2021-2022学年广西玉林市博白第四高级中学高一（下）段考物理试卷（含答案解析）

2021-2022学年广西玉林市博白第四高级中学高一（下）段考物理试卷

1.  万有引力定律首先揭示了自然界物体间的基本相互作用的规律，则(    )

A. 物体的重力不是地球对物体的万有引力引起的
B. 人造地球卫星离地球越远，受到地球的万有引力越大
C. 宇宙飞船内的宇航员处于失重状态是由于没有受到万有引力的作用
D. 人造地球卫星绕地球运动的向心力由地球对它的万有引力提供

2.  为了抗击病毒疫情，保障百姓基本生活，许多快递公司推出了“无接触配送”。快递小哥想到了用无人机配送快递的方法。某次配送快递无人机在飞行过程中，水平方向速度及竖直方向与飞行时间t的关系图象如图甲、图乙所示。关于无人机运动说法正确的是(    )
 

A. 时间内，无人机做曲线运动
B. 时刻，无人机运动到最高点
C. 时间内，无人机做匀变速直线运动
D. 时刻，无人机的速度为

3.  转笔深受广大中学生的喜爱，如图所示，假设某转笔高手能让笔绕其上的某一点O做匀速圆周运动，下列有关转笔中涉及的物理知识的叙述，正确的是(    )

A. 笔杆上各点周期相同. B. 笔杆上各点线速度大小相同
C. 笔杆上的点离O点越远，角速度越小 D. 笔杆上的点离O点越远，向心加速度越小

4.  如图所示，为一皮带传动装置，右轮半径为r，a为它边缘上一点；左侧是一轮轴，大轮半径为4r，小轮半径为2r，b点在小轮上，到小轮中心的距离为点和d点分别位于小轮和大轮的边缘上．若传动过程中皮带不打滑，则(    )
①a点和b点的线速度大小相等
②a点和b点的角速度大小相等
③a点和c点的线速度大小相等
④a点和d点的向心加速度大小相等．

A. ①③ B. ②③ C. ③④ D. ②④

5.  如图所示，一小球以的速度水平抛出，在落地之前经过空中A、B两点，在A点小球速度方向与水平方向的夹角为，在B点小球速度方向与水平方向的夹角为，空气阻力忽略不计，，，g取，以下判断正确的是(    )

A. 小球从A运动到B点用时
B. 小球从A点到B点运动过程中速度变化了
C. A、B两点间的高度差为
D. A、B两点间的水平距离为

6.  2021年11月23日，我国在酒泉卫星发射中心用“长征四号”丙遥三十七运载火箭成功发射“高分三号”02星。该卫星的成功发射将进一步提升我国卫星海陆观测能力，服务海洋强国建设和支撑“一带一路”倡议。已知卫星绕地球做匀速圆周运动的周期为T，线速度大小为v，引力常量为G，则地球的质量为(    )

A.  B.  C.  D.

7.  关于开普勒行星运动定律，下列说法正确的是(    )

A. 所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上
B. 地球和太阳的连线与火星和太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等
C. 开普勒行星运动定律既适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕行星的运动
D. 开普勒第三定律的表达式中的T代表行星的自转周期
 

8.  如图所示，一条小船过河，河宽，河水流速，船在静水中速度，关于小船的运动，以下说法正确的是(    )

A. 小船合运动的速度大小一定是
B. 小船渡河的最短时间为30s
C. 小船若以最短时间渡河，则其实际运动轨迹与河岸垂直
D. 小船实际运动轨迹的最短位移是120m

9.  2019年11月23日，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，以“一箭双星”方式成功发射第五十、五十一颗北斗导航卫星。如图所示的a、b、c为中国北斗卫星导航系统中的三颗轨道为圆的卫星。”a是地球同步卫星，b是轨道半径与卫星a相同的卫星，c是轨道半径介于近地卫星和同步卫星之间的卫星。下列关于这些北斗导航卫星的说法，正确的是(    )

A. 卫星a的运行速度小于第一宇宙速度
B. 卫星a的向心加速度大于卫星c的向心加速度
C. 卫星b可以长期“悬停”于北京正上空
D. 卫星b的运行周期与地球的自转周期相同

10.  轻杆一端固定在光滑水平轴O上，另一端固定一质量为m的小球，如图所示。在最高点给小球以不同的初速度，使其在竖直平面内做圆周运动。当小球通过最低点P时速度为v，此时小球对杆的作用力F与的关系如图，规定杆对小球的作用力方向向上为正方向，重力加速度，则下列说法正确的是(    )
 

A. 小球质量 B. 小球质量
C. 轻杆长度为 D. 轻杆长度为

11.  某同学做验证向心力与线速度关系的实验。装置如图所示，一轻质细线上端固定在拉力传感器上，下端悬挂一小钢球。钢球静止时刚好位于光电门中央。主要实验步骤如下：
①用游标卡尺测出钢球直径d；
②将钢球悬挂静止不动，此时力传感器示数为，用米尺量出线长L；
③将钢球拉到适当的高度处释放，光电门计时器测出钢球的遮光时间为t，力传感器示数的最大值为；
已知当地的重力加速度大小为g，请用上述测得的物理量表示：
钢球经过光电门时的线速度表达式______，向心力表达式______；
钢球经过光电门时的所受合力的表达式______；

12.  在做“探究平抛运动的特点”的实验时：

为使小球水平抛出，必须调整斜槽，使其末端的切线______；
某同学通过实验得到的轨迹如图甲所示，判断O点是否是抛出点：______选填“是”或“否”；
该同学在轨迹上选取间距较大的几个点，确定其坐标，并在直角坐标系内绘出了图像，如图乙所示，则此小球平抛的初速度______。取

13.  “玉兔号”月球车与月球表面的第一次接触实现了中国人“奔月”的伟大梦想。“玉兔号”月球车在月球表面做了一个自由下落试验，测得物体从静止自由下落h高度的时间为t，已知月球半径为R，自转周期为T，引力常量为G。求：

月球表面重力加速度；

月球的质量和月球的第一宇宙速度；

月球同步卫星离月球表面高度。

14.  如图所示，在距地面高为处，有一小球A以初速度水平抛出，与此同时，在A的正下方有一物体B也以相同的初速度同方向滑出，B与水平地面间的动摩擦因数为，A、B均可视为质点，空气阻力不计取。求：
小球A落地时间；
小球落地瞬间，速度方向与水平地面夹角的值；
球落地时，A、B之间的距离。

15.  如图，水平桌面中心O处有一个小孔，用细绳穿过光滑小孔，绳两端各系质量的物体A和的物体B，A的中心与圆孔的距离为。取
如果水平桌面光滑且固定，求A物体做匀速圆周运动的角速度应是多大？
如果水平桌面粗糙，且与A之间的最大摩擦力为2N，现使此平面绕中心轴线水平转动，角速度在什么范围内，A可与平面处于相对静止状态？

答案和解析

1.【答案】D 

【解析】解：A、物体的重力是由于地球对物体的吸引引起的，也就是由于地球对物体的万有引力引起的，故A错误；
B、万有引力与距离的二次方成反比，人造地球卫星离地球越远引力应该越小，故B错误；
C、宇宙飞船内的宇宙员处于完全失重状态是由于宇航员所受万有引力全部用来提供宇航员与飞船一起绕地球圆周运动，而非不受万有引力作用，故C错误；
D、人造地球卫星绕地球圆周运动，万有引力提供其向心力，故D正确。
故选：D。
解答本题需要掌握：万有引力定律的内容、表达式、适用范围、重力与万有引力的关系；宇宙飞船中的宇航员做匀速圆周运动，重力提供向心力，处于完全失重状态。
万有引力是自然界的基本定律之一，知道失重的概念及其原因，人造卫星绕地球圆周运动的向心力由万有引力提供是解决本题的关键。
 

2.【答案】D 

【解析】解：A、时间内，无人机在水平方向上的分运动为初速度为零的匀加速直线运动，在竖直方向上的分运动也是初速度为零的匀加速直线运动，则其合运动也为初速度为零的匀加速直线运动，故A 错误；
B、在图象中图线与时间轴所围的面积表示无人机的上升高度，所以是在时刻无人机运动到最高点，故B错误；
C、时间内，无人机在水平方向的分运动为匀速直线运动，其竖直方向上的运动为匀减速直线运动，则其合运动一定是曲线运动，故C错误；
D、时刻，根据速度合成可知无人机的速度，故D正确。
故选：D。
根据图中所给的无人机在水平方向和竖直方向的运动规律，根据速度的合成和分解其合运动，速度方向和加速度方向在同一直线时，做直线运动，速度方向和加速度方向不在同一直线时，做曲线运动；
明确在图象中，图象与时间轴所围的面积代表位移；
根据矢量合成法则，求解时刻无人机的速度；
本题考查了匀变速直线运动的图象、曲线运动的条件等知识点。利用图象判断物体的运动状态时解决本题的关键。
 

3.【答案】A 

【解析】解：AB、由题意知，笔上各点转动一圈所用时间相等，所以各点的周期相等，因为，所以离O越远的点半径越大，线速度越大，故A正确，B错误；
C.因为，故各点的角速度相等，故C错误；
D.因为，所以离O点越远，向心加速度越大，故D错误；
故选：A。
根据笔上各点转动一圈所用时间相等判断得到各点的周期相等；根据公式，找到线速度关系；根据公式，求出角速度关系；根据求向心加速度的关系。
本题的关键在于找到各点的周期关系，这就要求熟悉周期的定义；在推导其它物理量的关系时需应用匀速圆周运动的基本公式，要求平时加强公式的记忆。
 

4.【答案】C 

【解析】解：a、c两点的线速度大小相等，b、c两点的角速度大小相等，根据知，c的线速度是b的线速度的两倍，所以a的线速度是b的两倍。根据知，a的角速度是b的两倍。c、d的角速度相等，根据，d的向心加速度是c的两倍，根据，知a的向心加速度是c的两倍，所以a、d两点的向心加速度大小相等。故③④正确。故C正确，A、B、D错误。
故选：C。
共轴转动角速度大小相等，靠传送带传动轮子边缘上的点线速度大小相等，根据线速度、角速度和向心加速度与半径的关系，分析各点线速度、角速度、向心加速度的大小．
解决本题的关键知道线速度、角速度、向心加速度与半径的关系，知道共轴转动角速度大小相等，靠传送带传动轮子边缘上的点线速度大小相等．
 

5.【答案】B 

【解析】解：AB、根据速度的分解和竖直方向自由落体运动可知：，代入数据解得，，代入数据解得，又，解得：，故A错误，B正确；
C、竖直方向，根据速度位移关系，代入数据解得，故C错误；
D、水平匀速，所以水平距离，代入数据解得，故D错误；
故选：B。
平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动，将A、B两点的速度进行分解，求出竖直方向上的分速度，根据速度时间公式、速度位移公式求出运动的时间和高度差。
解决本题的关键掌握平抛运动竖直方向上的运动规律，运用速度的分解和自由落体运动的规律求解。
 

6.【答案】C 

【解析】解：设地球质量为M，卫星质量为m。由，而，联立可得：，故C正确、ABD错误。
故选：C。
根据万有引力提供向心力结合向心力的计算公式求解。
本题主要是考查了万有引力定律及其应用；解答此类题目一般要把握两条线：一是在星球表面，忽略星球自转的情况下，万有引力近似等于重力；二是根据万有引力提供向心力列方程进行解答。
 

7.【答案】ABC 

【解析】解：根据开普勒第一定律可知，所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上，故A正确。
B.根据开普勒第二定律可知，地球和太阳的连线与火星和太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等，故B正确。
C.根据开普勒第三定律可知，开普勒行星运动定律既适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕行星的运动，故C正确。
D.开普勒第三定律公式中的T代表行星绕太阳公转的周期，故D错误。
故选：ABC。
根据开普勒三大定律的内容作答；根据开普勒第三定律公式中各物理量代表的含义作答。
本题考查了开普勒的三大定律，重点是对开普勒第三定律中各物理代表的含义的正确理解。
 

8.【答案】BD 

【解析】解：A、船在河中的速度与船头的指向有关，符合平行四边形定则，故运动速度有多种可能，故A错误；
B、要使船渡河时间最短，船头应正对河岸前进，故渡河时间为：，故B正确；
C、若以最短时间渡河，即船头垂直河岸，则其实际运动轨迹与河岸不垂直，故C错误；
D、因船速大于水速，则当船的合速度正对河岸时，船垂直过河，此时最短位移是120m，故D正确；
故选：BD。
小船在河水中参与了两个运动，一是随水流向下的运动，二是船在静水中的运动，则由运动的合成与分解可确定答案．
船渡河时，当船头正对河岸运行时渡河时间最短；而当船速大于水速时，船可以垂直河岸过河．
 

9.【答案】AD 

【解析】解：A、第一宇宙速度是近地卫星的运行速度，是最大的环绕速度，则卫星a的运行速度小于第一宇宙速度，故A正确；
B、根据万有引力提供向心力，，解得：，卫星a的轨道半径大于卫星c的轨道半径，故卫星a的向心加速度小于卫星c的向心加速度，故B错误；
C、卫星b不是同步卫星，不能与地面相对静止，不能“悬停”在北京上空，故C错误；
D、根据万有引力提供向心力，，解得：，卫星a、b的轨道半径相等，则周期相等，卫星a是同步卫星，运行周期与地球自转周期相同，则卫星b的运行周期与地球自转周期相同，故D正确。
故选：AD。
第一宇宙速度是近地卫星的运行速度，根据万有引力提供向心力，得到运行速度和向心加速度的表达式，根据轨道半径的关系进行大小比较。
只有同步卫星才会与地面相对静止，同步卫星只能相对静止在赤道的上空。
根据万有引力提供向心力，得到周期与轨道半径的表达式，比较周期。
此题考查了人造卫星的相关规律，解题的关键是明确卫星a为地球同步卫星，卫星b虽然和卫星a的轨道半径相等，但不是地球同步卫星。
 

10.【答案】BC 

【解析】解：小球在最低点，根据牛顿第二定律有：，解得：，结合图像斜率可知，截距；
解得：，
故BC正确，AD错误；
故选：BC。
小球在最低点，根据牛顿第二定律列式，结合图像斜率与截距解得。
本题主要考查了圆周运动向心力公式的直接应用，要求同学们能根据图象获取有效信息，难度适中．
 

11.【答案】 

【解析】解：钢球的直径为d，钢球通过光电门时间为t，故钢球经过光电门的线速度为：
；
，
半径为：
；
故有：；
根据受力分析，，当钢球到达光电门时，钢球所受的合力等于：
；
故答案为：；； 。
根据钢球的直径为d，钢球通过光电门时间为t，求出钢球经过光电门的线速度，再根据牛顿第二定律求解向心力表达式。
根据受力分析，求解钢球所受的合力。
本题考查了求小球的瞬时速度、求表达式等问题；知道小球做圆周运动的向心力来源是解答此题的关键。
 

12.【答案】水平  是   

【解析】解：为了保证小球的初速度水平，斜槽的末端需水平；
因图中给定的四个点中水平距离相等，可知时间相等，竖直距离之比为1：3：5，可知O点是抛出点；
根据和，可得，有图像可知，，解得；
故答案为：水平是
为保证小球做平抛运动必须通过调节使斜槽的末端保持水平，根据题干图甲可知水平方向位移相等说明时间相等，竖直方向位移之比满足1：3：5关系，可以判断为抛出点，再根据图乙分局平抛运动规律写出方程化简后即可初速度。
该题考查平抛实验原理的理解，要特别注意实验的注意事项以及实验数据的分析，该题图乙图像的分析是该题的难点。
 

13.【答案】解：由自由落体运动规律有：，所以有：。
月球的第一宇宙速度为近月卫星的运行速度，根据重力提供向心力，
所以：
在月球表面的物体受到的重力等于万有引力，
所以
月球同步卫星绕月球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，
解得。
答：月球表面重力加速度为；
月球的质量和月球的第一宇宙速度为；
月球同步卫星离月球表面高度为。 

【解析】根据自由落体运动的规律求出月球表面的重力加速度g；
根据重力提供向心力计算月球的第一宇宙速度；
根据月球表面的物体受到的重力等于万有引力计算月球的质量；月球同步卫星绕月球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力求解月球同步卫星离月球表面高度h。
解决本题的关键掌握万有引力提供向心力和万有引力等于重力这两个理论，并能灵活运用。本题重点是利用好月球表面的自由落体运动，这种以在星球表面自由落体，或平抛物体，或竖直上抛物体给星球表面重力加速度的方式是比较常见的。
 

14.【答案】解：根据得，A球落地的时间为：，代入数据解得；
小球落地时竖直分速度为，代入数据解得，依题意，小球落地瞬间，速度方向与水平地面夹角的正切值为；
物块B匀减速运动的加速度大小为：，
则B运动的时间为：，代入数据解得，
物块B运动到停止的距离为：，代入数据解得，
A落地时，B已经停止，则AB相距为：；
答：球从抛出到落地的时间3s；
小球落地瞬间，速度方向与水平地面夹角的值为3；
球落地时，A、B之间的距离是。 

【解析】根据平抛运动的高度，结合位移-时间公式求出A下落的时间；根据求得竖直速度，速度方向与水平地面夹角的正切值为竖直速度与水平速度的比值；根据牛顿第二定律求出B匀减速运动的加速度大小，结合速度-时间公式求出B的运动时间，根据位移公式求出B运动到停止的距离，结合A的水平位移，求出A落地时，AB的距离。
本题考查了平抛运动和匀变速直线运动的综合运用，知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，结合运动学公式灵活求解。
 

15.【答案】解：若水平桌面光滑固定，则A做圆周运动靠拉力提供向心力，
则有：，
，
解得
若水平桌面粗糙，当角速度最大时，有：，，
代入数据解得，
当角速度最小时，有：，，
代入数据解得，
知角速度，A可与平面处于相对静止状态．
答：物体做匀速圆周运动的角速度应是；
角速度，A可与平面处于相对静止状态． 

【解析】若水平面光滑且固定，A物体靠拉力提供向心力，仅根据拉力等于B的重力求出圆周运动的角速度．
当角速度最大时，A所受的最大静摩擦力指向圆心，根据牛顿第二定律求出最大角速度，当角速度最小时，A所受的最大静摩擦力背离圆心，根据牛顿第二定律求出最小角速度，从而得出角速度的范围．
本题考查应用牛顿定律处理临界问题的能力．知道当物体将滑动时，静摩擦力达到最大值，难度适中．