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

2021—2022學(xué)年度第二學(xué)期武漢市四校聯(lián)合體期中考試高一物理試卷考試時(shí)間：2022年4月24日試卷滿分：100分?？荚図樌⒁馐马?xiàng)：1．答題前，先將自己的姓名、準(zhǔn)考證號(hào)填寫在試卷和答題卡上，并將準(zhǔn)考證號(hào)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(duì)應(yīng)題目的答案標(biāo)號(hào)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(duì)應(yīng)的答題區(qū)域內(nèi)。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(jié)束后，請(qǐng)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(gè)選項(xiàng)中，第1—7題為單選題，每題4分；第8—11題有多項(xiàng)符合題目要求，多選全部選對(duì)的得4分，選對(duì)但不全的得2分，有選錯(cuò)或不答的得0分）1.關(guān)于行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律、萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程，下列說法錯(cuò)誤的是（）A.卡文迪什最早通過實(shí)驗(yàn)較準(zhǔn)確地測(cè)出了引力常量B.伽利略發(fā)現(xiàn)了行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道是橢圓C.牛頓通過“月—地檢驗(yàn)”發(fā)現(xiàn)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(yīng)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(shí)驗(yàn)較準(zhǔn)確地測(cè)出了引力常量，故A正確；B．開普勒發(fā)現(xiàn)了行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道是橢圓，故B錯(cuò)誤；C．牛頓通過“月—地檢驗(yàn)”發(fā)現(xiàn)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(yīng)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(cuò)誤項(xiàng)，故選B2.如圖所示，兩個(gè)皮帶輪的轉(zhuǎn)軸分別是和，設(shè)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)皮帶不打滑，則皮帶輪上A、B、C三點(diǎn)的速度和角速度關(guān)系是（）A.， B.，C.， D.，【答案】D【解析】【詳解】A、B兩點(diǎn)也在皮帶上，則線速度相同，即而B、C兩點(diǎn)同軸轉(zhuǎn)動(dòng)，其角速度相同，即由于則根據(jù)可得則有，故選D。3.一個(gè)物體僅受在同一平面上互成鈍角的，、、三個(gè)恒力的作用，做勻速直線運(yùn)動(dòng)，速度方向與方向相同，如圖所示，關(guān)于該物體的運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是（）A.撤去后，物體將做曲線運(yùn)動(dòng) B.撤去后，對(duì)物體一直做負(fù)功C.撤去后，一直對(duì)物體做正功 D.撤去和后，物體最終將沿著的方向運(yùn)動(dòng)【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(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤；B．撤去后，物體先向右減速后向左加速，所以對(duì)物體先做負(fù)功后做正功，故B錯(cuò)誤；C．撤去后，物體做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，其軌跡向的反方向偏轉(zhuǎn)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(duì)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(yùn)動(dòng)，故D錯(cuò)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(duì)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(jì)空氣阻力）（）A.運(yùn)動(dòng)時(shí)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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)可分解為豎直方向的自由落體運(yùn)動(dòng)和水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)。水平位移相同，初速度之比為，根據(jù)A錯(cuò)誤；BC．下落的高度則下落高度之比為，B錯(cuò)誤C正確；D．因?yàn)槎际瞧綊佭\(yùn)動(dòng)，加速度相同，D錯(cuò)誤。故選C。5.某快遞公司用無人機(jī)配送快遞，某次配送質(zhì)量為1kg的快遞，在無人機(jī)飛行過程中，0~10s內(nèi)快遞在水平方向的速度—時(shí)間圖像如圖甲所示，豎直方向（初速度為零）的加速度—時(shí)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(yùn)動(dòng)B.快遞在0~10s內(nèi)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(shí)間內(nèi)，快遞在水平方向上的分運(yùn)動(dòng)為初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，在豎直方向上的分運(yùn)動(dòng)是加速度不斷增大的變加速直線運(yùn)動(dòng)，則其合運(yùn)動(dòng)變加速曲線運(yùn)動(dòng)，同理，5s~10s時(shí)間內(nèi)，快遞在水平方向上的分運(yùn)動(dòng)為勻速直線運(yùn)動(dòng)，在豎直方向上的分運(yùn)動(dòng)是加速度不斷減小的變加速直線運(yùn)動(dòng)，則其合運(yùn)動(dòng)變加速曲線運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤；B．在圖像中圖線與時(shí)間軸所圍的面積表示水平位移，則0～10s內(nèi)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(nèi)的位移大小肯定大于75m，故B錯(cuò)誤；C．依據(jù)圖像與時(shí)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(jù)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(cuò)誤。故選C。6.輕桿一端固定有質(zhì)量為m=1kg的小球，另一端安裝在水平軸上，轉(zhuǎn)軸到小球的距離為50cm，轉(zhuǎn)軸固定在三角形的帶電動(dòng)機(jī)（電動(dòng)機(jī)沒畫出來）的支架上，在電動(dòng)機(jī)作用下，輕桿在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如圖所示。若轉(zhuǎn)軸達(dá)到某一恒定轉(zhuǎn)速n時(shí)，在最高點(diǎn)，桿受到小球的壓力為2N，重力加速度g取10m/s2，則（）A.小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，小球需要的向心力為12NB.小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，線速度v=1m/sC.小球運(yùn)動(dòng)到圖示水平位置時(shí)，地面對(duì)支架的摩擦力為8ND.把桿換成輕繩，同樣轉(zhuǎn)速情況下，小球仍能通過圖示的最高點(diǎn)【答案】C【解析】【詳解】A．小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，桿受到小球的壓力為2N，由牛頓第三定律可知桿對(duì)小球的支持力FN=2N在最高點(diǎn)，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(cuò)誤；B．在最高點(diǎn)，由F=m可得v==m/s=2m/s故B錯(cuò)誤；C．小球運(yùn)動(dòng)到圖示水平位置時(shí)，設(shè)桿對(duì)小球的拉力的水平分力為FT，則有FT=m=F=8N則小球?qū)U的拉力的水平分力為FT′=FT=8N據(jù)題意知支架處于靜止?fàn)顟B(tài)，由平衡條件可知地面對(duì)支架的摩擦力Ff=FT′=8N故C正確；D．把桿換成輕繩，設(shè)小球通過最高點(diǎn)的最小速度為v0，由mg=m可得v0==m/s=m/s>v所以在同樣轉(zhuǎn)速的情況下，小球不能通過圖示的最高點(diǎn)，故D錯(cuò)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(gè)物體，以下關(guān)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(guān)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(guān)系是【答案】A【解析】詳解】A．衛(wèi)星圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)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(chǎn)是同步衛(wèi)星，d是靜止在赤道地面上的一個(gè)物體，則有、衛(wèi)星圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)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(jù)可得故BD錯(cuò)誤；C．d是靜止在赤道地面上的物體，其做圓周運(yùn)動(dòng)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(cuò)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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)的軌道示意圖，軌道3與軌道2相切于B點(diǎn)，O點(diǎn)為地球球心，AB為橢圓的長軸，三個(gè)軌道和地心都在同一平面內(nèi)，已知在1、2兩軌道上運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星的周期相等，引力常量為G，地球質(zhì)量為M，三顆衛(wèi)星的質(zhì)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(diǎn)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(diǎn)的加速度大小為，則D.若，則衛(wèi)星在軌道2上B點(diǎn)的速率【答案】BD【解析】【詳解】A．根據(jù)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(cuò)誤；B．以O(shè)A為半徑，O點(diǎn)為圓心作一個(gè)圓軌道4與2軌道相切于點(diǎn)A，則有衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)萬有引力等于向心力有可得可知?jiǎng)t有故B正確；C．根據(jù)萬有引力提供向心力有可得，向心加速度為則有故C錯(cuò)誤；D．在1、2兩軌道上運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)，根據(jù)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(guān)圓周運(yùn)動(dòng)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(diǎn)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(nèi)的A、B位置先后分別做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則在A位置小球所受筒壁的支持力要大于在B位置時(shí)的支持力D.如圖d，火車轉(zhuǎn)彎超過規(guī)定速度行駛時(shí)，內(nèi)軌對(duì)內(nèi)輪緣會(huì)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(diǎn)時(shí)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(jù)力的合成與分解和向心力公式有設(shè)擺球與懸點(diǎn)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(shè)小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)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(guān)，兩小球在A、B兩位置所受筒壁的支持力大小相等，故C錯(cuò)誤；D．圖d中，火車轉(zhuǎn)彎超過規(guī)定速度行駛時(shí)，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(shí)外軌對(duì)外輪緣會(huì)有擠壓作用，從而提供一部分向心力，故D錯(cuò)誤。故選AB。10.如圖所示，在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的水平盤上，沿半徑方向放著用細(xì)線相連的質(zhì)量相等的兩個(gè)物體A和B，質(zhì)量都為m，它們分居圓心兩側(cè)，與圓心距離分別為，兩物體與盤間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)速加快到兩物體剛好還未發(fā)生滑動(dòng)時(shí)，下列說法正確的是（）A.此時(shí)細(xì)線張力為 B.此時(shí)圓盤的角速度為C.此時(shí)A所受摩擦力方向沿半徑指向圓心 D.此時(shí)燒斷細(xì)線，A和B都將做離心運(yùn)動(dòng)【答案】BD【解析】【分析】【詳解】ABC．兩物塊A和B隨著圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度相同，根據(jù)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(dāng)圓盤轉(zhuǎn)速加快到兩物體剛好還未發(fā)生滑動(dòng)時(shí)，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(jù)牛頓第二定律，對(duì)A有對(duì)B有聯(lián)立解得故B正確，AC錯(cuò)誤；D．若此時(shí)剪斷繩子，B的摩擦力不足以提供所需的向心力，B將會(huì)做離心運(yùn)動(dòng)，此時(shí)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(huì)做離心運(yùn)動(dòng)，故D正確。故選BD。11.某型汽車總質(zhì)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(shù)的關(guān)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(dāng)a=0時(shí)，vm=30m/s，A正確；B．有題圖可知a—的函數(shù)方程為則汽車加速運(yùn)動(dòng)，速度增大，加速度減小，為變加速運(yùn)動(dòng)，B錯(cuò)誤；CD．對(duì)汽車整體受力分析，受重力、支持力、牽引力和摩擦力，根據(jù)牛頓第二定律有由圖像和可解得f=4000N，P=fvm=120kWC正確、D錯(cuò)誤。故選AC。二、實(shí)驗(yàn)題：（每空2分，共14分）12.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(shí)驗(yàn)時(shí)，將兩個(gè)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(gè)小球隨塔輪做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，向心力大小關(guān)系可由標(biāo)尺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位置，將皮帶連接在左、右塔輪半徑之比為的塔輪上，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；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(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)說明做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，在質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)半徑一定時(shí)，_________?！敬鸢浮竣?D②.③.向心力與轉(zhuǎn)動(dòng)角速度的平方成正比【解析】【分析】【詳解】（1）[1]本實(shí)驗(yàn)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(jù)可知，左、右兩邊塔輪的角速度之比為。[3]放在兩處的小球質(zhì)量相等，轉(zhuǎn)動(dòng)半徑相等，左邊標(biāo)尺露1個(gè)等分格，右邊標(biāo)尺露出9個(gè)等分格，表明兩球向心力之比為。此次實(shí)驗(yàn)說明，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)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)角速度的平方成正比。13.在利用如圖甲所示實(shí)驗(yàn)裝置研究平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律中，采用頻閃照相的方法得到小球運(yùn)動(dòng)過程中的四個(gè)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(diǎn)O的位置，在此基礎(chǔ)上，小組同學(xué)進(jìn)行了如下測(cè)量：點(diǎn)A到y(tǒng)軸的距離AA′=30cm，點(diǎn)B到y(tǒng)軸的距離BB′=45cm，AB兩點(diǎn)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(yùn)動(dòng)的初速度v0=________m/s，該頻閃照相機(jī)的閃光頻率f=_______Hz（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。（2）BC兩點(diǎn)間的豎直距離為__________cm；（3）以拋出點(diǎn)O為坐標(biāo)原點(diǎn)建立的xOy平面直角坐標(biāo)系中（y軸豎直向下為正方向），y與x的函數(shù)關(guān)系式為________（用g、x、y和v0表示）。【答案】①.1.5②.10③.35④.【解析】【詳解】（1）[1]令從O到A的時(shí)間為t1，則令從O到B的時(shí)間為t2，則所以A、B兩點(diǎn)間的豎直距離解得[2]令A(yù)、B兩點(diǎn)間的水平距離為x，則閃光頻率（2）[3]在B點(diǎn)時(shí)令從O點(diǎn)到C的時(shí)間為t3，則則B、C點(diǎn)的豎直距離為（3）[4]水平方向豎直方向聯(lián)立解得三、計(jì)算題（本題共3小題，共42分。按題目要求作答。解答題應(yīng)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(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位）14.跳臺(tái)滑雪是勇敢者的運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)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(shè)一位運(yùn)動(dòng)員由山坡頂部的A點(diǎn)沿水平方向飛出，到