浙江省杭州第二中学等四校联盟2022-2023学年高一下学期期中物理试题

2022-2023学年第二学期四校联盟期中考试试卷

高一年级物理学科

命题:浙江金华第一中学

共100分，考试时间90分钟。

考生须知：

1.本卷满分100分，考试时间90分钟；

2.答题前，在答题卷指定区域填写班级、姓名、试场号、座位号；

3.所有答案必须写在答题纸上，写在试卷上无效；

4.考试结束后，只需上交答题卷。

第I卷（选择题共48分）

一、选择题1（本题共12小题，每小题3分，共36分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分）

1. 用国际单位制的基本单位表示能量的单位，下列正确的是（   ）

A. N·m/s2 B. kg·m2/s2 C. J·m2/s D. k·s2/m2

【答案】B

【解析】

【详解】功的计算公式为

则有

故选B。

2. 下列各组物理量都是矢量的是（   ）

A. 位移、时间 B. 力、功率

C. 加速度、速度变化 D. 速度、路程

【答案】C

【解析】

【详解】矢量是有大小和方向的物理量，选项中加速度、速度的变化、力、速度、位移属于矢量。

故选C。

3. 在物理学的发展过程中，物理学家们做出了巨大的贡献，下列说法正确的是（   ）

A. 亚里士多德首先采用了以实验检验猜想和假设的科学方法

B. 库仑首先提出电荷周围存在电场的概念

C. 开普勒提出了行星运动的规律

D. 牛顿发现了万有引力定律，并通过扭称装置测得了引力常量G

【答案】C

【解析】

【详解】A．伽利略首先采用了以实验检验猜想和假设的科学方法，故A错误；

B．法拉第首先提出电荷周围存在电场的概念，故B错误；

C．开普勒提出了有关行星运动的开普勒三大定律，故C正确；

D．牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许通过扭称装置测得了引力常量G，故D错误。

故选C。

4. 无人机空载时，由静止沿着与地面成30°的方向斜向上匀加速直线起飞，刚起飞的第1s内飞行了5m。已知无人机的质量为2kg，g=10m/s2。下列说法正确的是（　　）

A. 无人机在第1s末的速度为5m/s B. 无人机在刚起飞的0.5s内飞行了1.5m

C. 空气对无人机的作用力方向竖直向上 D. 空气对无人机的作用力大小为20N

【答案】D

【解析】

【详解】A．无人机在第1s内的平均速度为

由匀加速直线运动规律，它在第1s末的速度为

故A错误；

B．无人机做初速度为零的匀加速直线运动，它在刚起飞的0.5s内飞行的距离s1与之后0.5s内飞行的距离s2之比为

所以它在刚起飞的0.5s内飞行的距离

故B错误；

CD．无人机受力分析如图

由匀加速直线运动规律

可得无人机做匀加速直线运动的加速度

由牛顿第二定律

由几何得空气对无人机的作用力大小为

方向与水平方向成60°的方向斜向上，故C错误，D正确。

故选D。

5. 如图所示，从一根内壁光滑的空心竖直钢管A的上端边缘，紧贴钢管管壁方向向管内水平抛入一钢球，球一直沿管壁做曲线运动直至落地。若换一根等高但内径更大的内壁光滑的空心竖直管B，用同样的方法抛入此钢球，下列说法正确的是（   ）

A. 在A管中的球运动时间长 B. 在B管中的球运动时间长

C. 球在两管中的运动时间一样长 D. 无法确定

【答案】C

【解析】

【详解】钢球在钢管内的运动可分解为水平面内的匀速圆周运动和竖直方向的自由落体运动，则竖直方向上有

解得

由于A管与B管高度相同，可知球在两管中的运动时间一样长。

故选C。

6. 蹦床表演的安全网如图甲所示，网绳的结构为正方形格子，O、a、b、c、d等为网绳的结点，安全网水平张紧后，重为的运动员从高处落下，恰好落在O点上。该处下凹至最低点时，网绳dO与cO、bO与gO间的夹角均为120°，如图乙所示，两侧对称。此时O点受到向下的作用力大小为，则这时O点周围每根网绳承受的张力大小为（   ）

A.  B.  C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】设每根绳子张力为T，由正交分解法可知

解得

故选A。

7. 仰卧起坐是《国家学生体质健康标准》中规定的女生测试项目之一。如图所示，若某高三女生一分钟内连续做了60个仰卧起坐，且每次仰卧起坐时间近似相等。其质量约为60kg，上半身质量为总质量的0.60倍，仰卧起坐时下半身重心位置不变，上半身重心升高约为0.4m，重力加速度g=10m/s2，此次测试过程中，下列说法正确的是（   ）

A. 重力做功约为8640J B. 重力做功平均功率约为144W

C. 克服重力做功平均功率为零 D. 克服重力做功的平均功率约为144W

【答案】D

【解析】

【详解】AB．学生在起做过程中重力做的合功为零，所以重力做功平均功率为零，故AB错误；

CD．每一次克服重力做功为

一分钟内连续做了60个仰卧起坐所做的功为

她克服重力做功的平均功率为

故C错误，D正确。

故选D。

8. 如图所示，原来不带电，长为l的导体棒水平放置，现将一个电荷量为+q（q>0）的点电荷放在棒的中心轴线上距离棒的左端R处，A、B分别为导体棒左右两端的一点，静电力常量为k。当棒达到静电平衡后，下列说法正确的是（   ）

A. 增加点电荷的带电量，导体静电平衡时O处的电子受到的电场力将增大

B. 导体棒A点会感应出正电荷

C. 导体棒上的感应电荷在棒的中心O处产生的电场强度大小为零

D. 导体棒上感应电荷在棒的中心O处产生的电场强度大小

【答案】D

【解析】

【详解】A．导体静电平衡时O处的电场强度为零，电子所受电场力为零，故A错误；

B．导体棒A点会感应出负电荷，故B错误；

CD．导体静电平衡时O处的电场强度为零，即感应电荷在棒的中心O处产生的电场强度与电荷q在O点产生的电场强度等大反向，所以有

故C错误，D正确。

故选D。

9. 甲、乙两位同学玩相互抛接球的游戏，其中一位同学将球从A点抛出后，另一同学总能在等高处某点B快速接住，如图所示。假设甲同学出手瞬间球的速度大小为v，方向与水平面成θ角，忽略空气阻力，重力加速度为g，下列说法正确的是（   ）

A. 球在空中相同时间内速度变化量不相同

B. 球到达B点时速度与A点时相同

C. 球在空中上升的最大高度

D. 保持θ角不变，球的出手速度越大，球在空中运动的时间越短

【答案】C

【解析】

【详解】A．球抛出后在空中只受重力作用，做匀变速曲线运动，所以球在空中相同时间内速度变化量相同，故A错误；

B．球到达B点时速度与A点时大小相等，方向不同，故B错误；

C．将球的初速度在竖直方向分解有

根据竖直方向的运动规律有

解得球在空中上升的最大高度为

故C正确；

D．根据斜抛运动的对称性可知，在空中运动的时间为

可见保持θ角不变，球的出手速度越大，球在空中运动的时间越长，故D错误；

故选C。

10. 如图甲，辘轱是古代民间提水设施，由辘轱头、支架、井绳、水斗等部分构成，如图乙为提水设施工作原理简化图，某次从井中汲取m=2kg的水，辘轱绕绳轮轴半径为r=0.1m，水斗的质量为0.5kg，井足够深且井绳的质量忽略不计。t=0时刻，轮轴由静止开始绕中心轴转动向上提水桶，其角速度随时间变化规律如图丙所示，g取10m/s2，则（　　）

A. 水斗速度随时间变化规律为 B. 井绳拉力瞬时功率随时间变化规律为

C. 0~10s内水斗上升的高度为4m D. 0~10s内井绳拉力所做的功为255J

【答案】D

【解析】

【详解】A．由图丙可知

所以水斗速度随时间变化规律为

故A错误；

B．水斗匀加速上升，加速度

由牛顿第二定律

所以井绳拉力大小为

井绳拉力瞬时功率随时间变化规律为

故B错误；

C．水斗匀加速上升，0~10s内它上升的高度为

故C错误；

D．0~10s内井绳拉力所做的功为

故D正确。

故选D。

11. 如图甲所示，有一固定光滑斜面体ABC，一物块在平行于斜面的力F作用下从底端A点沿斜面AB由静止开始向上运动，该过程中物块的机械能E随位移x的变化图线如图乙所示，图线在~段为平行于x轴的直线。则（   ）

A. 力F先减小后增大

B. 从图线中不能确定零势能面位置

C. 在位置物块所受力

D. 在过程中物块做加速度不断减小的加速运动

【答案】C

【解析】

【详解】AC．机械能E的变化是由于外力F做功引起的；所以机械能E随位移x的变化图线的斜率反应了外力F的变化，由图乙可知力F一直减小，在位置物块所受力，故A错误，C正确；

B．初始位置的机械能为0，可知初始位置为零势能面位置，故B错误；

D．力F一直减小，根据牛顿第二定律可知物块的加速度先减小，当，加速度为0，后反向增大，故D错误；

故选C。

12. 如图所示，质量为m的带电小球A固定在绝缘轻杆C的一端，轻杆的另一端与墙壁上的O点通过较链连接在一起，带电量为Q的小球B固定在杆AC的正下方的绝缘柱上，A与B的距离为h，此时绝缘轻杆与竖直面夹角为，带电小球A、B均可视为点电荷，静电力常量为k，重力加速度为g，则下列说法不正确的是（   ）

A. 轻杆对小球A的作用力为零

B. 小球A的带电量为

C. 当小球A的电荷量略微减少，重新达到平衡后，两球之间的库仑力减小

D. 当小球A的电荷量略微增加，重新达到平衡后，轻杆对小球A的作用力将增大

【答案】C

【解析】

【详解】A．小球A受力平衡，所以所受的B对它竖直向上的库仑力等于重力，轻杆对A没有作用力， A正确，不符合题意；

B．由

可得

B正确，不符合题意；

CD．当小球A的电量略微减少时，小球A下降，由于轻杆及铰链的作用，再次平衡时，绝缘轻杆与竖直面夹角为减小，小球A的受力如图所示

轻杆对小球A的支持力从无到有，即支持力增大；库仑力大于重力，故两球之间的库仑力增大，C错误，符合题意，D正确，不符合题意。

故选C。

二、选择题II（本题共3个小题，每小题4分，共12分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合要求的。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）

13. 下列关于物理思想方法的说法中正确的是（   ）

A. “探究两个互成角度的力的合成规律”实验用到了等效替代法

B. “探究加速度与力、质量的关系”实验用到了控制变量法

C. 卡文迪什利用扭秤测量引力常量用到了放大的思想

D. 电场强度，速度，加速度，都是采用了比值定义法

【答案】ABC

【解析】

【详解】A．“探究两个互成角度的力的合成规律”实验用到了等效替代法，即合力与分力的作用效果相同，故A正确；

B．“探究加速度与力、质量的关系”实验用到了控制变量法，即探究加速度与力的关系时，应保持质量不变，探究加速度与质量关系时，应保持力不变，故B正确；

C．卡文迪什利用扭秤测量引力常量用到了放大的思想，故C正确；

D．电场强度，速度采用了比值定义法，而加速度为牛顿第二定律，是加速度决定式，故D错误。

故选ABC。

14. 2023年3月1日，国际小行星中心发布了一颗新彗星的确认公告，这颗彗星由中科院紫金山天文台首次发现，明年有望成为肉眼可见的大彗星。目前这颗彗星正在朝着它的近日点方向运动，其运行轨道可简化为半长轴为a的椭圆轨道，即图中的II轨道。I、III为绕太阳做匀速圆周运动的两个行星，其做匀速圆周运动运行半径分别为、，且有。行星I的绕行速率为，慧星运行到B点时的速率为，运行到E点时的速率为，行星III的绕行速率为。则下列说法正确的是（   ）

A. 行星I的绕行速率小于行星III的速率

B. 行星I的绕行速率小于慧星在B点的速率

C. 行星I的绕行周期等于慧星沿椭圆轨道运行周期

D. 彗星运行到P点的加速度等于行星III运行到P点的加速度

【答案】BD

【解析】

【详解】A．由解得

因为，所以，故A错误；

B．慧星从B点开始做离心运动，即

得

又行星I绕行时有

得

可得，故B正确；

C．由

，

可知行星I的绕行周期小于慧星沿椭圆轨道运行周期，故C错误；

D．由

可知彗星运行到P点的加速度等于行星III运行到P点的加速度，故D正确。

故选BD。

15. 如图所示，斜面体放在粗糙的水平地面上，物块A与斜面，斜面与地面间动摩擦因数均为，斜面体、物块A和悬挂的物块B均处于静止状态，轻绳AO绕过光滑的定滑轮与轻绳DO的右端及轻绳BO的上端连接于O点。轻绳DO沿水平方向，轻绳的OC段与竖直方向的夹角θ=53°，斜面倾，物块A和B的质量分别为=5kg，=1.8kg，取重力加速度g=10m/s2（cos53°=0.6，sin53°=0.8）.可得（   ）

A. 轻绳DO的拉力大小为24N

B. 物块A受到的摩擦力为5N，方向沿斜面向上

C. 斜面体受到地面的摩擦力为24N，水平向右

D. 更换物体B，保持O点位置不变，为使系统仍保持静止状态，物体B的质量不得超过3kg

【答案】ACD

【解析】

【详解】A．对O点根据平衡可知

A正确；

B．对物块A受力分析，假设摩擦力沿斜面向上，根据平衡可知

解得

所以物块A受到的摩擦力大小为5N，方向沿斜面向下，B错误；

C．对斜面体和物块A为整体，水平方向，斜面体受到地面的摩擦力为

方向水平向右，C正确；

D．保持O点位置不变，则物块A不动，最大静摩擦沿斜面向下时绳子拉力最大

对O点

联立解得

D正确。

故选ACD。

第Ⅱ卷（非选择题  共52分）

三、非选择题（本题共5小题，共52分）

16. 如图所示，为某同学设计的“探究加速度与力、质量的关系”实验装置简图。

（1）在保持小车受力相同，探究加速度与质量关系的实验中，以下说法正确的是___________。

A．与小车相连的细线必须与木板平行

B．每次改变小车的质量时，需要重新补偿阻力

C．实验时，先放开小车，再接通打点计时器电源

D．为更直观地看出加速度a与小车质量m的关系，需作出图像

（2）如图是实验中获取的一条纸带的一部分，已知打点计时器电源频率为，其中A、B、C、D、E、F、G是计数点，每相邻两计数点间还有个点（图中未标出），计数点间的距离如图所示，由纸带求出小车打“C”点时的速度为_______m/s，加速度的大小为_______m/s2。（计算结果均保留2位有效数字）

（3）该同学在实验前没有测量小车的质量，就进行了多次实验，得到了如图3所示的图像，根据图像可求得小车的质量为_________kg（结果保留两位有效数字）。此图线不过坐标原点的原因是_________。

【答案】    ①. AD##DA    ②. 0.080    ③. 0.20    ④. 1.0    ⑤. 没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不够

【解析】

【详解】（1）[1]

A．为了保持细线对小车的拉力恒定不变，与小车相连的细线必须与木板平行，故A正确；

B．根据

可得

可知每次改变小车的质量时，不需要重新补偿阻力，故B错误；

C．实验时，应先接通打点计时器电源，再放开小车，故C错误；

D．由于合力一定时，加速度与质量成反比，为更直观地看出加速度a与小车质量m的关系，需作出图像，故D正确。

故选AD。

（2）[2]相邻两计数点的时间间隔为

根据匀变速直线运动中间时刻速度等于该段过程的平均速度，则有

[3]根据逐差法可得，加速度的大小为

（3）[4][5]由图像可知，当拉力大到一定数值时，小车才开始有加速度，可知图线不过坐标原点的原因是：没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不够；以小车为对象，根据牛顿第二定律可得

可得

可知图像的斜率为

解得小车的质量为

17. （1）如图甲为向心力演示仪的示意图，图乙为俯视图。图中A、B槽分别与a、b轮同轴固定，且a、b轮半径相同。a、b两轮在皮带的传动下匀速转动。

现将两个小钢球分别放入A、B槽中，①球的质量是②球的2倍，①球放在A槽的边缘，②球放在B横的边缘，它们到各自转轴的距离之比为，如图乙所示，则钢球①，②的线速度大小之比为________，向心力大小之比为__________。

（2）利用如图甲装置做“验证机械能定恒定律”实验。

①除带夹子的重物、纸带、铁架台（含铁夹）、电磁打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的两种器材是_________。

A．低压交流电源      B．刻度尺       C．弹簧秤

②实验中，先接通电源，再释放重物，得到图乙所示的一条纸带，在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为、、，已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T，重物的质量为m。从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能减少量_________，动能变化量_________。

③某次实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，最可能的原因是_______（单选）。

A．处理纸带时，没有每隔4点取一个计数点

B．重力加速度取值偏大

C．存在空气阻力和摩擦阻力的影响

D．没有采用多次实验取平均值的方法

【答案】    ①.     ②.     ③. AB##BA    ④.     ⑤.     ⑥. C

【解析】

【详解】（1）[1]a、b两轮在皮带的传动下匀速转动，且a、b轮半径相同，可知

根据

可知钢球①，②线速度大小之比为

[2]根据向心力表达式

可知钢球①，②的向心力大小之比为

（2）①[3]电磁打点计时器需用低压交流电源，还需要刻度尺测量各点距离。

故选AB。

②[4]从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能减少量为

[5]从打O点到打B点的过程中，动能变化量为

③[6]重力势能的减少量大于动能的增加量，最可能的原因是存在空气阻力和摩擦阻力的影响，使得重力势能的减少量有一部分转化为内能。

故选C。

18. 如图所示为一条平直公路，其中A点左边的路段为足够长的柏油路面，A点右边路段为水泥路面，已知汽车轮胎与柏油路面的动摩擦因数为μ1=0.9，与水泥路面的动摩擦因数为μ2=0.6。某次测试发现，当汽车以12m/s速度在路面上匀速行驶，刚过A点时紧急制动（车轮立即停止转动），汽车恰好滑到B点停下。另一次测试时，该汽车以24m/s的速度在柏油路面上向右行驶，突然发现B处有障碍物，需在A点左侧柏油路段上某处紧急剥车，才能避免撞上障碍物，忽略司机的反应时间。（重力加速度g=10m/s2）

（1）求AB段的长度；

（2）为防止汽车撞上障碍物，至少离A点多远处开始紧急刹车？

【答案】（1）12m；（2）24m

【解析】

【详解】（1）汽车在AB段匀减速运动，有

解得

（2）汽车在A点左侧匀减速运动，有

解得

19. 如图所示，均可视为质点的三个物体A，B、C放在倾角为30°的光滑绝缘斜面上，开始A与B紧靠在一起，C紧靠在固定挡板上，质量分别为=0.40kg，=0.10kg，其中A绝缘且不带电，B、C的电荷量分别为，且保持不变，开始时三个物体均保特静止，现用一平行于斜面向上的力F拉物体A，使它沿斜面向上做匀加速直线运动，运动2m后F不再变化。已知静电力常量为，g取10m/s2，求:

（1）开始时BC间的距离；

（2）物体A向上运动2m所用的时间；

（3）此过程中F的最大值和最小值。

【答案】（1）3m；（2）1s；（3），

【解析】

【详解】（1）对A、B整体分析有

解得

（2）由题意可知物体A运动了2m后AB开始分离，恰分离时对B有

解得

所以AB一起匀加速直线运动的加速度大小为。物体A向上运动2m所用的时间为

（3）开始运动时，F有最小值，此时对B分析有

解得

对A分析有

解得

当AB分离后，F有最大值，对A分析有

解得

20. 为丰富课余活动，高一某课外活动小组设计了一个游戏装置，该装置的简化图如图所示，粗糙水平直轨道OB、半径的光滑竖直圆轨道、水平传送带相切于B点，圆轨道最低点略微错开，C点右侧有一陷阱，图中C、D两点的竖直高度差，水平距离为，将质量为m=1kg的小物块（大小忽略不计）锁定在O点，此时轻质弹簧的弹性势能为。物块与水平轨道OB和传送带间的动摩擦因数均为，OB间的距离，BC间的距离，水平传送带顺时针匀速传动，其中。某时刻解除锁定，小物块在弹力作用下从静止开始运动，恰好通过圆形轨道最高点A后，经水平传送带BC从C点水平抛出，恰好落到D点。不计空气阻力，求：

（1）通过A点时速度的大小；

（2）弹簧弹性势能的大小；

（3）水平距离及全程摩擦生热Q。

【答案】（1）；（2）；（3），

【解析】

【详解】（1）物块恰好通过圆形轨道最高点A，由重力提供向心力得

解得

（2）物块从O点释放到A点过程，根据能量守恒可得

解得弹簧弹性势能的大小为

（3）设物块从B点进入传送带的速度为，根据机械能守恒得

解得

物块刚滑上传送带的加速度大小为

设物块传送带上一直做匀减速直线运动，则有

解得

假设成立；物块从C到D过程做平抛运动，则有

，

解得

物块在传送带上运动的时间为

物块与传送带发生的相对位移为

则全程摩擦生热为