2021-2022学年山东省济宁市泗水县高一（下）期中物理试卷（含解析）

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2021-2022学年山东省济宁市泗水县高一（下）期中物理试卷

注意事项:
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑；如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在试卷上无效。
3.考试结束后，本试卷和答题卡一并交回。

第I卷（选择题）

一、单选题（本大题共8小题，共24分）

1. 关于行星运动的规律，下列说法符合史实的是(    )

A. 开普勒在牛顿定律的基础上，导出了行星运动的规律
B. 牛顿发现了万有引力规律，并且测出了引力常量
C. 开普勒在第谷天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律
D. 开普勒总结出了行星运动的规律，找出了行星按照这些规律运动的原因

2. 某质点在恒力作用下从点沿图所示曲线运动到点，到达点后，质点受到的力大小不变，但方向恰与相反，则它从点开始的运动轨迹可能是图中的哪条曲线(    )

A. 曲线 B. 曲线
C. 曲线 D. 以上三条曲线都不可能

3. 木块静止挂在绳子下端，一子弹以水平速度射入木块并留在其中，再与木块一起共同摆到一定高度，如图所示，从子弹开始入射到共同上摆到最大高度的过程中，下面说法正确的是(    )

A. 子弹的机械能守恒 B. 木块的机械能守恒
C. 子弹和木块的总机械能守恒 D. 以上说法都不对

4. 一个人站在高出地面处，抛出一个质量为的物体，物体落地时的速率为，人对物体所做的功等于空气阻力不计(    )

A.  B.  C.  D.

5. 如图，质量为的小球固定在长为的细轻杆的一端，绕细杆的另一端在竖直平面上做圆周运动，球转到最低点时，线速度的大小为，此时(    )

A. 杆受到的压力
B. 杆受到 的拉力
C. 杆受到的压力
D. 杆受到的拉力

6. 某行星的质量与地球质量相等，半径为地球的，要从该行星上发射一颗绕它自身运动的卫星，那么“第一宇宙速度”环绕速度大小就为地球上的第一宇宙速度的(    )

A. 倍 B. 倍 C. 倍 D. 倍

7. 一汽车通过拱形桥顶时速度为，车对桥顶的压力为车重的，如果要使汽车在桥顶对桥面没有压力，车速至少为(    )

A.   B.   C.   D.  

8. 如图所示，小丽和小芳都从一楼到二楼商场去购物，小丽从楼梯走上去，克服重力做功，所用时间，克服重力做功的平均功率；小芳乘电梯上去，克服重力做功，所用时间，克服重力做功的平均功率已知她们的体重相同，且，则(    )

A.  B.  C.  D.

二、多选题（本大题共4小题，共16分）

9. 如图所示，、为咬合传动的两齿轮，，则、两轮边缘上两点的(    )

A. 角速度之比为： B. 向心加速度之比为：
C. 周期之比为： D. 转速之比为：

10. 在圆轨道上运动着质量为的人造地球卫星，它到地面的距离等于地球半径的三倍，地球表面重力加速度为，则(    )

A. 卫星运动的速度为 B. 卫星运动的周期为
C. 卫星运动的加速度为 D. 卫星受到的地球引力为

11. 如图所示，一轻弹簧固定于点，另一端系一重物，将重物从与悬点在同一水平面且弹簧保持原长的点无初速度地释放，让它自由摆下，不计空气阻力，在重物由点摆向最低点的过程中(    )

A. 重物的机械能减少
B. 系统的机械能不变
C. 系统的机械能增加
D. 系统的机械能减少

12. 内壁光滑的环形凹槽半径为，固定在竖直平面内，一根长度为的轻杆，一端固定有质量的小球甲，另一端固定有质量为的小球乙．现将两小球放入凹槽内，初始时刻小球乙位于凹槽的最低点如图所示，由静止释放后(    )

A. 下滑过程中甲球减少的机械能总是等于乙球增加的机械能
B. 下滑过程中甲球减少的重力势能总是等于乙球增加的重力势能
C. 甲球沿凹槽下滑不可能到达槽的最低点
D. 杆从右向左滑回时，乙球一定不能回到凹槽的最低点

第II卷（非选择题）

三、实验题（本大题共2小题，共14分）

13. 在利用打点计时器“验证机械能守恒定律”的实验中，实验装置如图甲所示。
    需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度和下落高度。某小组的同学利用实验得到了所需纸带，共设计了以下四种测量方案，其中正确的是______；
    A.用刻度尺测出物体下落的高度，并测出下落时间，通过计算出瞬时速度；
    B.用刻度尺测出物体下落的高度，并通过，计算出瞬时速度；
    C.根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等于这点前、后相邻两点间的平均速度，计算出瞬时速度，并通过计算出高度；
    D.用刻度尺测出物体下落的高度，根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等于这点前、后相邻两点间的平均速度，计算出瞬时速度。
    
    打出的纸带如图乙所示。设物体质量为、交流电周期为，则打点时物体的动能可以表示为______；
    为了求从起点到点物体的重力势能变化量，需要知道重力加速度的值，这个值应该是______填字母即可。
    A.取当地的实际值
    B.根据打出的纸带，用求出
    C.近似取即可
    D.以上说法均错误
14. 如图甲所示是某同学探究做圆周运动的物体质量、向心力、轨道半径及线速度关系的实验装置，圆柱体放置在水平光滑圆盘上做匀速圆周运动。力传感器测量向心力，速度传感器测量圆柱体的线速度，该同学通过保持圆柱体质量和运动半径不变，来探究向心力与线速度的关系：
    该同学采用的实验方法为______。
    A.等效替代法
    B.控制变量法
    C.理想化模型法
    改变线速度，多次测量，该同学测出了五组、数据，如下表所示：

该同学对数据分析后，在图乙坐标纸上描出了五个点。
作出图线；
若圆柱体运动半径，由作出的的图线可得圆柱体的质量______结果保留两位有效数字

四、计算题（本大题共4小题，共46分）

15. 已知火星的半径约为地球半径的，火星质量约为地球质量的，同一物体在火星上的重力加速度是地球上重力加速度的多少倍？若一物体在地球表面所受重比它在火星表面所受重力大，则这个物体的质量是多少？取
16. “过山车”游乐场中的一种娱乐设施，它的安全性能的好坏直接影响着人们的生命安全．因此对过山车的安全检测室一个重要环节．如图，是一个模拟“过山车”的实验装置的原理示意图，光滑斜面与竖直面内的圆形轨道在点平滑连接，圆弧轨道半径为，一个质量为的小车从距地面高度为的点由静止释放，沿斜面滑下，已知重力加速度为．
    当小车进入圆形轨道第一次经过点时对轨道的压力；
    假设小车恰能通过最高点完成圆周运动，求小车从点运动到点克服摩擦阻力做的功。

17. 汽车发动机的额定功率，若其总质量，在水平路面上行驶时，所受阻力恒为，若汽车启动时保持额定功率不变，求：
    汽车所能达到的最大速度是多大？
    当汽车加速度为时，速度是多大？
    当汽车速度是时，加速度是多大？
18. 如图所示，光滑细圆管轨道部分平直，部分是处于竖直平面内半径为的半圆，为半圆的最高点．有一质量为，半径较管道略小的光滑的小球以水平初速度射入圆管．
    若要小球从端出来，初速度应满足什么条件？
    在小球从端出来瞬间，对管壁压力有哪几种情况，初速度各应满足什么条件？

答案和解析

1.【答案】 

【解析】解：、开普勒在第谷天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律，故A错误，C正确；
B、牛顿发现了万有引力规律，卡文迪许测出了引力常量，故B错误；
D、开普勒总结出了行星运动的规律，没有找出了行星按照这些规律运动的原因，故D错误。
故选：。
根据物理学史和常识解答，记住著名物理学家的主要贡献即可。
本题考查物理学史，是常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，这也是考试内容之一。
 

2.【答案】 

【解析】解：从点沿曲线运动到点，曲线是向下弯曲的，由合力应该指向圆心的一侧，可知恒力的方向应该是斜向右下方的，改变的方向之后就应该是斜向左上方的，又由于曲线运动的合力是指向圆心的，所以把反向之后，物体的运动轨迹应该是向上弯曲，所以选项正确。
故选：。
物体做曲线运动时需要有向心力，向心力的方向就是指向圆心的，根据圆心的位置可以判断力的方向，当力反向之后，根据力的方向就能够在判断物体运动的轨迹了．
本题主要是考查学生对曲线运动的理解，根据向心力和物体做曲线运动轨迹的弯曲方向间的关系，来判断物体的运动轨迹．
 

3.【答案】 

【解析】解：从子弹开始入射到共同上摆到最大高度的过程中，
A、由于木块对子弹的阻力对子弹做负功，所以子弹的机械能不守恒，是减少的，故A错误。
B、由于子弹对木块的作用力做正功，所以木块的机械能增加。故B错误。
C、在子弹射入木块的过程中，子弹和木块组成的系统克服摩擦力做功，系统的机械能减少，转化为内能，故C错误。
D、由上知，D正确。
故选：。
子弹射入木块过程，系统要克服阻力做功，机械能减少，根据机械能守恒条件：只有重力做功，分析子弹和木块的机械能是否守恒．
判断机械能是否守恒常用有两种方法：一种是根据机械能守恒的条件：只有重力或弹力做功；二是根据能量如何转化进行分析，如果只发生动能与势能之间的相互转化，机械能守恒．
 

4.【答案】 

【解析】解：设人对物体所做的功为，对物体运动的全过程分析，根据动能定理得：

解得：
，故C正确，ABD错误。
故选：。
对物体的运动全过程分析，根据动能定理列式即可求出人对物体所做的功。
本题考查动能定理的应用，明确研究对象，按动能定理应用的基本步骤进行分析即可。
 

5.【答案】 

【解析】解：、在最低点，小球受到重力和杆的拉力，其合力提供向心力，则有：
解得：
根据牛顿第三定律可知，小球对杆的拉力为，故ACD错误，B正确；
故选：。
在最低点，对小球受力分析，其合力提供向心力，利用牛顿第二定律求得杆对球的作用力，利用牛顿第三定律求得球对杆的作用力。
本题主要考查了牛顿定律的应用，关键是正确的对小球受力分析，明确向心力的来源即可。
 

6.【答案】 

【解析】解：星球表面飞行的卫星，受到的万有引力提供向心力，有：
解得第一宇宙速度为：
某行星的质量与地球质量相等，半径为地球的，则行星的“第一宇宙速度”是地球的倍，故D正确，ABC错误。
故选：。
第一宇宙速度是卫星在近地圆轨道上的环绕速度，根据万有引力提供向心力求得速度的表达式。
根据行星和地球的参数关系分析。
此题考查了人造卫星的相关知识，解题的关键是掌握第一宇宙速度的定义，正确利用万有引力公式列出第一宇宙速度的表达式。
 

7.【答案】 

【解析】解：根据牛顿第二定律得，，
解得。
当车对桥顶无压力时，有：，
解得。
故选：。
根据车对桥顶的压力，结合牛顿第二定律求出拱桥的半径，再根据支持力为零，通过牛顿第二定律求出最小速度．
解决本题的关键知道汽车在桥顶向心力的来源，结合牛顿第二定律进行求解，知道压力为零时，靠重力提供向心力．
 

8.【答案】 

【解析】解：
这两个同学的体重相同，爬楼的高度前后不变，根据公式可知两人上楼过程重力做功相同，故克服重力做的功、大小相等，即；
克服重力的平均功率为，由于，故
故C正确．
故选：
已知这两个同学的体重相同，爬楼的高度前后不变，根据公式可知重力做的功，进而可比较克服自身重力做的功，平均功率为
重点掌握重力做功只与初末位置的高度差有关，与路径无关，而平均功率为克服重力所做功与时间的比值
 

9.【答案】 

【解析】解：根据题意有两轮边缘上的线速度大小相等，即有
A、根据角速度和线速度的关系得角速度与半径成反比：，故A正确；
B、根据向心加速度与线速度的关系且得：，故B正确；
C、根据同期和线速度的关系且得：，故C错误；
D、根据转速和线速度的关系且得：，故D正确；
故选：。
咬后的两齿轮有两轮边缘上线速度大小相等，根据线速度大小相等和各物理量的关系求解即可．
抓住齿轮咬合传动时，两轮边缘上线速度大小相等展开讨论，熟练掌握描述圆周运动的各物理量之间的关系是解决本题的关键．
 

10.【答案】 

【解析】解：卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，
解得速度：，周期：，加速度：
根据地球表面的重力等于万有引力，
A、解得卫星运动的速度为，故A错误；
B、解得卫星运动的周期为，故B错误；
C、解得卫星运动的加速度为，故C正确；
D、根据牛顿第二定律可知，卫星受到的地球引力：，故D正确。
故选：。
根据万有引力提供向心力和万有引力等于重力求出卫星的线速度、周期和加速度。
根据牛顿第二定律求出卫星受到的地球引力。
此题考查了人造卫星的相关知识，解决本题的关键掌握万有引力定律的两个重要理论：、万有引力等于重力，、万有引力提供向心力，并能灵活运用。
 

11.【答案】 

【解析】解：、在重物由点摆向最低点的过程中，弹簧弹力对重物做负功，根据功能关系，可知重物的机械能减少，故A正确；
、在整个运动的过程中，系统中只有重力和弹簧的弹力做功，系统机械能守恒，即弹簧的弹性势能增加，重物的机械能减小，弹簧的弹性势能和重物的机械能之和保持不变，故B正确，CD错误。
故选：。
根据重力做功，判断重力势能的变化，在整个运动的过程中，有重力和弹簧的弹力做功，系统机械能守恒，通过系统机械能守恒判断重物机械能的变化。
解决本题的关键掌握重力做功和重力势能的关系，知道系统机械能包括重力势能、弹性势能和动能的总和保持不变，但重物由于受弹力做功，其机械能不守恒。
 

12.【答案】 

【解析】解：、甲与乙两个物体系统机械能守恒，故甲减小的机械能一定等于乙增加的机械能，故A正确；
B、甲与乙两个物体系统机械能守恒，甲球减小的重力势能转化为乙的势能和动能以及甲的动能，故B错误；
C、若甲球沿凹槽下滑到槽的最低点，乙则到达与圆心等高处，但由于乙的质量比甲大，造成机械能增加了，明显违背了机械能守恒定律，故甲球不可能到圆弧最低点，故C正确；
D、由于机械能守恒，故动能减为零时，势能应该不变，故杆从右向左滑回时，乙球一定能回到凹槽的最低点，故D错误；
故选：．
甲与乙两小球系统，重力势能和动能相互转化，系统机械能守恒；还可以将甲与乙当作一个整体，找出重心，机械能也守恒．
本题关键是甲与乙两个球系统机械能守恒，也可以找出系统重心，当作单个物体．
 

13.【答案】     

【解析】解：本实验是验证机械能守恒定律的实验，根据机械能守恒定律得条件，可知自由落体运动只受重力，机械能就守恒，如果把重物看成自由落体运动，再运用自由落体的规律求解速度，那么就不需要验证，其中三项都是运用了自由落体的运动规律求解，所以必须根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等于这点前、后相邻两点间的平均速度，计算出瞬时速度，故ABC错误，D正确。
故选：。
利用匀变速直线运动的规律，可得打点的速度为：，所以动能的表达式为：
在“验证机械能守恒定律”实验中要求起点到点重锤的重力势能变化量，不能用机械能守恒来计算值，应取当地的实际值，故A正确，BCD错误。
故选：。
故答案为：；；。
验证机械能守恒定律的实验我们已经把重物看成自由落体运动，故不能再用自由落体的规律求解速度，否则就不需要进行验证了；
纸带法实验中，若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动的推论，可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度和加速度，从而求出动能；
在求重力势能变化量，不能用机械能守恒来计算值，应取当地的实际值。
本题考查利用打点计时器“验证机械能守恒定律”的实验，不能用验证的物理规律和探究的物理结论去求解问题；纸带法实验中，若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动的推论，可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度和加速度，从而求出动能，因此要熟练应用匀变速直线运动规律来解决问题。
 

14.【答案】   

【解析】解：实验中研究向心力和速度的关系，保持圆柱体质量和运动半径不变，采用的实验方法是控制变量法，故AC错误B正确；
故选：。
作出图线，如图所示：

根据，图线的斜率，代入数据解得：。
故答案为：如图所示。
研究一个物理量与多个物理量的关系，先要控制一些物理量不变，再进行研究，这种方法叫控制变量法。
根据表格中的数据，作出图线，结合向心力公式，通过图线的斜率求出圆柱体的质量。
本实验采用控制变量法，掌握描点作图的方法，知道图线斜率的物理意义，难度不大。
 

15.【答案】解：由星球表面，由万有引力等于重力得：

在火星表面：
已知火星的半径约为地球半径的，火星质量约为地球质量的，
联立可得：
物体在地球表面所受重力比它在火星表面所受重力大，

解得：
则这个物体的质量是。
答：同一物体在火星上的重力加速度是地球上重力加速度的倍，若一物体在地球表面所受重比它在火星表面所受重力大，则这个物体的质量是。 

【解析】已知火星和地球的参数关系，根据万有引力等于重力得出表面的重力加速度之比，
根据物体在地球表面所受重比它在火星表面所受重力大，得出物体的质量。
此题主要考查了万有引力定律及其应用，掌握万有引力的两个重要理论：、万有引力提供向心力，、万有引力等于重力，并能灵活运用。
 

16.【答案】解：从到的过程中，跟据动能定理则有
在点，根据牛顿第二定律可得
解得
根据牛顿第三定律可得当小车进入圆形轨道第一次经过点时对轨道的压力，方向向下；
从到的过程中，根据动能定理则有
在点，根据牛顿第二定律可得
小车从点运动到点克服摩擦阻力做的功
答：当小车进入圆形轨道第一次经过点时对轨道的压力为，方向向下；
小车从点运动到点克服摩擦阻力做的功为。 

【解析】到过程中，根据动能定理即可求解小车滑到点时速度的大小；在点，重力和支持力的合力提供向心力，根据向心力公式列式求解；
小车在点若恰不脱离轨道时，根据向心力公式求小车在点最小速度，再根据动能定理解得。
本题考查竖直面内圆周运动，在点重力恰好提供向心力求得在点速度的最小值，是本题解题关键。
 

17.【答案】解：汽车保持恒定功率启动时，做加速度逐渐减小的加速运动，当加速度减小到零时，速度达到最大。
所以，此时汽车的牵引力为 ，
则汽车的最大速度为
  。
当汽车的加速度为 时，设牵引力为，由牛顿第二定律得，
   ，
汽车的速度为
  。
当汽车的速度为 时，牵引力为
  。
由牛顿第二定律得，
汽车的加速度为
  。
答：汽车所能达到的最大速度是；
当汽车加速度为时，速度是；
当汽车速度是时，加速度是 。 

【解析】当牵引力和阻力大小相等时，有最大速度，由可以求出最大速度；
汽车做匀加速直线运动阶段，根据牛顿第二定律可以求出牵引力大小，由可以求出匀加速直线运动末速度；
根据求得牵引力，利用牛顿第二定律求得加速度。
本题考查了牛顿第二定律、功率等知识点。解决本题的关键知道当牵引力等于阻力时速度最大，以恒定加速度起动，当功率达到额定功率时，匀加速直线运动的速度最大。
 

18.【答案】解：当球恰好能从端出来的条件是速度：，
根据机械能守恒定律得：，
解得：
所以要使小球能从端出来，初速度应满足．
在小球从端出来的瞬间，对管壁压力有三种典型情况：
当管壁对球无作用力时，即时，由，，根据机械能守恒定律得：
 
解得：．
当管壁对球的作用力方向向下时，球对管壁的压力方向向上，此时
当管壁对球的作用力方向向上时，球对管壁的压力方向向下，此时
答：
要使小球能从端出来，初速度应满足．
在小球从端出来的瞬间，对管壁压力有三种典型情况：
球对管壁无作用力，．
球对管壁的压力方向向上，．
球对管壁的压力方向向下时，． 

【解析】当球恰好能从端出来时，速度为零，根据机械能守恒定律求解初速度．
以小球为研究对象，小球经过点时速度不同，管壁对球的作用力大小和方向不同，分析讨论：当管壁对球无作用力时，在点由重力提供小球的向心力，由牛顿第二定律求出在点的速度，由机械能守恒定律求出初速当初速度大于和小于临界速度时，由向心力知识分析管壁对球的作用力大小和方向．
本题是机械能守恒定律与向心力知识的结合，考查综合应用物理规律的能力．对于小球在管子里的运动情形与轻杆模型类似，关键抓住临界情况：小球恰好到最高点和在最高点恰好不受管壁作用力两种情况．