湖北省鄂东南三校2022-2023学年高一下学期3月联考物理试题

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考生注意：
1.本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分，考试时间75分钟。
2.答题前，考生务必用直径0.5毫米黑色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚。
3.考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。
4.本卷命题范围：人教版必修第二册第五章至第七章。
一、选择题(本题共11小题，每小题4分，共44分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题中只有一项符合题目要求，第8~11题有多项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)
1. 如图所示，一无动力飞行爱好者在某次翼装飞行过程中，在同一竖直平面内从A到B滑出了一段曲线轨迹，该过程中，下列说法正确的是( )
A. 爱好者在某点所受合外力方向可能沿斜下方
B. 爱好者的某一小段运动可转化为圆周运动来处理
C. 爱好者在某点的速度方向可能与加速度方向共线
D. 若爱好者在某点所受合外力方向与速度方向成锐角，爱好者的速度将减小
【答案】B
【解析】
【详解】A．曲线运动中，合外力方向指向轨迹弯曲的凹侧，故A错误；
B．任何曲线运动都可拆分为小段的圆周运动来处理，故B正确；
C．曲线运动速度方向和加速度方向不能共线，故C错误；
D．若爱好者在某点所受合外力方向与速度方向成锐角，爱好者速度将增大，故D错误。
故选B。
2. 对于开普勒行星运动定律的理解，下列说法中正确的是( )
A. 开普勒三大定律仅适用于太阳系中行星的运动
B. 开普勒第二定律表明，行星离太阳越远，速度越大
C. 月亮绕地球运动的轨道是一个标准的圆，地球处在该圆的圆心上
D. 开普勒第三定律中，月亮绕地球运动的k值与地球绕太阳运动的k值不同
【答案】D
【解析】
【详解】A．开普勒三大定律不仅仅适用于太阳系中行星的运动，也适合于宇宙中其他天体的运动，故A错误；
B．开普勒第二定律表明，行星绕太阳运动时，行星离太阳越远，速度越小，故B错误；
C．月亮绕地球运动的轨道是一个椭圆，地球处在椭圆的其中一个焦点上，故C错误；
D．k值与中心天体的质量有关，月亮绕地球运动的k值与地球绕太阳运动的k值不同，故D正确。
故选D。
3. 2022年12月7日9时15分，神舟十一号固体运载火箭在我国酒泉卫星发射中心点火升空，成功将行云交通试验卫星送入离地高的预定轨道，发射任务取得圆满成功。已知地球同步卫星离地高度约，则下列说法正确的是( )
A. 行云交通卫星在轨道上运行的速度大于
B. 发射速度指的是火箭点火瞬间的速度
C. 行云交通试验卫星的周期大于同步卫星的周期
D. 行云交通试验卫星的线速度大于同步卫星的线速度
【答案】D
【解析】
【详解】AD．根据万有引力提供向心力
得
因为行云交通卫星运行的轨道半径大于地球半径，则运行线速度小于7.9km/s；行云交通卫星运行的轨道半径小于地球同步卫星轨道半径，所以行云交通试验卫星的线速度大于同步卫星的线速度，故A错误，D正确；
B．火箭在地面点火瞬间速度为零，发射速度应是火箭点火后能达到的最大速度，B错误；
C．根据
可知
因为行云交通卫星运行的轨道李地面的高度低于地球同步卫星距离地面的高度，所以行云交通试验卫星的周期小于同步卫星的周期，故C错误。
故选D。
4. 如图所示，A为地球赤道上的物体，随地球表面一起转动，B为近地轨道卫星，C为同步轨道卫星，D为高空探测卫星若A、B、C、D绕地球转动的方向相同，且均可视为匀速圆周运动，则其向心加速度大小关系正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】对于卫星B、C、D，有
解得
由于
则
对于A和C，周期相同，由公式
且
有
由于信息不足，无法比较A和D的向心加速度，故ACD错误，B正确。
故选B
5. 如图甲所示的“彩虹滑道”是一种较为受欢迎的新型娱乐项目，游客在滑道上某段的运动可简化如图乙所示. 游客(视为质点)以水平速度从A点滑出，然后落在倾角的斜面上的B点. 不计空气阻力，重力加速度g取，下列说法正确的是( )
A. 游客在空中运动的时间为0. 3s
B. A、B两点的水平距离为
C. 游客在B点速度大小为
D. 游客从A运动到B过程中的速度偏转角为60°
【答案】C
【解析】
【详解】D．A到B过程中，位移偏转角为，由平抛运动推论得速度偏转角的正切值
游客从A运动到B过程中的速度偏转角小于60°。D错误；
AB．由平抛运动推论有
又
解得
A、B错误；
C．游客在B点的速度大小
解得
C正确。
故选C。
6. 毫秒脉冲星中有一种特殊的类型，由毫秒脉冲星和低质量恒星(伴星)组成的致密双星系统，由于伴星正在被脉冲星强烈的辐射蚕食，天文学家们戏称它们为“黑寡妇”脉冲星假设脉冲星的质量为，转动周期为，引力常量为，脉冲星和伴星的中心距离为，则伴星的质量为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】对于脉冲星有
对于伴星有
且
解得伴星的质量为
故选C
7. 如图甲所示，把硬币从募捐箱上的投币口放入，硬币在类似于漏斗形的部位(如图丙所示，O点为漏斗形口的圆心)滑动多圈之后从中间的小孔掉入募捐箱。如果硬币在不同位置的运动都可以看成匀速圆周运动，不计一切阻力，硬币从a点所在水平面逐渐滑落至b点所在水平面过程中，下列说法正确的是( )

A. 受到的支持力增大B. 向心加速度减小
C. 运动的周期不变D. 角速度增大
【答案】AD
【解析】
【详解】A．在竖直平面做漏斗切线，对硬币进行受力分析如图所示

则有
越向下走，θ越大，则支持力增大，故A正确；
B．由牛顿第二定律有
解得
越向下走，θ越大，a增大，故B错误；
C．由牛顿第二定律有
解得
越向下走，θ增大，r减小，则T减小，故C错误。
D．由越向下走，θ增大，T减小，则角速度
增大，故D正确。
故选AD。
8. 2022年11月29日23时08分，神舟十五号载人飞船由长征二号F运载火箭在酒泉卫星发射中心发射，将费俊龙、邓清明、张陆3名航天员送入太空，之后顺利进驻空间站。宇航员在空间站中可自由漂浮，下列说法正确的是( )
A. 宇航员在空间站中不受力的作用
B. 宇航员随空间站做匀速圆周运动，引力提供向心力
C. 宇航员的质量越大，其在空间站时的向心加速度越大
D. 同一宇航员在地球极点上受到的引力大于在空间站中受到的引力
【答案】BD
【解析】
【详解】A．宇航员在空间站中受到地球的万有引力作用，A错误；
B．宇航员随空间站做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，B正确；
C．设地球质量为M，宇航员质量为m，根据万有引力提供向心力有
即
可知向心加速度与宇航员的质量大小无关，C错误；
D．根据公式
可知与地心之间距离越大，万有引力越小，故宇航员在地球极点上受到的引力大于在空间站中受到的引力，D正确。
故选BD。
9. 新一代载人运载火箭的研制将使我国具备在2030年前载人登陆月球的能力，若在将来某次登月过程中，先将一个载人飞船送入环月球圆轨道Ⅲ，飞船绕月球运行多圈后，然后经点火使其沿椭圆轨道Ⅱ运行，最后再次点火将飞船送入圆轨道Ⅰ，轨道Ⅰ、Ⅱ相切于Q点，轨道Ⅱ、Ⅲ相切于P点，下列说法正确的是( )
A. 飞船在P点应点火加速使飞船从轨道Ⅲ进入轨道Ⅱ
B. 飞船在Q点的加速度大于在P点的加速度
C. 飞船在轨道Ⅰ上的角速度大于在轨道Ⅲ上的角速度
D. 飞船从轨道Ⅱ上的P点运动到Q点的过程中，速度逐渐减小
【答案】BC
【解析】
【详解】A．飞船在P点应点火减速使飞船做近心运动，从轨道Ⅲ进入轨道Ⅱ，A错误；
B．根据
可知，到月心的距离越大，加速度越小，B正确；
C．由
可知，飞船在轨道Ⅰ上的角速度大于在轨道Ⅲ上的角速度，C正确；
D．根据开普勒第二定律可知，飞船从轨道Ⅱ上的P点运动到Q点的过程中，速度逐渐增大，D错误。
故选BC。
10. 地球的半径为R，近地卫星甲和同步卫星乙绕地球做匀速圆周运动的速度大小分别为、，赤道上物体丙的速度大小为，同步卫星乙的轨道半径大小为r。下列关系正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】BC
【解析】
【详解】BD．近地卫星甲和同步卫星乙绕地球做匀速圆周运动，均由万有引力作为向心力，可得
即
故
B正确，D错误；
C．同步卫星与地球自转角速度相同，由可得
C正确；
A．由上述解析可知
，
联立解得
A错误。
故选BC。
11. 民族运动会上有一骑射项目如图所示，运动员骑在奔跑的马上，弯弓放箭射击侧向的固定目标。假设运动员骑马奔驰的速度为，运动员静止时射出的箭速度为，跑道离固定目标的最近距离为d。已知，要想命中目标射出的箭在空中飞行距离最短，则( )
A. 若箭的实际运动方向和马的速度方向的夹角为θ，
B. 若箭的实际运动方向和马的速度方向的夹角为θ，
C. 箭射到固定目标的时间为
D. 箭射到固定目标的时间为
【答案】AD
【解析】
【详解】AB．已知，要想命中目标射出的箭在空中飞行距离最短，则合速度方向与射出的箭速度方向垂直，若箭的实际运动方向和马的速度方向的夹角为θ，则
故A正确B错误；
CD．箭的实际位移为，实际速度，所以箭射到固定目标的时间为
故C错误D正确。
故选AD。
二、实验题(本题共2小题，共15分)
12. 某实验小组用如图所示的装置探究“影响向心力大小的因素”。长槽上的挡板B到转轴的距离是挡板A的2倍，长槽上的挡板A和短槽上的挡板C到各自转轴的距离相等。转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动。挡板对球的压力提供了向心力，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，根据标尺上的等分格可以粗略计算出两个球所受向心力的比值。
(1)下列实验的实验方法与本实验相同的是___________。(填写正确选项前的字母)
A．伽利略对自由落体的研究
B．探究牛顿第二定律
C．验证力的平行四边形定则
(2)在探究向心力的大小与做圆周运动物体质量的关系时，应选择两个质量___________(选填“相同”或“不同”)的小球，分别放在挡板C与___________(选填“挡板A”或“挡板B”)处，同时选择半径___________(选填“相同”或“不同”)的两个塔轮。
(3)在探究向心力的大小与圆周运动角速度的关系时，将两个质量相同的小球，分别放在挡板C与挡板A位置，转动时发现左、右标尺上露出的红白相间的等分格数之比约为1：4，则皮带放置的左、右两边塔轮的半径之比为___________。
【答案】 ①. B ②. 不同 ③. 挡板A ④. 相同 ⑤.
【解析】
【详解】(1)[1] A．伽利略对自由落体的研究是用理想斜面实验来冲淡重力，并合理外推到斜面倾角为90°时的情况，即为自由落体运动，A错误；
B．探究牛顿第二定律，采用的是控制变量法，本实验也采用的是控制变量法，与探究牛顿第二定律采用的方法相同，B正确；
C．验证力的平行四边形定则，采用的是等效替代法，C错误。
故选B。
(2)[2]在探究向心力的大小与圆周运动物体质量的关系时，应改变质量，则应选择两个质量不同的小球。
[3]改变了质量，保证小球的角速度相同，应分别放在挡板C与挡板A处。
[4]保证小球转动半径相同，即同时选择半径相同的两个塔轮。
(3)[5]设皮带放置位置的左、右两边塔轮的半径分别为r1、r2，由F=mω2r，可得左右两边塔轮的角速度大小之比为
又两塔轮边缘线速度大小相同，由，可得皮带放置位置的左、右两边塔轮的半径之比为
13. 小明用如图甲所示的装置“研究平抛运动及其特点”，他的实验操作是：在小球A、B处于同一高度时，用小锤轻击弹性金属片，使A球水平飞出，同时B球自由下落。
(1)他观察到的现象是：小球A、B___________(填“同时”或“先后”)落地。
(2)上述现象说明：平抛运动的竖直分运动是___________运动；
(3)然后小明用图乙所示方法记录平抛运动的轨迹，实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端切线___________；每次让小球从同一位置由静止释放，是为了保证每次小球平抛___________。
(4)某次实验记录了小球在运动中的三个位置，如图丙所示，每个格的边长为L，重力加速度为g。则该小球做平抛运动的初速度_______________，小球运动到C点的速度大小为_____________。
【答案】 ①. 同时 ②. 自由落体 ③. 水平 ④. 初速度相同 ⑤. ⑥.
【解析】
【详解】(1)[1]小球A做平抛运动，竖直方向上可分解为自由落体运动，小球A、B同时落地。
(2)[2]上述现象说明：平抛运动的竖直分运动是自由落体运动。
(3)[3][4]为了保证小球做平抛运动，实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端切线水平；每次让小球从同一位置由静止释放，是为了保证每次小球平抛初速度相同。
(4)[5][6]由图可知
解得
B点竖直方向的速度为
C点竖直方向的速度为
故C点的速度为
三、计算题(本题共3小题，共计41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。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)
14. 一宇航员在半径为R的某行星表面，做如下实验：如图所示，在不可伸长的长度为L的轻绳一端系一质量为m的小球，另一端固定在О点；当小球绕О点在竖直面内做圆周运动通过最高点速度为时，绳的弹力的大小为小球重力的2倍。不计小球的尺寸，引力常量为G，求：
(1)该行星的重力加速度和平均密度；
(2)该行星的第一宇宙速度。

【答案】(1)，；(2)
【解析】
【详解】(1)小球通过最高点时，根据向心力方程
其中
F=2mg
解得
对行星表面的物体m，有
故行星的密度
(2)对在行星表面附近做匀速圆周运动的质量为的卫星，有
解得第一宇宙速度为
15. 如图所示，宇宙飞船绕地球做圆周运动时，由于地球遮挡阳光，会经历“日全食”过程，太阳光可看作平行光，宇航员在A点测出地球的张角为。已知地球半径为R，地球表面重力加速度为g，不考虑地球自转与公转的影响。求：
(1)飞船在轨道运行的周期；
(2)飞船绕地球一周经历“日全食”过程的时间t。

【答案】(1)；(2)
【解析】
【详解】(1)设飞船的轨道半径为r，由几何关系有
对于地球表面上的物体
对于飞船有
解得
(2)如图，由几何关系知，太阳光被遮挡范围对应圆轨道圆心角
β=2θ

阳光被遮挡的时间
解得
16. 如图所示是一儿童游戏机的简化示意图。游戏面板与水平面所成夹角θ=30°，半径为R=0.8m的四分之一圆弧轨道BC与直管道AB相切于B点，C点为圆弧轨道最高点(切线水平)，通过手柄P控制可发射速度不同的小球(可视为质点)。已知C点到水平面的高度h＝1.25m，重力加速度g取，不计一切阻力。
(1)求小球通过C点的最小速度；
(2)若小球以最小速度通过最高点，求小球到达水平面时的速度大小以及此时到C点的水平距离。
【答案】(1)；(2)，
【解析】
【详解】(1)小球刚好能通过C点时，小球通过C点速度最小，则有
解得
(2)小球在斜面上做类平抛运动，由牛顿第二定律有
解得
小球从C点运动到达水平面，有
解得
小球平行斜面向下的分速度为
则小球到达水平面时的速度为
且此时到C点的水平距离为