河南省豫北名校2021-2022学年高一下学期中联考物理试题

大联考 2021—2022 学年（下）高一年级期中考试 物理 考生注意： 1．答题前，考生务必将自己的姓名、考生号填写在试卷和答题卡上，并将考生号条 形码粘贴在答题卡上的指定位置． 2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑． 如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号．回答非选择题时，将答案写在 答题卡上，写在本试卷上无效． 3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回． 一、选择题：本题共10 小题，每小题5 分，共50 分．在每小题给出的四个选项中， 第1~7 题只有一个选项符合题目要求，第8~10 题有多个选项符合题目要求．全部选 对的得5 分，选对但不全的得3 分，有选错的得0 分． 1. 如图所示，在一端封闭的光滑玻璃管中注满清水并封口，水中有一由红蜡块做成的大小适宜 的小圆柱体，恰好在玻璃管中匀速上升，同时将玻璃管由静止开始水平向右先做匀加速运动， 再做匀减速运动，关于红蜡块的运动轨迹正确的是（ ） A. B. C. D. 2. 下列说法正确的是（ ） A. 相同时间内，火星和太阳连线扫过的面积与地球和太阳连线扫过的面积相等 B. 牛顿通过扭秤实验测定了引力常量G C. 由万有引力定律可知，两物体相距无穷小时，两者间的万有引力趋于无穷大 D. 所有绕同一中心天体运动的行星轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比都相等 3. 如图为某一锥形齿轮传动示意图，小齿轮带动大齿轮转动，两齿轮恰好完全咬合。大齿轮外 侧边缘处某点线速度、角速度、向心加速度大小分别为 1 1 1 v a  、 、 ，小齿轮外侧边缘处某点线 速度、角速度、向心加速度大小分别为 2 2 2 v a  、 、 ，则下列说法正确的 是（ ） A. 1 2 1 2 1 2 , , v v a a      B. 1 2 1 2 1 2 , , v v a a      C. 1 2 1 2 1 2 , , v v a a      D. 1 2 1 2 1 2 , , v v a a      4. 如图所示，某救援队利用如下装置转运救灾物资，物资穿在竖直固定光滑杆上．若汽车速度 为v ，物资运动速度为v ，定滑轮左右两侧轻绳与竖直方向夹角分别为  、 ．不计滑轮质量以 及绳与滑轮间的摩擦，下列关系正确的是（） A. sin cos v v    B. 2 sin cos v v    C. sin cos v v    D. cos sin v v    5. 如图为荷球的 篮筐（无篮板），某同学距球柱不同位置，从相同高度先后将甲、乙两球斜向 上抛出，两次均命中篮筐。已知甲、乙两球初速度与水平方向夹角分别为60 和45 ，且两球运 动的最大高度相同。不计空气阻力，从球出手到进入篮筐过程中，下列说法正确的是（ ） A. 乙球飞行时间大于甲球飞行时间 B. 甲球在最高点的速度比乙球在最高点的 速度大 C. 甲球初速度是乙球初速度的 3 2 倍 D. 甲球初速度是乙球初速度的 2 3 倍 6. 已知地球的半径为R，月球的公转周期是T，月球表面的重力加速度为a，地心到月心距离为 r，引力常量为G，下列说法正确的是（） A. 月球的质量 2 3 2 4 r GT  B. 地球的质量为 2 aR G C. 地球的密度为 3 4 a RG  D. 地球的密度为 3 2 3 3 r GT R  7. 中国科学家利用天眼FAST 对武仙座球状星团(M13) 展开脉冲星观测研究，发现了脉冲星 M13E 为掩食双星“黑寡妇”。在这一双星系统中，主星（质量为 1 m ）是一颗毫秒脉冲星，伴 星（质量为 2 m ）的物质会被主星的星风加热并吸走一部分，两星之间的距离L 会逐渐增大。下 列说法正确的是（ ） A. 主星掩食伴星是因为它对伴星的引力大于伴星对它的引力 B. 由于双星之间的距离L 逐渐增大，双星绕其连线上某点转动的角速度会减小 C. 由于双星之间的距离L 逐渐增大，双星绕其连线上某点转动的角速度会增大 D. 由于双星的总质量不变，即使L 逐渐变大，双星绕其连线上某点转动的周期不变 8. 如图所示，质量为m 的小球在光滑竖直圆锥筒中绕圆心O 做匀速圆周运动，小球至圆锥顶点 的距离为l ，圆锥面的母线与竖直线的夹角为 。下列说法正确的是（ ） A. 若小球角速度增大，则l 减小 B. 若小球角速度增大，则l 增大 C. 小球质量越大，向心加速度越大 D. 小球做圆周运动的向心加速度与其质量 无关 9. 如图1 所示，轻绳一端固定在O 点，另一端系一质量为m 的小球，绳上有一拉力传感器（质 量可忽略）。初始时，小球静止在最低点，现给小球一水平向右的初速度使其绕O 点在竖直面 内做圆周运动，在其轨迹最高点设置一光电门，可测量小球在最高点的速度v 。多次改变小球初 速度，记录小球运动到最高点时的拉力F 和对应速度平方 2 v 并绘制 2 F v  图像如图2 所示。下 列说法正确的是（ ） A. 重力加速度等于 m b B. 轻绳长度等于 am b C. 当 2 v a  时，向心加速度为 b m D. 当 2 2 v a  时，小球所受的拉力等于其 重力的两倍 10. 高山跳台滑雪是冬奥会上很惊险、刺激、具有观赏性的比赛项目。运动员离开跳台时速度方 向与水平方向成 角斜向上，到达最高点时速度大小为v ，从最高点到落到地面所用时间为t， 设运动员在空中运动时只考虑重力的作用，且可视为质点，重力加速度为g。下列判断正确的是 （ ） A. 运动员离开跳台时的速度大小是cos v  B. 运动员在空中运动的总时间是 tan v t g  C. 运动员在竖直方向发生的位移大小是 2 2 1 ( tan ) 2 2 v gt g   D. 运动员做的是匀变速运动 二、非选择题：本题共6 小题，共60 分． 11. 用如图所示的实验装置探究小球做圆周运动所需向心力的大小F 与质量m、角速度以及半 径r 之间的关系。两个变速塔轮通过皮带连接，转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动， 槽内的钢球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对钢球的压力提供向心力，钢球对挡板的反作用力 通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺上红白相间的等分格显示出两个 钢球所受向心力的比值。如图是探究过程中某次实验时装置的状态。下列说法正确的是（ ） A. 若要研究向心力与质量的关系，应使变速塔轮1 和塔轮2 的半径相等，质量不同的钢球运动 半径相同 B. 若要研究向心力与角速度的关系，应使变速塔轮1 和塔轮2 的半径不相等，质量相同的钢球 运动半径相同 C. 若要研究向心力与半径的关系，应使变速塔轮1 和塔轮2 的半径不相等，质量相同的钢球运 动半径不相同 D. 以上说法都不对 12. （1）某同学利用频闪照相法研究平抛运动并测量当地重力加速度，得到图1 所示频闪照片和 表1 所示数据，表中g 表示重力加速度， 0 v 表示平抛的初速度。请利用表1 中数据点3 采集到的 数据将表1 补充完整： 0 v _______m/s ，g ________ 2 m/s 。 表1 数据点 1 2 3 4 5 (cm) x 0 3.4 6.5 9.8 13 (cm) y 0 0.9 4.9 11.3 20.5 (s) t 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0(m / s) v \ 0.68 0.65 0.65   2 m / s g \ 7.2 10.0 10.3 （2）分析表1 中的数据，由于拍摄角度的变化，采集的数据随数据点的不同有较大偏差，最终 使测得的重力加速度g 存在较大误差。为减小实验误差，实验小组使用改进后的装置重做实验， 得到图2 所示频闪照片和表2 所示实验数据。 表2 数据 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 (cm) x 0 1.7 3.4 5.2 7 8.7 10.4 12.2 13.9 15.5 (cm) y 0 0.3 1.2 2.7 4.9 7.6 11 15 19.6 24.7 (s) t 0 0.025 0.05 0.075 0.1 0.125 0.15 0.175 0.2 0.225 该实验小组使用图像法处理实验数据，并以 2y t 为纵轴，以t 为横轴，建立直角坐标系，其函数 表达式为__________。由图3 可知，实验所在地的重力加速度g  _______ 2 m / s （结果保留2 位有效数字）。 13. 高速转动的转盘重心若不在转轴上，运行将不稳定，且转轴会承受很大的作用力，加速磨损。 图中转盘半径为R，OO 为转动轴。正常转动时，转动轴受到的水平作用力为零。现在转盘边 缘处叠放质量均为m、可视为质点的A、B 两物块并由静止缓慢增大转速，A、B 间动摩擦因数为  ，B 与转盘间的动摩擦因数为2 ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。求： （1）若A、B 保持相对静止，转盘角速度的 取值范围； （2）若A、B 都脱离转盘，转盘角速度的取值范围。 14. 太阳系各行星几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动。当地球恰好运行到火星和太 阳之间，且三者几乎排成一条直线的时候，天文学称为“火星冲日”。已知火星公转半径与地 球公转半径的比值为 2 3 C （C 为常数），地球的公转周期为T，求： （1）火星公转周期T火； （2）相邻两次火星冲日的时间间隔t 。 15. 北京2022 年冬奥会雪车雪橇中心位于延庆赛区西南侧。这里建有中国首条雪车雪橇赛道 “雪游龙”，主赛道包含16 个弯道，其中第11 个弯道是全球独创的360 回旋弯。已知雪车沿 倾斜赛道在水平面内做圆周运动，简化为如图所示，其最大滑行速度约37m/s ，最大向心加速 度4.7g ，雪车与赛道间动摩擦系数为0.1，重力加速度g 取 2 10m/s ，不计空气阻力，最大静摩擦 力等于滑动摩擦力。求： （1）回旋弯的直径（保留1 位小数）； （2）假设雪车以最大速度滑行时，恰好不向上侧滑，赛道倾角的正切值（保留1 位小数）。 16. 如图所示，将一质量为m 的光滑小球从斜面不同高度先后释放。第一次释放后，小球冲上右 侧竖直半圆环圆形管道，从A 点水平射出，落点距A 点最近；第二次释放后，小球从A 点飞出 后垂直砸在斜面上。已知斜面倾角 37 ,sin37 0.6,cos37 0.8     ，圆环半径为R，重力加 速度为g，不计空气阻力。求： （1）第一次释放小球后，小球对圆环轨道A 点的弹力（可用分式表示）； （2）第二次释放小球后，小球对圆环轨道A 点的弹力（可用分式表示）。 【1 题答案】 【答案】A 【2 题答案】 【答案】D 【3 题答案】 【答案】B 【4 题答案】 【答案】C 【5 题答案】 【答案】D 【6 题答案】 【答案】D 【7 题答案】 【答案】B 【8 题答案】 【答案】AD 【9 题答案】 【答案】BC 【10 题答案】 【答案】CD 【11 题答案】 【答案】AB 【12 题答案】 【答案】 ①. 0.65 ②. 9.8 ③. 2y gt t  ④. 9.8 【13 题答案】 【答案】（1） 1 g R   ；（2） 2 3 g R  ＞ 【详解】（1）A 恰要发生滑动，由牛顿第二定律 2 1 mg m R    解得 1 g R   此时对B，由牛顿第二定律 2 1 f mg m R     解得 2 2 2 f mg mg     ＜ 故此时B 不会发生相对滑动；所以若A、B 保持相对静止，转盘角速度的取值范围为 1 g R   （2）B 恰巧可以发生相对滑动时，由牛顿第二定律 2 2 2 2mg mg m R       解得 2 3 g R   所以若A、B 都脱离转盘，转盘角速度的取值范围为 2 3 g R  ＞ 【14 题答案】 【答案】（1）CT；（2） 1 CT C  【详解】（1）由开普勒第三定律 3 3 2 2 R R T T  火 地 火 解得 T CT  火 （2）由题意 2 t t      地 火 由角速度和周期关系 2 2 2 t t T T      火 解得 1 CT t C   【15 题答案】 【答案】（1）58.3m ；（2）3.1 【详解】（1）由牛顿第二定律 2 2 mv ma d  解得 58.3m d  （2）由题意，受力分析如图所示 水平方向，牛顿第二定律可知 cos sin f N ma     竖直方向受力平衡 sin cos f mg N     由最大静摩擦力等于滑动摩擦力 f N   解得 tan 3.1  【16 题答案】 【答案】（1） 16 25 mg ，方向竖直向上；（2） 1 17 mg ，方向竖直向下 【详解】（1）小球从A 点飞后，做平抛运动，所以水平方向做匀速直线运动，所以有 1 1 1 x v t  竖直方向做自由落体运动，有 2 1 1 1 2 h gt  结合题意，由几何知识可得 1 2 cos sin x R    2 1 2 cos h R   联立可得 1 sin v gR    在A 点，由牛顿第二定律 2 1 v mg F m R   解得 16 25 F mg  所以弹力大小为 16 25 mg ，方向竖直向上 （2）同理可得 2 2 2 x v t  2 2 2 1 2 h gt  2 y v gt  在落点，由平行四边形定则 2 tan y v v  有几何知识可得 2 2 2 tan R h x    解得 2 2 18 17 v gR  在A 点由牛顿第二定律 2 2 v mg F m R    解得 1 17 F mg  所以弹力大小为 1 17 mg ，方向竖直向下