山东省新泰市第一中学东校2022-2023学年高一物理下学期期中考试试题（Word版附解析）

新泰一中东校高一下学期期中考试

物理试题

2023.04

一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。

1. 下列说法中正确的是（    ）

A. 物体带电荷量为，这是因为失去了个电子

B. 点电荷就是体积和电荷量都很小的带电体

C. 物体所带电荷量的最小值为

D. 根据可知，当时，

【答案】C

【解析】

【详解】A．物体带电荷量为，这是因为失去电子的个数为

A错误；

B．带电体能否被看成点电荷主要看该带电体的形状、大小以及电荷分布在所研究的问题中能否被忽略，与体积和电荷量的多少没直接关系，B错误；

C．元电荷为最小电荷量，大小为，故物体所带电荷量的最小值为，C正确；

D．当时，带电体不能被看成点电荷，故库仑定律不适用，D错误。

故选C。

2. 北京时间2021年10月16日0时23分，搭载神舟十三号载人飞船的长征二号F遥十三运载火箭，在酒泉卫星发射中心点火发射。这是我国载人航天工程立项实施以来的第21次飞行任务，也是空间站阶段的第2次载人飞行任务。飞船入轨后，在完成与空间站高难度的径向交会对接后，航天员将进驻天和核心舱，开启为期6个月的在轨驻留。已知天和号核心舱在距离地面高度为400km的轨道上做匀速圆周运动，地球半径约为6400km。已知地球表面的重力加速度为，则下列说法正确的是（    ）

A. 天和号核心舱绕地球运动的速度大于

B. 载人飞船需先进入空间站轨道，再加速追上空间站完成对接

C. 天和号核心舱每天绕地球公转大约24圈

D. 空间站运行的速度大于地球赤道上物体随地球自转的速度

【答案】D

【解析】

【详解】A．第一宇宙速度是最大环绕速度，天和号核心舱的线速度应小于第一宇宙速度，A错误；

B．载人飞船需先进入低于空间站的轨道，加速离心运动与空间站对接，B错误；

C．对天和号核心舱

又

得

一天的圈数为

C错误；

D．根据

空间站的半径达周期小，可知空间站运行的速度大于地球赤道上物体随地球自转的速度，D正确。

故选D。

3. 2021年7月30日下午，东京奥运会蹦床女子个人网上决赛，中国选手朱雪莹以56.635分夺冠，为中国体育代表团夺得本届奥运会第17金，蹦床运动可简化为球压缩弹簧的模型，如图所示。小球从A点静止下落，到达C点的速度为零，图中B点为轻弹簧处于原长时的最高点，若空气阻力可以忽略，下列说法正确的是（　　）

A. 小球到达B点后，开始减速

B. 小球到达C点时，动能与重力势能总量最小

C. 小球从B点到C点，先做匀加速运动，再做匀减速运动

D. 小球C点时所受重力与弹簧弹力相平衡

【答案】B

【解析】

【详解】A．小球到达B点时，刚与弹簧接触，所以弹力为为零，合力仍向下，小球做加速运动，故A错误；

B．到达C点后，速度为零，弹簧压缩最大，即弹簧弹性势能最大，动能与重力势能减少量最大，所以动能与重力势能总量最小，故B正确；

C．到达B点后，弹力逐渐增大，在之前，弹力与重力合力向下，做加速度减小的加速运动，之后，弹力与重力合力向上，做加速度增大的减速运动，到C点速度为零，加速度向上最大，C错误;

D．重力与弹力平衡点应在BC之间，故D错误。

故选B。

4. 2020年2月20日NASA发布新闻称Terzan5CX1双星系统存在反常行为：它在2003年表现为低质量射线双星，但在2009年到2014年，它表现得就像毫秒级脉冲星一样，并向外喷射物质，2016年它又变回了低质量射线双星系统。此双星系统中的两颗星体P和Q绕它们连线上的点做圆周运动．如图所示。已知P和Q的距离为，它们做匀速圆周运动的角速度为，引力常量为，下列判断正确的是（　　）

A. 根据题中条件可求出P和Q做圆周运动的轨道半径

B. 根据题中条件可求出P和Q做圆周运动的线速度大小

C. 若双星间的距离不变，增大，则双星质量之和一定增大

D. 若双星质量之和不变，增大．则双星之间的距离一定增大

【答案】C

【解析】

【详解】A．对行星，由万有引力提供向心力有

即

同理对，有

且，解得

根据上述分析可知，已知、和，可求出双星质量之和，但不能求出和，不能求出和，故A错误；

B．和做圆周运动的线速度大小分别为、，由于和不能求出，可知和不能求出，故B错误；

C．由可知，若不变、增大，双星质量之和一定增大，故C正确；

D．由可知，若双星质量之和不变、增大，一定减小，故D错误。

故选C。

5. 如图所示，一条轻绳跨过定滑轮，绳的两端各系一个小球A和B，当轻绳刚好被拉紧后，B球的高度为h，A球静止于地面。定滑轮的质量及轮与轴间的摩擦力不变，重力加速度为g，释放B球，当B球刚落地时，A球的速度大小为，则A球与B球的质量比为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】B球下落的过程中，由A、B两球及绳子组成的系统机械能守恒

解得

故选B。

6. 如图所示，质量相等可视为点电荷的A、B、C三个带电绝缘小球，其中A带正电并固定在绝缘竖直弹簧下端，当A、B、C三个小球的球心距离为L时，B、C小球带电荷量相等并悬在空中处于静止状态，下列说法正确的是（　　）

A. 弹簧弹力大于三个小球的总重力

B. 小球A受三个作用力

C. 小球A带的电荷量是小球B带电荷量的2倍

D. 剪断弹簧后三个小球一起做自由落体运动

【答案】C

【解析】

【详解】A．把三个小球看成整体，可得弹簧弹力等于三个小球的总重力，故A错误；

B．分析A的受力有重力、两个库仑力和弹簧弹力，共四个力，故B错误；

C．根据受力平衡可得B、C小球带等量的负电，设小球A、B的电荷量绝对值分别为、，A、B之间的库仑力

B、C之间库仑力

，，

分析B受力如图所示，可得

代入得

故C正确；

D．剪断弹簧后A受重力和B、C小球对A的库仑力，A下落的加速度大于重力加速度，剪断瞬间小球B、C受力不变，加速度为零，故D错误。

故选C。

【点睛】本题以弹簧和带电小球为背景，考查受力分析及力的突变问题，考查考生的科学思维。

7. 小史驾驶着一辆质量约为4t的超级跑车，其发动机的额定功率为200kW。汽车在平直路面上从静止开始以a=5m/s2的加速度做匀加速直线运动，车受的阻力为汽车重力的0.1倍，重力加速度g取10m/s2，则（　　）

A. 汽车运动过程中的最大牵引力为F=2.4×105N

B. 汽车做匀加速直线运动的最长时间为3s

C. 汽车开始运动后，1s末的瞬时功率为120kW

D. 汽车开始运动后的最大速度为40m/s

【答案】C

【解析】

【详解】A．根据题意，汽车以恒定加速度启动，牵引力先不变后减小，所以匀加速阶段牵引力最大，即

解得

故A错误；

B．匀加速阶段的末速度为

解得

故B错误；

C．1s末的速度大小为

所以

故C正确；

D．汽车开始运动后的最大速度为

故D错误。

故选C。

8. 如图所示，一质量为m的小球分别在甲、乙两种竖直固定轨道内做圆周运动。若两轨道内壁均光滑、半径均为R，重力加速度为g，小球可视为质点，空气阻力不计，则（  ）

A. 小球通过甲、乙两轨道最高点时的最小速度均为零

B. 小球以最小速度通过甲轨道最高点时受到轨道弹力为

C. 小球以速度通过乙管道最高点时受到轨道弹力为

D. 小球通过甲管道最低点时的最小速度为

【答案】D

【解析】

【详解】AB．甲轨道，在最高点，当轨道给的弹力为零的时候，小球的速度最小，由重力提供向心力有

可得最小速度为，故AB错误；

C．当小球以速度通过乙管道最高点时有

代入速度可求得

可知，轨道给小球的弹力大小为，方向与重力方向相反，竖直向上，故C错误；

D．在最高点最小速度为v=，根据机械能守恒

解得

故D正确。

故选D。

二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

9. 如图所示，转盘甲、乙具有同一转轴，转盘丙的转轴为，用一皮带按如图的方式将转盘乙和转盘丙连接，A、B、C分别为转盘甲，乙、丙边缘的点，且，。现让转盘丙绕转轴做匀速圆周运动，皮带不打滑。则下列说法正确的是（　　）

A. A、B、C的线速度大小之比为

B. A、B、C的角速度之比为

C. A、B、C的向心加速度大小之比为

D. 如果转盘丙沿顺时针方向转动，则转盘乙沿逆时针方向转动

【答案】AD

【解析】

【详解】AB．B、C两点为皮带传动，线速度大小相等，即

根据

可得

A、B两点为同轴转动，角速度大小相等，即

联立可得

故A正确，B错误；

C．根据可得

故C错误；

D．如果转盘丙沿顺时针方向转动，则转盘丙所受的摩擦力为逆时针，皮带所受转盘丙的摩擦力为顺时针，对皮带根据平衡条件可知，转盘乙对皮带的摩擦力为逆时针，则皮带对转盘乙的摩擦力为顺时针，可知转盘乙逆时针转动，故D正确。

故选AD。

10. 如图所示，质量为2的物体沿倾角为的固定斜面匀减速上滑了距离，物体加速度的大小为8，（重力加速度g取10）。在此过程中（    ）

A. 物体的重力势能增加了40J B. 物体的机械能减少了12J

C. 物体的动能减少了32J D. 克服摩擦力做功32J

【答案】BC

【解析】

【详解】A．物体的重力势能增加了

故A错误；

B．由牛顿第二定律可得

解得

方向沿斜面向下。f所做的功为

所以物体的机械能减少了12J。故B正确；

C．由牛顿第二定律可得

方向沿斜面向下。所以合力所做功为

所以物体的动能减少了32J。故C正确；

D．由B项分析知

所以

克服摩擦力做功12J。故D错误。

故选BC。

11. 如图所示，将3个木板1、2、3固定在墙角，现将一个可以视为质点的物块分别从3个木板的顶端由静止释放，物块沿木板下滑到底端，物块与木板之间的动摩擦因数均为μ。下列说法正确的是（　　）

A. 物块沿着1和2下滑到底端时速度大小相等

B. 物块沿着3下滑到底端时速度最大

C. 物块沿着3下滑到底端的过程中，产生的热量最多

D. 物块沿着1和2下滑到底端的过程中，产生的热量一样多

【答案】CD

【解析】

【详解】A．设木板的长度为L，与竖直方向的夹角为，物块下滑到底端的过程，据动能定理可得

由于木板1和2在水平方向的投影x相同，物块沿着1下滑的高度h较大，可知沿着1到达底端的速度大于沿着2到达底端的速度，故A错误；

B．与物块沿着2下滑过程对比，物块沿着3下滑到底端的过程，h相同，x较大，故沿着3下滑到底端时速度最小，故B错误；

CD．据功能关系可得，产生的热量为

物块沿着3下滑到底端的过程中，产生的热量最多，沿着1和2下滑到底端的过程中，产生的热量一样多，故CD正确。

故选CD。

12. 极限跳伞是世界上流行的空中极限运动。如图所示，它的独特魅力在于跳伞者可以从正在飞行的各种飞行器上跳下，也可以从固定在高处的器械、陡峭的山顶、高地甚至建筑物上纵身而下，并且通常起跳后伞并不是马上自动打开，而是由跳伞者自己控制开伞时间。伞打开前可看成是自由落体运动，打开伞后减速下降，最后匀速下落。用h表示人下落的高度，t表示下落的时间，Ep表示人的重力势能，Ek表示人的动能，E表示人的机械能，v表示人下落的速度，如果打开伞后空气阻力与速度平方成正比，则下列图像可能正确的是（　　）

A  B.

C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】A．设人下落时离地面的高度为H，以地面为参考平面，则人的重力势能

则 图像为倾斜向下的直线，A错误；

B．由动能定理可知，伞打开前人动能

图像为倾斜向上的图像；伞打开后

伞打开时，，则人的加速度

方向竖直向上，故人的速度减小，加速度减小，当加速度减小到零时，做匀速直线运动，故 图像为斜率减小的向下的曲线，最后平行于 轴的直线，B正确；

C．由功能关系可知，空气阻力做的功等于人的机械能的变化，伞打开前，人的机械能不变，伞打开后，空气阻力一直负功，人的机械能一直减小，不会出现最终不变的情况，C错误；

D．伞打开前，人做自由落体运动，伞打开后，人做加速度逐渐减小的减速运动，最后做匀速直线运动，D错误；

故选B。

三、实验题：本题共2个小题，共16分

13. 在“验证机械能守恒定律”的一次实验中，重锤拖着纸带自由下落，在纸带上打出一系列的点，如图所示，已知相邻计数点的时间间隔为0.02s，回答以下问题：

(1)关于上述实验，下列说法中正确的是______；

A．重物最好选择密度较小的木块

B．重物的质量可以不测量

C．实验中应先释放纸带，后接通电源

D．可以利用公式v＝来求解瞬时速度

(2)某同学用如图甲所示装置进行实验，得到如图乙所示的纸带，把第一个点（初速度为零）记作O点，测出点O、A间的距离为68.97cm，点A、C间的距离为15.24cm，点C、E间的距离为16.76cm，已知当地重力加速度为9.8m/s2，重锤的质量为m=1.0kg，则打点计时器在打O点到C点的这段时间内，重锤动能的增加量为______J，重力势能的减少量为______；（保留两位有效数字）

(3)在实验中发现，重锤减少的重力势能______重锤增加的动能（选填“大于”或“小于”或“等于”），其原因主要是因为______。

【答案】    ①. B    ②. 8.0    ③. 8.3    ④. 大于    ⑤. 在实验中发现，重锤减少的重力势能大于重锤增加的动能，其原因主要是重锤在下落过程中受到空气阻力作用而损失机械能。

【解析】

【详解】(1)[1]A．为了减小空气阻力给实验带来的误差，重物最好选择密度较大的物体，A错误；

B．重力势能和动能的表达式中都有重物的质量，重物的质量可以不测量，B正确；

C．实验中若先释放纸带，后接通电源，纸带上打点很少，C错误；

D．由于有空气阻力，重物的加速度小于重力加速度，不可以利用公式v＝来求解瞬时速度，应该利用纸带求解瞬时速度，D错误。

故选B。

(2)[2]打C点时重物的速度为

重锤动能的增加量为

[3]重力势能的减少量为

(3)[4][5]在实验中发现，重锤减少的重力势能大于重锤增加的动能，其原因主要是重锤在下落过程中受到空气阻力作用而损失机械能。

14. 某同学验证机械能守恒定律装置示意图如图所示

水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨：导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为M，左端由跨过定滑轮的轻质细绳与一质量为m的砝码相连；遮光片两条长边与导轨垂直；导轨上B点处有一光电门，可以测出遮光片经过光电门时的挡光时间t，用d表示A点到导轨底端C点的距离，s表示A、B两点间的距离，h表示A与C的高度差，b表示遮光片的宽度，可以将遮光片通过光电门的平均速度看做滑块通过B点时的瞬时速度。重力加速度为g，不考虑各处摩擦对实验的影响，将滑块自A点由静止释放，发现滑块沿导轨加速滑下。

（1）滑块通过光电门时的速度v=________（用题目中给出的字母表示）

（2）根据上述实验方法，测得，，并多次改变A、B间的距离，测得滑块到B点时对应的速度v，作出的图像如图所示，已知重力加速度g取，则M=________m。

【答案】    ①.     ②. 3

【解析】

【详解】（1）[1]将遮光片通过光电门的平均速度看做滑块通过B点时的瞬时速度，则有

（2）[2]滑块自A点由静止释放到B点的运动中，滑块、遮光片和砝码组成的系统重力势能的减少量

系统动能的增加量为

若系统的机械能守恒，则有

整理可得

由图像的斜率

代入数据解得

四、计算题：本题共4个小题，共44分

15. 如图所示，两颗卫星在同一轨道平面内绕地球做顺时针匀速圆周运动，地球半径为R，a卫星离地面的高度等于R，周期为，b卫星离地面高度为，则：

（1）b卫星运行周期是多少？

（2）若某时刻两卫星正好同时通过地面同一点正上方，则a至少经过多长时间与b相距最远？

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）对做匀速圆周运动的卫星有

可得

所以

（2）由，可知：，即a转动得更快，设至少经过时间t两卫星相距最远，则

解得

16. 如图所示，长为m的绳子（质量不计）下端连着质量为的小球，上端悬于天花板上，当把绳子恰好拉直时，绳子与竖直线的夹角，此时小球静止于光滑的水平桌面上，，，。

（1）若小球转动起来对平台无压力，求的取值范围；

（2）当球以做圆锥摆运动时，桌面受到的压力多大。

【答案】（1）；（2）8.4N

【解析】

【详解】（1）若小球转动起来且恰好对平台无压力时，小球的角速度为，对小球进行受力分析，则有

解得

角速度越大，越大，则若小球转动起来对平台无压力，角速度应满足

（2）因为

可知该状态下小球尚未离开桌面，受到桌子的支持力，绳子与竖直线的夹角仍为，则水平方向

竖直方向

解得

根据牛顿第三定律可知，桌面受到的压力

17. 如图所示，荆州沙市飞机场有一倾斜放置的长度的传送带，与水平面的夹角，传送带一直保持匀速运动，速度。现将一质量的物体轻轻放上传送带底端，使物体从底端运送到顶端，已知物体与传送带间的动摩擦因数。以物体在传送带底端时的势能为零，求此过程中：（已知，，重力加速度g取）

（1）物体从底端运送到顶端所需的时间；

（2）物体到达顶端时的机械能；

（3）物体与传送带之间因摩擦而产生的热量；

（4）电动机由于传送物体而多消耗的电能。

【答案】（1）5s；（2）32J；（3）32J；（4）64J

【解析】

【详解】（1）物体放到传送带时先做匀加速直线运动，设加速度为a，根据牛顿第二定律得

μmgcos θ-mgsin θ=ma

解得

a=μgcos θ-gsin θ=0.4m/s2

物体匀加速至速度v=2m/s时用时

t1==5s

通过的位移为x1，则

v2=2ax1

得

x1==5m=L=5m

所以物体一直做匀加速上升到顶端，故到达顶端所用时间：

t=t1=5s

（2）物体到达顶端时的动能

Ek= mv2=2J

重力势能

Ep=mgLsin 37°=30J

机械能

E=Ek+Ep=32J

（3）物体匀加速运动的时间内传送带的位移

x带=vt1=10m

物体与传送带间的相对位移大小

Δx=x带-x1=5m

因摩擦产生的热量

Q=μmgcos θ·Δx

代入数据解得

Q=32J

（4）电动机由于传送物体而多消耗的电能

E电=E+Q=64J

18. 浙江卫视六频道《我老爸最棒》栏目中有一项人体飞镖项目，该运动简化模型如图所示。某次运动中，手握飞镖的小孩用不可伸长的细绳系于天花板下，在A处被其父亲沿垂直细绳方向推出，摆至最低处B时小孩松手，飞镖依靠惯性飞出击中竖直放置的圆形靶最低点D点，圆形靶的最高点C与B在同一高度，C、O、D在一条直径上，A、B、C三处在同一竖直平面内，且BC与圆形靶平面垂直。已知飞镖质量m=1kg，BC距离s=8m，靶的半径R=2m，AB高度差h=0.8m，g取10m/s2。不计空气阻力，小孩和飞镖均可视为质点。

（1）求小孩在A处被推出时初速度vo的大小；

（2）若小孩摆至最低处B点时沿BC方向用力推出飞镖，飞镖刚好能击中靶心，求在B处小孩对飞镖做的功W；

（3）在第（2）小题中，如果飞镖脱手时沿BC方向速度不变，但由于小孩手臂的水平抖动使其获得了一个垂直于BC的水平速度v，要让飞镖能够击中圆形靶，求v的取值范围。

【答案】（1）8m/s；（2）40J；（3）

【解析】

【详解】（1）设飞镖从B平抛运动到D的时间为t1，从B点抛出的初速度为v1，小孩和飞镖的总质量为M，则有

s=v1t1

小孩从A摆到B的过程，据机械能守恒可得

联立解得

代入数据得

v0=8m/s

（2）设飞镖从B平抛运动到O的时间为t2，从B点抛出的初速度为v2，则有

据动能定理可得

代入数据得

W=80J

（3）因BC方向的速度不变，则从B到靶的时间t2不变，竖直方向的位移也仍为R，则靶上的击中点一定是与靶心O在同一高度上，则垂直于BC的水平位移一定小于等于R，因此有

R≥vt2

又

联立解得