2022~2023学年湖南省湖湘教育三新探索协作体高一（下）期中物理试卷
一、单选题（本大题共7小题，共28.0分）
1. “细雨斜风作晓寒，淡烟疏柳媚晴滩”是宋代文学家苏轼描写早春游山时的沿途景观。有一雨滴从静止开始自由下落一段时间后，进入如图所示的斜风区域并下落一段时间，然后又进入无风区继续运动直至落地，若雨滴受到的阻力可忽略不计，则下图中最接近雨滴真实运动轨迹的是( )
A. B.
C. D.
2. 如图所示，取一支质量为的按压式圆珠笔，将笔的按压式小帽朝下按在桌面上，无初速放手后笔将会竖直向上弹起一定的高度，然后再竖直下落。重力加速度为，不计空气阻力。下列说法错误的是( )
A. 放手瞬间弹簧的弹性势能为
B. 放手后到笔向上离开桌面的过程弹簧弹力和重力对笔做的总功等于笔动能的增加量
C. 笔在上升到最高点后至落回桌面的下落阶段处于完全失重状态，此时笔失去了重力，重力的瞬时功率为
D. 笔从离开桌面到落回桌面的过程，重力做功的平均功率为
3. 自年出现第一个以蒸汽推动的旋转木马后，如今在各个大小游乐场等地方皆有各式旋转木马，深受游客喜爱。木马上下运动的原理可以简化为如图所示的联动装置，连杆、可绕图中、、三处的转轴转动，通过连杆在竖直面内的圆周运动，可以使与连杆连着的滑块木马沿固定的竖直杆上下滑动。已知杆长为，绕点沿逆时针方向匀速转动的角速度为，当连杆与竖直方向夹角为时，杆与杆的夹角为，下列说法正确的是( )
A. 滑块和连杆点的速度大小始终相等
B. 此时滑块在竖直方向的速度大小为
C. 连杆与滑块的周期不相等
D. 当时，滑块的速度最大
4. 国际科研团队发现了两颗距离地球仅光年的新行星，其中一颗可能适合生命生存。这两颗行星分别是度以下简称行星和以下简称行星。行星的半径约为公里，仅需天就能绕恒星一圈；行星半径约为公里，天能绕恒星一圈，若其它星体的影响可忽略不计，且行星、绕恒星做匀速圆周运动，则下列说法正确的是( )
A. 根据题意无法比较行星、行星的表面重力加速度的大小
B. 根据题意可求出恒星的质量
C. 行星与行星的公转轨道半径之比为
D. 行星的线速度小于行星的线速度
5. 关于圆周运动，下列情境中说法正确的是( )
A. 图甲，运动员在过弯道时做圆周运动，所受到的力有重力、支持力、摩擦力以及向心力
B. 图乙，自由式滑雪型场地看作是半圆形轨道，运动员经过最低点时，处于失重状态
C. 图丙，在铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高，目的是让火车以设计速度行驶时，轮缘与轨道间无挤压
D. 图丁，洗衣机筒在转动脱水过程中，增大洗衣机筒的转速，衣服受到筒内壁的摩擦力一定增大
6. 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与飞行时间的关系图像如图乙、图丙所示。关于该无人机运动，下列说法正确的是( )
A. 在内，无人机做匀变速曲线运动 B. 在第末，无人机运动到最高点
C. 在第末，无人机的速度大小为 D. 在内，无人机做匀变速曲线运动
7. 在旋转餐桌的水平桌面上放置两个茶杯、，质量分别为、可视为质点，茶杯、到转轴的距离分别为、，且，茶杯与旋转桌面间的动摩擦因数均为，假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，当餐桌旋转时，下列说法正确的是( )
A. 若茶杯、相对桌面均未发生滑动，茶杯的线速度比茶杯的线速度大
B. 若茶杯、相对桌面均未发生滑动，茶杯受到的摩擦力一定比茶杯受到的摩擦力小
C. 若缓慢增加转速，茶杯比茶杯相对桌面先发生滑动
D. 若茶杯未发生相对滑动，将杯内水倒出后，仍放置在原位置，以原有的转速匀速转动餐桌，茶杯相对桌面可能发生相对滑动
二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）
8. 把动力装置分散安装在每节车厢上，使其既具有牵引动力，又可以载客，这样的客车车辆叫做动车。而动车组就是自带动力的车辆动车加几节不带动力的车辆也叫拖车编成一组，就是动车组。如图所示，有一沿水平直轨道运动的动车，总质量，发动机额定总功率为，动车组以额定功率启动，车在行驶过程中阻力恒为重力的，重力加速度为，下列说法中正确的是( )
A. 动车由静止开始先做匀加速直线运动，后做匀速运动
B. 在动车运行的过程中，重力、牵引力、阻力均做功
C. 该动车运行时能达到的最大速率为
D. 当列车速率达到时，动车的加速度的大小为
9. 如图所示，小球静止在粗糙水平面的半圆台上，半圆台上表面光滑，用轻质细绳通过光滑滑轮将小球与小球相连，小球用轻绳与拉力传感器相连于天花板上，两球均处于静止状态。已知两小球质量相等，均为，是滑轮与细线的交点且点在半圆柱体圆心的正上方，与竖直方向成，与竖直方向成，此时拉力传感器的示数为，小球受到的拉力为，、始终不触碰到水平面，且未到达半圆台的最高点。若小球的质量变为，半圆台一直处于静止状态，两小球看作质点，定滑轮大小忽略不计，重力加速度为，则下列叙述正确的是( )
A.
B.
C. 若小球的质量由变为，则半圆台对小球的支持力增大
D. 若小球的质量由变为，则半圆各对小球的支持力保持不变
10. 主题口号为“一起向未来”的年北京冬奥会圆满落幕。如图所示为滑雪运动赛道的简化示意图，甲、乙两运动员分别从曲面可视为光滑上的、两点图中未画出由静止，滑下，到达点后，分别以速度、水平飞出。甲经后落到斜坡滑道上点，乙经后落到斜坡滑道上点。已知在的正下方，为的中点，斜坡滑道足够长且倾角为，重力加速度为，不计空气阻力，两运动员均可视为质点。下列说法正确的是( )
A. 、的大小关系为
B. 、的大小关系为
C. 甲、乙两运动员落到着陆坡瞬间速度方向相同
D. 甲从点飞出到距离斜面最远所需要的时间
11. 如图所示，水平面上点的左侧光滑，点的右侧粗糙。有个质量均为的完全相同的小滑块可视为质点，用轻质的细杆相连，相邻小滑块间的距离为，滑块恰好位于点左侧，滑块、依次沿直线水平向左排开。现将水平恒力作用于滑块上，经观察发现，在第个小滑块过点进入粗糙地带后再到第个小滑块过点进入粗糙地带前这一过程中，小滑块做匀速直线运动，已知重力加速度为，则下列判断中正确的是( )
A. 滑块匀速运动时，在光滑水平面的各段轻杆的弹力为
B. 滑块匀速运动的速度是
C. 若滑块与水平面的动摩擦因数均为，则
D. 最终个滑块恰好全部进入点右侧粗糙部分
三、实验题（本大题共2小题，共16.0分）
12. 某同学设计了如图所示的实验装置来“探究甲物块的加速度与其所受合力的关系”。
按如上图所示连接好实验装置；
将物块甲靠近打点计时器，先接通电源，再同时释放物块甲与乙，打出一条纸带，同时记录力传感器的读数。要使甲拖动纸带向上运动，则两物块的质量必须满足_______；
A. ． ．
某次实验中打出的纸带如下图所示。在纸带上取、、、、共个相邻的计数点，两计数点间还有四个点未画出，已知打点计时器采用的交流电，测出各点间的距离分别为，，，，根据纸带可求出点的瞬时速度为_______，加速度为_______结果均保留两位有效数字；
改变乙物块质量重复步骤，记录每次力传感器的示数，并计算出对应该纸带的加速度大小；
以力传感器示数为横坐标，加速度为纵坐标，画出如下图所示的图，不计轻质滑轮质量及摩擦。可得出甲物块的质量_______用字母、表示，乙物块质量越大，力传感器的示数越大，其最大值趋近于_______用字母表示。
13. 图甲是某种研究“平抛运动”的实验装置，斜槽末端口与小球离地面的高度均为，实验时，当小球从斜槽末端飞出与挡片相碰，立即断开电路使电磁铁释放小球，发现两小球同时落地，改变大小，重复实验，、仍同时落地。
该实验结果可表明_______；
A.两小球落地速度的大小相同
B.小球在竖直方向的分运动是匀速直线运动
C.小球在水平方向的分运动是匀速直线运动
D.小球在竖直方向的分运动与小球的运动相同
如图乙所示是实验得到的轨迹，从曲线上某点处画三段连续等长的水平直线，再在该水平线等间距处对应作三条竖直线与曲线交于三点，相应得到三段在竖直方向的位移大小、、，则该三段位移大小应满足的关系是______；
A. ． ． ．
在实验过程中，将背景换成方格纸，通过频闪摄影的方法拍摄到如图丙所示的小球做平抛运动的照片，小球在平抛运动中的几个位置如图中的、、所示，图中每个小方格的边长为，则该小球平抛时的速度大小_______。重力加速度取，结果保留位有效数字
四、计算题（本大题共3小题，共40.0分）
14. 牛顿发现的万有引力定律是世纪自然科学最伟大的成果之一。万有引力定律在应用中取得了辉煌的成就，应用万有引力定律能“称量”地球质量。
已知地球表面两极处重力加速度大小为，地球的半径为，引力常量为，求地球的质量；
上述方法只能测量地球的质量，如果测太阳的质量，可以把日地系统看成双星系统。在日地系统中，若忽略其它星球的影响，可将太阳和地球看成“双星系统”，已知太阳和地球绕其连线上某点做匀速圆周运动的周期都为，太阳、地球球心间距离为。求太阳的质量用中的、、和、表示。
15. 年北京冬奥会花样滑冰双人滑比赛中，中国选手隋文静、韩聪获得金牌，夺得中国队第九金。如图所示为双人滑表演中甲以自己为轴，拉着乙在水平面内做匀速圆周运动的精彩场面。若乙的质量为，伸直的身体与竖直方向的夹角，转动过程中乙的重心做匀速圆周运动的半径为，等效如图所示，忽略乙受到的摩擦力，取重力加速度为，，。求：
当甲的角速度为时，乙对冰面的压力；
乙刚要离开冰面时，甲的角速度；
当甲的角速度时，甲对乙的拉力大小。
16. 三维弹球是里面附带的一款使用键盘操作的电脑游戏，小点和小赞同学受此启发，在学校组织的创新实验设计大赛上，为大家提供了一款类似的电脑仿真实验。实验模型可简化为如图所示，半径的粗糙圆弧轨道如固定在竖直平面内，轨道的上端点和圆心的连线与水平方向的夹角，下端点为轨道的最低点且与光滑水平地面上的薄木板上表面相切，木板长为，距离木板右端处有个侧面具有黏性的台阶，台阶上表面与木板上表面齐平，木板运动到台阶处与台阶牢固粘连。用一根压缩的轻质弹簧将小物块可视为质点从光滑平台点水平弹出，弹簧压缩量不同，小物块从点弹出的速度就不同，而小物块在点速度大小以及、两点的竖直高度决定了小物块能否从点顺利地进入圆弧轨道。某次仿真实验，设置好弹簧的压缩量及、点的高度差时，小物块恰好从点沿轨道切线方向进入圆弧轨道，经过点后滑上木板，已知小物块质量，薄木板质量，物块经过点时所受轨道支持力，物块与木板间的动摩擦因数为，重力加速度取。求：
物块经过圆弧轨道上点时速度的大小结果可用根号表示；
物块在圆弧轨道运动过程中阻力所做的功；
若物块能滑上台阶，求木板长度的取值范围。
答案和解析
1.【答案】
【解析】雨滴在斜风区受风力与重力，两个力的合力与速度方向不共线，所以雨滴在此区域内做曲线运动，且风力与重力合力的方向应该指向运动轨迹曲线内侧，BC错误；
在无风区重力方向与速度方向也不共线，雨滴运动轨迹也应该是曲线，A错误，D正确。
故选D。
2.【答案】
【解析】A.因放手后笔将会竖直向上弹起一定的高度，该过程中弹簧的弹性势能转化为重力势能，及放手瞬间弹簧的弹性势能为，故A正确；
B.放手后到笔向上离开桌面的过程弹簧的弹性势能转化为笔的动能和重力势能，故B正确；
C.笔在离开桌面后的下落阶段没有失去重力，重力的瞬时功率在增大，故C错误；
D.笔从离开桌面到落回桌面的过程，重力做的总功为，平均功率为，故D正确。
由于本题选择错误的，故选C。
3.【答案】
【解析】A.设滑块的线速度大小为，当与垂直时，设与竖直杆方向的夹角为，，可见滑块和连杆点的速度大小不一定相等，故A错误；
B.点的瞬时速度大小，如图所示：
将点速度分解，得到沿杆的速度大小，将滑块的速度进行分解，沿杆的速度大小为，如图所示，联立解得，故B正确；
C.连杆和滑块连在同一连杆上做周期性的往复运动，则连杆和滑块运动周期相等，故C错误；
D.当时，滑块的速度是，为最小值，故D错误。
故选B。
4.【答案】
【解析】A.根据牛顿第二定律，万有引力提供行星上表面重力加速度得，故重力加速度为，行星与行星的质量关系未知，故无法比较两行星表面的重力加速度的大小，选项A正确；
B.根据万有引力提供向心力可得，解得，故无法求出恒星的质量，选项B错误；
C.根据开普勒第三定律，行星与行星的公转轨道半径之比为，选项C错误；
D.根据万有引力提供向心力可得，可得，距中心天体越来越远，线速度越来越小，行星的线速度大于行星的线速度，选项D错误。
故选A。
5.【答案】
【解析】A.运动员过弯时所做的圆周运动，受到重力、支持力以及摩擦力，向心力是由合力提供，并非真实存在的力，选项A错误；
B.滑雪运动员做圆周运动，经过最低点时，向心力，所以，属于超重，选项B错误；
C.火车转弯处，通常要求外轨比内轨高，当火车按设计速度转弯，恰好由重力和支持力的合力完全提供向心力，此时轮轨与轨道间无挤压，选项C正确；
D.转速增大，水滴所需要的向心力增大，但衣服受到的摩擦力等于重力，随着衣服内水滴的甩出，重力减小，摩擦力减小，故选项D错误。
故选C。
6.【答案】
【解析】A.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的匀加速直线运动，则合运动为匀加速直线运动，选项A错误；
B.根据图像可知，时间内，无人机竖直方向速度一直为正值，即一直向上运动，可知，在第末无人机运动没有运动到最高点，选项B错误；
根据图像可知时间内，无人机在水平方向做匀速直线运动，，竖直方向上做匀减速直线运动，通过图像可知第末，速度为，合速度为，可知无人机做匀变速曲线运动，选项C错误，D正确。
故选D。
7.【答案】
【解析】A.由于茶杯和餐桌没有发生相对滑动，共轴转，角速度相等，线速度与半径成正比，茶杯的线速度比茶杯的线速度小，故A错误；
B.茶杯受到的静摩擦力提供茶杯做圆周运动的向心力，由于茶杯质量未知，无法判断它们所受静摩擦力的大小，故B错误；
C.茶杯受到的静摩擦力提供茶杯做圆周运动的向心力，当转速缓慢增加，增加至最大静摩擦力，则，，所以距离转轴远的茶杯先发生相对滑动，故C正确；
D.茶杯受到的静摩擦力提供茶杯做圆周运动的向心力，当转速缓慢增加，增加至最大静摩擦力，则，，可知只改变茶杯的质量，茶杯不可能相对餐桌滑动，故D错误。
故选C。
8.【答案】
【解析】A.动车额定功率启动，先做加速度不断减小的加速直线运动，A错误；
B.在动车运行的过程中，重力方向与速度方向垂直，所以不做功，牵引力与阻力的方向与速度共线，所以这两个力都做功，B错误；
根据题意可知车厢所受的阻力为，当时速度达到最大，由得，当速度大小为时，由，，求得，CD正确。
故选CD。
9.【答案】
【解析】A.对小球和受力分析，如图所示：
对研究可得，，解得，，故拉力传感器测量的拉力大小为，A错误；
B.根据定滑轮特点可知同一条绳子上的拉力相等，则，B正确；
对分析，根据力的三角形与 相似，可得，当的重力增大为，半圆台对球的支持力也增大，C正确，D错误。
故选：。
10.【答案】
【解析】A.设间的距离为，和的高度差均为，两次平抛运动的时间分别为和，竖直方向做自由落体运动，有，，两式相比可，所以可得，故A正确；
B.假设，设人从点水平抛出落在点时，水平位移为，则落在点时的平位移为，则可得，由，，结合选项A可知，故B错误；
C.设两运动员落到斜面上的速度方向与水平面夹角分别为、，位移方向和水平方向的夹角分别为、，则有，
根据平抛运动推论：速度与水平方向夹角和位移与水平方向夹角关系满足，可得，故C错误；
D.甲从点飞出到距离斜面最远时速度方向应与斜面平行，此时有，可得，故D正确。
故选AD。
11.【答案】
【解析】A.滑块匀速运动时，在点左侧的滑块因为处于光滑地段，则杆上的弹力为零，故A正确；
B.设每个滑块进入粗糙区受的阻力为，因为在第个小滑块过点进入粗糙地带后到第个小滑块过点进入粗糙地带前这一过程中，小滑块做匀速直线运动，则从第一个滑块从点向右运动的过程中，由动能定理，匀速运动时满足，解得，故B错误；
C.匀速运动时满足，所以，故C正确；
D.当第个滑块刚能到达点时，有，解得，即第个滑块恰能到达点，故D正确。
故选ACD。
12.【答案】；
，；
，
【解析】要使甲拖动纸带向上运动，则两物块的质量必须满足甲的质量小于乙的质量，才能使甲物体向上运动，故选C；
两计数点间还有四个点未画出，可知相邻计数点时间间隔为，
点的速度为，
纸带上，两段所用时间相等，由匀变速直线运动的推论可得：
；
设力传感器示数为，对甲物块，根据牛顿第二定律有，又，解得，
可知图线的斜率，解得，
对甲乙整体分析，根据牛顿第二定律得，解得，
对甲物体由牛顿第二定律得，解得，
故当乙物块质量越大时，越来越小，故而最大值趋近于；由图像可知，轴截距，故最大值趋近于。
13.【答案】；
；
【解析】本实验现象中发现两小球同时落地，改变大小，重复实验，、仍同时落地，表明小球在竖直方向的分运动与小球的运动相同，结果说明平抛运动的竖直分运动是自由落体运动。
故选D；
平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，这三段水平位移相等，所以时间相等，在竖直方向上做自由落体运动，相邻的相等时间内的位移之差是个定值，则有，解得。
故选A；
由图丙可知、、三点中相邻两点间水平距离相同，而小球在水平方向做匀速直线运动，则相邻两点间的时间间隔相同，
均设为，根据运动学规律有，解得，
水平方向做匀速直线运动可得初速度大小为。
14.【答案】解：设地球质量为，卫星的质量为，
在地球表面有有，
解得；
设地球质量为，太阳和地球绕其连线上的点转动，地球球心到点的距离为，太阳质量为，太阳到点的距离为，
则有，，
又因为，
联立解得，
由可知，
解得太阳质量。
【解析】见答案
15.【答案】解：对乙受力分析如图所示：
，，
代入数据得，
根据牛顿第三定律，乙对冰面的压力，方向竖直向下；
乙刚要离开冰面，受力分析如图所示：
根据合外力提供向心力可得：，
代入数据得；
当，乙离开冰面，
乙做圆锥摆运动的摆长，
根据合外力提供向心力可得：，
又，，
代入数据得。
【解析】见答案
16.【答案】解：小物块从点开始做平抛运动，竖直方向做自由落体运动，有，
小物块恰好从点沿切线方向进入轨道，由几何关系有；
在点处，由牛顿第二定律有，
解得，
小物块点到点，由动能定理有，
解得；
对小物块，
解得，
对木板，
解得，
小物块与木板共速，
解得，，
此过程物块的位移为，
木板的位移为，
它们之间的相对位移为，
所以木板至少要才能保证物块不掉下来，且物块和木板共速时，木板刚好与台阶牢固粘连，随后，物块可继续在木板上减速，直至运动至台阶处速度恰好减为，
从至台阶处，对物块由动能定理，解得，
所以。
【解析】见答案
第1页，共1页
