山东省滨州市惠民县六所高中2022-2023学年高一（下）期中联考物理试卷（含解析）

2022-2023学年山东省滨州市惠民县六所高中高一（下）期中联考物理试卷
一、单选题（本大题共8小题，共24.0分）
1. 自远古以来，当人们仰望星空时，天空中壮丽璀璨的景象便吸引了人们的注意。智慧的头脑开始探索星体运动的奥秘，其中德国天文学家开普勒做出了卓绝的贡献，发现了行星运动的三大定律，下列关于这三大定律的说法正确的是( )
A. 太阳系中所有行星的公转周期与行星的轨道半长轴的三次方成正比
B. 太阳系中所有行星轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比都相等
C. 木星、地球和太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等
D. 所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的中心
2. 苏炳添在东京奥运会上以秒的成绩夺得小组第一，创造亚洲纪录，让黄种人跑进了秒，也成为电记时时代首位闯入奥运会男子百米决赛的亚洲运动员。如图所示，若苏炳添在圆形弯道上匀速率奔跑，则苏炳添在这段圆弧内( )
A. 线速度不变
B. 加速度不变
C. 相同时间内速度变化量相同
D. 相同时间内与轨道圆心的连线转过的角度相同
3. 如图所示为一对等量异种电荷形成的电场，一质子在电场力和另一个未知力的共同作用下沿中垂线由匀速飞过，质子重力不计。则运动过程中质子所受该未知力的大小和方向的变化情况是( )
A. 先变大后变小，方向水平向右 B. 先变大后变小，方向水平向左
C. 先变小后变大，方向水平向左 D. 先变小后变大，方向水平向右
4. 卡塔尔世界杯上，阿根廷队经历了一场跌宕起伏的激战后，最终在点球大战中击败法国队，第三次捧起大力神杯，再次引起了世界各地的足球热。如图为梅西在决赛中发角球，足球的质量为，以速度由地面踢起，当它到达离地面高度为的点处取点处所在水平面为参考平面时，下列说法正确的是重力加速度为，不计空气阻力( )
A. 足球在点处的重力势能为
B. 足球在点处的动能为
C. 足球在点处的机械能为
D. 足球在点处的机械能为
5. 下列情形中，说法正确的是( )
A. 图甲中，洗衣机脱水时，利用离心运动把附着在物体上的水甩掉
B. 图乙中，飞机在水平面内转弯时，重力提供向心力
C. 图丙中，汽车在水平路面转弯时，沿轨迹切线方向上的摩擦力提供向心力
D. 图丁中，小孩乘坐旋转木马运动时，木马的重力提供向心力
6. 在距离不太远的情况下，亲子电动车如图是很多家长接送小学生的选择，亲子电动车一般限制时速不能超过公里小时，图为某电动车起步时的速度随时间变化的图像，下列说法正确的是( )
A. 内电动车的位移为 B. 时电动车的加速度为
C. 内电动车的平均速度大于 D. 在起步过程中电动车的功率是一定的
7. 如图所示，冬奥会上甲、乙两运动员在水平冰面上滑冰，恰好同时到达虚线，然后分别沿半径为和的滑道做匀速圆周运动，运动半个圆周后匀加速冲向终点线。甲、乙两运动员的质量相等，他们做圆周运动时所受向心力大小相等，直线冲刺时的加速度大小也相等。则下列判断中正确的是( )
A. 在做圆周运动时，甲所用的时间比乙的长
B. 在做圆周运动时，甲、乙的角速度大小相等
C. 在冲刺时，甲一定先到达终点线
D. 在冲刺时，乙到达终点线时的速度较大
8. 理论上已经证明：质量分布均匀的球壳对壳内物体的万有引力为零。现假设地球是一半径为、质量分布均匀的实心球体，为球心，以为原点建立坐标轴，如图所示。一个质量一定的小物体假设它能够在地球内部移动在轴上各位置受到的重力大小用表示，则如图所示的四个随的变化关系图正确的是( )
A. B.
C. D.
二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）
9. 天问一号代号：，是中国空间技术研究院总研制的探测器，负责执行中国第一次自主火星探测任务。截至年月日，天问一号在轨运行天，天问一号从火星祝贺北京冬奥会盛大开幕。已知火星质量约为地球质量的，半径约为地球半径的，下列说法正确的是( )
A. 火星的第一宇宙速度大于地球的第一宇宙速度
B. 火星表面的重力加速度小于地球表面的重力加速度
C. 火星探测器的发射速度应大于地球的第二宇宙速度
D. 火星探测器的发射速度应介于地球的第一和第二宇宙速度之间
10. 一小物块从某一高度处自由下落，落到直立于地面的轻弹簧上，在点物体开始与弹簧接触，到点物体的速度为零，然后被弹回，若空气阻力可以忽略不计，下列说法中正确的是( )
A. 小物块从下落到的过程中，弹簧的弹性势能不断增大
B. 从下落到的过程中，小物块机械能不断减小
C. 从下落到的过程中，小物块动能先变大后变小
D. 小物块在点的速度为零，处于平衡状态
11. 一质量为的小球，用长为的轻绳悬挂于点的正下方，小球在水平拉力作用下，从最低点缓慢转过角，如图所示，重力加速度为，则在此过程中( )
A. 小球受到的合力做功为
B. 拉力的功为
C. 重力势能的变化等于
D. 拉力对小球做的功大于小球克服重力做的功
12. 如图甲所示，固定粗糙斜面的倾角为，与斜面平行的轻弹簧下端固定在处，上端连接质量为的小滑块视为质点，为弹簧的原长。现将滑块从处由静止释放，在滑块从释放至第一次到达最低点的过程中，其加速度随弹簧的形变量的变化规律如图乙所示取沿斜面向下为加速度的正方向，取，，下列说法正确的是( )
A. 滑块到达处时的速度最大
B. 弹簧的劲度系数为
C. 滑块与斜面间的动摩擦因数为
D. 从滑块被释放至第一次运动到最低点的过程中，弹簧的弹性势能的增加量为
三、实验题（本大题共2小题，共16.0分）
13. 某实验小组用如图甲所示装置探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系。滑块中心固定遮光片，宽度为，滑块套在水平杆上，随杆一起绕竖直轴做匀速圆周运动，固定在转轴上的力传感器通过轻绳连接滑块，水平杆的转速可以控制，滑块每经过光电门一次，通过力传感器和光电门就同时获得一组拉力和挡光时间的数据。
若滑块中心到转轴的距离为，由光电门测得挡光时间，则滑块转动的角速度的表达式为_____。
按上述实验将测算得到的结果用作图法来处理，以力传感器读数为纵轴，以为_____横轴选填“”“”或“”，可得到如图乙所示的一条直线，图线不过坐标原点的原因可能是_____。
14. 用如图的实验装置验证、组成的系统机械能守恒。从高处由静止开始下落，上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。实验中获取的一条纸带如图所示，是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有个打下的点图中未标出，打点频率为，计数点间的距离已标记在纸带上。已知，，则，所有结果均保留三位有效数字
在纸带上打下计数点时的速度_____。
在打下的过程中系统动能的增量_____，系统势能的减少量_____。
由此得出的结论是：_____；
在本实验中，若某同学作出了的图像，如图所示：
则当地的重力加速度的测量值_____ 。
四、计算题（本大题共4小题，共44.0分）
15. 如图所示，有一水平向左的匀强电场，场强为，一根长、与水平方向的夹角为的光滑绝缘细直杆固定在电场中，杆的下端固定一个带电小球，电荷量；另一带电小球穿在杆上可自由滑动，电荷量，质量。现将小球从杆的上端静止释放，小球开始运动。静电力常量，取，，求：
小球开始运动时的加速度为多大？
小球的速度最大时，与端的距离为多大？
16. 假如宇航员乘坐宇宙飞船到达某行星，在该行星“北极”距地面处由静止释放一个小球引力视为恒力，阻力可忽略，经过时间落到地面。已知该行星半径为，自转周期为，引力常量为求：
该行星的平均密度；
如果该行星有一颗同步卫星，其距行星表面的高度为多少
17. 很多青少年在山地自行车上安装了气门嘴灯，夜间骑车时犹如踏着风火轮，格外亮眼。如图甲是某种自行车气门嘴灯，气门嘴灯内部开关结构如图乙所示：弹簧一端固定，另一端与质量为的小滑块含触点连接，当触点、接触，电路接通使气门嘴灯发光，触点位于车轮边缘。车轮静止且气门嘴灯在最低点时触点、距离为，弹簧劲度系数为，重力加速度大小为，自行车轮胎半径为，不计开关中的一切摩擦，滑块和触点、均可视为质点。
若自行车匀速行驶过程中气门嘴灯可以一直亮，求自行车行驶的最小速度；
若自行车以的速度匀速行驶，求车轮每转一圈，气门嘴灯的发光时间。
18. 如图所示，一个质量为的滑块从斜面上由静止释放，无碰撞地滑上静止在水平面上的木板，木板质量为，当滑块和木板速度相等时，滑块恰好到达木板最右端，此时木板撞到与其上表面等高的台阶上，滑块冲上光滑的水平台阶，进入固定在台阶上的光滑圆形轨道内侧，轨道在竖直平面内，半径为，滑块到达轨道最高点时，与轨道没有作用力。已知滑块可视为质点，斜面倾角，滑块与斜面、滑块与木板间动摩擦因数均为，木板与地面间动摩擦因数为，重力加速度为，试求：
滑块冲上台阶时的速度大小；
滑块释放时相对斜面底端的高度；
滑块和木板间产生的热量。
答案和解析
1.【答案】
【解析】开普勒第三定律为 ，即行星轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比为定值定值与中心天体有关，故A错误，B正确；
C.开普勒第二定律为行星和恒星的连线在相同时间内扫过的面积相同，不同轨道的行星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积不等，故C错误；
D.开普勒第一定律为行星绕恒星运动的轨道是椭圆，太阳在椭圆的一个焦点，不在中心，故D错误。
故选B。
2.【答案】
【解析】苏炳添在圆形弯道上匀速率运动，线速度大小不变，方向时刻改变；加速度大小不变，方向时刻改变，故AB错误；
C.相同时间内速度变化量
加速度大小不变，方向时刻改变，所以在相同时间内，速度的变化量不同，故C错误；
D.苏炳添在圆形弯道上匀速率运动的角速度不变，所以相同时间内与轨道圆心的连线转过的角度
相同，故D正确。
故选D。
3.【答案】
【解析】
【分析】
解决本题的关键知道外力的大小与电场力的大小相等，方向相反，是一对平衡力。
质子做匀速直线运动，知受电场力和外力平衡，外力的大小与电场力的大小相等，方向相反，根据电场力的变化判断外力的变化。
【解答】
根据等量异种电荷周围的电场线分布知，从，电场强度的方向不变，水平向右，电场强度的大小先增大后减小，则质子所受电场力的大小先变大，后变小，方向水平向右，则外力的大小先变大后变小，方向水平向左；
故B正确，ACD错误。

4.【答案】
【解析】
【分析】
足球在运动过程中，只有重力做功，机械能守恒，根据机械能守恒定律列式分析。
本题关键在于小球离开脚后，由于惯性继续飞行，水平方向速度不变，只有重力做功，机械能守恒。
【解答】
A.由于设处为零势能面，故B处的重力势能为零，故A错误；
B.从到过程，由机械能守恒定律得：，则足球在处的动能：
，故B错误；
足球在点处的机械能，故C正确，D错误。
5.【答案】
【解析】解：、图甲中，洗衣机脱水时利用离心运动将附着在衣服上的水分甩掉，水做离心运动．故A正确；
B、图乙中，飞机在水平面内转弯时，升力和重力的合力提供向心力，故B错误；
C、图丙中，汽车在水平路面转弯时，径向上的摩擦力提供向心力，故C错误；
D、小孩乘坐旋转木马运动时，木马的支持力和重力的合力提供向心力，故D错误；
故选：。
物体做圆周运动时需要有向心力，向心力是由外界提供的，离心运动是由于物体所受的力不足以提供向心力。
解决本题的关键知道圆周运动向心力的来源，结合牛顿第二定律进行分析求解。
6.【答案】
【解析】解：、在图像中，图像与时间轴所围面积表示位移，如果做匀加速直线运动，通过的位移，由图可知，内电动车的位移大于，故A错误；
B、在图像中，图像的斜率表示加速度，若做匀加速直线运动，如虚线，加速度大小为，在末图像的斜率小于虚线的斜率，故加速度大小小于，故B错误；
C、内电动车的平均速度为，故C正确；
D、在起步阶段，电动车做加速度逐渐减小的加速度运动，牵引力减小，速度增大，故无法判断功率的变化，故D错误；
故选：。
在图像中，图像的斜率表示加速度，图像与时间轴所围面积表示位移，平均速度为位移与时间的比值，电动车的功率为牵引力与速度的乘积。
本题主要考查了图像，明确图像的斜率表示加速度，图像与时间轴所围面积表示位移，抓住功率即可。
7.【答案】
【解析】、他们做圆周运动时所受向心力大小相等，根据图可知，根据可知，，故在做圆周运动时，乙所用的时间比甲的长，故错误。
、根据可知，，故甲乙的角速度不同，故错误。
、根据可知，，即直线冲刺过程的初速度甲的较小，根据可知，甲的末速度较小，即乙到达终点时的速度较大，由可知，甲冲刺过程用时较长，因在做圆周运动时，乙所用的时间比甲的长，故无法判断谁先到达终点，故错误，正确。
故选。
甲乙运动员在做圆周运动时，根据向心力公式判断出周期和角速度大小，在冲刺阶段，根据运动学公式求得末速度和所需时间即可判断。
本题主要考查了匀速圆周运动和匀速直线运动，关键是正确的选取公式，即可判断
8.【答案】
【解析】
【分析】
根据题意知，质量分布均匀的球壳对壳内物体的万有引力为零，分段考虑随着的变化关系。
【解答】
因为质量分布均匀的球壳对壳内物体的万有引力为零，则在距离球心处物体所受的引力为，故图线是过原点的直线；
当时，，故选项A正确。
9.【答案】
【解析】A.由第一宇宙速度公式
知
所以火星的第一宇宙速度小于地球的第一宇宙速度，故A错误；
B.由
得
即火星表面的重力加速度小于地球表面的重力加速度，故B正确；
火星探测器脱离地球引力的束缚，但还在太阳系内。其发射速度应大于地球的第二宇宙速度、小于第三宇宙速度，即火星探测器的发射速度应介于地球的第二宇宙速度和第三宇宙速度之间，故C正确，D错误。
故选BC。
10.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了机械能守恒定律的简单应用；首先要明确物体的整个的下落过程，知道在下降的过程中各物理量之间的关系，再对动能和势能的变化作出判断，需要学生较好的掌握基本知识。
动能的大小与物体的速度有关，知道速度的变化规律可以知道动能的变化规律；重力势能与物体的高度有关，根据高度的变化来判断重力势能的变化。
【解答】
A.物体从下落到的过程中，弹簧的形变量增大，弹性势能不断增大，故A正确；
B.物体从下落到的过程中，弹簧弹力对物体一直做负功，小物块机械能不断减小，故B正确；
C.依题意，可知物体从下落到的过程中，速度先增大，后减小，当弹簧的弹力和重力平衡时，速度达最大，动能最大，所以动能先变大后变小，故C正确；
D.物体在点时，速度为零，但合力不为零，不是处于平衡状态，故D错误。
故选ABC。

11.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查功的计算，重力势能的变化的判断、动能定理的应用。解决本题的关键是通过平衡条件分析得出是变力，对于变力做功的求解，往往从能量的角度进行分析。
【解答】
A.小球缓慢移动，则受合力为零，则受到的合力做功为，故A正确；
B.设绳与竖直方向的夹角为，根据平衡条件可知，所以可知为变力，则拉力的功不等于，根据动能定理得：，则得拉力的功为：，故B错误；
C.重力做功为：，重力势能的变化等于，故C正确；
D.由动能定理可知，，可知拉力对小球做的功等于小球克服重力做的功，故D错误。
12.【答案】
【解析】解：、滑块从到，由牛顿第二定律有：，减小，则减小，做加速度减小的加速运动，设是斜面上点关于点对称的点，则从到，由牛顿第二定律有：，增大，则减小，即从到做加速度减小的加速运动，根据乙图知到达时，恰好为，此后滑块合力沿斜面向上，做减速运动，则滑块到达处时的速度最大，故A错误；
B、滑块从到，由牛顿第二定律有：，
解得：，即乙图图象斜率大小等于，
即，解得：，即B正确；
C、在点，由牛顿第二定律有：，由图知，，代入数据算得：，故C错误；
D、滑块第一次到最低点过程，滑块沿斜面的位移：，则系统产热：，滑块第一次到最低点过程，根据能量守恒，弹簧的弹性势能的增加量：
，故D正确。
故选：。
13.【答案】 滑块与杆之间有摩擦
【解析】由于光电门测得挡光时间 ，则线速度大小为
根据
解得
令滑块与杆之间的摩擦力为，根据
结合上述解得
可知为了使得图像为一条直线，需要以 为横轴；
根据上述，结合图乙可知，在转动的角速度较小时，力传感器的示数为，即在转动的角速度较小时，水平杆的弹力为，表明在转动的角速度较小时，由滑块与杆之间的摩擦力提供圆周运动的向心力，即图线不过坐标原点的原因可能是滑块与杆之间有摩擦。
14.【答案】；，；在在误差允许的范围内，、组成的系统机械能守恒．
【解析】
【分析】根据在匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度大小等于该过程中的平均速度，可以求出打下记数点时的速度大小；
根据物体的初末动能大小可以求出动能的增加量，根据物体重力做功和重力势能之间的关系可以求出系统重力势能的减小量；
比较动能增加量和重力势能减小量之间的关系可以得出机械能是否守恒；
根据图象的物理意义可知，图象的斜率大小等于物体的重力加速度大小；
本题全面的考查了验证机械能守恒定律中的数据处理问题，要熟练掌握匀变速直线运动的规律以及功能关系，增强数据处理能力．
【解答】由于每相邻两个计数点间还有个点没有画出，所以相邻的计数点间的时间间隔，
根据在匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度大小等于该过程中的平均速度，可知打第个点时的速度为：
；
在过程中系统动能的增量；
系统重力势能的减小量等于物体重力做功，故：
；
由此可知动能的增加量和势能的减小量基本相等，因此在在误差允许的范围内，、组成的系统机械能守恒．
根据系统机械能守恒有：
则
知图线的斜率
解得．
故答案为：；，；在在误差允许的范围内，、组成的系统机械能守恒．
15.【答案】解：开始运动时小球受重力、库仑力、杆的弹力和电场力，沿杆方向运动
由牛顿第二定律得：
解得：
代入数据解得：
小球速度最大时合力为零，即

解得：
代入数据解得：
【解析】解答本题关键是能够正确对小球进行受力分析和运动分析，运用牛顿第二定律求解。
分析小球的受力情况，根据牛顿第二定律和库仑定律求解小球开始运动时的加速度。
当小球所受的合外力为零时速度最大，由上题结果求解。
16.【答案】解：设行星表面的重力加速度为，对小球，有：，解得：，
在该行星“北极”，对行星表面的物体，有：，
故行星质量：，
故行星的密度：；
同步卫星的周期与该行星自转周期相同，均为，设同步卫星的质量为，由牛顿第二定律有：，
联立解得同步卫星距行星表面的高度：。

【解析】解答此题要清楚行星“北极”的物体受到的重力等于万有引力，星球的同步卫星所受的万有引力提供向心力，恰当选取向心力表达式。
先根据自由落体运动的公式，求解重力加速度；在该行星“北极”，对行星表面的物体，根据万有引力等重力列式求解星球质量；最后根据密度的定义公式求解星球的密度；
对同步卫星，知道步卫星的周期与该行星自转周期相同，根据万有引力等于向心力列式求解。
17.【答案】解：只要气嘴灯位于最高点时接触即可保证全程灯亮，
弹簧原长时的距离为：
气嘴灯位于最高点时的向心力为：
可解得满足要求的最小速度为
速度为 时轮子滚动的周期为：
此速度下气嘴灯所需的向心力为：
此力恰好等于接触时弹簧的弹力，即无重力参与向心力，对应与圆心等高的点，
故当气嘴灯位于下半圆周时灯亮，即

【解析】只要气嘴灯位于最高点时接触即可保证全程灯亮，结合气嘴灯位于最高点时弹簧拉力与小滑块重力的合力求最小速度；
根据自行车速度求轮子滚动的周期，并根据向心力公式求出此速度嘴灯所需的向心力，判断发光位置，再求发光时间。
本题以自行车相关的圆周运动为考查背景，考查向心力知识的应用，熟练掌握受力分析及向心力公式即可完成分析。
18.【答案】解：设滑块在斜面底端时速度为，冲上台阶时速度为，在圆轨道最高点时速度。
在圆轨道最高点时，由牛顿第二定律有：
在圆轨道上运动时，由机械能守恒定律有：
联立解得：；
设滑块在木板上滑动时加速度的大小为，木板加速度的大小为，由牛顿第二定律可知：
，
代入数据解得：，
设滑块在木板上滑行时间为对木板，由：
解得：
对滑块，由 解得：
设在斜面上释放高度为，由能功能关系可得：
代入数据可得：。
滑块在木板上运动的位移大小为
木板的位移大小为
相对位移大小为
所以产生热量

【解析】本题主要考查圆周运动、板块问题、功能关系等，解决本题的关键在于搞清滑块的运动过程，试题难度一般。
由牛顿第二定律求出滑块在圆轨道最高点时的速度大小，由机械能守恒定律求解滑块冲上台阶时的速度大小；
根据牛顿第二定律求解滑块和木板的加速度大小，根据运动学公式结合能量关系求解滑块释放时相对斜面底端的高度。
求出滑块在木板上运动时相对于木板的位移大小，根据摩擦力乘以相对位移计算产生热量。
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