2020-2021学年河南省南阳市某校高一期中摸底测试物理试卷

这是一份2020-2021学年河南省南阳市某校高一期中摸底测试物理试卷，共9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. 某物体做了一段时间的曲线运动，则下列说法正确的是（ ）
A.这段时间内物体的速度和加速度一定都不断改变
B.这段时间内物体的速度一定不断改变，加速度可能不变
C.曲线运动不一定是变速运动
D.速度和加速度大小都不变的运动一定是直线运动

2. 为了2060年前实现“碳中和”的总体目标，风电、太阳能等新能源的发展势在必行，风力发电机是将风能转换为电能的设备，在如图所示的风力发电机上，叶片上的A点和B点到轴的距离分别为20m、8m，叶片转动过程中（ ）

A.A、B两点的线速度大小之比为2:5
B.A、B两点的角速度大小之比为5:2
C.A、B两点的向心加速度大小之比为2:5
D.A、B两点的转速大小之比为1:1

3. 中国探月工程又称嫦娥工程，实现月球探测将是我国航天深空探测突破的开端，在地球和月球的连线上有一个非常特殊的点，物体（大小可以忽略）在该点时，地球和月球对该物体的万有引力大小相等、方向相反．已知地球质量约为月球质量的81倍，地球半径约为月球半径的4倍，则该点距离地球中心和月球中心的距离之比为（ ）

A.9:1B.18:1C.1:2D.324:1

4. 甲、乙两光滑小球（均可视为质点）用轻直杆连接，乙球处于粗糙水平地面上，甲球紧靠在粗糙的竖直墙壁上，初始时轻杆竖直，杆长为4m．施加微小的扰动，使得乙球沿水平地面向右滑动，当乙球距离起点3m时，则甲、乙两球速度大小的比值为（ ）

A.7:3B.37:7C.3:4D.4:3

5. 一质量m=0.5kg的滑块，静止在如图所示的光滑水平面上的A点，在方向水平向右、大小为3N的拉力F作用下开始运动，同一时刻一小球从水平面上的B点正上方高为h处以初速度v0=5m/s水平抛出，一段时间后小球恰好落在滑块上．取重力加速度大小g=10m/s2，A点与B点的距离L=8m，滑块与小球均可视为质点，不计空气阻力．则（ ）

A.滑块运动的加速度大小为1.5m/s2
B.小球被抛出时距离B点的高度为5m
C.这个过程中滑块的位移大小为52m
D.这个过程中小球运动的时间为43s

6. 如图所示，位于竖直面内的光滑金属细圆环半径为R，质量分别为m1和m2的两带孔小球穿于环上．当圆环最终以角速度ω绕竖直直径匀速转动时，发现两小球均离开了原位置，它们和圆心的连线与竖直方向的夹角分别记为θ1和θ2，下列说法正确的是（ ）

A.若m1>m2，则θ1>θ2
B.若m1θ2
C.若θ1<θ2，则m1>m2
D.θ1和θ2总是相等，与m1和m2的大小无关

7. 如图所示，A为气象卫星，B为通信卫星，它们都围绕地球做匀速圆周运动，卫星间的相互作用力可以忽略，则下列说法正确的是（ ）

A.卫星B的速度可能大于7.9km/s
B.卫星A的速度小于卫星B的速度
C.卫星A的加速度一定大于卫星B的加速度
D.卫星A的运行周期一定大于卫星B的运行周期

8. 摩天轮是游乐园里很受欢迎的游乐项目之一，乘客搭乘座舱随着摩天轮慢慢地往上转，可以从高处俯瞰四周景色．如图所示，摩天轮的运动可以看成是绕其中心轴在竖直面内做匀速圆周运动，周期为1×103s．座舱底部始终保持水平且距离中心轴50m，质量为1kg 的物体（可视为质点）被乘客放在座舱中的固定水平桌面上，当该物体上升到与中心轴等高的位置时，下列说法正确的是（ ）

A.此时物体处于失重状态
B.物体受到了重力、桌面的支持力、摩擦力和向心力
C.物体运动过程中受到的合力大小始终为2π2×10−4N
D.接下来的一小段时间内，物体对桌面的压力将逐渐增大
二、多选题

随着我国全面进入主汛期，防汛形势十分严峻．各地区各部门坚持人民至上、生命至上，全力以赴抗洪抢险．某船积极参加抗洪，已知该船在静水中的最大速度为5m/s．现让该船渡过某条河，假设河的两岸是平行线，河水流速恒定，河宽d=100m．船以最短时间渡河，航线与岸的夹角为60∘，则（ ）
A.渡河时间为20s
B.河水流速为10m/s
C.实际渡河位移为20033m
D.调整船头斜向上游，都无法到达正对岸

如图所示，竖直平面内A、B、C三点在同一条直线上，甲、乙、丙三小球分别从A、B、C三点水平抛出，若三小球同时落在水平面上的D点，不计空气阻力，则下列说法正确的是（ ）

A.丙小球先从C点抛出，甲小球最后从A点抛出
B.三小球在空中的运动时间一定是t甲>t乙>t丙
C.三小球抛出时的初速度大小一定是v甲D.甲、乙、丙三小球落在D点的速度方向与水平方向的夹角一定是θ甲<θ乙<θ丙

如图所示，半径为R的圆筒绕中心轴顺时针做匀速圆周运动，枪口发射的子弹速度为v，沿直线穿过圆筒．若子弹在圆筒上留下两个弹孔A和B，通过辨认弹孔的孔径可以分辨出子弹从孔A进入圆筒，从孔B穿出圆筒且它们与圆心连线的夹角θ=90∘，子弹所在的弹道与过圆筒中心轴的平行线的间距为R2，若子弹的运动可以看成是匀速直线运动，则圆筒的周期可能为（ ）

A.123R17B.43R5vC.123R5vD.43Rv

在X星球上大气极其稀薄，将一可看成质点的物体以速度v0竖直上抛，经时间t回到原处，该星球有一颗卫星，卫星在距星球表面高为H处，运行周期为T．忽略该星球的自转，引力常量为G，以上提及的物理量均为已知量，则可求出（ ）
A.星球的半径B.星球的密度
C.卫星的线速度大小D.卫星的质量
三、实验探究题

某课外兴趣小组对研究小球做平抛运动的实验装置进行了一定的创新，实验时将小钢球从半径为R的四分之一圆弧轨道的最高点由静止释放，在圆弧轨道最低点A处装有一光电门传感器和一压力传感器，右边的水平部分B处装有一个压力传感器，各传感器与计算机相连，计算机记录到小钢球经过A、B两处时对传感器的压力大小分别为F1和F2，小钢球通过A处的瞬时速度为v0，重力加速度大小已知并用g表示，则小钢球的质量m=________，四分之一圆弧轨道的半径R=________（均用题中给出的物理量符号表示）；将B处的压力传感器安装在左侧—小段距离处，则圆弧半径的测量值________（选填“变大”“变小”或“不变”）．


某同学用如图装置探究小球平抛运动特点，通过描点画出平抛运动的运动轨迹．

（1）（多选）实验中，下列做法合理的是（ ）
A.实验装置中的斜面必须是光滑的
B.小球每次应从斜槽上同一个合适的位置由静止释放
C.须用重垂线确定白纸上所画y轴的方向
D.描绘小球的运动轨迹时，后面的点可以用折线连接

（2）实验中，通过正确的操作得到小球的运动轨迹后，以平抛运动的起点O为坐标原点，测量多组水平坐标x和竖直坐标y，接着作出y−x2图像，下列图像可能正确的是________．
A.B.
C.D.

（3）实验中得到的一组数据为y=20.0cm，x2=400.0cm2，取重力加速度大小g=10m/s2，则平抛运动的初速度大小为________m/s，小球在该组数据对应的点的瞬时速度大小为_________m/s．（结果均保留两位有效数字）（可能用到的数2=1.41，3=1.73，5=2.24，10=3.16）
四、解答题

无动力风帽又叫球形通风器，是屋顶常见的一种通风设备，一风帽如图所示，它会在自然风的推动下绕其竖直中心轴旋转，在其边缘某处粘有一块质量为m的橡皮泥，过橡皮泥所处的位置的一条切线竖直，橡皮泥到中心轴的距离为l，某段时间内，风帽做匀速圆周运动，在时间t内发现风帽旋转了n圈，重力加速度大小为g，求：

（1）橡皮泥向心加速度的大小；

（2）风帽对橡皮泥作用力的大小．

灶神星是太阳系小行星带的一颗小行星，又称第4号小行星，于1807年3月29日被发现，据观测，灶神星的公转周期约为520地球天，已知灶神星的半径为R，其表面的重力加速度大小为g，引力常量为G，忽略行星自转的影响．
（1）求灶神星的第一宇宙速度；

（2）如果灶神星是质量分布均匀的球体，求该行星的密度；

（3）观测到灶神星的一颗天然卫星，其运行周期为T，求卫星距离灶神星表面的高度．

如图所示，斜面AB长L=9m、倾角θ=37∘，固定于竖直面内，与半径R=1m的圆弧轨道在B点平滑连接（相切），OB与OC均为圆弧半径且圆弧BC对应的圆心角是θ角的补角，C为圆弧轨道的最高点，A、B、C、O均在同一竖直平面内，质量m=2kg的小滑块（可视为质点）在A点以初速度v1=18m/s沿斜面向上运动，运动过程中始终挤压轨道，依次经过B点和C点，最终又恰好落在斜面上的A点，已知小滑块与斜面间的动摩擦因数μ=0.75，取重力加速度大小g=10m/s2，sin37∘=0.6，cs37∘=0.8．求：

（1）小滑块到达B点时的速度大小；

（2）小滑块在C点时对圆弧轨道的压力大小．
参考答案与试题解析
2020-2021学年河南省南阳市某校高一期中摸底测试物理试卷
一、选择题
1.
【答案】
B
【考点】
曲线运动的概念
物体做曲线运动的条件
匀速圆周运动
速度
【解析】
变力可能直线运动，也可能曲线运动，加速度恒定的，一定是匀变速运动，可能直线，也可以曲线；做曲线运动的物体，速度一定改变，而加速度可以不变，从而即可求解．
【解答】
解：A．当合力的方向与速度方向不共线时，就做曲线运动，与速度和加速度是否变化无关，故A错误；
B．当加速度恒定不变时，物体做直线运动，当然也可以是曲线运动，比如：平抛运动，故B正确；
C．在某段时间内做曲线运动，则在这段时间内速度一定在不断改变，是变速运动，故C错误；
D．匀速圆周运动速度和加速度大小都不变，但是曲线运动，故D错误．
故选：B．
2.
【答案】
D
【考点】
线速度、角速度和周期、转速
向心加速度
【解析】
此题暂无解析
【解答】
解：AB．A、B是同轴转动，角速度相同，转速相同，根据v=ω⋅r，可知线速度和半径成正比，所以A、B的线速度之比为5:2，故AB错误，D正确；
C．根据a=r⋅ω2，角速度相等，向心加速度和半径成正比，故AB的向心加速度之比为5:2，故C错误．
故选D．
3.
【答案】
A
【考点】
万有引力定律及其应用
【解析】
此题暂无解析
【解答】
解：设到地球距离为r，到月球距离为r′，根据题意有：GM地mr2=GM月mr′2，解得：rr′=91，故BCD错误，A正确．
故选A．
4.
【答案】
B
【考点】
杆端速度分解模型
【解析】
此题暂无解析
【解答】
解：根据题可知，csθ=34，可知sinθ=1−(34)2=74，甲乙两物体沿杆分速度相同，

所以v甲sinθ=v乙csθ，74v甲=34v乙，
所以可得v甲v乙=37=377，故B正确，ACD错误．
故选B．
5.
【答案】
B
【考点】
平抛运动中的相遇问题
【解析】
根据牛顿第二定律求出滑块的加速度；结合运动学关系求出从抛出到两球相遇的时间和高度h；再求出小球水平位移，结合 s=x2+h2求出滑块的位移大小．
【解答】
解：A．据牛顿第二定律滑块的加速度a=Fm=3N0.5kg=6m/s2，故A错误；
BD．小球水平方向做匀速直线线运动，从抛出到两球相遇有：v0t+12at2=L，代入数据得：t=1s，小球开始运动时距B点的高度 h=12gt2=12×10×12m=5m，故B正确，D错误；
C．该过程中滑块的水平位移x=12at2=3m，故C错误．
故选B．
6.
【答案】
D
【考点】
解直角三角形在三力平衡问题中的应用
水平面内的圆周运动-重力
【解析】

【解答】
解：设某圆环上小球在圆环上乙角速度ω，随圆环一起转动时，它和圆心的连线与竖直方向夹角为θ，
则该小球做匀速圆周运动的半径为r=Rsinθ，
该小球质量为m，对其受力分析，由相似三角形矢量三角形关系可得：ma=mω2r=mω2Rsinθ=mgtanθ，
化简得：csθ=gω2R，
由此可知θ与ω大小有关，与圆环半径大小有关，与小球质量无关，与m1和m2大小无关，故选D．
故选D．
7.
【答案】
C
【考点】
万有引力定律及其应用
线速度、角速度和周期、转速
【解析】
7.9km/s是第一宇宙速度，指飞行器绕地球飞行时最小发射速度，即当飞行半径为R（地球半径）时的绕行速度，有v2r=GMr2，解得：v=GMr，则r越大，v越小；根据v=GMr、a=Fm=GMr2、T=2πrv=4π2r3GM分析解答．
【解答】
解：A．7.9km/s是第一宇宙速度，指飞行器绕地球飞行时最小发射速度，即当飞行半径为R（地球半径）时的绕行速度，有v2r=GMr2，解得：v=GMr，则r越大，v越小，故A错误；
B．根据v=GMr，则r越大，v越小，故vA>vB，故B错误；
C．根据a=Fm=GMr2，rAaB，故C正确；
D．根据T=2πrv=4π2r3GM，rA故选C．
8.
【答案】
C
【考点】
牛顿运动定律的应用-超重和失重
力的合成与分解的应用
竖直面内的圆周运动-轻杆模型
【解析】
A．由于物体是上升到与中心轴，即圆心登高位置，故物体此后还会继续上升到最高点，而此时，有摩擦力提供向心力，重力与支持力相等，故物体既不失重也不超重；
B．向心力是效果力，不能说明物体受到向心力；
C．物体做匀速圆周运动，合外力提供向心力故F合=m4π2T2⋅R=1×4π2106×50=2π2×10−4N；
D．接下来一小段时间内，由于合力方向斜向下指向圆心，说明竖直方向重力大于支持力，而支持力等于物体对桌面的压力，而在圆心等高位置时，支持力等于重力，故说明后来一段时间支持力减小，即压力减小．
【解答】
解：A．由于物体是上升到与中心轴，即圆心登高位置，故物体此后还会继续上升到最高点，而此时，有摩擦力提供向心力，重力与支持力相等，故物体既不失重也不超重，故A错误；
B．向心力是效果力，不能说明物体受到向心力，故B错误；
C．物体做匀速圆周运动，合外力提供向心力，故F合=m4π2T2⋅R=1×4π2106×50N=2π2×10−4N，故C正确；
D．接下来一小段时间内，由于合力方向斜向下指向圆心，说明竖直方向重力大于支持力，而支持力等于物体对桌面的压力，而在圆心等高位置时，支持力等于重力，故说明后来一段时间支持力减小，即压力减小，故D错误．
故选C．
二、多选题
【答案】
A,C
【考点】
小船渡河问题
【解析】

【解答】
解：A．船乙最短时间渡河时，船头垂直河岸，则有t=dv船=20s，故A正确；
B．根据分析合速度与船速的夹角为30∘，则有v水=v船tan30∘=5m/s×33m/s，故B错误；
C．由三角形的几何关系得：sd=v合v船=1sin60∘，得s=20033m，故C正确；
D．由于v船>v水，则可以使v船作为直角三角形的斜动，构成直角三角形，使船垂直河岸行驶，故D错误．
故选AC．
【答案】
B,C
【考点】
平抛运动基本规律及推论的应用
【解析】

【解答】
解：AB、由图知，甲、乙、丙小球的下落高度h甲>h乙>h丙，由h=12gt2知，三小球在空中的运动时间一定是t甲>t乙>t丙，由于三小球同时落在水平面上的D点，则甲小球先从A点抛出，丙小球最后从C点抛出，故A错误，B正确；
C．由图知，甲、乙、丙小球的水平位移x甲D．甲、乙、丙小球落在D点的速度方向与水平方向的夹角满足tanθ=gtv，由t甲>t乙>t丙和v甲θ乙>θ丙，故D错误．
故选BC．
【答案】
A,C
【考点】
线速度、角速度和周期、转速
匀速圆周运动
【解析】

【解答】
解：根据角度关系，可得∠AOC=150∘，lBC=3R=v⋅t，可得t=3Rv，从C到A，t=150∘360∘T+nT，可解得T=125+12n3Rv（n=1，1，2⋯），
当n=0时，T=123R5v，故C正确；
当n=1时，T=123R17v，故A正确；
令43R5vR=125+12n⋅3v，解得n不是整数，故B错误；
令43RvR=125+12n⋅3v，解得n不是整数，故D错误．
故选AC．
【答案】
A,B,C
【考点】
万有引力定律及其应用
随地、绕地问题
竖直上抛运动
【解析】
物体竖直上抛，空气稀薄（可以忽略空气阻力）
从上抛至回到原点的时间为t，则g=v0t2=2v0t①
在星球表面，万有引力提供重力，即：GMmR2=mg②
在距星球表面H高处，万有引力提供向心力，则有：GMm(R+H)2=m(2πT)2⋅(R+H)③
由①②③可解得：R、M，而ρ=M43πR3，卫星的线速度为：v=ω⋅(R+H)=2πT⋅(R+H)分析解答．
【解答】
解：物体竖直上抛，空气稀薄（可以忽略空气阻力）
从上抛至回到原点的时间为t，则g=v0t2=2v0t①
在星球表面，万有引力提供重力，即：GMmR2=mg②
在距星球表面H高处，万有引力提供向心力，则有：GMm(R+H)2=m(2πT)2⋅(R+H)③
由①②③可解得：R、M，而ρ=M43πR3，卫星的线速度为：v=ω⋅(R+H)=2πT⋅(R+H)，
可知A、B、C均可求得，m均会约掉，故卫星的质量无法求得．
故选ABC．
三、实验探究题
【答案】
F2g,F2v02F1−F2g ,不变
【考点】
竖直面内的圆周运动-弹力
【解析】
小球在B点，重力与支持力相平衡；在A点，重力和支持力的合力提供了圆周运动的向心力；将B处压力传感器安装在左侧一小段距离处，重力仍然与重力平衡，压力测力计示数不变，半径测量值不变.
【解答】
解：小球在B点，重力与支持力相平衡，F2=mg；
在A点，重力和支持力的合力提供了圆周运动的向心力，F1−mg=mv02R，则R=F2v02F1−F2g；
将B处压力传感器安装在左侧一小段距离处，重力仍然与重力平衡，压力测力计示数不变，半径测量值不变．
【答案】
B,C
C
（3）1.0,2.2
【考点】
研究平抛物体的运动
【解析】
此题暂无解析
【解答】
解：（1）A．现实中不可能有光滑斜面，故A错误；
B．为了保证小球每次平抛运动的初速度相等，让小球从斜槽的同一位置由静止释放，故B正确；
C．须用重垂线确定白纸上所画y轴的方向，故C正确；
D．为描出小球的运动轨迹，描绘的点要用平滑曲线连接，故D错误．
故选BC．
（2）根据平抛运动的规律有y=12gt2，x=v0t，得y=gx22v02=kx2，可知y与x2的图线是过原点的倾斜直线，故选C．
（3）根据y=12gt2得t=2yg=2×0.210s=0.2s，
则小球平抛运动的初速度v0=xt=，
B点竖直方向的速度vBy=gt=10×0.2m/s=2.0m/s，
所以B点速度 vB=v02+vB2=5m/s≈2.2m/s．
四、解答题
【答案】
（1）橡皮泥向心加速度的大小为4π2n2lt2；
（2）风帽对橡皮泥作用力的大小为mg2+16π4n4l2t4．
【考点】
向心加速度
向心力
【解析】


【解答】
解：（1）设橡皮泥随风帽一起运动时的角速度为ω，
则ω=2nπt，
橡皮泥的向心加速度大小，a向=ω2l，
解得a向=4π2n2lt2．
（2）橡皮泥运动时的向心力，F向=ma向，
联立解得F向=4π2n2mlt2，
对橡皮泥受力分析可知，风帽对橡皮泥的作用力的大小，F=mg2+F向2，
解得F=mg2+16π4n4l2t4．
【答案】
（1）灶神星的第一宇宙速度为gR；
（2）该行星的密度为3g4πGR；
（3）卫星距离灶神星表面的高度为3gR2T24π2−R．
【考点】
万有引力定律及其应用
天体质量或密度的计算
【解析】



【解答】
解：（1）设灶神星的第一宇宙速度为v1，
由牛顿第二定律得，GMmR2=mv12R，
根据星球表面重力与万有引力相等，
有GMmR2=mg，
解得v1=gR．
（2）灶神星的质量为M=gR2G，
根据密度公式有ρ=MV=gR2G43πR3=3g4πGR．
（3）设卫星的轨道半径为r，
根据题意有GMm0r2=m04π2T2r，
联立前式可得r=3gR2T24π2，
则卫星距离灶神星表面的高度为h=r−R=3gR2T24π2−R．
【答案】
（1）小滑块到达B点时的速度大小为63m/s；
（2）小滑块在C点时对圆弧轨道的压力大小为40.5N．．
【考点】
用牛顿运动定律分析斜面体模型
匀变速直线运动规律的综合运用
竖直面内的圆周运动-弹力
平抛运动基本规律及推论的应用
【解析】


【解答】
解：（1）小滑块沿斜面上滑时，对其受力分析，根据牛顿第二定律，
有FN=mgcsθ，f=μFN，
mgsinθ+f=ma，
联立解得a=gsinθ+μgcsθ=12m/s2，
根据运动学公式有v12−vB2=2aL，
联立解得vB=63m/s．
（2）小滑块自C点脱离圆弧轨道后做平抛运动，
设其从C点运动到A点的时间为t，根据平抛运动规律，
水平方向上有Lcsθ−Rsinθ=vCt，
竖直方向上有Lsinθ+R1+csθ=12gt2，
联立解得vC=5.5m/s，
小滑块在C点时，对其受力分析，根据牛顿第二定律可知，
mg+FC=mvC2R，
联立解得FC=40.5N，
根据牛顿第三定律可知，小滑块在C点时对圆弧轨道的压力大小FC′=FC=40.5N．