2021-2022学年江苏省南通市通州区石港中学高一（下）第一次段考物理试卷(含答案解析)

2021-2022学年江苏省南通市通州区石港中学高一（下）第一次段考物理试卷

1.  发现万有引力定律和测出引力常量的科学家分别是(    )

A. 开普勒，卡文迪许 B. 牛顿，卡文迪许 C. 牛顿，牛顿 D. 开普勒，伽利略

2.  如图所示，“旋转秋千”中的两个座椅A、B质量相等，通过相同长度的缆绳悬挂在旋转圆盘上.不考虑空气阻力的影响，当旋转圆盘绕竖直的中心轴匀速转动时，下列说法正确的是(    )

A.    A的速度比B的大
B.    A与B的向心加速度大小相等
C.    悬挂A、B的缆绳与竖直方向的夹角相等
D.   悬挂A的缆绳所受的拉力比悬挂B的小

3.  把行星运动近似看作匀速圆周运动以后，开普勒第三定律可写为，则可推得(    )

A. 行星受太阳的引力为 B. 行星受太阳的引力都相同
C. 行星受太阳的引力 D. 质量越大的行星受太阳的引力一定越大

4.  如图所示，A、B、C三个物体放在旋转圆台上，动摩擦因数均为，A的质量为2m，B、C的质量均为m，A、B离轴的距离为R，C离轴的距离为2R，则当圆台旋转时设A、B、C都没有滑动，下列说法错误的是(    )

A. C的向心加速度最大 B. B的静摩擦力最小
C. 当圆台转速增大时，A比B先滑动 D. 当圆台转速增大时，C将最先滑动

5.  如图所示，用细绳拴着质量为m的小球，在竖直面内做圆周运动，圆周半径为R，则下列说法正确的是(    )

A. 小球过最高点时，绳子张力不可能为零
B. 小球过最高点时的最小速度为零
C. 若小球过最低点时的速度，此时绳子的拉力大小为3mg
D. 小球过最高点时，绳子对小球的作用力可以与球所受的重力方向相反

6.  如图所示，质量为m的小球固定在杆的一端，在竖直面内绕杆的另一端作圆周运动．当小球运动到最高点时，即时速度，L是球心到O点的距离，则球对杆的作用力是(    )

A. 的拉力 B. 的压力 C. 零 D. 的压力

7.  如图所示，两质量相等的卫星A、B绕地球做匀速圆周运动，用R、T、、S分别表示卫星的轨道半径、周期、动能、与地心连线在单位时间内扫过的面积．下列关系式正确的是(    )

A.  B.  C.  D.

8.  如图所示，有a、b、c三颗地球卫星，a处在地球附近轨道上运动，b在地球椭圆轨道上，c在地球的同步卫星轨道上。下列说法中正确的是(    )

A. 对卫星a、c比较，相同时间内a卫星转过的弧长最长
B. a、b、c三颗卫星运行速度都小于第一宇宙速度
C. b卫星由近地点向远地点运动过程中，机械能减小
D. a卫星的动能一定大于c卫星的动能
 

9.  如图所示，力F大小相等，物体沿水平面向右运动相同的位移，下列情况下F做功最多的是(    )

A.
B.
C.
D.

10.  夏季游乐场“勇闯险关”项目受到游客的欢迎，简化模型如图，一游客可视为质点从平台A处靠绳子摆动到最低点B后松开绳子，从B点进入沿光滑圆管道，运动至C点时脱离管道，最终落在水面上的D点，不计空气阻力。下列说法中正确的是(    )

A. 在B点时，游客对绳子的拉力等于其重力 B. B到C过程，游客可以做匀速圆周运动
C. C到D过程，游客做平抛运动 D. B到D过程，游客重力的功率一直增大

11.  如图所示，滑块在倾角为的斜面上，从a点由静止下滑，到b点接触到一个轻弹簧，滑块压缩弹簧到c点后被弹回，向上运动到b点时速度刚好为零。已知、在整个过程中重力对物体做功W，那么(    )

A. 滑块从a点下滑，至b点有最大动能
B. 从a到c滑块重力势能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量
C. 弹簧弹性势能的最大值为W
D. 滑块从开始压缩弹簧到返回b点的过程中机械能能减少

12.  质量为500kg的赛车在平直赛道上以恒定规律加速，受到的阻力不变，其加速度a和速度倒数的关系如图所示，则赛车(    )

A. 做匀加速直线运动
B. 功率为20kW
C. 所受阻力大小为2000N
D. 速度大小为时牵引力大小为3000N
 

13.  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F，速度传感器测量圆柱体的线速度v，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F与线速度v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v，多次测量，该同学测出了五组F、v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。
①作出图线；
②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

14.  “嫦娥一号”的成功发射，为实现中华民族几千年的奔月梦想迈出了重要的一步。已知“嫦娥一号”绕月飞行轨道近似为圆形，距月球表面高度为2R，飞行n圈耗时t，月球的半径为R，引力常量为G。求：
月球表面的重力加速度；
月球的第一宇宙速度。

15.  在宇宙探索中，科学家发现某颗行星的质量和半径均为地球的，宇航员登陆到该行星的表面时，将长度的细绳一端固定，另一端系质量的金属球，并让金属球恰好能在竖直面内作圆周运动。已知地球表面重力加速度，求：
该行星表面的重力加速度；
金属球通过最高点时线速度大小；
金属球通过最低点时细绳的拉力大小。

16.  如图所示，ABC为一细圆管构成的圆轨道，将其固定在竖直平面内，轨道半径为比细圆管的半径大得多，OA水平，OC竖直，最低点为B，最高点为C，细圆管内壁光滑．在A点正上方某位置有一质量为m的小球可视为质点由静止开始下落，刚好进入细圆管内运动．已知细圆管的内径稍大于小球的直径，不计空气阻力．
若小球经过C点时恰与管壁没有相互作用，求小球经过C点时的速度大小；
若小球刚好能到达轨道的最高点C，求小球经过最低点B时的速度大小和轨道对小球的作用力大小；
若小球从C点水平飞出后恰好能落回到A点，求小球刚开始下落时距离A点的高度．

17.  如图所示，半径的光滑半圆形轨道BC固定在竖直平面内，轨道最低点左侧的光滑水平面上紧挨C点静止放置一木板，木板质量，上表面与C点等高。现将质量为的物块可视为质点从圆心O等高的A点射出，恰好能从轨道B端沿切线方向进入轨道。已知物块与木板间的动摩擦因数，取。求：
发射器A到轨道圆心O的距离s；
物块对圆轨道C点的压力；
木板足够长，物块在木板上相对滑动的长度l。

答案和解析

1.【答案】B 

【解析】解：发现万有引力定律的科学家是牛顿，他提出了万有引力定律。
首次比较精确地测出引力常量的科学家是卡文迪许，牛顿得到万有引力定律之后，并没有测得引力常量，引力常量是由卡文迪许用扭秤实验测得的。故ACD错误，B正确。
故选：B。
依据物理学的发展史和各个人对物理学的贡献可以判定各个选项。
本题需要掌握物理学的发展历史，明确各个课本提到的各个人物对于物理学的贡献，属于基础记忆考查。
 

2.【答案】D 

【解析】解：A、A、B的角速度相等，根据公式：，A的运动半径小，A的速度就小。故A错误。
B、根据公式：，A的运动半径小，A的向心加速度就小，A的向心力就小，根据平行四边形定则知，A对缆绳的拉力就小，故D正确，B错误。
C、对任一座椅，受力如图，由绳子的拉力与重力的合力提供向心力，则得：，则得，A的半径r较小，相等，可知A与竖直方向夹角较小，故C错误。
故选：D。
AB两个座椅具有相同的角速度，分别代入速度、加速度、向心力的表达式，即可求解．
解决本题的关键知道A、B的角速度相等，转动的半径不等，知道向心力的来源，结合牛顿第二定律进行求解，难度不大．
 

3.【答案】C 

【解析】解：AC、行星围绕着太阳做匀速圆周运动，万有引力等于向心力，故：
    ①
根据开普勒第三定律，有：
②
联立①②，消去T，得到：

故A错误，C正确；
B、根据，不同的行星的周期、质量、轨道半径都可能不同，故F不一定相等，故B错误；
D、根据，质量大的行星受到的引力不一定大，还与距离大小有关，故D错误；
故选：
行星围绕着太阳做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，根据牛顿第二定律并结合开普勒第三定律列式分析即可．
本题考查万有引力定律的发现过程，关键是根据牛顿第二定律、向心力公式和开普勒第三定律列式分析，基础题目．
 

4.【答案】C 

【解析】解：A、三个物体随旋转圆台做圆周运动，角速度相等，则向心加速度：，由于C物体的转动半径最大，故加速度最大，故A正确；
B、三个物体随旋转圆台做圆周运动，角速度相等，静摩擦力提供向心力，根据牛顿第二定律，则A受到的摩擦力为：，，，故B的摩擦力最小，故B正确；
CD、物体恰好滑动时，静摩擦力达到最大，对B有：，解得：，即转动半径最大的最容易滑动，故物体C先滑动，然后物体A、B一起滑动，故C错误，D正确。
本题选择错误的，
故选：C。
物体绕轴做圆周运动，角速度相等，根据向心加速度公式分析加速度大小；根据静摩擦力提供向心力，根据牛顿第二定律列式求解即可。
本题关键是建立滑块做圆周运动的模型，根据牛顿第二定律列式求解出一般表达式进行分析，注意明确解题的关键在于三个物体的角速度均相同。
 

5.【答案】C 

【解析】解：AB、在最高点的临界情况是拉力，此时有：，则最小速度，故AB错误；
C、若小球过最低点时的速度，此时，解得：绳子的拉力大小为，故C正确；
D、在最高点，绳子只能提供竖直向下的拉力，不可能提供与球所受重力方向相反竖直向上的作用力，故D错误。
故选：C。
小球在最高点时，当绳子拉力为零，重力提供向心力，此时速度最小，根据牛顿第二定律求出最高点的最小速度。知道绳子只能表现为拉力。
解决本题的关键掌握细绳拉着小球在竖直平面内做圆周运动，在最高点有最小速度，此时拉力。
 

6.【答案】B 

【解析】解：球在最高点对杆恰好无压力时，重力提供向心力，根据牛顿第二定律，有：

解得：

由于
故杆对球有支持力，根据牛顿第二定律，有：

解得：
根据牛顿第三定律，球对杆有向下的压力，大小为；
故选：B。
球在最高点对杆恰好无压力时，重力提供向心力，根据牛顿第二定律列式求解速度；即时速度时，再对小球受力分析，根据牛顿第二定律列式求解杆的弹力，然后结合牛顿第三定律求解压力．
本题关键是明确向心力来源，求解出弹力为零的临界速度，然后结合牛顿第二定律列式分析，不难．
 

7.【答案】D 

【解析】解：AD、由开普勒第三定律得：，由图示可知：，则：，故A错误，D正确；
B、万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得：，卫星动能：，由于卫星质量m相等而，则：，故B错误；
C、由开普勒第二定律可知，对于同一行星与中心天体连线在同一时间内扫过的面积相等，该题不是同一行星，故C错误；
故选：D。
根据万有引力提供向心力得出周期、线速度与轨道半径的关系，从而比较周期和线速度的大小，根据开普勒第二定律比较扫过的面积，根据开普勒第三定律得出轨道半径和周期的关系．
本题考查了万有引力定律的应用，解决本题的关键是掌握开普勒第二定律、开普勒第三定律、万有引力公式与牛顿第二定律；应用基础知识即可解题．
 

8.【答案】A 

【解析】解：A、由万有引力提供向心力有：，解得：，对卫星a、c比较，卫星a的轨道半径小，线速度大，根据可知相同时间内a卫星转过的弧长长，c卫星转过的弧长短，故A正确；
B、b卫星在近地点做离心运动，近地点的速度大于第一宇宙速度，故B错误；
C、卫星运行过程中机械能守恒，故C错误；
D、由于卫星的质量未知，所以无法比较动能大小，故D错误。
故选：A。
由万有引力提供向心力得到线速度大小关系，再根据分析弧长大小；
卫星b的在近地点点相对于卫星a做离心运动，卫星b在近地点点的速度大于第一宇宙速度；
卫星运行过程中机械能守恒，动能的大小还与质量有关。
本题主要是考查万有引力定律及其应用，解答本题的关键是能够根据万有引力提供向心力结合向心力公式进行分析，掌握机械能守恒及动能的影响因素。
 

9.【答案】A 

【解析】解：设位移为s，则有：
A选项中，拉力做功为：；
B选项中，拉力做功为：；
C选项中，拉力做功为：；
D选项中，拉力做功为：；
故A图中拉力F做功最多，故A正确，BCD错误。
故选：A。
明确力、位移以及夹角，根据恒力做功的表达式为F与S的夹角进行判断即可。
本题涉及恒力做功的求法，拉力F做功取决与力的大小、位移的大小和力与位移夹角的余弦三者的乘积，与是否有其他力做功无关。
 

10.【答案】D 

【解析】解：A、游客从A到B做竖直平面内的圆周运动，到达B点时，绳子的拉力与重力的合力提供向心力，所以游客在B点受到绳子的拉力大于重力，根据牛顿第三定律可知，游客对绳子的拉力大于其重力，故A错误；
B、游客从B到C的过程中受到的重力做正功，圆轨道对游客的支持力不做功，所以从B到C的过程中游客的速度逐渐增大，游客做速度增大的圆周运动，故B错误；
C、游客在C点具有斜向下的初速度，所以从C到D的过程中游客做斜下抛运动，故C错误；
D、结合运动的特点可知，游客从B到D的过程中，沿竖直方向的分速度越来越大，根据可知，从B到D过程，游客重力的功率一直增大，故D正确。
故选：D。
游客从A到B和从B到C都是做圆周运动，根据圆周运动的特点分析；游客从C到D做斜下抛运动；结合重力的功率的公式判断。
该题属于物理知识在日常生活中的应用，解答该题的关键是正确判断游客在各阶段的运动的特点。
 

11.【答案】D 

【解析】解：滑块的加速度为零时速度最大，b点弹簧处于原长，滑块加速度不为零，故A错误；
B.由能量关系可知，从a到c滑块重力势能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量与摩擦生热之和，故B错误；
C.由动能定理得，整个过程中克服摩擦力做功等于重力做的功W，由于摩擦力做功与路径成正比，可得从a到c克服摩擦力做功为，从a到c重力做功为，则在c点时弹簧弹性势能的最大值
故C错误；
D.滑块从开始压缩弹簧到返回b点的过程中机械能减少量等于该过程中克服摩擦力做功，则
故D正确。
故选D。
滑块加速度为零时速度最大，从a到c滑块重力势能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量与摩擦生热之和，在c点时弹簧的弹性势能最大，机械能减少量等于该过程中克服摩擦力做的功。
本题考查功能关系，解题的关键是搞清什么是功，什么是能。
 

12.【答案】C 

【解析】解：A、由图可知，加速度变化，故做变速直线运动，故A错误；
B、对汽车受力分析，受重力、支持力、牵引力和摩擦力，根据牛顿第二定律，有：

其中：
联立得：
结合图线，当物体的速度最大时，加速度为零，故结合图象可以知道，时，，，所以最大速度为
由图象可知：
，

解得：，
故B错误C正确；
D、有可知，，故D错误
故选：C。
汽车恒定功率启动，明确的意义和正确应用，对汽车受力分析后根据牛顿第二定律列方程，再结合图象进行分析即可，
本题考查功率公式和牛顿第二定律的应用，解题的关键对汽车受力分析后，根据牛顿第二定律列出加速度与速度关系的表达式，再结合图象进行分析求解
 

13.【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：B。
①作出图线，如图所示：

②根据，图线的斜率，代入数据解得：。
故答案为：①如图所示②。
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。
 

14.【答案】解：设月球的质量为M。
“嫦娥一号”绕月球做匀速圆周运动，其运行周期为
根据万有引力提供向心力得
 
联立解得：
在月球表面，根据万有引力等于重力，得
 
解得：
根据重力提供向心力得
  
解得：
答：月球表面的重力加速度为。
月球的第一宇宙速度为。 

【解析】“嫦娥一号”绕月球做匀速圆周运动，根据飞行n圈耗时t求出周期，根据万有引力提供向心力求出月球的质量，再结合万有引力等于重力，计算月球表面的重力加速度；
根据重力提供向心力求月球的第一宇宙速度。
本题解题的关键要建立模型，理清思路，根据万有引力提供向心力，以及万有引力等于重力分析解答。
 

15.【答案】解：设地球半径为M，半径为R，在地球表面有：…①
设行星半径为，半径为，在行星表面有：…②
根据题意有：，…③
由①②③式联立解得：；
金属球通过最高点时，设其速度为，由于小球恰能经过最高点，因此此时只受重力作用，根据牛顿第二定律有：
…④
得；
小球由最高点运动至最低点过程中，根据动能定理有：
，
得：，
小球在最低点时合力提供向心力有：，
得。
答：该行星表面的重力加速度为；
金属球通过最高点时线速度大小为；
金属球通过最低点时细绳的拉力大小为12N。 

【解析】在星球表面的物体受到的重力等于万有引力，故在行星表面，在地球表面，联立解得该行星表面的重力加速度。
金属球恰好能在竖直面内作圆周运动，金属球通过最高点时，恰好重力提供向心力，可解得最高点的速度。
从最低点到最高点，运动动能定理：，代入数据可解得最低点的速度；在最低点，重力与拉力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律列式求解拉力。
本题是万有引力定律问题与竖直平面内圆周运动问题的综合，关键是先根据万有引力定律求解星球表面的重力加速度，然后对圆周运动要找出向心力来源，结合机械能守恒定律列式分析。
 

16.【答案】解：设通过C点时小球速度为，
小球与管壁没有相互作用，则重力充当向心力，即：
解得：
小球恰好通过C点，故小球通过C点的速度为零，
对小球由B到C的过程根据动能定理，有：   ①
又由小球经过B点时，由牛顿第二定律：      ②
①②联立可得：，
小球从C点飞出后做平抛运动，
竖直方向：
水平方向：
解得：
由初末机械能守恒可得：
解得：
答：若小球经过C点时恰与管壁没有相互作用，小球经过C点时的速度大小为；
若小球刚好能到达轨道的最高点C，小球经过最低点B时的速度大小为，轨道对小球的作用力大小为5mg；
若小球从C点水平飞出后恰好能落回到A点，小球刚开始下落时距离A点的高度为 

【解析】小球经过C点时恰与管壁没有相互作用，重力充当向心力，可求解；
小球刚好能到达轨道的最高点C，则小球通过C点的速度为零，由动能定理和牛顿第二定律联立列式可求解；
小球从C点水平飞出，做平抛运动，由平抛运动规律和机械能守恒列式可求解．
本题为动能定理与圆周运动的结合的综合题，解决本题的关键掌握动能定理，以及知道做圆周运动沿半径方向的合力提供向心力．
 

17.【答案】解：在B点时只有重力提供向心力

对从A到B的逆过程，由平抛运动可得


代入数据解得
从B到C由机械能守恒定律

在C点，由牛顿第二定律

代入数据解得

根据牛顿第三定律可知，物块对轨道C点的压力为60N；
当物块滑上木板后，当两者共速时，设水平向左为正方向，对系统由动量守恒定律得

由能量守恒定律可知

代入数据解得
答：发射器A到轨道圆心O的距离s为；
物块对圆轨道C点的压力为60N；
木板足够长，物块在木板上相对滑动的长度l为。 

【解析】到B的斜上抛运动可以看作由B到A的平抛运动，A到O的距离即为平抛的水平位移。
由机械能守恒定律结合牛顿第二定律即可求得物块在C点所受的支持力，由牛顿第三定律可求得物块对C点的压力。
由动量守恒定律结合能量守恒定律可求得物块在木板上相对滑动的位移。
本题综合考查了斜抛运动，板块模型及圆周运动向心力等知识，题目综合性较强。