2021-2022年黑龙江省哈尔滨市第三中学高一（下）第一次验收考试选考物理试题含解析

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  哈三中2021—2022学年度下学期高一学年第一次验收考试物理选考试卷一、选择题（本题共12小题，共52分。其中第1~8题只有一个选项符合题目要求每小题4分；第9~12题有多个选项符合题目要求，每题5分，全部选对的得5分选不全的得3分，有选错或不答的得0分。1. 2018年的平昌冬奥会上，带着自信而来的中国队新秀任子威没能进入任何一项单项决赛，随后他将“只有站在奥运会的赛场上才知道自己有多少的不足……”置顶在个人社交媒体账号上：通过4年持续不断的努力，2022年2月7日，他以1分26秒768获得北京冬奥会短道速滑男子1000米冠军，实现了中国队在该项目上冬奥金牌零的突破，已知运动员在水平冰面上转弯时，可视为做匀速圆周运动，则运动员（　　）A. 受到冰面的作用力大小恒定，做匀速运动B. 受到冰面的作用力大小恒定，做变速运动C. 受到冰面的作用力大小变化，做匀速运动D. 到冰面的作用力大小变化，做变速运动【答案】B【解析】【详解】运动员在水平冰面上转弯时，可视为做匀速圆周运动，则受到冰面的作用力大小不变，方向不断变化，运动员的速度大小不变，方向不断变化，即做变速运动。故选B。2. 如图所示，在水平面上有一物块，通过一根跨过定滑轮的轻细绳相连，运动过程中轻绳始终有拉力。若物块以v的速度向左匀速运动，当绳被拉成与水平面的夹角为φ时，则此时沿绳方向运动速度为（　　）
 A.  B.  C.  D. 【答案】A【解析】【分析】【详解】物块水平向左的速度为合速度，根据速度的合成与分解可知，物块的分运动等效为沿绳方向的运动与垂直绳子方向的运动，则有所以A正确；BCD错误；故选A。3. 下列图中实线为河岸，河水的流动方向如图v的箭头所示，虚线为小船从河岸M驶向对N的实际航线，则其中可能正确是（　　）A.  B. C.  D. 【答案】B【解析】【详解】AC．船头垂直指向对岸时，由速度的合成可知，合速度应是偏向下游的，故AC错误；B．小船要想横渡过河，船头就应向上游有一定的偏角，使得船在静水中沿上游河岸的速度分量与河水的速度大小相等，方向相反，合速度垂直河岸，渡河位移最短，故B正确；D．船头偏向下游时，合速度的方向与河水流动的方向间的夹角应为锐角，故D错误。故选B。4. 闹钟是带有闹时装置的钟，既能指示时间，又能按人们预定的时刻发出音响信号或其他信号，闹钟的机芯结构主要有机械式和石英电子式两大类。如图所示，机械式闹钟中的三个齿轮的半径之比为。 当齿轮转动的时候。小齿轮边缘的M点和大齿轮边缘的N点的角速度大小之比和向心加速度大小之比分别为（　　）A. 5：1     1：5 B. 5：1    5：1 C. 1：5    1：5 D. 1：1    5：1【答案】B【解析】【详解】由三齿轮间的位置关系可知根据可得根据可得故选B。5. 如图所示，长度均为l=1m的两根轻绳，一端共同系住质量为的小球，另一端分别固定在等高的A、B两点，A、B两点间的距离也为1m，重力加速度g取10m/s2，现使小球在竖直平面内以AB为轴做圆周运动，若小球在最高点速率为v时，每根绳的拉力为零，则小球在最高点速率为2v时，每根绳的拉力大小为（　　）A. 5N B. N C. N D. 10m【答案】A【解析】【详解】小球在最高点时速率为v时，每根绳的拉力为零，得小球在最高点速率为2v时，设每根绳的拉力大小为F，则解得故选A。6. 如图所示，美洲狮是一种凶猛的食肉猛兽，在跳跃方面有着惊人的“天赋”，某次捕猎中，它“厉害地一跃”：水平移动距离为13.2m，竖直高度达到了3.3m，不计空气阻力，将美洲狮视为质点，则美洲狮（　　）
 A. 在空中的时间约为0.8s B. 落地时速度与地面成角C. 落地时速度与地面成角 D. 全程速度偏转角的正切值为1【答案】C【解析】详解】
 A．由斜上抛的对称性可知，美洲狮上升与下降的时间相同，由可得，美洲狮下降时间为故美洲狮在空中的时间约为1.6s，故A错误；BCD．从起点A到最高点B可看作平抛运动的逆过程，如图所示，美洲狮做平抛运动速度方向与水平方向夹角的正切值故由斜上抛的对称性可知，落地时速度与地面成角；全程速度偏转角为。故BD错误C正确。故选C。7. 由于高度限制，车库出人口采用如图所示的双轴栏杆，由转动杆OP与横杆PQ链接而成，P、O为横杆的两个端点，在栏杆抬起过程中，杆PO始终保持水平；在某次杆OP绕O点从与水平方向成匀速转动到的过程中，关于P、Q两个点的相关物理量，下列说法正确的是（　　）A. P点做圆周运动的半径比Q点做圆周运动的半径小B. P、Q两点做圆周运动的转速大小不同C. P点做圆周运动的向心加速度不变D. P、Q两点做圆周运动的向心加速度大小相同【答案】D【解析】【详解】ABD．根据题意可知，P绕O点做圆周运动，PQ始终保持水平,P、Q保持相对静止，则Q点的轨迹是围绕另一个圆心做匀速圆周运动，运动轨迹如图所示则P、Q两点做圆周运动的半径相同、转速大小相同、向心加速度大小相同，故AB错误D正确；C．根据题意可知，P绕O点做圆周运动，P点做圆周运动的向心加速度大小不变，方向改变，故C错误。故选D。8. 如图所示，矩形金属框MNPQ竖直放置，其中MN、PQ足够长，且PQ杆竖直光滑，一根轻弹簧一端固定在N点，另一端连接一个质量为m的小球，小球穿过PQ杆，开始时整个装置处于静止状态。现在让金属框绕MN轴匀速转动，转动角速度的大小可以由外界调控，下列判断正确的是（　　）A. 如果角速度较大，小球的高度会升高B. 角速度较大时，PQ杆对小球的作用力也较大C. 角速度的大小不会影响PQ杆对小球的作用力的大小D. 如果角速度逐渐变大，弹簧弹力会先变小再变大【答案】B【解析】【详解】AD．对小球受力分析，设弹力为F，弹簧与水平方向的夹角为θ，则对小球竖直方向，有Fsinθ=mg根据胡克定律可知联立两式可知，θ为定值，则F也不变，则当转速增大后，小球的高度不变，弹簧的弹力不变，故AD错误；
BC．随着小球转动的角速度不断增大，需要的向心力不断增大，因为弹簧的弹力不变，其水平方向的分力也就不变，所以杆的弹力不断增大，故B正确，C错误。
故选B。9. 图甲、乙、丙、丁是圆周运动的一些基本模型，下列说法正确的有（　　）
 A. 如图甲，汽车通过拱桥的最高点处于超重状态B. 如图乙，两个圆锥摆A和B处于同一水平面，两圆锥摆的角速度大小相等C. 如图丙，火车转弯超过规定速度行驶时，外轨对火车轮缘会有挤压作用D. 如图丁，同一小球在固定的光滑圆锥筒内的C和D位置先后做匀速圆周运动，两位置小球运动的周期相等【答案】BC【解析】【分析】【详解】A．汽车过拱桥时，在最高点支持力小于重力，处于失重状态，A错误；B．图乙中，A和B到悬点的高度相同，设为h，则即故相同，B正确；C．图丙中，火车转弯时超过规定的速度，则外轨对火车轮缘有挤压作用，C正确；D．小球在C、D位置向心力相同，半径不同，由可知，T不相同，D错误。故选BC。10. 某同学将自行车后轮架起来，将气嘴灯安装在后车轮的气嘴上，转动自行车脚踏板，通过链条带动后轮快速旋转起来后，气嘴灯可以发光；一种气嘴灯感应装置的内部结构如图所示，一重物与弹簧连接并套在光滑杆上，重物上的触点M与固定在B端的触点N接触后，LED灯就会发光。下列说法正确的是（　　）A. 感应装置的原理是利用了离心现象B. 安装气嘴灯时，应使感应装置A端比B端更靠近车轮的圆心C. 要在较低的转速时发光，可以减小重物质量D. 后轮转速从零缓慢增加，气嘴灯转至最低点时先亮【答案】ABD【解析】【详解】A．当车轮带着气嘴灯做圆周运动时，当弹簧的拉力不足以作为重物的向心力时，重物做离心运动，导致触点M与触点N接触，LED灯发光，故感应装置的原理是利用离心现象，A正确；B．由离心运动原理可知，B端应在外侧，故安装气嘴灯时，应使感应装置A端比B端更靠近车轮的圆心，B正确；C．转速较小时，重物所需向心力较小，要使重物更容易做离心运动，可以增大重物所需向心力，即增加重物质量，C错误；D．后轮转速从零缓慢增加，气嘴灯转至最高点时，满足转至最低点时，满足在最低点时弹力最大，弹簧伸长量最大，故气嘴灯转至最低点时先亮，D正确。故选ABD。11. 某班级所用的旋转脱水拖把结构如图所示，把拖把头放置于脱水桶中，手握固定套杆向下推动，固定套杆就会给旋转杆施加驱动力，驱动旋转杆、拖把头和脱水桶一起转动，把拖把上的水甩出去。旋转杆内部有总长度为35cm的螺杆，螺杆的螺距（相邻螺纹之间的距离）为。 最前方的拖把头由金属托盘和拖布条组成，托盘半径为10cm，拖布条的长度为6cm，脱水桶的半径为12cm，某次脱水时，甲同学推动固定套杆在3s内匀速下压了35cm，乙同学在1s内匀速下压了35cm，下压过程中拖把头均可视为匀速转动，则下列说法正确的是（　　）A. 甲同学下压时托盘旋转的角速度是乙同学下压时托盘旋转角速度的3倍B. 甲同学下压时，脱水桶侧壁转动的线速度约为1.76m/sC. 乙同学下压时，紧贴脱水桶内壁的拖布条上附着的水更容易被甩出D. 甲同学下压时脱水桶侧壁处的点与乙同学下压时托盘边缘处的点的向心加速度之比为2：5【答案】BC【解析】【详解】A．甲同学下压时，托盘转动的周期为，则其转动的角速度为乙同学下压时，托盘转动的周期为，则其转动的角速度为则甲乙同学下压时托盘旋转角速度之比为故A错误；B．甲同学下压时，脱水桶和托盘转动的角速度相同，则脱水桶侧壁转动的线速度约为故B正确；C．乙同学下压时，托盘旋转的角速度更大，紧贴脱水桶内壁的拖布条旋转时所需的向心力更大，附着的水更容易发生离心运动而被甩出，故C正确；D．甲同学下压时脱水桶侧壁处的点与乙同学下压时托盘边缘处的点的向心加速度之比为故D错误。故选BC。12. 如图所示，三个可视为质点的、相同的木块A、B和C放在转盘上，质量均为m，C放在A的上面，A和B两者用长为L的细绳连接，木块与转盘、木块与木块之间的动摩擦因数均为，A放在距离转轴L处，整个装置能绕通过转盘中心的转轴转动开始时，绳恰好伸直，现让该装置从静止开始转动，使角速度缓慢增大，滑动摩擦力等于最大静摩擦力，以下说法正确的是（　　）
 A. 转台旋转的角速度越大，绳子拉力就越大B. 物块C会先发生相对滑动C. 当增大到时，三个木块将被转台甩出去D. 时，绳上的张力是AC间摩擦力的一半【答案】D【解析】详解】A．分析可知B先达到最大静摩擦力，对B有解得故当时，绳子才会有弹力，故A错误；BCD．当A达到最大静摩擦力时，对A、B、C整体运用牛顿第二定律解得所以当时，三个木块恰好相对圆盘静止；当C达到最大静摩擦力时，有解得由于所以A、B滑动之前，C未发生相对滑动，BC错误；D．当时，对B分析有解得对C分析有所以故D正确。故选D。二、实验题（每空3分，共21分）13. 探究向心力大小F与小球质量m，角速度和半径r之间关系的实验装置如图所示，转动手柄，可使变速塔轮。长槽和短槽随之匀速转动，皮带分别套在塔轮的圆盘上可使两个槽内的小球分别以不同角速度做匀速圆周运动。小球做圆周运动的向心力由横臂的挡板提供，同时小球对挡板的弹力使弹簧测力筒下降，从而露出测力筒内的标尺，标尺上露出的红自相间的等分格数之比即为两个小球所受向心力的比值，已知两小球质量相同，小球在挡板A，B、C处做圆周运动的轨迹半径之比为1：2：1。（1）在研究向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系时我们主要用到了物理学中________的方法：A． 理想实验法  B． 等效替代法  C． 控制变量法  D． 演绎法（2） 图中所示是在探究向心力的大小F与________（填选项前的字母）A． 质量m的关系  B.半径r的关系    C． 角速度的关系（3）若与皮带连接的左右两个变速塔轮的半径之比3：1，则标尺上的等分格显示出两个小球所受向心力之比为________（填选项前的字母）A．3：1       B.1：3         C． 9：1       D.1：9【答案】    ①. C    ②. C    ③. B【解析】【详解】（1）[1]在研究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r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C正确，ABD错误；（2）[2]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C正确，ABD错误；（3）[3]因为靠皮带传动，变速轮塔边缘的线速度大小相等，根据v=rω根据题意可知与皮带连接的变速轮塔对应的半径之比为3：1，则转动的角速度之比为1：3，根据F=mω2r两球的向心力之比为1：3，故ACD错误，B正确。14. “研究平抛物体运动”实验的装置如图
 （1）关于该实验需要注意的问题以下说法正确的是________。A．将斜槽的末端切线调成水平B．斜槽轨道必须光滑C．将木板校准到竖直方向，并使木板平面与小球下落的竖直平面平行D．释放小球的位置越低实验的误差越小E．每次必须在同一位置由静止释放小球（2）实验得到平抛小球的运动轨迹，在轨迹上取一些点，以平抛起点O为坐标原点测量它们的水平坐标x和竖直坐标y，图中图象能说明平抛小球运动轨迹为抛物线的是（      ）A． B． C． D（3）下图中A、B，C，D四点是小球平抛运动过程中会依次通过的四个点，若每格边长为2cm，设从A运动到B、从B运动到C所用时间分别为t1、t2，则t1________t2（填>、<、=），平抛小球的初速度为________m/s。（g取10m/s2，取3.16，结果保留两位有效数字）
 【答案】    ①. ACE    ②. B    ③. >    ④. 1.3m/s【解析】【详解】（1）[1]A．实验中必须保证小球做平抛运动，而平抛运动要求有水平初速度且只受重力作用，则要将斜槽的末端切线调成水平，故A正确；B．只要保证每次小球滚到斜槽末端的速度一样，斜槽轨道是否光滑，不影响小球做同一个平抛运动，故B错误；C．根据平抛运动的特点可知其运动轨迹在竖直平面内，因此在实验前，应使用重锤线调整面板在竖直平面内，即要求木板平面与小球下落的竖直平面平行，故C正确；D．释放点越低，小球做平抛运动的初速度越小，在相等的时间内水平位移测量读数的相对误差大，故D错误；E．为了保证小球每次平抛运动的初速度相等，让小球每次从斜槽的同一位置由静止释放，故E正确。故选ACE。（2）[2]若轨迹为抛物线，则轨迹方程为y=kx2，即y与x2成正比。故选B。（3）[3]由图可以看出，A到B水平间距大于B到C水平间距，由平抛运动水平方向是匀速直线运动可知：t1>t2；[4]由图可以看出，AC水平间距等于CD水平间距，所以A到C、C到D运动时间相同，设为T，在竖直方向，根据匀变速直线运动推论有可得水平方向有4L=v0T联立解得代入数据可得二、解答题（写出必要的过程和文字说明，只写结果不得分，共27分）15. 两段光滑的半圆形挡板ab和bc连接在一起，均竖直插入地面固定，半径之比为2：3。一小球从a点沿切线方向紧贴挡板滚入，在光滑的水平面上沿两侧挡板滚动，最后从c端离开挡板，俯视图如图所示。求小球由挡板ab进入挡板bc前后，小球对管壁的压力大小之比。
 【答案】3：2【解析】【详解】由于各接触面光滑，由机械能守恒可知，小球在挡板ab与挡板bc间运动时速度大小相等，管壁对小球的压力提供向心力，故又ab和bc半径之比为2：3，故管壁对小球的压力之比为3：2，由牛顿第三定律可知，小球对管壁的压力大小之比为3：2。16. 如图所示，环保人员在一次检查时发现。有一根管壁厚度不计的排污管正在向外满口排出大量污水。管道水平，管口离水面的竖直高度为1.8m，管口到污水落地点的水平距离为3m。忽略一切阻力，求：（g取10m/s2，π取3.14）（1）污水从管口到水面的时间；（2）污水从管口流出的速度：（3）排污管道的直径为0.6m，则该管道每秒钟排出的污水体积是多少？
 【答案】（1）0.6s；（2）；（3）【解析】【详解】（1）由平抛运动知识得污水从管口到水面时间为0.6s。（2）由污水从管口流出的速度为。（3）由代入数据解得则该管道每秒钟排出的污水体积是。17. 长为的杆OC固定在地面上且与倾斜圆盘AB（厚度不计）垂直，装置截面如图所示，盘面与水平面夹角，圆盘可以以杆为轴旋转，利用该装置可以研究匀速圆周运动的相关规律，研究过程如下：将一大小可忽略。质量的物块放置于圆盘边缘最低点A点，物块与圆盘间动摩擦因数，认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，观察到若圆盘做匀速圆周运动时的角速度小于等于lrad/s时，物块能够随圆盘一起匀速转动，否则会飞离圆盘，求：（g取）（1）圆盘直径D；（2）物块转到圆盘边缘最高点B点时受到的摩擦力：（3）当圆盘做匀速圆周运动角速度为1rad/s，物块旋转到最低点A点时，圆盘因故障突然停止转动，物块滑离圆盘，物块落地点距C点的距离。【答案】（1）；（2）大小为，方向沿斜面向上；（3）【解析】【详解】（1）圆盘旋转时，物块在A点受的摩擦力最大，当角速度等于lrad/s时，有解得（2）角速度等于lrad/s时，物块在B点受的摩擦力设为fB，有解得摩擦力大小为方向沿斜面向上。（3）物块滑离圆盘后做平抛运动，平抛初速度为下落高度为竖直方向有水平方向有解得A点在地面的投影到C点的距离为所以物块的落地点到C点的距离为