2021-2022学年广东省梅州市梅江区梅州中学、大埔县虎山中学、梅县区高级中学、丰顺县东海中学四校高一（下）4月联考物理试题含解析

2021-2022学年度第二学期梅州中学、大埔县虎山中学、梅县区高级中学、丰顺县东海中学四校4月联考试卷

高一物理

考试时间：75分钟  满分：100分  

一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1. 下列关于匀速圆周运动的性质说法正确的是（　　）

A. 匀速运动 B. 匀加速运动

C. 加速度不变的曲线运动 D. 变加速曲线运动

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】匀速圆周运动速度大小不变，方向变化；加速度方向始终指向圆心，加速度是变化的，所以匀速圆周运动是变加速曲线运动。故D正确，ABC错误。

故选D。

2. 一艘小船在静水中的速度为4m/s，渡过一条宽为200m，水流速度为5m/s的河流，则该小船（   ）

A. 渡河的时间可能少于50s

B. 能垂直河岸方向到达对岸

C. 以最短时间渡河时，沿水流方向的位移大小为250m

D. 以最短位移渡河时，位移大小为200m

【答案】C

【解析】

【详解】A．船头正对河岸渡河时间最短：，A错误

B．因为船速小于水速，所以合速度不可能垂直河岸方向，所以不能垂直河岸方向到达对岸，B错误

C．最短时间渡河时，沿水流方向的位移大小为，C正确

D．最短位移过河，根据几何关系可知：，代入数据解得：，D错误

3. 洗衣机的甩干筒利用离心现象甩干衣服，在旋转时衣服附在筒壁上，则此时（　　）

A. 衣服受重力、筒壁的弹力和摩擦力、离心力作用

B. 筒壁对衣服的弹力随着衣服含水量的减少而减小

C. 筒壁对衣服的摩擦力随转速的增大而增大

D. 衣服随筒壁做圆周运动的向心力由筒壁的弹力和重力的合力提供

【答案】B

【解析】

【详解】A．衣服受到重力、筒壁的弹力和静摩擦力作用，不存在离心力，A错误；

BC．衣物附在筒壁上随筒一起做匀速圆周运动，衣物的重力与静摩擦力平衡，筒壁的弹力F提供衣物的向心力，得到

桶壁的弹力随衣服质量的减小而减小，衣服的质量随含水量的减小而减小，故筒壁对衣服的弹力随着衣服含水量的减少而减小，筒壁对衣服的摩擦力只与衣服的重力相关，B正确，C错误；

D．衣服随筒壁做圆周运动的向心力是筒壁的弹力提供，D错误。

故选B。

4. 人民公园里的“套圈圈”游戏总是有很多人喜欢参与，如图，若大人和小孩在同一竖直线上的不同高度处分别以水平速度、抛出铁丝圈，都能套中地面上同一目标；设铁丝圈在空中运动时间分别为、（铁丝的运动可以看做是平抛运动）则（    ）

A. =  > B. <  >

C. >  = D. <  =

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】根据平抛运动规律

可知

因为两人水平位移相同，但是大人的高度更大，所以

>

<

ACD错误，B正确。

故选B。

5. 如图所示是学生常用的剪刀，A、B是剪刀上的两点，B离O点更近，则在正常使用过程中（　　）

A. A、B两点的角速度相同

B. A、B两点的线速度大小相等

C. A、B两点的向心加速度大小相等

D. A、B两点的向心加速度方向相同

【答案】A

【解析】

【详解】A．A、B两点同轴转动，A、B两点的角速度相同，选项A正确；

B．根据v=rω可知A、B两点的线速度大小不相等，选项B错误；

C．根据an=ω2r可知A、B两点的向心加速度大小不相等，选项C错误；

D．向心加速度的方向沿半径指向圆心，A、B两点的向心加速度方向相反，选项D错误；

故选A。

6. 若小朋友失手将一个挂有重物的氢气球放飞，氢气球下系的一小重物重力为G，重物只在重力作用和绳的拉力作用下沿图中的虚线方向加速运动，不考虑重物所受的空气阻力和风力的影响，则图中的气球和重物G在运动中所处的位置可能的是图中的(　　)

A

B.

C.

D.

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】因为重物只在重力作用和绳的拉力作用下沿图中的虚线方向加速运动，根据牛顿运动定律得：重力和拉力的合力沿虚线方向，与速度方向相同，ABD错误，C正确。

故选C。

7. 3·12植树节上同学们种下了绿色与希望。如果一位高为h中学生绕着地面上的O点把小树扶起来，简化后如图所示，当学生以速度v向左运动时，小树与地面的夹角恰为，则此时小树转动的角速度为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】D

【解析】

【详解】把人的速度分解为垂直于旗杆的速度v1和沿杆的速度v2，如图

此时手握旗杆的位置到O点距离为

则有

故选D。

二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

8. “飞车走壁”杂技表演比较受青少年的喜爱，这项运动由杂技演员驾驶摩托车，简化后的模型如图所示，表演者沿表演台的侧壁做匀速圆周运动.若表演时杂技演员和摩托车的总质量不变，摩托车与侧壁间沿侧壁倾斜方向的摩擦力恰好为零，轨道平面离地面的高度为H，侧壁倾斜角度α不变，则下列说法中正确的是(   )

A. 摩托车做圆周运动的H越高，向心力越大

B. 摩托车做圆周运动的H越高，线速度越大

C. 摩托车做圆周运动H越高，角速度越大

D. 摩托车做圆周运动的H越高，对轨侧壁的压力不变

【答案】BD

【解析】

【详解】摩托车与侧壁间沿侧壁倾斜方向的摩擦力恰好为零，所以整体只受重力和支持力，根据受力分析有：，因为角度是定值，所以支持力是定值，根据牛顿第三定律得：对侧壁压力不变；，所以H越高，r越大，向心力不变，线速度变大，角速度变小，AC错误BD正确

9. 如图所示，一同学分别在同一直线上的A、B、C三个位置投掷篮球，结果都垂直击中篮筐，速度分别为、、。若篮球出手时高度相同，出手速度与水平夹角分别为、、，下列说法正确的是（   ）

A.  B.

C.  D.

【答案】BD

【解析】

【分析】

【详解】A．篮球的运动可反向看成平抛运动，由

可知，篮球运动时间相同，由

可知，篮球出手时竖直分速度相同，则篮球出手的速度为

从A点投掷时水平位移x最大，故出手速度v最大，A错误，B正确；

CD．由速度偏角公式可得

从A点投掷时水平位移x最大，故最小，C错误，D正确。

故选BD。

10. 对于开普勒定律的理解，下列说法正确的是（　　）

A. 开普勒通过自己长期观测，记录了大量数据，通过研究总结得出了开普勒三定律

B. 行星围绕太阳运动的轨道半径跟它公转周期成正比

C. 行星围绕太阳运动的轨迹是椭圆，太阳处于椭圆的一个焦点上

D. 行星距离太阳越近，其运动速度越大，距离太阳越远，其运动速度越小

【答案】CD

【解析】

【详解】A．第谷进行了长期观测，记录了大量数据，开普勒通过对数据研究总结得出了开普勒三定律，A错误；

B．根据开普勒第三定律，行星围绕太阳运动轨道的半长轴的三次方跟它公转周期的二次方成正比，B错误；

C．根据开普勒第一定律行星围绕太阳运动的轨迹是椭圆，太阳处于椭圆的一个焦点上，C正确；

D．根据开普勒第二定律行星距离太阳越近，其运动速度越大，距离太阳越远其运动速度越小，D正确。

故选CD。

三、非选择题：共54分。

11. （1）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．为了能较准确地描绘运动轨迹，下面列出了一些操作要求，将你认为正确的选项前面的字母填在横线上____________．

A．调节斜槽末端保持水平     

B．每次释放小球的位置可以不同

C．每次必须由静止释放小球   

D．小球运动时不应与木板上的白纸(或方格纸)相接触

E．将球的位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将点连成折线

（2）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＝2.5 cm.g取10 m/s2.请你根据小方格纸上的信息，通过分析计算完成下面几个问题：

①根据水平位移，求出小球平抛运动的初速度v0＝ __________m/s

②小球运动到b点的速度是vb＝____________ m/s         

【答案】    ①. ACD    ②. 1    ③. 1.25

【解析】

【详解】（1）A．为了保证小球抛出速度水平，做平抛运动，斜槽的末端必须水平，A正确

BC．为了保证每次小球到达斜槽末端的速度都相同，小球每次都需要从同一位置静止释放，B错误C正确

D．小球平抛过程中不可与木板上的白纸(或方格纸)相接触，若接触会存在摩擦力，小球不再做平抛运动，D正确

E．将球的位置记录在纸上后，取下纸，用平滑的曲线进行描点做图，E错误

（2）①竖直方向：，所以，水平方向：，得：

②竖直方向匀加速：，所以

12. 一物理兴趣小组利用学校实验室的数字实验系统探究物体作圆周运动时向心力与角速度、半径的关系。首先，他们让一砝码做半径r为0.08m的圆周运动，数字实验系统通过测量和计算得到若干组向心力F和对应的角速度，如下表：

（1）请你根据表中的数据在图甲上绘出的关系图像。（      ）

（2）通过对图像的观察，兴趣小组的同学猜测F与成正比。你认为，可以通过进一步转换，做出_______关系图像来确定他们的猜测是否正确。

（3）在证实了之后，他们将砝码做圆周运动的半径r再分别调整为0.04m、0.12m，又得到了两条图像，他们将三次实验得到的图像放在一个坐标系中，如图乙所示。通过对三条图像的比较、分析、讨论，他们得出的结论。你认为他们的依据是：___________；

（4）通过上述实验，他们得出：做圆周运动的物体受到的向心力F与角速度、半径r的数学关系式是，且他们从图甲中得到坐标（20rad/s，1.2N），计算后得到比例系数k＝______kg。（计算结果保留2位有效数字）

【答案】    ①.     ②.     ③. 做一条平行于纵轴的辅助线，求出辅助线和图像的交点中力的数值之比是否为1：2：3，如果比例成立，则说明F与r成正比。    ④. 0.038

【解析】

【详解】（1）[1]描点后绘图时注意尽量让所描的点落到同一条曲线上，不能落到曲线上的让其均匀分布在两侧，如图所示

（2）[2]通过绘出F与关系图象来确定他们的猜测是否正确，如果猜测正确，做出的F与的关系式应当为一条倾斜直线；

（3）[3]他们的依据是：做一条平行于纵轴的辅助线，观察和图象的交点中力的数值之比是否为1：2：3，如果比例成立则说明向心力与物体做圆周运动的半径成正比；

（4）[4]做圆周运动的物体受到的向心力F与角速度、半径r的数学关系式是，代入甲图中任意一点的坐标数值，比如：甲（20，1.2），此时半径为0.08m，得

解得

13. 小强同学将一石头以初速度沿水平方向抛出，当抛出1s后它的速度与水平方向成45°角，落地时速度方向与水平方向成60°角。求：

（1）初速度；

（2）落地速度v；

（3）开始抛出时距地面的高度h；

【答案】（1）10m/s；（2）20m/s；（3）15m；

【解析】

【详解】(1)当抛出1s后它的速度与水平方向成45°角，此时水平方向分速度与竖直方向分速度大小相等，竖直方向分速度为

所以水平方向分速度为

水平方向物体做匀速直线运动，故初速度

(2)落地时速度方向与水平方向成60°角，由合速度与分速度间的几何关系可知，落地速度

(3)由分速度间的几何关系可得竖直方向分速度大小为

由于竖直方向物体做自由落体运动，则下落高度

14. 有一辆质量为800kg的小汽车驶上圆弧半径为50m的拱桥。g取10m/s2，试求：

(1)汽车到达桥顶时速度为5m/s，汽车对桥的压力是多大？

(2)汽车以多大速度经过桥顶时恰好腾空，对桥没有压力？

(3)汽车对地面的压力过小是不安全的。从这个角度讲，汽车过桥时的速度不能过大。对于同样的车速，拱桥圆弧的半径大些比较安全，还是小些比较安全？

【答案】(1)7600N；(2)；(3)半径大些更安全

【解析】

【详解】(1)根据牛顿第二定律

代入数据得

根据牛顿第三定律，汽车对桥的压力为7600N

(2) 根据牛顿第二定律

解得

(3) 拱桥圆弧半径越大，向心力越小，汽车对地面的压力越大，因此半径大些更安全。

15. 小明站在水平地面上，手握不可伸长的轻绳一端，绳的另一端系有质量为m的小球，甩动手腕，使球在竖直平面内做圆周运动．当球某次运动到最低点时，绳突然断掉，球飞行水平距离d后落地，如图所示．已知握绳的手离地面高度为d，手与球之间的绳长为d，重力加速度为g．忽略手的运动半径和空气阻力．

（1）求绳断开时球的速度大小v1

（2）问绳能承受的最大拉力多大？

（3）改变绳长，使球重复上述运动，若绳仍在球运动到最低点时断掉，要使球抛出的水平距离最大，绳长应为多少？最大水平距离为多少？

【答案】(1) (2) (3)

【解析】

【详解】（1）设绳断后球做平抛运动的时间为t1，

竖直方向上：

水平方向上：

d=v1t1

解得：

（2）设绳能承受的最大拉力为Fm，球做圆周运动的半径为：

R=，

解得：Fm=．

（3）设绳长为l，绳断时球的速度为v2．有：

解得：v2=．

绳断后球做平抛运动，竖直位移为d-l，水平位移为x，时间为t2．

竖直方向有：

水平方向有：

x=v2t2

得

x=v2t2=．

根据数学关系有当l=时，x有极大值为：xm=．