本溪市2022-2023学年高一下学期期中考试
物理试题
本试卷满分100分，考试75分钟。
注意事项：
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、考号填写在答遈纸上。
2.考试结束，将答道纸交回。
一、单选题（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，只有一项是符合题目要求的，选对得4分，选错或不选得0分）
1.下列说法正确的是（ ）
A.做匀速圆周运动的物体，所受合力一定不变，做曲线运动的物体，所受合力一定发生变化
B.开普勒将第谷的几千个数据归纳出简洁的行星运动三定律，并在此基础上提出了万有引力定律
C.牛顿根据大量实验数据得出了万有引力定律中的比例系数的大小
D.卡文迪许采用“微小量放大法”测出万有引力常量，被称为“第一个称出地球的人”
2.质量为的物体沿底面长度均为、倾角不同的、、三个斜面从顶端滑下，如图所示，物体和斜面间的滑动摩擦因数相同，、、三个斜面与水平面的夹角的关系是，物体从、、三个斜面顶端到底端过程中，摩摖力做功分别是、和，则它们的关系是（ ）
A. B. C. D.
3.如果一个物体在运动的过程中克服重力做了的功，则（ ）
A.物体的机械能一定增加 B.物体的重力势能可能减少
C.物体的动能可能增加 D.物体的机械能一定减少
4.如图所示，某学习小组用三个完全相同的小球，，做如下的研究：、、位于同一高度处，做自由落体运动，沿固定的光滑斜面由静止滑下，做平拖运动。以上运动均忽略空气阻力。三个小球从开始运动到落地前瞬间的过程中，下列说法正确的是（ ）
A.速度的变化量不尽相同 B.动能的变化量不相同
C.时间相同 D.落地前瞬间重力的功率相等
5.一箭升空，光耀四方！2021年6月17日，神舟十二号载人飞船与天和核心舱完成对接，航天员聂海胜、刘伯明、汤洪波进入天和核心舱，标志着中国人首次进入了自己的空间站。对接过程如图所示，天和核心舱处于半径为的圆轨道Ⅲ，神舟十二号飞船沿着半径为的圆轨道Ⅰ运动到点时，通过一系列变轨操作，沿椭圆轨道Ⅱ运动到点与天和核心舱对接。已知神舱十二号飞船沿圆轨道Ⅰ运行周期为，则下列说法正确的是（ ）
A.神舟十二号飞船沿轨道Ⅰ运行的周期大于天和核心舱沿轨道Ⅲ运行的周期
B.神舟十二号飞船在轨道Ⅰ的点需要减速才能进入轨道Ⅱ
C.神舟十二号飞船沿轨道Ⅱ运动到对接点点的过程中，其速度不断増大
D.神舟十二号飞船沿轨道Ⅱ从到运动时间为
6.在多年前的农村，人们往往会选择让驴来拉磨把食物磨成粉浆，假设驴对磨杆的平均拉力为，驴对磨杆的拉力方向时刻与麻杆垂直，半径为，转动一周为，则（ ）
A.驴转动一周拉力所做的功为 B.驴转动一周拉力所做的功为
C.驴转动一周拉力的平均功率为 D. 盘边豝的线速度为
7.气嘴灯对自行车的气嘴起到装饰作用，使夜间骑行时自行车有个性的灯光效果，是夜骑的一道风景线。深受青少年骑行爱好者喜爱。气嘴灯安装在自行车的气嘴上，骑行时会发光，一种气嘴灯的感应装置结构如图所示，一重物套在光滑杆上，重物上的触点与固定在端的触点接触后，LED灯就会发光。下列说法错误的是（ ）
A.安装气嘴灯时，应使感应装置端比端更靠近气嘴
B.感应装置的原理是利用离心现象
C.车速从零缓慢增加，气嘴灯转至最低点时先亮
D.要在较低的转速时发光，可以 小重物质量
二、多选题（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，有多项是符合题目要求的，全部选对得6分，选对但选不全得4分，选错或不选得0分）
8.据报道北京时间2021年10月16日9时58分，航天员翟志刚、王亚平、叶光富先后进入天和核心舱，中国空间站也迎来了第二个飞行乘组。已知空间站绕地球飞行的轨道可视为圆轨道，轨道离地面的高度约为地球半径的，地球同步卫星轨道离地面的高度约为地球半径的6倍，下列说法正确的是（ ）
A.航天员在空间站可以通过举重来锻炼肩部和背部肌肉
B.航天员在空间站可以通过弾簧拉力器锻炼肩部和背部肌肉
C.中国空间站在轨道上运行速度大于同步卫星的运行速度
D.王亚平老师将水从水袋中挤出后，水会在空中显现水球是因为水不受万有引力作用
9.2021年11月5日，占全球市场份额70%的无人机巨头大疆，发布迄今为止影像质量最优异的消费级无人机Mavic3。如图是该型号无人机绕拍摄主体时做水平匀速圆周运动的示意图。已知无人机的质量为，无人机的轨道距拍摄对象高度为，无人机与拍摄对象距离为，无人机飞行的线速度大小为，则无人机做匀速圆周运动时（ ）
A.角速度为 B.所受空作用力为
C.向心加速度为 D.绕行一周的周期为
10.如图所示，在竖直平面内固定有两个很靠近的同心圆轨道，外圆光滑内圆粗糙.一质量为的小球从轨道的最低点以初速度向右运动，球的直径略小于两圆间距，球运动的轨道半径，取，不计空气阻力，设小球过最低点时重力势能为零，下列说法正确的是（ ）
A.若要小球不挤压内轨，则一定不小于
B.若小球第一次运动到最高点时速度大小为零，则一定大于
C.若小球运动到最高点时速度为零，则小球克服摩擦力做功一定为零
D.若小球开始运动时初动能为，则足够长时间后小球的最大动能为
三、实验题（本题共2小题，共16分。）
11.某兴趣小组采用两种方案探究影像向心力大小的因素。
（1）使用如图的向心力演示器，匀速转动手柄1，使变速塔轮2和3、长槽4和短槽5匀速转动，槽内的小球也随之做匀速圆周运动。小球挤压挡板使挡板另一端压缩测力套筒的弹簧，压缩量可从器件__________（填写数字“6、7或8”）上读出，该读数即显示了向心力的大小。该探究实验所采用的方法是：__________。
（2）使用DIS向心力实验器采集到下表数据：
探究向心力和角速度的关系（小球质量，转动半径）
向心力/N 2.0 2.4 2.8 3.2 4.0
频率 2.75 2.99 3.24 3.48 3.92
向心力除以频率的平方 0.26446 0.26845 0.26673 0.26424 0.26031
角速度的平方 298.25 352.58 414.01 477.61 606.03
向心力除以角速度的平方 0.00671 0.00680 0.00676 0.00670 0.00660
从表中可得出：在误差允许范围内，保持__________和__________一定的情况下，向心力与角速度的平方成__________关系。
12.某班级同学利用如图甲装置做“验证机械能守恒定律”的实验，已知打点计时器打点的周期为，当地重力加速度为。
（1）在实验过程中，下列操作不正确的有__________。
A.打点计时器两限位孔必须在同一竖直线上
B.释放重锤前，手捏住纸带上端开使纸带保持竖直
C.做实验时，先释放重物，再接通打点计时器的电源
（2）小华在实验过程中，得到如图乙所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点、、，测得它们到起始点的距离分别为、、。设重物的质量为，从打点到打点的过程中，重物的动能变化量__________。
（3）很多学生的实验结果显示重力势能的减少量略大于动能的增加量，原因是__________。
A.利用公式计算重物速度 B.利用公式计算重物速度
C.没有采用多次实验取平均值的方法 D.存在空气阴力和摩擦阻力的影响
（4）小芳在纸带上选取计数点后，测量它们到起始点的距离，计算両相应计数点时重物的速度，若描绘出的图像是一条过原点的直线，能否说明重物下落过程中机械能守恒__________（填“能”或“不能”），并写出理由
四、解答题（本题3道大题，共38分。）
13.（本题14分）随着国产汽车的日益崛起，越来越多的人选择购买国产汽车，某围产汽车发动机的额定功率为，驾驶员和汽车的总质量为，当汽车在水平路面上行驶时受到的阻力为车对路面压力的0.1倍。若汽车从静止开始在水平路面上引加速启动，时，速度，功率达到额定功率，此后汽车以额定功率运刓，时速度达到最大值，汽车运动的图象如图所示，取，求：
（1）汽车的额定功率；
（2）汽车在0至期间牵引力的大小，汽车在0至期间牵引力故的功；
（3）汽车在至期间的位移的。
14.（本题12分）近年来，中国的航天实力表演十分抢眼，假如将来某天我国宇航员乘坐的宇宙飞船到达某适宜人居住的星球，在该星球“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，远小于该星球半径），经过时间落到地面。已知该星球半径为，自转周期为，引力常量为，求：
（1）该星球的平均密度；
（2）该星球的第一宇宙速度；
（3）如果该星球有一颗同步卫星，其距星球表面的高度为多少。
15.（本题满分12分）在冰雪冲浪项目中，安全员将小张和滑板的整体（可视为质点）从点沿左侧圆弧切线方向推入滑道，小张和滑板的整体获得的初速度，圆弧所在圆的半径，圆弧所对应的圆心角，为轨道最低点，曲面滑道为冰滑道，冰滑道可视为光滑，右侧平台为雪道缓冲区。小张和滑板的总质量为，右侧平台比左侧平台高。小张和滑板的整体冲上右侧平台后减速运动，滑板与平台间动摩擦因数为，重力加速度，整个过程中小张和滑板始终是一个整体未曾，求：
（1）小张和滑板的整体在圆弧冰滑道最值低点时的速率及其对冰道的压力；
（2）小张和滑板的整体在右侧雪道滑行的距离。
参考答案
1. D
A.做匀速圆周运动的物体，所受合力一定指向圆心，因此合力一定变化，做曲线运动的物体，合力与运动方向不同向，但所受合力可能不变，比如平抛运动，A错误；开普勒将第谷的几千个观察数据归纳成简洁的三定律，揭示了行星运动的规律，牛顿提出了万有引力定律，故B错误，牛顿没有测出比例系数；而是在提出万有引力定律后100多年，后来卡文迪许利用扭称测量出万有引力常量的大小，被称为“第一个称出地球的人”。故C错误；故D正确；故选D。
2. B
【详解】设斜面的底边长为，斜面的倾角为，则任一斜面的长度为，故物体在斜面下滑时所受的摩擦力大小为：，摩擦力做功为：，与倾角无关，故，故B正确.
3. C
【详解】A.当物体克服重力做功时，重力势能一定增加，克服重力做功，物体的重力势能一定增加了，故B错误，物体的机械能和动能变化不能确定，故AD错误；C正确；故选C。
4. A
【详解】A.、两物体到达底端时的速度大小相等而方向不同，物体速度不同，所以速度变化量也不相同，而、的速度变化量相同，故三个的速度变化量不尽相同。A正确；
B.由于小球、、三个小球从开始运动到落地前瞬间的过程中都只有重力做功，则根据动能定理可知，三个小球的动能的变化量相同，B错误；
C.、加速度均为重力加速度，竖直方向，根据
可知、所用时间相等为
对物体，根据
可得
可知、所用时间与所用时间不相等，故C错误；
D.做自由落体运动，做平抛运动，竖直方向做自由落体运动，、落地时竖直方向的速度大小相同，故落地时的功率相同，做沿斜面下滑，下滑到斜面底端的速度跟落地时的速度相同，但速度方向与重力方向成一定的夹角，故功率小于的功率，D错误。
故选A。
5. D
【解答】解：A.根据开普勒第三定律，轨道Ⅰ的轨道半径小于轨道Ⅲ的轨道半径，则沿轨道Ⅰ运行的周期小于天和核心舱沿轨道Ⅲ运行的周期，故A错误；
B.由低轨道进入高轨道，即由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ需要加速做离心运动，故B错误；
C.神舟十二号载人飞船沿轨道Ⅱ运动到对接点过程中，根据开普勒第二定律，速度越来越小，故C错误；
D.根据开普勒第三定律
解得
从到运动时间为，故D正确。
故选：D。
6.【答案】B
【详解】AB.驴对磨的拉力沿圆周切线方向，拉力作用点的速度方向也在圆周切线方向，故可认为拉磨过程中拉力方向始终与速度方向相同，故根据微元功原理可知，拉力对磨盘所做的功等于拉力的大小与拉力作用点沿圆周运动弧长的乘积，则磨转动一周，弧长所以拉力所做的功
故A错误；B对。
C.根据平均功率的定义得故错误；
D.线速度为故D错误。故选B。
7.【答案】D
【详解】A.由离心运动原理可知，端在外侧，所以端比段更靠近气嘴，故A正确；
B.感应装置的原理是利用离心现象，使两触点接触而点亮LED灯，故B正确：
C.当车速缓慢增加时，风火轮转至最高点时，弹力最小，在最低点弹力最大，所以应在最低点先亮，故C正确；
D.转速较小时，向心力较小，则可以增加重物质量或减小弹簧劲度系数，增大转动半径来増大弹力，从而使点更容易与点接触来发光，故D错误。
8.【答案】BC
【解析】
A.重物在空间站里处于完全失重状态，所以航天员在空间站不可以通过举重来锻练肩部和背部肌肉，故A错误；
B.弹簧弹力是由弹簧形变产生，航天员在空间站可以通过弹簧拉力器锻炼肩部和背部肌肉，故B正确；
C.根据，解得
结合题意可知中国空间站在轨道上运行速度大于同步卫星的运行速度，故C对；
D.王亚平老师将水从水袋中挤出后，水会在空中显现水球是因为水球所受万有引力全部用来提供做间周运动的向心力而处于完全失重状态，故D错。
故选BC。
9. CD
【解答】解：根据几何关系可知无人机运行半径
A.无人机做匀速圆周运动时，，故A错误；
B.无人机做匀速圆周运动时，向心力为，所受空气作用力为，故B错误；
C.向心加速度为，故C正确：
D.根据可知，，故D正确；
故选：C，D。
10.ABD
【详解】小球如果不挤压内轨，小球的重力提供向心力，由牛顿第二定律得：，由于小球不挤压内轨，则小球在整个运动过程中不受塺擦力作用，只有重力做功，机械能守恒，从最低点到最高点过程中，由机械能守恒定律得：，解得：，则小球要不挤压内轨，最低点速度应大于等于，故A正确；如果内圆光滑，小球在运动过程中不受摩擦力，小球在运动过程中机械能守恒，如果小球运动到最高点时速度为0，由机械能守恒定律得：，小球在最低点时的速度，由于内圆粗糙，小球在运动过程中要克服摩擦力做功，则小球在最低点时的速度应大于，故B正确；若小球运动到最高点时速度为0，则小球在运动过程中一定与内圆接触，受到摩擦力作用，要克服摩擦力做功，故C错误；小球恰好能通过外轨最高点，在最低点的动能至少为，若小球恰能到达与圆心等高处，由于重力在此过程中沿法线的分力背离圆心，所以小球一定在外轨运动，由可知，初动能为，现小球的初动能为大于而小于，说明小球在运动过程中会与内轨接触，要克服摩擦力做功，机械能减少，经过足够长时间后，最终小球将有两种可能，一种是在上半个圆内轨某处静止，一种是在轨道的下半圆沿外轨做往复运动，到达与圆心同高位置处速度为零，则小球的最终机械能，故在最低点时动能最大为，故D正确；故选ABD.
【点睛】内圆粗糙，小球与内圆接触时要受到摩擦力作用，要克服摩擦力做功，机械能不守恒；外圆光滑，小球与外圆接触时不受摩擦力作用，只有重力做功，机械能守恒，应用牛顿第二定律与机械能守恒定律分折答题.
11. 8 控制变量法 小球质量 转动半径 正比
【详解】（1）[1]图中6为横臂，7为套筒，8为标尺，故压缩量可从器件“8”上读出；
[2]该探究实验所采用的方法是控制变量法。
（2）[3][4][5]从表中可看出实验保持小球质量和转动半径一定的情况下，向心力除以角速度的平方的竖直基本相等，说明在误差允许范围内，向心力与角速度的平方成正比关系。
12.C D 不能 因为还要满足直线的斜率近似等于
【详解】（1）[1]A.为了减小打点计时器的限位孔与纸带之间的摩擦阻力，实验时，打点计时器两限位孔必须在同一竖直线上，A正确；
B.为了减小打点计时器的限位孔与纸带之间的摩擦阻力，释放重锤前，手捏住纸带上端并使纸带保持竖直，B正确；
C.为了避免纸带上出现大量的空白段落，做实验时，先接通打点计时器的电源，再释放重物，C错误。故选。
（2）[2]打点时的速度，
重物的动能变化量
解得
（3）[3]A.如果利用公式
计算重物速度，已经认为重物下落加速度为重力加速度，即已经认为重物仅仅受到重力作用，则实验结果应该是重力势能的减少量完全等于动能的增加量，A错误；
B.如果利用公式
计算重物速度，已经认为重物下落加速度为重力加速度，即已经认为重物仅仅受到重力作用，则实验结果应该是重力势能的减少量完全等于动能的增加量，B错误；
C.实验中采用多次实验取平均值的方法是为了减小实验的偶然误差，不是重力势能的减少量略大于动能的增加量的原因，C错误；
D.由于实验过程存在空气阻力和摩擦阻力的影响，有一部分重力势能转化为内能，因此导致实验结果显示重力势能的减少量略大于动能的增加量，D正确。故选D。
（4）[4][5]若描绘出的图像是一条过原点的直线，表明有
如果机械能守恒，则在误差允许的范围类应该有
根据题意可知，仅仅根据描绘出的图像是一条过原点的直线，不能判断机械能是否守恒，还必需求出直线的斜率，将斜率与进行对比，如果直线的斜率近似等于，则机械能守恒，如果直线的斜率与偏差较大，则机械能不守恒。
13.（1）；（2）；（3）
（1）汽车受到的阻力为…………2分
汽车速度达到最大时，牵引力和阻力等大反向，所以汽车的额定功率为
…………2分
注意：用，解对也给分
（2）设0至期间牵引力大小为，
则…………2分
解得…………1分
在0至期间牵引力做的功为
…………2分
…………2分
（3）在至期间，由动能定理得
…………2分
解得…………1分
14.（1）；（2）；（3）
【详解】（1）设行星表面的重力加速度为，对小球，有
解得…………2分
设行星表面的某一物体质量为，有
解得…………2分
故行星的密度
解得…………2分
（2）设处于行星表面附近做匀速圆周运动的卫星质量为，由牛顿第二定律有
…………2分
解得…………1分
（3）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…………2分
联立解得同步卫星距行星表面的高度
…………1分
15【答案】（1）；，方向竖直|向下：（2）
【详解】（1）从到根据动能定律知…………2分
代入数据解得…………2分
在点，根据牛顿第二定律知…………2分
由牛顿第三定律知，方向竖直向下…………2分
小张和滑板对冰滑道的压力大小为，方向竖直向下。
（2）小朋友和滑板从运动到停止的过程中，根据动能定理
…………2分
代入数据解得…………2分
