2021-2022学年甘肃省张掖市第二中学高一（下）期中物理试题含解析

张掖市第二中学2021-2022学年第二学期期中考试

高一物理试卷

一、单选题（下列各题在所给的四个选项中，只有一项符合题意，每小题3分，共36分。）

1. 匀速圆周运动不变的物理量是（　　）

A. 线速度 B. 向心加速度 C. 向心力 D. 角速度

【答案】D

【解析】

【详解】A．匀速圆周运动线速度的大小不变，方向一直变化，故A错误；

BC．向心加速度和向心力的大小不变，方向始终指向圆心，则方向改变，故BC错误；

D．角速度的大小和方向都不变，故D正确。

故选D。

2. 两个可看成质点的物体之间的万有引力为F，当它们之间的距离变为原来的3倍，它们的质量也都变为原来的3倍时，则两个物体现在的万有引力是（　　）

A. F B. 3F C. 9F D. 81F

【答案】A

【解析】

【详解】由万有引力公式知

所以当它们之间的距离变为原来的3倍，它们的质量也都变为原来的3倍时，万有引力变为

故选A。

3. 由航天员翟志刚、王亚平和叶光富执行的载人飞行任务是我国空间站建设的重要任务之一、空间站是一个特别的太空实验室，绕地球运行时，其中的物体将处于完全失重状态。下列实验在运行的空间站中可以进行的是（　　）

A. 用牛顿管观察轻重不同的物体下落的快慢

B. 用牛顿第二定律测物体质量

C. 如图测量静摩擦力的大小随拉力的变化

D. 用“体重计”测量人的质量

【答案】B

【解析】

【详解】A．由于物体处于完全失重状态，则物体不会下落，不能比较下落的快慢，故A错误；

B．完全失重状态下也能测出物体的合力与物体运动的加速度，从而通过牛顿第二定律测物体质量，故B正确；

C．由于物体处于完全失重状态，物体对地面或者木板没有压力，故物体不能受到静摩擦力，则无法测量静摩擦了，故C错误；

D．由于人处于完全失重状态，人对体重计无压力，则不能用“体重计”测量人的质量，故D错误。

故选B。

4. 如图所示，物体在恒力F作用下沿曲线从A点运动到B点，这时突然使它所受的力反向而大小不变（即由F变为－F），在此力作用下，物体以后的运动情况，下列说法正确的是（　　）

A. 物体可能沿原曲线由B点返回A点

B. 物体可能沿曲线Ba运动

C. 物体可能沿曲线Bb运动

D. 物体可能沿曲线Bc运动

【答案】D

【解析】

【详解】物体沿曲线从A点运动到B点的过程中，其所受恒力F的方向必定指向曲线的内侧；当运动到B点时，因恒力反向，由曲线运动的特点“物体以后运动的曲线轨迹必定向合外力方向弯曲”可知物体以后的运动只可能沿Bc运动。故D正确，ABC错误。

故选D。

5. 红蜡块R可在竖直放置、两端封闭、充满清水的玻璃管中匀速上升。在红蜡块沿玻璃管匀速上升的同时，将玻璃管沿水平方向运动，以蜡块开始运动的位置为原点O，以水平向右的方向和竖直向上的方向分别为x轴和y轴的方向，如图所示，关于红蜡块相对于地面的运动轨迹可能正确的是（　　）

A. 若玻璃管沿x轴正方向做匀速直线运动，红蜡块的运动轨迹如图a所示

B. 若玻璃管沿x轴正方向做匀减速直线运动，红蜡块的运动轨迹如图b所示

C. 若玻璃管沿x轴正方向做匀加速直线运动，红蜡块的运动轨迹如图c所示

D. 无论玻璃管沿x轴正方向做何种运动，红蜡块的运动轨迹都不会如图d所示

【答案】A

【解析】

【详解】A．若玻璃管沿x轴正方向做匀速直线运动，则红蜡块相对于地面的运动轨迹为过原点的倾斜直线，故A正确；

BC．若玻璃管沿x轴正方向做匀减速直线运动，加速度向左，则合力向左，而合速度向右上，则红蜡块相对于地面的运动轨迹为开口向上的抛物线，同理C则为开口向右的抛物线，故BC错误；

D．若玻璃管沿x轴正方向先做减速运动后做加速运动，加速度先向左后向右，即合力先向左后向右，则红蜡块的运动轨迹可能如图d所示，故D错误。

故选A。

6. 如图，从地面上方某点，将一小球以5m/s的初速度沿水平方向抛出，小球经过1s落地。不计空气阻力，则可求出（　　）

A. 小球抛出时离地面的高度是10m

B. 小球落地时的速度方向与水平地面成30°角

C. 小球落地时的速度大小是m/s

D. 小球从抛出点到落地点的水平位移大小是10m

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】A．小球抛出时离地面的高度是

故A错误；

B．小球落地时竖直分速度为

则小球落地时的速度方向与水平地面夹角的正切为

故B错误；

C．小球落地时的速度大小是

故C正确；

D．小球从抛出点到落地点的水平位移大小是

故D错误。

故选C。

7. 中学生常用的学习用具修正带的结构如图所示，包括大小齿轮、压嘴座等部件。大小齿轮分别嵌合于大小轴孔中并相互咬合，半径之比为2∶1。a、b两点分别位于大小齿轮的边缘，c点位于大齿轮半径的中点。当修正带被匀速拉动进行字迹修改时（　　）

A. 角速度

B. 线速度

C. 向心加速度

D. 转速

【答案】C

【解析】

【详解】A．a、b两点的传动是齿轮传动，两齿轮边缘的线速度大小相等，由

可知，角速度ω与半径r成反比，因为

a、c两点同轴转动

所以

A错误；

B．根据

a、c两点同轴转动

所以

a、b两点的传动是齿轮传动，两齿轮边缘的线速度大小相等

所以

B错误；

C．因为

a、b两点的传动是齿轮传动，两齿轮边缘的线速度大小相等

所以

C正确；

D．a、b两点的传动是齿轮传动，两齿轮边缘的线速度大小相等，由

可知，角速度ω与半径r成反比，因为

根据

所以

D错误。

故选C。

8. 以30m/s水平初速度v0抛出的物体，飞行一段时间后，打在倾角为θ=30°的斜面上，此时的速度方向与斜面夹角成60°，如图所示，则物体在空中飞行的时间为（　　）

A. 1.5s B. s

C. 1.5s D. 3s

【答案】B

【解析】

【详解】如图所示

物体打在斜面上时，设速度与水平方向夹角为，由几何关系得

则有

解得

故B正确，ACD错误。

故选B。

9. 小船在静水中的速度是4m/s，一条河宽60m，河水流速为3m/s，下列说法正确的是（　　）

A. 小船渡过河最短时间是15s

B. 小船渡过河的最小位移是80m

C. 小船在河中运动的最大速度是

D. 小船在河中运动的最小速度是3m/s

【答案】A

【解析】

【详解】A．当船头垂直河岸时，小船过河时间最短，最短时间为

故A正确；

B．当船头与上游河岸夹角α满足

小船能垂直河岸过河，过河最小位移即为河宽60m，故B错误；

C．当船速与水速同向时，小船的合速度最大，最大为9m/s，故C错误；

D．当船速与水速相反时，小船的合速度最小，最小为1m/s，故D错误。

故选A。

10. 如图，a、b是正在不同轨道上绕地心做匀速圆周运动的两颗卫星，它们的轨道半径分别为ra和rb运行周期分别为Ta和Tb。所受到的地球的引力为Fa和Fb，下列判定正确的是（　　）

A. a、b均处于超重状态 B. Ta<Tb C. Fa<Fb D.

【答案】D

【解析】

【详解】A．a、b两颗卫星受到的万有引力都完全提供卫星所需要的向心力，所以a、b均处于失重状态，故A错误；
BD．根据开普勒第三定律

可得

因为

ra＞rb

所以

Ta＞Tb

故B错误，D正确；

C．卫星所受到的地球的引力为

由于两颗卫星的质量关系未知，所以不能确定引力的大小关系，故C错误。

故选D。

11. 下列有关生活中的圆周运动实例分析，其中说法正确的是（　　）

A. 如图A所示，汽车通过凹形桥的最低点时，汽车处于失重状态

B. 如图B所示，火车转弯超过规定速度行驶时，外轨对轮缘会有挤压作用

C. 如图C所示，轻质细绳长为l，一端固定一个小球，绕另一端O点在竖直面内做圆周运动，在最高点小球的最小速度应大于

D. 如图D所示，脱水桶的脱水原理是水滴受到的离心力大于它受到的向心力，从而沿切线方向甩出

【答案】B

【解析】

【详解】A．如图A所示，汽车通过凹形桥的最低点时，具有向上的加速度，则处于超重状态，故A错误；

B．如图B所示，火车转弯超过规定速度行驶时，重力和支持力的合力不够提供向心力，外轨受到挤压，故B正确；

C．如图C所示，在最高点，当小球的重力刚满足向心力要求时，此时小球的速度最小为，故C错误；

D．如图D所示，水滴和衣服间的作用力不足以提供水滴做圆周运动的向心力，水滴做离心运动，故D错误。

故选B。

12. 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

B. 小球通过最高点时的最小速度

C. 小球在水平线ab以下的管道中运动时，外侧管壁对小球一定有作用力

D. 小球在水平线ab以上的管道中运动时，内侧管壁对小球一定有作用力

【答案】C

【解析】

【详解】AB．小球在竖直放置的光滑圆形管道内的圆周运动属于轻杆模型，小球通过最高点时的最小速度为0，A错误，B错误；

C．小球在水平线ab以下管道运动，由于沿半径方向的合力提供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，故C正确；

D．小球在水平线ab以上管道运动，由于沿半径方向的合力提供做圆周运动的向心力，当速度非常大时，内侧管壁没有作用力，此时外侧管壁有作用力，当速度比较小时，内侧管壁有作用力，故D错误。

故选C。

二、多选题（下列各题在所给的选项中，有多项符合题意，少选得2分，多选或错选不得分，每小题4分，共16分。）

13. 下图显示的是某人站在力传感器上，完成“下蹲”与“起立”动作时力传感器的示数随时间变化的情况。已知t=0时刻人处于静止状态。根据图像判断下列说法正确的是（　　）

A. 从图像显示此人完成了两组“下蹲—起立”动作

B. 图中t1时刻人处于失重状态

C. 图中t2时刻人具有向上的加速度

D. “起立”的过程先超重后失重

【答案】BCD

【解析】

【详解】A．根据图象可以知，加速度先向下后向上，之后又先向上后向下。而下蹲的过程中，先向下加速度运动，再向下减速到停止，加速度先向下再向上；起立的过程中，先向上加速度运动，再向上减速到停止，加速度先向上再向下。所以此人完成了一组“下蹲—起立”动作，选项A错误；

B．由图可知t1时刻压力小于重力，人处于失重状态，选项B正确；

C．由图可知图中t2时刻，压力大于重力，人具有向上的加速度，选项C正确；

D．“起立”的过程，先向上加速度运动，再向上减速到停止，加速度先向上再向下，先超重后失重，选项D正确。

故选BCD。

14. 如图所示，汽车用绳索通过定滑轮牵引小船，使小船匀速靠岸，若水对船的阻力不变，则下列说法中正确的是（   ）

A. 绳子的拉力可能不变 B. 船受到的浮力不断减小

C. 汽车在匀速拉动小船 D. 汽车在减速拉动小船

【答案】BD

【解析】

【详解】AB. 小船匀速靠岸，小船受力平衡，其受力分析如图所示

假设绳子与水平面的夹角为，小船靠岸过程，逐渐增大，根据受力平衡可得

解得

，

可知随着逐渐增大，绳子拉力不断变大，船受到的浮力不断变小，选项A错误，B正确；

CD. 小船的运动可以看成是两个分运动的合成，一个是沿绳子收缩方向的分运动，另一个垂直绳子方向绕滑轮转动的分运动，将小船的速度分解成沿绳子方向的分速度和垂直于绳子的分速度，汽车的速度等于小船沿绳子方向的分速度，故有

由于小船匀速靠岸，即小船速度保持不变，绳子与水平面的夹角逐渐增大，汽车的速度不断减小，故汽车在减速拉动小船，选项C错误，D正确；

故选BD。

15. 如图所示，两个质量均为m的小木块a和b（可视为质点）放在水平圆盘上，a与转轴OO′的距离为l，b与转轴的距离为2l。木块与圆盘的最大静摩擦力为木块所受重力的k倍，重力加速度大小为g。若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动，用ω表示圆盘转动的角速度，下列说法正确的是（　　）

A. b一定比a先开始滑动 B. a、b所受的摩擦力始终相等

C. 是b开始滑动的临界角速度 D. 当时，a所受摩擦力的大小为kmg

【答案】AC

【解析】

【详解】A．小木块a、b做圆周运动时，由静摩擦力提供向心力，即

Ff=mω2R

当角速度增加时，静摩擦力增大，当增大到最大静摩擦力时，发生相对滑动，对木块a

Ffa=mωa2l

当Ffa=kmg时

kmg=mωa2l

对木块b

Ffb=mωb2·2l

当Ffb=kmg时

kmg=mωb2·2l

所以b先达到最大静摩擦力，b一定比a先开始滑动，选项A正确；

B．两木块滑动前转动的角速度相同，则

Ffa=mω2l

Ffb=mω2·2l

Ffa<Ffb

选项B错误；

C．当

时，b刚开始滑动，选项C正确；

D．当

a没有滑动，则

Ffa=mω2l=kmg

选项D错误。

故选AC。

16. 一个内壁光滑的圆锥形筒的轴线垂直水平面，圆锥筒固定，有质量不相等的小球A和B沿着筒的内壁在水平面内做匀速圆周运动，如图所示，A的运动半径较大，则（　　）

A. A球角速度必大于B球的角速度

B. A球的线速度必大于B球的线速度

C. A球的运动周期必大于B球的运动周期

D. A球对筒壁的压力必大于B球对筒壁的压力

【答案】BC

【解析】

【详解】A．对球A、B进行受力分析

由图可知

解得

由可知A球的角速度小于B球的角速度，故A错误；

B．根据可得

由于可知A球的线速度大于B球的线速度，故B正确；

C．根据可得

由于可知A球的运动周期大于B球的运动周期，故C正确；

D．由于，两球的质量大小关系未知，因此无法判断A、B两球对筒壁的压力的大小关系，故D错误。

故选BC。

三、实验题（每空2分，共14分）

17. （1）某同学用图示装置研究平抛运动及其特点，他的实验操作是：在小球A、B处于同一高度时，用小锤轻击弹性金属片，使A球水平飞出，同时B球被松开。

①他观察到的现象是：小球A、B___________（填“同时”或“不同时”）落地；

②让A、B球恢复初始状态，用较大的力敲击弹性金属片，A球在空中运动的时间将___________（填“变长”、“不变”或“变短”）；

③上述现象说明：平抛运动的时间与___________大小无关，平抛运动的竖直分运动是___________运动。

（2）该同学用图甲的实验装置研究平抛物体的运动。实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端切线水平。每次让小球从同一位置由静止释放，是为了使每次小球平抛的___________相同。图乙是正确实验取得的数据，其中O为抛出点，则此小球做平抛运动的初速度为___________。（g取）在该实验中，如果小球每次从斜槽滚下的初始位置不同，则下列说法中正确的是___________

A．小球平抛的初速度相同                B．小球每次做不同的抛物线运动

C．小球在空中运动的时间均相同          D．小球通过相同的水平位移所用时间相同

【答案】    ①. 同时    ②. 不变    ③. 初速度    ④. 自由落体    ⑤. 初速度    ⑥. 1.6m/s    ⑦. BC

【解析】

【详解】（1）①[1]小球从同一高度，同时释放（抛出），所以同时落地；

②[2]高度不变，在空中运动时间不变；

③[3]运动时间由高度决定的，与水平运动的初速度无关；

[4]A、B同时落地，说明A的竖直分运动与B相同，而B做自由落体运动，所以A竖直分运动为自由落体运动；

（2）[5] 每次让小球从同一位置由静止释放,小球从斜槽末端抛出时初速度相同，从而使每次的运动轨迹重合；

[6]根据可得

则平抛运动的初速度为

[7]A．小球每次从斜槽滚下的初始位置不同，则小球从斜槽末端抛出时初速度不同，故A错误；

B．初速度不同，每次做的抛物线运动不同，故B正确；

C．每次抛出点的高度相同，小球在空中运动的时间均相同，故C正确；

D．水平位移，水平位移相同，初速度不同，则时间不同，故D错误。

故选BC。

四、解答题（共34分）

18. 水平光滑直轨道ab与半径为R＝0.40m的竖直半圆形光滑轨道bc相切，一小球以初速度v0沿直轨道向右运动，如图所示，小球进入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，g取10m/s2。

（1）能实现上述运动时，小球在c点的最小速度是多少？

（2）能实现上述运动时，b、d间的最小距离是多少？

【答案】（1）2m/s；（2）0.8m

【解析】

【详解】（1）小球恰好通过最高点C，根据重力提供向心力，有

解得

（2）小球离开C点后做平抛运动，即水平方向做匀速运动

竖直方向做自由落体运动

解得

19. 据中国航天科技集团官方消息，2022年3月30日10时29分，在我国酒泉卫星发射中心，长征十一号运载火箭以“一箭三星”的方式，托举天平二号A、B、C卫星点火起飞，随后卫星顺利进入预定轨道，发射任务获得圆满成功，天平二号A、B、C卫星主要提供大气空间环境测量和轨道预报模型修正等服务，若卫星A距离地表高度为h，环绕地球做圆周运动的周期为T。已知地球半径为R，引力常量为G，求：

（1）地球的质量M；

（2）地球的平均密度ρ。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）设卫星质量为m，根据牛顿第二定律得

解得

（2）由题意可知，地球的体积为

解得

20. 如图所示，将一质量为m的摆球用长为L的细绳吊起，上端固定，使摆球在水平面内做匀速圆周运动，细绳就会沿圆锥面旋转，这样就构成了一个圆锥摆，已知细绳与竖直方向成角，求：

(1)绳的拉力大小；

(2)摆球的向心加速度大小；

(3)小球运动的周期｡

【答案】(1)；(2)；(3)

【解析】

【详解】(1)摆球只受重力和绳的拉力作用，设绳子拉力为F，在竖直方向则有

可得绳的拉力大小为

(2)由绳子拉力和重力合力提供向心力，则有

可得摆球的向心加速度大小为

(3)圆锥摆的转动半径为

由绳子拉力和重力的合力提供向心力，则有

解得

21. 如图所示，质量的物块（可视为质点）以的水平速度滑上静止在地面上的长为L的长木板，木板质量为，物块最后恰好没有滑出长木板。已知物块与木板间的动摩擦因数为，木板与水平地面间的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度，求：

（1）物块刚滑上木板时，物块和木板的加速度大小分别为多少？

（2）木板的长度L？

【答案】（1）4m/s2；0.5m/s2；（2）2.25m

【解析】

【详解】（1）对物块受力分析知物块做减速运动，设其加速度大小为，则由牛顿第二定律可得

代入数据解得

对木板受力分析，设木板加速度大小为，由牛顿第二定律可得

代入数据解得

（2）设经过时间二者共速，则有

解得

设共速时的速度大小为，则有

解得

时间内物块的位移为

解得

木板的位移为

解得

所以木板的长度为