2022-2023学年江苏省苏州中学高一下学期期中物理试题

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本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，满分100分，考试时间75分钟。
第Ⅰ卷（选择题，共40分）
一、单项选择题：共10题，每题4分，共40分，每题只有一个选项最符合题意。
1. 下列关于物理学家及其贡献的说法正确的是（ ）
A. 开普勒在牛顿的观测记录的基础上，研究总结出了行星绕太阳运动的定律
B. 牛顿在前人的研究基础上，总结出万有引力定律，并测出了万有引力常量
C. 牛顿运动定律有其局限性，仅适用于解决宏观低速问题
D. 爱因斯坦提出的相对论否定了牛顿的万有引力定律
【答案】C
【解析】
【详解】A．开普勒在研究第谷的观测记录的基础上,总结出行星绕太阳运动的定律;牛顿提出来万有引力定律，解释了行星绕太阳运动的原因，A错误；
B．牛顿在前人的研究基础上,总结出万有引力定律，卡文迪许测出了万有引力常量，B错误；
C．牛顿运动定律有其局限性，仅适用于解决宏观低速问题，不能适用于高速、微观的粒子，C正确；
D．爱因斯坦提出的相对论，并没有否定牛顿的万有引力定律，D错误。
故选C。
2. 在电影《流浪地球》中，科学家利用固定在地面的万台超级聚变发动机瞬间点火，使地球在地球轨道Ⅰ上的B点加速，进入运输轨道，再在运输轨道上的A点瞬间点火，从而进入木星轨道Ⅱ，关于地球的运动，下列说法中正确的是（ ）
A. 在运输轨道上A点的速度大于B点的速度
B. 在地球轨道Ⅰ上B点的加速度小于在运输轨道上B点的加速度
C. 在木星轨道Ⅱ上的周期小于在运输轨道上的周期
D. 在木星轨道Ⅱ上的机械能大于在运输轨道上的机械能
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据开普勒第二定律可知，地球在近日点的速度大于远日点的速度，即在运输轨道上A点的速度小于B点的速度，故A错误；
B．在地球轨道Ⅰ上B点和运输轨道上B点为可看作同一位置，根据牛顿第二定律可知万有引力提供加速度，地球质量不变，加速度相同，故B错误；
C．根据开普勒第三定律
木星轨道Ⅱ的半径大于运输轨道的半长轴，则在木星轨道Ⅱ上的周期大于在运输轨道上的周期，故C错误；
D．在运输轨道上的A点瞬间点火加速，机械能增大，则在木星轨道Ⅱ上的机械能大于在运输轨道上的机械能，故D正确。
故选D。
3. 在电影《流浪地球2》中，太空电梯高耸入云，在地表与太空间高速穿梭。太空电梯上升到某高度时，质量为的人重力为。已知地球半径为，不考虑地球自转，则此时太空电梯距离地面的高度约为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】不考虑地球自转，万有引力等于重力，设太空电梯处的重力加速度为，则有
联立可得
故选A。
4. 直升机悬停在空中，由静止开始投放装有物资的箱子，箱子下落时所受的空气阻力与箱子下落的速度成正比，下落过程中箱子始终保持图示状态。下列说法正确的是（ ）
A. 下落过程中箱内物体的加速度不变
B. 箱子接近地面时，箱内物体受到的支持力比刚释放时大
C. 如下落距离足够大时，箱内物体可能不受箱子底部的支持力作用
D. 下落过程中箱内物体的机械能增大
【答案】B
【解析】
【详解】A．设箱子质量为M，物体的质量为m，箱子受到的空气阻力为，根据牛顿第二定律可知下落过程中整体的加速度为
随着速度的增大，加速度在减小，故A错误；
B．以箱内物体为对象，根据牛顿第二定律可知
随着加速度的减小，物体受到的支持力在逐渐增大，故B正确；
C．整体向下做加速度减小的加速运动，物体受到的支持力一直在增大；当加速度为零时，整体开始做匀速运动，此时箱内物体受箱子底部的支持力与物体重力相等，所以最后不会出现支持力为零的情况，故C错误；
D．由于物体受到向上的支持力，且支持力对物体做负功，所以下落过程中箱内物体的机械能减小，故D错误。
故选B。
5. 如图所示，长为L的长木板水平放置，在木板的A端放置一个质量为m的小物块。现缓慢地抬高A端，使木板以左端为轴转动，当木板转到与水平面的夹角为时小物块开始滑动，此时停止转动木板，小物块滑到底端的速度为v，则在整个过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 支持力对小物块做功为B. 静摩擦力对小物块做功为
C. 滑动摩擦力对小物块做功为D. 木板对小物块做功为
【答案】A
【解析】
【详解】A．在木板从水平位置开始转动到与水平面的夹角为α的过程中，支持力对物块做功，根据动能定理得
得
故A正确；
BC．在物块下滑的过程中，根据动能定理得
解得
故BC错误；
D．设在整个过程中，木板对物块做功为W，整个过程中重力做功为零，则根据动能定理得
故D错误。
故选A。
6. “天问一号”绕火星做匀速圆周运动，在t时间内通过的路程为s，与火星中心的连线转过的圆心为θ（θ<2π）。已知火星的半径为R，则火星表面的重力加速度大小为（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】由题意知
则“天问一号”绕火星做匀速圆周运动的向心加速度
圆周运动的轨道半径
由
得到
故选C。
7. 如图所示，固定的光滑竖直杆上套着一个滑块，滑块用轻绳系着绕过光滑的定滑轮O（滑轮大小可忽略）。现以大小不变的拉力F拉绳，使滑块从A点起由静止开始上升。滑块运动到C点时速度最大。已知滑块质量为m，滑轮O到竖直杆的距离为d，，，重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）
A. 拉力F的大小为B. 滑块由A到C做匀加速运动
C. 滑块由A到C过程中拉力F做的功为D. 滑块在C点的动能为
【答案】D
【解析】
【详解】B．对滑块受力分析
竖直方向
物块向上滑动，细绳与竖直方向夹角变大，所以加速度变大，B错误；
A．当滑块的合力为零，加速度为零时，速度最大，故在C点，滑块的合力为零
拉力F的大小为
A错误；
CD．滑块从A运动到C过程，由动能定理得
又
由几何关系得
解得
C错误，D正确。
故选D。
8. 内壁光滑的环形凹槽半径为R，固定在竖直平面内，一根长度为R的轻杆，一端固定有质量为2m的小球A，另一端固定有质量为m的小球B，将两小球放入凹槽内，小球A位于水平直径处，如图所示，已知重力加速度为g，该系统由静止释放到B球滑到与圆心O等高位置，下列说法正确的是（ ）
A. 在某一位置A球的线速度大于B球的线速度
B. A球重力势能的减少量等于B球重力势能的增加量
C. B球滑到与圆心O等高位置时的线速度大小为
D. 轻杆对B球做的功为
【答案】D
【解析】
【详解】A．A和B两球都在凹槽上运动，如图所示
假设某一时刻A和B的线速度分别为vA和vB，根据几何关系，可知两线速度方向与杆的夹角相等，可设为θ，则有
vAcsθ=vBcsθ
因此
vA=vB
故A错误；
B．从初始位置到B球滑到与O等高位置，轻杆及A球和B球组成的系统的重力势能减少，由公式
Ep=mgh
可知，A球重力势能的减少量大于B球重力势能的增加量，故B错误；
C．设B球滑到与O等高位置时，两球的线速度大小为v，对轻杆、A球和B球组成的系统，根据系统机械能守恒有
解得
故C错误；
D．由静止释放到B球滑到与O等高位置过程中，设轻杆对B球做的功为W，则有
解得
故D正确。
故选D。
9. 我国设立每年秋分日为“中国农民丰收节”，传送带是粮食储运过程中常用的设备，如图所示。水平传送带正以的速度运行，两端水平距离，把一质量的小粮包轻轻放到传送带的A端，小粮包在传送带的带动下向右运动，若小粮包可看做质点，且与传送带间的动摩擦因数，重力加速度大小为，在小粮包从A端运动到B端的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 小粮包从A到B的时间为
B. 摩擦力对传送带做功为
C. 系统因运送小粮包产生的内能为
D. 在小粮包的加速阶段，电动机因运送小粮包而增加的输出功率为
【答案】B
【解析】
【详解】A．小粮包先加速到与传送带速度相同，有
加速时间
通过位移
再匀速运动到B端，匀速运动的位移
时间为
总时间
故A错误；
B．摩擦力对传送带做负功为
故B正确；
C． 小粮包相对传送带的位移为
则系统因运送小粮包产生的内能为
故C错误；
D．在小粮包的加速阶段，电动机因运送小粮包而增加的输出功率为
故D错误。
故选B。
10. 物体在引力场中具有的势能叫做引力势能，取无穷远处为引力势能零点，质量为m的物体在地球引力场中具有的引力势能（式中G为引力常量，M为地球的质量，为物体到地心的距离）。如果用R表示地球的半径，g表示地球表面重力加速度，则下列说法正确的是（ ）
A. 在半径为r的圆形轨道上运行的质量为m的人造地球卫星的机械能为
B. 如果地球的第一宇宙速度为，则将质量为m的卫星从地球表面发射到半径为r的轨道上运行时至少需要的能量
C. 由于受高空稀薄空气的阻力作用，质量为m的卫星从半径为的圆轨道缓慢减小到半径为的圆轨道的过程中克服空气阻力做的功为
D. 由于受高空稀薄空气阻力作用，质量为m的卫星从半径为的圆轨道缓慢减小到半径为的圆轨道的过程中，其动能的变化量为
【答案】C
【解析】
【详解】A．在半径为r的圆形轨道上运行的质量为m的人造地球卫星有
动能
引力势能为
则机械能为
选项A错误；
B．将质量为m卫星从地球表面发射到半径为r的轨道上运行时至少需要的能量
又
所以
选项B错误；
C．由于受高空稀薄空气的阻力作用，质量为m的卫星从半径为的圆轨道缓慢减小到半径为的圆轨道的过程中克服空气阻力做的功为
选项C正确；
D．根据动能
可知由于受高空稀薄空气的阻力作用，质量为m的卫星从半径为的圆轨道缓慢减小到半径为的圆轨道的过程中，其动能的变化量为
选项D错误。
故选C。
第Ⅱ卷（非选择题，共60分）
二、非选择题：共5题，共60分。其中第12题~第15题解答时请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；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。
11. 小李同学利用图①装置验证机械能守恒定律时，打出如图②所示的纸带，已知打点计时器频率为。
（1）除带夹子的重物、纸带、铁架台（含夹子）、打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的器材是___________。
A.交流电源 B.刻度尺 C.天平（含砝码）
（2）小李同学的纸带中，O点为打点计时器打下的第一个点，A、B、C、D为纸带上连续打出的四个点，测得间的距离如图，重物的质量为，g取，则打点计时器打下C点时重物的重力势能比刚开始下落时减少了___________J，重物在C点的速度为___________，由此可以算出重物的动能增加量，重力势能的减少量和动能的增加量在误差允许的范围内近似相等，则验证了机械能守恒定律。（结果保留三位有效数字）
（3）小明同学用两个形状完全相同，但质量不同的重物P和Q分别进行实验，测得几组数据，并作出图像，如图③所示，已知P、Q受到的空气阻力恒定且相同，由图像可判断P的质量___________Q的质量（选填“大于”、“等于”或“小于”）。
（4）若通过计算发现，物体动能的增加量大于重力势能减少量，则原因可能是下列选项的___________。
A.重物受到空气阻力的影响 B.实验时先释放纸带再接通电源
C.纸带和打点计时器间存在摩擦 D.打点计时器的电压较低
【答案】 ①. AB ②. 2.60 ③. 2.25 ④. 大于 ⑤. B
【解析】
【详解】（1）[1]学生电源需要交流电源，测量纸带上点间距离需要刻度尺，由本实验的实验原理可知，实验需要验证的结果中不需要质量，故不用天平。
故选AB。
（2）[2] 打点计时器打下C点时重物的重力势能比刚开始下落时减少了
[3] 重物在C点的速度为
（3）[4]由重物的受力可知
解得
对比图像可知，P的质量大Q的质量。
（4）[5] AC．重物受到空气阻力、纸带和打点计时器间存在摩擦，导致物体动能的增量小于重力势能的减少量，AC错误；
B．实验时先释放纸带再接通电源，物体有出动能，导致计算时物体动能的增量大于重力势能的减少量，B正确；
D．打点计时器的电压较低，会导致打点不清晰，对实验结果没有影响，D错误。
故选B。
12. 如图甲所示，在水平路段AB上有一质量为2×103kg 的汽车，正以20 m/s的速度向右匀速运动，汽车前方的水平路段BC较粗糙，汽车通过整个ABC路段的v-t图象如图乙所示(在t＝15s处水平虚线与曲线相切)，运动过程中汽车发动机的输出功率保持80 kW不变，假设汽车在两个路段上受到的阻力(含地面摩擦力和空气阻力等)各自保持不变．求：
(1)汽车在AB段及BC段上运动时所受的阻力f1和f2．
(2)BC路段的长度．
【答案】(1)4 000N 8 000N (2)137.5m
【解析】
【详解】(1)汽车在AB段时，有P＝f1v1，则f1＝ ＝＝4 000 N；汽车在BC段时，有t＝15 s时汽车匀速行驶，有P＝f2v2，则：f2＝＝8 000 N．
(2)由图像可知汽车在5s-15s时在BC段行驶，则从B到C，根据动能定理： ，解得x＝137.5 m．
13. 由于地球自转的影响，地球表面的重力加速度会随纬度的变化而有所不同：若地球表面两极处的重力加速度大小为g0，在赤道处的重力加速度大小为g，地球自转的周期为T，引力常量为G，地球可视为质量均匀分布的球体。求：
（1）地球半径R；
（2）若地球自转速度加快，当赤道上的物体恰好能“飘”起来时，求此时地球自转周期T'。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）在地球表面两极
在赤道处，由牛顿第二定律可得
解得
（2）赤道上的物体恰好能飘起来，物体受到的万有引力恰好提供向心力，由牛顿第二定律可得
解得
14. 为了研究滑板运动中的滑道设计，如图所示，将滑道的竖直截面简化为直轨道与圆弧轨道，半径与垂直，两点的高度差，两点的高度差，段动摩擦因数，段摩擦不计，圆弧半径，运动过程空气阻力不计，与水平方向的夹角，将运动员及滑板简化为一质量的质点，经过前一滑道的滑行，到达图示的A点时速度恰好水平向右做平抛运动，到达B点时速度恰好与斜面平行进入斜面，经过后竖直上抛再从E点落回滑道，取，求：
（1）运动员到达B点时的速度大小；
（2）运动员第一次到达D点时滑板对D点的压力大小；
（3）运动员第二次向上冲出E点时速度大小。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）由平抛运动可得
运动员经过B点时，由运动的分解可得
联立求解得
（2）运动员从B运动到D，由动能定理有
运动员在D点，受力分析根据牛顿第二定律可得
解得
根据牛顿第三定律可知
方向竖直向下；
（3）沿斜面下滑时，由牛顿第二定律有
解得
根据运动学公式，有
解得
返回时，有
解得
由运动学公式，有
有几何关系可知
可知，运动员未离开斜面，再次返回C点时，有
根据动能定理
解得
15. 如图所示，固定在水平面上足够长的光滑斜面倾角为，轻质弹簧劲度系数为，下端固定在斜面底端，上端与质量为的物块A相连，物块A与质量为的物块B用跨过光滑定滑轮的细线相连。先用手托住物块B，使细线刚好拉直但无拉力，然后由静止释放物块B，在物块A向上运动的整个过程中，物块B未碰到地面。弹簧始终在弹性限度内，弹簧的弹性势能大小为，x为弹簧的形变量，重力加速度取，两物块均可视为质点。求：
（1）释放物块B的瞬间，细线上的拉力的大小：
（2）释放物块B后B能下降的最大距离：
（3）从释放到B达到最大速度过程中细线对物块A做的功。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）手托住B时，物块A静止
解得弹簧压缩量
释放物块B的瞬间，A、B加速度大小相等，根据牛顿第二定律有
解得
（2）弹簧和A、B组成的系统机械能守恒，设B下降的最大高度为s，有
解得
（3）当A、B加速度为零时，物块A、B速度最大，此时绳中拉力
此时A受力平衡，弹簧伸长量为x，则：
弹簧的弹性势能增加量为
设最大速度为v，由系统机械能守恒定律可得
解得
在物块A达到最大速度的过程中，细线对物块A做功为W。根据动能定理
解得