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高一物理试卷
一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，第8～10题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
1．在物理学的发展过程中，许多物理学家都作出了重大贡献，也发现了许多物理学规律。下列有关行星运动与万有引力的相关叙述，正确的是（ ）
A．牛顿提出了万有引力定律，并测出了万有引力常量
B．开普勒根据第谷的观测数据，总结得出了行星运动的三大定律
C．开普勒第三定律中的常量，与环绕天体的质量有关
D．对同一中心天体，所有行星轨道半长轴的二次方跟公转周期的三次方的比值都相同
2．如图所示，质量为的小球从距桌面高处的点由静止释放，自由下落到地面上的点，桌面离地高为。选择桌面为参考平面，忽略空气阻力影响，则小球（ ）
A．在点时的重力势能为 B．经过桌面时的动能为
C．在点时的机械能为 D．在点时的机械能为
3．如图，、、分别是自行车的大齿轮、小齿轮和后轮边缘上的三个点，到各自转动轴的距离分别为、和。支起自行车后轮，在转动踏板的过程中，、、三点（ ）
A．角速度大小关系是 B．周期大小关系是
C．线速度大小关系是 D．向心加速度大小关系是
4．如图所示，下列说法正确的是（所有情况均不计摩擦、空气阻力以及滑轮质量）
A．甲图中，火箭匀速升空的过程中，其机械能守恒
B．乙图中，物块在外力的作用下匀速上滑，外力做的功全部转化为物块的动能
C．丙图中，物块A向下压缩弹簧的过程中，物块A动能的减小量等于弹簧弹性势能的增加量
D．丁图中，在物块A加速下落、物块B加速上升的过程中，A、B系统机械能守恒
5．飞船从圆轨道Ⅰ，通过变轨后，沿椭圆轨道Ⅱ由处运动到处，与沿圆轨道Ⅲ运行的天和核心舱在处对接，对接后的组合体继续在圆轨道Ⅲ上运行。在上述过程中，下列说法正确的是
A．飞船由轨道Ⅱ变轨到轨道Ⅲ，需在处减速
B．飞船在轨道Ⅰ上处的速度大于在轨道Ⅲ上处的速度
C．飞船在轨道Ⅱ上处加速度大于在轨道Ⅲ上处的加速度
D．飞船在轨道Ⅱ上由到的时间大于在轨道Ⅲ上运行周期的一半
6．如图所示，半径为的半球形陶罐，固定在可以绕竖直轴转动的水平转台上，转台转轴与过陶罐球心的对称轴重合。转台以一定角速度匀速转动，一质量为的小物块落入陶罐内，经过一段时间后小物块随陶罐一起转动且相对罐壁静止，此时小物块受到的摩擦力恰好为0，且它和点的连线与之间的夹角为。小物块和陶罐之间的动摩擦因数为0.5，重力加速度为，，。则
A．小物块受到重力、支持力、向心力的作用
B．转台转动的角速度为
C．小物块转动的线速度大小为
D．当转台的角速度缓慢增大到时，小物块相对罐壁发生滑动
7．如图所示，水平地面上固定一条倾角、长度的传送带，用于传送包裹，传送带以恒定速度顺时针转动。某工人将一个质量的包裹轻放在传送带的下端处，包裹与传送带之间的动摩擦因数。已知取，，。下列说法正确的是
A．包裹到达传送带上端所需的时间为8 s
B．在这个过程中，包裹增加的机械能为48 J
C．在这个过程中，包裹与传送带摩擦产生的热量是24 J
D．由于传送包裹，传送带电动机需要额外消耗的能量为82 J
8．如图所示，有关圆周运动的情景，下列说法正确的是
A．图1，湿衣服在滚筒洗衣机竖直平面内脱水时做匀速圆周运动，若考虑重力的影响，水滴在最低点比在最高点更容易被甩出
B．图2，“感受向心力”的活动中，保持小球质量及绳长不变，当小球在水平面内做匀速圆周运动时，若角速度增大为原来的2倍，感受到的拉力亦增大为原来的2倍
C．图3，“水流星”表演中，碗在竖直平面内做圆周运动，在最高点时碗里面的水处于超重状态
D．图4，汽车通过拱形桥的最高点时，速度越大，桥面对汽车的支持力越小
9．电动方程式（FormulaE）是目前世界上新能源汽车运动中级别最高的赛事，赛车在专业赛道水平路面上由静止启动，在前2 s内做匀加速直线运动，2 s末达到额定功率，之后保持额定功率继续运动，其图像如图所示。已知汽车的质量为，汽车受到地面的阻力为其重力的，取，下列说法正确的是（ ）
A．赛车在加速过程中牵引力保持不变
B．赛车的额定功率为
C．该赛车的最大速度是
D．当速度时，其加速度为
10．如图所示，Ⅰ为北斗卫星导航系统中的静止轨道卫星，其对地张角为；Ⅱ为地球的近地卫星。已知地球半径为，地球自转周期为，万有引力常量为，根据题中条件，可求出（ ）
A．地球的平均密度为
B．卫星Ⅰ和卫星Ⅱ的向心加速度之比为
C．卫星Ⅰ与赤道上物体对应的向心力之比为
D．卫星Ⅱ运动的线速度为
二、非选择题：本题共5小题。共60分。
11．（6分）在“探究向心力大小与轨道半径、角速度、质量的关系”的实验中，选用的向心力演示器如图所示。转动手柄，使槽内的小球随之做圆周运动。小球向外挤压横臂挡板，使横臂压缩塔轮中心的弹簧测力套筒，弹簧被压缩的格数可从标尺读出，格数比即为两小球向心力大小之比。小球放在挡板A、挡板B、挡板C处做圆周运动的轨迹半径之比为。
（1）演示器塔轮皮带可上下拨动，目的是为了改变两小球做圆周运动的________之比；
A．角速度 B．质量 C．半径 D．线速度
（2）为探究向心力大小与角速度的关系，现将塔轮皮带拨到左侧塔轮第2层和右侧塔轮第3层，对应的塔轮半径之比为，下列操作正确的是________；
A．选用两个相同的钢球分别放在挡板A和挡板B处
B．选用两个相同的钢球分别放在挡板A和挡板C处
C．选用两个相同大小的钢球和铝球分别放在挡板B和挡板C处
D．选用两个相同大小的钢球和铝球分别放在挡板A和挡板C处
（3）如果（2）中操作正确，当匀速转动手柄时，会发现左边和右边标尺上露出的红白相间的等分格数之比为________；
12.（10分）某实验小组的同学在验证机械能守恒定律时，设计了如图甲所示的实验，图中的打点计时器为电火花打点计时器，回答下列问题：
（1）实验所使用的电源是________。
A．8 V的直流电源 B．8 V的交流电源
C．220 V的交流电源 D．220 V的直流电源
（2）某次实验时，打出的纸带如图乙所示，图中的点均为计时点，相邻两点的时间间隔为，计时点3、4、5、6到点的距离分别为、、、，点为起始点，设重物的质量为，重力加速度为，则打下5点时重物的动能为________，从打点到打5点的过程中重物减少的重力势能为________。（均用上述物理量字母表示）
（3）实验小组利用图像处理实验数据，通过得到的实验数据，描绘了图像如图丙所示，则由图线得到的重力加速度________（结果保留三位有效数字）。
（4）实验过程中测得的重力加速度与当地真实重力加速度相比，会________（选填“偏大”“偏小”或“相等”）。
13．（12分）如图所示，水平转盘上放有一质量的物体（可视为质点），连接物体和转轴的绳水平伸直，长度，物体与转盘间的最大静摩擦力是物体对转盘压力的，转盘的角速度由零逐渐增大，重力加速度取。求：
（1）绳子对物体的拉力为零时的最大角速度。
（2）当角速度时，绳子对物体拉力的大小。
14．（14分）模型建构是物理学研究中常用的思想方法，它可以帮助人们抓住主要矛盾、忽略次要因素，更好的揭示和理解物理现象背后的规律。在研究地球-月球系统时，有两种常见的模型，第一种是认为地球静止不动，月球绕地球做匀速圆周运动；第二种是把地球-月球系统看成一个双星系统，它们围绕二者连线上的某个定点以相同的周期运动。若已知地球的质量为，地球的半径为，地球表面的重力加速度为，月球的质量为，地球和月球的球心相距，引力常量未知。忽略太阳及其它星球对于地球、月球的作用力，请分析求解：
（1）根据第一个模型，推导月球的向心加速度。
（2）根据第二个模型，求月球做圆周运动的周期。
15．（18分）某兴趣小组设计了一个“螺线形”竖直轨道模型，如图所示，将一质量为的小球（视为质点）在光滑圆弧轨道NAB上与圆心等高的点以一定的初速度竖直向上抛出，小球运动过程中始终不脱离轨道。BC，CG是材料相同的水平面，段长，足够长，是与、点相切的竖直圆形光滑管道（管径很小，、相互靠近且错开），已知圆弧NAB的半径，管道的半径，小球与、间的动摩擦因数均为，其余轨道均光滑。（取），求：
（1）若小球能够通过点，求它在点的最小速度的大小；
（2）若某次释放后小球恰好能通过圆轨道最高点，求小球在点的初速度的大小；
（3）以点为坐标原点，为轴，从到方向为正方向，若小球能经过点，求小球最终停止位置坐标与小球在点的初速度的大小的关系。高一物理参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 B D A D B C D AD BC BD
11.【答案】（1）A （2）B （3）1:4（每空2分）
12.【答案】（1）C （2）； （3）9.83 （4）偏小（每空2分）
13.【答案】(1)2 rad/s (2)8.5 N
【解析】（1）当绳子拉力为零时，恰好由最大静摩擦力提供向心力，设此时转盘转动的角速度为，则
(3分）
解得=2 rad/s （3分）
当ω=5 rad/s时，ω>，所以由绳子的拉力T和最大静摩擦力共同提供向心力，有
T+mg=mr （3分）
解得T=8.5 N （3分）
14.【答案】(1)（2）
【解析】（1）在第一个模型中，假设地球是静止的，月球绕地球做匀速圆周运动。根据牛顿第二定律，得
= （2分）
对于地球赤道上质量为的物体有
= （2分）
解得 （2分）
（2）根据第二个模型，地月系统看成双星系统
设地球、月球做圆周运动的半径分别为 、，周期均为 。
对月球，由万有引力提供向心力：
（2分）
对地球，同理有：
（2分）
根据双星系统的几何关系：
（1分）
又由（1）得
（1分）
解得（2分）
15.【答案】（1）
（2）
（3）①（）
②（）
③（）
【解析】
(1) 若小球恰能通过 点，其临界情况为轨道对小球的弹力 ，此时重力恰好提供向心力，由牛顿第二定律及向心力公式得：
（2分）
解得
（2分）
故小球在 A 点的最小速度为
(2) 轨道 为圆管模型，小球恰好通过最高点 的临界条件为：
（2分）
小球从 点运动到 点的过程中，由动能定理得：
（2分）
解得（2分）
由分析可知，过A点的的最小速度是，即能过E点一定能过A点，故小球在 N 点的初速度的大小为
（3）若小球能经过 点，需满足在 点动能
小球从N点到C点的过程由动能定理得：
故当 时，需满足 （1分）
分情况讨论：
① 若小球能通过 E 点即 时，
小球通过圆管后经 点向右运动直到最终停止，对全过程由动能定理得
解得： ( 2分）
② 若小球不能通过 E 点即
小球在管内上升后返回，最终在 段滑动直到停下，假设小球刚好停在B点，
由动能定理得
解得= （1分）
ⅰ.当 时：
小球停在 点左侧，x坐标为负值，由动能定理得
解得 （2分）
ⅱ.当 时：
小球经点滑上圆弧轨道后再返回至BC段向右运动直至停止（小球刚好到达左侧圆弧与圆心等高位置时对应的初速度为，因此小球不会脱离圆轨道），由动能定理得
解得 （2分）
综上所述，①（）
②（）
③（）

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