江西省彭泽县第二高级中学2022-2023学年高一下学期5月期中考试物理试题及答案

这是一份江西省彭泽县第二高级中学2022-2023学年高一下学期5月期中考试物理试题及答案，共14页。试卷主要包含了选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

一、选择题 （共11题，每题4分，共44分，1-7单选，8-11多选。）
1．以下说法中，正确的是（ ）
A．合外力做负功，物体的机械能一定减少
B．只有物体所受合外力为零时，它的机械能才守恒
C．一个物体所受合外力做功不为零，它的机械能也可能守恒
D．物体受到的合外力为零，则其机械能一定守恒
2．当人造卫星进入轨道做匀速圆周运动后，下列说法不正确的是( )
A．在任何轨道上运动时，轨道的圆心与地心重合
B．卫星的运动速率一定不超过7.9km/s
C．卫星内的物体仍受重力作用，并可用弹簧测力计直接测出所受重力的大小
D．卫星运动时的向心加速度等于卫星所在处的重力加速度
3．有一根长度为0.5m的轻杆OA，A端拴有一质量为0.5kg的小球（视为质点），小球以O点为圆心，在竖直平面内做圆周运动，如图所示。若小球通过最高点时的速度大小为2m/s，重力加速度大小为，则此时轻杆的弹力大小为（ ）
A．9NB．5NC．4ND．1N
4．“行星巡游”被广泛用于表示太阳系的八大行星在天空同一区域排成一行时发生的天文事件。其中的海王星是离太阳最远的行星，其距太阳距离约为地球距太阳距离的30倍。下列说法正确的是（ ）
A．海王星的公转周期约为165年
B．在“行星巡游”时，八大行星绕太阳运行的角速度相同
C．在“行星巡游”时，太阳位于八大行星椭圆轨道的共同中心上
D．在相同时间内，八大行星与太阳的连线扫过的面积均相同
5．在汽车性能测试中，一汽车以恒定加速度启动后，最终以额定功率在平直公路上行驶。汽车所受牵引力与速度倒数的关系如图所示，已知汽车的质量为，汽车运动过程中所受阻力恒定，下列说法错误的是（ ）
A．汽车匀加速过程中能达到的最大速度为
B．汽车做匀加速直线运动的时间为
C．汽车做匀加速直线运动的加速度为
D．汽车的额定功率为
6．2020年我国实施“天问一号”计划，将通过一次发射，实现“环绕、降落、巡视”三大任务。如图所示，探测器经历椭圆轨道Ⅰ→椭圆轨道Ⅱ→圆轨道Ⅲ的变轨过程。Q为轨道Ⅰ远火点，P为轨道Ⅰ近火点，探测器在三个轨道运行时都经过P点。则探测器（ ）
A．沿轨道Ⅰ运行至P点速度大于运行至Q点速度
B．沿轨道Ⅱ运行至P点的加速度小于沿轨道Ⅲ运行至P点加速度
C．沿轨道Ⅰ运行的周期小于沿轨道Ⅱ运行的周期
D．与火星连线在相等时间内，沿轨道Ⅰ运行与沿轨道Ⅱ运行扫过面积相等
7．如图所示，质量为m的物体在水平传送带上由静止释放，传送带由电动机带动，始终以速度v匀速运动，物体与传送带间的动摩擦因数为μ，物体经过一段时间能保持与传送带相对静止，对于物体从静止释放到与传送带保持相对静止这一过程，下列说法正确的是（重力加速度为g）（ ）

A．物体在传送带上的划痕长
B．传送带克服摩擦力做的功为mv2
C．由于摩擦产生的内能为mv2
D．由于传送物体电动机额外多做的功为mv2
8．如图所示，从地面上同一位置A抛出两个小球甲、乙，且都落在同一点B，甲球运动最高点比乙球高，不计阻力，下列说法错误的是（ ）
A．甲乙两球运动时加速度相同B．甲乙两球运动时间相同
C．甲乙两球在最高点速度相同D．甲乙两球初速度大小可能相同
9．一个质点做匀变速直线运动，依次经过a、b、c、d四点，质点ab、bc、cd三段的时间之比为2：1：1，已知ab段的长度为L，cd段的长度也为L，质点经过b点时的速度大小为v，则下列说法正确的是（ ）
A．bc段的长度为
B．质点从a点运动到d点所用的时间为
C．质点运动的加速度大小为
D．质点在c点的速度大小为
10．有一种叫“飞椅”的游乐项目。如图所示，长为L的钢绳一端系着座椅，另一端固定在半径为r的水平转盘边缘。转盘可绕穿过其中心的竖直轴转动。当转盘以角速度匀速转动时，钢绳与转轴在同一竖直平面内，与竖直方向的夹角为。不计钢绳的重力。以下说法正确的是（ ）
A．钢绳的拉力大小为
B．钢绳的拉力大小为
C．如果角速度足够大，可以使钢绳成水平拉直
D．两个体重不同的人，摆开的夹角一样大
11．如图所示，为竖直面内一固定轨道，其圆弧段与水平段相切于N，P端固定一竖直挡板，长度为，圆弧半径为。一个可视为质点的物块自端从静止开始沿轨道下滑，与挡板发生碰撞（速度大小不变，方向反向）后，最终停止在水平轨道上某处。已知物块在段的摩擦可忽略不计，与段轨道间的动摩擦因数为。则物块（ ）

A．运动过程中与挡板发生次碰撞
B．返回圆弧轨道的最大高度为
C．在间往返一次克服摩擦力做功
D．第一次与第二次经过圆弧轨道上点时对轨道的压力之比为
二、实验题（共20分）
12．两个同学根据不同的实验条件，进行了“探究平抛运动规律”的实验。
（1）甲同学采用如图甲所示的装置。用小锤打击弹性金属片。金属片把A球沿水平方向弹出，同时B球被松开，自由下落，观察到两球同时落地；让A、B球恢复初始状态，用较大的力敲击弹性金属片，即改变A球被弹出时的速度，实验可观察到的现象应是______。上述现象说明平抛运动的竖直分运动是______。
（2）乙同学采用如图乙所示的装置。两个相同的弧形轨道M、N，分别用于发射小铁球P、Q，其中N的末端与可看作光滑的水平板相切，两轨道上端分别装有电磁铁C、D、调节电磁铁C、D的高度。使AC＝BD从而保证小铁球P、Q在轨道出口处的水平初速度相等，现将小铁球P、Q分别吸在电磁铁C、D上，然后切断电源，使两小铁球能以相同的初速度同时分别从轨道M、N的下端射出，实验可观察到的现象应是______，仅仅改变弧形轨道M的高度，重复上述实验，仍能观察到相同的现象，上述现象说明平抛运动的水平分运动是______。
13．两组同学做“验证机械能守恒定律”实验。
（1）甲组同学采用如图甲所示的实验装置。

①对于该实验，下列操作中对减小实验误差有利的是___________。
A．重物选用质量和密度较大的金属锤
B．打点计时器的两限位孔在同一竖直面内上下对正
C．精确测量出重物的质量
D．先释放重物，再接通电源后
②在一次实验中，质量m的重物自由下落，在纸带上打出一系列的点，如图丙所示。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为、、。已知纸带相邻两个点之间时间间隔为△t。从打O点到打B点的过程中，重物的动能增加量___________；设这一过程中物体的重力势能减小量为，则应该有大小关系___________（填“大于”、“等于”或“小于”），这是因为_____________。

③根据学过的匀变速直线运动的规律，利用图乙中的纸带，论证说明AC段的平均速度是否可以代替AC段时间中点B的瞬时速度。____
（2）乙组同学采用如图丙所示的实验装置。实验前，将气垫导轨调至水平，用天平称出托盘和砝码的总质量m，测出挡光条的宽度为d，并将滑块移到图示位置，测出挡光条到光电门的距离为l。释放滑块，读出挡光条通过光电门的挡光时间为t。多次改变光电门的位置，每次均令滑块自同一点开始滑动，测量相应的l与t值。

为验证机械能守恒定律，请写出该组同学还需要测量哪个物理量以及各物理量应满足的关系式。____
三、计算题（共36分）
14．已知火星的半径是地球半径的，质量为地球质量的，地球表面重力加速度为g，地球第一宇宙速度为v，引力常量为G，忽略星球自转影响。求：
（1）火星表面重力加速度的大小；
（2）火星的第一宇宙速度。
15．长为米的细线，拴一质量为千克的小球，一端固定于O点。让其在水平面内做匀速圆周运动（这种运动通常称为圆锥摆运动），如图。求摆线与竖直方向的夹角为时：（，，）
（1）细线的拉力F；
（2）小球运动的线速度的大小；
（3）小球运动的角速度。
16．滑板运动是极限运动的鼻祖，许多极限运动项目均由滑板项目延伸而来，如图是滑板运动的轨道。BC和DE是竖直平面内的两段光滑的圆弧型轨道，BC的圆心为O点，圆心角，半径R＝1.5m，OC与水平轨道CD垂直，水平轨道CD的长度l＝1.5m，滑板与水平轨道间的动摩擦因数。某运动员从轨道上的A点以初速度v0水平滑出，在B点刚好沿着轨道的切线方向滑入圆弧轨道BC，经CD轨道后冲上DE轨道，到达E点时速度减为零，然后返回。已知运动员和滑板的总质量为m＝50kg，A、B的竖直高度h＝0.8m。重力加速度为g＝10m/s2，求：
（1）运动员从A点运动到B点的过程中，到达B点时的速度大小；
（2）D、E的竖直高度H；
（3）通过计算说明，第一次返回时，运动员能否回到B点？如能，求出回到B点时速度的大小。如果不能，求出最后停止的位置距C点的距离。

1．C
A．合外力做负功，物体的动能减少，但物体的机械能不一定减少，故A错误；
BD．只有重力做功时，它的机械能才守恒，物体所受合外力为零时，机械能不一定守恒，例如匀速上升的物体，故BD错误；
C．例如做自由落体运动的物体，所受合外力做功不为零，它的机械能守恒，故C正确。
故选C。
2．C
A．人造地球卫星绕地球匀速圆周运动，万有引力提供圆周运动向心力，因为万有引力指向地心，由此可知轨道平面必与地心重合，故A正确；
B．7.9km/s是地球的第一宇宙速度，也是绕地球圆周运动的最大速度，故所有卫星的速率一定不超过7.9km/s，故B正确；
C．卫星绕地球匀速圆周运动，卫星内的物体处于完全失重状态，即物体的重力完全提供随卫星绕地球圆周运动的向心力，故不可以用弹簧测力计测出物体所受重力，故C错误；
D．根据万有引力提供向心力，即
所以卫星运动时的向心加速度等于卫星所在处的重力加速度，故D正确。
本题选错误项，故选C。
3．D
以竖直向下为正方向，在最高点，对小球受力分析有
解得
可知此时轻杆的弹力大小为。
故选D。
4．A
A．设海王星的公转周期为T1，地球的公转周期为T2，根据开普勒第三定律有
解得
故A正确；
B．根据开普勒第三定律可知，在“行星巡游”时，八大行星轨道半径不同，所以周期不同，角速度不同，故B错误；
C．根据开普勒第一定律可知，在“行星巡游”时，太阳位于八大行星椭圆轨道的一个焦点上，故C错误；
D．根据开普勒第二定律可知，对于同一个行星而言，它与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等，而对于八大行星，它们轨道不同，在相同时间内与太阳的连线扫过的面积不可能相同，故D错误。
故选A。
5．A
ACD．由图可知，汽车的额定功率
当汽车速度为
时，由平衡条件可得
汽车刚启动时所受牵引力为
由牛顿第二定律，可得汽车做匀加速直线运动的加速度为
汽车匀加速运动过程中的最大速度
故A错误，符合题意，CD正确，不符合题意；
B．汽车做匀加速直线运动的时间
故B正确，不符合题意。
故选A。
6．A
A．根据开普勒第二定律可知，沿轨道Ⅰ运行至近点P的速度大于运行至远点Q的速度，选项A正确；
B．根据
可知，沿轨道Ⅱ运行至P点的加速度等于沿轨道Ⅲ运行至P点加速度，选项B错误；
C．根据开普勒第三定律可知
沿轨道Ⅰ运行的半长轴大于沿轨道Ⅱ运行的半长轴，则沿轨道Ⅰ运行的周期大于沿轨道Ⅱ运行的周期，选项C错误；
D．根据开普勒第二定律可知，沿同一轨道运动时在相等的时间内与火星的连线扫过的面积相等，而在相等时间内，沿轨道Ⅰ运行与沿轨道Ⅱ运行扫过面积一定不相等，选项D错误。
故选A。
7．C
A．物体在传送带上的划痕长度等于物体在传送带上的相对位移，物体达到速度v所需的时间为
在这段时间内物体的位移
传送带的位移
物体在传送带上的相对位移
故选项A错误；
BC．传送带克服摩擦力做的功转化为物体的动能和内能，物体在这个过程中获得的动能为
由于摩擦产生的内能为
传送带克服摩擦力做的功为
故选项B错误，选项C正确；
D．传送物体电动机额外多做的功等于传送带克服摩擦力做的功，为mv2，故选项D错误；
故选C。
8．BC
A．不计空气阻力，两球的加速度都为重力加速度g，故A正确，不符合题意；
B．两球都做斜抛运动，竖直方向的分运动是竖直上抛运动，根据运动的对称性可知，两球上升和下落的时间相等，而下落过程，由
可知下落时间甲球的飞行时间比乙球的长，故B错误，符合题意；
C．由B选项分析知，两小球运动时间甲球的飞行时间比乙球的长，而两球在水平方向都做匀速直线运动，水平方向的位移相等，故甲球在最高点时在水平方向速度小于乙球的速度，故C错误；符合题意；
D．甲在空中运动的时间长，则甲在竖直方向的分速度大；又因为甲在水平方向的分速度小，所以不能判断出二者开始时合速度的具体大小关系，所以甲乙两球初速度大小可能相同，故D正确；不符合题意。
故选BC。
9．BD
A．设bc和cd段的时间为T，则ab段时间为2T，bc段的长度为x；则根据△x＝aT2可得：
L﹣x＝aT2
对于ab和bd段，时间均为2T，则有：
L+x﹣L＝a（2T）2
联立解得：
x＝
故A错误．
B．b点为ad段的时间中点，则由平均速度公式可得：
v（4T）＝2L+x
解得：
T＝
故质点从a运动到d点用时为：
t＝4T＝×4＝
故B正确．
C．对bd段分析，由x＝v0t+at2，可得：
+L＝2×v×
解得：
a＝
故C错误．
D．c点的速度为bd段的平均速度，则可知，c点的速度：
vc＝＝
故D正确．
10．ABD
AB．对座椅受力分析，如图所示
y轴上
Fcsθ=mg
解得
x轴上
Fsinθ=mω2（r+Lsinθ）
则

则选项AB正确；
C．因钢绳拉力的竖直分量等于人的重力，则即使角速度足够大，也不可以使钢绳成水平拉直，选项C错误；
D．根据
两边可消掉m，即两个体重不同的人，摆开的夹角θ一样大，选项D正确。
故选ABD。
11．AD
A．根据题意，设物块停止时，在段滑行的距离为，由功能关系有
解得
由于，通过分析可知，运动过程中与挡板发生次碰撞，故A正确；
B．根据题意可知，物块第一次返回圆弧轨道时，高度最大为，由功能关系有
解得
故B错误；
C．根据题意，由做功公式可得，在间往返一次克服摩擦力做功为
由于质量未知，故无法求出在间往返一次克服摩擦力做功，故C错误；
D．根据题意，设物块第一次经过点的速度为，第二次经过点的速度为，由功能关系有
在点，由牛顿第二定律有
联立解得，物块第一次经过点的轨道对物块的支持力为
物块第二次经过点的轨道对物块的支持力为
由牛顿第三定律可知，物块对轨道的压力与轨道对物块的支持力等大反向，则有第一次与第二次经过圆弧轨道上点时对轨道的压力之比为
故D正确。
故选AD。
12．两球同时落地 自由落体运动 两球相碰 匀速运动
（1）[1][2]金属片把A球沿水平方向弹出，同时B球被松开，自由下落，观察到两球同时落地；让A、B球恢复初始状态，用较大的力敲击弹性金属片，即改变A球被弹出时的速度，实验可观察到的现象应是：两球同时落地。小球B做自由落体运动，小球A做平抛运动，同时落地的现象说明：平抛运动在竖直方向上是自由落体运动。
（2）[3][4]将小铁球P、Q分别吸在电磁铁C、D上，然后切断电源，使两小铁球能以相同的初速度同时分别从轨道M、N的下端射出，实验可观察到的现象应是：两球相碰。仅仅改变弧形轨道M的高度，重复上述实验，仍能观察到相同的现象，小球P从M轨道抛出后做平抛运动，小球Q从N轨道抛出后做匀速直线运动，两球发生碰撞，这说明平抛运动在水平方向上是匀速运动。
13．AB 大于
（1）[1]AB．选用密度较大的重锤的目的是减小空气阻力带来的相对误差，打点计时器的两限位孔在同一竖直面内上下对正，是为了减少纸带与限位孔之间的摩擦，AB正确；
C．本实验需要验证重力势能减少量与动能增加量之间的关系，这两个物理量都含有质量，所以可以消去，故实验时不需要测量重物的质量，C错误；
D．实验时为了合理利用纸带，要先打开电源，然后释放重物，D错误。
故选AB。
[2][3][4]根据平均速度等于该段时间中间时刻的瞬时速度，可得打下B点时重物的速度为
所以，从打O点到打B点的过程中，重物的动能增加量
这一过程中摩擦阻力和空气阻力做负功，使得机械能减小，所以物体的重力势能减小量大于动能的增加量。
[5]根据匀变速直线运动的位移—时间关系可得这段时间的平均速度
根据匀变速运动得速度公式可知中间时刻的速度
所以
即匀变速直线运动中，某段时间的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度。
（2）[6]若机械能守恒，有
可得
则还需测量滑块和挡光条的总质量为M。
需要验证图线是否为一条过原点的直线，同时图线斜率是否等于。
14．（1）；（2）
（1）在地球表面上，万有引力等于重力
在火星表面上，万有引力等于重力
解得
（2）行星的第一宇宙速度等于环绕行星运动的最大速度，在地球表面附近，根据万有引力提供向心力
在火星表面附近，根据万有引力提供向心力
解得
15．（1）；（2）；（3）
（1）小球在水平面内做匀速圆周运动，竖直方向根据受力平衡可得
解得细线拉力为
（2）以小球为对象，根据牛顿第二定律可得
又
联立可得小球运动的线速度大小为
（3）小球运动的角速度为
16．（1）；（2）1.1m；（3）0.7m
（1）运动员由A到B做平抛运动，则竖直方向
解得
由于在B点刚好沿着轨道的切线方向滑入圆弧轨道，则有
解得
（2）对运动员由B到E的过程用能量守恒
解得
（3）假设运动员可以回到B点，且速度为v，则对运动员由E到B的过程用能量守恒
方程无解，由上可知，假设不成立，运动员不可以回到B点。设最后停止的位置距C点的距离为s,则有
解得
所以从D点进入CD轨道单边完整经过三次后，第四次由C向D运动，最后停止的位置距C点的距离为0.7m。