2021-2022学年山西省太原市高一下学期期中考试物理试题Word版含解析

山西省太原市2021~2022学年第二学期高一年级期中质量监测

物理试卷

（考试时间：上午7：30—9：00）

说明：本试卷为闭卷笔答，答题时间90分钟，满分100分。

1. 关于物体的受力和运动，下列说法中正确的是（　　）

A. 物体做曲线运动时，其速度可能不变

B. 物体做曲线运动时，某点加速度的方向沿这一点曲线的切线方向

C. 物体受到变化的合力作用时，它的速度大小一定改变

D. 物体的运动状态改变时，其运动轨迹可能是直线，也可能是曲线

【1题答案】

【答案】D

【解析】

【详解】A．做曲线运动的物体速度方向时刻变化，故A错误；

B．做曲线运动的物体受到的合外力方向（加速度方向）与速度方向必然不在同一条直线上，故B错误；

C．物体受到变化的合力作用时，它的速度大小不一定改变，如做匀速圆周运动的物体，速度大小不变，合力方向时刻改变。故C错误；

D．物体的运动状态改变时，所受合力与速度共线时，其运动轨迹是直线；所受合力与速度不共线时，轨迹是曲线，故D正确。

故选D。

2. 对于生活中的离心运动，下列说法正确的是（　　）

A. 增大洗衣机脱水筒转动的周期可以使衣服甩的更干

B. 汽车转弯时，若转弯半径过大会引起侧滑而造成交通事故

C. 赛跑通过弯道时，身体应该向弯道内侧倾斜一些

D. 当火车速度低于规定速度通过弯道时，轮缘会对外轨产生挤压

【2题答案】

【答案】C

【解析】

【详解】A．增大洗衣机脱水筒转动的周期，转动变慢，不能使衣服甩的更干，A错误；

B．汽车转弯时，根据，若转弯半径r过大，摩擦力变小，不会引起侧滑，不会造成交通事故，B错误；

C．赛跑通过弯道时，身体应该向弯道内侧倾斜一些，地面作用力与重力的合力提供向心力，C正确；

D．当火车速度低于规定速度通过弯道时，轮缘会对内轨产生挤压，D错误。

故选C。

3. 一颗卫星在地球表面所受的重力大小为G，当它被发射到距地球表面高度为6倍地球半径的轨道上时，所受地球对它的万有引力大小为（　　）

A.  B.  C.  D.

【3题答案】

【答案】D

【解析】

【详解】由不计地球自转的影响，可知卫星在地球表面所受的重力大小为地球对卫星的吸引力，设引力常量为G0，可得

当卫星在距地球表面高度为6倍地球半径的轨道上时，所受的引力大小为

ABC错误，D正确。

故选D。

4. 在建立万有引力定律的过程中，下面说法错误的是（　　）

A. 建构了模型，将椭圆轨道简化为圆轨道

B. 使用了卡文迪许得到的引力常量

C. 运用牛顿第三定律进行了推理

D. 用“月-地检验”进行了验证

【4题答案】

【答案】B

【解析】

【详解】ACD．建立万有引力定律的过程，主要包括：在开普勒行星运动定律基础上，首先建构了模型，将椭圆轨道简化为圆轨道，利用牛顿第二定律、向心力公式推导出太阳对行星的引力，然后运用牛顿第三定律进行了推理，得出行星对太阳引力的关系式，并用“月-地检验”进行了验证，ACD正确，不符合题意；

B．卡文迪许利用扭秤实验测得引力常量是在得出万有引力定律之后，B错误，符合题意。

故选B。

5. 用挖掘机从底部拆除高大的烟囱，在烟囱即将倒下时，司机会紧盯烟囱的顶端，根据顶端的运动情形判断烟囱倒下的方向，从而针对性回避。以下说法正确的是（　　）

A. 烟囱倒下时，其顶端线速度较大，易于判断

B. 烟囱倒下时，其顶端的角速度较大，易于判断

C. 烟囱倒下时，其顶端的向心加速度较小，易于判断

D. 烟囱倾倒的方向与顶端的速度方向无关

【5题答案】

【答案】A

【解析】

【详解】AB．烟囱倒下时，各部分做同轴转动，角速度相等，根据

其顶端的线速度较大，易于判断，故A正确，B错误；

C．根据

可知顶端的向心加速度较大，故C错误；

D．烟囱倾倒的方向与顶端的速度方向相同，故D错误。

故选A。

6. 太原方特中的《勇闯鹿族》过山车，既有在轨道外侧的圆周运动，也有在轨道内侧的圆周运动，如图甲、乙所示。过山车都有安全锁（由上、下、侧三个轮子组成），把过山车套在了轨道上，设两图中轨道的半径都为R，下列说法正确的是（　　）

A. 甲图中，过山车通过轨道最高点时，对人的作用力一定向上

B. 乙图中，过山车通过轨道最低点时，对人的作用力一定向上

C. 甲图中，过山车通过轨道最高点时的最小速度为

D. 乙图中，过山车通过轨道最低点时，对人的作用力可能小于他的重力

【6题答案】

【答案】B

【解析】

【详解】A．在甲图中，当速度比较小时，根据牛顿第二定律得

即座椅给人施加向上的力，当速度比较大时，根据牛顿第二定律得

即座椅给人施加向下的力。故A错误；

B．在乙图中，因为合力指向圆心，重力竖直向下，所以安全带给人一定是向上的力。故B正确；

C．在甲图中，由于过山车有安全锁，可知轨道车在最高点的最小速度为零。故C错误；

D．在乙图中，当过山车以一定的速度通过轨道最低点时，合力方向向上，重力竖直向下，则座椅给人的作用力一定竖直向上。

座椅给人的力一定大于重力，故D错误。

故选B。

7. 2月15日，中国小将苏翊鸣在北京冬奥会摘得了男子单板滑雪金牌。如图是他在空中翻转时经多次连续曝光得到的照片，相邻两次曝光的时间间隔相等。已知他重心的轨迹与同速度斜抛小球（不计空气阻力）的轨迹重合，A、B、C和D表示其重心的位置，且A和D处于同一高度。将运动员视为质量集中于重心的质点，则运动员（　　）

A. 在A、D位置时的速度相同

B. 从A到B和从C到D的时间相同

C. 相邻时间间隔内速度的变化相同

D. 运动最高点位于B和C中间

【7题答案】

【答案】C

【解析】

【详解】A．A、D处于同一水平高度，根据机械能守恒可知运动员在A、D位置时速度大小相同，但是方向不同，所以速度不同，A错误；

B．由图知A到C时间等于C到D的时间，故可得从A到B和从C到D的时间不相同，B错误；

C．因每次曝光的时间间隔相等，设为，而运动员在空中只受重力作用，加速度为g，则相邻位置运动员的速度变化均为，C正确；

D．由图知A到C的时间等于C到D的时间，根据斜抛运动的对称性可知运动员的最高点位于C点，D错误。

故选C。

8. 一个可以看作质点的小球从轴上的点开始做平抛运动，经过时间到达点，最后落到轴上的点。已知点的横坐标和纵坐标相等，小球经过点时速度方向与轴正方向成45°角，则小球从点运动到点的时间为（　　）

A.  B.  C.  D.

【8题答案】

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】设点坐标为，小球经过点时其速度方向与水平方向的夹角为45°，则有

其中为A、P之间的竖直距离，解得

得A点纵坐标

由

可得

故选B。

9. 往复式活塞压缩机原理如图所示，圆盘上的B点与活塞上的A点通过铰链连接在直杆两端，圆盘绕固定转动轴O点以角速度ω逆时针匀速转动，从而使活塞水平左右移动。以O为圆心，AO为x正方向建立如图的坐标系，已知，下列说法正确的是（　　）

A. 当B到达（R，0）位置时，活塞的速度最大

B. 当B到达（0，R）位置时，活塞的速度向左且最大

C. 在B从（0，R）到（-R，0）的过程中，活塞的速度先增大后减小

D. 在B从（0，R）到（0，-R）的过程中，活塞的速度先增大后减小

【9题答案】

【答案】C

【解析】

【详解】A．当B到达（R，0）位置时，B点的速度竖直向上，杆的水平速度等于零，活塞的速度等于零，A错误；

BC．当杆和圆盘边缘相切时，活塞的速度最大，所以在B从（0，R）到（-R，0）的过程中，活塞的速度先增大后减小，B错误，C正确；

D．当杆和圆盘边缘相切时，活塞的速度最大，在B从（0，R）到（0，-R）的过程中，杆和圆盘有两次相切，活塞的速度有两次最大，活塞的速度两次先增大后减小，D错误。

故选C。

10. 如图，两个完全相同的小球P、Q被细绳、悬挂在同一点O，并在同一水平面内做匀速圆周运动，且绳长度，则（　　）

A. 绳张力的值等于绳张力的值的2倍

B. P球角速度的值等于Q球角速度的值的2倍

C. P球向心加速度的值等于Q球向心加速度的值

D. P球线速度的值等于Q球线速度的值的2倍

【10题答案】

【答案】A

【解析】

【详解】A．如图所示，设绳与竖直方向夹角为α，绳与竖直方向夹角为β，O点距水平面的高度为h，则有

A正确；

B．由向心力公式

可得

B错误；

C．P球向心加速度的值

Q球向心加速度的值

因为

tanα≠tanβ

所以

aP≠aQ

C错误；

D．由线速度公式v=ωr，则有

vP=ωPrP

vQ=ωQrQ

因为

?P=ωQ

rP≠2rQ

所以

vp≠2vQ

D错误

故选A。

二、多项选择题：本题包含5小题，每小题3分，共15分。在每小题给出的四个选项中，至少有两个选项正确。全部选对的得3分，选不全的得2分，有错者或不答的得0分。请将正确答案填入下表内。

11. 百武彗星是人类第一次探测到发射X射线的彗星，它的近日点仅0.1AU，周期很长（200年以上）。已知地球的轨道半径为1AU，只考虑行星与太阳间的作用力，下列说法正确的是（　　）

A. 百武彗星在近日点的速度比在远日点的速度大

B. 百武彗星轨道的半长轴大于地球的轨道半径

C. 太阳处在百武彗星椭圆轨道的中心点上

D. 在远离太阳的过程中，百武彗星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积逐渐增大

【11题答案】

【答案】AB

【解析】

【详解】A．由开普勒第二定律可知百武彗星在近日点的速度比在远日点的速度大，故A正确；

B．根据开普勒第三定律

由于百武彗星轨道的周期大于地球公转周期，所以百武彗星轨道的半长轴大于地球的轨道半径，故B正确；

C．太阳处在百武彗星椭圆轨道的焦点上，故C错误；

D．由开普勒第二定律可知在远离太阳的过程中，百武彗星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积不变，故D错误。

故选AB。

12. 图甲是一种可自动计数的智能呼啦圈。腰带外侧带有轨道，将带有滑轮的短杆穿入轨道，短杆的另一端固定有配重，其简化模型如图乙所示。锻炼身体时，水平固定好腰带，通过人体微小扭动，这时腰带可看作不动，配重可视为在水平面内做匀速圆周运动，下列说法正确的是（　　）

A. 匀速转动时，配重受到的合力恒定不变

B. 若增大转速，腰受到腰带的弹力变大

C. 若增大转速，杆受到配重的弹力变大

D. 如果转速足够大，配重可上升到腰带所在的高度

【12题答案】

【答案】BC

【解析】

【详解】A．匀速转动时，配重受到的合力提供配重做匀速圆周运动的向心力，其大小不变，但方向变化，故配重受到的合力改变，A错误；

BC．以配重为研究对象，受到重力和杆的弹力，如图所示

竖直方向根据平衡条件可得

转速增大、θ增大、T增大，根据牛顿第三定律，杆受到配重的弹力变大

设腰带的质量为M、配重的质量为m，对腰带进行受力分析如图所示

水平方向根据平衡条件可得

若增大转速，T和θ都增大，根据牛顿第三定律，则腰受到腰带的弹力变大，BC正确；

D．配重竖直方向处于平衡状态，则杆对配重一定有竖直方向的作用力，配重不可能上升到腰杆所在的高度，D错误。

故选BC。

13. 河流中河水的速度大小为5m/s，小船相对于静水的速度大小为3m/s。小船船头正对河岸渡河时，恰好行驶到河对岸的B点。若小船船头偏向上游某方向渡河，则小船（　　）

A. 到达对岸时一定在B点的上游

B. 到达对岸时可能还在B点

C. 渡河时间可能变短

D. 渡河位移可能变短

【13题答案】

【答案】BD

【解析】

【详解】AB．小船船头正对河岸渡河时，根据几何关系，此时合速度方向与河岸夹角的正切值为，现使小船船头指向上游与垂直河岸方向夹角为方向渡河，合速度方向与河岸方向夹角正切值

根据数学知识可知最小可以趋近于零，最大可以超过，因此仍然可能到达B点，故A错误，B正确；

C．渡河时间等于河宽与船在垂直河岸方向的分速度，船头正对河岸渡河时，时间最短，船头偏向上游某方向渡河，渡河时间必然变长，故C错误；

D．因为合速度方向可能更偏向B点左侧，则渡河位移可能变短，故D正确。

故选BD。

14. 汽车更换轮胎后其重心会偏离转轴，这时需对轮胎进行动平衡旋转（动平衡）调整。卸下轮胎固定在动平衡机上，在轮毂上的恰当位置贴上适当质量的平衡块，就可以让其重心恢复到转轴。若平衡块的质量为m，与转轴的距离为R，当轮胎以角速度匀角速转动时（　　）

A. 若平衡块到达最高点时车轴受到的合力竖直向上，则应减小平衡块的质量

B. 若平衡块到达最高点时车轴受到的合力沿水平方向，则只应调整平衡块的质量

C. 平衡块到达最低点时对轮毂的作用力大小为

D. 平衡块到达与转轴等高的位置时，受到轮毂的作用力为

【14题答案】

【答案】AD

【解析】

【详解】A．平衡块到达最高点时，对平衡块分析

若减小平衡块的质量，则平衡块受到向下的拉力减小，则平衡块对轮毂向上的拉力减小，可以减小车轴受到的竖直向上的合力，故A正确；

B．平衡块到达最高点时，平衡块对轮毂的力在竖直方向，仅调整平衡块质量，不能改变车轴水平方向的受力，故B错误；

C．平衡块到达最低点时，根据牛顿第二定律

解得

根据牛顿第三定律平衡块到达最低点时对轮毂的作用力大小为，故C错误；

D．平衡块到达与转轴等高的位置时，水平方向根据牛顿第二定律

竖直方向，根据平衡条件

受到轮毂的作用力为

故D正确。

故选AD。

15. 在斜面的顶端，将甲、乙两小球分别以v和的速度沿同一方向水平抛出，两球都落在该斜面上。则（　　）

A. 甲、乙两球的水平位移之比为2∶1

B. 甲、乙两球的水平位移之比为4∶1

C. 甲、乙两球落至斜面时的速率之比为4∶1

D. 甲、乙两球落至斜面时的速率之比为2∶1

【15题答案】

【答案】BD

【解析】

详解】AB．根据平抛运动

解得

甲、乙两球的水平位移之比为4∶1，A错误，B正确；

CD．设小球落在斜面上时速度v与水平方向成α角，速度为

根据平抛运动的推论，甲、乙两小球分别以v和的速度沿同一方向水平抛出，两球都落在该斜面上α角相等，速率之比为

C错误，D正确。

故选BD。

三、实验题：本题包含2小题，共14分。将答案填在题中横线上或按要求作答。

16. 如图，向心力演示器塔轮自上而下有三层，对应各层左、右半径之比分别是1∶1、2∶1和3∶1，A、C到左、右塔轮中心的距离相等，A、B的距离等于A到左塔轮中心的距离。实验时转动手柄，塔轮、长槽和短槽随之转动。

（1）在探究向心力与半径、质量、角速度的关系时，用到的实验方法是_________。

A.理想实验    B.等效替代法    C.微元法    D.控制变量法

（2）保持两小球质量相等，将小球分别放在B处和C处，同时左、右塔轮采用1∶1半径比，可得到的关系是_________；将小球分别放在A处和C处，同时左、右塔轮采用2∶1半径比，可得到的关系是_________；（填正确选项字母）

A.质量和角速度一定时，向心力的大小与半径的关系

B.质量和半径一定时，向心力的大小与角速度的关系

（3）在探究角速度和半径一定的条件下向心力与小球质量的关系时，应将质量不同的两小球分别放在处_________（选填“A和B”、“A和C”或“B和C”），同时左、右塔轮采用的半径比应为_________（选填“1∶1”、“2∶1”或“3∶1”）。

【16题答案】

【答案】    ①. D    ②. A    ③. B    ④. A和C    ⑤. 1∶1

【解析】

【详解】（1）[1] 在探究向心力与半径、质量、角速度的关系时，控制两个物理量不变，研究另外两个物理量之间的关系，用到了控制变量法。

故选D。

（2）[2] 将小球分别放在B处和C处，同时左、右塔轮采用1∶1半径比，说明两小球转动的角速度相同，而转动半径不同，因此可得到质量和角速度一定时，向心力的大小与半径的关系。

故选A。

[3] 将小球分别放在A处和C处，同时左、右塔轮采用2∶1半径比，则转动半径相同，而角速度不同，则可以得到质量和半径一定时，向心力的大小与角速度的关系。

故选B。

（3）[4] 在探究角速度和半径一定的条件下向心力与小球质量的关系时，应控制转动半径相同，因此应将质量不同的两小球分别放在A和C处。

[5]同时应控制角速度一致，故左、右塔轮采用的半径比应为1∶1。

17. 为研究平抛物体的运动规律，某同学在水平桌面上用字典和薄木板搭成一个斜面，让小球从斜面滚下后沿桌面飞出，桌面右侧的地面上放置一个高低可调的水平木板，木板上有复写纸用来记录小球的落点。

（1）为让小球在空中做平抛运动，下列措施正确的是_________；

A.应使斜面与桌面足够光滑

B.桌面必须水平

C.应选择空心轻质小球

D.应选择质量较大、体积较小的实心小球

（2）改变木板离地的高度，将小球从斜面上同一位置释放，落点会不同。测得当木板的离地高度为时，小球的水平位移为x1；木板的离地高度为时，小球的水平位移为x2。已知重力加速度为g，则小球离开桌面时速度的大小为_________。（用物理量的符号表示）

【17题答案】

【答案】    ①. BD    ②.

【解析】

【详解】（1）[1]AB．斜面与桌面可不必光滑，但桌面必须水平，只要每次把小球从斜面上同一位置由静止释放，使小球离开桌面的速度大小相等，方向均沿水平方向即可，A错误，B正确；

CD．应选择质量较大、体积较小的实心小球，而不能选择空心轻质小球，以减小空气阻力的影响，使小球做平抛运动，C错误，D正确。

故选BD。

（2）[2]设桌面离地面高度为H，当木板的离地高度为时，小球的水平位移为x1，由位移公式可得

当木板的离地高度为时，小球的水平位移为x2，由位移公式可得

联立解得小球离开桌面时速度的大小为

四、计算题：本题包含5小题，共41分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。

18. 在飞机灭火演练中，离地的高空，以大小为的速度水平飞行的飞机，释放了一枚灭火弹，灭火弹恰好落到地面上的着火点上，如图所示。不计空气阻力，取，求灭火弹被释放后：

（1）在空中运动的时间；

（2）释放点与着火点水平距离。

【18题答案】

【答案】（1）5s；（2）300m

【解析】

【详解】（1）灭火弹从离开飞机后做平抛运动，竖直方向上有

代入数据解得

（2）释放点与着火点水平距离为

x=v0t=300m

19. 2022年6月16日凌晨，太阳系中除地球外的七颗行星将大致排列成一条直线，形成“七星连珠”的天文奇观（如图）。部分行星的质量及其与太阳的距离如下表，已知引力常量为G，忽略各星球的大小，求：

（1）已知地球的公转周期为1年，估算火星的公转周期；（不考虑行星间的相互作用力）

（2）届时土星和火星间将有木星阻挡，此时土星和火星间是否还存在万有引力。如果不存在，说出理由；如果存在，写出其间万有引力大小的表达式。（用题中字母表示，不必计算数值。）

【19题答案】

【答案】（1）1.88年；（2）存在，

【解析】

【详解】（1）由

得

所以

年

（2）存在。此时土星和火星间是否还存在万有引力为

20. 在一次施工中，塔吊将重物从点吊起，从此刻开始计时，以为原点，分别沿水平、竖直方向建立x轴、y轴，重物x、y方向的运动规律分别如图甲、乙所示，求：

（1）时重物速度的大小；

（2）时间内重物运动的轨迹方程。
 

【20题答案】

【答案】（1）5m/s；（2）

【解析】

【详解】（1）由图甲可知，重物在水平方向做匀速直线运动，速度为

由图乙可知，竖直方向在t=8s时的速度vy=4m/s，则有时重物速度的大小

（2）时间内重物在水平方向的位移

在竖直方向的位移

联立解得时间内重物运动的轨迹方程

21. 如图，竖立的圆轨道直径，固定在地面上。一辆质量的小汽车在进行特技表演时，以某一速度冲上圆轨道，到达最高点时速度；之后到达最低点时速度。将汽车视为质点，求小汽车：（取）

（1）在圆轨道最高点受到的弹力；

（2）在圆轨道最低点受到的弹力。

【21题答案】

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）由题意，小车在最高点的速度为

设小车在最高点受到的弹力为，由牛顿第二定律

又因为

联立可得

（2）由题意，小车在最低点的速度为

设小车在最低点受到的弹力为，由牛顿第二定律

解得

22. 抛石机是古代战场的破城重器（如图甲），可简化为图乙所示。将石块放在长臂A端的半球形凹槽，在短臂B端挂上重物，将A端拉至地面然后突然释放，石块过最高点P时就被水平抛出。已知转轴O到地面的距离，，质量的石块从P点抛出后的水平射程达到90m，不计空气阻力和所有摩擦，取，求：

（1）石块落地时速度的大小；

（2）石块到达P时对凹槽压力的大小及方向。

【22题答案】

【答案】（1）；（2）7500N，方向竖直向上

【解析】

【详解】（1）依题意，石块从P点抛出后做平抛运动，则有

求得石块从P点抛出到到达地面所用时间

从P点抛出时的速度大小为

则落地时的速度大小为

（2）石块到达P时，根据牛顿第二定律有

代入数据求得，凹槽对石块的弹力

说明凹槽对石块的弹力方向与重力方向相同，即竖直向下，根据牛顿第三定律可知，石块凹槽压力的大小为7500N，方向竖直向上。

23. 如图（俯视）所示，水平转盘可绕过圆心O的竖直轴转动，在转盘上的P点放一质量为m的小碟子，已知重力加速度为g，碟子与转盘间的动摩擦因数为μ，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，测得P与O的距离为r。现让转盘开始转动并缓慢增大转盘的转速，求：

（1）当转盘的角速度为ω1时碟子与转盘相对静止，求碟子受到的摩擦力；

（2）当转盘的转速增大为某一值n时碟子相对转盘开始滑动，求此时转盘的转速。

【23题答案】

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）碟子与转盘相对静止时，碟子受到的静摩擦力提供向心力

（2）碟子相对转盘开始滑动时，碟子受到的最大静摩擦力提供向心力

解得

24. 如图所示，半径的水平圆盘可绕其竖直轴转动，在圆盘的边缘关于转轴对称的两点放上质量均为m的相同小物块A、B，并将它们用轻质细线连接，当圆盘静止时，保持细线伸直且恰无张力。已知物块与圆盘间的动摩擦因数，细线可承受的最大拉力，认为最大静摩擦力均等于滑动摩擦力，取。现让圆盘开始转动并缓慢增大其角速度，求：

（1）细线产生弹力时圆盘的角速度；

（2）细线断裂时圆盘的角速度；

（3）已知圆盘距地面的高度，求细线断裂后A、B落地点间的距离。

【24题答案】

【答案】（1）；（2）；（3）4m

【解析】

【详解】（1）细线刚好产生弹力时，最大静摩擦力提供向心力

解得

（2）细线断裂前瞬间，细线拉力最大，此时根据牛顿第二定律

解得

（3）细线断裂后，两物块均做平抛运动，平抛初速度均为

落地时间均为

水平位移大小均为

A、B落地点间的距离