辽宁省六校协作体2022-2023学年高一下学期期中物理试题

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第Ⅰ卷(选择题48分)
一、选择题(本题共12小题，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1~8题只有一项符合题目要求，每小题4分；第9~12题有多项符合题目要求，每小题4分，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错、多选或不选的得0分。)
1. 关于曲线运动，下列说法正确的是( )
A. 动能大小一定变化
B. 加速度的大小与方向都在时刻变化
C. 速度的大小与方向都在时刻变化
D. 速度的大小不一定发生变化，速度的方向一定发生变化
【答案】D
【解析】
【详解】A．物体做匀速圆周运动时，物体的动能大小不变，故A错误；
B．物体做平抛运动时，加速度大小方向均不变，故B错误；
CD．物体做曲线运动，速度方向时刻发生变化，速度大小不一定变化，故C错误，D正确。
故选D。
2. 如图所示，下列情景中运动物体的机械能守恒的是( )
A. 跳伞运动员开伞后的运动
B. 蹦极运动员在弹性绳拉紧以后人的机械能
C. 火箭点火后升空的运动
D. 某高轨道卫星绕地球做椭圆轨道的运动
【答案】D
【解析】
【详解】A．跳伞运动员开伞后的运动，由于空气阻力做负功，机械能减少，故A错误；
B．蹦极运动员在弹性绳拉紧以后，弹力对人做负功，人的机械能减少，故B错误；
C．火箭点火后升空的运动，推力对火箭做正功，火箭的机械能增加，故C错误；
D．某高轨道卫星绕地球做椭圆轨道的运动，只有万有引力对卫星做功，卫星的机械能守恒，故D正确。
故选D。
3. 在雨中，当雨滴垂直落在伞面上时，伞下的人不易被雨淋着，若雨滴在空中以1.6m/s的速度竖直下落，而打着伞的人以1.2m/s的速度向前行走，已知，则伞下的人不易被雨淋着的打伞方式为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】当雨伞柄的方向与雨滴的运动和人运动的合运动方向平行时，伞下的人不易被雨淋着，设撑伞的杆子和竖直方向的夹角为，由几何关系
解得
由于人向左行驶。
故选B。
4. 如图所示，质量为m的小球A沿高度为h、倾角为的光滑斜面由静止滑下，另一质量与A相同的小球B自相同高度同时由静止落下。下列说法正确的是( )
A. 落地前瞬间A球与B球速度相同
B. 两球重力的平均功率相等
C. 落地前的瞬间A球与B球的重力瞬时功率相同
D. 落地前的瞬间A球的重力瞬时功率比B球的瞬时功率小
【答案】D
【解析】
【详解】A．对小球A进行受力分析，得到小球A的加速度为，小球A沿斜面方向的位移为，根据运动学公式
可求出A球到达斜面底部的速度大小
同理可求出B球落地的速度大小
A、B落地时速度大小相等，但速度方向不同，一个沿斜面向下，一个竖直向下，故A错误；
B．两球均做初速度为0的匀变速直线运动，运动时间
两球落地速度大小相等，由于
可得
整个过程中A、B所受重力做功相同，根据平均功率
可以得出B球重力的平均功率大于A球重力的平均功率，故B错误；
CD．两球落地时速度大小相等，重力的瞬时功率等于重力乘以重力方向上的分速度，则
故
故C错误，D正确。
故选D。
5. 已知M、N两星球的半径之比为，在星球表面竖直上抛物体时，其上升的最大高度h与初速度平方的关系如图所示(不计空气阻力)，M、N两星球的密度之比为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】由竖直上抛运动和题图可知
，
可得
根据
，
可知
则M、N两星球的密度之比为
故选A。
6. 如图甲所示，平抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动；斜抛运动也可以分解为沿初速度方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动(如图乙所示)。两种运动的起点、终点相同，运动时间分到为、，分析两种分解方式的位移矢量三角后，则( )
A. B. C. D. 1
【答案】A
【解析】
【详解】由平抛运动规律可知
斜抛运动分解为沿初速度方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动，竖直方向的自由落体高度大小等于，有
比较可得
故选A。
7. 如图所示，光滑斜面体固定在水平地面上，顶端装有光滑的轻质定滑轮，跨过定滑轮的不可伸长细线两端连接两质量相等的物块A和B。物块A的正下方地面上固定一竖直轻弹簧，弹簧始终处于弹性限度内，忽略空气阻力。物块B由斜面体底端静止释放后，在物块A下落至最低点的过程中。下列说法正确的是( )
A. A和B系统的机械能守恒
B. 物块A刚与弹簧接触时，物块B的动能最大
C. A和B重力势能及弹簧的弹性势能之和先减少后增大
D. 物块A下落至最低点时，A和B系统的机械能最大
【答案】C
【解析】
【详解】A．在物块A下落至最低点时，物块A的速度等于零，部分动能转化为弹簧的弹性势能，弹簧的弹性势能最大，因此A和B组成的系统机械能不守恒，A错误；
B．物块A刚与弹簧接触时，物块A受重力大于弹簧的弹力，受合力向下，加速度向下，速度增大，当重力等于弹力时，加速度是零，物块A速度最大，物块B的速度也最大，动能最大，B错误；
C．物块B由斜面体底端静止释放后，A在与弹簧接触前，A与B的重力势能和在减小，A与B系统的动能增加，当A与弹簧接触后，A、B和弹簧组成的系统只有重力和弹力做功，系统的机械能守恒，当A的重力小于弹力时，A做减速运动，一直到最低点，速度等于零，此时间内B一直沿斜面上升，重力势能一直增加，取最低点是零势能点，则A原有的重力势能一部分转化为弹性势能，一部分转移给B，A、B质量相等，所以A和B重力势能及弹簧的弹性势能之和先减少后增大，C正确；
D．因为A、B和弹簧组成的系统机械能守恒，物块A下落至最低点时，弹簧的弹性势能最大，A和B系统的机械能最小，D错误。
故选C。
8. 如图所示，在长为1m的细绳下端拴一质量为0.6kg的小球，捏住绳子上端，使小球在水平面内做圆周运动，这样就成了一个圆锥摆。开始时使绳子跟竖直方向的夹角为，之后对小球做功，再次稳定后，使绳子跟竖直方向的夹角为，保持悬点不变。已知，，则手对小球做的功为( )
A. 1.2JB. 1.85JC. 3.05JD. 4.05J
【答案】C
【解析】
【详解】设绳子长度为l，小球做圆周运动，由题意对其进行受力分析如图所示
则由题意有
则
由动能定理可得
故选C。
9. 如图所示，a为放在赤道上相对地球静止的物体，b为放在北半球上相对地球静止的物体，a、b随地球自转做匀速圆周运动；c为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星(轨道半径视为等于地球半径)；d为地球同步卫星，则( )
A. 向心加速度大小关系为
B. 线速度大小关系为
C. 角速度大小关系为
D. 周期关系为
【答案】ABD
【解析】
【详解】A．物体a和同步卫星d的角速度相同，根据
a=ω2r
可知，向心加速度大小关系为
选项A正确；
B．物体a和物体b的角速度相同，根据
v=ωr
可知，线速度大小关系为
选项B正确；
C．根据
可得
可知
又
可得
选项C错误；
D．卫星d和物体b角速度相同，则周期关系为
选项D正确。
故选ABD。
10. 小明用恒力将一静止的物体(视为质点)从地面竖直向上提起，取地面为参考平面，则在重物上升的过程中，重物的机械能E随时间：或高度h变化的图像可能是( )
A. B.
C. D.
【答案】BD
【解析】
【详解】AB．物体受到恒力和重力作用，根据牛顿第二定律，则加速度a一定，设运动时间为t，物体上升的高度
运动的速度
物体的机械能
A错误，B正确；
CD．根据
机械能
C错误，D正确。
故选BD
11. 如图所示，长木板A放在光滑的水平地面上，第一次物体B以水平速度冲上A后，由于摩擦力作用，最后恰好停在长木板A上，此过程中AB系统产生的内能为。第二次，增大物体B的速度冲上A，最终此过程中AB系统产生的内能为。第三次，在木板A侧面粘上一块橡皮泥，物体B仍以水平速度冲上A，最终此过程中AB系统产生的内能为。则下述说法中正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】AC
【解析】
【详解】设长木板的长度为L，物块B与A间的摩擦力为f，第一次物块B最终恰能停在长木板A上，则系统产生的热量
第二次增加B的速度，则B最终一定能从长木板A上滑下，则此时系统产生的热量
第三次在木板A侧面粘上一块橡皮泥，即增加A的质量，物体B仍以水平速度冲上A，则可知物块B一定能从木板A上滑下，此时系统产生的热量
可知
故选AC。
12. 如图所示，滑块A、B的质量均为m，A套在固定竖直杆上，A、B通过转轴用长度为L的钢性轻杆连接，B放在水平面上并紧靠竖直杆，A、B均静止。现对B施加水平向右的恒力，B开始沿水平面向右运动。不计一切摩擦，滑块A、B视为质点(重力加速度为g)。在A下滑的过程中下列说法中正确的是( )
A. A、B组成的系统机械能守恒
B. A运动到最低点时速度大小为
C. 整个过程中轻杆对B做功为mgL
D. 当A运动到最低点时，B对水平地面的压力大小为mg
【答案】BD
【解析】
【详解】A．拉力F对A、B组成的系统做正功，系统机械能不守恒。故A错误；
B．A运动到最低点时，在水平方向上分速度为0，则B的速度为0，对系统由动能定理得
结合，解得
故B正确；
C．整个过程中，设轻杆对B做功为。对B由动能定理得
解得
故C错误；
D．整个过程，B在竖直方向上保持静止，可知B在竖直方向上的合力为0。而当A运动到最低点时，B在竖直方向上只受重力和支持力，则地面对B的支持力为mg。根据牛顿第三定律可知，B对水平地面的压力大小为mg。故D正确。
故选BD。
第Ⅱ卷(非选择题52分)
二、实验题(本题共两小题，第13题6分，第14题8分，共计14分。)
13. 如图是向心力演示仪的示意图，长槽4、短槽5和左右塔轮2和3分别固定在一起。匀速转动手柄1，通过皮带带动左右两个变速塔轮2和3随之匀速转动，放在长槽和短槽内小球将在水平面内做匀速圆周运动。图中横臂6对小球的弹力提供小球做圆周运动的向心力，同时由于横臂的弹力也使测力套筒7下降，从而露出标尺，标尺8上露出的红白相间等分格子的多少可以显示出两个球所受向心力的大小(标尺最多可以露出7格)。已知小球放在和B两个位置时，转动半径相同，放在和两个位置时，转动半径之比为，通过调节皮带的位置，可以给左右两个塔轮提供三个挡位：即转速比分别是、和。
(1)应使用__________(选填“等效替代法”、“控制变量法”、“类比法”)来探究影响向心力大小的因素。
(2)在探究向心力与质量的关系时，选用转速比挡位，两个不同质量的小球分别放在挡板B和挡板__________(选填“”、“”)处；
(3)在探究向心力与角速度的关系时，在选取转速比挡位时，由于标尺露出的格数有限，无法观察到的格数比。根据(2)问中探究得到的向心力与质量成正比的结果，可以选用质量比为的小球，这样当观察到标尺露出红白相间的等分格数之比为__________时，就可以说明向心力与角速度的平方成正比。
【答案】 ①. 控制变量法 ②. ③.
【解析】
【详解】(1)[1]探究小球受到的向心力大小与质量的关系，需控制一些变量，即保持转动的角速度、转动的半径不变；探究小球受到的向心力大小与转动的半径的关系，需控制一些变量，即保持小球的质量、转动的角速度不变；该实验中应用了控制变量法；
(2)[2]由控制变量法可知，要探究向心力与质量的关系，应保证两球的角速度和运动半径相同，使两球的质量不同，所以两个不同质量的小球分别放在挡板B和挡板；
[3]根据题意可得
可得
14. 晓强利用如图甲所示的装置完成了机械能守恒定律的验证，将体积较小的球由一定高度处静止释放，经过一段时间，小球通过固定在下侧的光电门，光电门记录了小球的挡光时间Δt﹔然后，多次改变光电门到释放点的距离h，将小球仍由原来的位置静止释放，重复操作多次，记录多组小球的挡光时间。
(1)实验时，下列正确的是_____。
A．应选择直径较大的铝球
B．应选择直径较小的钢球
C．小球的释放点距离光电门越近越好
D．小球的释放点到光电门的距离适当远些
(2)如果小球的直径为d，则小球经过光电门时的速度为_________；如果重力加速度为g，若小球下落过程中的机械能守恒，则关系式_________成立。
(3)如果利用得到的实验数据描绘图像，纵轴为、横轴为h，如图乙，图线的斜率为k，若小球的机械能守恒，则重力加速度g的表达式为g=_________。
【答案】 ①. BD##DB ②. ③. ④.
【解析】
【详解】(1)[1]AB．选用材质密度较大小球，可以减小空气阻力的影响，小球直径较小能提高实验的精确度，故A错误，B正确；
CD．小球的释放点距离光电门的距离适当远些，可以减小距离的误差，，故C错误，D正确。
故选BD。
(2)[2] 根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度知，小球经过光电门时的速度为
[3] 若小球下落过程中的机械能守恒，则
则
(3)[4]由，可得
则斜率
所以重力加速度
三、计算题(本题共3小题，共38分。解答时应写出必要的文字说明，方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须写出数值和单位)
15. 如图所示，AB为圆轨道，圆心为O，DE为水平地面，OBD在同一条竖直线上，圆轨道半径为，BD高度为，一小物块质量为从圆轨道上的C点由静止释放，运动到B点后沿水平方向飞出，落地点到D点的距离，OC与竖直方向夹角，，求：
(1)物块运动到B点受到轨道的支持力的大小；
(2)物块从C到B的过程中克服阻力做功。
【答案】(1)；(2)
【解析】
【详解】(1)由平抛规律得
解得
由牛顿第二定律得
解得
(2)C到B，由动能定理得
解得
16. 某电动汽车在平直公路上从静止开始加速，测得发动机功率P随时间变化的图像和其速度随时间变化的图像分别如图甲、乙所示，已知汽车在50s末的速度大小为，在110s后速度稳定，若电动汽车所受阻力大小f恒定，求：
(1)电动汽车受到的阻力大小
(2)电动汽车质量M
(3)电动汽车在0~110s内的位移
【答案】(1)1000N；(2)1200kg；(3)2440m
【解析】
【详解】(1)由图象可知汽车匀速运动时功率，最大速度，则汽车所受的阻力
(2)汽车在50s末根据牛顿第二定律有
其中
联立并带入数据得汽车的质量为
(3)在内的位移
在内物体发动机功率不变，根据动能定理有
带入数据解得
0～110s内该电动汽车通过的距离
17. 如图所示，AB为光滑的水平轨道，与一倾角为的传送带在B点平滑连接，传送带以沿顺时针方向匀速转动，一被压缩弹簧左端固定在A点，右端与小煤块接触(不栓接)，现由静止释放煤块，小煤块被弹出运动到B点前弹簧恢复原长，煤块到B点的速度，此后冲上传送带，煤块的质量，物块与传送带的动摩擦因数，，，。求：
(1)弹簧被压缩时储存的弹性势能。
(2)小煤块冲上传送带到与传送带共速的过程中，传送带上的痕迹长d。
(3)当煤块与传送带共速后，传送带立即以的加速度减速运动，结果煤块恰好运动到传送带顶端，求整个过程中传送带电机因传送煤块多消耗的电能E(不包括传送带自身转动)
【答案】(1)4J；(2)2m；(3)192J
【解析】
【详解】(1)弹簧被压缩时储存的弹性势能
(2)煤块上滑的加速度
解得
a1=1m/s2
与传送带共速时用时间
传送带上的痕迹长
(3)传动带减速后，传送带对煤块的摩擦力为静摩擦力，方向向上，煤块与传送带相对静止，一起减速
解得
x3=8m
传送带长
整个过程摩擦生热
整个过程中传送带电机因传送煤块多消耗的电能
解得
E=192J