吉林省长春外国语学校2021-2022学年高一下学期阶段测试物理试题（详解版）

长春外国语学校2021-2022 学年第二学期第一次月考试题高一年级 物理试卷 考试时间：50 分钟； 注意事项： 1.答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息 2.请将答案正确填写在答题卡上 第I 卷（选择题） 一、单选题（共5 题，每题6 分，共30 分） 1. 下列说法正确的是（ ） A. 物体在 恒力作用下一定做直线运动 B. 物体在变力作用下一定做曲线运动 C. 曲线运动一定是变速运动 D. 物体做圆周运动时，其所受合外力的方向一定指向圆心 【1 题答案】 【答案】C 【解析】 【详解】AB．物体做直线运动还是曲线运动取决于合外力方向与运动方向的关系，共线则为直线，不共线 则为曲线运动，故AB 错误； C．曲线运动的速度方向一直在发生变化，所以曲线运动一定是变速运动，故C 正确； D．物体做匀速圆周运动时，合外力提供向心力，但在变速圆周运动中，合外力即提供向心力，也给了物 体一个切线方向的 加速度，故此时合外力不指向圆心，故D 错误。 故选C。 2. 如图所示，a、b、c 为三个完全相同的时钟，a 放在水平地面上，b、c 分别放在以速度vb、vc向同一方向 飞行的两枚火箭上，且vb大于vc，则地面上的观察者认为走得最慢的钟为（ ） A. a B. b C. c D. 无法确定 【2 题答案】 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】根据 可知，相对观察者的速度越大，其上的时间越慢，a 放在水平地面上，在地面上的人看来，a 钟没有变化， b、c 均变慢，且vb大于vc，b 钟比c 钟更慢，则地面上的观察者认为走得最慢的钟为b，B 正确。 故选B。 3. 高铁项目的建设加速了国民经济了发展，铁路转弯处的弯道半径r 是根据高速列车的速度决定的。弯道 处要求外轨比内轨高，其内外轨高度差h 的设计与r 和速率v 有关。当火车以规定速度通过弯道时，内低 外高的轨道均不受挤压，则下列说法正确的是（ ） A. 当火车以规定速度转弯时，火车受重力、支持力、向心力 B. 若要降低火车转弯时的规定速度，可减小火车的质量 C. 若要增加火车转弯时的规定速度，可适当增大弯道的坡度 D. 当火车的速度大于规定速度时，火车将挤压内轨 【3 题答案】 【答案】C 【解析】 【详解】A. 当火车以规定速度转弯时，火车受重力、支持力作用，二者的合力提供向心力，故A 错误； B.合力提供向心力，即 则 可以看出规定的速度与火车的质量无关，故B 错误； C.根据公式 ，可以看出当θ 增大时，规定速度也增大，故C 正确； D.当火车的速度大于规定速度时，则受到外轨弹力与重力和支持力的合力一起提供向心力，使火车继续做 圆周运动，所以火车将挤压外轨，故D 错误。 故选C。 4. 2021 年6 月7 日，搭载神舟十二号载人飞船的 运载火箭，在酒泉卫星发射中心点火发射。神舟十二号飞 船入轨后，成功与天和核心舱对接，3 名航天员顺利进入天和核心舱，标志着中国人首次进入自己的空间 站。如图为飞船运动过程的简化示意图。飞船先进入圆轨道1 做匀速圆周运动，再经椭圆轨道2，最终进 入圆轨道3 完成对接任务。轨道2 分别与轨道1、轨道3 相切于A 点、B 点。则飞船（ ） A. 在轨道1 的运行周期大于在轨道3 的运行周期 B. 在轨道2 运动过程中，经过A 点时的速率比B 点大 C. 在轨道2 运动过程中，经过A 点时的加速度比B 点小 D. 从轨道2 进入轨道3 时需要在B 点处减速 【4 题答案】 【答案】B 【解析】 【详解】A．根据 可得 由上式可知飞船在轨道1 的运行周期小于在轨道3 的运行周期，故A 错误； B．根据开普勒第二定律可知，飞船在轨道2 运动过程中，经过A 点时的速率比B 点大，故B 正确； C．根据 可知飞船在轨道2 运动过程中，经过A 点时的加速度比B 点大，故C 错误； D．飞船从轨道2 进入轨道3 时需要在B 点处加速，故D 错误。 故选B。 5. 宇宙中两颗靠得比较近的恒星，只受到彼此之间的万有引力作用互相绕转，称为双星系统。设某双星系 统A、B 绕其连线上的某点O 做匀速圆周运动，如图所示， ，则（ ） A. 星球A 受到的引力一定大于星球B 受到的引力 B. 星球A 的向心加速度一定小于星球B 的向心加速度 C. 星球A 的角速度一定大于星球B 的角速度 D. 星球A 的质量一定小于星球B 的质量 【5 题答案】 【答案】D 【解析】 【详解】A．星球A 受到的引力与星球B 受到的引力是作用力与反作用力，大小相等，故A 错误； BCD．双星系统中两颗星的周期相等，角速度相等，根据万有引力提供向心力可得 因为 所以 由于向心加速度 ，星球A 的轨道半径较大，因此星球A 的向心加速度较大，故BC 错误，D 正确。 故选D。 二、多选题（共3 题，每题6 分，选对一半得3 分，选错不得分，共18 分） 6. 如图所示，内壁光滑的 竖直圆桶，绕中心轴做匀速圆周运动，一物块用细绳系着，绳的另一端系于圆桶 上表面圆心，且物块贴着圆桶内表面随圆桶一起转动，则（ ） A. 绳的张力可能为零 B. 桶对物块的弹力有可能为零 C. 随着转动的角速度增大，绳的张力一定增大 D. 随着转动的角速度增大，绳的张力一定保持不变 【6 题答案】 【答案】BD 【解析】 【详解】ACD．设细绳与竖直方向夹角为θ，因筒的内壁光滑，则 则绳的张力不可能为零，且随着转动的角速度增大，绳的张力一定保持不变，选项D 正确，AC 错误； B．水平方向当满足 时，桶对物块的弹力为零，选项B 正确。 故选BD。 7. 如图所示，三个质量均为 的小木块 、 和 （可视为质点）放在水平圆盘上， 与竖直转轴 的 距离为 ， 、 与竖直转轴 的距离均为 。圆盘各处的粗糙程度相同。若圆盘从静止开始绕竖直 转轴 缓慢地加速转动，下列说法正确的是（ ） A. 最先开始滑动 B. 和 一定同时开始滑动 C. 、 和 一定同时开始滑动 D. 、 和 滑动之前的任一时刻， 的向心加速度最小 【7 题答案】 【答案】BD 【解析】 【分析】 【详解】ABC．三个木块的最大静摩擦力相等，三个木块随转盘一起转动，未发生滑动之前角速度相等， 静摩擦力提供向心力，由公式 知所需的向心力 可得b 木块和c 木块所需的向心力大小相等，且大于a 木块所需的向心力，故b 木块和c 木块先达到最大静 摩擦，所以b 和c 会同时先开始滑动，故B 正确，AC 错误； D．由公式 可知 、 和 滑动之前的任一时刻， 的向心加速度最小，故D 正确。 故选BD。 8. 2020 年7 月23 日，我国成功发射了“天问一号”火星探测器。假设探测器着陆火星后测得火星赤道表 面上质量为m 的物块受到的火星引力为F，已知火星的半径为R，自转角速度为ω，万有引力常量为G， 则火星（ ） A. 质量为 B. 赤道表面的重力加速度为 C. 第一宇宙速度为Rω D. 同步卫星的高度为 【8 题答案】 【答案】AD 【解析】 【详解】A．根据 可得 A 正确； B．星球表面赤道处有 解得 B 错误； C．由于ω 是星球的自转角速度，所以Rω 表示卫星赤道表面物体的线速度，不是火星的第一宇宙速度， 根据 可得，火星的第一宇宙速度为 故C 错误； D．同步卫星的周期与星球自转周期相同，故有 解得 D 正确。 故选AD。 第II 卷（非选择题） 三、实验题（共2 题，每空3 分，共18 分） 9. 用如图所示的装置来探究小球做圆周运动所需向心力的大小 与质量 、角速度 和半径 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 弹簧测力套筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格显示出两个钢球所受向心力的比值。如图 所示是探究过程中某次实验时装置的状态。 （1）在研究向心力的大小 与质量 、角速度 和半径 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）在探究向心力的大小 与质量 关系时，要保持不变的是______（填选项前的字母）。 A． 和 B． 和 C． 和 D． 和 （3）图中所示是在探究向心力的大小 与______（填选项前的字母）。 A．质量 的关系 B．半径 的关系 C．角速度 的关系 （4）若图中标尺上红白相间的 等分格显示出两个小球所受向心力之比为 ，则与皮带连接的两个变速塔 轮的半径之比为______（填选项前的字母）。 A． B． C． D． 【9 题答案】 【答案】 ①. C . ②A . ③C . ④B 【解析】 【详解】（1）[1]在研究向心力的大小F 与质量m、角速度 和半径r 之间的关系时我们主要用到了物理 学中的控制变量法，故选C； （2）[2]根据F=mω2r 可知，在探究向心力的大小 与质量 关系时，要保持不变的是 和 ，故选A； （3）[3]根据F=mω2r 可知，图中所示，若两个钢球质量和运动半径相等，则是在研究向心力的大小F 与角 速度ω 的关系，故选C； （4）[4]若两个钢球质量m 和运动半径r 相等，图中标尺上黑白相间的等分格显示出钢球1 和钢球2 所受向 心力的比值为1:9，可知两轮的角速度之比为1:3，根据v=ωR 可知，因为变速轮塔1 和变速轮塔2 是皮带 传动，边缘线速度相等，则与皮带连接的变速轮塔1 和变速轮塔2 的半径之比为3:1，故选B。 10. 宇航员在某星球表面以大小为2.0m/s 的初速度水平抛出一物体，并记录下物体的运动轨迹，如图所示， O 点为抛出点。若该星球半径为4000km，万有引力常量G＝6.67×10－11 N·m2·kg－2 ，则该星球表面的重力加速度为___________ ，该星球的第一宇宙速度为____________。 【10 题答案】 【答案】 ①. 4.0m/s2 . ②4.0km/s 【解析】 【详解】[1]由平抛运动的分位移公式，有 ， 联立解得 [2]由公式 得 四、解答题（共2 题，共34 分） 11. 天宫二号在距地面h 高度处绕地球做匀速圆周运动。2016 年10 月19 日，神舟十一号飞船发射成功，与 天宫二号空间站圆满完成自动交会对接。已知地球质量为M，半径为R，引力常量为G。 （1）求天宫二号在轨运行线速度v 的大小； （2）求天宫二号在轨运行周期T。 【11 题答案】 【答案】（1） ；（2） 【解析】 【详解】（1）设天宫二号质量为m，轨道半径为 根据万有引力定律和牛顿第二定律，万有引力提供向心力 解得 （2）根据周期公式 解得 12. 如图所示，AB 是在竖直平面内的 圆弧轨道，半径为 ，在B 点轨道的切线是水平的。在圆弧轨道的 下面有一半径为R 的水平圆盘，绕垂直于盘面的中心轴BO2匀速转动，C 点为轮盘边缘上一点。一可视为 质点且质量为 的小球从圆弧轨道上某处下滑，达到B 点时速度为 ，此时速度方向恰与O2C 平行，且C 点与B 球的位置关系如图所示，重力加速度为 。求： （1）小球到达 点时对圆弧轨道的压力大小； （2）要使小球刚好落在圆盘边缘，BO2间的距离h； （3）要使小球刚好落在C 点，圆盘转动的转速n。 【12 题答案】 【答案】（1） ；（2） ；（3） ， 、 、 【解析】 【详解】（1）由向心加速度公式有 根据牛顿第二定律可得 可得 由牛顿第三定律 （2）球从 点起做平抛运动，设飞行时间为，水平方向有 竖直方向有 由以上两式 （3）由 得 圆板转动的周期 球刚好落在 点应满足的条件是 由以上三式可得 ， 、 、