辽宁省大连市第八中学2021-2022学年高一（下）4月阶段性测试物理试题含解析

  大连市第八中学2021-2022学年度下学期高一年级4月阶段性测试

物理试卷

第I卷（选择题 共43分）

一、选择题（本题共10小题，共46分．在每小题给出的四个选项中，第1-7题只有一项符合题目要求，每小题4分，共28分；第8-10题有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）

1. 在地面附近分别以不同的速度发射飞行器，它们的轨迹如图所示，由此可知人类离开银河系的最小速度（简称第四宇宙速度）大小约为（　　）

A.  B.

C.  D.

【1题答案】

【答案】B

【解析】

【详解】第三宇宙速度为飞行器挣脱太阳引力束缚，飞向太阳系外的最小速度。从图中可以知道为16.7km/s。若飞行器要脱离银河系，则最小速度必定要大于第三宇宙速度，则A、C、D不符合，B选项正确。

2. 质量的小型电动汽车在平直的公路上由静止启动，如图甲所示为汽车运动的速度与时间的关系，图乙为汽车牵引力的功率与时间的关系。设汽车在运动过程中所受阻力不变，在18 s末汽车的速度恰好达到最大。重力加速度g取，则下列说法正确的是（　　）

A. 汽车受到的阻力为200 N

B. 汽车的最大牵引力为700 N

C. 汽车在做变加速运动过程中的位移大小为95.5 m

D. 8~18 s内汽车牵引力做的功为

【2题答案】

【答案】C

【解析】

详解】A．当牵引力等于阻力时，速度达到最大值，则有阻力

A错误；

B．汽车匀加速阶段牵引力最大，匀加速阶段加速度

汽车在运动过程中所受阻力不变，联立解得

B错误；

C．变加速过程中，即8~18 s内，根据动能定理得

解得位移大小

C正确；

D．8~18s时间内，汽车牵引力的功率恒为所以该过程中牵引力做的功为

D错误。

故选C。

3. 把质量是0.2kg的小球放在竖立的轻质弹簧上，并将球向下按至A的位置，如图甲所示。迅速松手后，球被弹起并沿竖直方向运动到最高位置C（图丙），途中经过B的位置时弹簧正好处于自由状态（图乙）。已知B、A高度差为0.1m，C、B高度差为0.2m，不计空气阻力，重力加速度g取10m/s2。对小球从A到C的过程中，下列说法正确的是（   ）

A. B位置时动能最大 B. A位置弹性势能为0.6J

C. A、B、C三位置小球的机械能相等 D. 重力势能和弹性势能之和先增大再减小

【3题答案】

【答案】B

【解析】

【详解】A．小球从A上升到B位置的过程中，弹簧的弹力先大于重力，后小于重力，小球先加速后减速，当弹簧的弹力等于重力时，合力为零，小球的速度达到最大。从B到C的过程，小球做匀减速运动，动能不断减小。所以从A到C的过程中，球先加速后减速，在A、B间某位置动能最大，A错误；

B．A位置弹性势能全部装换为小球在C点的重力势能，以A点为零势能点有

Ep= mgh = 0.2 × 10 × 0.3J = 0.6J

B正确；

C．从A到B的过程中，由于弹簧要对小球做正功，所以小球的机械能增加，C错误；

D．小球和弹簧组成的系统机械能守恒，则

E总 = E弹 + Ep + Ek

由于总的机械能不变，根据选项A可知在在A、B间某位置动能最大，到达C点时速度为零，可说明重力势能和弹性势能之和先减小再增大，D错误。

故选B。

4. 三颗人造卫星A、B、C都在赤道正上方同方向绕地球做匀速圆周运动，A、C为地球同步卫星，某时刻A、B相距最近，如图所示，已知地球自转周期为，B的运行周期为，则下列说法不正确的是（　　）

A. C加速可追上同一轨道上的A

B. 经过时间，A、B相距最远

C. A、C向心加速度大小相等，且小于B的向心加速度

D. 在相同时间内，C与地心连线扫过的面积大于B与地心连线扫过的面积

【4题答案】

【答案】A

【解析】

【详解】A．卫星C加速后做离心运动，轨道变高，不可能追上同一轨道上的A点，故A错误；

B．卫星A、B由相距最近到相距最远，圆周运动转过的角度差为π，所以可得

其中

，

则经历的时间

故B正确；

C．根据万有引力提供向心力，可得向心加速度

可知AC的向心加速度大小相等，且小于B的向心加速度，故C正确；

D．绕地球运动的卫星与地心的连线在相同时间t内扫过的面积

由万有引力提供向心力，可知

解得

可知，在相同时间内，C与地心连线扫过的面积大于B与地心连线扫过的面积，故D正确。

选不正确的，故选A。

5. 甲乙两物体质量之比为1：3，它们距离地面高度之比也为1：3，由静止释放，则甲乙两物体落地时的动能之比为（　　）

A. 1：3 B. 3：1 C. 1：9 D. 9：1

【5题答案】

【答案】C

【解析】

【详解】设两物体的质量分别为，，初始高度分别为和，水平地面为零势能面，根据机械能守恒定律，对小球1，有

对小球2，有

则

故选C。

6. 在如图所示的电场中，各点电荷带电量大小都是Q，甲图中的A，B为对称点，乙、丙两图的点电荷间距都为L，虚线是两侧点电荷的中垂线，两点电荷连线上的O、C和O、D间距也是L，正确的是（　　）

A. 图甲中A，B两点电场强度相同

B. O点的电场强度大小，图乙等于图丙

C. 从O点沿虚线向上的电场强度，乙图变大，丙图变小

D. 图乙、丙的电场强度大小，C点大于D点

【6题答案】

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】A．由点电荷的电场分布可知，图甲中电场强度方向不同，A错误；

B．由电场的叠加可知，图乙O点电场强度为0，图丙O点不为0，所以B错误；

C．由电场线的分布及电场的叠加可知，图乙中O点的电场强度为0，到远时，电场强度仍为0，所以从O点沿虚线向上，电场强度先大后小；图丙的电场强度从O点到无穷远，电场强度逐渐减小，故C错误；

D．由电场的叠加可知，C点的电场强度是左侧两点电荷作用之和，D点的电场强度是左侧两点电荷作用之差， C点大于D点，故D正确；

故选D。

7. 通常情况下，地球上的两个物体之间的万有引力是极其微小以至于很难被直接测量，人们在长时间内无法得到引力常量的精确值。在牛顿发现万有引力定律一百多年以后的1789年，英国物理学家卡文迪许巧妙地利用如图所示的扭秤装置，才第一次在实验室里比较精确地测出了万有引力常量。在下图所示的几个实验中，与“卡文迪许扭秤实验”中测量微小量的思想方法最相近的是（　　）

A. 研究力的合成规律

B. 观察桌面的形变

C. 探究影响电荷间相互作用力的因素

D. 探究加速度与力、质量的关系

【7题答案】

【答案】B

【解析】

【详解】卡文迪许扭秤实验运用了放大法。

A．研究力的合成规律运用了等效提替代法，故A不符合题意；

B．观察桌面形变运用了放大法，故B符合题意；

CD．探究影响电荷间相互作用力的因素和探究加速度与力、质量的关系都运用了控制变量法，故CD不符合题意。

故选B。

二、多选题

8. 如图所示，一木块放在光滑的水平面上，一颗子弹水平射入木块的过程中，子弹受到的平均阻力为f，射入木块的深度为d，此过程木块移动了S，则该过程有（　　）

A. 子弹损失的动能为f(S+d)

B. 子弹对木块做功为fS

C. 子弹动能的减少量等于木块动能的增加量

D. 子弹、木块组成的系统损失的机械能为fd

【8题答案】

【答案】ABD

【解析】

【详解】A．对子弹，根据动能定理，有

可知子弹损失的动能为f(S+d)，A正确；

B．对木块，有

可知木块增加的动能为fS，则子弹对木块做功为fS，B正确；

C．根据能量守恒，子弹动能的减少量等于木块动能的增加量和系统产生热量之和，C错误；

D．系统机械能损失为

D正确。

故选ABD。

9. 如图所示，在光滑绝缘水平面上有三个孤立的点电荷Q1、Q、Q2，Q恰好静止不动，Q1、Q2围绕Q做匀速圆周运动，在运动过程中三个点电荷始终共线。已知Q1、Q2分别与Q相距r1、r2，不计点电荷间的万有引力，下列说法正确的是（　　）

A. Q1、Q2的电荷量之比为 B. Q1、Q2的电荷量之比为

C. Q1、Q2的质量之比为 D. Q1、Q2的质量之比为

【9题答案】

【答案】AC

【解析】

【详解】AB．点电荷Q恰好静止不动，根据库仑定律，有

则有

A正确，B错误；

CD．Q1、Q2围绕Q做匀速圆周运动，它们间的库仑引力提供向心力，设Q1、Q2质量为m1、m2，则有

整理有

C正确，D错误。

故选AC。

10. 如图所示，光滑水平平台上有一质量为的物块A，系在物块A上的轻绳跨过光滑轻质定滑轮，连接物块B。现以速度匀速拖动物块B，使其从平台的右边缘正下方向右移动距离，平台边缘离物块B的竖直高度始终为，在此过程中（忽略滑轮和物块的大小，轻绳一直处于伸直状态）（　　）

A. 物块A不可能做匀速运动 B. 绳子拉力对物块A做的功为

C. 绳子拉力对物块A做的功为 D. 物体A移动的距离为

【10题答案】

【答案】ABD

【解析】

【详解】A．将物块B的速度分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向，在沿绳子方向上的分速度等于物块A的速度，如图

物块A速度等于

不变，在变化，所以物块A的速度在变化，A正确；

BC．物体B从平台的右边缘正下方向右移动距离x，此时物体A的速度大小为

根据动能定理得

C错误，B正确；

D．由题意可知，物体A移动的距离为

D正确。

故选ABD。

第II卷（非选择题 共54分）

三、实验题（填空题，本题共2小题，共14分，答案写在答题纸中的横线上）

11. 如图是用“落体法”验证机械能守恒定律的实验装置如图甲所示。（g取9.8m/s2）

（1）选出一条清晰的纸带如图乙所示，其中O点为打点计时器打下的第一个点，A、B、C为三个计数点，打点计时器通过频率为50Hz的交变电流。用刻度尺测得OA＝15.55cm，OB＝19.20cm，OC＝23.23cm，重锤的质量为1.00kg，（g取9.8m/s2）。甲同学根据以上数据算出：当打点计时器打到B点时重锤的重力势能比开始下落时减少了____J；此时重锤的速度为____m/s。（结果均保留三位有效数字）

（2）某同学利用他自己实验时打出的纸带，测量出了各计数点到打点计时器打下的第一个点的距离h，算出了各计数点对应的速度v，然后以h为横轴、以v2为纵轴作出了如图丙所示的图线，图线的斜率近似等于____。

A．19.6         B．9.8      C．4.90

（3）图线明显未过原点O的原因可能是____。

【11题答案】

【答案】    ①. 1.88    ②. 1.94    ③. B    ④. 该同学做实验时先释放了纸带，然后才合上打点计时器的开关

【解析】

【详解】（1）[1][2]打点计时器打到B点时重锤的重力势能比开始下落时减少了

此时重锤的速度为

（2）[3]由机械能守恒定律有

可得

由此可知，图线的斜率近似等于重力加速度，故B正确，A、C错误。

（3）[4]由图线可知，h＝0时，重锤的速度不等于零，原因可能是该同学做实验时先释放了纸带，然后才合上打点计时器的开关。

12. 大连市第八中物理实验社团欲利用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律。跨过定滑轮的细线两端系着质量均为的物块A、B，下端与通过打点计时器的纸带相连，B上放置一质量为的金属片C，固定的金属圆环D处在B的正下方。系统静止时C、D间的高度差为。先接通电磁打点计时器，再由静止释放B，系统开始运动，当B穿过圆环D时C被D阻挡而停止。

（1）如已测出B穿过圆环D时的速度大小，该实验中需验证的等式是________（用、、和重力加速度表示）。还可运用图像法加以验证：改变物块B的释放位置，重复上述实验，记录每次C、D间的高度差，并求出B刚穿过D时的速度，作出图线如图乙所示，根据图线得出重力加速度的表达式________，判断系统机械能是否守恒。

（2）社团同学认为，由于阻力的作用会使实验误差较大，故欲先行测量阻力的大小，然后再进行验证。已知下面图中用轻细绳跨过轻滑轮连接的两个小物块的质量分别为和，且，打点计时器打点的周期为，重力加速度为，纸带的质量不计。由静止释放，小物块上拖着的纸带通过打点计时器打出一条点迹清晰的纸带，并测出计时点1到计时点2之间的距离为 ，计时点4到计时点5之间的距离为 ，如图乙所示，则物块运动的过程中加速度大小的表达式为________；并据此得出系统在运动的过程中所受到阻力大小的表达式为________。（用题干所给物理量的符号表示）

（3）为了更精确验证机械能守恒定律，请提出一条改进方案_________。

【12题答案】

【答案】    ①.     ②.     ③.     ④.     ⑤. 使用体积小、密度大物体做实验

【解析】

【详解】（1）[1]系统重力势能减小量

系统动能增加量

则需验证

[2]根据系统机械能守恒得

则

（2）[3]根据

得加速度大小的表达式为

[4]根据

得所受到阻力大小的表达式为

（3）[5] 一条改进方案：使用体积小、密度大的物体做实验。

三、计算题（本题共3小题，共40分。要求写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，必需明确写出数值和单位。）

13. 如图是某城市广场喷泉喷出水柱的场景。从远处看，喷泉喷出的水柱超过了40层楼的高度；靠近看，喷管的直径约为10。请你据此估计用于给喷管喷水的电动机输出功率至少有多大？

【13题答案】

【答案】

【解析】

【详解】管口的圆形内径约有，则半径

根据实际情况，每层楼高约，所以喷水的高度

则管口处水的速度为

设电动机输出功率为，在接近管口很短一段时间内水柱的质量为

∆∆

根据动能定理可得

∆

解得

14. 如图所示，倾角为30°的光滑固定斜面，物块B停靠于固定在斜面底端的挡板上。劲度系数为k的轻弹簧一端与物块B相连，另一端与质量为m的物块A相连接。细绳的一端系在A上，另一端跨过光滑定滑轮系-个不计质量的小挂钩，小挂钩不挂物体时，A处于静止状态，细绳与斜面平行。在小挂钩上轻轻挂上一个质量也为m的物块C后，A沿斜面向上运动，当A的速度最大时B恰好离开挡板。斜面足够长，运动过程中C始终未接触地面，已知当地重力加速度为g。求：

（1）小挂钩不挂物体，A处于静止状态时，弹簧的压缩量；

（2）B的质量；

（3）物块A的最大速度vm。

【14题答案】

【答案】（1）；（2）m；（3）

【解析】

【详解】（1）弹物块处于静止状态时，对A进行受力分析，此时弹簧的弹力为

由胡克定律

联立解得，弹簧的形变量

（2）A的速度最大时B恰好离开挡板，可知此时A的加速度为零，则C此时的加速度也为零，故选ABC整体为研究对象

解得

（3）对A进行受力分析，此时弹力的大小为

由弹簧的对称性，故此时的形变量

全程对A物块，由动能定理

解得

15. “嫦娥五号”月球探测器将于2020年发射，以完成“绕、落、回”三步走中的取样返回任务。假设“嫦娥五号”奔月后，经过一系列变轨动作，最终其轨道器在距月面100 km高度处做匀速圆周运动，着陆器在月面进行软着陆。若规定距月球中心无限远处的引力势能为零，则质量为m的物体离月球中心距离为r时具有的引力势能可表示为，其中M为月球质量。已知月球半径约为1700 km，月球表面的重力加速度约为m/s2。

（1）若“嫦娥五号”轨道器的质量为1.0×103kg，试计算其在距月面100km的圆轨道上运行时的机械能；（结果保留2位小数）

（2）取样后着陆器要从月面起飞，与“嫦娥五号”轨道器对接，若对接时二者速度大小相同，着陆器的质量为150kg，试计算着陆器从月面起飞后发动机推力做的功。（不考虑着陆器上升时质量的变化，结果保留2位小数）

【15题答案】

【答案】（1）－1.34×109 J；（2）2.25×108 J

【解析】

【详解】（1）设轨道器的质量为m，围绕月球做圆周运动的轨道半径为r，线速度为v，根据牛顿第二定律有

   ①

并且

r＝R月＋h   ②

轨道器在轨道上运行时的动能为

   ③

由题意可知，轨道器在轨道上运行时的引力势能为

   ④

轨道器在轨道上运行时的机械能为

E＝Ek＋Ep   ⑤

在月球表面质量为的物体所受重力等于万有引力，即

   ⑥

联立①~⑥式解得

E＝－1.34×109 J   ⑦

（2）设着陆器质量为m′，着陆器从月面起飞后发动机推力做的功为W，则有

   ⑧

其中

   ⑨

联立①②⑥⑧⑨解得

W＝2.25×108 J   ⑩