2021-2022学年河南省创新发展联盟高一（下）联考（三）物理试题含解析

  2021-2022年度下学年创新发展联盟高一年级联考（三）

物理

第Ⅰ卷（选择题：共60分）

一、选择题：本题共12小题，每小题5分，共60分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求。全选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

1. 约400年前，一位德国天文学家提出了行星运动的三个定律，揭开了行星运动的奥秘。这位天文学家是（　　）

A. 伽利略 B. 第谷 C. 牛顿 D. 开普勒

【答案】D

【解析】

【详解】德国天文学家开普勒提出著名的开普勒三定律，揭示了行星运动的规律。

故选D。

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

【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. 某无人机从地面起飞测试时通过传感器获得其水平方向的速度、竖直方向的速度（取竖直向上为正方向）与飞行时间的关系分别如图甲、乙所示。下列说法正确的是（　　）

A. 前内，无人机做曲线运动

B. 末，无人机运动到最高点，高度为

C. 后无人机做匀变速直线运动

D. 末，无人机的速度大小为

【答案】B

【解析】

【详解】A．前内，无人机在水平方向做初速度为零的匀加速直线运动，在竖直方向也做初速度为零的匀加速直线运动，则合运动为匀加速直线运动，选项A错误；

B．时间内，无人机竖直方向上的速度一直为正，即一直向上运动，竖直上升的高度为题图乙包围的面积，即上升的高度为，选项B正确；

C．后无人机水平方向做匀速直线运动，竖直方向做匀减速直线运动，则合运动为匀变速曲线运动，选项C错误；

D．末，无人机的水平速度为，竖直速度为，则合速度为，选项D错误。

故选B。

4. 设宇宙中有一自转角速度为，半径为R、质量分布均匀的小行星。在小行星上用弹簧测力计称量某一质量为m的物块，在极点处弹簧测力计的示数为F，此处重力加速度大小为；在赤道处弹簧测力计的示数为，此处重力加速度大小为，则下列关系式正确的是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】AB． 根据力的平衡条件

，

则

故AB错误；

CD．在极点万有引力等于重力，在赤道万有引力等于重力和向心力之和，即

，

物块在赤道上随小行星自转，做匀速圆周运动

得

故C正确，D错误。

故选C。

5. 平抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动，如图甲所示。斜抛运动也可以分解为沿初速度方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动，如图乙所示。两种运动的起点、终点相同，运动时间分别为、，分析两种分解方式的位移矢量三角形后，则（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】AB．对图甲，由平抛运动规律及几何关系可知

对图乙，斜抛运动分解为沿初速度方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动，由几何关系可知竖直方向的自由落体高度等于，有

比较可得

选项A正确，B错误；

CD．对图甲有

对图乙有

代入可得

选项CD错误。

故选A。

6. 2021年10月16日，“长征二号”运载火箭搭载着“神舟十三号”载人飞船发射升空，将翟志刚、王亚平与叶光富三位航天员送入太空。“神舟十三号”采用自主快速交会对接模式成功对接于“天和”核心舱径向端口，与此前已对接的“天舟二号”、“天舟三号”一起构成四舱（船）组合体，如图甲所示。如图乙所示，轨道Ⅰ为空间站运行圆轨道，轨道Ⅱ为载人飞船运行椭圆轨道，两轨道相切于A点，载人飞船在A点与空间站组合体完成对接，航天员与载人飞船始终相对静止，则下列说法正确的是（　　）

A. 空间站与载人飞船的运行周期相等

B. 对接前，飞船与地心的连线和组合体与地心的连线在相同时间内扫过的面积相同

C. 三位航天员随空间站组合体做圆周运动过程中所受向心力大小一定相等

D. 载人飞船在轨道Ⅰ、Ⅱ上运行经过A点时的加速度相等

【答案】D

【解析】

【详解】A．轨道Ⅰ的半径和轨道Ⅱ的半长轴不相等，由开普勒第三定律可得它们各自的运行周期不相等， A错误；

B．根据开普勒第二定律可知在不同轨道上，飞船与地心的连线和组合体与地心的连线在相同时间内扫过的面积不相等， B错误；

C．航天员随空间站做圆周运动过程中，所受向心力由万有引力提供，而三位航天员质量可能不同，故他们所受向心力大小可能不相等，C错误；

D．载人飞船在轨道Ⅰ、Ⅱ上运行经过A点时所受万有引力相等，因此载人飞船在轨道Ⅰ、Ⅱ上运行经过A点时的加速度相等，D正确。

故选D

7. 某天文兴趣小组的同学们，想估算出太阳到地球的距离，进行了认真的讨论，如果已知地球的公转周期为T，万有引力常量为G，通过查找资料得到太阳与地球的质量比为N，你认为还需要的条件是　　

A. 地球半径和地球的自转周期

B. 月球绕地球的公转周期

C. 地球的平均密度和太阳的半径

D. 地球半径和地球表面的重力加速度

【答案】D

【解析】

【详解】对于地球万有引力提供向心力：又由黃金代换：；又由以上三式可得，则还需要的物理量是地球半径R和地球表面的重力加速度g，则D正确，故选D.

8. 如图所示，轻杆长为，在杆两端分别固定质量为、的小球A和小球B，光滑水平转轴穿过轻杆上距球A为L处的O点，给系统一定初速度后，杆和球在竖直平面内转动，球A运动到最高点时，线速度，转轴对轻杆恰好无作用力。忽略空气阻力，球A和球B均视为质点，重力加速度大小为g，则此时（　　）

A. 两球的线速度大小之比

B. A小球对轻杆的作用力大小为，方向竖直向上

C. B小球受到轻杆的作用力大小为，方向竖直向下

D. 两小球受到的向心力大小之比

【答案】B

【解析】

【详解】A．两小球相同时间转过的角度相等，故角速度相等，由可得

故A错误；

B．设轻杆对A的作用力为NA，由牛顿第二定律可得

解得

方向竖直向下，由牛顿第三定律知A小球对轻杆的作用力大小为，方向竖直向上，故B正确；

C．小球B的速度为

设轻杆对B的作用力为NB，由牛顿第二定律可得

解得

方向竖直向上，故C错误；

D．因为转轴对轻杆恰好无作用力，所以

即

故

则两小球的向心力大小之比为

故D错误。

故选B。

9. 如图所示，小船从河岸的O点沿虚线匀速运动到河对岸的P点，河水的流速、船在静水中的速度与虚线的夹角分别为、，河宽为L，且、的大小不变，渡河的时间为t，河水的流动方向与河岸平行，则下列说法正确的是（　　）

A. 当时，渡河的时间最短

B. 渡河时间

C. 渡河时间

D.

【答案】AC

【解析】

【详解】A．当，渡河时间最短

 A正确；

B．垂直于河岸方向上渡河的速度为，故渡河的时间

 B错误；

C．合速度大小为，故渡河时间

C正确

D．小船合速度沿方向，故满足

D错误。

故选AC。

10. 如图所示，为竖直平面内矩形的四个顶点，边长为，边长为，水平。分别从A点和D点同时各平抛一个小球甲、乙，两小球能相遇在上的某点。第一次抛出时其速度分别为和，落在斜面上时乙球的速度恰好垂直于。第二次抛出时其速度分别为和，落在斜面上时乙球的位移恰好垂直于。重力加速度大小为g，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】AD

【解析】

【详解】AB．若乙球到达时，乙球速度恰好垂直于，则甲球位移偏角为，乙球速度偏角为，设运动时间为，对甲球有

对乙球有

联立可得

故A正确，B错误；

CD．若乙球到达时，乙球位移恰好垂直于，则甲球位移偏角为，乙球位移偏角为，设运动时间为，对甲球有

对乙球有

联立可得

故C错误，D正确。

故选AD。

11. 如图所示的曲杆道闸经常被用于车库出入口，由转动杆与横杆铰接而成，P、Q为横杆的两个端点。在道闸抬起过程中，杆始终保持水平。若转动杆长度为R，绕O点从与水平方向成以角速度匀速转动到的过程中，下列说法正确的是（　　）

A. P点做匀速圆周运动，线速度大小

B. Q点做匀速圆周运动，线速度大小

C. Q点运动轨迹不是圆弧

D. Q点的速度大小不可求

【答案】AB

【解析】

【详解】A．P点绕O点做匀速圆周运动，P点线速度大小

选项A正确；

BCD．Q点和P点相对静止，即Q点绕另一个圆心做同样的匀速圆周运动，两者半径相同，如图所示，故Q点的线速度大小

选项B正确，选项C、D均错误；

故选AB。

12. 中国“FAST”球面射电望远镜发现一个脉冲双星系统。科学家通过对脉冲星计时观测得知该双星系统由一颗脉冲星与一颗白矮星组成，如图所示。质量分布均匀的恒星A、B双星系统绕O点沿逆时针方向做匀速圆周运动，运动周期为，两者间距为L；C为B的卫星，绕B沿逆时针方向做匀速圆周运动，周期为，且。A与B之间的引力远大于C与B之间的引力。引力常量为G，则（　　）

A. 恒星A、B的质量之比等于它们的轨道半径之比

B. 恒星A、B的质量之和为

C. 已知卫星C的轨道半径r和恒星B的半径，可求得恒星B的密度为

D. 三星A、B、C相邻两次共线的时间间隔为

【答案】BC

【解析】

【详解】A．设恒星A、B的质量分别为、，轨道半径分别为、，双星系统的角速度相同，有

即

故A错误；

B．由双星系统运动特点得

可解得

对恒星A可得

解得

故B正确；

C．对卫星C满足

可得

恒星B的密度

故C正确；

D．A、B、C三星由图示位置到再次共线应满足

得

故D错误。

故选BC。

第Ⅱ卷（非选择题：共50分）

二、非选择题：本题共5小题，共50分。把答案填在答题卡中的横线上或按题目要求作答。解答题应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，答案中必须明确写出数值和单位。

13. 若宇航员登陆某星球做了一个平抛运动实验，并用频闪照相机记录小球做平抛运动的部分轨迹如图所示。a、b、c、d为连续四次拍下的小球位置，已知照相机连续拍照的时间间隔是，照片大小如图中坐标所示，照片的长度与实际背景屏的长度之比为1：3，则小球的平抛初速度大小为______，该星球表面的重力加速度大小为________。（结果均保留两位有效数字）

【答案】    ①. 0.60    ②. 6.0

【解析】

【详解】[1]在水平方向上小球做匀速直线运动，由照片的长度与实际背景屏的长度之比为1：3可得，图中每个正方形的实际边长为，则初速度为

[2]竖直方向上有

解得

14. 某物理兴趣小组设计如图所示实验装置测当地的重力加速度大小。在支架上固定拉力传感器，传感器正下方用长为l的轻质细线连接质量未知的小球。在装置侧面连接一位置可以调节的电子计数器，实验操作如下：

①小球自然下垂静止时，记录拉力传感器的示数为F；

②拉起小球，给小球一初速度，使之在某一水平面做匀速圆周运动，稳定后记录此时拉力传感器的示数为；

③调节计数器的位置，当小球第一次到达离计数器最近的A点时开始计数，并记录为1次，记录小球n次到达A点的时间t。

小球做匀速圆周运动的半径为_________、周期为________，当地的重力加速度大小为_________。

【答案】    ①.     ②.     ③.

【解析】

【详解】[1]对小球受力分析如图所示，设绳与竖直方向的夹角为θ

解得

由几何关系知

[2]圆周运动的周期为

[3]根据牛顿第二定律得

解得

15. 现有两高度均为h、内壁光滑的圆筒甲、乙竖直放置，在简甲口边缘A点沿直径方向以水平射入一小球，碰撞3次后恰好落在A点正下方圆筒甲的底部B处，已知小球与筒壁碰撞前后的水平和竖直分速度大小均不变。在筒乙C点以水平初速度沿圆筒内壁切线方向抛出一质量为m的小滑块，小滑块沿圆筒内壁运动了一周后恰好从D点离开圆筒，C、D连线竖直。重力加速度大小为g，不计空气阻力。求：

（1）筒甲与筒乙的半径之比；

（2）小滑块在筒乙中运动时受到的弹力大小。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）筒甲：小球在两平行筒壁间的运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动，设运动总时间为t。

竖直方向

水平方向

解得

筒乙：小滑块的运动可分解为水平面内的匀速圆周运动和竖直方向的自由落体运动，由题意知运动时间也为t。

水平面内

解得

则

（2）小滑块在筒乙中水平方向做匀速圆周运动，由弹力提供向心力，设弹力大小为，有

又

解得

16. 如图所示，圆心为O的光滑圆盘距水平地面足够高，有一不可伸长的轻绳，一端固定在O点，另一端连接一质量的小球，小球通过轻绳绕O点做匀速圆周运动，已知轻绳长，圆盘的半径，绳子能承受的最大拉力，不计空气阻力，取重力加速度大小。

（1）求小球以角速度运动时绳子的拉力大小T；

（2）缓慢增大小球的转动速度，从轻绳刚被拉断时算起，求小球经过的位移大小。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）有

解得

（2）设绳拉断时小球的速度为v，有

解得

绳断后，小球先在桌面上做匀速直线运动，有

离开桌面后，小球做平抛运动的时间为，则

平抛水平位移

平抛竖直位移

小球在水平方向的位移

则小球的位移

17. 由三颗星体构成的系统，忽略其他星体对它们的作用，存在着一种运动形式：三颗星体在相互之间的万有引力作用下，分别位于等边三角形的三个顶点上，绕某一共同的圆心在三角形所在的平面内做角速度相等的圆周运动，如图所示。已知星体A的质量为，星体B、C的质量均为m，三角形边长为d。求：

（1）星体A所受的合力大小；

（2）星体A、B、C的向心加速度大小之比。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）设星体A受到星体B、C的引力大小分别为、，分析如图所示，由几何关系知

又

由矢量合成有

则二者的合力大小

（2）由几何对称性可知星体B、C受力大小相等，对星体B分析如图所示

设星体B所受的合力为，正交分解，有

则

则

解得