2022-2023学年山东省济宁市第一中学高一下学期期中考试物理试题解析版

济宁市第一中学

2022-2023学年度第二学期期中模块测试

高一物理

注意事项：

1.答题前，考生先将自己的姓名、考生号、座号填写在相应位置，认真核对条形码上的姓名、考生号和座号，并将条形码粘贴在指定位置上。

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。

3.回答非选择题时，必须使用0.5毫米黑色签字笔书写，按照题号在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸，试题卷上答题无效。保持卡面清洁，不折叠，不破损。

一、单选题（本题共8小题，在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求，每题3分，共24分）

1. 关于如图a、图b、图c、图d所示的四种情况，下列说法中正确的是（　　）

A. 图a中，火车以小于规定速度经过外轨高于内轨的弯道时，火车对外轨有压力

B. 图b中，卡文迪什运用了放大法测微小量测出了引力常量

C. 图c中，牛顿根据第谷的观测数据提出了关于行星运动的三大定律

D. 图d中，实验中不计一切阻力，实验中两个小球同时落地，说明平抛运动在水平方向上为匀速直线运动

【答案】B

【解析】

【详解】A．图a中，火车以小于规定速度经过外轨高于内轨的弯道时，火车需要的向心力小于火车重力和轨道对火车的支持力的合力，此时内轨对火车有压力，根据牛顿第三定律可知火车对内轨有压力，故A错误；

B．图b中，卡文迪什运用了放大法测微小量测出了引力常量，故B正确；

C．图c中，开普勒根据第谷的观测数据提出了关于行星运动的三大定律，故C错误；

D．图d中，实验中不计一切阻力，实验中两个小球同时落地，说明两球在竖直方向的运动相同，即平抛运动在竖直方向上的运动为自由落体运动，选项D错误。

故选B。

2. 随着人们生活水平的提高，打高尔夫球将逐渐成为普通人的休闲娱乐。如图所示，假设甲、乙、丙三位运动员从同一点O沿不同方向斜向上击出的高尔夫球分别落在水平地面上不同位置A、B、C，三条路径的最高点在同一水平面内，不计空气阻力，则（　　）

A. 甲击出的高尔夫球在空中运动时间最长

B. 三个高尔夫球在空中运动时间相等

C. 三个高尔夫球飞到最高点时速度为零

D. 三个高尔夫球击出的初速度水平分量相等

【答案】B

【解析】

【详解】AB．三个高尔夫球在空中运动竖直方向的加速度均为g，因竖直高度相同，可知运动时间相等，选项A错误，B正确；

C．三个高尔夫球飞到最高点时都有水平速度，即在最高点的速度不为零，选项C错误；

D．根据可知，三个高尔夫球击出的初速度水平分量不相等，甲最大，丙最小，选项D错误。

故选B。

3. 探月工程嫦娥四号任务“鹊桥”中继星成为世界首颗成功进入地月拉格朗日点的Halo使命轨道的卫星，为地月信息联通搭建“天桥”。如图所示，该点位于地球与月球连线的延长线上，“鹊桥”位于该点，与月球同步绕地球做圆周运动。已知地球、月球和“鹊桥”的质量分别为、、m，地球和月球之间的平均距离为R，点离月球的距离为x，不计“鹊桥”对月球的影响，则（　　）

A. 月球的线速度大于“鹊桥”的线速度

B. “鹊桥”的向心加速度小于月球的向心加速度

C. x满足

D. x满足

【答案】D

【解析】

【详解】AB．“鹊桥”的角速度等于月球的角速度，根据

由于“鹊桥”的轨道半径大于月球的轨道半径，可知“鹊桥”的线速度大于月球的线速度，故A错误；

B．由

可知“鹊桥”的向心加速度大于月球的向心加速度，故B错误；

CD．“鹊桥”绕地球做匀速圆周运动的向心力由地球引力和月球引力共同提供，则有

月球绕地球做匀速圆周运动的向心力由地球引力提供，则有

联立可得

故C错误，D正确。

故选D。

4. 如图所示，洗衣机的圆形滚筒可绕水平轴沿逆时针方向转动。用该洗衣机对衣物进行脱水，当湿衣服贴着滚筒内壁随滚筒一起做匀速圆周运动时，下列分析正确的是（　　）

A. 当衣服到达最低点时，水最容易脱离衣服

B. 当衣服到达最高点时，水最容易脱离衣服

C. 当衣服到达最右侧的位置向上运动时，衣服可能不受摩擦力的作用

D. 衣服到达最低点时受到的弹力一定小于在其他位置受到的弹力

【答案】A

【解析】

【详解】AB．水最容易脱离衣服时，必定是水对筒壁的压力最大时，当衣服转动最低点时，支持力

此时水对筒壁的压力最大，水最容易脱离衣服，选项A正确，B错误；

C．当衣服到达最右侧的位置向上运动时，由于加速度指向圆心，在竖直方向上所受合力为零，因此受到向上的摩擦力与重力平衡，选项C错误；

D．衣服到达最低点，弹力减去重力等于向心力，而在下半个圆周运动过程中，弹力减去重力沿半径方向的分力等于向心力，在上半个圆周运动过程中，弹力加上重力沿半径方向的分力等于向心力，因此在做低点弹力最大，衣服到达最低点时受到的弹力一定大于在其他位置受到的弹力，选项D错误。

故选A。

5. 如图所示，用四根符合胡克定律且原长均为的橡皮筋将四个质量为m的小球连接成正四边形，放在光滑水平桌面上。现在使这个系统绕垂直于桌面通过正四边形中心的轴以角速度匀速转动。在系统稳定后，观察到正四边形边长变为l，则橡皮筋的劲度系数为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】对其中的一个球受力分析可知

解得

故选A。

6. 某次英雄小伙子救人的过程，可用下图去描述：落水孩童抓住绳索停在A处，对面河岸上的小伙子从B处沿直线匀速游到A处，成功把人救起。河宽和间距如图中标注，假定河水在各处的流速均为，则（　　）

A. 小伙子如果面对垂直于河岸的方向游，是不可能到达A点的

B. 小伙子渡河的时间为8s

C. 小伙子在静水中游泳的速度至少应为，才能成功把人救起

D. 只有小伙子总面对着A处游，才可能把人救起

【答案】C

【解析】

【详解】C．由题可知，设小伙子在静水中的游泳的速度为，小伙子的合运动方向是从B到A，作出小伙子游泳时合速度与两个分速度的关系，如图所示

当与合速度垂直时有最小值，设AB与河岸的夹角为，根据几何关系有

解得

即游泳时小伙子面对的方向是与合速度方向垂直，此时最小的速度为

C正确；

A．小伙子如果面对垂直于河岸的方向游，当相对于静水的速度

恰好到达A点。A错误；

B．只有小伙子在静水中速度垂直于河岸时，小伙子渡河的时间为

小伙子在静水中的速度不与河岸垂直时，小伙子渡河的时间不等于8s。

B错误；

D．若小伙子总面对着A处游，且速度一定时，由于两个匀速直线运动的合运动仍然为匀速直线运动，可知，其轨迹为一条直线，根据运动的合成可知，此时其合速度方向指向A点右侧，即到达不了A处，D错误。

故选C。

7. 如图所示，质量为的m物体（可视为质点）以某一速度从A点冲上倾角为的固定斜面，其减速的加速度为，此物体在斜面上能够上升的最大高度为h，则在这个过程中物体（　　）

A. 重力做功

B. 动能损失了

C. 克服摩擦力做功

D. 刚冲上斜面时重力功率为

【答案】C

【解析】

【详解】A．物体在斜面上能够上升的最大高度为h，重力做功

A错误；

B．动能的损失量了等于合外力做的功绝对值

B错误；

C．根据牛顿第二定律知

解得摩擦力大小为

物体沿斜面上升的位移为，则克服摩擦力做功

机械能的损失量等于克服摩擦力做的功为。

C正确；

D．设A点的速度为，加速度大小为

由运动学公式

解得

刚冲上斜面时重力的功率为

D错误；

故选C。

8. 一质量为m的质点以速度做匀速直线运动，在时开始受到恒力F作用，速度大小先减小后增大，其最小值为，由此可判断（　　）

A. 质点受到F力作用后一定不会做匀变速曲线运动

B. 时恒力F与速度方向间的夹角为

C. 时，质点速度最小

D. 当时，质点速度为

【答案】D

【解析】

【详解】A．在t=0时开始受到恒力F作用，加速度不变，做匀变速运动，若做匀变速直线运动，则最小速度可以为零，所以质点受力F作用后一定做匀变速曲线运动，故A错误；

B．设恒力与初速度之间的夹角是θ，最小速度

可知初速度与恒力的夹角为钝角，所以是，故B错误；

C．质点的速度最小时，在沿恒力方向上的分速度减小为0，则有

得

故C错误。

D．当时，沿F方向由动量定理

解得

则质点速度为

选项D正确。

故选D。

二、多选题（本题共4小题，在每小题给出的四个选项中，至少有两项符合题目要求，每题4分，共16分）

9. 2022年11月30日，神舟十五号载人飞船与“天和核心舱”完成对接，航天员费俊龙、邓清明、张陆进入“天和核心舱”，对接过程的示意图如图所示，“天和核心舱”处于半径为的圆轨道III；神舟十五号飞船处于半径为的圆轨道I，运行周期为，通过变轨操作后，沿椭圆轨道II运动到B处与“天和核心舱”对接。则下列说法正确的是（　　）

A. 如果飞船需从轨道II再进入轨道I需在A点加速

B. 沿轨道II运行，从A点到B点的时间是

C. 在轨道I上A点的加速度等于在轨道II上A点的加速度

D. 在轨道III上B点的线速度小于在轨道II上B点的线速度

【答案】BC

【解析】

【详解】A．如果飞船需从轨道II再进入轨道I需在A点减速做向心运动，选项A错误；

B．根据开普勒第三定律

沿轨道II运行，从A点到B点的时间是

选项B正确；

C．根据

可知，在轨道I上A点的加速度等于在轨道II上A点的加速度，选项C正确；

D．从轨道II到轨道III要在B点加速做离心运动，则在轨道III上B点的线速度大于在轨道II上B点的线速度，选项D错误。

故选BC。

10. 如图甲所示，物体受到水平推力F的作用，在粗糙水平面上做直线运动。通过力传感器和速度传感器监测到推力F和物体速度v随时间t变化的规律如图乙所示。重力加速度。则（　　）

A. 物体的质量

B. 第2s内物体克服摩擦力做的功

C. 前2s内推力F做功的平均功率

D. 前3s内推力F做功的平均功率

【答案】AC

【解析】

【详解】A．由速度时间图线知，在2−3s内，物体做匀速直线运动，可知推力等于摩擦力，可知f=2N，在1−2s内，物体做匀加速直线运动，由速度时间图线知

a=2m/s2

根据牛顿第二定律得

F2−f=ma

代入数据解得

m=05kg

故A正确；

B．第2s内的位移

则物体克服摩擦力做功

W=fx2=2×1J=2J

故B错误；

C．前2s内位移

x=x2=1m

则推力F做功的大小

WF=F2x2=3×1J=3J

则平均功率

故C正确；

D. 前3s内推力F做功

推力F的平均功率

选项D错误。

故选AC。

11. 如图所示，质量为2m的P物体套在光滑的竖直杆上，质量为m的Q物体放置在倾角为的足够长的固定粗糙斜面上，用一不可伸长轻绳连接。初始时轻绳右端经过定滑轮呈水平，P物体从a点由静止释放，下落到b点时速度大小为v，a、b之间的距离为l，此时连接P物体的轻绳与水平方向夹角为，重力加速度为g。在此过程中，下列说法正确的是（　　）

A. P物体做匀加速直线运动

B. P物体从a点由静止释放时加速度大小等于g

C. P物体到b点时，Q物体的速度大小为

D. 该过程绳子拉力对P物体做的功为

【答案】BC

【解析】

【详解】AB．从a点刚释放瞬间，P物体只受重力，加速度为，当下落到b点时，由牛顿第二定律，可得

解得

此时的加速度小于重力加速度，故P物体不是做匀加速直线运动，故A错误，B正确；

C．P物体到b点时，沿绳方向的分速度等于物块Q的速度

C正确；

D．该过程绳子拉力对P物体做的功为，由动能定理得

得

D错误。

故选BC。

12. 如图所示，两个圆弧轨道竖直固定在水平地面上，半径均为R，a轨道由金属凹槽制成，b轨道由金属圆管制成（圆管内径远小于R），均可视为光滑轨道。在两轨道右端的正上方分别将金属小球A和B（直径略小于圆管内径）由静止释放，小球距离地面的高度分别用和表示，两小球均可视为质点，下列说法中正确的是（　　）

A. 若，两小球都能沿轨道运动到轨道最高点

B. 若，两小球沿轨道上升的最大高度均为R

C. 适当调整和，均可使两小球从轨道最高点飞出后，恰好落轨道右端口处

D. 若使小球沿轨道运动并且从最高点飞出，的最小值为，B小球在的任何高度释放均可

【答案】BD

【解析】

【详解】AD．B轨道是双轨模型，到达最高点的最小速度为零。即若时，B球能沿轨道运动到最高点；若A小球恰好运动到最高点，则有

解得

可知，若小球A能够到达最高点，需要

选项A错误，D正确；

B．若，根据机械能守恒定律可知，两小球沿轨道上升的最大高度均为R，不超过过圆心的水平线，选项B正确；

C．B小球从轨道最高点飞出后，恰好落在轨道右端口，则有

对B球有

解得

对A球，从最高点射出时最小速度为此时根据

解得

则无论如何调节hA都不可能使A小球从轨道最高点飞出后，恰好落在轨道右端口处，选项C错误；

故选BD。

第Ⅱ卷（非选择题）

三、实验题（共14分）

13. 弹弓和钢珠弹属于可能危及旅客人身安全的物品，是禁止携带上动车的。某实验小组利用电子秤和频闪照相机测量一把弹弓发射出的钢珠弹的初动能，具体步骤如下：

（1）用电子秤测得钢球弹的质量；

（2）在背景方格前使用弹弓水平发射钢珠弹，使用频闪照相机（每隔相等时间拍一次照片）拍摄钢珠弹在空中的位置。如图所示为钢珠弹运动的频闪照片的一部分，图中背景小方格的边长表示实际长度为，重力加速度为，那么：

①照相机的频闪周期___________________；

②钢珠弹的初动能___________________；

③如果弹弓发射钢珠弹时偏离水平方向，则测得钢珠弹的初动能将___________________。

A. 一定偏大         B. 一定偏小         C. 既不偏大也不偏小

【答案】    ①.     ②.     ③. B

【解析】

【详解】（2）①[1]钢珠弹在空中做平抛运动，竖直方向做自由落体运动，则有

解得照相机的频闪周期为

②[2]钢珠弹水平方向做匀速直线运动，则有

解得钢球弹的初速度为

则钢珠弹的初动能为

③[3]如果弹弓发射钢珠弹时偏离水平方向，则钢球弹的实际初速度满足

钢珠弹的实际初动能满足

则测得钢珠弹的初动能将偏小。

故选B。

14. 某同学利用图中所示的DIS向心力实验器来探究圆周运动向心力的影响因素。当质量为m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，保持砝码的质量和转动半径r不变，改变其转速得到多组向心力F和挡光时间的数据。

（1）某次挡光杆经过光电门时的挡光时间为，已知挡光杆到转轴的距离为d，挡光杆的挡光宽度为，则可得砝码的角速度的表达式为____________（用r、d、、表示）。

（2）保持挡光杆的旋转半径不变，以F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如图乙所示。根据图乙，得到的实验结论是：___________。

（3）图乙直线斜率k，由此可得砝码做圆周运动的半径为____________（用m、k、d、、，表示）。

【答案】    ①.     ②.     ③. 半径不变时，向心力的大小和角速度的平方成正比    ④.

【解析】

【详解】（1）[1]挡光杆的速度为

挡光杆与砝码角速度相同，为

（2）[2][3]砝码的向心力为

所以以为横坐标，可在坐标纸中描出数据点作一条直线，根据图像可得半径不变时，向心力的大小和角速度的平方成正比；

（3）[4]斜率为

可得

四、解答题（共46分）

15. 某兴趣小组对一辆自制遥控小车的性能进行研究，他们让这辆小车在水平的直轨道上由静止开始运动，并将小车运动的全过程记录下来，通过处理转化为图像，如图所示。已知小车运动的过程中，0-10s时间段内小车发动机的功率保持不变且10s前已经达到匀速，在10s末停止遥控而让小车自由滑行，小车的质量为，可认为在整个过程中小车所受到的阻力大小不变。求：

（1）小车所受到的阻力大小；

（2）小车发动机的功率；

（3）小车在整个运动过程中位移的大小。

【答案】（1）8N；（2）；（3）100m

【解析】

【详解】（1）由图像可知，10-15s小车在阻力作用下做匀减速直线运动，加速度为

根据牛顿第二定律

（2）时，小车所受牵引力与阻力大小相等，得

（3）0-10s时间内，由动能定理

得

10-15s时间内，图像面积等于位移

小车在整个运动过程中位移

16. 跳台滑雪是冬奥会的重要项目之一。如图所示，一名跳台滑雪运动员经过一段加速滑行后从O点水平飞出，经过3s落在倾角为的固定斜面的A点，不计空气阻力，运动员视为质点，取，，重力加速度，求：

（1）运动员从O点水平飞出的速度是多少；

（2）当从O点下落高度为多少时，运动员离斜面最远？

【答案】（1）；（2）11.25m

【解析】

【详解】（1）运动员从O到A做平抛运动

水平方向上

竖直方向上

由数学知识

（2）运动员离斜面最远时，运动员速度v和斜面平行，即运动员速度和水平方向成角

此时运动员下落高度

17. 如图所示，两颗卫星绕某行星在同一平面内做匀速圆周运动，已知卫星一运行的周期为，行星的半径为，卫星一和卫星二到行星中心的距离分别为，，引力常量为G。某时刻两卫星与行星中心连线之间的夹角为。求：（结果均用、、G表示）

（1）行星的质量M；

（2）行星第一宇宙速度；

（3）从图示时刻开始，经过多长时间两卫星第一次相距最远？

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）对卫星一行星对其万有引力充当向心力

（2）根据

则

解得

（3）由开普勒三定律

当相距最远时满足

解得

18. 2022年北京冬奥会上，中国花样滑冰队的隋文静、韩聪不负众望，在双人滑项目上强势夺冠，这也是中国队时隔12年之后再次登上奥运会最高领奖台。该项目有一项技术动作叫双人螺旋线，如图（a）所示，以男选手成为轴心，女选手围绕男选手旋转。将这一情景抽象成，如图（b）所示：一细线一端系住一小球，另一端固定在一竖直细杆上，小球以一定大小的速度随着细杆在水平面内做匀速圆周运动，细线便在空中划出一个圆锥面，这样的模型叫“圆锥摆”。圆锥摆是研究水平面内质点做匀速圆周运动动力学关系的典型特例。小球（可视为质点）质量为，细线长度为，重力加速度为。

（1）在紧贴着小球运动的水面上加一光滑平板，使球在板上做匀速圆周运动，此时细线与竖直方向所成夹角为，如图（c）所示，当小球的角速度大于某一值时，小球将脱离平板，则为多大？

（2）如果撤去光滑平板，让小球在空中旋转，再用一根细线，同样一端系在该小球上，另一端固定在细杆上的B点，且当两条细线均伸直时，如图（e）所示，各部分长度之比。则当小球以；匀速转动时，两细线的对小球的拉力大小分别多大？

（3）在（2）情境下，若每根绳子能够承受的最大张力为2500N，则小球转动的最大角速度不能超过多少？

【答案】（1）；（2），；（3）

【解析】

【详解】（1）当平板对小球支持力为零时，小球恰好脱离平板，此时重力和绳子拉力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律得

解得

（2）因为

所以绳子不可能伸直

假设此时绳子和竖直方向上的夹角为

解得

（3）绳的拉力大于绳的拉力，所以绳的拉力先达到2500N，此时

解得