2021衡水十四中高一下学期二调考试物理试卷含答案

这是一份2021衡水十四中高一下学期二调考试物理试卷含答案，共14页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
物 理 试 卷
（考试时间 90分钟 满分100分）
一、选择题：本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1~8题只有一项符合题目要求，第9~12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．将一蜡块置于注满清水的长玻璃管中，封闭管口后将玻璃管竖直倒置，在蜡块匀速上浮的同时，使玻璃管紧贴黑板面水平向右匀速移动（如图所示），则蜡块相对于黑板的运动轨迹是
A．B．C．D．
2．汽车从静止开始以恒定的功率在平直公路上行驶，阻力保持不变，经过时间达到最大速度，在时间内，下列说法错误的是
A．汽车的加速度减小B．汽车的最大速度为
C．汽车的位移小于D．发动机做的功为
3．长度为m的轻质细杆，端有一质量为kg的小球，如图所示，小球以点为圆心在竖直平面内做圆周运动，通过最高点时小球的速率是3.0m/s，取10m/s2，则此时细杆受到小球
A．54.0N的拉力B．54.0N的压力C．24.0N的拉力D．24.0N的压力
4．将自行车转弯近似看成它绕某个定点（图中未画出）做圆周运动。如图所示为自行车转弯过程中某时刻的俯视图，点、点分别为自行车前、后轮轴中心上的点，虚线表示前、后轮转弯的轨迹，则点和点的
A．线速度相同
B．角速度相同
C．向心加速度相同
D．线速度、角速度和向心加速度都不同
5．体育课上某同学站在罚球线处用力将篮球从手中投出，如图所示。篮球约以1.0m/s的速度撞击篮圈，用的篮球质量约为0.6kg，篮圈离地高度为3.05m，空气阻力不计，则该篮球离开手时初动能约为
A．0B．0.3JC．8JD．18J
6．2020年7月23日，我国成功发射“天问一号”火星探测器。若将地球和火星绕太阳的公转视为匀速圆周运动，且忽略自转影响。根据下表中的数据，结合所学知识可以判断
A．太阳对地球的引力大于太阳对火星的引力
B．火星的公转周期小于1年
C．火星的第一宇宙速度大于7.9km/s
D．“天问一号”的发射速度大于16.7km/s
7．2020年诺贝尔物理学奖授予黑洞研究者。黑洞是宇宙空间内存在的一种密度极大而体积较小的天体，黑洞的引力很大，连光都无法逃逸。在两个黑洞合并过程中，由于彼此间的强大引力作用，会形成短时间的双星系统。如图所示，黑洞、可视为质点，不考虑其他天体的影响，两者围绕连线上点做匀速圆周运动，点离黑洞更近，黑洞质量为，黑洞质量为，间距离为。下列说法正确的是
A．黑洞与绕行的向心加速度大小相等
B．黑洞的质量大于黑洞的质量
C．若两黑洞质量保持不变，在两黑洞间距减小后，两黑洞的绕行周期变小
D．若两黑洞质量保持不变，在两黑洞间距减小后，两黑洞的向心加速度变小
8．电梯“对重”的主要功能是相对平衡轿厢重量，在电梯工作中使轿厢与“对重”间的重量差保持在限额之内，保证电梯的牵引传动正常。如图（甲所示，驱动装置带动钢丝绳使轿厢和“对重”在竖直方向运动，当轿厢从顶楼向下运动，图象如图（乙所示，下列说法正确的是
A．在时间内，轿厢处于失重状态
B．在时间内，钢丝绳对轿厢的拉力先增大后减小
C．在时间内，轿厢和“对重”组成的系统机械能守恒
D．在时间内，钢丝绳对轿厢的拉力大小等于钢丝绳对“对重”的拉力大小
9．某物体同时受到三个力作用而做匀减速直线运动，其中与加速度的方向相同，与速度的方向相同，与速度的方向相反，则下列判断正确的是
A．对物体做正功B．对物体做正功
C．对物体做负功D．合外力对物体做负功
10．质量为的物体被人用手由静止向上提高，这时物体的速度是，下列说法中正确的是（不计一切阻力，
A．手对物体做功B．合外力对物体做功
C．物体机械能增加了D．物体重力势能增加了
11．研究发现金星的半径为地球半径的0.9倍，在金星的表面上将一个物体竖直向上抛出，不计空气阻力，从抛出开始计时，物体运动的位移随时间关系如图（可能用到的数据：地球的半径为，地球的第一宇宙速度取，地球表面的重力加速度为，则下列说法正确的是
A．金星表面的重力加速度为
B．金星的密度比地球的密度大
C．金星的第一宇宙速度约为
D．将该物体以相同大小的初速度在地球表面上竖直向上抛出，上升的最大高度为
12．如图所示，一质量为的篮球，可视为质点。从离地面高为处水平抛出，第一次落地后反弹高度为。已知重力加速度为，不计空气阻力。下列说法正确的是
A．篮球在运动过程中机械能不守恒
B．篮球第一次着地的竖直分速度为
C．篮球第二次反弹的最高点一定是
D．篮球反弹第一次的最高点的重力势能比抛出点减少了
二、非选择题：共52分。
13．（6分）如图所示，是探究向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系的实验装置图，转动手柄1，可使变速轮塔2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动。皮带分别套在轮塔2和3上的不同圆盘上，可使两个槽内的小球6、7分别以不同的角速度做匀速圆周运动。小球做圆周运动的向心力由横臂8的挡板对小球的压力提供，球对挡板的反作用力，通过横臂8的杠杆作用使弹簧测力筒9下降，从而露出标尺10，标尺10上露出的红白相间的等分格显示出两个球所受向心力的比值。那么：
（1）现将两小球分别放在两边的槽内，为了探究小球受到的向心力大小和角速度的关系，下列说法中正确的是
．在小球运动半径相等的情况下，用质量相同的小球做实验
．在小球运动半径相等的情况下，用质量不同的小球做实验
．在小球运动半径不等的情况下，用质量不同的小球做实验
．在小球运动半径不等的情况下，用质量相同的小球做实验
（2）在该实验中应用了 （选填“理想实验法”、“控制变量法”、“等效替代法” 来探究向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系。
（3）当用两个质量相等的小球做实验，且左边小球的轨道半径为右边小球的2倍时，转动时发现右边标尺上露出的红白相间的等分格数为左边的2倍，那么，左边轮塔与右边轮塔之间的角速度之比为 。
14．（8分）某同学利用如图所示实验装置探究系统机械能守恒，甲、乙两个体积相同的小球用跨过光滑定滑轮的轻绳连接，实验步骤如下：
①测量甲、乙两小球的质量分别为、；
②用游标卡尺测出小球乙的直径；
③将光电门固定在铁架台上某一位置，测出铁架台底端到光电门的距离；
④将小球乙放在铁架台的底端，将小球甲由图示位置静止释放，记录小球乙通过光电门的时间△；
⑤改变光电门到铁架台底端的高度，重复步骤④，记录多组数据。
回答下列问题：
（1）小球乙通过光电门的瞬时速度大小为 。
（2）利用测量数据可得，系统减少的重力势能为 ，系统增加的动能为 ，计算结果保留两位有效数字）。
（3）受阻力的影响，系统减少的重力势能与增加的动能会存在差值。当增加时，两者的差值会 （填“增大”“不变”或“减小” 。
15．（8分）平抛运动的问题中不仅会涉及位移关系，有时还会涉及速度关系。如图所示，在摩托车赛道上，水平路面的前方有一个壕沟，壕沟两侧高度差为，水平间距为。若忽略空气阻力，取重力加速度，摩托车水平飞出的速度至少要多大才能越过这个壕沟？摩托车刚好越过壕沟时速度方向与水平方向的夹角的正切值大小？
16．（10分）我国“天问一号”携带火星车预计2021年5月登陆火星表面，火星车将在火星平直表面上行驶。设火星车质量为，行驶的最大功率为，行驶时受到阻力为其在火星表面所受重力的。已知地球质量约为火星质量的10倍，地球半径约为火星半径的2倍，地球表面的重力加速度大小为，求：
（1）火星表面的重力加速度大小；
（2）火星车在火星平直表面行驶的最大速度。
17．（10分）如图所示，常见的圆形餐桌的中部是一个半径为的圆玻璃盘，圆玻璃盘是可以绕中心轴转动的。本题近似认为圆玻璃盘与餐桌在同一水平面内，且两者之间的间隙可忽略不计。一只茶杯放置在圆玻璃盘边缘，茶杯与圆玻璃盘间的动摩擦因数为，茶杯与餐桌间的动摩擦因数为。设茶杯与圆盘、茶杯与餐桌之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度取。
（1）现转动圆玻璃盘，茶杯不滑到餐桌上时，圆玻璃盘的最大角速度为多少？
（2）若茶杯恰好从圆玻璃盘上甩出，为使茶杯不滑落到地面上，餐桌半径的最小值为多大？
18．（10分）如图所示，在倾角为的光滑斜面内固定一光滑铁皮制作的圆弧轨道，铁皮面垂直斜面放置，圆弧的圆心为，半径为，半径和分别垂直于斜面的侧边和底边，质量为的小球从圆弧轨道上无初速度释放：
（1）若小球由点释放，求小球滑到轨道底端点时的速度大小以及此时小球对轨道的压力．
（2）若小球从轨道上的某处释放，打在斜面内轨道右侧垂直斜面底边放置的木板上，当木板与半径的距离为时，小球打在点，木板与半径的距离为时，小球打在点，且木板上两落点的距离为，求小球释放点距离轨道底端的高度（设斜面足够大，木板足够长）．
参考答案与试题解析
1．【解析】蜡块参加了两个分运动，竖直方向在管中以匀速上浮，水平方向水平向右匀速直线移动，根据运动的合成可知，运动轨迹沿着合速度方向做匀速直线运动，故均错误，正确；
故选：。
2．【解析】、由可知，汽车从静止开始以恒定的功率在平直公路上行驶，在达到最大速度的过程中，速度不断增大，牵引力不断减小，由牛顿第二定律得：，解得其加速度大小为：，可知汽车的加速度减小，故正确；
、由可知，当牵引力与阻力大小相等时，，汽车达到最大速度，由，解得汽车的最大速度大小为：，故正确；
、当汽车做匀加速直线运动时，汽车的位移大小为，汽车从静止开始以恒定的功率在平直公路上行驶，在达到最大速度的过程中，其图像如图中所示：由于图线与轴围成的面积大小即为运动物体在对应时间内位移的大小，由图像可知：汽车的位移大小大于，故错误；
、汽车从静止开始以恒定的功率在平直公路上行驶时，发动机做的功为，故正确。
本题选错误的，
故选：。
3．【解析】小球通过最高点，根据小球的运动情况可知合外力提供的向心力大小为：
，
而小球重力为：
，
故轻杆对小球的作用力为：
，方向竖直向下，即细杆对小球的拉力。
故错误，正确。
故选：。
4．【解析】、因为、两点同时绕着点转动，所以具有相同的角速度，故正确；
、由可知当角速度相等时，转动的半径不同时，线速度也不同，故错误；
、由可知当角速度相等时，转动的半径不同时，向心加速度也不同，故错误；
、由上述分析可知点和点的角速度相同，线速度和向心加速度不同，故错误。
故选：。
5．【解析】设该篮球离开手时初动能为，并设该同学投球时手到地面的高度为，篮球离开手时的高度与篮圈的高度差为：
对篮球从手中出手到撞击篮筐的过程运用动能定理得：
代入数据解得：，故正确，错误。
故选：。
6．【解析】、由于地球的质量与火星的质量之比大约为，地球和火星的公转轨道半径之比约为，根据，知太阳对地球的引力与对火星的引力大小之比约为，即太阳对地球的引力比对火星的引力大，故正确；
、设太阳的质量为，行星的质量为，行星的轨道半径为，运行周期为。
根据，解得周期为：，因为火星的公转轨道半径比地球的大，则火星的公转周期大于地球的公转周期，即火星的公转周期大于1年，故错误；
、根据第一宇宙速度的定义有：，解得星球的第一宇宙速度为：
由于火星和地球的质量之比大约为，火星和地球的半径之比大约为，则火星与地球的第一宇宙速度之比大约为，可知火星的第一宇宙速度较小，即火星的第一宇宙速度小于，故错误；
、“天问一号”没有逃出太阳系，所以“天问一号”的发射速度小于，故错误。
故选：。
7．【解析】和连线始终在同一条直线上，所以角速度相同，根据，当角速度大小相同时，越大，越大，故错误，
：对和来说万有引力大小相同，所以，即半径与质量成反比，半径大的质量小，所以错误，
，，联立可得：，若两黑洞质量保持不变，在两黑洞间距减小后，两黑洞的绕行周期变小，故正确，
：由可得：，若两黑洞质量保持不变，在两黑洞间距减小后，两黑洞的绕行周期变小，所以角速度增大，向心加速度增大，故错误，
故选：。
8．【解析】、在时间内，轿厢向下做加速运动，处于失重状态，
由牛顿运动定律有，可得钢丝绳对轿厢的拉力
由图像中图像的斜率代表加速度，可知轿厢的加速度先增加后减小，所以拉力先减小再增大，故正确，错误；
、电梯运动过程中，电梯的驱动装置对系统有能量输入，由电能向机械能转化，系统机械能不守恒，故错误；
、轿厢和“对重”有重量差，当轿厢做匀速运动时，“对重”也做匀速运动时，此时钢丝绳对轿厢的拉力大小并不等于钢丝绳对“对重”的拉力大小，故错误。
故选：。
9．【解析】物体做匀减速直线运动，与加速度的方向相同，则与速度的方向相反，则做负功，故错误；
、与速度的方向相同，则做正功，故正确，错误；
、因为物体做匀减速直线运动，合力的方向与速度方向相反，则合力做负功，故正确。
故选：。
10．【解析】、根据动能定理得：，解得，手对物体做功为：，故错误。
、由动能定理得：合外力对物体做功，故正确。
、根据功能原理知物体机械能增加量等于手对物体做的功，所以物体机械能增加了，故错误。
、物体的重力做功为，即物体克服重力做功，重力势能增加了．故正确。
故选：。
11．【解析】、由图读出，物体上升的最大高度为：，上升的时间为：。
对于上升过程，由得初速度为：
物体上升的加速度大小为：，故正确；
、物体在行星表面受到的重力等于万有引力，，解得
根据质量与密度的关系：
则：
金星的半径为地球半径的0.9倍，代入数据可得：，则金星的密度比地球的密度小，故错误；
、根据和可得：，代入数据得金星的第一宇宙速度为：，故正确；
、将该物体以相同大小的初速度在地球表面上竖直向上抛出，上升的最大高度为：，故正确。
故选：。
12．【解析】、篮球与地面碰撞后弹起的高度减小，说明篮球在与地面碰撞过程中机械能有损失，篮球在运动过程中机械能不守恒，故正确；
、由于不计空气阻力，篮球第一次着地过程中在竖直方向做自由落体运动，则有：，解得：，故正确；
、篮球反弹第一次的最高点的重力势能比抛出点减少△△；
篮球第一次与地面碰撞的损失的能量为，篮球第二次与地面碰撞损失的能量不一定等于，所以根据题干条件不能求出第二次反弹的最高点的高度，故错误，正确。
故选：。
13．【解析】（1）根据，可知要研究小球受到的向心力大小与角速度的关系，需控制小球的质量和半径不变。
故正确，、、错误。
（2）由前面分析可知该实验采用的是控制变量法。
（3）线速度相等，则角速度与半径成反比，故可知左边轮塔与右边轮塔之间的角速度之比为。
答案：（1）；（2）控制变量法；（3）。 每空2分
14．【解析】（1）利用测量速度原理：极短时间内的平均速度代替其内某时刻的瞬时速度，小球乙通过光电门的瞬时速度大小为：；
（2）系统减少的重力势能为△，
系统增加的动能为△
（3）增加时，越大，系统克服阻力做功就越多，系统机械能损失就越多，则系统减少的重力势能与增加的动能存在差值就越大。
答案：（1）2.20；（2）0.98，0.97；（3）增大。每空2分
15．【解析】摩托车做平抛运动，刚好越过壕沟，则，
由平抛运动竖直方向位移时间公式，解得 2分
水平方向分速度 2分
竖直分速度 2分
刚好越过壕沟时速度方向与水平方向的夹角 2分
16．【解析】（1）设地球质量和半径分别为、，火星质量和半径分别为、，火星表面的重力加速度为，
在星球表面，由万有引力等于重力得： 2分
在火星表面： 2分
因地球质量约为火星质量的10倍，地球半径约为火星半径的2倍，
解得： 2分
（2）火星车匀速行驶时，设受到的阻力大小为，
因行驶时受到阻力为其在火星表面所受重力的，则有：， 1分
当火星车在火星平直表面行驶的最大速度，则处于平衡状态，即， 1分
且力功率表达式：， 1分
解得： 1分
17．【解析】（1）当茶杯在圆盘上随圆盘一起转动时，圆盘对茶杯的静摩擦力提供向心力，所以随着圆盘转速的增大，茶杯受到的静摩擦力增大。茶杯即将滑动时圆玻璃盘的角速度达到最大值，由最大静摩擦力提供茶杯圆周运动所需要的向心力，根据牛顿第二定律得：
2分
可得： 2分
（2）茶杯在餐桌上滑动的初速度 1分
当茶杯滑到餐桌边缘时速度恰好减为零，对应的餐桌半径取最小值。设茶杯在餐桌上滑动的位移为，物块在餐桌上做匀减速运动的加速度大小为，则有： 1分
由运动学公式得可得： 1分
1分
由几何关系可得餐桌半径的最小值为：
2分
18．【解析】（1）小球由到时，机械能守恒：
1分
得：
小球在点时，对小球受力分析：
1分
得：
由牛顿第三定律，小球对轨道的压力为 1分
（2）设小球到达点时的速度为，小球离开圆弧轨道后，受力分析：
1分
1分
小球离开轨道时，速度与加速度垂直，做类平抛运动：
落点为点时：
水平方向：
竖直方向上有：
落点为点时：
水平方向：
竖直方向上：
由题意可知： 1分
联立以上各式： 1分
设小球释放点距离轨道底端的高度为，由机械能守恒：
2分
1分
行星
天体质量/kg
天体半径/m
公转轨道半径/m
地球
火星