河南省通义集团2022-2023学年高一下学期6月分班摸底联考物理试题及答案

这是一份河南省通义集团2022-2023学年高一下学期6月分班摸底联考物理试题及答案，共11页。试卷主要包含了物理等内容，欢迎下载使用。

注意事项：
1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2．请将答案正确填写在答题卡上，并于考试结束后提交答题卡
3. 本次联考范围：必修二全册；考试时间90分钟，满分100分
九重之际向天问,天宫掠影惊苍穹.“天宫”空间站中三名宇航员正环绕地球运行,与此同时,“天问”探测器在环绕火星运行.假设它们的运行轨道都是圆轨道,地球与火星的质量之比为p,“天宫”与“天问”的轨道半径之比为q.关于“天宫”空间站与“天问”探测器说法正确的是 ( )
A.运行周期之比为q3p3 B.环绕速度之比为pq
C.加速度之比为pq D.动能之比为pq
2．如图所示，足够长的水平传送带以v0=4m/s的速度匀速运行. t=0时，在最左端轻放一质量为m的小滑块，t=4s时，传送带以1m/s2的加速度减速停下. 已知滑块与传送带之间的动摩擦因数μ=0.2. 关于滑块相对地面运动的速度v(向右为正)、滑块所受的摩擦力f(向右为正)、滑块所受的摩擦力做功的功率的值P、滑块与传送带间摩擦生热Q的图像正确的是
A B C D
3．如图所示,三个质量相等的小球a、b、c从图示位置分别以相同的速度v0水平向右抛出,最终都能到达D(3L,0)点.不计空气阻力,x轴所在处为地面,则对判断a、b、c三个小球说法错误的是
A.初始时刻纵坐标之比为9:4:1
B.在空中运动过程中,重力做功的平均功率之比为3:2:1
C.在空中运动过程中,速度变化率之比为1:1:1
D.到达D点时,重力做功的瞬时功率之比为1:1:1
4．如图所示,小物块A、B由跨过定滑轮的轻绳相连,A位于水平传送带的右端,B置于倾角为30°的光滑固定斜面上,轻绳分别与斜面、传送带平行,传送带始终以速度v0=2 m/s逆时针匀速转动,某时刻A从传送带右端通过轻绳带动B以相同初速率v1=5 m/s运动,方向如图,经过一段时间A回到传送带的右端,已知A、B的质量均为1 kg,A与传送带间的动摩擦因数为μ=0.1,斜面、轻绳、传送带均足够长,B不会碰到定滑轮,定滑轮的质量与摩擦均不计,g取10 m/s2,故下列说法错误的是
A.A向左运动的总时间为2s
B.A回到传送带右端的速度大小为32 m/s
C.上述过程中,A与传送带间因摩擦产生的总热量为(7+32) J
D.上述过程中,B运动过程中最大速度大小为6m/s
5．我国未来将建立月球基地,并在绕月轨道上建造空间站。如图所示,关闭发动机的航天飞机在月球引力作用下沿椭圆轨道向月球靠近,并将在椭圆的近月点B处与空间站对接。已知空间站C绕月轨道半径为r,周期为T,引力常量为G,月球的半径为R。那么以下选项正确的是
A.月球的质量为4π2r3GT2 B.航天飞机到达B处由椭圆轨道进入空间站圆轨道时必须加速
C.航天飞机从A处到B处做减速运动 D.月球表面的重力加速度为4π2RT2
6．近地人造卫星1和2绕地球做匀速圆周运动的周期分别为T1和T2。设在卫星1、卫星2各自所在的高度上的重力加速度大小分别为g1、g2,则
A.g1g2=(T1T2)43 B.g1g2=(T2T1)43 C.g1g2=(T1T2)2 D.g1g2=(T2T1)2
7．蹦床比赛分成预备运动和比赛动作两个阶段。最初,运动员静止站在蹦床上;在预备运动阶段,他经过若干次蹦跳,逐渐增加上升高度,最终达到完成比赛动作所需的高度;此后,进入比赛动作阶段。
把蹦床简化为一个竖直放置的轻弹簧,弹力大小F=kx(x为床面下沉的距离,k为常量)。质量m=50 kg的运动员静止站在蹦床上,床面下沉x0=0.10 m;在预备运动中,假定运动员所做的总功W全部用于增加其机械能;在比赛动作中,把该运动员视作质点,其每次离开床面做竖直上抛运动的腾空时间均为Δt=2.0 s,设运动员每次落下使床面压缩的最大深度均为x1。取重力加速度g=10 m/s2,忽略空气阻力的影响。下列错误的是
A.常量k为5.0×103 N/m
B.弹力F随x变化的图象为正比例函数
C.在比赛动作中,运动员离开床面后上升的最大高度hm 为2.5m
D.W的值是2.5×103 J
8．如图甲所示为历史上著名的襄阳炮,其实质就是一种大型抛石机.它采用杠杆原理,由一根横杆和支架构成,横杆的一端固定重物,另一端放置石袋,发射时用绞车将放置石袋的一端用力往下拽,而后突然松开,石袋里的巨石就被抛出.将其简化为如图乙所示的装置,横杆的质量不计,将一质量m=10 kg,可视为质点的石块,装在横杆长臂与转轴O点相距L=5 m的末端石袋中,在短臂右端固定一重物,发射之前先利用外力使石块静止在地面上的A点,静止时长臂与水平面的夹角α=37°,解除外力后石块被发射,当长臂转到竖直位置时立即停止运动,石块被水平抛出,落在水平地面上,石块落地位置与O点的水平距离s=20 m,空气阻力不计,sin 37°=0.6,g取10 m/s2.则( )
A.石块水平抛出时的初速度为105 m/s
B.石块水平抛出时的初速度为20 m/s
C.从A点到最高点的过程中,长臂对石块做的功为2 050 J
D.从A点到最高点的过程中,长臂对石块做的功为2 500 J
9．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F，小球在最高点的速度大小为v，其F—v2图象如乙图所示。则以下判断正确的是
A.当地的重力加速度大小为Rb B.v2=c时，杆对小球的弹力方向向上
C.v2=2b时，小球受到的弹力与重力大小相等 D.小球的质量为aRb
10．如图甲所示,可视为质点的小球用长为L、不可伸长的轻绳悬挂于O点.现对小球施加一水平恒力使其从静止开始运动,轻绳拉力大小FT随绳转过的角度θ变化的图线如图乙所示,图中F0为已知量,重力加速度为g,下列说法正确的是( )
A.小球到达最高点时的机械能最大 B.小球到达最高点时的加速度大小为3g
C.小球运动过程中轻绳拉力的最大值为4F0 D.小球从开始运动到最高点,增加的机械能为3F0L
11．如图所示,一质量为m的物体静置在倾角为θ=30°的光滑斜面底端,现用沿斜面向上的恒力F沿斜面向上拉物体使其做匀加速直线运动,经时间t,力F做功为W,此后撤去恒力F,物体又经t时间回到出发点,若以地面为零势能面,下列说法正确的是
A.F=23mg B.F=mg
C.物体动能与势能相同的位置在撤去力位置的下方 D.物体动能与势能相同的位置在撤去力位置的上方
12．按照我国月球探测活动计划,在第一步“绕月”工程圆满完成任务后,将开展第二步“落月”工程。假设月球半径为R,月球表面的重力加速度为g0。如图所示,飞船沿距月球表面高度为3R的圆形轨道Ⅰ运动,到达轨道的A点,点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ,到达轨道Ⅱ的近月点B再次点火进入近月轨道Ⅲ绕月球做圆周运动。下列判断正确的是
A.飞船在轨道Ⅰ上的运行速率v=g0R B.飞船在轨道Ⅲ上绕月球运动一周所需时间为2πRg0
C.飞船在A点点火变轨的瞬间,速度增加D.在轨道Ⅱ上,飞船在A点线速度小于在B点的线速度
13．（3分）在探究平抛运动规律的实验中:
(1)在做“研究平抛运动”的实验时,让小球多次沿同一轨道运动,通过描点法画小球做平抛运动的轨迹。为了能较准确地描绘运动轨迹:
A.通过调节使斜槽的末端保持水平;
B.每次释放小球的位置必须相同;
C.每次必须由 释放小球(选填“运动”或者“静止”);
D.小球运动时不应与木板上的白纸相接触;
E.将小球的位置记录在白纸上后,取下白纸,将点连成光滑曲线。
(2)某同学在做“研究平抛运动”的实验中,忘记记下小球抛出点的位置O,如图所示,A为小球运动一段时间后的位置。g取10 m/s2,根据图象,可知小球的初速度为 m/s;小球抛出点的位置O的坐标为 。
14．（9分）为了测量小滑块与水平桌面间的动摩擦因数，某小组设计了如图甲所示的实验装置，其中挡板可固定在桌面上，轻弹簧左端与挡板相连，图中桌面高为h，O1、O2、A、B、C点在同一水平直线上.已知重力加速度为g，空气阻力可忽略不计.
实验过程一：挡板固定在O1点，推动滑块压缩弹簧，滑块移到A处，测量O1A的距离，如图甲所示.滑块由静止释放，落在水平面上的P点，测出P点到桌面右端的水平距离为x1；
实验过程二：将挡板的固定点移到距O1点距离为d的O2点，如图乙所示，推动滑块压缩弹簧，滑块移到C处，使O2C的距离与O1A的距离相等.滑块由静止释放，落在水平面上的Q点，测出Q点到桌面右端的水平距离为x2.
(1)为完成本实验，下列说法中正确的是 .
A.必须测出小滑块的质量 B.必须测出弹簧的劲度系数
C.弹簧的压缩量不能太小 D.必须测出弹簧的原长
(2)写出动摩擦因数的表达式μ= (用题中所给物理量的符号表示).
(3)小红在进行实验过程二时，发现滑块未能滑出桌面.为了测量小滑块与水平桌面间的动摩擦因数，还需测量的物理量是 .
(4)某同学认为，不测量桌面高度，改用秒表测出小滑块从飞离桌面到落地的时间，也可测出小滑块与水平桌面间的动摩擦因数.此实验方案 (选填“可行”或“不可行”)，理由是 .
（10分）某幼儿园设计一个滑梯,由于场地大小的限制,滑梯的水平跨度确定为4 m。已知滑梯与儿童裤料之间的动摩擦因数为0.4,为使儿童能从滑梯顶端由静止滑下,且到达地面的速度不超过2 m/s,g取10 m/s2。求滑梯的高度范围。
16．（12分）光滑水平台面离地面高H,台面上A点与台面边缘B点相距为L,木块甲、乙(均可视为质点)均静止在A点,在相同的恒定水平外力作用下从A点运动到B点时撤去外力。甲落地点与B点之间的水平距离为x,乙落地点与B点之间的水平距离为3x。已知木块甲的质量为m,重力加速度为g。求:
(1)恒定水平外力的大小;
(2)木块乙的质量。
17．（18分）如图所示,固定在水平面上长度为L的木板与竖直放置的半径为R的半圆形光滑轨道BC相切于B点,在木板左端A处静止放置一个质量为m的小物块(可视为质点)。一个质量为m0=0.2m的子弹以水平速度v0射向物块,击中物块后恰好能与物块一起运动到C点,最终落在木板上的D点(图中未画出)。已知重力加速度为g。求:
(1)子弹击中物块后物块在该过程中系统损失的机械能;
(2)物块通过半圆形轨道最低点B时对轨道的压力以及物块与木板间的动摩擦因数;
(3)D点与B点的距离及物块落在木板上前的瞬时速度与水平方向间夹角的正切值。一、单选题(共8题，每题4分，共32分)
二、多选题(共4题，每题4分，共16分)
三、实验题(共12分)
四、计算题(共3题，共40分)
参考答案
1.B 由GMmr2=m(2πT)2r可知T=4π2r3GM,则T天宫T天问=q3p,A正确.由GMmr2=mv2r可知v=GMr,则v天宫v天问=pq,B正确.由GMmr2=ma可知a=GMr2,则a天宫a天问=pq2,C错误.由于“天宫”空间站和“天问”探测器质量未知,则两者动能之比无法确定,D错误.
2.C 放上滑块后，开始时滑块在滑动摩擦力作用下做匀加速直线运动，摩擦力大小为f1=μmg=2m，方向向右，摩擦力做功的功率为P1=fv=4mt，加速度a=μg=2m/s2，加速到与传送带相同的时间为：t1=va=2s，滑块与传送带间摩擦生热Q=μmg(vt−12at2)，随后与传送带一起运动2s，这个过程摩擦力为零，摩擦力做功的功率也为零，滑块与传送带间摩擦生热也为零，然后再做匀减速运动，摩擦力大小为f3=ma'=m，方向向左，减速时间为：t3=va'=4s，摩擦力做功的功率为P3=fv=2mt，滑块与传送带间摩擦生热为零，则A、B、D不正确，C正确。答案选C。
3.D x=v0t,水平初速度相同,a、b、c水平位移之比为3:2:1,所以它们在空中运动的时间之比为3:2:1,初始时刻纵坐标之比即该过程小球的下落高度之比,根据h=12gt2可知,初始时刻纵坐标之比为9:4:1,重力做的功之比为下落高度之比,即为9:4:1,由P=Wt知,重力做功的平均功率之比为3:2:1,故A、B正确;加速度等于速度的变化率,在空中运动过程中,三个小球的加速度均为g,则速度变化率之比为1:1:1,选项C正确;根据vy=2gℎ,以及P'=mgvy可知,到达D点时,重力做功的瞬时功率之比为3:2:1,选项D错误.
4.D A.A向左减速运动的过程中,刚开始时,A的速度大于传送带的速度,以A为研究对象,其受到向右的摩擦力与绳对A的拉力,设绳子的拉力为FT1,由牛顿第二定律得
FT1+μmg=ma1(1分)
以B为研究对象,则B的加速度的大小始终与A相等,则有mgsin 30°-FT1=ma1(1分)
联立可得A的加速度大小a1=3m/s2
从开始到A的速度与传送带的速度相等所用的时间t1=v1-v0a1=1 s(1分)
之后A的速度小于传送带的速度,受到的摩擦力变成了向左,设绳子的拉力为FT2,以A为研究对象,则有FT2-μmg=ma2以B为研究对象,则B的加速度的大小始终与A相等,则有mgsin 30°-FT2=ma2(1分)
联立可得A的加速度大小a2=2m/s2
A从与传送带共速到速度减为零所用时间t2=v0a2=1 s(1分)
故A向左运动的总时间t=t1+t2=2 s(1分)
B.解法1 A向右运动的过程中,受到的摩擦力的方向仍然向左,仍然受到绳子的拉力,同时,B受到的力也不变,所以它们受到的合力不变,所以A的加速度不变,即a3=a2=2m/s2
t1时间内A向左运动的位移大小x1=v0+v12t1=3.5 m(1分) t2时间内A向左运动的位移大小x2=v02×t2=1 m(1分)
A向左运动的总位移大小x=x1+x2=4.5 m(1分)
A回到传送带右端的位移大小x3=x=4.5 m 回到右端的速度大小v=2a3x3=32 m/s(1分)
C.t1时间内传送带的位移大小x'1=v0t1=2 m(1分) 该时间内传送带相对于A的位移大小Δx1=x1-x'1=1.5 m(1分)
t2时间内传送带的位移大小x'2=v0t2=2 m(1分) 该时间内传送带相对于A的位移大小Δx2=x'2-x2=1 m(1分)
A回到传送带右端的时间为t3,则t3=v-0a3=322 s(1分) t3时间内传送带的位移大小x'3=v0t3=32 m(1分)
该时间内传送带相对于A的位移大小Δx3=x3+x'3=(4.5+32) m(1分)
A与传送带之间的摩擦力Ff=μmg=1 N(1分)
上述过程中A与传送带间因摩擦产生的总热量Q=Ff(Δx1+Δx2+Δx3)=(7+32) J(1分)
解法2 B.由(1)中信息,以向右为正方向作出各阶段物块和传送带的速度—时间图像如图所示.在前2 s内,物块向左运动,位移大小为图线与坐标轴所围面积,即x=(2+52×1+22×1) m=4.5 m,所以2 s后,物块向右运动的位移为4.5 m时返回传送带右端,由v2=2a2x解得v=32 m/s(4分)
C.物块与传送带v-t图线之间的面积表示物块相对传送带的位移,第1 s内,物块相对传送带的位移大小为Δx1=12×(5-2)×1 m=1.5 m(2分)
第2 s内,Δx2=12×2×1 m=1 m(2分) 第2 s末以后,Δx3=(2+32+2)2×322 m=(4.5+32) m
A与传送带之间的摩擦力Ff=μmg=1 N(1分)
上述过程中A与传送带间因摩擦产生的总热量Q=Ff(Δx1+Δx2+Δx3)=(7+32) J(2分)
5.A 设空间站质量为m,在圆轨道上,由GmMr2=m4π2rT2,得M=4π2r3GT2,A正确;要使航天飞机在椭圆轨道的近月点B处与空间站C对接,必须在接近B点时减速,否则航天飞机将继续做椭圆运动,B错误;航天飞机飞向B处,根据开普勒第二定律可知,向近月点靠近做加速运动,C错误;月球表面的重力加速度等于月球表面附近卫星的向心加速度,由于g月=4π2RT2中的T是空间站在轨道半径r上做圆周运动的周期,比近月卫星周期大,D错误。
6.B 因为近地卫星绕地球做匀速圆周运动,万有引力全部用来提供向心力,即有GMmr2=m4π2T2r,可得r=3GMT24π2,又可认为万有引力与重力相等,故有GMmr2=mg,所以mg=m4π2T2r,由此可得:g=4π2T2r,将r=3GMT24π2代入得:g=4π2T2·3GMT24π2=3(4π2T2)3·GMT24π2=316π4GMT4,即g∝1T43,所以g1g2=(T2T1)43,B正确。
7.C 解:A.床面下沉x0=0.10 m时,运动员受力平衡mg=kx0得k=mgx0=5.0×103 N/m
B.F—x图线如图所示
C.运动员从x=0处离开床面,开始腾空,其上升、下落时间相等hm=12g(Δt2)2=5.0 m
参考由速率—时间图象求位移的方法,F—x图线下的面积等于弹力做的功。弹力做功WT=12·x·kx=12kx2
运动员从x1处上升到最大高度hm的过程,根据动能定理,有12kx12-mg(x1+hm)=0得x1=x0+x02+2x0ℎm≈1.1 m
对整个预备运动,由题设条件以及功和能的关系,有W+12kx02=mg(hm+x0)得W=2 525 J≈2.5×103 J
8.C 石块被抛出后做平抛运动,由平抛运动的相关规律及几何关系可知,抛出点离地面的竖直高度为h=L+Lsin α=12gt2,解得石块做平抛运动的时间为t=2(L+Lsinα)g=2510 s,石块在水平方向上做匀速直线运动,则有s=v0t,解得石块水平抛出的初速度为v0=510 m/s,选项A、B错误;石块从A点到最高点的过程中,由动能定理有W-mgh=12mv02-0,解得长臂对石块做的功为W=2 050 J,选项C正确,D错误.
9.CD 在最高点，若v=0，则N=mg=a；若N=0，则mg=mv2R=mbR，解得g=bR,m=aRb，故A错误，D正确；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，所以小球对杆的弹力方向向上，故B错误；若v2=2b.则N+mg=m2bR，解得N=a=mg，故C正确.答案选CD。
10.BC 设恒力大小为F,将F与mg的合力作为等效重力mg',小球在等效最低点速度最大,轻绳的拉力FT最大.由题图乙可知,当θ=π3时,小球位于等效最低点,沿切线方向上有Fcs 60°=mgsin 60°,解得F=3mg,又θ=0时,FT=mg=F0,所以恒力F=3F0,则等效重力mg'=F2+F02=2F0.由功的定义可知,当轻绳被拉至水平位置时,拉力做的功最大,小球的机械能最大.从小球静止到轻绳被拉至水平的过程,由动能定理可知,FL-mgL>0,可见轻绳水平时小球的速度不为零,小球还可继续上升,A项错误.小球由静止运动到等效最低点的过程,有mg'L(1-cs 60°)=12mv2,在等效最低点时,有FT-mg'=mv2L,解以上各式得FT=4F0,C项正确.根据运动的对称性可知,小球在最高点的加速度大小与在初始位置的加速度大小相等,所以a=Fm=3g,B项正确.小球在最高点时,轻绳与水平方向间的夹角为30°,从开始到最高点拉力做的功W=FLcs 30°=32F0L,由功能关系可知,小球增加的机械能为32F0L,D项错误.
11.AC 设撤力前物体的加速度为a1,撤力后的加速度为a2,由题意,根据运动学公式得:12a1t2+a1t2-12a2t2=0,解得a2=3a1。由牛顿第二定律得:F-mgsin θ=ma1,mgsin θ=ma2,联立得F=23mg,A对,B错。设撤力时物体的速度为v1,物体回到底端的速度为v2,v2=|a1t-a2t|=2a1t=2v1,根据功能关系,12mv22=W,所以撤力瞬间物体的动能为12mv12=18mv22=14W,重力势能Ep=34W,因此,物体动能与势能相同的位置在撤去力位置的下方,C对、D错。
12.BD 船在轨道Ⅰ上,万有引力提供向心力,GmM(R+3R)2=mv2R+3R,在月球表面,万有引力等于重力,Gm'MR2=m'g0,解得v=g0R2,A错误;飞船在轨道Ⅲ上绕月球运动,GmMR2=m4π2T2R,结合Gm'MR2=m'g0,解得T=2πRg0,B正确;飞船在A点点火变轨瞬间,做向心运动,速度应减小,C错误;飞船从A点飞向B点是做近月运动,线速度增大,D正确。
13.（每空1分）(1)静止(2) 2 (-20,-5)
(1)因为平抛运动的初速度方向沿水平方向,所以一定要使得斜槽的末端保持水平,为了保证小球做平抛运动的初速度相同,所以每次释放小球的位置必须相同,当将小球的位置记录在白纸上后,取下白纸,将点连成光滑曲线。(2)做平抛运动的小球在竖直方向上,是初速度为零的匀加速直线运动,所以根据逐差法Δy=gT2,可得T=Δyg=0.110=0.1 s,小球在水平方向上做匀速直线运动,所以小球的初速度为v0=xT= m/s,C点竖直方向的速度vyC=ℎAE2T= m/s,则从抛出点到A点的时间为t=tC-T=0.2 s-0.1 s=0.1 s,所以抛出点距离A点的水平位移为xA=v0t=2×0.1 m=0.2 m=20 cm,抛出点的横坐标为x=-20 cm,抛出点离A点的竖直位移为y=12gt2=5 cm,则抛出点的纵坐标为y=-5 cm。
14.（除了特殊标明外，每空2分）(1)C (2) x12−x224dℎ (3)滑块停止滑动的位置到B点的距离
(4)不可行（1分） 滑块在空中飞行时间很短，难以把握计时起点和终点，秒表测时间误差较大
(1) (2)滑块在弹簧弹力和摩擦力作用下向右加速运动，到达B点后，做平抛运动到地面，设A到B点的距离为S，
第一次 Ep−μmgs=12mv12x1=v12ℎg， 第二次：Ep−μmg(s+d)=12mv22x2=v22ℎg
可得：μ=x12−x224dℎ，可见选项A、B、D均不正确，但是若弹簧的压缩量太小，可能将不能弹出桌面，故选项C正确。
(3)当过程2中物块不能滑离桌面时，这时要测量出滑块滑行的距离x，根据：Ep−μmgx=0，若测得停止运动点到B点的距离为x'，
则：x=s+d−x'，则根据Ep−μmgx=0与Ep−μmgs=12mv12x1=v12ℎg可以求得动摩擦因素。
(4)由于滑块在空中飞行时间很短，难以把握计时起点和终点，秒表测时间误差较大，故此方案不可行。
15.1.6 mμmgcsθ1① 滑梯的高度h1=4tanθ1 m②
联立解得h1>4×0.4 m=1.6 m
设当滑梯高度为h2时,小孩滑到底端时速度恰好为2 m/s,由动能定理有mgh2-μmgcs θ2·dcs θ2=12mv2-0
其中d=4 m 解得h2=1.8 m
综上可得滑梯的高度范围为1.6 m