江苏省镇江市重点中学2022-2023高一下学期4月期中考试物理试题（原卷+解析版）

镇江市重点中学2022-2023学年高一下学期4月期中考试
物理试卷 解析
（考试时间75分钟，满分100分）
注意事项:所有试题的答案均填写在答题纸上，答案写在试卷上的无效
一、单选题(本题共10小题，每小题4分，共40分，每小题只有一个选项最符合题意)。
1．下列说法中正确的是（　　）
A．牛顿发现了万有引力定律，他被称为“称量地球质量”第一人
B．丹麦天文学家第谷经过多年的天文观测提出了“日心说”的观点
C．所有行星的轨道半长轴的二次方跟公转周期的三次方的比值都相同
D．相对论时空观认为物理过程的快慢（时间进程）跟物体的运动状态有关
【答案】D
【详解】A．牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许通过扭秤实验测出了引力常量，卡文迪许被称为“称量地球质量”第一人，A错误；
B．哥白尼经过多年的天文观测，提出了“日心说”的观点，B错误；
C．绕同一恒星运转的所有行星的轨道半长轴的二次方跟公转周期的三次方的比值都相同，C错误；
D．相对论时空观认为物理过程的快慢（时间进程）跟物体的运动状态有关，D正确。
故选D。
2．在如图所示的齿轮传动中，三个齿轮的半径之比为1∶2∶3，当齿轮转动时，小齿轮边缘的A点和大齿轮边缘的B点（　　）
A．线速度大小之比为1∶3
B．角速度大小之比为3∶1
C．周期之比为1∶1
D．转速之比为1∶3
【答案】B
【详解】A．由题意可知，当齿轮转动的时候，三个齿轮边缘在相同时间内转的齿数相等，即线速度大小相等，因此则有
故A错误；
B．由线速度与角速度关系公式
可知小齿轮边缘的A点和大齿轮边缘的B点的角速度则有
故B正确；
C．由周期与角速度关系公式
可知周期与角速度成反比，即
故C错误；
D．根据转速与周期的关系式
可得转速与周期成反比，即
故D错误。
故选B。
3．如图所示，在同一轨道平面上的几个人造地球卫星A、B、C绕地球做匀速圆周运动，某一时刻它们恰好在同一直线上，下列说法正确的是(　　)
A．根据可知，运行速度满足vA＞vB＞vC
B．运转角速度满足ωA＞ωB＞ωC
C．向心加速度满足aA＜aB＜aC
D．运动一周后，A最先回到图示位置
【答案】C
【详解】设地球的质量为M，卫星的轨道半径为r，根据万有引力提供向心力，，解得卫星的速度，可见，r越大，v越小，则有，不能根据比较，因为随着半径的变化，g值也在变化，故A错误；根据万有引力提供向心力，，解得，所以运转角速度满足，故B错误；根据公式向心加速度，所以，故C正确；根据，r越大，T越大，所以，所以运动一周后，C先回到原地点，故D错误．
【点睛】在万有引力这一块，涉及的公式和物理量非常多，掌握公式在做题的时候，首先明确过程中的向心力，然后弄清楚各个物理量表示的含义，最后选择合适的公式分析解题，另外这一块的计算量一是非常大的，所以需要细心计算
4．一人用力踢质量为1kg的皮球，使球由静止以10m/s的速度飞出，假定人踢球瞬间对球平均作用力是200N，球在水平方向运动了20m停止，那么人对球所做的功为：
A．4000J B．500J C．50J D．无法确定
【答案】C
【详解】人通过对足球做功，将人的能量转化成足球的动能，所以人对球做功：，ABD错误，C正确
5．向心力演示器如图所示。把两个质量相同的小球分别放在长槽和短槽内，并使它们做圆周运动的半径相同，依次调整塔轮上的皮带的位置，匀速转动手柄，可以探究（ ）
A．向心力的大小与质量的关系
B．向心力的大小与半径的关系
C．向心加速度与运动半径的关系
D．向心力的大小与角速度的关系
【答案】D
【详解】根据
由题意可知，两小球的质量相同，做圆周运动的半径相同，所以可以探究向心力的大小与角速度的关系。
故选D。
6．半径为r和R（r<R）的光滑半圆形槽，其圆心均在同一水平面上，如图所示，质量相等的两小球（可看成质点）分别自半圆形槽左边缘的最高点无初速地释放，在下滑过程中关于两小球的说法，正确的是（　　）
A．机械能总是相等的 B．经最低点时对底面的压力大小不相等
C．两球在最低点时的动能大小相等 D．机械能均逐渐减小
【答案】A
【详解】AD．由题意，圆形槽光滑，两小球下滑过程中，均只有重力做功，机械能均守恒。取同一参考平面，两球刚下滑时的机械能相等，两球在下滑过程中，各自的机械能保持不变，所以机械能总是相等的，故A正确，D错误。
B．到达最低点时，由机械能守恒
在最低点
解得
N=3mg
即经最低点时对底面的压力大小相等，选项B错误；
C．在最低点的动能为Ek=Ep=mgR，可知在最低点时的动能不相等，选项C错误。
故选A。
7．轻质弹簧右端固定在墙上，左端与一质量m＝0.5kg的物块相连，如图甲所示，弹簧处于原长状态，物块静止且与水平面间的动摩擦因数μ＝0.3，以物块所在处为原点，水平向右为正方向建立x轴，现对物块施加水平向右的外力F，F随x轴坐标变化的情况如图乙所示，物块运动至x＝0.4m处时速度为零，则此时弹簧的弹性势能为（g＝10m/s2）（　　）
A．3.5J B．2.1J
C．2.9J D．1.5J
【答案】C
【详解】物块运动至x＝0.4m处的过程中，外力F做的功为“F－x”图线所围面积，故
此过程克服摩擦力做功
Wf＝μmgx＝0.6J
根据能的转化与守恒定律得
Ep＝WF－Wf＝2.9J
故选C。
8．如图所示为卫星变轨发射示意图，椭圆轨道II与圆轨道I、III分别相切于A、B两点。卫星沿轨道I过A点的速度、加速度分别为v1、a1；卫星沿轨道II过A点的速度、加速度分别为v2、a2，过B点的速度、加速度分别为v3、a3；卫星沿轨道III过B点的速度、加速度分别为v4、a4.下列说法正确的是（　　）
A．a1<a2 v1<v2
B．a2>a3 v2=v3
C．a3=a4 v3>v4
D．a2=a4 v2>v4
【答案】D
【详解】A．卫星沿轨道I，II过A点时，万有引力相等，则根据牛顿第二定律，加速度相等，但是卫星过A点由轨道I转移轨道II需要加速，则
A错误；
B． 卫星沿转移椭圆轨道II过A点的万有引力大于过B点的万有引力，根据牛顿第二定律，可知
卫星沿转移椭圆轨道II过A点的运动到B点，根据开普勒第二定律可知
B错误；
C．卫星沿轨道II、III过B点时，万有引力相等，则根据牛顿第二定律，加速度相等，但是卫星过B点由轨道II转移到轨道III需要加速，则
C错误；
D．卫星沿转移椭圆轨道II过A点的万有引力大于卫星沿轨道III过B点的万有引力，根据牛顿第二定律，可知
根据
解得
可知
D正确。
故选D。
9．物体在恒定阻力作用下，以某初速度在水平面上沿直线滑行直到停止。以、、x和分别表示物体运动的加速度大小、动能、位移的大小和运动的时间，则以下各图象中，能正确反映这一过程的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】C
【详解】AB．物体在恒定阻力作用下运动，其加速度随时间不变，随位移不变，故AB错误；
CD．由动能定理可得
解得
故C正确，D错误。
故选C。
10．如图，可视为质点的小球A、B用不可伸长的细软轻线连接，跨过固定在地面上、半径为R的光滑圆柱，A的质量为B的3倍。当B位于地面时，A恰与圆柱轴心等高，将A由静止释放，B上升的最大高度是（　　）
A． B． C． D．
【答案】C
【详解】当A刚刚下落到地面时，由由机械能守恒定律得
A落地后B将继续上升到速度为零，设继续上升高度为，有
联立解得
则B上升的最大高度是
故D正确，ABC错误。
故选D。
二、实验题（本题15分，每空3分）。
11．验证机械能守恒定律的实验中，小红同学利用图甲实验装置进行实验，正确完成操作后，得到一条点迹清晰的纸带，如图乙所示，其中O点为纸带起始点，两相邻计数点时间间隔T．
（1）实验装置中，电火花计时器应选用_____电源（选填“直流”或“交流”）；观察纸带，可知连接重物的夹子应夹在纸带的_____端（选填“左”或“右”）．
（2）若重物质量为m，重力加速度为g，利用纸带所测数据，计算出C点的速度＝_____，在误差允许范围内，根据＝______验证机械能守恒定律．（用字母表示）
（3）在实验中，小红同学发现小球重力势能的减少量总是略大于小球动能的增加量，分析原因可能是________________________________．（只需说明一种即可）
【答案】 交流 左 mgh 受空气阻力影响或纸带与限位孔摩擦影响（其它合理答案均给分）
【详解】（1）[1][2]实验所用打点计时器交流电源上；重物应该靠近打点计时器，可知连接重物的夹子应夹在纸带的左端；
（2）[3][4]利用匀变速直线运动的推论，可知打C点时纸带的速度为：
根据机械能守恒定律知重力势能转换为动能，则有：
（3）[5]小球重力势能的减少量总是略大于小球动能的增加量，分析原因可能是受空气阻力影响或纸带与限位孔摩擦影响，有能量损失．
计算题(本大题共4小题，共45分)
12．（8分）如图所示，质量为m的小球由轻绳a和b分别系于一轻质细杆的A点和B点。当轻杆绕轴OO′以角速度ω匀速转动时，小球在水平面内做匀速圆周运动，a绳与水平方向成θ角，b绳沿水平方向且长为l，重力加速度为g。求：
（1）绳的拉力；
（2）当角速度时，求绳的拉力。
（1）．小球做匀速圆周运动，在竖直方向上的合力为零，水平方向上的合力提供向心力，所以a绳在竖直方向上的分力与重力相等，根据竖直方向上平衡得
解得
（2）．当b绳拉力为零时，有
解得
可知当角速度时，b绳出现弹力，所以此时b绳有拉力，故
解得
13．（10分）设想利用载人飞船探索行星，飞船上备有计时器、质量为m的物体P、测力计等实验器材。该飞船到达很靠近行星表面的圆形轨道（轨道半径近似等于行星半径）绕行数圈后着陆。宇航员测得飞船绕行周期为T，物体P处于行星表面的重力为F。已知万有引力常量为G。不考虑行星自转。根据这些已知量，求：
(1)行星表面的重力加速度g；
(2)行星的密度；
(3)行星的半径R。
【答案】(1)；(2)；(3)
【详解】(1)行星表面的重力加速度为
(2)飞船在行星表面做圆周运动，万有引力等于向心力，则有
行星的密度
联立解得
(3) 飞船在行星表面做圆周运动，重力加速度等于向心加速度
解得行星的半径为
14．（13分）如图所示为某型号气垫船，其总质量为，装有额定输出功率为6000kW的燃气轮机。若该气垫船由静止开始做匀加速直线运动，当速度为36km/h时，燃气轮机达到额定输出功率，之后保持该功率不变继续行驶900m距离，达到最大速度匀速运动，假设整个过程中气垫船所受阻力恒为，重力加速度g取，求：
（1）燃气轮机在上述过程中提供的最大牵引力和气垫船的最大速度；
（2）气垫船维持匀加速直线运动的时间；
（3）气垫船由静止开始到最大速度所经历的总时间。
【答案】（1），20m/s；（2）10s；（3）62.5s
【详解】（1）设气垫船刚好达到额定功率时速度为v，整个过程中最大速度为，燃气轮机额定功率为P，提供的最大牵引力为，阻力为f，则有瞬时功率
代入数据得
平衡状态时
vm=20m/s
（2）设在匀加速过程中加速度为a，维持匀加速直线运动的时间为，由牛顿第二定律可得
Fm
运动学知识
代入数据得
（3）设从刚好达到额定功率到获得最大速度的过程时间为，则对上述过程由动能定理可得
解得
t2=52.5s
设总时间为t，则有
代入数据得
t=62.5s
15．（14分）如图所示，水平轨道BC的左端与固定的光滑竖直四分之一圆弧轨道相切与B点，右端与一倾角为θ=30°的光滑斜面轨道在C点平滑连接，物体经过C点时速率不变。斜面顶端固定一轻质弹簧，一质量为m=2kg的滑块从圆弧轨道的顶端A点由静止释放，经水平轨道后滑上斜面并压缩弹簧，第一次可将弹簧压缩至D点。已知光滑圆轨道的半径R=5.0m，水平轨道BC长L=3.0m，滑块与水平轨道之间的动摩擦因数μ=0.5，光滑斜面轨道上CD长s=3.0m，取g=10m/s2，求：
（1）滑块第一次经过B点时对轨道的压力大小；
（2）整个过程中弹簧具有的最大弹性势能；
（3）物体最后停止的位置距B点多远处。
【答案】（1）60N；（2）40J；（3）2m
【详解】（1）滑块从A点到B点的运动过程只有重力做功，机械能守恒，故有
mgR=mvB2
对滑块在B点应用牛顿第二定律可得
FN mg==2mg
那么由牛顿第三定律可得滑块第一次经过B点时对轨道的压力大小为
F′N=FN=3mg=60N
（2）滑块在BC上滑动，摩擦力做负功，故滑块从A点到D点时，弹簧弹力最大，由动能定理可得，弹簧具有的最大弹性势能为
Ep=mg（R-sin30°s）-μmgL=40J
（3）对滑块进行受力分析可知：滑块最终停止在水平轨道BC上；设滑块在BC上通过的总路程为s′，从开始到最终停下来的全过程，由动能定理可得
mgR-μmgs′=0
解得
s′==10m=3L+1m
故最后停在离B点
4L-s′=2m镇江市重点中学2022-2023学年高一下学期4月期中考试
物理试卷
（考试时间75分钟，满分100分）
注意事项:所有试题的答案均填写在答题纸上，答案写在试卷上的无效
一、单选题(本题共10小题，每小题4分，共40分，每小题只有一个选项最符合题意)。
1．下列说法中正确的是（　　）
A．牛顿发现了万有引力定律，他被称为“称量地球质量”第一人
B．丹麦天文学家第谷经过多年的天文观测提出了“日心说”的观点
C．所有行星的轨道半长轴的二次方跟公转周期的三次方的比值都相同
D．相对论时空观认为物理过程的快慢（时间进程）跟物体的运动状态有关
2．在如图所示的齿轮传动中，三个齿轮的半径之比为1∶2∶3，当齿轮转动时，小齿轮边缘的A点和大齿轮边缘的B点（　　）
A．线速度大小之比为1∶3
B．角速度大小之比为3∶1
C．周期之比为1∶1
D．转速之比为1∶3
3．如图所示，在同一轨道平面上的几个人造地球卫星A、B、C绕地球做匀速圆周运动，某一时刻它们恰好在同一直线上，下列说法正确的是(　　)
A．根据可知，运行速度满足vA＞vB＞vC
B．运转角速度满足ωA＞ωB＞ωC
C．向心加速度满足aA＜aB＜aC
D．运动一周后，A最先回到图示位置
4．一人用力踢质量为1kg的皮球，使球由静止以10m/s的速度飞出，假定人踢球瞬间对球平均作用力是200N，球在水平方向运动了20m停止，那么人对球所做的功为：
A．4000J B．500J C．50J D．无法确定
5．向心力演示器如图所示。把两个质量相同的小球分别放在长槽和短槽内，并使它们做圆周运动的半径相同，依次调整塔轮上的皮带的位置，匀速转动手柄，可以探究（ ）
A．向心力的大小与质量的关系
B．向心力的大小与半径的关系
C．向心加速度与运动半径的关系
D．向心力的大小与角速度的关系
6．半径为r和R（r<R）的光滑半圆形槽，其圆心均在同一水平面上，如图所示，质量相等的两小球（可看成质点）分别自半圆形槽左边缘的最高点无初速地释放，在下滑过程中关于两小球的说法，正确的是（　　）
A．机械能总是相等的 B．经最低点时对底面的压力大小不相等
C．两球在最低点时的动能大小相等 D．机械能均逐渐减小
7．轻质弹簧右端固定在墙上，左端与一质量m＝0.5kg的物块相连，如图甲所示，弹簧处于原长状态，物块静止且与水平面间的动摩擦因数μ＝0.3，以物块所在处为原点，水平向右为正方向建立x轴，现对物块施加水平向右的外力F，F随x轴坐标变化的情况如图乙所示，物块运动至x＝0.4m处时速度为零，则此时弹簧的弹性势能为（g＝10m/s2）（　　）
A．3.5J B．2.1J
C．2.9J D．1.5J
8．如图所示为卫星变轨发射示意图，椭圆轨道II与圆轨道I、III分别相切于A、B两点。卫星沿轨道I过A点的速度、加速度分别为v1、a1；卫星沿轨道II过A点的速度、加速度分别为v2、a2，过B点的速度、加速度分别为v3、a3；卫星沿轨道III过B点的速度、加速度分别为v4、a4.下列说法正确的是（　　）
A．a1<a2 v1<v2
B．a2>a3 v2=v3
C．a3=a4 v3>v4
D．a2=a4 v2>v4
9．物体在恒定阻力作用下，以某初速度在水平面上沿直线滑行直到停止。以、、x和分别表示物体运动的加速度大小、动能、位移的大小和运动的时间，则以下各图象中，能正确反映这一过程的是（ ）
A． B．
C． D．
10．如图，可视为质点的小球A、B用不可伸长的细软轻线连接，跨过固定在地面上、半径为R的光滑圆柱，A的质量为B的3倍。当B位于地面时，A恰与圆柱轴心等高，将A由静止释放，B上升的最大高度是（　　）
A． B． C． D．
二、实验题（本题15分，每空3分）。
11．验证机械能守恒定律的实验中，小红同学利用图甲实验装置进行实验，正确完成操作后，得到一条点迹清晰的纸带，如图乙所示，其中O点为纸带起始点，两相邻计数点时间间隔T．
（1）实验装置中，电火花计时器应选用_____电源（选填“直流”或“交流”）；观察纸带，可知连接重物的夹子应夹在纸带的_____端（选填“左”或“右”）．
（2）若重物质量为m，重力加速度为g，利用纸带所测数据，计算出C点的速度＝_____，在误差允许范围内，根据＝______验证机械能守恒定律．（用字母表示）
（3）在实验中，小红同学发现小球重力势能的减少量总是略大于小球动能的增加量，分析原因可能是________________________________．（只需说明一种即可）
计算题(本大题共4小题，共45分)
12．（8分）如图所示，质量为m的小球由轻绳a和b分别系于一轻质细杆的A点和B点。当轻杆绕轴OO′以角速度ω匀速转动时，小球在水平面内做匀速圆周运动，a绳与水平方向成θ角，b绳沿水平方向且长为l，重力加速度为g。求：
（1）绳的拉力；
（2）当角速度时，求绳的拉力。
13．（10分）设想利用载人飞船探索行星，飞船上备有计时器、质量为m的物体P、测力计等实验器材。该飞船到达很靠近行星表面的圆形轨道（轨道半径近似等于行星半径）绕行数圈后着陆。宇航员测得飞船绕行周期为T，物体P处于行星表面的重力为F。已知万有引力常量为G。不考虑行星自转。根据这些已知量，求：
(1)行星表面的重力加速度g；
(2)行星的密度；
(3)行星的半径R。
14．（13分）如图所示为某型号气垫船，其总质量为，装有额定输出功率为6000kW的燃气轮机。若该气垫船由静止开始做匀加速直线运动，当速度为36km/h时，燃气轮机达到额定输出功率，之后保持该功率不变继续行驶900m距离，达到最大速度匀速运动，假设整个过程中气垫船所受阻力恒为，重力加速度g取，求：
（1）燃气轮机在上述过程中提供的最大牵引力和气垫船的最大速度；
（2）气垫船维持匀加速直线运动的时间；
（3）气垫船由静止开始到最大速度所经历的总时间。
15．（14分）如图所示，水平轨道BC的左端与固定的光滑竖直四分之一圆弧轨道相切与B点，右端与一倾角为θ=30°的光滑斜面轨道在C点平滑连接，物体经过C点时速率不变。斜面顶端固定一轻质弹簧，一质量为m=2kg的滑块从圆弧轨道的顶端A点由静止释放，经水平轨道后滑上斜面并压缩弹簧，第一次可将弹簧压缩至D点。已知光滑圆轨道的半径R=5.0m，水平轨道BC长L=3.0m，滑块与水平轨道之间的动摩擦因数μ=0.5，光滑斜面轨道上CD长s=3.0m，取g=10m/s2，求：
（1）滑块第一次经过B点时对轨道的压力大小；
（2）整个过程中弹簧具有的最大弹性势能；
（3）物体最后停止的位置距B点多远处。

江苏省镇江市重点中学2022-2023高一下学期4月期中考试物理试题（原卷+解析版）