昌宁县2022-2023学年高一下学期3月考试物理试卷
一．选择题：本题共14小题，每小题3分,共42分。第1-9题只有一项符合要求，第10-14题有多项符合题目要求。全部选对的得3分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
1.“神舟十号”飞船于2013年6月11日发射升空，在靠近轨道沿曲线从M点到N点的飞行过程中，速度逐渐减小，在此过程中“神舟十号”所受合力的方向，可能是( )
2. 人用绳子通过定滑轮拉物体A，A穿在光滑的竖直杆上，当以速度v0匀速地拉绳使物体A到达如图5所示位置时，绳与竖直杆的夹角为θ，则物体A实际运动的速度是( )
A．v0sinθ B. C．v0cosθ D.
3．火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行，根据开普勒行星运动定律可知( )
A．太阳位于木星运行轨道的中心
B．火星和木星绕太阳运行速度的大小始终相等
C．火星与木星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方
D．相同时间内，火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积
4.如图10甲所示，一轻杆一端固定在O点，另一端固定一小球，在竖直平面内做半径为R的圆周运动．小球运动到最高点时，杆与小球间弹力大小为FN，小球在最高点的速度大小为v，FN－v2图象如图乙所示．下列说法正确的是( )
A．当地的重力加速度大小为 B．小球的质量为R
C．v2＝c时，杆对小球弹力方向向上 D．若c＝2b，则杆对小球弹力大小为2a 5．如图2所示，在双人花样滑冰运动中，有时会看到被男运动员拉着的女运动员离开地面在空中做圆锥摆运动的精彩场面，目测体重为G的女运动员做圆锥摆运动时和水平冰面的夹角约为30°，重力加速度为g，估算该女运动员( )
A．受到的拉力为G B．受到的拉力为2G
C．向心加速度为g D．向心加速度为2g
6．2012年，天文学家首次在太阳系外找到一个和地球尺寸大体相同的系外行星P，这个行星围绕某恒星Q做匀速圆周运动．测得P的公转周期为T，公转轨道半径为r.已知引力常量为G，则( )
A．恒星Q的质量约为 B．行星P的质量约为
C．以7.9 km/s的速度从地球发射的探测器可以到达该行星表面
D．以11.2 km/s的速度从地球发射的探测器可以到达该行星表面
7. 如图3所示，长为L的木板水平放置，在木板的A端放置一个质量为m的小物块，现缓慢地抬高A端，使木板以左端为轴转动，当木板转到与水平面的夹角为α时小物块开始滑动，此时停止转动木板，小物块滑到底端的速度为v，则在整个过程中，下列说法不正确的是( )
A．木板对小物块做功为mv2 B．摩擦力对小物块做功为mgLsin α
C．支持力对小物块做功为mgLsin α D．滑动摩擦力对小物块做功为mv2－mgLsin α
8．某车以相同的功率在两种不同的水平路面上行驶，受到的阻力分别为车重的k1和k2倍，最大速率分别为v1和v2，则( )
A．v2＝k1v1 B．v2＝v1 C．v2＝v1 D．v2＝k2v1
9. 如图所示，在高1.5 m的光滑平台上有一个质量为2 kg的小球被一细线拴在墙上，10小球与墙之间有一根被压缩的轻质弹簧．当烧断细线时，小球被弹出，小球落地时的速度方向与水平方向成60°角，则弹簧被压缩时具有的弹性势能为(g＝10 m/s2)( )
A．10 J B．15 J C．20 J D．25 J
10．为了对火星及其周围的空间环境进行探测，我国发射了一颗火星探测器．假设探测器在离火星表面高度分别为h1和h2的圆轨道上运动时，周期分别为T1和T2.火星可视为质量分布均匀的球体，且忽略火星的自转影响，万有引力常量为G.利用以上数据，可以计算出( )
A．火星的质量 B．探测器的质量
C．火星对探测器的引力 D．火星表面的重力加速度
11．如图所示是乒乓球发射器示意图，发射口距桌面高度为0.45 m，假定乒乓球水平射出，落在桌面上与发射口水平距离为2.4 m的P点，飞行过程中未触网，不计空气阻力，取g＝10 m/s2，则( )
A．球下落的加速度逐渐变大
B．球从发射口到桌面的时间为0.3 s
C．球从发射口射出后速度不变
D．球从发射口射出的速率为8 m/s
12．如图所示，搭载着“嫦娥二号”卫星的长征三号丙运载火箭在西昌卫星发射中心点火发射，卫星由地面发射后，进入地月转移轨道，经多次变轨最终进入距离月球表面100 km、周期为118 min的工作轨道，开始对月球进行探测，则( )
A．卫星在轨道Ⅲ上的运动速度比月球的第一宇宙速度小
B．卫星在轨道Ⅲ上经过P点的速度比在轨道Ⅰ上经过P点时的大
C．卫星在轨道Ⅲ上运行周期比在轨道Ⅰ上短
D．卫星在轨道Ⅲ上的运行周期比在轨道Ⅰ上长
13．已知地球质量为M，半径为R，自转周期为T，地球同步卫星质量为m，引力常量为G.有关同步卫星，下列表述正确的是( )
A．卫星距地面的高度为 B．卫星的运行速度小于第一宇宙速度
C．卫星运行时受到的向心力大小为G D．卫星运行的向心加速度小于地球表面的重力加速度
14.．如图甲所示，物体受到水平推力F的作用，在粗糙水平面上做直线运动．通过力传感器和速度传感器监测到推力F和物体速度v随时间t变化的规律如图乙所示．取g＝10 m/s2.则( )
A．物体的质量m＝1 kg
B．物体与水平面间的动摩擦因数μ＝0.2
C．第2 s内物体克服摩擦力做的功W＝2 J
D．前2 s内推力F做功的平均功率＝1.5 W
二．实验题（18分）
15.某同学把附有滑轮的长木板平放在实验桌上，将细绳一端拴在小车上，另一端绕过定滑轮，挂上适当的钩码，使小车在钩码的牵引下运动，以此定量探究绳拉力做功与小车动能变化的关系．此外还准备了打点计时器及配套的电源、导线、复写纸、纸带、小木块等．组装的实验装置如图所示．①若要完成该实验，必需的实验器材还有哪些________．②实验开始时，他先调节木板上定滑轮的高度，使牵引小车的细绳与木板平行．他这样做的目的是下列________(填字母代号)．
A．避免小车在运动过程中发生抖动
B．可使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰
C．可以保证小车最终能够实现匀速直线运动
D．可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力
③平衡摩擦力后，当他用多个钩码牵引小车时，发现小车运动过快，致使打出的纸带上点数较少，难以选到合适的点计算小车速度，在保证所挂钩码数目不变的条件下，请你利用本实验的器材提出一个解决办法：______________________.
④他将钩码重力做的功当作细绳拉力做的功，经多次实验发现拉力做功总是要比小车动能增量大一些．这一情况可能是下列哪些原因造成的________(填字母代号)．
A．在接通电源的同时释放了小车
B．小车释放时离打点计时器太近
C．阻力未完全被小车重力沿木板方向的分力平衡掉
D．钩码做匀加速运动，钩码重力大于细绳拉力
16.某研究性学习小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图12甲所示．在气垫导轨上相隔一定距离的两处安装两个光电传感器A、B，滑块P上固定一遮光条，若光线被遮光条遮挡，光电传感器会输出高电压，两光电传感器采集数据后与计算机相连．滑块在细线的牵引下向左加速运动，遮光条经过光电传感器A、B时，通过计算机可以得到如图乙所示的电压U随时间t变化的图象．
图12
(1)实验前，接通气源，将滑块(不挂钩码)置于气垫导轨上，轻推滑块，当图乙中的Δt1________Δt2(选填“>”、“＝”或“<”)时，说明气垫已经水平．用螺旋测微器测量遮光条宽度d，测量结果如图丙所示，则d＝________ mm.
(2)将滑块P用细线跨过气垫导轨左端的定滑轮与质量为m的钩码Q相连，将滑块P由图甲所示位置释放．若Δt1、Δt2和d已知，要验证滑块和钩码组成的系统机械能是否守恒，还应测出________和________(写出物理量的名称及符号)．
(3)若上述物理量间满足关系式______________，则表明在上述过程中，滑块和钩码组成的系统机械能守恒．
三．综合应用题（40分）
17.如图6所示，一名跳台滑雪运动员经过一段时间的加速滑行后从O点水平飞出，经过3 s落到斜坡上的A点．已知O点是斜坡的起点，斜坡与水平面的夹角θ＝37°，运动员的质量m＝50 kg.不计空气阻力(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8；g取10 m/s2)．求： (1)A点与O点的距离L；
(2)运动员离开O点时的速度大小；
(3)运动员从O点飞出开始到离斜坡距离最远所用的时间．
18.如图6所示，物体A的质量为M，圆环B的质量为m，通过绳子连接在一起，圆环套在光滑的竖直杆上，开始时连接圆环的绳子处于水平，长度l＝4 m，现从静止释放圆环．不计定滑轮和空气的阻力，取g＝10 m/s2，求：(1)若圆环恰能下降h＝3 m，A和B的质量应满足什么关系？
(2)若圆环下降h＝3 m时的速度vB＝5 m/s，则A和B的质量有何关系？
(3)不管A和B的质量为多大，圆环下降h＝3 m时的速度不可能超过多大
19．由相同材料的木板搭成的轨道如图9所示，其中木板AB、BC、CD、DE、EF…长均为L＝1.5 m，木板OA和其他木板与水平地面的夹角都为β＝37°(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)，一个可看成质点的物体在木板OA上从图中离地高度h＝1.8 m处由静止释放，物体与木板的动摩擦因数都为μ＝0.2，在两木板交接处都用小曲面相连，使物体能顺利地经过，既不损失动能，也不会脱离轨道．在运动过程中，重力加速度g取10 m/s2，
问：(1)若最大静摩擦力等于滑动摩擦力，物体能否静止在斜面上？物体从O运动到A所用时间是多少？
(2)物体运动的总路程是多少？(3)物体最终停在何处？并作出解释．
20、如图10所示，左侧为一个半径为R的半球形的碗固定在水平桌面上，碗口水平，O点为球心，碗的内表面及碗口光滑．右侧是一个固定光滑斜面，斜面足够长，倾角θ＝30°.一根不可伸长的不计质量的细绳跨在碗口及光滑斜面顶端的光滑定滑轮两端上，绳的两端分别系有可视为质点的小球m1和m2，且m1＞m2.开始时m1恰在碗口右端水平直径A处，m2在斜面上且距离斜面顶端足够远，此时连接两球的细绳与斜面平行且恰好伸直．当m1由静止释放运动到圆心O的正下方B点时细绳突然断开，不计细绳断开瞬间的能量损失．
(1)求小球m2沿斜面上升的最大距离s；
(2)若已知细绳断开后小球m1沿碗的内侧上升的最大高度为，求.
参考答案（2）
1.解析 考虑到合外力方向指向轨迹凹侧，且由M到N速率减小可知，C选项正确．
2.解析 由运动的合成与分解可知，物体A参与两个分运动：一个是沿着与它相连接的绳子的运动，另一个是垂直于绳子斜向上的运动．而物体A的实际运动轨迹是沿着竖直杆向上的，这一轨迹所对应的运动就是物体A的合运动，它们之间的关系如图所示．由几何关系可得v＝，所以D项正确．
3.解析 火星和木星在各自的椭圆轨道上绕太阳运动，速度的大小不可能始终相等，因此B错；太阳在这些椭圆的一个焦点上，因此A错； 在相同时间内，火星与太阳连线在相同时间内扫过的面积相等，木星与太阳连线在相同时间内扫过的面积相等，但这两个面积不相等，因此D错．本题答案为C.
4.解析 通过题图乙分析可知：当v2＝b，FN＝0时，小球做圆周运动的向心力由重力提供，即mg＝m，g＝，A错误；当v2＝0，FN＝a时，重力等于弹力FN，即mg＝a，所以m＝＝R，B正确；v2>b时，杆对小球的弹力方向与小球重力方向相同，竖直向下，故v2＝c时，杆对小球弹力的方向竖直向下，C错误；v2＝c＝2b时，mg＋FN＝m，解得FN＝mg＝a，D错误．
5解析 对女运动员受力分析，由牛顿第二定律得，水平方向FTcos 30°＝ma，竖直方向FTsin 30°－G＝0，解得FT＝2G，a＝g，A、C、D错误，B正确．
6.解析 根据万有引力提供向心力，以行星P为研究对象有G＝mr，得M＝，选项A正确；根据万有引力提供向心力只能求得中心天体的质量，因此根据题目所给信息不能求出行星P的质量，选项B错误；如果发射探测器到达该系外行星，需要克服太阳对探测器的万有引力，脱离太阳系的束缚，所以需要发射速度大于第三宇宙速度，选项C、D错误．
7.解析 在抬高A端的过程中，小物块受到的摩擦力为静摩擦力，其方向和小物块的运动方向时刻垂直，故在抬高阶段，摩擦力并不做功，这样在抬高小物块的过程中，由动能定理得：WFN＋WG＝0，即WFN－mgLsin α＝0，所以WFN＝mgLsin α.在小物块下滑的过程中，支持力不做功，滑动摩擦力和重力做功，由动能定理得：WG＋Wf＝mv2，即Wf＝mv2－mgLsin α，B错，C、D正确．在整个过程中，设木板对小物块做的功为W，对小物块在整个过程由动能定理得W＝mv2，A正确．
8.解析 车达到最大速度时，牵引力的大小等于阻力的大小，此时车的功率等于克服阻力做功 答案 B
9.解析 由2gh＝v－0得：vy＝，即vy＝ m/s，落地时，tan 60°＝可得：v0＝＝ m/s，由机械能守恒定律得Ep＝mv，可求得：Ep＝10 J，故A正确．
的功率，故P＝k1mgv1＝k2mgv2，解得v2＝v1，选项B正确．、
10.答案 AD
11.答案 BD 解析 不计空气阻力，球下落的加速度为g，A错误；由h＝gt2得：t＝＝0.3 s，B正确；由x＝v0t解得球的初速度v0＝8 m/s，D正确；球的速度v＝，随t逐渐增大，C错误．
12.答案 AC
13.解析 天体运动的基本原理为万有引力提供向心力，地球的引力使卫星绕地球做匀速圆周运动，即F万＝F向＝m＝.当卫星在地表运行时，F万＝＝mg(R为地球半径)，设同步卫星离地面高度为h，则F万＝＝F向＝ma向
15.解析 ①本实验需要知道小车的动能，因此还需要用天平测出小车的质量，用刻度尺测量纸带上点迹之间的长度，求出小车的瞬时速度．②牵引小车的细绳与木板平行的目的是在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力，选项D正确．③在保证所挂钩码数目不变的条件下要减小小车加速度可以增加小车的质量，故可在小车上加适量砝码(或钩码)．④当小车在运动过程中存在阻力时，拉力做正功和阻力做负功之和等于小车动能增量，故拉力做功总是要比小车动能增量大一些；当钩码加速运动时，钩码重力大于细绳拉力，此同学将钩码重力做的功当作细绳拉力做的功，则拉力做功要比小车动能增量大，故只有C、D正确．
答案 ①刻度尺、天平(包括砝码) ②D ③可在小车上加适量砝码(或钩码) ④CD
16.答案 (1)＝ (2)8.476(在8.475～8.477之间均算对) (3)滑块的质量M 两光电门之间的距离L (4)mgL＝(M＋m)()2－(M＋m)()2
17.解析 (1)运动员在竖直方向做自由落体运动，有Lsin 37°＝gt2，L＝＝75 m.
(2)设运动员离开O点时的速度为v0，运动员在水平方向的分运动为匀速直线运动，有
Lcos 37°＝v0t，即v0＝＝20 m/s.
(3)解法一 运动员的平抛运动可分解为沿斜面方向的匀加速运动(初速度为v0cos 37°、加速度为gsin 37°)和垂直斜面方向的类竖直上抛运动(初速度为v0sin 37°、加速度为gcos 37°)．当垂直斜面方向的速度减为零时，运动员离斜坡最远，有v0sin 37°＝gcos 37°·t，解得t＝1.5 s
解法二 当运动员的速度方向平行于斜坡或与水平方向成37°角时，运动员离斜坡最远，有＝tan 37°，t＝1.5 s.
答案 (1)75 m (2)20 m/s (3)1.5 s
18.解析 (1)若圆环恰好能下降h＝3 m，由机械能守恒定律得mgh＝MghA
h2＋l2＝(l＋hA)2
解得A和B的质量应满足关系M＝3m
(2)若圆环下降h＝3 m时的速度vB＝5 m/s，由机械能守恒定律有
mgh－MghA＝mv＋Mv
又h2＋l2＝(l＋hA)2
如图所示，A、B的速度关系为
vA＝vBcos θ＝vB
解得A和B的质量关系为＝
(3)B的质量比A的大得越多，圆环下降h＝3 m时的速度越大，当m M时可认为B下落过程机械能守恒，有
mgh＝mv
解得圆环的最大速度vBm＝2 m/s
即圆环下降h＝3 m时的速度不可能超过2m/s.
答案 (1)M＝3m (2)＝ (3)2 m/s
19.解析 (1)设物体的质量为m，因为mgsin β＞μmgcos β，所以物体不能静止在斜面上．
物体下滑的加速度为
a＝＝4.4 m/s2
设物体与A点之间的距离为l，由几何关系可得l＝＝3 m
设物体从静止运动到A所用的时间为t，由l＝at2得t≈1.17 s
(2)从物体开始运动到最终停下的过程中，设总路程为s，由动能定理得：mgh－μmgscos 37°＝0－0
代入数据解得：s＝11.25 m
(3)假设物体能依次到达B点、D点，由动能定理有：
mg(h－Lsin 37°)－μmgcos 37°＝mv－0
得：vB≈1.9 m/s＞0.
mg(h－Lsin 37°)－μmgcos 37°＝mv－0
发现无解．说明物体能通过B点，到不了D点，最终停在C点．
20.解析 (1)设重力加速度为g，小球m1到达最低点B时，m1、m2速度大小分别为v1、v2
由运动的合成与分解得v1＝v2①
对m1、m2组成的系统由机械能守恒定律得
m1gR－m2gh＝m1v＋m2v②
由几何关系得h＝Rsin 30°③
设细绳断开后m2沿斜面上升的距离为s′，对m2由机械能守恒定律得
m2gs′sin 30°＝m2v④
小球m2沿斜面上升的最大距离s＝R＋s′⑤
联立得s＝R⑥
(2)对m1由机械能守恒定律得：m1v＝m1g⑦
联立①②③⑦得＝
