镇江市2022-2023学年高一下学期期中校际联考
物理试题
满分100分,时间75min
一、单项选择题(本题共10题,每题4分,共40分,每题只有一个正确选项)。
1.人类对宇宙的认识经历了地心说和日心说两个阶段,而第一次通过观测和计算的方法总结出行星运动规律的物理学家是( )
A.牛顿 B.开普勒 C.伽利略 D.卡文迪许
2.图甲为一女士站在台阶式自动扶梯上匀速上楼(忽略扶梯对手的作用),图乙为一男士站在履带式自动扶梯上匀速上楼,两人相对扶梯均静止。下列关于做功的判断中正确的是( )
A.图甲中支持力对人做正功
B.图甲中摩擦力对人做负功
C.图乙中支持力对人做正功
D.图乙中摩擦力对人做负功
3.固定在竖直平面内的半圆形刚性铁环,半径为R,铁环上穿着小球,铁环圆心O的正上方固定一个小定滑轮。用一条不可伸长的细绳,通过定滑轮以一定速度拉着小球从A点开始沿铁环运动,某时刻角度关系如下图所示,若绳末端速度为,则小球此时的速度为( )
A. B. C. D.
4.港珠澳大桥总长约55公里,是世界上总体跨度最长、钢结构桥体最长、海底沉管隧道最长的跨海大桥,也是世界公路建设史上技术最复杂、施工难度最高、工程规模最庞大的桥梁。如图所示的路段是一段半径约为120m的圆弧形弯道,路面水平,路面对轮胎的最大静摩擦力为正压力的0.8倍,下雨时路面被雨水淋湿,路面对轮胎的最大静摩擦力变为正压力的0.4倍,若汽车通过圆弧形弯道时做匀速圆周运动,汽车可视为质点,取重力加速度g=10m/s2,下列说法正确的是( )
A.汽车以72km/h的速率通过此圆弧形弯道时的向心加速度为43.2m/s2
B.汽车以72km/h的速率通过此圆弧形弯道时的角速度为0.6rad/s
C.晴天时,汽车以100km/h的速率可以安全通过此圆弧形弯道
D.下雨时,汽车以60km/h的速率通过此圆弧形弯道时将做离心运动
5.如图所示,两次渡河时船相对于静水的速度大小和方向都不变。已知第一次实际航程为A至B,位移为x1,实际航速为v1,所用时间为t1,由于水速增大,第二次实际航程为A至C,位移为x2,实际航速为v2,所用时间为t2则( )
A.t2>t1,v2= B.t2>t1,v2=
C.t2=t1,v2= D.t2=t1,v2=
6.中国的高铁技术领先于世界,并且我国具有全世界最长的高铁线路。一般高铁机车有多节动车和拖车组成,已知动车组列车每节动车的额定功率相同,每节动车与拖车质量相等,设动车组运行时所受阻力与其速率成正比。若某动车组由8节动车加8节拖车组成,其运行的最大速率为280km/h,当高铁进入隧道时,驾驶员将动力车改为4节,从而实现列车减速。下列说法正确的是( )
A.当动力车改为4节时,列车速度突变为原来的一半
B.当动力车改为4节时,列车速度渐变为原来的一半
C.当动力车改为4节时,列车速度突变为原来的
D.当动力车改为4节时,列车速度渐变为原来的
7.篮球是高中学生十分喜欢的体有运动项目。如图所示,一运动员将篮球从地面上方B点以速度v0斜向上抛出,恰好垂直击中篮板上A点。若该运动员后撤到C点投篮,还要求垂直击中篮板上A点,运动员需( )
A.减小抛出速度v0,同时增大抛射角θ
B.增大抛出速度v0,同时增大抛射角θ
C.减小抛射角θ,同时减小抛射速度v0
D.减小抛射角θ,同时增大抛射速度v0
8.2019年春节期间,中国科幻电影里程碑的作品《流浪地球》热播。影片中为了让地球逃离太阳系,人们在地球上建造特大功率发动机,使地球完成一系列变轨操作,其逃离过程如图所示,地球在椭圆轨道Ⅰ上运动到远日点B变轨,进入圆形轨道Ⅱ、在圆形轨道Ⅱ上运行到B点时再次变轨,从而最终摆脱太阳束缚。对于该过程,下列说法正确的是( )
A.沿轨道Ⅰ运动至B点时,需向前喷气减速才能进入轨道Ⅱ
B.沿轨道Ⅰ运行的周期小于沿轨道Ⅱ运行的周期
C.沿轨道Ⅰ运行时,在A点的加速度小于在B点的加速度
D.在轨道Ⅰ上由A点运动到B点的过程中,速度逐渐变大
9.跳伞员跳伞过程中,打开伞前可看做自由落体运动,打开伞后空气阻力与速度平方成正比,此过程人先减速下降,最后匀速下落。下列关于人的下落速度v、重力势能、动能、速度平方v2随下落时间t或下落高度h的关系图像可能正确的是( )
A.
B.
C.
D.
10.地铁站的进出轨道通常设计成不是水平的,列车进站时就可以借助上坡减速,而出站时借助下坡加速,达到节能环保的目的.如图所示,为某地铁两个站点之间节能坡的简化示意图(左右两边对称)。在一次模拟实验中,一滑块(可视为质点)以初速度v0从M处出发沿着轨道运动,最终恰好能停靠在N处。已知滑块运行过程中无动力,滑块在两段轨道交接处的能量损失忽略不计,不计空气阻力.重力加速度为g,则根据图中相关信息,该滑块与轨道之间的动摩擦因数为( )
A.
B.
C.
D.
二、实验题(本大题共2小题,共15分)。
11.(A)图甲是“研究平抛物体运动”的实验装置图,通过描点画出平抛小球的运动轨迹。
(1)实验得到平抛小球的运动轨迹,在轨迹上取一些点,以平抛起点O为坐标原点,测量它们的水平坐标x和坚直坐标y,图乙中的图象能说明平抛小球运动轨迹为抛物线的是___________。
(2)如图,若用一张印有小方格的纸记录轨迹,小方格的边长为L,小球在平抛运动过程中的几个位置如图乙中的a、b、c、d所示,则小球平抛的初速度的计算式为v0=__________,vb=__________(用L、g表示)。
(B)某同学用如图a所示装置探究向心力与角速度和运动半径的关系。装置中竖直转轴固定在电动机的转轴上(未画出),光滑的水平直杆固定在竖直转轴上,能随竖直转轴一起转动。水平直杆的左端套上滑块,用细线将滑块与固定在竖直转轴上的力传感器连接,细线处于水平伸直状态,当滑块随水平直杆一起匀速转动时,细线拉力的大小可以通过力传感器测得。水平直杆的右端最边缘安装了宽度为的挡光条,挡光条到竖直转轴的距离为,光电门可以测出挡光条经过光电门所用的时间(挡光时间)。滑块与竖直转轴间的距离可调。
(1)若某次实验中测得挡光条的挡光时间为,则电动机的角速度为_______。
(2)若保持滑块P到竖直转轴中心的距离为不变,仅多次改变竖直转轴转动的快慢,测得多组力传感器的示数F和挡光时间。画出图像,如图b所示。根据实验可得出的结论________________________________________。
12.(8分)13.如图所示,一架在雅安地震救灾中装载救援物资的飞机,在距水平地面h=500m的高处以v=100m/s的水平速度飞行.地面上A、B两点间的距离x=100m,飞机在离A点的水平距离x0=950m时投放救援物资,不计空气阻力,g取10m/s2.
(1)通过计算说明,救援物资能否落在AB区域内
(2)若某包救援物资为200kg,则它落地时重力功率为多少 .
13.(10分)2016年10月17日,我国成功发射了“神舟”十一号载人宇宙飞船.飞船入轨运行若干圈后成功实施变轨进入圆轨道运行,经过了33天的运行后,飞船的返回舱于11月18日凌晨顺利降落在预定地点,两名宇航员安全返回祖国的怀抱.设“神舟”十一号载人飞船在圆轨道上绕地球运行圈所用的时间为,若地球表面的重力加速度为,地球半径为.求:
(1)地球的质量
(2)飞船的圆轨道离地面的高度;
(12分)市面上有一种自动计数的智能呼拉圈深受女士们喜爱。如图甲,腰带外侧带有轨道,轨道内有一滑轮,滑轮与细绳连接,细绳的另一端连接配重,其模型简化如图乙所示.已知配重质量0.5kg,绳长为0.4m,悬挂点到腰带中心的距离为0.2m,水平固定好腰带,通过人体微小扭动,使配重在水平面内做匀速圆周运动。.不计一切阻力,时子与竖直方向夹角,配重距离地面高度为0.8m。g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,求:
(1)绳的拉力
(2)滑轮在轨道中圆周运动的角速度是多少
(3)若配重球不慎脱落,落地点到脚的距离大约是多少
15.(15分)如图所示是某公园中的一项游乐设施,它由弯曲轨道AB、竖直圆轨道BC以及水平轨道BD组成,各轨道平滑连接.其中圆轨道BC半径,BD段对小车有阻力,其余部分摩擦不计。质量为1.0 kg的小车从P点由静止释放。最后进入水平轨道 BD.小车可视为质点,空气阻力不计,求:
(l)若小车释放位置P到水平面BD的高度 H=3R,小车运动到圆轨道最低点B和最高点C处时对轨道的压力大小之差为多少
(2)接第一问,若水平轨道BD部分摩擦因数u与小车在BD水平面上位移大小之间存在关系μ=0.7+0.1x则小车在减速轨道BD上滑行距离是多少
(3)若要小车在竖直圆形轨道 BC部分运动时,不能脱离轨道,那么对小车释放位置P有何要求 镇江市2022-2023学年高一下学期期中校际联考
物理试题 解析
满分100分,时间75min
一、单项选择题(本题共10题,每题4分,共40分,每题只有一个正确选项)。
1.人类对宇宙的认识经历了地心说和日心说两个阶段,而第一次通过观测和计算的方法总结出行星运动规律的物理学家是( )
A.牛顿 B.开普勒 C.伽利略 D.卡文迪许
【答案】B
【详解】德国天文学家开普勒用了20年的时间通过观测和计算的方法总结出行星运动规律分别于1609年和1619年发表,所以B正确。
2.图甲为一女士站在台阶式自动扶梯上匀速上楼(忽略扶梯对手的作用),图乙为一男士站在履带式自动扶梯上匀速上楼,两人相对扶梯均静止。下列关于做功的判断中正确的是( )
A.图甲中支持力对人做正功
B.图甲中摩擦力对人做负功
C.图乙中支持力对人做正功
D.图乙中摩擦力对人做负功
【答案】A
【详解】AB.题图甲中,人匀速上楼,不受摩擦力,摩擦力不做功,支持力向上,与速度方向的夹角为锐角,则支持力做正功,故A正确,B错误;
CD.题图乙中,支持力与速度方向垂直,支持力不做功,摩擦力方向与速度方向相同,做正功,故CD错误。
故选A。
3.固定在竖直平面内的半圆形刚性铁环,半径为R,铁环上穿着小球,铁环圆心O的正上方固定一个小定滑轮。用一条不可伸长的细绳,通过定滑轮以一定速度拉着小球从A点开始沿铁环运动,某时刻角度关系如下图所示,若绳末端速度为,则小球此时的速度为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】小球的速度沿圆弧的切线方向,将小球的速度分解为沿绳子方向和垂直绳子方向的分量,沿绳子方向的速度为v,则
解得
A正确。
故选A。
4.港珠澳大桥总长约55公里,是世界上总体跨度最长、钢结构桥体最长、海底沉管隧道最长的跨海大桥,也是世界公路建设史上技术最复杂、施工难度最高、工程规模最庞大的桥梁。如图所示的路段是一段半径约为120m的圆弧形弯道,路面水平,路面对轮胎的最大静摩擦力为正压力的0.8倍,下雨时路面被雨水淋湿,路面对轮胎的最大静摩擦力变为正压力的0.4倍,若汽车通过圆弧形弯道时做匀速圆周运动,汽车可视为质点,取重力加速度g=10m/s2,下列说法正确的是( )
A.汽车以72km/h的速率通过此圆弧形弯道时的向心加速度为43.2m/s2
B.汽车以72km/h的速率通过此圆弧形弯道时的角速度为0.6rad/s
C.晴天时,汽车以100km/h的速率可以安全通过此圆弧形弯道
D.下雨时,汽车以60km/h的速率通过此圆弧形弯道时将做离心运动
【答案】C
【详解】AB.汽车通过此圆弧形弯道时做匀速圆周运动,轨道半径R=l20m,运动速率
v=72km/h=20m/s
向心加速度为
角速度
AB错误;
C.以汽车为研究对象,当路面对轮胎的摩擦力指向内侧且达到径向最大静摩擦力时,此时汽车的速率为安全通过圆弧形弯道的最大速率vm。设汽车的质量为m,在水平方向上根据牛顿第二定律得
在竖直方向有
FN=mg
最大静摩擦力变为正压力的0.8倍,即
fm=kFN
联立得
解得
vm≈111.6km/h
所以晴天时,汽车以100km/h的速率可以安全通过此圆弧形弯道,C正确;
D.下雨时,路面对轮胎的最大静摩擦力变为正压力的0.4倍,有
解得
vm=78.8km/h>60km/h
所以汽车客运安全通过此圆弧形弯道而不做离心运动,D错误。
故选C。
5.如图所示,两次渡河时船相对于静水的速度大小和方向都不变。已知第一次实际航程为A至B,位移为x1,实际航速为v1,所用时间为t1,由于水速增大,第二次实际航程为A至C,位移为x2,实际航速为v2,所用时间为t2则( )
A.t2>t1,v2= B.t2>t1,v2=
C.t2=t1,v2= D.t2=t1,v2=
【答案】C
【详解】设河宽为d,船自身的速度为v,与河岸上游的夹角为θ,对垂直河岸的分运动,过河时间
则
t1=t2
对两次的合运动,过河时间相等
解得
故选C。
6.中国的高铁技术领先于世界,并且我国具有全世界最长的高铁线路。一般高铁机车有多节动车和拖车组成,已知动车组列车每节动车的额定功率相同,每节动车与拖车质量相等,设动车组运行时所受阻力与其速率成正比。若某动车组由8节动车加8节拖车组成,其运行的最大速率为280km/h,当高铁进入隧道时,驾驶员将动力车改为4节,从而实现列车减速。下列说法正确的是( )
A.当动力车改为4节时,列车速度突变为原来的一半
B.当动力车改为4节时,列车速度渐变为原来的一半
C.当动力车改为4节时,列车速度突变为原来的
D.当动力车改为4节时,列车速度渐变为原来的
【答案】D
【详解】设每节动车的功率为P,每节车厢所受阻力为f ,
若8节动车带8节拖车,最大速率为v ,则有 8
改为4节动车时,则有 41
所以速度之比为
D正确;
故选D。
7.篮球是高中学生十分喜欢的体有运动项目。如图所示,一运动员将篮球从地面上方B点以速度v0斜向上抛出,恰好垂直击中篮板上A点。若该运动员后撤到C点投篮,还要求垂直击中篮板上A点,运动员需( )
A.减小抛出速度v0,同时增大抛射角θ
B.增大抛出速度v0,同时增大抛射角θ
C.减小抛射角θ,同时减小抛射速度v0
D.减小抛射角θ,同时增大抛射速度v0
【答案】D
【详解】根据题意,由逆向思维可知,该运动可以看成从A点到B、C两点做平抛运动,竖直方向上,根据,由于可知,篮球的运动时间
根据可知,B点和C点的竖直速度相等,水平方向上,根据,由于可知
根据可知
即运动员后撤到C点投篮,应增大抛射速度,根据几何关系可知
由于竖直速度相等,水平速度,则C点速度与水平方向夹角较小,即运动员后撤到C点投篮,减小抛射角θ,故ABC错误D正确。
故选D。
8.2019年春节期间,中国科幻电影里程碑的作品《流浪地球》热播。影片中为了让地球逃离太阳系,人们在地球上建造特大功率发动机,使地球完成一系列变轨操作,其逃离过程如图所示,地球在椭圆轨道Ⅰ上运动到远日点B变轨,进入圆形轨道Ⅱ、在圆形轨道Ⅱ上运行到B点时再次变轨,从而最终摆脱太阳束缚。对于该过程,下列说法正确的是( )
A.沿轨道Ⅰ运动至B点时,需向前喷气减速才能进入轨道Ⅱ
B.沿轨道Ⅰ运行的周期小于沿轨道Ⅱ运行的周期
C.沿轨道Ⅰ运行时,在A点的加速度小于在B点的加速度
D.在轨道Ⅰ上由A点运动到B点的过程中,速度逐渐变大
【答案】B
【详解】A.沿轨道Ⅰ运动至B点时需向后喷气加速做离心运动,才能进入轨道Ⅱ,A错误;
B.由开普勒第三定律可得
在轨道Ⅰ运行的半长轴a小于在轨道Ⅱ运行的半径r,故沿轨道Ⅰ运行的周期小于沿轨道Ⅱ运行的周期,B正确;
C.由引力作为向心力可得,向心加速度为
沿轨道Ⅰ运行时,在A点离太阳球心的距离小于在B点离太阳球心的距离,故在A点的加速度大于在B点的加速度,C错误。
D.在轨道Ⅰ上由A点运动到B点的过程中,克服万有引力做功,动能逐渐减小,速度逐渐减小,D错误;
故选B。
9.跳伞员跳伞过程中,打开伞前可看做自由落体运动,打开伞后空气阻力与速度平方成正比,此过程人先减速下降,最后匀速下落。下列关于人的下落速度v、重力势能、动能、速度平方v2随下落时间t或下落高度h的关系图像可能正确的是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】D
【详解】A.开始阶段做自由落体运动,速度随时间均匀增加;开伞后先做减速运动,空气阻力与速度平方成正比,则加速度满足
则加速度随时间逐渐减小,v-t图线是斜率逐渐减小,阻力随速度减小到与重力大小相等时做匀速运动,故A错误;
B.开始下落阶段做自由落体运动,则
可知此过程中EP-h图像为直线,故B错误;
C.开始下落阶段做自由落体运动,动能等于减小的重力势能,即
则Ek-h为直线;在开始减速后的过程中
由于阻力随速度逐渐减小,所以Ek-h图像的斜率逐渐减小,阻力减小到与重力大小相等时做匀速运动,动能不变,故C错误;
故选D。
10.地铁站的进出轨道通常设计成不是水平的,列车进站时就可以借助上坡减速,而出站时借助下坡加速,达到节能环保的目的.如图所示,为某地铁两个站点之间节能坡的简化示意图(左右两边对称)。在一次模拟实验中,一滑块(可视为质点)以初速度v0从M处出发沿着轨道运动,最终恰好能停靠在N处。已知滑块运行过程中无动力,滑块在两段轨道交接处的能量损失忽略不计,不计空气阻力.重力加速度为g,则根据图中相关信息,该滑块与轨道之间的动摩擦因数为( )
A.
B.
C.
D.
【答案】A
【详解】在粗糙斜面上摩擦力做功,对动车从M到N整过程有
M ,故,A选项正确。
二、实验题(本大题共2小题,共15分)。
11.(A)图甲是“研究平抛物体运动”的实验装置图,通过描点画出平抛小球的运动轨迹。
(1)实验得到平抛小球的运动轨迹,在轨迹上取一些点,以平抛起点O为坐标原点,测量它们的水平坐标x和坚直坐标y,图乙中的图象能说明平抛小球运动轨迹为抛物线的是___________。
(2)如图,若用一张印有小方格的纸记录轨迹,小方格的边长为L,小球在平抛运动过程中的几个位置如图乙中的a、b、c、d所示,则小球平抛的初速度的计算式为v0=__________,vb=__________(用L、g表示)。
【答案】 C
【详解】(1)平抛运动的水平位移与竖直位移分别满足的关系
联立可得
可知图像是直线时,说明小球运动轨迹是抛物线。
故选C。
(2)[2]由图示可知,a、b、c、d四个点间的水平位移均相等,为
x=2L
这四个点是等时间间隔点。在竖直方向上,相邻两点间的位移差
由匀变速运动的推论
可得
在水平方向上
解得
,故vb=
(B)某同学用如图a所示装置探究向心力与角速度和运动半径的关系。装置中竖直转轴固定在电动机的转轴上(未画出),光滑的水平直杆固定在竖直转轴上,能随竖直转轴一起转动。水平直杆的左端套上滑块,用细线将滑块与固定在竖直转轴上的力传感器连接,细线处于水平伸直状态,当滑块随水平直杆一起匀速转动时,细线拉力的大小可以通过力传感器测得。水平直杆的右端最边缘安装了宽度为的挡光条,挡光条到竖直转轴的距离为,光电门可以测出挡光条经过光电门所用的时间(挡光时间)。滑块与竖直转轴间的距离可调。
(1)若某次实验中测得挡光条的挡光时间为,则电动机的角速度为_______。
(2)若保持滑块P到竖直转轴中心的距离为不变,仅多次改变竖直转轴转动的快慢,测得多组力传感器的示数F和挡光时间。画出图像,如图b所示。根据实验可得出的结论________________________________________。
【答案】 当m、r一定时,向心力与角速度的平方成正比
【详解】(1)[1]由
可得
(2)[2]当m、r一定时,向心力与角速度的平方成正比
12.(8分)13.如图所示,一架在雅安地震救灾中装载救援物资的飞机,在距水平地面h=500m的高处以v=100m/s的水平速度飞行.地面上A、B两点间的距离x=100m,飞机在离A点的水平距离x0=950m时投放救援物资,不计空气阻力,g取10m/s2.
(1)通过计算说明,救援物资能否落在AB区域内
(2)若某包救援物资为200kg,则它落地时重力功率为多少 .
【答案】(1)能。(2)
【详解】(1)根据得:
救援物资的水平位移为: s=vt=100×10m=1000m
因为x0<s<x+x0,可知救援物资可以落在A、B区域内.
(2)
13.(10分)2016年10月17日,我国成功发射了“神舟”十一号载人宇宙飞船.飞船入轨运行若干圈后成功实施变轨进入圆轨道运行,经过了33天的运行后,飞船的返回舱于11月18日凌晨顺利降落在预定地点,两名宇航员安全返回祖国的怀抱.设“神舟”十一号载人飞船在圆轨道上绕地球运行圈所用的时间为,若地球表面的重力加速度为,地球半径为.求:
(1)地球的质量
(2)飞船的圆轨道离地面的高度;
【答案】(1) (2)
【详解】本题考查万有引力中的卫星问题,涉及万有引力充当环绕天体的向心力和万有引力等于星球表面物体受到的重力.
(1)天体表面的物体
(2)飞船在圆轨道上做匀速圆周运动,运行的周期
根据万有引力定律和牛顿第二定律,得
地球表面上的物体受到的万有引力近似等于物体的重力,即
联立以上各式,解得
(12分)市面上有一种自动计数的智能呼拉圈深受女士们喜爱。如图甲,腰带外侧带有轨道,轨道内有一滑轮,滑轮与细绳连接,细绳的另一端连接配重,其模型简化如图乙所示.已知配重质量0.5kg,绳长为0.4m,悬挂点到腰带中心的距离为0.2m,水平固定好腰带,通过人体微小扭动,使配重在水平面内做匀速圆周运动。.不计一切阻力,时子与竖直方向夹角,配重距离地面高度为0.8m。g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,求:
(1)绳的拉力
(2)滑轮在轨道中圆周运动的角速度是多少
(3)若配重球不慎脱落,落地点到脚的距离大约是多少
【答案】(1) (2) (3)1.4m
【详解】(1) 由受力示意图可知,
(2)根据受力示意图可知
代入数据可得
(3)轻绳断裂后,配重做初速度为的平抛运动。设下落距离为,平抛运动用时为,水平方向位移为,则有
设落地点与O点的距离为,由几何关系知
联立解得
15.(15分)如图所示是某公园中的一项游乐设施,它由弯曲轨道AB、竖直圆轨道BC以及水平轨道BD组成,各轨道平滑连接.其中圆轨道BC半径,BD段对小车有阻力,其余部分摩擦不计。质量为1.0 kg的小车从P点由静止释放。最后进入水平轨道 BD.小车可视为质点,空气阻力不计,求:
(l)若小车释放位置P到水平面BD的高度 H=3R,小车运动到圆轨道最低点B和最高点C处时对轨道的压力大小之差为多少
(2)接第一问,若水平轨道BD部分摩擦因数u与小车在BD水平面上位移大小之间存在关系μ=0.7+0.1x则小车在减速轨道BD上滑行距离是多少
(3)若要小车在竖直圆形轨道 BC部分运动时,不能脱离轨道,那么对小车释放位置P有何要求
【答案】(1) 40N (2) 5m (3)