2022-2023学年山东省高一（下）联合考试物理试卷（5月）-普通用卷

2022-2023学年山东省高一（下）联合考试物理试卷（5月）

一、单选题（本大题共8小题，共32.0分）

1.  一粒冰雹自高空云层由静止竖直下落，下落过程中冰雹受到的空气阻力与其速度成正比，不计冰雹质量的变化，则加速下落过程中冰雹(    )

A. 做自由落体运动 B. 动能变大
C. 机械能守恒 D. 克服空气阻力做功的功率与其速度成正比

2.  “天问一号”顺利进入火星的停泊轨道，此轨道稳定在近火点千米和远火点万千米的椭圆轨道，由于科学探测的需要，需将“天问一号”在近火点从椭圆轨道调整为圆轨道，若测得此圆轨道的周期和轨道半径，则下列物理量可求出的是(    )

A. “天问一号”的质量 B. 火星的密度
C. “天问一号”在椭圆轨道上运动的周期 D. 引力常量

3.  如图所示，将小球和小球从同一高度以相同大小的初速度分别竖直向下和水平向右抛出，已知小球的质量为小球质量的倍，不计空气阻力，落到同一水平地面时，小球和小球所受重力的瞬时功率之比(    )
 

A. 大于： B. 等于： C. 等于： D. 小于：

4.  某条电场线上有两点，一带正电的粒子仅在静电力作用下以一定的初速度从点沿电场线运动到点，其图像如图所示，则此电场的电场线分布可能是(    )
 

A.  B.
C.  D.

5.  一质量为的汽车视为质点，以额定功率在水平地面上匀速行驶，所受阻力大小为其所受重力大小的倍，然后通过一半径为的圆弧形凹形桥，汽车在凹形桥最低点的速度与在水平地面上匀速行驶时的速度大小相等，重力加速度大小为，汽车对凹形桥最低点的压力大小为(    )

A.  B.
C.  D.

6.  某同学探究接触带电现象，所用实验装置如图所示。两个完全相同、有绝缘底座的带电金属小球、均可看成点电荷，分别带有和的电荷量，两球间静电力大小为。现用一个不带电的同样的金属小球先与接触，再与接触，然后移开，接着再使、间距离增大为原来的倍，则此时、间的静电力大小为(    )
 

A.  B.  C.  D.

7.  如图所示，某同学将一玻璃球放入半球形的碗中，为球心，先后让玻璃球在碗中两个不同高度的水平面内做速圆周运动，其中玻璃球与半球形碗的中心连线与竖直方向的夹角为，与竖直方向的夹角为，则在、两个位置上玻璃球所受的向心力大小之比为(    )
 

A.  B.  C.  D.

8.  如图所示，与水平面成的传送带以的速度顺时针运行，质量为的物块以的初速度从传送带底部滑上传送带，物块恰好能到达传送带顶端。已知物块与传送带间的动摩擦因数为，物块相对传送带运动时能在传送带上留下痕迹，但不影响物块的质量，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度大小，下列说法正确的是(    )
 

A. 传送带的底端到顶端的长度为
B. 物块在传送带上向上运动的时间为
C. 物块在传送带上向上运动的过程中留下的痕迹长度为
D. 物块在传送带上向上运动的过程中与传送带摩擦产生的热量为

二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）

9.  某型号无人机以过拍摄主体的竖直线为轴绕拍摄主体视为质点，在水平面内做匀速圆周运动的示意图如图所示。已知无人机的质量为，无人机运动的轨道距拍摄对象的高度为，无人机与拍摄对象的距离为，无人机飞行的线速度大小为，重力加速度大小为，则无人机做匀速圆周运动时(    )

 

A. 无人机的向心加速度大小为
B. 无人机所受空气的作用力大于
C. 无人机绕行一周的周期为
D. 无人机飞行时要消耗电能，所以无人机的机械能增大

10.  空中轨道列车简称空轨是一种悬挂式单轨交通系统，具有建设成本低、工程建设快、占地面积小、环保低噪节能、适应复杂地形等优点，如图所示，一空轨的质量为，在平直轨道上从静止开始匀加速直线行驶，经过时间前进的距离为，发动机输出功率恰好达到额定功率，空轨所受阻力恒定，下列说法正确的是(    )
 

A. 匀加速行驶过程中，空轨的牵引力大小为
B. 空轨运行过程中所受阻力大小为
C. 空轨能达到的最大速度为
D. 若再测出空轨从刚启动到刚达到最大速度的时间为，则可求出空轨变速前进的距离

11.  宇宙中存在一些离其他恒星较远的四颗星组成的四星系统，若四星系统中每个星体的质量均为、半径均为，四颗星稳定分布在边长为的正方形的四个顶点上，如图所示。已知引力常量为，忽略其他星体对它们的引力作用，则下列说法正确的是
 

A. 四颗星的轨道半径均为
B. 四颗星表面的重力加速度大小均为
C. 每颗星所受的相邻两颗星的万有引力的合力等于对角星对其的万有引力
D. 四颗星的周期均为

12.  如图所示，在水平地面上固定一倾角为的斜面，一劲度系数为、足够长的轻质弹簧，其下端固定在斜面底端，弹簧处于自然状态且与斜面平行。质量为的滑块视为质点与斜面间的动摩擦因数为，从距离弹簧上端。处由静止释放。已知滑块与弹簧接触过程中系统没有机械能损失，弹簧始终处于弹性限度内，取重力加速度大小。规定滑块释放处为坐标原点、沿斜面向下为位移的正方向。下列说法正确的是(    )
 

A. 滑块下滑到距离点处时，速度达到最大值
B. 滑块从静止下滑到最低点的过程中，滑块与弹簧组成的系统机械能守恒
C. 当滑块下滑的位移时，其加速度大小为
D. 当滑块下滑的位移时，其加速度大小为

三、实验题（本大题共2小题，共18.0分）

13.  如图所示，细线一端固定在悬点，另一端连接一质量为的小球视为质点，悬点正下方固定一把刀片，将小球向右拉到点后由静止释放，小球运动至点正下方时细线被割断，小球从桌子边沿飞出后做平抛运动，为了测出小球做平抛运动的初速度大小，甲同学的做法是：用刻度尺测出小球做平抛运动的水平位移和下落的竖直高度。乙同学的做法是：测出细线的长度和释放小球时细线偏离竖直方向的夹角。重力加速度大小为。甲同学测得的初速度大小为______；乙同学测得的初速度大小为______，在乙同学进行的实验中，细线被割断前瞬间对小球的拉力大小为______。
 

14.  某同学设计出如图所示的实验装置来“验证机械能守恒定律”，让小球从点自由下落，下落过程中经过点正下方的光电门时，计时器记录下小球通过光电的时间，用刻度尺测得、间的距离为，当地的重力加速度大小为。

为了验证机械能守恒定律，该实验还需要测量的物理量有______。

A.小球的质量

B.小球从点运动到的下落时间

C.小球的直径

若上述物理量间满足关系式_____，则表明小球在下落过程中机械能守恒。

多次调整、间的距离，重复实验，以为横轴，以______填“”、“”、“”或“”为纵轴，可得到一条过原点的倾斜直线，若小球下落过程中机械能守恒，则该直线的斜率为______。

经实验发现，小球减少的重力势能总大于其增加的动能，发生这种情况的原因可能是______。只写一条即可
 

四、计算题（本大题共4小题，共40.0分）

15.  早在多年前，吕氏春秋中就有关于火星的记载，表明我国对火星的探索历史悠久，至今都未停止。当地球与火星的距离最近时，如图所示，这种现象在天文学中被称为“火星冲日”，已知火星公转半径约为地球公转半径的倍，地球的公转周期年，取，，结果均保留两位有效数字。求：

火星公转周期；

相邻两次“火星冲日”的时间间隔。

16.  如图所示，长度的轻杆一端固定一小球视为质点，另一端固定在水平转轴上，转轴带着轻杆使小球在竖直平面内做匀速圆周运动，小球运动的速度大小，当小球运动到最高点时，小球对轻杆的压力大小，取重力加速度大小，不计空气阻力。

求小球的质量；

小球运动到与圆心等高的点时，求轻杆对小球的作用力大小；

若要使小球在最高点上不受轻杆的力的作用，求轻杆匀速转动的角速度。

17.  如图所示，匀强电场方向沿与水平方向夹角斜向右上方，电场强度大小为，一质量为的带负电的小球以某初速度开始运动，初速度方向与电场方向一致。小球所带电荷量为为重力加速度大小。不计空气阻力，现添加一新的匀强电场满足小球做不同运动的需求。

要使小球做匀速直线运动，求新加电场的电场强度的大小和方向；

原电场的方向不变，大小可以改变，要使小球做直线运动，求新加电场的电场强度最小值及其方向。

18.  如图所示，半径的固定光滑一圆轨道与长度的粗糙水平轨道相切于点，右侧足够长的固定光滑斜面与水平轨道平滑连接于点，斜面倾角。质量的滑块从轨道的最点由静止释放，质量也为的滑块放置在水平轨道的中点，滑块和碰撞后交换速度，即碰后滑块静止，滑块以碰前瞬间滑块的速度运动。已知滑块与水平轨道间的动摩擦因数，不计滑块与水平轨道间的摩擦，取重力加速度大小，两滑块均视为质点，求：

滑块上升的最大高度；

从释放滑块到两滑块最后停止运动时滑块在水平轨道上滞留的总时间。

答案和解析

1.【答案】 

【解析】解：

冰雹下落过程中，除了受到重力，还受到空气阻力，空气阻力做负功，所以冰雹机械能减小，不属于自由落体运动，AC错误；

B.冰雹做加速运动，速度增大，冰雹的动能变大，B正确；

D.设

克服空气阻力做功的功率

可知克服空气阻力做功的功率与其速度的平方成正比，D错误。

故选B。

2.【答案】 

【解析】解：

A.由“天问一号”所受火星的万有引力提供向心力得

可知“天问一号”的质量约去，不可求出，故A错误；

B.由密度  可知由于火星的半径未知，火星的密度不能求出，故B错误；

C.由椭圆轨道的近火点千米和远火点万千米，可求椭圆轨道的半长轴；又已知圆轨道的半径，由开普勒第三定律

可以求出“天问一号”在椭圆轨道上运动的周期，故C正确；

D.根据

解得

由于火星的质量未知，所以引力常量不可求出，故D错误。

故选C。

3.【答案】 

【解析】解：

设抛出点到地面的高度为  ，球落地时速度为  ，根据动能定理

解得

球竖直方向做自由落体，落地时竖直方向的速度

小球和小球所受重力的瞬时功率之比

故选A。

4.【答案】 

【解析】解：

由题图可知，从到粒子做加速度减小的减速运动，说明带正电的粒子所受电场力方向与运动方向相反，则电场线方向从  指向  ，且点处的电场强度比点处的电场强度小，又根据电场线越密电场强度越大可知从到电场线越来越稀疏。

故选B。

5.【答案】 

【解析】解：

额定功率  在水平地面上匀速行驶，则

由  ，解得汽车匀速行驶的速度

汽车在凹形桥最低点由牛顿第二定律得

凹形桥对汽车的支持力大小为

由牛顿第三定律可得汽车对凹形桥最低点的压力大小与凹形桥对汽车的支持力大小相等

故选C。

6.【答案】 

【解析】解：

根据库仑定律知

用不带电的小球与接触，则、的电荷量为

与再接触，则的电荷量为

根据库仑定律知此时静电力大小

故选A。

7.【答案】 

【解析】【详解】

受力分析可知，玻璃球所受的合力提供其做圆周运动的向心力，有

所以在、两个位置上玻璃球所受的向心力大小之比为  。

故选A。

8.【答案】 

【解析】解：

物块刚滑上传送带时的加速度大小为

物块从底端减速到与传送带共速所用时间为

物块与传送带共速后继续做减速的加速度大小为

根据题意可知，物块到达顶端时，速度刚好减为，则物块与传送带共速到顶端所用时间为

则物块在传送带上向上运动的时间为

传送带的底端到顶端的长度为

故A错误，B正确；

物块从底端向上减速到与传送带共速过程，与传送带发生的相对位移大小为

物块与传送带共速到顶端过程，与传送带发生的相对位移大小为

由于共速前物块相对传送带向上运动，共速后物块相对传送带向下运动，则物块向上运动过程，在传送带上留下的痕迹长度为

物块在传送带上向上运动的过程中与传送带摩擦产生的热量为

故CD错误。

故选B。

9.【答案】 

【解析】

【分析】

由题意判断无人机的圆周半径，由向心加速度表达式得解；对无人机受力分析，由竖直方向共点力的平衡，及水平方向需要向心力得解；由线速度的定义解得其周期；由其机械能的变化得解。
本题主要考查对匀速圆周运动的向心加速度、周期、能量变化、受力的理解与应用，熟悉匀速圆周运动的特点是解题的关键，难度一般。

【解答】

A.由题意可知，该无人机在水平面内做匀速圆周运动，由题意可知，其圆周运动的半径为：，由向心加速度的表达式可得其向心加速度大小为：，故A错误；
B.由于无人机在水平面内做匀速圆周运动，由其受力可知，其空气对无人机的竖直分力等于其重力大小，而水平分力为其提供向心力，故由力的合成可知，无人机所受空气的作用力大于，故B正确；
C.由线速度的定义：可知，无人机绕行一周的周期为：，故C正确；
D.无人机飞行时要消耗电能，但其线速度及其飞行高度不变，故无人机的机械能不变，故D错误。

10.【答案】 

【解析】解：

A.根据牛顿第二定律

根据匀加速公式

功率

解得

A错误；

B.根据上述分析，空轨运行过程中所受阻力大小为

B正确；

C.空轨能达到的最大速度为

C错误；

D.若再测出空轨从刚启动到刚达到最大速度的时间为  ，根据动能定理

则可求出空轨变速前进的距离  ，D正确。

故选BD。

11.【答案】 

【解析】

【分析】 
解决本题的关键掌握万有引力等于重力，以及知道在四颗星组成的四星系统中，其中任意一颗星受到其它三颗星对它的合力提供圆周运动的向心力。

在四颗星组成的四星系统中，其中任意一颗星受到其它三颗星对它的合力提供圆周运动的向心力，根据合力提供向心力，求出星体匀速圆周运动的周期。根据万有引力等于重力，求出星体表面的重力加速度。

【解答】

A.由题意结合几何知识可得四颗星的轨道半径为，故A正确；
B.根据万有引力等于重力有：，则，故B错误；
C.每颗星所受的相邻两颗星的万有引力的合力为，对角星对其的万有引力为，故C错误；
D.根据万有引力提供向心力，解得，故D正确。
故选AD。

12.【答案】 

【解析】解：

A.当滑块沿斜面向下的重力的分力与弹簧向上的弹力和摩擦力的合力大小相等时滑块的加速度为零，速度达到最大，则

解得

所以滑块下滑到距离点处时，速度达到最大值，故A错误；

B.滑块从静止下滑到最低点的过程中，滑块所受摩擦力做负功，所以滑块与弹簧组成的系统机械能不守恒，故B错误；

C.当滑块下滑的位移  时，对滑块由牛顿第二定律可得

解得

故C正确；

D.当滑块下滑的位移  ，滑块沿斜面向下的重力的分力大于弹簧向上的弹力和摩擦力合力时，由牛顿第二定律可得

解得加速度的大小

当滑块下滑的位移  ，滑块沿斜面向下的重力的分力小于弹簧向上的弹力和摩擦力合力时，由牛顿第二定律可得

解得加速度的大小

所以当滑块下滑的位移  时，其加速度大小为  ，故D正确。

故选CD。

13.【答案】               

【解析】解：

小球做平抛运动，竖直方向是自由落体运动

解得运动时间

小球水平方向做匀速直线运动

解得小球初速度大小为

对小球从静止释放，到运动至点正下方时，由动能定理得

解得乙同学测得的初速度大小为

在乙同学进行的实验中，细线被割断前瞬间对小球由牛顿第二定律得

解得细线被割断前瞬间对小球的拉力大小为

14.【答案】                       小球在下落过程中受到空气阻力 

【解析】解：

验证机械能守恒定律，原理为

通过光电门的速度满足

故只需验证

故选C。

根据可知，验证机械能守恒定律，需验证

即

由本实验原理可知

得

故该图线得斜率

因此以为横轴，以  为纵轴，可得到一条过原点的倾斜直线，根据公式可得，若小球下落过程中机械能守恒，则该直线的斜率为  。

因为重物受到空气阻力、纸带受到摩擦力的原因，在本实验中重锤减少的重力势能总是大于重锤增加的动能。

15.【答案】解：

由开普勒第三定律有

解得

 年

由题意可知该段时间内地球比火星多运动一圈

解得

 年

【解析】见答案
 

16.【答案】解：

在最高点对小球受力分析，可知小球受到重力和轻杆对小球的作用力，由合力提供小球在竖直平面内做匀速圆周运动的向心力有

由匀速圆周运动向心力公式有

解得

小球运动到  点时，做匀速圆周运动所需的向心力大小

小球受到重力和轻杆的作用力，分析可知

解得

要使小球在最高点上不受轻杆的力的作用，则小球受到的重力正好提供向心力，有

由匀速圆周运动向心力公式有

解得

【解析】见答案
 

17.【答案】解：

如图甲所示，欲使小球做匀速直线运动，应使其所受的合力为零，有

其中

解得

又小球带负电，电场强度方向与电场力方向相反，则电场强度  的方向与水平方向的夹角为  ，斜向左下方。

如图乙所示，小球要做直线运动，则小球受到的合力应与运动方向共线，当新的电场强度取最小值时，有

解得

同理电场强度  的方向与电场力的方向相反，则电场强度  的方向与水平方向的夹角为  ，斜向右下方。

【解析】见答案
 

18.【答案】解：

滑块从点第一次运动到点，由动能定理可得

解得    

滑块和碰撞后交换速度，不计滑块与水平轨道间的摩擦，则滑块在斜面上运动到最高点时，由动能定理可得

解得     

由题意可知，滑块最后停在之间，末速度是零，滑块从点第一次运动到点，由动能定理可得

解得

只考虑滑块在之间运动，滑块在之间一直做匀减速运动，则有

加速度大小为

滑块在上运动的时间

设滑块从点到停止在上运动的路程为，由能量守恒定律，则有

解得

可知滑块和滑块碰撞次数

可知滑块和滑块碰撞次。滑块和滑块第一次碰撞到第二次碰撞的时间间隔为，滑块在斜面上的加速度大小为

则有

第三次碰撞后滑块的速度为  ，则有

解得

滑块和滑块第三次碰撞到第四次碰撞的时间间隔为，则有

第五次碰撞后滑块的速度为  ，则有

解得

滑块和滑块第四次碰撞到第五次碰撞的时间间隔为，则有

从释放滑块到两滑块最后停止运动时滑块在水平轨道上滞留的总时间

【解析】见答案