2022-2023学年辽宁省大连市第八中学高一下学期4月阶段测试 物理 Word版含解析

2022-2023下学期4月份高一年级考试物理科试卷

注意事项：

1、本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。答题前，考生务必将自己的姓名、考生号填写在答题卡上。

2、回答第Ⅰ卷时，选出每小题的答案后，用铅笔把答题卡上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。写在试卷上无效。

3、回答第Ⅱ卷时，将答案填写在答题卡上，写在试卷上无效。

4、考试结束，将本试卷和答题卡一并交回。

第Ⅰ卷（选择题共46分）

一、选择题（本题共10小题，共46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，每小题4分，共28分；第8-10题有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）

1. 关于功和能，下列说法不正确的是（　　）

A. 作用力对物体做正功，反作用力不一定做功

B. 物体在合外力作用下做变速运动，其动能一定发生变化

C. 物体所受各力做功的代数和不为零，其机械能也可能守恒

D. 竖直向上运动物体重力势能一定增加，机械能也可能守恒

【答案】B

【解析】

【详解】A．作用力和反作用力分别作用在不同的物体上，所以作用力对物体做正功时，反作用力不一定做功，故A正确，不符合题意；

B．动能是标量，速度大小变化时，物体的动能会变化，所以物体在合外力作用下做变速运动时，比如匀速圆周运动，其动能不变，故B错误，符合题意；

C．机械能守恒的条件是除重力以外其它力对物体做功代数和为零，所以当重力做功时，除重力之外的其它力对物体做功的代数和为零时，物体的机械能守恒，故C正确，不符合题意；

D．如果物体只在重力作用下向上做竖直上抛运动，重力势能增加，机械能守恒，故D正确，不符合题意。

故选B。

2. 如图所示，从某高度处，将质量为m小球斜向上方抛出，初速度为，小球到达最高点时的速度为，最大高度为h，重力加速度为g。以地面为参考平面，不计空气阻力。下列正确的是（　　）

A. 落地时，小球的动能为

B. 抛出时，小球的机械能为mgh

C. 抛出时，小球的重力势能为mgh

D. 抛出时，人对小球做功为

【答案】A

【解析】

【详解】B．小球到达最高点时的速度为，最大高度为h，根据机械能守恒可知抛出时小球的机械能为

选项B错误；

C．根据机械能守恒有

解得抛出时，小球重力势能为

选项C错误；

A．根据机械能守恒有

解得落地时，小球的动能为

选项A正确；

D．根据动能定理可知抛出时，人对小球做功为

选项D错误。

故选A。

3. 2017年，人类第一次直接探测到来自双中子星合并的引力波。根据科学家们复原的过程，在两颗中子星合并前约100s时，它们相距约400km，绕二者连线上的某点每秒转动12圈，将两颗中子星都看作是质量均匀分布的球体，由这些数据、万有引力常量并利用牛顿力学知识，可以估算出这一时刻两颗中子星（　　）

A. 质量之积 B. 质量之和

C. 速率之和 D. 各自的自转角速度

【答案】BC

【解析】

【详解】AB．双中子星做匀速圆周运动的频率f=12Hz（周期），由万有引力等于向心力，可得

，

r1+r2=r=400km

联立解得

选项B正确A错误；

C．由可得

选项C正确；

D．不能得出各自自转的角速度，选项D错误。

【点睛】此题以最新科学发现为情景，考查天体运动、万有引力定律等。

4. 2022年3月，中国航天员翟志刚、王亚平、叶光富在“天宫二号”空间站上通过天地连线，为同学们上了一堂精彩的科学课。据媒体报道，“天宫二号”空间站工作轨道为圆轨道，轨道高度，一天绕地球转16圈。若还知道引力常量和地球平均半径，仅利用以上条件不能求出的是（　　）

A. 地球对空间站的吸引力 B. 空间站绕地球运行的速度

C. 地球表面重力加速度 D. 空间站绕地球运行的加速度

【答案】A

【解析】

【详解】A．一天绕地球转16圈，可知卫星周期，根据万有引力提供向心力，设卫星质量为m，轨道半径为r，地球质量为M，轨道高度为h，则

解得

其中地球半径和轨道高度以及周期已知，但卫星质量未知，则地球对空间站的吸引力无法求出，故A符合题意；

B．由于

其中地球半径和轨道高度以及周期已知，可以求出空间站绕地球运行的速度，故B不符合题意；

C．在地球表面，根据万有引力等于重力，可得

解得

其中地球半径和轨道高度以及周期已知，可以求出地球表面的重力加速度，故C不符合题意；

D．由于

其中地球半径和轨道高度以及周期已知，可以求出空间站绕地球运行的加速度，故D不符合题意。

故选A。

5. 2021年5月15日，“天问一号”探测器成功着陆火星。图为“天问一号”探测器经过多次变轨后登陆火星的理想轨迹示意图，其中轨道I、III为椭圆，轨道II为圆，不计探测器变轨时质量的变化，万有引力常量为G，则下列说法不正确的是（　　）

A. 探测器在轨道I的运行周期大于在轨道II的运行周期

B. 探测器在轨道II上的速度小于火星的“第一宇宙速度”

C. 若已知轨道II周期和轨道半径，则可以求出火星质量

D. 探测器在轨道I上O点的速度小于轨道II上O点的速度

【答案】D

【解析】

【详解】A．根据开普勒第三定律

因为轨道I的半径r1大于在轨道II的半径r2，即

所以探测器在轨道I的运行周期大于在轨道II的运行周期，即

故A不符合题意；

B．由于万有引力提供向心力，即

解得

因为第一宇宙速度是近地面速度，即

解得第一宇宙速度为

因为

r>R

所以探测器在轨道II上的速度小于火星的“第一宇宙速度”，故B不符合题意；

C．由于万有引力提供向心力，即

解得

若已知轨道II的周期和轨道半径，则可以求出火星质量，故C不符合题意；

D．探测器在轨道I上O点点火减速变轨到轨道II，所以探测器在轨道I上O点的速度大于轨道II上O点的速度，故D符合题意。

本题选错误的，故选D。

6. 单杠项目对体力和技巧要求高，需要注意安全。如图（a）所示，质量为50kg的小李双臂平行，静止倒立在单杠AB上。随后小李绕杠旋转至最低位置，如图（b）所示。若把小李看作质点，小李从静止到最低位置过程的运动可看作半径为1.2m的圆周运动，不计各种阻力，。小李在最低位置时，一只手对单杠AB的拉力大小为（　　）

A. 1000N B. 1250N C. 2000N D. 2500N

【答案】B

【解析】

【详解】转动半径

r=1.2m

最低点速度为v，根据动能定理

解得

F=2500N

则一只手对单杠AB的拉力大小为1250N。

故选B。

7. 如图，光滑圆轨道固定在竖直面内，一质量为m的小球穿在圆轨道上，沿轨道做完整的圆周运动。已知小球在最低点时对轨道的作用力大小为F1，在最高点时对轨道的作用力大小为F2。F1–F2的值不可能为（　　）

A. 3.5mg B. 4.5mg

C. 5.5mg D. 6mg

【答案】A

【解析】

【详解】当速度为零时，小球在最高点时受到轨道向上的支持力，则有

从最高点运动到最低点，根据机械能守恒定律有

在最低点有，根据牛顿第二定律有

联立解得

则两作用力大小的差为

当小球通过最高点的速度大于时，小球受轨道向下的支持力作用，则在最高点根据牛顿第二定律有

从最高点到最低点，根据机械能守恒定律有

在最低点有，根据牛顿第二定律有

联立解得

故两作用力大小差范围为

故A不可能，符合题意；BCD可能，不符合题意。

故选A。

8. 如图所示，在光滑水平面上，物体受两个相互垂直的大小分别为F1=3N和F2=4N的恒力，其合力在水平方向上，从静止开始运动10m，则下列说法正确的是（　　）

A. F1对物体做的功是30J

B. F2对物体做的功是40J

C. F1和F2合力为7N

D. F1和F2合力对物体做功是50J

【答案】D

【解析】

【详解】A B． F1对物体做的功

F2对物体做的功是

AB错误；

C．根据平行四边形可得，F1和F2合力

C错误；

D．则它们的合力做功

W= s=5×10J=50J

或者代数和为

D正确。

故选D。

多选题

9. 如图所示，质量、初速度大小都相同的A、B、C三个小球，在同一水平面上，A球竖直上抛，B球以倾斜角斜向上抛，空气阻力不计，C球沿倾角为的光滑斜面上滑，它们上升的最大高度分别为，则（　　）

A.  B.  C.  D. ，

【答案】C

【解析】

【详解】A球和C球上升到最高点时速度均为零，而B球上升到最高点时仍有水平方向的速度，即仍有动能。对A或C球由机械能守恒定律，均有

得

对B球有

得

故C正确。

故选C。

10. 水星是距太阳最近的行星，西汉《史记·天宫书》的作者司马迁从实际观测中发现水星呈灰色。关于水星，下列说法正确的是（　　）

A. 水星与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等

B. 水星的近“日”点速度小于远“日”点的速度

C. 水星绕太阳运动的周期大于地球绕太阳运动的周期

D. 水星绕太阳运动的速度大于地球绕太阳运动的速度

【答案】AD

【解析】

【详解】A．根据开普勒第二定律可知水星与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等，A正确；

B．根据开普勒第二定律可知水星的近“日”点速度大于远“日”点的速度，B错误；

C．根据开普勒第三定律结合题意可知水星绕太阳运动的周期小于地球绕太阳运动的周期，C错误；

D．根据可得

结合题意可知水星绕太阳运动的速度大于地球绕太阳运动的速度，D正确。

故选AD。

11. 如图，质量分别为m和2m的两个小球A和B，中间用长为2L的轻杆相连，在杆的中点O处有一固定水平转动轴，把杆置于水平位置后由静止释放，在B球顺时针转动到最低位置的过程中（　　）

A. A、B两球的角速度大小始终相等

B. 重力对B球做功的瞬时功率一直增大

C. B球转动到最低位置时的速度大小为

D. 杆对B球做正功，B球机械能不守恒

【答案】AC

【解析】

【详解】A．A、B两球用轻杆相连，角速度大小始终相等，选项A正确；

B．杆在水平位置时，重力对B球做功的瞬时功率为零，杆在竖直位置时，B球的重力和速度方向垂直，重力对B球做功的瞬时功率也为零，但在其他位置重力对B球做功的瞬时功率不为零，因此，重力对B球做功的瞬时功率先增大后减小，选项B错误；

C．设B球转动到最低位置时的速度为v，两球角速度大小相等，转动半径相等，所以两球的线速度大小也相等，对A、B两球和杆组成的系统，由机械能守恒定律得

2mgL-mgL=(2m)v2＋mv2

解得

v=

选项C正确；

D．B球的重力势能减少了2mgL，动能增加了mgL，机械能减少了，所以杆对B球做负功，选项D错误。

故选C。

二、填空题（本题共2小题，共14分.）

12. 一艘宇宙飞船飞近某一新发现的行星，并进入靠近该行星表面的圆形轨道绕行数圈后，着陆在行星上。宇宙飞船上备有以下实验仪器：

A.弹簧测力计一个

B.精确秒表一只

C.天平一台（附砝码一套）

D.物体一个

为测定该行星的质量M和半径R，宇航员在绕行及着陆后各进行了一次测量，依据测量数据可求出M和R（已知引力常量为G）。

（1）绕行时测量所用的仪器为______（用仪器的字母序号表示），所测物理量为______。

（2）着陆后测量所用的仪器为A、C、D，所测物理量为物体质量m、重力F。用测量数据求该行星的质量M＝______。

【答案】    ①. B    ②. 周期T    ③.

【解析】

【详解】（1）[1]绕行时测量所用的仪器为精确秒表；

故选B。

[2]所测物理量为宇宙飞船的周期T。

（2）[3]设该行星表面重力加速度为，则有

设行星的半径为，根据物体在行星表面受到的万有引力等于重力，可得

宇宙飞船在行星表面的圆形轨道上绕星球转动，根据万有引力提供向心力可得

联立解得行星的质量为

13. 二十一世纪，能源问题是全球关注的焦点问题。从环境保护的角度出发，电动汽车在近几年发展迅速。下表给出的是某款电动汽车的相关参数：

请从上面的表格中选择相关数据，取重力加速度g=10m/s2，完成下列问题：

（1）将汽车制动过程近似看作匀减速直线运动，求汽车在（100km/h～0）的制动过程中的加速度大小。（认为100km/h=30m/s）；

（2）若已知电动汽车电能转化为机械能的效率为η=80%，整车在行驶过程中的阻力约为车重的0.05倍，试估算此电动汽车以20m/s的速度匀速行驶时的续航里程（能够行驶的最大里程）。已知1kW·h=3.6×106J。根据你的计算，提出提高电动汽车的续航里程的合理化建议（至少两条）；

（3）某次加速过程中，此电动汽车在0-25s时间内，速度从5m/s提升到20m/s，此过程中电动汽车获得的动力功率随时间变化的关系简化如图所示。整车在行驶过程中的阻力仍约为车重的0.05倍，求此加速过程中汽车行驶的路程。

【答案】（1）；（2）x=259.2km提高效率，提高电池容量，减小阻力；（3）x=265m

【解析】

【详解】(1)由

可得

(2)由题意可得

联立可得

由此可知，要想提高电动汽车的续航里程，一是可以提高效率，二是提高电池容量，三是减小阻力；

(3)由图像可得电动汽车的动力做功

由动能定理

得

三、计算题（本题共3小题，共40分。）

14. 荡秋千是一项民间传统体育活动。如图甲假设小女孩的重心到秋千悬挂点O之间的距离是L，秋千摆动的最大角度是θ。不计秋千质量，忽略空气阻力，g=10m/s2，cos37°=0.8。

（1）将荡秋千的过程简化为如下模型：如图乙把一个小球用细线悬挂起来，球心到悬挂点O之间的距离L=2.25m，摆动最大角度θ=37°。求：

a.小球运动到最低点B时的速度v的大小；

b.若小球质量为m=1kg，小球运动到最低点B时细线的拉力F的大小。

（2）假设小女孩某次摆到最高点时是蹲着的，且摆角是，当秋千摆到最低点时小女孩突然站起，此时秋千的摆动速度不变，小女孩保持站立摆到对面最高点时的摆角是，请证明：。

【答案】（1）a：3m/s；b：14N；（2）见解析

【解析】

【分析】

【详解】（1）a：由动能定理有

代入数据解得

v=3m/s

b：由牛顿第二定律有

代入数据解得

F=14N

（2）设小女孩蹲着时摆长为L1，站立时摆长为L2，则

则由

得出

15. 轻质弹簧原长为2l，将弹簧竖直放置在地面上，在其顶端将一质量为4m的物体由静止释放。当弹簧被压缩到最短时，弹簧长度为l。现将该弹簧水平放置，一端固定在A点，另一端与小球P接触但不连接。AB是长度为5l的水平轨道，B端与直径为2l的光滑半圆管道BCD相切管道的半径略大于小球的半径，半圆的直径BD竖直，如图所示，小球P与AB间的动摩擦因数用外力推动小球P，将弹簧压缩至长度l，然后放开，P开始沿轨道运动，重力加速度大小为g。若P能滑上圆轨道，且仍能沿着圆轨道滑下，求P的质量的取值范围。

【答案】

【解析】

【详解】由能量守恒知，当弹簧竖直放置，弹簧长度为l时的弹性势能为

设P的质量为M。使P能滑上圆轨道，它到达B点时时速度不能小于零，由能量守恒

要使P仍能沿圆轨道滑回，P不能到达圆轨道最高点D。由能量守恒有

解得

故P的质量的取值范围为。

16. 如图所示，一宇宙飞船绕地球中心做圆周运动，轨道1为近地卫星轨道，其半径近似为R，现在欲将飞船转移到另一个半径为2R的圆轨道2上去，已知地球表面处的重力加速度为g，飞船质量为m，万有引力常数为G，地球半径为R，求：

（1）飞船在轨道2所处高处的重力加速度多大？

（2）飞船在轨道2绕地球做圆周运动的速度是多大？

（3）理论上，若规定距地心无穷远处为引力势能零势能点，飞船和地球系统之间的引力势能表达式为，其中r为飞船到地心的距离。若忽略阻力影响，请根据理论，计算完成这次轨道转移点火需要的能量。

【答案】（1） ；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）物体重力即物体受到的万有引力，故有

所以

（2）飞船绕地球做圆周运动，万有引力做向心力，故有

又在地球表面上有

故

（3）飞船转移过程只有引力做功，引力做的功等于引力势能减少量；根据功能原理可得完成这次轨道转移点火需要的能量