信阳市百师联盟2022-2023学年高一下学期期中考试
物理试题
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、考场号、座位号、准考证号填写在答题卡上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用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，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
考试时间为75分钟，满分100分
一、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，只有一项是符合题目要求的。
1．如图为我国歼击机在大型航展上编队飞行时的情形，若飞机做曲线运动，则（ ）
A．飞机受到的合力沿轨迹的切线方向
B．飞机的加速度方向与速度方向在同一条直线上
C．飞机的速度一定发生变化
D．飞机受到的合力对飞机做的功一定不为零
2．如图甲所示，修正带是通过两个齿轮相互咬合进行工作的，其原理可简化为图乙中所示的模型。A、B是大、小齿轮边缘上的两点，C是大轮上的一点。若大轮半径是小轮半径的2倍，小轮中心到A点和大轮中心到C点的距离之比为2∶1，则A、B、C三点（ ）
A．线速度大小之比为4∶4∶1 B．角速度之比为1∶1∶1
C．转速之比为2∶2∶1 D．向心加速度大小之比为2∶1∶1
3．截至目前，神州十五号航天员乘组已完成四次出舱活动，刷新了中国航天员出舱活动记录，如图所示为航天员出舱完成任务的图片。已知空间站在距地面高度为轨道上绕地球做匀速圆周运动，地球半径为，取地面重力加速度为，不考虑地球自转的影响。下列说法正确的是（ ）
A．航天员做匀速圆周运动，所受合力不变
B．空间站做匀速圆周运动的线速度大于
C．同一物体在空间站与在地面上受到的万有引力之比为
D．空间站做匀速圆周运动的向心加速度大小约为
4．如图所示为某喷灌机的喷头正在进行农田喷灌。已知出水速度大小为v，方向与水平方向夹角斜向上方，假设喷头贴近农作物表面，忽略空气阻力，重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）
A．水从喷出到运动至最高点的时间为 B．水在最高点的速度大小为
C．水平方向的喷水距离为 D．水上升的最大高度为
5．在高空运行的同步卫星功能失效后，往往会被送到同步轨道上空几百公里处的“墓地轨道”，以免影响其他在轨卫星并节省轨道资源。如图甲所示，我国“实践21号”卫星在地球同步轨道“捕获”已失效的“北斗二号”卫星后，成功将其送入“墓地轨道”。已知转移轨道与同步轨道、墓地轨道分别相切于P、Q点，“北斗二号”卫星在P点进入转移轨道，从Q点进入墓地轨道，则（ ）
A．卫星在同步轨道上运行时会经过河南上空
B．不同国家发射的同步卫星轨道高度不同
C．卫星在转移轨道上经过P点的速度大于在同步轨道上经过P点的速度
D．卫星在转移轨道上经过Q点的加速度小于在墓地轨道上经过Q点的加速度
6．火车转弯时，如果铁路弯道的内、外轨一样高，则外轨对轮缘挤压的弹力F提供火车转弯的向心力，如图甲所示，但是靠这种办法铁轨和车轮极易受损。在修筑铁路时，弯道处的外轨会略高于内轨，如图乙所示，内外铁轨平面与水平面倾角为，当火车以规定的行驶速度转弯时，内、外轨均不会受到轮缘的侧向挤压，设此时的速度大小为v，重力加速度为g，下列说法中正确的是（ ）
A．当火车速率大于v时，内轨将受到轮缘的挤压
B．遇雨雪天气地面湿滑，规定的行驶速度也将改变
C．该弯道的半径
D．按规定速度行驶时，支持力小于重力
7．如图所示，两个完全相同的小球甲、乙，由高度不同、底面长度相同的光滑斜面顶端由静止释放，已知斜面倾角，两小球均可视为质点，不计空气阻力。下列说法正确的是（ ）
A．甲球落地时的速度较小
B．滑到底端过程中，重力对小球乙做的功较多
C．滑到底端过程中，重力对小球甲做功的平均功率较小
D．滑到底端时，小球甲所受重力做功的瞬时功率较大
二、选择题：本题共4小题，每小题5分，共20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5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8．如图甲所示，近年来无人机已越来越频繁应用在物流配送场景，包括应急救援、冷链、物资运送。某次配送物资无人机在飞行过程中，水平方向速度及竖直方向速度与飞行时间t的关系图像如图乙、图丙所示。关于该无人机的运动，下列说法正确的是（ ）
A．在内，无人机的加速度大小为
B．在第末，无人机的速度大小为
C．在第末，无人机的速度方向与水平方向夹角的正切值为
D．在内，无人机距离出发点的最远距离为
9．从地面竖直向上抛出质量为的物体，物体在运动过程中除受到重力外，还受到一个大小不变、方向始终与运动方向相反的阻力作用，如图所示是物体上升过程中动能随上升高度h变化的图像，重力加速度取。下列说法正确的是（ ）
A．阻力大小为
B．物体落回地面瞬间的速度大小为
C．整个运动过程中，合外力对物体做的功为
D．整个运动过程中，物体克服阻力做的功为
10．下列有关生活中圆周运动的实例分析，说法正确的是（ ）
A．图甲中，附着在脱水桶内壁上随筒一起转动的衣服受到的摩擦力随角速度增大而增大
B．图乙为汽车通过拱桥最高点时的情形，汽车受到的支持力小于重力
C．图丙为水平圆盘转动时的示意图，物体离转盘中心越远，越容易做离心运动
D．在空间站用细绳系住小瓶做成“人工离心机”可成功将瓶中混合的水和食用油分离，其中b、d部分是水
11．一辆汽车由静止开始沿平直公路行驶，汽车所受牵引力F随时间t变化关系如图所示，时汽车功率达到最大值，此后保持此功率继续行驶，后可视为匀速。若汽车的质量为，阻力大小恒定，汽车的最大功率恒定，则以下说法正确的是（ ）
A．汽车的最大功率为
B．汽车匀加速运动阶段的加速度大小为
C．汽车先做匀加速直线运动，然后再做匀速直线运动
D．汽车从静止开始运动内的位移是
三、非选择题：本题共5小题，共52分。
12．（6分）如图是探究向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间关系的实验装置图，匀速转动手柄1，可使变速轮塔2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动。皮带分别套在轮塔2和3上的不同圆盘上，可使两个槽内的小球A、B分别以不同的角速度做匀速圆周运动。小球做圆周运动的向心力由横臂6的挡板对小球的压力提供，小球对挡板的反作用力通过横臂6的杠杆作用使弹簧测力筒7下降，从而露出标尺8，标尺8露出的黑白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值。
（1）现将两个小球分别放在两边的槽内，为了探究小球受到的向心力大小和角速度的关系，下列说法正确的是________。
A．在小球运动半径相等的情况下，用质量相同的小球做实验
B．在小球运动半径相等的情况下，用质量不同的小球做实验
C．在小球运动半径不等的情况下，用质量不同的小球做实验
D．在小球运动半径不等的情况下，用质量相同的小球做实验
（2）在该实验中应用了________（选填“理想实验法”“控制变量法”或“等效替代法”）来探究向心力的大小与质量m、角速度和半径r之间的关系。
（3）当用两个质量相等的小球做实验，且左边小球的轨道半径为右边小球轨道半径的2倍时，转动时发现右边标尺上露出的黑白相间的等分格数为左边的2倍，那么，左边轮塔与右边轮塔半径之比为________。
13．（9分）物理课上同学们通过实验研究平抛运动。
（1）甲同学采用图甲所示的实验装置，用描点法得到平抛运动轨迹。
①实验室提供了如下器材：小钢球，固定有斜槽的木板，坐标纸，重锤线，铅笔，刻度尺，秒表，图钉。其中不必要的器材是________。
②下列说法正确的是________．
A．安装斜槽轨道时，其末端必须保证水平
B．斜槽轨道必须光滑
C．每次小球应从同一位置由静止释放
D．为描出小球的运动轨迹，描绘的点可以用折线连接
③该同学采用正确的实验操作方法，得到的平抛运动轨迹如图乙所示。O为平抛运动的初始位置，A为轨迹中的一点，A点位置坐标为，重力加速度g取。由此可知：小球做平抛运动的初速度________；将A点坐标代入，可以得到代表这个轨迹的关系式为________。
（2）乙同学采用如图丙所示的实验装置研究平抛运动。小钢球从斜槽上滚下做平抛运动，撞击竖直挡板，利用复写纸记录撞击点的位置；将竖直挡板沿水平轨道依次向右移动相同的距离x，小球从斜槽上同一位置滚下撞击挡板的位置依次为。测得在竖直方向的距离为，在竖直方向的距离为，重力加速度为g。则小球平抛运动的初速度为________．
14．（9分）宇航员站在某质量分布均匀的星球表面上，沿水平方向以初速度从斜坡上P点抛出一个小球，测得小球经时间t落到斜坡上另一点Q。已知斜坡的倾角为a，该星球的半径为R，引力常量为G，球的体积公式为 （r为球的半径），不考虑星球自转的影响。
（1）求该星球表面的重力加速度g；
（2）求该星球的密度；
（3）飞行器绕该星球以周期T做匀速圆周运动时，求飞行器距离星球表面的高度。
15．（13分）在某次学校组织的趣味运动会上，某科技小组为大家展示了一个装置如图所示。将一质量为的钢球放在O点，用弹射器装置将其弹出，使其沿着光滑的半圆形轨道和运动，段为长度的粗糙平面，为接球槽。圆弧和的半径分别为，小球与段的动摩擦因数，，C点距离接球槽的高度，水平距离，接球槽足够大，g取，求：
（1）钢球恰好不脱离圆弧轨道，钢球在A点的速度大小；
（2）满足（1）时，钢球在圆轨道最低点B对轨道的压力；
（3）要使钢球最终能落入槽中，弹射速度的最小值。（结果可用根号表示）
16．（15分）如图所示，以速度逆时针转动的传送带与直轨道处于同一水平面上，的长度均为l。圆弧形细管道半径为R，在竖直直径上，E点与水平面的高度差为H。可视为质点的物块用细线悬挂于O点，A点位于悬点O正下方，细线的长度等于O、A之间的距离，让物块从距高为h处由静止下摆，细线始终张紧，物块摆到最低点时细线突然断裂。已知，物块与之间的动摩擦因数，轨道和管道均光滑，物块a落到时不反弹且静止。整个装置处于同一竖直平面内，忽略M、B和N、C之间的空隙，与平滑连接，取。
（1）若，求物块到达E点的速度v的大小；
（2）物块在E点时，管道对物块的作用力与h之间满足的关系；
（3）若物块释放高度满足，以A点为坐标原点，水平向右为正，建立x轴，求物块最终静止的位置坐标x的范围。（结果可用根号表示）
信阳市百师联盟2022-2023学年高一下学期期中考试
物理参考答案及评分意见
1．C 【解析】飞机受到的合力指向轨迹的凹测，A错误；飞机做曲线运动，飞机的加速度方向与速度方向不在同一条直线上，B错误；飞机做曲线运动，速度的方向时刻变化，则飞机的速度一定发生变化，C正确；如果飞机的速率不变，飞机的动能不变，飞机受到的合力做功为零，D错误。
2．A 【解析】是大、小齿轮边缘上的两点，可知，根据，可得，由于两点都在大轮上，可知，根据，可得，则三点线速度大小之比为，则三点角速度之比为，A正确，B错误；根据，可知三点转速之比为，C错误；根据可知，三点向心加速度大小之比为，D错误。
3．C 【解析】航天员做匀速圆周运动，合力提供向心力，合力不为零，A错误；空间站做匀速圆周运动的线速度小于，B错误；同一物体在空间站与在地面上受到的万有引力之比，C正确；根据牛顿第二定律可知，，则，D错误。
4．D 【解析】根据斜抛运动规律，可得水由喷出到运动至最高点的时间，A错误；水到达最高点的速度大小为，B错误；水在空中做斜抛运动的时间，则喷木距离，C错误；水上升的最大高度，D正确。
5．C 【解析】同步轨道在赤道上空，卫星在同步轨道上运行时不会经过河南上空，A错误；同步卫星运行过程中万有引力提供向心力，同步卫星的周期等于地球自转周期，不同国家发射的同步卫星周期均相同，则轨道半径相等，高度也相等，B错误；卫星从低轨道变轨到高轨道，需要点火加速，则卫星在转移轨道上经过P点的速度大于在同步轨道上经过P点的速度，C正确；根据牛顿第二定律可得，解得，由于M，r都相同，可知卫星在转移轨道上经过Q点的加速度等于在墓地轨道上经过Q点的加速度，D错误。
6．C 【解析】当火车速率大于时，重力和支持力的合力不足以提供向心力，火车将有离心的趋势，则外轨对轮缘产生向里的挤压，A错误；内、外轨所在平面的倾角为，当火车以规定的行驶速度转弯时，其所受的重力和铁轨对它的支持力的合力提供向心力，如图所示。对火车有，解得，与接触面粗糙程度无关，B错误，C正确；，则有支持力大于重力，D错误。
7．D 【解析】根据动能定理，可知，甲球落地时的速度较大，A错误；滑到底端过程中，重力对小球做的功，重力对小球甲做的功较多，B错误；滑到底端过程中，重力对小球做功的平均功率，所以重力对小球甲做功的平均功率较大，C错误；滑到底端时，小球所受重力做功的瞬时功率，小球甲所受重力做功的瞬时功率较大，D正确。
8．AC 【解析】根据图像可知，在时间内，无人机在水平方向与竖直方向上均做初速度为0的匀加速直线运动，根据，可知，则，A正确；在第末，，则无人机的速度大小为，B错误；在第末，无人机的速度方向与水平方向夹角的正切值，C正确；在第末，无人机距离出发点的距离最远，根据图像面积可求得水平和竖直方向的分位移，即，无人机距离出发点的最远距离，D错误。
9．AD 【解析】根据动能定理，可知在图像中，斜率的大小即合外力的大小，即物体上升过程中，阻力大小为，A正确；下降过程中，解得，B错误；合外力对物体做的功等于物体动能的变化量，即，C错误；物体克服阻力做的功，D正确。
10．BCD 【解析】衣服附着在脱水桶内壁上随桶一起转动，竖直方向由平衡得，摩擦力大小不变，A错误；汽车通过拱形桥的最高点时，加速度竖直向下，根据牛顿第二定律可知，即汽车受到的支持力小于重力，B正确；水平圆盘转动时，圆盘对物体的摩擦力提供其做圆周运动的向心力，即，离圆盘中心越远，物体的摩擦力越大，越容易达到最大静摩擦力，越容易做离心运动，C正确；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，故部分是水，D正确。
11．AB 【解析】由图可知，汽车在前内的牵引力不变，汽车做匀加速直线运动，内汽车的牵引力逐渐减小，则车的加速度逐渐减小，汽车做加速度减小的加速运动，直到车的速度达到最大值，以后做匀速直线运动，C错误；汽车的速度达到最大值后轪引力等于阻力，所以阻力，前内汽车的生引力，由牛顿第二定律，可得，B正确；末汽车的速度，在末汽车的功率达到最大值，所以汽车的最大功率，A正确；汽车在前内的位移，汽车的最大速度，设汽车在内的位移为，根据动能定理可得，可得，所以汽车的总位移，在错误。
12．（1）A （2）控制变量法 （3）
【解析】（1）根据，可知要研究小球受到的向心力大小与角速度的关系，需控制小球的质量和半径不变，B、C、D错误，A正确。
（2）该实验需要控制小球的质量和半径不变，来研究向心力大小与角速度的关系，所以采用控制变量法。
（3）向心力与标尺格子数成正比，右边标尺上露出的红白相间的等分格数为左边的2倍，有，左边小球的轨道半径为右边小球的2倍时，即，根据，可得，所以，则轮塔半径比为。
13．（1）①秒表 ②AC ③2 （2）
【解析】（1）①小球平抛运动的时间由下降的高度可以求出，不需要秒表。
②通过调节使斜槽的末端保持水平，以保证小球做平抛运动，A正确；因为要画同一运动的轨迹，必须保证每次释放小球的位置相同，且由静止释放，以保证获得相同的初速度，但斜槽轨道没必要光滑，B错误，C正确；将小球的位置记录在纸上后，取下纸，应用平滑的曲线把各点连接起来，D错误。
③根据，得，则初速度。将点坐标代入，解得，关系式为。
（2）由匀变速直线运动规律的推论，得，由，得。
14．（1） （2） （3）
【解析】（1）小球做平抛运动过程中，水平方向有，竖直方向有
由几何知识可得
联立解得
（2）对于星球表面质量为的物体，有
星球的体积
星球的密度
解得
（3）根据万有引力提供向心力知
解得
15．（1） （2） 方向竖直向下 （3）
【解析】（1）要使钢球恰好不脱离圆轨道，钢球在点有
解得
（2）从到根据动能定理有
在位置时，对钢球
联立解得
根据牛顿第三定律，钢球对半圆轨道的压力大小为，方向竖直向下
（3）使钢球刚好落入槽中时对钢球，则有
解得
从到点，根据动能定理有
解得
故要使钢球最终能落入槽中，弹射速度至少为
16．（1）0 （2） （3）当时，，当时，
【解析】（1）根据动能定理可得
解得
（2）经上述分析可知，时，物块可到达点，且
物块在点时，以竖直向下为正方向，根据牛顿第二定律，有
解得（，且竖直向下为的正方向）
（3）当时，物块最终静止的位置在点或点右侧，从释放时，
根据动能定理得
从点飞出后，竖直方向
平抛运动水平方向最大位移
根据几何关系可得
联立解得最大距离
因此当时，代入数据解得
当时，从释放时，根据动能定理可得
解得，可知物块在点右侧处静止
当物块由点速度为零，返回到时，根据动能定理可得
解得，该位置在点右侧处
综上可知当时，
代入数据得
