精品解析：北京市通州区2022-2023学年高一下学期期中物理试题（解析版）

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通州区2022—2023学年第二学期高一年级期中质量检测物理试卷2023年4月考生须知：1. 本试卷共两部分，共8页。满分为100分，考试时间为90分钟。2. 试题答案一律填涂在答题卡上，在试卷上作答无效。3. 在答题卡上，选择题用2B铅笔作答，其他试题用黑色字迹签字笔作答。4. 考试结束，请将答题卡交回。第一部分  选择题（共60分）一、单项选择题（本题共20小题。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是最符合题意的，每题3分，共60分）请阅读下述文字，完成下题。风力发电机是风能发电的重要设备之一，它将风能转化为电能，为人们的生产和生活提供了清洁能源。如图所示，风力发电机叶片上有A、B两点，其中A在叶片的端点，B在另一叶片的中点。  1. 当叶片转动时，不发生变化的物理量是（    ）A. 周期 B. 线速度 C. 向心加速度 D. 向心力2. 当叶片转动时，关于A、B两点的线速度大小的关系，下列说法正确的是（    ）A.  B.  C.  D. 3. 当叶片转动时，关于A、B两点的角速度大小的关系，下列说法正确的是（    ）A.  B.  C.  D. 4. 当叶片转动时，关于A、B两点的向心加速度大小的关系，下列说法正确的是（    ）A.  B.  C.  D. 5. 当叶片转动时，下列说法正确的是（    ）A. 两点的向心加速度方向相同 B. 两点的向心加速度方向相反C. 两点的线速度方向不同 D. 两点的线速度方向相同【答案】1. A    2. B    3. A    4. B    5. C【解析】【1题详解】A和B为同轴转动，角速度相同，即根据可得周期不变，故不发生变化的物理量是周期。故选A。【2题详解】根据由于可得故选B。【3题详解】A和B为同轴转动，角速度相同，即故选A。【4题详解】根据其中故故选B。【5题详解】由于向心加速度以及线速度都是矢量。AB．由于向心加速度的方向指向圆心，两点在不同的叶片上，故两点的向心加速度方向不同，故AB错误；CD．线速度的方向为半径的垂线方向，故A和B的半径方向不同，所以线速度方向不同，故C正确，D错误。故选C。请阅读下述文字，完成下题。近年来，随着海洋探索旅游业的发展，汽艇已经成为了一种深受欢迎的多功能船只，它可以用于安全搜救和海洋研究。在某次运送货物中，一汽艇以18km/h的速度沿垂直于河岸的方向匀速向对岸行驶，河宽500m。6. 设想河水不流动，汽艇驶到对岸需要的时间是（　　）A. 50s B. 100s C. 125s D. 150s7. 如果河水流速是3m/s，汽艇驶到对岸需要的时间是（　　）A. 50s B. 100s C. 125s D. 150s8. 如果河水流速是3m/s，汽艇在河中的运动是（　　）A. 匀速直线运动 B. 匀加速直线运动C. 匀加速曲线运动 D. 圆周运动9. 如果河水流速是3m/s，汽艇在对岸靠岸的位置（　　）A. 汽在对岸偏上游500m处靠岸 B. 汽在对岸偏上游300m处靠岸C. 汽艇在对岸偏下游500m处岸 D. 汽艇在对岸偏下游300m处靠岸10. 若想汽艇仍然垂直到达对岸，则船头应该向上游与河岸成某一夹角航行，此时垂直河岸的合速度为4m/s，汽艇驶到对岸需要的时间是（　　）A. 50s B. 100s C. 125s D. 150s【答案】6. B    7. B    8. A    9. D    10. C【解析】【6题详解】依题意，可得船在静水中的速度为河水不流动，则汽艇驶到对岸需要的时间是故选B。【7题详解】如果河水流速是3m/s，根据合运动与分运动的等时性，可知汽艇驶到对岸需要的时间仍然是100s。故选B。【8题详解】如果河水流速是3m/s，根据两个匀速直线运动的合运动仍然是匀速直线运动，可知汽艇在河中的运动是匀速直线运动。故选A。【9题详解】如果河水流速是3m/s，则汽艇的合速度方向指向对岸偏下游的方向上，且有求得汽艇在对岸偏下游处靠岸。故选D。【10题详解】由题意，此时垂直河岸的合速度为4m/s，则汽艇驶到对岸需要的时间是故选C。请阅读下述文字，完成下题。如图所示，轻杆的一端固定在水平转轴上，另一端固定一个小球，小球随轻杆一起在竖直平面内在转轴的带动下绕O点以角速度做匀速圆周运动，A、B两点与O点在同一水平直线上，C、D分别为圆周的最高点和最低点。已知杆长为L，小球的质量为m，重力加速度为g。不计空气阻力。  11. 在小球通过最高点C时，若速度，关于此时杆对小球的作用力，下列说法正确的是（    ）A. 作用力为零 B. 作用力方向垂直于杆C. 作用力方向由C指向O D. 作用力方向由O指向C12. 关于小球通过最低点D时，关于此时杆对小球的作用力，下列说法正确的是（    ）A 等于小球所受重力 B. 小于小球所受重力 C. 大于小球所受重力 D. 方向竖直向下13. 小球由C点运动到D点的过程中，关于小球的运动，下列说法正确的是（    ）A. 小球一直处于超重状态 B. 小球一直处于失重状态C. 小球向心加速度不变 D. 小球所受合力大小始终不变14. 小球由C点运动到D点的过程中，途径A点时小球所受合力F的方向，下列画中F大致正确的是（    ）A.      B.  C.    D.   15. 小球由C点运动到D点的过程中，途径A点时，杆对小球的作用力大小为（    ）A. 0 B.  C.  D. 【答案】11. C    12. C    13. D    14. D    15. D【解析】【11题详解】设杆的力为F，根据向心力公式代入解得方向由C指向O故选C。【12题详解】小球通过最低点D，杆的拉力和重力的合力向上提供向心力，所以杆对小球的作用力大于小球所受重力，方向竖直向上故选C【13题详解】AB.小球由C点运动到D点做匀速圆周运动，所以加速度始终指向圆心，小球先失重后超重，故AB错误；CD.根据小球的向心加速度大小不变，方向始终指向圆心，故C错误，D正确。故选D。【14题详解】小球做匀速圆周运动，所以途径A点时小球所受合力F的方向应指向圆心故选D。【15题详解】在A点合力指向圆心，根据矢量关系，杆对小球的作用力大小为故选D。请阅读下述文字，完成下题。如图所示，将一个石块以的速度从的高度水平抛出，落地时它的速度方向与水平地面的夹角。不计空气阻力。   16. 石块被抛出后，在空中相对地面做（    ）A. 匀速直线运动 B. 匀变速直线运动 C. 匀变速曲线运动 D. 匀减速曲线运动17. 石块被抛出后，在空中所受合力（    ）A. 不变 B. 变大 C. 变小 D. 无法确定18. 石块落地时的速度方向与水平地面的夹角的正切值为（重力加速度g取）（    ）A.  B.  C.  D. 19. 如图所示，把石块从高处抛出，初速度大小，抛出高度为h，方向与水平方向夹角为，石块最终落在水平地面上，不计空气阻力，重力加速度为g，对于不同的抛射角，下列说法正确的是（    ）  A. 石块落地的时间相同 B. 石块落地时的水平射程相同C. 石块在空中的加速度相同 D. 石块落地过程的运动轨迹相同20. 对于题中的情境，下列说法正确的是（    ）A. 抛出石块的落地时间为 B. 抛出石块达到最高点的时间为C. 抛出石块在最高点的速度为0 D. 抛出石块落地瞬间的速度大小为【答案】16. C    17. A    18. A    19. C    20. D【解析】【16题详解】石块被抛出后只受到重力，加速度方向不变，且与初速度方向不共线，所以做匀变速曲线运动，故选C。【17题详解】石块被抛出后，在空中所受合力即为重力，大小方向都不变，故选A。【18题详解】石块被抛出后竖直方向做自由落体所以抛出到落地的时间落地时竖直方向的速度所以石块落地时的速度方向与水平地面的夹角的正切值为故选A。【19题详解】A.将石块初速度沿水平方向和竖直方向分解得，竖直方向的速度由公式得对于不同的抛射角，石块落地的时间不相同，故A错误；B.水平方向上结合上述选项可知，对于不同的抛射角，石块落地时的水平射程不相同，故B错误；C.在空中只受重力，所以加速度都为重力加速度，所以石块在空中的加速度相同，故C正确；D. 对于不同的抛射角，石块落地过程的运动轨迹不相同，D错误。故选C。【20题详解】A.如果是平抛运动，运动时间为但题中是向斜上方抛出，所以落地时间故A错误；B.由竖直方向做竖直上抛可知，抛出石块达到最高点的时间为故B错误；C. 抛出石块在最高点的速度只有水平方向的速度，为故C错误；D.根据动能定理解得抛出石块落地瞬间的速度大小为故D正确。故选D。第二部分  非选择题（共40分）二、填空题（本题共2道题，共12分）21. 用如图所示的装置可以探究做匀速圆周运动的物体需要向心力的大小与半径、角速度、质量的关系。  （1）本实验采用的主要科学方法是______（选填选项前字母）；A. 微元法    B. 累积法    C. 控制变量法（2）图示情景正在探究的是______（选填选项前字母）。A. 向心力大小与半径的关系B. 向心力的大小与物体质量的关系C. 向心力的大小与角速度大小的关系【答案】    ①. C    ②. C【解析】【详解】（1）[1]向心力的大小与哪些因素有关实验中，只有一个物理量发生变化，保证其他物理量不变，故采用的是控制变量法。故选C。（2）[2]两边圆盘是通过皮带连起来的，边缘线速度相等，但是两个轮半径不等，导致两个轮的角速度不等，由于是同样的钢球，可以认为质量相等，同时两个小球绕轴做圆周运动的半径是相同的，从而根据公式来研究向心力与角速度之间的关系。故选C。22. 利用如图1、图2所示的实验装置可以探究小钢球做平抛运动的特点。  （1）首先利用图1所示装置，探究平抛运动竖直分运动的规律。用小锤击打弹性金属片后，A球沿水平方向抛出，做平抛运动；同时B球被释放，做自由落体运动。分别改变小球距地面的高度和小锤击打的力度，多次重复这个实验，观察到A、B两球均同时落地，得到平抛运动在竖直方向的分运动是______（选填“匀速直线”或者“自由落体”）运动。（2）再利用图2所示装置，可以得到小钢球做平抛运动的轨迹，进而能够确定小钢球的水平分运动是匀速直线。①关于该实验的实验操作，下列说法正确的是______（选填选项前字母）。A． 需用秒表测定小球在空中飞行的时间B． 每次释放小钢球的位置可以不同C． 每次小钢球均须由静止释放②为准确探究，请写出“根据平抛运动轨迹确定水平分运动的规律”的理论分析______。【答案】    ①. 自由落体    ②. C    ③. 见解析【解析】【详解】（1）[2]A、B两球均同时落地，说明两球竖直方向上运动情况相同，而B球被释放，做自由落体运动，所以可以得到平抛运动在竖直方向的分运动是自由落体运动。（2）①[2]A．由于小球下落的高度相等，根据，解得可知，小球碰撞后飞出的速度与水平位移成正比，则实验时不需要测时间，选项A错误；BC．为了确保小球每次飞出的速度大小一定，小球每次必须从斜槽同一位置由静止释放，选项B错误，C正确。故选C。②[3]在x轴上取间隔相等位移，画出相应的点，如图所示：  由于小球在y方向的分运动是自由落体运动，根据匀变速直线运动，在连续相等时间内的位移之差是一恒量，如果即则说明小球在x方向做匀速直线运动，即水平方向做匀速直线运动。三、计算及论述题（本题共4小题，第23题，第24题各6分，第25题，第26题各8分，共28分）解题要求：写出必要的文字说明、方程式和结果。有数字计算的题，结果必须明确写出数值和单位。23. 某教授小组利用无人机进行救援演习。无人机在距离水平地面高度h处，以速度水平匀速飞行并释放一救生包裹，不计空气阻力，重力加速度为g。回答下列问题：（1）求包裹释放点到落地点的水平距离x；（2）求包裹落地时的速度大小v；（3）为了确保准确投放到指定地点，请简要说明无人机在飞行时应控制好哪些物理量。【答案】（1）；（2）；（3）见解析【解析】【详解】（1）包裹做平抛运动，根据，包裹释放点到落地点的水平距离为（2）包裹落地时的速度大小为（3）平抛运动的时间由高度决定，水平位移由初速度和时间决定，则为了确保准确投放到指定地点，应控制好飞行速度和高度，以及释放点到指定点的水平距离。24. 某爱好极限挑战的运动员在高山山顶上荡秋千，如图所示，是他坐在秋千上摆动到最高点时的照片。已知该运动员质量为m，重力加速度为g。回答下列问题：（1）推理说明，当运动员摆动到最高点时，秋千对他的作用力小于他自身的重力；（2）求运动员在最高点的加速度大小a。  【答案】（1）见解析；（2）【解析】【详解】（1）在最高点，运动员的速度为0，设秋千的摆长为l，摆到最高点时摆绳与竖直方向的夹角为，秋千对运动员的作用力为F，则对运动员沿摆绳方向受力分析可得由于运动员的速度为0，则（2）沿垂直摆绳的方向解得运动员在最高点的加速度为25. 如图所示，是一种叫“飞椅”的游乐项目。长为L的钢绳一端系着座椅，另一端固定在半径为r的水平转盘边缘。转盘可绕穿过其中心的竖直轴转动。当转盘以角速度ω匀速转动时，钢绳与转轴在同一竖直平面内，与竖直方向的夹角为θ。已知游客的质量为m，重力加速度为g，钢绳和椅子的质量及空气阻力忽略不计。回答下列问题：（1）求钢绳受到的拉力大小T；（2）推导转盘匀速转动时，其角速度ω与夹角θ的关系；（3）当转盘匀速转动时，某时刻一游客衣服口袋中的钥匙突然滑落。已知钥匙滑落时距离地面高为h。钥匙着地后，正在转轴中心处的管理员发现这一情况后，跑过来捡钥匙。他至少应该跑多远才行？  【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）对座椅及乘客受力分析，如图所示  根据几何关系可得（2）当转盘匀速转动时，有所以（3）钥匙滑落后做平抛运动，则联立可得所以管理员至少应该跑的距离为26. 环保人员在一次检查时发现，有一根排污管正在沿水平方向向河道内排出大量污水，这根排污管距离地面有一定的高度，如图所示。设污水充满整根管道，管口横截面上各处水的速度相同，污水在空中不散开，不计空气阻力，污水不可压缩且没有黏滞性。已知重力加速度为g，污水的密度为。回答下列问题：（1）环保人员只有一把卷尺，请问需要测出哪些数据就可以大致估测该管道的排出污水的多少；（2）写出空中污水质量m的表达式。  【答案】（1）见解析；（2）【解析】详解】（1）水做平抛运动，水平方向上做匀速直线运动，竖直方向上做自由落体运动，用卷尺测量竖直高度h和水平位移x，有解得平抛初速度为量出排污管的直径为d，则单位时间内流出的水量，即排污量为故需要测量的物理量有排污管距地面的竖直高度h，污水落点距管口的水平距离x，排污管的直径d。（2）空中污水质量m的表达式为