郑州一中2021～2022学年下学期期中考试
24届 高一（物理）试题
说明： 1．本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题），满分100分。
2．考试时间：90分钟。
3．将第Ⅰ卷的答案代表字母填（涂）在答题卡上。
第Ⅰ卷 （选择题，共48分）
一、选择题：本题共12小题，每小题4分，共48分；1~8小题为单选，9~12小题为多选。
1. 下列说法符合史实的是（ ）
A.哥白尼提出“日心说”并发现了太阳系中行星沿椭圆轨道运动的规律
B.开普勒在牛顿定律的基础上，推导出了行星运动的规律
C.牛顿发现了万有引力定律，并测出了万有引力常量
D.卡文迪许利用“扭秤”装置测出了万有引力常量
2.赤道上随地球自转的物体A、赤道上空的近地卫星B、地球同步卫星C，它们的运动都可视为匀速圆周运动，比较三个物体的运动情况，以下判断正确的是( )
A．三者的周期关系为
B．三者向心加速度大小关系为
C．三者角速度大小关系为
D．三者线速度大小关系为B
3.电影《流浪地球》中呈现“领航员号”空间站通过旋转圆形空间站的方法获得人工重力的情形，即刘培强中校到达空间站时电脑“慕斯”所讲的台词“离心重力启动”，空间站模型如图，若空间站直径为，为了使宇航员感觉跟在地球表面上的时候一样“重”，取地球表面重力加速度为，则空间站转动的周期为（ ）
A. B．
C． D．
4.乒乓球运动是青少年比较喜爱的一项体育项目。如图所示，相同的乒乓球1、2恰好在等高处水平越过球网，不计乒乓球的旋转和空气阻力，若把乒乓球看成一个质点，乒乓球自最高点到落至台面的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．落台时，球1的速率等于球2的速率
B．球1的飞行时间大于球2的飞行时间
C．过网时球1的速度小于球2的速度
D．球1的速度变化量等于球2的速度变化量
5.河水的流速随离一侧河岸的距离的变化关系如图甲所示，船在静水中的速度与时间的关系如图乙所示，若要使船以最短时间渡河，则（ ）
A．船渡河的最短时间是
B．船在行驶过程中，船头必须始终偏向河岸上游
C．船在河水中航行的轨迹是一条直线
D．船在河水中的最大速度是
6.火星探测器“天问一号”成功着陆火星、北斗卫星导航系统覆盖全球、建造空间站天和核心舱等，中国航天人取得了辉煌的成就。已知地球的半径约为火星半径的2倍，地球质量约为火星质量的10倍，北斗导航系统中的地球同步卫星做匀速圆周运动，空间站天和核心舱绕地球做匀速圆周运动的周期约为，下列说法中正确的是（ ）
A．火星上发射卫星的第一宇宙速度大于地球上发射卫星的第一宇宙速度
B．火星表面附近的重力加速度大于地球表面附近的重力加速度
C．同步卫星所在处的重力加速度大于天和核心舱所在处的重力加速度
D．同步卫星运动的角速度小于天和核心舱运动的角速度
7.如图所示是消防车利用云梯（未画出）进行高层灭火，消防水炮离地的最大高度H=40m，出水口始终保持水平且出水方向可以水平调节，着火点在高h=20m的楼层，其水平射出的水的初速度在5m/s≤≤15m/s之间，可进行调节，出水口与着火点不能靠得太近，不计空气阻力，重力加速度g=10m/s2，则（ ）
A．如果要有效灭火，出水口与着火点的水平距离x最大为40m
B．如果要有效灭火，出水口与着火点的水平距离x最小为10m
C．如果出水口与着火点的水平距离x不能小于15m，则射出水的初速度最小为5m/s
D．若该着火点高度为40m，该消防车仍能有效灭火
8.如图所示，发射同步卫星的一般程序是：先让卫星进入一个近地的圆轨道，然后在P点变轨，进入椭圆形转移轨道（该椭圆轨道的近地点为近地圆轨道上的P点，远地点为同步圆轨道上的Q点），到达远地点Q时再次变轨，进入同步轨道。设卫星在近地圆轨道上运行的速率为，在椭圆形转移轨道的近地点P点的速率为，沿转移轨道刚到达远地点Q时的速率为，在同步轨道上的速率为，由里向外三个轨道运动的周期分别为T1、T2、T3，由里向外三个轨道的加速度分别为a1p、a2p、a3Q，则下列说法正确的是（ ）
A．在P点变轨时需要加速，Q点变轨时要减速
B．a1p＞a2p＞a3Q
C．T3＞T2＞T1
D．＞＞＞
9.2021年10月16日，我国神舟十三号成功发射！翟志刚、王亚平、叶光富将在中国空间站驻留半年，从而为我国空间站的建设揭开新的篇章，2022年3月23日进行了第二次太空授课。有同学提到空间站绕地球运动时，会受到稀薄空气阻力。如果不采取任何措施，则空间站围绕地球运转时的（ ）
A.周期会变大 B．速度会变大 C．周期会变小 D．速度会变小
10.如图所示,一位同学玩飞镖游戏,圆盘最上端有一P点,飞镖抛出时与P点等高,且距离P点为L.当飞镖以初速度垂直盘面瞄准P点抛出的同时,圆盘绕经过盘心O点的水平轴匀速转动.忽略空气阻力,重力加速度为g,若飞镖恰好击中P点,则( )
A.飞镖击中P点所需的时间为
B.圆盘的半径可能为
C.圆盘转动角速度的最小值为
D.P点随圆盘转动的线速度大小可能为
11.100年前爱因斯坦预测存在引力波，2016年经过美国科学家探测，证实了引力波的存在。双星运动是产生引力波的来源之一，假设宇宙中有一双星系统由a、b两颗星体组成，它们围绕连线上某点做匀速圆周运动，测得双星的周期为T，两颗星的距离为l，两颗星的轨道半径之差为(a星的轨道半径大于b星的轨道半径)，引力常量为G，则( )
A．双星的质量和为
B．a星的线速度大小为
C．两颗星的质量之比为
D．两颗星的向心加速度之比为
12.如图所示，水平圆盘可以围绕竖直轴转动。圆盘上放置两个可看作质点的小滑块A和B，滑块A和B用不可伸长的细绳连在一起，当圆盘静止时，A和B相连的细绳过转轴，线上无拉力，A与转轴的距离为r，B与转轴的距离为。滑块A和B的质量均为m，与圆盘之间的动摩擦因数均为，重力加速度为g，滑动摩擦力等于最大静摩擦力，若圆盘以不同的角速度绕轴匀速转动，则下列说法正确的是（ ）
A．当转动角速度为时，A受到的摩擦力大小为
B．当转动角速度为时，A受到的摩擦力大小为
C．当转动角速度为时，A受到的摩擦力大小为
D．滑块A和B随盘转动不发生滑动的最大角速度大小为
第Ⅱ卷 （非选择题，共52分）
实验题：本题共3小题，每小题2分，共6分。
13.某兴趣小组，为测出玩具手枪子弹的初速度，设计了如图甲所示的装置。枪管水平瞄准竖直墙壁上的铁块，扣动扳机，子弹离开枪口时，铁块自由下落，记录相遇的位置点。
(1)如图乙中刻度尺测出之间的水平距离______。
(2)若CD竖直高度为，重力加速度为，则子弹在空中飞行的时间是______(用和表示)。
(3)现测得竖直高度为，取，则子弹的初速度为______ (结果保留2位有效数字)。
计算题：本题共4小题，14-16题12分，第17题10分 共46分。
14.杂技演员在做“水流星”表演时，用一根细绳系着盛水的杯子，抡起绳子，让杯子在竖直面内做圆周运动。杯子可看作质点，如图所示，杯内水的质量m＝0.5kg，绳长l＝60cm，，求：
（1）杯子在最高点水不流出的最小速率；
（2）水在最高点速率v’＝3m/s时，水对杯底的压力大小。
15.第24届冬季奥林匹克运动会于2022年在中国北京和张家口举行。如图所示为简化后的雪道示意图，运动员以一定的初速度从半径R=20m的圆弧轨道AB末端水平飞出，落在倾角为θ=37°的斜坡上，已知运动员到B点时对轨道的压力是其重力的3倍，重力加速度，sin37°=0.6，cos37°=0.8，不计空气阻力。求：
（1）运动员飞出圆弧轨道时的速度大小；
（2）运动过程中运动员距斜坡的最大距离d及从B点到距斜坡距离最大时所用的时间t。
16.我国载人航天计划于1992年正式启动以来，航天领域的发展非常迅速。假若几年后你成为一名宇航员并登上某未知星球，你沿水平方向以大小为的速度抛出一个小球，发现小球经时间5t落到星球表面上，且速度方向与星球表面间的夹角为θ，如图所示。已知该未知星球的半径为R，引力常量为G。求：
（1）该未知星球表面的重力加速度g；
（2）该未知星球的第一宇宙速度。
17.如图所示，地球和某行星在同一轨道平面内同向绕太阳做匀速圆周运动，地球的轨道半径为R，运转周期为T，地球和太阳中心的连线与地球和行星的连线所夹的角为地球对该行星的观察视角(简称视角)．已知该行星的最大视角为，当行星处于最大视角处时，是地球上的天文爱好者观察该行星的最佳时期，若某时刻该行星正处于最佳观察期，问该行星下一次处于最佳观察期至少经历多长时间？郑州一中2021～2022学年下学期期中考试
24届 高一（物理）参考答案
一、选择题：本题共12小题，每小题4分，共48分。
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 D C B D D D B C BC AD
题号 11 12
答案 AB CD
实验题：本题共3小题，每小题2分，共6分。
(1)80.00 (2) (3) 4.0
计算题：本题共4小题，第14-16题12分，第17题10分
14.（1）在最高点水不流出的条件是重力不大于水做圆周运动所需要的向心力，即
-----------------------------------------------------3分
--------------------------------------------------------1分
则所求最小速率
---------------------------------------------------2分
(2)当水在最高点的速率大于v0时，重力不足以提供向心力，此时杯底对水有一竖直向下的压力，设为FN，由牛顿第二定律有
----------------------------------------------------3分
即
--------------------------------------------------------1分
由牛顿第三定律知，水对杯底的压力
----------------------------------------------------2分
15.（1）由题意，根据牛顿第三定律可知运动员运动到B点时受轨道的支持力大小为
设运动员飞出圆弧轨道时的速度大小为vB，由牛顿第二定律得
-----------------------2分
解得
----------------------------2分
（2）运动员从B点飞出时，将其速度和加速度分别沿斜坡方向和垂直斜坡方向分解，如图所示，则
-------------------------1分
------------------------------1分
当运动员在垂直斜面方向上的速度减为零时，运动员距斜坡最远，根据运动学公式有
-----------------------2分
----------------------------2分
解得--------------------------------1分
------------------------------1分
16.解：（1）小球做平抛运动
---------------------------------------2分
----------------------------------------2分
得该未知星球表面的重力加速度
--------------------------------------------2分
（2）在星球表面，忽略星球自转，根据重力等于万有引力，即
-----------------------------------------------2分
根据万有引力提供向心力，可得该未知星球的第一宇宙速度有
--------------------------------------------2分
解得
-------------------------------------------------2分
17.解：由题意可知行星的轨道半径为：①-----------2分
设行星绕太阳的运转周期为，由开普勒第三定律有：②--3分
设经时间地球转过角，行星再次处于最佳观察期
则行星转过的角度为：③----------------------2分
那么：④-------------------------------------------1分
⑤------------------------------------------------1分
由①②③④⑤可得：-------------------------1分
