2021-2022学年云南省昆明市第三中学、滇池中学高一（下）期中物理试题（解析版）

这是一份2021-2022学年云南省昆明市第三中学、滇池中学高一（下）期中物理试题（解析版），共20页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

一、单项选择题：本大题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1. 下列说法正确的是（ ）
A. 开普勒经过多年的天文观测和记录获得大量天文数据，并通过天文数据总结出行星运动规律
B. 伽利略巧妙“冲淡”重力，合理外推得出自由落体运动是匀变速直线运动
C. 卡文迪许扭秤实验用到的物理科学方法是等效替代
D. 英国物理学家牛顿在巨著《自然哲学的数学原理》里提出了牛顿运动定律，其中牛顿第一定律、牛顿第二定律都可以用实验直接验证
【答案】B
【解析】
【详解】A．开普勒通过深入研究第谷多年的天文观测和记录数据，总结出行星运动规律，A错误；
B．伽利略巧妙“冲淡”重力，合理外推得出自由落体运动是匀变速直线运动，B正确；
C．卡文迪许扭秤实验用到的物理科学方法是放大法，C错误；
D．英国物理学家牛顿在巨著《自然哲学的数学原理》里提出了牛顿运动定律，其中牛顿第一定律是利用逻辑思维对事实进行分析的产物，不能用实验直径验证，D错误。
故选：B。
2. 北京时间2022年4月16日9时56分，神州十三号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆，宇航员在中国空间站生活长达半年之久。中国空间站绕地球运行的轨道可视为圆轨道，周期约为93min。下列说法正确的是（ ）
A. 空间站在轨道上运行的速度介于地球的第一宇宙速度和第二宇宙速度之间
B. 空间站在轨道上运行的速率小于地球同步卫星的速率
C. 空间站在轨道上运行的角速度小于地球同步卫星的角速度
D. 空间站在轨道上运行的加速度大于地球同步卫星的加速度
【答案】D
【解析】
【详解】A．地球第一宇宙速度为卫星绕地球做匀速圆周运动的最大运行速度，可知空间站在轨道上运行的速度小于地球的第一宇宙速度，A错误；
B．根据万有引力提供向心力可得
解得
可知空间站的轨道半径小于地球同步卫星的轨道半径，根据
解得
可知空间站在轨道上运行的速率大于地球同步卫星的速率，B错误；
C．根据万有引力提供向心力可得
解得
可知空间站在轨道上运行的角速度大于地球同步卫星的角速度，C错误；
D．根据牛顿第二定律可得
解得
可知空间站在轨道上运行的加速度大于地球同步卫星的加速度，D正确；
故选D。
3. 一根细线系着一个小球，细线上端固定在横梁上。给小球施加力F，小球平衡后细线跟竖直方向的夹角为θ=30°，如图所示。现改变F的方向，但仍然要使小球在图中位置保持平衡，即保持θ不变，则力F与细绳的夹角β的取值范围为（ ）
A. 0°≤β≤150°B. 30°≤β≤180°
C. 30°≤β＜180°D. 30°＜β＜180°
【答案】C
【解析】
【详解】小球受重力、绳子的拉力和外力F，其中重力大小不变，绳子张力方向不变，受力分析如图所示：
根据三个共点力平衡，其中任何两个各力的合力与第三个力等大反向可知，外力F的范围为上图中红色弧线部分（包括上面的竖直实线位置，但是不包括下面的斜线位置）。所以夹角β的取值范围为
故ABD错误，C正确。
故选C。
4. 昆明三中教育集团第65届田径运动会200米决赛中，为了研究运动员起跑阶段的运动情况，用频率为2Hz频闪照相机记录运动员起跑阶段不同时刻的位置，如图所示，用厘米刻度尺测量照片上运动员不同位置间的距离，已知照片与实物的尺寸比例为1：50，运动员起跑阶段的运动可视为匀加速直线运动。下列说法正确的是（ ）
A. 运动员起跑阶段的加速度为2m/s2
B. 运动员通过照片中3cm位置时速度为1m/s
C. 照片中0cm位置为运动员起跑位置
D. 运动员在照片前6cm内的平均速度为4m/s
【答案】A
【解析】
【详解】A．频率为2Hz频闪照相机，时间为
根据匀变速直线运动的判别式有
解得
故A正确；
B．匀变速直线运动的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，则运动员通过照片中3cm位置时速度为
故B错误；
C．根据0位置到3的速度公式，有
解得
即照片中0cm位置的速度为，故不是起跑位置，故C错误；
D．运动员在照片前6cm内的平均速度为
故D错误；
故选A。
5. 某摩旅爱好者，某次骑行过程中在水平路面上遇到一个壕沟，其尺寸如图所示。摩托车后轮离开地面后失去动力，可以视为平抛运动，摩托车后轮落到壕沟对面才算安全，摩旅爱好者目测了一下壕沟的情况，立即将摩托车回骑至距离壕沟一定距离的地方全力加速沿直线冲向壕沟，恰好安全越过壕沟，已知摩托车全力加速加速度可达，摩旅爱好者和摩托车的总质量，不计空气阻力，重力加速度。下列说法中正确的是（ ）
A. 摩托车全力加速过程中地面对摩托车的作用力大小为2400N
B. 摩托车开始加速的地方到壕沟左侧边缘的距离25m
C. 摩旅爱好者和摩托车在空中运动过程中相同时间速率变化量相等
D. 摩旅爱好者和摩托车越过壕沟落在右侧地面瞬间的动能为
【答案】B
【解析】
【详解】A．摩托车全力加速过程中地面对摩托车的作用力大小为
A错误；
B．摩托车恰好安全越过壕沟，摩托车在空中做平抛运动，则有
解得
摩托车抛出时的初速度为
摩托车开始加速的地方到壕沟左侧边缘的距离为
B正确；
C．摩旅爱好者和摩托车从抛出开始，经过时间的速度大小为
可知速度的大小与时间不是线性关系，故摩旅爱好者和摩托车在空中运动过程中相同时间速率变化量不相等，C错误；
D．设摩旅爱好者和摩托车越过壕沟落在右侧地面瞬间的动能为，根据动能定理可得
解得
D错误；
故选B。
6. 2022年第24届冬奥会在北京举行，如图甲所示为2月12日冰壶比赛中国队对战意大利队时马秀玥投掷黄壶的情景，中国队需要尽可能的将黄壶投掷到大本营区域内，若将黄壶离手瞬间记为时刻，黄壶进入运动员用毛刷摩擦冰面的区域，同时运动员开始用毛刷不间断的摩擦冰面，图乙是黄壶运动的图像，黄壶可视为质点，下列说法中正确的是（ ）
A. 运动员用毛刷摩擦冰面使得冰壶多滑行了18m
B. 运动员用毛刷摩擦冰面前后摩擦力之比为
C. 运动员用毛刷摩擦冰面前后摩擦力对冰壶的做功之比为
D. 运动员用毛刷摩擦冰面前后摩擦力对冰壶的做功的平均功率之比
【答案】C
【解析】
【详解】A．图像中图线与横轴围成的面积等于冰壶的位移，可知运动员用毛刷摩擦冰面使得冰壶多滑行的距离为
A错误；
B．图像的切线斜率绝对值等于加速度大小，摩擦冰面前的加速度大小为
摩擦冰面后的加速度大小为
根据牛顿第二定律可得
可知运动员用毛刷摩擦冰面前后摩擦力之比为
B错误；
C．摩擦冰面前冰壶的位移为
摩擦冰面后冰壶的位移为
可知运动员用毛刷摩擦冰面前后摩擦力对冰壶的做功之比为
C正确；
D．运动员用毛刷摩擦冰面前后摩擦力对冰壶的做功的平均功率之比
D错误；
故选C。
二、多项选择题：本大题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错或不选的得0分。
7. 下列说法正确的是（ ）
A. 恒力作用下的曲线运动最小速度不可能为零
B. 匀速圆周运动一定是匀变速曲线运动
C. 做曲线运动的物体，其速度可能均匀变化
D. 做曲线运动的物体，其所受合力可能为零
【答案】AC
【解析】
【详解】A．恒力作用下曲线运动为匀变速曲线运动，可将曲线运动正交分解成垂直恒力方向的匀速直线运动和沿恒力方向的匀变速直线运动，可知最小速度一定不为零，A正确；
B．匀速圆周运动的加速度大小不变，方向总是指向圆心，故匀速圆周运动一定不是匀变速曲线运动，B错误；
C．做曲线运动物体，如果加速度恒定不变，根据
可知速度均匀变化，C正确；
D．做曲线运动的条件是物体所受合力不为零，且合力方向与速度方向不在同一直线上，D错误；
故选AC。
8. 水平桌面上，一质量为的物体在水平恒力拉动下从静止开始运动，物体运动时间等于1s时，速度的大小为，此时撤去，物体继续滑行3s后停止运动，重力加速度。则下列说法正确的是（ ）
A. 物体运动过程中拉力与摩擦力大小之比为
B.
C. 物体运动过程中摩擦力所做的功为
D. 物块与水平桌面之间动摩擦因数为
【答案】BC
【解析】
【详解】B．设物体做加速运动时的加速度大小为，减速运动时的加速度大小为，根据牛顿第二定律可得
，
根据运动学公式可得
，
其中
，
联立解得
，，，
B正确；
A．物体运动过程中拉力与摩擦力大小之比为
A错误；
C．物体整个运动过程所走的位移为
物体运动过程中摩擦力所做的功为
C正确；
D．物块与水平桌面之间的动摩擦因数为
D错误；
故选BC。
9. 如图甲，A、B两个物体相互接触，但并不黏合，放置在水平面上，水平面与物体间的摩擦力不可忽略，一轻质弹簧放在物体A与竖直墙面之间，处于压缩状态，弹力为。从开始，水平拉力作用在物体B上，随时间的变化规律如图乙所示，在内A、B均处于静止状态，记弹簧弹力为，A、B之间的弹力为，下列图像中可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】AD
【解析】
【详解】AB．由于在内A、B均处于静止状态，可知弹簧的压缩量一直保持不变，故弹簧弹力保持不变，A正确，B错误；
CD．以物体A为对象，若弹簧弹力小于水平面对物体A的最大静摩擦力，由于弹力一直保持不变，可知A、B之间的弹力一直为，若弹簧弹力大于水平面对物体A的最大静摩擦力，则A、B之间的弹力为
由于弹力一直保持不变，水平面对物体A的最大静摩擦力保持不变，可知A、B之间的弹力保持不变，C错误，D正确；
故选AD。
10. 在快递分拣过程中常常用传送带运送货物，如图所示，某快递分拣员将质量为10kg的货物轻放至以恒定速度v=10m/s逆时针转动的倾斜传送带上端A点，传送带上端A点到传送带下端B点的距离为29m，货物与传送带之间的动摩擦因素为0.5，传送带倾角为37°，重力角速度g取10m/s2，已知，。则在货物从上端A点运送到下端B点过程中（ ）
A. 货物机械能变大
B. 货物运送所用时间为3s
C. 货物与传送带之间因摩擦产生的热量是40J
D. 货物与传送带之间因摩擦产生的热量是360J
【答案】BD
【解析】
【详解】A．第一阶段：对物块受力分析可得
物体加速至与传送带速度相等时需要的时间
发生的位移
剩余距离
货物机械能变化量与除重力以外的力做功影响，则阻力大小不变，而阻力做正功的距离小于阻力做负功的距离，则货物机械能变小，A错误；
B．物体加速到10m/s时仍未到达B点。第二阶段，有
设第二阶段物体滑动到B的时间为
代入数据，解得
（舍去）
故物体经历的总时间
B正确；
CD．货物与传送带之间因相对运动摩擦产生的热量，物体运动总时间内，第一阶段中传送带运动距离
第二阶段中传送带运动距离
D正确；
故选BD。
三、实验题：本题共2小题，共14分。
11. 一细绳跨过悬挂的定滑轮，两端分别系有小球A和B，如图所示。一实验小组用此装置验证机械能守恒定律，令两小球静止，细绳拉紧，然后释放小球，在小球B正下方处固定一个光电门（图中未画出）。从实验室提供的数据得知，小球B通过光电门遮光时间为，小球A、B的质量分别为和（），当地重力加速度大小为。要验证机械能守恒定律还需测量的物理量是________，验证机械能守恒的表达式为________（用题中所给及所测物理量的字母表示），实验中除偶然误差外，还存在系统误差，写出一条可能存在的系统误差：________。
【答案】 ①. 小球B直径 ②. ③. 空气阻力影响（滑轮的轴不光滑或者绳子、滑轮有质量）
【解析】
【详解】[1]为了验证机械能守恒定律，需要知道小球增加的动能，故需要测量小球B经过光电门时的挡光宽度，即小球B的直径，利用
得到小球的速度，从而知道系统增加的动能；
[2]从小球B释放到光电门的过程，系统减少的重力势能为
系统增加的动能为
故验证机械能守恒的表达式为
[3]实验中除偶然误差外，还存在的系统误差是：空气阻力影响（滑轮的轴不光滑或者绳子、滑轮有质量）
12. 某同学得用图甲所示装置做“研究平抛运动”的实验，根据实验结果在坐标纸上描出了小球水平抛出后的运动轨迹，但不慎将画有轨迹图线的坐标约丢失了一部分，剩余部分如图乙所示，图乙中水平方向与竖直方向每小格的长度均代表5cm，A、B、C、D是轨迹图线上的4个点。（重力加速度取10m/s2）
（1）根据图中信息，小球运动到B点时的竖直分速度为________m/s，小球抛出后的水平速度为________m/s（保留3位有效数字）。
（2）A点相对抛出点的高度差________cm（保留3位有效数字）。
（3）已测得小球释放前下滑的高度为0.20m，设和分别为开始下滑时和抛出时的机械能，则小球从开始下滑到抛出的过程中机械能的相对损失________%（保留两位有效数字）。
【答案】 ①. 1.47 ②. 1.00 ③. 4.70 ④. 75
【解析】
【详解】（1）[1]竖直方向根据匀变速直线运动规律可得
解得相邻点之间的时间间隔为
小球运动到B点时的竖直分速度为
[2]小球水平方向做匀速直线运动，则有
解得小球抛出后的水平速度为
（2）[3] B点相对抛出点的高度差为
则A点相对抛出点的高度差
（3）[4]以抛出位置所在的水平面为零重力势能参考平面，则有
四、计算题：本题共4小题，共42分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。
13. 人类第一次登上月球时，宇航员在月球表面做了一个实验：将一片羽毛和一个铁锤从同一高度由静止同时释放，二者几乎同时落地。若羽毛和铁锤是从高度为h处下落，经时间t落到月球表面。已知引力常量为G，月球的半径为R。
（1）求月球表面的自由落体加速度大小g；
（2）若不考虑月球自转的影响，求月球的质量M；
（3）求月球的“第一宇宙速度”大小v。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【分析】
【详解】（1）月球表面附近的物体做自由落体运动 ，根据
月球表面的自由落体加速度大小
若不考虑月球自转的影响，根据万有引力定律
联立可得月球的质量
质量为的飞行器在月球表面附近绕月球做匀速圆周运动
月球的“第一宇宙速度”大小
14. 如图甲所示，A、B两个物块相互接触但并不黏合，放置在水平面上，水平面与物体间的摩擦力可忽略，两物块的质量为4kg，为6kg。从开始，推力和拉力分别作用于A、B上，、随位移的变化规律如图乙所示，求：
（1）A、B两物块分离的时间及速度；
（2）当时，A的动能。
【答案】（1），；（2）
【解析】
【详解】（1）由图可知，两图线的交点对应的力为，则有
两图线的斜率分别为
，
则、随位移的关系式分别为
，
A、B分离前，以A、B为整体，根据牛顿第二定律可得
解得
分离前A、B一起做匀加速直线运动，A、B分离时，A、B之间弹力为零，则有
联立解得此时A、B通过的位移为
根据
解得A、B两物块分离的时间为
A、B两物块分离的速度为
（2）A、B两物块运动位移为时分离，此时有
图像中图线与横轴所围成的面积等于推力对物体A做的功，可知分离后对A做功为
当时，A的动能为，根据动能定理可得
解得
15. 自由式滑雪大跳台是“冬奥大家族”最年轻的项目，2022年北京冬奥会是自由式滑雪大跳台这个项目的“冬奥首秀”，18岁的中国选手谷爱凌在决赛最后一跳中做出了“1620”的高难度动作。如图乙所示为这个项目的轨道简化模型，助滑轨道AB可视为直轨道，连接起跳台的轨道半径为25m的近圆弧轨道，起跳台起跳角度为，经过技术人员进行严格的数据分析，某运动员从起跳台C点跳出时的初速度约为，落点坡角（该点切线与水平方向的夹角）为，该运动员完成系列动作后能稳定落到坡上下滑的原因是运动员落到坡上的速度方向与坡面相切。已知运动员与滑雪板总质量为60kg，助滑轨道起滑点到C点的高差约为50m，忽略空气阻力，重力加速度，，，研究运动员运动轨迹时运动员可以看成质点，可近似认为运动员的轨迹与该项目的简化模型在同一平面内。求：
（1）运动员从起滑点运动至起跳点C过程中克服阻力所做的功；
（2）运动员起跳后落到坡面上的位置与C点的高度差。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）运动员从起滑点运动至起跳点C过程中，根据动能定理可得
带入数据解得
（2）运动员飞出后，水平初速度为
竖直初速度为
从起跳点C飞出后上升的最大高度为
落到坡面时有
解得
从最高点到坡面落点的高度为
运动员起跳后落到坡面上的位置与C点的高度差为
16. 为测试某玩具赛车（可视为质点）的性能，某同学设计了如图所示的轨道模型，该轨道由粗糙水平轨道OA、AC和光滑圆弧轨道组成，BC间有一固定在C点的弹簧，弹簧的劲度系数为。让小车从O点以额定功率从静止启动，经过到达A点，然后关闭发动机，小车由于惯性继续运动，恰好能通过圆弧最高点。已知圆弧轨道的半径为，AB间的距离，小车的质量，小车与水平轨道间的动摩擦因素为，取，试求：
（1）小车第一次经过最低点A时对轨道的压力；
（2）OA之间的距离；
（3）小车最终停在AB段，求小车最终与A之间的距离（弹簧的弹性势能与弹簧形变量之间的关系为）。
【答案】（1），方向竖直向下；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）小车恰好过最高点，则有
从A点到最高点过程，根据动能定理可得
小车过A点时，根据牛顿第二定律可得
联立解得
根据牛顿第三定律可知，小车第一次经过最低点A时对轨道的压力大小为，方向竖直向下；
（2）从O到A过程，根据动能定理可得
代入数据解得
（3）设小车第一次压缩弹簧最大压缩量为，根据能量守恒定律可得
解得
小车从压缩弹簧最短到停止运动过程，根据能量守恒定律可得
解得
则小车最终与A之间的距离为