经把重物的实际运动看成自由落体运动，再运用自由落体运动的规律求解速度，那么就不需要验证了，故AB错误；
C、根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度，故C正确；
故选：。
重力势能的减少量
根据得，图线的斜率，解得，根据牛顿第二定律得，，解得，则
、工作电压偏高不影响测量的误差．故A错误；
B、点的速度不为零，导致动能的增加量测量偏大，从而大于重力势能．故B正确；
C、重物下落过程中受到阻力和摩擦力，会产生内能，导致重力势能的减小量大于动能的增加量．故C错误；
D、电源的频率变大，导致计算所用时间间隔偏大，则瞬时速度偏小，会使重物动能的增加量略小于重力势能的减少量，故D错误；
故选：。
故答案为：；；；；
根据实验原理与实验操作规范分析判断；
根据重力势能的公式解答；
机械能守恒结合图像计算图像斜率解得重物下落时受到阻力与重物所受重力的百分比；
结合实验注意事项及误差分析逐条判断。
本题考查打点计时器的选择，实验步骤，纸带数据处理，误差分析，学生需熟练掌握机械能守恒定律的相关知识并灵活应用处理问题。
12.【答案】解：对天问一号，根据万有引力提供向心力
解得：
天问一号的速度：
答：火星质量为；
天问一号的运行速度大小为。
【解析】根据万有引力提供向心力计算出火星的质量；
根据线速度与周期的关系求出。
本题主要考查了万有引力定律的相关应用，解题的关键点是万有引力提供向心力的灵活运用。
13.【答案】解：由到由动能定理得：
代入数据解得克服阻力做的功：
对物体从到由功能关系得：
代入数据解得：
答：物体沿半圆形导轨运动过程中克服阻力所做的功为；
弹簧压缩至点时的弹性势能为。
【解析】从到利用动能定理即可解答；
从到根据功能关系进行解答。
本题重点考查动能定理的应用、变力做功的求解方法，注意克服阻力做功与阻力做功的区别，以及动能定理的使用方法。
14.【答案】解：偏心机构对轴无作用力：
解得
滚筒对地面无压力，说明连杆对滚筒的作用力向上且等于滚筒的重力，根据牛顿第三定律连杆对偏心机构的力向下，所以
当偏心机构运动到最低点时滚筒对地面压力最大，对偏心机构分析
根据牛顿第三定律，连杆对滚筒的作用力为，方向向下．
地面对滚筒的支持力，所以压力也为
答：当偏心机构经过最高点时恰好对轴无作用力，此时偏心机构重心的线速度大小为；
当偏心机构经过最高点时滚筒恰好对地面无压力，此时的角速度大小为；
若偏心机构以第中的角速度匀速转动时，滚筒对地面的最大压力大小为。
【解析】偏心机构对轴无作用力：；
滚筒对地面无压力，说明连杆对滚筒的作用力向上且等于滚筒的重力，根据牛顿第三定律连杆对偏心机构的力向下；
当偏心机构运动到最低点时滚筒对地面压力最大，对偏心机构分析，根据牛顿第三定律，连杆对滚筒的作用力为，方向向下地面对滚筒的支持力，可知滚筒对地面的最大压力。
本题考查牛顿运动定律。学生需根据题意结合牛顿运动定律进行解题。
15.【答案】解：平衡时，对圆环进行受力分析，有
解得
圆环向下运动到最大距离时，重物和圆环的速度都为，该过程中系统机械能守恒
解得
当圆环处于位置时，处于平衡状态，圆环速度最大，设此时重物的速度为
根据几何关系有
根据系统机械能守恒
解得
答：系统处于静止状态时，细线与竖直杆的夹角为；
将圆环提自点从静止释放，向下运动的最大距离为；
圆环向下运动的最大速度为。
【解析】平衡时，对圆环进行受力分析，根据共点力平衡条件解得夹角．
由圆环与组成的系统机械能守恒，结合可得此时速度为，可得最大距离．
根据两球的运动过程可明确能量的转化，则可解得最大深度．
该题的关键是用好系统机械能守恒这个知识点；难点是对于速度极限值的判断。
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