2020-2021学年河南省安阳市高一（下）期中学业测试（理科）物理试卷新人教版

这是一份2020-2021学年河南省安阳市高一（下）期中学业测试（理科）物理试卷新人教版，共7页。试卷主要包含了选择题，多选题，实验探究题，解答题等内容，欢迎下载使用。


1. 投“手榴弹”是夏令营活动中常见的培训项目之一，参训队员将“手榴弹”斜向上抛出后，若不计空气阻力，关于“手榴弹”在空中的运动情况，下列说法正确的是（ ）
A.做变加速曲线运动
B.做匀变速直线运动
C.所受重力与速度方向间的夹角不变
D.速度可能先减小后增大

2. 北京天安门和郑州二七纪念塔都绕地轴随地球自转，二者均可视为质点，这两大建筑物转动的过程中，一定相同的物理量是（ ）
A.向心力大小B.角速度大小
C.线速度大小D.向心加速度大小

3. 一个质量为m的小球（视为质点），绕圆心O做匀速圆周运动，t时间内通过的弧长为s（小于周长），这段圆弧所对应的圆心角为θ，则该小球做匀速圆周运动的向心力为（ ）
A.mθsB.msθC.msθt2D.mt2sθ

4. 如图所示，快艇在静水中的航行速度大小为13m/s，某河流的水流速度大小为5m/s，已知快艇在此河流中渡河的最短时间为12s，若快艇以最短路程渡河，则渡河的时间为（ ）

A.13sB.15sC.18sD.20s

5. 2021年2月11日，中国首次火星探测任务“天问一号”探测器顺利进入环火星轨道，成为我国第一颗人造火星卫星，如图所示，若探测器在该圆周轨道环绕火星飞行一周的时间为t1，经地面工作人员操控实施变轨后，探测器紧贴火星表面环绕火星飞行一周的时间为t2，则探测器变轨前后轨道半径之比为（ ）

A.3t12t22B.3t22t12C.t12t22D.t22t12

6. 某研究员乘科考船经过赤道时，用弹簧测力计测量了一下自己的手机受到的重力，示数为G1，到达南极时又重新测量了一次，示数为G2，若地球看作均匀的球体，由此推算出地球同步卫星的轨道半径与地球半径比值为（ ）
A.G1G2+G1B.3G2G2−G1C.3G1G2−G1D.3G2−G1G1

7. 一个风力发电机叶片的转速为19∼30转每分钟，转子叶片的轴心通过低速轴跟齿轮箱连接在一起，再通过齿轮箱把高速轴的转速提高到低速轴转速的50倍左右，最后由高速轴驱动发动机工作，即使风力发电机的叶片转得很慢也依然可以发电，如图所示为三级[一级增速轴（Ⅱ轴）、二级增速轴（Ⅲ轴）输出轴（Ⅳ轴）]增速箱原理图，已知一级增速轴（Ⅱ轴）与输入轴（Ⅰ轴）的速比为3.90，二级增速轴（Ⅲ轴）与一级增速轴（Ⅱ轴）的速比为3.53，输出轴（Ⅳ轴）与二级增速轴（Ⅲ轴）的速比为3.23（速比=输出轴转速输入轴转速），若该风力发电机叶片的转速为20转每分钟，则（ ）

A.输出轴（Ⅳ轴）的转速为1500转每分钟
B.一级增速轴（Ⅱ轴）与输入轴（Ⅰ轴）接触部分的半径之比为3.90:1
C.一级增速轴（Ⅱ轴）与输入轴（Ⅰ轴）接触部分的线速度之比为1:3.90
D.一级增速轴（Ⅱ轴）与输入轴（Ⅰ轴）接触部分的向心加速度之比为3.90:1
二、多选题

如图所示，位于瑞典斯德哥尔摩的爱立信球形体育馆，是世界最大的半球体建筑，可容纳14000名观众，半球体的球心位于O点，A点在球心O的正上方，AB弧线正好与半球体一侧的外缘（14圆弧）完美重合，用一小型玩具枪将一子弹从A点以初速度v0水平射出，且子弹不再落到半球体上，若半球体的半径r=100m，重力加速度g取10m/s2，不计空气阻力，则v0的大小可能为（ ）

A.25m/sB.30m/sC.35m/sD.40m/s

春节假期，游乐场的摩天轮深受年轻人的喜爱，假设摩天轮在竖直面内匀速转动，游客坐在座舱中与座舱保持相对静止（座舱及乘客可视为质点），则在摩天轮转动过程中，下列说法正确的是（ ）

A.游客的速度始终保持不变
B.游客受到的合力始终是变化的
C.游客向上运动时先超重后失重，向下运动时先失重后超重
D.游客运动到最高点和最低点时既不超重也不失重

大约每隔26个月，地球与火星的距离会达到最近，即发生一次“火星冲日”现象，在此期间可以用较小的成本将探测器送往火星，火星探测器“天问一号”就是巧妙地利用“火星冲日”现象成功发射的，如图所示的虚线为火星探测器飞往火星的轨道示意图，若地球、火星的公转轨道半径分别为R1，R2，公转周期分别为T1，T2，引力常量为G，下列说法正确的是（ ）

A.探测器在飞往火星的过程中，不需要持续的动力，但需要多次调整其飞行姿态
B.火星的质量为4π2R23GT22
C.T1T2T2−T1的数值大约为26个月
D.如果错过了2020年7月的最佳发射时机，下次最佳发射时机最早也需等到2022年5月
三、实验探究题

一列车以恒定速率v=54km/ℎ在水平面内做半径r=1800m的圆周运动，质量m=50kg的实验员坐在列车的座椅上相对列车静止，根据上述实验数据，推算出实验员做圆周运动的角速度大小ω=________rad/s，向心加速度大小a=________m/s2，所受合力大小Fn=________N．（结果均用分式表示）



（1）如图1所示，在用斜槽轨道、小球等器材做“研究平抛运动”的实验时，为了减小实验误差，下列措施必不可少的是________．（填正确选项前的字母）
A.小球运动时可以与木板上的白纸（或方格纸）相接触
B.斜槽轨道不需要光滑，但其末端必须保持水平
C.每次小球释放的初始位置可以任意选择
D.为描出小球运动的完整轨迹，描绘的点可以用折线连接

（2）某次实验作出的平抛运动部分轨迹曲线如图2所示，轨迹上A、B、C三个点间的竖直距离ℎ1=7.00cm，ℎ2=17.00cm，相邻水平距离x1=x2=5.00cm，若重力加速度g取10m/s2，小球平抛运动的初速度v0=________ m/s，小球在B点的速度vB= ________m/s．
四、解答题

2020年6月23日9时43分，在西昌卫星发射中心，用长征三号乙火箭将北斗三号第55颗全球组网卫星顺利送入如图所示预定的地球同步轨道，发射任务取得圆满成功，标志着北斗全球卫星导航系统星座部署完成，若地球半径为R，自转周期为T，同步轨道离地面的高度为ℎ，引力常量为G．试求：

（1）第55颗北斗导航卫星在轨运行的向心加速度的大小；

（2）地球的密度．

某工程队不慎将深水泵掉落井中，通过如图所示的装置进行打捞，已知轻绳与水平方向的夹角为θ，小型卡车向右行驶的速度大小为v2，若深水泵脱离水面后以v1=1m/s的速度匀速上升．

（1）分析说明小型卡车应向右做加速、减速还是匀速运动；

（2）当θ=60∘时，求小型卡车向右运动速度v2的大小；

（3）若深水泵质量为m，小型卡车质量为M，重力加速度为g，滑轮质量不计，当θ=37∘时，求小型卡车对地面的压力大小．(sin37∘=0.6，cs37∘=0.8)

如图所示，A、B、C为同一竖直线上的三点，且AB=BC=ℎ，A在倾角为37∘且足够长的斜面底端，在B点以速度v0(v0大小未知）水平向右抛出—小球，小球恰好垂直打在斜面上，若重力加速度为g，不考虑小球与斜面碰撞后的运动情况，已知sin37∘=0.6，cs37∘=0.8．试求：

（1）小球从B点水平抛出的速度v0的大小；

（2）若在C点将小球以速度v水平抛出，小球也恰好垂直打在斜面上，计算v与v0之比．

如图所示，半径R=0.8m的粗糙圆弧轨道BC对应的圆心角为120∘，竖直固定在水平桌面上且在C点与水平桌面相切，质量m=1kg的滑块P（视为质点）从空中的A点以v0=3m/s的水平速度向左飞出，恰好从B点沿圆弧的切线方向进入轨道，经过最低点C后，又在光滑桌面上滑行了一小段距离，然后水平飞出，重力加速度g取10m/s2，不计空气阻力．求：

（1）滑块P经过圆弧轨道上B点时的速度大小；

（2）滑块P经过B点时，对轨道的压力大小；

（3）经测量知道：滑块P经过C点时速度vC=6m/s，桌子上表面离地高度y=1.25m，计算滑块P从D点飞出后，平抛运动的水平位移x的大小．
参考答案与试题解析
2020-2021学年河南省安阳市高一（下）期中学业测试（理科）物理试卷
一、选择题
1.
【答案】
D
【考点】
斜抛运动
【解析】
1
【解答】
解：AB．“手榴弹”离开手后在空中只受重力作用，速度方向与合力方向不在同一条直线上，故“手榴弹”做匀变速曲线运动，故AB项错误；
CD．“手榴弹”斜向上运动时，速度方向与重力方向间的夹角为钝角，速度逐渐减小，从最高点向下运动时，速度方向与重力方向间的夹角为锐角，速度逐渐增大，故C项错误，D项正确．
故选D．
2.
【答案】
B
【考点】
向心加速度
线速度、角速度和周期、转速
向心力
【解析】
1
【解答】
解：B．两大建筑物做匀速圆周运动的周期相同，角速度也相同，故B项正确；
CD．两大建筑物的转动半径不同，所以向心加速度、线速度不同，故CD项错误；
A．由于质量大小未知，向心力大小关系也不能确定，故A项错误．
故选B．
3.
【答案】
C
【考点】
向心力
匀速圆周运动
【解析】

【解答】
解：线速度大小v=st，角速度ω=θt，则向心加速度a=vω=sθt2，向心力F=ma=msθt2，C项正确，ABD项错误．
故选C．
4.
【答案】
A
【考点】
小船渡河问题
【解析】

【解答】
解：由题意可知，河宽d=13×12m=156m，由于快艇速度大于水流速度，因此快艇可以垂直河岸渡河，此时路程最短，设快艇的船头与上游河岸夹角为θ，则13csθ=5，快艇垂直河岸的分速度v=13sinθm/s=12m/s，渡河时间t=dv=13s，A项正确，BCD项错误．
故选A．
5.
【答案】
A
【考点】
随地、绕地问题
开普勒第三定律
【解析】

【解答】
解：设火星的质量为M，火星的半径为R，
变轨前GMm(R+ℎ)2=m(R+ℎ)(2πt1)2，
变轨后GMmR2=mR2πt22，
联立两式解得R+ℎR=3t12t22，
或直接根据开普勒第三定律R+ℎ3t12=R3t22，
解得R+ℎR=3t12t22，A项正确，BCD项错误．
故选A．
6.
【答案】
B
【考点】
随地、绕地问题
【解析】

【解答】
解：设手机的质量为m0，在南极位置，万有引力与重力相等，有F万=G2=m0g2，
在赤道处，手机所受重力为万有引力的一个分力，有F万=F向+G1=F向+m0g1，
设地球自转的角速度为ω，
由向心力公式G2−G1=m0ω2R，
对于同步卫星有GMm1r2=m1ω2r，
若手机在南极位置，有GMm0R2=G2，
联立解得rR=3G2G2−G1，B项正确，ACD项错误．
故选B．
7.
【答案】
D
【考点】
传动问题
线速度、角速度和周期、转速
【解析】

【解答】
解：输出轴（Ⅳ轴）的转速为n4=20×3.90×3.53×3.23≈889.3转每分钟，A项错误；
一级增速轴（Ⅱ轴）与输入轴（Ⅰ轴）接触部分的线速度大小相等，即v=2πr1n1=2πr2n2，所以r2r1=n1n2=13.90，BC项错误；
由向心加速度a=v2r，可得a2a1=r1r2=n2n1=3.901，D项正确．
故选D．
二、多选题
【答案】
C,D
【考点】
圆周运动中的临界问题
【解析】

【解答】
解：子弹在A点抛出后刚好做圆周运动时，满足mg=mv02r，
解得v0=gr=1010m/s，
子弹不再落到半球体上的条件是v0≥1010m/s≈31.6m/s，CD项正确，AB项错误．
故选CD．
【答案】
B,C
【考点】
竖直面内的圆周运动-弹力
牛顿运动定律的应用-超重和失重
【解析】
1
【解答】
解：A．游客做匀速圆周运动，速度方向时刻在变化，故A错误；
B．游客受到的合力始终指向转轴，方向不断变化，故B正确；
C．游客向上运动时，在转轴下方时，旅客有向上的分加速度，处于超重状态，在转轴上方时，有向下的分加速度，处于失重状态，即向上运动时先超重后失重，向下运动时，先失重后超重，故C正确；
D．游客在最高点时有向下的加速度，处于失重状态，在最低点时有向上的加速度，处于超重状态，故D错误．
故选BC．
【答案】
A,C
【考点】
随地、绕地问题
【解析】
1
【解答】
解：A．太空飞行中，不需要持续的动力来维持速度，把探测器加速到所需要的速度，就可关闭发动机，探测器靠惯性飞行，但是需要多次调整或修正方向，才能到达预定的目标，故A项正确；
B．火星绕太阳近似做圆周运动，由GMmR22=m4π2T22R2，可得太阳的质量M=4π2R23GT22，并不是火星的质量，故B项错误；
C．由2πT1−2πT2Δt=2nπ，解得Δt=nT1T2T2−T1(n=1,2,3⋯)，大约每隔26个月，地球与火星的距离会达到极近的值，则当n=1时，Δt=T1T2T2−T1=26个月，故C项正确；
D．如果错过了2020年7月的最佳发射时机，发射时机就要向后推26个月，即2022年9月，故D项错误．
故选AC．
三、实验探究题
【答案】
1120,18,254
【考点】
线速度、角速度和周期、转速
向心加速度
【解析】

【解答】
解：实验员做匀速圆周运动，角速度ω=vr=1120rad/s，
加速度a=v2r=18m/s2，
合力提供向心力，则向心力Fn=ma=254N，实验员受到的合力大小为254N．
【答案】
B
（2）0.50,1.30
【考点】
研究平抛物体的运动
【解析】


【解答】
解：（1）小球运动时不可以与木板上的白纸（或方格纸）接触，接触时小球受摩擦力作用，则小球不再做平抛运动，故A错误；
斜槽轨道是否光滑对该实验没有影响，但斜槽末端的直轨道必须处于水平状态，否则小球无法做平抛运动，故B正确；
将小球每次从斜槽上同一位置由静止释放，以保证小球做平抛运动的初速度相同，故C错误；
为减小实验误差，将描绘的点用平滑曲线按照点迹的走势拟合运动轨迹，不在线上的点大致分布在曲线的两侧，个别偏差较大的点，大胆舍去，不能用折线连接，故D错误．
故选B．
（2）根据x1=x2=v0t，ℎ2−ℎ1=gt2，
可得t=0.1s，v0=0.50m/s，
B点的竖直分速度vBy=vy=ℎ1+ℎ22t=1.20m/s，
则B点的速度v=v02+vBy2=1.30m/s．
四、解答题
【答案】
（1）第55颗北斗导航卫星在轨运行的向心加速度的大小为4π2T2R+ℎ；
（2）地球的密度为3πGT2(R+ℎR)3．
【考点】
同步卫星
天体质量或密度的计算
【解析】
1
1
【解答】
解：（1）该卫星做匀速圆周运动，环绕速度ω=2πT，
向心加速度a=ω2R+ℎ=4π2T2R+ℎ；
（2）根据GMmR+ℎ2=m4π2T2R+ℎ，
可得M=4π2GT2R+ℎ3，
地球密度ρ=M43πR3=3πGT2(R+ℎR)3．
【答案】
（1）详细见解答．
（2）小型卡车向右运动速度v2的大小为2m/s；
（3）小型卡车对地面的压力大小为Mg−0.6mg．
【考点】
绳端速度分解模型
牛顿运动定律的应用—从运动确定受力
【解析】



【解答】
解：（1）如图所示，将v2分解为沿绳方向的分速度v2x和垂直绳方向的分速度v2y，
根据平行四边形定则有v2x=v1=v2csθ，
解得v2=v1csθ，
小型卡车向右运动时，夹角θ逐渐减小，v2将逐渐减小，即向右减速．
（2）当θ=60∘时，小型卡车向右运动的速度v2=v1csθ=10.5m/s=2m/s．
（3）对小型卡车受力分析可知，竖直方向受力平衡，
满足FN+mgsin37∘=Mg，
解得FN=Mg−0.6mg，
根据牛顿第三定律知，小型卡车对地面的压力大小FN′=FN=Mg−0.6mg．
【答案】
（1）小球从B点水平抛出的速度v0的大小为317gℎ17；
（2）v与v0之比为21．
【考点】
斜面上的平抛问题
【解析】


【解答】
解：（1）小球从B点抛出后，做平抛运动的水平位移为x，竖直位移为y，运动时间为t，
根据平抛运动规律：水平方向x=v0t，
竖直方向y=12gt2，vy=gt，
又tan37∘=v0vy=ℎ−yx，
解得v0=317gℎ17．
（2）小球从C点抛出后，y′=2ℎ，
同理可得v=334gℎ17，
二者之比为vv0=21．
【答案】
（1）滑块P经过圆弧轨道上B点时的速度大小为6m/s；
（2）滑块P经过B点时，对轨道的压力大小为40N；
（3）滑块P从D点飞出后，平抛运动的水平位移x的大小为3m．
【考点】
半圆内的平抛问题
【解析】
1
1
1
【解答】
解：（1）滑块P从A点飞出后做平抛运动，恰好从B点沿圆弧轨道的切线方向进入圆弧轨道，所以速度方向与水平方向间的夹角为60∘，
满足v0=vBsin30∘，
代入数据解得vB=6m/s；
（2）滑块P过B点时，滑块P的受力满足FN+mgsinα=mvB2R ，
解得FN=mvB2R−mgsinα=40N，
根据牛顿第三定律知，滑块P对轨道的压力大小为FN′=FN=40N；
（3）滑块P离开桌面后做平抛运动，
水平方向x=vCt，竖直方向y=12gt2，
联立方程解得x=vC2yg ，
将已知数据代入解得x=3m．