天津市五区县重点校2022-2023学年高一下学期4月期中联考物理试题（解析版）

2022~2023学年度第二学期期中重点校联考高一物理第Ⅰ卷（共40分）一、单项选择题（本题共5小题，每题5分，共25分）1.2022年7月27日，国际小行星中心发布公告确认中科院紫金山天文台发现两颗近地小行星。如图所示，某颗小行星绕太阳依次从a→b→c→d→a运动。在轨道上这四个位置中，该行星运动速率最大的是（）A. B. C. D.【答案】A【解析】【详解】根据开普勒第二定律可知行星和太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等，a点离太阳最近，相等时间内通过的弧长最长，速率最大。故选A。2.广场上常常见到一种叫做“套圈圈”的休闲游戏，某大人和小孩先后直立在界外同一位置，可视为在同一竖直线上不同高度分别水平抛出小圆环，并恰好套中前方同一物体。若忽略空气阻力影响，小圆环的运动可以简化为质点的平抛运动，如图所示，则下列说法正确的是（）A.大人所抛出圆环的速度更大B.小孩所抛出圆环的位移更大C.大人所抛出圆环的运动时间更短D.小孩所抛出圆环的运动时间更短【答案】D【解析】【详解】CD．抛出的圆环在竖直方向上做自由落体运动，有可得抛出点到地面的高度，大人的比小孩的高，可知大人抛出的圆环运动时间更长，小孩所抛出圆环的运动时间更短，故C错误、D正确；A．在水平方向上有可得两圆环水平位移相同，小孩抛出的圆环运动时间段，可知小孩抛出的圆环的速度更大，故A错误；B．大人身高高，抛出点大人的比小孩的高，大人和小孩抛出的圆环落地点相同，所以小孩抛出的圆环位移更小，B错误。故选D。3.生活中人们通常利用定滑轮来升降物体。如图所示，一根轻质不可伸长的细绳绕过光滑的定滑轮，绳的一端系着质量为m的重物A，绳的另一端由人握着向左以速度v匀速移动，经过图示位置时绳与水平方向的夹角为α，下列说法正确的是（）A重物匀加速上升B.重物以速度v匀速上升C.绳对重物的拉力始终小于它的重力D.经过图示位置α=60°时人与重物的速度大小之比为2：1【答案】D【解析】【详解】AB．绳子被人握的一端速度分解如图所示重物经过图示位置的速度为人向左以速度匀速移动过程中，绳与水平方向的夹角逐渐减小，增大，重物加速上升，但不是匀加速上升。AB错误；C．重物向上做加速运动，合力方向向上，绳对重物的拉力始终大于它的重力；故C错误；D．若时，人与重物的速度大小之比为故D正确。故选D4.伴随国民物质文化生活的日益丰富，大众的健康意识不断增强，对膝盖损耗较小的骑行运动越来越受欢迎。图中的气嘴灯是下端安装在自行车的气嘴上的饰物，骑行时会自动发光，炫酷异常。一种气嘴灯的感应装置结构如右图所示，一重物套在光滑杆上，并与上端固定在A点的弹簧连接，弹簧处于拉伸状态，触点M与触点N未接触。当车轮转动，弹簧再次拉伸，当重物上的触点M与触点N接触，电路连通，LED灯就会发光。关于此灯下面说法中正确的是（）A.停车时也会发光，只是灯光较暗B.骑行达到一定速度值时灯才会亮C.无论车轮转多快，气嘴灯都无法在圆周运动的顶端发亮D.此感应装置的发光利用重物的向心运动实现【答案】B【解析】【详解】A．停车时，车轮未转动，重物不能做离心运动，从而使M点与N点不接触，不能发光，故A错误；B．触点M做离心运动，转速越大，触点M离圆心越远，当骑行达到一定速度值时，转速达到一定值，触点M与触点N接触，气嘴灯可以发光，故B正确；C．触点M做离心运动，转速越大，触点M离圆心越远，当转速足够大时，触点M可以始终与触点N接触，气嘴灯可以一直发光，故C错误；D．离心现象是指做圆周运动的物体，在所受合外力突然消失或不足以提供圆周运动所需向心力的情况下，就做逐渐远离圆心的运动，感应装置的原理正是利用离心现象，使两触点接触而点亮LED灯，故D错误。故选B。5.某商场设有步行楼梯和自动扶梯，步行楼梯每级的高度是，自动扶梯与水平面的夹角为，自动扶梯前进的速度是。有甲、乙两位顾客，分别从自动扶梯和步行楼梯的起点同时上楼，甲在自动扶梯上站立不动，乙在步行楼梯上以每秒上两个台阶的速度匀速上楼。如果该楼层高，关于哪位顾客先到达楼上，用时多少，下列说法正确的是（）A.甲先到达楼上，用时B甲先到达楼上，用时C.乙先到达楼上，用时D.乙先到达楼上，用时【答案】A【解析】【详解】由题可知，顾客乙上楼梯的竖直向上的速度为顾客甲上楼梯的竖直向上的速度为设楼梯的总高度为，则甲到达楼上所用的时间为乙到达楼上所用的时间为代入数据比较可知故选A。二、不定项选择题（本题共3小题，每题5分，共15分，全选对得5分，选对但选不全得3分，错选不得分）6.在修筑铁路时，为了消除轮缘与铁轨间的挤压，要根据弯道的半径和规定的行驶速度，设计适当的倾斜轨道，即两个轨道存在一定的高度差。火车轨道在某转弯处其轨道平面倾角为，转弯半径为，在该转弯处规定行驶的速度为，则下列说法中正确的是（）A.火车运动的圆周平面为右图中的aB.火车运动的圆周平面为右图中的bC.在该转弯处规定行驶的速度为D.适当增大内、外轨高度差可以对火车进行有效安全的提速【答案】BD【解析】【详解】AB．火车运动的圆周平面为水平面，为右图中的b。故A错误，B正确；C．由重力与支持力的合力提供向心力，可知可得在该转弯处规定行驶的速度为故C错误；D．由C项分析可知，适当增大内、外轨高度差，可以适当增大倾角，可以对火车进行有效安全的提速。故D正确。故选BD。7.如图所示，两个质量均为的小木块和（均可视为质点）放在水平圆盘上，与转轴的距离为，与转轴的距离为，两木块与圆盘的最大静摩擦力均为木块所受重力的倍，重力加速度大小为。若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动，用表示圆盘转动的角速度，认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，下列说法正确的是（）A.一定比先开始滑动B.、所受的摩擦力始终相等C.是开始相对圆盘滑动的临界角速度D.当时，所受摩擦力的大小为【答案】AC【解析】【详解】AC．当a恰好发生滑动时，最大静摩擦力提供向心力解得当b恰好发生滑动时，最大静摩擦力提供向心力解得由上可知，b恰好发生相对滑动时的角速度更小，即b先发生滑动，故AC正确；B．当角速度为时，a，b均未发生相对滑动，静摩擦力提供向心力此时，a，b所受摩擦力不同，故B错误；D．当时，a尚未发生滑动，所受摩擦力的大小为故D错误。故选AC。8.滑雪是一项勇敢者的运动，运动员穿专用的滑雪板，从弧形的雪坡上a点沿水平方向飞出后，又落回到足够长的倾斜雪坡上的b点。如图所示，倾斜的雪坡（视为斜面）倾角为，运动员以水平速度飞出，且飞出后在空中的姿势保持不变，不计空气阻力，运动员从飞出到落到斜面上所用时间为，运动员刚落到斜面上时速度方向与水平面的夹角为，重力加速度为，则以下说法正确的是（）A.运动员飞出的水平速度越小，越小B.运动员刚落到斜面上时速度方向与水平面夹角的正切值是倾斜的雪坡倾角正切值的两倍，即C.运动员从飞出到离斜面最远所用时间D.运动员在空中距斜面最远距离可以表示为【答案】BC【解析】【详解】AB．设运动员落到雪坡上的速度与水平面的夹角为，根据平抛运动的推论倾斜的雪坡倾角为θ不变，所以运动员落到雪坡上的速度与斜面的夹角为也不变，A错误；B正确；C．根据平抛运动的规律有解得运动员在空中运动的时间为运动员从飞出到离斜面最远所用时间为故C正确；D．离斜坡的最远距离故D错误。故选BC。第Ⅱ卷（共60分）三、填空题（本题共2小题，每空2分，共14分）9.图甲是某个“研究平抛运动”的实验装置，斜槽末端口N与小铁球Q离水平地面的高度均为H，实验时，当小球P从斜槽末端飞出与挡片相碰，立即断开电路使电磁铁释放小球Q，发现两小球同时落地。多次改变H大小，重复实验，P、Q仍同时落地，且在空中始终不相碰。（1）关于实验条件的说法，正确的有______。A．斜槽轨道必须光滑B．斜槽轨道末段N端必须水平C．小球P每次必须从斜槽上相同的位置无初速度释放（2）该实验结果可表明______。A．两小球落地速度的大小相同B．小球P在水平方向的分运动是匀速直线运动C．小球P在竖直方向的分运动与小球Q的运动相同（3）若通过频闪照相记录某一次小球P的运动轨迹在一张印有小方格（小方格的边长为L=10cm）的纸上，小球在平抛运动途中的几个位置如图乙中的a、b、c、d所示，已知重力加速度g=10m/s2，则小球抛出时的初速度大小为______m/s。【答案】①.B②.C③.2【解析】【详解】（1）[1]A．斜槽轨道不一定必须光滑，只要小球到达底端时速度相等即可，故A错误；B．斜槽轨道末段N端必须水平，以保证小球做平抛运动，故B正确；C．为了得到小球P做平抛运动的竖直方向的运动规律，P小球每次从斜槽上不同的位置无初速度释放，观察落地时与小球Q的落地时间是否相同，故C错误。故选B。（2）[2]A．两球同时落地，可知两球在空中运动的时间相等，P做平抛运动，Q做自由落体运动，落地时竖直分速度相等，但是平抛运动有水平分速度，则落地时速度不相等，故A错误；C．两球同时落地，可知P小球在竖直方向上的运动规律与Q小球相同，故C正确；B．该实验不能说明小球P在水平方向的分运动是匀速直线运动。B错误。故选C。（3）[3]小球P在竖直方向做自由落体运动，在水平方向做匀速直线运功，在竖直方向，根据匀变速直线运功的推论可得代入数据，解得根据公式，可得水平方向的速度为10.如图所示是“DIS向心力实验器”，当一定质量的砝码随旋转臂一起在水平面内做圆周运动时，所需的向心力可通过牵引杆由力传感器测得；旋转臂另一端的挡光杆每经过光电门一次，通过力传感器和光电门就同时获得一组向心力和挡光时间的数据。（1）本实验应该采用的实验方法为（）A．理想实验法B．等效替代法C．控制变量法（2）用游标卡尺测得挡光杆的宽度为，某次旋转过程中挡光杆的旋转半径为，经过光电门时的挡光时间为，则角速度为_____。（3）保持砝码质量和挡光杆的旋转半径不变，以力传感器力为纵坐标，以________（选填“”、“”或“”为横坐标，可在坐标纸中描出数据点作一条直线。若在坐标纸中描出数据点作一条如图所示直线，则图线不过坐标原点的原因是（）A．砝码在旋转臂上受到摩擦力作用B．砝码在随旋转臂转动时位置发生了变化C．光电门记录数据存在延迟【答案】①.C②.15③.④.A【解析】【详解】（1）[1]实验中保持砝码的质量和转动半径不变，改变其转速，所以采用的是控制变量法。故选C。（2）[2]挡光杆的宽度在挡光过程的极短时间内，挡光杆的平均线速度为因为时间极短，可以认为此平均速度大小等于挡光杆的瞬时线速度的大小。挡光杆的旋转半径则其角速度（3）[3]由上可知，挡光杆的挡光时间与挡光杆旋转角速度之间的关系为砝码与挡光杆具有相同的角速度，设砝码旋转半径为r，根据向心力公式有所以，F与成线性关系，以F为纵坐标，以为横坐标，相关数据点应可拟合得到一条直线。[4]A．滑块和水平杆之间有摩擦力，开始一段时间，摩擦力提供向心力，当摩擦力达到最大值后，才存在绳子拉力。故A正确；B．砝码在随旋转臂转动时位置发生了变化，不会出现如图所示的图像，故B错误；C．光电门记录数据存在延迟，不会出现如图所示的图像，故C错误。故选A。四、计算题（本题共3道题，共46分）11.如图所示，半径为光滑半圆轨道竖直放置，质量为的钢球从A点射入。通过轨道的最高点后水平抛出，落在A点左侧离A点处的点。重力加速度。求：（1）小球在点时速度的大小；（2）小球在点时对轨道的压力。【答案】（1）；（2），方向竖直向上【解析】【详解】（1）设钢球从B点射出时的速度为，根据平抛运动规律有，其中，代入数值解得（2）小球在点时有代入数值解得根据牛顿第三定律可得小球在点时对轨道的压力为方向竖直向上。12.游乐园中“空中飞椅”的游戏设施如图甲所示，它的基本装置是将绳子上端固定在转盘的边缘上，绳子的下端连接座椅，人坐在座椅上随转盘旋转而在空中飞旋。若将人和座椅看成一个质点，则可简化为如图乙所示的物理模型，其中P为处于水平面内的转盘，可绕竖直转轴转动，设绳长，质点的质量，转盘静止时质点与转轴之间的距离，转盘逐渐加速转动，经过一段时间后质点与转盘一起做匀速圆周运动，此时绳与竖直方向的夹角不计空气阻力及绳重，且绳不可伸长，（，，）求质点与转盘一起做匀速圆周运动时，求：（1）绳子拉力的大小及转盘角速度的大小；（2）调整转盘转速，绳长不变，使绳与竖直方向的夹角，求此时转盘的角速度；（3）调整转盘转速使绳与竖直方向夹角由变成的过程中，飞椅（可看成质点）在竖直方向的高度变化值。【答案】（1）500N，；（2）；（3）1m【解析】【详解】（1）根据题意，对人和座椅受力分析，如图所示，由平衡条件解得根据题意，由牛顿第二定律有由几何关系可知解得（2）根据题意，由牛顿第二定律有由几何关系可知解得（3）由几何关系可知13.实践小组的同学在进行户外活动时，发现某工厂外有一根排污管正在向河道偷排大量污水。这根管道处于水平状