广东省广雅中学2022-2023学年高一下学期期中物理试题含答案

2022学年下学期高一年级期中考试物理本试卷共4页，共15小题，满分100分，考试用时75分钟。注意事项：1．开考前，考生务必用黑色字迹的钢笔或签字笔将自己的姓名、班级、考号等信息填写在答题卡指定区域内，用2B铅笔在答题卡相应位置上填涂考号。2．选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案；不能答在试卷上。3．非选择题必须用黑色字迹的钢笔或签字笔作答，答案须写在答题卡上各题目指定区域内的相应位置上，不得使用涂改液，不得使用计算器，不按以上要求作答的答案无效。4．考生必须保证答题卡的整洁。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，只有一个选项正确。1.下列说法错误的是（）A.开普勒系统地总结了行星绕日运动的规律，并解释了行星在各自轨道上运动的原因B.牛顿用“月－地检验”证实了万有引力定律的正确性C.卡文迪许通过扭秤实验测出了引力常量D.钱学森被称为“中国航天之父”【答案】A【解析】【详解】A．开普勒总结了行星运动定律，并没有解释行星为什么这样运动；牛顿认为行星绕太阳运动是因为受到了太阳对它引力，故A错误，符合题意；B．牛顿通过比较月球公转的向心加速度和地球表面重力加速度，对万有引力定律进行了“月地检验”，得出天上和地面引力遵循相同规律，故B正确，不符合题意；C．卡文迪许通过扭秤实验测出了引力常量，故C正确，不符合题意；D．被誉为“中国航天之父”的人是钱学森，故D正确，不符合题意。故选A。2.如图（a）所示，在一段封闭的玻璃管内注满清水，水中放一个红蜡做成的小圆柱体并塞紧管口，如图（b）所示，将玻璃管倒置，蜡块会沿玻璃管匀速上升，如图（c）所示，在蜡块上升的同时将玻璃管从静止开始水平向右匀加速移动，则该过程中蜡块相对地面的运动轨迹大致为（）A. B.C. D.【答案】C【解析】【详解】由题意可知红蜡块竖直向上做匀速直线运动，水平向右做初速度为零匀加速直线运动，合运动为匀变速曲线运动，其速度方向与水平方向的夹角的正切值为由上式可知θ随t的增大而逐渐减小，而蜡块速度方向沿轨迹切线方向，所以红蜡块实际运动的轨迹可能是C。故选C。3.航天员在空间站进行太空授课时，用细绳系住小瓶并使小瓶绕细绳一端做圆周运动，做成一个“人工离心机”成功将瓶中混合的水和食用油分离．水和油分离后，小瓶经过如图两个位置时，下列判断正确的是（）A.a、d部分是油 B.a、d部分是水 C.b、d部分是油 D.b、d部分是水【答案】D【解析】【详解】水的密度大，单位体积水的质量大，瓶子中的油和水做匀速圆周运动的角速度相同，根据可知水做圆周运动所需要的向心力大，当合力F不足以提供向心力时，水先做离心运动，所以油和水分离后，油在水的内侧，故b、d部分是水。故选D。4.如图所示，甲、乙、丙是位于同一直线上的离其他恒星较远的三颗恒星，甲、丙围绕乙在半径为R的圆轨道上运行，若三颗星质量均为M，万有引力常量为G，则（  ）A.甲星所受合外力为 B.乙星所受合外力为C.甲星和丙星周期相同 D.甲星和丙星的线速度相同【答案】C【解析】【详解】A．甲星所受合外力为乙、丙对甲星的万有引力的合力故A错误；B．由对称性可知，甲、丙对乙星的万有引力等大反向，乙星所受合外力为零，故B错误；D．根据牛顿第二定律得甲、丙的轨道半径相等，所以线速度大小相等，但方向不同，故线速度不同，故D错误；C．根据知，甲、丙角速度大小相等，由于他们旋转方向一致，所以，角速度的方向相同，故角速度相同，周期相同，故C正确。故选C。5.明朝的《天工开物》记载了我国古代劳动人民的智慧。如图所示，可转动的把手上点到转轴的距离为，辘轱边缘点到转轴的距离为。甲以ω的角速度匀速转动手柄，把井底质量为的乙拉起来，重力加速度为g，则（）A.点的角速度大于点的角速度B.点的线速度小于点的线速度C.把手每转动一圈乙克服重力所做功为D.把手每转动一圈绳对乙做功的平均功率为【答案】D【解析】【详解】A．a点和b点共轴转动，二者角速度大小相同，故A错误；B．a点的运动半径比b点的运动半径大，根据v=ωr可知a点的线速度大于b点的线速度，故B错误；CD．把手每转动一圈，拉乙的绳子移动，即重物上升则克服重力所做功为绳对乙做的功大小等于克服重力做的功的大小，因此绳对乙做功的平均功率为故C错误，D正确。故选D。6.列车转弯时的受力分析如图所示，铁路转弯处的圆弧半径为R，两铁轨之间的距离为d，内外轨的高度差为h，铁轨平面和水平面间的夹角为（很小，可近似认为），下列说法正确的是（）A.列车转弯时受到重力、支持力和向心力的作用B.列车过转弯处的速度时，列车轮缘不会挤压内轨和外轨C.列车过转弯处速度时，列车轮缘会挤压外轨D.若减小角，可提高列车安全过转弯处的速度【答案】B【解析】【分析】【详解】A．列车转弯时受到重力、支持力，重力和支持力的合力提供向心力，A错误；B．当重力和支持力的合力提供向心力时，则解得列车轮缘不会挤压内轨和外轨，B正确；C．列车过转弯处的速度时，转弯所需的合力故此时列车内轨受挤压，C错误；D．若要提高列车速度，则列车所需的向心力增大，故需要增大α，D错误。故选B。7.北斗卫星导航系统是由中国自主建设、独立运行的卫星导航系统，由5颗地球同步卫星和30颗非地球同步卫星组网而成，基中卫星a的圆形轨道离地面高度为h，地球同步卫星b离地面高度为H（H>h），两卫星轨道共面且运行方向相同，某时刻卫星a恰好运行到赤道上基建筑物c的正上方，已知地球赤道半径为R，地面重力加速度为g，则（）A.a、b线速度大小之比为 B.a、c角速度之比为C.b、c向心加速度大小之比 D.a下一次通过c正上方所需时间为2π【答案】C【解析】【详解】A．人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，由地球的万有引力提供向心力，根据牛顿运动定律求解卫星的角速度。卫星绕地球做匀速圆周运动，建筑物随地球自转做匀速圆周运动，当卫星转过的角度与建筑物转过的角度之差等于2π时，卫星再次出现在建筑物上空。绕地球运行的卫星，地球对卫星的万有引力提供向心力，设卫星的线速度为v，则所以可知a、b线速度大小之比为，故A错误；B．设卫星的角速度为ω，则得所以又由于同步卫星b的角速度与c的角速度相同，所以故B错误；C．同步卫星b的角速度与c的角速度相同，根据a=ω2r可得故C正确；D．设经过时间t卫星a再次通过建筑物c上方，根据几何关系有(ωa－ωc)t＝2π又联立解得故D错误。故选C。二、多项选择题，本题共3小题，每小题6分，共18分，在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分。8.如图所示，甲、乙两名滑板运动员在水平“U”型赛道上比赛，甲、乙先后从赛道边缘上的A点滑出，一段时间后再次滑入赛道，观察发现甲的滞空时间比乙长，运动过程中乙的最小速度比甲的最小速度大。不计空气阻力，可将运动员视为质点，则下列说法正确的是（）A.甲、乙的最大腾空高度相同B.甲从A点滑出时的初速度一定大于乙的初速度C.甲、乙从A点滑出时的初速度方向一定不同D.甲、乙再次滑入赛道的位置可能相同【答案】CD【解析】【详解】A．竖直方向先做竖直上抛运动，再做自由落体运动，运动时间具有对称性。甲的滞空时间t比乙长，根据可知，甲的最大腾空高度更大，故A错误；B．运动员滑出后做斜抛运动，则竖直方向说明甲初速度的竖直分速度更大。水平分速度即最小速度，乙的最小速度比甲的最小速度大，因为则无法确定二者初速度大小，故B错误；C．设滑出的速度与水平方向夹角为，则结合选项B，甲的初速度与水平方向夹角更大，故C正确；D．水平位移为结合BC选项，甲、乙再次滑入赛道的位置可能相同，故D正确。故选CD。9.中国自行研制、具有完全知识产权的“神舟”飞船，目前已经达到或优于国际第三代载人飞船技术水平。如图所示，其发射过程简化如下：飞船在酒泉卫星发射中心发射，由“长征”运载火箭送入近地点为A、远地点为B的椭圆轨道上，之后飞船通过变轨进入预定圆轨道，则飞船（）A.在B点从椭圆轨道变轨到预定圆轨道时需要加速B.在预定圆轨道运行的周期大于在椭圆轨道运行的周期C.在预定圆轨道的速率大于在椭圆轨道时经过A点的速率D.在预定圆轨道的加速度大于在椭圆轨道时经过A点的加速度【答案】AB【解析】【详解】A．飞船在B点从椭圆轨道上进入圆轨道，是做离心运行，此时需要进行加速，故A正确；B．根据开普勒第三定律可知飞船的轨道越“高”，周期越大，故B正确；C．飞船在椭圆轨道A点处的速率是大于同样高度的圆轨道上飞船的速率的，而根据，得同样是匀速圆周运动，飞船在A点处做圆周运动的速率大于预定轨道圆周运动的速率，故C错误；D．根据牛顿第二定律F=ma，飞船在预定圆轨道上受到的万有引力小于椭圆轨道A点处所受的万有引力，因此加速度也是预定圆轨道上的较小，故D错误。故选AB。10.一辆汽车在平直公路上由静止开始启动，发动机的输出功率与汽车速度大小的关系如图所示，当汽车速度达到后，发动机的功率保持不变，汽车能达到的最大速度为。已知运动过程中汽车所受阻力恒为f，汽车的质量为m，下列说法正确的是（）A.汽车的加速度先减小后不变 B.发动机的最大功率为C.汽车速度为时，加速度a= D.汽车速度从0达到所用时间【答案】BCD【解析】【详解】A．由从0到，功率随时间均匀增大，则牵引力不变；当功率达到最大功率保持不变，则速度增大，牵引力减小，由可知，加速度先不变后减小，故A错误；B．当汽车达到最大速度时，牵引力等于阻力，则故B正确；C．汽车速度为时，由，加速度为故C正确；D．汽车从0达到的时间是又解得故D正确。故选BCD。三、非选择题：共54分。（一）实验题：把答案填在答题卡对应横线上，本题共2题，共16分，11.某同学利用图中所示的DIS向心力实验器来探究圆周运动向心力的影响因素。实验时，砝码随旋臂一起做圆周运动，其受到的向心力可通过牵引杆由力传感器测得，旋臂另一端的挡光杆每经过光电门一次，通过力传感器和光电门就同时获得一组向心力F和挡光时间t，换算生成ω。保持砝码的质量和转动半径不变，改变其转速得到多组F、ω的数据后，作出了F-ω2图线如图乙所示。牵引杆的质量和一切摩擦可忽略。（1）该同学采用的主要实验方法为___________。A.等效替代法B.控制变量法C.理想化模型法（2）实验中，某次挡光杆经过光电门时的挡光时间为t，已知挡光杆到转轴的距离为d，挡光杆的挡光宽度为s，则可得挡光杆转动角速度ω的表达式为___________。（3）根据图乙，得到的实验结论是∶___________。【答案】①.B②.③.在m、r一定的情况下，向心力大小与角速度的平方成正比【解析】【分析】【详解】(1)[1]实验中保持砝码的质量和转动半径不变，改变其转速，所以采用的是控制变量法。故选B。(2)[2]挡光杆处的线速度为角速度为(3)[3]在m、r一定的情况下，向心力大小与角速度的平方成正比。12.用如图所示的实验装置研究平抛运动，请完成相关实验内容。（1）将斜槽固定在桌面上，反复调节斜轨末端______；（2）将贴有坐标纸的木板紧靠在斜轨出口处竖直放置，并在坐标纸上将出口处标为O点，过O点作水平线为x轴、竖直线为y轴；从斜槽上释放小球，用每隔曝光一次的频闪照相机正对着木板照相；（3）根据频闪照片中记录的信息，在坐标纸上标出小球离开斜槽后的5个连续位置A、B、C、D、E，读得A、E两位置的水平距离为12.00cm，A、C两位置的竖直距离为4.20cm，C、E两位置的竖直距离为8.50cm，由此可求得小球做平抛运动的初速度为______m/s，当地重力加速度的大小为______m/s2．（结果均保留两位有效数字）【答案】①.水平②.③.9.7【解析】【详解】（1）[1]本实验探究小球的平抛运动，需要小球抛出时的初速度沿水平方向，所以斜槽末端的必须是水平的。（2）[2][3]对A、B、C、D、E五点分析，设坐标纸小方格的边长l，水平方向间隔均为3l，所以小球从A点到C点、从C点到E点的时间相同，均为T=，在竖直方向有解得在水平方向有，A、E两点间的距离和时间间隔分别为12.00cm、，所以小球做平抛运动的初速度为（二）计算题：本题共3题，共38分，按题目要求在答题卡的指定区域内作答，超出答题框的不给分，解答题应写出必要的文字说明、方程式和量要步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。13.如图所示，餐桌的中心有一个半径r＝0.8m的圆盘，可绕其中心轴转动，在圆盘的边缘放置一个小物块，物块与圆盘间的动摩擦因数为μ1＝0.32，与餐桌间的动摩擦因数为μ2＝0.16．现缓慢增大圆盘的角速度，一段时间后小物块从圆盘上滑落，最后恰好停在桌面边缘。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，不计圆盘厚度及圆盘与餐桌间的间隙，重力加速度g=10m/s2。求：（1）小物块从圆盘上滑落时圆盘的角速度ω；（2）餐桌的半径R。【答案】（1）2rad/s；（2）1.13m【解析】【详解】（1）小物块即将滑动时圆盘的角速度达到最大值，则μ1mg=mω2r可得（2）小物块在餐桌上滑动的初速度v0=ωr=1.6m/s小物块滑到餐桌边缘时速度恰好减为零，对应的餐桌半径取最小值。设小物块在餐桌上滑动的位移为s，物体在餐桌上做匀减速运动的加速度大小为a，则μ2mg=ma得a=μ2g=1.6m/s2由运动学公式得0－=－2as，可得s=0.8m由几何关系可得餐桌半径最小值为14.宇航员站在一星球表面上的某高处，沿水平方向抛出一个小球，经过时间t，小球落到星球表面，测得抛出点与落地点间的距离为L；若抛出时的初速度不变，高度增大到原来的2倍，则抛出点到落地点间的距离为，已知两落地点在同一水平面上，该星球的半径为R，万有引力常量为G．求：（1）该星球表面的重力加速度g是多少？（2）该星球的密度ρ是多少？【答案】（1）（2）【解析】【分析】【详解】