浙江省杭州及其周边地区重点中学2022~2023学年高一下学期期中物理试卷

试卷更新日期：2023-10-19 类型：期中考试

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一、单选题（本大题共13小题，共52.0分）

1. 下列单位不属于国际单位制中的导出单位是（）

A、焦耳 B、瓦特 C、牛顿 D、千米

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2. 下列选项中物理量全是矢量的是（）

A、速率加速度 B、向心力速度变化量 C、功率重力势能 D、周期线速度

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3. 2022年6月，我国第一艘完全自主建造的大型航母福建舰正式下水，标志着我国从此进入大航母时代。福建舰之后将在南海进行一系列航行和系泊试验。下列说法正确的是（）

A、测试时福建舰全速航行时速可达30节，30节指的是平均速度 B、福建舰在海面上大角度转弯以模拟规避空袭时可以看成质点 C、福建舰在拖船的作用下加速移动，拖船对福建舰的作用力大小等于福建舰对拖船的作用力 D、福建舰匀速转弯，其所受的合外力为0

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4. “判天地之美，析万物之理”，实验探究是物理学研究问题的重要方法，下列实验中，所采用的实验方法和其他选项不同的是（）

A、显示桌面受力形变 B、卡文迪许扭称实验 C、探究影响向心力大小因素 D、有机玻璃受力形变

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5. 在物理学发展过程中，许多物理学家做出了贡献，他们的科学发现和所采用的科学方法推动了人类社会的进步。以下说法正确的是（）

A、1916年，普朗克创立了广义相对论 B、伽利略通过理想斜面实验得出力不是维持物体运动的原因 C、研究自由落体运动中，伽利略通过直接测量速度得到自由落体运动的规律 D、牛顿发现了万有引力定律并测出了引力常量

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6. 民间手工艺品平衡蜻蜓广受大小朋友喜欢，它的奇妙之处在于放在任何一个部位都能保持静止。如图所示为平衡蜻蜓静止在指尖的图片，下列关于平衡蜻蜓的分析正确的是（）

A、平衡蜻蜓只受重力和支持力两个力的作用 B、平衡蜻蜓对手的压力是由于手形变而引起的 C、手指对平衡蜻蜓的作用力一定竖直向上 D、手指对平衡蜻蜓的支持力与平衡蜻蜓所受的重力是一对平衡力

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7. 齿轮传动是现代各种设备中应用最广泛的一种机械传动方式。它具有传动比较准确，效率高，结构紧凑，工作可靠，寿命长等优点。如图甲所示为某款机械手表内部的部分结构图，A、B、C三个传动轮通过齿轮咬合， $C$ 、 $D$ 与轴承咬合，A、B、C、D四个轮子，现将其简化成如图乙所示模型。a、b、c、d分别为A、B、C、D轮缘上的点，半径之比 $r_{a} ： r_{b} ： r_{c} ： r_{d} = 2 ： 1 ： 2 ： 1$ 。下列判断正确的是（）

A、 $v_{a} ： v_{b} = 2 ： 1$ B、 $ω_{c} ： ω_{d} = 2 ： 1$ C、 $a_{a} ： a_{b} = 2 ： 1$ D、 $T_{c} ： T_{d} = 1 ： 1$

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8. 2022年11月30日，神舟十五号 $3$ 名航天员顺利进驻中国空间站，与神舟十四号航天员乘组首次实现“太空会师”，并在空间站留下了能够载入史册的太空合影。若中国空间站绕地球可视为做匀速圆周运动，如图所示。已知空间站运行周期为T，轨道离地面的高度为h，地球半径为R，引力常量为G，忽略地球自转的影响，则下列说法正确的是（）

A、空间站的运行速度为 $\frac{2 π R}{T}$ B、地球的第一宇宙速度为 $\frac{2 π}{T} \sqrt{\frac{(R + h)^{3}}{R}}$ C、空间站绕地球运动的向心加速度大于地面的重力加速度 D、合影中左后排航天员能处于漂浮状态是因其受到的合力为零

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9. 图甲为某水上乐园的滑道，我们将其简化为图乙。某次游玩时，游客从倾斜滑道顶端静止滑下，停在水平滑道的 $A$ 点。倾斜滑道与水平滑道材料相同且平滑连接。游客的质量为m，倾斜滑道高度为h、倾角为 $θ$ ，游客与滑道间的动摩擦因数为 $μ$ ， A点到0点的水平距离为x，下列说法正确的是（）

A、 $h$ 和 $μ$ 一定， $m$ 越大， $x$ 越小 B、 $h$ 和 $μ$ 一定， $m$ 越大， $x$ 越大 C、 $h$ 和 $μ$ 一定， $θ$ 越小， $x$ 越小 D、 $x$ 的大小只与 $h$ 和 $μ$ 有关，与 $θ$ 、 $m$ 无关

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10. 人站在力传感器上完成下蹲和站起动作，传感器记录的力随时间变化图像 $(F - t$ 图 $)$ 如图所示，则（）

A、下蹲过程中最大加速度为 $6 m / s^{2}$ B、人在下蹲过程中，力的示数先变大，后变小 C、人在站起过程中，先失重后超重 D、人在 $8 s$ 内完成了两次下蹲和两次站起动作

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11. 如图所示，一塔式起重机正在工作，在某段时间内，吊车将质量为 $m$ 的重物从静止开始以恒定的加速度 $a (a < g)$ 竖直下降，当下降高度为 $h$ 时，速度为 $v$ ，在这个过程中，下列说法正确的是（）

A、重物重力势能增加了 $m g h$ B、重物的机械能减少了 $m g h - \frac{1}{2} m v^{2}$ C、起重机对物体做功为 $m g h + \frac{1}{2} m v^{2}$ D、重物的合外力做功为 $\frac{1}{2} m v^{2} - m g h$

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12. 如图所示，在一端封闭的光滑细玻璃管中注满清水，水中放一个由蜡做成的小圆柱体 $R$ 。 $R$ 从坐标原点以速度 $v_{0} = 1 c m / s$ 匀速上浮的同时，玻璃管沿 $x$ 轴正方向做初速度为 $0$ ，加速度为 $4 c m / s^{2}$ 的匀加速直线运动。下列判断正确的是（）

A、蜡块做匀加速直线运动 B、蜡块按轨迹 $1$ 运动 C、经 $1 s$ 蜡块的速度为 $5 c m / s$ D、经 $1 s$ 蜡块的位移为 $\sqrt{5} c m$

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13. 如图为某城市广场喷泉喷出的水柱的场景。从远处看，喷泉喷出的水柱超过了 $40$ 层楼的高度。靠近看，喷管的内径为 $10 c m$ 。请你据此估算用于给喷管喷水的电动机输出功率约为（）

A、 $45 k W$ B、 $450 k W$ C、 $90 k W$ D、 $900 k W$

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二、多选题（本大题共2小题，共8.0分）

14. 为了形象生动地说明圆周运动的运动规律，教科书设置了许多插图，下列关于插图的表述正确的是（）

A、图甲旋转木马工作时，越靠外侧的木马线速度越大 B、图乙轨道外轨高于内轨，火车转弯时铁轨对火车的支持力提供向心力 C、图丙空中飞椅游戏中，外排飞椅向心加速度更大 D、图丁脱水机工作时，衣服中的水珠在离心力的作用下从桶孔飞出

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15. 受自动雨伞开伞过程的启发，某同学设计了如图所示的弹射模型。竖直放置在水平桌面上的滑杆上套有一个滑块，初始时静止在 $A$ 处。某时刻，滑块以初速度 $v_{0}$ 被向上弹出，滑到 $B$ 处与滑杆发生碰撞 $($ 碰撞过程有部分机械能损失 $)$ ，并带动滑杆一起向上运动。若滑块的质量为 $m$ ，滑杆的质量 $M$ ，滑杆 $A$ 、 $B$ 间的距离 $L$ ，滑块运动过程中受到的摩擦力为 $f$ ，重力加速度为 $g$ ，不计空气阻力。下列判断正确的是 $()$

A、无论滑块静止还是向上滑动，桌面对滑杆的支持力始终等于 $(M + m) g$ B、滑块沿滑杆向上滑动的过程中的加速度 $a = \frac{m g + f}{m}$ C、滑块碰撞前瞬间的动能 $E_{k} = \frac{1}{2} m v_{0}^{2} - m g L - f L$ D、滑杆能上升的最大高度为 $H = \frac{m v_{0}^{2} - 2 (m g + f) L}{2 (m + M) g}$

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三、实验题（本大题共2小题，共18.0分）

16. 某实验小组用甲、乙所示的装置做了“探究小车加速度与力、质量的关系”和“探究向心力表达式”两个实验。

(1)、两个实验都用到的研究方法是____。

A、等效替代法 B、控制变量法 C、理想模型法

(2)、甲实验中，不计绳与滑轮间的摩擦，下列说法正确的是____。

A、实验前需进行阻力补偿 B、实验中，改变小车质量后再做该实验，需要重新补偿阻力 C、实验中必须用天平测出砂和砂桶的总质量 D、本实验中不需要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的质量

(3)、丙图是“探究向心力表达式”实验装置的俯视图，图中 $A$ 、 $B$ 槽分别与 $a$ 、 $b$ 轮同轴固定，且 $a$ 、 $b$ 轮半径相同。

Ⅰ $.$ 当 $a$ 、 $b$ 两轮在皮带的传动下匀速转动时：两槽转动的角速度 $ω_{A}$ $ω_{B}$ 。

Ⅱ $.$ 现有两质量相同的钢球 $①$ 、 $②$ 分别放在 $A$ 、 $B$ 槽边缘，它们到各自转轴的距离之比为 $2 ： 1$ ，则钢球 $①$ 、 $②$ 的向心力之比为。

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17. 验证“机械能守恒定律”的方案有很多种，让重物做自由落体运动来验证“机械能守恒定律”就是实验室常用的一种方案。

(1)、本实验中，除打点计时器 $($ 含纸带、复写纸 $)$ 、重物、铁架台、导线及开关外，在下面的器材中，必须使用的还有____； $($ 选填器材前的字母 $)$

A、天平 B、刻度尺 C、直流电源 D、交流电源 E、秒表 F、弹簧测力计

(2)、不同组学生在实验操作过程中出现如图的四种情况，其中操作正确的是____；

A、 B、 C、 D、

(3)、用打点计时器打出一条纸带，截取其中一段如图甲所示，选取连续打出的点 $A$ 、 $B$ 、 $C$ 、 $D$ 、 $E$ 为计数点，各计数点间距离已在图上标出，单位为 $c m$ 。已知打点计时器所用交流电源的频率为 $50 H z$ ，则打点计时器打 $C$ 点时，重锤的速度大小为 $m / s ($ 结果保留 $3$ 位有效数字 $)$ ；

(4)、小华认为可通过测量重锤下落过程的加速度来验证机械能是否守恒，设 $O$ 点到测量点的距离为 $h$ ， $v$ 为对应测量点的速度，他做出的 $v^{2} - h$ 关系图线如图所示，由图乙可得重物下落的加速度 $a =$ $m / s^{2} ($ 结果保留 $2$ 位有效数字 $)$ 。

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四、计算题（本大题共4小题，共40.0分）

18. 如图所示，一小球在细线的牵引下，绕光滑桌面上的图钉 $O$ 做匀速圆周运动。若小球质量 $m = 0.3 k g$ ，转动半径 $R = 0.5 m$ ，小球线速度大小 $v = 2 m / s$ 。

(1)、求细线上拉力 $F_{1}$ 的大小；

(2)、若小球转动的过程中，在桌面 $P$ 点再固定一图钉， $O P$ 间距离为 $0.2 m$ ，当细线碰到图钉的瞬间，求细线上拉力 $F_{2}$ 的大小；

(3)、若细线能承受的最大拉力为 $4.8 N$ ，要使细线碰到图钉瞬间恰好断裂，固定图钉的 $P$ 点位置应满足什么条件？

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19. 水平桌面上固定一“ $U$ 型”游戏装置，其俯视图如图所示。装置由粗糙水平轨道 $A B$ 、 $C D$ 和光滑的半圆形轨道 $B C$ 组成， $B$ 、 $C$ 两处轨道平滑连接。在 $A B$ 轨道左侧放置一弹射装置，某次游戏将小滑块从 $A$ 点弹出，其初速度为 $v_{0} = 2 m / s$ ，若小滑块沿“ $U$ 型”装置运动到 $D$ 点视为游戏成功。已知小滑块质量 $m = 0.1 k g$ ，与 $A B$ 轨道间的动摩擦因数 $μ_{1} = 0.2$ ，与 $C D$ 轨道间的动摩擦因数 $μ_{2} = 0.2 - 0.2 x (x$ 为小滑块到 $C$ 端的距离 $)$ ， $A B$ 、 $C D$ 轨道长均为 $L = 0.75 m$ 。游戏过程中其他阻力不计， $g = 10 m / s^{2}$ 。 $($ 提示： $F - x$ 图像围成的面积等于力 $F$ 所做的功 $)$ 求：

(1)、弹簧的弹性势能 $E_{p}$ ；

(2)、小滑块到达 $B$ 点的速度 $v_{B}$ 和在 $A B$ 轨道上的运动时间 $t_{1}$ ；

(3)、试通过计算说明本次游戏能否成功？

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20. 如图所示，高为 $h$ 、厚度不计的挡板 $A B$ 竖直放置在水平面上，挡板右边为倾角 $α = 3 7^{∘}$ 的斜面。可视为质点的小球从高为 $2 h$ 的桌面上水平飞出。桌面右端和挡板的水平距离为 $L$ ，重力加速度为 $g = 10 m / s^{2}$ ，不计空气阻力和桌面的摩擦力。

(1)、若 $L = 1.2 m$ ， $h = 0.3 m$ ，小球飞出后恰好击中挡板 $A B$ 的中点，求小球飞出的初速度；

(2)、若 $h = 0.45 m$ ，小球落到 $A$ 点恰好能沿斜面向下运动，求水平距离 $L$ 的大小；

(3)、若调整 $L$ ，使小球分别击中挡板 $A$ 端和 $B$ 端时动能相等，求 $\frac{L}{h}$ 的值。

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21. 受电影情节 $($ 图甲 $)$ 的启发，某同学设想了一款“人体大炮”的极限游戏，为了获得相关数据，他设计了如下实验，实验装置如图乙所示。水平传送带上表面和轨道 $A$ 端处于同一水平面。传送带在电动机的带动下，顺时针匀速转动，物块 $O ($ 可视为质点 $)$ 质量为 $m$ ，从传送带左端静止释放，被加速后，经衔接轨道从 $A$ 点进入轨道Ⅰ或轨道Ⅱ，到 $B$ 点后到达平台。传送带长为 $L$ ，轨道 $A B$ 端的高度差为 $h$ ，物块 $O$ 与传送带间的动摩擦因数为 $μ$ ，其他阻力不计。若 $m = 0.1 k g$ ， $L = 1.0 m$ ， $h = 0.2 m$ ， $μ = 0.4$ ，取重力加速度 $g = 10 m / s^{2}$ 。

(1)、若物块 $O$ 能沿轨道Ⅰ到达 $B$ 点，求 $O$ 离开传送带运动的速度至少是多少？

(2)、若传送带运动的速度为 $2 m / s$ ，求物块 $O$ 在传送带上的运动时间。

(3)、若传送带运动的速度为 $2 m / s$ ，求物块 $O$ 在传送带上运动过程中传送带电动机多做的功。

(4)、若轨道Ⅱ由 $A E$ 、螺旋圆形 $E F G$ 和 $G B$ 三段轨道平滑连接而成，且最高点 $F$ 点与 $A$ 点等高。传递带运动的速度为 $5 m / s$ ，物块 $O$ 能否上升到 $B$ 点？请通过计算说明理由。

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