2021-2022学年广西玉林市第十中学高一（下）期中物理试题含解析

2022年春季期玉林高中南校区期中考试

（高一物理学科）试题

一、单项选择题：本题共6小题，每小题4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. 在物理学发展的过程中，许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程。在对以下几位物理学家所作科学贡献的叙述中，正确的说法是（　　）

A. 物理学家牛顿用天平做实验测出引力常量

B. 牛顿在研究自由落体运动时采用了理想实验法

C. 哥白尼首先提出了“地心说”

D. 开普勒通过第谷多年观测数据提出了行星运动定律

【答案】D

【解析】

【详解】A．英国物理学家卡文迪什用扭秤实验测出了引力常量G，故A错误；

B．伽利略在研究自由落体运动时采用了实验和逻辑推理相结合的科学思维方法，故B错误；

C．哥白尼首先提出了“日心说”，故C错误；

D．开普勒通过整理第谷多年的观测数据，经过多年的尝试性计算，提出了行星运动定律，故D正确。

故选D。

2. 如图为过山车以及轨道简化模型，以下判断正确的是（　　）

A. 过山车在圆轨道上做匀速圆周运动

B. 过山车在圆轨道最高点时的速度应不大于

C. 过山车在圆轨道最低点时乘客处于超重状态

D. 过山车在斜面高处由静止滑下能通过圆轨道最高点

【答案】C

【解析】

【详解】A．过山车在竖直圆轨道上做圆周运动，机械能守恒，动能和重力势能相互转化，速度大小变化，不是匀速圆周运动，故A错误；

B．在最高点，重力和轨道对车的压力提供向心力，当压力为零时，速度最小，则

解得

即过山车在圆轨道最高点时的速度应不小于，故B错误；

C．在最低点时，重力和轨道对车的压力提供向心力，有

在最低点时，向心加速度方向是向上的，乘客处于超重状态，故C正确；

D．过山车在斜面高处由静止滑下到最高点的过程中，有

解得

由上述式子可知，若过山车能上升到最高点，则在最高点时速度为零。而根据之前的分析可知，过山车在最高点的最小速度大小为，所以过山车不能通过最高点，故D错误。

故选C。

3. 二十四节气中的春分与秋分均为太阳直射赤道，春分为太阳从南回归线回到赤道，秋分则为太阳从北回归线回到赤道。2022年3月20日为春分，9月23日为秋分，可以推算从春分到秋分为187天，而从秋分到春分为179天。设以上两个时间段内地球公转的轨迹长度相等，如图所示，关于上述自然现象，下列说法正确的是（　　）

A. 地球绕太阳公转的速度大小不变

B. 从春分到秋分地球离太阳比从秋分到春分远

C. 夏天地球离太阳较近

D. 从春分到夏至地球公转的速度变大

【答案】B

【解析】

【详解】A．由题图可知，地球到太阳的距离时刻改变。根据开普勒第二定律可知，地球的公转速度大小时刻改变，A错误；

B．由题图可知，从春分到秋分地球离太阳比从秋分到春分远，B正确；

C．由题图可知，夏天地球离太阳较远，C错误；

D．由题图可知，从春分到夏至地球到太阳的距离越来越远，根据开普勒第二定律可知，从春分到夏至地球公转的速度变小，D错误。

故选B。

4. 2020年7月31日，习近平总书记向世界宣布北斗三号全球卫星导系统正式开通，标志着北斗三步走战略圆满完成，北斗迈进全球服务新代。北斗系统主要由离地面高度为5.6R（R为地球半径）的同步轨道卫星和离地3R的中圆轨道卫星组成，设地球表面重力加速度为g忽略地球自转，则（　　）

A. 这两种卫星线速度都大于

B. 中圆轨道卫星的运行周期小于24小时

C. 中圆轨道卫星的向心加速度约为

D. 若卫星从中圆轨道变轨到同步轨道，需向前方喷气减速

【答案】B

【解析】

【详解】A．近地轨道卫星，认为地球表面重力提供向心力

得

一般卫星，万有引力提供向心力，由

得

一般卫星所受重力小于在地表所受重力

故

故A错误；

B．根据公式

得

中圆卫星轨道半径小于同步卫星轨道半径，中圆卫星周期较小于同步卫星周期，即小于24h，故B正确；

C．由题意得

又

得

故C错误；

D．卫星从低轨道向高轨道需要加速做离心运动，故D错误。

故选B。

5. 如图所示，横截面为直角三角形的两个相同斜面紧靠在一起，固定在水平面上，小球从左边斜面的顶点以不同的初速度向右水平抛出，最后落在斜面上．其中有三次的落点分别是a、b、c，不计空气阻力，则下列判断正确的是（　　）

A. 落点b、c比较，小球落在b点的飞行时间短

B. 小球落在a点和b点的飞行时间均与初速度v0成正比

C. 三个落点比较，小球落在c点，飞行过程中速度变化最快

D. 三个落点比较，小球落在c点，飞行过程中速度变化最大

【答案】B

【解析】

【详解】A．平抛运动在竖直方向的分运动是自由落体运动，小球落到c点比落到b点竖直方向下落的距离小，则落点b、c比较，小球落在c点的飞行时间短，故A错误；

B．设斜面倾角为，小球落在a点和b点时，有

，

，

，

则小球的飞行时间

；

即小球落在a点和b点的飞行时间均与初速度v0成正比，故B项正确；

C．小球抛出后均做平抛运动，飞行过程中加速度均为重力加速度，飞行过程中速度变化快慢一样，故C项错误；

D．小球抛出后均做平抛运动，飞行过程中加速度均为重力加速度；小球落在c点，竖直方向下落距离最小，飞行时间最短；则小球落在c点，飞行过程中速度变化最小，故D项错误。

故选B。

【点睛】小球以不同速度从斜面水平抛出还落在此斜面上，速度方向与斜面的夹角相同，小球在空中飞行时间与小球的水平初速成正比。

6. 如图所示，粗糙水平转盘上，质量相等的A、B两个物块叠放在一起，随转盘一起做匀速圆周运动，则下列说法正确的是（　　）

A. A、B两物块产生不相同大小的向心力

B. A、B两物块所合力方向不一致

C. A、B两物块所受摩擦力大小一样

D. 当转盘转速缓慢增加时，某一时刻A、B两物块一定同时相对转盘滑动

【答案】C

【解析】

【详解】A．因为A、B两物体质量相等、转动半径相等、角速度相同，根据可知向心力大小相等，故A错误；

B． A、B两物块随转盘一起做匀速圆周运动，所合力方向一致指向圆心O，故B错误；

C．对A分析有

对AB整体分析有

则B受的摩擦力的合力

因此A、B两物块所受摩擦力大小一样，故C正确；

D．物体做匀速圆周运动，所需向心力由静摩擦力提供，假设物块和水平转盘的动摩擦因数为，AB之间的动摩擦因数为，当AB整体恰和转盘发生相对滑动时，有

解得

此时A需要的向心力为

如果，则两个物体一起离开圆盘，如果，则A先和B发生相对滑动。故D错误。

故选C。

二、多项选择题：本题共4小题，每小题6分，共24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。

7. 下列说法正确的是（　　）

A. 火车转弯处，设计师总使外轨略高于内轨，这样做的目的是为了减小轨道与轮缘间的相互作用

B. 汽车通过拱形桥的最高点时，速度越小，对桥面的压力越小

C. 高速公路弯道上，为了提高通行率，往往设计为内高外低

D. 棉花糖制作是利用了离心运动的原理

【答案】AD

【解析】

【分析】

【详解】A．火车转弯处，设计师总使外轨略高于内轨，火车自身重力与地面支持力的合力提供向心力，这样做的目的是为了减小轨道与轮缘间的相互作用。故A正确；

B．汽车通过拱形桥的最高点时，有

可知速度越小，对桥面的压力越大。故B错误；

C．高速公路弯道上，为了提高通行率，往往设计为内低外高。故C错误；

D．棉花糖的制作是利用了离心运动的原理。故D正确。

故选AD。

8. 玉树大地震，牵动了全国人民的心．一架装载救灾物资的直升飞机，以10 m/s的速度水平飞行，在距地面180 m的高度处，欲将救灾物资准确投放至地面目标，若不计空气阻力，g取10 m/s2，则

A. 物资投出后经过6 s到达地面目标

B. 物资投出后经过18 s到达地面目标

C. 应在距地面目标水平距离60 m处投出物资

D. 应在距地面目标水平距离180 m处投出物资

【答案】AC

【解析】

【详解】A、货物竖直分运动是自由落体运动，根据，得到
故A正确，B错误；
C、货物水平方向以做匀速直线运动，故故C正确，D错误．

点睛：货物离开飞机后以的初速度做平抛运动，水平分运动是匀速直线运动，竖直分运动是自由落体运动，根据平抛运动的分位移公式列式计算即可．

9. 如图所示，三颗质量均为m的地球同步卫星等间隔分布在半径为r的圆轨道上，设地球质量为M、半径为R，下列说法正确的是(　　)

A. 地球对一颗卫星的引力大小

B. 一颗卫星对地球的引力大小为

C. 两颗卫星之间的引力大小为

D. 三颗卫星对地球引力的合力大小为零

【答案】BCD

【解析】

【详解】试题分析: 计算卫星与地球间的引力，r应为卫星到地球球心间的距离也就是卫星运行轨道半径r，而r-R为同步卫星距地面的高度，故A错误；故B正确；根据几何关系可知，两同步卫星间的距离d=，故两卫星间的引力大小为，故C正确；卫星对地球的引力均沿卫星地球间的连线向外，由于三颗卫星质量大小相等，对地球的引力大小相等，又因为三颗卫星等间隔分布，根据几何关系可知，地球受到三个卫星的引力大小相等且方向成120°角，所以合力为0，故D正确．

考点：万有引力定律其应用

10. 如图所示为科学家模拟水星探测器进入水星表面绕行轨道的过程示意图，假设水星的半径为R，探测器在距离水星表面高度为3R的圆形轨道I上做匀速圆周运动，运行的周期为T，在到达轨道的P点时变轨进入椭圆轨道II，到达轨道II的“近水星点”Q时，再次变轨进入近水星轨道Ⅲ绕水星做匀速圆周运动，从而实施对水星探测的任务，则下列说法正确的是（　　）

A. 水星探测器在P、Q两点变轨的过程中速度均减小

B. 水星探测器在轨道II上运行的周期小于T

C. 水星探测器在轨道I和轨道II上稳定运行经过P时加速度大小不相等

D. 若水星探测器在轨道II上经过P点时的速度大小为vP，在轨道Ⅲ上做圆周运动的速度大小为v3，则有v3>vP

【答案】ABD

【解析】

【详解】AD．在轨道I上运行时

而变轨后在轨道II上通过P点后，将做近心运动，因此

则有

从轨道I变轨到轨道II应减速运动；而在轨道II上通过Q点后将做离心运动，因此

而在轨道III上做匀速圆周运动，则有

则有

从轨道II变轨到轨道III同样也减速，A正确；

B．根据开普勒第三定律

恒量

由于轨道II的半长轴小于轨道I的半径，因此在轨道II上的运动周期小于在轨道I上运动的周期T，B正确；

C．根据牛顿第二定律

同一位置受力相同，因此加速度相同，C错误；

D．根据

解得

可知轨道半径越大运动速度越小，因此

又

因此

D正确。

故选ABD。

三、实验题：共2小题，15分。

11. 用如图所示的装置可以探究做匀速圆周运动的物体需要的向心力的大小与哪些因素有关。

（1）本实验采用的科学方法是___________。

A．控制变量法            B．累积法

C．微元法                D．放大法

（2）图示情景正在探究的是___________。

A．向心力的大小与半径的关系

B．向心力的大小与线速度大小的关系

C．向心力的大小与角速度的关系

D．向心力的大小与物体质量的关系

（3）通过本实验可以得到的结论是___________。

A．在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度的平方成正比

B．在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与线速度的大小成正比

C．在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比

D．在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成反比

【答案】    ①. A    ②. D    ③. AC

【解析】

【分析】

【详解】（1）[1] 在这两个装置中，控制半径，角速度，不变，只改变质量，来研究向心力与质量之间的关系，故采用的控制变量法。

故选A。

（2）[2] 控制半径，角速度不变，只改变质量，来探究的是向心力的大小与物体质量的关系。

故选D。

（3）[3]A ．由可知在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度的平方成正比，A正确

B．由，在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与线速度平方的大小成正比，B错误；

C．由，在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比，C正确；

D．由，在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成正比，D错误；

故选AC。

12. 如图所示的实验装置，可用来研究平抛物体的运动．

（1）关于实验过程中的一些做法，以下合理的有______；

A．安装斜槽轨道，使其末段保持水平

B．调整木板，使之与小球下落的竖直面平行

C．每次小球应从同一位置由静止释放

D．用折线连接描绘的点得到小球的运动轨迹

（2）某同学在实验操作时发现，将小钢球轻轻放在斜槽末端时，小球能自动滚下．他应该如何调整：__________________________________；

（3）以抛出点为坐标原点O，利用水平位移x和竖直位移y的多组数据做出小球的运动轨迹图，如右图所示．在图线上取一点P，其坐标如图所示．则小球从O运动到P的时间t=_______s；小球初速度的大小v0=_________m/s（重力加速度g取10m/s2）．

【答案】    ①. （1）ABC    ②. （2）调节斜槽末段水平    ③. （3）0.3    ④. 1

【解析】

【详解】解：(1)A、为了保证小球离开斜槽后做平抛运动，安装斜槽轨道时，使其末端保持水平，故选项A正确；

B、为准确方便确定小球运动轨迹，应调整木板，使之与小球下落的竖直面平行，故选项B正确；

C、为保证小球做平抛运动的初速度相等，每次小球应从斜槽的同一位置由静止释放，故选项C正确；

D、用平滑的曲线连接描绘的点得到小球的运动轨迹，故选项D错误；

(2) 小球能自动滚下说明斜槽末端不水平，应该调整：调节斜槽末端水平，保证小球做平抛运动；

(3)根据，解得小球从O运动到P的时间

水平方向则有，解得小球初速度的大小

四、计算题：共3小题，37分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。

13. “天问一号”于2021年2月到达火星附近，实施火星捕获。5月15日择机实施降轨，着陆巡视器与环绕器分离，软着陆火星表面，火星车驶离着陆平台，开展巡视探测等工作。若分离前“天问一号”绕火星做匀速圆周运动，距火星表面高度h，运动周期为T，火星半径为R，引力常量为G。求：

（1）火星的质量M；

（2）火星表面的重力加速度g。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）设天问一号的质量为m，绕火星做匀速圆周运动，由牛顿第二定律可得

解得

（2）设火星表面有物体m0，忽略火星自转的情况下，重力与万有引力相等

解得

14. 汽车若在起伏不平的公路上行驶时，应控制车速，以避免造成危险．如图所示为起伏不平的公路简化的模型图：设公路为若干段半径r为50m的圆弧相切连接，其中A、C为最高点，B、D为最低点，一质量为2000kg的汽车（作质点处理）行驶在公路上，（g=10m/s2）试求：

（1）当汽车保持大小为20m/s的速度在公路上行驶时，路面的最高点和最低点受到压力各为多大

（2）速度为多大时可使汽车在最高点对公路的压力为零

（3）简要回答为什么汽车通过拱形桥面时，速度不宜太大

【答案】(1)最高点：4000N  ，最低点：36000N

(2)

(3) 若速度太大，则车对地面的压力明显减小甚至为0，则车与地面的摩擦力明显减小甚至为0，会给汽车刹车和转弯带来困难，甚至可能使汽车腾空抛出

【解析】

【详解】（1）最高点：   得：

则路面受到的压力为： 

最低点：，得： 

则路面受到的压力为：

（2）由： 得：  

（3）若速度太大，则车对地面的压力明显减小甚至为0，则车与地面的摩擦力明显减小甚

至0，会给汽车刹车和转弯带来困难，甚至可能使汽车腾空抛出

综上所述本题答案是：(1)最高点：4000N  ，最低点：36000N

(2)

(3) 若速度太大，则车对地面的压力明显减小甚至为0，则车与地面的摩擦力明显减小甚至为0，会给汽车刹车和转弯带来困难，甚至可能使汽车腾空抛出

点睛：了解汽车过最高点的临界情况，利用向心力公式可以求出临界速度，以及不同速度下汽车受到的支持力．

15. 如图所示，在光滑水平面上竖直固定一半径为的光滑半圆槽轨道，其底端恰与水平面相切。质量为的小球以的初速度经半圆槽轨道最低点B滚上半圆槽，小球恰能通过最高点C后落回到水平面上的A点，（不计空气阻力，重力加速度为）求：

（1）小球通过B点时对半圆槽的压力大小；

（2）A、B两点间的距离；

（3）小球落到A点时的速度大小。

【答案】(1)60N；(2)1m；(3)5m/s

【解析】

【分析】

【详解】(1)对小球在B点受力分析，根据牛顿第二定律，有

代入数据，得

根据牛顿第三定律，有小球通过B点时对半圆槽的压力大小为60N。

(2)小球在C点时，满足

解得

从C到A小球做平抛运动，有

代入数据，有

(3)竖直方向的速度为

则故小球落到A点时的速度大小为