2023仙桃中学高一下学期第一次段考物理试题含解析

仙桃中学2022级高一下学期第一次段考

物理

注意事项：

1.答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。

2.选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。

3.非选择题的作答：用黑色签字笔直接在答题卡上对应的答题区域内。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。

4.考试结束后，只上交答题卡。

一、选择题（本题共11小题，每小题4分，在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，第8~11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. 质量为m的物体受到一组共点恒力作用而处于平衡状态，当撤去某个恒力F1时，物体不可能做(　　)

A. 匀加速直线运动 B. 匀减速直线运动

C. 匀变速曲线运动 D. 变加速曲线运动

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】A．若撤去的恒力与初速度方向相反，则合力的方向与初速度方向相同，物体做匀加速直线运动，故A正确；

B．若撤去的恒力做与初速度方向相同，则合力的方向与初速度方向相反，物体做匀减速直线运动，故B正确；

C．若撤去的恒力与初速度方向不在同一条直线上，则合力的方向与速度方向不在同一条直线上，物体做匀变速曲线运动，故C正确；

D．物体撤去恒力后，合力恒定，加速度不变，所以不可能做变加速曲线运动，故D错误。

本题选不可能的，故选D。

2. 在运动的合成与分解的实验中，红蜡块在长的玻璃管中竖直方向能做匀速直线运动，现在某同学拿着玻璃管沿水平方向做匀加速直线运动，并每隔一秒画出了蜡块运动所到达的位置如图所示，若取轨迹上的点作该曲线的切线（图中虚线）交轴于点，则点的坐标为（    ）

A.  B.

C.  D. 不能确定

【答案】B

【解析】

【详解】A点的横坐标为0．C点的切线方向为速度的方向，根据类平抛运动的推论，可知，C点切线与y轴的交点表示的位移大小等于C点在y轴方向上位移的一半，故A点y轴坐标为．即

A. 与计算结果不符，故A错误；   

B. 与计算结果相符，故B正确；

C.     与计算结果不符，故C错误；

D. 点的坐标为，是确定的，故D错误．

3. 汽车在平直公路上以速度v0匀速行驶，发动机功率为P。快进入闹区时，司机减小了油门，使汽车的功率立即减小一半并保持该功率继续行驶。下面四个图像中，哪个图像正确表示了从司机减小油门开始，汽车的速度与时间的关系（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】功率减小一半时，由于惯性汽车速度来不及变化，根据功率和速度关系公式

P=Fv

此时牵引力减小一半，小于阻力，汽车做减速运动，由公式

P=Fv

可知，功率一定时，速度减小后，牵引力增大，则汽车所受合力减小，加速度减小，故汽车做加速度越来越小的减速运动，当牵引力增大到等于阻力时，汽车做匀速运动。

故选C。

4. 有一条两岸平直、河水均匀流动、流速恒为v的大河．小明驾着小船渡河，去程时船头指向始终与河岸垂直，回程时行驶路线与河岸垂直．去程与回程所用时间的比值为k，船在静水中的速度大小相同，则小船在静水中的速度大小为（    ）

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】设河宽为d，小船相对静水的速度为，去程时过河的时间为

回程的时间

由题意知

解得

故选B。

5. 在地月系统中，若忽略其它天体的影响，可将地球和月球看成双星系统，即地球和月球在彼此引力作用下做匀速圆周运动。科学探测表明，月球上蕴藏着极其丰富的矿物质，设想人类开发月球，月球上的矿藏被不断地搬运到地球上，假设经过长时间开采后，地球和月球仍可以看作均匀球体，地球和月球之间的距离保持不变，则（　　）

A. 地球与月球之间的引力增大 B. 地球与月球之间的引力减小

C. 月球运动的周期增大 D. 月球运动的周期减小

【答案】B

【解析】

【详解】AB．设月球质量为m，地球质量为M，月球与地球之间的距离为r，根据万有引力定律可得地月间的万有引力

由于不断把月球上的矿藏搬运到地球上，所以m减小，M增大。由数学知识可知m与M的和不变时，当m与M相接近时，它们之间的万有引力较大，当它们的质量之差逐渐增大时，m与M的乘积将减小，它们之间的万有引力值将减小，故A错误，B正确；

CD．设地球质量为 M，月球质量为 m，地球做圆周运动的半径为 r1，月球做圆周运动的半径为 r2，则地月间距离

对于地球 有

对于月球 有

可得双星系统的周期

由于地月总质量不变，地月间距不变，所以地球、月球运动的周期不变，故C、D错误。

故选B。

6. 如图所示，放置在竖直平面内的光滑杆AB，是按照从高度为h处以初速度v0平抛的运动轨迹制成的，A端为抛出点，B端为落地点，现将一小环套于其上，第一次由静止开始从轨道A端滑下，第二次以水平初速度v0从轨道A端滑下。不计空气阻力，重力加速度为g。关于小环的两次运动，下列说法正确的是（　　）

A. 小环都做匀变速曲线运动 B. 重力做功的平均功率相同

C. 第一次杆对小环的弹力做负功 D. 第二次小环到B端速度大小为

【答案】D

【解析】

【详解】A．第一次小环运动过程受重力、支持力作用，由于支持力方向始终垂直于轨道，故合力方向不断变化，小环不是做匀变速曲线运动，第二次小环以水平初速度v0从轨道A端滑下做平抛运动，即做匀变速曲线运动，A错误；

B．两次重力做的功相同，但第二次小环做平抛运动的时间较短，故第二次重力做功的平均功率较大，B错误；

C．第一次杆对小环的弹力始终垂直于小环的运动方向，故弹力不做功，C错误；

D．当小环以初速度v0平抛运动至B端时，根据动能定理有

解得

D正确。

故选D

7. 如图所示，可视为质点的木块A、B叠放在一起，放在水平转台上随转台一起绕固定的竖直转轴OO′匀速转动，木块A、B与转轴OO′的距离为1m，A的质量为5kg，B的质量为10kg。已知A与B间的动摩擦因数为0.3，B与转台间的动摩擦因数为0.4，如果木块A、B与转台始终保持相对静止，则转台角速度ω的最大值为（最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取g=10m/s2）（　　）

A. 1rad/s B. rad/s C. rad/s D. 2rad/s

【答案】C

【解析】

【详解】对A受到静摩擦力提供向心力

对AB整体受到静摩擦力提供向心力

代入数据解得

故选C。

8. (多选)我国自主研制的探月卫星在奔月旅途中，先后完成了一系列高难度的技术动作．探月卫星沿地月转移轨道到达月球附近，在P点进行第一次“刹车制动”后被月球捕获，进入椭圆轨道绕月飞行，如图所示，若卫星的质量为m，远月点Q距月球表面的高度为h，运行到Q点时它的角速度为ω、加速度为a，月球的质量为M、半径为R，月球表面的重力加速度为g，引力常量为G，则卫星在远月点时，月球对卫星的万有引力大小为(　　)

A.

B.

C.

D.

【答案】BC

【解析】

【详解】由万有引力定律得，月球对卫星的万有引力，又因GM＝gR2，所以有，故C正确，A错误；由牛顿第二定律得万有引力F＝ma，故B正确；对椭圆轨道向心力公式F＝mω2r不成立，故D错误．所以BC正确，AD错误．

9. 同步卫星离地心距离r，运行速率为v1，加速度为a1，地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a2，线速度为v2，第一宇宙速度为v3，以第一宇宙速度运行的卫星向心加速度为a3，地球半径为R，则（ ）

A.  B. a3＞a1＞a2 C.  D. v3＞v1＞v2

【答案】ABD

【解析】

【分析】

【详解】A．同步轨道的角速度与地球表面的角速度相同，由

可知角速度之比

即

a1＞a2

选项A正确；

B．由卫星的向心加速度

近地轨道半径较小，向心加速度较大

a3＞a1

则

a3＞a1＞a2

选项B正确；

C．线速度

v=ωr

可知

即

v1＞v2

选项C错误；

D．由线速度

同步轨道的线速度比近地轨道线速度小

v3＞v1

即

v3＞v1＞v2

选项D正确；

故选ABD。

10. 如图所示是某次同步卫星发射过程的示意图，先将卫星送入一个近地圆轨道，然后在P点点火加速，进入椭圆转移轨道，其中P是近地点，Q是远地点，在Q点再次点火加速进入同步轨道。设卫星在近地圆轨道的运行速率为v1，加速度大小为a1；在P点短时间点火加速之后，速率为v2，加速度大小为a2；沿转移轨道刚到达Q点速率为v3，加速度大小为a3；在Q点点火加速之后进入圆轨道，速率为v4，加速度大小为a4，则（　　）

A

B.

C. 在外圆轨道运动的周期大于椭圆轨道的周期

D. 同步卫星只能在赤道的正上方，但离地面的高度可按需要选择不同的值

【答案】BC

【解析】

【详解】A．卫星的加速度由其受到地球的万有引力产生，卫星距离地球越远，万有引力越小，加速度越小，处在与地球距离等的位置时，卫星的加速度大小相等，故，故A错误。

B．卫星在P点点火加速，速度大小由v1加速到v2，所以；然后在Q点点火加速，速度大小由v3加速到v4，所以；根据卫星轨道半径与线速度关系可知，卫星运转半径越大，线速度越小，所以。综合可知。故B正确。

C．根据开普勒第三定律可知，轨道半径（半长轴）越大，卫星运转周期越大。由图可知外圆轨道半径大于椭圆轨道半长轴，所以卫星在外圆轨道运动的周期大于在椭圆轨道的周期。故C正确。

D．同步卫星只能在赤道的正上方，并且离地面的高度是一个特定高度，故D错误。

故选BC。

11. 如图甲所示，轻杆一端固定在O点，另一端固定一小球，现让小球在竖直平面内做半径为R的圆周运动。小球运动到最高点时，杆与小球间弹力大小为N，小球在最高点的速度大小为v，其N-v2图像如图乙所示。则（　　）

A. 小球的质量为 B. 当地的重力加速度大小为

C. v2=c时，杆对小球弹力方向向上 D. v2=2b时，杆对小球弹力大小mg

【答案】AD

【解析】

【详解】AB．在最高点，若v=0，则

F=mg=a

若F=0，则

解得

故A正确，B错误；

C．由图可知：当v2<b时，杆对小球弹力方向向上，当v2>b时，杆对小球弹力方向向下，所以当v2=c时，杆对小球弹力方向向下，故C错误；

D．若时，根据牛顿第二定律

联立以上可得

F=mg

所以杆对小球弹力大小为mg，故D正确。

故选AD。

二、实验题（共2小题，共16分。把答案直接填在横线上）

12. （1）小芳同学利用如图所示的装置进行实验。下列说法正确的是__________。

A.斜槽轨道必须光滑

B.斜槽轨道的末端必须保持水平

C.应使小球每次从斜槽上同一位置由静止释放

D.在白纸上记录斜槽末端槽口的位置O，作为小球做平抛运动的起点和所建坐标系的原点

（2）小芳同学做“探究平抛运动特点”的实验，她只在纸上记下重垂线y的方向，忘记在纸上记下斜槽末端的位置，并只在坐标纸上描出了如图所示的曲线。现在我们可以在曲线上取A、B两点，用刻度尺分别量出它们到y的距离，，以及AB的竖直距离h，从而求出小球抛出时的初速度为（      ）

A.    B.    C.    D.

【答案】    ①. BC##CB    ②. A

【解析】

【详解】（1）[1]AC．为了保证平抛运动初速度相等，所以要求小球每次都从斜槽同一高度释放，对于接触面是否光滑没有要求，故C正确，A错误；

B．为了保证小球做平抛运动，斜槽轨道的末端必须保持水平，故B正确；

D．在坐标纸上记录小球放在斜槽末端槽口时球心的位置O，作为小球做平抛运动的起点和所建坐标系的原点，故D错误。

故选BC；

（2）[2]水平方向小球做匀速直线运动，则由初始点O到A过程有

由初始点O到B过程

竖直方向做自由落体运动，则有

联立解得

故选A。

13. 图甲所示是利用激光测转速的原理示意图，图中圆盘可绕固定轴转动，盘边缘侧面上有一小段涂有很薄的反光材料。当盘转到某一位置时，接收器可以接收到反光涂层所反射的激光束，并将所收到的光信号转变成电信号，在示波器显示屏上显示出来（如图乙所示）。

(1)若图乙中示波器显示屏横向的每大格（5小格）对应的时间为，则圆盘的转速为______（保留三位有效数字）；

(2)若测得圆盘直径为10.20cm，则可求得圆盘侧面反光涂层的长度为__________cm。（保留三位有效数字）

【答案】    ①. 4.55    ②. 1.46

【解析】

【分析】

【详解】(1)[1]由题图乙可知，圆盘转一圈的时间在横轴上显示22小格，又横轴上每小格表示，所以圆盘转动的周期为

故圆盘的转速为

(2)[2]由题图乙可知电脉冲持续的时间为

所以圆盘侧面反光涂层的长度为

三、计算题（共3小题，共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）

14. 跳台滑雪是一种勇敢者的滑雪运动，运动员穿专用滑雪板，在滑雪道上获得一定速度后从跳台飞出，在空中飞行一段距离后着陆。现有某运动员从跳台a处沿水平方向飞出，在斜坡b处着陆，如图所示。斜坡与水平方向的夹角为，若斜坡足够长，试写出运动员在斜坡上飞出点a和着陆点b之间的距离L与运动员从跳台a处水平飞出的速度大小v0之间的函数表达式。不计空气阻力，g取10m/s2。

【答案】

【解析】

【详解】运动员从a点做平抛运动，而平抛运动可以分解为竖直方向上的自由落体运动和水平方向上的匀速直线运动，设竖直位移为y，水平位移为x，则

整理解得

15. 如图所示，水平传送带以的速度顺时针运转，两转动轮轴心之间的距离，在轮的正上方，将一质量的物体轻放在传送带上。（取）

（1）若物体与传送带之间动摩擦因数，在物体由M处传送到N处的过程中，传送带对物体的摩擦力做了多少功？

（2）若物体与传送带之间的动摩擦因数，在物体由M处传送到N处的过程中，传送带对物体的摩擦力做了多少功？

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）根据题意，由牛顿第二定律，对物体有

解得

假设物块一直加速到端，设到达端时物块的速度为，则有

解得

则假设成立，由动能定理可得，传送带对物体的摩擦力做功为

（2）根据题意，由牛顿第二定律，对物体有

解得

假设物块一直加速到端，设到达端时物块的速度为，则有

解得

则假设不成立，则最终物块与传送速度相等，由动能定理可得，传送带对物体的摩擦力做功为

16. 如图所示，一个光滑的圆锥体固定在水平桌面上，其轴线竖直，母线与轴线之间夹角为θ，一条长度为L的轻绳，一端固定在圆锥体的顶点O处，另一端拴着一个质量为m的小球（可看作质点），小球以角速度ω绕圆锥体的轴线做匀速圆周运动，细线拉力F随ω2变化关系如图所示。重力加速度g取10m/s2，求：

（1）母线与轴线之间夹角θ、绳长L和小球质量m；

（2）小球的角速度为rad/s时，小球对锥面的压力大小；

（3）小球的角速度为rad/s时，轻绳与竖直方向的夹角θ′。

【答案】（1）θ=37°，L=2m，m=0.5kg；（2）2.52N；（3）60°

【解析】

【详解】（1）当小球将要离开锥面时，分析小球受力知

即

由图2可知，离开锥面后，设绳子与竖直方向的夹角为

即

图2可知，离开锥面后

mL=1

当小球未离开锥面时，分析小球受力得，x轴方向上有

y轴方向上有

二式联立可得

则

解得

θ=37°，L=2m，m=0.5kg

（2）当小球未离开锥面时，分析小球受力得，x轴方向上有

y轴方向上有

二式联立可得

小球的角速度为rad/s时，小球对锥面的压力

（3）小球的角速度为rad/s时，小球离开锥面，受力如图所示

则

解得