2022-2023学年湖北省黄冈市三县下学期高一期中物理试卷（5月）（含解析）

2022-2023学年湖北省黄冈市三县下学期高一期中物理试卷（5月）
注意事项：
1.考试结束后，请将本试卷和答题卡一并交回
2.答题前，请务必将自己的姓名、准考证号用0.5毫米黑色墨水笔填写在试卷和答题卡哦的规定位置。
3.请认真核对监考员在答题卡上所粘贴的条形码上的姓名、准考证号与本人是否相符。
4.作答选择题，必项用0.5毫米黑色墨水的签字笔在答题卡上对应选项的方框涂满、涂黑；如需改动，请用橡皮擦干净后，再选涂其它答案，作答非选择题，必须用0.5毫米黑色水的签字笔在答题卡上的指定位置作答，在其他位置作答一律无效。
5.如需作图，须用2B铅笔绘、写清楚，线条、符号须加黑、加粗。
一、单项选择题：本题共7小题，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。
1. 一物体在直角坐标系平面内运动，沿轴和轴的速度时间图像如图，所示，则下列关于该物体在时间内运动性质的判断中正确的是
A. 物体一直处于静止状态 B. 物体做匀变速直线运动
C. 物体做匀变速曲线运动 D. 物体做非匀变速曲线运动
2. 如图所示，李磊在商场超市购物，提一袋质量为的大米从二楼乘自动扶梯到一楼，自动扶梯以的速率匀速运行，与水平面之间的夹角为，楼层高度差为，取重力加速度，则( )
A. 下楼过程中，这袋大米的重力做功为
B. 下楼过程中，李磊对这袋大米做功为
C. 下楼过程中，李磊对这袋大米做功的平均功率为
D. 在自动扶梯上，这袋大米的重力做功的瞬时功率为
3. 中国在西昌卫星发射中心用“长征三号丙”运载火箭，将第十一颗“北斗”导航卫星成功送入太空预定转移轨道，这是一颗地球静止轨道卫星。“北斗”导航卫星定位系统由静止轨道卫星同步卫星、中轨道卫星和倾斜同步卫星组成，中轨道卫星轨道半径约为公里，静止轨道卫星的半径约为公里。下列说法正确的是( )
A. 地球赤道上随地球自转物体的向心加速度比静止轨道卫星向心加速度大
B. 静止轨道卫星和中轨道卫星的线速度均大于地球的第一宇宙速度
C. 中轨道卫星的周期大于同步卫星周期
D. 静止轨道卫星的向心加速度比中轨道卫星向心加速度小
4. “水上飞人运动”是一项新兴运动形式。操控者借助“喷射式悬浮飞行器”向下喷射高压水柱的方式实现在水面上方或悬停或急速升降等动作。假设某玩家含设备质量为，底部两个喷口的总面积为，忽略空气阻力和管道含装置对人的作用，下列说法正确的是
A. 当装置向下喷水时，人将沿着喷水的反方向做直线运动
B. 若要悬停在空中，向下喷水的水速应为
C. 当人匀速上升时，人所受的合外力做的总功为
D. 若要实现向上以加速度加速运动，向下喷水的水速应为
5. 如图所示，以的速度水平抛出的小球，飞行一段时间撞在斜面上，速度方向与斜面方向成，已知斜面倾角，以下结论中正确的是( )
A. 物体下降的高度是 B. 物体撞击斜面时的速度大小为
C. 物体飞行时间是 D. 物体飞行的水平位移为
6. 如图所示，轻杆的一端固定一小球视为质点另一端套在光滑的水平轴上，轴的正上方有一速度传感器，可以测量小球通过最高点时的速度大小；轴处有力传感器，可以测量小球通过最高点时轴受到杆的作用力，若竖直向下为力的正方向，小球在最低点时给不同的初速度，得到图象如图所示，取，则( )
A. 轴到球心间的距离为
B. 小球的质量为
C. 小球恰好通过最高点时的速度大小为
D. 小球在最低点的初速度大小为时通过最高点时杆不受球的作用力
7. 如图所示，竖直固定的光滑直杆上套有一个质量为的小球，初始时置于点一原长为的轻质弹簧左端固定在点，右端与小球相连直杆上还有、、三点，且与在同一水平线上，，、与夹角均为，与夹角为现释放小球，小球从点由静止开始下滑，到达点时速度为在此过程中弹簧始终处于弹性限度内，下列说法正确的是重力加速度为，，
A. 小球在点时加速度为，速度最大
B. 小球从点下滑到点的过程中，小球的机械能减小
C. 小球在点的速度大小为
D. 小球从点下滑到点的过程中，弹簧的弹性势能增加了
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16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4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
8. 如图所示，某球员截断对方传球并转守为攻，断球前瞬间，足球的速度大小为、方向水平向左；断球后瞬间，足球的速度大小为、方向水平向右。若足球的质量为，球员的脚与足球接触的时间为，忽略断球过程中足球受到草地的摩擦力，则对于该过程，下列说法正确的是( )
A. 足球的动量改变量的大小为
B. 足球的动量改变量的大小为
C. 足球受到脚水平方向的平均作用力大小为
D. 足球受到脚水平方向的平均作用力大小为
9. 一定质量的实心光滑大球半径为，放置在固定斜面上斜面倾角为，被一竖直挡板挡住，挡板可绕点在竖直平面内转动，将一半径为质量为的光滑小球放置于大球与挡板之间，整体处于静止状态，如图所示，，现将竖直挡板顺时针缓慢放平此过程中大球与档板始终紧密接触，重力加速度为，下列说法不正确的是( )
A. 当整体处于静止状态时小球受挡板的弹力大小为
B. 挡板顺时针缓慢放平过程中大球对小球的弹力一直变小
C. 挡板顺时针缓慢放平过程中挡板对小球的弹力先变大后变小
D. 斜面体对大球的弹力逐渐变大
10. 如图所示，半径为的圆形槽置于光滑水平面上，小球和凹槽的质量均为，将小球从圆槽的右侧最顶端由静止释放，一切摩擦均不计．则、构成的系统
A. 当小球到达凹槽左端时，凹槽向右的位移最大
B. 这一过程动量守恒
C. 因为系统机械能守恒，物体运动到圆槽的最低点速度为
D. 释放后当物体向左上升到最高点时，又恰与释放点等高
11. 如图甲所示，总质量为的人和雪橇在倾角的斜面上向下滑动，所受的空气阻力与速度成正比比例系数也叫空气的阻力系数。今测得雪橇运动的图象如图乙所示，且是曲线的切线，点坐标为，是曲线的渐近线，取，根据以上信息，则能够确定下列哪个物理量( )
A. 空气的阻力系数 B. 雪橇与斜面间的动摩擦因数
C. 雪橇达到最大速度时所用的时间 D. 雪橇在斜面上下滑的最大速度
三、实验题：本大题共2小题，共16分。把答案写在答题卡中指定位置处，不要求写出演算过程。
12. 如图所示为实验室中验证动量守恒定律的实验装置示意图。
若入射小球质量为，被碰小球质量为，则两小球质量关系应满足_________。
A.
为完成此实验，以下所提供的测量工具中必需的是__________。
A.刻度尺 秒表 天平 弹簧测力计
设入射小球的质量为，被碰小球的质量为，，，三点到点距离分别为，，，则在用图中所示装置进行实验时为碰前入射小球落点的平均位置，所得“验证动量守恒定律”的表达式为_________用，，，，等物理量表示。
13. 用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。遮光条的宽度用表示，用刻度尺测量遮光条到光电门之间的距离。钩码质量为，滑块质量为。

用游标卡尺测量遮光条的宽度，游标卡尺的示数如图所示，其读数为______；
每次实验时，滑块从同一位置静止释放，测得遮光条的挡光时间为，用遮光条挡光这段时间内的平均速度______结果保留两位有效数字表示遮光条到达光电门的速度，遮光条从静止运动到光电门的过程中系统减少的重力势能为______，增加的动能为______。若满足______，则机械能守恒用、、、、表示。
实验中______填“必须远大于”或“无须远大于”
若实验中绳子与水平面不平行且滑轮端离水平面太高，则系统机械能______守恒。填“依然”或“不”，此时实验测量出的重力势能的减少量______选填“大于”、“小于”或“等于”动能的增加量。
四、计算题：本大题共3小题，共40分。把答案写在答题卡中指定位置处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。
14. 高空抛物现象曾被称为“悬在城市上空的痛”年月日十三届全国人大三次会议表决通过了中华人民共和国民法典，自年月日起施行关于高空抛物的新规定，明确侵权人依法承担的责任．高空抛物的危害究竟有多大呢？让我们通过数据说明．若质量为的苹果，从一居民楼的层坠下．假设每层楼的高度为，则苹果下落的高度为，重力加速度为．
苹果撞击地面的过程中，求苹果的动量变化量取竖直向下为正方向；
若苹果与地面碰撞时间约为，求苹果对地面的撞击力大小．
15. 如图所示，许多工厂的流水线上用传送带传送工件，以提高工作效率．传送带以恒定的速率运送质量为的工件可视为质点，工件从位置轻放到传送带上，工件与传送带之间的动摩擦因数，传送带与水平方向夹角，传送带、间长度；每当前一个工件在传送带上停止相对滑动时，后一个工件立即轻放到传送带上，取，求：
在正常运行状态下传送带上相邻工件间的距离；
将工件从底端运输到顶端的过程中摩擦力对每个工件做的功．
16. 如图所示，倾角的直轨道在点与水平轨道平滑连接，在点与圆弧轨道相切，圆弧轨道的圆心为、半径为，轨道的点与点等高，点在点的正下方。水平轨道上有一轻质弹簧其右端固定，左端用质量为的小球将弹簧压缩小球与弹簧不连接，质量为的小球静止在水平轨道上。现将小球由静止释放，弹簧恢复原长后、两小球发生弹性碰撞，碰后小球恰好能通过圆弧轨道的最高点。不计所有摩擦，两小球均可视为质点，已知轨道在竖直平面内，，，重力加速度为，求：
小球运动到点时对轨道的压力大小；
第一次碰撞后小球的速度大小；
小球由静止释放时弹簧具有的弹性势能。
答案和解析
1.【答案】
【解析】由图知，物体在轴方向做初速度为的匀减速直线运动，在轴方向做初速度为零的匀加速直线运动，所以物体的合初速度沿轴方向，而合加速度不沿轴方向，两者不共线，故物体的轨迹为曲线，由于、方向的加速度恒定，所以合加速度恒定，故物体做匀变速曲线运动。故选C。
2.【答案】
【解析】A.下楼过程中，这袋大米的重力做功为，故A错误；
B.下楼过程中，因为是匀速运动，李磊对这袋大米的作用力等于这袋大米的重力，方向竖直向上，故做功为，故B错误；
C.自动扶梯的长度为，故下落所用时间为，下楼过程中，李磊对这袋大米做功的平均功率为，故C错误；
D.在自动扶梯上，这袋大米的重力做功的瞬时功率为，故D正确。
故选D。
3.【答案】
【解析】A.地球赤道上随地球自转物体和静止轨道卫星具有相同的角速度，根据，知静止轨道卫星的向心加速度大，故A错误；
B.根据得：，知道轨道半径越大，线速度越小，第一宇宙速度的轨道半径为地球的半径，所以第一宇宙速度是绕地球做匀速圆周运动最大的环绕速度，所以静止轨道卫星和中轨卫星的线速度均小于地球的第一宇宙速度，故B错误；
C.根据得：，中轨道卫星的轨道半径小，周期小．故C错误；
D.根据得：，轨道半径越大，向心加速度越小，中轨道卫星的轨道半径小，向心加速度大，故D正确；故选D。
4.【答案】
【解析】、当装置向下喷水时，若反冲力等于某玩家含设备的重力，人可以在水面悬停；设飞行器对水的平均作用力为，根据牛顿第三定律可知，水对飞行器的作用力的大小也等于，对飞行器，设水喷出时的速度为，在时间内喷出的水的质量，时间内质量为的水获得的冲量，联立可得，故AB错误；
C、当人匀速上升时，，人所受的合外力做的总功为，故C正确；
D、若要实现向上以加速度加速运动，则，在时间内喷出的水的质量，时间内质量为的水获得的冲量，解得，故D错误。
5.【答案】
【解析】速度方向与斜面方向成 ，可知撞在斜面上时速度与水平方向的夹角为 ，设物体飞行的时间为，根据平抛运动规律有 ，
解得
可得物体下降的高度为，A正确，C错误；
B.物体撞击斜面时的速度大小为，B错误；
D.物体飞行的水平位移为，D错误。
6.【答案】
【解析】设杆的长度为，在最高点由牛顿第二定律得，。
由图像，当时，，即，；当时，，即，，A正确，B错误；
C.由于是轻杆连接，小球恰好通过最高点时的速度大小为，故C错误；
D.若通过最高点时杆不受球的作用力，由图像可知，设小球在最低点的初速度为，根据机械能守恒定律，，解得，D错误。故选A。
7.【答案】
【解析】A.从到，弹簧对小球有沿弹簧向下的拉力，小球的速度不断增大；从点向下运动，弹簧对小球有沿弹簧向上的拉力，开始时拉力沿杆向上的分力小于小球的重力，小球仍在加速，所以小球在点时速度不是最大，此时小球的合力为，则加速度为，故A错误；
B.从下滑到的过程中，对小球与弹簧组成的系统机械能守恒，由于弹性势能先减小后增大，则小球的机械能先增大后减小，故B错误；
C.小球从下滑到的过程中，对小球与弹簧组成的系统，由机械能守恒定律得：，可知滑块在点的速度大小为，故C错误；
D.小球从下滑到的过程中，弹性势能增加量等于小球机械能减少量：，代入数据得，故D正确。
8.【答案】
【解析】以水平向左为正方向，足球的初、末动量分别为
，
，
足球的动量改变量，
“”说明的方向水平向右，故A错误、B正确；
足球受到的平均作用力，“”说明的方向水平向右，故C正确、D错误。
故选：。
9.【答案】
【解析】A.当开始系统处于静止状态时，对小球受力分析如图所示，
由几何关系知道，由平衡条件得到挡板对小球的弹力为：，故A正确；
画出竖直挡板转动过程中的动态矢量图如图所示，
小球所受三个力构成封闭的三角形，由图中看出大球对小球的弹力 一直变小，档板的弹力先变小再变大，故B正确，C错误；
D、把两个球当成一个整体，同理，可得斜面对大球的弹力一直减小，故D错误。
故选CD。
10.【答案】
【解析】B.小球与半圆形槽组成的系统在水平方向不受力，所以水平方向的动量守恒，但在竖直方向动量不守恒，故系统总的动量不守恒，错误；
C.因为系统机械能守恒和水平方向动量守恒，，，解得，即物体运动到圆槽的最低点速度为，故C错误；
释放后当物体向左上升到最高点时，由水平方向动量守恒定律可知一定同时静止，不上升至等高点违反机械能守恒定律，当小球到达凹槽左端时速度为，此时凹槽速度也为，凹槽向右位移最大，故正确。
11.【答案】
【解析】由牛顿第二定律得：，
由图象得点速度为：，加速度为：；有：，
最终雪橇匀速运动时最大速度为：，；，
联立，代入数据可以解得和，故ABD正确；
C.由知，增大，减小，雪橇做加速度逐渐减小的变加速运动，不能根据运动学公式求雪橇达到最大速度时所用的时间，故C错误。
故选ABD。
12.【答案】；；。
【解析】为保证两球发生对心正碰，两球的半径应相等，为防止碰撞后入射球反弹，入射球的质量应大于被碰球的质量，故选A；
小球离开轨道后做平抛运动，由得小球做平抛运动的时间，由于小球做平抛运动时抛出点的高度相同，则它们在空中的运动时间相等，验证碰撞中的动量守恒，需要验证：，则：，，由图乙所示可知，需要验证：，
因此实验需要测量的量有：入射小球的质量，被碰小球的质量，入射小球碰前平抛的水平位移，入射小球碰后平抛的水平位移，被碰小球碰后平抛的水平位移，实验需要刻度尺与天平，故选AC。
由可知，验证碰撞中的动量守恒，需要验证：。
13.【答案】；
； ； ； ；
无须远大于
依然 小于
【解析】游标卡尺读数的方法是主尺读数加上游标读数，不需估读。
遮光条的宽度很小，通过光电门的时间很短，在这么短的时间里可以把遮光条的速度当作不变，速度为
系统重力势能的减少量为
系统动能的增加量为
若重力势能的减少量等于动能的增加量，即
说明机械能守恒。
本实验验证的是系统的机械能守恒，只要阻力足够小，也就是在动能与重力势能的相互转化过程中，转化为其他形式的能量可忽略不计，系统的机械能就是守恒的，这与两个物体的质量大小无关，所以无须远大于。
若实验中绳子与水平面不平行且滑轮端离水平面太高，系统机械能仍旧守恒，因为只要阻力足够小就符合机械能守恒的条件。但是测得的系统动能的增加量要比重力势能的减小量大，因为绳子与水平面不平行，会使钩码的实际速度要比小车的速度小，但是在计算时，仍把钩码的速度等于小车的速度代入，这样计算得的系统动能就偏大了，也就比减小的重力势能大。

14.【答案】解：竖直向下为正方向，由题意可知，苹果下落的高度，
设苹果撞击地面前瞬间速度为，
解得
苹果的末速度为
则苹果撞击地面的过程中动量变化量
可得
所以苹果的动量变化量大小为，方向竖直向上；
设苹果撞击地面的过程中，地面对苹果的撞击力大小为，由动量定理
代入数据，得
根据牛顿第三定律，地面对苹果的撞击力与苹果对地面的撞击力大小相等，方向相反，故苹果对地面的撞击力。
答：苹果撞击地面的过程中，苹果的动量变化量为，方向竖直向上；
若苹果与地面碰撞时间约为，苹果对地面产生的冲击力为，方向竖直向下。
15.【答案】解：根据牛顿第二定律得，，
解得；
工件在传送带上停止相对滑动时有：
得：
位移
皮带位移
所以传送带上相邻工件间的距离；
在传送带上先是滑动摩擦力做功，然后是静摩擦力做功，
则．
16.【答案】小球在圆弧最高点时，由牛顿第二定律，，
小球由点运动点过程中，由机械能守恒定律，
在圆弧轨道的点，由牛顿第二定律，，解得。
由牛顿第三定律知道小球运动到点时对轨道的压力大小
小球由点运动到点的过程，由机械能守恒定律
根据几何关系
联立解得
，两球碰撞过程中，由动量守恒定律和机械能守恒定律，
由功能关系得到
联立解得