福建省三明第一中学2021-2022学年高一（下）期中学段考试物理试题含解析

  三明一中2021—2022学年第二学期学段考试卷

高一物理

（考试时间：90分钟，满分：100分）

一、单选题：（本题共8小题，共24分。在每小题给出的四个选项中，每题只有一项符合题目要求，每小题3分。）

1. 如图为洗衣机脱水桶的示意图。在匀速转动的洗衣机脱水桶内壁上有一件湿衣服与圆桶一起运动，衣服相对圆桶壁静止，则（　　）

A. 桶壁对衣物的摩擦力随转速的增大而增大

B. 衣物随桶壁做圆周运动的向心力是摩擦力提供的

C. 洗衣机脱水桶转动得越快，衣服与桶壁间的弹力就越小

D. 衣服上的水滴与衣服间的附着力不足以提供所需的向心力时，水滴做离心运动

【1题答案】

【答案】D

【解析】

【详解】A．桶壁对衣物的摩擦力等于衣物的重力，不会随着转速的增大而增大，A错误；

B．衣物随桶壁做圆周运动的向心力是桶壁对衣物的弹力提供的，B错误；

C．脱水桶转动得越快，所需的向心力也就越大，则衣服与桶壁间的弹力就越大，C错误；

D．衣服上的水滴与衣服间的附着力不足以提供所需的向心力时，水滴做离心运动，加快脱水桶的转动角速度，脱水效果会更好，D正确。

故选D。

2. 如图所示，水平转台上放着一枚硬币，当转台匀速转动时，硬币没有滑动，关于这种情况下硬币的受力情况，下列说法正确的是（　　）

A. 重力和台面的持力

B. 重力、台面的支持力和向心力

C. 重力、台面的支持力和静摩擦力

D. 重力、台面的支持力、静摩擦力和向心力

【2题答案】

【答案】C

【解析】

【详解】硬币受重力，台面的支持力和静摩擦力，其中重力和支持力平衡，静摩擦力提供向心力。

故选C。

3. 如图所示，自行车的大齿轮、小齿轮、后轮三个轮子的半径不一样，它们的边缘上有三个点A、B、C，关于它们的线速度、角速度、周期、向心加速度大小，下列关系式正确的是（　　）

A. vBvC B. BC C. TATC D. aBaC

【3题答案】

【答案】B

【解析】

【详解】AB．由于BC两点同轴转动，角速度相同，根据可知，线速度不同，故A错误，B正确；

C．由于A、B两点为同缘传动，因此线速度相等，根据可知，角速度不同，故AC的角速度不同，则周期不同，故C错误；

D．由向心加速度a=ω2r，BC角速度相同，而半径不同，则加速度不同，故D错误。

故选B。

4. 如图，水平桌面上一小钢球沿直线运动，若在钢球运动的边侧A处或正前方B处放一块磁铁，下列关于小球运动的说法正确的是（　　）

A. 磁铁放在A处时，小球做匀速圆周运动

B. 磁铁放在A处时，小球做变加速曲线运动

C. 磁铁放在B处时，小球做匀速直线运动

D. 磁场放在B处时，小球做匀加速直线运动

【4题答案】

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】AB．磁铁放在A处时，合力向前，加速度向前，物体加速运动，但磁力大小与距离有关，故加速度是变化的，不是匀加速运动，故AB错误；

CD．磁铁放在B处时，合力与速度不共线，故小钢球向右侧偏转；磁力大小与距离有关，故加速度是变化的，小球做变加速曲线运动，故C正确，D错误。

故选B。

5. 广场上常常见到一种叫做“套圈圈”的游戏，某大人和小孩先后直立在界外同一位置，可视为在同一竖直线上不同高度分别水平抛出小圆环，并恰好套中前方同一物体。若忽略空气阻力影响，小圆环的运动可以简化为平抛运动（如图示），关于上述过程，下列说法正确的是（　　）

A. 小孩抛出圆环的位移更小 B. 大人抛出圆环的速度更大

C. 大人抛出的圆环运动时间更短 D. 小孩抛出的圆环运动时间更长

【5题答案】

【答案】A

【解析】

【详解】A．大人身高高，所以从高度高处抛出的为大人抛出的，大人和小孩抛出的圆环落地点相同，所以小孩抛出的圆环位移更小，A正确；

BCD．抛出的圆环在竖直方向上做自由落体运动，有

可得

可知大人抛出的圆环运动时间更长，在水平方向上有

可得

可知小孩抛出的圆环的速度更大，BCD错误。

故选A。

6. 如图所示，水平地面上一辆汽车正通过一根跨过定滑轮不可伸长的绳子提升竖井中的重物，不计绳重及滑轮的摩擦，在汽车向右以v0匀速前进的过程中，以下说法中正确的是（）

A. 绳子的拉力保持不变

B. 重物动能保持不变

C. 当绳与水平方向成θ角时，重物上升的速度为v0sinθ

D. 当绳与水平方向成θ角时，重物上升的速度为v0cosθ

【6题答案】

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】CD．将汽车的速度v0沿绳子的方向和垂直于绳子的方向进行正交分解，如图所示，

则有：重物上升的速度

v物=v0cosθ

故D正确、C错误；

A．汽车向右匀速前进的过程中，角度θ逐渐减小，cosθ增大，所以v物增大，重物加速上升，根据牛顿第二定律可得绳子的拉力大于重物的重力，因重物上升的加速度不断变化，则拉力不断变化，选项A错误；

B．重物加速上升，则动能变大，选项B错误；

故选D。

【点睛】解答该题的关键是确定汽车实际运动的速度是合速度，把该速度按效果进行分解，即为沿绳子摆动的方向（垂直于绳子的方向）和沿绳子的方向进行正交分解．同时要会结合三角函数的知识进行相关的分析和计算.

7. 如图所示，小球m在竖直放置的内壁光滑的圆形细管内做半径为R的圆周运动，小球过最高点速度为v，则下列说法中正确的是（）

A. v的最小值为v=

B. 小球通过最高点时一定受到管壁向上的弹力

C. 若v由减小，则小球在最高点受到的管壁弹力也减小

D. 若v由增大，则小球在最高点受到的管壁弹力也增大

【7题答案】

【答案】D

【解析】

【详解】小球在最高点，由于细管对小球的弹力可以向上，也可以向下，则v的最小值为零，故A错误．在最高点，若v＞，细管对小球的弹力方向向下，若v＜，细管对小球的弹力方向向上，故B错误．若v由减小，细管对小球的弹力方向向上，根据牛顿第二定律得，mg−F＝m，速度减小，弹力变大，故C错误．若v由增大，细管对小球的弹力方向向下，根据牛顿第二定律得，mg+F＝m ，速度增大，弹力变大，故D正确．故选D．

【点睛】小球在圆管中运动类型与轻杆模型相似，属于有支撑物的类型，小球到达最高点临界速度为零.

8. 跳伞员跳伞后最初一段时间降落伞并不张开，跳伞员做加速运动，随后降落伞张开，跳伞员做减速运动，速度降至一定值后维持这一速度做匀速运动，直至落地，现在有水平方向的风，下列说法正确的是

A. 跳伞员落地速度与风速无关

B. 跳伞员落地时间与风速无关

C. 风速越大，跳伞员落地速度越小

D. 风速越大，跳伞员落地时间越短

【8题答案】

【答案】B

【解析】

【详解】跳伞员参与水平方向的风速和竖直方向的运动；落地时间以及落地的竖直速度只由竖直方向的分运动来决定，与风速无关；落地的速度等于风速与竖直速度的矢量和，即，可知风速越大，落地的速度越大；故选B.

二、多选题：（本题共4小题，共16分。第9~12题有多个选项符合题目要求，每小题4分，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。）

9. 假设地球和金星都绕太阳做匀速圆周运动，已知地球到太阳的距离大于金星到太阳的距离，那么下列判断正确的是（　　）

A. 地球公转的周期大于金星公转的周期

B. 地球公转的线速度小于金星公转的线速度

C. 地球公转的加速度大于金星公转的加速度

D. 地球公转的角速度大于金星公转的角速度

【9题答案】

【答案】AB

【解析】

【详解】A．行星绕太阳运动，万有引力做向心力，故有

行星绕太阳运动的周期

故半径越大，周期越大，所以地球公转的周期大于金星公转的周期，故A正确；

B．行星绕太阳运动的线速度

故半径越大，线速度越小，所以地球公转的线速度小于金星公转的线速度，故B正确；

C．行星绕太阳运动的加速度

故半径越大，加速度越小，所以地球公转加速度小于金星公转的加速度，故C错误；

D．行星绕太阳运动的角速度

故半径越大，角速度越小，所以地球公转的角速度小于金星公转的角速度，故D错误。

故选AB。

10. 一辆载重汽车在高低不平的路面上行驶，其中一段路面如图所示，图中虚线是水平线。若汽车速率不变，下列说法正确的是（　　）

A. 经过图中A处最容易爆胎

B. 经过图中B处最容易爆胎

C. 为防止汽车爆胎，应增大汽车速度

D. 为防止汽车爆胎，应减小汽车的速度

【10题答案】

【答案】AD

【解析】

【详解】AB．在A处，有

可得

在B处，有

可得

可知汽车经过凹形面时轮胎受到的作用力更大，所以经过图中A处最容易爆胎，A正确，B错误；

CD．当汽车在A处时容易爆胎，根据上述分析，若要防止爆胎，应当减小汽车的速度，这样会减小轮胎受到的作用力，C错误，D正确。

故选AD。

11. 一个内壁光滑的漏斗轴线垂直并固定于水平面，有质量相等的小球A和B沿着内壁在水平面内做匀速圆周运动，如图所示，则（　　）

A. 球A的角速度等于球B的角速度

B. 球A的向心力等于球B的向心力

C. 球A的运动周期等于球B的运动周期

D. 球A和球B对筒壁的压力相等

【11题答案】

【答案】BD

【解析】

【详解】ABC．小球受力分析如图

将FN沿着水平和竖直方向分解，有

可得

则两球向心加速度相等，则两球的向心力相等，再根据

可得

因球A到中垂线的距离大于球B到中垂线的距离，则球A的角速度大，运动周期大，A错误，B正确，C错误；

D．筒壁对两球支持力均为

根据牛顿第三定律可知，球A和球B对筒壁的压力相等，D正确。

故选BD。

12. 如图a、b所示，是一辆质量为6×103kg的公共汽车在和末两个时刻的两张照片。当时，汽车刚启动，在这段时间内汽车的运动可看成匀加速直线运动。图c是车内横杆上悬挂的拉手环经放大后的图像，，根据题中提供的信息，可以估算出的物理量有（　　）

A. 汽车的长度

B. 3s车受到的阻力

C. 3s外力对汽车所做的功

D. 3s车牵引力的功率

【12题答案】

【答案】AC

【解析】

【详解】AC．车的加速度为

汽车的长度为

3s外力对汽车所做的功为

AC正确；

BD．无法求出阻力和牵引力的功率，BD错误。

故选AC。

三、填空、实验题（本题共2小题，每空2分，共20分。）

13. 质量为m的小球在竖直平面内的光滑圆形轨道的内侧运动，已知圆形轨道半径为R，重力加速度为g。则小球经过轨道最高点而不脱离轨道的最小速度为__________，则当小球以的速度经过最高点时，对轨道压力的大小为____________。

【13题答案】

【答案】    ①.     ②. mg

【解析】

【详解】[1]当重力恰好提供向心力时，速度最小

解得

[2] 当小球以的速度经过最高点时，根据牛顿第二定律

解得

根据牛顿第三定律可知，对轨道压力的大小为mg。

14. 如图所示，甲、乙两个光滑固定斜面倾角不同（θ1<θ2）而高度相同。将相同的两个小球分别从两斜面的顶端由静止释放，到达斜面底端时，两小球重力的瞬时功率P甲______ P乙，此过程两小球的重力做功W甲______W乙。（选填“>”、 “<”或“=”）

【14题答案】

【答案】    ①. <    ②. =

【解析】

【详解】[1][2]两个物体下滑的高度相等，由公式

WG=mgh

知重力所做的功相同，即

W甲=W乙

斜面光滑，物体向下做初速度为零的匀加速直线运动，只有重力做功，由机械能守恒定律得

解得

可知两个物体滑到斜面底端时速度大小相等；

重力平均功率为

由于，所以

P甲<P乙

15. 当前我国载人航天工程全面迈进“空间站时代”，中国正式跻身世界航天强国，翟志刚、王亚平、叶光富三位航天员在中国空间站生活180余天后成功返回地球。已知中国天宫空间站绕地球做圆周运动的轨道半径为r，周期为T，万有引力常数为G，由此信息可得天宫空间站地球圆周运动的线速度大小为__________；地球的质量为___________。

【15题答案】

【答案】    ①.     ②.

【解析】

【详解】[1]根据所给条件可知天宫空间站地球圆周运动的线速度大小为

[2]根据

可得地球的质量为

16. 向心力演示器如图所示，可用来探究小球做圆周运动所需向心力F的大小与质量m、角速度ω和半径r之间的关系。

（1）在研究向心力F的大小与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时，我们主要用的物理方法为__________；

A.理想实验法        B.等效替代法        C.控制变量法        D.放大法

（2）图中所示，若两个钢球质量和运动半径相等，则是在研究向心力F的大小与__________的关系；

A.钢球质量m        B.运动半径r        C.角速度ω

【16题答案】

【答案】    ①. C    ②. C

【解析】

【详解】（1）[1] 在研究向心力F的大小与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时，控制一些物理量不变，研究其他物理量之间的关系，主要用到控制变量法。

故选C。

（2）[2] 根据控制变量法的思想，若两个钢球质量和运动半径相等，则是在研究向心力F的大小与角速度之间的关系。

故选C。

17. 在做“研究平抛运动”的实验时，让小球多次从同一高度释放沿同一轨道运动，通过描点法画出小球做平抛运动的轨迹。如图所示，某同学在研究平抛运动的实验中，在小方格纸上画出小球做平抛运动的轨迹以后，又在轨迹上取出a、b、c、d四个点（轨迹已擦去）。已知小方格纸的边长L=2.5cm。g取10m/s2。请你根据小方格纸上的信息，求出小球平抛运动的初速度v0=__________；从抛出点到b点所经历的时间是__________。

【17题答案】

【答案】    ①. 1m/s    ②. 0.075s

【解析】

【详解】[1]在竖直方向上，小球做自由落体运动，有

，

可得

则平抛运动初速度为

[2]小球通过b点时，竖直方向上的速度为

则抛出点到b点所经历的时间为

四、计算题（本题共3小题，共40分。）解题要求：（1）写出必要的文字说明、依据的主要公式或变形公式；（2）代入数据；（3）凡有数字运算的题目，运算结果要写明单位。

18. 中国代表团年龄最小选手全红婵东京奥运会女子10米跳台夺金。若全红婵质量为m=40kg，站在h=10m的高台上做跳水表演，若全红婵跳离跳台时的速度v0=5m/s，忽略其身高的影响，不计空气阻力，取水面所在平面为零势能面，g=10m/s2，求：

（1）全红婵跳离跳台时机械能E的大小；

（2）全红婵落水时速度v的大小。

【18题答案】

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）由机械能的定义式可得

解得

故全红婵跳离跳台时机械能的大小为4500J。

（2）对全红婵，起跳到落水过程中，由机械能守恒定律得

解得

故全红婵落水时的速度大小为15m/s。

19. 如图，一质量为m的探险队员欲利用悬挂于树上的攀岩绳索从悬崖一边A点，摆荡至悬崖的另一边。已知绳索长为L，人在摆荡过程中竖直下落的最大高度为h，重力加速度为g，忽略探险队员身高的影响，求：

（1）若探险队员经过B点时恰好放开绳索后落到水平地面上的C点，B点离地高度为H，地面上的D点与OB在同一竖直线上，求D、C间两点间的距离s；

（2）在此探险队员摆荡过程中，绳索的最大拉力T。

【19题答案】

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）对探险队员，由A点运动到B点过程中，由机械能守恒定律得

探险队员放开绳索后做平抛运动，有

联立可得

故D、C间两点间的距离为。

（2）探险队员摆荡过程中到达B点时绳索的拉力最大，在B点，由牛顿第二定律

且有

联立可得

故绳索的最大拉力为。

20. 如图所示，AB与CD是两段半径为R=2m的四分之一光滑圆弧轨道，圆心连线O1O2水平，BC错开的距离略大于小球的直径，整个装置竖直放置于水平长轨道MN上，AB与水平轨道MN相切于A点。水平轨道MP段光滑，PA段粗糙、长为2R，运动小球受到PA段阻力为小球重力的0.25倍。有一自由长度小于MP的轻弹簧左端固定于M处，右端与质量为m=0.5kg的小球接触（不拴接）。开始时，弹簧处于被压缩的锁定状态，锁定时的弹性势能Ep=50J，解除锁定后，小球将被弹出，g取10m/s2。

（1）小球运动到圆弧轨道A点时速度vA大小；

（2）小球运动到A点时对圆弧轨道压力的大小和方向；

（3）如图，圆弧轨道右侧有一个倾角为θ=7°，高h为m的光滑斜面，若小球恰好落在斜面顶端，后立即沿着斜面下滑，求：

①此时斜面应固定在左端离O2的水平距离x；

②小球落到斜面顶端的速度大小和方向；

③小球再次滑到到水平轨道MN时的动能。

【20题答案】

【答案】（1） ；（2）50N，方向竖直向下；（3）①7.5m，②，与水平方向夹角为37°，③

【解析】

【详解】（1）从解除弹簧锁定到小球运动到A点过程中，根据能量守恒定律有

解得

故小球运动到圆弧轨道A点时速度大小为。

（2）设在圆弧轨道A点小球受轨道的弹力为N，根据牛顿第二定律，有

解得

根据牛顿第三定律，小球对圆弧轨道A点压力为50N，方向竖直向下。

（3）①小球从A点到D点，根据机械能守恒定律，有

解得

之后小球从D点做平抛运动，有

解得

②小球落到斜面顶端时，竖直方向的速度为

则合速度为

设速度与水平方向夹角为α，有

即

故小球落到斜面顶端的速度大小为，与水平方向夹角为37°。

③由于

则小球与斜面碰撞有能量损失，并且速度与斜面的夹角为

落到斜面上以后沿着斜面下滑，说明垂直斜面方向速度变为0，沿斜面运动的初速度为

再次滑到MN时的动能为

故小球再次滑到到水平轨道MN时的动能为35.2J。