内蒙古乌兰察布市2022-2023学年高一下学期6月联考物理试题（含解析）

乌兰察布市2022-2023学年高一下学期6月联考
物理试题
本试卷满分100分，考试时间80分钟．
一、选择题：本题共10小题，共46分．在每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8～10题有多项符合题目要求，每小题6分，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．在物理学不断发展进步的过程中，许多物理学家做出了重要的贡献，下列叙述符合史实的是（ ）．
A．第谷总结得出了行星运动的规律，牛顿发现了万有引力定律
B．万有引力公式中引力常量G的值是牛顿测得的
C．物理学家胡克认为引力的大小与行星和太阳间距离的平方成正比
D．牛顿将行星与太阳、地球与月球、地球与地面物体之间的引力规律推广到宇宙中的一切物体，得出了万有引力定律
2．图示为发动机的结构简图，几个皮带轮之间通过皮带进行传动．已知其中A轮和B轮的半径之比为，则A轮边缘上的点与B轮边缘上的点的运动周期之比为（ ）．
A． B． C． D．
3．水星在中国古称辰星，西汉《史记》的作者司马迁实际观测发现辰星呈灰色，将其与五行学说联系在一起，以黑色属水，所以命名为水星．如图所示，水星和地球都在围绕着太阳旋转，运行轨道都是椭圆．根据开普勒行星运动定律可知（ ）．
A．太阳位于水星运行轨道的中心
B．水星绕太阳运行一周的时间比地球的短
C．水星在靠近太阳的过程中，运行速率减小
D．水星在远离太阳的过程中，它与太阳的连线在相等时间内扫过的面积逐渐增大
4．如图所示，花式摩托艇表演中，摩托艇以速度v在水平海面做匀速圆周运动，轨迹半径为r，摩托艇的质量为M，人的质量为m，重力加速度为g，不计空气阻力，摩托艇和人均可视为质点．则下列说法正确的是（ ）．
A．水对摩托艇的作用力方向始终指向圆心
B．水对摩托艇的作用力方向始终竖直向上
C．摩托艇对人的作用力大小为
D．摩托艇对人的作用力大小为
5．如图甲所示，神舟十三号乘组航天员翟志刚．王亚平和叶光富在《天宫课堂》的第二课中，通过“手动离心机”的旋转方法，实现了油水分离（水的密度＞油的密度）．如图乙所示，在地面上的试管中装有密度为的液体，内有密度为、体积为V的微小颗粒，离心分离器带着试管以角速度高速旋转时，下面分析判断错误的是（ ）．
A．航天员如果不甩动装有油和水的瓶子，油水不会分离
B．航天员抓着系在瓶上的细绳甩动瓶子数圈后，水油明显分离，水在上层，油在下层
C．如果，试管高速旋转时，小颗粒将不做离心运动，而是做向心运动
D．如果，试管高速旋转时，小颗粒所受的合力小于所需要的向心力，小颗粒做离心运动，“沉”到试管底部
6．在为空间站补给物资时，我国新一代货运飞船“天舟五号”实现了在2小时内与“天宫空间站”快速对接，对接后的“结合体”仍在原空间站轨道运行．对接前“天宫空间站”与“天舟五号”的轨道如图所示，则（ ）．
A．“天宫空间站”运行的速度始终不变
B．图中的“天舟五号”可通过减速变轨，与“天宫空间站”完成对接
C．对接前，“天宫空间站”的运行速度小于“天舟五号”的运行速度
D．“结合体”受到地球的引力等于“天宫空间站”受到地球的引力
7．由于高度限制，车库出入口一般采用如图所示的曲杆道闸，道闸由转动杆OP与横杆PQ链接而成，P、Q为横杆的两个端点．在道闸抬起过程中，杆PQ始终保持水平．杆OP绕O点从与水平方向成匀速转动到的过程中，下列说法正确的是（ ）．
A．Q点在竖直方向做匀速运动 B．Q点在水平方向做匀速运动
C．P点的线速度大小不变 D．P点的加速度方向不变
8．某设计师设计了一个非常有创意的募捐箱，如图甲所示，把硬币从投币口放入，使其在募捐箱上类似于漏斗形的部位（如图丙所示，O点为漏斗形口的圆心）滑动很多圈之后从中间的小孔掉入募捐箱．如果硬币在不同位置的运动都可以看成匀速圆周运动的一部分，摩擦阻力忽略不计，则下列关于某一枚硬币通过a、b两处时运动和受力情况的说法正确的是（ ）．
A．在a、b两处做圆周运动的圆心都为O点
B．向心力的大小
C．角速度的大小
D．向心加速度的大小
9．宇宙中存在一些离其他恒星较远的三星系统，通常可忽略其他星体对它们的引力作用．现已观测到稳定的三星系统存在两种基本的构成形式：一种是三颗星体位于同一直线上，两颗星体围绕中央星体做匀速圆周运动，如图甲所示；另一种是三颗星体位于等边三角形的三个顶点上，并沿等边三角形的外接圆轨道运行，如图乙所示；设这两种构成形式中三颗星体的质量均为m，且两种系统中各星体间的距离已在图甲、乙中标出，引力常量为G，则下列说法中正确的是（ ）．
A．直线三星系统中星体做匀速圆周运动的线速度大小为
B．直线三星系统中星体做匀速圆周运动的周期为
C．三角形三星系统中每颗星做匀速圆周运动的角速度为
D．三角形三星系统中每颗星做匀速圆周运动的加速度大小为
10．如图所示，足够大的水平圆台中央固定一光滑竖直细杆，原长为L的轻质弹簧套在竖直杆上，质量均为m的光滑小球A、B用长为L的轻杆及光滑铰链相连，小球A穿过竖直杆置于弹簧上．让小球B以不同的角速度绕竖直杆匀速转动，当转动的角速度为时，小球B刚好离开台面．弹簧始终在弹性限度内，劲度系数为k，重力加速度为g．则下列判断正确的是（ ）．
A．小球均静止时，弹簧的长度为
B．角速度时，小球A对弹簧的压力为
C．角速度
D．角速度从继续增大的过程中，弹簧的形变量增大
二、非选择题：本题共5小题，共54分．
11．（6分）卡文迪什利用如图所示的扭称实验装置测量了引力常量．
（1）横梁一端固定有一质量为m，半径为r，质量分布均匀的铅球A．旁边有一质量为m，半径为r的相同铅球B．A、B两球表面的最近距离L，已知引力常量为G，则A、B两球间的万有引力大小为__________．
（2）为了测量石英丝极微的扭转角．该实验装置中采取使“微小量放大”的措施是______．
A．增大刻度尺与平面镜的距离 B．增大石英丝的直径
C．利用平面镜对光线的反射 D．减小T型架横梁的长度
12．（8分）用如图所示的装置可以探究做匀速圆周运动的物体需要的向心力的大小与哪些因素有关．
（1）本实验采用的科学方法是______（填选项前字母）．
A．理想实验法 B．等效替代法 C．控制变量法 D．演绎法
（2）图示中两个钢球质量和转动半径相等，则正在探究的是______（填选项前字母）．
A．向心力的大小与半径的关系 B．向心力的大小与角速度的关系
C．向心力的大小与物体质量的关系 D．向心力的大小与线速度大小的关系
（3）保持两个钢球质量和转动半径相等，若图中标尺上黑白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值为，则两个小球的转动角速度之比为__________．
（4）保持两个小球质量和转动半径相等，调节皮带在变速塔轮的位置多次实验，可以得出的结论是______（填选项前字母）．
A．在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比
B．在质量和角速度一定的情况下．向心力的大小与半径成反比
C．在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度的平方成正比
D．在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与线速度的大小成反比
13．（10分）若宇航员在月球表面附近自高h处以初速度水平抛出一个小球，测出小球的水平射程为L．已知月球半径为R，引力常量为G．求：
（1）月球表面的重力加速度；
（2）月球的质量：
（3）月球的平均密度．
14．（12分）如图所示．斜面与竖直半圆轨道在B点圆滑相连．斜面倾角为，半圆轨道的半径为，一小球从斜面下滑，进入半圆轨道，最后落到斜面上，当小球通过C点时，小球对轨道的压力为．小球的质量为．g取．试求：
（1）小球通过C点的速度为多大？
（2）小球从离开轨道到落到斜面所用的时间．
15．（18分）某游乐场中水上过山车的实物图片如图1所示，其原理示意图如图2所示．在原理图中半径为的圆形轨道固定在离水面高的水平平台上，圆轨道与水平平台相切于A点．A、B分别为圆形轨道的最低点和最高点．过山车（实际是一艘带轮子的气垫小船，可视作质点）高速行驶，先后会通过多个圆形轨道，然后从A点离开圆轨道而进入光滑的水平轨道，最后从C点水平飞出落入水中，整个过程刺激惊险，受到很多年轻人的喜爱．已知水面宽度为，假设运动中不计空气阻力，重力加速度g取，结果可保留根号．
（1）若过山车恰好能通过圆形轨道的最高点B，则其在B点的速度为多大？
（2）为使过山车安全落入水中，则过山车在C点的最大速度为多少？
（3）某次运动过程中乘客在圆轨道最低点A对座椅的压力为自身重力的3倍．则气垫船落入水中时的速度大小是多少？
参考答案及解析
一、选择题
1．D
【解析】开普勒总结得出了行星运动的规律，牛顿发现了万有引力定律，A项错误；
万有引力公式中引力常量G的值是卡文迪什测得的，B项错误；
物理学家牛顿认为引力的大小与行星和太阳间距离的平方成反比，C项错误；
牛顿将行星与太阳、地球与月球、地球与地面物体之间的引力规律推广到宇宙中的--切物体，得出了万有引力定律，D项正确．
2．A
【解析】皮带轮通过皮带进行传动的过程中，轮边缘上的点的线速度大小均相等，
根据可解得两者的周期之比为，故选A项．
3．B
【解析】根据开普勒第一定律，水星绕太阳运行的轨道是椭圆，太阳位于椭圆的焦点处，A项错误；
水星绕太阳运行的半长轴小于地球绕太阳运行的半长轴，根据开普勒第三定律，可知水星绕太阳运行一周的时间比地球的短，B项正确；
水星绕太阳运行的过程中，近日点速度最大，远日点速度最小，所以水星靠近太阳的过程中，运行速率增加，C项错误；
根据开普勒第二定律可知，水星远离太阳的过程中，它与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等，D项错误．
4．D
【解析】以摩托艇和人为整体受到重力和水的作用力，两个力的合力提供向心力，如图所示，
则水对摩托艇的作用力方向既不是指向圆心也不是竖直向上，A、B项错误；
对人受力分析如图所示，
人受到的合力大小为，
根据勾股定理有，C项错误，D项正确．
5．B
【解析】若是在地球上，由于水的密度＞油的密度，水会下沉，油上浮．但在太空上，处于失重环境下，油水按密度分层现象会消失，重力成为向心力，其与空间站一起围绕地球运行．如果抓着系在瓶上的细绳甩动瓶子，通过旋转产生离心力，水油明显分离，油在上层，水在下层，A项正确，B项错误；
在地面上，设想一个密度为、体积为V的微小液滴在距离转轴r处随周围液体一起做角速度为的匀速圆周运动，小液滴所需要的向心力大小为，小液滴受周围液体对它的合力提供向心力，即，把小液滴换成密度为、体积为V的微小颗粒，在距离转轴r处，周围液体的种类及运动情况未变，小颗粒受周围液体对它的合力大小仍为．小颗粒做角速度为的匀速圆周运动所需要的向心力大小为，如果，所以小颗粒所受的合力小于所需要的向心力，小颗粒做离心运动，“沉”到试管底部；如果，小颗粒所受的合力大于所需要的向心力，小颗粒将不做离心运动，而是做向心运动，C、D项正确．
6．C
【解析】“天宫空间站”绕地运行时，万有引力提供向心力，则有，可得，
由上式可知，“天宫空间站”做圆周运动的半径不变时，则其运行速度大小始终不变，但速度方向一直在变，所以速度一直在变；由于“天宫空间站”的运动半径大于“天舟五号”的运动半径，所以“天宫空间站”的运行速度小于“天舟五号”的运行速度，A项错误，C项正确；
“天舟五号”轨道半径小，应通过加速做离心运动，增加轨道半径，才能与“天宫空间站”完成对接，B项错误；
根据可知，轨道半径相同时，由于“结合体”的质量大于对接前“天宫空间站”的质量，则“结合体”受到地球的引力比“天宫空间站”受到地球的引力大，D项错误．
7．C
【解析】Q点在竖直方向的运动与P点相同，相对于O点在竖直方向的位置y关于时间t的关系式为，则可得出Q点在竖直方向不是匀速运动，A项错误；
P点相对于O点在水平方向的位置x关于时间t的关系式为，则可看出P点在水平方向也不是匀速运动，Q点在水平方向的运动与P点相同，B项错误；
杆OP绕O点从与水平方向成匀速转动到，则P点绕O点做匀速圆周运动，则P点的线速度大小和向心加速度大小均不变，但加速度的方向时刻在改变，C项正确，D项错误．
8．CD
【解析】在a、b两处做圆周运动的圆心是分别过a、b两点做通过O点的竖直轴的垂线，垂足即为做匀速圆周运动的圆心，不是以O点为圆心的，A项错误；
设在a、b所在弧的切线与水平方向的夹角为、，根据力的合成可得a的向心力，b的向心力，而，故向心力的大小，B项错误；
根据向心力公式可知，，，则角速度的大小，C项正确；
根据，可知的向心加速度分别为，，而，故向心加速度的大小，D项正确．
9．BD
【解析】直线三星系统中，星体做匀速圆周运动的向心力由其他两颗星体对它的万有引力的合力提供，有，解得，
由可得，，A项错误，B项正确；
三角形三星系统中，星体做匀速圆周运动的向心力由其他两颗星体对它的万有引力的合力提供，如图所示，
有，解得，
由可得，，C项错误，D项正确．
10．AC
【解析】若两球静止时，均受力平衡，对B球分析可知杆的弹力为零，即，
设弹簧的压缩量为，再对A球分析可得，
故弹簧的长度为，A项正确；
当转动的角速度为时，小球B刚好离开台面，即，设杆与转盘的夹角为，
由牛顿第二定律可知，，
而对A球依然处于平衡，有，
而由几何关系可得，联立四式解得，，
则弹簧对A球的弹力为，由牛顿第三定律可知A球对弹簧的压力为，B项错误，C项正确；
当角速度从继续增大，B球将飘起来，杆与水平方向的夹角变小，
对A与B的系统，在竖直方向始终处于平衡，有，则弹簧对A球的弹力是，
由牛顿第三定律可知A球对弹簧的压力依然为，弹簧的形变量不变，D项错误．
二、非选择题
11．（1）（3分） （2）AC（3分）
【解析】（1）万有引力定律适用于质点模型，对于质量均匀分布的球，可以看成质量集中在重心上，两个重心的间距为，故两球间的万有引力为．
（2）当增大石英丝的直径时，会导致石英丝不容易转动，对“微小量放大”没有作用，B项错误；
利用平面镜对光线的反射，来体现微小形变的，或当增大刻度尺与平面镜的距离时，转动的角度更明显，A、C项正确；
当减小T型架横梁的长度时，会导致石英丝不容易转动，对“微小量放大”没有作用，D项错误．
12．（1）C（2分） （2）BD（2分） （3）（2分） （4）C（2分）
【解析】（1）实验目的是探究做匀速圆周运动的物体需要的向心力的大小与哪些因素有关，处理数据时，先确保其它物理量不变，只改变相关两个物理量，因此本实验采用的是控制变量法，故选C项．
（2）图示中两个钢球质量和转动半径相等，即保持质量、半径不变，可知正在探究的是向心力大小与角速度或线速度的关系，故选B、D项．
（3）根据保持两个钢球质量和转动半径相等，若图中标尺上黑白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值为，可解得两个小球的转动角速度之比为．
（4）保持两个小球质量和转动半径相等，即在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度的平方成正比，故选C项．
13．（1） （2） （3）
【解析】（1）根据平抛运动规律有，（2分）
联立解得月球表面的重力加速度为．（1分）
（2）根据物体在月球表面受到的万有引力等于重力，有，（2分）
解得月球的质量为．（2分）
（3）根据，（1分）
解得月球的平均密度为．（2分）
14．（1） （2）
【解析】（1）在C点，根据牛顿第二定律可得，（3分）
解得．（2分）
（2）小球做平抛运动，则由平抛运动规律可得（2分）
（2分）
联立解得．（3分）
15．（1） （2） （3）
【解析】（1）过山车恰好过最高点时只受重力，有（2分）
则．（2分）
（2）离开C点后做平抛运动，由平抛运动规律有，（2分）
则运动时间为，（2分）
最大速度为．（2分）
（3）在圆轨道最低点有（2分）
解得（2分）
平抛运动竖直速度为（2分）
则落水速度为．（2分）