湖北省武漢市四校聯(lián)合體2021~2022學年高一下學期期中考試物理試卷【含答案解析】

2021—2022學年度第二學期武漢市四校聯(lián)合體期中考試高一物理試卷考試時間：2022年4月24日試卷滿分：100分?？荚図樌⒁馐马棧?．答題前，先將自己的姓名、準考證號填寫在試卷和答題卡上，并將準考證號條形碼粘貼在答題卡上的指定位置。2．選擇題的作答：每小題選出答案后，用2B鉛筆把答題卡上對應題目的答案標號涂黑。寫在試卷、草稿紙和答題卡上的非答題區(qū)域均無效。3．非選擇題的作答：用黑色簽字筆直接答在答題卡上對應的答題區(qū)域內。寫在試卷、草稿紙和答題卡上的非答題區(qū)域均無效。4．考試結束后，請將本試卷和答題卡一并上交。一、選擇題（本題共11小題，共44分。在每小題給出的四個選項中，第1—7題為單選題，每題4分；第8—11題有多項符合題目要求，多選全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯或不答的得0分）1.關于行星運動規(guī)律、萬有引力定律的發(fā)現過程，下列說法錯誤的是（）A.卡文迪什最早通過實驗較準確地測出了引力常量B.伽利略發(fā)現了行星繞太陽運動的軌道是橢圓C.牛頓通過“月—地檢驗”發(fā)現地面物體、月球所受地球引力都遵從同樣的規(guī)律D.牛頓在尋找萬有引力的過程中，他應用了牛頓第二定律、第三定律，以及開普勒第三定律【答案】B【解析】【詳解】A．卡文迪什最早通過實驗較準確地測出了引力常量，故A正確；B．開普勒發(fā)現了行星繞太陽運動的軌道是橢圓，故B錯誤；C．牛頓通過“月—地檢驗”發(fā)現地面物體、月球所受地球引力都遵從同樣的規(guī)律，故C正確；D．牛頓在尋找萬有引力的過程中，他應用了牛頓第二定律、第三定律，以及開普勒第三定律，故D正確。本題選錯誤項，故選B2.如圖所示，兩個皮帶輪的轉軸分別是和，設轉動時皮帶不打滑，則皮帶輪上A、B、C三點的速度和角速度關系是（）A.， B.，C.， D.，【答案】D【解析】【詳解】A、B兩點也在皮帶上，則線速度相同，即而B、C兩點同軸轉動，其角速度相同，即由于則根據可得則有，故選D。3.一個物體僅受在同一平面上互成鈍角的，、、三個恒力的作用，做勻速直線運動，速度方向與方向相同，如圖所示，關于該物體的運動，下列說法正確的是（）A.撤去后，物體將做曲線運動 B.撤去后，對物體一直做負功C.撤去后，一直對物體做正功 D.撤去和后，物體最終將沿著的方向運動【答案】C【解析】【詳解】A．撤去后，、的合力與速度方向相反，物體將做勻減速直線運動，故A錯誤；B．撤去后，物體先向右減速后向左加速，所以對物體先做負功后做正功，故B錯誤；C．撤去后，物體做勻變速曲線運動，其軌跡向的反方向偏轉且無限趨近于的反方向，此過程中，與速度的夾角始終小于，所以一直對物體做正功，故C正確；D．撤去和后，由于與速度不共線，則物體做曲線運動，故D錯誤。故選C。4.西班牙某小鎮(zhèn)舉行了西紅柿狂歡節(jié)，一名兒童站在自家的平房頂上，向他對面水平距離為L的豎直墻上投擲西紅柿，第一次水平拋出的速度是v0，第二次水平拋出的速度是3v0，兩次拋出的西紅柿均碰到豎直墻上，則有（不計空氣阻力）（）A.運動時間之比是1∶1B.下落的高度之比是2∶1C.下落的高度之比是9∶1D.運動的加速度之比是3∶1【答案】C【解析】【詳解】A．兩次拋出后都碰到了墻，西紅柿的運動可分解為豎直方向的自由落體運動和水平方向的勻速直線運動。水平位移相同，初速度之比為，根據A錯誤；BC．下落的高度則下落高度之比為，B錯誤C正確；D．因為都是平拋運動，加速度相同，D錯誤。故選C。5.某快遞公司用無人機配送快遞，某次配送質量為1kg的快遞，在無人機飛行過程中，0~10s內快遞在水平方向的速度—時間圖像如圖甲所示，豎直方向（初速度為零）的加速度—時間圖像如圖乙所示，下列說法正確的是（）A.快遞做勻變速曲線運動B.快遞在0~10s內的位移大小為75mC.10s末快遞的速度為D.1s末快遞受到合力大小為【答案】C【解析】【詳解】A．0~5s時間內，快遞在水平方向上的分運動為初速度為零的勻加速直線運動，在豎直方向上的分運動是加速度不斷增大的變加速直線運動，則其合運動變加速曲線運動，同理，5s~10s時間內，快遞在水平方向上的分運動為勻速直線運動，在豎直方向上的分運動是加速度不斷減小的變加速直線運動，則其合運動變加速曲線運動，故A錯誤；B．在圖像中圖線與時間軸所圍的面積表示水平位移，則0～10s內快遞的水平位移為而豎直方向的位移不為零，所以快遞在0~10s內的位移大小肯定大于75m，故B錯誤；C．依據圖像與時間所圍成的面積為速度的變化量，則10s末快遞的豎直分速度為而10s末快遞的水平分速度為，所以10s末快遞的速度為故C正確；D．在1s末，快遞水平方向加速度為豎直方向加速度為根據加速度合成可知，1s末快遞的加速度為由牛頓第二定律，則有，1s末快遞受到合力大小為故D錯誤。故選C。6.輕桿一端固定有質量為m=1kg的小球，另一端安裝在水平軸上，轉軸到小球的距離為50cm，轉軸固定在三角形的帶電動機（電動機沒畫出來）的支架上，在電動機作用下，輕桿在豎直平面內做勻速圓周運動，如圖所示。若轉軸達到某一恒定轉速n時，在最高點，桿受到小球的壓力為2N，重力加速度g取10m/s2，則（）A.小球運動到最高點時，小球需要的向心力為12NB.小球運動到最高點時，線速度v=1m/sC.小球運動到圖示水平位置時，地面對支架的摩擦力為8ND.把桿換成輕繩，同樣轉速情況下，小球仍能通過圖示的最高點【答案】C【解析】【詳解】A．小球運動到最高點時，桿受到小球的壓力為2N，由牛頓第三定律可知桿對小球的支持力FN=2N在最高點，小球需要的向心力由重力和桿的支持力的合力提供，為F=mg-FN=8N故A錯誤；B．在最高點，由F=m可得v==m/s=2m/s故B錯誤；C．小球運動到圖示水平位置時，設桿對小球的拉力的水平分力為FT，則有FT=m=F=8N則小球對桿的拉力的水平分力為FT′=FT=8N據題意知支架處于靜止狀態(tài)，由平衡條件可知地面對支架的摩擦力Ff=FT′=8N故C正確；D．把桿換成輕繩，設小球通過最高點的最小速度為v0，由mg=m可得v0==m/s=m/s>v所以在同樣轉速的情況下，小球不能通過圖示的最高點，故D錯誤。故選C。7.如圖所示，a、b、c是人造地球衛(wèi)星，三者軌道與赤道共面，且a是同步衛(wèi)星，c是近地衛(wèi)星，d是靜止在赤道地面上的一個物體，以下關于a、b、c、d四者的說法正確的是（）A.a的線速度比b的線速度小，且兩者線速度都小于第一宇宙速度B.角速度大小關系是C.d的向心加速度等于赤道處的重力加速度D.周期關系是【答案】A【解析】詳解】A．衛(wèi)星圍繞地球做勻速圓周運動，根據萬有引力提供向心力有可得可知，a的軌跡半徑r大，則a的線速度比b的線速度小，兩者的軌道半徑r都大于地球半徑R，所以兩者線速度都小于第一宇宙速度，故A正確；BD．a是同步衛(wèi)星，d是靜止在赤道地面上的一個物體，則有、衛(wèi)星圍繞地球做勻速圓周運動，根據萬有引力提供向心力有可得由于a的軌道半徑r大于b的軌道半徑r，b的軌道半徑r大于c的軌道半徑r，則有根據可得故BD錯誤；C．d是靜止在赤道地面上的物體，其做圓周運動向心力來自于地球萬有引力的一小部分，不等于重力，所以其向心加速度不等于赤道處的重力加速度，故C錯誤。故選A。8.如圖所示，軌道1、3均是衛(wèi)星繞地球做圓周運動的軌道示意圖，軌道1的半徑為R，軌道2是衛(wèi)星繞地球做橢圓運動的軌道示意圖，軌道3與軌道2相切于B點，O點為地球球心，AB為橢圓的長軸，三個軌道和地心都在同一平面內，已知在1、2兩軌道上運動的衛(wèi)星的周期相等，引力常量為G，地球質量為M，三顆衛(wèi)星的質量相等，則下列說法正確的是（）A.衛(wèi)星在軌道3上的周期小于在軌道1上的周期B.若衛(wèi)星在軌道1上的速率為，衛(wèi)星在軌道2上A點的速率為，則C.若衛(wèi)星在軌道1、3上的加速度大小分別為、，衛(wèi)星在軌道2上A點的加速度大小為，則D.若，則衛(wèi)星在軌道2上B點的速率【答案】BD【解析】【詳解】A．根據開普勒第三定律可知，衛(wèi)星在軌道3上半徑大于在軌道1上的半徑，所以衛(wèi)星在軌道3上的周期大于在軌道1上的周期，故A錯誤；B．以OA為半徑，O點為圓心作一個圓軌道4與2軌道相切于點A，則有衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，根據萬有引力等于向心力有可得可知則有故B正確；C．根據萬有引力提供向心力有可得，向心加速度為則有故C錯誤；D．在1、2兩軌道上運動的衛(wèi)星的周期相等，則由開普勒第三定律可知，2軌道的半長軸為R，則有衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，根據萬有引力等于向心力有3軌道上的線速度為又則有故D正確。故選BD。9.有關圓周運動的基本模型，下列說法正確的是（）A.如圖a，汽車通過拱橋的最高點處于失重狀態(tài)B.如圖b所示是一圓錐擺，增大θ，但保持圓錐的高度不變，則圓錐擺的角速度不變C.如圖c，同一小球在光滑而固定的圓錐筒內的A、B位置先后分別做勻速圓周運動，則在A位置小球所受筒壁的支持力要大于在B位置時的支持力D.如圖d，火車轉彎超過規(guī)定速度行駛時，內軌對內輪緣會有擠壓作用【答案】AB【解析】【詳解】A．圖a中，汽車通過拱橋的最高點時向心加速度豎直向下，汽車處于失重狀態(tài)，故A正確；B．圖b中，擺球重力和繩的拉力的合力提供向心力，根據力的合成與分解和向心力公式有設擺球與懸點的高度差為h，則聯(lián)立可得所以增大θ，但保持圓錐的高度不變，則圓錐擺的角速度不變，故B正確；C．圖c中，設小球做勻速圓周運動時與圓錐頂連線與豎直方向的夾角為θ，小球所受筒壁的支持力大小為N，小球在豎直方向上受力平衡，即所以N的大小與小球所在位置無關，兩小球在A、B兩位置所受筒壁的支持力大小相等，故C錯誤；D．圖d中，火車轉彎超過規(guī)定速度行駛時，火車重力和鐵軌支持力的合力不足以提供過彎的向心力，此時外軌對外輪緣會有擠壓作用，從而提供一部分向心力，故D錯誤。故選AB。10.如圖所示，在勻速轉動的水平盤上，沿半徑方向放著用細線相連的質量相等的兩個物體A和B，質量都為m，它們分居圓心兩側，與圓心距離分別為，兩物體與盤間的動摩擦因數相同，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，當圓盤轉速加快到兩物體剛好還未發(fā)生滑動時，下列說法正確的是（）A.此時細線張力為 B.此時圓盤的角速度為C.此時A所受摩擦力方向沿半徑指向圓心 D.此時燒斷細線，A和B都將做離心運動【答案】BD【解析】【分析】【詳解】ABC．兩物塊A和B隨著圓盤轉動，角速度相同，根據可知B的半徑比A的半徑大，所以B所需向心力大，繩子拉力相等，所以當圓盤轉速加快到兩物體剛好還未發(fā)生滑動時，B的最大靜摩擦力方向指向圓心，A的最大靜摩擦力方向指向圓外，根據牛頓第二定律，對A有對B有聯(lián)立解得故B正確，AC錯誤；D．若此時剪斷繩子，B的摩擦力不足以提供所需的向心力，B將會做離心運動，此時A所需要的向心力將角速度代入可求得由此可知A的摩擦力也不足以提供所需的向心力，A也將會做離心運動，故D正確。故選BD。11.某型汽車總質量約為2000kg，某次駕駛員以恒定功率加速，受到的阻力不變，其加速度a和速度的倒數的關系如圖所示，則汽車在加速至最大速度的過程中（）A.最大速度為30m/s B.加速度隨速度均勻增大C.輸出功率為120kW D.所受阻力大小為5000N【答案】AC【解析】【詳解】A．由題圖可知，當a=0時，vm=30m/s，A正確；B．有題圖可知a—的函數方程為則汽車加速運動，速度增大，加速度減小，為變加速運動，B錯誤；CD．對汽車整體受力分析，受重力、支持力、牽引力和摩擦力，根據牛頓第二定律有由圖像和可解得f=4000N，P=fvm=120kWC正確、D錯誤。故選AC。二、實驗題：（每空2分，共14分）12.某實驗小組利用如圖所示的裝置進行“探究向心力大小與半徑、角速度、質量的關系”實驗轉動手柄，可使塔輪、長槽和短槽隨之勻速轉動。塔輪至上而下有三層，每層左、右半徑比分別是和。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。實驗時，將兩個小球分別放在短槽處和長槽的A（或）處，到左、右塔輪中心的距離相等，兩個小球隨塔輪做勻速圓周運動，向心力大小關系可由標尺露出的等分格的格數判斷。（1）該實驗用到的方法是（）A．理想實驗B．等效替代法C．微元法D．控制變量法（2）在某次實驗中，某同學把兩個質量相等的小球分別放在位置，將皮帶連接在左、右塔輪半徑之比為的塔輪上，實驗中勻速轉動手柄時，得到左、右標尺露出的等分格數之比為；若將皮帶連接在左、右塔輪半徑之比為的塔輪上，左、右兩邊塔輪的角速度之比為____________，當左邊標尺露出1個等分格時，右邊標尺露出9個等分格，則實驗說明做勻速圓周運動的物體，在質量和轉動半徑一定時，_________。【答案】①.D②.③.向心力與轉動角速度的平方成正比【解析】【分析】【詳解】（1）[1]本實驗采用的是控制變量法。故選D。（2）[2]因用皮帶連接的左、右塔輪邊緣線速度大小相等，皮帶連接的左、右塔輪半徑之比為，根據可知，左、右兩邊塔輪的角速度之比為。[3]放在兩處的小球質量相等，轉動半徑相等，左邊標尺露1個等分格，右邊標尺露出9個等分格，表明兩球向心力之比為。此次實驗說明，做勻速圓周運動的物體，在質量和轉動半徑一定時，向心力與轉動角速度的平方成正比。13.在利用如圖甲所示實驗裝置研究平拋運動的規(guī)律中，采用頻閃照相的方法得到小球運動過程中的四個位置ABCD，由于粗心，只在紙上用鉛垂線確定了y軸，而未在紙上記下平拋的拋出點O的位置，在此基礎上，小組同學進行了如下測量：點A到y(tǒng)軸的距離AA′=30cm，點B到y(tǒng)軸的距離BB′=45cm，AB兩點的豎直距離△y1=25cm，重力加速度大小g取10m/s2，忽略空氣阻力，則：（1）小球做平拋運動的初速度v0=________m/s，該頻閃照相機的閃光頻率f=_______Hz（結果保留兩位有效數字）。（2）BC兩點間的豎直距離為__________cm；（3）以拋出點O為坐標原點建立的xOy平面直角坐標系中（y軸豎直向下為正方向），y與x的函數關系式為________（用g、x、y和v0表示）?！敬鸢浮竣?1.5②.10③.35④.【解析】【詳解】（1）[1]令從O到A的時間為t1，則令從O到B的時間為t2，則所以A、B兩點間的豎直距離解得[2]令A、B兩點間的水平距離為x，則閃光頻率（2）[3]在B點時令從O點到C的時間為t3，則則B、C點的豎直距離為（3）[4]水平方向豎直方向聯(lián)立解得三、計算題（本題共3小題，共42分。按題目要求作答。解答題應寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案的不能得分，有數值計算的題，答案中必須明確寫出數值和單位）14.跳臺滑雪是勇敢者的運動，運動員穿著專用滑雪板，不帶雪杖在助滑路上獲得高速后水平飛出，在空中飛行一段距離后著陸。設一位運動員由山坡頂部的A點沿水平方向飛出，到