2021-2022学年黑龙江省哈尔滨市香坊区德强学校高一（下）期中物理试卷（含答案解析）

2021-2022学年黑龙江省哈尔滨市香坊区德强学校高一（下）期中物理试卷

1.     火星有两颗卫星，分别是火卫一和火卫二，它们的轨道近似为圆。已知火卫一的周期为7小时39分。火二的周期为30小时18分，则两颗卫星相比(    )

A. 火卫一距火星表面较近 B. 火卫二的角速度较大
C. 火卫一的运动速度较小 D. 火卫一的向心加速度较大

2.     物体在水平方向上受到两个相互垂直大小分别为3N和4N的恒力，从静止开始运动10m，每个力做的功和这两个力的合力做的总功分别为(    )

A. 30 J、40 J、70 J B. 30 J、40 J、50 J
C. 18 J、32 J、50 J D. 18 J、32 J、

3.     “牛顿大炮”是指牛顿曾经设想在高山上架起一门可以水平发射炮弹的大炮，如果发射速度达到某个数值，炮弹便可以恰好绕着地球做圆周运动而不再掉到地面上来，山的高度相对于地球半径很小，则下面关于牛顿大炮的说法中正确的是(    )

A. 炮弹的发射速度是发射一颗人造地球卫星的最大速度
B. 由于炮弹速度很大，炮弹绕地球做圆周运动的向心加速度大于地球表面的重力加速度
C. 炮弹的发射速度是各种绕地球做匀速圆周运动的卫星的最大速度
D. 如果发射速度更大一些，炮弹绕地球一周的时间可以更短

4.     如图所示，粗糙水平圆盘上，质量相等的A、B两物块叠放在一起，随圆盘一起做匀速圆周运动，则下列说法正确的是(    )

A. AB的运动属于匀变速曲线运动
B. B的向心力是A的向心力的2倍
C. 盘对B的摩擦力是B对A的摩擦力的2倍
D. 若B先滑动，则B与A之间的动摩擦因数小于盘与B之间的动摩擦因数

5.     2019年1月3日，“嫦娥四号”成功软着陆在月球背面，踏出了全人类在月球背面着陆的第一步，中国人登上月球即将成为现实。若月球表面的重力加速度约为地球表面重力加速度的，而月球的平均密度相当于地球平均密度的则月球的半径与地球的半径之比约为(    )

A. 1：16 B. 1：8 C. 1：4 D. 1：2

6.     已知一质量为m的物体静止在北极与赤道对地面的压力差为，假设地球是质量分布均匀的球体，半径为则地球的自转周期为(    )

A.  B.  C.  D.

7.     m为在水平传送带上被传送的小物体可视为质点，A为终端皮带轮，如图所示，已知皮带轮半径为r，传送带与皮带轮间不会打滑。当m可被水平抛出时，A轮每秒的转数最少是(    )
    

A.  B.  C.  D.

8.     为了提高一级方程式赛车的性能，在形状设计时要求赛车上下方空气存在一个压力差即气动压力，从而增大赛车对地面的正压力。如图所示，一辆总质量为600 kg的赛车以的速率经过一个半径为180 m的水平弯道，转弯时赛车不发生侧滑，侧向附着系数正压力与摩擦力的比值，则赛车转弯时(    )
   
    

A. 向心加速度大小约为 B. 受到的摩擦力大小约为
C. 受到的支持力大小约为6000 N D. 受到的气动压力约为重力的倍

9.     一个质量为m的物体，在几个与水平面平行的力作用下静止在水平面上，将其中一个力从F增为4F，而其它力不变，经时间t，该力的平均功率是(    )

A.  B.  C.  D.

10. 用一根细线一端系一小球可视为质点，另一端固定在一光滑锥顶上，如图所示，设小球在水平面内做匀速圆周运动的角速度为，细线的张力为，则随变化的图象是下图中的(    )

A.  B.
C.  D.

11. 图是“嫦娥一号奔月”示意图，卫星发射后通过自带的小型火箭多次变轨，进入地月转移轨道，最终被月球引力捕获，成为绕月卫星，并开展对月球的探测，下列说法正确的是(    )
     

A. 发射“嫦娥一号”的速度必须达到第二宇宙速度
B. 在绕月圆轨道上，卫星的周期与卫星质量无关
C. 卫星受月球的引力与它到月球中心距离的平方成反比
D. 在绕月圆轨道上，卫星受地球的引力大于受月球的引力

12. 学校对面的这块宝地搁置已久，如今终于动工了，塔吊是工地上必不可少的机器，如图，就是我们每天能看到的两台塔吊，现在我们研究下塔吊下物体的运动，为了简单起见我们让它躺平。如图所示，高为H的塔吊臂上有一可以沿水平方向运动的小车A，小车A下的绳索吊起重物B，在小车A与物体B以相同的水平速度沿吊臂向右匀速运动的同时，绳索将重物B向上吊起，A、B之间的距离以规律时间t变化，则在此过程中(    )
     

A. 绳索受到的拉力不断增大 B. 绳索对重物做功的平均功率不断增大
C. 重力做功的瞬时功率不断增大 D. 重物做匀变速曲线运动

13. 如图所示，质量为，半径为的光滑细圆管用轻杆固定在竖直平面内，小球A和B的直径略小于细圆管的内径。它们的质量分别为、。某时刻，小球A、B分别位于圆管最低点和最高点，且A的速度大小为，此时杆对圆管的弹力为零。则取(    )

A. A球可能对内侧管壁有压力
B. B球只能对外侧管壁有压力
C. B球的速度大小为
D. B球的速度大小为

14. 均匀分布在地球赤道平面上空的三颗同步通信卫星能够实现除地球南北极等少数地区外的“全球通信”．已知地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，同步卫星所在轨道处的重力加速度为，地球自转周期为T，下面列出的是关于三颗卫星中任意两颗卫星间距离s的表达式，其中正确的是(    )

A.  B.  C.  D.

15. 同学用图甲所示实验装置做“研究平抛物体的运动”实验，他先调整斜槽轨道槽口末端水平，然后在方格纸图甲中未画出方格上建立好直角坐标系xOy，将方格纸上的坐标原点与轨道槽口末端重合，Oy轴与重锤线平行，Ox轴水平。实验中使小球每次都从斜槽同一高度由静止滚下，经过一段水平轨道后抛出。依次均匀下移水平挡板的位置，分别得到小球在挡板上的落点，先在方格纸上标出相应的点迹，然后作出如图乙所示的小球的运动轨迹。
    
    平抛运动水平方向的分运动是______运动。选填“匀速直线”或“匀变速直线”
    为了能较准确地完成实验，需要______。
    A.实验所用斜槽的轨道必须是光滑的
    B.记录的点应适当多一些
    C.用平滑曲线把所有的点连接起来
    D.y轴的方向根据重垂线确定
    如图丙所示是某同学根据实验画出的平抛小球的运动轨迹，在轨迹上取三点A、B、C，测得A、B、C三点竖直坐标为、为、为，A、B、C三点间的水平间距均为，则小球平抛的初速度大小为______；B的速度大小为______取。
16. 某兴趣小组用如图所示的传感器装置，探究做匀速圆周运动的物体所受向心力的大小与物体的质量，轨道半径及角速度之间的关系。
    
    本实验应采用的方法为______。
    小组同学为了探究向心力跟角速度的关系，需要控制物体的质量和轨道半径两个变量保持不变，实验中，挡光片每经过光电门一次，通过力传感器和光电门就同时获得一组向心力F和角速度的数据。
    小组同学先让一个砝码做半径r为的水平面匀速圆周运动，得到图甲中①图线。然后保持砝码质量不变，再将运动的半径r分别调整为、、、，在同一坐标系中又分别得到图甲中②，③、④、⑤四条图线。
    对①图线的数据进行处理，获得了像，如图乙所示，该图像是一条过原点的直线，则图像横坐标x代表的是______。
    对5条图线进行比较分析，可以得到的结论为______。
17. 如图所示，一个半径为的金属圆环竖直固定放置，环上套有一个质量为m的小球，小球可在环上自由滑动，与环间的动摩擦因数为。某时刻小球向右滑动经过环的最高点时，环对小球的滑动摩擦力大小为，求该时刻小球的速率。不计空气阻力，重力加速度。

18. 已知万有引力常量G，地球半径R，月球与地球间距离r，同步卫星距地面的高度h，月球绕地球的运转周期，地球自转周期，地球表面的重力加速度某同学根据以上条件，提出一种估算地球质量M的方法：
    同步卫星绕地心做圆周运动，由得
    请判断上面的结果是否正确，并说明理由．如不正确，请给出正确的解法和结果．
    请根据已知条件再提出两种估算地球质量的方法，并解得结果．
19. 如图所示，小球P用长的细绳系着，在水平面内绕O点做匀速圆周运动，其角速度。另一质量的小球Q放在高出水平面的光滑水平槽上，槽与绳平行，槽口A点在O点正上方当小球Q受到水平恒力F作用开始运动时，小球P恰好运动到如图所示位置，Q运动到A时，力F自然取消。取，不计空气阻力。求：
    若两小球相碰，恒力F的表达式；用m、L、、h、g表示
    在满足条件的前提下，求Q运动到槽口的最短时间和相应的Q在槽上滑行的距离。

答案和解析

1.【答案】AD 

【解析】解：根据开普勒第三定律，有，可知火卫一距火星表面较近，故A正确；
B.根据万有引力提供向心力有：，解得：，可知火卫二的角速度较小，故B错误；
C.根据根据万有引力提供向心力有：，解得：，可知火卫一的运动速度较大，故C错误；
D.根据万有引力提供向心力有：，解得：，可知火卫一的向心加速度较大，故D正确。
故选：AD。
卫星绕火星做匀速圆周运动，万有引力等于向心力，列式求出线速度、角速度、周期和向心加速度的表达式，进行讨论即可。
此题考查了万有引力定律及其应用，解题的关键抓住万有引力提供向心力，列式求解出线速度、角速度、周期和向心力的表达式，再进行讨论。
 

2.【答案】C 

【解析】

【分析】
本题考查功的计算，要注意明确物体由恒力开始运动，故其运动方向与合力的方向相同；同时注意因为功是标量，求标量的和，几个量直接相加即可．
【解答】
物体在恒力作用下由静止开始运动，故运动方向沿合力的方向，合力如图所示；
则由几何关系可知，沿两分力方向上的位移分别为和；
则3N力所做功；
4N力所做的功；
总功；
故C正确，ABD错误。
故选：C。  

3.【答案】C 

【解析】解：A、能让炮弹绕地表做圆周运动的发射速度是发射一颗人造地球卫星的最小速度，故A错误
B、炮弹绕地表做圆周运动的向心加速度等于重力加速度，故B错误
C、炮弹的发射速度是各种绕地球做匀速圆周运动的卫星的最大速度，因为轨道半径越大，线速度越小，故C正确
D、由可得，发射速度越大，轨道半径越大，周期越长，故D错误
故选：C。
本题考查人造地球卫星原理，第一宇宙速度是最小发射速度，最大运行速度，发射速度越大，轨道半径越大。
明确人造卫星受的万有引力提供向心力，理解宇宙速度的物理意义，记住三个宇宙速度。
 

4.【答案】C 

【解析】

【分析】
A、B两物体一起做圆周运动，靠摩擦力提供向心力，两物体的角速度大小相等，结合牛顿第二定律分析判断。
解决本题的关键知道A、B两物体一起做匀速圆周运动，角速度大小相等，知道圆周运动向心力的来源，结合牛顿第二定律进行求解，难度中等。

【解答】
A.AB做匀速圆周运动，向心加速度的方向始终指向圆心，是不断变化的，所以该运动不属于匀变速曲线运动．故A错误；
B.因为A、B两物体的角速度大小相等，根据，因为两物块的角速度大小相等，转动半径相等，质量相等，则向心力相等，故B错误．
C.对AB整体分析有：，对A分析，有：，知盘对B的摩擦力是B对A的摩擦力的2倍，故C正确．
D.对AB整体分析有：，解得：，对A分析有：，解得：，因为B先滑动，可知B先达到临界角速度，可知B的临界角速度较小，即，故D错误。  

5.【答案】C 

【解析】解：已知月球表面的重力加速度约为地球表面重力加速度的，
在星球表面，重力等于万有引力，有：，
又，则有，
所以，
故C正确，ABD错误；
故选：C。
忽略球体自转，万有引力等于重力和密度公式列式求解。
本题考查万有引力在航空航天中的应用，在解答的过程中注意万有引力定律应用的两个公式的选择。
 

6.【答案】A 

【解析】解：在北极①
在赤道：②
根据题意，有③
联立解得：，A正确，BCD错误；
故选：A。
在赤道上物体所受的万有引力与支持力提供向心力可求得支持力，在南极支持力等于万有引力．
考查物体受力分析及圆周运动向心力的表达式，明确在两极物体没有向心力
 

7.【答案】A 

【解析】

【分析】
物体恰好不被抛出的临界条件是最高点重力恰好提供向心力，根据牛顿第二定律和向心力公式列式求解即可。
本题关键抓住临界条件，物体恰好不被抛出的临界条件是最高点重力恰好提供向心力，然后根据牛顿第二定律列式求解即可。

【解答】

物体恰好不被抛出的临界条件是最高点重力恰好提供向心力，根据牛顿第二定律有：

根据线速度定义公式，有：

联立解得：；故A正确，BCD错误。
 

8.【答案】D 

【解析】

【分析】
根据向心力的公式求出向心力的大小，汽车在转弯的过程中靠摩擦力提供向心力，根据牛顿第二定律求出摩擦力的大小，结合正压力与摩擦力的关系求出气动压力的大小。
解决本题的关键知道向心力的公式，知道汽车在水平路面上拐弯向心力的来源。
【解答】
，
A、根据向心加速度公式，故A错误；
B、因为摩擦力提供向心力，根据牛顿第二定律得：，故B错误；
CD、因为摩擦力，则汽车所受支持力，气动压力，故，故C错误，D正确；
故选：D。  

9.【答案】C 

【解析】解：将其中一个力从F增为4F，而其它力不变，则物体的合力为3F，根据牛顿第二定律得：
经时间t，物体的速度为
物体做初速度为零的匀加速直线运动，t时间内的平均速度为，故经时间t，该力的功率为
联立解得：，故ABD错误，C正确。
故选：C。
先确定合力大小，再根据牛顿第二定律求出加速度，根据速度-时间公式求经过时间t的速度，从而得到平均速度，再根据求该力的平均功率。
本题首先要掌握平衡条件的推论：物体受到多力平衡时，任意一个力与其余力各力的合力等大反向，其次，运用求功率时，要注意对应关系，当v是平均速度时可以求平均功率。
 

10.【答案】C 

【解析】解：设绳长为L，锥面与竖直方向夹角为，当时，小球静止，受重力mg、支持力N和绳的拉力而平衡，，所以A项、B项都不正确；
增大时，增大，N减小，当时，角速度为。
当时，由牛顿第二定律得，
，
，
解得；
当时，小球离开锥子，绳与竖直方向夹角变大，设为，由牛顿第二定律得
，
所以，此时图象的反向延长线经过原点。
可知图线的斜率变大，所以C项正确，D错误。
故选：C。
分析小球的受力，判断小球随圆锥作圆周运动时的向心力的大小，进而分析T随变化的关系，但是要注意的是，当角速度超过某一个值的时候，小球会飘起来，离开圆锥，从而它的受力也会发生变化，T与的关系也就变了．
本题很好的考查了学生对物体运动过程的分析，在转的慢和快的时候，物体的受力会变化，物理量之间的关系也就会变化．
 

11.【答案】BC 

【解析】解：“嫦娥一号”卫星仍在地球的引力范围内，故它的发射速度大于第一宇宙速度，小于第二宇宙速度，故A错误；
C.设卫星轨道半径为r，由万有引力定律知卫星受到引力，卫星受月球的引力与它到月球中心距离的平方成反比，故C正确；
B.设卫的周期为T，由
得
所以卫星的周期与月球质量有关，与卫星质量无关，故B正确；
D.卫星在绕月轨道上运行时，由于离地球很远，受到地球引力很小，卫星做圆周运动的向心力主要是月球引力提供，在绕月圆轨道上，卫星受地球的引力小于受月球的引力，故D错误。
故选：BC。
根据三个宇宙速度的概念进行分析解答；根据万有引力提供向心力求解卫星的周期的表达式；根据万有引力定律的公式分析解答；结合万有引力定律分析卫星受地球的引力与受月球的引力大小。
解决该题需要掌握第一宇宙速度和第二宇宙速度的物理意义，能根据万有引力提供向心力分析求解卫星的周期的表达式。
 

12.【答案】BCD 

【解析】解：A、由题意易知，重物B在t时间内上升的高度为，h与成正比，所以重物B匀加速上升，所受合外力恒定，则绳索受到的拉力大小不变，故A错误；
B、重物B在竖直方向的平均速度不断增大，根据分析可知绳索对重物做功的平均功率不断增大，故B正确；
C、重物B的速度不断增大，根据可知重力做功的瞬时功率不断增大，故C正确；
D、重物在竖直方向上做匀加速直线运动，具有竖直向上的分加速度，在水平方向上做匀速直线运动，水平方向分加速度为零，所以合加速度与合速度不在同一直线上，合运动为加速度不变的曲线运动，即匀变速曲线运动，故D正确。
故选：BCD。
重物B水平方向做匀速运动，竖直方向做匀加速直线运动，根据竖直方向上的运动规律分析其加速度方向，根据牛顿第二定律判断拉力的变化。根据分析绳索对重物做功的平均功率变化情况。根据分析重力做功的瞬时功率变化情况。根据合速度与合加速度的方向关系，判断重物的运动轨迹。
解决本题时，要知道合运动与分运动具有等效性，因而可以通过先研究分运动，再合成为合运动，从而得到合运动的规律。
 

13.【答案】BD 

【解析】解：球处于竖直面内圆周运动的最低点，由支持力与重力的合力提供向心力，小球必定对外侧管壁有压力，不可能对内侧管壁有压力，故A错误；
B.此时杆对圆管的弹力为零，小球B必定对圆管有向上的作用力，即B球只能对外侧管壁有压力，故B正确；
对A小球由牛顿第二定律得
对B小球由牛顿第二定律得
根据牛顿第三定律有：


对圆管有
故C错误，D正确。
故选：BD。
A球处于竖直面内圆周运动的最低点，由支持力与重力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律解得CD项。
本题考查圆周运动，熟练掌握向心力公式是解题关键，注意向心力的来源。
 

14.【答案】AC 

【解析】解：根据万有引力提供向心力得：，r为轨道半径，有：
，
根据地球表面处万有引力等于重力得：，得：
根据题意画出俯视三颗同步通信卫星的几何位置图象：
根据几何关系得：
所以，
根据同步卫星处万有引力等于重力得：，
由于

所以
故选：
了解同步卫星的含义，即同步卫星的周期必须与地球相同．
通过万有引力提供向心力，列出等式通过已知量确定未知量．
根据万有引力等于重力，代换
不同的同步卫星在地球赤道平面上空同一轨道上，画出几何图象，找出物理量的几何关系．
运用黄金代换式求出问题是考试中常见的方法．
 

15.【答案】匀速直线   

【解析】解：平抛运动的小球在水平方向上不受力的作用，故水平分运动是匀速直线运动。
所用斜槽轨道不必要求是光滑的，只要小球到达底端时速度相同即可，故A错误；
B.为了能更完整，准确的记录小球在空中的运动轨迹，记录的点应适当多一些，故B正确；
C.为了比较准确地描出小球的运动轨迹，应该用平滑曲线连接各点，但是应该把偏离曲线太多的点舍去，故C错误；
D.为保证y轴的方向竖直向下，应根据重垂线来确定，故D正确。
故选：BD。
根据平抛运动规律可得：
竖直方向：

水平方向：，

联立解得：，；
B点竖直方向的分速度大小为

B点速度大小为
。
故答案为：匀速直线；；；。
根据平抛运动规律分析；
根据实验原理分析实验步骤的合理性；
小球离开导轨后做平抛运动，将平抛运动分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动，据此列方程即可求解。
本题主要考查了平抛运动规律的理解和应用，平时要加强练习，提高应用基本规律解决问题能力，同时要会对实验进行正确的误差分析。
 

16.【答案】控制变量法    m和不变，可知F与r成正比 

【解析】解：本实验应采用的方法为控制变量法；
由题知，图甲中①图线是在r为的情况下让一个砝码做匀速圆周运动，根据
可知在半径和质量不变的情况，F与的成正比，故图乙中横坐标x代表的是；
和不变，在图像中找到同一个对应的向心力，根据5组向心力F与半径r的数据，可知F与r成正比。
故答案为：控制变量法；；和不变，可知F与r成正比
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。
探究F与r的关系时，要先控制m和不变，因此可在图像中找到同一个对应的向心力，根据5组向心力F与半径r的数据，在坐标系中描点作图，若得到一条过原点的直线，则说明F与r成正比。
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。
 

17.【答案】解：小球滑动经过环的最高点时，环对小球的滑动摩擦力大小可表示为，
解得环对小球的弹力大小为
据牛顿第二定律可得，当环对小球的弹力向上时
解得小球的速率为
当环对小球的弹力向下时
解得小球的速率为
答：该时刻小球的速率可能为或。 

【解析】根据滑动摩擦力的大小求出小球在最高点所受的弹力大小，结合牛顿第二定律求出小球的速率．
解决本题的关键知道小球做圆周运动向心力的来源，结合牛顿第二定律进行求解，注意在最高点，环对球的弹力可能向上，可能向下．
 

18.【答案】解：上面结果是错误的，地球的半径R在计算过程中不能忽略，正确解法和结果：

得    
方法一：月球绕地球做圆周运动，
由得；
方法二：同步卫星绕地球做圆周运动，

得；
方法三：在地面重力近似等于万有引力，
由
得   

【解析】根据万有引力提供向心力，列式求解，地球半径较大，不能忽略；
对月球或地球应用万有引力提供向心力，也可根据在地球表面重力等于向心力求解．
本题关键抓住万有引力提供向心力或在地球表面重力等于万有引力．
 

19.【答案】解：为了保证两球相碰，球Q从A点飞出水平射程为L，设飞出时的速度为v，则有
竖直方向有：
A在水平面上有
根据速度-时间关系有：
要使两球相碰应有
联立解得、2、
由可知，，Q运动到槽口的时间最短，则有，代入数据解得：
最小拉力为
Q在槽上滑行的距离为x，则有

代入数据解得
答：若两小球相碰，恒力F的表达式为、2、；
在满足条件的前提下，Q运动到槽口的最短时间为，相应的Q在槽上滑行的距离为。 

【解析】先根据牛顿第二定律和运动学公式表示出球Q到达A点的速度，然后由平抛运动规律表示出球Q平抛下落的时间，由圆周运动周期公式表示出P到达最左端的时间，列式时注意P球运动的周期性；
球运动半圈时有最短时间，由上题结果求解．
本题涉及了匀变速直线运动、圆周运动、平抛运动，根据不同的运动形式选择不同的运动规律，用时间相等将它们联系起来是关键．解题时要注意圆周运动的周期性．