2021_2022学年山东省名校（历城二中、章丘四中等校）高一（下）联合考试物理试卷（5月）（含答案解析）

2021~2022学年山东省名校（历城二中、章丘四中等校）高一（下）联合考试物理试卷（5月）

1.  在第二次“天宫课堂”中，中国航天员王亚平老师给同学们演示了很多实验，其中一个是把冰墩墩水平抛出，在空间站视角看来是做近似匀速直线运动，如图所示。从站在地球上的人的角度来观察，下列说法正确的是(    )

A. 抛出后的冰墩墩不受外力作用 B. 抛出后的冰墩墩处于受力平衡状态
C. 抛出后的冰墩墩做匀速直线运动 D. 抛出后的冰墩墩随空间站一起做曲线运动

2.  如图所示，带电小球A附近有用绝缘支架支撑着的金属导体B，当开关、断开时，导体B左端带有负电荷，右端带有正电荷，下列说法中正确的是(    )

A. 闭合开关，则导体B左端不再带有电荷
B. 闭合开关，则导体B右端仍带有电荷
C. 闭合开关，则导体B左端仍带有电荷
D. 闭合开关，则导体B右端仍带有电荷

3.  “晨阳”杯篮球赛中，奔跑中的小硕想传球给站在侧面无人防守的小轩，已知二人的位置与小硕的速度v方向如图所示，不计空气阻力，则小硕要将球传给小轩(    )

A. 应该让球沿着1的方向抛出 B. 应该让球沿着2的方向抛出
C. 应该让球沿着3的方向抛出 D. 应该让球沿着4的方向抛出

4.  2021年5月15日，“天问一号”着陆器安全“到站”，红色火星第一次留下了中国印迹。设探测器绕地球在轨道1上做匀速圆周运动的半径为图，绕火星在轨道2上做匀速圆周运动的半径为图。地球与火星的质量分别为、。则探测器分别在轨道1和轨道2上运动的周期之比为(    )

A.  B.  C.  D.

5.  如图为某同学对着竖直墙壁练习打乒乓球。在某次练习中，球与墙壁上A点碰撞后以的水平速度弹离，恰好垂直落在球拍上的B点，已知球拍与水平方向夹角，，忽略空气阻力，则A点到B点的距离为(    )

A.  B.
C.  D. 20m

6.  竖直上抛一小球，小球运动过程中受到的空气阻力与速率成正比，小球从开始上抛至最高点过程中，下列关于小球的动能随位移x的变化关系中可能正确的是图中虚线均为图像的切线(    )

A.  B.
C.  D.

7.  如图所示，有两个相距l的等量异种电荷和。O点为两点电荷连线的中点，P点为连线延长线上的一点，与O点相距r。若，则P点的电场强度为(    )

A.  B.  C.  D.

8.  伽利略的斜面实验开创了实验+理论推导的物理研究模式，如图所示为伽利略探究物体运动与力之间关系时的斜面实验，如果没有摩擦力，小球将达到同样高度，但实际上小球与斜面存在摩擦力的，不考虑底部转折处的能量损失，下列图示符合实际情况可能的是(    )

A.  B.
C.  D.

9.  如图所示为某带电导体的电场线分布，M、N是电场中两点，P点是导体内部紧贴右端的一点，下列说法正确的是(    )

A. 导体左侧带正电，右侧带负电
B. 导体左侧电荷分布密度小于右侧电荷分布密度
C. N点的电场强度大于M点的电场强度
D. 导体内部P点的电场强度大于N点的电场强度

10.  如图甲所示的是一种被称为“魔力陀螺”的玩具，由于磁性引力的作用，陀螺可在圆轨道的外侧旋转而不脱落。其物理原理可等效为如图乙所示的模型：半径为R的磁性圆轨道竖直固定，质量为m的小铁球可视为质点在轨道外侧转动，A、B两点分别为轨道上的最高、最低点。铁球受轨道的磁性引力始终指向圆心且大小不变，不计摩擦和空气阻力，重力加速度为g。下列说法正确的是(    )

A. 铁球做匀速圆周运动
B. 要使铁球不脱轨，铁球在A点的速度不能大于
C. 要使铁球不脱轨，轨道对铁球磁性引力至少为5mg
D. 铁球绕轨道转动时机械能守恒

11.  系绳卫星又称系留卫星，是通过一根系绳将卫星固定在另外一颗卫星上，它要求两颗卫星都在圆周轨道上运动，且两颗卫星与地心连线始终在一条直线上，并以此完成一些常规单体卫星无法完成的实验任务。如图所示的两颗卫星A、B由长为L的系绳连接，系绳的重力不计，卫星C与卫星B处于同一轨道。下列说法正确的是(    )

A. 卫星A、B的线速度相等 B. 卫星A、B的角速度相等
C. 卫星B、C没有相撞的危险 D. 卫星B、C会有相撞的危险

12.  将一质量为m的物体以初动能从地面竖直向上抛出，上升的最大高度为H，以地面为零势能面，在上升过程中动能与势能相等时物体的高度为，在下降的过程中动能与势能相等时物体的高度为，运动过程中物体所受的空气阻力大小恒定，重力加速度为g，则(    )

A.  B.
C.  D.

13.  2050年，我国宇航员登上某一未知天体，已知该天体半径为R，现要测得该天体质量，宇航员用如图甲所示装置做了如下实验：悬点O正下方P点处有水平放置的炽热电热丝，当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断，而小球由于惯性向前飞出做平抛运动。现对小球采用频闪数码照相机连续拍摄。在有坐标纸的背景屏前，拍下了小球在做平抛运动过程中的多张照片，经合成后，照片如图乙所示。a、b、c、d为连续四次拍下的小球位置，已知照相机连续拍照的时间间隔是，照片中坐标为物体运动的实际距离，已知万有引力常量G，则：

由以上信息，可知a点_______选填“是”或“不是”小球的抛出点；

由以上及图信息可以算出小球平抛的初速度是_______；

该星球质量为_________用G、R表示。

14.  利用如图所示的装置“验证机械能守恒定律”。正确进行实验操作，从打出的纸带中选出符合要求的纸带，如图所示。图中O点为打点起始点，且速度为零。选取纸带上打出的连续点A、B、C、…，测出其中E、F、G点距打点起始点O的距离分别为、、，已知重锤质量为m，当地重力加速度为g，打点计时器打点周期为T。

下列操作中，有利于减小实验误差的是__________；

A.两限位孔在同一竖直线上

B.先释放纸带，后接通电源

C.精确测量重锤的质量

为验证从O到F过程中重锤的机械能是否守恒，需要计算出重锤下落过程中重力势能的减少量__________，动能的增加量__________；

某同学根据纸带算出了电火花计时器打某点时重锤的瞬时速度，测出O点与该点的距离h，以h为横坐标、为纵坐标建立坐标系，作出图像，从而验证机械能守恒定律。若所有操作均正确，重力加速度大小为g，则在误差允许的范围内，图线的“斜率”为__________；

某小组同学利用同一条纸带上的多个数据点进行计算并将计算结果填入下表为便于比较，表中数据均保留一位小数。其中不合理的是第__________组数据，判断的依据是____________________。

15.  如图所示，在竖直面内有一半径为R的光滑圆弧轨道，圆心在O点，轨道上端的A点与O点等高。质量为m的小物块在A点由静止释放，运动到B点时所用的时间为t，已知OB与OA的夹角为，重力加速度为g，求

物块从A到B运动的过程中重力的平均功率；

物块运动到B点时重力的瞬时功率。

16.  地面上固定一竖直轻弹簧，弹性系数为k，上端连接一质量为m的物体。弹簧的弹性势能可以表达为，其中k为弹簧的弹性系数，x为形变量。现使物体在弹簧处于自由伸长状态时由静止释放，已知重力加速度为g，在到达最低点的过程中，求，

物块的最大速度v；

物块压缩弹簧至最低点时的加速度a。

17.  如图所示的装置中，光滑水平杆固定在竖直转轴上，小圆环A和轻弹簧套在杆上，弹簧两端分别固定于竖直转轴和环A，细线穿过小孔O，两端分别与环A和小球B连接，线与水平杆平行，环A的质量为m，小球B的质量为2m。现使整个装置绕竖直轴以角速度匀速转动，环A与转轴间距离不变时，细线与竖直方向的夹角为。已知重力加速度g，，。求：

装置转动的角速度为时，细线OB的拉力T。

装置转动的角速度为时，细线OB的长度s。

若装置转动的角速度为，环A与转轴间距离再次不变，细线与竖直方向的夹角为，此时弹簧弹力与角速度为时大小相等，求此时弹簧的弹力大小F。

18.  如图所示，平台上的小物块从A点水平抛出，到B点时速度方向恰好沿BC方向，并沿倾角的传送带滑下，经C点进入粗糙水平面CD，进入瞬间速率不变，最后进入悬挂在O点并与水平面等高的弧形轻质筐内。已知小物块的质量为m，A、B两点高度差，B、C两点高度差为2h，传送带以的恒定速率顺时针转动，小物块与传送带和水平面CD的动摩擦因数均为；悬挂弧筐的轻绳长为3h，能承受的最大张力为2mg，小物块可看成质点，弧形轻质筐的重量忽略不计，弧形轻质筐的大小远小于悬线长度，g取。试求：

小物块运动至B点的速度大小；

小物块运动至C点的速度大小；

为保证轻绳不断掉，求CD的最小距离。

答案和解析

1.【答案】D 

【解析】

【分析】
本题考查了受力分析和运动分析，注意完全失重不是不受重力。
冰墩墩和悬浮球都受地球的万有引力的作用，合力都不为零，都随空间站一起做圆周运动。
【解答】
从站在地球上的人的角度观察，抛出后的冰墩墩仍受地球的引力作用，随空间站一起做曲线运动，则不是受力平衡状态；
故ABC错误，D正确。  

2.【答案】C 

【解析】

【分析】
本题是对静电感应现象的考查，根本的原因就是电荷之间的基本性质，即同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引。
带电小球A靠近金属导体B时，由于静电感应，会使金属导体B带电，根据静电感应的现象来分析；
当开关、闭合时，导体和大地相连，大地成为远端。
【解答】
闭合开关，由于静电感应的作用，导体B右端带的正电荷会被从大地上来的负电荷中和，所以导体B右端不再带有电荷，左端仍带负电，故AB错误；
闭合开关，由于静电感应的作用，导体B右端带的正电荷会被从大地上来的负电荷中和，所以导体B右端不再带有电荷，左端依旧带负电，即无论闭合哪个开关，都会使大地的电子流入导体B，来中和导体B右端的正电荷，故C正确，D错误。
故选C。  

3.【答案】A 

【解析】本题考查速度的合成，需要知道人带篮球运动，篮球具备与人相同的速度，要使小轩接住球则需抵消篮球向右的速度。
由于小硕具有向右的速度v，球与小硕具有相同的速度，为使静止的小轩接到球，则需要抵消篮球原有的速度，所以应该让求沿着1的方向抛出。
小硕奔跑的速度v，球抛出后由于惯性也具有水平向右的速度 v，想让静止的小轩接住，球的合速度必须指向2，应该让球沿着1的方向抛出，故A正确。
故选A。
 

4.【答案】C 

【解析】

【分析】
本题考查了万有引力定律及其应用，要熟记万有引力的公式和圆周运动的一些关系变换式，解题依据为万有引力提供向心力。
根据万有引力提供向心力即可解得。
【解答】
根据万有引力提供向心力可知：
可得
则
故选C。  

5.【答案】A 

【解析】

【分析】
本题考查了平抛运动；解决本题的关键知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，难度不大。
根据矢量合成求出球的竖直分速度，结合速度-时间公式求时间，分别求竖直位移和水平位移，再由平行四边形定则求距离。
【解答】
由几何关系可知，小球落到斜面上的速度方向与水平方向夹角为，则
得小球的运动时间为
小球的水平位移为
竖直下落高度为
A点到B点的距离为
解得；
故选A。  

6.【答案】D 

【解析】

【分析】
本题考查了功能关系、运动学图像综合；本题解题关键是要分析清楚小球的运动情况，根据动能定理和机械能守恒定律进行分析。
竖直向上到最高点过程中，对小球受力分析得加速度随速度减小而减小，小球做加速度减小的减速运动，最终小球动能减为零。
【解答】
图像斜率大小代表合外力大小，小球运动过程中速度越来越小，受到的空气阻力越来越小，合外力越来越小，则斜率的大小越来越小。
故ABC错误，D正确。  

7.【答案】B 

【解析】

【分析】
本题考查了场强的叠加，注意矢量性。
分别表示两点电荷在P点场强，叠加求解。
【解答】
根据题意，由点电荷场强公式；
可得，电荷在P点产生的电场强度为；
方向向左，电荷在P点产生的电场强度为；
方向向右，由电场的叠加原理可得，P点的电场强度为；
由于，则；
则P点的电场强度为；
故ACD错误，B正确。  

8.【答案】D 

【解析】

【分析】
本题考查了伽利略的理想斜面实验；属于分析综合题，难度不大。
调节图中的平板呈不同角度，由于存在摩擦力，小球滑动后会有能量损失，不会达到一开始静止时候的高度。
【解答】
物体在整个运动过程中会有部分重力势能转化为摩擦生热，即克服摩擦力做功

易知如果水平方向滑的距离越长，则克服摩擦力做功越多，重力势能减少会越多，小球末位置会越低。
故选D。  

9.【答案】BC 

【解析】

【分析】
该题考查电场线的特点以及带电导体周围电场线分布的特点，牢记即可。
根据电场线从正电荷出发判断；电场线的疏密表示电场强度的相对大小；带电导体内部电场强度为零。
【解答】
A.根据导体周围的电场线分布可知，导体左侧和右侧都带正电，故A错误；
B.电场线越密集处的场强越大，电荷分布越密集，则导体左侧电荷分布密度小于右侧电荷分布密度，故B正确；
C.电场线越密集处的场强越大，则N点的电场强度大于M点的电场强度，故C正确；
D.导体内部P点的电场强度为零，小于N点的电场强度，故D错误。  

10.【答案】CD 

【解析】

【分析】
本题属于结合机械能守恒定律考查竖直平面内的圆周运动的情况，在解答的过程中正确分析得出小球经过最高点和最低点的条件是解答的关键，正确写出向心力的表达式是解答的基础。
【解答】
小铁球在运动的过程中受到重力、轨道的支持力和磁力的作用，其中铁球受轨道的磁性引力始终指向圆心且大小不变，支持力的方向过圆心，它们都始终与运动的方向垂直，所以磁力和支持力都不能对小铁球做功，只有重力会对小铁球做功，所以小铁球的机械能守恒，在最高点的速度最小，在最低点的速度最大，小铁球不可能做匀速圆周运动，故A错误，D正确；
B.小铁球在运动的过程中受到重力、轨道的支持力和磁力的作用，在最高点当磁性引力大于支持力时，小铁球的向心力大于重力，此时铁球在A点的速度大于，故B错误；
C.由于小铁球在运动的过程中机械能守恒，所以小铁球在最高点的速度越小，则机械能越小，在最低点的速度也越小，根据，可知小铁球在最低点时需要的向心力越小，而在最低点小铁球受到的重力的方向向下，支持力的方向也向下、只有磁力的方向向上，要使铁球不脱轨，轨道对铁球的支持力一定要大于0。所以铁球不脱轨的条件是，小铁球在最高点的速度恰好为0，而且到达最低点时，轨道对铁球的支持力恰好等于0。根据机械能守恒定律，小铁球在最高点的速度恰好为0，到达最低点时的速度满足
轨道对铁球的支持力恰好等于0，则磁力与重力的合力提供向心力，即
联立得
可知，要使铁球不脱轨，轨道对铁球的磁性引力至少为5mg，故C正确。
故选CD。  

11.【答案】BD 

【解析】本题以航天领域中的悬绳卫星为背景，考查了万有引力定律在实际问题中的应用，解决本题的关键分析向心力来源，掌握万有引力定律和牛顿第二定律，即可分析卫星的线速度、角速度与轨道半径的关系。
B.由题意可知A、B两颗卫星与地心连线始终在一条直线上，则A、B相同时间转过相同的角度，即A、B角速度相等，B正确；
A.如图，由可知，B的线速度大于A的线速度，A错误；
对于卫星B绳子拉力与万有引力的合力充当向心力

对于卫星C万有引力充当向心力

故
，
所以

则B、C有相撞风险，C错误，D正确。
故选BD。
 

12.【答案】AC 

【解析】

【分析】
本题考查了在空气阻力下的物体运动，结合动能定理的知识点可进行解答，注意应用动能定理时，做功的正负问题。
由于存在空气阻力，上升时物体减少的动能大于增加的动能，当动能与重力势能相等时，也就是剩下的动能等于重力势能小于减少的动能，所以继续上升的高度小于已经上升的高度，同时列出上升与下降的动能定理公式，可求得高度之间的比例关系。
【解答】
在上升过程中，由于有空气阻力，物体减少的动能大于增大的重力势能，当动能与重力势能相等时，也就是剩下的动能等于重力势能小于减小的动能，所以继续上升的高度小于已经上升的高度，即；同理在下降过程中，当动能与重力势能相等时，综合可得，故A符合题意，B不符合题意；
C.由动能定理可得，；联立解得，故C符合题意；
D.根据动能定理可得


 
故D不符合题意。
故选AC。  

13.【答案】是；
；
 

【解析】

【分析】
本题主要考查了平抛运动的相关应用，理解平抛运动在不同方向上的运动特点，结合万有引力定律即可完成分析。
根据竖直方向上的位移之比判断a点是不是抛出点；
根据水平方向的运动特点结合运动学公式得出小球的初速度；
先根据竖直方向上的运动特点计算出加速度，结合万有引力提供向心力列式得出星球的质量。
【解答】
平抛运动在竖直方向做自由落体运动，连续相等时间的下降高度之比为，图乙满足此条件，故a点是小球的抛出点。
小球在水平方向做匀速直线运动，
水平速度为
小球在竖直方向做自由落体运动，
得重力加速度为
根据万有引力等于重力
该星球质量为。  

14.【答案】  ；
； ；
；
；因为实验中不可避免地存在阻力作用，所以重锤下落过程中会克服阻力做功，一部分重力势能转化为内能，使得重力势能的减少量略大于动能的增加量，根据表中数据可知第3组数据，显然不合理。 

【解析】

【分析】
本题考查了验证机械能守恒定律；解决本题的关键知道实验的原理和注意事项。
根据实验注意事项与实验原理分析答题；
根据重力势能的计算公式求出重力势能的减少量；
做匀变速直线运动的物体在某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，根据动能计算公式得出动能的增加量；
应用机械能守恒定律求出图像的函数表达式，然后分析答题。
根据实验误差来源分析答题。
【解答】
两限位孔在同一竖直线上，可以减小纸带运动过程中所受的阻力，有利于减小实验误差，故A符合题意；
B.由于重锤速度较快，且运动距离有限，打出的纸带长度也有限，为了能在长度有限的纸带上尽可能多地获取间距适当的数据点，实验时应先接通电源，再释放纸带，故B不符合题意；
C.本实验最终验证机械能守恒定律对应的表达式时，等式左右两边的重锤质量可以消去，所以精确测量重锤的质量并不利于减小误差，故C不符合题意。
故选A。
从O到F过程中重锤重力势能的减少量为
打点计时器打F点时，重锤的瞬时速度大小为
从O到F过程中重锤动能的增加量为
由题意，根据机械能守恒定律可得
整理得
所以图线的“斜率”为2g。
因为实验中不可避免地存在阻力作用，所以重锤下落过程中会克服阻力做功，一部分重力势能转化为内能，使得重力势能的减少量略大于动能的增加量，根据表中数据可知第3组数据，显然不合理。  

15.【答案】物块从A到B运动的过程中重力做的功

重力的平均功率

从A点到B点，根据机械能守恒

重力的瞬时功率
 

【解析】本题是多过程多研究对象问题，分析清楚物体运动性质与运动过程是正确解题的前提与关键，分析清楚物体运动过程后，应用动量守恒动量、能量守恒定律、平抛运动规律、牛顿第二定律与运动学公式即可正确解题。
 

16.【答案】重力和弹簧支持力相等时，速度最大，设此时形变量为x，


可得

到达最低点时，弹簧的形变量为

可得


解得

方向竖直向上。 

【解析】本题综合考查了机械能守恒定律、能量守恒定律、牛顿第二定律等知识，综合性较强，对学生的能力要求较高，需加强这方面的训练。
根据机械能守恒定律，结合平衡条件求出物块的最大速度v；
根据机械能守恒定律，结合牛顿第二定律求出物块压缩弹簧至最低点时的加速度a。
 

17.【答案】装置转动的角速度为时，对小球B，由竖直方向的平衡可得
解得
装置转动的角速度为时，对小球B，由牛顿第二定律可得
解得
装置转动的角速度为时，设OB的长度变为，对小球B，竖直方向和水平方向分别满足


联立解得
设细线的长度为L，对圆环A，角速度为时，有
角速度为时有
联立解得 

【解析】本题关键是牛顿第二定律的应用，注意小球B的受力分析。
分析B球受力，竖直方向受力平衡可解得；
分析B球受力，由牛顿第二定律列式解出OB长度；
根据牛顿第二定律可解得弹簧弹力大小。
 

18.【答案】解：小物块从A到B做平抛运动，竖直方向做自由落体运动，解得，

小物块恰能无碰撞地进入粗糙的BC斜面，所以小物块在B点的速度方向沿斜面向下，
则有，解得；

小物块刚上传送带时速度小于传送带的速度，设加速度为，根据牛顿第二定律得：，解得，

设小物块下滑距离x与传动带共速，则有，

带入数据解得，共速后，由于，

小物块在传送带上继续向下加速，设加速度为 ，
根据牛顿第二定律得，解得，

由运动学公式，解得；

小物块进入轻质筐瞬间，绳子恰好不断时，绳子的最大拉力和小球重力的合力提供向心力，从C到D，根据动能定理得：，
解得：。

【解析】

【分析】
根据平抛运动竖直方向的运动特点求出竖直方向的速度，结合几何关系计算出B点的速度；
根据动能定理计算出C点的速度；
根据向心力公式结合动能定理计算出最小的距离。
本题主要考查了动能定理的应用，在分析过程中涉及到了平抛运动竖直方向的运动特点以及几何关系，同时要利用向心力公式完成分析，有一定综合性，但整体难度不大。