山西省朔州市怀仁市2022-2023学年高一下学期期中联考物理试卷(含答案)

这是一份山西省朔州市怀仁市2022-2023学年高一下学期期中联考物理试卷(含答案)，共16页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。


一、单选题
1．2022年世界杯在卡塔尔举行，“香蕉球”是足球比赛中极具观赏性的一种进球方式。如图所示，在足球场上罚任意球时，运动员踢出的“香蕉球”，在行进过程中绕过“人墙”转弯进入了球门，守门员“望球莫及”。关于足球在这一飞行过程中的受力方向和速度方向，下列说法正确的是( )
A.合外力方向指向轨迹外侧，速度方向沿轨迹切线方向
B.合外力方向指向轨迹内侧，速度方向沿轨迹切线方向
C.合外力的方向与速度方向垂直
D.合外力的方向与速度方向共线
2．搭载神舟十三号载人飞船的长征二号F遥十三运载火箭，在酒泉卫星发射中心按照预定时间精准点火发射，载人飞船在发射升空、在轨运行、返回着陆的过程中，飞船中的宇航员会经历一系列超重和失重的过程，下列说法正确的是( )
A.飞船加速升空时，宇航员处于失重状态
B.飞船在重力作用下加速返回地球时，宇航员处于超重状态
C.飞船打开减速伞减速下降时，宇航员处于失重状态
D.飞船在轨道上绕地球做匀速圆周运动时，宇航员处于失重状态
3．小明同学遥控一只小船做过河实验，并绘制了四幅小船过河的航线图，如图所示。图中实线为河岸，河水的流动速度不变，方向水平向右，虚线为小船从河岸M驶向对岸N的实际航线，小船相对于静水的速度不变，并且大于河水的流动速度。则( )
A.航线图甲是正确的，船头保持垂直河岸的方向，小船过河时间最短
B.航线图乙是正确的，船头保持沿垂直河岸偏向上游的方向，小船过河时间最短
C.航线图丙不正确，船头保持垂直河岸的方向，小船过河位移最短
D.航线图丁不正确，如果船头保持沿垂直河岸偏向下游的方向，船的轨迹应该是曲线
4．2022年6月5日17时42分，神舟十四号与天和核心舱径向端口成功对接形成组合体。已知组合体距地面高度约为400km，北斗M3卫星的轨道高度约为36000km，若它们的运动均可视为匀速圆周运动，则( )
A.组合体的运行速度小于北斗M3B.组合体的角速度大于北斗M3
C.组合体的加速度等于北斗M3D.组合体的周期大于北斗M3
5．如图所示，是平面直角坐标系，Ox水平、Oy竖直，一质点从O点开始做平抛运动，P点是轨迹上的一点。质点在P点的速度大小为v，方向沿该点所在轨迹的切线方向。M点为P点在Ox轴上的投影，P点速度方向的反向延长线与Ox轴相交于Q点。已知，，重力加速度g取，则下列说法正确的是( )
A.平抛的初速度为
B.质点在P点的速度大小为
C.质点在P点的速度方向与水平方向的夹角为
D.若平抛初速度加倍，则质点下落到与P点同一高度所用时间将减半
6．“人造月亮”是人类探索太空、寻找光明的一种构想：将一种携带大型空间反射镜的人造空间照明卫星，部署在距离地球表面500km以内的轨道上运行。“人造月亮”若能工作起来将会为我国减少数亿元的夜晚照明电费开支，其亮度最大是月亮亮度的8倍，可为城市提供夜间照明，下列关于“人造月亮”的速度和第一宇宙速度的说法中正确的是( )
A.“人造月亮”绕地球做圆周运动的线速度大于第一宇宙速度
B.“人造月亮”的发射速度可以小于第一宇宙速度
C.若要“人造月亮”发射后可以直接飞向太阳，则其发射速度应达到第二宇宙速度
D.绕地球运行的卫星的速度不可能大于第一宇宙速度
7．如图所示是同一卫星绕地球飞行的三条轨道，轨道1是近地圆形轨道，2和3是变轨后的椭圆轨道.A点是轨道2的近地点，轨道1、2、3在A点相切，B点是轨道2的远地点，则下列说法中正确的是( )
A.三条轨道中，卫星在轨道1上绕地球运行的周期最大
B.卫星在轨道2上经过A点的速度等于卫星在轨道3上经过A点的速度
C.卫星在轨道2上经过A点的加速度大于卫星在轨道3上经过A点的加速度
D.卫星在轨道2上经过A点的速度大于卫星在轨道2上经过B点的速度
二、多选题
8．我国“北斗”卫星导航定位系统将由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成。静止轨道卫星即为同步卫星，卫星与地面的位置相对保持不变，故这种轨道又称为静止卫星轨道，一般用作通讯、气象等方面。下列关于同步卫星的说法中正确的是( )
A.同步卫星的线速度大于近地卫星的线速度
B.同步卫星轨道平面与赤道平面重合
C.所有同步卫星距离地球表面的高度均相同
D.所有同步卫星受到地球的万有引力均相同
9．2021年4月29日，中国空间站天和核心舱发射升空，准确进入预定轨道.2023年2月9日，神舟十五号航天员乘组，迎来了首次出舱活动.核心舱绕地球飞行的轨道可视为圆轨道，已知引力常量G，下列说法中正确的是( )
A.若测得核心舱的轨道半径r和线速度v，即可求地球质量M
B.若测得核心舱的轨道半径r和地球半径R，即可求地球质量M
C.若测得核心舱的轨道半径r和周期T，即可求地球密度ρ
D.若测得核心舱的轨道半径与地球半径的比值k和周期T，即可求地球密度ρ
10．如图所示，置于竖直面内的光滑金属圆环半径为L，质量为m的带孔小球穿于环上，同时有一长为L的细绳一端系于圆环最高点，另一端系小球，当圆环以角速度绕竖直直径转动时( )
A.金属圆环对小球的弹力可能小于小球的重力
B.细绳对小球的拉力可能小于小球的重力
C.细绳对小球拉力与金属圆环对小球弹力可能相等
D.当时，金属圆环对小球的作用力为零
三、实验题
11．某同学为了测定一竖直转轴的角速度，设计了如图所示的实验装置，所用器材有：竖直转轴、小铁球、细线。
(1)在已给器材的基础上，若只能再选一种器材进行实验操作并得到实验结果，则下列选项中正确的是_____。（填选项前的字母）
A.刻度尺B.量角器C.天平D.弹簧测力计
(2)用(1)中所选的器材，则需要测量的物理量是_____。（用文字描述并用字母符号表示）
(3)用已测量的物理量表示转轴的角速度_____。（已知重力加速度g）
12．某同学根据平抛运动原理设计“测量弹射器弹丸出射初速度”的实验，实验装置图如图甲所示，提供的实验器材有：弹射器（含弹丸，如图乙所示）、铁架台（带有夹具）、米尺。
(1)在安装实验装置时应保持弹射器方向_____。
(2)实验中需要测量的物理量有_____。（填选项前的字母）
A.弹丸的质量mB.弹丸射出的水平距离x
C.弹射器与水平地面的高度差hD.弹射器内部弹簧的劲度系数k
(3)为减小实验误差，可进行多次实验，每次实验需要保证弹丸压缩弹射器的压缩程度相同，目的是_____。
(4)根据实验数据计算得到弹丸的初速度_____。(用题目中出现的物理量和(2)中多次实验得到的平均值表示，重力加速度取g)
四、计算题
13．如图所示，一可视为质点、质量为m的小物块在A点从静止开始沿光滑轨道AB下滑，进入半圆形光滑轨道BC，运动半周后恰好能通过轨道BC的最高点C，最后落回到倾斜轨道AB上。已知倾斜轨道AB倾角为，半圆形轨道半径，倾斜轨道与半圆轨道在B点平滑连接，g取，，，不计空气阻力，求：
(1)小物块经过C点时的速度大小；
(2)小物块从C点落回到倾斜轨道AB上的运动时间t。（结果可保留根号）
14．宇航员在地球表面一斜坡上P点，沿水平方向以初速度抛出一个小球，测得小球经时间t落到斜坡另一点Q上.现宇航员站在某质量分布均匀的星球表面相同的斜坡上P点，沿水平方向以相同的初速度抛出一个小球，小球落在PQ的中点.已知该星球的半径为R，地球表面重力加速度为g，引力常量为G，球的体积公式是。求：
(1)该星球表面的重力加速度；
(2)该星球的质量M；
(3)该星球的密度ρ。
15．我国天文学家通过FAST，在武仙座球状星团中发现一个脉冲双星系统。如图所示，假设在太空中有恒星A、B双星系统绕点O做顺时针匀速圆周运动，运动周期为，它们的轨道半径分别为、，，C为B的卫星，绕B做逆时针匀速圆周运动，周期为。忽略A与C之间的引力，A与B之间的引力远大于C与B之间的引力。万有引力常量为G，求：
(1)恒星A的质量；
(2)A、B、C三星由图示位置到再次共线所用时间t；
(3)若A也有一颗周期为的卫星D，求卫星C、D的轨道半径之比。
参考答案
1．答案：B
解析：足球做曲线运动，则其速度方向为轨迹的切线方向；根据物体做曲线运动的条件可知，合外力的方向一定指向轨迹的内侧，但是不一定与速度方向垂直。
故选B。
2．答案：D
解析：A.飞船加速升空时，宇航员具有向上的加速度，处于超重状态，故A错误；
B.飞船在重力作用下加速返回地球时，宇航员具有向下的加速度，处于失重状态，故B错误；
C.飞船打开减速伞减速下降时，宇航员具有向上的加速度，处于超重状态，故C错误；
D.飞船在轨道上绕地球做匀速圆周运动时，引力使宇航员具有向下的加速度，处于失重状态，故D正确.
故选D。
3．答案：A
解析：A.船头垂直于河岸，合速度的方向偏向下游，且过河时间最短，故A正确；
B.根据平行四边形定则知，船头保持沿垂直河岸偏向上游，合速度可能垂直于河岸，此时过河的时间不是最短，故B错误；
C.由于河水有速度，因此不可能出现此现象，即图丙不正确，船头垂直河岸，过河时间最短，但不是位移最短，故C错误；
D.船头的指向为船在静水中速度的方向，船在静水中速度与流水速度的合速度的方向不可能是图示方向，但轨迹应为直线，故D错误。
故选A。
4．答案：B
解析：A.根据
可得
北斗M3卫星的轨道半径大于组合体的轨道半径，可知组合体的运行速度大于北斗M3，故A错误；
B.根据
得
所以组合体的角速度大于北斗M3，故B正确；
C.根据
得
所以组合体的加速度大于北斗M3，故C错误；
D.根据
得
所以组合体的周期小于北斗M3，故D错误。
故选B。
5．答案：A
解析：A.根据平抛运动的推论可知Q是OM的中点，则有
竖直方向做自由落体运动，则有
可得
水平方向做匀速直线运动，则有
解得
故A正确；
B.质点在P点的竖直速度为
所以质点在P点的速度为
故B错误；
C.因为
所以质点在P点的速度方向与水平方向的夹角为，故C错误；
D.平抛运动时间仅与高度有关，与水平初速度无关，下降相同高度所用时间也相同，故D错误。
故选A。
6．答案：C
解析：A.人造卫星在圆轨道上运行时，万有引力提供向心力
得到运行速度
轨道半径越小，速度越大，物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度叫做第一宇宙速度，故第一宇宙速度是人造卫星在圆轨道上运行的最大环绕速度，故A错误；
B.第一宇宙速度是发射人造地球卫星的最小发射速度，故B错误；
C.地球的第二宇宙速度是脱离地球引力束缚的最小发射速度，故C正确；
D.由之前分析可得，人造卫星在圆轨道上运行时，运行速度
如果是椭圆轨道，在近地点要做离心运动，则速度会大于第一宇宙速度，故D错误。
故选C。
7．答案：D
解析：A.根据开普勒第三定律
可知卫星在轨道1上绕地球运行的周期最小，故A错误；
B.卫星在轨道2上经过A点时加速做离心运动才能变轨到轨道3，所以卫星在轨道2上经过A点时的速度小于在轨道3上经过A点时的速度，故B错误；
C.根据牛顿第二定律可得
解得
由于M、r都相同，则卫星在轨道2上经过A点的加速度等于卫星在轨道3上经过A点的加速度，故C错误；
D.根据开普勒第二定律可知，卫星在轨道2上由A点向B点运动的过程中速度在减小，则卫星在轨道2上经过A点的速度大于卫星在轨道2上经过B点的速度，故D正确。
故选D。
8．答案：BC
解析：A.第一宇宙速度是卫星近地面飞行时的速度，由于同步卫星的轨道半径大于地球半径，故同步卫星的线速度小于第一宇宙速度，即小于近地卫星的线速度，故A错误；
B.同步卫星轨道平面与地球赤道平面重合，始终相对地面静止，故B正确；
CD.根据万有引力提供向心力可得
所有地球同步卫星周期相同，故轨道半径相同，距离地球表面的高度相同，但由于每个同步卫星自身质量不一定相同，故受到地球的万有引力也不一定相同，故C正确，故D错误。
故选BC。
9．答案：AD
解析：AB.由万有引力提供向心力公式
，
可得
故A正确，B错误；
CD.根据万有引力提供向心力可得
解得
根据密度公式得
联立可得
故C错误，D正确。
故选AD。
10．答案：AD
解析：圆环光滑，小球受到重力、环对球的弹力和绳子的拉力，根据几何关系可知，此时细绳与竖直方向的夹角为，圆环旋转时，小球绕竖直轴做圆周运动，当环对球的弹力背离圆心时，则有
解得
当时，金属圆环对小球的作用力。当环对球的弹力指向圆心时，
解得
绳子拉力始终大于重力；当时，环对球的弹力小于重力，时环对球的弹力大于重力。
故选AD。
11．答案：(1)A(2)小球的球心到细线在转轴上的悬点之间的高度h(3)
解析：(1)小球做圆周运动，受到拉力和重力两个力作用，靠两个力的合力提供向心力；设绳子与竖直方向的夹角为θ，小球的球心到细线在转轴上的悬点之间的高度为h，角速度为ω，根据牛顿第二定律得：，得圆周运动的角速度为，可知只需要测量小球的球心到细线在转轴上的悬点之间的高度h，即可求出角速度。
故选A。
(2)根据(1)可知刻度尺测量的物理量是小球的球心到细线在转轴上的悬点之间的高度。
(3)用已测量的物理量表示转轴的角速度为
12．答案：(1)水平
(2)BC/CB
(3)使弹丸射出时具有相同的平抛初速度
(4)
解析：(1)为保证弹丸做平抛运动，安装时弹射器发射方向应保持水平；
(2)根据平抛运动规律，可得水平初速度
竖直方向
所以实验中需测量弹丸射出的水平距离x和弹射器与水平地面的高度差h。不需要测量弹丸质量和弹射器内部弹簧的劲度系数k。
故选BC。
(3)每次实验保证弹丸压缩弹射器的压缩程度相同是为了保证弹丸每次平抛初速度相同；
(4)在弹射器高度不变的情况下多次实验，取、、…的平均值作为实验数据，根据平抛运动
得
13．答案：(1)(2)
解析：(1)物块恰好过C点，则过C点时小物块所受弹力为0
由向心力公式得
代入数据解得
(2)小物块从C点落回到倾斜轨道AB上，做平抛运动，竖直方向
水平方向
由几何关系得
联立方程解得
14．答案：(1)(2)(3)
解析：(1)小球在地球表面斜坡上做平抛运动时，在水平方向上
竖直方向上
设斜坡的倾角为α
由几何知识得
同理在该星球表面做平抛运动有
平抛初速度相同的情况下，水平位移变为原来的一半时
则
(2)对于该星球表面质量为的物体
解得
(3)该星球的体积为
故
15．答案：(1)(2)(3)
解析：(1)恒星A、B双星系统绕点O做顺时针匀速圆周运动，角速度和周期相同，由相互间的万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得
对A有
对B有
联立可得
所以恒星A的质量为。
(2)由于A、B双星系统顺时针匀速圆周运动，C做逆时针匀速圆周运动，三个天体再次共线时，即C在B的外侧，根据
得
(3)C为B的卫星，绕B做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，有
得
同理有
得
联立得