广东省广州市广雅中学2022-2023学年高一下学期期中考试物理试题

这是一份广东省广州市广雅中学2022-2023学年高一下学期期中考试物理试题，共15页。试卷主要包含了考生必须保证答题卡的整洁等内容，欢迎下载使用。
本试卷共4页，共15小题，满分100分，考试用时75分钟。
注意事项：
1．开考前，考生务必用黑色字迹的钢笔或签字笔将自己的姓名、班级、考号等信息填写在答题卡指定区域内，用2B铅笔在答题卡相应位置上填涂考号。
2．选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案；不能答在试卷上。
3．非选择题必须用黑色字迹的钢笔或签字笔作答，答案须写在答题卡上各题目指定区域内的相应位置上，不得使用涂改液，不得使用计算器，不按以上要求作答的答案无效。
4．考生必须保证答题卡的整洁。
一、单项选择题，本题共7小题，每小题4分，共28分，在每小题给出的四个选项中，只有一个选
项正确。
1．下列说法错误的是（ ）
A．开普勒系统地总结了行星绕日运动的规律，并解释了行星在各自轨道上运动的原因
B．牛顿用“月－地检验”证实了万有引力定律的正确性
C．卡文迪许通过扭秤实验测出了引力常量
D．钱学森被称为“中国航天之父”
2．如图（a）所示，在一段封闭的玻璃管内注满清水，水中放一个红蜡做成的小圆柱体并塞紧管口，如图（b）所示，将玻璃管倒置，蜡块会沿玻璃管匀速上升，如图（c）所示，在蜡块上升的同时将玻璃管从静止开始水平向右匀加速移动，则该过程中蜡块相对地面的运动轨迹大致为（ ）
A．B．C．D．
3．航天员在空间站进行太空授课时，用细绳系住小瓶并使小瓶绕细绳一端做圆周运动，做成一个“人工离心机”成功将瓶中混合的水和食用油分离．水和油分离后，小瓶经过如图两个位置时，下列判断正确的是（ ）
A．a、d部分是油B．a、d部分是水C．b、d部分是油D．b、d部分是水
4．如图所示，甲、乙、丙是位于同一直线上的离其他恒星较远的三颗恒星，甲、丙围绕乙在半径为R的圆轨道上运行，若三颗星质量均为M，万有引力常量为G，则（ ）
A．甲星所受合外力为B．乙星所受合外力为
C．甲星和丙星的周期相同D．甲星和丙星的线速度相同
5．明朝的《天工开物》记载了我国古代劳动人民的智慧。如图所示，可转动的把手上点到转轴的距离为，辘轱边缘点到转轴的距离为。甲以ω的角速度匀速转动手柄，把井底质量为的乙拉起来，重力加速度为g，则（ ）
A．点的角速度大于点的角速度
B．点的线速度小于点的线速度
C．把手每转动一圈乙克服重力所做功为
D．把手每转动一圈绳对乙做功的平均功率为
6．列车转弯时的受力分析如图所示，铁路转弯处的圆弧半径为R，两铁轨之间的距离为d，内外轨的高度差为h，铁轨平面和水平面间的夹角为（很小，可近似认为），重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A．列车转弯时受到重力、支持力和向心力的作用
B．列车过转弯处的速度时，列车轮缘不会挤压内轨和外轨
C．列车过转弯处的速度时，列车轮缘会挤压外轨
D．若减小角，可提高列车安全过转弯处的速度
7．北斗卫星导航系统是由中国自主建设、独立运行的卫星导航系统，由5颗地球同步卫星和30颗非地球同步卫星组网而成，基中卫星a的圆形轨道离地面高度为h，地球同步卫星b离地面高度为H（H>h），两卫星轨道共面且运行方向相同，某时刻卫星a恰好运行到赤道上基建筑物c的正上方，已知地球赤道半径为R，地面重力加速度为g，则（ ）
A．a、b线速度大小之比为 B．a、c角速度之比为
C．b、c向心加速度大小之比D．a下一次通过c正上方所需时间为2π
二、多项选择题，本题共3小题，每小题6分，共18分，在每小题给出的四个选项中，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，有选错或不答的得0分。
8．如图所示，甲、乙两名滑板运动员在水平“U”型赛道上比赛，甲、乙先后从赛道边缘上的A点滑出，一段时间后再次滑入赛道，观察发现甲的滞空时间比乙长，运动过程中乙的最小速度比甲的最小速度大。不计空气阻力，可将运动员视为质点，则下列说法正确的是（ ）
A．甲、乙的最大腾空高度相同
B．甲从A点滑出时的初速度一定大于乙的初速度
C．甲、乙从A点滑出时的初速度方向一定不同
D．甲、乙再次滑入赛道的位置可能相同
9．中国自行研制、具有完全知识产权的“神舟”飞船，目前已经达到或优于国际第三代载人飞船技术水平。如图所示，其发射过程简化如下：飞船在酒泉卫星发射中心发射，由“长征”运载火箭送入近地点为A、远地点为B的椭圆轨道上，之后飞船通过变轨进入预定圆轨道，则飞船（ ）
A．在B点从椭圆轨道变轨到预定圆轨道时需要加速
B．在预定圆轨道运行的周期大于在椭圆轨道运行的周期
C．在预定圆轨道的速率大于在椭圆轨道时经过A点的速率
D．在预定圆轨道的加速度大于在椭圆轨道时经过A点的加速度
10．一辆汽车在平直公路上由静止开始启动，发动机的输出功率与汽车速度大小的关系如图所示，当汽车速度达到后，发动机的功率保持不变，汽车能达到的最大速度为．已知运动过程中汽车所受阻力恒为f，汽车的质量为m，下列说法正确的是（ ）
A．汽车的加速度先减小后不变B．发动机的最大功率为
C．汽车速度为时，加速度a=D．汽车速度从0达到所用时间
三、非选择题：共54分。
（一）实验题：把答案填在答题卡对应横线上，本题共2题，共16分，
11．（8分）某同学用图甲所示的DIS向心力实验器来探究圆周运动向心力的影响因素。实验时拨动悬臂，砝码随旋臂一起做圆周运动，砝码所受向心力的大小可通过牵引杆由力传感器测出，旋臂另一端的挡光杆每经过光电门一次，系统将自动记录砝码所受向心力的大小F和挡光时间t，并计算此时的角速度ω。保持砝码的质量和转动半径不变，得到不同转速时的多组F、ω的数据后，作出的F-ω2图线如图乙所示。牵引杆的质量和一切摩擦可忽略。
（1）该同学采用的实验方法是___________（填选项前的字母）。
A．等效替代法 B．控制变量法 C．理想化模型法
（2）已知挡光杆的宽度为d，挡光杆到转轴的距离为L，若某次挡光杆经过光电门时的挡光时间为t，则可知挡光杆此时的角速度ω=___________。
（3）根据图乙得到的实验结论是∶___________。
12．（8分）用如图所示的实验装置研究平抛运动，请完成相关实验内容。
（1）将斜槽固定在桌面上，反复调节斜轨末端______；
（2）将贴有坐标纸的木板紧靠在斜轨出口处竖直放置，并在坐标纸上将出口处标为O点，过O点作水平线为x轴、竖直线为y轴；从斜槽上释放小球，用每隔曝光一次的频闪照相机正对着木板照相；
（3）根据频闪照片中记录的信息，在坐标纸上标出小球离开斜槽后的5个连续位置A、B、C、D、E，读得A、E两位置的水平距离为12.00cm，A、C两位置的竖直距离为4.20cm，C、E两位置的竖直距离为8.50cm，由此可求得小球做平抛运动的初速度为______m/s，当地重力加速度的大小为______m/s2．（结果均保留两位有效数字）
（二）计算题：本题共3题，共38分，按题目要求在答题卡的指定区域内作答，超出答题框的不给分，解答题应写出必要的文字说明、方程式和量要步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
13．（12分）如图所示，餐桌的中心有一个半径r＝0.8m的圆盘，可绕其中心轴转动，在圆盘的边缘放置一个小物块，物块与圆盘间的动摩擦因数为μ1＝0.32，与餐桌间的动摩擦因数为μ2＝0.16．现缓慢增大圆盘的角速度，一段时间后小物块从圆盘上滑落，最后恰好停在桌面边缘。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，不计圆盘厚度及圆盘与餐桌间的间隙，重力加速度g=10m/s2。求：
(1)小物块从圆盘上滑落时圆盘的角速度ω；
(2)餐桌的半径R．
14．（12分）“玉兔”号是中国首辆月球车，当月球车停在月球表面时，从车上某处沿水平方向弹出一个小球，经过时间t，小球落到月球表面，测得抛出点与落地点之间的距离为L。若弹出时的初速度增大到2倍，则抛出点与落地点之间的距离为L。已知两落地点在同一水平面上，月球的半径为R，万有引力常量为G，求：
(1)月球表面的重力加速度大小；
(2)月球的密度。
15．（14分）某实验小组做了如下实验，装置如图甲所示．竖直平面内的光滑轨道由斜面轨道AB和圆弧轨道BCD组成，将可视为质点的小球，从轨道AB上高H处的某点由静止释放，用压力传感器测出小球经过圆弧最高点D时对轨道的压力F，改变H的大小，可测出相应的F大小，F随H的变化关系如图乙所示．已知小球经过圆弧最高点D时的速度大小与轨道半径R和H的关系满足，且，取g=10m/s2．
（1）求圆轨道的半径R和小球的质量m．
（2）若小球从D点水平飞出后又落到斜面轨道上，其中最低的位置与圆心O等高，求斜面轨道的倾角θ．
参考答案：
1．A
【解析】A．开普勒总结了行星运动定律，并没有解释行星为什么这样运动；牛顿认为行星绕太阳运动是因为受到了太阳对它的引力，故A错误，符合题意；
B．牛顿通过比较月球公转的向心加速度和地球表面重力加速度，对万有引力定律进行了“月地检验”， 得出天上和地面引力遵循相同规律，故B正确，不符合题意；
C．卡文迪许通过扭秤实验测出了引力常量，故C正确，不符合题意；
D．被誉为“中国航天之父”的人是钱学森，故D正确，不符合题意。
故选A。
2．C
【解析】由题意可知红蜡块竖直向上做匀速直线运动，水平向右做初速度为零的匀加速直线运动，合运动为匀变速曲线运动，其速度方向与水平方向的夹角的正切值为
由上式可知θ随t的增大而逐渐减小，而蜡块速度方向沿轨迹切线方向，所以红蜡块实际运动的轨迹可能是C。
故选C。
3．D
【解析】水的密度大，单位体积水的质量大，瓶子中的油和水做匀速圆周运动的角速度相同，根据
可知水做圆周运动所需要的向心力大，当合力F不足以提供向心力时，水先做离心运动，所以油和水分离后，油在水的内侧，故b、d部分是水。
故选D。
4．C
【解析】A．甲星所受合外力为乙、丙对甲星的万有引力的合力
故A错误；
B．由对称性可知，甲、丙对乙星的万有引力等大反向，乙星所受合外力为零，故B错误；
D．根据牛顿第二定律得
甲、丙的轨道半径相等，所以线速度大小相等，但方向不同，故线速度不同， 故D错误；
C．根据知，甲、丙角速度大小相等，由于他们旋转方向一致，所以，角速度的方向相同，故角速度相同，周期相同，故C正确。
故选C。
5．D
【解析】A．a点和b点共轴转动，二者角速度大小相同，选项A错误；
B．a点的运动半径比b点的运动半径大，根据v=ωr可知a点的线速度大于b点的线速度，选项B错误；
CD．把手每转动一圈，拉乙的绳子移动，即重物上升
则克服重力所做功为
绳对乙做的功大小等于克服重力做的功的大小，因此绳对乙做功的平均功率为
选项C错误；选项D正确。
故选D。
6．B
【解析】A．列车转弯时受到重力、支持力，重力和支持力的合力提供向心力，A错误；
B．当重力和支持力的合力提供向心力时，则
解得
列车轮缘不会挤压内轨和外轨，B正确；
C．列车过转弯处的速度时，转弯所需的合力
故此时列车内轨受挤压，C错误；
D．若要提高列车速度，则列车所需的向心力增大，故需要增大α，D错误。
故选B。
7．C
【解析】A．人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，由地球的万有引力提供向心力，根据牛顿运动定律求解卫星的角速度。卫星绕地球做匀速圆周运动，建筑物随地球自转做匀速圆周运动，当卫星转过的角度与建筑物转过的角度之差等于2π时，卫星再次出现在建筑物上空。绕地球运行的卫星，地球对卫星的万有引力提供向心力，设卫星的线速度为v，则
所以
可知a、b线速度大小之比为，故A错误；
B．设卫星的角速度为ω，则
得
所以
又由于同步卫星b的角速度与c的角速度相同，所以
故B错误；
C．同步卫星b的角速度与c的角速度相同，根据a=ω2r可得
故C正确；
D．设经过时间t卫星a再次通过建筑物c上方，根据几何关系有
(ωa－ωc)t＝2π
又
联立解得
故D错误。
故选C。
8．CD
【解析】A．竖直方向先做竖直上抛运动，再做自由落体运动，运动时间具有对称性。甲的滞空时间t比乙长，根据
可知，甲的最大腾空高度更大，A错误；
B．运动员滑出后做斜抛运动，则竖直方向
说明甲初速度的竖直分速度更大。
水平分速度即最小速度，乙的最小速度比甲的最小速度大，因为
则无法确定二者初速度大小，B错误；
C．设滑出的速度与水平方向夹角为，则
结合选项B，甲的初速度与水平方向夹角更大，C正确；
D．水平位移为
结合BC选项，甲、乙再次滑入赛道的位置可能相同，D正确。
故选CD。
9．AB
【解析】A．飞船在在B点从椭圆轨道上进入圆轨道，是做离心运行，此时需要进行加速，故A正确；
B．根据开普勒第三定律可知飞船的轨道越“高”，周期越大，故B正确；
C．飞船在椭圆轨道A点处的速率是大于同样高度的圆轨道上飞船的速率的，而根据，得
同样是匀速圆周运动，飞船在A点处做圆周运动的速率大于预定轨道圆周运动的速率，故C错误；
D．根据牛顿第二定律F=ma，飞船在预定圆轨道上受到的万有引力小于椭圆轨道A点处所受的万有引力，因此加速度也是预定圆轨道上的较小，故D错误。
故选AB。
10．BCD
【解析】A．由
从0到，功率随时间均匀增大，则牵引力不变；当功率达到最大功率保持不变，则速度增大，牵引力减小，由
可知，加速度先不变后减小，A错误；
B．当汽车达到最大速度时，牵引力等于阻力，则
B正确；
C．汽车速度为时，由
，
加速度为
C正确；
D．汽车从0达到的时间是
又
D正确。
故选BCD。
11． B 在m、r一定的情况下，向心力大小与角速度的平方成正比
【解析】(1)实验中保持砝码的质量和转动半径不变，改变其转速，所以采用的是控制变量法。故选B。
(2) 挡光杆处的线速度为
角速度为
(3) 在m、r一定的情况下，向心力大小与角速度的平方成正比。
12． 水平 9.7
【解析】（1）本实验探究小球的平抛运动，需要小球抛出时的初速度沿水平方向，所以斜槽末端的必须是水平的。
（2）对A、B、C、D、E五点分析，设坐标纸小方格的边长l，水平方向间隔均为3l，所以小球从A点到C点、从C点到E点的时间相同，均为T=，在竖直方向有
解得

在水平方向有，A、E两点间的距离和时间间隔分别为12.00cm、，所以小球做平抛运动的初速度为
13．(1)2rad/s；(2)1.13m
【解析】(1)小物块即将滑动时圆盘的角速度达到最大值，则
μ1mg=mω2r
可得
(2)小物块在餐桌上滑动的初速度
v0=ωr=1.6m/s
小物块滑到餐桌边缘时速度恰好减为零，对应的餐桌半径取最小值。设小物块在餐桌上滑动的位移为s，物体在餐桌上做匀减速运动的加速度大小为a，则
ma=μ2mg
得
a=μ2g=1.6m/s2
由运动学公式得0－=－2as，可得
s=0.8m
由几何关系可得餐桌半径的最小值为
14．(1)；(2)
【解析】(1)抛出点高度h、水平射程x与L之间有关系
当初速度增加到原来的2倍时，水平射程增变为2x，则有
解得
又
所以
(2)在月球表面上
得
所以
15．（1）0.2m，0.1kg（2）45°
【解析】试题分析：小球在D点，受重力和支持力，合力提供向心力，根据牛顿第二定律列式，结合已知条件中D点速度表达式得到F﹣H的函数表达式，然后结合F﹣H图线求出圆轨道的半径和小球的质量；小球离开D点做平抛运动，初速度越小，水平方向运动距离越小，根据几何关系知在斜面上下落的位置越低，根据通过D点的临界条件求出θ的值．
（1）由题意，小球在D点的速度大小满足，且，
在D点，由牛顿第二定律得，
又F′=F，解得：，
根据图象得：，
联立解得：．
（2）小球落在斜面上最低的位置时，在D点的速度最小，根据题意，小球恰能到达D点时，在D点的速度最小，设最小速度为v，
则有：，解得；
由平抛运动规律得，，解得，
由几何关系可得：，解得θ=45°．