2022-2023学年江苏省常州市教育学会高一下学期期中学业水平监测物理试题

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一、单项选择题（本题共10小题，每小题4分，共40分，每小题只有一个选项符合题意）.
1. 下列叙述正确的是（ ）
A. 引力常量G的值是牛顿测得的
B. 相对论理论表明经典物理学是错误的
C. 开普勒行星运动定律是发现万有引力定律的基础之一
D. 行星在近日点的速度小于在远日点的速度
【答案】C
【解析】
【详解】A．引力常量G的值是卡文迪许测出的，故A错误；
B．相对论并没有证明经典力学是完全的错误，只是纠正了它的绝对时空观，故B错误；
C．开普勒行星运动定律为万有引力定律的发现奠定了基础，故C正确；
D．根据开普勒第二定律可知，行星在近日点的速度大于在远日点的速度，故D错误。
故选C。
2. 下面实例中，研究对象的运动过程可以认为机械能守恒的是（ ）
A. 沿滑梯匀速下滑的小孩
B. 被斜抛出去的铅球
C. 打开降落伞后下降的跳伞运动员
D. 随摩天轮在竖直平面内匀速转动的乘客
【答案】B
【解析】
【详解】A．沿滑梯匀速下滑的小孩，动能不变，重力势能减少，则其机械能减少，故A错误；
B．在空中做斜抛运动的铅球，只受重力，机械能守恒，故B正确；
C．打开降落伞后下降的跳伞运动员，空气阻力做负功，机械能减小，故C错误；
D．随摩天轮在竖直平面内匀速转动的乘客，动能不变，重力势能变化，故机械能不守恒，故D错误。
故选B。
3. 一位游客正在体验蹦极，绑上蹦极专用的橡皮安全绳后从跳台纵身而下，游客从跳台下落直到最低点过程中，不计阻力，则下列说法正确的是（ ）
A. 橡皮安全绳的弹性势能不断减小
B. 游客的重力势能不断增大
C. 游客的机械能不断减小
D. 游客的动能先增大后减小
【答案】D
【解析】
【详解】A．安全绳绷紧前，弹性势能不变；绳绷紧后，随着伸长量的增大，弹性势能增大，故A错误；
B．游客从跳台下落直到最低点过程中，重力一直做正功，重力势能一直减小，故B错误；
C．绳绷紧前，只有重力做功，游客的机械能保持不变；绳绷紧后，绳对游客做负功，游客的机械能减小，故C错误；
D．绳绷紧前，只有重力做功，游客的动能增大；绳绷紧后，游客受到重力和绳的拉力两个力作用，绳的拉力先小于重力，后大于重力，游客的合力先向下后向上，先加速运动后做减速运动，动能先增大后减小，当绳的拉力与重力大小相等时动能最大，故D正确。
故选D。
4. 张老师从一楼乘竖直电梯到五楼，经过加速、匀速和减速运动过程，设电梯中途匀速运动的速度为v，每层楼的高度为h，重力加速度为g，张老师质量为m。则（ ）
A. 加速过程中，电梯对人做功为
B. 减速过程中，合外力对人做的功为
C. 整个过程中，人的重力势能增加了5mgh
D. 运动过程中，电梯对人做功的瞬时功率可以大于
【答案】D
【解析】
【详解】A．加速过程中，人受到重力和支持力作用，根据动能定理，有
电梯对人做的功为
A错误；
B．减速过程中，人受到重力和支持力作用，根据动能定理，有
合外力对人做的功为，B错误；
C．整个过程中，人的重力势能增加了4mgh，C错误；
D．在加速运动到速度v时，电梯对人的支持力大于重力，所以电梯对人做功的瞬时功率大于；匀速运动时，电梯对人的支持力等于重力，电梯对人做功的瞬时功率等于；减速运动时，电梯对人的支持力小于重力，电梯对人做功的瞬时功率小于，所以电梯对人的功率可能大于，也可能等于，还有可能小于，D正确。
故选D。
5. 我国“天问一号”火星探测器成功实现了在火星表面的环绕飞行，其释放的着陆器成功实现了在火星表面的软着陆。已知火星的质量为地球的0.1倍，半径为地球的0.5倍，则“天问一号”环绕火星表面飞行的速度约为（ ）
A. 3.5km/sB. 7.9km/sC. 4km/sD. 11.2km/s
【答案】A
【解析】
【详解】，
设“天问一号”环绕地球表面飞行的速度为，则，根据万有引力提供向心力有
设“天问一号”环绕火星表面飞行的速度为，根据万有引力提供向心力有
解得
故选A。
6. 2018年6月14日。承担嫦娥四号中继通信任务的“鹊桥”中继星抵达绕地月第二拉格朗日点的轨道，第二拉格朗日点是地月连线延长线上的一点，处于该位置上的卫星与月球同步绕地球公转，则该卫星的（ ）
A. 向心力仅来自于地球引力
B. 线速度大于月球的线速度
C. 角速度大于月球的角速度
D. 向心加速度大于月球的向心加速度
【答案】BD
【解析】
【分析】卫星与月球同步绕地球运动，角速度相等，根据v=rω，a=rω2比较线速度和向心加速度的大小。
【详解】A．卫星受地球和月球的共同作用的引力提供向心力，故A错误；
BC．卫星与月球同步绕地球运动，角速度相等，“鹊桥”中继星轨道半径比月球绕地球的轨道半径大，根据v=ωr知“鹊桥”中继星绕地球转动的线速度比月球绕地球线速度大，故B正确，C错误；
D．“鹊桥”中继星的轨道半径比月球绕地球的轨道半径大，根据a=ω2r知“鹊桥”中继星绕地球转动的向心加速度比月球绕地球转动的向心加速度大，故D正确。
故选BD。
【点睛】本题考查万有引力的应用，题目较为新颖，在解题时要注意“鹊桥”中转星与月球绕地球有相同的角速度这个隐含条件。
7. 如图所示，质量为M、长度为L的木板静止在光滑的水平面上，质量为m的小物体（可视为质点）放在木板上最右端，现用一水平恒力F作用在木板上，使木板从静止开始做匀加速直线运动。当小物体处于木板的最左端时，木板相对地面的运动的距离为x，已知小物体和木板之间的滑动摩擦力为f，则在此过程中（ ）
A. 水平恒力F对小物体所做的功为FL
B. 摩擦力f对小物体所做的功为fL
C. 小物体处于木板最左端时木板具有动能为Fx
D. 小物体处于木板最左端时系统产生的内能为fL
【答案】D
【解析】
【详解】AB．由题意可知，水平恒力F没有作用在物块上，对小物块不做功，木板相对地面的位移为x，则有小物体相对地面的位移为x-L，摩擦力f对小物体所做的功即为
AB错误；
C．对木板受力分析可知，木板在竖直方向受力平衡，在水平方向受水平恒力F和小物体的摩擦力f，木板相对地面的位移为x，由动能定理，可得小物体处于木板最左端时木板具有的动能为
C错误；
D．小物体与木板的相对位移为L，则有小物体处于木板最左端时系统产生的内能为摩擦力与相对位移的乘积，即为fL，D正确。
故选D。
8. 2023年我国“天宫号”太空实验室实现了长期有人值守，我国迈入空间站时代。如图所示，宇航员乘坐“天舟号”沿椭圆轨道进入空间站，.A、B两点分别为椭圆轨道的近地点和远地点。则（ ）
A. “天舟号”A处飞向B处做加速运动
B. “天舟号”与“天宫号”运动周期相等
C. “天舟号”与“天宫号”对接前必须先加速运动
D. “天舟号”与“天宫号”在对接处受到的引力相等
【答案】C
【解析】
【详解】A．“天舟号”A处飞向B处重力势能增大，动能减小，做减速运动，故A错误；
B．由开普勒第三定律，可知“天舟号”比“天宫号”运动周期小，故B错误；
C．“天舟号”与“天宫号”对接前必须先加速，做离心运动，才能与天宫号对接，故C正确；
D．“天舟号”与“天宫号”的质量不相等，由可知在对接处受到的引力不相等，故D错误。
故选C。
9. 如图所示，每级台阶的高和宽均相等，一小球抛出后从台阶上逐级弹下，在每级台阶上弹起的高度相同，落在每级台阶上的位置离边缘的距离也相同，不计空气阻力，则（ ）
A. 小球落到每级台阶前瞬间的速度相等
B. 小球在相邻台阶间运动的时间越来越短
C. 小球在整个运动过程中机械能越来越大
D. 小球与台阶碰撞前后无机械能损失
【答案】A
【解析】
【详解】A．因为在每级台阶上弹起的高度相同，落在每级台阶上的位置离边缘的距离也相同，所以小球落到每级台阶前瞬间的速度相等，弹起后瞬间的速度也相等，故A正确；
B．因为每次弹起的速度相等，水平分位移也相等，由斜抛运动规律可知，小球在相邻台阶间运动的时间相等，故B错误；
CD．因为在每级台阶上弹起的高度相同，落在每级台阶上的位置离边缘的距离也相同，所以小球落到每级台阶后弹起瞬间的速度相等，每一次小球与台阶碰撞后在空中均机械能守恒，再次碰撞台阶时，下降了一级台阶的高度，速度会变大，即每次与台阶碰撞前的速度大于与台阶碰后的速度，故每次碰撞机械能都有损失，机械能会越来越小，故CD错误。
故选A。
10. 如图所示，一轻杆的下端连接在O点的光滑铰链上，上端固定一光滑小球Q，光滑水平地面上有一与小球质量相等的立方体P，小球Q靠在P的左侧面上，撤去F，当轻杆与地面的夹角为θ时，P和Q尚未分离，此时P和Q的动能之比为（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】由题意可知，小球Q做圆周运动，设其速度为v，该速度在水平方向的分速度为，可知立方体P的水平速度大小是，则有此时P和Q的动能之比为

ABD错误，C正确。
故选C。
二、非选择题（共5题，共60分.其中第12~15题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位）.
11. 某实验小组利用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律。
（1）现有器材：电磁打点计时器、复写纸、铁架台（包括铁夹）、纸带（包括夹子）、重物、导线若干，则该实验还需要补充的器材有_______；
（2）下列说法中有利于减小实验误差的有_______；
A．必须精确测量出重物的质量
B．重物选用密度较大的铁锤
C．调节打点计时器两限位孔在同一竖直线上
D．先松开纸带，后接通电源
（3）甲同学利用上述装置按正确操作得到了一条如图乙所示的纸带（部分纸带未画出）。纸带上的各点均为连续的计时点，其中O点为打出的第一个点，打点周期为T，重力加速度为g。从纸带上直接测出计时点间的距离，利用下列测量值能验证机械能守恒定律的有_______；
A．OE和DF的长度 B．OA和AF的长度
C．OD和DG的长度 D．AC、BF和EG的长度
（4）乙同学取打下G点时重物的重力势能为零，利用测量数据计算出该重物下落不同高度h时所对应的动能和重力势能，并以h为横轴、和为纵轴，分别绘出了如图丙所示的图线I和图线II，发现两图线的斜率绝对值近似相等，说明_______，如果图线I的斜率比图线II斜率的绝对值偏小，可能原因有_______（写出一条即可）。
【答案】 ①. 约的低压交流电源、刻度尺 ②. BC##CB ③. AD##DA ④. 重物下落过程中，所受合力与重力近似相等 ⑤. 打点计时器对纸带产生阻力（空气对重物的阻力）
【解析】
【详解】（1）[1] 电磁打点计时器使用约为的交流电压；用刻度尺测量计数点间的距离；所以还需要的器材为：约的低压交流电源、刻度尺。
（2）[2] A．重物下落过程中，重力势能的减少量为，动能的增加量为，等式两边质量可消去，可知不需要精确测量重物的质量，故A错误；
B．为减小重物下落过程中受到空气阻力，应该选体积小些，密度大一些的重物，故B正确；
C．调节打点计时器两限位孔在同一竖直线上，以减小纸带与打点计时器间的阻力，故C正确；
D．应该先接通电源，再释放纸带，故D错误。
故选BC。
（3）[3] A．可根据DF段的平均速度求出E点对应重物的速度，根据OE的距离可得减小的重力势能，即可采用OE段进行验证，故A正确；
B．OA和AF的长度，不能求出打A点时重物的速度，故B错误；
C．若用OD和DG长度时，不能得出某一点的瞬时速度，即不能验证，故C错误；
D．若用AC、BF和EG的长度，利用AC段可得打B点时重物的瞬时速度，利用EG段可得打F点时重物的瞬时速度，根据BF的距离可得减小的重力势能，即可采用BF段进行验证，故D正确。
故选AD。
（4）[4] 根据重力势能与重力做功的关系有
可得
可知图线II的斜率的绝对值为重物的重力大小。
设重物所受合外为F，根据动能定理有
则可知图线I的斜率为重物受到的合力，两图线的斜率绝对值近似相等，说明重物下落过程中，所受合力与重力近似相等。
[5] 如果图线I的斜率比图线II斜率的绝对值偏小，即重物下落过程中所受合力比重力偏小，说明重物下落过程中受到了阻力的作用。可能原因为打点计时器对纸带产生阻力（空气对重物的阻力等）。
12. 如图所示，质量m=10kg的物体，在斜向下的推力F作用下，沿水平面以的速度匀速前进，已知与水平方向的夹角，，重力加速度g取10m/s2，求：
（1）推力F的功率；
（2）物体前进10m的过程中摩擦力所做的功。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）根据
解得
（2）对物体分析有
物体前进10m的过程中摩擦力所做的功
解得
13. “天问一号”发射成功，为人类登陆火星迈出了坚实的一步。假设某载人飞行器先在贴近火星表面的轨道做周期为T的匀速圆周运动，然后成功登陆火星，已知火星半径为R，引力常量为G，求：
（1）火星的质量M；
（2）宇航员在火星表面以初速度竖直向上跳起的最大高度h（不计阻力）。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）由万有引力提供向心力，有
解得火星的质量
（2）由
可得
14. 如图所示，在竖直平面内长为L=0.9m的粗糙水平面MN左侧与半径R=0.89m的四分之一光滑圆弧轨道平滑连接，右侧与一足够长的传送带平滑连接。传送带以恒定的速率逆时针转动.将物块A从光滑圆弧最高点由静止释放，经过M点运动到N点，再滑上传送带。已知A的质量为，物块A与MN间的动摩擦因数及传送带间的动摩擦因数都为，重力加速度。求：
（1）物块A第一次运动到N点时的速度；
（2）物块A在传送带上第一次向右运动到最右端的过程中，两者摩擦产生的热量；
（3）物块A在MN上运动的总路程s。
【答案】（1），方向向右；（2）16J；（3）2m
【解析】
【详解】（1）根据动能定理
代入数据联立得，物块A第一次运动到N点时的速度
方向向右；
（2）物块A在传送带上的加速度大小
在传送带上滑动的距离
经历时间
这段时间内传送带移动距离
两者摩擦产生的热量
（3）物块在传送带上向左滑动，速度与传送带速度相等时位移为
所以滑块在传送带上第一次从右向左运动至N点时的速率为
设向左运动又返回至N点时的速率为，根据动能定理
解得
在传送带上滑动的距离
又返回至N点时的速率为
=
在MN上向左滑动的距离
所以物块A在MN上运动的总路程
15. 某种弹跳杆的结构如图甲所示：一根弹簧套在T型跳杆上，弹簧的下端固定在跳杆的底部，上端固定在一个套在跳杆上的脚踏板底部。一质量为的小孩站在该弹跳杆的脚踏板上，手不施力，他和跳杆处于竖直静止状态时，弹簧的压缩量为。小孩身体和手脚上下运动，当将弹簧下压到最大压缩量为时，他保持此时的身体姿态竖直向上运动，T型跳杆离地时，他带动跳杆一起继续上升到某一最大高度（如图乙a、b、c），然后自由下落，重复上述过程。小孩运动的全过程中弹簧始终处于弹性限度内，已知重力加速度为，不计弹簧、脚踏板、T型跳杆的质量，不计一切阻力。
（1）求弹跳杆中弹簧的劲度系数k；
（2）在图丙中画出弹簧的弹力F与形变量x的图象（标出具体的标度）；
（3）根据图像求出人上升过程的最大速度和跳杆底部离地的最大高度。
【答案】（1）；（2）；（3），
【解析】
【详解】（1）小孩处于静止状态时根据平衡条件有
解得
（2）根据可得弹力F与形变量x的图象如下：
（3）设当将弹簧下压到最大压缩量时弹性势能，大小
之后上升过程小孩先做加速运动后做减速运动，当弹簧弹力与重力大小相等时，小孩向上运动的速率最大为；此时弹簧压缩量为，弹簧的弹性势能为
从图a上升到速度最大过程中小孩和弹簧的系统机械能守恒，可得
联立解得
小孩和弹跳杆一起竖直上升至最高点，小孩和弹簧跳杆系统机械能守恒；跳杆底部离地的最大高度，则有
解得