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2023学年第二学期钱塘联盟期中联考
高一年级物理学科试题
考生须知：
1．本卷共8页满分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、考场号、座位号及准考证号并填涂相应数字。
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，只需上交答题纸。
选择题部分
一、选择题（本题共15小题，每小题3分，共45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．现代健身人群，常控制卡路里（cal）的摄入来达到健身效果。已知lcalJ，下列用国际单位制中的基本单位来表示卡路里的单位正确的是（ ）
A．kg m s B．N m s C．kg m s D．N m
2．物体做匀速圆周运动的过程中（ ）
A．速度和加速度都不变 B．速度变化，加速度不变
C．速度和加速度都变化 D．速度不变，加速度变化
3．下列关系式中正确的是（ ）
A．重力对某物体做功：-2J>-5J B．物体的重力势能：-2J>-5J
C．物体动能的变化量：-2J>-5J D．物体的加速度：-2m/s>-5m/s
4．关于万有引力的下列说法，正确的是（ ）
A．牛顿发现了万有引力定律并测定了引力常量
B．卡文迪许发现了万有引力定律并测定了引力常量
C．开普勒行星运动定律是发现万有引力定律的基础之一
D．开普勒定律只适用于行星的运动，不适用于卫星绕行星的运动
5．如图为某地的风力发电设备，风力发电叶片上有M、N两点，在叶片转动过程中（ ）
第5题图
A． B． C． D．
6．速度引起的钟慢效应是狭义相对论的推论之一。现有一个高速旋转的巨大转盘上放置三个完全相同的时钟，a放在转轴处，b放在中间，c放在边缘处，如图所示。对于地面上的观察者，根据相对论认为三个时钟的快慢情况，下列说法正确的是（ ）
第6题图
A．a钟最快，b、c钟一样慢 B．a钟最慢，b、c钟一样快
C．a钟最快，c钟最慢 D．a钟最慢，c钟最快
7．光滑水平面上，一小物块在水平拉力作用下做直线运动，物块运动的速度—时间图像如图所示，图线按正弦规律变化。下列说法正确的是（ ）
第7题图
A．在的时间内，外力做负功 B．在的时间内，外力的功率先增大后减小
C．在的时间内，外力的功率一直增大 D．在时刻，外力的功率最大
8．火星的公转轨道是半径1.5个AU的圆（1AUm）。中国发射的天问一号成功着陆火星，它在地火转移轨道上的运动符合开普勒三定律，天问一号在转移轨道上时，它与太阳连线在单位时间内扫过的面积为S，地球与太阳连线在单位时间内扫过的面积为，火星与太阳连线在单位时间内扫过的面积为。则（ ）
第8题图
A． B． C． D．
9．如图，两光滑直杆OA、OB成60°夹角固定在竖直平面内，其角平分线OC竖直。质量均为m的甲、乙两小环套在杆上，用轻质弹簧相连，开始时两环在同一高度且弹簧处于原长状态。将两环同时由静止释放，弹簧始终在弹性限度内，不计空气阻力。在两环沿直杆下滑的过程中，下列说法正确的是（ ）
第9题图
A．两环的加速度一直减小 B．两环的速度先增大后减小
C．两环与杆间的弹力先增大后减小 D．两环的加速度为零时，弹簧的弹性势能最大
10．有关圆周运动的基本模型，下列说法正确的是（g为重力加速度）（ ）
第10题图
A．如图甲，汽车通过半径为R的圆弧形拱桥的最高点时，为保证安全，速度应满足
B．如图乙所示列车以超出规定速度行驶时，内轨与轮缘之间有挤压。
C．如图丙，一小球在绳子牵引下在其水平面上做匀速圆周运动，小球所需的向心力由重力与绳子拉力的合力提供。
D．如图丁，滑块与粗糙圆盘一同做圆周运动，滑块的向心力一定为摩擦力与拉力的合力。
11．如图甲所示为游乐场中一种叫“魔盘”的娱乐设施，简化模型如图乙，魔盘侧面与水平面的夹角为θ。质量为m的游客随魔盘以角速度ω一起转动，半径为r，已知重力加速度大小为g，则游客（ ）
第11题图
A．受到的支持力一定小于 B．受到的摩擦力可能小于
C．受到魔盘作用力的大小为 D．受到重力、支持力、摩擦力、向心力四个力的作用
12．“嫦娥奔月”非神话，“破壁飞天”化玉娥。“万户”精魂付火箭，屈原“天问”下长河。2020年7月23日12时41分，文昌航天发射场上，长征五号遥四运载火箭成功将“天问一号”火星探测器顺利送入预定轨道。2020年10月中旬，“天问一号”在距离地球约2940万公里处进行一次深空机动，4个月后探测器将与火星交会。然后通过“刹车”完成火星捕获，完成多次变轨后，择机开展着陆巡视等任务。已知火星和地球绕太阳公转半径之比为3∶2，火星与地球质量之比1∶10，半径之比为1∶2，自转周期之比近似1∶1，则（ ）
A．火星与地球绕太阳运动的向心加速度大小之比为9∶4
B．火星与地球表面重力加速度之比2∶1
C．火星与地球第一宇宙速度之比2∶1
D．火星与地球平均密度之比4∶5
13．如图所示是高山缆车的简化示意图。传送轨道由倾斜直轨道AC与部分圆弧形轨道CD组成，B为AC间一点，D为圆弧最高点，整个装置在同一竖直平面内。现利用该缆车运送货物上山，先加速从A点运动到C点，再匀速率通过CD。货物M与缆车底板接触面始终水平，则关于货物M的描述正确的是（ ）
第13题图
A．过B点时，处于超重状态，摩擦力水平向左
B．过B点时，处于超重状态，摩擦力沿AC向上
C．过D点时，处于平衡状态，摩擦力为零
D．过D点时，处于失重状态，底板支持力可能为零
14．我国北斗卫星导航系统定位精度可达米级。如图所示，P是北纬30°（即）地球表面附近的近地卫星，质量相同的北斗导航卫星A、B均绕地心O做匀速圆周运动，卫星B是同步地球卫星。某时刻P、A、B、O在同一平面内，其中O、P、A在一条直线上，且OA垂直AB，则（ ）
第14题图
A．三颗卫星中角速度最小的是A卫星 B．三颗卫星中线速度最小的是P卫星
C．卫星A、B的加速度之比为4∶3 D．卫星A、B的动能之比为3∶4
15．力F对物体所做的功可由公式求得。但用这个公式求功是有条件的，即力F必须是恒力。而实际问题中，有很多情况是变力在对物体做功。那么，用这个公式不能直接求变力的功，我们就需要通过其他的一些方法来求解力F所做的功。如图，对于甲、乙、丙、丁四种情况下求解某个力所做的功，下列说法正确的是（ ）
第15题图
A．甲图中若F大小不变，物块从A到C过程中力F做的为
B．乙图中，全过程中F做的总功为108J
C．丙图中，绳长为R，若空气阻力f大小不变，小球从A运动到B过程中空气阻力做的功
D．图丁中，F始终保持水平，无论是F缓慢将小球从P拉到Q，还是F为恒力将小球从P拉到Q，F做的功都是
非选择题部分
二、非选择题（本题共5小题，共55分）
16．（Ⅰ）（6分）小明同学利用生活中的仪器，设计了一个有趣的实验设备来感受向心力。选一根圆珠笔杆，取一根长的尼龙细线，一端系一个小钢球；另一端穿过圆珠笔杆，吊上若干质量相同的钩码，如图（1）所示。调节尼龙细线，使小钢球距圆珠笔杆的顶口（笔尖部）的线长为L。握住圆珠笔杆，并在该同学头部的上方尽量使小钢球稳定在一个水平面内做匀速圆周运动。已知小球的质量为m，钩码的质量为M，重力加速度为g。
16题图（1）
（1）为了让小球做匀速圆周运动的向心力大小近似等于悬挂钩码的重力，应该保证圆珠笔杆的顶口尽量光滑，且笔尖上方的尼龙线尽可能水平，此时钩码的质量应该______小球质量。
A．远小于 B．等于 C．远大于
（2）小球能够稳定在水平面做匀速圆周运动时，小球圆周运动的角速度的表达式为______。
（3）在问题（2）的基础上，小明同学逐渐加快小球转动的角速度，发现下方的钩码在______（填“逐渐上升”或“逐渐下降”或“静止”）。
（Ⅱ）（10分）在上述感受向心力的基础上，小明同学想进一步“探究向心力大小与角速度的关系”，并设计了如下实验。装置如图（2）中甲所示。滑块套在水平杆上，可随水平杆一起绕竖直杆做匀速圆周运动，力传感器通过细绳连接滑块，可测绳上拉力大小。滑块上固定一遮光片，它们的总质量为m，遮光片宽度为d，光电门可以记录遮光片通过的时间，测出滑块中心到竖直杆的距离为l。实验过程中细绳始终被拉直。（滑块与杆之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力）
16题图（2）
（1）滑块随杆转动做匀速圆周运动时，每经过光电门一次。力传感器和光电门就同时获得一组拉力F和遮光时间t，则滑块的角速度______（用t、l、d表示）。
（2）为探究向心力大小与角速度的关系，得到多组实验数据后，应作出F与______（填“t”、“”“”或“”）的关系图像。若作出图像是一条过原点的倾斜直线（如图（2）中乙），表明此实验过程中向心力与______成正比（选填“角速度”、“角速度平方”或“角速度二次方根”）。
（3）若该物体与水平杆的最大静摩擦力为，则图乙中图像与横轴的交点的表达式为______。
（4）在此实验设备的基础上，小明想要继续设计实验，欲探究“向心力大小与质量的关系”。他设计如下方案，控制转动角速度不变，改变滑块质量多次进行试验，记录数据后绘出的图像，下列四幅图像中，你认为最符合实际的是（ ）
17．（6分）图一是离心机的工作原理图，离心机工作时离心管绕转轴高速转动，每分钟所转圈数称为rpm值，离心管中的微粒做圆周运动所需向心力与其重力的比值称为rcf值。图2是差速离心法分离肝组织匀浆液的流程图，图中“1000×g”指的是细胞匀浆液中微粒的向心力需要达到1000倍自身重力。已知实验室某一型号的离心机在完成此实验时，假设各部分液体在实验过程中转动的半径可视为不变，第一步沉淀细胞核时设置的rpm为2000时，恰好能实现细胞核的沉淀：
第17题图
（1）在沉淀细胞核的过程中，液体转动的角速度有多大？
（2）在沉淀核糖体时，rpm应该设置为多少？
18．（11分）改编自刘慈欣科幻小说的电影——《流浪地球2》中，电影中的太空电梯非常吸引人。如图甲所示。太空电梯的原理并不复杂，与生活中的普通电梯十分相似。只需在地球同步轨道上建造一个空间站，并用某种足够长也足够结实的“绳索”将其与地面相连，当空间站围绕地球运转时，宇航员、乘客以及货物可以通过像电梯轿厢一样的升降舱沿“绳索”直入太空，这样不需要依靠火箭、飞船这类复杂航天工具。现假设已经建成了如图所示的太空电梯，其通过超级缆绳将地球赤道上的固定基地、同步空间站和配重空间站连接在一起，它们随地球同步旋转。图中同步空间站与地球同步卫星处在同一个运行轨道，距离地面的高度为。配重空间站比同步空间站更高，P是缆绳上的一个平台，距离地面高度为。已知地球的半径大小为R，地球自转周期为T，引力常量为G。求：
第18题图
（1）求地球质量的表达式。
（2）平台P跟随地球自转的向心加速度的大小。
（3）若绑定同步空间站与配重空间站的缆绳均断裂，同步空间站将做______（填圆周运动/离心运动/近心运动），配重空间站将做______（填圆周运动/离心运动/近心运动）。若此后配重空间站开始调整速度，最终以速度v在更高的轨道环绕地球做圆周运动，求：
此时配重空间站距离地面的高度的表达式。
19．（10分）复兴号CR400AF型城际电力动车组由6节车厢编组而成，每节车厢的质量均为kg，其中第1节和第4节车厢带有动力，它们的牵引电机的额定功率分别为W和W。该动车组以的加速度m/s沿水平直轨道由静止开始匀加速启动，当第1节车厢的牵引电机达到额定功率时，第4节车厢的牵引电机立即启动，继续使动车组保持m/s的匀加速运动。当第四节车厢的牵引电机也达到额定功率时，整列动车保持恒定功率进一步加速。动车组行驶过程中受到的阻力为车重的0.1倍，重力加速度m/s。求：
第19题图
（1）从静止开始到第4节车厢的牵引电机刚要启动时所经历的时间；
（2）动车组能达到的最大速度有多大？
（3）从动车组刚出发开始计时，经过30s后动车组的速度为50m/s，求这段过程中动车组行驶的位移大小。
20．（12分）一般的曲线运动可以分成很多小段，每小段都可以看成圆周运动的一部分，即把整条曲线用一系列不同半径的小圆弧来代替。如图（a）示，曲线上A点的曲率圆定义为：通过A点和曲线上紧邻A点两侧的两点作一圆，在极限情况下，这个圆就叫做A点的曲率圆，其半径p叫做A点的曲率半径。图（b）为一玩具轨道的模型图，倾角的倾斜轨道AB与地面水平轨道BC在B处平滑连接，“雨滴”形曲线轨道CDE左右对称，D为最高点。图（b）中圆1和圆2分别为C、D两点的曲率圆，其中D的曲率圆半径m。现将质量kg的小滑块（可视为质点）从轨道AB上距底端m处静止释放，滑块在轨道CDE内侧运动时的向心加速度恒为g。重力加速度g取10m/s，，。不计一切阻力。
（1）求C点的曲率圆半径。
（2）求曲线轨道CDE任意高度h处的曲率半径ρ与h的关系。
（3）要使滑块能顺利通过轨道CDE，且运动时的向心加速度不超过4g。求滑块在轨道AB上释放点高度H的范围。
第20题图
2023学年第二学期钱塘联盟期中联考
高一年级物理学科参考答案
选择题部分
一、选择题（本题共15小题，每小题3分，共45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）
1-5ACBCD 6-10CBABC 11-15ADDCA
非选择题部分
二、非选择题（本题共5小题，共55分）
16．（每空两分）答案：（Ⅰ）C 逐渐上升
（Ⅱ） 角速度平方 A
解析：
（1）要使转动尽可能水平，向心力要够大，小球重力要够小，即，C正确。
（2）由向心力供求方程，，得
（3）小球转动得线速度增大，所需要的向心力增大，大于钩码的重力。故钩码逐渐上升。
（4）通过光电门的滑块线速度大小为，由得，
（5）由向心力表达式得，，向心力由拉力与摩擦力的合力提
供，故有，两式联立有，故F与成正比，向心力与角速度平方成正
比。
（6）在（2）中得表达式。当时，有
（7）向心力表达式为，有，故选A
17．答案：见解析
解析：（1）：由圆周运动知识（1分）
得rad/min（结果为12560rad/min，rad/s，209.3rad/s均可）（1分）
（1）：要是沉淀完全，假设液体做圆周运动的的最大半径为，对于沉淀细胞核应有
（1分）
对于沉淀核糖体，则有（1分）
联立两式可得：rad/min（1分）（rad/s也可）
故（1分）
18．答案：见解析
解析（1）地球同步卫星得绕行周期为T，由万有引力提供向心力得，
（1分）
故（2分）
（2）P跟随地球自转，其自转角速度与地球同步卫星的绕行角速度相同，即（1分）
由圆周运动知识，（1分）
（3）：绑着绳子时，同步空间站得运动与地球同步卫星完全相同，断开绳子，同步空间站在万有引力作用下继续作圆周运动，（2分）
配重空间站轨道处绕行的角速度小于配重空间站自转的角速度，断开绳子后将做离心运动（2分）
由万有引力提供向心力，有
得（1分）
带入M得，（1分）
19．答案：见解析
解析：（1）由列车做匀加速运动，加速度为2m/s，则根据牛顿第二定律有：
N（1分）
由汽车功率与牵引力的关系，得，W，得
m/s（1分）
由，得s（1分）
（2）当与阻力相等时，此时动车得速度最大，即N
由汽车功率与速度关系：（1分）
得m/s（1分）
（3）列车先做匀加速运动，后做功率不变得加速运动，其匀加速直线运动得最大速度为
得m/s（1分）
故0-30m/s列车做匀加速运动，时间为s，匀加速位移m（1分）
故30-50m/s为列车的功率不变的加速运动，时间为s。
根据动能定理，由
（1分）
得m（1分）
故m（1分）
20．答案：见解析
（1）：滑块从A到C，由动能定理得：
得m/s（1分）
由C点得向心加速度为2g
有（1分）
m（1分）
（2）：对滑块刚开始下滑到任意高度h用动能定理
有（1分）
得（1分）
由
得（）（2分）（未写h范围扣1分）
（3）：滑块要滑过CDE，必须要在最高点有
有m/s（1分）
从A到D应用动能定理：
有
得m（1分）
滑块在最高点向心加速度不能超过4g，有 m/s（1分）
从A到D应用动能定理：
有
m（1分）
所以H得取值范围为m（1分）

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