2022-2023学年江苏省海安高级中学高一下学期期中物理试题（选修）

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一、单项选择题：共10题，每题4分，共40分。每题只有一个选项最符合题意。
1. 明代出版的《天工开物》一书中就有牛力齿轮翻车的图画（如图所示），记录了我们祖先的劳动智慧。若A、B、C三齿轮的半径大小关系如图，则（ ）
A. 齿轮A的角速度比C的大
B. 齿轮A与B的角速度大小相等
C. 齿轮B与C边缘的线速度大小相等
D. 齿轮A边缘的线速度比C边缘的线速度大
2. 一个中学生在1分钟内完成12次引体向上，每次引体向上重心上升0.4m，则该学生在此过程中做功的平均功率约为（ ）
A. 3WB. 10WC. 50WD. 200W
3. 带电粒子沿水平方向射入竖直向下的匀强电场中，运动轨迹如图所示，粒子在相同的时间内（ ）
A. 位置变化相同B. 速度变化相同
C. 速度偏转的角度相同D. 动能变化相同
4. 在光滑绝缘桌面上，带电小球A固定，带电小球B在A、B间库仑力作用下以速率v0绕小球A做半径为r的匀速圆周运动，若使其绕小球A做匀速圆周运动的半径变为2r，则B球的速率大小应变为( )
A. v0B. v0C. 2v0D.
5. 2022年11月30日，神舟十五号载人飞船与空间站天和核心舱成功对接。已知空间站绕地球做匀速圆周运动的半径为r，地球质量为M，万有引力常量为G。则空间站与地心的连线在单位时间内扫过的面积为（ ）
A. B. C. D.
6. 电影《流浪地球》中设想用发动机推动地球：行星发动机通过逐步改变地球绕太阳运行的轨道，具体过程如图所示，轨道1为地球公转的近似圆轨道，轨道2、3为椭圆轨道，P、Q为椭圆轨道3长轴的端点。以下说法正确的是（ ）
A. 地球在1、2、3轨道的运行周期分别为T1、T2、T3，则T1 > T2 > T3
B. 地球在1、2、3轨道运行时经过P点的速度分别为v1、v2、v3，则v1 > v2 > v3
C. 地球在3轨道运行时经过P、Q点的速度分别为vP、vQ，则vP < vQ
D. 地球在1轨道P点加速后进入2轨道，在2轨道P点再加速后进入3轨道
7. 一质量为m的质点，系在轻绳的一端，绳的另一端固定在水平面上，水平面粗糙。此质点以初速度v0做半径为r的圆周运动，滑动摩擦力大小恒定，当它运动3周时，其速率变为，已知重力加速度为g，则（ ）

A 质点所受合外力作向心力
B. 当质点运动3周时加速度大小为
C. 质点在水平面上总共转动了4圈
D. 质点在运动过程中动能随时间均匀减小
8. 如图所示，半径为R的光滑圆环固定在竖直平面内，O是圆心，虚线OC水平，D是圆环最低点。两个质量均为m的小球A、B套在圆环上，两球之间用轻杆相连，从图示位置由静止释放，则（ ）
A. A、B两球的加速度大小始终相等
B. B球运动到D时，A、B系统重力势能最小
C. A球在运动过程中机械能守恒
D. 杆对A球始终施加推力
9. 如图所示，相距为d的两平行金属板的电容为C，带电量为Q。有一长为L的绝缘轻杆，两端各固定电荷量分别为q和＋q的小球，不计两球的重力和两球间的库仑力。现将杆从平行于极板的位置I缓慢移动到垂直于极板的位置II，再从位置II缓慢移动到无穷远处。则（ ）

A. 从位置I移到位置II的过程中，电场力对两球做功为零
B. 从位置I移到位置II的过程中，两球与电容的总电势能减小
C. 从位置II移到无穷远处的过程中，两球与电容的总电势能不变
D. 从位置I移到无穷远处的过程中，克服电场力做功
10. 如图所示，质量为M半圆形轨道槽放置在水平地面上，槽内壁光滑。质量为m的小物体从槽的左侧与圆心等高处由静止开始下滑到最低点的过程中，轨道槽始终静止，则该过程中（ ）
A. 轨道槽对地面的最小压力为(M＋m)g
B. 轨道槽对地面的最大压力为(M＋2m)g
C. 地面对轨道槽摩擦力的最大值为
D. 小物体水平方向的加速度最大时，竖直方向的速度最大
二、非选择题：共5题，共60分。其中第11题~第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. 用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。气垫导轨上A处安装了一个光电门，滑块上固定一遮光条，滑块用绕过气垫导轨左端定滑轮的细线与钩码相连，每次滑块都从同一位置由静止释放，释放时遮光条位于气垫导轨上B位置的上方。
（1）实验中，取下连接在滑块上的细线，接通气源，若___________，可视为气垫导轨水平；
（2）将滑块从B位由置静止释放后，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间为t，测得滑块质量为M，钩码质量为m，遮光条的宽度为d，A、B间的距离为L。在实验误差允许范围内，钩码减小的重力势能mgL与___________（用直接测量的物理量符号表示）相等，则机械能守恒；
（3）下列不必要一项实验要求是___________（请填写选项前对应的字母）；
A．滑块必须由静止释放
B．应使滑块的质量远大于钩码的质量
C．已知当地重力加速度
D．应使细线与气垫导轨平行
（4）改变A、B间的距离L，测出相应遮光条通过光电门的时间t，作出的___________（选填“”、“”或“t—L”）图线是一条倾斜直线；
（5）分析实验数据后发现，系统增加的动能明显大于钩码减小的重力势能，原因是___________。
12. 如图所示，不可伸长的轻绳穿过光滑竖直固定细管，细管长为l，两端拴着质量分别为m、2m的小球A和小物块B。拉着小球A使它停在管的下端，这时物块B离管的下端距离为l，管的下端离水平地面的距离为2l。拉起小球A，使绳与竖直方向成一定夹角，给小球A适当的水平速度，使它在水平面内做匀速圆周运动，上述过程中物块B的位置保持不变，已知重力加速度为g。
（1）求绳与竖直方向夹角θ和小球A做圆周运动的角速度ω；
（2）在小球A做圆周运动时剪断轻绳，求此后小球A运动到第一次落地点的水平距离x。
13. 已知地球的半径为R，地球卫星A的圆轨道半径为2R，卫星B的圆轨道半径为R，两卫星轨道均在地球赤道平面内，且运行方向均与地球自转方向相同。由于地球遮挡，使卫星A、B不能一直保持直接通讯。已知地球表面的重力加速度大小为g，求：
（1）两卫星做圆周运动周期TA和TB；
（2）卫星A和B能连续地直接通讯的最长时间间隔t。（信号传输时间可忽略）
14. 如图所示，在的水平向左匀强电场中，有一光滑半圆形绝缘轨道竖直放置，轨道与一水平绝缘轨道MN连接，半圆形轨道所在竖直平面与电场线平行，其半径。一带电荷量的小滑块质量为，与水平轨道间的动摩擦因数，滑块从水平轨道上某处由静止释放，小滑块恰好运动到半圆形轨道的最高点C。g取，求：
（1）滑块在水平轨道上由静止释放的位置离N点的距离；
（2）滑块通过半圆形轨道中点P点时对轨道压力大小；
（3）小滑块经过C点后的落地点离N点的距离及落地时的速度大小。
15. 如图所示，足够大的水平光滑圆台中央立着一根光滑的杆，原长为L的轻弹簧套在杆上，质量均为m的A、B、C三个小球用两根轻杆通过光滑铰链连接，轻杆长也为L，A球套在竖直杆上．现将A球搁在弹簧上端，当系统处于静止状态时，轻杆与竖直方向夹角θ＝37°．已知重力加速度为g，弹簧始终在弹性限度内，sin37°＝0.6，cs37°＝0.8．
(1)求轻杆对B作用力F和弹簧的劲度系数k；
(2)让B、C球以相同的角速度绕竖直杆匀速转动，若转动的角速度为ω0（未知）时，B、C球刚要脱离圆台，求轻杆与竖直方向夹角θ0的余弦和角速度ω0；
(3)两杆竖直并拢，A球提升至距圆台L高处静止，受到微小扰动，A球向下运动，同时B、C球向两侧相反方向在圆台上沿直线滑动，A、B、C球始终在同一竖直平面内，观测到A球下降的最大距离为0.4L．A球运动到最低点时加速度大小为a0，求此时弹簧的弹性势能Ep以及B球加速度的大小a．