2020-2021学年甘肃省兰州市教育局第四片区高一（下）期中物理试卷

2020-2021学年甘肃省兰州市教育局第四片区高一（下）期中物理试卷

1. 下列叙述正确的是

A. 受恒力作用的物体一定做直线运动
B. 做曲线运动的物体，速度方向时刻变化，故曲线运动不可能是匀变速运动
C. 平抛运动是变加速曲线运动
D. 做曲线运动的物体，速度一定是变化的

2. 关于天体的运动，下列说法正确的是

A. 日心说是哥白尼提出的，观点是行星绕太阳做椭圆运动
B. 开普勒第一定律认为：行星绕太阳运动时太阳在轨道的中心
C. 中r代表轨道半长轴，T代表公转周期，比值k只与中心天体有关
D. 行星绕太阳运动时，所有行星都在同一轨道上

3. 某船在静水中的划行速度，要渡过宽的河，河水的流速下列说法中正确的是

A. 该船的最短航程等于30m
B. 该船不可能沿垂直于河岸的航线抵达对岸
C. 该船渡河所用时间至少是10s
D. 河水的流速越大，渡河的最短时间越长

4. 如图所示，在研究平抛运动时，小球A沿轨道滑下，离开轨道末端末端水平时撞开接触开关S，被电磁铁吸住的小球B同时自由下落，改变整个装置的高度H做同样的实验，发现位于同一高度的A、B两个小球总是同时落地，该实验现象说明了A球在离开轨道后

A. 水平方向的分运动是匀速直线运动
B. 水平方向的分运动是匀加速直线运动
C. 竖直方向的分运动是自由落体运动
D. 竖直方向的分运动是匀速直线运动

5. 下列关于圆周运动的说法正确的是

A. 做圆周运动的物体所受到的合外力不一定等于向心力
B. 匀速圆周运动是匀变速曲线运动
C. 做加速圆周运动的物体，向心力不只是改变线速度的方向
D. 根据可知，a与r成正比

6. 如图所示，B球在水平面内做半径为R的匀速圆周运动，竖直平台与轨迹相切且高度为R，当B球运动到切点时，在切点正上方的A球水平飞出，g为重力加速度大小，要使B球刚好运动半周与A球相遇，则B球的速度大小为

A.  B.  C.  D.

7. 如图所示是自行车转动结构的示意图。其中A是半径为10cm的大齿轮，B是半径为3cm的小齿轮。C是半径为30cm的后轮，假设脚踏板的角速度为，则自行车前进的速度为

A.  B.  C.  D.

8. 甲、乙两名溜冰运动员，，，面对面拉着弹簧秤做圆周运动的溜冰表演，如图所示。两人相距，弹簧秤的示数为，下列判断中正确的是

A. 两人的线速度相同，约为
B. 两人的角速度相同，为
C. 两人的运动半径相同，都是
D. 两人的运动半径不同，甲为，乙为

9. 如图所示，为一在水平面内做匀速圆周运动的圆锥摆，则下列说法中正确的是
   
    

A. 摆球受重力、拉力和向心力的作用
B. 摆球做圆周运动的角速度为
C. 摆球做圆周运动的线速度为
D. 摆球做圆周运动的向心加速度为

10. 2020年10月22日，俄“联盟”载人飞船已从国际空间站返回地球，在哈萨克斯坦着陆。若载人飞船绕地球做圆周运动的周期为，地球半径为R、表面的重力加速度为g，则下列说法正确的是

A. 飞船返回地球时受到的万有引力随飞船到地心的距离反比例增加
B. 飞船在轨运行速度一定大于
C. 飞船离地高度大于地球同步卫星离地高度
D. 该飞船所在圆轨道处的重力加速度为

11. A、B两个质点分别做匀速圆周运动．若在相等时间内，两质点转过的圆心角之比：：2，通过的弧长之比：：3，则

A. A、B的角速度之比：：2
B. A、B的线速度之比：：2
C. A、B的周期之比：：3
D. A、B的向心加速度之比：：3

12. 下列关于离心运动理解正确的是

A. 物体做离心运动是因为受到了背离圆心的离心力
B. 离心运动的本质是惯性的表现
C. 洗衣机脱水是利用离心运动把附着在物体上的水分甩掉
D. 在合力不足以提供所需向心力时，物体一定沿曲线的切线飞出

13. 2020年6月23日，我国第55颗北斗导航卫星成功发射，标志着北斗三号全球系统星座的部署已经全面完成。该卫星为地球同步轨道卫星。已知同步卫星围绕地球做匀速圆周运动的周期为T、轨道半径为r，地球半径为R，引力常量为G，下列说法正确的是

A. 地球的质量为
B. 地球的平均密度为
C. 静止在赤道表面的物体随地球自转的线速度为
D. 同步卫星的加速度为

14. 地球同步轨道卫星是指卫星绕地球运行周期与地球自转周期相同，地面观察者看到卫星始终位于某一位置上方静止不动。如图所示，某次发射地球同步卫星时，先将卫星发射到近地圆轨道Ⅲ，在B点变轨到椭圆轨道Ⅱ，再在A点变轨到同步轨道Ⅰ，完成卫星发射。下列说法正确的是

A. 卫星在轨道Ⅲ上的速度大小大于第一宇宙速度
B. 地球同步轨道卫星必须在地球赤道正上空且自西向东运转
C. 卫星两次变轨时，需要在B点加速，在A点减速
D. 卫星在轨道Ⅱ上经过B点的速率大于在轨道Ⅰ上经过A点的速率

15. 某同学在做“研究平抛物体的运动”的实验时得到了如图所示物体的运动轨迹，a、b、c三点的位置在运动轨迹上已标出，则：
    实验时，除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉之外，下列器材还需要的是______。
    A.游标卡尺
    B.秒表
    C.坐标纸
    D.天平
    E.弹簧秤
    F.重垂线
    实验时，让小球多次沿同一轨道运动。下列说法正确的是______。
    A.调节斜槽轨道，使其末端水平
    B.斜槽必须光滑
    C.每次由静止释放小球的位置必须相同
    D.小球运动时不应与木板上的坐标纸接触
    E.将小球的位置记录在坐标纸上，取下坐标纸用直尺将点连成折线
    图可知小球由a到b的时间，与由 b到c时间相等，则相等的时间间隔______s，小球平抛的初速度______取；
    小球开始做平抛运动的位置坐标______cm，______cm。
16. 如图所示，固定斜面倾角为，从斜面上方A点处由静止释放一个质量为m的弹性小球，在B点处和斜面碰撞，碰撞后速度大小不变，方向变为水平，经过一段时间在C点再次与斜面碰撞．已知AB两点的高度差为h，重力加速度为g，不考虑空气阻力．求：BC间的竖直高度
    
    
    
    
    
    
     
17. 我国航天航空一些领域在国际上处于领先地位，比如探月工程。“玉兔”二号于2019年1月13日成功登陆月球背面，成为人类了解月背的开拓者。已知月球半径为R，其表面的重力加速度为g，万有引力常量为G，在不考虑自转的情况，求：结果均用字母表达
    月球的第一宇宙速度；
    玉兔登陆前绕月球匀速圆周运动，其周期为T，求环绕轨道半径。
    
    
    
    
    
    
     
18. 质量的小球在长为的细绳作用下在竖直平面内做圆周运动，细绳能承受的最大拉力，转轴离地高度，，试求：
    若恰好通过最高点，则最高点处的速度为多大；
    在某次运动中在最低点细绳恰好被拉断，则此时的速度为多大；
    绳断后小球做平拋运动，如图所示，求落地水平距离x。
    
    
    
    
    
    
    
    

答案和解析

1.【答案】D
 

【解析】解：受恒力作用的物体不一定做直线运动，例如平抛运动，故A错误；
B.做曲线运动的物体，速度方向时刻变化，曲线运动可能是匀变速运动，例如平抛运动，故B错误；
C.平抛运动加速度是恒定不变的，则是匀加速曲线运动，故C错误；
D.做曲线运动的物体，速度方向一定变化，则速度一定是变化的，故D正确。
故选：D。
物体做曲线运动时，所受合外力的方向与加速度的方向在同一直线上，合力可以是恒力，也可以是变力，加速度可以是变化的，也可以是不变的。平抛运动的物体所受合力是重力，加速度恒定不变，平抛运动是一种匀变速曲线运动。
本题关键是对质点做曲线运动的条件的考查，匀速圆周运动，平抛运动等都是曲线运动，对于它们的特点要掌握住。
 

2.【答案】C
 

【解析】解：哥白尼提出“日心说”，认为行星绕太阳做匀速圆周运动，故A错误；
B.开普勒第一定律认为：行星绕太阳运动时太阳在椭圆轨道的一个焦点上，故B错误；
C.开普勒第三定律表达式中，r代表轨道半长轴，T代表公转周期，比值k只与中心天体有关，故C正确；
D.行星绕太阳运动时，所有行星都在不同轨道上，故D错误。
故选：C。
根据物理学史和常识解答；开普勒第一定律是太阳系中的所有行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上；根据开普勒第三定律判断；所有行星都在不同轨道上。
本题考查了开普勒定律，要求学生对开普勒三条定律的内容要熟悉，并会熟练应用其来解决实际问题。
 

3.【答案】B
 

【解析】解：由题意可知，静水中的划行速度，小于河水的流速。则
A、根据平行四边形定则，由于静水速小于水流速，则合速度不可能垂直于河岸，即船不可能垂直到达对岸，那么最短航程大于30m。故A错误，B正确。
C、当静水速与河岸垂直时，渡河时间最小，即为。故C错误。
D、当河水的流速越大，不影响渡河的时间，只会导致位移变长。故D错误。
故选：B。
将船的运动分解为沿河岸方向和垂直于河岸方向，根据垂直于河岸方向上的速度求出渡河的时间．通过判断合速度能否与河岸垂直，判断船能否垂直到对岸．
解决本题的关键知道合运动与合运动具有等时性，各分运动具有独立性，互不干扰．
 

4.【答案】C
 

【解析】解：球A与球B同时释放，同时落地，时间相同；
A球做平抛运动，B球做自由落体运动；
将球A的运动沿水平方向和竖直方向正交分解，两个分运动同时发生，具有等时性，因而A球的竖直分运动与B球时间相等，改变整个装置的高度H做同样的实验，发现位于同一高度的A、B两个小球总是同时落地，说明在任意时刻在两球同一高度，即A球的竖直分运动与B球完全相同，说明了平抛运动的竖直分运动是自由落体运动；
故选：C。
球A与球B同时释放，同时落地，由于B球做自由落体运动，A球做平抛运动，说明A球的竖直分运动与B球相同．
本题关键将平抛运动正交分解后抓住题中的“改变整个装置的高度H做同样的实验，发现位于同一高度的A、B两个小球总是同时落地”，得出A球的竖直分运动与B球的运动相同．
 

5.【答案】A
 

【解析】解：A、做圆周运动的物体所受到的合外力不一定等于向心力，如竖直平面内的变速圆周运动，在经过与圆心等高的位置时，合外力方向不指向圆心，只有做匀速圆周运动的物体所受到的合外力等于向心力，故A正确；
B、匀速圆周运动的加速度的方向不断变化，加速度是变化的，所以匀速圆周运动属于变加速曲线运动，故B错误；
C、做加速圆周运动的物体，向心力只改变线速度的方向，切线方向的合外力改变速度的大小，故C错误；
D、根据公式可知，当角速度一定时，a与r成正比，故D错误。
故选：A。
只有匀速圆周运动合力才等于向心力；匀速圆周运动属于变加速曲线运动；向心力只改变线速度的方向；当角速度一定时，a与r成正比。
本题考查的是匀速圆周运动有关问题，知道物体做匀速圆周运动，角速度不变，线速度的方向不断变化。
 

6.【答案】C
 

【解析】解：A球的平抛时间，B球经过的路程为，则B球的速度大小为，故C正确，ABD错误。
故选：C。
A做平抛运动，的度决定运动的时间，根据求出运动的时间，根据B做匀速圆周运动求出B球的速度。
解决本题的关键知道平抛运动的时间由高度决定，两球相遇，时间相等，注意B球运动的周期性。
 

7.【答案】B
 

【解析】解：大齿轮和小齿轮靠链条传动，边缘线速度大小相等，根据公式，可得角速度之比为：，，所以小齿轮的角速度为：，后轮与小齿轮具有相同的角速度，所以自行车前进的速度为：，故ACD错误，B正确。
故选：B。
大齿轮和小齿轮靠链条传动，边缘线速度大小相等，根据半径关系可以求出小齿轮的角速度，后轮与小齿轮具有相同的角速度，若要求出自行车的速度，需要测量后轮的半径，抓住角速度相等，求出自行车的速度。
解决本题的关键知道靠链条传动，边缘线速度大小相等，共轴转动，角速度相等。
 

8.【答案】D
 

【解析】解：A、两人靠拉力提供向心力，则向心力大小相等，转动的角速度相等，则有：，所以，又。
解得，。因为半径不同，角速度相同，根据知，两人的线速度不同。故A错误，C错误，D正确。
B、根据得：故B错误。
故选：D。
两名溜冰运动员面对面拉着弹簧秤做圆周运动的溜冰表演，转动的角速度相等，靠拉力提供向心力，结合两人的质量关系求出转动半径关系，从而求出线速度和角速度的大小。
解决本题的关键知道运动员做圆周运动向心力的来源，知道两人的角速度大小相等，向心力大小相等。
 

9.【答案】B
 

【解析】解：A、小球只受重力和绳的拉力作用，二者合力提供向心力，故A错误；
B、向心力大小为，
小球做圆周运动的半径为：，
则由牛顿第二定律得：，
解得摆球做圆周运动的角速度为，故B正确；
C、根据可得摆球做圆周运动的线速度为，故C错误；
D、向心力大小为，根据牛顿第二定律可得，故D错误。
故选：B。
对物体受力分析时不能把向心力作为一个力分析，摆球只受重力和拉力作用；摆球做圆周运动所需要的向心力是重力沿水平方向指向圆心的分力提供的，可以根据牛顿第二定律和向心力列式求出向心加速度、角速度和线速度。
对于向心力，要知道它是效果力，它由某一个力充当，或几个力的合力提供，它不是性质的力，分析物体受力时不能分析向心力。同时，还要清楚向心力的不同的表达式。
 

10.【答案】D
 

【解析】解：A、由万有引力定律可知：，即飞船返回地球时受到的万有引力随飞船到地心的距离的平方反比例增加，故A错误；
B、由，可知，得：，又是第一宇宙速度，即近地卫星的环绕速度。由于飞船轨道半径大于地球半径，所以飞船的速度小于，故B错误；
C、由，可知，得：，已知同步卫星的公转周期为24h，大于飞船的周期。所以飞船的轨道半径小于同步卫星的轨道半径，故C错误；
D、由，可知，得：，又，可知，得，由，可知，得，联立解得，该飞船所在圆轨道处的重力加速度是，故D正确。
故选：D。
根据万有引力提供向心力，列出线速度、周期的表达式，再计算大小。是第一宇宙速度，即近地卫星的环绕速度。由于飞船轨道半径大于地球半径，所以飞船的速度小于。
本题考查万有引力提供向心力的应用，注意掌握计算线速度、周期的方法。
 

11.【答案】AC
 

【解析】解：A、通过的圆心角之比：：2，根据公式，角速度之比为3：2，故A正确；
B、两质点分别做匀速圆周运动，若在相等时间内它们通过的弧长之比为：：3，根据公式公式可得线速度之比为：：3，故B错误；
C、由根据公式可知，周期之比等于角速度的反比，故：：3；故C正确；
D、根据，可知：1，故D错误。
故选：AC。
根据公式求解线速度之比，根据公式求解角速度之比，根据公式求周期之比，根据，即可求解加速度之比。
本题关键是记住线速度、角速度、周期和向心加速度的公式，根据公式列式分析，注意向心加速度可以直接利用求解。
 

12.【答案】BC
 

【解析】解：A、离心力是不存在的，物体不会受到离心力；当物体受到的指向圆心的合外力突然消失或减小，或者不足以提供圆周运动所需的向心力时产生离心现象，故A错误；
B、做匀速圆周运动的物体，当外界提供的向心力突然消失后，由于惯性，物体继续保持该速度做匀速直线运动，所以将沿着圆周切线方向运动，可知离心运动的本质是惯性的表现，故B正确；
C、湿衣服在洗衣机里脱水时，衣服做匀速圆周运动，衣服上的水做离心运动，故C正确；
D、做匀速圆周运动的物体，在合力不足以提供所需向心力时，物体将做离心运动，只有在物体所受的一切力都消失时，物体才一定沿曲线的切线飞出，故D错误。
故选：BC。
做圆周运动的物体，在受到指向圆心的合外力突然消失，或者不足以提供圆周运动所需的向心力的情况下，就做逐渐远离圆心的运动，这种运动叫做离心运动。所有远离圆心的运动都是离心运动，但不一定沿切线方向飞出，做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都消失时，它将沿切线做直线运动。
当合力大于需要的向心力时，物体要做向心运动；合力小于所需要的向心力时，物体就要远离圆心，做的就是离心运动；合力等于所需要的向心力时，物体就要做匀速圆周运动。
 

13.【答案】CD
 

【解析】解：A、设地球的质量为M，卫星的质量为m，根据万有引力提供向心力可得：，解得：，故A错误；
B、地球的体积，根据密度计算公式可得地球的密度为，故B错误；
C、静止在赤道上的物体随地球自转的角速度等于地球自转的角速度，随地球自转的线速度，故C正确；
D、同步卫星的向心加速度大小为，故D正确。
故选：CD。
根据万有引力提供向心力求解地球的质量，根据密度计算公式可得地球的密度；根据求解静止在赤道上的物体随地球自转的线速度；根据向心加速度公式求解卫星的向心加速度。
本题主要是考查了万有引力定律及其应用；解答此类题目一般要把握两条线：一是在星球表面，忽略星球自转的情况下，万有引力等于重力；二是根据万有引力提供向心力列方程进行解答。
 

14.【答案】BD
 

【解析】解：A、第一宇宙速度是卫星绕地球做匀速圆周运动的最大运行速度，故卫星在轨道III上的速度大小不会大于第一宇宙速度，故A错误；
B、地球同步卫星与地球表面相对静止，必须在地球赤道正上空且自西向东运转，故B正确；
C、卫星两次变轨时，均需要加速做离心运动，故C错误；
D、根据万有引力提供向心力可知，，解得线速度：，卫星在轨道III的轨道半径小于在轨道I的轨道半径，则卫星在轨道III上的速度大于在轨道I上的速度，根据卫星变轨原理可知，卫星在轨道III上经过B点时做加速离心运动，变轨到轨道II，则卫星在轨道II上B点的速度大于在轨道III上的速度，综上所述，卫星在轨道Ⅱ上经过B点的速率大于在轨道Ⅰ上经过A点的速率，故D正确。
故选：BD。
第一宇宙速度是近地面卫星的运行速度，也是最大的环绕速度；
地球同步卫星与地球表面相对静止；
卫星在轨道III上做圆周运动，要过度到椭圆运动轨道Ⅱ，应该增大速度，做离心运动．
卫星在不同轨道上运行时各个量的比较，往往根据万有引力等于向心力列出物理量与半径的关系，然后比较．掌握第一宇宙速度和第二宇宙速度的特点．
 

15.【答案】
 

【解析】解：游标卡尺、天平、弹簧测力计、秒表在本实验中用不上，而坐标纸是用来绘制轨迹和确定位移的，重锤线用来确定纵轴方向，故选：CF
、斜槽不一定光滑，但斜槽末端水平才确保小球做平抛运动，故A正确，B错误；
C、每次释放小球位置固定，才能保证平抛的初速度不变，故C正确；
D、小球运动不能与坐标纸接触，否则受到阻力影响轨迹，故D正确；
E、应该用平滑的曲线连接，故E错误。
故选：ACD
从所给的三点的横坐标来看，水平间隔相等，所以时间间隔相等，设为T，在竖直方向根据逐差公式有，所以，则平抛的初速度；
小球到达b点时的竖直速度，所以从抛出到b点的时间，则在该时间内水平位移，竖直位移。所以抛出点的横坐标为，纵坐标为。
故答案为：；；、2；、
根据实验原理和测量的物理量确定所需要的器材；
在实验中要画出平抛运动轨迹，必须确保小球做的是平抛运动。所以斜槽轨道末端一定要水平，同时斜槽轨道要在竖直面内。要画出轨迹，必须让小球在同一位置多次释放，才能在坐标纸上找到一些点。然后将这些点平滑连接起来，就能描绘出平抛运动轨迹；
根据竖直方向上相等时间内的位移之差是一恒量求出时间间隔，根据水平方向做匀速直线运动求出初速度；
由匀变速直线运动的推论求出b点的瞬时速度，再求出从抛出到b点的时间，由运动学规律求出抛出点的位置坐标。
此题考查做“研究平抛物体的运动”实验时，需要的实验器材以及注意事项。要围绕着实验原理记忆实验器材和注意事项，知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，结合运动学公式和推论灵活求解。
 

16.【答案】解：小球下降过程中，做自由落体运动，落到斜面B点的速度为v，
满足：
解得：
小球碰撞后以此速度作平抛运动，
有：          
联立得：
答：BC间的竖直高度H为
 

【解析】从B点反弹后做平抛运动，求出平抛运动的初速度，抓住平抛运动的水平位移和竖直位移相等求出平抛运动的时间，根据位移速度公式求解BC之间的高度差．
解答本题要知道平抛运动竖直位移与水平位移的比值等于斜面倾角的正切值，难度适中．
 

17.【答案】解：设月球的第一宇宙速度v，根据解得：
设轨道半径为r，根据
在月球表面：
联立解得：
答：月球的第一宇宙速度为；
玉兔登陆前绕月球匀速圆周运动，其周期为T，环绕轨道半径为。
 

【解析】根据重力充当向心力列式求解第一宇宙速度；
根据万有引力充当向心力和万有引力与重力的关系列方程求解轨道半径r。
本题关键根据人造卫星的万有引力等于向心力，以及地球表面重力等于万有引力列两个方程求解。
 

18.【答案】解：当小球恰好通过最高点时，小球只受重力，故重力提供向心力，设此时速度为，根据牛顿第二定律可得：
解得：；
小球在最低点受力如图所示，由牛顿第二定律得：

代入数据得：
细绳断后，小球做平抛运动，设水平距离为x
则有：
解得：
水平方向有：
解得：
答：在若要想恰好通过最高点，则此时的速度；
在某次运动中在最低点细绳恰好被拉断则此时的速度为；
绳断后小球做平抛运动，落地水平距离x为6m。
 

【解析】当小球恰好通过最高点时，重力提供向心力，根据向心力公式即可求解；
对小球在最低点进行受力分析，由向心力公式即可求解；
细绳断后，小球做平抛运动，根据平抛运动基本公式即可求解。
本题主要考查了向心力公式、平抛运动基本公式的应用，要求同学们能正确分析小球的受力情况，明确最高点时的临界条件是重力恰好充当向心力。