吉林省长春市吉大附中实验学校2021-2022学年高一（下）期中线上学习效果检测物理试题含解析

  吉大附中实验学校2021—2022 学年下学期高一年级线上学习效果检测物理学科试卷

考试时间：60 分钟   试卷满分：100 分

本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，考生将答案填写在答题纸上，考试结束后   将答题纸拍照上传。

第Ⅰ卷

一、选择题（本题共10小题，共60分。在每小题给出的四个选项中，1-6小题只有一个选项正确，7-10小题有多个选项正确，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. 下列情形中，说法正确的是（　　）

A. 图甲中，洗衣机脱水时，利用离心运动把附着在物体上的水甩掉

B. 图乙中，飞机在水平面内转弯时，重力提供向心力

C. 图丙中，汽车在水平路面转弯时，沿轨迹切线方向上的摩擦力提供向心力

D. 图丁中，小孩乘坐旋转木马运动时，木马的重力提供向心力

【1题答案】

【答案】A

【解析】

【详解】A．洗衣机脱水时，利用离心运动把附着在物体上的水甩掉，故A正确；

B．飞机在水平面内转弯时，重力和升力的合力提供向心力，故B错误；

C．汽车在水平路面转弯时，指向轨迹圆心的摩擦力提供向心力，故C错误；

D．小孩乘坐旋转木马运动时，小孩的重力和木马对小孩的作用力的合力提供向心力，故D错误。

故选A。

2. 下列相关物理知识或物理方法的说法正确的是（　　）

A. 图甲中火车转弯超过规定速度行驶时，内轨对轮缘会有挤压作用

B. 如图乙所示，汽车通过凹形桥的最低点时，车对桥的压力小于汽车的重力

C. 卡文迪许测定引力常量的实验原理图如图丙所示，运用了微小量放大法

D. 如图丁所示，火箭正在高速升空，火箭所在位置处的重力加速度逐渐变大

【2题答案】

【答案】C

【解析】

【详解】A．火车以规定速度转弯时，刚好由重力和支持力的合力提供向心力，有

解得

当时，重力和支持力的合力小于所需的向心力，则火车有做离心运动的趋势，外轨对轮缘会有挤压作用，故A错误；

B．对汽车有

则

即车对桥的压力大于汽车的重力，故B错误；

C．卡文迪许扭秤实验利用光线和镜子将扭秤的旋转进行放大，运用了放大法，故C正确；

D．由

火箭升空过程中，r增大，则火箭所在位置处的重力加速度逐渐变小，故D错误。

故选C。

3. 如图甲所示，河外星系中两黑洞A、B的质量分别为M1和M2，它们以两者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动。为研究方便简化为如图乙所示示意图，黑洞A和黑洞B均可看成球体，OAOB，且黑洞A的半径大于黑洞B的半径。根据你所学的识，下列说法正确的是（　　）

A. 两黑洞质量之间的关系一定是M1M2

B. 双星的质量一定，双星之间的距离越大，其转动周期越大

C. 黑洞A的运行角速度小于黑洞B的运行角速度

D. 人类要把宇航器发射到距黑洞A较近的区域进行探索，发射速度大于第二宇宙速度小于第三宇宙速度

【3题答案】

【答案】B

【解析】

【详解】AC．两黑洞绕O点旋转的角速度相等，设两黑洞之间距离为L，有

因

则有

AC错误；

B．根据

可得

则双星的质量一定，双星之间的距离越大，其转动周期越大，B正确；

D．人类要把宇航器发射到距黑洞A较近的区域进行探索，发射速度应大于第三宇宙速度，D错误。

故选B。

4. 假设太阳系各大行星只受太阳的引力，并绕太阳做匀速圆周运动，已知木星与地球的周期分别为T、，公转速度分别为v、，木星及地球与太阳的连线在单位时间内扫描过的面积分别为S、，则（　　）

A. ， B. ， C. ， D. ，

【4题答案】

【答案】B

【解析】

【详解】由图可知，木星的轨道半径大于地球的轨道半径，根据

可得

可得

行星与太阳连线在单位时间内扫过的面积

联立可得

可得

故B正确，ACD错误。

故选B。

5. 如图甲，有一物体由O点以初速度v0沿水平面向右滑行，物体始终受到一个水平向左的恒力F，已知物体与水平面间的动摩擦因数μ＝0.1，其动能Ek随离开O点的距离s变化的图线如图乙所示，g取10m/s2，则以下说法正确的是（  ）

A. 物体的质量为m＝2kg

B. 物体受到水平向左的恒力F＝2N

C. 物体与水平面间摩擦力大小Ff＝3N

D. 由于摩擦力做负功，物体的机械能不断减小

【5题答案】

【答案】A

【解析】

【详解】向右运动，由

-（F＋μmg）·s＝0-Ek0

即

-（F＋01×m×10）×5＝0-25

向左运动，由

（F-μmg）·s＝Ek

即

（F-0.1×m×10）×5＝5

得

m＝2kg

F＝3N

摩擦力

Ff＝μmg＝0.1×2×10N＝2N

由于动能先减小后增大，故机械能也是先减小后增大．

故选A。

6. 如图，半圆形光滑轨道固定在水平地面上，半圆的直径与地面垂直，一小物块以速度v从轨道下端滑入轨道，并从轨道上端水平飞出，小物块落地点到轨道下端的距离与轨道半径有关，此距离最大时，对应的轨道半径为（重力加速度为g）（　　）

A.  B.  C.  D.

【6题答案】

【答案】B

【解析】

【详解】以速度v从轨道下端滑入轨道，并从轨道上端水平飞出，据机械能守恒定律有

物块从轨道上端水平飞出做平抛运动

联立解得水平距离

由数学知识可知，当

水平位移最大，所以对应的轨道半径为。

故选B。

7. 如图所示，小球从高处下落到竖直放置的轻弹簧上，那么小球从接触弹簧开始到将弹簧压缩到最短的过程中（弹簧保持竖直），下列关于能的叙述正确的是（不计空气阻力）（　　）

A. 弹簧的弹性势能不断增大 B. 小球的动能一直减小

C. 小球的重力势能先增大后减小 D. 小球和弹簧组成的系统机械能守恒

【7题答案】

【答案】AD

【解析】

【详解】A．小球在下落过程中弹簧被压缩，压缩量不断增大，弹簧的弹性势能不断增大，A正确；

B．开始阶段，弹簧的弹力小于重力，后来弹力大于重力，小球所受合力先向下后向上，小球先加速后减速，所以小球的动能先增大后减小，B错误；

C．小球下落过程中高度一直减小，则小球的重力势能一直减小，C错误；

D．小球和弹簧构成的系统只有重力和弹力做功，机械能守恒，D正确。

故选AD。

8. 2021年6月17日，神舟十二号载人飞船与天和核心舱成功对接，对接过程如图所示，天和核心舱处于半径为r3的圆轨道Ⅲ；神舟十二号飞船处于半径为r1的圆轨道Ⅰ，运行周期为T1，当经过A点时，通过变轨操作后，沿椭圆轨道Ⅱ运动到B处与核心舱对接，则神舟十二号飞船（　　）

A. 沿轨道Ⅰ运动到A点的加速度小于沿轨道Ⅱ运动到A点的加速度

B. 在轨道Ⅰ上的速度大于沿轨道Ⅱ运动经过B点的速度

C. 沿轨道Ⅱ运行的周期为

D. 沿轨道Ⅱ从A运动到B过程中，速度不断增大

【8题答案】

【答案】BC

【解析】

【详解】A．沿轨道Ⅰ运动到A点时受到的万有引力等于沿轨道Ⅱ运动到A点时受到的万有引力，因此加速度相同，A错误；

B．根据

可得

因

则有

在B点经过点火加速后才能进入轨道Ⅲ，所以在轨道Ⅱ上经过B点的速度小于v3，所以在轨道Ⅰ上的速度大于沿轨道Ⅱ运动经过B点的速度，B正确；

C．根据开普勒第三定律，有

可得

C正确；

D．根据开普勒第二定律可知，沿轨道Ⅱ从A运动到B的过程中，速度不断减小，D错误。

故选BC。

9. 一辆质量为m的汽车在水平轨道上由静止开始启动，其图像如图所示。已知时间内为过原点的倾斜直线，t1时刻达到额定功率P，此后保持功率P不变，在t3时刻达到最大速度v3，以后匀速运动。下列判断正确的是（　　）

A. 时间内汽车以恒定功率做匀加速运动

B. t1时刻的加速度小于t2时刻的加速度

C. 时间内的位移大于

D. 时间内汽车牵引力做功大于

【9题答案】

【答案】CD

【解析】

【详解】A．时间内汽车是以恒定的加速度启动，若为恒定功率启动，根据

，

随着速度的增大，则牵引力会减小，则汽车的加速度会减小，不可能为过原点的倾斜直线，A错误；

B．图像斜率表加速度，可以看出t1时刻加速度大于t2时刻的加速度，B错误；

C．连接（t1，v1）和（t3，v3），如图所示

图像与时间轴围成的面积表位移，新画出的梯形面积为

很明显，时间内的图像与时间轴围成的面积要大于该梯形面积，所以汽车在时间内的位移大于，C正确；

D．设牵引力做功为，克服摩擦力做功为，根据动能定理有

很明显，时间内汽车牵引力做功大于，D正确。

故选CD。

10. 某同学在课后设计开发了如图所示的玩具装置。在水平圆台的中轴上 O 点固定一根结实的细绳，细绳长度为 ，细绳的一端连接一个小木箱，木箱里坐着一只玩具小熊，此时细绳与转轴间的夹角为θ=53°，且处于恰好伸直的状态。已知小木箱与玩具小熊的总质量为m，木箱与水平圆台间的动摩擦因数μ=0.2，最大摩擦力等于滑动摩擦力，sin53°=0.8，cos53°=0.6，重力加速度为 g，不计空气阻力。在可调速电动机的带动下，让水平圆台缓慢加速运动。则（　　）

A. 当圆台角速度时，细绳中无张力

B. 当圆台的角速度=时，细绳中有张力

C. 当圆台的角速度=时，圆台对木箱无支持力

D. 当角速度=时，圆台对木箱有支持力

【10题答案】

【答案】ABC

【解析】

【详解】AB．细绳中恰好无张力时，静摩擦力达到最大值提供向心力，有

解得

所以当时绳子无张力；时绳子有张力，故AB正确；

CD．圆台对木箱恰好支持力时

解得

即当时，圆台对木箱无支持力，故C正确，D错误。

故选ABC。

第Ⅱ卷  非选择题

二、实验题（本题共6分。请将答案直接填写在答题纸相应位置处）

11. 用如图所示的实验装置来探究小球作圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系，转动手柄使长槽和短槽分别随变速轮塔匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动．横臂的挡板对球的压力提供了向心力，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值．某次实验图片如下，请回答相关问题：

(1)在研究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时我们主要用到了物理学中______的方法；

A．理想实验法        B．等效替代法        C．控制变量法 D．演绎法

(2)图中是在研究向心力的大小F与______的关系．

A．质量m            B．角速度ω C．半径r

(3)若图中标尺上红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值为1：9，运用圆周运动知识可以判断与皮带连接的变速轮塔对应的半径之比为______

A.1：9        B.3：1        C.1：3        D.1：1

【11题答案】

【答案】    ①. C    ②. B    ③. B

【解析】

【分析】该实验采用控制变量法，图中抓住质量不变、半径不变，研究向心力与角速度的关系，根据向心力之比求出两球转动的角速度之比，结合v=rω，根据线速度大小相等求出与皮带连接的变速轮塔对应的半径之比．

【详解】(1)在研究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时，需先控制某些量不变，研究另外两个物理量的关系，该方法为控制变量法．故选C．

(2)图中两球的质量相同，转动的半径相同，则研究的是向心力与角速度的关系．故选B．

(3)根据Fn=mrω2，两球的向心力之比为1：9，半径和质量相等，则转动的角速度之比为1：3，因为靠皮带传动，变速轮塔的线速度大小相等，根据v=rω，知与皮带连接的变速轮塔对应的半径之比为3：1．故选B．

【点睛】本实验采用控制变量法，即要研究一个量与另外一个量的关系，需要控制其它量不变．知道靠皮带传动，变速轮塔的线速度大小相等．

三、计算题（本题共3小题，共34分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）

12. 如图，在水平转台上放一个质量M=2kg的木块，它与转台间的最大静摩擦力fmax=10N，绳的一端系挂木块，通过转台的中心孔O（孔光滑），另一端悬挂一个质量m=1.5kg的物体，重力加速度g取10m/s2，当转台以角速度ω=5rad/s匀速转动时，木块相对转台静止，则木块到O点的距离的取值范围？

【12题答案】

【答案】

【解析】

【详解】木块所受摩擦力和绳子的拉力的合力提供向心力，有

，

当

此时r最大，有

当

此时r最小，有

故木块到O点的距离的取值范围为。

13. 2019年1月3日，嫦娥四号成功着陆在月球背面南极—艾特肯盆地冯·卡门撞击坑的预选着陆区，月球车“玉兔二号”到达月面开始巡视探测。作为世界首个在月球背面软着陆和巡视探测的航天器，其主要任务是继续更深层次更加全面地科学探测月球地质、资源等方面的信息，完善月球的档案资料。已知引力常量为G，月球半径为R，月球质量为M，求：

（1）月球表面的重力加速度；

（2）月球的第一宇宙速度；

（3）如果月球自转周期为T，求月球同步卫星半径r。

【13题答案】

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）设月球车质量为m1，则有

可得

故月球表面的重力加速度为；

（2）根据万有引力提供向心力，有

可得

故月球的第一宇宙速度为；

（3）月球同步卫星周期和月球自转周期相同，设月球同步卫星质量为m2，则有

可得

故月球同步卫星半径为。

14. 如图所示，处于竖直平面内的某一探究装置，该装置由圆心为O的四分之一圆弧光滑轨道A1A、粗糙水平直轨道AB、圆心为O1的半圆形光滑细圆管轨道BCD、圆心为O2的半圆形光滑轨道DEF、倾角α=30°的光滑直轨道F1M、水平光滑直轨道MN组成，A、B、D为轨道间的相切点，B、O1、D、O2、F1和F点处于同一直线上。已知可视为质点的滑块质量m=1.0kg，轨道A1A的半径R=0.28m，轨道AB长度L=0.70m，轨道BCD和DEF的半径相等且r=0.20m，F、F1两点间的高度差可忽略不计。探究开始时，滑块从A1点正上方某点静止释放，滑块将经A1点沿轨道运动。若释放点距A1点的高度h=0，滑块沿轨道运动到B处恰好静止。忽略空气阻力，各部分均平滑连接。

（1）求滑块与粗糙直轨道AB间的动摩擦因数μ；

（2）若释放点距A1点的高度h=0.40m，求滑块运动到与圆心O1等高的C点时对轨道的压力F的大小和方向；

（3）若释放点距A1点的高度h=1.60m，求滑块从F点水平飞出后的落点到F的水平距离x。

【14题答案】

【答案】（1）0.4；（2）20N，水平向右；（3）1.6m

【解析】

【详解】（1）根据动能定理，有

解得

故滑块与粗糙直轨道AB间的动摩擦因数为0.4。

（2）根据动能定理，有

解得

运动到C点时，有

根据牛顿第三定律可知，滑块运动到与圆心O1等高的C点时对轨道的压力F的大小为20N，方向水平向右。

（3）根据动能定理，有

解得

假设滑块能够落在斜面上，取恰好落到斜面最底端的情况，有

联立解得

显然

则滑块会飞出斜面，则水平距离为

故滑块从F点水平飞出后的落点到F的水平距离为1.6m。