2022-2023学年河南省部分重点中学高一下学期阶段性测试物理试题（四）

河南省部分重点中学2022-2023学年高一下学期阶段性测试物理试题（四）

一、单选题（本大题共7小题）

1．在2022年卡塔尔世界杯足球赛场上，梅西在一次主罚定位球时，踢出的足球划出一条完美香蕉球弧线，足球在行进中绕过“人墙”转弯进入球门，守门员“望球莫及”，其轨迹俯视图如图所示。下列关于足球在飞行过程中的说法正确的是（　　）

A．足球在空中只受到重力的作用

B．足球所受合外力方向沿轨迹切线方向

C．足球所做的运动是变速运动

D．足球所受合外力的方向与加速度的方向不在一条直线上

2．质量为8kg的质点在xOy平面内运动，时刻质点位于坐标原点，在x方向的速度一时间图像和y方向的位移—时间图像如图所示，下列说法中正确的是（　　）

A．质点的初速度大小为3m/s

B．质点所受的合外力大小为4N，做匀变速曲线运动

C．4s末质点速度大小为5m/s

D．4s内质点的位移大小约为16m

3．在2022年珠海航展上的战斗机表演中，飞机以恒定速率在空中水平盘旋（如图所示），其做匀速圆周运动的半径为R，重力加速度为g，此时飞机座椅对飞行员的作用力F大小为飞行员重力的倍，则飞机的飞行速率为（　　）

A． B． C． D．

4．近几年我国风力发电迅速发展，2020年风电装机容量约3.7亿千瓦。风力发电是利用风车叶片旋转，通过齿轮变速，可以将很低的风轮转速变为很高的发电机转速。在如图所示的齿轮传动中，A、B、C三点位于齿轮不同位置，已知，。以下关于A、B、C三点的线速度大小v、角速度大小、向心加速度大小a之间关系的说法正确的是（　　）

A．， B．，

C．， D．，

5．如图所示，长为L的悬线固定在O点，在O点正下方有一钉子，的距离为，把悬线另一端的小球向左拉到跟点在同一水平面处无初速度释放，小球运动到钉子正下方时（　　）

A．小球的线速度突然增加为原来的2倍

B．角速度突然增大为原来的2倍

C．向心力突然减少为原来的一半

D．绳的拉力突然减少为原来的一半

6．如图1所示，轻杆一端固定在O点，另一端固定一小球，现让小球在竖直平面内做圆周运动，小球运动到最高点时，杆与小球间弹力大小为，小球在最高点的速度大小为v，其图像如图2所示，已知重力加速度为g，则下列说法正确的是（　　）

A．小球的质量为

B．轻杆的长度为

C．若小球质量不变，换用更长的轻杆做实验，图2中a点的位置不变

D．时，在最高点杆对小球的弹力大小为3b

7．2021年11月中国科学院上海天文台与国内外合作者利用中国天眼FAST，发现了球状星团NGC6712中的首颗脉冲星，并命名为J1853-0842A，相关研究成果发表在《天体物理学报》上，该脉冲星自转周期为毫秒。假设该星体是质量分布均匀的球体，引力常量为。已知在宇宙中某星体自转速度过快的时候，该星体表面物质会因为缺少引力束缚而解体，则以周期T稳定自转的星体的密度最小值约为（　　）

A． B． C． D．

二、多选题（本大题共3小题）

8．在光滑的水平桌面上有一个xOy平面直角坐标系，一个位于坐标原点质量为的质点，以的速度沿y轴正方向运动，质点受到大小不变，方向沿与y轴负方向夹角为、大小为10N的力F的作用，，则下列说法正确的是（　　）

A．经过1.5s，质点的速度最小 B．经过2s，质点的速度最小

C．质点的最小速度为3m/s D．质点的最小速度为4m/s

9．海南文昌卫星发射场靠近赤道，主要承担地球同步轨道卫星、大质量极轨卫星、大吨位空间站和深空探测航天器等航天发射任务。静止在海南文昌卫星发射场发射塔上待发射的卫星b，其随地球自转的速率为，向心加速度为。在赤道平面上正常运行的近地资源卫星c、同步通信卫星d，做圆周运动的速率分别为、，向心加速度分别为、，则（　　）

A． B． C． D．

10．如图1，在“雪如意”国家跳台滑雪中心举行的北京冬奥会跳台滑雪比赛中，穿着专用滑雪板的运动员在助滑道上获得一定速度后从跳台飞出，身体前倾与滑雪板尽量平行，在空中飞行一段距离后落在倾斜的雪道上，其过程可简化为图2。体重为65kg的运动员从跳台O处以初速度沿水平方向飞出，运动员在空中飞行2.7s后落在与水平方向夹角为的倾斜直雪道P处，不计空气阻力，重力加速度g取，则（　　）

A．运动员在O处的起跳速度的大小为18m/s

B．OP间的直线距离为57.75m

C．飞出后经1.35s运动员与斜面间的距离最大

D．运动员落到斜面上时速度大小为

三、实验题（本大题共2小题）

11．用如图1所示的装置来“探究做圆周运动的小球受到的向心力与圆周半径、小球质量和周期的关系”，取一根边缘光滑平整的细管，将一根细绳穿过细管，绳的一端拴一个小球，另一端拴一只轻弹簧测力计，将弹簧测力计的下端固定。手握细管摇动，使小球在水平面内做匀速转动。设弹簧测力计的示数为F，小球的质量为m，小球做圆周运动的周期为T，小球做匀速圆周运动的半径为r，回答下列问题：

（1）本实验中小球的向心力________（填“”“”或“”）弹簧测力计的示数F。

（2）若测得小球做匀速圆周运动的圈数为N，对应的运动时间为t，则周期________。

（3）保持小球做匀速圆周运动的周期不变，小球的向心力用表示，作的关系图像如图2所示，若图像的斜率为k，则可测得小球做匀速圆周运动的角速度为________（用k表示）。

12．在验证平抛运动规律的实验中：

（1）某同学采用如图1所示的装置来研究平抛运动。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，从而保证小铁球P、Q在轨道出口处的水平初速度相等。现将相同的小铁球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的末端射出，实验可观察到的现象是P球落在水平木板上时，两球恰好相碰。同时改变弧形轨道M和电磁铁C的高度，保证C与M的竖直高度差不变，重复上述实验，仍能观察到相同的现象，这说明________。（填选项序号）

A．平抛运动在水平方向的分运动是匀速直线运动

B．平抛运动在水平方向的分运动是匀加速直线运动

C．平抛运动在竖直方向的分运动是自由落体运动

D．平抛运动在竖直方向的分运动是匀速直线运动

（2）用如图2所示装置研究平抛运动，将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上，钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点水平飞出，落在水平挡板MN上。由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。上下移动挡板，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点。

在实验中必须满足的条件有________。（填选项序号）

A．斜槽轨道必须光滑

B．挡板高度等间距变化

C．斜槽轨道末段必须水平

D．每次必须从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球

（3）一个同学在研究平抛运动时，画出了如图3所示的一段轨迹，他在轨迹上取水平距离相等的三点A、B、C，量得，竖直距离，，重力加速度g取，则：

①物体由A到B运动的时间为________s；

②物体抛出时的初速度大小为________m/s；

③物体经过B点时的速度大小为________m/s。

四、解答题（本大题共3小题）

13．宇航员在半径为R的某星球表面将一小钢球以的初速度竖直向上抛出，测得小钢球上升的最大高度为h。不计空气阻力，忽略该星球的自转，R远大于h，该星球为密度均匀的球体，引力常量为G。求：

（1）该星球表面的重力加速度g的大小；

（2）该星球的密度；

（3）距该星球表面高为H的卫星的运行周期T。

14．某同学用一根轻绳，一端固定在质量为m的小球上，另一端用手捏住，使小球在粗糙水平桌面上做匀速圆周运动。由于桌面的摩擦，该同学不得不让手在水平桌面上做半径为r的圆周运动，稳定后如图所示，轻绳水平且恰好与该同学手运动的圆相切，已知小球与桌面间的动摩擦因数为，小球做圆周运动的半径为R，重力加速度为g，求：

（1）绳子拉力的大小；

（2）小球运动线速度的大小及运动周期。

15．如图所示，半径为R的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。一质量为m的小球以一定的初速度从轨道下端进入轨道，并能从轨道上端水平飞出。忽略空气阻力，重力加速度为g。

（1）若小球恰好能通过轨道最高点，求小球的落地点到轨道下端的水平距离x是多少；

（2）若保持小球的初速度不变，改变轨道半径R的大小，且能使小球从轨道上端水平飞出。小球运动到最高点时的速度v与初速度之间的关系为。当R为何值时，小球落地点到轨道下端的距离x最大，最大值为多少。

参考答案

1．【答案】C

【详解】A．若足球在空中只受到重力的作用，则其应该做抛体运动，不会划出一条完美弧线绕过人墙，故A错误；

B．足球所受合外力的方向指向轨迹的凹侧，而不是沿轨迹的切线方向，故B错误；

C．足球的轨迹是曲线，而曲线运动是变速运动，故C正确；

D．根据牛顿第二定律，足球所受合外力的方向与加速度的方向在同一条直线上，故D错误。

故选C。

2．【答案】B

【详解】A．质点在x方向上做匀加速直线运动，y方向做匀速直线运动，x方向的初速度为2m/s，y方向的速度为1m/s，合初速度为，故A错误；

B．物体加速度

物体所受合力

加速度恒定不变，初速度与加速度不在一条直线上，故质点做匀变速曲线运动；故B正确；

C．4s末，x方向速度为4m/s，y方向速度为1m/s，合速度大小为，故C错误；

D．在0~4s内，x方向分位移为12m，y方向分位移为4m，合位移为，约为12.6m，故D错误。

故选B。

3．【答案】C

【详解】飞行员受到座椅的作用力为

受力分析如图所示：

合外力作为向心力，由勾股定理可知合外力等于2mg，由

解得飞机的速率为

故选C。

4．【答案】A

【详解】C．大小齿轮传动过程中边缘上的A、B两点线速度大小相等，即，根据

，

则有

故C错误；

A．根据，则有，故A正确；

B．A、C是同轴传动，角速度相等，则有，根据

和

则有

根据

，

则有

故B错误；

D．根据以上分析，，，故D错误。

故选A。

5．【答案】C

【详解】A．球通过最低点P时速度不突变，故A错误；

B．根据，小球做圆周运动的半径突然变为原来的2倍，则角速度突然减小为原来的一半，故B错误；

C．根据向心力公式

半径加倍时，向心力突然减少为原来的一半，故C正确；

D．当球第一次通过最低点P时速度不突变，圆周运动半径突然变大，根据牛顿第二定律

可知，摆线上的张力突然减小，但没有减少为原来的一半，故D错误。

故选C。

6．【答案】B

【详解】A．当小球的速度为零时，杆的弹力b等于小球的重力，即

解得

故A错误；

B．当时，杆的弹力为零，重力提供向心力，有

解得

故B正确；

C．由图2可知，时，杆的作用力为零，由

知，L变大，a随着也变大，故C错误；

D．当时，根据牛顿第二定律得

，

则

可知

故D错误。

故选B。

7．【答案】B

【详解】星球恰好能维持自转不瓦解时，万有引力恰好能提供其表面物体做圆周运动所需的向心力，设该星球的质量为M，半径为R，表面一物体质量为m，有

又

式中为该星球密度，联立解得

代入数据可得

故选B。

8．【答案】BC

【详解】将初速度分解，沿力方向的分速度为

垂直于力方向的分速度为

质点沿力的方向做匀变速直线运动，根据牛顿第二定律，加速度为

沿力的方向速度减小为0经过的时间为

此时，只有垂直于力方向的速度，质点的速度最小，最小值为3m/s。

故选B、C。

9．【答案】AD

【详解】AB．比较卫星c和同步卫星d的速度，可根据卫星速度公式

同步卫星的轨道半径大于近地卫星的轨道半径，因此，地面卫星b和同步卫星具有相同的角速度，可根据进行比较，由于同步卫星的轨道半径大于地球半径，因此，故A正确，B错误；

CD．比较卫星c和同步卫星d的加速度，可根据卫星速度公式

同步卫星的轨道半径大于近地卫星的轨道半径，因此，地面卫星b和同步卫星具有相同的角速度，可根据进行比较，由于同步卫星的轨道半径大于地球半径，因此，故C错误，D正确。

故选AD。

10．【答案】ACD

【详解】A．运动员做平抛运动，由O到P有

，

又

由以上各式得

故A正确；

B．O、P间水平位移大小

故AB间的距离

故B错误；

C．运动员与斜面间的距离最大时合速度方向与斜面平行，则有

解得

故C正确；

D．运动员落到斜面上时的速度为

故D正确。

故选ACD。

11．【答案】    

【详解】（1）[1]因为小球的向心力是绳子的拉力和重力的合力，所以受力分析可知绳子在指向圆心的分力提供向心力，即向心力小于绳子的拉力即小于弹簧测力计的示数F。

（2）[2]若测得小球做匀速圆周运动的圈数为N，对应的运动时间为t，则小球匀速圆周运动的周期为

（3）[3]由

可得

则的关系图像的斜率为

解得

。

12．【答案】     A     CD/DC     0.10     1.50     2.50

【详解】（1）[1]实验可观察到的现象是P球落到水平木板上时，两球恰好能相碰。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，这说明平抛运动在水平方向是匀速直线运动。

故选A。

（2）[2] ACD．实验过程中要保证小球在Q点以相同的初速度水平抛出，实验必须满足的条件是斜槽轨道末段必须水平，斜槽轨道不一定光滑，每次必须从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球，故A错误，CD正确；

B．为了描出运动轨迹，和挡板是否竖直等间距移动无关，故B错误。

故选CD。

（3）①[3]竖直方向上，根据连续相等时间内的位移差公式，解得

②[4]水平方向上，物体做匀速直线运动，所以物体抛出时的初速度为

③[5]物体经过B点时竖直方向的速度大小为

物体经过B点时的速度大小为

13．【答案】（1）；（2）；（3）

【详解】（1）速度位移关系公式，有

解得该星球表面的重力加速度

（2）静止在该星球表面的物体，根据重力等于万有引力，有

解得星球的质量

星球的体积

故该星球的密度

（3）根据万有引力提供向心力，有

解得

14．【答案】（1）；（2），

【详解】（1）设圆心和小球连线与轻绳的夹角为，由几何关系可得

，

摩擦力与运动方向相反，沿切线方向

绳子拉力沿切线方向的分力与小球所受的摩擦力相等，即

解得

（2）绳拉力沿半径方向的分力提供小球做圆周运动的向心力，根据牛顿第二定律可得

解得

周期为

15．【答案】（1）；（2），

【详解】（1）小球恰能过半圆轨道最高点，轨道的弹力为0，重力提供向心力

小球从轨道上端水平飞出后做平抛运动，设运动时间为t，有

小球落地点到轨道下端的距离

解得

（2）小球从轨道的最高点水平抛出，做平抛运动

水平位移为

当时，x最大，最大值为