宁夏吴忠市吴忠中学2021-2022学年高一（下）期中物理试题含解析

  吴忠中学2021—2022学年第二学期期中考试

高一年级物理试卷

一、单项选择题（本题共15小题，每小题2分，共30分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题意的。）

1. 下列说法正确的是(　　)

A. 经典力学不适用于宏观低速运动

B. 伽利略设计实验证实了力是物体运动的原因

C. 牛顿发现了万有引力定律并通过精确的计算得出万有引力常量

D. 开普勒将第谷的几千个观察数据归纳成简洁的三定律，揭示了行星运动的规律

【1题答案】

【答案】D

【解析】

【详解】A．经典力学不适合微观高速物体，A错误；

B．伽利略设计实验证实了力不是维持物体运动的原因，B错误；

C．牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许测量出了万有引力常量，C错误；

D．开普勒将第谷的几千个观察数据归纳成简洁的三定律，揭示了行星运动的规律，D正确。

故选D。

2. 汽车在水平公路上转弯，沿曲线由M向N行驶。图中分别画出了汽车转弯时所受合力F的四种方向，你认为正确的是（　　）

A.  B.

C.  D.

【2题答案】

【答案】D

【解析】

【详解】汽车从M点运动到N做曲线运动，需要外力提供向心力，所以合外力或合外力的一部分是指向圆心的；所以F的方向应指向曲线的内侧，故ABC错误，D正确。

故选D。

3. 如图所示，从同一条竖直线上两个不同点分别向右平抛两个小球P和Q，初速度分别为、，结果它们同时落到水平面上的点处（不考虑空气阻力）,下列说法中正确的是（　　）

A. 一定是P先抛出的，并且

B. 一定是P先抛出的，并且

C. 一定是Q先抛出的，并且

D. 一定是Q先抛出，并且

【3题答案】

【答案】B

【解析】

【详解】根据平抛运动的规律，小球在竖直方向做自由落体运动，由可知，运动时间由高度决定，所以小球P的运动时间大于小球Q，由于小球P和Q同时落到水平面上的点，所以一定是P先抛出的；水平方向小球做匀速直线运动，根据可知，由于小球P的运动时间大于小球Q，所以，综上所述，B正确，ACD错误。

故选B。

4. 山地自行车比赛是勇敢者的运动。自行车的大齿轮和小齿轮通过链条相连，后轮与小齿轮绕共同的轴转动。如图所示，A、B和C分别是大齿轮、小齿轮和后轮边缘上的点，则（　　）

A. A、B两点角速度相等

B. A、C两点角速度相等

C. B、C两点线速度大小相等

D. A、B两点线速度大小相等

【4题答案】

【答案】D

【解析】

【详解】D.由图可知，B、C两点角速度相等：，A、B两点线速度相等：，故D正确；

A.由，可得：，故A错误；

B.由上可得：，故B错误；

C.由，且，因为，故C错误．

故选D。

5. 一颗人造卫星在地球引力作用下，绕地球做匀速圆周运动，已知地球的质量为M，地球的半径为R，卫星的质量为m，卫星离地面高度为h，引力常量为G，则地球对卫星的万有引力大小为（　　）

A.  B.  C.  D.

【5题答案】

【答案】A

【解析】

【详解】根据万有引力定律，地球对卫星的万有引力为

故选A。

6. 火车轨道在转弯处外轨高于内轨，其高度差由转弯半径与火车速度确定若在某转弯处规定行驶的速度为v，则下列说法中正确的是　　

当以速度v通过此弯路时，火车重力与轨道面支持力的合力提供向心力；

当以速度v通过此弯路时，火车重力、轨道面支持力和外轨对轮缘弹力的合力提供向心力；

当速度大于v时，轮缘挤压外轨；

当速度小于v时，轮缘挤压外轨．

A.  B.  C.  D.

【6题答案】

【答案】D

【解析】

【详解】①②火车转弯时，为了保护铁轨，应避免车轮边缘与铁轨间摩擦，故火车受到重力和支持力的合力完全提供向心力，①正确，②错误；

③④如果实际转弯速度大于v，有离心趋势，与外侧铁轨挤压，反之，挤压内侧铁轨，故③正确，④错误，故选项D正确，ABC错误．

7. 一小船要渡过一条两岸平行，宽为120m的河流，当船头朝向斜向上游与上游河岸的夹角为时，小船恰从A点沿直线到达正对岸的B点，如图所示，已知小船在静水中的速度为，河内各处水速相同且保持不变，则小船的过河时间为（）（　　）

A. 24s B. 30s C. 40s D. 48s

【7题答案】

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】根据运动的合成与分解，小船恰从A点沿直线到达正对岸的B点，则小船渡河的实际速度

则小船的过河时间为

故选B。

8. 如图所示，一人以恒定速度通过光滑轻质定滑轮竖直向下拉绳使小车在水平面上运动，当运动到图示位置时，细绳与水平方向成角，则此时（　　）

A. 小车运动的速度为 B. 小车运动的速度为

C. 小车在水平面上做匀速运动 D. 小车在水平面上做减速运动

【8题答案】

【答案】B

【解析】

【详解】AB．将小车的速度分解成沿绳子方向的分速度，垂直于绳子方向的分速度，可知

解得

A错误，B正确；

CD．根据

由于小车向左运动过程，保持不变，绳子与水平方向的夹角逐渐增大，可知逐渐减小，小车速度逐渐增大，故小车在水平面上做加速运动，CD错误；

故选B。

9. 小球以的初速度水平抛出，垂直砸在倾角为θ的斜面上时，运动轨迹如图中虚线所示。已知重力加速度为g，小球在空中飞行的时间为（　　）

A.  B.  C.  D.

【9题答案】

【答案】A

【解析】

【详解】小球撞在斜面上，速度方向与斜面垂直，由几何知识可知此时速度方向与竖直方向的夹角为

解得

故选A。

10. 在公路上常会看到凸形和凹形的路面，如图所示。一质量为m的汽车，通过凸形路面的最高处时对路面的压力为N1，通过凹形路面最低处时对路面的压力为N2，则（　　）

A. N1>mg B. N1<mg C. N2=mg D. N2<mg

【10题答案】

【答案】B

【解析】

【详解】AB．汽车过凸形路面的最高点时，设速度为v，半径为r，由牛顿第二定律得

可得

所以

N1＜mg

故A错误，B正确；

CD．汽车过凹形路面的最高低时，设速度为v，半径为r，由牛顿第二定律得

可得

所以

N2＞mg

故CD错误。

故选B。

11. 如图所示，长为L的细绳一端固定，另一端系一质量为m的小球．若给小球一个合适的初速度，小球便可在水平面内做匀速圆周运动，这样就构成了一个圆锥摆．设细绳与竖直方向的夹角为θ，下列说法中正确的是（ ）

A. 小球受重力、绳的拉力和向心力作用

B. 小球的向心加速度a=gtanθ

C. 小球的线速度

D. 小球的角速度

【11题答案】

【答案】B

【解析】

【详解】A．小球受到重力、绳的拉力，二者的合力提供向心力，向心力是效果力，不能分析物体受到向心力，故A错误；

B．小球做圆周运动的半径向心力大小为

Fn=mgtanθ=ma

小球的向心加速度

a=gtanθ

故B正确；

C．小球做圆周运动的半径为

R=Lsinθ

则由牛顿第二定律得

mgtanθ=

得到线速度

故C错误；

D．小球的角速度

故D错误。

故选B。

12. 已知某行星的质量是地球质量的a倍，半径是地球半径的b倍，地球的第一宇宙速度为，则该行星的第一宇宙速度为（　　）

A.  B.  C.  D.

【12题答案】

【答案】B

【解析】

【详解】行星表面轨道处卫星的运行速度即为行星的第一宇宙速度，则有

解得

可知该行星的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度之比为

故该行星的第一宇宙速度为

B正确，ACD错误；

故选B。

13. 如图所示，发射同步卫星时，先将卫星发射至近地轨道1，然后经点火使其在椭圆轨道2上运行，最后再次点火将卫星送入同步轨道3。轨道1、2相切于A点，轨道2、3相切于B点。则当卫星分别在1、2、3轨道正常运行时，下列说法中不正确的是（　　）

A. 卫星在轨道3上的周期大于在轨道1上的周期

B. 卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率

C. 卫星在轨道2上运行时，经过A点时的速率大于经过B点时的速率

D. 卫星在轨道2上运行时，经过A点的加速度小于经过B点的加速度

【13题答案】

【答案】BD

【解析】

【详解】A．根据开普勒第三定律知，卫星轨道半径越大，则周期也越大，故卫星在轨道3上的周期大于在轨道1上的周期，故A正确；

B．根据卫星受到的万有引力提供向心力即

可知环绕速度为

可知卫星的轨道半径越大，运行速率越小，则卫星在轨道3上的速率小于在轨道1上的速率，故B错误；

C．根据开普勒第二定律知，卫星在轨道2上运行时，从A点向B点运动时，卫星到地心的连线的距离越来越远，故卫星的速度逐渐减小，经过A点时的速率大于经过B点时的速率，故C正确；

D．卫星离地面越远，万有引力越小，根据牛顿第二定律，万有引力提供加速度，故加速度也越小，经过A点时加速度大于经过B点的加速度，故D错误。

本题选不正确的，故选BD。

14. 当汽车发动机的输出功率为时，汽车在平直公路上以10m/s的速度匀速行驶，此时汽车牵引力是（　　）

A. 1000N B. 1500N C. 2000N D. 3000N

【14题答案】

【答案】C

【解析】

【详解】ABCD．根据公式

解得

ABD错误C正确。

故选C。

15. 宇航员在某一星球距离表面高度处，初速度沿水平方向抛出一个小球，经过时间后小球落到该星球表面，已知该星球的半径为（），引力常量为，则该星球的质量为（    ）

A.  B.  C.  D.

【15题答案】

【答案】A

【解析】

【详解】设该星球表面的重力加速度为，小球在星球表面做平抛运动，有

设该星球的质量为，在星球表面有

联立解得：该星球的质量

故A项正确，BCD三项错误。

二、多项选择题（本题共5小题，每小题4分，共20分。每小题至少有一个选项符合题意，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，错选或不答的得0分。）

16. 如图所示，小球在竖直放置的光滑圆形管道内做圆周运动，内侧壁半径为R，小球半径为r，则下列说法正确的是（　　）

A. 小球通过最高点时的最小速度vmin=

B. 小球通过最高点时的最小速度vmin=0

C. 小球在水平线ab以下的管道中运动时，内侧管壁对小球一定无作用力

D. 小球在水平线ab以上的管道中运动时，外侧管壁对小球一定有作用力

【16题答案】

【答案】BC

【解析】

【详解】AB．在最高点，由于外管或内管都可以对小球产生弹力作用，当小球的速度等于0时，内管对小球产生弹力，大小为mg，故最小速度为0，选项A错误，B正确；

C．小球在水平线ab以下管道运动时，由于沿半径方向的合力提供小球做圆周运动的向心力，所以外侧管壁对小球一定有作用力，而内侧管壁对小球一定无作用力，选项C正确；

D．小球在水平线ab以上管道运动时，由于沿半径方向的合力提供小球做圆周运动的向心力，可能外侧壁对小球有作用力，也可能内侧壁对小球有作用力，选项D错误。

故选BC。

17. 图中的甲是地球赤道上的一个物体、乙是“神舟”六号宇宙飞船（周期约90分钟）、丙是地球的同步卫星，它们运行的轨道示意图如图所示，它们都绕地心作匀速圆周运动。已知万有引力常量为G。下列有关说法中正确的是（　　）

A. 它们运动的向心加速度大小关系是a乙＞a丙＞a甲

B. 它们运动的线速度大小关系是v乙＜v丙＜v甲

C. 已知甲运动的周期T甲，可计算出地球的密度

D. 已知乙运动的周期T乙及轨道半径r乙，可计算出地球质量

【17题答案】

【答案】AD

【解析】

【分析】

【详解】A．丙是地球的同步卫星其周期为24h，根据卫星的周期公式

可知周期越大，轨道半径越大，则乙的半径小于丙的半径，再根据卫星的向心加速公式

可知轨道半径越大，向心加速越小，所以a乙＞a丙

由于甲与丙周期相同，根据向心力公式

可知轨道半径越大，向心加速越大，所以a丙＞a甲

则它们运动的向心加速度大小关系是a乙＞a丙＞a甲，所以A正确；

B．根据卫星的线速度公式

可知轨道半径越大，线速度越小，所以v丙＜v乙

由于甲与丙周期相同，根据线速度公式

可知轨道半径越大，线速度越大，所以v甲＜v丙

则它们运动的线速度大小关系是v甲＜v丙＜v乙，所以B错误；

CD．由万有引力提供向心力有

解得

由于甲的向心力不只是万有引力提供，则已知甲运动的周期T甲，不可以计算出地球的密度，所以C错误；D正确；

故选AD。

18. 如图所示，在2010年2月温哥华冬奥会自由式滑雪比赛中，我国某一运动员从弧形雪坡上沿水平方向飞出后，又落回到斜面雪坡上，如图所示，若斜面雪坡的倾角为θ，飞出时的速度大小为，不计空气阻力，运动员飞出后在空中的姿势保持不变，重力加速度为g，则（　　）

A. 如果 不同，则该运动员落到雪坡时的速度方向也就不同

B. 不论 多大，该运动员落到雪坡时的速度方向都是相同的

C. 运动员落到雪坡时的速度大小是

D. 运动员在空中经历的时间是

【18题答案】

【答案】BD

【解析】

【分析】

【详解】D．设在空中飞行时间为t，运动员在竖直方向做自由落体运动，水平方向做匀速直线运动；运动员竖直位移与水平位移之比

则有飞行的时间

故D正确；

C．竖直方向的速度大小为

运动员落回雪坡时的速度大小

故C错误；

AB．设运动员落到雪坡时的速度方向与水平方向夹角为α，则

由此可知，运动员落到雪坡时的速度方向与初速度方向无关，初速度不同，运动员落到雪坡时的速度方向相同，故B正确，A错误。

故选BD。

19. 如图所示,水平光滑直轨道ab与半径为R的竖直半圆形光滑轨道bc相切，一小球以初速度沿直轨道向右运动，如图所示，小球进入半圆形轨道后刚好能通过c点，然后小球做平抛运动落在直轨道上的d点，则下列说法正确的是（  ）．

A. 小球到达c点的速度为

B. 小球到达c点时对轨道的压力为mg

C. 小球平抛的水平位移为2R

D. 小球从c点落到d点所需时间为

【19题答案】

【答案】ACD

【解析】

【详解】AB．小球恰好通过最高点c，对c点的压力为零，根据重力提供向心力，有

解得

故A正确，B错误；

CD．小球离开c点后做平抛运动，有

x=vt

联立可得

x=2R

故CD正确．

故选ACD．

20. 经长期观测人们在宇宙中已经发现了“双星系统”。“双星系统”由两颗相距较近的恒星组成，每个恒星的线度远小于两个星体之间的距离，而且双星系统一般远离其他天体。现有两颗星球组成的双星，在相互之间的万有引力作用下，绕连线上的O点做周期相同的匀速圆周运动。现测得两颗星之间的距离为L，质量之比为m1:m2=3:2，则可知（　　）

A. m1、m2做圆周运动的线速度之比为2:3

B. m1、m2做圆周运动的角速度之比为3:2

C. m1做圆周运动的半径为

D. m2做圆周运动的半径为

【20题答案】

【答案】AC

【解析】

【详解】A．对双星系统，彼此之间的万有引力提供它们做圆周运动的向心力

可得

、做圆周运动的角速度相同，质量与半径成反比，由

知线速度之比为

故A正确；

B．由

可知两星的周期相同，即两者运行一周的时间相同，故其运动的角速度相同，故B错误；

CD．由于两星的向心力相同，有

故有

由于

联立上式有

故C正确，D错误。

故选AC。

三、实验题（每空2分，共10分）

21. 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：

A.让小球多次从_______位置上滚下，记下小球经过的一系列位置；

B.按图安装好器材，注意斜槽水平，确定坐标原点O，利用_______确定竖直线；

C.取下白纸，以O为原点，以竖直线为y轴建立坐标系，用平滑曲线画出平抛运动的轨迹。

（1）完成上述步骤，将正确的答案填在横线上；

（2）上述实验步骤的合理顺序是_______ ；

（3）如图所示，是记录物体做平抛运动的部分轨迹，背景方格的边长为5cm，重力加速度g=10m/s2。则平抛运动的初速度大小为_______m/s；

（4）以平抛起点O为坐标原点，测量它们的水平坐标x和竖直坐标y，如图选项中y-x2图象，能说明平抛小球运动轨迹为抛物线的是_______。

A.B.

C.D.

【21题答案】

【答案】    ①. 同一    ②. 铅垂线    ③. BAC    ④. 1.5    ⑤. A

【解析】

【分析】

【详解】(1)[1][2]A．让小球多次从同一位置上滚下，记下小球经过的一系列位置；

B．按图安装好器材，注意斜槽水平，确定坐标原点O，利用铅垂线确定竖直线；

C．取下白纸，以O为原点，以竖直线为y轴建立坐标系，用平滑曲线画出平抛运动的轨迹。

(2)[3]上述实验步骤的合理顺序是：BAC。

(3)[4]由于各点的水平间距相等，故时间间隔T相同，设每格边长为l，水平方向满足

竖直方向满足

联立解得

，

(4)[5]由平抛运动的位移公式可得

联立解得

故选A。

四、计算题（每题8分，共40分。每题要求写出计算过程和必要的文字说明，只写出最后结果不得分。）

22. 在5m高处以8m/s的初速度水平抛出一个质量为12kg的物体，空气阻力不计，g取，试求：

（1）物体落地的时间；

（2）物体从抛出到落地发生的水平位移。

【22题答案】

【答案】（1）1s；（2）8m

【解析】

详解】（1）竖直方向，物体做自由落体运动，由自由落体位移公式得

解得

（2）水平方向做匀速直线运动，由匀速直线运动位移公式得，物体从抛出到落地发生的水平位移为

23. 如图所示，长度为L的细绳，一端系有一质量为m的小球，小球以O点为圆心在竖直面内做圆周运动，求：

（1）小球刚好通过最高点时的速率为多大？

（2）小球到达最低点时速度为，则在此时细绳受到的拉力多大？

【23题答案】

【答案】（1）；（2）

【解析】

详解】（1）小球刚好通过最高点时，重力恰好提供向心力

解得

（2）小球到达最低点时速度为，根据牛顿第二定律

解得球受到的拉力

根据牛顿第三定律此时细绳受到的拉力大小为。

24. 如图所示，在光滑的水平面上，质量的物体，在水平拉力的作用下，从静止开始运动，运动时间。求

(1)力在内对物体所做的功；

(2)力在内对物体做功的平均功率；

(3)在末，力对物体做功的瞬时功率。

【24题答案】

【答案】(1)90J；(2)30W；(3)60W

【解析】

【详解】(1)物体的加速度

物体在3s内位移

物体在3s末速度

力F在3s内对物体所做的功为

(2)力F在3s内对物体做功的平均功率为

(3)在3s末，力F对物体做功的瞬时功率为

25. 嫦娥二号卫星开始绕地球做椭圆轨道运动，经过变轨、制动后，成为一颗绕月球做圆轨道运动的卫星．设卫星距月球表面的高度为，做匀速圆周运动的周期为，已知月球半径为，引力常量为（球的体积公式，其中R为球的半径），求：

（1）月球的质量M；

（2）月球表面的重力加速度g；

（3）月球的密度ρ．

【25题答案】

【答案】（1）（2）（3）

【解析】

【详解】（1）由题意知，嫦娥二号的轨道半径，令月球质量为，嫦娥二号质量为，根据万有引力提供圆周运动向心力有：

可得质量：

；

（2）在月球表面重力与万有引力相等有：

所以月球表面重力加速度：

；

（3）根据密度公式有月球的密度得到：

．

26. 如图所示，一小球从平台上水平抛出，恰好落在邻近平台的一倾角为α=53°的光滑斜面顶端，并刚好沿光滑斜面下滑，已知斜面顶端与平台的高度差h=0.8m，重力加速度取g=10m/s2，sin 53°=0.8，cos 53°=0.6，不计空气阻力，求：

(1)小球水平抛出时的初速度大小v0；

(2)斜面顶端与平台边缘的水平距离x；

(3)若斜面顶端高H=20.8m，则小球离开平台后经多长时间到达斜面底端？

【26题答案】

【答案】(1)3m/s；(2)1.2m；(3)2.4s

【解析】

【详解】（1）由题意可知，小球落到斜面顶端并刚好沿斜面下滑，说明此时小球速度方向与斜面平行，如图所示

解得

根据

解得

（2）根据

得

斜面顶端与平台边缘的水平距离x

（3）小球沿斜面做匀加速直线运动的加速度

解得

在斜面顶端时的速度

根据

解得

 或

(舍去)，所以