2023宿州省、示范高中高一下学期期中考试物理试题含解析

宿州市省、市示范高中2022—2023学年度第二学期期中考试

高一物理试卷

命题：萧县中学  刘杰    校对：萧县中学  陈志愿

考试时间：75分钟    试卷满分：100分

一、选择题（本题共11小题：其中1-8题是单选题，每小题4分；9-11题是多选题，每小题6分，选对但不全的得3分，有错选或不选的不得分。共50分）

1. 万有引力定律的发现，明确地向人们宣告：天上和地上的物体都遵循着完全相同的科学法则。发现万有引力定律的科学家是（　　）

A. 哥白尼 B. 第谷 C. 牛顿 D. 开普勒

【答案】C

【解析】

【详解】牛顿通过研究月球和地面物体的加速度，得出了引力与距离平方成反比的结论，并进一步验证后推广到了宇宙中的一切物体，这就是万有引力定律。

故选C。

2. 关于曲线运动，下列说法正确的是（　　）

A. 变速运动一定是曲线运动 B. 曲线运动一定是变速运动

C. 曲线运动一定变加速运动 D. 变加速运动一定是曲线运动

【答案】B

【解析】

【详解】AB．曲线运动的条件是速度与加速度不在同一直线上，曲线运动物体的速度方向在不断改变，一定是变速运动；但变速运动不一定就是曲线运动，如匀变速直线运动，故A错误，B正确；

C．曲线运动是变速运动，一定有加速度，但加速度可以不变、也可变化，如平抛运动是匀变速曲线运动，而匀速圆周运动是变加速曲线运动，故C错误；

D．只要加速度的方向与速度方向在同一直线上就做直线运动，与加速度是否改变无关，故变加速运动可以是曲线运动，也可以是直线运动，故D错误。

故选B。

3. 右图为过山车的模型：弧形轨道的下端与竖直圆轨道相接，为圆轨道的最高点。小球（可视为质点）从弧形轨道上的点由静止滚下，恰好能通过点。已知圆轨道的半径为0.4m，重力加速度。则小球通过点时的速率为（　　）

A. 0 B. 2m/s C. 4m/s D. 8m/s

【答案】B

【解析】

【详解】小球恰好通过圆轨道的最高点B，则可知在最高点时恰好由小球自身的重力提供做圆周运动的向心力，由牛顿第二定律可得

代入数据解得

故选B。

4. 如图所示，汽车在岸上用轻绳拉船，若汽车行进速度大小为，拉船的绳与水平方向夹角为，则此时船的速度大小为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】船的速度水平向左，设船的速度为，再把船速分解为沿着绳子方向的和垂直于绳子方向斜向下的，其中沿着绳子方向的分速度等于汽车的行进速度，即。则由几何关系可得

解得

故选C。

5. 地球质量大约是月球质量的81倍，一个飞行器在地球与月球之间。当地球对它的引力和月球对它的引力大小相等时，该飞行器距地心的距离与距月心的距离之比为（　　）

A. 1:9 B. 9:1 C. 1:81 D. 81:1

【答案】B

【解析】

【详解】设月球质量为M，则地球质量为81M，飞行器距地心距离为r1，飞行器距月心距离为r2，由于地球对它的引力和月球对它的引力大小相等，根据万有引力得

解得

故ACD错误，B正确。

故选B。

6. 某商场设有步行楼梯和自动扶梯，步行楼梯每级的高度是0.15m，自动扶梯与水平面的夹角为30°，自动扶梯前进的速度是0.76m/s。有甲、乙两位顾客，分别从自动扶梯和步行楼梯的起点同时上楼，甲在自动扶梯上站立不动，乙在步行楼梯上以每秒上两个台阶的速度匀速上楼，哪位顾客先到达楼上（　　）

A. 甲先到 B. 乙先到 C. 甲乙同时到达 D. 不能确定

【答案】A

【解析】

【详解】由题可知，顾客乙上楼梯竖直向上的速度为

顾客甲上楼梯的竖直向上的速度为

设楼梯的总高度为，则甲到达楼上所用的时间为

乙到达楼上所用的时间为

代入数据比较可知

故选A。

7. 在校运动会上，质量为的无人机以恒定速率在空中水平盘旋，其做匀速圆周运动的半径为，重力加速度为，则此时空气对无人机的作用力大小为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】根据向心力的公式有

根据力的合成可知此时空气对无人机的作用力大小为

故选B。

8. 在竖直平面内，由点斜射出一小球，和是小球运动轨迹上的两点，如图所示，其中为常数，空气阻力忽略不计，重力加速度为，则（　　）

A. 小球从到过程所经历的时间为

B. 小球经过点时的速率是

C. 小球经过、两点的速度相同

D. 小球由点射出时的速度与轴正方向夹角的正切值为2

【答案】D

【解析】

【详解】A．小球从最高点到的过程是一段平抛运动，由图示坐标可知，小球从最高点到B点所用时间等于从B点到C点所用时间，则有

解得

即最高点的坐标为。设小球在A点的初速度为，水平分速度为，竖直分速度为。则有

解得

所以小球从到过程所经历的时间为

故A错误；

D．小球在A点的竖直分速度为

所以小球由点射出时的速度与轴正方向夹角的正切值为

故D正确；

B．小球经过C点时的竖直分速度大小为

所以经过点时的速率大小为

故B错误；

C．由抛体运动的对称性可知，小球经过、两点时的速度大小相等，但方向不同，故C错误；

故选D。

9. 下列有关生活中的圆周运动实例分析，其中说法正确的是（　　）

A. 汽车通过凹形桥的最低点时，汽车对桥的压力大于汽车的重力

B. 绕地球沿圆轨道飞行的航天器中悬浮的液滴处于平衡状态

C. 洗衣机甩干衣服的原理就是利用了水在高速旋转时会做离心运动

D. 铁路转弯处外轨比内轨高是为了利用轮缘与外轨的侧压力来帮助火车转弯的

【答案】AC

【解析】

【详解】A．汽车通过凹形桥的最低点时，汽车受到的支持力和重力的合力提供向上的向心力，所以支持力大于重力；汽车受到的支持力和汽车对桥的压力是一对相互作用力，所以汽车对桥的压力也大于汽车的重力，故A正确；

B．绕地球沿圆轨道飞行的航天器中悬浮的液滴，与航天器一样在绕地球做匀速圆周运动，受到的地球的引力提供了向心力，所以它没有处于平衡状态，故B错误；

C．洗衣机甩干衣服的原理就是利用了衣服上的水滴在高速旋转时会由于附着力不足以提供向心力而做离心运动，故C正确；

D．铁路转弯处外轨比内轨高是为了利用倾斜向上的支持力和竖直向下的重力的合力来提供水平向内的向心力来帮助火车安全转弯的，故D错误。

故选AC。

10. 假设“神舟”十号实施变轨后做匀速圆周运动，共运行了n周，起始时刻为t1，结束时刻为t2，运行速度为v，半径为r.则计算其运行周期可用(　　)

A.  B.  C.  D.

【答案】AC

【解析】

【详解】AB．根据题意可知，“神舟五号”做匀速圆周运动运行n圈的时间为t2-t1，根据周期的定义得

故A正确，B错误；

CD．根据周期与线速度的关系可得

故C正确，D错误．

故选AC．

11. 第24届冬季奥运会于2022年2月在北京召开，如图甲所示为运动员跳台滑雷运动瞬间，其运动示意图如图乙所示，运动员从助滑雪道上由静止开始滑下，到达点后水平飞出，落到倾斜滑道上的点，运动轨迹上的点的速度方向与倾斜轨道平行，设运动员从到与从到的运动时间分别为与，（忽略空气阻力，运动员可视为质点），下列说法正确的是（　　）

A. ，运动员在空中运动过程中点离轨道一定最远

B. ，沿着方向之间的距离与之间的距离之比是1∶3

C. 若运动员离开点的速度减半，则落在斜面上的速度方向一定会改变

D. 若运动员离开点的速度减半，则落在斜面上时距的距离将变为原来的

【答案】AD

【解析】

【详解】A．如图建立坐标系

对运动员的运动进行分解，y轴方向做类竖直上抛运动，x轴方向做匀加速直线运动，当运动员到点时速度方向与斜面平行，在y轴方向到达最高点，离轨道最远，根据竖直上抛运动的对称性可知

故A正确；

B．根据推论初速度为零的匀变速运动相同时间的位移比为1：3，而沿着方向的初速度不为零，则沿着方向之间的距离与之间的距离之比一定不是1∶3，B错误；

C．设运动员落在斜面上的速度方向与水平夹角为，斜面的倾角为，则

则可得

一定，则一定，可知运动员落在斜面上的速度方向与从C点飞出的速度无关，C错误；

D．将初速度沿x，y方向分解为、，加速度分解为、，则运动时间为

落在斜面上的距离为

运动员速度减半，则、减半，减半，由位移公式可知，落在斜面上时距的距离将变为原来的，D正确。

故选AD。

二、实验题（本题共2小题，每空3分，共18分）

12. 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大小的关系

D.向心力的大小与物体质量的关系

【答案】    ①. A    ②. C

【解析】

【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正确；

(2)[2]两边圆盘是通过皮带连起来的，边缘线速度相等，但是两个轮半径不等，导致两个轮的角速度不等，由于是同样的钢球，可以认为质量相等，同时两个小球绕轴做圆周运动的半径是相同的，从而根据公式来研究向心力与角速度之间的关系，故选C正确。

【点睛】物理学中对于多因素的问题，常常采用控制变量的方法，把多因素的问题变成单因素的问题，每一次只改变其中的一个因素，而控制其余因素不变，从而研究被改变的这个因素对事物的影响，分别研究，加以综合解决，即为控制变量法。

13. （1）在利用图示装置做“研究平抛物体的运动”实验时，除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉、刻度尺、方格纸之外，下列器材中还需要的是___________。

A.天平    B.秒表    C.重垂线

（2）实验中，下列说法正确的是_____________。

A.应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滑下

B.斜槽轨道必须光滑

C.斜槽轨道末端可以不水平

D.要使描出的轨迹更好地反映真实运动，记录的点应适当多一些

（3）甲组同学在实验中描出图中所示的点迹，请绘出小球做平抛运动的轨迹。（      ）

（4）乙组同学做实验时，只在纸上记下重垂线y的方向，未在纸上记下斜槽末端的位置，并只描出如图所示的一段平抛运动曲线，现在曲线上取A、B两点，用刻度尺分别量出它们到y轴的距离，AA′=x1=7.00cm，BB′=x2=13.00cm，以及AB的竖直距离h=6.00cm，从而可求出小球被抛出时的初速度v0为_______m/s（结果保留两位有效数字，g=10m/s2）

【答案】    ①. C    ②. AD##DA    ③.     ④. 1.0

【解析】

【详解】（1）[1]本实验不需要测量小球质量和运动时间，所以不需要天平和秒表，但是需要中垂线确保小球抛出时在竖直平面内运动。

故选C。

（2）[2]本实验中应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滑下，且记录的点应适当多一些能更好地反映真实运动，而斜槽轨道不一定需要光滑，但斜槽轨道末端必须水平。

故选AD。

（3）[3]小球做平抛运动的轨迹如图所示

（4）[4]根据平抛运动的规律有

代入数据解得

三、计算题（本题共3小题，共32分。请写出必要的文字说明和重要的演算步骤。）

14. 从离地面高处以水平速度抛出一物体（可看成质点）。不计空气阻力，重力加速度为，求：

（1）物体平抛运动的时间；

（2）物体从抛出到落地位移大小。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）物体平抛运动在竖直方向上做自由落体运动，设运动时间为，则有

解得

（2）平抛运动在水平方向做匀速直线运动，沿水平方向的位移

竖直方向做自由落体运动，沿竖直方向的位移

则可得总位移大小为

解得

15. 游乐场里有各种有趣的游戏项目，“空中飞椅”因其刺激性而深受很多年轻人的喜爱。我们可以将之简化成如图所示的结构装置，装置可绕竖直轴匀速转动，绳子与竖直方向夹角为，绳子长，水平杆长，小球的质量。（不计绳子重力，，，）求：

（1）绳子的拉力为多大；

（2）该装置转动的角速度。（计算结果保留一位小数）

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）如图所示

小球受到重力和绳子的拉力作用，重力和绳子的拉力的合力提供向心力，则

得

（2）由牛顿第二定律

其中圆周运动的半径为

解得

16. 一半径为R=1.00m的水平光滑圆桌面，圆心为O，有一竖直的立柱固定在桌面上的圆心附近，立柱与桌面的交线是一条凸的平滑的封闭曲线C，如图所示。我一根不可伸长的柔软的细轻绳，一端固定在封闭曲线上的某一点，另一端系一质量为m=1.6kg的小物块。将小物块放在桌面上并把绳拉直，再给小物块一个方向与轻绳垂直大小为v0=2.5m/s的初速度。物块在桌面上运动时，绳将缠绕在立柱上。已知当绳的拉力为T0=12.5N时，绳即断开，在绳断开前物块始终在桌面上运动，而且运动中物块的速度大小保持不变。已知桌面高度H=0.80m，物块在桌面上运动时未与立柱相碰。（取重力加速度大小为g=10m/s2）

（1）求绳刚要断开时，绳的伸直部分的长度为多少；

（2）若绳刚要断开时，桌面圆心O到绳的伸直部分与封闭曲线的接触点的连线正好与绳的伸直部分垂直（如图所示），问物块的落地点到桌面圆心O的水平距离为多少。（计算结果可以用根号表示）

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）因为桌面光滑，绳子一直处于张紧状态，因此小球的速度大小保持不变，设刚要断开时，绳的伸直部分的长度为L，有

解得

（2）设在绳刚要断开时，物块位于桌面上的点，BP是绳的伸直部分，物块速度v0的方向如图所示

物块离开桌面后便做初速度为v0的平抛运动，设平抛运动经历的时间为t，则有

物块做平抛运动的水平射程为

MN之间的距离为

由几何关系，物块落地地点与桌面圆心O的水平距离为

代入数据得

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