湛江市重点中学2022-2023学年高一下学4月学段考试
物理试卷
(答题时间：75分钟，必做题100分，附加题10分，总分110分)
单选题（共8题，每小题3分，共24分）
1．曲线运动是常见的运动形式。图甲中投出的篮球在空中做曲线运动，图乙是中国（珠海）航展中飞机飞行表演的精彩镜头。关于做曲线运动的物体，在运动过程中，一定变化的物理量是（ ）
A．加速度 B．速度方向 C．速度大小 D．合外力
2．图甲为我国铅球运动员巩立姣在东京奥运会上以绝对实力夺得铅球比赛金牌的场景，图乙为某次比赛中铅球从P点被抛出后的轨迹图，不计空气阻力，则铅球运动到Q点时，加速度的方向为（ ）
A．沿1的方向 B．沿2的方向 C．沿3的方向 D．沿4的方向
3．如图所示，游乐场中旋转飞椅带着游客在匀速旋转，则（ ）
A．所有游客的线速度相等
B．离转轴越远的游客角速度一定越大
C．离转轴越远的游客向心加速度一定越大
D．离转轴越远的游客需要的向心力一定越大
4．如图所示，一颗卫星绕地球做椭圆运动，运动周期为T，图中虚线为卫星的运行轨迹，A、B、C、D是轨迹上的四个位置，其中A距离地球最近，C距离地球最远。B和D点是弧线ABC和ADC的中点，下列说法正确的是（ ）
A．卫星在C点的速度最大、加速度最小
B．卫星在C点的引力势能最大、机械能最小
C．卫星从A经D到C点的运动时间为
D．卫星从B经A到D点的运动时间为
5．如图所示，质量相等的甲、乙两个小球，在光滑玻璃漏斗内壁做水平面内的匀速圆周运动，甲在乙的上方。则它们运动的（ ）
A．向心力大小不相等 B．线速度
C．角速度 D．向心加速度
6．“北斗”卫星导航定位系统将由5颗静止轨道卫星（同步卫星）和30颗非静止轨道卫星组成，30颗非静止轨道卫星中有27颗是中轨道卫星，中轨道卫星的高度约为21500Km，同步卫星的高度约为36000Km，下列说法正确的是 （ ）
A．同步卫星的向心加速度比中轨道卫星向心加速度大
B．同步卫星和中轨道卫星的线速度均大于第一宇宙速度
C．中轨道卫星的周期比同步卫星周期小
D．赤道上随地球自转的物体向心加速度比同步卫星向心加速度大
7．运动员在河面上做划船运动训练，河水流动的速度v大小不变，方向沿河岸朝向下游，运动员划船的速度方向沿船头方向，大小不变。如图所示，为四幅描述船过河的航线图，图中虚线表示船运动的实际航线。下列说法正确的是（ ）
A．船头保持甲图所示方向航行，船过河时间最短，但所绘航线不可能存在
B．船头保持乙图所示方向航行，船过河位移可能最小，所绘航线可能存在
C．船头保持丙图所示方向航行，船过河时间最短，所绘航线可能存在
D．船头保持丁图所示方向航行，船过河位移最小，但所绘航线不可能存在
8．水车是我国劳动人民利用水能的一项重要发明。下图为某水车模型，从槽口水平流出的水初速度大小为，垂直落在与水平面成30°角的水轮叶面上，落点到轮轴间的距离为R。在水流不断冲击下，轮叶受冲击点的线速度大小接近冲击前瞬间水流速度大小。忽略空气阻力，有关水车及从槽口流出的水，以下说法正确的是（ ）
A．水流在空中运动时间为 B．水流在空中运动时间为
C．水车最大角速度接近 D．水车最大角速度接近
二、多选题（共4题，每小题6分，共24分）
9．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a点到转轴的距离为2R，辘轳边缘b点到转轴的距离为R。人甲转动把手，把井底的人乙加速拉起来，则（ ）
A．a点的角速度等于b点的角速度
B．a点的线速度小于b点的线速度
C．加速上升过程，人对绳的拉力与绳对人的拉力大小相等
D．a点向心加速度小于b点向心加速度
10．3D地图技术能够为无人驾驶汽车分析数据，提供操作的指令。如图所示为一段公路拐弯处的地图，则（ ）
A．若弯道是水平的，汽车拐弯时受到重力、支持力、摩擦力和向心力
B．若弯道是水平的，为防止汽车侧滑，汽车拐弯时收到“降低车速”的指令
C．若弯道是倾斜的，为了防止汽车侧滑，道路应为内高外低
D．若弯道是倾斜的，为了防止汽车侧滑，道路应为外高内低
11．2022年12月4日11时01分，神舟十四号与空间站天和核心舱分离，在太空执行任务183天陈冬、刘洋、蔡旭哲三名航天员正式踏上回家之路。分离过程简化如图所示，脱离前与天和核心舱同处于半径为的圆轨道I，从P点脱离后神舟十四号飞船沿轨道II返回近地半径为的圆轨道III上，Q点为轨道II与轨道III轨道的切点，然后再多次调整轨道，顺利着陆在东风着陆场。下列判断正确的是（ ）
A．飞船由轨道I进入轨道II需要在P点减速
B．飞船由P到Q的时间大于在轨道III上运行周期的一半
C．飞船在轨道II上经过Q点的加速度要大于在轨道III上经过Q点的加速度
D．飞船在轨道I与地心连线和在轨道III与地心连线在相同时间内扫过的面积相等
12．如图所示，小球m在竖直放置的内壁光滑的圆形细管道内做圆周运动，下列说法中正确的是（ ）
A．小球能到达最高点的最小速度为零
B．小球通过最高点的最小速度为
C．小球通过最高点时一定受到向上的弹力作用
D．小球通过最低点时一定受到外管壁的向上的弹力
三、实验题（每空2分，共16分）
13．某实验小组利用如图所示的装置进行“探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系”实验。转动手柄，可使变速塔轮、长槽和短槽随之匀速转动。塔轮至上而下有三层，每层左、右半径之比均不同。左、右塔轮通过皮带连接，并可通过改变皮带所处层来改变左、右塔轮的角速度之比。实验时，将两个小球分别放在短槽C处和长槽的A（或B）处，A、C到左、右塔轮中心的距离相等，两个小球随塔轮做匀速圆周运动，向心力大小关系可由标尺露出的等分格的格数判断。
（1）在研究向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系时我们主要用到了物理学中的_____方法（填选项前的字母）；
A．理想实验法 B．等效替代法 C．控制变量法 D．演绎法
（2）实验某同学把两个质量相等的钢球放在A、C位置，皮带所连接的左、右变速塔轮的半径之比为3：1，转动手柄，观察左右标出的刻度，回答两两个问题：
①该操作过程可用来探究向心力大小与F与_____（填选项前的字母）；
A．质量m的关系 B．半径r的关系 C．角速度的关系
②该同学准确操作实验，则在误差允许范围内，标尺上的等分格显示出左、右两个小球所受向心力之比应为_____。
14．在“研究小球做平抛运动的规律”的实验中：
（1）如图甲所示的实验中，观察到两球同时落地，说明平抛运动在竖直方向做_________；如图乙所示的实验：将两个光滑斜轨道固定在同一竖直面内，滑道末端水平，把两个质量相等的小钢球，从斜面的相同高度由静止同时释放，观察到球1落到水平板上并击中球2，这说明平抛运动在水平方向做_________；
（2）该同学用频闪照相机拍摄到如图所示的小球平抛运动的照片，照片中小方格的边长，小球在平抛运动中的几个位置如图中的a、b、c、d所示，则照相机每隔_________s曝光一次，小球平抛初速度为_________（当地重力加速度大小）。
四、解答题（共36分）
15．（11分）中国的面食文化博大精深，种类繁多，其中“刀削面”堪称天下一绝。如图所示，将小面圈沿锅的某条半径方向水平削出时，距锅的高度为h=0.45m，与锅沿的水平距离为L=0.3m，锅的半径也为L=0.3m，小面圈在空中的运动可视为平抛运动，重力加速度g取10m/s2。
（1）求小面圈从被削离到落入锅中的时间；
（2）若小面圈削离时的速度为2m/s，求小面圈落入锅中的位置；
（3）仅改变小面圈削离时的速度大小，求落入锅中的最大速度的大小和方向。
16．（10分）我国航天航空一些领域在国际上处于领先地位，比如探月工程。“玉兔”二号于2019年1月13日成功登陆月球背面，成为人类了解月背的开拓者。已知月球半径为R，其表面的重力加速度为g，万有引力常量为G，在不考虑自转的情况，求：（结果均用字母表达）
（1）月球的第一宇宙速度；
（2）玉兔登陆前绕月球匀速圆周运动，其角速度为，求环绕轨道半径。
17．（15分）如图所示，餐桌中心是一个半径为r=1.5m的圆盘，圆盘可绕中心轴转动，近似认为圆盘与餐桌在同一水平面内且两者之间的间隙可忽略不计.已知放置在圆盘边缘的小物体与圆盘间的动摩擦因数为μ1=0.6，与餐桌间的动摩擦因数为μ2=0.225，餐桌离地高度为h=0.8m.设小物体与圆盘以及餐桌之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取10m/s2，不计空气阻力。
（1）为使物体不滑到餐桌上，圆盘的角速度ω的最大值为多少
（2）缓慢增大圆盘的角速度，物体从圆盘上甩出，为使物体不滑落到地面，餐桌半径R的最小值为多大
五、附加题（共10分）
18．如图所示，装置BO′O可绕竖直轴O′O转动，可视为质点的小球A与两细线连接后分别系于B、C两点，装置静止时细线AB水平，细线AC与竖直方向的夹角为37°。已知小球的质量m＝1 kg，细线AC长l＝1 m，B点距C点的水平和竖直距离相等：（重力加速度g取10 m/s2）
(1)若装置匀速转动的角速度为ω1，细线AB上的张力为零而细线AC与竖直方向的夹角仍为37°，求角速度ω1的大小；
(2)若装置匀速转动的角速度ω2＝rad/s，求细线AC的弹力；
(3)装置可以以不同的角速度匀速转动，试通过计算，写出细线AC上张力FT随角速度的平方ω2变化的关系式。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【详解】根据曲线运动的性质和特点可知，做曲线运动的物体，在运动过程中，一定变化的物理量是速度方向，速度大小、合外力、加速度不一定变化，ACD错误，B正确。
故选B。
2．B
【详解】铅球被抛出后只受重力作用，加速度为重力加速度，方向竖直向下沿2的方向，故选B。
3．C
【详解】AB．旋转飞椅带着游客在匀速旋转，则角速度相同，转速相同，由于游客到转轴的距离不同，根据
v=ωr
可知，游客的线速度不同，故AB错误；
C．根据
a=ω2r
可知，离转轴越远的游客向心加速度一定越大，故C正确；
D．根据
F=mω2r
可知，离转轴越远的游客需要的向心力不一定越大，还与游客的质量有关，故D错误。
故选C。
4．C
【详解】A．由图可知A是近地点，C点是远地点，故在A的速度最大，在C的速度最小，根据牛顿第二定律与万有引力定律有
可知在A点的加速度最大，在C点的加速度最小，故A错误；
B．卫星从A到C过程中，引力做负功，引力势能增大，即C点引力势能最大，由于只有引力做功，则机械能守恒，故B错误；
C．卫星从A经B到C的速度一直减小，从A经D到C的速度也一直减小，两种情况下路程一样，根据对称性规律可知，卫星从A经D到C点的运动时间为，故C正确；
D．卫星从B经A到D的速度一直大于从B经C到D的速度，两种情况下的路程一样，所以可知卫星从B经A到D点的运动时间小于，故D错误。
故选C。
5．B
【详解】为了分析计算的方便，我们把甲、乙两小球定义为A、B球，对A、B两球进行受力分析，两球均只受重力和漏斗给的支持力FN，如图所示
A．设漏斗顶角的一半为，则
由于两球质量相等，所以A、B两球的向心力相等，故A不正确；
B．由公式
可得
由于A球的半径比B球半径更大，所以
故B正确；
C．由公式
可得
由于A球的半径比B球半径更大，所以
故C错误；
D．由公式
可得
所以
故D错误。
故选B。
6．C
【详解】根据万有引力提供向心力，得，由此可知，半径越大，加速度越小，同步卫星的轨道半径大于中轨道卫星的轨道半径，所以同步卫星的加速度比中轨道卫星的加速度小，故A错误．根据万有引力提供向心力，得，由此可知，半径越大，速度越小，半径越小，速度越大，当半径最小等于地球半径时，速度最大等于第一宇宙速度，由于一般轨道卫星的轨道高度和同步卫星的轨道高度远大于地球半径，所以一般轨道卫星的线速度和同步卫星的线速度均小于第一宇宙速度．故B错误．根据万有引力提供向心力，得T=2π，由此可知，轨道半径越大，周期越大，同步卫星的轨道半径大于中轨道卫星的轨道半径，所以同步卫星的周期比中轨道卫星的周期大，故C正确．赤道上随地球自转的物体向心加速度为，同步卫星的向心加速度为，周期相同，由表达式可知，故赤道上随地球自转的物体向心加速度比同步卫星向心加速度小．故D错误．故选C．
7．B
【详解】船在河面航行过程中同时参与了水流的运动和划船的运动，实际运动是两个运动的合运动，在四幅图中做出速度合成的矢量图如图所示。
A．甲图中静水速度垂直于河岸，合速度的方向，偏向下游，且过河时间最短，所绘航线可能存在，A错误；
B．乙图中船沿航线航行，，船头偏向上游河岸过河，船过河位移可能最小，所绘航线可能存在，B正确；
C．图丙中由于存在水流速度，合速度指向偏向下游，位移与合速度方向不一致，因此不可能出现此现象，故C错误；
D．丁图中船沿航线航行，，船垂直于河岸过河，位移大小等于河宽时，合位移最小，所绘航线可能存在，D错误；
故选B。
8．C
【详解】AB．从槽口流出的水做平抛运动，轨迹如图所示
由几何知识可知落到轮叶上水的速度与竖直方向夹角为，则
竖直方向做自由落体运动，则水流在空中运动时间为
故AB错误；
CD．落到轮叶上水的速度为
水轮做匀速圆周运动，则水车最大角速度接近
故C正确，D错误。
故选C。
9．AC
【详解】A．a点和b点共轴转动，二者角速度大小相同，故A正确；
BD．a点的运动半径比b点的运动半径大，根据可知a点的线速度大于b点的线速度，根据可知a点向心加速度大于b点向心加速度，故BD错误；
C．加速上升过程，人对绳的拉力与绳对人的拉力是一对相对作用力，二者大小相等，故C正确。
故选AC。
10．BD
【详解】A．如果弯道是水平的，则“无人驾驶”汽车在拐弯时受到重力、支持力、摩擦力，不会受向心力，向心力是效果力，由物体受力提供，故A错误；
B．如果弯道是水平的，由静摩擦力提供向心力，根据
可知，速度越大，所需要的向心力越大，当需要的向心力大于最大静摩擦力时，汽车做离心运动，所以“无人驾驶”汽车在拐弯时收到的指令应让车速小一点，防止汽车做离心运动而发生侧翻，故B正确；
CD．如果弯道是倾斜的，重力和支持力的合力可以提供向心力，而向心力指向圆心，所以3D地图上应标出外（西南）高内（东北）低，故C错误，D正确。
故选BD。
11．AB
【详解】A．飞船由轨道I进入轨道II做近心运动，所受万有引力应大于所需向心力，故需要在P点减速，故A正确；
B．飞船由P到Q运动轨迹为椭圆，半长轴要大于轨道III的半径，由开普勒第三定律知运动时间大于在轨道III上运行周期的一半，故B正确；
C．飞船在轨道II上经过Q点受到的万有引力和在轨道III上经过Q点受到的万有引力相等，故加速度大小相等，故C错误；
D．根据开普勒第二定律，在同一轨道上飞船与地心连线在相同时间内扫过的面积相等，故D错误。
故选AB。
12．AD
【详解】在最高点，由于外管或内管都可以对小球产生弹力作用，当小球的速度等于0时，内管对小球产生弹力，大小为mg，故最小速度为0，故B错误，A正确；小球在最高点可能受到向下的弹力，也可能受到向上的弹力，故C错误．小球通过最低点时，合力竖直向上，则一定受到外管壁的向上的弹力，故D正确。
故选AD.
13． C C 1：9
【详解】(1)[1]在研究向心力的大小F与质量m、角速度和半径之间的关系时我们主要用到了物理学中的控制变量法，故选C；
(2)[2]根据
可知，图中所示，若两个钢球质量和运动半径相等，则是在研究向心力的大小与角速度的关系，故选C；
(3)[3]左右塔轮半径之比为3：1，两轮边缘处的线速度大小相等，根据
可知，两塔轮的角速度之比为1：3，左右两边小球受到的向心力之比为1：9。
14． 自由落体运动 匀速直线运动 0.05 1
【详解】（1）[1]用小锤打击弹性金属片，B球就水平飞出，同时A球被松开，做自由落体运动，两球同时落到地面，则说明平抛运动竖直方向是自由落体运动；
[2]因为观察到的现象是球1落到水平木板上击中球2，可知球1在水平方向上的运动规律与球2相同，即平抛运动在水平方向上做匀速直线运动；
（2）[3]在竖直方向上，根据匀变速直线运动的规律可得
得
[4]由公式，可得小球初速度为
15．（1）0.3s；（2）在锅的中心；（3），与水平方向夹45°
【详解】（1）平抛运动竖直方向的分运动是自由落体运动，有
得
（2）水平方向上做匀速直线运动
带入数据可得
x=0.6m=2L
说明小面圈落入锅中的位置在锅的中心。
（3）小面圈落入锅中的最远位置在锅的右边缘，对应抛出速度为vm
可解得
vm=3m/s
入锅时竖直方向速度为v
则落入锅中的最大速度的大小
方向与水平方向夹
方向与水平方向夹45°。
16．（1）；（2）
【详解】（1）月球的第一宇宙速度
解得
（2）设轨道半径为r
在月球表面
解得
17．（1）2rad/s；（2）2.5m
【详解】（1）当静摩擦力最大时，小物体即将离开圆盘，此时圆盘的角速度达到最大，则有
FN=mg
两式联立可得
ω=2rad/s
（2）设物体在餐桌上滑动的位移为x，物体在餐桌上做匀减速运动的加速度大小为a，则
物体在餐桌上滑动的初速度为
由运动学公式
可得
x=2m
由几何关系可得餐桌半径的最小值为
18．(1)rad/s；(2)FT=N，53°；(3)ω≤ω1＝rad/s时，FT＝12.5N不变，ω>ω1时，FT＝mω2l＝ω2（N）
【详解】(1)当细线AB上的张力为零时，小球的重力和细线AC张力的合力提供小球做圆周运动的向心力，有
解得
(2)当ω2＝rad/s时，因为rad/s>rad/s，小球应该向左上方摆起，假设细线AB上的张力仍然为零，则
FT cosθ′=mg
FT sinθ′＝mω22lsinθ′
解得
cosθ′＝
则
FT=N
θ′＝53°
因为B点距C点的水平和竖直距离相等，所以，当θ′＝53°时，细线AB恰好竖直，且AB此时的张力为零，此时细线AC与竖直方向的夹角为53°，细线AC的弹力大小为50N。
(3)①ω≤ω1＝rad/s时，细线AB水平，细线AC上的张力的竖直分量等于小球的重力，即
FTcos37°＝mg
则
FT＝＝12.5 N
②ω1<ω<ω2时，细线AB松弛，细线AC上张力的水平分量等于小球做圆周运动需要的向心力
FTsinθ＝mω2lsinθ
则
FT＝mω2l
③ω2≤ω时，细线AB在竖直方向绷直，仍由细线AC上张力的水平分量提供小球做圆周运动需要的向心力。
FTsinθ＝mω2lsinθ
则
FT＝mω2l
综上所述：ω≤ω1＝rad/s时，FT＝12.5 N不变；ω>ω1时，FT＝mω2l＝ω2（N）。
