山东省济宁市邹城市2021-2022学年高一物理下学期期中试题（Word解析版）

2021-2022学年度第二学期期中教学质量检测高一物理试题2022.4注意事项：1.答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号等填写在相应位置。认真核对条形码上的姓名、考生号和座号，并将条形码粘贴在指定位置上。2.选择题答案必须使用2B铅笔（按填涂样例）正确填涂；非选择题答案必须使用0.5mm黑色签字笔书写，字体工整，笔迹清楚。3.请按照题号在各题目的答题区域内答题，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试卷上答题无效；保持卡面清洁，不折叠、不破损。一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1.下列说法正确是（　　）A物体做圆周运动，其动能一定改变B.物体做圆周运动，其加速度一定指向圆心C.作用力的功与反作用力的功其代数和一定为零D.合外力对物体不做功，物体的动能一定不变【1题答案】【答案】D【解析】【详解】AB．物体做变速圆周运动，动能改变，加速度不一定指向圆心。AB错误；C．一对互为作用力与反作用力滑动摩擦力，它们相对地面的位移不相等，一对滑动摩擦力做功的代数和不为零。C错误；D．根据动能定理，合外力对物体不做功，物体的动能一定不变。D正确。故选D。2.关于下列四幅图中物体做圆周运动的描述正确的是（　　） A.图甲中只要铁轨外侧高于内侧，火车以任意速度转弯，铁轨对火车轮缘均不会产生作用力B.图乙中汽车以一定的速度通过拱形桥最高点时，对桥的压力等于汽车自身重力C.图丙中汽车以一定的速度通过凹形桥底端时，凹形桥半径越小，汽车越容易爆胎D.图丁中汽车在水平路面安全转弯时，由地面对汽车的滑动摩擦力提供向心力【2题答案】【答案】C【解析】【详解】A．图甲中铁轨外侧高于内侧，当速度合适时，铁轨对火车轮缘均不会产生作用力，速度过快时对外轨有挤压，当速度过慢时对内轨有挤压，故A错误；B．汽车以一定的速度通过拱形桥最高点时，对桥的压力小于汽车自身重力，故B错误；C．汽车以一定的速度通过凹形桥底端时，由知凹形桥半径越小，N越大，则汽车越容易爆胎，故C正确；D．汽车在水平路面安全转弯时，由地面对汽车的静摩擦力提供向心力，故D错误。故选C。3.人造地球卫星在离地面的高度等于地球半径处运行，已知地面上的重力加速度为，则此卫星做匀速圆周运动的速度大小等于（　　）A.B.C.D.【3题答案】【答案】B【解析】【详解】设地球质量为M，设地球表面质量为的物体，万有引力和重力近似相等 得设人造地球卫星质量为m，由万有引力定律得得则此卫星做匀速圆周运动的速度大小ACD错误，B正确。故选B。4.如图所示，四个相同的小球、B、C、D，其中、B、C位于同一高度处，做自由落体运动，B沿光滑斜面由静止滑下，C做平抛运动，D从地面开始做斜抛运动，其运动的最大高度也为。在每个小球落地的瞬间，其重力的功率分别为、、、。下列关系式正确的是（　　）A.B.C.D.【4题答案】【答案】B【解析】【详解】ABCD．ACD三个球落地瞬间 B球落地瞬间为速度与竖直方向的夹角由可知故ACD错误，B正确。故选B。5.小红同学在体验糕点制作“裱花”环节时，她在绕中心匀速转动圆盘上放了一块直径8英寸（20cm）的蛋糕，在蛋糕边缘每隔4s均匀“点”一次奶油，蛋糕转动一周正好均匀“点”上15点奶油，若在距离圆心5cm处放上水果装饰。下列说法正确的是（　　）A.圆盘转动的转速约为2r/minB.圆盘转动的角速度大小为rad/sC.蛋糕边缘的线速度与所放水果的线速度之比约为4:1D.蛋糕边缘的向心加速度与所放水果的向心速度之比约为4:1【5题答案】【答案】B【解析】【分析】【详解】A．圆盘每转一圈，故转速为1r/min，A错误；B．由角速度与周期的关系可得 B正确；C．根据角速度相等，半径之比为2：1，则蛋糕边缘的线速度与所放水果的线速度之比约为2:1，C错误；D．根据角速度相等，半径之比为2：1，蛋糕边缘的向心加速度与所放水果的向心速度之比约为2:1，D错误。故选B。6.如图所示，一内壁光滑且粗细均匀的圆桶竖直固定放置，一质量的小球经过桶内壁上的光滑小洞以速度沿桶内壁圆（图中虛线圆）的切线方向水平射入桶中，圆桶足够长，内径，取重力加速度，小球可视为质点，则下列说法中正确的是（　　）A.小球刚射入桶内时对桶的压力大小为B.小球射入桶内后对桶的压力大小逐渐增大C.小球射入桶内后第5次经过正下方的时间为D.小球射入桶内后第5次经过正下方的时间为【6题答案】【答案】D【解析】【详解】A．由牛顿第二定律可得 故A错误；B．小球射入桶内后的运动可以看成水平面匀速圆周运动，竖直自由落体运动，所以水平面始终有即对桶的压力不变，故B错误；CD．圆周运动周期，第5次经过正下方的时间为，故C错误，D正确。故选D。7.如图所示，小球沿竖直光滑圆轨道内侧运动到最高点时，小球的机械能E机、重力势能Ep（取圆轨道的最低点重力势能为零）和动能Ek的相对大小（用柱形高度表示），可能正确的是（　　）A.B.C.D. 【7题答案】【答案】D【解析】【详解】设轨道半径为R，则小球运动到最高点时，速度最小为即动能不为零，则机械能E机大于重力势能Ep；最高点的重力势能Ep=2mgR最小动能为即在最高点时的动能故选D。8.国务院批复，自2016年起将4月24日设立为“中国航天日”。1970年4月24日我国首次成功发射的人造卫星东方红一号，目前仍然在椭圆轨道上运行，其轨道近地点高度约为440km，远地点高度约为2060km；1984年4月8日成功发射的东方红二号卫星运行在赤道上空35786km的地球同步轨道上。设东方红一号在近地点的加速度为；东方红二号的加速度为；固定在地球赤道上的物体随地球自转的加速度为；则下列关系正确的是（　　）A.B.C.D.【8题答案】【答案】D【解析】【详解】东方红二号地球同步卫星和地球自转的角速度相同，由 可知由万有引力提供向心力可得解得东方红一号的轨道半径小于东方红二号的轨道半径，所以有所以有故选D。二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，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，有选错的得0分。9.爱因斯坦基于广义相对论预言了引力波的存在，双星的运动是产生引力波的来源之一，科学家已经探测到了来自于双黑洞合并的引力波信号，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的某一点在二者万有引力作用下做匀速圆周运动，测得P星的周期为，P、Q两颗星的距离为，P、Q两颗星的轨道半径之差为（P星的轨道半径大于Q星的轨道半径），引力常量为，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【9题答案】【答案】ACD【解析】【详解】A．P、Q两颗星体的向心力都是由它们之间的引力来提供，故向心力大小相等，故A正确； B．，两颗星体的周期都是T，所以故B错误；C．由得所以故C正确；D．由得故D正确。故选ACD10.如图所示，质量为的环套在竖直杆上，质量为的环套在水平杆上，、用一根轻杆相连。某时刻环从如图所示位置由静止释放，当轻杆与水平杆夹角为时，环的速度为，环速度为。不计一切摩擦，则（　　）A.B. C.环重力势能的减少量等于环的动能的增加量D.环克服轻杆弹力做的功等于环的动能的增加量【10题答案】【答案】AD【解析】【详解】AB．根据速度的分解可知解得故A正确，B错误；C．环重力势能的减少量等于A环和B环的动能的增加量，故C错误；D．环克服轻杆弹力做的功等于轻杆对B环做的功，就等于环的动能的增加量，故D正确。故选AD。11.如图所示，高为的表面粗糙程度相同的弧形斜面体固定于水平地面上，末端与地面相切。质量为的小物块以速率从点滑上斜面，到最高点后沿斜面下滑回到点的速率为。不计空气阻力，取地面处的重力势能为零，下列说法正确的是（　　）A.上滑过程中克服摩擦力做功等于下滑过程中克服摩擦力做功B.从到再返回到的过程中克服摩擦力做功为C.上滑过程中动能等于重力势能的位置距离地面的高度等于D.上滑过程中动能等于重力势能的位置距离地面的高度大于【11题答案】 【答案】BD【解析】【详解】A．上滑与下滑相比较，相同位置，上滑时速度快，对轨道的压力较大，所受的摩擦力较大，因此上滑过程中克服摩擦力做功较多，A错误；B．从到再返回到过程中，只有摩擦力做功，根据动能定理因此克服摩擦力做功为B正确；CD．由能量守恒当重力势能和动能相等时有当滑到最上面时有整理可得其中，因此可知高度大于。C错误D正确。故选BD。12.如图所示是动力滚筒输送机示意图，水平框架上安装了许多同样的转筒，由电动机带动转筒转动。当物体放到转筒上，依靠转筒摩擦带动运送货物。动力滚筒输送机适用于各类箱、包、托盘等货件的输送。滚筒输送机具有结构简单，可靠性高，使用维护方便等优点。某快递公司用动力滚筒输送机分拣快递，动力滚筒输送机水平方向放置，转筒半径为，转动角速度，现将一个质量的快递箱无初速放在点，将快递箱从点传送到点运动的距离为。快递箱与转筒间的动摩擦因数，整个过程转筒始终保持匀速转动，快递箱大小可忽略不计，重力加速度取，快递箱从点传到点的过程中，下列说法正确的是（　　） A.所需要的时间为B.所需要的时间为C.运送快递箱电动机多做的功为D.输送机对快递箱做的功为【12题答案】【答案】BC【解析】【详解】AB．滚筒输送机的线速度快递箱无初速放在A点，在摩擦力作用下产生的加速度快递箱加速到2.0m/s用的时间在t1时间内发生的位移其后快递箱随滚筒输送机做匀速运动的时间快递箱从A点传到B点所需要的时间A错误；B正确；C．运送快递箱滚筒输送机在t1时间内发生的位移所以运送快递箱电动机多做的功为C正确。D．输送机对快递箱做的功 D错误；故选BC。三、非选择题：本题共6小题，共60分。13.某兴趣小组用如图甲所示的装置与传感器结合，探究向心力大小的影响因素实验时用手拨动旋臂产生圆周运动，力传感器和光电门固定在实验器上，测量角速度和向心力。(1)该实验采取的实验方法为：_______；(2)电脑通过光电门测量挡光杆通过光电门的时间，并由挡光杆的宽度、挡光杆通过光电门的时间、挡光杆做圆周运动的半径，自动计算出砝码做圆周运动的角速度，则计算其角速度的表达式为_______；(3)图乙中取①②两条曲线为相同半径、不同质量下向心力与角速度关系图线，由图可知，曲线②对应的砝码质量_______（选填“大于”或“小于”）曲线①对应的砝码质量。【13题答案】【答案】①.控制变量法②.③.大于【解析】【详解】(1)[1]由向心力公式可知，探究向心力大小的影响因素实验时采取的实验方法为控制变量法；(2)[2]物体转动的线速度根据 得(3)[3]图中抛物线说明，向心力F和ω2成正比；若保持角速度和半径都不变，则质点做圆周运动的向心加速度不变，由牛顿第二定律F=ma可知，质量大的物体需要的向心力大，所以曲线②对应的砝码质量大于曲线①对应的砝码质量。14.某实验小组在做“验证机械能守恒定律”的实验时，提出了如图1所示的甲、乙两种方案。甲方案为利用重物自由落体运动进行实验，乙方案为利用小车在斜面上下滑进行实验。（1）该小组同学对两种方案进行了深入的讨论分析，最终确定了一个大家认为误差相对较小的方案，你认为该小组应选择的方案是___________（选填“甲”或“乙”）。（2）若该小组采用甲方案的装置。①完成该实验时，其中一个重要的步骤是，接通电源释放纸带，则如图2所示操作合理的是___________；（选填“、、或”）。 ②用此装置打出了一条纸带如图3所示，相邻两点之间的时间间隔为，该小组同学根据纸带算出了相应点的速度，并作出了的图像，如图4所示。根据图像可计算出重物下落的加速度___________；（结果保留三位有效数字）③如果某次实验时，发现动能的增加量略大于重力势能的减小量，请分析出现这种现象的原 因可能为___________（填序号）。A．在测量重锤质量时测量的不准确B．所使用的交流电源的实际频率小于C．所使用的交流电源的实际频率大于D．重锤和纸带下落过程中受到摩擦力或阻力太大【14题答案】【答案】①.甲②.D③.9.759.769.779.789.799.80④.B【解析】【详解】（1）[1]甲，采用乙方案时，由于小车与斜面间存在摩擦力的作用，且不能忽略，所以小车在下滑的过程中机械能不守恒，故乙方案不能用于验证机械能守恒定律。（2）[2]在验证机械能守恒定律的实验中，应让重锤紧靠打点计时器，手拉着纸带的上方，保持纸带竖直，由静止释放，操作比较合理的应为D。[3]根据机械能守恒得化简得图像的斜率为解得[4]A．重锤增加的动能略大于重锤减少的重力势能，说明测量的重锤的速度偏大或者是重锤的重力势能偏小。由于两式中都有质量，所以与重锤质量无关，A错误；BC．如果实际频率小于50Hz，则会造成打点的实际周期大于0.02s，计算重锤动能的增加量时会偏大，则可能造成动能的增加量略大于重力势能的减少量，B正确，C错误；D．重锤下落时受到的阻力过大，则动能的增加量偏小，D错误。故选B。15.鲁南高铁是国家“八纵八横”高速铁路网的重要连接通道，也是山东省“三横五纵”高速 铁路网的重要组成部分，已于2021年12月26日正式开通运营。设有一个列从曲阜南站出发的高速列车，在水平直轨道上行驶，功率随时间变化规律如图，列车以恒定的加速度启动，后达到额定功率，并保持额定功率行驶。已知列车总质量，，轨道对列车的阻力恒为。（1）求及时的列车速度；（2）若时列车恰好达到最大速度，求启动至内列车的路程。【15题答案】【答案】（1），；（2）【解析】【详解】（1）前做匀加速直线运动，由牛顿第二定律得：末的瞬时速度此列车的额定功率带入数据解得，（2）汽车速度最大时，受力平衡，则在0到时间内的位移 至这段时间内位移为，由动能定理得：总位移16.如图所示为冲关游戏中的情景，、是在水中的两个固定长方体平台，平台上表面与轻绳的悬点等高，平台上表面与绳子的悬点之间的高度差为，绳子的悬点可以左右移动从而改变绳子长度。一质量为的挑战者（可简化为质点）从平台右边缘的点处抓住轻绳，由静止开始摆下，同时锁定悬点，到达最低点时松手，安全落到平台上，重力加速度为，不计空气阻力。求：（1）挑战者到达最低点松手前瞬间，挑战者受到绳子的作用力大小；（2）当绳子长为何值时，挑战者落到平台上位移最大，最大值是多少。【16题答案】【答案】（1）；（2），【解析】【详解】（1）挑战者（可简化为质点）从平台右边缘的A点处抓住轻绳，由静止开始摆下，同时锁定悬点，到达最低点的过程中，由动能定理得：挑战者做圆周运动的最低点，由牛顿第二定律得： 联立解得（2）挑战者到达最低点松手后做平抛运动，由第一问知平抛的初速度，在水平方向在竖直方向联立解得则由不等式极值可知当时，挑战者落到平台上位移取最大，即，挑战者落到平台上位移最大，最大值。17.2020年7月23日12时41分，我国首次火星探测任务发射成功，迈出深空探测崭新一步。假设在火星上做了如图所示的实验，在光滑的圆锥顶用长的细线悬挂一质量为的小球，圆锥顶角为74°，当圆锥和球一起绕圆锥轴线以周期T匀速转动时，球恰好对锥面无压力。已知火星质量为地球质量的，火星半径为地球半径的，地球表面的重力加速度，，，忽略星球的自转。求：(1)火星表面的重力加速度g；(2)细线对小球的拉力F；(3)圆锥和球一起匀速转动的周期T。 【17题答案】【答案】(1)；(2)；(3)【解析】【详解】(1)设地球的质量和半径分别为和，火星的质量和半径分别为M和R，由于忽略星球的自转，对质量为m的物体，由万有引力定律得，地球上火星上代入数据解得(2)对小球受力分析，由已知条件可知，在竖直方向上，由平衡条件得代入数据解得(3)对小球在水平方向上，由牛顿第二定律代入数据解得18.如图所示，水平面右端放一大小可忽略的小物块，质量，以向左运动，运动至距出发点处将弹簧压缩至最短，反弹回到出发点时速度大小。水平面与水平传送带理想连接，传送带长度，以顺时针匀速转动。传送带右端与一竖直面内光滑圆轨道理想连接，圆轨道半径，物块进入轨道时触发闭合装置将圆轨道封闭。（），求： （1）物体与水平面间的动摩擦因数；（2）弹簧具有的最大弹性势能；（3）要使物块进入竖直圆轨道后不脱离圆轨道，传送带与物体间的动摩擦因数应满足的条件。【18题答案】【答案】（1）；（2）；（3）或【解析】【详解】（1）小物块从向左运动弹簧压缩至最短再反弹回到出发点过程，由动能定理得带入数据解得（2）小物块从向左运动弹簧压缩至最短的过程，由能量守恒得带入数据解得（3）小物块刚好能过圆周运动的最高点，设其速度为，由牛顿第二定律得设小物块在圆周运动最低点的速度为，从最低点到最高点，由动能定理得 带入数据解得因故小物块在传送带上一直加速，由动能定理得带入数据解得小物块刚好能到圆心等高处，设小物块在圆周运动最低点的速度为，从最低点到最圆心等高处，由动能定理得带入数据解得因故小物块在传送带上一直加速，由动能定理得带入数据解得因此，要使物块进入竖直圆轨道后不脱离圆轨道或