湖北省武汉市部分重点中学2022-2023学年高一下学期期中联考物理试题

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一、选择题：本题共11小题，每小题4分，共44分。在每小题给出的四个选项中，第1-7题只有一项符合题目要求，第8-11题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错得0分。
1. 如图所示，下列关于机械能是否守恒的判断不正确的是( )
A. 甲图中，物体A将弹簧压缩的过程中，物体A与弹簧组成的系统机械能守恒
B. 乙图中，斜面体A固定，物体B沿斜面匀速下滑，物体B的机械能守恒
C. 丙图中，连接A、B的绳子不可伸长，不计任何阻力和定滑轮及绳子的质量时，A加速下落，B加速上升过程中，A、B组成的系统机械能守恒
D. 丁图中，小球沿水平面做匀速圆锥摆运动时，小球的机械能守恒
2. 如图所示，倾角的光滑斜面固定在水平面上，斜面长，质量的物块从斜面顶端无初速度释放，，，重力加速度g取10m/s2，则( )
A. 物块从斜面顶端滑到底端的过程中重力做的功为15J
B. 物块滑到斜面底端时的动能为12J
C. 物块从斜面顶端滑到底端的过程中重力的平均功率为30W
D. 物块滑到斜面底端时重力的瞬时功率为36W
3. 如图所示，在匀速转动的圆筒内壁上，有一物体随圆筒一起转动而未滑动。当圆筒的角速度增大以后，下列说法正确的是( )

A. 物体所受弹力增大，摩擦力不变
B. 物体所受弹力增大，摩擦力减小了
C. 物体所受弹力增大，摩擦力也增大了
D. 物体所受弹力和摩擦力都减小了
4. 我国明代出版的《天工开物》中记录了我们祖先的劳动智慧，如图所示为“牛转翻车”，利用畜力转动不同半径齿轮来改变水车的转速，从而将水运送到高处。祖先的智慧在今天也得到了继承和发扬。我国自主研发的齿轮传动系统，打破了国外垄断，使中国高铁持续运行速度达到350km/h，中国高铁成为中国制造的一张“金名片”。图中A、B是两个齿轮边缘点，齿轮半径比rA：rB=3：2，在齿轮转动过程中( )
A. A、B周期之比
B. A、B的线速度大小之比
C. A、B的角速度之比的
D. A、B的向心加速度大小之比
5. 1970年4月24日，中国成功发射第一颗人造地球卫星“东方红”1号。卫星运行轨道距地球最近点439公里，最远点2384公里，轨道平面和地球赤道平面的夹角68.5度，绕地球一周114分钟。卫星重173公斤。“东方红”1号的发射成功，使中国成为世界上第五个独立自主研制和发射人造地球卫星的国家，标志着中国在宇航技术研究方面取得了历史性的重大突破。假设人造地球卫星A、B绕地球做匀速圆周运动，它们的质量之比为，它们的轨道半径之比，则下面的结论正确的是( )
A. 它们受到地球的引力之比为
B. 它们的运行速度大小之比为
C. 它们的运行周期之比为
D. 它们的运行加速度之比为
6. 如图所示，a为放在赤道上相对地球静止物体，随地球自转做匀速圆周运动，b为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星(轨道半径约等于地球半径)，c为地球的同步卫星。下列关于a、b、c的说法中正确的是( )
A. 在a、b、c中，b的线速度最大
B. a、b、c做匀速圆周运动的向心加速度大小关系为
C. a、b、c做匀速圆周运动的周期关系为
D. a的向心加速度等于重力加速度g
7. 如图所示，、两小球由绕过定滑轮的轻质细线相连，、球放在固定不动倾角为的光滑斜面上，通过劲度系数为的轻质弹簧相连，球靠在与斜面垂直的挡板上。现用手托住球，并使细线刚好伸直但无拉力作用，保证滑轮左侧细线与斜面平行、右侧细线竖直。开始时整个系统处下静止状态，释放后，下落的速度最大时恰好对挡板无压力，已知、、三球的质量均为，重力加速度为，细线与滑轮之间的摩擦不计，运动过程中未落地，未与滑轮相撞，则( )

A. 开始下落至最低点过程中、、三个小球所组成的系统机械能始终守恒
B. 当球刚要离开挡板时球的速度为0
C. 斜面的倾角约为
D. 小球的最大速度为
8. 北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统，也是继GPS、GLONASS之后的第三个成熟的卫星导航系统。全球范围内已经有137个国家与北斗卫星导航系统签下了合作协议。2020年6月23日9时43分，中国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功发射北斗系统第五十五颗导航卫星，暨北斗系统最后一颗全球组网卫星，至此北斗全球卫星导航系统部署比原计划提前半年全面完成。公开数据显示，截至2020年，中国卫星导航产业总体产值已突破4000亿元。预估到2025年，中国北斗产业总产值将达到1万亿元。其中地球静止轨道卫星指的是轨道平面与赤道平面重合，地球静止轨道卫星与地面的位置保持相对不变，地球静止轨道卫星是北斗导航系统中重要的组成部分，地球静止轨道卫星也就是通常意义上所说的地球同步卫星，下列关于地球同步卫星的说法正确的是( )
A. 同步卫星的周期与地球自转同步，但高度和速度可以选择，高度增大，速度减小
B. 同步卫星的周期、高度、速度的大小都是一定的
C. 我国发射的同步卫星可以定点在我国首都北京上空
D. 不同的同步卫星向心加速度大小相同
9. 2022年我国航天事业发生多件大事，让世界瞩目。北京时间2022年6月5日10时44分，神舟十四号载人飞船发射取得成功。北京时间2022年6月5日17时42分，成功对接于天和核心舱径向端口，整个对接过程历时约7小时。北京时间2022年11月30日7时33分，神舟十四号乘组迎来神舟十五号3名航天员顺利进驻中国空间站，完成“太空会师”历史性大事件。2022年12月4日20时09分，神舟十四号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。假设返回舱从工作轨道I返回地面的运动轨迹如图，椭圆轨道II与圆轨道I、III分别相切于P、Q两点，返回舱从轨道III上适当位置减速后进入大气层，最后在东风着陆场着陆。下列说法正确的是( )
A. 返回舱在I轨道上P需要向运动方向的反方向喷气进入II轨道
B. 返回舱在II轨道上运动的周期小于返回舱在III轨道上运动的周期
C. 返回舱在III轨道上Q点的速度的大小大于II轨道上P点速度的大小
D. 返回舱在I轨道上经过P点时的加速度等于在II轨道上经过P点时的加速度
10. 质量为m的小球M由轻绳a和b分别系于一轻质细杆的B点和A点，如图所示，当轻杆绕轴以角速度ω匀速转动时，a绳与水平方向成θ角，b绳在水平方向上且长为l，下列说法正确的是( )
A. a绳的张力不可能为零
B. a绳的张力随角速度的增大而增大
C. 当角速度时，b绳中存在张力
D. 当b绳突然被剪断，则a绳的弹力一定发生变化
11. 第一次将一长木板静止放在光滑水平面上，如图甲所示，一小铅块(可视为质点)以水平初速度v0由木板左端向右滑动，到达右端时恰能与木板保持相对静止．第二次将长木板分成A、B两块，使B的长度和质量均为A的2倍，并紧挨着放在原水平面上，让小铅块仍以初速度v0由A的左端开始向右滑动，如图乙所示，若小铅块相对滑动过程中所受的摩擦力始终不变，则下列说法正确的
A. 小铅块滑到B的右端前已与B保持相对静止
B. 小铅块将从B的右端飞离木板
C. 第一次和第二次过程中产生的热量相等
D. 第一次过程中产生的热量大于第二次过程中产生的热量
二、实验题，本题有2小题，共计16分。请将答案写在答题卡上对应位置。
12. 用如图所示的装置来探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系。两个变速塔轮通过皮带连接，转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动，槽内的钢球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对钢球的压力提供向心力，钢球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格显示出两个钢球所受向心力的比值。如图所示是探究过程中某次实验时装置的状态
(1)该实验采用的实验方法为_________(填选项前的字母)。
A.等效替代法 B.控制变量法 C.理想化模型法
(2)在探究向心力大小F与质量m关系时，要保持不变的是_________(填选项前的字母).
A. ω和r B. ω和m C. m和r D. m和F
(3)图中所示是在探究向心力的大小F与_________(填选项前的字母).
A.质量m关系 B.半径r的关系 C.角速度ω的关系
(4)若图中标尺上红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力之比为F1：F2=1：9，则与皮带连接的两个变速塔轮的半径之比为_________(填选项前的字母).
A.1：3 B.3：1 C.1：9 D.9：1
13. 某兴趣小组利用自由落体运动来验证机械能守恒定律。在“验证机械能守恒定律”实验中，利用重物拖着纸带自由下落，通过打点计时器打出一系列的点，对纸带上点迹进行测量，经过数据处理即可验证机械能守恒定律，某次实验得到如图甲所示纸带。
(1)在实验过程中，下列实验操作和数据处理错误的是___________。
A.重物下落的起始位置靠近打点计时器；
B.做实验时，先接通打点计时器的电源，再释放重锤；
C.为测量打点计时器打下某点时重锤的速度v，可测量该点到O点的距离h，再根据公式计算，其中g应取当地的重力加速度；
D.用刻度尺测量某点到O点的距离h，利用公式mgh计算重力势能的减少量，其中g应取当地的重力加速度；
(2)正确进行实验操作，从打出的纸带中选出符合要求的纸带，如图乙所示。图中O点为打点起始点，且速度为零。选取纸带上打出的连续点，标上A、B、C、…测得其中E、F、G点距打点起始点O的距离分别为h1、h2、h3。已知重物的质量为m，当地重力加速度为g，打点计时器的打点周期为T，为验证此实验过程中机械能是否守恒，需要计算出从打下O点到打下F点的过程中，重物重力势能减少量________，动能增加量_________。(用题中所给字母表示)
(3)利用该装置还可以测量当地的重力加速度，某同学的做法是以各点到起始点的距离h为横坐标，以各点速度的平方v2为纵坐标，建立直角坐标系，用实验测得的数据绘制出v2—h图像，如图丙所示。由v2—h图像求得的当地重力加速度g=_______m/s2。(结果保留3位有效数字)
三、解答题，本大题有3小题，共计40分。请写出必要的文字说明和解答过程。
14. 木星距离地球最近的一颗大行星，而正是因为木星距离地球最近，所以也所抵挡了很多来自外太空的一些天体的撞击。比如说一些小行星或者是陨石，因此木星被称作地球的保护神，设想数年后中国宇航员登上木星，宇航员以初速度v竖直向上抛出一小球，t后落回抛出点，已知木星的半径为R，引力常量为G(忽略空气阻力)。求：
(1)本星表面的重力加速度
(2)木星的平均密度
(3)木星的公转周期为12年，则木星的环绕半径是日地距离的多少倍()
15. 小李同学站在水平地面上，手握不可伸长的轻绳一端，绳的另一端系有质量为m的小球，甩动手腕，使球恰好能在竖直平面内做完整的圆周运动。再次加速甩动手腕，当球某次运动到最低点A时，绳恰好断掉，如题图所示。已知握绳的手离地面高度为2L，手与球之间的绳长为L，绳能承受的最大拉力为9mg，重力加速度为g，忽略手的运动半径和空气阻力。求：
(1)为使小球能在竖直平面内作完整的圆周运动，小球过最高点B时的最小速度；
(2)绳断时球的速度大小；
(3)绳断后，小球落地点与抛出点A的水平距离。
16. 如图所示，质量为m=1kg的小物块从光滑斜面上的A点由静止下滑，进入圆心为O、半径为R=1m的光滑圆弧轨道BCD(B点和D点等高)。圆弧B点的切线与斜面重合，DE为光滑曲线轨道(该轨道与物体以某一速度从E点平抛后的运动轨迹重合)，光滑曲线轨道DE在D点处的切线与OD垂直，曲线轨道的E端与带有挡板的光滑水平木板平滑连接，轻质弹簧左端固定在挡板上。已知A点距斜面底端B的距离l=2m，水平木板距离地面的高度h=0.45，斜面的倾角θ=37°。(取g=10m/s2，已知sin37°=0.6，cs37°=0.8)求：
(1)小物块运动到圆弧最低点C时受到支持力的大小FN；
(2)要使小物块从D点沿轨道运动到E点的过程中对轨道刚好没有压力，小物块释放点距B点的距离d(计算结果保留两位有效数字)；
(3)若斜面不光滑且动摩擦因数μ=0.1，小物块仍从A点下滑，在整个过程中小物块沿斜面滑行的总路程s。