精品解析：江苏省黄埭中学2023-2024学年度第二学期高一第一次阶段练习 物理

2023－2024学年度第二学期高一第一次阶段练习 物理 （满分100分，75分钟） 一、单选题：（本大题共11小题，每题4分，共44分） 1. 如图所示为某中国运动员在短道速滑比赛中勇夺金牌的精彩瞬间。假定此时他正沿圆弧形弯道匀速率滑行，则他（ ） A. 所受的合力为零，做匀速运动 B. 所受的合力变化，做变加速运动 C. 所受的合力恒定，做变加速运动 D. 所受的合力恒定，做匀加速运动 2. “旋转纽扣”是一种传统游戏。如图，先将纽扣绕几圈，使穿过纽扣的两股细绳拧在一起，然后用力反复拉绳的两端，纽扣正转和反转会交替出现。拉动多次后，纽扣绕其中心的转速可达50r/s，此时纽扣上距离中心1cm处的点的向心加速度大小约为（ ） A. 10 B. 100 C. 1000 D. 10000 3. 惯性参考系S中有一边长为l的正方形（如图所示），从相对S系沿x方向以接近光速匀速飞行的飞行器上测得该正方形的图像是（　　） A. B. C. D. 4. 为了探测X星球，载着登陆舱的探测飞船在以该星球中心为圆心、半径为的圆轨道上运动，周期为，总质量为，随后登陆舱脱离飞船，变轨到离星球更近的半径为的圆轨道上运动，此时登陆舱的质量为，则（ ） A. X星球的质量为 B. X星球表面的重力加速度为 C. 登陆舱在与轨道上运动时的速度大小之比为 D. 登陆舱在半径为轨道上做圆周运动的周期为 5. 一物体在10s内沿水平路面向右运动了1m，在此过程中该物体一直受到一大小为10N、方向斜向左上方且与水平方向成60°角的拉力F的作用，如图所示。则在这段时间内拉力F对物体做的功为（ ） A. 10J B. －10J C. 5J D. －5J 6. 在平直公路上以一定速率（约为5m/s）行驶的自行车所受阻力为车和人总重量的0.02倍，如图所示，则骑车人的功率最接近于（车和人的总质量约为100kg）（　　） A. 0.1kW B. 1×103kW C. 1kW D. 10kW 7. 质量分别为M和m的两个小球，分别用长2l和l的轻绳拴在同一转轴上，当转轴稳定转动时，质量为M和m小球的悬线与竖直方向夹角分别为α和β，如图所示，则（　　） A. B. C. D. 8. 2021年6月11日，我国在太原卫星发射中心用“长征二号”丁运载火箭成功将“北京三号”卫星送入预定轨道，变轨过程简化为如图所示，轨道Ⅱ与轨道Ⅰ相切于轨道Ⅰ的远地点M，与圆轨道Ⅲ相切于N点。下列说法正确的是（ ） A. 卫星从轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ，需要在M点减速 B. 卫星在轨道Ⅱ上经过N点时的速度小于在轨道Ⅲ上经过N点的速度 C. 卫星在轨道Ⅰ中运动的周期可能与轨道Ⅲ中运动的周期相等 D. 卫星在轨道Ⅰ上M点的加速度大于在轨道Ⅱ上M点的加速度 9. m为在水平传送带上被传送的小物体（可视为质点），A为终端动力轮，如图所示，已知动力轮半径为r，传送带与轮间不会打滑，当m可被水平抛出时（ ） A. 传送带的最小速度为 B. 传送带的最小速度为 C. A轮每秒转数最少是 D. A轮每秒的转数最少是 10. 一物体在运动中受水平拉力F的作用，已知F随运动距离x的变化情况如图所示，则在这个运动过程中F做的功为（ ） A. 4J B. 6J C. 18J D. 22J 11. 汽车在平直公路上以速度匀速行驶，发动机功率为P，快进入闹市区时，司机减小了油门，使汽车的功率立即减小为，并保持此功率继续在平直公路上行驶。设汽车行驶时所受的阻力恒定，则能正确反映从减小油门开始汽车的速度随时间变化的图像是（ ） A. B. C. D. 二、实验题（共1题，15分） 12. 航天器绕地球做匀速圆周运动时处于完全失重状态，物体对支持面没有压力，所以在这种环境中已经无法用天平称量物体的质量。某同学设计了如图所示的装置（图中O为光滑小孔）来间接测量物体的质量；给待测物体一个初速度，使它在光滑的水平桌面上做匀速圆周运动。设航天器中具有以下基本测量工具：天平、秒表、刻度尺、弹簧测力计。 （1）实验时除了弹簧测力计示数F外，还需要测量的物理量是______。 （2）待测物体质量的表达式为m＝______。 三、计算题：（本题共4小题，共41分。解答时请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；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。） 13. 土星直径为120540km，是太阳系中第二大行星，自转周期为10.546h，公转周期为29.5年，距离太阳km。土星最引人注目的是绕着其赤道的巨大光环。在地球上人们只需要一架小型望远镜就能清楚地看到光环，环的外沿直径约为274000km。请由上面提供的信息，估算地球距太阳有多远。（保留两位有效数字） 14. 一只花盆从10楼（距地面高度为h＝30m）的窗台上不慎掉落，忽略空气阻力（将花盆的运动简化为自由落体运动）。已知花盆的质量m＝2kg，重力加速度g取，求： （1）花盆下落第2s内重力的平均功率； （2）花盆下落2s末时重力的瞬时功率。 15. 激光高速特技车（以下简称小车）依靠强磁电机提供动力，能以很大的速度在空心圆柱体中运动，如图甲所示。某同学将鱼缸固定在示数已调零的台秤上，打开小车开关，使小车（可视为质点）在半径为r＝0.064m的竖直面内做匀速圆周运动。已知鱼缸的质量M＝0.90kg，小车的质量m＝0.01kg，重力加速度g＝，不考虑空气阻力等影响，运动模型如图乙所示。 （1）求小车恰能过最高点A时的速度大小和此时台秤的示数； （2）若小车在最高点A时，台秤的示数为＝5.5N，求此时小车速度大小。 16. 如图甲所示，有一可绕竖直中心轴转动的水平圆盘，上面放置劲度系数为k＝46N/m的弹簧，弹簧的一端固定于轴O上，另一端连接质量为m＝1kg的小物块A，物块与盘间的动摩擦因数为μ＝0.2，开始时弹簧未发生形变，长度为＝0.5m，若最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，重力加速度g取，物块A始终与圆盘一起转动。则： （1）圆盘的角速度为多大时，物块A开始滑动？ （2）当角速度缓慢地增加到4rad/s时，弹簧的伸长量是多少？（弹簧伸长在弹性限度内且物块未脱离圆盘）。 （3）在角速度从零缓慢地增加到4rad/s过程中，物块与盘间摩擦力大小为f，试通过计算在坐标系中作出图像。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2023－2024学年度第二学期高一第一次阶段练习 物理 （满分100分，75分钟） 一、单选题：（本大题共11小题，每题4分，共44分） 1. 如图所示为某中国运动员在短道速滑比赛中勇夺金牌的精彩瞬间。假定此时他正沿圆弧形弯道匀速率滑行，则他（ ） A. 所受的合力为零，做匀速运动 B. 所受的合力变化，做变加速运动 C. 所受的合力恒定，做变加速运动 D. 所受的合力恒定，做匀加速运动 【答案】B 【解析】 【详解】由题意可知运动员做匀速圆周运动，所受合力提供所需的向心力，合力大小不变，方向时刻发生变化，运动员的加速度大小不变，方向时刻发生变化，所以运动员做变加速运动。 故选B。 2. “旋转纽扣”是一种传统游戏。如图，先将纽扣绕几圈，使穿过纽扣的两股细绳拧在一起，然后用力反复拉绳的两端，纽扣正转和反转会交替出现。拉动多次后，纽扣绕其中心的转速可达50r/s，此时纽扣上距离中心1cm处的点的向心加速度大小约为（ ） A. 10 B. 100 C. 1000 D. 10000 【答案】C 【解析】 【详解】由题意可知，纽扣的转速 ，研究点距离中心的半径  根据角速度与转速的关系，纽扣转动的角速度为  根据向心加速度公式  代入数据可得  ，故ABD错误、C正确。 故选C。 3. 惯性参考系S中有一边长为l的正方形（如图所示），从相对S系沿x方向以接近光速匀速飞行的飞行器上测得该正方形的图像是（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】由相对论知识可知，运动方向上的边长变短，垂直运动方向的边长不变。 故选C。 4. 为了探测X星球，载着登陆舱的探测飞船在以该星球中心为圆心、半径为的圆轨道上运动，周期为，总质量为，随后登陆舱脱离飞船，变轨到离星球更近的半径为的圆轨道上运动，此时登陆舱的质量为，则（ ） A. X星球的质量为 B. X星球表面的重力加速度为 C. 登陆舱在与轨道上运动时的速度大小之比为 D. 登陆舱在半径为轨道上做圆周运动的周期为 【答案】D 【解析】 【详解】A．飞船在轨道做圆周运动，万有引力提供向心力，由牛顿第二定律可得 解得星球质量，故A错误； B．在该星球表面，万有引力等于物体的重力，则有 结合上述结论 由于题目没有给出该星球的半径，因此无法求出该星球表面的重力加速度（星球表面重力加速度对应轨道半径为星球半径），故B错误； C．环绕天体线速度满足 解得 速度大小与环绕天体质量无关，因此，故C错误； D．根据开普勒第三定律，同一中心天体满足，即，解得，故D正确。 故选D。 5. 一物体在10s内沿水平路面向右运动了1m，在此过程中该物体一直受到一大小为10N、方向斜向左上方且与水平方向成60°角的拉力F的作用，如图所示。则在这段时间内拉力F对物体做的功为（ ） A. 10J B. －10J C. 5J D. －5J 【答案】D 【解析】 【详解】根据恒力做功的计算公式 ，其中  为力的大小， 为位移的大小， 为力与位移方向的夹角。 由题意可知，，， 物体向右运动，拉力  斜向左上方，与水平方向成  角，所以拉力  与位移方向的夹角  代入数据可得  故选D。 6. 在平直公路上以一定速率（约为5m/s）行驶的自行车所受阻力为车和人总重量的0.02倍，如图所示，则骑车人的功率最接近于（车和人的总质量约为100kg）（　　） A. 0.1kW B. 1×103kW C. 1kW D. 10kW 【答案】A 【解析】 【详解】自行车的速度约为5m/s，牵引力与阻力相等，即 所以骑车人的功率为 故选A。 7. 质量分别为M和m的两个小球，分别用长2l和l的轻绳拴在同一转轴上，当转轴稳定转动时，质量为M和m小球的悬线与竖直方向夹角分别为α和β，如图所示，则（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】两小球均只受竖直向下的重力和沿绳向上的拉力，对M，有 对m，有 联立可得 故选A。 8. 2021年6月11日，我国在太原卫星发射中心用“长征二号”丁运载火箭成功将“北京三号”卫星送入预定轨道，变轨过程简化为如图所示，轨道Ⅱ与轨道Ⅰ相切于轨道Ⅰ的远地点M，与圆轨道Ⅲ相切于N点。下列说法正确的是（ ） A. 卫星从轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ，需要在M点减速 B. 卫星在轨道Ⅱ上经过N点时的速度小于在轨道Ⅲ上经过N点的速度 C. 卫星在轨道Ⅰ中运动的周期可能与轨道Ⅲ中运动的周期相等 D. 卫星在轨道Ⅰ上M点的加速度大于在轨道Ⅱ上M点的加速度 【答案】C 【解析】 【详解】A．卫星从轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ，需要在切点  点火加速，使卫星做离心运动，故A错误； B．卫星从轨道Ⅱ进入轨道Ⅲ，需要在切点  点火减速，使卫星做近心运动，则卫星在轨道Ⅱ上经过  点时的速度大于在轨道Ⅲ上经过  点时的速度，故B错误； C．根据开普勒第三定律 ，若轨道Ⅰ的半长轴  与轨道Ⅲ的半径  相等，则卫星在轨道Ⅰ中运动的周期与轨道Ⅲ中运动的周期相等，故C正确； D．根据牛顿第二定律和万有引力定律 ，解得 。卫星在轨道Ⅰ上  点和在轨道Ⅱ上  点时，距离地心的距离  相等，则卫星在轨道Ⅰ上M点的加速度大小等于在轨道Ⅱ上M点的加速度大小，故D错误。 故选C。 9. m为在水平传送带上被传送的小物体（可视为质点），A为终端动力轮，如图所示，已知动力轮半径为r，传送带与轮间不会打滑，当m可被水平抛出时（ ） A. 传送带的最小速度为 B. 传送带的最小速度为 C. A轮每秒转数最少是 D. A轮每秒的转数最少是 【答案】C 【解析】 【详解】AB．传送带与皮带轮间不会打滑，小物体可被水平抛出，则有 解得 可知皮带的最小速度为，故AB错误； CD．A轮每秒的转数满足 可得A轮每秒的转数最少为，故C正确，D错误。 故选C。 10. 一物体在运动中受水平拉力F的作用，已知F随运动距离x的变化情况如图所示，则在这个运动过程中F做的功为（ ） A. 4J B. 6J C. 18J D. 22J 【答案】C 【解析】 【详解】根据可知图像与轴围成的面积的代数和，就等于拉力F做的总功，则 故选C。 11. 汽车在平直公路上以速度匀速行驶，发动机功率为P，快进入闹市区时，司机减小了油门，使汽车的功率立即减小为，并保持此功率继续在平直公路上行驶。设汽车行驶时所受的阻力恒定，则能正确反映从减小油门开始汽车的速度随时间变化的图像是（ ） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】汽车​匀速行驶时牵引力与阻力平衡，功率减小一半时，速度不会突变，根据功率公式知牵引力减小一半，合力与运动方向相反，汽车做减速运动，汽车速度减小后，功率保持不变，则牵引力增大，合力减小，使汽车做加速度减小的减速运动，直到牵引力增大到与阻力相等时，加速度为零，汽车做匀速直线运动，图像的斜率表示加速度，故B中图像符合题意。 故选B。 二、实验题（共1题，15分） 12. 航天器绕地球做匀速圆周运动时处于完全失重状态，物体对支持面没有压力，所以在这种环境中已经无法用天平称量物体的质量。某同学设计了如图所示的装置（图中O为光滑小孔）来间接测量物体的质量；给待测物体一个初速度，使它在光滑的水平桌面上做匀速圆周运动。设航天器中具有以下基本测量工具：天平、秒表、刻度尺、弹簧测力计。 （1）实验时除了弹簧测力计示数F外，还需要测量的物理量是______。 （2）待测物体质量的表达式为m＝______。 【答案】（1）圆周运动的周期和圆周运动的半径 （2） 【解析】 【小问1详解】 还需要测量的物理量是圆周运动的周期和圆周运动的半径。 【小问2详解】 物体在光滑的水平桌面上做匀速圆周运动，由弹簧秤的拉力提供物体的向心力，根据牛顿第二定律得 其中角速度 解得 三、计算题：（本题共4小题，共41分。解答时请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；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。） 13. 土星直径为120540km，是太阳系中第二大行星，自转周期为10.546h，公转周期为29.5年，距离太阳km。土星最引人注目的是绕着其赤道的巨大光环。在地球上人们只需要一架小型望远镜就能清楚地看到光环，环的外沿直径约为274000km。请由上面提供的信息，估算地球距太阳有多远。（保留两位有效数字） 【答案】（均可） 【解析】 【详解】由开普勒第三定律有 其中，年，年 解得地球距太阳的距离为。 14. 一只花盆从10楼（距地面高度为h＝30m）的窗台上不慎掉落，忽略空气阻力（将花盆的运动简化为自由落体运动）。已知花盆的质量m＝2kg，重力加速度g取，求： （1）花盆下落第2s内重力的平均功率； （2）花盆下落2s末时重力的瞬时功率。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 由运动学知识可知花盆第2s内下落的高度为 由平均功率的定义可知花盆下落第2s内重力的平均功率为 【小问2详解】 由自由落体公式可知2s末花盆的速度为 故花盆下落2s末时重力的瞬时功率为 15. 激光高速特技车（以下简称小车）依靠强磁电机提供动力，能以很大的速度在空心圆柱体中运动，如图甲所示。某同学将鱼缸固定在示数已调零的台秤上，打开小车开关，使小车（可视为质点）在半径为r＝0.064m的竖直面内做匀速圆周运动。已知鱼缸的质量M＝0.90kg，小车的质量m＝0.01kg，重力加速度g＝，不考虑空气阻力等影响，运动模型如图乙所示。 （1）求小车恰能过最高点A时的速度大小和此时台秤的示数； （2）若小车在最高点A时，台秤的示数为＝5.5N，求此时小车速度大小。 【答案】（1）0.8m/s，9.0N； （2）4.8m/s 【解析】 【小问1详解】 由于小车恰能过最高点A时，则由重力提供向心力 解得 此时车与鱼缸间弹力为0，则此时台秤的示数 【小问2详解】 台秤的示数为5.5N，根据受力分析与牛顿第三定律，可知车受到鱼缸的弹力大小为 小车在最高点A由重力与弹力的合力提供向心力 解得v2=4.8m/s 16. 如图甲所示，有一可绕竖直中心轴转动的水平圆盘，上面放置劲度系数为k＝46N/m的弹簧，弹簧的一端固定于轴O上，另一端连接质量为m＝1kg的小物块A，物块与盘间的动摩擦因数为μ＝0.2，开始时弹簧未发生形变，长度为＝0.5m，若最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，重力加速度g取，物块A始终与圆盘一起转动。则： （1）圆盘的角速度为多大时，物块A开始滑动？ （2）当角速度缓慢地增加到4rad/s时，弹簧的伸长量是多少？（弹簧伸长在弹性限度内且物块未脱离圆盘）。 （3）在角速度从零缓慢地增加到4rad/s过程中，物块与盘间摩擦力大小为f，试通过计算在坐标系中作出图像。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 设盘的角速度为时，物块A开始滑动，则 解得 【小问2详解】 当角速度缓慢地增加到时，设此时弹簧的伸长量为，则 解得弹簧的伸长量 【小问3详解】 在角速度从零缓慢地增加到的过程中，物块与盘间摩擦力为静摩擦力 可知摩擦力与角速度的平方成正比； 当时，物块与盘间摩擦力为最大静摩擦力，大小恒定为。 在图乙坐标系中作出图像如下图所示。     第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $