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高一物理5月试卷
(75分钟　100分)
考试范围: 人教版《必修第二册》第五、六章(40%)+第七章(60%)
一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一个选项符合题目要求。
1.2022年10月12日,“天宫课堂”第三课开讲,画面中可以看到四位航天员在空间站授课时是漂浮着的。关于航天员,下列说法正确的是
A.他们不受重力作用
B.他们所受的合力为零
C.他们所受的地球引力提供向心力
D.他们在空间站中的质量比在地球上的质量小
2.“青箬笠,绿蓑衣,斜风细雨不须归。”是唐代诗人张志和描写春雨美景的名句。一雨滴由静止开始自由下落一段时间后,进入如图所示的有风区,风力水平且恒定,不计雨滴受到的阻力,则下图中最接近雨滴真实运动轨迹的是
　　　　　　A　　　　　　　B　　　　　　　C　　　　　　　D
3.北京时间2023年5月10日21时22分,搭载天舟六号货运飞船的长征七号遥七运载火箭,在我国文昌航天发射场发射成功。中国文昌航天发射场位于海南省文昌市龙楼镇,是世界上为数不多的低纬度(靠近赤道)发射场之一,与甘肃省酒泉市的酒泉卫星发射中心相比,文昌航天发射场在选址上的优点是
A.地球的引力较小 B.地球自转的角速度较大
C.重力加速度较大 D.地球自转的线速度较大
4.假如宇宙飞船绕地球做圆周运动,轨道半径为r,运行周期为T。飞船运动到P点时进行瞬间加速,开始沿椭圆轨道运动,以后飞船每经过P点都进行瞬间加速,则飞船绕地球做椭圆轨道运动的近地点位置不变,而远地点到地球中心的距离越来越大。当飞船绕地球运行的周期为8T时,飞船轨道远地点到地球中心的距离为
A.15r B.7r C.3r D.2r
5.如图所示,a、b两颗人造地球卫星分别在半径不同的轨道上绕地球做匀速圆周运动,轨道半径之比为2∶1,则相同时间内两卫星扫过的面积之比为
A.1∶1 B.∶1
C.2∶1 D.4∶1
6.2022年11月,“天舟五号”货运飞船仅用2小时就与“天宫”空间站快速交会对接,创造了世界纪录。飞船从预定轨道Ⅰ上的A点处第一次变轨进入椭圆轨道Ⅱ运行,到达椭圆轨道的远地点B点时,再次变轨进入空间站的运行轨道Ⅲ,与空间站实现对接。假设轨道Ⅰ和Ⅲ都近似为圆轨道,不计飞船质量的变化,则关于飞船运动的叙述正确的是
A.沿轨道Ⅰ运行的速度小于沿轨道Ⅲ运行的速度
B.在轨道Ⅰ上运行的周期大于在轨道Ⅱ上运行的周期
C.从A点运动到B点的过程中,速度不断减小
D.在轨道Ⅱ上运动经过B点时的加速度小于在轨道Ⅲ上运动经过B点时的加速度
7.如图甲所示,小球从楼梯上以2 m/s的速度水平抛出,所有台阶的高度均为0.2 m,宽度均为0.3 m,当地重力加速度g=10 m/s2,不计空气阻力。则小球抛出后首先落到的台阶是
甲
A.第一级台阶
B.第二级台阶
C.第三级台阶
D.第四级台阶
二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
8.科学家发现,由于月球引潮力的作用,地球的自转在慢慢变缓。则下列说法正确的是
A.地球对月球的引力减小
B.静止在两极的物体对地面的压力将减小
C.静止在赤道上的物体对地面的压力将增大
D.同步卫星的轨道高度需要更高
9.两个相同的铁质实心小球,两球心间的距离约为小球半径的5倍,两小球间万有引力大小为F。要使两球之间的万有引力大小为4F,可以采用的办法是
A.仅使原来两铁球球心间距离变为原来的
B.仅使原来两铁球球体间最小距离变为原来的
C.球心间距离不变,换成半径为原来的倍的实心铁球
D.球心间距离变为原来的4倍,换成半径为原来的2倍的实心铁球
10.如图所示,在以角速度ω转动的圆盘上有一个小孔A,某时刻,在小孔A正上方高h=1 m的B处有一个小球以初速度 v0=4 m/s 竖直向上抛出,最终小球刚好落进小孔A。不计空气阻力,重力加速度 g=10 m/s2。则圆盘转动的角速度可能为
A.π rad/s B.2π rad/s
C.3π rad/s D.4π rad/s
　　
三、实验题:本题共2小题,共16分。将符合题意的内容填写在题目中的横线上,或按题目要求作答。
11.(7分)某同学探究做圆周运动物体所受向心力的大小与物体的质量、轨道半径及线速度关系的实验装置如图甲所示,圆柱体放置在水平光滑圆盘上做匀速圆周运动。力传感器测量向心力Fn,速度传感器测量圆柱体的线速度v,该同学通过保持圆柱体质量和运动半径不变,来探究向心力Fn与线速度v的关系。
(1)该同学采用的实验方法为　　　　　　。
A.等效替代法
B.控制变量法
C.理想化模型法
(2)改变线速度v,多次测量,该同学测出了五组Fn、v数据,如下表所示。
v/(m·s-1) 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
Fn/N 0.88 2.00 3.50 5.50 7.90
该同学对数据进行分析后,在图乙坐标纸上描出了五个点。
①作出Fn-v2 图线。
②若圆柱体的运动半径r=0.9 m,由作出的Fn-v2 图线可得,圆柱体的质量m=　　　　kg(结果保留1位有效数字)。
　　
12.(9分)在某星球上用如图甲所示的装置探究平抛运动的规律。在铁架台的悬点O的正下方P点处有水平放置的炽热电热丝,当悬线摆至电热丝处时立即被烧断,之后小球做平抛运动。现利用频闪数码照相机连续拍摄,在有坐标纸的背景屏前,拍下了小球做平抛运动的多张照片,经合成后,照片如图乙所示。a、b、c、d、e为连续五次拍下的小球位置,而后用平滑曲线连接各点得到小球做平抛运动的轨迹。已知照相机拍照的频率为20 Hz。
(1)根据上述信息可知,a点　　　　(选填“是”或“不是”)小球平抛的起点;小球做平抛运动的初速度大小为　　　　m/s。
(2)小球在c点时,竖直方向的速度大小为　　　　m/s。
(3)该星球表面的重力加速度大小为　　　　m/s2。
　
四、计算题:本题共3小题,共38分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。
13.(8分)如图所示,水平轨道 AB 与半径R=0.4 m的半圆形轨道 BC 相切于B点,在A点给小物块初速度v(未知),小物块恰好能通过半圆形轨道的最高点C,最终又落回A点。已知重力加速度g=10 m/s2,不计空气阻力。求:
(1)小物块在C点的速度大小vC。
(2)A、B两点间的距离x。
　　
14.(14分)天宫一号是中国载人航天工程发射的第一个目标飞行器,也是中国第一个空间实验室,载人航天活动中,天地通话是“传统项目”。在中国空间站运行中,设计师们会给航天员预留一条私密语音通道,航天员可以在这里和家人打电话,分享自己在太空生活的心情。为了简化问题便于研究,将“天宫一号”绕地球的运动视为匀速圆周运动,如图所示。已知“天宫一号”做匀速圆周运动的半径为r,地球半径为R,地球表面的重力加速度为g,引力常量为G。求:
(1)地球的质量M。
(2)在航天员和家人通话的时间t内,“天宫一号”运动的路程。
　　
15.(16分)有人设想未来可以建立和地球同步的空间站,通过超级缆绳连接地球赤道上的固定基地,用太空电梯输送物资会非常方便。如图所示,某时刻,它们随地球以同步静止状态一起旋转,太空电梯(含货物)的质量为m,距地面的高度为3R。若地球半径为R,自转周期为T,地球表面的重力加速度为g。求:
(1)该时刻,太空电梯的线速度大小。
(2)该时刻,太空电梯受到缆绳的力的大小。
(3)若太空电梯没有缆绳连接,在该处绕地球做匀速圆周运动的周期。
　　
答案与解析
题序 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 C B D B B C B CD AD BD
11.(7分)
　　【解析】(1)在探究向心力Fn与线速度v的关系实验时,保持圆柱体的质量和运动半径不变,故实验方法为控制变量法。
(2)①Fn-v2的图线如图丙所示。
丙
②根据公式Fn=可知,=,其中为图线的斜率,因为r=0.9 m,可得圆柱体的质量m=0.8 kg。
　　【答案】(1)B　(2分)
(2)①见解析图丙　(2分)　②0.8　(3分)
12.(9分)
　　【解析】 (1)由题图乙可知,小球在水平方向上每两个点之间的距离相同,即运动时间相同,小球在竖直方向做匀加速运动,相同时间内运动的距离之比为1∶3∶5∶7,而图中竖直方向运动的距离并非如此,故a点不是平抛的起点;因为照相机拍照的频率为20 Hz,则T==0.05 s,故小球在每两个点之间的运动时间为0.05 s,由题图乙可知,每两个点之间的水平距离为0.02 m,根据公式可知v==0.4 m/s。
(2)小球在竖直方向做匀加速运动,且c点为运动的中间时刻,故小球在c点竖直方向的速度为整个运动过程中竖直方向的平均速度,故vc竖= m/s=0.5 m/s。
(3)因为小球在竖直方向上做匀加速运动,所以Δy=aT2 ,可求得a==4 m/s2。
　　【答案】(1)不是　(1分)　0.4　(2分)
(2)0.5　(3分)
(3)4　(3分)
13.(8分)
　　解:(1)小物块恰好过C点,则有 mg=m　(2分)
可得 vC==2 m/s。　(1分)
(2)小物块做平抛运动,竖直方向,有h=2R=gt2　(2分)
水平方向,有x=vC t　(2分)
联立可得x=0.8 m。　(1分)
14.(14分)
　　解:(1)在地球表面,有=mg　(3分)
解得M=。　(3分)
(2)根据=m　(3分)
可得v=R　(2分)
故s=vt=tR。　(3分)
15.(16分)
　　解:(1)太空电梯的轨道半径r=3R+R=4R　(2分)
太空电梯绕地心转动的周期与地球自转的周期相同,通过缆绳连接的太空电梯的线速度大小v==。　(2分)
(2)太空电梯做匀速圆周运动,合力提供向心力,有 G-F=m　(3分)
由=mg　(2分)
解得F=-。　(2分)
(3)若太空电梯没有缆绳连接,由万有引力提供向心力,有
G=mr　(3分)
解得T=16π。　(2分)

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