2022-2023学年安徽省十五校教育集团高一（下）（第二次）联考物理试卷（含解析）

2022-2023学年安徽省十五校教育集团高一（下）（第二次）联考物理试卷
第I卷（选择题）
一、单选题（本大题共7小题，共28分）
1. 质点运动的轨迹是曲线的运动称为曲线运动。关于曲线运动，下列说法中正确的是( )
A. 质点所受合力方向与速度方向相同或相反时，均可做曲线运动
B. 无论质点所受合力方向与速度方向有何关系，均可做曲线运动
C. 做曲线运动的质点其加速度的大小不一定改变，但方向一定时刻在改变
D. 做曲线运动的质点其速度的方向时刻在改变，且速度方向一定沿曲线的切线方向
2. 质量为的物体置于倾角为的固定光滑斜面上，轻细绳跨过光滑定滑轮分别连接着与小车，与滑轮间的细绳平行于斜面，小车以速率水平向右做匀速直线运动，当小车与滑轮间的细绳和水平方向成夹角时如图所示，下列判断正确的是( )
A. 绳的拉力可能小于 B. 绳的拉力一定大于
C. 的速率为 D. 相对地面的速度大小为
3. 下列有关万有引力定律的说法错误的是( )
A. 由开普勒第三定律可知，地球与火星绕太阳公转轨道的半长轴的二次方跟公转周期的三次方的比值相等
B. 开普勒根据第谷多年观测行星的运动数据，总结提出了行星运动的三大定律
C. 牛顿在发现万有引力定律的过程中应用到了牛顿第二定律和牛顿第三定律
D. 一个行星沿椭圆轨道绕太阳运动，从远日点向近日点运动的过程中，它的动能逐渐增大，而机械能不变
4. 年月日，农历除夕当晚，中国空间站过境祖国上空，神舟十五号航天员费俊龙、邓清明、张陆向全国人民送来新春祝福。如图所示，中国空间站绕地心做近似圆周运动，轨道半径为，航天员们在空间站内观察地球的最大张角为。已知地球表面的重力加速度为，航天员给全国人民拜年的时长为，忽略地球自转。则( )
A. 地球半径为
B. 空间站中的航天员和物品可以悬浮在空中，说明此时其处于失重状态，不受地球引力作用
C. 空间站绕地球运动的周期为
D. 航天员拜年时空间站运行的弧长为
5. 如图所示，一个半径为、质量为的均匀的圆盘套在光滑固定的水平转轴上，一根轻绳绕过圆盘，两端分别连接着质量分别为、的物块、，其中放在地面上，用手托着，且、均处于静止，此时离地面的高度为，圆盘两边的轻绳沿竖直方向伸直。快速撤去手，在物块向下运动的过程中。绳子始终与圆盘没有相对滑动，已知圆盘转动的动能为其中为圆盘转动的角速度，则物块上升到最高点时离地面的高度为上升过程中未与圆盘相碰( )
A. B. C. D.
6. 球从高处由静止开始下落，所受空气阻力与速度成正比。下列描述球下落过程中加速度、速度随时间，动能、机械能随下落位移变化的关系图像中可能正确的是( )
A. B.
C. D.
7. 为登月探测月球，上海航天局研制了“月球车”。某探究性学习小组对“月球车”的性能进行研究。他们让“月球车”在水平地面上由静止开始运动，并将“月球车”运动的全过程记录下来，通过数据处理得到如图所示的图像，已知段为过原点的倾斜直线；内“月球车”牵引力的功率保持与时刻相同不变，且；段为平行于横轴的直线；在末停止遥控，让“月球车”自由滑行，整个过程中“月球车”受到的阻力大小不变。下列说法错误的是( )
A. 月球车受到的阻力为
B. 月球车的质量为
C. 月球车在内运动的路程为
D. 全过程牵引力对月球车做的总功为
二、多选题（本大题共4小题，共16分）
8. 下列关于各图中机械能是否守恒，判断正确的是( )
A. 甲图中，物体将轻质弹簧压缩的过程中，不计一切阻力，机械能不守恒
B. 乙图中，在与摩擦力等大反向的拉力作用下，物体沿斜面下滑，其机械能守恒
C. 丙图中，不计任何阻力时加速下落、加速上升过程中，、组成的系统机械能守恒
D. 丁图中，若越来越小，小球慢慢降低，不计一切阻力，小球的机械能仍然守恒
9. 如图所示，在匀速转动的水平圆盘上，沿直径方向上放置以细线相连的、两个质量相等的小物块。离轴心距离，离轴心距离，、与盘面间动摩擦因数均为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，，开始时细绳恰好伸直。当圆盘转动的角速度从零开始逐渐增大的过程中，下列说法正确的是( )
A. 当时，绳子没有拉力
B. 当时，所受的静摩擦力为零
C. 在范围内增大时，所受的摩擦力一直增大
D. 若当、两物体刚好开始相对桌面滑动时剪断细绳，将做离心运动，将做近心运动
10. 如图所示是一儿童游戏机的简化示意图，光滑游戏面板倾斜放置，长度为的直管道固定在面板上，位于斜面底端，与底边垂直，半径为的四分之一圆弧轨道与相切于点，点为圆弧轨道最高点切线水平，轻弹簧下端固定在管道的底端，上端系一轻绳。现缓慢下拉轻绳使弹簧压缩，后释放轻绳，弹珠经点水平射出，最后落在斜面底边上的位置图中未画出，且离点距离最近。假设所有轨道均光滑，忽略空气阻力，弹珠可视为质点。直管粗细不计。下列说法正确的是( )
A. 弹珠脱离弹簧的瞬间，其动能达到最大 B. 弹珠脱离弹簧的瞬间，其机械能达到最大
C. 、之间的距离为 D. 、之间的距离为
11. 如图所示，滑块、的质量均为，套在固定倾斜直杆上，倾斜直杆与水平面成角，套在固定水平直杆上，两直杆分离不接触，两直杆间的距离忽略不计且杆足够长，、通过铰链用长度为的刚性轻杆初始时轻杆与水平面成角连接，、从静止释放，沿水平面向右运动，不计一切摩擦，滑块、均视为质点，重力加速度大小为，在运动的过程中，下列说法正确的是( )
A. 当到达所在水平面时
B. 当到达所在水平面时，的速度为
C. 滑块到达最右端时，的速度为
D. 滑块的最大动能为
第II卷（非选择题）
三、实验题（本大题共1小题，共9分）
12. 某同学用图示装置验证机械能守恒定律，实验步骤如下：
将拉力传感器固定在处，传感器与显示屏连接，用细线系着一实心小球，细线另一端固定在传感器下端的点，调整激光笔的高度使其光线水平经过点。
小球静止在细线下端时读出传感器示数；
将小球拉起，使细线伸直且与激光束重合，释放小球，读出小球下摆过程中传感器最大示数；
增大悬线长度，多次重复步骤，依次读出小球下摆过程中传感器最大示数、、、、；
求出传感器最大示数的平均值
实验中选用哪种小球更有利于验证机械能守恒定律？___________
A.钢球 塑料球 铝合金球
在误差允许范围内，若___________，则该过程满足机械能守恒。若改换为密度更大的同型号小球，重复实验，该关系式___________选填“仍然”或“不再”成立。
一同学实验时没有注意小球材质，实验时得到，则第一次摆下过程中机械能损失占比为___________。
四、计算题（本大题共3小题，共47分）
13. 如图所示，行星绕太阳的公转可以看成匀速圆周运动。在地球上容易测得地球一水星连线与地球太阳连线夹角，地球金星连线与地球太阳连线夹角，两角最大值分别为、，求：
地球与金星公转周期之比；
水星与金星的公转线速度之比。
14. 质量的圆环和质量的重物用轻绳跨过一滑轮连接，重物放置在倾角为固定在水平地面的斜面上，轻绳平行于斜面，与斜面间的动摩擦因数，圆环套在竖直固定的光滑直杆上，滑轮中心与直杆的距离为。现将圆环从与滑轮上表面等高处静止释放，下降到达位置。已知直杆和斜面足够长，不计空气阻力，重力加速度取。求：
当圆环滑动到时，圆环的速度大小答案可保留根号；
圆环从到过程中，绳子拉力对圆环做的功保留两位小数；
圆环从到过程中，重物与斜面间由于摩擦产生的热量。
15. 如图所示，竖直平面内有一光滑圆弧轨道，其半径为，平台与轨道的最高点等高，一质量的小球可视为质点从平台边缘的处以一定的水平速度射出，恰能沿圆弧轨道上点的切线方向进入轨道内侧，轨道半径与竖直线的夹角为，小球在最低点对外轨压力为，已知，。
求小球到达圆弧轨道最低点时的速度大小。答案可保留根号
小球沿轨道通过圆弧的最高点时，求小球对轨道的弹力。
若圆轨道是粗糙的，以相同的初速度平抛，经管口出来后恰好到达管口，求圆周运动中克服摩擦力做的功。
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：质点做曲线运动的条件是质点所受合力方向与速度方向不在一条直线上，故AB错误；
C.做曲线运动的质点加速度的方向可以不变，例如平抛运动，故C错误；
D.做曲线运动的质点速度的方向时刻在改变，且速度方向一定沿曲线的切线方向，故D正确。
故选D。
2.【答案】
【解析】小车向右做匀速直线运动， 不变， 减小， 增大，则 增大，则做加速运动，对物体，根据牛顿第二定律可知
可知绳的拉力一定大于 ，故A错误，B正确；
将小车的速度 分解为沿绳子方向的速度和垂直绳子方向的速度，如图所示
小车沿绳方向的速度等于的速度，即
故CD错误。
故选B。
3.【答案】
【解析】A.由开普勒第三定律可知，地球与火星绕太阳公转轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值相等，A错误，符合题意；
B.开普勒根据第谷多年观测行星的运动数据，总结提出了行星运动的三大定律，B正确，不符合题意；
C.牛顿在发现万有引力定律的过程中应用到了牛顿第二定律和牛顿第三定律，C正确，不符合题意；
D.一个行星沿椭圆轨道绕太阳运动，从远日点向近日点运动的过程中，只有万有引力做功，它的动能逐渐增大，而机械能不变，D正确，不符合题意。
故选A。
4.【答案】
【解析】A.由题图，设地球的半径为，由几何关系可得
解得地球半径为
A错误；
B.空间站中的航天员和物品随空间站一起绕地球做匀速圆周运动，处于完全失重状态万有引力提供向心力，所以航天员和物品所受地球引力不是零，B错误。
C.空间站受地球的引力提供向心力，可得
又有地球表面物体受到的万有引力等于物体的重力
地球半径
联立解得
C正确；
D.线速度为

解得
所以拜年时空间站运行的弧长
D错误。
故选C。
5.【答案】
【解析】设刚落地时速度为 ，则根据机械能守恒有
解得
当物块落地后，还能上升的高度
因此上升到最高点离地面的高度为
故选B。
6.【答案】
【解析】解：已知球所受的空气阻力与速度大小成正比，即
根据牛顿第二定律得
得
开始时比较小，且
球向下加速，当逐渐增大，则减小，即球做加速度逐渐减小的加速运动；当
时加速度为零，此时速度不再增大，做匀速直线运动，则全过程小球先做加速度减小的变加速直线运动，后做加速度等于零的匀速直线运动，图像的斜率表示加速度，则斜率应该逐渐减小到零后不变；
图像的斜率为
可知减小，图像斜率绝对值减小，故AB错误；
C.由动能定理
即
由于逐渐增大的，故的斜率要不断减小，故C错误；
D.机械能的变化量等于克服阻力做的功
可得
逐渐增大，则逐渐增大，即图像的斜率的绝对值逐渐变大，故D正确。
故选D。
7.【答案】
【解析】解：在末撤去牵引力后，“月球车”只在阻力作用下做匀减速运动，由图像可知，加速度大小
由牛顿第二定律得，其阻力
内“月球车”匀速运动，设牵引力为，则
则
解得

故AB正确；
C.“月球车”的加速运动过程可分为：时间内的匀加速运动、时间内的变加速运动两个阶段。时功率为，速度为，此时牵引力为
由牛顿第二定律
解得时间内的加速度大小为
匀加速运动的时间

匀加速运动的位移
内，由动能定理得
解得“月球车”在加速运动过程中的总位移
月球车在内运动的路程为
C错误；
D.在内，牵引力做功
在内，牵引力做功
后，停止遥控，牵引力做功为零，全过程牵引力对月球车做的总功为

D正确。
选错误的，故选C。
8.【答案】
【解析】解：在物体压缩弹簧的过程中，弹簧和物体组成的系统，只有重力和弹力做功，系统机械能守恒。对于，由于弹簧的弹性势能在增加，则的机械能减小，机械能不守恒，故A正确。
B.物体在与摩擦力等大反向的拉力作用下沿斜面下滑时，除重力以外，其他力做功的代数和为零，物体机械能守恒，故B正确。
C.丙图中，不计任何阻力时，加速下落，加速上升过程中，、组成的系统只有重力做功，机械能守恒，故C正确。
D. 越来越小，小球慢慢降低，运动半径越来越来小，根据
可知速度越来越小，动能不断变小，在下降的过程中重力势能减小，所以小球的机械能不守恒，故D错误。
故选ABC。
9.【答案】
【解析】解：当圆盘转动的角速度从零开始逐渐增大，和均由静摩擦力提供向心力，但物体侧滑的临界角速度较小，设角速度为 时，绳子拉直出现拉力，对物体有
解得
当角速度继续增大后，所受的静摩擦力向右逐渐减小，当静摩擦力为零的角速度为 ，有
，
解得
再增大角速度，所受的静摩擦力沿半径向外，当角速度达到 时，所受的摩擦力达到最大，先内侧滑，跟着向外侧滑，有
，
解得
当时，绳子即将出现拉力；当 时，所受的静摩擦力刚好为零；当在 范围内增大时，所受的摩擦力向内一直减小。故AB正确，C错误；
D.当时，、两物体刚好开始相对桌面滑动，此时剪断绳子，物体受到的合力都不足以提供此时两物体做圆周运动的向心力，因此物体都会做离心运动；物体所受的摩擦力会突然变向指向圆心，设角速度为 时，物体受到最大静摩擦力，对物体有
解得
即最大静摩擦力仍无法提供时需要的向心力，因此也会做离心运动，故D错误。
故选AB。
10.【答案】
【解析】
【分析】本题主要考查了牛顿第二定律、类平抛运动基本公式以及机械能守恒定律的应用，要求同学们能正确分析物体的受力情况和运动情况，知道弹珠离开弹簧前，在平衡位置时，速度最大。
【解答】、弹珠被弹簧弹出到脱离弹簧的过程，弹簧弹力开始大于重力沿斜面的分力，弹珠做加速运动，随着弹力减小，知道弹力等于重力分力时，弹珠加速度为零，速度最大，动能最大，之后弹力小于重力分力，弹珠做减速运动。在脱离弹簧前弹力一直对弹珠做正功，机械能增加，脱离后，只有重力做功，机械能守恒，故弹珠脱离弹簧的瞬间，其机械能达到最大，A错误，B正确；
、设斜面倾角，依题意弹珠射出时速度最小，故有，弹珠做类平抛运动，有，，联立解得，故A、之间的距离为，C错误，D正确。
11.【答案】
【解析】A.当到达所在水平面时，由运动的合成与分解有
解得
A正确；
B.从开始到到达所在的水平面的过程中，、两滑块组成的系统机械能守恒，由机械能守恒定律有
解得
B正确；
C.滑块到达最右端时，此时轻杆与倾斜直杆垂直，则此时滑块的速度为零，由机械能守恒可得
解得
C错误；
D.由题意可知，当轻杆与水平直杆垂直时的速度最大，此时的速度为零，由系统机械能守恒可得
解得
D正确。
故选ABD。
12.【答案】 仍然
【解析】摆下过程中若只有重力做功机械能守恒，为减小阻力影响，相同体积时应选用密度大的小球，故应选钢球，A正确；
竖直悬挂时，小球受力平衡
小球摆下过程若机械能守恒
在最低点拉力最大
解得
最大值与半径无关，故
因此
若仅增大小球质量， 关系仍成立；
若 ，则在最低点
则在最低点的动能为
机械能损失了
故第一次摆下过程中机械能损失占比为
13.【答案】解：由题图知地球和金星的公转半径之比为
故
结合太阳对行星的万有引力提供向心力
得
由牛顿第二定律，有
得
则
由题可知
得

【解析】见答案
14.【答案】解：当圆环运动到 时，设此时轻绳与竖直杆的夹角为 ，则有
设重物沿斜面上滑的距离为 ，则有
由运动关系可知此时圆环的速度 与重物的速度 的关系为
根据能量守恒定律有
解得
根据题意，设圆环从 到 过程中，绳子拉力对圆环做的功为 ，由动能定理有
代入数据解得
圆环 从 到 过程中，重物与斜面间由于摩擦产生的热量为

【解析】见答案
15.【答案】解：根据牛顿第二定律
根据题意可得
解得小球到达圆弧轨道最低点时的速度大小
根据机械能守恒
解得
根据牛顿第二定律
解得轨道对小球的弹力
方向向下，根据牛顿第三定律，小球对轨道的弹力，方向向上。
小球从到的高度差

小球做平抛运动由

则小球在点的竖直分速度

把小球在点的速度分解可得

由解得
小球平抛初速度
若圆轨道是粗糙的，以相同的初速度平抛，经管口出来后恰好到达管口，水平方向位移大小
平抛速度
由到的整个过程中，重力不做功，只有摩擦力做功，根据动能定理，摩擦力做功
即克服摩擦力做的功为 。

【解析】见答案
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