2021-2022學(xué)年遼寧省東北師范大學(xué)連山實(shí)驗(yàn)高中高一（下）第一次線上考試物理試題（解析版）

東北師范大學(xué)連山實(shí)驗(yàn)高中2021-2022學(xué)年度下學(xué)期高一年級(jí)第一次線上考試物理試卷一、選擇題（本題共12小題，共56分。在每個(gè)小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1～8小題，每小題4分，只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意；第9～12小題，每小題6分有多個(gè)選項(xiàng)符合題意，全部選對(duì)的得6分，選對(duì)而不全的得3分，錯(cuò)選或不選得0分）1.關(guān)于做圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受的向心力，下列說法正確的是（）A.因向心力指向圓心，且與線速度的方向垂直，所以它不能改變線速度的大小B.因向心力總是沿半徑指向圓心，且大小不變，故向心力是一個(gè)恒力C.它一定是物體所受的合力D.向心力和向心加速度的方向都是不變的【答案】A【解析】【分析】【詳解】A．由于向心力指向圓心，與線速度方向始終垂直，所以它的效果只是改變線速度方向，不會(huì)改變線速度大小，故A正確；B．物體做圓周運(yùn)動(dòng)需要向心力，它始終指向圓心，因此方向不斷改變，向心力不是恒力，故B錯(cuò)誤；C．勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體的合力提供向心力，但非勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體的合力一部分提供向心力，另一部分改變物體的線速度大小，故C錯(cuò)誤；D．向心力和向心加速度都始終指向圓心，方向時(shí)刻變化，故D錯(cuò)誤。故選A。2.科學(xué)家們推測(cè)，太陽系的第十顆行星和地球在同一軌道上．從地球上看，它永遠(yuǎn)在太陽的背面，人類一直未能發(fā)現(xiàn)它．可以說是“隱居”著的地球的“孿生兄弟”．由以上信息我們可以推知（）A.這顆行星的質(zhì)量等于地球的質(zhì)量B.這顆行星的密度等于地球的密度C.這顆行星的公轉(zhuǎn)周期與地球公轉(zhuǎn)周期相等D.這顆行星的自轉(zhuǎn)周期與地球自轉(zhuǎn)周期相等【答案】C【解析】【分析】研究行星繞太陽做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)萬有引力提供向心力，列出等式．太陽系的第十顆行星就在地球的軌道上，說明它與地球的軌道半徑相等．【詳解】行星繞太陽做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由萬有引力提供向心力，則有：，解得：，表達(dá)式里M為太陽的質(zhì)量，r為運(yùn)動(dòng)的軌道半徑．已知太陽系的第十顆行星就在地球的軌道上，說明第十顆行星和地球的軌道半徑相等，所以第十顆行星的公轉(zhuǎn)周期等于地球的公轉(zhuǎn)周期，但無法判斷自轉(zhuǎn)周期之間的關(guān)系，也無法判斷這顆行星的質(zhì)量與地球的質(zhì)量的關(guān)系，則也不能比較密度之間的關(guān)系，故C正確，ABD錯(cuò)誤．故選C．【點(diǎn)睛】向心力的公式選取要根據(jù)題目提供的已知物理量或所求解的物理量選取應(yīng)用．環(huán)繞體繞著中心體勻速圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)萬有引力提供向心力，我們只能求出中心天體的質(zhì)量．3.關(guān)于功和功率的概念，下列說法正確的是（）A.功有正、負(fù)之分，說明功有方向B.由可知，機(jī)器做功越多，其功率就越大C.由可知，速度一定時(shí)，牽引力與功率成正比D.由可知，只要知道時(shí)間內(nèi)機(jī)器做的功，可以求這段時(shí)間內(nèi)任意時(shí)刻機(jī)器做功的功率【答案】C【解析】【詳解】A．功是標(biāo)量，沒有方向，正負(fù)表示是動(dòng)力做功還是阻力做功，故A錯(cuò)誤；B．功率是反應(yīng)做功快慢的物理量，力做功越多，功率不一定越大，還要看用的時(shí)間，故B錯(cuò)誤；C．由可知，速度一定時(shí)，牽引力與功率成正比，故C正確；D．根據(jù)公式可以求時(shí)間內(nèi)的平均功率，不能求瞬時(shí)功率，故D錯(cuò)誤。故選C。4.如圖所示的傳動(dòng)裝置：在大齒輪盤內(nèi)嵌有三個(gè)等大的小齒輪。若齒輪的齒很小，大齒輪半徑（內(nèi)徑）是小齒輪半徑的3倍，則當(dāng)大齒輪順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，下列說法正確的是（）A.小齒輪逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)B.小齒輪的每個(gè)齒的線速度均一樣C.小齒輪的角速度是大齒輪角速度的3倍D.小齒輪每個(gè)齒的向心加速度是大齒輪每個(gè)齒的向心加速度的倍【答案】C【解析】【詳解】A．小齒輪的運(yùn)動(dòng)方向和大齒輪的運(yùn)動(dòng)方向相同，所以小齒輪也是順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤；B．根據(jù)傳動(dòng)裝置的特點(diǎn)，大齒輪和小齒輪每個(gè)齒的線速度大小相等，所以小齒輪的每個(gè)齒的線速度大小相等，但方向不同，故B錯(cuò)誤；C．大齒輪半徑（內(nèi)徑）是小齒輪半徑的3倍時(shí)，根據(jù)可知小齒輪角速度是大齒輪角速度的3倍，故C正確；D．大齒輪半徑（內(nèi)徑）是小齒輪半徑的3倍，根據(jù)可知小齒輪每個(gè)齒的向心加速度是大齒輪每個(gè)齒的向心加速度的3倍。故D錯(cuò)誤。故選C。5.2019年4月10日21時(shí)，人類首張黑洞照片在全球六地視界望遠(yuǎn)鏡發(fā)布會(huì)上同步發(fā)布。該黑洞半徑為R，質(zhì)量M和半徑R的關(guān)系滿足：=(其中c為光速，G為引力常量)。若天文學(xué)家觀測(cè)到距黑洞中心距離為r的天體以速度v繞該黑洞做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則（）

A.該黑洞的質(zhì)量為B.該黑洞的質(zhì)量為C.該黑洞的半徑為D.該黑洞的半徑為【答案】C【解析】【詳解】AB．天體受到黑洞的萬有引力提供天體做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力，則有得故AB錯(cuò)誤；CD．設(shè)黑洞的半徑為R，質(zhì)量M和半徑R的關(guān)系滿足=聯(lián)立解得故C正確，D錯(cuò)誤。故選C。6.在平直的公路上，汽車由靜止開始做勻加速運(yùn)動(dòng)。當(dāng)速度達(dá)到vm后，立即關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)滑行直至停止。v－t圖像如圖所示，汽車的牽引力大小為F1，摩擦力大小為F2，全過程中，牽引力做的功為W1，克服摩擦力做功為W2。以下關(guān)系式正確的是（）

A.F1：F2＝1：3B.F1：F2＝4：3C.W1：W2＝4：3D.W1：W2＝1：3【答案】B【解析】【詳解】AB．設(shè)加速階段汽車位移為x1，全程汽車的位移為x2，由v-t圖像所圍的面積可知對(duì)全程，根據(jù)動(dòng)能定理，有解得故A錯(cuò)誤，B正確；CD．全程中汽車動(dòng)能變化量為0，根據(jù)動(dòng)能定理可知，牽引力做的功與克服摩擦力做的功相等，即故CD錯(cuò)誤。故選B。7.如圖所示，水平平臺(tái)可繞豎直軸OO′轉(zhuǎn)動(dòng)，用不可伸長(zhǎng)的水平輕繩連接的物塊甲、乙靜置于平臺(tái)上，并位于OO′兩側(cè)對(duì)稱位置。甲、乙質(zhì)量分別為m、2m，甲、乙與平臺(tái)間的動(dòng)摩擦因數(shù)分別為、，最大靜摩擦力均等于滑動(dòng)摩擦力。已知重力加速度為g，不計(jì)空氣阻力，兩物塊均可視為質(zhì)點(diǎn)。甲、乙隨平臺(tái)在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)過程中，均始終相對(duì)平臺(tái)靜止，則輕繩彈力的最大值為（）A. B. C. D.【答案】C【解析】【詳解】設(shè)物塊甲、乙到豎直軸的距離為，由可知物塊乙做圓周運(yùn)動(dòng)需要的向心力較大，所以物塊乙所受靜摩擦力沿繩向里指向豎直軸，當(dāng)物塊乙達(dá)到最大靜摩擦力后，輕繩彈力隨轉(zhuǎn)動(dòng)角速度增大而增大，即對(duì)物塊乙有對(duì)物塊甲有聯(lián)立可得當(dāng)最大且方向沿繩向外遠(yuǎn)離豎直軸時(shí)，即時(shí)則故C正確，ABD錯(cuò)誤。故選C。8.質(zhì)量的物體在光滑水平面上由靜止開始沿直線運(yùn)動(dòng)，所受水平外力F與運(yùn)動(dòng)距離x的關(guān)系如圖所示。對(duì)圖示的全過程進(jìn)行研究，下列敘述正確的是（）

A.外力做的功為28JB.物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為5sC.外力做功的平均功率約為5.7WD.物體運(yùn)動(dòng)到處時(shí)，外力做功的瞬時(shí)功率為25W【答案】C【解析】【詳解】A．通過計(jì)算F-x圖像的面積可知，圖示的全過程中外力做的功故A錯(cuò)誤；B．由動(dòng)能定理計(jì)算得到處的速度為

處的速度為

由牛頓第二定律可知，物體勻加速過程的加速度大小為，勻減速過程的加速度大小為；設(shè)勻加速和勻減速的所用的時(shí)間分別為和，則解得

解得

故物體運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間為

B錯(cuò)誤；C．全過程中外力做功的平均功率為

C正確；D．物體運(yùn)動(dòng)到處時(shí)，外力做功的瞬時(shí)功率為D錯(cuò)誤。故選C。9.如圖所示，摩天輪懸掛的座艙在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．座艙的質(zhì)量為m，運(yùn)動(dòng)半徑為R，角速度大小為ω，重力加速度為g，則座艙A.運(yùn)動(dòng)周期為B.線速度的大小為ωRC.受摩天輪作用力的大小始終為mgD.所受合力的大小始終為mω2R【答案】BD【解析】【詳解】由于座艙做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由公式，解得：，故A錯(cuò)誤；由圓周運(yùn)動(dòng)的線速度與角速度的關(guān)系可知，，故B正確；由于座艙做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，所以座艙受到摩天輪的作用力是變力，不可能始終為，故C錯(cuò)誤；由勻速圓周運(yùn)動(dòng)的合力提供向心力可得：，故D正確．10.如圖所示是滑沙場(chǎng)地的一段，可視為傾角為30°的斜面，設(shè)人和滑車總質(zhì)量為m，人從距底端高為h處的頂端沿滑道由靜止開始勻加速下滑，加速度為0.4g，人和滑車可視為質(zhì)點(diǎn)，則從頂端向下滑到底端的過程中()A.人和滑車獲得的動(dòng)能為0.8mghB.人和滑車克服摩擦力做功為0.6mghC.人和滑車減少的重力勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能D.人和滑車減少的機(jī)械能為0.2mgh【答案】AD【解析】【詳解】根據(jù)牛頓第二定律mgsinθ－Ff＝ma，得Ff＝0.1mg，物體沿斜面運(yùn)動(dòng)2h，合力大小為0.4mg，根據(jù)動(dòng)能定理F合s＝Ek－0，即0.4mg×2h＝Ek－0，人和滑車獲得的動(dòng)能為0.8mgh，選項(xiàng)A正確；人和滑車克服摩擦力所做的功為Ffs＝0.1mg×2h＝0.2mgh，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；人和滑車減少的重力勢(shì)能等于增加的動(dòng)能和克服摩擦力所做的功，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；人和滑車克服摩擦力所做的功等于系統(tǒng)減少的機(jī)械能，選項(xiàng)D正確．

11.2021年2月5日，“天問一號(hào)”火星探測(cè)器順利完成地火轉(zhuǎn)移段第四次軌道中途修正，以確保按計(jì)劃實(shí)施火星捕獲。如圖所示，其過程簡(jiǎn)化為探測(cè)器先進(jìn)入繞火星圓軌道Ⅰ，經(jīng)過與其相切的繞火星橢圓軌道Ⅱ再轉(zhuǎn)移到繞火星圓軌道Ⅲ，A、B分別為橢圓軌道Ⅱ上的近火點(diǎn)和遠(yuǎn)火點(diǎn)。探測(cè)器在變軌過程中質(zhì)量視為不變。則下列說法正確的是（）A.探測(cè)器在軌道Ⅰ上機(jī)械能小于在軌道Ⅱ上的機(jī)械能B.探測(cè)器在軌道Ⅰ上的運(yùn)行周期大于在軌道上Ⅱ的運(yùn)行周期C.探測(cè)器在軌道Ⅱ上B點(diǎn)的加速度小于在軌道Ⅰ上B點(diǎn)的加速度D.探測(cè)器在軌道Ⅱ上A點(diǎn)時(shí)的速率大于在軌道Ⅲ上A點(diǎn)時(shí)的速率【答案】BD【解析】【詳解】A．探測(cè)器在圓軌道I的B點(diǎn)需點(diǎn)火減速，才能進(jìn)入橢圓軌道II，推力做負(fù)功，機(jī)械能減小，故探測(cè)器在軌道I上的機(jī)械能大于在軌道II上的機(jī)械能，故A錯(cuò)誤；B．由開普勒第三定律可得軌道II的半長(zhǎng)軸小于軌道I的半徑，故探測(cè)器在軌道II上的運(yùn)行周期小于在軌道I上的運(yùn)行周期，故B正確；C．B點(diǎn)到火星球心距離r一定，由可知，探測(cè)器在軌道II上B點(diǎn)的加速度等于在軌道I上B點(diǎn)的加速度，故C錯(cuò)誤；D．在橢圓軌道II近火點(diǎn)A需減速才能進(jìn)入圓軌道III，故探測(cè)器在軌道II上A點(diǎn)時(shí)的速率大于在軌道III上A點(diǎn)的速率，故D正確。故選BD。12.如圖所示，三顆質(zhì)量均為m的地球同步衛(wèi)星等間隔分布在半徑為r的圓軌道上，設(shè)地球質(zhì)量為，半徑為R，下列說法錯(cuò)誤的是（）A.地球?qū)σ活w衛(wèi)星的引力大小為B.一顆衛(wèi)星對(duì)地球的引力大小為C.兩顆衛(wèi)星之間的引力大小為D.三顆衛(wèi)星對(duì)地球引力的合力大小為【答案】AD【解析】【詳解】A．根據(jù)萬有引力公式可得，地球?qū)σ活w衛(wèi)星的引力大小為故A錯(cuò)誤，符合題意；B．根據(jù)萬有引力公式可得，一顆衛(wèi)星對(duì)地球的引力大小為故B正確，不符合題意；C．由圖，根據(jù)幾何關(guān)系可知，兩個(gè)衛(wèi)星間的距離為根據(jù)萬有引力公式可得，兩顆衛(wèi)星間的引力大小為故C正確，不符合題意；D．衛(wèi)星對(duì)地球的引力均沿衛(wèi)星地球間的連線向外，由于三顆衛(wèi)星的質(zhì)量相等，則每顆衛(wèi)星對(duì)地球的引力大小相等，又有三顆衛(wèi)星等間隔分布，根據(jù)幾何關(guān)系可知，三個(gè)引力方向互成，則合力為零，故D錯(cuò)誤，符合題意。故選AD。二、客觀題（四個(gè)小題題，共44分，要有必要的文字說明和演算步驟，有數(shù)值計(jì)算的題注明單位）13.某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖所示的裝置進(jìn)行“探究向心力大小與半徑、角速度、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)。轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，可使塔輪、長(zhǎng)槽和短槽隨之勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。塔輪至上而下有三層，每層左、右半徑比分別是l：1、2：1和3：l。左、右塔輪通過皮帶連接，并可通過改變皮帶所處層來改變左、右塔輪的角速度之比。實(shí)驗(yàn)時(shí)，將兩個(gè)小球分別放在短槽C處和長(zhǎng)槽的A（或B）處，A、C到左、右塔輪中心的距離相等，兩個(gè)小球隨塔輪做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，向心力大小關(guān)系可由裸露出的等分格的格數(shù)判斷。

（1）該實(shí)驗(yàn)用到的方法是_________。A．理想實(shí)驗(yàn)B．等效替代法C．微元法D．控制變量法（2）在某次實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)把兩個(gè)質(zhì)量相等的小球分別放在A、C位置，將皮帶連接在左、右塔輪半徑之比為2：1的塔輪上，實(shí)驗(yàn)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)手柄時(shí)，得到左、右標(biāo)尺露出的等分格數(shù)之比為1：4；（3）若將皮帶連接在左、右塔輪半徑之比為3：1的塔輪上，左、右兩邊塔輪的角速度之比為________，當(dāng)左邊標(biāo)尺露出1個(gè)等分格時(shí)，右邊標(biāo)尺露出9個(gè)等分格，則實(shí)驗(yàn)說明__________。【答案】①.D②.1:3③.做勻速圓周的物體，在質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)半徑一定時(shí)，向心力與轉(zhuǎn)動(dòng)角速度的半徑平方成正比【解析】【分析】【詳解】(1)[1]要探究向心力的大小與質(zhì)量、角速度與半徑的關(guān)系，需要采用控制變量法。故選D。(3)[2]將皮帶連接在左、右塔輪半徑之比為3：1的塔輪上，邊緣的點(diǎn)線速度相等，由可知[3]當(dāng)左邊標(biāo)尺露出1個(gè)等分格時(shí)，右邊標(biāo)尺露出9個(gè)等分格，說明向心力大小相等，此次實(shí)驗(yàn)說明做勻速圓周的物體，，在質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)半徑一定時(shí)，向心力與轉(zhuǎn)動(dòng)角速度的半徑平方成正比。（2021·黑龍江省牡丹江市高一期中）14.某雜技演員在做“水流星”表演時(shí)盛水的水桶經(jīng)過最高點(diǎn)桶口向下時(shí)水也不會(huì)灑出。如圖所示，水的質(zhì)量m=0.8kg，桶的質(zhì)量M=1kg，繩長(zhǎng)L=1.6m，g取10m/s2，不計(jì)空氣阻力和水桶的大小。求：（1）水桶在最高點(diǎn)時(shí)水不流出的最小速率為多大？（2）若水桶在最高點(diǎn)的速率v=5m/s時(shí)，水對(duì)桶底的壓力為多大？（3）若將空水桶在最高點(diǎn)處以水平方向速度v=2m/s釋放時(shí)，空水桶將做什么運(yùn)動(dòng)？當(dāng)空水桶下降多少時(shí)間繩子又再拉緊？【答案】（1）4m/s；（2）4.5N；（3）0.4s【解析】【分析】【詳解】（1）在最高點(diǎn)水不流出的條件是：重力不大于水做圓周運(yùn)動(dòng)所需要的向心力，即所求最小速率v0=4m/s（2）若水桶在最高點(diǎn)的速率v=5m/s，顯然大于臨界速度4m/s，水除了受到重力還有桶對(duì)水向下的壓力FN，由牛頓第二定律，有FN+mg=解得FN=4.5N根據(jù)“牛頓第三定律”可得：水對(duì)桶底的壓力FN′=FN=4.5N（3）當(dāng)空水桶在最高點(diǎn)的速率v=2m/s，小于v0，此時(shí)繩子沒有拉力，空水桶做平拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)下降時(shí)間為t時(shí)，繩子又再拉緊，由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律有x=vt由幾何關(guān)系有L2=x2+（L-h）2聯(lián)立可得t=0.4s15.2021年2月10日，天問一號(hào)探測(cè)器成功實(shí)現(xiàn)近火制動(dòng)開始繞火星運(yùn)行，2月15日，天問一號(hào)探測(cè)器實(shí)現(xiàn)了完美的“側(cè)手翻”，將軌道調(diào)整為經(jīng)過火星兩極的環(huán)火星軌道。天問一號(hào)在繞火星運(yùn)動(dòng)過程中由于火星遮擋太陽光，也會(huì)出現(xiàn)類似于地球上觀察到的日全食現(xiàn)象，如圖所示。已知天問一號(hào)繞火星運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為r，火星質(zhì)量為M，引力常量為G，天問一號(hào)相對(duì)于火星的張角為（用弧度制表示），將天問一號(hào)環(huán)火星看作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，天問一號(hào)、火星和太陽的球心在同一平面內(nèi)，太陽光可看作平行光，則：（1）火星表面的重力加速度；（2）火星的第一宇宙速度；（3）天問一號(hào)每次日全食持續(xù)的時(shí)間?！敬鸢浮浚?）；（2）；（3）【解析】【詳解】（1）天問一號(hào)相對(duì)于火星的張角