湖北省2021-2022学年高一下学期期中考试物理试卷（有答案）

这是一份湖北省2021-2022学年高一下学期期中考试物理试卷（有答案），共16页。试卷主要包含了选择题，实验,探究题，解答题等内容，欢迎下载使用。
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一、选择题（共 10 题）
1、 如图所示，轻绳一端系一小球，另一端固定于 O 点，在 O 点正下方的 P 点钉一颗钉子， 使悬线拉紧与竖直方向成一角度θ，然后由静止释放小球，当悬线碰到钉子时（ ）
①小球的瞬时速度突然变大
②小球的加速度突然变大
③小球的所受的向心力突然变大
④悬线所受的拉力突然变大A．①③④B．①②④
C．②③④D．①②③
2、 为了对火星及其周围的空间环境进行探测，我国预计于 2011 年 10 月发射第一颗火星探测器“萤火一号”．假设探测器在离火星表面高度分别为 h1 和 h2 的圆轨道上运动时，周期分别为 T1 和 T2．火星可视为质量分布均匀的球体，且忽略火星的自转影响，万有引力常量为 G．仅 利用以上数据，可以计算出（ ）
火星的质量
“萤火一号”的质量
火星对“萤火一号”的引力D．火星表面的重力加速度
3、 如图所示，可视为质点的、质量为 m的小球，在半径为 R的竖直放置的光滑圆形管道内做圆周运动，下列有关说法中正确的是（）
A．小球能够到达最高点时的最小速度为 0 B．小球能够通过最高点时的最小速度为
如果小球在最低点时的速度大小为 ，则小球通过最低点时对管道的外壁的作用力为6mg
如果小球在最高点时的速度大小为 2 ，则此时小球对管道的内壁的作用力为 3mg 4、 如下图所示，为表演杂技“飞车走壁“的示意图．演员骑摩托车在一个圆桶形结构的内
壁上飞驰，做匀速圆周运动．图中 a、b 两个虚线圆表示同一位演员骑同一辆摩托，在离地面不同高度处进行表演的运动轨迹．不考虑车轮受到的侧向摩擦，下列说法中正确的是（）
在 a 轨道上运动时角速度较大
在 a 轨道上运动时线速度较大
在 a 轨道上运动时摩托车对侧壁的压力较大
在 a、b 轨道上运动时摩托车和运动员所受的向心力相等
5、 地球同步卫星离地心距离为 r,运行速度为,加速度为,地球赤道上的物体随地球自转的加速度为,第一宇宙速度为,地球半径为 R,则以下正确的是()
A．B．C．D．
6、如图所示，当小车A以恒定的速度v向左运动时，对于B物体，下列说法正确的是（）
匀加速上升B．B 物体受到的拉力大于 B 物体受到的重力C．匀速上升D．B 物体受到的拉力等于 B 物体受到的重力7、 对于做匀速圆周运动的物体，以下说法正确的是() A．速度和加速度均不变
速度不变，加速度为零C．速度和加速度均改变D．速度改变，加速度不变
8、 如图所示为皮带传动装置，右轮的半径为 r，a是它边缘上的一点，左侧是一轮轴，大轮的半径是 4r，小轮的半径是 2r，b点和 c点分别位于小轮和大轮的边缘上，在传动过程中皮
带不打滑，则
A．a点和 c点的向心加速度大小相等B．b点和 c点的线速度大小相等C．a点和 c点的线速度大小相等D．a点和 b点的角速度大小相等
9、 若河水的流速大小与水到河岸的距离有关，河中心水的流速最大，河岸边缘处水的流速最小．现假设河的宽度为 120m，河中心水的流速大小为 5m/s，船在静水中的速度大小为 3m/s， 则下列说法中正确的是（）
船渡河的最短时间是 24s
要使船渡河时间最短，船头应始终与河岸垂直C．船在河水中航行的轨迹是一条直线
D．要使船渡河行程最短，船头应与上游河岸成 53°行驶
10、 小明撑一雨伞站在水平地面上，伞面边缘点所围圆形的半径为 R，现将雨伞绕竖直伞杆以角速度ω匀速旋转，伞边缘上的水滴落到地面，落点形成一半径为 r的圆形，当地重力加速度的大小为 g，根据以上数据可推知伞边缘距地面的高度为（ ）
A．B．C．D．
二、实验,探究题（共 2 题）
1、 测定木块与长木板之间的动摩擦因数时，采用如图所示的装置，图中长木板水平固定．
实验过程中，电火花计时器应接在 （选填“直流”或“交流”）电源上．调整定滑轮高度，使 ．
已知重力加速度为 g，测得木块的质量为 M，砝码盘和砝码的总质量为 m，木块的加速度为 a，则木块与长木板间动摩擦因数μ= ．
如图为木块在水平木板上带动纸带运动打出的一条纸带的一部分，0、1、2、3、4、5、6 为计数点，相邻两计数点间还有 4 个打点未画出．从纸带上测出 x1=3.20cm，x2=4.52cm，
56
x =8.42cm，x =9.70cm．则木块加速度大小 a= m/s2(保留两位有效数字)．
2、 在“探究平抛运动的运动规律”的实验中，可以描绘出小球平抛运动的轨迹，实验简要步骤如下：
让小球多次从 位置上滚下，在一张印有小方格的纸上记下小球碰到铅笔笔尖的一系列位置，如右下图中 a、b、c、d 所示．
安装好器材，注意调整斜槽末端，使其 ，记下平抛初位置 O 点和过 O 点的竖直线． C．取下白纸以 O 为原点，以竖直线为 y 轴建立坐标系，用平滑曲线画平抛运动物体的轨迹．
完成上述步骤，将正确的答案填在横线上；
上述实验步骤的合理顺序是 ；
已知图中小方格的边长 L，则小球平抛的初速度为＝ （用 L、g 表示）．
三、解答题（共 4 题）
1、如图所示，水平传送带水平段长，两皮带轮半径均为，距地面高度，
此时传送带静止．与传送带等高的光滑平台上，有一个可看成质点的小物体以 的初速度滑上传送带，从传送带的右端飞出做平抛运动，水平射程是 ．已知物块与传送带间的动摩擦因数为 ， 取重力加速度 g 为 , 求：
物体的初速度？
保持其它条件不变,为使物块作平抛运动的水平射程最大,则皮带轮至少应以多大的角速度转动?
如要使物体的水平射程为，皮带轮的角速度是多少？
2、 “神舟”六号载人飞船在空中环绕地球做匀速圆周运动，某次经过赤道的正上空 P点时， 对应的经线为西经 157.5°线，飞船绕地球转一圈后，又经过赤道的正上空 P点，此时对应
的经线为经度 180°．已知地球半径为 R，地球表面的重力加速度为 g，地球自转的周期为． (1)求载人飞船的运动周期；
(2)求飞船运行的圆周轨道离地面高度 h的表达式．（用、g和 R表示）
3、 如图所示，一个人用一根长 1m，只能承受 46N 拉力的绳子，拴着一个质量为 1kg 的小球， 在竖直平面内做圆周运动.已知圆心 O离地面 h=6m，转动中小球在最低点时绳子恰好断了(取重力加速度 g为 10m/s2)求：
绳子断时小球运动的角速度多大？
小球落地时速度的大小？(可用根式表示）
4、 某中子星的质量大约与太阳的质量相等，为,但是它的半径才不过 10km，(已知引力常量为,)求:
(1)此中子星表面的自由落体加速度. (2)此中子星的第一宇宙速度.
============参考答案============
一、选择题1、 B
【解析】
速度变化需要一段时间，速度不会突变，小球做圆周运动，在最低点的加速度就是向心加速度 ，半径突然变小，向心加速度变大，向心力为 F=ma,向心力会突然变大，设绳子的拉力为 T，可知拉力 T 会突然变大，C 对；
2、 AD
【解析】
根据，当高度为 h1 时，，当高度为 h2 时，
，联立可得火星的质量 M 和火星半径 R,根据可求得火星
表面的重力加速度．“萤火一号”的质量未知，所以火星对“萤火一号”的引力不能算出，AD 对，BC 错．
3、 AC
【解析】
AB．圆形管道内壁能支撑小球，小球能够通过最高点时的最小速度为 0，故 A 正确，B 错误；
重力和支持力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律，有：，解得：
，
根据牛顿第三定律，球对管道的外壁的作用力为 6mg，故 C 正确；
设管道对小球的弹力大小为 F，方向竖直向下．由牛顿第二定律得：，代入解得：
，
方向竖直向下，根据牛顿第三定律得知：小球对管道的弹力方向竖直向上，即小球对管道的外壁有作用力，故 D 错误。
故选 AC。4、 BD
【解析】
设侧壁与竖直方向的夹角为 ，以任一辆摩托车为研究对象，作出受力分析图，如图
根据牛顿第二定律得：，解得：，又，解得：， 相同，r 大，则小，v 大，故在 a 轨道上运动时角速度较小，而线速度较大，故 A 错误，
B 正确；设侧壁对车的支持力为，则由图得，因两车质量和角度 都相同，故
大小相等，故 C 错误；向心力，因两车质量和角度 都相同，故大小相等．故D 正确，故选 BD．
【点睛】任选一摩托车作为研究对象，根据匀速圆周运动的合力提供向心力的特点，分析受力情况，作出力图，根据牛顿第二定律得到线速度与半径的关系，可比较它们的大小．
5、 D
【解析】
同步卫星的角速度和地球自转的角速度相等，物体的角速度也等于地球自转的角速度，所以地球同步卫星与物体的角速度相等，根据得：，故 AB 错误；对于卫星，
根据万有引力等于向心力，得： ，解得： ，故，故 C 错误，D 正确；故选 D.
6、 B
【解析】
设绳子与水平方向的夹角为θ根据平行四边形定则有：沿绳子方向的速度 v 绳=vcsθ，沿绳子方向的速度等于 B 物体的速度，在运动的过程中，θ角减小，则 v 绳增大．所以物体做变加速上升．物体的加速度方向向上，根据牛顿第二定律，知绳子的拉力大于 B 物体的重力．故B 正确，ACD 错误．故选 B．
【点睛】
解决本题的关键知道汽车的速度是沿绳子方向和垂直于绳子方向速度的合速度，以及会根据速度变化情况得出加速度的方向．
7、 C
【解析】
匀速圆周运动的线速度和加速度的大小不变，方向时刻改变．所以速度和加速度均改变．故C 正确，ABD 错误。
8、 A
【解析】
共轴转动的物体上各点具有相同的角速度，靠传送带传动两轮子边缘上的点线速度大小相等．
【详解】
A 项：根据得，c 点的向心加速度是 b 点的 2 倍，根据知，a 的向心加速度是 b 的 2 倍，所以 a、c 两点的向心加速度大小相等,故 A 正确；
B 项：b、c 角速度相等,根据 v=rω，，故 B 错误；
C 项：a、b 两点的线速度大小相等，b、c 两点的角速度相等，根据 v=rω，c 的线速度大于 b 的线速度，则 a、c 两点的线速度不等，故 C 错误；
D 项：a、b 的线速度大小相等，根据 v=rω，知角速度不等，D 错误．
【点睛】
解决本题的关键掌握共轴转动的物体上各点具有相同的角速度，靠传送带传动两轮子边缘上的点线速度大小相等．
9、 B
【解析】
当静水速的方向与河岸垂直时，渡河时间最短，．故 A 错误，B 正确．船
在垂直河岸方向做匀速直线运动，在沿河岸方向，由于水流速在变，做变速运动，两合运动的轨迹是曲线．故 C 错误．由于水流速在变，静水速的方向保持与上游河岸成 53°不变，渡河的行程不能达到最小．故 D 错误．故选 B．
10、 A
【解析】
雨点甩出后做平抛运动，竖直方向有
h=gt2
t=
水平方向初速度为雨伞边缘的线速度，所以
v0=ωR
雨点甩出后水平方向做匀速直线运动
x=v0t=ωR
伞边缘上的水滴落到地面，落点形成一半径为 r 的圆形，根据几何关系可知水平距离为
x=
所以
=ωR
解得
h=
故选 A.
点评：本题就是对平抛运动规律的考查，平抛运动可以分解为在水平方向上的匀速直线运动， 和竖直方向上的自由落体运动来求解．
二、实验,探究题
1、 交流与木板平面平行1.3
【解析】
打点计时器使用的是交流电源．实验时应该让拉力水平这样滑块对木板间的压力为其重力，所以应该填交流和拉线与木板平行；
对木块、砝码盘和砝码进行受力分析，运用牛顿第二定律得：对木块：F-μMg=Ma，对
砝码盘和砝码：mg-F=ma，由上式得：μ=；
相邻两计数点间还有 4 个打点未画出，所以相邻的计数点之间的时间间隔为 0.1s 根据运动学公式得：△x=at2，可得：。
2、 同一水平BAC
【解析】
①保证小球做的是同一个运动，所以必须保证从同一位置释放，为保证小球做的是平抛运动，所以必须要让斜槽末端水平．即：使其斜槽末端切线水平．
实验步骤是：①安装器材②释放小球做实验③取下白纸画图求解，所以顺序为 BAC；
取 a、b、c 三点，则在竖直方向上有：，解得： ，水平方向：ab 之间匀速直线运动，则有：，解得：.
三、解答题
1、 (1) 4m/s(2)(3).
【解析】
物体从传送带的右端飞出做平抛运动，由高度和水平射程求出平抛运动的初速度，由动能定理求出物体的初速度 v0．（2）平抛运动的时间一定，当物体在传送带一直加速时，获得的速度最大，平抛运动的水平射程最大，由动能定理求出加速得到的最大速度，再求出平抛运动的最大水平射程．（3）由平抛运动规律求出物体的水平射程为 2.4m 时的初速度，物体滑上传送带时，先减速至与传送带速度相同时，两者一起匀速运动，则知传送带速度与平抛运动的初速度相同．
【详解】
(1)物体从传送带的右端飞出做平抛运动，则平抛运动的时间为
初速度为
物体滑上传送带后做匀减速运动，对此运用动能定理得
解得
平抛运动的时间一定，当物体在传送带一直加速时，获得的速度最大，平抛运动的水平射程最大．设物体获得的最大速度为
由动能定理得
代入解得
则转动的角速度为
要使物体的水平射程为 2.4m，则平抛运动的初速度为
所以物体滑上传送带也做匀减速运动，当速度减至时，与传送带做匀速运动则传送带的速度也为，则皮带轮的角速度是
2、 （1）（2）.
【解析】
飞船转一周，地球转动
知飞船运动周期为
用 r表示飞船圆轨道半径，M表示地球质量，m表示飞船质量，T表示飞船运行的周期， 由万有引力定律提供向心力得
其中 r=R+h
对地球表面上的物体，有
联立解得轨道高度
3、 (1)ω= 6rad/s(2)
【解析】
在最低点，根据牛顿第二定律得
代入数据解得
绳断后，小球做平抛运动，平抛运动时间为
水平速度为
竖直速度为
落地速度为
4、 (1)(2).
【解析】
重力等于万有引力，则有
解得中子星表面的自由落体加速度
万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得
解得卫星的线速度