广东省深圳实验学校高中部2022-2023学年高一下学期期中物理试题

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时间：90分钟满分：100分
第一卷
一、单项选择题(本题共10小题，每小题3分，共30分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求)
1. 关于行星运动的规律，下列说法符合史实的是:
A. 开普勒在牛顿定律的基础上，导出了行星运动的规律
B. 牛顿发现了万有引力规律，并且测出了引力常量G
C. 开普勒在第谷天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律
D. 开普勒总结出了行星运动的规律，找出了行星按照这些规律运动的原因
2. 2022年3月，中国空间站“天宫课堂”再次开讲，授课期间利用了我国的中继卫是系统进行信号传输，天地通信始终高效稳定。已知空间站在距离地面400公里左右的轨道上运行，其运动视为匀速圆周运动，中继卫星系统中某卫星是距离地面36000公里左右的地球静止轨道卫星(同步卫星)，则该卫星( )
A. 授课期间经过天津正上空B. 加速度大于空间站的加速度
C. 运行周期大于空间站的运行周期D. 运行速度大于地球的第一宇宙速度
3. 小明、小美、园园和小红去划船，碰到一条宽90m的小河，他们在静水中划船的速度为5m/s，现在他们观察到河水的流速为3m/s，关于渡河的运动，他们有各自的看法，其中正确的是( )
A. 小红说：要想到达正对岸就得船头正对河岸划船
B. 小美说：不论怎样调整船头方向都不能垂直到达正对岸
C. 小明说：渡过这条河的最短距离是90m
D. 园园说：以最短位移渡河时，需要用时18s
4. 幼儿园中，一名小朋友沿滑梯从M向N加速滑下，当其在运动轨迹上P点处，所受合力方向可能是( )
A B. C. D.
5. 如图所示，将拱形桥面近似看作圆弧面，一辆汽车以恒定速率通过桥面，其中a、c两点高度相同，b点为桥面的最高点．假设整个过程中汽车所受空气阻力和摩擦阻力的大小之和保持不变．下列说法正确的是( )
A. 在段汽车对桥面的压力大小不变
B. 在段汽车对桥面的压力逐渐增大
C. 在段汽车的输出功率逐渐增大
D. 在段汽车发动机做功比段多
6. 由于高度限制，车库出入口采用图所示曲杆道闸，道闸由转动杆与横杆链接而成，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。杆绕O点从与水平方向成30°匀速转动到60°的过程中，下列说法正确的是( )
A. Q的线速度比P大
B. Q的角速度比P大
C. Q向心加速度比P小
D. Q和P的位移相同
7. 厦门大学天文学系顾为民教授团队利用我国郭守敬望远镜积累的海量恒星光谱，发现了一个处于宁静态的中子星与红矮星组成的双星系统，质量比约为2:1，同时绕它们连线上某点O做匀速圆周运动，研究成果于2022年9月22日发表在《自然·天文》期刊上。则此中子星绕O点运动的( )
A. 角速度大于红矮星的角速度
B. 轨道半径小于红矮星的轨道半径
C. 向心力大小约为红矮星的2倍
D. 线速度大于红矮星的线速度
8. 2020年12月17日，嫦娥五号成功返回地球，创造了我国到月球取土的伟大历史。如图所示，嫦娥五号取土后，在P处由圆形轨道Ⅰ变轨到椭圆轨道Ⅱ，以便返回地球。下列说法正确的是( )
A. 嫦娥五号在轨道Ⅰ和Ⅱ运行时均超重
B. 嫦娥五号在轨道Ⅰ和Ⅱ运行时机械能相等
C. 嫦娥五号在轨道Ⅰ和Ⅱ运行至P处时速率相等
D. 嫦娥五号在轨道Ⅰ和Ⅱ运行至P处时加速度大小相等
9. 某同学将手中弹簧笔竖直向下按压在水平桌面上，如图所示，当他突然松手后弹簧笔将竖直向上弹起，其上升过程中的Ek-h图像如图所示，则下列判断正确的是( )
A. 弹簧原长为h1
B. 弹簧最大弹性势能大小为Ekm
C. O到h3之间弹簧的弹力先增加再减小
D. h1到h2之间弹簧笔的弹性势能和动能之和减小
10. 如图所示，一根长为3L的轻杆可绕水平转轴O转动，两端固定质量均为m的小球A和B， A到O的距离为L，现使杆在竖直平面内转动，B运动到最高点时，恰好对杆无作用力，两球均视为质点，不计空气阻力和摩擦阻力，重力加速度为。当B由最高点第一次转至与O点等高的过程中，下列说法正确的是( )
A. 杆对B球做正功
B. B球的机械能守恒
C. 轻杆转至水平时，A球速度大小为
D. 轻杆转至水平时，B球速度大小为
二、多项选择题(本题共5小题，每小题4分，共计20分。在每小题给出的四个选项中，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)
11. 如图所示，两个互相垂直的力和作用在同一个物体上，使物体运动，物体发生一段位移后，力对物体做功，力对物体做功，则与的合力对物体做功为( )
A. 2JB. 7J
C. 10JD. 14J
12. 下列有关生活中的圆周运动实例分析，其中说法正确的是( )
A. 铁路的转弯处，外轨比内轨高的原因是为了利用轮缘与内轨的侧压力帮助火车转弯
B. 汽车通过拱桥的最高点时处于失重状态
C. 滚筒洗衣机里衣物随着滚筒做高速匀速圆周运动，衣物运动到最低点B点时脱水效果更好
D. 同一小球在光滑而固定的圆锥筒内的A、B位置先后做匀速圆周运动，则在A、B两位置小球所受筒壁的支持力大小相等
13. 北京时间2022年11月17日16时50分，经过约5.5小时的出舱活动，神舟十四号航天员陈冬、刘洋、蔡旭哲密切协同，圆满完成出舱活动全部既定任务，出舱活动取得圆满成功，若“问天实验舱”围绕地球在做匀速圆周运动，轨道半径为r，周期为T，引力常量为G，则下列说法正确的是( )
A. 地球的质量为
B. 漂浮在舱外的航天员加速度等于零
C. “问天实验舱”在圆轨道上运行的速率为
D. 若出舱活动期间蔡旭哲自由释放手中的工具，工具会立即高速离开航天员
14. 如图所示，可视为质点的小球M、N在水平地面上相距一定距离放置，某时刻小球M以某一初速度竖直上抛，与此同时小球N以某一初速度斜抛，经过一段时间以后恰好在空中相遇，不计空气阻力，从出发到相遇这段运动过程中，下列说法正确的是( )
A. 两小球只会在上升阶段相遇
B. 两小球一直在同一高度
C. 两小球间的距离一直变小
D. 两个小球速度变化量不相同
15. 如图，将质量为2.5m的重物系在轻绳的一端，放在倾角为α=53°的固定光滑斜面上，轻绳的另一端系一质量为m的环，轻绳绕过光滑轻小定滑轮，环套在竖直固定的光滑直杆上，定滑轮与直杆的距离为d。杆上的A点与定滑轮等高，杆上的B点在A点正下方距离为d处。轻绳绷直，系重物段轻绳与斜面平行，不计一切摩擦阻力，轻绳、杆、斜面足够长，sin53°=0.8，cs53°=0.6，重力加速度为g。现将环从A处由静止释放，下列说法正确的是( )
A. 环从A点释放时，环的加速度大小为g
B. 环下降到最低点前，合力一直对重物一直做正功
C. 环下降到最低点前，重物机械能一直增大
D. 环到达B处时，环的速度大小为
第二卷(非选择题共50分)
三、实验题(本题共2小题，每空2分，共16分)
16. 为更简洁和精准验证“用圆锥摆验证向心力的表达式”实验，某兴趣小组对实验进行了改进，如图是简化实验装置示意图，在小圆盘中心打孔，将电动机的转轴穿过小孔，使小圆盘与转轴垂直并固定，且保证重锤悬在电动机转轴的正下方。把悬挂摆球的细线穿过小孔中心并系牢。
实验步骤如下：
第一步：将电动机接入电路，用手给摆球一个初速度，使摆球在电动机带动下做速度合适的匀速圆周运动；
第二步：待摆球做稳定的匀速圆周运动时，通过调节激光笔的高度和角度，使激光笔既能照到重锤线上，又能在一圈中两次照在圆平面上做匀速圆周运动的摆球，调整好后固定激光笔；
第三步：观察激光笔照到右侧墙(未画出)上激光点，当激光点第一次挡住时数0圈，同时按下停表，第三次被挡住时数1圈，第五次被挡住时数2圈，依次数到n圈时按下停表，记录时间t；
第四步：断开开关，测出小圆盘到重锤线上激光点的距离h；
第五步：改变摆线长度，重复实验5次。
(1)改进实验中，是否需要测量圆锥摆匀速圆周运动的轨道半径。______(填“是”或“否”)。
(2)改进实验中，只需验证______(用n、t、h、、g表示)。
(3)保持n的取值不变，改变摆线长度进行多次实验，可获取不同的t。若小球所受的合力大小F与向心力大小相等，则如图所示图象合理的是______。
A． B. C. D.
17. 用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。重锤从高处由静止开始下落，重锤上拖着的纸带通过打点计时器，打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。已知当地重力加速度为。
(1)除图中所示的装置之外，还必须使用的器材是___________；
A．直流电源、天平(含砝码)
B．直流电源、刻度尺、打点计时器
C．交流电源、天平(含砝码)
D．交流电源、刻度尺
(2)如图所示，根据打出的纸带，选取纸带上的连续的五个点，通过测量并计算出点A距起始点的距离为，点间的距离为，点间的距离为，若相邻两点的打点时间间隔为，重锤质量为，根据这些条件计算重锤从释放到下落距离时的重力势能减少量___________，动能增加量___________；
(3)某同学利用图中纸带，先分别测量出从A点到点的距离(其中点为点后连续打出的点，图中未画出)，再计算打出各点时重锤下落的速度和，绘制图像，如图所示，并求得图线的纵轴截距和斜率。
①请说明如何根据图像验证重锤下落过程机械能是否守恒？___________；
②假设上述实验操作中不受一切阻力影响，此时绘制的图线的纵轴截距和斜率与的关系最可能的是___________。
A．B．C．D．
四、计算题
18. 已知某星球赤道上有一物体质量为m，两极重力加速度为g，星球自转的周期为T，星球半径为R，引力常量为G，求
(1)该星球的平均密度；
(2)该星球的第一宇宙速度；
(3)该星球的同步卫星离星球表面的高度。
19. 如图所示，固定在水平面上的电动机通过跨过斜面顶端光滑小定滑轮的轻绳(绳分别与水平面和斜面平行)，拖着质量为10kg的平板车A。平板车A在倾角为的足够长的光滑斜面上，由静止开始向上运送一个质量也为10kg的货物B。已知电动机的额定功率为P=840W，货物B与平板车A之间的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。为尽快地加速到最大速度又能使平板车和货物始终保持相对静止，应让A、B在电动机该牵引下先以最大的加速度(此时A、B间摩擦力为最大静摩擦)匀加速运动，当电动机功率增大到额定功率后再保持电动机功率不变，重力加速度，。求：
(1)货物的最大加速度；
(2)货物能达到的最大速度；
(3)货物以最大加速度行驶的时间。
20. 如图所示，在竖直面内，A点位于悬点O正下方，以速度v逆时针转动的传送带MN与直轨道AB、CD、FG处于同一水平面上，AB、MN、CD的长度均为l。圆弧形细管道DE半径为R，EF在竖直直径上，E点离水平面FG的高度差为H。可视为质点的物块用细线悬挂于O点，与AB面的高度差为h，细线的长度等于O、A之间的距离，让物块由静止下摆，细线始终张紧，物块摆到最低点时细线突然断裂。已知，，，，，物块与MN、CD之间的动摩擦因数，轨道AB和管道DE均光滑，物块a落到FG时不反弹且静止。忽略M、B和N、C之间的空隙，CD与DE平滑连接，取。
(1)若，求细线断裂时物块速度的大小；
(2)若物块释放高度，求物块最终静止的位置x值的范围(以A点为坐标原点，水平向右为正，建立x轴)。