安徽省安庆市第一中学2022-2023学年高一物理下学期第二次段考试题（Word版附解析）

安庆一中2022－2023学年高一第二学期第二次段考物理试卷分值：100分：时间：75分钟第Ⅰ卷（选择题）一、单选题（每题4分，共24分）1.如图所示，一小球（可视为质点）从一半圆轨道的左端A点正上方某处开始做平抛运动，飞行过程中恰好与半圆轨道相切于B点。O点为半圆轨道圆心，半圆轨道的半径为R，OB与水平方向的夹角为37°，重力加速度大小为g，sin37°=0.6，cos37°=0.8，不计空气阻力，则小球被抛出时的初速度大小为（）A.B.C.D.【答案】A【解析】【详解】小球恰好与半圆轨道相切于B点，则解得故选A。2.如图，有一固定且内壁光滑的半球面，球心为，最低点为，在其内壁上有两个质量不相等的小球（可视为质点）A和B，在两个高度不同的水平面内做匀速圆周运动，A球的轨迹平面高于B球的轨迹平面。则（　　） A.A球所受弹力一定大于B球所受弹力B.A球所受弹力一定小于B球所受弹力C.A球线速度一定大于B的线速度D.A球的线速度一定小于B的线速度【答案】C【解析】【详解】AB小球运动过程中所受合力沿水平方向，且恰好提供向心力，有虽然夹角关系已知，但两球质量大小关系不明。故无法比较两球所受弹力大小。故AB错误；CD同理，可得依题意解得故C正确；D错误。故选C。3.用蛙式打夯机对路面进行打平、夯实，其结构可以简化为下图。质量为m的铁球通过轻杆与转轮1相连，转轮1与底座总质量为M，转轮1与转轮2之间用轻质皮带连接，两转轮半径之比为，转轮2在电动机作用下转动，通过皮带使转轮1一起转动，带着铁球做圆周运动，球的转动半径为r，下列说法正确的是（　　） A.转轮1与转轮2的角速度之比为B.转轮1与转轮2加速度之比为C.当转轮1下的底座刚要离开地面时，铁球的速度大小为D.当转轮1下的底座刚要离开地面时，铁球的速度大小为【答案】D【解析】【详解】A．转轮1与转轮2之间用轻质皮带连接，则线速度相等；两转轮半径之比为，由可知，转轮1与转轮2的角速度之比为，故A错误；B．由向心加速度公式可知，转轮1与转轮2加速度之比为，故B错误；CD．当杆对铁球向下的弹力等于转轮1与底座的重力时，底座刚好离开地面；此时铁球位于最高点，有对于铁球有解得故C错误，D正确。故选D。4.如图所示，一倾斜的匀质圆盘绕垂直于盘面的固定对称轴以恒定的角速度转动，盘面上离转轴0.1m处有一小物体，小物体与圆盘始终保持相对静止，小物体与盘面间的动摩擦因数为。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，盘面与水平面间的夹角为30°，。则的最大值为（　　） A.B.C.D.【答案】C【解析】【详解】当小物块在圆盘最低点时，根据牛顿第二定律的最大值为故选C。5.如图所示，一光滑斜面体固定在水平面上，其斜面ABCD为矩形，与水平面的夹角为，AD边水平且距水平面的高度为h。现将质量为m的小球从斜面上的A点沿AD方向以速度水平抛出，忽略空气阻力，小球恰好运动到斜面的左下角C点，已知重力加速度为g，下列说法正确的是（　　）A.小球从A点运动到C点的过程中做变加速曲线运动B.小球从A点运动到C点的时间为C.AD边的长度为D.小球运动到C点时的速度大小为【答案】C【解析】【详解】A．对小球受力分析，受重力，斜面的支持力，两力的合力大小为，方向沿斜面向下，由牛顿第二定律可得解得 小球从斜面上的A点沿AD方向以速度水平抛出，可知初速度与加速度垂直，小球做匀加速曲线运动，A错误；B．小球从A点运动到C点，在沿斜面向下方向的位移为解得小球从A点运动到C点的时间为B错误；C．小球沿AD方向做匀速直线运动，可知AD边的长度为C正确；D．小球沿斜面向下方向的速度为小球运动到C点时的速度大小为D错误。故选C。6.如图所示，一根绳的两端分别固定在两座猴山的A、B处，A、B两点水平距离为16m，竖直距离为2m，A、B间绳长为20m．质量为10kg的猴子抓住套在绳上的滑环从A处滑到B处．以A点所在水平面为参考平面，猴子在滑行过程中重力势能最小值约为（绳处于拉直状态）A.B.C.D.【答案】B【解析】 【详解】猴子的动能最大时重力势能最小，猴子的加速度为零时速度最大，动能最大，此时猴子受力平衡则可以得到下面的几何关系：绳长AC+BC=AF=20m，又MF=16m，由勾股定理得AM=12m，而AB竖直距离为2m，则BF=10m，D为BF中点，BD=5m，C和D等高，则A、C的竖直高度差为7m，此时猴子的重力势能为：，与B最接近，故B正确，A、C、D错误；故选B．二、多选题（每题5分，选不全2分，错选不得分，共30分）7.质量为m的物体静止放置在粗糙的水平面上，物体与地面之间的动摩擦因数为μ，现对其施加一个大小为F、方向与水平方向夹角为θ的拉力，如图所示，物体在t时间内匀速向前运动了一段距离x，关于此过程，下列说法正确的是（　　）A.摩擦力对物体做的功B.摩擦力的功率C.拉力F对物体做的功D.拉力F的平均功率【答案】CD【解析】【详解】A．摩擦力对物体做的功选项A错误；B．摩擦力的功率选项B错误；C．拉力F对物体做的功 选项C正确；D．拉力F的平均功率选项D正确。故选CD。8.为了形象生动地说明圆周运动的运动规律，教科书设置了许多插图，下列关于插图的表述正确的是（）A.图甲旋转木马工作时，越靠外侧的木马线速度越大B.图乙轨道外轨高于内轨，火车转弯时铁轨对火车的支持力提供向心力C.图丙空中飞椅游戏中，外排飞椅向心加速度更大D.图丁脱水机工作时，衣服中水珠在离心力的作用下从桶孔飞出【答案】AC【解析】【详解】A．图甲旋转木马工作时，由，可知越靠外侧木马线速度越大，故A正确；B．图乙轨道外轨高于内轨，火车转弯时铁轨对火车的支持力与重力的合力提供向心力，故B错误；C．图丙空中飞椅游戏中，由，可知外排飞椅向心加速度更大，故C正确；D．图丁脱水机工作时，衣服中的水在转动时所受附着力及摩擦力的合力提供向心力，当合力小于所需要的向心力时，做离心运动，水被甩出，并不是受离心力，故D错误。故选AC。9.载着登陆舱的探测器经过多次变轨后登陆火星的轨迹如图，其中轨道Ⅰ、Ⅲ为椭圆，轨道Ⅱ为圆。探测器经轨道Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ运动在Q点登陆火星，O点是轨道Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的交点，轨道上的O、、Q三点与火星中心在同一直线上，O、Q两点分别是椭圆轨道Ⅲ的远火星点和近火星点。已知火星的半径为R，，探测器在轨道Ⅱ上经过O点的速度为v。下列说法正确的有（） A.在相等时间内，轨道Ⅰ上探测器与火星中心的连线扫过的面积与轨道Ⅱ上探测器与火星中心的连线扫过的面积相等B.探测器在轨道Ⅰ运动时，经过点的速度大于C.探测器在轨道Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ运动时，经过点的加速度均等于D.在轨道Ⅱ上第一次由点到点与在轨道Ⅲ上第一次由点到点的时间之比是【答案】BC【解析】【详解】A．根据开普勒第二定律，在同一轨道上探测器与火星中心的连线在相时间内扫过的相等的面积，在两个不同的轨道上，不具备上述关系，即在相等时间内，轨道Ⅰ上探测器与火星中心的连线扫过的面积与轨道Ⅱ上探测器与火星中心的连线扫过的面积不相等，故A错误；B．探测器在轨道Ⅰ运动时，经过O点减速变轨到轨道Ⅱ，则在轨道Ⅰ运动时经过O点的速度大于v，故B正确；C．轨道Ⅱ是圆轨道，半径为3R，经过O点的速度为v，根据圆周运动的规律可知，探测器经过O点的加速度轨道Ⅱ和轨道Ⅲ上运行经过O点时万有引力相同，天体运行时仅受万有引力作用，由F合=ma可知，在O点时加速度相等，故C正确；D．轨道Ⅲ的半长轴为2R，根据开普勒第三定律可知解得 故D错误。故选BC。10.如图所示，用跨过光滑定滑轮的缆绳将海面上一艘失去动力的小船沿直线拖向岸边。已知拖动缆绳的电动机功率恒为P，小船的质量为m，小船受到的阻力大小恒为f，经过A点时的速度大小为，与绳的夹角为，小船从A点沿直线加速运动到B点经历时间为t，A、B两点间距离为d，缆绳质量忽略不计（　　）A.小船经过A点时，电动机收绳的速度B.小船在A点时，缆绳对小船的拉力为C.小船从A点运动到B点的全过程阻力做功fdD.小船从A点运动到B点的全过程合力做功【答案】BD【解析】【详解】AB．小船在A点时的速度可以分解为沿绳子方向的速度和垂直于绳子方向的速度，电动机收绳的速度电动机对绳的拉力为故A错误，B正确；C．小船从A点运动到B点阻力做功Wf=-fd故C错误；D．小船从A点运动到B点，电动机牵引缆绳对小船做功W＝Pt 小船从A点运动到B点的全过程合力做功故D正确。故选BD。11.质量为100kg的赛车在平直赛道上，第一阶段以恒定加速度加速，达到最大功率后，第二阶段以恒定功率加速，第三阶段匀速行驶。设全程受到的阻力不变，其加速度a和速度的倒数的关系如图所示，则（）A.第一阶段达到的最大速度为100m/sB.赛车受到的最大牵引力为400NC.赛车的最大输出功率为40kWD.赛车在第一阶段行驶了80s【答案】CD【解析】【详解】AD．由数学知识可知，图像中当时，加速度为且之后的图像加速度一直恒定，则可知右侧水平直线的图像对应第一阶段，且第一阶段以恒定加速度加速，末速度为赛车在第一阶段行驶时间为故A错误，D正确；BC．第一阶段：设赛车牵引力为F，所受阻力为f，对赛车受力分析功率为 第二阶段：以恒定功率加速，则结合图像斜率、截距可得解得阻力恒定不变，所以当加速度最大时，牵引力最大，又因为赛车先做匀加速运动，后做加速度逐渐减小的加速运动，因此赛车受到的最大牵引力故B错误，C正确。故选CD。12.引力波探测于2017年获得诺贝尔物理学奖。双星运动是引力波的来源之一，假设宇宙中有一双星系统由P、Q两颗星体组成，这两颗星绕它们连线上的某一点在二者之间万有引力作用下做匀速圆周运动，测得P星的周期为T，P、Q两颗星之间的距离为l，P、Q两颗星的轨道半径之差为Δr（P星的轨道半径大于Q星的轨道半径），引力常量为G，则（　　）A.P、Q两颗星的向心力大小相等B.P、Q两颗星的线速度之差为C.P、Q两颗星的质量之差为D.P、Q两颗星的质量之和为【答案】AC【解析】【详解】A．双星系统中的两颗星体靠相互间的万有引力提供向心力，故向心力大小相等，A正确；B．设P、Q两星的轨道半径分别为rP、rQ，由万有引力提供向心力，有 G=mPrPG=mQrQ又rQ+rP=lrP-rQ=Δr联立得rP=，rQ=由v=得vP=，vQ=故Δv=B错误；C．联立得mQ=，mP=所以Δm=C正确；D．联立得G（rQ+rP）解得mQ+mP=D错误。故选AC。 第Ⅱ卷（非选择题）三、实验题（12题8分，每空2分）13.未来在一个未知星球上用如图甲所示装置“探究平抛运动的特点”。悬点O正下方P点处有水平放置的炽热电热丝，当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断，小球由于惯性向前飞出做平抛运动．现对小球采用频闪数码照相机连续拍摄．在有坐标纸的背景屏前，拍下了小球在做平抛运动过程中的多张照片，经合成后，照片如图乙所示．a、b、c、d为连续四次拍下的小球位置，已知照相机连续拍照的时间间隔是0.10s，照片大小如图乙中坐标所示，又知该照片的长度与实际背景屏的长度之比为1：4，则：（1）由以上信息，可知a点________（选填“是”或“不是”）小球的抛出点。（2）该星球表面的重力加速度为________m/s2；（3）小球平抛的初速度是________m/s；（4）小球在b点时的速度是________m/s。【答案】①.是②.8③.0.8④.【解析】【分析】【详解】（1）[1]由图像可知在连续相等的时间间隔内通过的位移之比为1：3：5，根据初速度为0的匀变速运动，在连续相等的时间间隔内通过的位移之比的规律可知a点是小球的抛出点。（2）[2]根据可得则该星球表面的重力加速度为。 （3）[3]由可得则小球平抛的初速度是。（4）[4]小球在b点时的竖直方向的速度为小球在b点时的速度为四、解答题（14题12分，15题12分，16题14分）14.如图所示，宇航员站在某质量分布均匀的星球表面一斜坡上P点沿水平方向以初速度v0抛出一个小球，测得小球经时间t落到斜坡上另一点Q，斜面的倾角为α，已知该星球半径为R，万有引力常量为G，求：(1)该星球表面的重力加速度；(2)该星球的密度；(3)该星球的第一宇宙速度v；(4)人造卫星绕该星球表面做匀速圆周运动的最小周期T。【答案】(1)；(2)；(3)；(4)【解析】【详解】(1)设该星球表现的重力加速度为g，根据平抛运动规律：水平方向x=v0t 竖直方向平抛位移与水平方向的夹角的正切值得(2)在星球表面有所以该星球的密度(3)由可得v=又GM=gR2所以(4)绕星球表面运行的卫星具有最小的周期，即： 15.如图所示，在高为的平台边缘水平抛出小球A，同时在水平地面上距台面边缘水平距离为处竖直上抛小球B，两球运动轨迹在同一竖直平面内，不计空气阻力，重力加速度。在B球落地前，两球在空中相遇。（1）若两球同时抛出，能在空中相遇，A球的初速度至少多大?B球的初速度至少多大?（2）若A球初速度为20m/s，B球初速度为14m/s，A球和B球抛出的时间间隔多大，两球能在空中相遇?【答案】（1），；（2）见解析【解析】【详解】（1）若要相遇，A平抛的射程至少等于s，对A球分析联立解得两球能在空中相遇，A、B的位移满足水平方向竖直方向B球做竖直上抛运动，则有 由题意可知两球在竖直方向的位移存在关系联立以上各式解得因此B球的最小速度为（2）A球从抛出到相遇所需时间解得B球从抛出到相遇所需时间解得或则即A球比B球早抛出0.2s，或即A球比B球晚抛出2s。16.如图所示，一半径为R=0.5m的水平转盘可以绕着竖直轴转动，水平转盘中心O处有一个光滑小孔，用一根长为L=1m的细线穿过小孔将质量分别为、的小球A和小物块B连接.现让小球和水平转盘各以一定的角速度在水平面内转动起来，小物块B与水平转盘间的动摩擦因数，且始终处于水平转盘的边缘处与转盘相对静止，取，求：（1）若小球A的角速度，细线与竖直方向的夹角；（2）在满足（1）中的条件下，通过计算给出水平转盘角速度的取值范围，并在图中画出 图像（假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，且规定沿半径指向圆心为正方向）；（3）在水平转盘角速度为（2）中的最大值的情况下，当小球A和小物块B转动至两者速度方向相反时，由于某种原因细线突然断裂，经过多长时间A和B的速度相互垂直.（可能使用到的数据：，，，）【答案】（1）；（2），；（3）【解析】【详解】（1）对小球A受力分析，由牛顿第二定律得由几何关系知解得即（2）绳子拉力当物块B受到最大静摩擦力指向圆心时，转盘最大 解得当物块B受到的最大静摩擦力背离圆心时，转盘最小解得水平转盘角速度的取值范围为（3）绳断后A、B均做平抛运动，设经时间t，A和B速度垂直，由平抛运动规律知此时A、B竖直方向速度均为水平方向有作图，由几何关系得即