卷子答案网-一个不只有答案的网站2022-2023学年湖北省部分省级示范高中高一（下）期中测试物理试卷
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
第I卷（选择题）
一、单选题（本大题共6小题，共24.0分）
1. 如图所示，下列关于机械能是否守恒的判断不正确的是( )
A. 甲图中，物体将弹簧压缩的过程中，物体与弹簧组成的系统机械能守恒
B. 乙图中，斜面体固定，物体沿斜面匀速下滑，物体的机械能守恒
C. 丙图中，连接、的绳子不可伸长，不计任何阻力和定滑轮及绳子的质量时，加速下落，加速上升过程中，、组成的系统机械能守恒
D. 丁图中，小球沿水平面做匀速圆锥摆运动时，小球的机械能守恒
2. 如图所示，倾角的光滑斜面固定在水平面上，斜面长，质量的物块从斜面顶端无初速度释放，，，重力加速度取，则( )
A. 物块从斜面顶端滑到底端的过程中重力做的功为
B. 物块滑到斜面底端时的动能为
C. 物块从斜面顶端滑到底端的过程中重力的平均功率为
D. 物块滑到斜面底端时重力的瞬时功率为
3. 如图所示，在匀速转动的圆筒内壁上，有一物体随圆筒一起转动而未滑动。当圆筒的角速度增大以后，下列说法正确的是( )
A. 物体所受弹力增大，摩擦力也增大了 B. 物体所受弹力增大，摩擦力减小了
C. 物体所受弹力和摩擦力都减小了 D. 物体所受弹力增大，摩擦力不变
4. 我国明代出版的天工开物中记录了我们祖先的劳动智慧，如图所示为“牛转翻车”，利用畜力转动不同半径齿轮来改变水车的转速，从而将水运送到高处。祖先的智慧在今天也得到了继承和发扬。我国自主研发的齿轮传动系统，打破了国外垄断，使中国高铁持续运行速度达到，中国高铁成为中国制造的一张“金名片”。图中、是两个齿轮边缘点，齿轮半径比，在齿轮转动过程中( )
A. A、的周期之比
B. A、的线速度大小之比
C. A、的角速度之比的
D. A、的向心加速度大小之
5. 年月日，中国成功发射第一颗人造地球卫星“东方红”号。卫星运行轨道距地球最近点公里，最远点公里，轨道平面和地球赤道平面的夹角度，绕地球一周分钟。卫星重公斤。“东方红”号的发射成功，使中国成为世界上第五个独立自主研制和发射人造地球卫星的国家，标志着中国在宇航技术研究方面取得了历史性的重大突破。假设人造地球卫星、绕地球做匀速圆周运动，它们的质量之比为，它们的轨道半径之比，则下面的结论正确的是( )
A. 它们受到地球的引力之比为
B. 它们的运行速度大小之比为
C. 它们的运行周期之比为
D. 它们的运行加速度之比为
6. 如图所示，为放在赤道上相对地球静止的物体，随地球自转做匀速圆周运动，为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星轨道半径约等于地球半径，为地球的同步卫星。下列关于、、的说法中正确的是( )
A. 在、、中，的线速度最大
B. 、、做匀速圆周运动的向心加速度大小关系为
C. 、、做匀速圆周运动的周期关系为
D. 的向心加速度等于重力加速度
二、多选题（本大题共5小题，共20.0分）
7. 如图所示，、两小球由绕过定滑轮的轻质细线相连，、球放在固定不动倾角为的光滑斜面上，通过劲度系数为的轻质弹簧相连，球靠在与斜面垂直的挡板上。现用手托住球，并使细线刚好伸直但无拉力作用，保证滑轮左侧细线与斜面平行、右侧细线竖直。开始时整个系统处于静止状态，释放后，下落的速度最大时恰好对挡板无压力，已知、、三球的质量均为，重力加速度为，细线与滑轮之间的摩擦不计，运动过程中未落地，未与滑轮相撞，则
A. 该过程、，三球所组成的系统机械能守恒
B. 当球刚要离开斜面时球的加速度为
C. 斜面的倾角为
D. 小球的最大速度为
8. 多选北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统，也是继、之后的第三个成熟的卫星导航系统。全球范围内已经有个国家与北斗卫星导航系统签下了合作协议。年月日时分，中国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功发射北斗系统第五十五颗导航卫星，暨北斗系统最后一颗全球组网卫星，至此北斗全球卫星导航系统部署比原计划提前半年全面完成。公开数据显示，截至年，中国卫星导航产业总体产值已突破亿元。预估到年，中国北斗产业总产值将达到万亿元。其中地球静止轨道卫星指的是轨道平面与赤道平面重合，地球静止轨道卫星与地面的位置保持相对不变，地球静止轨道卫星是北斗导航系统中重要的组成部分，地球静止轨道卫星也就是通常意义上所说的地球同步卫星，下列关于地球同步卫星的说法正确的是( )
A. 同步卫星的周期与地球自转同步，但高度和速度可以选择，高度增大，速度减小
B. 同步卫星的周期、高度、速度的大小都是一定的
C. 我国发射的同步卫星可以定点在我国首都北京上空
D. 不同的同步卫星向心加速度大小相同
9. 年我国航天事业发生多件大事，让世界瞩目。北京时间年月日时分，神舟十四号载人飞船发射取得成功。北京时间年月日时分，成功对接于天和核心舱径向端口，整个对接过程历时约小时。北京时间年月日时分，神舟十四号乘组迎来神舟十五号名航天员顺利进驻中国空间站，完成“太空会师”历史性大事件。年月日时分，神舟十四号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。假设返回舱从工作轨道返回地面的运动轨迹如图，椭圆轨道与圆轨道、分别相切于、两点，返回舱从轨道上适当位置减速后进入大气层，最后在东风着陆场着陆。下列说法正确的是( )
A. 返回舱在轨道上需要向运动方向的反方向喷气进入轨道
B. 返回舱在轨道上运动的周期小于返回舱在轨道上运动的周期
C. 返回舱在轨道上点的速度的大小大于轨道上点速度的大小
D. 返回舱在轨道上经过点时的加速度等于在轨道上经过点时的加速度
10. 质量为的小球由轻绳和分别系于一轻质细杆的点和点，如图所示，当轻杆绕轴以角速度匀速转动时，绳与水平方向成角，绳在水平方向上且长为，下列说法正确的是( )
A. 绳的张力不可能为零
B. 绳的张力随角速度的增大而增大
C. 当角速度时，绳中存在张力
D. 当绳突然被剪断，则绳的弹力一定发生变化
11. 第一次将一长木板静止放在光滑水平面上，如图甲所示，一小铅块可视为质点以水平初速度由木板左端向右滑动，到达右端时恰能与木板保持相对静止第二次将长木板分成、两块，使的长度和质量均为的倍，并紧挨着放在原水平面上，让小铅块仍以初速度由的左端开始向右滑动，如图乙所示，若小铅块相对滑动过程中所受的摩擦力始终不变，则下列说法正确的( )
A. 小铅块滑到的右端前已与保持相对静止
B. 小铅块将从的右端飞离木板
C. 第一次和第二次过程中产生的热量相等
D. 第一次过程中产生的热量大于第二次过程中产生的热量
第II卷（非选择题）
三、实验题（本大题共2小题，共18.0分）
12. 用如图所示的装置来探究小球做圆周运动所需向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系两个变速塔轮通过皮带连接，转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动，槽内的钢球就做匀速圆周运动横臂的挡板对钢球的压力提供向心力，钢球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格显示出两个钢球所受向心力的比值如图所示是探究过程中某次实验时装置的状态．
该实验采用的实验方法为 填选项前的字母。
A.等效替代法
B.控制变量法
C.理想化模型法
在探究向心力的大小与质量关系时，要保持不变的是 填选项前的字母．
A.和
B.和
C.和
D.和
图中所示是在探究向心力的大小与 填选项前的字母．
A.质量的关系
B.半径的关系
C.角速度的关系
若图中标尺上红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力之比为，则与皮带连接的两个变速塔轮的半径之比为 填选项前的字母．
A.
B.
C.
D.
13. 某兴趣小组利用自由落体运动来验证机械能守恒定律。在“验证机械能守恒定律”实验中，利用重物拖着纸带自由下落，通过打点计时器打出一系列的点，对纸带上点迹进行测量，经过数据处理即可验证机械能守恒定律，某次实验得到如图甲所示纸带。
在实验过程中，下列实验操作和数据处理错误的是___________。
A.重物下落的起始位置靠近打点计时器；
B.做实验时，先接通打点计时器的电源，再释放重锤；
C.为测量打点计时器打下某点时重锤的速度，可测量该点到点的距离，再根据公式计算，其中应取当地的重力加速度；
D.用刻度尺测量某点到点的距离，利用公式计算重力势能的减少量，其中应取当地的重力加速度；
正确进行实验操作，从打出的纸带中选出符合要求的纸带，如图乙所示。图中点为打点起始点，且速度为零。选取纸带上打出的连续点，标上、、、测得其中、、点距打点起始点的距离分别为、、。已知重物的质量为，当地重力加速度为，打点计时器的打点周期为，为验证此实验过程中机械能是否守恒，需要计算出从打下点到打下点的过程中，重物重力势能减少量________，动能增加量_________。用题中所给字母表示
利用该装置还可以测量当地的重力加速度，某同学的做法是以各点到起始点的距离为横坐标，以各点速度的平方为纵坐标，建立直角坐标系，用实验测得的数据绘制出图像，如图丙所示。由图像求得的当地重力加速度_______。结果保留位有效数字
四、简答题（本大题共1小题，共3.0分）
14. 木星是距离地球最近的一颗大行星，而正是因为木星距离地球最近，所以也就抵挡了很多来自外太空的一些天体的撞击，比如说一些小行星或者是陨石，因此木星被称作地球的保护神。设想数年后中国宇航员登上木星，宇航员以初速度竖直向上抛出一小球，后落回抛出点，已知木星的半径为，引力常量为忽略空气阻力。求：
木星表面的重力加速度；
木星的平均密度；
木星的公转周期为年，则木星的环绕半径是日地距离的多少倍。
五、计算题（本大题共2小题，共20.0分）
15. 小李同学站在水平地面上，手握不可伸长的轻绳一端，绳的另一端系有质量为的小球，甩动手腕，使球恰好能在竖直平面内做完整的圆周运动。再次加速甩动手腕，当球某次运动到最低点时，绳恰好断掉，如题图所示。已知握绳的手离地面高度为，手与球之间的绳长为，绳能承受的最大拉力为，重力加速度为，忽略手的运动半径和空气阻力。求：
为使小球能在竖直平面内作完整的圆周运动，小球过最高点时的最小速度；
绳断时球的速度大小；
绳断后，小球落地点与抛出点的水平距离。
16. 如图所示，质量为的小物块从光滑斜面上的点由静止下滑，进入圆心为、半径为的光滑圆弧轨道点和点等高。圆弧点的切线与斜面重合，为光滑曲线轨道该轨道与物体以某一速度从点平抛后的运动轨迹重合，光滑曲线轨道在点处的切线与垂直，曲线轨道的端与带有挡板的光滑水平木板平滑连接，轻质弹簧左端固定在挡板上。已知点距斜面底端的距离，水平木板距离地面的高度，斜面的倾角。取，已知，求：
小物块运动到圆弧最低点时受到的支持力的大小；
要使小物块从点沿轨道运动到点的过程中对轨道刚好没有压力，小物块释放点距点的距离计算结果保留两位有效数字；
若斜面不光滑且动摩擦因数，小物块仍从点下滑，在整个过程中小物块沿斜面滑行的总路程。
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
当只有重力做功或弹簧的弹力做功时，物体的机械能守恒，根据机械能守恒的条件逐项进行分析判断。
本题主要考查机械能守恒条件，看是否只有重力或系统内弹力做功。
【解答】
A、甲图中，物块以一定的初速度将弹簧压缩的过程中，由于只有重力和弹簧的弹力做功，则物块与弹簧组成的系统机械能守恒，故A正确；
B、乙图中，物体匀速下滑，动能不变，重力势能减少，则物体的机械能不守恒，故B错误；
C、丙图中，、对、组成的系统，不计空气阻力，只有重力做功，、组成的系统机械能守恒，故C正确；
D、丁图中，小球在做圆锥摆的过程中，重力势能和动能都不变，机械能守恒，故D正确。
本题选不正确的，
故选：。
2.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查重力做功的基本概念，关键是抓住功的求解公式，难度不大。
由计算重力做功；由机械能守恒定律得到物块滑到斜面底端时的动能；根据计算平均功率，根据计算瞬时功率。
【解答】
A.物块从斜面顶端滑到底端的过程中重力做功，故A错误；
B.由于只有重力做功，机械能守恒，物块滑到斜面底端时的动能为，故B错误；
C.由于，物体沿斜面运动的时间：，物块从斜面顶端滑到底端的过程中重力的平均功率为，故C错误；
D.物块到达斜面低端的速度，物块滑到斜面底端时重力的瞬时功率，故D正确。
3.【答案】
【解析】解：物体做匀速圆周运动，合力指向圆心，
对物体受力分析，受重力、向上的静摩擦力、指向圆心的支持力，如图
其中重力与静摩擦力平衡，与物体的角速度无关，
支持力提供向心力，所以当圆筒的角速度增大以后，向心力变大，物体所受弹力增大，所以D正确。
故选：。
做匀速圆周运动的物体合力等于向心力，向心力可以由重力、弹力、摩擦力中的任意一种力来提供，也可以由几种力的合力提供，还可以由某一种力的分力提供；
本题中物体做匀速圆周运动，合力指向圆心，对物体受力分析，受重力、向上的静摩擦力、指向圆心的支持力，合力等于支持力，提供向心力。
本题中要注意静摩擦力与重力平衡，由支持力，提供向心力。
4.【答案】
【解析】
【分析】
本题以明代出版的天工开物为背景，考查了传动问题在实际问题中的应用，解决此题的关键是明确同缘传动和同轴传动的特点，灵活应用向心加速度公式。
齿轮传动过程中，边缘点的线速度相等，结合公式求解角速度之比，由公式求解周期之比；由向心加速度公式列式求解。
【解答】
根据齿轮传动过程中，与的线速度大小相等，、的线速度大小之比：：，由公式，结合齿轮半径比：：，可知、的角速度之比的：：，由公式，可知、的周期之比：：，故C正确，AB错误；
D.由向心加速度公式，结合齿轮半径比：：，可知、的向心加速度大小之比：：，故D错误。
5.【答案】
【解析】
【分析】
人造地球卫星的向心力由万有引力提供，则由公式可得出各量的表达式，则可得出各量间的比值。
本题考查万有引力在天体运动中的应用，注意本题中的质量为中心天体地球的质量；各物理量与人造地球卫星的质量无关。
【解答】
人造地球卫星的万有引力充当向心力，即则可知：
A.引力，故引力之比为，故A错误；
B.线速度，故线速度之比为，故B正确；
C.周期，故周期之比为，故C错误；
D.向心加速度，故向心加速度为：，故D错误。
6.【答案】
【解析】
【分析】
本题主要考查万有引力的应用；解决本题时，要抓住地球赤道上的物体与地球同步卫星具有相同的角速度和周期，根据，比较线速度和向心加速度的大小；对于在轨道运行的卫星，根据万有引力提供向心力，列式比较线速度、角速度、周期和向心加速度大小。
地球赤道上的物体与同步卫星具有相同的角速度和周期，根据，比较线速度的大小和向心加速度的大小，根据万有引力提供向心力比较、的线速度、角速度、周期和向心加速度大小。
【解答】
A.地球赤道上的物体与地球同步卫星角速度相同，根据可知：的线速度大于的线速度，即；对于、两卫星，根据得的线速度大于的线速度，所以，故A正确。
B.地球赤道上的物体与同步卫星具有相同的角速度，所以，根据知，的向心加速度大于的向心加速度，根据得的向心加速度大于的向心加速度，即，故B错误；
C.卫星为同步卫星，所以，根据得的周期大于的周期，所以，故C错误；
D.同步卫星的运行周期与地球自转周期相同，角速度相同，则和的角速度相同，根据知，的向心加速度大，由知，的向心加速度小于的向心加速度，而的向心加速度约为，故的向心加速度小于重力加速度，故D错误。
7.【答案】
【解析】
【分析】
本题主要考查弹簧类的系统机械能守恒问题。当球速度最大时，对、整体受力分析，得出角；根据整个过程中系统机械能守恒，计算的最大速度。
【解答】
A.在运动过程中，、、及弹簧组成的系统不受摩擦力，能量只在动能、弹性势能、重力势能之间转化，机械能守恒，故A错误；
B.当轻绳向上的拉力等于球重力时球的加速度为零，速度达到最大，此时与球相连的球由相同的运动情况加速度也为，故B正确；
C.当球速度最大瞬间对、当成整体受力分析、，得，，故C错误；
D.由整个过程中系统机械能守恒，，联立解得，故D正确。
8.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查对同步卫星的认识，基础题目。
根据同步卫星的特征结合万有引力提供向心力逐一分析即可判断。
【解答】
地球同步卫星与地球自转同步，其运动的周期等于地球自转的周期，其轨道平面与赤道面重合，不可能定点在我国首都北京上空，所用同步卫星运行的周期相同，由知，所有同步卫星做圆周运动的半径相同，则离地高度相同，线速度大小相等，加速度相等。故BD正确，AC错误。
9.【答案】
【解析】【详解】返回舱从Ⅰ轨道进入Ⅱ轨道需要减速，因此在Ⅰ轨道上点需要向运动方向的同方向喷气，选项A错误；
B.根据开普勒第三定律有
返回舱在Ⅱ轨道上的半长轴大于返回舱在Ⅲ轨道上的轨道半径，所以在Ⅱ轨道上的运动的周期大于返回舱在Ⅲ轨道上运动的周期，选项B错误；
C.根据万有引力提供向心力，有
解得
返回舱在Ⅰ轨道上的半径大于Ⅲ轨道的半径，则有
又返回舱从Ⅰ轨道进入Ⅱ轨道需要减速，则有
所以有
即返回舱在Ⅲ轨道上点的速度的大小大于Ⅱ轨道上点速度的大小，选项C正确；
D.根据牛顿第二定律有
解得
返回舱在Ⅰ轨道上点时的半径等于返回舱在Ⅱ轨道上点时的半径，所以返回舱在Ⅰ轨道上经过点时的加速度等于在Ⅱ轨道上经过点时的加速度，选项D正确。
故选CD。
10.【答案】
【解析】
【分析】
解决本题的关键知道小球做圆周运动向心力的来源，知道小球竖直方向合力为零。小球做匀速圆周运动，在竖直方向上的合力为零，水平方向合力提供向心力，结合牛顿第二定律分析判断即可求解。
【解答】
A.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，所以绳在竖直方向上的分力与重力相等，可知绳的张力不可能为零，故A正确；
B.根据竖直方向上平衡得，，解得，可知绳的拉力不变，故B错误；
C.当绳拉力为零时，有：，解得，可知当角速度时，绳必存在张力，故C正确。
D.由于绳可能没有弹力，故绳突然被剪断，绳的弹力可能不变，故D错误。
故选：。
11.【答案】
【解析】解：、在第一次在小铅块运动过程中，小铅块与木板之间的摩擦力使整个木板一直加速，第二次小铅块先使整个木板加速，运动到部分上后部分停止加速，只有部分加速，加速度大于第一次的对应过程，故第二次小铅块与木板将更早达到速度相等，所以小铅块还没有运动到的右端，两者速度相同。故B错误，A正确；
、根据摩擦力乘以相对位移等于产生的热量，第一次的相对路程大小大于第二次的相对路程大小，则图甲所示的过程产生的热量大于图乙所示的过程产生的热量，故C错误，D正确。
故选：。
比较两次运动的区别，铅块一直做匀减速直线运动，木板一直做匀加速直线运动，第一次在小铅块运动过程中，整个木板一直加速，第二次小铅块先使整个木板加速，运动到部分上后部分停止加速，只有部分加速，加速度大于第一次的对应过程，通过比较小铅块的位移确定是否飞离木板；
根据摩擦力乘以相对位移等于热量比较小铅块在木板上和木板上产生的热量。
解决本题的关键理清铅块和木板的运动过程，通过比较位移的关系判断是否脱离，以及掌握功能关系。
12.【答案】；；；。
【解析】
【分析】
该实验采用控制变量法，图中抓住角速度不变、半径不变，研究向心力与质量的关系，根据向心力之比求出两球转动的角速度之比，结合，根据线速度大小相等求出与皮带连接的变速轮塔对应的半径之比。
本实验采用控制变量法，即要研究一个量与另外一个量的关系，需要控制其它量不变．知道靠皮带传动，变速轮塔的线速度大小相等。
【解答】
在研究向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系时，需先控制某些量不变，研究另外两个物理量的关系，该方法为控制变量法，故选B；
在探究向心力的大小与质量关系时，要保证不变的是角速度和半径，故选A；
图中两球的质量相同，转动的半径相同，则研究的是向心力与角速度的关系，故选C；
根据，两球的向心力之比为：，半径和质量相等，则转动的角速度之比为：，因为靠皮带传动，变速轮塔的线速度大小相等，根据，知与皮带连接的变速轮塔对应的半径之比为：，故选B；
故答案为：；；；。
13.【答案】
【解析】【详解】
A.重物下落的起始位置靠近打点计时器，可以增大下落距离，减少误差，A正确；
B.做实验时，先接通打点计时器的电源，再释放重锤，避免释放纸带时重物有初速度，B正确；
C.通过 计算速度即默认了机械能守恒
失去了验证的意义，C错误；
D.用刻度尺测量某点到点的距离，利用公式 计算重力势能的减少量，其中应取当地的重力加速度，D正确。
本题选错误的，故选C。
从打下点到打下点的过程中，下降的高度为 ，故重力势能减少量
根据匀加速直线运动中某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，可知点的速度
故动能的增加量为
根据
得
所以 图线的斜率为，即
解得
14.【答案】解：根据竖直上抛运动规律：可知，木星表面的重力加速度；
在木星表面重力与万有引力相等有，
木星的密度
联立解得：；
根据开普勒第三定律有：
解得：
答：木星表面的重力加速度为；
木星的平均密度为；
木星的公转周期为年，则木星的环绕半径是日地距离的倍．
【解析】根据竖直上抛运动求得木星表面的重力加速度，
再根据重力与万有引力相等求得木星的密度；
根据开普勒第三定律解得。
根据竖直上抛求得月球表面的重力加速度，再根据重力与万有引力相等和万有引力提供卫星圆周运动向心力分析求解是关键。
15.【答案】解：为使小球能在竖直平面内作完整的圆周运动，小球过最高点时有：
解得
设绳能承受的最大拉力为．
最低点有：
解得
绳断后，根据平抛运动规律有：
联立解得：
答：为使小球能在竖直平面内作完整的圆周运动，小球过最高点时的最小速度为；
绳断时球的速度大小为；
绳断后，小球落地点与抛出点的水平距离为。
【解析】为使小球能在竖直平面内作完整的圆周运动，小球过最高点时重力提供向心力；
最低点根据牛顿第二定律解答；
绳断后，根据平抛运动规律解答。
本题综合了平抛运动和圆周运动两个运动，关键知道平抛运动在竖直方向和水平方向上的运动规律，以及圆周运动向心力的来源．
16.【答案】解：由过程，根据动能定理得
根据牛顿第二定律得
解得
要使物体由点运动到点对轨道没有压力作用，看作物体由到做平抛运动逆运动，即物块运动到点时的速度 为平抛运动的初速度，点时，根据平抛运动规律
，
解得
，
则
小物块从释放点运动到点的过程，根据动能定理有
解得
从开始下滑到运动到点的速度为零时，根据动能定理有
解得
【解析】见答案
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