2021-2022学年云南省玉溪市澄江市第一中学高一（下）5月物理试题含解析

云南省澄江市一中2021-2022年5月份考试

高二物理

考试时间：100分钟；试卷满分：100分

第Ⅰ卷

一、单选题（共10小题，每题3分，共30分）

1. 如图所示是“嫦娥三号”环月变轨的示意图．在Ⅰ圆轨道运行的“嫦娥三号”通过变轨后绕Ⅱ圆轨道运行，则下列说法中正确的是（　　）

A. “嫦娥三号”在Ⅰ轨道的线速度大于在Ⅱ轨道的线速度

B. “嫦娥三号”在Ⅰ轨道的角速度大于在Ⅱ轨道的角速度

C. “嫦娥三号”在Ⅰ轨道的运行周期大于在Ⅱ轨道的运行周期

D. “嫦娥三号”由Ⅰ轨道通过加速才能变轨到Ⅱ轨道

【答案】C

【解析】

【详解】航天器绕星球做匀速圆周运动万有引力提供圆周运动向心力，由此可知：=

A、线速度知，I轨道上半径大，线速度小，故A错误；

B、角速度ω=知，I轨道上半径大，角速度小，故B错误；

C、周期T=知，I轨道上半径大，周期大，故C正确；

D、卫星在较高轨道上到较低轨道上运动时，变轨时是在较高轨道上减速，使得万有引力大于在该轨道上做匀速圆周运动的向心力，从而做向心运动而减小轨道半径，故D错误．

故选C．

点睛：利用向心力公式解题，从=，除了周期随着半径的增大而增大外，而加速度、线速度、角速度都是随着半径的增大而减小的．

2. 杂技演员表演“水流星”，在长为1.6m细绳的一端，系一个与水的总质量为m=0.5kg的盛水容器，以绳的另一端为圆心，在竖直平面内做圆周运动，如图所示，若“水流星”通过最高点时的速率为4m/s，则下列说法正确的是（g=10m/s2）（　　）

A. “水流星”通过最高点时，有水从容器中流出

B. “水流星”通过最高点时，绳的张力及容器底部受到的压力均为零

C. “水流星”通过最高点时，处于完全失重状态，不受力的作用

D. “水流星”通过最高点时，绳子的拉力大小为5N

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】ABD．当水对桶底压力为零时有

解得

“水流星”通过最高点的速度为4m/s，知水对桶底压力为零，不会从容器中流出；对水和桶分析，有

解得

知此时绳子的拉力为零，故B正确AD错误；

C．“水流星”通过最高点时，仅受重力，处于完全失重状态，故C错误。

故选B。

3. 如图所示，固定斜面的倾角为，高为h，一小球从斜面顶端水平抛出，落至斜面底端，重力加速度为g，不计空气阻力，则小球从抛出到离斜面距离最大所用的时间为: ( )

A.  B.  C.  D.

【答案】D

【解析】

【详解】对于整个平抛运动过程，根据

h=gt2

得

  ,

则平抛运动的初速度为：

；

当速度方向与斜面平行时，距离斜面最远，此时竖直分速度为

vy=v0tanα=．

则经历的时间为

．

故选D。

4. 行星运动可看作匀速圆周运动．经长期观测发现，A行星运行的轨道半径为R0，周期为T0，但其实际运行的轨道与圆轨道总存在一些偏离，且周期性地每隔t0时间发生一次最大的偏离．如图所示，天文学家认为形成这种现象的原因可能是A行星外侧还存在着一颗未知行星B，则行星B运动轨道半径为（   ）

A. R＝R0 B. R＝R0

C. R＝R0 D. R＝R0

【答案】C

【解析】

【详解】由题意可知：A、B相距最近时，B对A的影响最大，且每隔时间t0发生一次最大的偏离，说明A、B相距最近，设B行星的周期为T，则有

解得

据开普勒第三定律

解得

故选C。

5. 如图所示，轻质不可伸长的细绳，绕过光滑定滑轮C，与质量为m的物体A连接，A放在倾角为θ的光滑斜面上，绳的另一端和套在固定竖直杆上的物体B连接．现BC连线恰沿水平方向，从当前位置开始B以速度v0匀速下滑．设绳子的张力为T，在此后的运动过程中，下列说法正确的是（　　）

A. 物体A做加速运动 B. 物体A做匀速运动

C. T可能小于mgsinθ D. T等于mgsinθ

【答案】A

【解析】

【详解】由题意可知，将B的实际运动分解成两个分运动，如图所示，

根据平行四边形定则，可有：vBsinα=v绳；因B以速度v0匀速下滑，又α在增大，所以绳子速度在增大，则A处于加速运动，根据受力分析，结合牛顿第二定律，则有：T＞mgsinθ，故A正确，BCD错误；故选A．

6. 北斗卫星导航系统（BDS）是中国自行研制的全球卫星导航系统，该系统由多颗卫星组成，卫星的轨道有三种：地球同步轨道、中地球轨道和倾斜轨道。其中，同步轨道半径大约是中轨道半径的倍，那么同步卫星与中轨道卫星的周期之比约为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】同步轨道半径大约是中轨道半径的倍，根据开普勒第三定律

则有

可得同步卫星与中轨道卫星的周期之比约为

C正确，ABD错误。

故选C。

7. 如图所示，“跳一跳”游戏需要操作者控制棋子离开平台时的速度，使其能跳到旁边等高平台上。棋子在某次跳跃过程中的轨迹为抛物线，经最高点时速度为v0，此时离平台的高度为h。棋子质量为m，空气阻力不计，重力加速度为g。则此跳跃过程（  ）

A 所用时间 B. 水平位移大小

C. 初速度的竖直分量大小为 D. 初速度大小为

【答案】B

【解析】

【详解】A．竖直方向由

可得，该斜抛运动等效为两个完全相同的平抛运动，时间是2倍，故A错误；

B．水平位移

故B正确；

C．初速度的竖直分量大小为

故C错误；

D．根据速度的合成得，初速度大小为

故D错误。

故选B。

8. 如图甲所示，小物块从光滑斜面上由静止滑下，位移与速度的平方的关系如图乙所示。，下列说法正确的是（　　）

A. 小物块的下滑的加速度大小恒为

B. 斜面倾角为

C. 小物块末的速度是

D. 小物块第内平均速度为

【答案】C

【解析】

【详解】A．小物块从光滑斜面上由静止滑下，做匀加速直线运动，则有

可得小物块的下滑的加速度大小为

A错误；

B．对物块受力分析，由牛顿第二定律可得

可得

B错误；

C．小物块末的速度为

C正确；

D．小物块末的速度为

第内的平均速度为

D错误；

故选C。

9. 假设地球可视为质量均匀分布的球体，已知地球表面的重力加速度在两极的大小为g0，在赤道的大小为g；地球自转的周期为T，引力常数为G，则地球的密度为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】试题分析：由万有引力定律可知：，在地球的赤道上：，地球的质量：，联立三式可得:，选项B正确；

考点：万有引力定律及牛顿定律的应用．

10. 如图所示，一木块在光滑水平面上受到一个水平恒力F作用而运动，前方固定一个水平轻质弹簧，当木块接触弹簧后，则（　　）

A. 木块将立即做匀减速直线运动

B. 木块将继续做匀加速直线运动

C. 在弹簧弹力大小等于恒力F时，木块的速度最大

D. 在弹簧压缩量最大时，木块的加速度为零

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】AB．从木块接触弹簧到弹簧压缩量最大过程中，弹簧弹力从零开始逐渐增大，所以木块受到的合力先向左，合力逐渐减小，根据牛顿第二定律知，木块的加速度向左，加速度逐渐减小，AB错误；

C．当木块所受的弹簧弹力和恒力F大小相等时，木块所受的合力为零，加速度减小为零，此时速度最大，C正确。

D．此后木块继续向左运动，弹簧弹力继续增大，木块所受的合力向右，加速度方向向右，加速度逐渐增大，速度逐渐减小为零，当弹簧压缩量最大时，弹力大于水平恒力F，合力不为零，木块的加速度不为零，D错误。

故选C。

二、多选题（共4小题，每题4分，共16分）

11. 电梯的顶部挂一个弹簧测力计,测力计下端挂了一个质量为1 kg的重物,电梯在匀速直线运动时,弹簧测力计的示数为10 N,在某时刻电梯中的人观察到弹簧测力计的示数变为12 N。关于电梯的运动,以下说法正确的是(g取10 m/s2)(　　)

A. 电梯可能向上加速运动,加速度大小为2 m/s2，处于超重状态

B. 电梯可能向下加速运动,加速度大小为4 m/s2，处于失重状态

C. 电梯可能向上减速运动,加速度大小为4 m/s2，处于失重状态

D. 电梯可能向下减速运动,加速度大小2 m/s2，处于超重状态

【答案】AD

【解析】

【分析】考查超重失重的判断。

【详解】质量为1 kg的重物，匀速直线运动时,弹簧测力计的示数为10 N，即重力为10N，某时刻电梯中的人观察到弹簧测力计的示数变为12 N，属于超重现象，超重现象时，加速度向上，向上加速和向下减速的加速度都是向上的，由牛顿第二定律可得

解得

AD正确。

故选AD。

12. 在如图所示的传动装置中，B、C两轮固定在一起绕同一轴转动，A、B两轮用皮带传动，三个轮的半径关系是rA=rC=2rB。若皮带不打滑，则A、B、C三轮边缘上a、b、c三点的（　　）

A. 角速度之比为2∶1∶2

B. 线速度大小之比为1∶1∶2

C. 周期之比为1∶2∶2

D. 转速之比为1∶2∶2

【答案】BD

【解析】

【分析】

【详解】AB．A、B两轮通过皮带传动，皮带不打滑，则A、B两轮边缘的线速度大小相等；B、C两轮固定在一起绕同一轴转动，则B、C两轮的角速度相等；则a、b比较

由

得

b、c比较

由

得

所以

A错误，B正确；

D．由

知

D正确；

C．根据

故

C错误。

故选BD。

13. 关于运动的合成与分解，下列说法中正确的是(　  　)

A. 物体的两个分运动是直线运动，则它们的合运动一定是直线运动

B. 若两个互成角度的分运动分别是匀速直线运动和匀加速直线运动，则合运动一定是曲线运动

C. 合运动与分运动具有等时性

D. 速度．加速度和位移的合成都遵循平行四边形定则

【答案】BCD

【解析】

【分析】

【详解】A．两个直线运动的合运动不一定是直线运动．如平抛运动．故A错误；

B．若不在一条直线上的分运动分别是匀速直线运动和匀加速直线运动，合加速度与合速度方向一定不在一条直线上，故B正确；

C．合运动．分运动同时发生，同时结束，具有等时性；故C正确；

D．速度．加速度和位移是矢量，合成都遵从平行四边形定则，故D正确。

故选BCD。

14. 如图所示，三个质量均为m的物块a、b、c，用两个轻弹簧和一根轻绳相连，挂在天花板上，处于静止状态。现将b、c之间的轻绳剪断，下列说法正确的是（　　）

A. 在刚剪断轻绳的瞬间，b的加速度大小为g

B. 在刚剪断轻绳的瞬间，c的加速度大小为2g

C. 剪断轻绳后，a、b下落过程中，两者一直保持相对静止

D. 剪断轻绳后，a、b下落过程中加速度相等的瞬间，两者之间的轻弹簧一定处于原长状态

【答案】BD

【解析】

【详解】AB．剪断细线之前细线的拉力为

T=2mg

剪断轻绳的瞬间，绳的弹力立即消失，而弹簧弹力瞬间不变；对b根据牛顿第二定律可得

mab=2mg

解得

ab=2g

方向向下；

c上面的弹簧在绳子剪断前的弹力等于三个物块的总重力，即3mg，剪断轻绳后，对c根据牛顿第二定律可得

3mg－mg=mac

解得

ac=2g

方向向上，A错误，B正确；

C．剪断轻绳后，a、b下落过程中，二者在开始的一段时间内加速度不同，所以两者不会保持相对静止，两者之间的轻弹簧长度一定会发生变化，C错误；

D．剪断轻绳后，a、b下落过程中，a、b加速度相等的瞬间，两者之间的轻弹簧一定处于原长状态，此时二者的加速度都为g，物体为完全失重状态，D正确。

故选BD。

第Ⅱ卷

三、实验题（共2小题，共16分）

15. 图甲是“探究平抛运动的特点”的实验装置图。

（1）实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端切线____________，每次让小球从同一位置由静止释放，是为了保证每次小球抛出时___________；

（2）图乙是实验取得的数据，其中O点为抛出点，则此小球做平抛运动的初速度为________m/s；（g＝9.8m/s2）

（3）在另一次实验中将白纸换成方格纸，每个格的边长L＝5cm，实验记录了小球在运动中的三个位置，如图丙所示，则该小球做平抛运动的初速度为________m/s，小球运动到B点的竖直分速度为________m/s，平抛运动初位置的坐标为________（如图丙所示，以O点为原点，水平向右为x轴正方向，竖直向下为y轴正方向，g＝10m/s2）。

【答案】    ①. 水平    ②. 初速度相同    ③. 1.2    ④. 2.0    ⑤. 2.0    ⑥. （－0.1m，0）

【解析】

【详解】（1）[1]平抛物体的初速度方向为水平方向，故应调节实验装置直到斜槽末端切线保持水平；

[2]每次让小球从同一位置由静止释放，小球下落高度相同才能保证每次平抛得到相同的初速度；

（2）[3]根据平抛运动规律

h＝gt2，x＝v0t

代入数据解得

v0＝1.2m/s

（3）[4]由题图丙可知，从A到B和从B到C，小球水平方向通过的位移相等，故两段运动时间相同

hBC－hAB＝g（Δt）2

可得

Δt＝0.1s

所以

v0′＝＝2.0m/s

[5] 小球运动到B点的竖直分速度

vBy＝＝2.0m/s

则小球从抛出点运动到B点时所经过的时间

tB＝＝0.2s

故平抛运动初位置的水平坐标

x＝6×0.05m－v0tB＝－0.1m

竖直坐标

y＝4×0.05m－gtB2＝0

所以平抛运动初位置的坐标为（－0.1m，0）

16. 某探究学习小组的同学们要探究加速度与力、质量的关系，他们在实验室组装了一套如图所示的装置，水平轨道上安装两个光电门，小车上固定有力传感器和挡光板，细线一端与力传感器连接，另一端跨过定滑轮挂上砝码盘．实验时，调整轨道的倾角正好能平衡小车所受的摩擦力(图中未画出)．

(1)该实验中小车所受的合力________(选填“等于”或“不等于”)力传感器的示数，该实验是否需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量？________(选填“需要”或“不需要”)．

(2)实验获得以下测量数据：小车、力传感器和挡光板的总质量M，挡光板的宽度l，光电门1和光电门2的中心距离为x.某次实验过程：力传感器的读数为F，小车通过光电门1和光电门2的挡光时间分别为t1、t2(小车通过光电门2后，砝码盘才落地)，已知重力加速度为g，则该实验要验证的关系式是________________．

【答案】    ①. 等于　　(2)    ②. 不需要    ③. F＝ (－)

【解析】

【详解】(1)[1][2] 实验时，调整轨道的倾角正好能平衡小车所受的摩擦力，所以力传感器显示拉力的大小，而拉力的大小就是小车所受的合力，故不需要让砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量．

(2)[3]由于挡光板的宽度l很小，故小车在光电门1处的速度

v1＝

在光电门2处的速度为

v2＝

由速度位移关系式得

a＝＝

故验证的关系式为

F＝Ma＝

四、计算题（共3小题）

17. 如图所示，在光滑水平面AB上，水平恒力F推动质量为m=1kg的物体从A点由静止开始做匀加速直线运动，物体到达B点时撤去F，接着又冲上光滑斜面（设经过B点前后速度大小不变，最高能到达C点，用速度传感器测量物体的瞬时速度，表中记录了部分测量数据），求∶

(1)恒力F的大小。

(2)斜面的倾角。

(3)t=2.1s时物体的速度。

【答案】(1) 2 N；(2) 30°；(3) 3.5 m/s

【解析】

【分析】

【详解】(1)物体从A到B过程中

则

F=ma1=2N

(2)物体从B到C过程中

由牛顿第二定律可知

mgsinα=ma2

代入数据解得

sinα=0.5

α=30°

(3)设B点的速度为vB，从v=0.8m/s到B点过程中

vB=v+a1t1

从B点到v=3m/s过程

vB=v+a2t2

t1+t2=1.8s

解得

t1=1.6s

t2=0.2s

vB=4m/s

所以当t=2s时物体刚好达到B点

当t=2.1s时

v=vB-a2（t-2）

v=3.5 m/s

点评：本题难度中等，分析本题时要注意多过程问题的分析，把整体的过程分为独立存在的几段过程，分析受力和运动过程，根据相应的知识求解，这样就把一个复杂的多过程问题拆分成了几个简答的小过程处理，难度大大降低

18. 一辆汽车匀速率通过一座圆弧形拱形桥后，接着又以相同速率通过一圆弧形凹形桥.设两圆弧半径相等，汽车通过拱形桥顶时，对桥面的压力Fn1为车重一半，汽车通过圆弧形凹形桥的最低点时，对桥面的压力为Fn1，则Fn1与Fn2的之比多少?

【答案】1：3

【解析】

【详解】汽车通过弧形拱形桥顶时

在圆弧形凹地最低点时

又

2Fn1=mg

则

Fn2-mg=mg-Fn1

Fn2=2mg-Fn1=4Fn1-Fn1=3Fn1

所以

Fn1：Fn2=1：3

19. 如图所示，一直立的轻质薄空心圆管长为L，在其上下端开口处各安放有一个质量分别为m和2m的圆柱形物块A、B，A、B紧贴管的内壁，厚度不计．A、B与管内壁间的最大静摩擦力分别是f1＝mg、f2＝2mg，且设滑动摩擦力与最大静摩擦力大小相等．管下方存在这样一个区域：当物块A进入该区域时受到一个竖直向上的恒力F作用，而B在该区域运动时不受它的作用，PQ、MN是该区域的上下水平边界，高度差为H(L>2H)．现让管的下端从距上边界PQ高H处由静止释放，重力加速度为g．

 (1)为使A、B间无相对运动，求F应满足的条件．

(2)若F＝3mg，求物块A到达下边界MN时A、B间的距离．

【答案】(1) 　(2)

【解析】

【分析】若使A、B间无相对运动，就是要让A的加速度和整体的加速相等，据此列出两个牛顿第二定律表达式，在结合A的最大静摩擦力即可解出恒力F的范围；这里涉及到多物体的运动，一定要分析好各个物体的运动，并且明确各物体的运动关系，即其初位置，末位置之间的关系，这个考查的就是两大基础中的运动分析．其实运动和受力很多时候是分不开的，比如这里我们要分析物体的运动，首先要受力分析，以此才能来确定其运动情况．这就是牛顿第二定律应用之一的：由受力确定运动．另外一个是：由运动确定受力．这一问的分析时这样的：从A到上边界至A到下边界这个过程中：对A来说，我们可以知道它和管相对滑动了，则它与管之间的摩擦力就等于滑动摩擦力，而题目告知滑动摩擦力与最大静摩擦力大小相等，最大静摩擦力又等于mg，所以滑动摩擦力等于mg；A还受重力，向上的恒力F=3mg，由牛顿第二定律可以求的其加速度，进而确定其运动情况；由于管的质量不计，在此过程中，A对管的摩擦力与B对管的摩擦力方向相反、大小均为mg，B受到管的摩擦力小于kmg，则B与圆管相对静止．而对管和B这个整体来说，受到重力、A对管的摩擦力，且二力平衡，故管和B这个整体做匀速直线运动．然后计算A和管的运动位移，就可以计算出物块A到达下边界MN时A、B间距离．

【详解】(1)设A、B与管不发生相对滑动时的共同加速度为a，A与管间的静摩擦力为fA．

对A、B整体有3mg－F＝3ma，

对A有mg＋fA－F＝ma，并且fA≤f1，

联立解得：

(2)A到达上边界PQ时的速度．

当F＝3mg时，可知A相对于圆管向上滑动，设A加速度为a1，

则有mg＋f1－F＝ma1

解得：a1＝－g

A向下减速运动的位移为H时，速度刚好减小到零，此过程运动的时间

由于管的质量不计，在此过程中，A对管的摩擦力与B对管的摩擦力方向相反，大小均为mg，B受到管的摩擦力小于2mg，则B与圆管相对静止，B和圆管整体受到重力和A对管的静摩擦力作用以vA为初速度、以a2为加速度做匀加速直线运动，

根据牛顿第二定律可得：

物块A到达下边界MN时A、B之间的距离为

【点睛】本题难点在第二问上，难这是多物体的运动，并且涉及相对运动，关键就是要明确这多个物体之间有什么样的相互作用．