2021-2022学年山东省泰安肥城市高一下学期期中考试物理试卷含答案

  山东省泰安肥城市2021-2022学年高一下学期期中考试

物理试题

1．答题前，考生先将自己的姓名、考生号、座号填写在相应位置，认真核对条形码上的姓名、考生号和座号，并将条形码粘贴在指定位置上。

2．选择题答案必须使用2B铅笔（按填涂样例）正确填涂；非选择题答案必须使用0.5毫米黑色签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。

3．请按照题号在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。保持卡面清洁，不折叠、不破损。

一、单项选择题（本题共8小题，每小题3分，共24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. 关于做匀速圆周运动的物体，下列说法正确的是（　　）

A. 物体的线速度是不变的

B. 物体做变加速曲线运动

C. 当合外力突然减小时，物体将沿切线方向飞出

D. 当合外力突然消失时，物体将沿半径方向飞出

【答案】B

【解析】

【详解】A．做匀速圆周运动的物体线速度方向时刻改变，故A错误；

B．做匀速圆周运动的物体的合力始终指向圆心，即合力方向发生变化，是变加速曲线运动，故B正确；

C．做匀圆周运动的物体，当它所受的合外力突然减小时，物体要做离心运动，但不沿切线方向飞出，故C错误；

D．做匀速圆周运动的物体，当它所受的合外力突然消失时，它将沿圆周的切线方向做匀速直线，故D错误。

故选B。

2. 下列说法正确的是（　　）

A. 牛顿发现了万有引力定律，并测出了引力常量G

B. 根据表达式可知，当r趋近于零时，万有引力趋近于无穷大

C. 两物体间的万有引力总是大小相等、方向相反，是一对平衡力

D. 在开普勒第三定律的表达式中，k是一个与中心天体有关的常量

【答案】D

【解析】

【详解】A．牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许测出了引力常量G，A错误；

B．任何物体都有一定的体积，当r趋近于零时，相当于一个物体进行到另一个物体内部，万有引力公式的表达式不再适用，B错误；

C．两物体间的万有引力总是大小相等、方向相反，是一对作用力和反作用力，C错误；

D．当卫星绕中心天体运动时，根据万有引力定律和牛顿第二定律

可得

因此k是一个与中心天体有关的常量，D正确。

故选D。

3. 如图所示，排球队员从距地面高度为h的位置发出的排球，实线为排球在空中的运动轨迹，排球上升到最高点时，距离地面高度为H，若排球的质量为m，重力加速度为g，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　）

A. 以最高点所在水平面为参考面，发球时排球的重力势能为-mgh

B. 以发球点所在水平面为参考面，排球在最高点的重力势能为mgH

C. 从发球到落地的过程中，排球的重力势能减少了mgh

D. 以地面为参考平面，排球的机械能为mgH

【答案】C

【解析】

【详解】A．以最高点所在水平面为参考面，发球时排球的重力势能为-mg（H-h），故A错误；

B．以发球点所在水平面为参考面，排球在最高点重力势能为mg（H-h），故B错误；

C．从发球到落地的过程中，排球的重力势能减少了mgh，故C正确；

D．以地面为参考平面，排球在最高点的重力势能为mgH，排球在最高点还有水平方向的速度，所以排球的机械能大于mgH，故D错误。

故选C。

4. 洗衣机脱水时有一件湿衣物附在竖直筒壁上与筒壁保持相对静止，如图所示，则下列说法正确的是（　　）

A. 衣物受到重力、筒壁对它的弹力、摩擦力及向心力共四个力的作用

B. 衣物随筒壁做圆周运动的向心力由筒壁对衣物的压力提供

C. 筒在转动脱水过程中，筒壁对衣物的摩擦力不变

D. 筒的转速增大时，筒壁对衣物的弹力一定减小

【答案】B

【解析】

【详解】A．衣物受到重力、筒壁对它的弹力、摩擦力共三个力的作用，其合力提供向心力，选项A错误；

B．衣物随筒壁做圆周运动的向心力由筒壁对衣物的压力提供，选项B正确；

C．筒在转动脱水过程中，衣物的重力与静摩擦力平衡，衣物上的水甩出去，重力减小，筒壁对衣物的摩擦力减小，选项C错误；

D．筒的转速增大时，所需向心力增大，而向心力由筒壁对衣物的弹力提供，则筒壁对衣物的弹力增大，选项D错误。

故选B。

5. 1687年牛顿在总结了前人研究成果的基础上推理得出了万有引力定律，并通过“月-地检验”证明了地球对地面苹果的引力与地球对月球的引力具有相同的性质，遵循同样的规律。那么在已知月地距离约为地球半径60倍的情况下，要完成“月-地检验”，需要验证（　　）

A. 自由落体在月球表面的加速度约为地球表面的

B. 苹果在月球表面受到的引力约为在地球表面的

C. 地球吸引月球的力约为地球吸引苹果的力的

D. 月球公转的加速度约为苹果落向地面加速度的

【答案】D

【解析】

【详解】“地月检验”是检验地球上的物体受到地球的引力与月球受到地球的引力是否时同一性质的力，在地球表面上

在月球所在位置

可得

因此月球公转的加速度约为苹果落向地面加速度的。

故选D。

6. 北斗卫星导航系统是我国自行研制开发的三维卫星定位与通信系统（CNSS），该系统包括5颗同步卫星和30颗一般轨道卫星，这些卫星的运动可以看做匀速圆周运动。关于这些卫星，以下说法正确的是（　　）

A. 5颗同步卫星的运行轨道不一定在同一平面内

B. 5颗同步卫星入轨后可以位于北京正上方

C. 5颗同步卫星的运行速度一定小于7.9km/s

D. 导航系统所有卫星中，运行轨道半径越大，运行周期越小

【答案】C

【解析】

【详解】A．5颗同步卫星的周期T相同，由

可知，运行轨道一定在赤道上空离地面高h处的赤道平面内，一定在同一平面内，A错误；

B．北京不在赤道上，所以5颗同步卫星不可能定位于北京正上方，B错误；

C．由于第一宇宙速度（7.9km/s）是卫星在圆轨道上绕地球运行的最大速度，故导航系统所有卫星的运行速度一定小于第一宇宙速度，C正确；

D．由引力作为向心力可得

故导航系统所有卫星中，运行轨道半径r越大，运行周期T越大，D错误。

故选C。

7. 一个物体做自由落体运动，Ek为动能，Ep为重力势能，E为机械能，h为下落的距离，t为下落的时间，以水平地面为零势能面。下列所示图像中，能正确反映各物理量之间关系的是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】A

【解析】

【分析】

【详解】AB．物体下落过程中，只有重力做功，则机械能守恒，故A正确，B错误；

C．根据动能的定义和自由落体运动知，下落过程中速度v增大，所以动能增大，故C错误；

D．重力势能为

由数学知识可知，重力势能与t并不是线性关系，故D错误。

故选A。

8. 如图所示，一内壁光滑的圆锥筒固定在水平地面上不动，其轴线垂直于水平面。有两个质量均为的小球A和B紧贴着筒内壁在水平面内做匀速圆周运动，小球B所在的高度为小球A所在的高度一半。下列说法正确的是（　　）　

A. 小球A、B所受的支持力大小之比为2：1

B. 小球A、B的线速度之比为1：2

C. 小球A、B的角速度之比为

D. 小球A、B的向心加速度之比为

【答案】C

【解析】

【详解】A．两球均贴着圆筒的内壁，在水平面内做匀速圆周运动，由重力和筒壁的支持力的合力提供向心力，如图所示：

由图可知，筒壁对两球的支持力均为

FN=

故支持力大小之比为，故A错误；

B．由合力充当向心力

得

由于小球A、B的轨道半径之比为2:1 ，A、B的线速度之比为，故B错误；

CD．由合力充当向心力，则

得

，

由于小球A、B的轨道半径之比为，则角速度之比为，向心加速度之比为1：1，故C正确，D错误。

故选C。

二、多项选择题（本题共4小题，每题4分，共16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4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。）

9. 如图所示，自行车的大齿轮与小齿轮通过链条相连，而后轮与小齿轮是绕共同的轴转动的。设大齿轮、小齿轮和后轮的半径分别为RA、RB和RC，其半径之比为RA：RB：RC=3：1：6，在它们的边缘分别取一点A、B、C，下列说法正确的是（　　）

A. 线速度大小之比为2：2：3 B. 角速度之比为1：3：3

C. 转速之比为3：2：1 D. 向心加速度大小之比为1：3：18

【答案】BD

【解析】

【分析】

【详解】A．大齿轮与小齿轮是链条传动，边缘点线速度相等，故

vA：vB=1：1

小齿轮与后轮是同轴传动，角速度相等，所以

ωB：ωC=1：1

B、C两点的半径分别为r和6r，根据

v=ωR

可知，B、C两点的线速度之比为1：6，故线速度之比为1：1：6，故A错误；

B．由上分析可知

vA：vB=1：1

线速度和角速度间的关系为

v=ωR

可知，A、B的角速度之比

ωA：ωB=RB：RA=1：3

小齿轮与后轮是同轴传动，角速度相等，则角速度之比为1：3：3，故B正确；

C．根据

可知转速和角速度成正比，角速度之比为1：3：3，则转速之比为1：3：3，故C错误；

D．根据

a=ω2R

根据题意可知角速度之比1：3：3，半径之比为RA：RB：RC=3：1：6，可得向心加速度大小之比为1：3：18，故D正确。

故选BD。

10. 如图所示，我国发射的“嫦娥二号”卫星运行在距月球表面的圆形轨道上，到点时调整成沿椭圆轨道上运行至距月球表面的点作近月拍摄，以下判断正确的是（    ）

A. 卫星在圈轨道上运行时处于失重状态，不受重力作用

B. 卫星从圆轨道进入椭圆轨道时须加速

C. 沿椭圆轨道运行时，卫星在点的速度比在点的速度小

D. 沿圆轨道运行时在点的加速度和沿椭圆轨道运行时在A点的加速度大小不等

【答案】C

【解析】

【详解】A．卫星在圆轨道上运行时，受到万有引力作用，处于完全失重状态，故A错误；

B．卫星从圆轨道进入椭圆轨道，需减速，使得万有引力大于向心力，做近心运动，故B错误；

C．在椭圆轨道上运动，从A到B，万有引力做正功，根据动能定理知，速度增多，即A点的速度小于B点的速度，故C正确；

D．卫星在圆轨道上的A点和椭圆轨道上的A点所受的万有引力大小相等，根据牛顿第二定律知，加速度大小相等，故D错误．

故选C.

11. 我国发射的“天问一号”火星探测器一次性完成了“绕、落、巡”三大任务。已知火星公转轨道半径是地球公转轨道半径的，火星的半径约为地球半径的，火星的质量约为地球质量的。火星和地球绕太阳的公转以及探测器在火星表面的运动均可看做匀速圆周运动（探测器可视为火星的近地卫星），火星和地球均可视为均匀球体，则（　　）

A. 火星的公转周期和地球的公转周期之比为

B. 探测器在火星表面所受火星引力与在地球表面所受地球引力之比为

C. 探测器环绕火星表面运行速度与环绕地球表面运行速度之比为

D. 探测器环绕火星表面运行速度与环绕地球表面运行速度之比为

【答案】BC

【解析】

【详解】A．行星绕太阳做匀速圆周运动，则

得行星的运行周期

火星的公转周期和地球的公转周期之比为

故A错误；

B．探测器在行星表面受到万有引力

所以，探测器在火星表面所受火星引力与在地球表面所受地球引力之比为

故B正确；

CD．根据

探测器环绕行星表面运行速度

得探测器环绕火星表面运行速度与环绕地球表面运行速度之比为

故C正确，D错误。

故选BC。

12. 一辆新能源汽车在平直的公路上由静止开始启动，在启动过程中，汽车牵引力的功率及其瞬时速度随时间的变化情况分别如图甲、乙所示，已知汽车所受阻力恒为重力的，重力加速度g取10m/s2。下列说法正确的是（　　）

A. 该汽车的质量为1×103kg

B. 最大速度v0=6m/s

C. 在前5s内，汽车克服阻力做功为2.5×104J

D. 在5~15s内，汽车的位移大小约为67m

【答案】ACD

【解析】

【详解】A．由图象可得，汽车匀加速阶段的加速度

a==1m/s2

汽车匀加速阶段的牵引力

F==3000N

匀加速阶段由牛顿第二定律得

F-mg=ma

解得

m=1×103kg

A正确；

B．牵引力功率为15kW时，汽车行驶的最大速度

v0===7.5m/s

B错误；

C．前5s内汽车的位移

x=at2=12.5m

克服阻力做功

Wf=mgx=2.5×104J

C正确；

D．5～15s内，由动能定理得

Pt-mgs=-mv2

解得

s≈67m

D正确。

故选ACD。

三、非选择题：本题共6小题，共60分。

13. 如图所示，用向心力演示器探究小球受到的向心力大小与角速度的关系时，下列做法可行的是（　　）

A. 在小球运动半径不等的情况下，用质量相同的钢球做实验

B. 在小球运动半径相等的情况下，用质量相同的钢球做实验

C. 在小球运动半径相等的情况下，用质量不同的钢球做实验

【答案】B

【解析】

【详解】探究小球受到的向心力大小与角速度的关系时，要控制小球质量、运动半径不变才好研究，所以在小球运动半径相等的情况下，用质量相同的钢球做实验。

故选B。

14. 如图是用“落体法”验证机械能守恒定律的实验装置。

（1）下列做法正确的有________（填正确答案序号）。

A．必须要称出重物的质量

B．可以用或者计算某点速度

C．图中两限位孔必须在同一竖直线上

D．数据处理时，应选择纸带上距离较近的两点作为初、末位置

（2）甲同学按实验要求操作并选出合适的纸带进行测量，量得连续三个点A、B、C到打下的第一个点O的距离如图所示（相邻两点时间间隔为0.02s），当地的重力加速度g=9.80m/s2，重锤质量为0.50kg，则打B点时的速度vB=________m/s；从O到B的过程中重力势能减少量ΔEp=______J。（结果均保留三位有效数字）

（3）乙同学利用他自己实验时打出的纸带，测量出了各计数点到打点计时器打下的第一个点的距离h，算出了各计数点对应的速度v，然后以h为横轴、以为纵轴作出了如图所示的图线，发现图线明显未过原点O，若实验测量与计算均无错误，则出现这一问题的原因可能是_______。

A．重锤的质量偏大

B．交流电源的电压偏高

C．重锤下落时受到的阻力过大

D．先释放了纸带，后接通打点计时器的电源

【答案】    ①. C    ②. 2.00    ③. 1.05    ④. D

【解析】

【详解】（1）[1]A．验证机械能守恒定律的实验是重力势能减少的量等于动能增加的量，即

质量可以约掉，没有必要称出重物的质量。故A错误；

B．求速度时利用平均速度等于中间时刻的速度的方法；因实验要验证机械能守恒，所以不能用自由落体公式或机械能守恒定律来求速度，即不能用或者计算某点速度，故B错误；

C．图中两限位孔必须在同一竖直线上，是为了减小阻力。故C正确；

D．数据处理时，应选择纸带上距离较远的两点作为初、末位置，距离越远，读数时误差越小。故D错误。

故选C；

（2）[2][3]打点计时器打B点时重锤的重力势能比开始下落时减少了

此时重锤的速度为

（3）[4]由图线可知，h＝0时，重锤的速度不等于零，原因可能是该同学做实验时先释放了纸带，然后才合上打点计时器的开关，致使计时器打点时，纸带已经具有了一定的速度。与重锤的质量大小、电源的电压高低、阻力大小无关。

故选D。

15. 如图所示，“嫦娥三号”探测器在月球上着陆的最后阶段为：当探测器下降到距离月球表面高度为h时悬停一会儿，之后探测器由静止自由下落，在重力（月球对探测器的重力）作用下经过t时间落在月球表面上。已知月球半径为R且h≪R，引力常量为G，忽略月球自转影响，求：

(1)月球表面附近重力加速度g的大小；

(2)月球的质量M；

(3)月球的第一宇宙速度v1是多大。

【答案】(1)；(2)；(3)

【解析】

【详解】(1)探测器在月球表面附近做自由落体运动，在下落的过程中则有

解得月球表面附近的重力加速度为

(2)不考虑自转，万有引力等于重力，对探测器则有

解得月球的质量

(3)对贴近月球表面附近的卫星，万有引力提供向心力，则有

解得月球的第一宇宙速度

16. 如图所示，是半径为的圆弧轨道。点的切线在水平方向，且点离水平地面高为，有一物体（可视为质点）从A点静止开始滑下，到达点时，对轨道的压力为其所受重力的2倍（重力加速度为）。求：

（1）物体运动到点时速度大小；

（2）物体从A点到达点过程中克服摩擦力做的功；

（3）物体落地时重力的瞬时功率。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【分析】

【详解】（1）物体运动到点时，对轨道的压力为其所受重力的2倍，根据牛顿第三定律，则轨道对物体的支持力大小为

根据牛顿第二定律，物体在点时有

联立求得物体到达B点的速度大小为

（2）物体从A点到达点过程中,根据动能定理得

求得克服摩擦力做功

（3）小球离开B点后做平抛运动，下落到地面时，在竖直方向有

即竖直方向速度大小为

故物体落地时重力的瞬时功率

17. 人们有时用“打夯”的方式把松散的地面夯实。如图甲所示是打夯用的夯锤，某次打夯的过程建立图乙模型：对夯锤施加一竖直向上的大小为1000N的力F，夯锤从静止开始离开地面20cm后撤去力F，夯锤继续上升至最高点后自由下落把地面砸深2cm。已知夯锤的质量m为40kg，取g=10m/s2。求本次打夯过程中

（1）夯锤离地面的最大高度H；

（2）夯锤刚落地时的速度大小v；

（3）夯锤对地面的平均冲击力的大小f。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）夯锤从开始运到最高点的过程中，由动能定理得

解得

（2）夯锤从开始运动到刚着地的过程中，由动能定理得

解得

（3）夯锤落地到把地面砸深2cm的过程中，由动能定理得

解得

根据牛顿第三定律得

18. 如图所示，AB为倾角θ=37°的光滑斜面轨道，BP为圆心角等于143°、半径R=1m的竖直光滑圆弧形轨道，两轨道相切于B点，P与圆心O两点在同一竖直线上。轻弹簧一端固定在A点，另一自由端在斜面上C点处，现有一质量m=2kg的物块在外力作用下将弹簧缓慢压缩到D点后（不拴接）释放，物块经过B点后恰能沿竖直圆轨道到达P点，已知斜面部分的长度sDC=0.2m，sCB=1m，sin37°=0.6，cos37°=0.8，g=10m/s2）。试求：

（1）物块在P点的速度大小。

（2）物块在B点的速度大小；

（3）将弹簧缓慢压缩到D点时，弹簧储存的弹性势能；

（4）若CB部分粗糙且动摩擦因数为μ=0.25，其余轨道光滑，将上述物块在外力作用下将弹簧缓慢压缩到D＇点后（不拴接）释放，要使物块经过B点后仍恰能到达P点，求释放后弹簧对物块做的功。

【答案】（1）；（2）；（3）；（4）

【解析】

【详解】（1）对物块，在P点由牛顿第二定律得

解得

（2）对物块和地球组成的系统，从B到P过程，由机械能守恒定律得

解得

（3）对弹簧和物块系统，在物块从D到B的过程中，由机械能守恒定律得

解得

（4）对物块，在从D’到B的过程中，由功能关系可知，释放后弹簧对物块做的功等于（3）中弹簧储存的弹性势能加上CB段克服摩擦力所做的功和从D’到D克服重力所做的功，由能量关系可知，CB段克服摩擦力所做的功和从D’到D克服重力所做的功相等，则

解得