广东省惠州一中、珠海一中、中山纪中等四校2021-2022学年高一（下）第二次段考物理试题含答案

  惠州一中、珠海一中、中山纪中2021—2022学年高一下第二次段考

物理

第一卷（客观题，共44分）

一、单项选择题（本大题共8小题，每小题3分，共24分。每小题给出的四个选项中只有一项满足题设要求，选对得3分；不选、错选或多选不得分。）

1．关于曲线运动，下列说法正确的是（    ）

A．做曲线运动的物体，某时刻的加速度可能为零

B．做曲线运动的物体，某时刻的加速度方向可能与速度方向相同

C．做曲线运动的物体，某时刻的加速度方向可能与速度方向相反

D．做曲线运动的物体，某时刻的加速度方向可能与速度方向垂直

2．如图所示，一个质量为的小男孩站在的轮胎上玩荡秋千游戏，该秋千由两根平行的绳子吊成。若男孩运动至最高位置时，两秋千绳与竖直方向夹60°，若g取，则当男孩运动至最低点时每根绳子的拉力为（    ）

A．400N    B．500N    C．800N    D．1000N

3．一名网球运动员在发球时将球水平击出，如图所示.若该运动员发球速度为，已知球网高度为0.9m，发球点距球网的水平距离为12m，不计球在空中飞行时的空气阻力，取，为使网球顺利发过网，该运动员击球点距地面的高度至少为（    ）

A．1.8m   B．1.7m   C．0.9m   D．0.8m

4．一个成功的物理学理论，不仅要能解释已知的事实，更重要的是能预测未知的现象，下列说法中关于万有引力定律在解释已知或预测未知现象的说法中，不正确的是（    ）

A．牛顿通过万有引力定律计算并预测地球由于自转成为了两极扁平，赤道隆起的椭球形

B．开普勒根据万有引力定律计算得出三大行星运动定律

C．天文学家根据万有引力公式推算并预测海王星的存在

D．天文学家哈雷根据万有引力公式预言哈雷彗星每隔76年就会“按时回归”

5．如图所示，两颗人造地球卫星沿不同的轨道运动.卫星1的轨道是圆，卫星2的轨道是椭圆，a、b分别为椭圆的近地点和远地点，c、d为两轨道相交的点.卫星1运行的速率为，向心加速度大小为；卫星2运行至a点和b点的速率分别为和，加速度大小分别为和，下列说法正确的是（    ）

A．卫星2在椭圆轨道上运行的速率大小关系为：

B．卫星的加速度大小关系为：

C．两颗卫星沿各自轨道运行至c点时所受的万有引力一定相同

D．当卫星运动至d点时，只需通过改变速度的大小就能实现在两条轨道间变轨

6．如图所示，人站在自动扶梯上不动，随扶梯匀减速上升的过程中（    ）

A．重力对人做正功     B．支持力对人不做功

C．摩擦力对人做正功     D．合力对人做负功

7．某飞艇在平流层匀速飞行时，其所受阻力与速度成正比．已知当飞艇以速度匀速飞行时，动力系统的输出功率为P，现将动力系统的输出功率提高至原先的k倍，一段时间后飞艇最多能加速至，则有（    ）

A．   B．   C．   D．

8．如图所示，一把长度为1m，质量为0.5kg的刻度尺，放在水平桌面上，一端伸出桌面。现用手缓缓下压伸出的B端，直到A端抬高24cm。在该过程中，手对尺做功（    ）

A．0.24J    B．0.3J   C．0.45J   D．1.2J

二．多项选择题（本大题共5小题，每小题4分，共20分。每小题给出的四个选项中至少有两项满足题设要求，选对得4分；漏选得2分；不选、错选或多选不得分。）

9．2022年4月23日，中国空间站上的航天员们进行了第二次太空授课，丰富有趣的物理实验使得“天宫课堂”深受广大青少年朋友的喜爱。其中一个“油水分离”的实验过程如下：航天员叶光富拿出一只试管，管内的水与油均匀混合，呈现悬浊的状态。用细线拴住试管并甩动起来，让试管做圆周运动。一段时间后试管内的水与油出现了明显的分层。下列有关该实验的说法中，正确的是（    ）

A．因为空间站中所有物体不受重力，所以试管中的水与油不会和地面上一样出现分层现象

B．圆周运动让试管里的水和油产生了离心现象，密度较大的水将集中于试管的底部

C．若保持细线长度不变，加快试管的转速，试管底部受到的压力将加大

D．若保持每秒钟的转数不变，用更短的细线甩动试管，油水分离的时间将缩短

10．如图所示，a、b、c、d四种可能的人造卫星的轨道，可能存在的是（    ）

A．a：极地圆轨道，圆心与地心重合    B．b：倾斜圆轨道，圆心与地心重合

C．c：高纬度轨道，圆心与纬度圈圆心重合   D．d：倾斜椭圆轨道，椭圆中心与地心重合

11．中国在对引力波的探测与研究方面均走在了世界的前列，为人类了解宇宙的本质与起源做出重大贡献。双星的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P、Q两颗星体组成，它们绕着连线上的某一点O在二者间万有引力作用下做匀速圆周运动，若经天文观测得到两颗星间的距离为l，双星系统运行周期为T，已知万有引力常数为G，则可通过计算得出该双星系统（    ）

A．两颗星分别绕O点运动的角速度    B．两颗星运动的线速度之和

C．两颗星的质量之和       D．两颗星的质量之比

12．2020年东京奥运会上，“亚洲飞人”苏炳添以9秒83的成绩刷新了亚洲人在奥运百米赛场上的最好成绩，引无数国人为之振奋。他采用蹲踞式起跑，在发令枪响后，右脚迅速蹬离起跑器，在向前加速的同时提升身体重心。如图所示，假设质量为m的运动员，在起跑后t时间内，重心升高量为h，获得的速度为v，克服空阻力做功为。若将运动员近似看作质点，则在此过程中（    ）

A．运动员所受的空气阻力做功：

B．运动员所受的合力做功：

C．运动员所受的重力做功：

D．运动员自身做功：

13．如图所示，用手捏住细线，让质量的小球在光滑水平桌面上以的速率匀速圆周运动，其半径，某时刻突然松手，使细线迅速放长0.2m后，又迅速捏住细线，保证小球在更大半径的圆上做匀速圆周运动。已知两圆为同心圆，则（    ）

A．细线迅速放长0.2m所经历的时间为0.2s

B．在大圆上运动时，小球的角速度为

C．迅速捏住细线的瞬间，会使小球动能损失0.36J

D．在大圆上运动时，细线对小球的拉力为1.44N

第二卷（主观题，共56分）

三、实验题（共12分）

14．高中学生小明同学在家里用弟弟搭建城堡的泡沫积木设计并完成了一个研究平抛运动的性质的实验。实验方案的步骤如下：

a．用四块完全相同的长方形和一块三角形的泡沫砖搭建一个“高台”如图1所示；

b．让一块圆柱形积木P从三角形顶端释放，积木P加速后从“高台”边缘飞出，落在事先铺在水平地面上的复写纸和白纸上，并在白纸背面留下落点的痕迹；

c．去掉一块长方形泡沫砖，注意保持白纸和高台边缘的位置不变，重复步骤b；

d．重复步骤c，直至长方形砖块数量减至只剩一块；

e．用卷尺对纸上所记录的四次实验落点的间距进行测量；

f．分析数据，得出结论。

（1）（每空2分）图1给出了两种搭建“高台”的方式，符合本实验要求的方式是______（填“甲”或“乙”），简要说明原因：______________________________。在进行步骤c时，除了应注意保持白纸和“高台”的相对位置不变，还应保证每次都将圆柱形积木P__________________。

（2）（第1空1分，第2空2分）图2为记录了四次实验落点的白纸。分析落点的间距、、的大小可知：标记“4”的落点对应于积木P从______（填数字）块长方形泡沫砖组成的高台上平抛下落。小明根据测量结果的比例关系，证明了平抛运动符合水平方向匀速、竖直方向匀加速的特点。因为小明认为本实验的四次落点间距的理论值之比应等于______：______：______，而实际测量值在 误差的允许范围内确实与上述比值相等。

（3）（3分）小明测得的数据如下：，，，若已知每块长方形泡沫砖的厚度，则可算出积木P每次从“高台”上飞出时的速度______（计算结果保留两位有效数字，可能用到的近似，，）。

四、计算题（共4小题，15、16题各10分，17、18题各12分，共44分。解答应写出必要的文字说明、方程式或重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）

15．（10分）如图所示，水平地面AB的右端连接有半径的光滑半圆形轨道BC，左端放置一个弹簧枪。当弹簧枪激发时，可将质量为的“子弹球”水平弹出，小球恰好能沿圆弧轨道的内侧运动至C点。若水平地面AB长，与小球间的摩擦因数，g取，

（1）求弹簧枪在激发时弹力对小球所做的功；

（2）若更换质量不同的“子弹球”后再由该弹簧枪激发（弹力做功相同），发射出的小球经过C点飞出恰能落回A点，求新“子弹球”的质量

16．（10分）2022年4月16日，圆满完成任务的三名中国航天英雄乘坐神州十三号飞船从空间站顺利返回地面，刷新中国载人航天器最快返回的记录，实现了中国航天的又一项重大技术突破.如图所示，某颗卫星的返回回收过程可简化如下：轨道1是某近地圆轨道，其半径可近似看作等于地球半径，轨道2是位于与轨道1同一平面内的中地圆轨道，轨道半径为地球半径的3倍.一颗在轨道2上运行的质量为m的卫星的通过两次制动变轨，先从转移轨道进入轨道1运行，调整好姿态再伺机进入大气层，返回地面.若已知地球半径R、卫星在轨道1上运行时的加速度a.试求（用题中所给字母表示）：

（1）该卫星在轨道2上运行的动能

（2）卫星在转移轨道上从轨道2上的A点运行至轨道1上的B点（A、B与地心在同一直线上）所需的最短时间.

17．（12分）一种升降电梯的原理如图所示，A为电梯的轿厢，B为平衡配重.在某次运行时A（含乘客）、B的质量分别为和.A、B由跨过轻质滑轮的足够长轻质缆绳连接.电动机通过牵引绳向下拉配重B，使得电梯的轿厢由静止开始向上运动.电动机输出功率保持不变.不计空气阻力和摩擦阻力，.在A向上运动过程中，求：

（1）轿厢A的理论上能达到的最大速度；

（2）轿厢A向上的加速度为时，配重B下端的牵引绳上拉力大小；

（3）已知厢体A从开始运动到恰好达到最大速度的80％时上升的高度为6.1m，试求该过程中所用的时间t（计算结果保留一位小数）.

18．（12分）右图所示为游乐场里旋转伞游戏的装置，静止时四个座椅和游戏者由长为的吊臂悬吊在同一高度，吊臂以O点为轴匀速转动时，游戏者和座椅在同一水平面上做匀速圆周运动。吊绳的长度，绳与竖直方向的夹角为，假设每位游戏者与座椅总质量，则：（g取，）

（1）当时，游戏者的速度为多少？

（2）当装置缓慢增加转速，使得角由37°缓慢增加至53°时，每个游戏者连同座椅的重力做多少功？

（3）第（2）问条件下，装置的动力机构要做多少功（忽略吊臂和吊绳的质量，不计一切阻力与摩擦）？

惠州一中、珠海一中、中山纪中2021—2022学年高一下第二次段考

物理参考答案与评分标准

14．（1）甲；保证积木P的从高台飞出时的初速度沿水平方向；

从三角形顶端同一位置由静止释放（每空2分）

（2）4；（第1空1分，第2空2分）

（3）1.7（3分）

15．（1）（5分）小球恰能运动至C点，设最高点的速度为，由牛顿第二定律得

对小球从开始运动至运动到B点的过程使用动能定理得

由以上两式得：

（2）（5分）小球从C点抛出后做平抛运动，可得方程

由⑤⑥式得：

可得

16．（6分）（1）

式可得：

（2）（4分）转移轨道是椭圆轨道，其的长轴：

卫星在轨道2上的周期满足：

由开普勒第三定律，转移轨道的周期T满足：

卫星在转移轨道的最短时间是：

17．【答案】（1）  （2）8000N  （3）2.0s

（1）（4分）当时A的速度达到最大时，有：

又由于：

可解得：

（2）（3分）当A向上的加速度为时，设重物B下端绳的拉力大小为.根据牛顿第二定律得：

对A：

对B：

联立解得：

（3）（5分）轿厢从开始运动到恰好达到最大速度的80％的过程，对A、B整体，由动能定理得：

解得：

18．（1）（4分）以座椅和游戏者为研究对象，受力分析如图所示，由牛顿第二定律得：

此时游戏者做圆周运动的半径为，由几何关系得

联立上式得：

（2）（3分）当装置缓慢加速，由37°缓慢增加至53°时，游戏者相对地面的高度增加：

在此过程中重力做功：

解之得：

（3）（5分）仍可将游戏者和座椅的运动看成是匀速圆周运动，设此时的运动速度为，运动半径为，则此时由牛顿第二定律得：

和几何关系：

可以解得

以单个游戏者和座椅为研究对象，设传动机构需对每个游戏者和座椅做功为W，由动能定理可得：

传动机构所做总功