2021-2022学年福建省德化一中、永安一中、漳平一中三校协作高一（下）5月联考物理试题含解析

“德化一中、漳平一中、永安一中”三校协作

2021－2022学年第二学期联考

高一物理试卷

（考试时间：90分钟  总分：100分）

第Ⅰ卷（选择题，共52分）

一、单项选择题（本题共8小题，每小题4分，共32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. 如图所示，传送带把物体P匀速运送到高处，在此过程中（　　）

A. 摩擦力对物体不做功

B. 摩擦力对物体做负功

C. 支持力对物体不做功

D 合外力对物体做正功

【答案】C

【解析】

【详解】AB．物体匀速向上运动的过程中，摩擦力的方向沿传送带向上，与运动的方向相同，所以摩擦力做正功，AB错误；

C．支持力的方向与运动的方向垂直，知支持力对物体不做功，C正确；

D．物体匀速上升，动能变化量为零，根据动能定理知，合力做功为零，D错误。

故选C。

2. 如图所示，半径为r的圆筒绕竖直中心轴旋转，小物块a靠在圆筒的内壁上，它与圆筒内壁间的动摩擦因数为。若最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力，要使a不下落，圆筒转动的转速n至少应为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】要使得小物块不下落，必须使得最大静摩擦力大于等于重力，因此当转速最小时，最大静摩擦力等于重力，则

解得

故选C。

3. 如图所示，用同样材料做成的A、B、C三个物体放在匀速转动的水平转台上随转台一起绕竖直轴转动。已知三个物体质量之间的关系是，转动半径之间的关系是，那么以下说法中错误的是（　　）

A. 物体A受到的摩擦力最大 B. 物体C受到的摩擦力最小

C. 物体C的向心加速度最大 D. 转台转速加快时，物体C最先开始滑动

【答案】B

【解析】

【详解】AB．A、B、C三个物体的角速度相同，设角速度为ω，则三个物体受到的静摩擦力大小分别为

所以物体A受到的摩擦力最大，物体B受到的摩擦力最小，故A正确，不符合题意，B错误，符合题意；

C．根据向心加速度

ω相同，C的半径r最大，则物体C的向心加速度最大，故C正确，不符合题意；

D．三个物体受到最大静摩擦力分别为

转台转速加快时，角速度ω增大，三个物体受到的静摩擦力都增大，物体C的静摩擦力先达到最大值，最先滑动起来，故D正确，不符合题意。

故选B。

4. 在一次海上消防救援过程中，消防船启动了多个喷水口进行灭火。其中所处高度与口径都相同的甲、乙两喷水口的出水轨迹如图所示，两轨迹在同一竖直面内且最高点高度相同，不计空气阻力，则下列说法正确的是（　　）

A. 喷口甲每秒喷出水的体积较大 B. 喷口乙喷出的水初速度较大

C. 喷口甲喷出的水在空中运动时间较长 D. 喷口乙喷出的水在最高点的速度较大

【答案】A

【解析】

【详解】A B．水从喷水口喷出后做斜抛运动，初速度可分解为水平方向的分速度v0和竖直向上的分速度vy，由于水喷出后在最高点高度相同，根据公式可知，竖直分速度相同，则运动时间相同，由于甲的水平分位移较大，根据可知，甲喷出的水水平分速度较大，根据可知，甲喷口喷出水的初速度较大，每秒喷出水的体积为

由于口径相同，所以喷口甲每秒喷出水的体积较大，故A正确，B错误；

C．由于竖直高度相同，根据可知，两个喷口喷出的水在空中运动时间相同，故C错误；

D．喷口在最高点时，只有水平方向的分速度，根据前面判断可知，甲喷出的水水平分速度较大，所以甲喷口喷出的水在最高点的速度较大，故D错误。

故选A。

5. 为方便旅客随时取下行李，机场使用倾斜环状传送带运输行李箱，其实景图及简化图如图所示，行李箱随传送带一起做匀速圆周运动。则（　　）

A. 行李箱的向心力只由弹力提供

B. 行李箱的向心力只由摩擦力提供

C. 行李箱的向心力只由重力和弹力合力提供

D. 行李箱的向心力由重力、弹力和摩擦力合力提供

【答案】D

【解析】

【详解】AB．行李箱随传送带一起在水平面内做匀速圆周运动，向心力一定沿水平方向，所以向心力不可能只由弹力提供，也不可能只由摩擦力提供，AB错误；

C．重力和弹力合力的方向背离圆心的，C错误；

D．重力、弹力和摩擦力合力能够指向圆心，所以行李箱的向心力由重力、弹力和摩擦力合力提供。

故选D。

6. 如图所示，一固定容器的内壁是半径为R的光滑半球面，在半球面水平直径的一端的正上方距离为R处有一质量为m的小球P，它沿竖直方向由静止自由下落后恰好沿容器内壁切线滑下，已知重力加速度大小为g。设小球P在最低点时，向心加速度的大小为a，容器对它的支持力大小为N，则（　　）

A. a＝3g B. a＝4g C. N＝3mg D. N＝4mg

【答案】B

【解析】

【详解】AB．设小球到最低点时速度为v，根据机械能守恒定律有

则其向心加速度为

故A错误，B正确；

C D．最低点时支持力与重力的合力提供向心力，有

解得

故CD错误。

故选B。

7. 如图所示为我们常见的共享单车。若该共享单车前、后轮半径均为30cm，大齿轮（与脚蹬相连）的齿数为38齿，飞轮（与后轮相连）的齿数为19齿，若人以60r/min的转速蹬车，共享单车的速度大小约为（　　）

A. 3.77m/s B. 7.78m/s C. 1.79m/s D. 1.13m/s

【答案】A

【解析】

【详解】大齿轮和飞轮相连，两者具有相同的线速度，则

解得

飞轮和后轮同轴转动，具有相同的角速度，则

A正确，BCD错误。

故选A。

8. 如图所示，一根长为1.0m的轻绳一端系在固定横轴的O点上，另一端系着一个质量为1kg的小球（小球半径忽略不计）。O点距离光滑水平桌面的距离为0.8m，水平桌面足够大。若想让小球对水平桌面压力为零，可以让小球在某一水平面上做匀速圆周运动，重力加速度取10m/s2，则匀速圆周运动的角速度ω应满足（　　）

A. rad/s

B. rad/s

C. rad/s

D. rad/s

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】当小球对水平桌面压力恰好为零时，以小球为研究对象，受力分析如图

由几何关系

所以

θ=37°

小球圆周运动的半径

r=Lsin37°=1.0m×0.6=0.6m

由牛顿第二定律

mgtanθ=mω2r

解得

所以要让小球对水平桌面压力为零，匀速圆周运动的角速度ω应满足

故B正确，ACD错误。
故选B。

二、多项选择题（本题共4小题，每小题5分，共20分。每小题有多项符合题目要求，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）

9. 如图所示，两个质量相同的小球，用长度不等的细线拴在同一点并在同一水平面内做匀速圆周运动。它们的（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】CD

【解析】

【详解】A．对其中一个小球受力分析，如图，由于小球做匀速圆周运动，则所受重力、绳子的拉力的合力提供向心力，有

①

设绳子与悬挂点间的高度差为h，由几何关系，得

②

由向心力公式

③

联立①②③解得

T与绳子的长度和转动半径无关，与无关，两小球周期相同，故A错误；

B．由向心力公式

④

联立①②④得

ω与绳子的长度和转动半径无关，两个小球角速度相同，故B错误；

C．由

⑤

联立①②⑤解得

所以，故C正确；

C．由牛顿第二定律

联立①式得

所以，故D正确。

故选CD。

10. 3D地图技术能够为无人驾驶汽车分析数据，提供操作的指令。如图所示为一段公路拐弯处的地图，则（　　）

A. 若弯道是水平的，汽车拐弯时受到重力、支持力、摩擦力和向心力

B. 若弯道是水平的，为防止汽车侧滑，汽车拐弯时收到“降低车速”的指令

C. 若弯道是倾斜的，为了防止汽车侧滑，道路应为内高外低

D. 若弯道是倾斜的，为了防止汽车侧滑，道路应为外高内低

【答案】BD

【解析】

【详解】A．如果弯道是水平的，则“无人驾驶”汽车在拐弯时受到重力、支持力、摩擦力，不会受向心力，向心力是效果力，由物体受力提供，故A错误；

B．如果弯道是水平的，由静摩擦力提供向心力，根据

可知，速度越大，所需要的向心力越大，当需要的向心力大于最大静摩擦力时，汽车做离心运动，所以“无人驾驶”汽车在拐弯时收到的指令应让车速小一点，防止汽车做离心运动而发生侧翻，故B正确；

CD．如果弯道是倾斜的，重力和支持力的合力可以提供向心力，而向心力指向圆心，所以3D地图上应标出外（西南）高内（东北）低，故C错误，D正确。

故选BD。

11. 如图所示，左侧为一个固定在水平桌面上的半径为R的半球形碗，碗口直径AB水平，O点为球心，碗的内表面及碗口光滑。右侧是一个的足够长的光滑斜面，斜面倾角。一根不可伸长的轻质细绳跨过碗口及竖直固定的轻质光滑定滑轮，细绳两端分别系有可视为质点的小球和物块，且。开始时恰在A点，在斜面上且距离斜面顶端足够远，此时连接、的细绳与斜面平行且恰好伸直，C点是圆心O的正下方。当由静止释放开始运动（光滑斜面始终静止），则下列说法中正确的是（　　）

A. 沿斜面上滑过程中，地面对斜面的支持力始终保持恒定

B. 当运动到C点时，、的速率相等。

C. 可能沿碗面上升到B点

D. 在从A点运动到C点的过程中，与组成的系统机械能守恒

【答案】AD

【解析】

【详解】A．沿斜面上滑过程中，对斜面的压力是一定的，斜面的受力情况不变，由平衡条件可知地面对斜面的支持力始终保持恒定，故A正确；

B．当运动到C点时， 沿绳方向的速度大小等于的速率，此时的速度沿水平方向，根据速度的分解可知，沿绳方向的速度小于的速率，故此时的速率大于的速率，故B错误；

D．在从A点运动到点的过程中，与组成的系统只有重力做功，系统的机械能守恒，故D正确；

C．、组成的系统，机械能守恒定律，若沿碗面上升到B点，则重力势能不变，重力势能增加，整体重力势能增加，但整体的初动能为零，不符合机械能守恒，故不可能沿碗面上升到B点，故C错误。

故选AD。

12. 如图所示，由电动机带动的水平传送带两端、间的距离为，传送带以速度顺时针方向转动，一个质量为的小物体以一定的初速度从端滑上传送带，运动到端，此过程中物块先做匀加速直线运动后做匀速直线运动，物块做匀加速直线运动的时间与做匀速直线运动时间相等，两过程中物块运动的位移之比为，重力加速度为，传送带速度大小不变．下列说法正确的是

A. 物块的初速度大小为

B. 物块与传送带间的动摩擦因数为

C. 整个过程中物块与传动带因摩擦产生的热量为

D. 电动机因运送物块多做功为

【答案】BD

【解析】

【详解】A．设物块的初速度大小为v0．根据题意知

解得：

故A错误；

B．由运动学公式v2-v02=2ax可得

解得：

由牛顿第二定律可得

所以

故B正确；

C．加速过程中物块的位移为

传送带的位移为

相对位移为

整个过程中物块与传动带因摩擦产生的热量为

故C错误；

D．电动机因运送物块多做的功为

故D正确．

第Ⅱ卷（非选择题，共48分）

三、填空题（每空2分，共20分。考生根据要求作答。）

13. 某起重机的输出功率保持为10kW，现从地面静止吊起500kg的重物，当货物上升到2米的高处，速度达到最大值。则此最大速度为______m/s，从起吊到达到最大速度所用的时间为______s。

【答案】    ①. 2    ②. 1.1

【解析】

【详解】[1]当拉力等于重力时，速度达到最大，则有

[2]根据动能定理得

代入数据，解得

t=1.1s

14. 如图所示，是某次研究小球做平抛运动过程得到频闪照片的一部分。已知背景中小正方形的边长为b，闪光频率为f。求：（各问的答案均用b、f表示）

(1)当地的重力加速度g的大小；

(2)小球通过C点时的瞬时速度vC的大小；

(3)小球从开始平抛到运动到A点位置经历的时间tA。

【答案】(1) ；(2)bf；(3)

【解析】

【详解】(1)根据Δx=aT2可得

(2)小球的水平速度为

小球通过C点时的竖直分速度为

则小球经过C点时的瞬时速度的大小

(3)小球经过A点时的竖直分速度

则小球从开始平抛到运动到A点位置经历的时间

15. 如图甲所示的装置叫做“阿特伍德机”，它是早期英国数学家和物理学家阿特伍德创制的一种著名的力学实验装置，用来研究匀变速直线运动的规律。某同学对该装置加以改进后用来验证机械能守恒定律，取重力加速度为g=9.8m/s2，部分实验步骤如下：

（1）将质量均为M=500g的重物A（含遮光条）、B（含挂钩）用轻绳连接后，跨放在定滑轮上，整个装置处于静止状态。测量出遮光条中心到光电门中心的竖直距离h=50cm；

（2）用游标卡尺测出遮光条的宽度d=0.50cm；

（3）在B的下端挂上质量为m=100g的钩码C，让系统（重物A、B以及钩码C）中的物体由静止开始运动，光电门记录遮光条挡光的时间为△t；

（4）写出本实验验证机械能守恒定律的表达式：____________（用上面测量出的物理量的符号和g表示）；

（5）某次实验中，测得遮光条挡光的时间为△t=5.5×10-3s，物块A经过光电门的速度大小为____________m/s，系统减小的重力势能为____________J，系统由于存在阻力损失的机械能为____________J；（计算结果均保留2位小数）

（6）该同学不断增加钩码的数量，重复进行实验，记录下所加钩码的个数n，以及遮光条对应的挡光时间△t，作出____________图像，如果所得图线是一条直线，也可以验证机械能守恒定律。

A. B.

C. D.n-（△t）2

【答案】    ①.     ②.     ③. 0.49    ④. 0.04    ⑤. A

【解析】

【分析】

【详解】（4）[1]要验证的关系式是

其中

即

（5）[2]某次实验中，测得遮光条挡光的时间为△t=5.5×10-3s，物块A经过光电门的速度大小为

[3]系统减小的重力势能为

[4]系统增加的动能

系统由于存在阻力损失的机械能为0.04J；

（6）[5]由能量关系可知

解得

则需要作出图像如果所得图线是一条直线，也可以验证机械能守恒定律，故选A。

四、计算题（本大题共3小题，共28分。解答应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。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）

16. 如图一辆质量为500kg的汽车静止在一座半径为50m的圆弧形拱桥顶部则（取g＝10m/s2）：

(1)汽车以多大速度通过拱桥的顶部时，汽车对圆弧形拱桥的压力恰好为零？

(2)如果汽车以6m/s的速度经过拱桥的顶部，则汽车对圆弧形拱桥的压力是多大？

【答案】（1）；（2）4640N

【解析】

【详解】（1）汽车对圆弧形拱桥的压力恰好为零时，重力提供向心力，有

解得汽车的速度

（2）汽车的质量m=500kg，圆弧形拱桥的半径R=50m，汽车v=6m/s的速度经过拱桥的顶部时，汽车受重力mg和拱桥的支持力FN，根据牛顿第二定律，有

带入数据，拱桥对汽车的支持力

FN=4640N

根据牛顿第三定律，汽车对圆弧形拱桥的压力大小也是4640N，方向竖直向下。

17. 如图所示，一人在进行杂技表演，表演者手到碗的距离为l，（碗可视为质点）且手与碗在同一竖直平面内，轻绳能够承受的最大拉力是碗和碗内水重力的6倍。已知重力加速度为g，要使绳子不断，表演获得成功，求：

（1）碗通过最高点时速度为时轻绳的拉力；

（2）碗通过最低点时速度的最大值。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）碗通过最高点时，由重力与轻绳的拉力的合力提供向心力

解得

所以此时轻绳的拉力

（2）碗通过最低点，轻绳拉力达到最大拉力时，最低点速度达到最大值，此时

解得

18. 如图所示，水平轨道AB的左端与半径为R的光滑半圆轨道BCD相切，半圆的直径BD竖直，一根轻弹簧水平放置，一端固定在A端的挡板处，另一端与物块接触但不连接，用外力推动物块将弹簧压缩至P点，再撤去外力使物块由静止开始沿轨道运动。已知物块的质量为m时，恰好能通过D点，物块与AB间的动摩擦因数均为，P点与B的距离为4R，重力加速度为g。

（1）求质量为m的物块通过D点后的着地位置E点与B点之间的距离；

（2）求弹簧被压缩至P点时具有的弹性势能；

（3）取不同质量的物块从P点释放，若物块能滑上圆轨道，且仍能沿圆轨道滑下，求物块质量M的取值范围。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）物块与半圆轨道D点间弹力时的速度为，仅由重力提供向心力，即

物块离开D点后做平抛运动

解得

（2）物块从开始运动到经过D点的过程中，根据能量守恒定律得

⑤

解得

（3）物块从开始运动到恰好能到达B点的过程中，根据能量守恒定律得

解得

物块从开始运动到恰好能到达与圆心等高的C点的过程中，根据能量守恒定律得

解得

所以，物块质量M的调节范围为