2021-2022学年安徽省合肥市肥东县综合高中高一（下）5月物理试题含解析

2021-2022学年安徽省合肥市肥东县综合高中高一（下）5月物理试题高一物理试题

第I卷（选择题）

一、单选题(共8小题，共32分)

1. 如图所示，滑板运动员以速度从离地高h处的平台末端水平飞出，落在水平地面上。忽略空气阻力，运动员和滑板可视为质点，下列表述正确的是（　　）

A. 越大，运动员在空中运动时间越长 B. 越大，运动员落地瞬间速度越大

C. 运动员落地瞬间速度与高度h无关 D. 运动员落地位置与大小无关

【答案】B

【解析】

详解】A．由可知时间与无关，故A错误；

BC．由动能定理

得

可知越大，h越大，运动员落地瞬间速度越大，故B正确，C错误；

D．由

知运动员落地位置与大小有关，故D错误。

故选B。

2. 如图所示，人在岸上拉船，已知船质量为m，水的阻力恒为f，当轻绳与水平面的夹角为θ时，船的速度为v，此时人的拉力大小为F，则（　　）

A. 人拉绳行走速度为 B. 人拉绳行走的速度为

C. 船的加速度为 D. 船的加速度为

【答案】D

【解析】

【详解】AB．将船的速度分解到沿绳和垂直于绳方向，则人和船沿绳子方向的速度大小相等，因此，故A、B错误；

CD．将绳子拉力分解到水平和竖直两个方向，根据牛顿第二定律有

因此船的加速度

故C错误，D正确。

故选D

3. 过山车的部分轨道可简化为半径为、的圆，其底部位于同一水平面上，。质量为的一节过山车（可简化为质点）以某一速度滑上半径为的轨道时，恰好能通过轨道的最高点；若过山车通过轨道的最高点时速度恰好与通过的最高点时相等，则过山车通过的最高点时对轨道压力为（　　）

A. 0 B.  C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】过山车恰好经过半径为轨道的最高点，由牛顿第二定律得

解得

以同样速度通过半径为轨道的最高点时

由于，解得

故ABD错误，C正确。

故选C。

4. 如图，叠放在水平转台上的物体A、B随转台一起以角速度匀速转动，A、B物体的质量分别是2m、m，A与B、B与转台间的动摩擦因素均为，B通过轻绳与转轴O1O2相连，轻绳保持水平，A、B可视为质点，A、B到转轴的距离为r，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　）

A. A对B的摩擦力方向指向圆心

B. 转台的角速度一定满足

C. 当轻绳将开始要出现张力时，角速度

D. B对A的摩擦力大小一定等于

【答案】C

【解析】

【详解】A．由受力分析可知，A做圆周运动的向心力只能由B对A的摩擦力提供，所以B对A的摩擦力方向指向圆心，由牛顿第三定律可知A对B的摩擦力方向背离圆心，故A错误；

B．A做圆周运动的摩擦力只能由B对A的摩擦力提供，A所受的最大静摩擦力为

可得

解得

故B错误；

C．当绳子刚要出现张力时，转盘对B的静摩擦力达到最大，将A、B看成一个整体，由受力分析有

解得

故C正确；

D．当时，B对A的摩擦力小于，故D错误。

故选C。

5. 2022年3月30日上午10时29分，我国在酒泉卫星发射中心用长征十一号运载火箭成功将天平二号A、B、C卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，若已知A、B、C卫星绕地球做近似圆周运动，高地高度分别是、和hc，且，环绕周期分别是、和，地球表面重力加速度为g，则以下说法正确的是（　　）

A. 天平二号A星可能在地表上空沿某一经度线做匀速圆周运动

B. 根据开普勒第三定律有

C. 根据题中所给信息，可计算地球的质量

D. 根据题中所给信息，无法算地球的密度

【答案】C

【解析】

【详解】A．由于地球在自转，所以地球卫星不可能地表上空沿某一经度线做匀速圆周运动，故A错误；

B．根据开普勒第三定律有

①

故B错误；

CD．根据

结合

得

由公式①可以用题干中的已知量（其中两个卫星的高度和周期）表示出地球半径，所以可以求出地球的质量和密度，故C正确，D错误。

故选C。

6. 假设站在地球赤道某地的人，恰能在日落后4h的时候，观察到自己头顶正上方被阳光照亮的一颗人造地球卫星。若该卫星在赤道平面内做匀速圆周运动，已知地球同步卫星绕地球运行的轨道半径约为地球半径的6倍，则该卫星绕地球运行的周期约为（　　）

A. 2 h B. 3.5h C. 4.6h D. 6.2h

【答案】C

【解析】

【详解】如图所示：

 
太阳光可认为是平行光，O是地心，人开始在A点，这时刚好日落，因为经过24小时地球转一圈，所以经过4小时，地球转了，即

此时人已经到了B点，卫星在人的正上方C点，太阳光正好能照到卫星，所以根据就能确定卫星的轨道半径为

设此卫星的运行周期为，地球自转的周期为，则地球同步卫星的周期也为，依据常识知道；根据开普勒第三定律有

代入数据得

故C正确，ABD错误。

故选C。

7. 以10m/s的初速度平抛一个质量为1kg的物体，物体在空中运动1s落地，不计空气阻力，取，则下列说法正确的是（　　）

A. 该过程物体下落的高度为

B. 物体下落过程，重力对物体做功100J

C. 物体下落过程，重力的平均功率为50W

D. 物体落地前瞬间，重力的瞬时功率为

【答案】C

【解析】

【详解】A．该过程物体下落的高度为

A错误；

B．物体下落过程，重力对物体做功为

B错误；

C．物体下落过程，重力的平均功率为

C正确；

D．物体落地前瞬间，重力的瞬时功率为

解得

D错误。

故选C。

8. 一条长为L，质量为m的均匀链条放在光滑的水平桌面上，其中悬在桌边，如图所示。在链条的另一端用水平力缓慢地把链条全部拉到桌面上，此过程中重力势能的变化量为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】悬在桌边的长链条的重心在其中点处，离桌面的高度为

它的质量为，把它拉到桌面上时，增加的重力势能为    

在桌面上原长的链条重力势能不变，所以用水平力缓慢地把链条全部拉到桌面上，重力势能的变化量为，A正确，BCD错误。

故选A。

二、多选题(共4小题，共16分)

9. 如图，两小球M、N从同一高度同时分别以和的初速度水平抛出，经过时间t都落在了倾角的斜面上的A点，其中小球N垂直打到斜面上，，，则（　　）

A. 初速度，大小之比为8：9

B. 初速度，大小之比为9：16

C. 若，都变为原来的2倍，则两球在空中相遇，从抛出到相遇经过的时间为

D. 若，都变为原来的2倍，则两球在空中相遇，从抛出到相遇经过的时间为t

【答案】AC

【解析】

【详解】AB．两球抛出后都做平抛运动，两球从同一高度抛出落到同一点，它们在竖直方向的位移相等，小球在竖直方向做自由落体运动，由于竖直位移h相等，它们的运动时间

相等；对球M有

解得

球N垂直打在斜面上，则有

则

故A正确，B错误；

CD．当飞行时间为t时，MN两点水平距离为

若v1、v2都变为原来的2倍，则两球在空中相遇，则有

解得从抛出到相遇经过的时间为

故C正确，D错误。

故选AC。

10. 如图所示，倾角的斜面ABC固定在可以绕竖直轴转动的水平转台上，斜面最低点A在转轴上。可视为质点、质量为m的小物块随转台一起以角速度匀速转动，此时小物块到A点的距离为L，其与斜面之间动摩擦因数为，重力加速度为g，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则物块随斜面一起转动的过程中，下列说法正确的是（　　）

A. 小物块受到的摩擦力方向一定沿斜面向下

B. 小物块对斜面的压力大小不小于

C. 水平转台转动角速度应不小于

D. 水平转台转动角速度应不大于

【答案】CD

【解析】

【详解】A．当角速度较小时，小物块有沿斜面向下的运动趋势，受到的摩擦力方向沿斜面向上，故A错误；

BCD．当角速度最小时，物块恰好不下滑，受力分析如图1所示，轴方向根据平衡条件

轴方向则有

解得

当角速度最大时，物块恰好不上滑，受力分析如图2所示，轴方向根据平衡条件

轴方向则有

解得

由上分析可知，角速度取值范围为

小物块对斜面的压力大小为

小物块对斜面的压力大小取值范围为

故CD正确；

故选CD。

11. 有a、b、c、d四颗地球卫星，a还未发射，在地球赤道上随地球表面一起转动，b处于地面附近近地轨道上正常运动，c是地球同步卫星，d是高空探测卫星，各卫星排列位置如图，则有（　　）

A. a的向心加速度等于重力加速度g B. c在4h内转过的圆心角是

C. b在相同时间内转过的弧长最长 D. d的运动周期有可能是28h

【答案】CD

【解析】

【详解】A．同步卫星的周期与地球自转周期相同，角速度相同，则知a与c的角速度相同，根据知

由牛顿第二定律得

卫星的轨道半径越大，向心加速度越小

所以

而b的向心加速度约为g，故知a的向心加速度小于重力加速度g，故A错误；

B．c是地球同步卫星，周期是24h，则c在4h内转过的圆心角是，故B错误；

C．a与c的角速度相同，根据知

由牛顿第二定律得

卫星的半径越大，速度越小，所以

所以

b的速度最大，在相同时间内转过的弧长最长，故C正确；

D．由牛顿第二定律得

卫星的半径越大，周期越大，所以d的运动周期大于c的周期24h，故D正确。

故选CD。

12. 某小型电动车的最大输出功率为12kW，电动车的质量为1000kg，在水平路面上行驶所受阻力恒定，阻力大小f=1000N，若电动车在平直公路上以2m/s2的加速度由静止匀加速起动，最终达到最大速度，对电动车的这种起动方式，下列说法正确的是（　　）

A. 电动车的最大牵引力为2000N B. 电动车的最大速度为12m/s

C. 电动车匀加速运动的时间为6s D. 电动车匀加速运动的时间为2s

【答案】BD

【解析】

【详解】A．当电动车匀加速运动时牵引力最大，根据牛顿第二定律有

解得

故A错误；

B．当电动车以最大速度vmax行驶时，牵引力与阻力大小相等，则

故B正确；

CD．电动车匀加速运动的末速度大小为

所以电动车匀加速运动的时间为

故C错误，D正确。

故选BD。

第II卷（非选择题）

三、实验题(共2小题，满分16分)

13. 图甲是“研究平抛物体的运动”的实验装置图。

（1）实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端切线___________每次让小球从同一位置由静止释放，是为了每次平抛___________。

（2）图乙是正确实验取得的数据，其中O为抛出点，则此小球做平抛运动的初速度为___________m/s（g取9.8m/s2）。

（3）在另次实验中将白纸换成方格纸，每个格子的边长L=5cm，通过实验，记录了小球在运动途中的三个位置，如图丙所示，则该小球做平抛运动的初速度为___________m/s，B点的竖直分速度为___________m/s。（g取10m/s2）

【答案】    ①. 水平    ②. 初速度相同    ③. 1.6    ④. 1.5    ⑤. 2.0

【解析】

【详解】（1）[1] 斜槽末端切线要调至水平，以保证物体水平抛出。

[2] 每次让小球从同一位置由静止释放，是为了每次平抛的初速度相同。

（2）[3]竖直方向有

 解得

水平方向有

（3） [4]竖直方向有

，

解得

水平方向有

[5] B点的竖直分速度

14. 图甲是探究向心力大小跟质量、半径、线速度关系的实验装置图。电动机带动转台匀速转动，改变电动机的电压可以改变转台的转速，光电计时器可以记录转台每转一圈的时间。用一轻质细线将金属块与固定在转台中心的力传感器连接，金属块被约束在转台的回槽中并只能沿半径方向移动且跟转台之间的摩擦力忽略不计。

（1）某同学为了探究向心力跟线速度的关系，需要控制_________两个变量保持不变。（填选项前字母）

A.质量和角速度    B.质量和半径        C.半径和角速度

（2）现用刻度尺测得金属块做匀速圆周运动的半径为r，光电计时器读出转动的周期T，则线速度，__________（用题中所给字母表示）；

（3）该同学多次改变转速后，记录了一系列力与对应周期数据，通过数据处理描绘出了图线（图乙），若半径，则金属块的质量__________kg（结果保留2位有效数字）。

【答案】    ①. B    ②.     ③. 0.18

【解析】

【详解】（1）[1]某同学为了探究向心力跟线速度的关系，需要控制质量和半径两个变量保持不变。

故选B。

（2）[2]现用刻度尺测得金属块做匀速圆周运动的半径为r，光电计时器读出转动的周期T，则线速度

（3）[3]根据

由图像可知

解得

m=0.18kg

四、解答题(共3小题，每小题12分，共36分)

15. 冲关节目是一种户外娱乐健康游戏，如图所示为参赛者遇到的一个关卡。一个半径为R的圆盘浮在水面上，圆盘表面保持水平且与水平跑道的高度差h=1.8m，M为圆盘边缘上一点。某时刻，参赛者从静止出发以加速度4m/s2 助跑后从P点水平向右跳出，初速度的方向与圆盘半径在同一竖直平面内。已知圆盘的圆心与P点之间的水平距离为x0 =6.4m，圆盘半径R=1.6m，重力加速度g取，不计空气阻力。

（1）求参赛者从P点跳出至落至圆盘经历的时间t；

（2）参赛者要能落在圆盘上，求最短的助跑距离；

【答案】（1）0.6s；（2）8m

【解析】

【详解】（1）参赛者从P点到圆盘上，做平抛运动，在竖直方向由位移公式，解得参赛者 从P点跳出至落至圆盘经历的时间

（2）根据平抛运动规律，在水平方向

解得

助跑过程匀加速运动有

解得助跑距离

16. 2022年4月17日下午3时，国务院新闻办公室举行新闻发布会介绍了中国空间站建造进展情况。根据任务计划安排，今年将实施6次飞行任务，完成我国空间站在轨建造，并将于6月发射神舟十四号载人飞船，3名航天员进驻核心舱并在轨驻留6个月。假设神舟十四号在飞行的过程中绕地球圆轨道运行，地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g，飞船绕地球运行的周期为T，求：

（1）飞船离地面的高度h；

（2）如图所示，卫星A与神舟十四号B在同一轨道平面，已知卫星A运行方向与B相同，A的轨道半径为B的2倍，某时刻A、B相距最近，则至少经过多长时间它们再一次相距最近。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）飞船绕地球圆轨道运行，根据万有引力提供向心力有

在地球表面，根据万有引力等于重力有

解得，飞船离地面的高度为

（2）根据开普勒第三定律有

解得

设经过t时间它们再一次相距最近，则有

解得

17. 汽车在水平直线公路上行驶，额定功率为，汽车行驶过程中所受阻力恒为f=2.5×103N，汽车的质量m=2.5×103kg。若汽车从静止开始做匀加速直线运动，加速度的大小为a=1.0m/s2，汽车达到额定功率后，保持额定功率不变继续行驶。求：

（1）汽车在整个运动过程中所能达到的最大速度；

（2）20s时汽车的瞬时功率；

（3）当汽车的速度为5m/s时的瞬时功率；

（4）当汽车的速度为20m/s时的加速度。

【答案】（1）；（2）；（3）；（4）

【解析】

【详解】（1）根据题意可知，当牵引力与阻力平衡时汽车达到最大速度，根据可求得

（2）根据牛顿第二定律汽车匀加速时

匀加速运动的牵引力

汽车匀加速的最大速度

匀加速的时间

20s时汽车的瞬时功率为额定功率

（3）汽车5m/s处于匀加速运动阶段，此时的牵引力，此时汽车瞬时功率

（4）当汽车的速度为20m/s时，此时汽车额定功率，汽车牵引力

根据牛顿第二定律