2022-2023河南省漯河市高一（下）期中物理试卷（含解析）

2022-2023学年河南省漯河市高一（下）期中物理试卷
第I卷（选择题）
一、单选题（本大题共7小题，共28分）
1. 如图所示，竖直放置的两端封闭的玻璃管中注满清水，内有一个红蜡块能在水中匀速上浮，当红蜡块从玻璃管的下端匀速上浮的同时，第一次使玻璃管水平向右匀速运动，测得红蜡块运动到顶端所需时间为；第二次使玻璃管水平向右加速运动，测得红蜡块从下端运动到顶端所需时间为，则( )
A. B.
C. D. 上述三种情况都可能
2. 如图，我国空间站建设正如火如荼地实施，年月即将发射梦天实验舱，梦天实验舱将与空间站天和核心舱和问天实验舱组合在一起形成中国第一期完整的空间站，在即将发射的梦天实验舱过程中，能将其看为质点的说法，正确的是( )
A. 观察梦天实验舱火箭喷口的转动时
B. 梦天实验舱与核心舱对接时
C. 研究梦天实验舱与空间站对接后整体绕地球飞行轨迹时
D. 梦天实验舱与运载火箭第二级分离时
3. 南京江北地带未来地标象征“华东摩天轮”，建成后将成为长三角地区最高的摩天轮，该摩天轮的转盘直径为，转一圈的时间大约是。乘客乘坐观光时，其线速度大小约为( )
A.
B.
C.
D.
4. 如图所示，轻杆一端连接一质量为的小球可视为质点，以另一端为圆心，使小球在竖直面做圆周运动；当小球在最低点时，轻杆受到的拉力大小为；当小球运动到最高点时，轻杆受到的压力为。已知重力加速度为，则小球在最高点和最低点的速度大小之比为( )
A. B. C. D.
5. 如图所示，一倾角为的匀质圆盘绕垂直于盘面的固定对称轴以恒定角速度转动，盘面上离转轴距离处有一质量为的小物体与圆盘始终保持相对静止．小物体在运动过程中始终受到一个竖直向下的恒力作用图中未画出，其大小为则物体与盘面间的动摩擦因数至少为设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，为重力加速度( )
A. B. C. D.
6. 中国预计将在年实现载人登月计划，把月球作为登上更遥远行星的一个落脚点。如图所示是“嫦娥一号”被月球引力捕获后成为绕月卫星的示意图。关于“嫦娥一号”下列说法正确的是( )
A. 在地球上发射时的速度必须大于
B. 在轨道Ⅱ上点的速度大于轨道Ⅲ上点的速度
C. 在绕月球运动的各轨道中，公转半长轴的立方与公转周期的平方之比不变
D. 在不同的绕月轨道上，相同时间内嫦娥一号与月心连线扫过的面积相同
7. 如图所示，在竖直平面内有一半径的半圆环轨道，最高点为点，半圆环与水平地面相切于圆环的端点。现让一可视为质点的小滑块从点冲上竖直半圆环，若小滑块恰能通过点，最后落在水平地面上点图上未画。已知重力加速度，所有接触面都光滑。下列关于小滑块运动情况的分析，正确的是( )
A. 滑块通过点速度为 B. 滑块落到点时速度大小为
C. 滑块离开点后经落地 D. 、间距离为
二、多选题（本大题共5小题，共20分）
8. 如图所示，长为的悬线一端固定在点，在点正下方处有一钉子，把悬线另一端的小球拉到跟悬点在同一水平面处无初速度释放，小球到悬点正下方悬线碰到钉子时悬线不可伸长，且未断裂( )
A. 小球的线速度突然增大 B. 小球的向心加速度突然增大
C. 小球的机械能保持不变 D. 悬线拉力变为原来的倍
9. 沿倾角为的固定斜面向上匀速推一个质量为的木箱，推力与斜面平行，木箱移动的距离为，木箱与斜面间的动摩擦因数为，重力加速度为，则下列说法正确的是( )
A. 推力做的功为 B. 克服摩擦力做的功为
C. 合力做的功为 D. 合力做的功为
10. 如图所示，在匀速转动的水平盘上，沿半径方向放着用细线相连的物体和，和质量都为。它们分居在圆心两侧，与圆心距离分别为，与盘间的动摩擦因数相同。若最大静摩擦力等于滑动摩擦力，当圆盘转速加快到两物体刚好还未发生滑动时，下列说法正确的是( )
A. 此时绳子张力为 B. 此时所受摩擦力方向指向圆心
C. 此时烧断绳子物体、都做离心运动 D. 此时圆盘的角速度为
11. 如图所示，固定的粗糙斜面长为，一小滑块自斜面顶端由静止开始沿斜面下滑的过程中，小滑块的动能随位移的变化规律如图所示，取斜面底端为重力势能的参考平面，小滑块的重力势能随位移的变化规律如图所示，重力加速度根据上述信息可以求出( )
A. 斜面的倾角 B. 小滑块下滑时合力的大小
C. 小滑块与斜面之间的动摩擦因数 D. 小滑块受到的滑动摩擦力的大小
12. 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：，同时绕它们连线上某点做匀速圆周运动，研究成果于年月日发表在自然天文期刊上。则此中子星绕点运动的( )
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倍 D. 线速度小于红矮星的线速度
第II卷（非选择题）
三、实验题（本大题共2小题，共13分）
13. 如图所示，图甲为“向心力演示器验证向心力公式”的实验示意图，图乙为俯视图。图中、槽分别与、轮同轴固定，且、轮半径相同。当、两轮在皮带的传动下匀速转动。
两槽转动的角速度 。选填“”“”或“”。
现有两质量相同的钢球，球放在槽的边缘，球放在槽的边缘，它们到各自转轴的距离之比为。则钢球、的线速度之比为 ；受到的向心力之比为 。
14. 某兴趣小组利用自由落体运动来验证机械能守恒定律。
在本实验中需要测量的物理量有_______。
A.重物的质量
B.重力加速度
C.重物下落的高度
D.与重物下落高度所对应的瞬时速度大小
如图所示是实验中打出的某条点迹清晰的纸带。已知打点计时器所用电源的频率为，重力加速度，重物的质量为。重物运动到打点的动能为_________，重物运动到打点的动能为_________，上述过程中，重物重力势能减少了_________。均保留三位有效数字
四、计算题（本大题共3小题，共39分）
15. 假设宇航员在质量为，半径为的某星球表面做了一个实验：将一个质量为的物体置于半径为的水平圆盘边缘，物体与圆盘间的动摩擦因数为，使圆盘绕过圆心的竖直轴转动，转速缓慢增加，某时刻物体从圆盘上滑出，经时间落地。设引力常量为；物体与圆盘间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。
求：该星球表面的重力加速度大小；
物体离开圆盘时的速度大小；
落地点到圆盘圆心的水平距离。
16. 下图为游乐场的悬空旋转椅，可抽象为如图所示模型，已知绳长，水平横梁，小孩质量，整个装置可绕竖直轴转动，绳与竖直方向夹角，小孩可视为质点，取，已知，，求：
绳子的拉力为多少？
该装置转动的角速度多大？
增大转速后，绳子与竖直方向的夹角变为，求此时装置转动的角速度。
17. 如图所示，在水平地面上有一圆弧形凹槽，连线与地面相平，凹槽是位于竖直平面内以为圆心、半径为的一段圆弧，为圆弧最低点，而且段光滑，段粗糙。现有一质量为的小物块可视为质点，从水平地面上点处以初速度斜向右上方飞出，与水平地面夹角为，不计空气阻力，该小物块恰好能从点沿圆弧的切线方向进入轨道，沿圆弧继续运动后从点以速率飞出。重力加速度为，求：
小物块进入点时重力的瞬时功率。
小物块经过圆弧形轨道最低点处时受到轨道支持力的大小。
在圆弧形轨道内由于摩擦产生的热量。
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了运动的合成与分解；解决本题的关键知道蜡块参与了竖直方向和水平方向两个方向的分运动，知道分运动与合运动具有等时性，以及各分运动具有独立性。
蜡块参与了竖直方向和水平方向两个方向的分运动，根据分运动与合运动具有等时性确定运动的时间，从而即可求解。
【解答】
红蜡块从下端运动到顶端所需时间由竖直方向的运动决定，与水平速度无关，则运动时间均为，所以，故C正确，ABD错误。
故选C。

2.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了质点；“质点”是人们为了研究物体运动时能忽略其大小，而只考虑其质量的一个理想模型，知道能否把物体看为质点的关键是研究的问题物体大小和形状能否忽略。
【解答】
“质点”是人们为了研究物体运动时能忽略其大小，而只考虑其质量的一个理想模型。观察梦天实验舱火箭喷口转动、梦天实验舱与核心舱对接以及与运载火箭第二级分离时均不能忽略梦天实验舱自身的大小和形状，均不能将梦天实验舱看为一个点，故ABD错误；
C.研究空间站和梦天实验舱整体绕地球飞行轨迹时可忽略其形状和大小，仅考虑质量，可以看为一个质点，故C正确。
故选C。

3.【答案】
【解析】解：由题意得：，半径，解得
根据线速度与角速度关系式得：，解得故A正确，BCD错误
故选：。
根据线速度关系式即可求解。
本题考查圆周运动的线速度计算，注意审题。
4.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了向心力的计算；解决本题的关键搞清小球向心力的来源，运用牛顿第二定律进行求解，要知道轻杆可以提供拉力，也可以提供支持力。
分别分析在最高点、最低点小球受力，其合力提供向心力，由牛顿第二定律立式求解。
【解答】
在最高点，由牛顿第三定律知，杆对小球的支持力大小为，由牛顿第二定律：；在最低点，由牛顿第三定律知，杆对小球的拉力大小为，由牛顿第二定律：，联立解得：：：。故ABD错误，C正确。
5.【答案】
【解析】解：物体以恒定角速度转动，所以，物体在垂直盘面方向上合外力为零，故支持力；
物体在盘面上的合外力即向心力，所以，最大静摩擦力至少为；
故物体与盘面间的动摩擦因数至少为，故C正确，ABD错误；
故选：．
由物体做匀速圆周运动得到垂直盘面受力平衡，故可求得支持力；再根据盘面上的合外力做向心力得到最大摩擦力，进而求得动摩擦因数．
匀速圆周运动，在垂直运动平面上合外力为零，在运动平面上，合外力做向心力；常据此求得物体所受各力；在根据向心力的求解公式求得线速度、角速度、周期等．
6.【答案】
【解析】【详解】“嫦娥一号”没有脱离地球的引力范围，所以发射速度应该大于，小于，A错误；
B.要从轨道Ⅲ进入轨道Ⅱ须在点进行减速，所以在轨道Ⅱ上点的速度小于轨道Ⅲ上点的速度，B错误；
C.根据开普勒第三定律
可知，同一中心天体，椭圆轨道半长轴的立方与公转周期的平方之比不变，C正确；
D.根据开普勒第二定律，在同一绕月轨道上，相同时间内卫星与月球连线扫过的面积相同，但在不同的绕月轨道上不满足，D错误。
故选C。
7.【答案】
【解析】【详解】滑块恰能通过点，根据临界条件，有
A错误；
B.滑块从点到点的过程，根据机械能守恒，有
代入数据，解得
B错误；
C.滑块从点飞出，做平抛运动，根据竖直方向做自由落体运动，有
滑块离开点后经 落地，C错误；
D.滑块飞出后，水平方向为匀速直线运动，、间的距离为
D正确。
故选D。
8.【答案】
【解析】【详解】悬线与钉子碰撞前后瞬间，线的拉力垂直于小球的运动方向，不对小球做功，所以小球的线速度不变，机械能不变，故A错误，C正确；
B.由向心加速度公式
碰到钉子后，小球做圆周运动的半径变为原来的一半，向心加速度变为原来的倍，故B正确；
D.由向心力公式
碰到钉子后，小球做圆周运动的半径变为原来的一半，由公式可知，拉力没有变为原来的倍，故D错误。
故选BC。
9.【答案】
【解析】【详解】推力为恒力，其方向与木箱的位移 同向，则推力做功为
故A错误；
B.木箱克服摩擦力做的功为
故B正确；
因木箱做匀速直线运动，则由动能定理可知合力做功为零，而合力做功的表达式为
故C错误，D正确。
故选BD。
10.【答案】
【解析】
【分析】
两物块和随着圆盘转动时，合外力提供向心力，根据牛顿第二定律分析解答。
把握做圆周运动的向心力是解题的关键。
【解答】
B.两物体相比，根据向心力公式，又，可知物体所需要的向心力较大，当转速增大时，先有滑动的趋势，此时所受的静摩擦力沿半径指向圆心，所受的静摩擦力沿半径背离圆心，故B错误；
当刚要发生相对滑动时，以为研究对象，有，以为研究对象，有，联立可得，故A错误，D正确；
C.此时烧断绳子，的最大静摩擦力不足以提供向心力，都将做离心运动，故C正确。
故选CD。

11.【答案】
【解析】解：根据图所示，由动能定理容易知道
D.结合图图，可知机械能减小量为，根据功能关系，求得摩擦力
根据力的合成与分解的知识，容易得到重力沿着斜面分力，由于没有质量，故没法单独求出斜面倾角，根据，可知动摩擦系数也没法求出。
故选：．
根据动能图象由动能定理可以求出合力的大小，根据势能图象可以得出物体的初始势能．
读懂图象及其反应的物理意义，知道物体在斜面上下滑时的受力特征是正确解题的关键，不难属于基础题．
12.【答案】
【解析】解：、双星系统中两天体的角速度相等，即中子星绕点运动的角速度等于红矮星的角速度，故A错误；
B、万有引力提供向心力，有：
联立解得：
即星体质量越大，轨道半径越小，根据题意中子星质量大，可知，中子星绕点运动的轨道半径小于红矮星的轨道半径，故B正确；
C、双星系统中，星体之间的万有引力提供向心力，可知，中子星绕点运动的向心力大小等于红矮星的向心力大小，故C错误；
D、根据，双星系统角速度相等，中子星的轨道半径小一些，则中子星绕点运动的线速度小于红矮星的线速度，故D正确。
故选：。
双星系统中两天体的角速度相等；双星做圆周运动时，万有引力提供向心力，据此判断中子星和红矮星的轨道钣金和向心力的大小；根据判断线速度大小。
本题考查双星问题，解题关键是知道双星问题中，万有引力提供向心力。
13.【答案】
：
：

【解析】
【分析】
皮带传送，边缘上的点线速度大小相等共轴的点，角速度相等，再根据向心加速度
分析。
解决本题关键掌握皮带传送，边缘上的点线速度大小相等共轴的点，角速度相等，难度适中。
【解答】
、两轮是同皮带转动，所以两者具有相同的线速度，根据
可知，、槽分别与、轮同轴固定，且、轮半径相同，所以、两槽转动的角速度相等；
根据
因为、两槽转动的角速度相等，则钢球、的线速度之比为
根据向心力公式
受到的向心力之比为

14.【答案】；， ，。
【解析】
【分析】
根据需要验证机械能守恒定律的表达式可知需要测量的物理量；
根据重力势能的表达式求解重力势能的减小量，根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出点的瞬时速度，根据动能的表达式求解动能；
【解答】
实验中验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，质量可以约去，所以不需要测量重物的质量，故A错误；
B.重力加速度是已知的，不需要测量，故B错误；
C.重物下落的高度需要测量，故C正确；
D.根据知，需要测量与重物下落高度所对应的瞬时速度，故D正确。
故选CD。
点的瞬时速度为，
同理有，
则点的动能为，
则点的动能为，
重物由点运动到点，
重力势能减少量。
15.【答案】解：由，得；
由，得；
水平射程，落地点到圆心的水平距离。

【解析】根据星球表面物体受到的重力等于万有引力求解该星球表面的重力加速度大小。
16.【答案】解：小孩受力情况如图所示：
由于竖直方向受力平衡，有，代入数据得；
小孩做圆周运动的半径，
由，代入数据解得；
此时半径为，
由，解得。

【解析】小孩在水平面内做匀速圆周运动，在竖直方向上受力平衡，根据平衡条件可以得到绳子拉力。
17.【答案】解：小物块从点到点，做斜抛运动，根据对称性可知，小物块进入点时速度大小为 ，速度方向与水平方向夹角为 ；则小物块进入点时重力的瞬时功率为
小物块点到点过程，根据动能定理可得
小物块经过点时，根据牛顿第二定律可得
联立解得
根据能量守恒，在圆弧形轨道内由于摩擦产生的热量为

【解析】见答案
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2022-2023河南省漯河市高一（下）期中物理试卷（含解析）