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2022-2023学年河南省郑州市名校校盟高一（下）期中考试
物理试卷
注意事项:
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑；如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在试卷上无效。
3.考试结束后，本试卷和答题卡一并交回。
第I卷（选择题）
一、单选题（本大题共8小题，共32.0分）
1. 与地面成一定角度的喷泉喷出的水如图所示，不计空气阻力，则下列说法正确的是( )
A. 水在最高点时的速度为
B. 水在向上运动过程与在向下运动过程经过同一高度时的速度大小相等
C. 水做的是变加速曲线运动
D. 水在运动过程中受到的合力方向总与其速度方向垂直
2. 某建筑工地运输装置原理图如图所示，套在竖直细杆上的环由跨过定滑轮的不可伸长的轻绳与重物相连。由于的质量较大，故在释放后，将沿杆上升，当环上升至与定滑轮的连线水平，其上升速度，若这时的速度为，则( )
A. B. C. D.
3. 如图所示，在地面上以速度抛出质量为的物体，抛出后物体落到比地面低的海平面上。若以地面为参考平面，且不计空气阻力，则下列说法正确的是( )
A. 重力对物体做的功为 B. 物体在海平面上的动能为
C. 物体在地面上的机械能为 D. 物体落到海平面时的重力势能为
4. 如图所示为两级皮带传动装置，转动时皮带均不打滑，轮与轮是固定在一起的，轮的半径和轮的半径相同，轮的半径和轮的半径相同，且为轮和轮半径的一半，则轮边缘的点和轮边缘的点相比( )
A. 线速度之比为 B. 角速度之比为
C. 向心加速度之比为 D. 向心加速度之比为
5. 如图，将小球从倾角为的斜面上的点先后以不同速度向右水平抛出，分别落在斜面上的点、点及水平面上的点，点为斜面底端，，，，在水平方向间隔相等，空气阻力不计，下列说法正确的是
A. 三次抛球，小球的飞行时间各不相同
B. 三次抛球，小球在落点处的速度方向各不相同
C. 先后三次抛球，抛球速度大小之比为
D. 小球落在，两点时的速度大小之比为
6. 一玩具小车放在水平地面上，小车与地面的动摩擦因数恒为。当小车启动后，小车的水平牵引力随时间的变化情况如图甲所示，相应的小车速度随时间的变化关系如图乙所示，则根据图上信息可得( )
A. 动摩擦因数为，但无法求出小车的质量
B. 小车在末阻力的瞬时功率为
C. 小车在内牵引力的平均功率为
D. 小车在与内动能的变化量相同都为，因此两阶段牵引力做功相同
7. 年月日，我国成功发射首颗太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”，它围绕地球公转的轨道即太阳同步轨道面与太阳有固定的取向。若它绕地球公转的轨道可视为圆轨道，距离地球表面高度约为公里，远低于地球同步轨道高度，则( )
A. “羲和号”围绕地球公转周期约为小时
B. “羲和号”围绕地球公转周期约为天
C. “羲和号”的发射速度小于第一宇宙速度
D. “羲和号”的运行速度大于地球同步轨道卫星的运行速度
8. 年月日点分，“天宫课堂”第一课正式开讲，这是时隔年之后，中国航天员再次在太空授课。若已知地球质量为，半径为，引力常量为，在距地面高度为的空间站内有一质量为水球，其引力加速度大小为( )
A. B. C. D.
二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）
9. 如图所示，一个内壁光滑的弯管处于竖直平面内，其中管道半径为现有一个半径略小于弯管横截面半径远小于的光滑小球在弯管里运动，当小球通过最高点时速率为，则下列说法中正确的是重力加速度为 ( )
A. 若，则小球对管内壁无压力
B. 若，则小球对管内上壁有压力
C. 若，则小球对管内下壁有压力
D. 不论多大，小球对管内下壁都有压力
10. 如图所示为汽车的加速度和车速倒数的关系图像。若汽车质量为，它由静止开始沿平直公路行驶，且行驶中阻力恒定，最大车速为，则( )
A. 汽车所受阻力为
B. 汽车在车速为时，功率为
C. 汽车匀加速的加速度为
D. 汽车匀加速所需时间为
11. 科学家发现。距离地球光年的宇宙空间存在适合生命居住的双星系统，这一发现为人类研究地外生命提供了新的思路和方向。假设宇宙中有一双星系统由质量分别为和的、两颗星体组成。这两颗星绕它们连线上的某一点在二者万有引力作用下做匀速圆周运动，如图所示，、两颗星的距离为，引力常量为，则( )
A. 因为，所以
B. 两恒星做圆周运动的周期为
C. 若恒星由于不断吸附宇宙中的尘埃而使得质量缓慢增大，其他量不变，恒星的周期缓慢增大
D. 若恒星由于不断吸附宇宙中的尘埃而使得质量缓慢增大，其他量不变，则恒星的轨道半径将缓慢减小
12. 如图所示，将质量为的重物悬挂在轻绳的一端，轻绳的另一端系一质量为的环，环套在竖直固定的光滑直杆上，光滑的轻小定滑轮与直杆的距离为，杆上的点与定滑轮等高，杆上的点在点下方距离为处．现将环从处由静止释放，不计一切摩擦阻力，下列说法正确的是( )
A. 环到达处时，重物上升的高度
B. 环到达处时，环与重物的速度大小相等
C. 环从到，环减少的机械能等于重物增加的机械能
D. 环能下降的最大高度为
第II卷（非选择题）
三、实验题（本大题共2小题，共18.0分）
13. “探究平抛运动的特点”实验有以下几步。
用如图甲所示竖落仪装置探究平抛运动的特点。用小锤击打弹性金属片后，球沿水平方向抛出，做平抛运动；同时球被释放，自由下落，做自由落体运动。改变小球距地面的高度和小锤击打的力度，发现：两球总是同时落地。由此可以得到的结论是________。
在的基础上，用如图乙所示平抛仪装置继续探究平抛运动的规律。得到了小球在竖直平面上的一条运动轨迹，如图丙平面直角坐标系中的曲线所示，为水平方向，为竖直方向。为了分析小球在水平方向是否做匀速直线运动，下列操作正确的是_______
A.在图线上取四点，让它们在方向上的距离间隔相等，看它们在方向上的距离间隔是否近似相等
B.在图线上取四点，让它们在方向上的距离间隔相等，看它们在方向上的相邻间隔的位移差是否近似相等
C.在图线上取四点，让它们在方向上的距离间隔相等，看它们在方向上的距离间隔是否近似相等
D.在图线上取四点，让它们在方向上的距离间隔相等，看它们在方向上的相邻间隔的位移差是否近似相等
14. 用如图所示的向心力演示器探究向心力的表达式。已知小球在挡板、、处做圆周运动的轨迹半径之比为，回答以下问题：
在该实验中，主要利用了_________来探究向心力与质量、半径、角速度之间的关系。
A.理想实验法 微元法 控制变量法 等效替代法
把两个质量相同的小球分别放在长槽和短槽内，使它们做圆周运动的半径相同。依次调整塔轮上皮带的位置，匀速转动手柄，可以探究__________。
A.向心力的大小与质量的关系 向心力的大小与半径的关系
C.向心力的大小与角速度的关系 以上三者均可探究
探究向心力与角速度之间的关系时，若图中弹簧测力筒显示出两个小球所受向心力的比值为：，运用圆周运动知识可以判断与皮带连接的变速塔轮对应的半径之比为_________。
A.
四、计算题（本大题共4小题，共40.0分）
15. 年月日，中国首次火星探测任务“天问一号”探测器成功着陆火星表面。迈出了我国星际探测征程的重要一步，成为第二个成功着陆火星的国家，这是我国航天事业又一具有里程碑意义的进展。已知火星的质量为，半径为，“天问一号”探测器的质量为，引力常量为，不考虑火星自转。求：
火星表面的重力加速度；
一段时间内，“天问一号”探测器在距离火星地面高度为，围绕火星做匀速圆周运动的角速度；
在火星上要发射一颗环火卫星，最小发射速度。
16. 从某高处以的初速度、与水平方向成角斜向上抛出一石子，落地时石子的速度方向和水平方向的夹角为，忽略空气阻力，，，结果均保留位有效数字。求：
石子在空中运动的时间；
石子的水平射程；
石子抛出后，相对于抛出点能到达的最大高度；
抛出点离地面的高度。
17. 如图所示，在水平圆盘上放有质量分别为、、的可视为质点的三个物体、、。圆盘可绕其中心轴线转动，三个物体与圆盘间动摩擦因数均为，最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力，三个物体与中心轴线的点共线，且，现将三个物体分别用两根轻质细线相连，保持两根细线都伸直且绳中恰无张力，若圆盘从静止开始转动，且角速度在极其缓慢的变化，重力加速度，则在这一过程中求：
、之间的绳子即将出现拉力时，圆盘转动的角速度；
、之间的绳子即将出现拉力时，圆盘转动的角速度以及此时、 之间绳上的张力；
当所受摩擦力的大小为时，圆盘转动的角速度可能的值。
18. 如图所示，游乐场的过山车可以底朝上在圆轨道上运行，游客却不会掉下来。我们把这种情形抽象为如图所示的模型：弧形轨道的下端与半径为的竖直圆轨道相接，、分别为圆轨道的最低点和最高点。质量为的小球可视为质点从弧形轨道上的点由静止滚下，到达点时的速度为，且恰好能通过点。已知、间的高度差为，为重力加速度。求：
小球运动到点时，轨道对小球的支持力的大小
小球通过点时的速率
小球从点运动到点的过程中，克服摩擦力做的功。
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
斜抛运动运动过程中只有重力，上升和下降过程具有对称性，下降过程为平抛运动。
【解答】
A.地面成一定角度的喷泉喷出的水做斜抛运动，则最高点具有水平速度，选项A错误；
B.根据抛体运动的对称性，水在向上运动过程与在向下运动过程经过同一高度时的速度大小一定相等，方向不同，B正确；
C.地面成一定角度的喷泉喷出的水做斜抛运动，不计空气阻力，则只受重力，加速度为重力加速度，则做匀变速曲线运动，C错误；
D.水在运动过程中受到的合力是重力，只有最高点时合力方向总与其速度方向垂直，其余合力方向与速度方向不垂直，D错误。
故选B。
2.【答案】
【解析】
【分析】
把上升的速度分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向的速度，而沿绳子方向的速度与的速度相等。
【解答】
对进行上升速度的分解，其分速度分别是垂直于绳子方向和沿绳子方向，其中与的速度由于在同一根绳子，大小相等，当环上升至与定滑轮的连线处于水平位置时
所以的速度，故选D。
3.【答案】
【解析】【详解】从地面到海平面重力对物体做的功为
故A错误；
B.根据动能定理
得物体在海平面上的动能为
故B正确；
C.物体在地面上的机械能为 ，故C错误；
D.以地面为零势能面，海平面低于地面 ，所以物体在海平面上时的重力势能为
故D错误。
故选B。
4.【答案】
【解析】
【分析】
皮带传动的特点是皮带和轮子接触点的线速度的大小相等，同轴传动的特点是角速度相同，然后结合公式和列式分析。
本题关键是明确同轴传动与同缘传动的区别，记住线速度与角速度关系公式、向心加速度公式。
【解答】
A、由题意知，其中、为轮和轮边缘的线速度，则：：，故A错误。
B、由可知，故B错误。
、设轮的半径为，则，即：：，故C错误，D正确。
故选：。
5.【答案】
【解析】
【分析】
解决平抛运动的方法是把平抛运动分解到水平方向和竖直方向去研究，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动，平抛运动落在斜面上时，竖直方向的位移和水平方向上位移比值一定，根据该规律求出平抛运动的时间，从而求出落在斜面上时，速度与水平方向的夹角．
解决本题的关键掌握平抛运动的规律，知道平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动，难度适中．
【解答】
A、根据，得，由于、下落的高度相同，则这、两球飞行时间相同，大于球飞行时间，故A错误；
B、、两球都落在斜面上，竖直方向的位移和水平方向上位移比值一定：，解得：．
则落在斜面上时竖直方向上的分速度．
设速度与水平方向的夹角为，有，知落在斜面上时，速度与水平方向的夹角与初速度无关，则小球与水平方向的夹角相同，即、两小球在落点处的速度方向相同，故B错误；
C、若三点都落在水平面上，则运动的时间相等，而、、、在水平方向间隔相等，根据可知，抛球速度大小之比为：：，但不在水平面上，可见先后三次抛球，抛球速度大小之比一定不为，故C错误；
D、根据题意可知，小球落在、两点时水平位移之比为：，根据几何关系可知，竖直位移之比为：，根据可知，运动时间之比为：，根据可知小球落在、两点时的速度大小之比为：，故D正确。
6.【答案】
【解析】
【分析】
此题考查了学生对图象问题的分析能力，能从图象中得出相关的信息，然后结合功和功率的计算公式进行计算求解，是热点考题。
本题结合图像和图象的对应关系判断物体运动特征，分析物体的受力情况，根据牛顿第二定律得出摩擦因数和小车质量；根据图像读出末的速度，算出阻力的瞬时功率；根据速度时间图象与坐标轴围成的面积表示位移求出内的位移，根据功的计算式算出牵引力做的功，进而算出平均功率；根据功的计算式判断和内牵引力做功情况。
【解答】
A.根据图像可知，在内，小车匀速运动，处于平衡状态，因此，内，小车做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律有：，同时，从图像可知：，得到：，，故A错误；
B.根据瞬时功率公式，末阻力的瞬时功率为，故B错误；
C.根据图像可知内的位移也就是内的位移有：，内的平均功率有：，故C正确；
D.内牵引力还在做正功，故两个阶段牵引力做功不同，故D错误。
7.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查万有引力定律的应用。根据万有引力提供向心力求出周期、线速度表达式，然后比较周期、线速度大小。
【解答】
该太阳同步轨道卫星也是绕地球公转的，根据得周期公式，半径小于地球同步卫星，该卫星周期小于小时，故AB错误；
C.该卫星轨道高于近地卫星，发射速度大于第一宇宙速度，故 C错误
D.根据得环绕速度公式，卫星“羲和号”的半径比同步卫星半径小，运行线速度大，故 D正确。
8.【答案】
【解析】
【分析】
水球受到的万有引力提供向心力，根据牛顿第二定律列式即可求出引力加速度。
解决本题时要建立模型，明确水球向心力的来源为万有引力。
【解答】
由万有引力公式
得在距地面高度为的空间站内有一质量为水球，其引力加速度大小为
故B正确。
故选B。
9.【答案】
【解析】
【分析】
由题意可知在最高点，由小球的重力与管壁的弹力的合力提供小球的向心力，小球对管壁有无弹力要分析比较小球的重力与小球在最高点所要提供的向心力大小关系，结合牛顿第二定律与向心力公式分析即可正确解答。
本题的关键是要比较在最高点小球的重力与小球所要提供的向心力大小关系。
【解答】
当小球在最高点时，重力恰能提供所要的向心力时，此时小球对上、下壁均无压力，有，
得，
则当时，所要提供的向心力大于小球的重力，则小球对上壁有压力；
当时，所要提供的向心力小于小球的重力，则小球对下壁有压力；
故D错误，ABC正确。
故选ABC。
10.【答案】
【解析】
【分析】
从图线看出，开始图线与轴平行，表示牵引力不变，牵引车先做匀加速直线运动，倾斜图线的斜率表示额定功率，即牵引车达到额定功率后，做加速度减小的加速运动，当加速度减小到零，做匀速直线运动。
解决本题的关键能够从图线中分析出牵引车的运动情况，知道倾斜图线的斜率表示牵引车的额定功率。
【解答】
A.根据牛顿第二定律得
汽车的功率为
解得
根据图像得
解得
根据图像，将
代入
解得
A正确；
B.根据
解得
根据图像，汽车在车速为时，汽车正在做匀加速运动，汽车的功率为
B错误；
C.根据
解得
C错误；
D.匀加速结束时的速度为
汽车匀加速所需时间为
D正确。
故选AD。
11.【答案】
【解析】
【分析】本题为双星问题，明确双星特点：绕同一中心转动的角速度和周期相同．由相互作用的万有引力充当向心力．
【解答】设、两颗星体的轨道半径分别为、，双星之间的万有引力提供向心力，则有，
两式联立得
，即，所以有，A错误；
联立两式可得两颗星的周期为，
若缓慢增大，其他量不变，由上式可知周期变小，故B正确，C错误；
D.由几何关系，
结合式可得，
若缓慢增大，其他量不变，由上式可知的轨道半径将缓慢减小，D正确。
故选BD。
12.【答案】
【解析】
【分析】
环刚开始释放时，重物由静止开始加速．根据数学几何关系求出环到达处时，重物上升的高度．对的速度沿绳子方向和垂直于绳子方向分解，在沿绳子方向上的分速度等于重物的速度，从而求出环在处速度与重物的速度之比．环和重物组成的系统机械能是守恒的．
解决本题的关键知道系统机械能守恒，知道环沿绳子方向的分速度的等于重物的速度．
【解答】
A、根据几何关系有，环从下滑至点时，下降的高度为，则重物上升的高度，故A正确；
B、环到达处时，对环的速度沿绳子方向和垂直于绳子方向分解，在沿绳子方向上的分速度等于重物的速度，有：，所以有，故B错误；
C、环下滑过程中无摩擦力做功，故系统机械能守恒，即有环减小的机械能等于重物增加的机械能，故C正确；
D、设环下滑到最大高度为时环和重物的速度均为，此时重物上升的最大高度为，根据系统的机械能守恒有：，解得：，故D正确．
故选：．
13.【答案】平抛运动在竖直方向上的分运动是自由落体运动；
【解析】
【分析】
同时落地，根据自由落体运动规律及匀变速直线运动规律进行分析即可；
根据匀速直线运动的特点进行分析；
本题的关键是清楚平抛运动的两个分运动性质。
【解答】
两球总是同时落地，而时间是由竖直方向的高度决定，两球在竖直方向上的高度相等，由此可以得出的结论平抛运动在竖直方向上的分运动是自由落体运动；
在图线上取四点，让它们在方向上的距离间隔相等，根据，因平抛初速度不变，则时间相等，而平抛运动在方向的分运动是自由落体运动，则相邻间隔的位移差近似相等，即可验证。故D正确，ABC错误。
故选D。
14.【答案】
【解析】
【分析】
探究多变量因素实验应采用控制变量法；
根据实验目的和实验方法确定需要控制的变量，根据题意分析答题；
根据向心力表达式及线速度和角速度的关系分析计算。
本题考查了探究向心力与质量、半径与角速度间关系实验，本实验采用控制变量法，即对涉及多个物理量的问题，要研究一个量与另外一个量的关系，需要控制其它量不变。
【解答】
在该实验中，通过控制质量，半径、角速度中两个物理量相同，探究向心力与另外一个物理量之间的关系，采用的科学方法是控制变量法。
故选C；
两球质量相同，做圆周运动的半径相同，在调整塔轮上皮带的位置时，由于皮带上任意位置的线速度相同，根据可知改变了两个塔轮做圆周运动的角速度，物体的角速度也随之改变，故可以探究向心力大小与角速度的关系；
故选C；
根据向心力公式，可得两小球的角速之比为
由于两塔轮之间使用皮带传动，线速度相同，根据线速度公式，可得与皮带连接的变速塔轮对应的半径之比为
故选A。
故答案为：
15.【答案】解：
当“天问一号”探测器在火星表面静止时，所受重力等于万有引力，即
解得
“天问一号”探测器在距离火星地面高度为做匀速圆周运动时，根据牛顿第二定律有
解得
在火星上要发射一颗环火卫星，其最小发射速度为火星的第一宇宙速度，则
解得
【解析】本题考查了天体运动的规律，难度不大。
16.【答案】解：石子落地时的速度方向和水平方向的夹角为，则，
而，得，
取竖直向上为正方向，落地时竖直方向的速度向下，则，得；
石子在水平方向上做匀速直线运动，故有，；
当石子速度的竖直分量减为时，到达最大高度处，即，
由，解得；
抛出点离地面的高度，解得。
【解析】对石子抛出时和落地时的速度进行分解，根据匀变速直线运动公式求解石子在空中运动的时间。
17.【答案】解：、之间的绳子即将出现拉力时，对
得
、之间的绳子即将出现拉力时，对
对
得
当 绳上拉力 为时：对
得
当 绳上拉力 不为，且圆盘对摩擦力沿径向向圆心时：
对
对
对
得
当 绳上拉力 不为，且圆盘对摩擦力沿径向向半径的延长线时：
对
对
对
得
【解析】见答案
18.【答案】解：小球运动到点时，由牛顿第二定律得：
结合解得轨道对小球的支持力的大小为：
小球恰能通过点时，由重力提供向心力，由牛顿第二定律得：
则得：
小球从点运动到点的过程中，根据动能定理得：
解得：
【解析】小球运动到点时，由轨道的支持力和重力的合力提供向心力，由牛顿第二定律求支持力的大小；
小球恰能通过点时，由重力提供向心力，再由牛顿第二定律求速率；
小球从点运动到点的过程中，运用动能定理求克服摩擦阻力做的功。
本题属于圆周运动中轻绳的模型，关键要明确圆周运动向心力的来源：在最高点时，重力恰好充当向心力；要知道动能定理是求功常用的方法
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