广东省四校2021-2022高一下学期（5月）联考物理试题含答案

第1页，共6 页 惠州一中、珠海一中、中山纪中2021-2022 学年高一下第二次段考 物 理 命题人：中山纪念中学 李 晨 审题人：中山纪念中学 刘 畅 第一卷（客观题，共44 分） 一、单项选择题(本大题共8 小题，每小题3 分，共24 分。每小题给出的四个选项中只有一项满足题设 要求，选对得3 分；不选、错选或多选不得分。) 1. 关于曲线运动，下列说法正确的是（ ） A. 做曲线运动的物体，某时刻的加速度可能为零 B. 做曲线运动的物体，某时刻的加速度方向可能与速度方向相同 C. 做曲线运动的物体，某时刻的加速度方向可能与速度方向相反 D. 做曲线运动的物体，某时刻的加速度方向可能与速度方向垂直 2. 如图所示，一个质量为M=40kg 的小男孩站在m=10kg 的轮胎上玩荡秋千游戏，该 秋千由两根平行的绳子吊成。若男孩运动至最高位置时，两秋千绳与竖直方向夹 60°，若g 取10m/s2，则当男孩运动至最低点时每根绳子的拉力为（ ） A. 400N B. 500N C. 800N D. 1000N 3. 一名网球运动员在发球时将球水平击出，如图所示. 若该运动员发球速度为108km/h，已知球网高度为 0.9m，发球点距球网的水平距离为12m，不计球在空中飞行时的空气阻力，取g=10m/s2，为使网球顺利 发过网，该运动员击球点距地面的高度至少为（ ） A. 1.8m B. 1.7m C. 0.9m D. 0.8m 4. 一个成功的物理学理论，不仅要能解释已知的事实，更重要的是能预测未知的现象，下列说法中关于万 有引力定律在解释已知或预测未知现象的说法中，不正确的是（ ） A. 牛顿通过万有引力定律计算并预测地球由于自转成为了两极扁平，赤道隆起的椭球形 B. 开普勒根据万有引力定律计算得出三大行星运动定律 第2页，共6 页 C. 天文学家根据万有引力公式推算并预测海王星的存在 D. 天文学家哈雷根据万有引力公式预言哈雷彗星每隔76 年就会“按时回归” 5. 如图所示，两颗人造地球卫星沿不同的轨道运动. 卫星1 的轨道是圆，卫星2 的轨道是椭圆，a、b 分别 为椭圆的近地点和远地点，c、d 为两轨道相交的点. 卫星1 运行的速率为v1，向心加速度大小为a1；卫 星2 运行至a 点和b 点的速率分别为va 和vb，加速度大小分别为aa 和 ab，下列说法正确的是（ ） A. 卫星2 在椭圆轨道上运行的速率大小关系为：va <vb B. 卫星的加速度大小关系为：aa > a1 > ab C. 两颗卫星沿各自轨道运行至c 点时所受的万有引力一定相同 D. 当卫星运动至d 点时，只需通过改变速度的大小就能实现在两条轨道间变轨 6. 如图所示，人站在自动扶梯上不动，随扶梯匀减速上升的过程中（ ） A. 重力对人做正功 B. 支持力对人不做功 C. 摩擦力对人做正功 D. 合力对人做负功 7. 某飞艇在平流层匀速飞行时，其所受阻力与速度成正比. 已知当飞艇以速度v1 匀速飞行时，动力系统的 输出功率为P，现将动力系统的输出功率提高至原先的k 倍，一段时间后飞艇 最多能加速至v2，则有（ ） A. 2 1 v kv  B. 2 1 v kv  C. 2 2 1 v k v  D. 2 2 1 1 2 v k v  8. 如图所示，一把长度为1m，质量为0.5kg 的刻度尺，放在水平桌面上，一端伸出桌面d=20cm。现用手 缓缓下压伸出的B 端， 直到A 端抬高24cm。 在该过程中， 手对尺做功 （ ） A．0.24J B．0.3J C．0.45J D．1.2J 二．多项选择题(本大题共5 小题，每小题4 分，共20 分。每小题给出的四个选项中至少有两项满足题 设要求，选对得4 分；漏选得2 分；不选、错选或多选不得分。) 卫星1 b a c 卫星2 d 地球 θ v a 第3页，共6 页 h v 9. 2022 年4 月23 日，中国空间站上的航天员们进行了第二次太空授课，丰富有趣的物理实验使得“天宫课 堂”深受广大青少年朋友的喜爱。其中一个“油水分离”的实验过程如下：航天员叶光富拿出一只试管，管 内的水与油均匀混合，呈现悬浊的状态。用细线拴住试管并甩动起来，让试管做圆周运动。一段时间后 试管内的水与油出现了明显的分层。下列有关该实验的说法中，正确的是（ ） A. 因为空间站中所有物体不受重力，所以试管中的水与油不会和地面上一样出现分层现象 B. 圆周运动让试管里的水和油产生了离心现象，密度较大的水将集中于试管的底部 C. 若保持细线长度不变，加快试管的转速，试管底部受到的压力将加大 D. 若保持每秒钟的转数不变，用更短的细线甩动试管，油水分离的时间将缩短 10. 如图所示，a、b、c、d 四种可能的人造卫星的轨道，可能存在的是（ ） A．a：极地圆轨道，圆心与地心重合 B．b：倾斜圆轨道，圆心与地心重合 C．c：高纬度轨道，圆心与纬度圈圆心重合 D．d：倾斜椭圆轨道，椭圆中心与地心重合 11. 中国在对引力波的探测与研究方面均走在了世界的前列，为人类了解宇宙的本质与起源做出重大贡献。 双星的运动是产生引力波的来源之一，假设宇宙中有一双星系统由P、Q 两颗星体组成，它们绕着连线上 的某一点O 在二者间万有引力作用下做匀速圆周运动， 若经天文观测得到两颗星间的距离为l， 双星系统 运行周期为T，已知万有引力常数为G，则可通过计算得出该双星系统（ ） A. 两颗星分别绕O 点运动的角速度 B. 两颗星运动的线速度之和 C. 两颗星的质量之和 D. 两颗星的质量之比 12． 2020 年东京奥运会上， “亚洲飞人”苏炳添以9 秒83 的成绩刷新了亚洲人在奥运百米赛场上的最好成绩， 引无数国人为之振奋。他采用蹲踞式起跑，在发令枪响后，右脚迅速蹬离起跑器，在向前加速的同时提 升身体重心。如图所示，假设质量为m 的运动员，在起跑后t 时间内，重心升高量为h，获得的速度为v， 克服空阻力做功为W 克阻。若将运动员近似看作质点，则在此过程中（ ） A．运动员所受的空气阻力做功: W 阻= -W 克阻 B．运动员所受的合力做功: 2 1 = 2 W mv mgh  合 a b c d P O Q 第4页，共6 页 C．运动员所受的重力做功: mgh W  重 D．运动员自身做功: 2 1 + + 2 W mv mgh W  人 克阻 13. 如图所示，用手捏住细线，让质量m=2kg 的小球在光滑水平桌面上以v=1m/s 的速率匀速圆周运动，其 半径r=0.3m，某时刻突然松手，使细线迅速放长0.2m 后，又迅速捏住细线，保证小球在更大半径的圆上 做匀速圆周运动。已知两圆为同心圆，则（ ） A. 细线迅速放长0.2m 所经历的时间为0.2s B. 在大圆上运动时，小球的角速度为1.2rad/s C. 迅速捏住细线的瞬间，会使小球动能损失0.36J D. 在大圆上运动时，细线对小球的拉力为1.44N 第二卷（主观题，共56 分） 三、实验题（共12 分） 14. 高中学生小明同学在家里用弟弟搭建城堡的泡沫积木设计并完成了一个研究平抛运动的性质的实验。 实 验方案的步骤如下： a. 用四块完全相同的长方形和一块三角形的泡沫砖搭建一个“高台”如图1 所示； b. 让一块圆柱形积木P 从三角形顶端释放，积木P 加速后从“高台”边缘飞出，落在事先铺在水平地面上 的复写纸和白纸上，并在白纸背面留下落点的痕迹； 第5页，共6 页 c. 去掉一块长方形泡沫砖，注意保持白纸和高台边缘的位置不变，重复步骤b； d. 重复步骤c，直至长方形砖块数量减至只剩一块； e. 用卷尺对纸上所记录的四次实验落点的间距进行测量； f. 分析数据，得出结论。 (1)（每空2 分）图1 给出了两种搭建“高台”的方式，符合本实验要求的方式是 （填“甲”或“乙”） ， 简要说明原因： 。在进行步骤c 时，除了应注意保持 白纸和“高台”的相对位置不变，还应保证每次都将圆柱形积木P 。 (2)（第1 空1 分，第2 空2 分）图2 为记录了四次实验落点的白纸。分析落点的间距x1、x2、x3 的大小可 知：标记“4”的落点对应于积木P 从 （填数字）块长方形泡沫砖组成的高台上平抛下落。小明 根据测量结果的比例关系，证明了平抛运动符合水平方向匀速、竖直方向匀加速的特点。因为小明 认为本实验的四次落点间距的理论值之比x1：x2：x3 应等于 ： ： ，而实际测量值在 误差的允许范围内确实与上述比值相等。 (3)（3 分） 小明测得的数据如下： x1=10.0cm， x2=7.6cm， x3=6.4cm， 若已知每块长方形泡沫砖的厚度d=10cm， 则可算出积木P 每次从“高台”上飞出时的速度v0= m/s (计算结果保留两位有效数字， 可能 用到的近似g=10m/s2，2 1.41 3 1.73   ， )。 四、计算题（共4 小题，15、16 题各10 分，17、18 题各12 分，共44 分。解答应写出必要的文字说明、 方程式或重要演算步骤， 只写出最后答案的不能得分。 有数值计算的题， 答案中必须明确写出数值和单位。 ） 15. (10 分)如图所示， 水平地面AB 的右端连接有半径R=0.4m 的光滑半圆形轨道BC， 左端放置一个弹簧枪。 当弹簧枪激发时， 可将质量为m1=20g 的“子弹球”水平弹出， 小球恰好能沿 圆弧轨道的内侧运动至C 点。若水平地面AB 长L=1.6m，与小球间的摩擦 因数μ=0.5，g 取10m/s2， (1)求弹簧枪在激发时弹力对小球所做的功； (2)若更换质量不同的“子弹球”后再由该弹簧枪激发（弹力做功相同） ，发 射出的小球经过C 点飞出恰能落回A 点，求新“子弹球”的质量m2 16. (10 分)2022 年4 月16 日，圆满完成任务的三名中国航天英雄乘坐神州十三号飞船从空间站顺利返回地 面，刷新中国载人航天器最快返回的记录，实现了中国航天的又一项重大技术突破. 如图所示，某颗卫星 的返回回收过程可简化如下：轨道1 是某近地圆轨道，其半径可近似看作等于地球半径，轨道2 是位于 A B 2R C 弹簧枪 子弹球 第6页，共6 页 与轨道1 同一平面内的中地圆轨道，轨道半径为地球半径的3 倍. 一颗在轨道2 上运行的质量为m 的卫 星的通过两次制动变轨，先从转移轨道进入轨道1 运行，调整好姿态再伺机进入大气层，返回地面. 若已 知地球半径R、卫星在轨道1 上运行时的加速度a. 试求（用题中所给字母表示） ： (1)该卫星在轨道2 上运行的动能Ek (2)卫星在转移轨道上从轨道2 上的A 点运行至轨道1 上 的B 点（A、B 与地心在同一直线上）所需的最短时间. 17. (12 分)一种升降电梯的原理如图所示，A 为电梯的轿厢，B 为平衡配重．在某次运行时A（含乘客） 、B 的质量分别为M=1200kg 和m=800kg．A、B 由跨过轻质滑轮的足够长轻质缆 绳连接．电动机通过牵引绳向下拉配重B，使得电梯的轿厢由静止开始向上运 动. 电动机输出功率P=20kW 保持不变．不计空气阻力和摩擦阻力， g=10m/s2．在A 向上运动过程中，求： (1)轿厢A 的理论上能达到的最大速度vm； (2)轿厢A 向上的加速度为a=2m/s2 时，配重B 下端的牵引绳上拉力大小； (3)已知厢体A 从开始运动到恰好达到最大速度vm 的80%时上升的高度为 6.1m，试求该过程中所用的时间t（计算结果保留一位小数）． 18. (12 分)右图所示为游乐场里旋转伞游戏的装置，静止时四个座椅和游戏者由长为r=3m 的吊臂悬吊在同 一高度， 吊臂以O 点为轴匀速转动时， 游戏者和座椅在同一水平面上做匀速圆周运动。 吊绳的长度L=7.5m， 绳与竖直方向的夹角为θ，假设每位游戏者与座椅总质量m=100kg，则： （g 取10m/s2，sin37 =0.6） (1)当θ=37 时，游戏者的速度v1 为多少？ (2)当装置缓慢增加转速，使得角θ由37 缓慢增加至53 时，每个游戏者 连同座椅的重力做多少功？ (3)第(2)问条件下，装置的动力机构要做多少功（忽略吊臂和吊绳的质量， 不计一切阻力与摩擦）？ 轨道2 轨道1 转移轨道 A B 轿厢A 配重B 定滑轮 定滑轮 定滑轮 电动机 m  L r O 惠州一中、珠海一中、中山纪中2021-2022 学年高一下第二次段考 物理参考答案与评分标准 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 D B B B B D A C BC AB ABC AD BD 14. (1) 甲；保证积木P 的从高台飞出时的初速度沿水平方向； 从三角形顶端同一位置由静止释放 （每空2 分） (2) 4； (21):(32):(23) − − − （ 第1 空1 分，第2 空2 分） (3) 1.7 （3 分） 15. (1) （5 分） 小球恰能运动至C 点，设最高点的速度为vC，由牛顿第二定律得 2 1 1 C v mgm R = （2 分） 对小球从开始运动至运动到B 点的过程使用动能定理得 2 111 1 2 2 C WmgLmgRmv  − − = （2 分） 由以上两式得： 0.36 W = J （1 分） (2) （5 分）小球从C 点抛出后做平抛运动，可得方程 2 2 1 2 gt R = （1 分） t v L C  = （1 分） 由⑤⑥式得： 4 / C vms = （1 分） 2 2 2 2 1 2 2 C W m gL m gR m v   − − = （1 分） 可得 2 15 m g = （1 分） 16.（1） （6 分） 2 2 (3)(3) GMmv m R R = （2 分） 2 GMm ma R = （2 分） 2 1 2 k E mv = （1 分） 式可得： 1 6 k EmaR = （1 分） （2） （4 分）转移轨道是椭圆轨道，其的长轴： 2a=R+3R=4R （1 分） 卫星在轨道2 上的周期T2 满足： 2 2 2 2 4 3 (3) GMm mR R T  = （1 分） 由开普勒第三定律，转移轨道的周期T 满足： 2 2 2 3 3 (3) T T a R = （1 分） 卫星在转移轨道的最短时间是： 1 2 2 2 m R t T a  = = （1 分） 17.【答案】（1）5m/s （2）8000N （3）2.0s （1）（4 分）当时A 的速度达到最大时，有：F= (M-m) g （1 分） 又由于： P=Fvm （2 分） 可解得： 3 2010 5 120080010 m P v Mmg  = = = − −  （ ） （ ） m/s （1 分） （2） （3 分）当A 向上的加速度为a=2m/s2 时，设重物B 下端绳的拉力大小为FB．根据牛顿第二定律得： 对A：FA-Mg=Ma （1 分） 对B：FB+mg-FA=ma （1 分） 联立解得：FB=8000N （3） （5 分）轿厢从开始运动到恰好达到最大速度的80%的过程，对A、B 整体，由动能定理得： 2 1 ()(0.8) 2 m PtMghmghMmv − + = +  （3 分） 解得： t =2.0s （2 分） 18. （1） （4 分）以座椅和游戏者为研究对象，受力分析如图所示，由牛顿第二定律得： 1 2 1 37 sin R v m T Tx = =  （1 分） mg T Ty = =  37 cos （1 分） 此时游戏者做圆周运动的半径为R1，由几何关系得  37 sin 1 L r R + = （1 分） 联立上式得： s m g L r v / 5 . 7 37 tan ) 37 sin ( 1 = + =   （1 分） （2） （3 分）当装置缓慢加速，θ 由37 缓慢增加至53 时，游戏者相对地面的高度增加Δh：  37