湖北省新高考联考协作体2021-2022学年高一下学期3月联考 物理试题

2022 年湖北省新高考联考协作体高一下学期3 月考试 高一物理试卷 命题学校：云梦一中命题教师：李洪涛审题学校：孝感一中 考试时间：2022 年3 月4 日试卷满分：100 分 注意事项∶ 1、答卷前，考生务必将自已的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置。 2、回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上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11 小题，每小题4 分，共44 分。第1 题至第7 题只有一个选项符合题目 要求，第8 题至第11 题有多个选项符合题目要求。全部选对得4 分，选对但不全的得2 分， 有选错的得0 分。 1. 我国的空间站“天宫二号”在轨安全运行一年多，“神舟十三号”宇航员在舱外机械臂的帮助下已进行 了两次太空行走，圆满完成了预定的科研任务。机械臂的运动是由许多支架共同产生的合力完成的，已知 一个合力和它的两个分力，下列说法中正确的是（ ） A. 合力必大于每一个分力 B. 合力必大于两个分力的大小之和 C. 合力大小可以与其中一个力相等，但一定小于另一个力 D. 两个分力大小一定，夹角越小，合力越大 【答案】D 【解析】 【详解】A B C. 合力与分力之间的关系满足平行四边形定则，合力大小可能大于、等于、小于每一个分力； 比如：当两个分力大小相等，方向相反时，合力为 ，此时合力小于每一个分力，故A B C 错误； D. 由平行四边形定则可知，两个分力大小一定，夹角越小，合力越大，D 正确； 故选D。 2. 2022 年北京冬奥会上，中国选手谷爱凌获得自由式滑雪大跳台的金牌。不计空气阻力，将运动员看作质 点，可以把谷爱凌在空中的轨迹看作曲线，关于此过程的曲线运动，下列说法正确的是（ ） A. 速度总是与加速度垂直 B. 速度总是变化的 C. 加速度总是变化的 D. 速率总是不变的 【答案】B 【解析】 【详解】谷爱凌在空中运动，不计空气阻力，只受重力作用，所以是匀变速曲线运动（斜抛运动），加速 度始终等于重力加速度，竖直向下，而速度方向在时刻变化，大小也在变化，所以ACD 错误，B 正确。 故选B 。 3. “神舟十二号”宇航员顺利返回地球后，又经过了两个星期左右的恢复锻炼，才逐渐适应地球的重力环境。 如图所示，重物A 质量为m，置于水平地面上。一根轻质弹簧，原长为L，劲度系数为k，下端与物体A 相 连接。宇航员恢复锻炼时现将弹簧（初始为原长）上端点P 缓慢地竖直提起一段高度使重物A 离开地面。 已知上端点P 向上移动的高度为h，则这时重物具有的重力势能为（以地面为零势能面）（ ） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】物块刚A 离开地面时，弹簧所受的弹力等于物块的重力，根据胡克定律得弹簧伸长的长度为 由弹簧上端P 缓慢的竖直向上提起的距离L，则物块上升的高度为 以地面为势能零点，这时物块A 具有的重力势能为 故C 正确，ABD 错误。 故选C。 4. 如图所示，a、b 两物体在竖直向上的恒力F 作用下，一起沿粗糙竖直墙面匀速向上运动，a、b 两物体的 质量分别为M、m，重力加速度为g，则（ ） A. a 物体与墙壁间存在弹力和摩擦力作用 B. b 物体受四个力的作用 C. a 物体对b 物体的作用力大小为mg D. 恒力F 大于（M+m）g 【答案】C 【解析】 【详解】A D. 对物体a、b 整体受力分析，受重力、恒力F，由于水平方向竖直墙面对a 没有弹力，墙面对 a 也就没有摩擦力；由受力平衡得 AD 错误； B C. 对物体b 受力分析，b 物体受到重力，a 给它的支持力和静摩擦力，由平衡条件得，支持力和静摩擦力 的合力与b 的重力等大反向，即a 物体对b 物体的作用力大小为 ，B 错误，C 正确； 故选C。 5. 在北京冬奥会坡面障碍技巧赛的比赛中，运动员从跳台a 处沿水平方向飞出，在斜坡b 处着陆。将运动 简化为如下模型，在足够长的斜面上的A 点，运动员以水平速度v0飞出，不计空气阻力，他从抛出到离斜 面最远所用时间为t1，从抛出到落到斜面上所用时间为t2，则t1与t2之比为（ ） A. 1∶2 B. 2∶1 C. 1∶1 D. 1∶3 【答案】A 【解析】 【详解】从抛出到离斜面最远时速度方向与斜面平行，速度夹角为 ，即 从抛出到落到斜面上时，位移夹角为 ，即 所以有 解得 故A 正确，BCD 错误。 故选A。 6. 2020 年7 月31 日，北斗三号全球卫星导航系统正式开通。北斗三号全球卫星导航系统中有24 颗中圆地 球轨道卫星、3 颗地球静止轨道卫星（同步卫星）、3 颗倾斜地球同步轨道卫星，共30 颗卫星组成。关于 地球静止轨道卫星（同步卫星），下列说法不正确的是（ ） A. 它的周期与地球自转周期相同 B. 它的周期、高度、速度大小都是一定的 C. 我国发射的同步通讯卫星可以定点在北京上空 D. 我国发射的同步通讯卫星必须定点在赤道上空 【答案】C 【解析】 【详解】A．同步卫星的周期与地球自转周期相同，选项A 正确，不符合题意； B．根据万有引力提供向心力有 其中R 为地球半径，h 为同步卫星离地面的高度。 由于同步卫星的周期必须与地球自转周期相同，所以T 为一定值，根据上面等式得出同步卫星离地面的高 度h 也为一定值。由于轨道半径一定，则线速度的大小也一定，选项B 正确，不符合题意； CD．它若在除赤道所在平面外的任意点，假设实现了“同步”，那它的运动轨道所在平面与受到地球的引力 就不在一个平面上，这是不可能的。所以我国发射的同步通讯卫星必须定点在赤道上空，选项C 错误，符合题意；D 正确，不符合题意。 故选C。 7. 我国的“天眼”是世界上最大的射电望远镜，通过“天眼”观测到的某三星系统可理想化为如下模型： 如图所示，甲、乙、丙是位于同一直线上的离其他恒星较远的三颗恒星，甲、丙围绕乙在半径为R 的圆轨 道上运行，若三颗星质量均为M，万有引力常量为G，则（ ） A. 甲星所受合外力为 B. 甲星的线速度为 C. 甲星的 周期 D. 甲星的向心加速度为 【答案】A 【解析】 【详解】A．根据万有引力得 故A 正确； B．根据牛顿第二定律得 得 故B 错误； C．由 得 故C 错误； D．由 可得 故D 错误。 故选A。 8. 如图所示，两个质量分别为m1＝4kg、m2＝2kg 的物体置于光滑的水平面上，中间用轻质弹簧秤连接。 两个大小分别为F1＝32N、F2＝20N 的水平拉力分别作用在m1、m2上，则达到稳定状态后，下列说法正确 的是（ ） A. 弹簧秤的示数是28N B. 弹簧秤的示数是24N C. 在突然撤去F2的瞬间，m2的加速度大小为12m/s2 D. 在突然撤去F1的瞬间，m1的加速度大小为8m/s2 【答案】BC 【解析】 【详解】AB．对整体分析，整体的加速度为 隔离m2分析，设弹簧秤对m2的拉力为F，根据牛顿第二定律得 解得 故A 错误，B 正确； C．撤去F2的瞬间，弹簧的弹力不变，m2的加速度大小为 故C 正确； D．撤去F1的瞬间，m1的加速度大小为 故D 错误。 故选BC。 9. 某物体沿一直线运动，其v-t 图像如图所示，则下列说法正确的是（ ） A. 第2s 内和第3s 内物体的加速度方向相反 B. 第2s 内和第3s 内物体的速度方向相反 C. 第3s 内速度方向与加速度方向相同 D. 第3s 内速度方向与加速度方向相反 【答案】AD 【解析】 【详解】CD．第3s 内物体朝正方向做匀减速直线运动，速度方向与加速度方向相反，C 错误，D 正确； B．第2s 内和第3s 内物体均朝正方向运动，速度方向相同，B 错误； A．第2s 内物体朝正方向做匀加速直线运动，速度方向与加速度方向相同，故第2s 内和第3s 内物体的加 速度方向相反，A 正确。 故选AD。 10. 图为牛顿“月一地”检验示意图，已知月球公转的轨道半径 为地球半径 的60 倍，轨道处的重力加 速度为 ，地球表面的月球重力加速度为 ，则（ ） A. “月一地”检验的是 与月球表面的重力加速度相等 B. “月一地”检验的是 与月球公转的向心加速度相等 C. D. 【答案】BD 【解析】 【详解】AB．假设地面的地球吸引力与地球吸引月球绕地球运行的引力是同种力，遵循相同的规律，已知 月球公转的轨道半径 为地球半径 的60 倍，那么应该比较的是月球绕地球运行的向心加速度 与地 面的重力加速度 的比值，即“月－地”检验的是 与月球公转的向心加速度相等，故A 错误，B 正确； CD．根据“月－地”检验的原理可知，月球绕地球运行轨道半径是地球半径的60 倍，月球轨道上一个物 体的受到的引力与它在地面附近时受到的引力之比为 月球在轨道处的重力加速度 与地球表面的重力 加速度 的关系为 故C 错误，D 正确； 故选BD。 11. 一辆“复兴号”模型小机车在水平路面上由静止启动，在前5s 内做匀加速直线运动，5s 末达到额定功 率，之后保持以额定功率运动，其v−t 图像如图所示。已知汽车的质量为m=1×103kg，汽车受到地面的阻 力为车重的0.1 倍，g 取10m/s2，则以下说法正确的是（ ） A. 汽车在前5s 内的 牵引力为5×103N B. 汽车速度为25m/s 时的加速度为3m/s2 C. 汽车的额定功率为200kW D. 汽车的最大速度为150m/s 【答案】AB 【解析】 【详解】A．汽车在前5s 内做匀加速运动，加速度 由牛顿第二定律得 其中 解得 故A 正确； BCD．汽车在5s 末功率达到额定功率 当汽车速度最大时，牵引力与阻力大小相等，即 F=f 最大速度 汽车速度为25m/s 时，则有 解得 故B 正确，CD 错误。 故选AB。 二、非选择题∶本题共5 小题，共56 分。 12. 用如图所示的实验装置来探究小球作圆周运动所需向心力的大小F 与质量m、角速度ω 和半径r 之间的关系，转动手柄使长槽和短槽分别随变速轮塔匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动。横臂的挡板 对球的压力提供了向心力，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， 标尺上的红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值。某次实验图片如下，请回答相关问题： （1）在研究向心力的大小F 与质量m、角速度ω 和半径r 之间的关系时我们主要用到了物理学中______的 方法； A.理想实验法 B.等效替代法 C.控制变量法 D.演绎法 （2）若图中两钢球质量相等，运动的半径也相等，标尺上红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力 的比值为1：9，运用圆周运动知识可以判断与皮带连接的变速轮塔对应的半径之比为______ A.1：9 B.3：1 C.1：3 D.1：1 【答案】 ①. C . ②B 【解析】 【详解】（1）[1]在研究向心力的大小F 与质量m、角速度ω 和半径r 之间的关系时，需先控制某些量不 变，研究另外两个物理量的关系，该方法为控制变量法。故选C。 （2）[2]根据Fn=mrω2，两球的向心力之比为1：9，半径和质量相等，则转动的角速度之比为1：3，因为 靠皮带传动，变速轮塔的线速度大小相等，根据v=rω，知与皮带连接的变速轮塔对应的半径之比为3： 1。故选B。 13. 在探究加速度与力、质量的关系实验中，采用如图1 所示的实验装置，小车及车中砝码的质量用M 表 示，盘及盘中砝码的质量用m 表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸带打上的点计算出。 (1)下列做法正确的是（ ） A．调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行 B．在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时，将砂桶通过定滑轮拴在木块上 C．实验时，先放开木块再接通打点计时器的电源 D．通过增减木块上的砝码改变质量时，需要重新调节木板倾斜度 (2)某学生在平衡摩擦力时，把长木板的 一端垫得过高，使得倾角偏大。他所得到的a－F 关系可用图中的_ _______表示。(图中a 是小车的加速度，F 是细线作用于小车的拉力) （3）保持小车质量M 一定，改变悬挂物质量m，多次重复测量，在某次实验中根据测得的多组数据可画 出关系图线，如图所示；此图线的AB 段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是__________。 （4）如图3 所示为某同学在做实验时由打点计时器得到的表示小车运动过程的一条清晰纸带，纸带上两相 邻计数点的时间间隔为T=0.10s，其中x1=7.05 cm、x2=7.68 cm、x3=8.33 cm、x4=8.95 cm 、x5=9.61 cm、 x6=10.26 cm，则A 点处瞬时速度的大小是______m/s，加速度的大小是_____m/s2（计算结果保留两位有效 数字）。 【答案】 ①. A . ②C . ③钩码质量太大 ④. 0.86 . ⑤0.64 【解析】 【详解】（1）[1]A．调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行，否则拉力不会等于合力，故 A 正确； B．在调节模板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时是借助木块自身的重力的分力，而不是借助其它力， 故不应悬挂“重物”，故B 错误； C．打点计时器要“早来晚走”即实验开始时先接通打点计时器的电源待其平稳工作后再释放木块，而当实 验结束时应先控制木块停下再停止打点计时器，故C 错误； D．平衡摩擦力后，有 mgsinθ=μmgcosθ， 即 μ=tanθ， 与质量无关，故通过增减木块上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度，故D 错误。 选择A。 （2）[2]A．图象过原点，恰好平衡摩擦力，木板高度合适，故A 不合题意； B．在拉力较大时，图象发生弯曲，这是由于小车的合力用钩码的重力近似替代且小车质量没有远大于砂 桶质量造成的，故B 不合题意； C．a-F 图象在a 轴上有截距，是由过平衡摩擦力造成的，平衡摩擦力时木板垫的过高，故C 符合题意； D．图象在F 轴上有截距，没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，故D 错误。 故选C。 （3）[3] 探究加速度与力的关系实验，当钩码的质量远小于小车质量时，可以近似认为小车受到的拉力等 于钩码的重力，a-F 图象是直线，如果钩码质量太大，不能满足钩码质量远小于小车质量时，a-F 图象不是 直线而发生弯曲。 （4）[4]根据匀变速直线运动中间时刻的速度等于该过程中的平均速度，可以求出纸带上打A 点时小车的 瞬时速度，即： ； [5]根据匀变速直线运动的判别式，结合六组位移采用逐差法可得小车运动的平均加速度表达式为： 带入数据得： 。 14. 若已知火星半径为R，2021 年2 月，我国发射的火星探测器“天问一号”在距火星表面高为R 的圆轨 道上飞行，周期为T，引力常量为G，不考虑火星的自转，求： （1）火星表面的重力加速度 （2）火星的密度 （3）火星表面的环绕速度 【答案】（1） ；（2） ；（3） 【解析】 【详解】（1）火星探测器距火星表面高为R 的圆轨道上飞行，做匀速圆周运动，故 在火星表面，重力等于万有引力，故 联立解得 （2）由（1）可知 火星的密度 （3）火星表面的环绕速度 15. 如图所示，细绳一端系着质量M＝4.0kg 的物块，静止在水平桌面上，另一端通过光滑小孔吊着质量m ＝2.0kg 的物体，物块与圆孔的距离r＝1.0m，已知物块与桌面间的动摩擦因数μ 为0.2，重力加速度g 取 10m/s2，设物块受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，现使物块随水平桌面以小孔为圆心在水平面上匀速 转动。求：（计算结果保留两位有效数字） （1）要使吊着的物体不下降，转台匀速转动的最小角速度ω1； （2）要使吊着的物体不上升，转台匀速转动的最大角速度ω2。 【答案】（1） rad/s；（2） rad/s 【解析】 【详解】（1）要使m 静止，应有 FT=mg 设角速度的最小值为ω1，此时M 有向着圆心运动的趋势，其受到的最大静摩擦力沿半径向外，由牛顿第 二定律得 联立得 ω1= rad/s （2）设角速度的最大值为ω2，此时M 有背离圆心运动的趋势，其受到的最大静摩擦力沿半径指向圆心， 由牛顿第二定律得 联立得 ω2= rad/s 16. 如图所示，在光滑的水平面上静止着长木板B，滑块A 与长木板B 之间的动摩擦因数为μ=0.2，A 的质 量为mA=1.0kg，B 的质量为mB=2.0kg，A 以水平初速度v=3m/s 冲上长木板B 的左端，经过一段时间，两 者速度相等，A 没有运动到B 板的右端，二者相对静止一起向墙壁运动，B 与墙壁碰撞后，以原速率反向 弹回。（已知重力加速度g=10m/s2）问：（结果保留两位有效数字） （1）在与墙壁碰撞前，从A 冲上木板到A、B 相对静止，经过多长时间？ （2）为了保证A 不从木板右端落下，木板至少要多长？ 【答案】（1）1s；（2）2.2m 【解析】 【详解】（1）滑块A 有向右的初速度v，受到向左的滑动摩擦力，加速度为 ，由牛顿第二定律可得 木板在光滑的水平地面上，受到A 向右的滑动摩擦力，加速度为 ，由牛顿第二定律可得 设经过时间t1滑块和木板达到共速v1，有 联立解得 （2）因地面光滑，两者共速后一起匀速向右撞向墙壁，滑块相对木板向右的相对位移为 木板撞墙后以 向左运动，滑块继续以 向右运动，两者继续相对滑动，则滑块向右以a1 先减速到零，木板向左以a2减速为 ，此过程时间为t2，有 此过程滑块相对木板向右的相对位移为 此后滑块向左以a1加速，木板继续向左减速，设经过t3达到共速v3，有 联立可得： 滑块相对木板向右的相对位移为 则全过程滑块相对木板向右的总的相对位移为 故为了保证A 不从木板右端落下 即木板至少长2.2m。