河南省郑州市十校2022-2023学年高一下学期期中联考物理试卷（含答案）

河南省郑州市十校2022-2023学年高一下学期期中联考物理试卷

学校：___________姓名：___________班级：___________考号：___________

一、单选题

1、常见的曲线运动有抛体运动和圆周运动。抛体运动有上抛、平抛、下抛、斜抛，圆周运动有匀速圆周运动、非匀速圆周运动。关于质点做曲线运动，下列说法中正确的是(   )

A.质点速度和加速度方向均时刻在改变

B.质点所受合力方向与速度方向相同或相反时，也可以做曲线运动

C.曲线运动轨迹上任一点的切线方向就是质点在这一点的瞬时速度方向

D.有些曲线运动也可能是匀速运动，比如匀速圆周运动

2、圆周运动是一种最常见的曲线运动，例如电动机转子、车轮、皮带轮等都做圆周运动。关于圆周运动，下列说法正确的是(   )

A.质点做匀速圆周运动受到的合力和向心加速度恒定不变

B.向心加速度是描述做圆周运动的质点线速度大小变化快慢的物理量

C.做圆周运动的质点受到的合外力一定指向圆心，加速度一定指向圆心

D.质点做匀速圆周运动是变加速运动，其角速度、周期、转速均恒定不变

3、自远古以来，当人们仰望星空时，天空中壮丽璀璨的景象便吸引了他们的注意。智慧的头脑开始探索星体运动的奥秘。下列有关天体运动的说法中，正确的是(   )

A.北半球的四季更替，秋冬季节比春夏天数少可以说明地球公转轨迹是椭圆

B.绕太阳运转的所有行星轨道的半长轴的二次方跟它自转周期的三次方的比值都相等

C.托勒密的日心说提出太阳是宇宙的中心，太阳是静止不动的

D.引力常量G是由科学家库仑根据库仑扭秤实验所测

4、如图所示，土星沿椭圆轨道运行，在远日点离太阳的距离为a，在近日点离太阳的距离为b，过近日点时土星的速率为，则过远日点时土星的速率为(   )

A. B. C. D.

5、如图所示，在水平地面上方的A点，先后以不同的水平初速度平抛同一小球，不计空气阻力，第一次小球落在地面上的B点，第二次小球撞到竖直墙面的C点后落地，测得A、C点之间的水平距离是A、B点间的水平距离的2倍，A、B点之间的竖直距离是A、C点间的竖直距离的2倍，则第一次与第二次平抛小球的初速度之比为(   )

A. B. C. D.

6、如图所示，小球m在竖直放置的内壁光滑的圆形细管内做半径为R的圆周运动，小球过最高点速度为v，则下列说法中正确的是(   )

A.v的最小值为

B.v从减小，受到的管壁弹力也减小

C.小球通过最低点时一定受到外管壁的向上的弹力

D.小球通过最高点时一定受到向上的支持力

7、如图所示，一条不可伸长的细绳跨过一个小定滑轮，将A、B两物体连在一起，B以速度向右匀速运动，当细线与水平方向成θ角时（）物体的速度和绳的拉力与A物体重力之间的关系为(   )

A.A物体的速度为，A物体处于失重状态

B.A物体的速度为，绳的拉力小于A物体重力

C.A物体的速度为，绳的拉力大于A物体重力

D.A物体的速度为，A物体处于超重状态

8、由消防水龙带的喷嘴喷出水的流量是，水离开喷口时的速度大小为，方向与水平面夹角为60°，在最高处正好到达着火位置，忽略空气阻力，则空中水柱的高度和水量分别是（重力加速度g取）(   )

A.28.8m，  B.28.8m，

C.38.4m，  D.38.4m，

二、多选题

9、如图，两个质量均为m的小木块a和b（可视为质点）放在水平圆盘上，a与转轴OO'的距离为l，b与转轴的距离为2l，木块与圆盘的最大静摩擦力为木块所受重力的k倍，重力加速度大小为g。若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动，用ω表示圆盘转动的角速度，下列说法正确的是(   )

A.b一定比a先开始滑动

B.a、b所受的摩擦力始终相等

C.当时，a所受摩擦力的大小为kmg

D.时，b开始滑动的临界角速度

10、火星探测器“天问一号”绕火星做匀速圆周运动时，轨道半径为r，速度大小为v。已知火星半径为R，引力常量为G，忽略火星自转的影响。下列选项正确的是(   )

A.火星平均密度为 B.火星平均密度为

C.火星表面重力加速度为 D.火星表面重力加速度为

11、如图所示，一根细线下端拴一个金属小球P，细线的上端固定在金属块Q上，Q放在带小孔的水平桌面上，小球在某一水平面内做匀速圆周运动（圆锥摆）。现使小球改到一个更高一些的水平面上做匀速圆周运动（图上未画出），两次金属块Q都保持在桌面上静止。则后一种情况与原来相比较，下面的判断中正确的是(   )

A.Q受到桌面的支持力变大 B.Q受到桌面的静摩擦力变大

C.小球P运动的周期变大 D.小球P运动的角速度变大

12、如图所示，斜面倾角为θ，位于斜面底端A正上方的小球以初速度正对斜面顶点B水平抛出，小球到达斜面经过的时间为t，重力加速度为g，不计空气阻力(   )

A.若小球以最小位移到达斜面，则

B.若小球击中斜面时速度与斜而垂直，则

C.若小球能击中斜面中点，则

D.若小球能击中斜面中点，则

三、填空题

13、利用图装置以及闪光相机探究平抛运动规律：将斜槽放在桌面上，让其末端伸出桌面边缘外，随之将其固定。在带有支架的木板上，用图钉钉好方格纸，并让竖直放置的木板左上方靠近槽口.使小球滚下飞出后的轨道平面跟板面平行。

（1）图是利用闪光相机拍摄的平抛运动闪光照片，图中的A点是平抛运动的初始点，已知方格细正方形小格边长为L，当地重力加速度为g，闪光相机的闪光周期为________，小球做平抛运动的初速度为______。

（2）设小球经过B和C点的瞬时速度的竖直分量大小分别为和，则_______。

四、实验题

14、为探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系，某实验小组通过如图甲所示装置进行实验。滑块套在水平杆上，随水平杆一起绕竖直杆做匀速圆周运动，力传感器通过一细绳连接滑块，用来测量向心力F的大小。滑块上固定一遮光片，宽度为d，光电门可以记录遮光片通过的时间，测得旋转半径为r。滑块随杆匀速圆周运动，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ω的数据。

（1）为了探究向心力与角速度的关系，需要控制滑块质量和______保持不变，某次旋转过程中遮光片经过光电门时的遮光时间为，则角速度______

（2）以F为纵坐标，以为横坐标，可在坐标纸中描出数据点作一条如图乙所示直线，图线斜率为k，则滑块的质量为_______（用k、r、d表示）；图线不过坐标原点的原因是_____。

五、计算题

15、一艘游艇在一条宽的河面上航行，水的流速为，在河的下游有一条瀑布。游艇从距离瀑布水平距离的上游渡河。

（1）为了避开瀑布，游艇船头如何调整才能使航行速度最小，最小速度为多少?

（2）在（1）的情况下，游艇渡河时间为多少?

16、随着中国科技的发展，“嫦娥工程”为我国太空的探索迈出了坚实的一步。人们也对月球有了更多的关注。

（1）若已知地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，月球绕地球运动的周期为T，月球绕地球的运动近似看作匀速圆周运动，试求出月球绕地球运动的轨道半径r；

（2）若宇航员随登月飞船登陆月球后，在月球表面某处以速度水平抛出一个小球，小球抛出点到月球表面的高度为h，小球落点到宇航员的水平距离为x。已知月球半径为，引力常量为G，试求出月球的质量。

17、如图所示，半径为R的半球形陶罐，固定在可以绕竖直轴旋转的水平转台上，转台转轴与过陶罐球心O的对称轴OO'重合，转台以一定角速度ω匀速旋转，一质量为m的小物块落入陶罐内，经过一段时间后，小物块随陶罐一起转动且相对罐壁静止，它和O点的连线与OO'之间的夹角θ为60°。已知重力加速度大小为g。

（1）若小物块受到的摩擦力恰好为零，求此时的角速度；

（2）若陶罐以角速度转动，小物块仍相对陶罐静止，求小物块此时所受的摩擦力的大小及方向？

18、某人站在水平地面上，手握不可伸长的轻绳一端，绳的另一端系有质量为m的小球，使球在竖直平面内以手为圆心做圆周运动。当某次运动到最低点时，绳恰好受到所能承受的最大拉力被拉断，球以绳断时的速度水平方飞出，通过水平距离d后落地。已知握绳的手离地面的高度为d，手与球之间的绳长为，重力加速度为g，忽略空气的阻力。

（1）绳能承受的最大拉力是多少?

（2）保持手的高度不变，改变绳长，使球重复上述的运动，若绳仍在球运动到最低点时达到最大拉力被拉断，要使球抛出的水平距离最大，绳长应该是多少？最大水平距离是多少？

参考答案

1、答案：C

解析：A.质点做曲线运动，其速度方向沿轨迹的切线方向，方向时刻在改变，且与加速度方向不在一条直线上，加速度的方向可能是不变的，选项A错误；

B.质点所受合力方向与速度方向相同时，质点将做加速直线运动，质点所受合力方向与速度方向相反时，质点将做减速直线运动，选项B错误；

C.质点速度方向时刻在改变且速度方向一定沿曲线的切线方向，选项C正确；

D.匀速运动是速度不变的运动，速度是矢量，故匀速运动就是匀速直线运动，不是曲线运动，匀速圆周运动是速率不变的运动。选项D错误。

故选C。

2、答案：D

解析：匀速圆周运动的合外力提供向心力，所以合外力一定指向圆心，是个变力，向心加速度是指向圆心的，是变加速度，选项A错误；向心加速度只描述速度方向的改变，不描述速度大小的改变，是描述线速度方向变化快慢的物理量，选项B错误；变速圆周运动的合外力不指向圆心，则加速度不指向圆心，选项C错误；匀速圆周运动加速度始终指向圆心，方向时刻在变化，加速度是变化的，故匀速圆周运动是变加速运动，其角速度、周期、转速均恒定不变，选项D正确。

3、答案：A

解析：A.地球绕日运行时，对北半球的观察者而言，在冬至经过近日点，夏至经过远日点，由开普勒第二定律可知，地球在冬天比在夏天运行得快一些。故北半球的四季更替，秋冬季节比春夏天数少可以说明地球公转轨迹是椭圆，A正确；

B.根据开普勒第三定律，绕太阳运转的所有行星轨道的半长轴的三次方跟它公转周期的二次方的比都相等，B错误；

C.托勒密提出的是地心说，哥白尼提出了日心说，C错误；

D.引力常量G是由卡文迪许测出的，D错误；

故选A。

4、答案：A

解析：由开普勒第二定律可知，太阳和土星的连线在相等时间里扫过的面积相等，取足够短的时间，则土星时间内在远日点和近日点转过的弧长分别为

由扇形面积公式

可得

联立解得

故BCD错误，A正确。

故选A。

5、答案：A

解析：第一次平抛过程中，水平方向上

竖直方向上

联立解得

第二次平抛过程中，水平方向上

竖直方向上

联立解得

则第一次与第二次平抛小球的初速度之比

6、答案：C

解析：小球在管道中运动，在最高点的最小速度为零，选项A错误；当管子对小球的弹力为零，重力提供向心力，根据，解得，当v由逐渐减小，管子对小球的弹力向上，根据牛顿第二定律得，，知弹力增大，选项B错误；小球在最高点时由于速度的大小未知，故可能受到向下的弹力，也可能受到向上的弹力，选项D错误；在最低点，因为向心力指向圆心，所以重力和弹力的合力方向竖直向上，知外管壁对小球有弹力作用，选项C正确。

7、答案：C

解析：将汽车的速度往沿着绳子和垂直于绳子两个方向分解，则A物体的速度与汽车沿着绳子方向的分速度相等，由几何关系知。又因为汽车向右匀速运动，则夹角θ在增大，则变小，所以物体A的速度减小，故物体A有向上的加速度，即绳的拉力大于A物体重力，此时物体A处于超重状态。故选C。

8、答案：A

解析：水在竖直方向上的分速度

则空中水柱的高度

则

则空中水柱的水量

故A正确，B、C、D错误。

故选A。

9、答案：AD

解析：A.根据得，发生相对滑动的临界角速度

由于b的转动半径较大，则b发生相对滑动的临界角速度较小，可知b一定比a先开始滑动，故A正确；

B.a、b做圆周运动的角速度相等，相对静止时，靠静摩擦力提供向心力，可知静摩擦力大小不等，故B错误；

C.当a达到最大静摩擦力时，

解得：

当时，小于临界角速度，可知a的摩擦力未达到最大，则摩擦力大小

故C错误；

D.当b达到最大静摩擦力时

解得：

故D正确。

10、答案：AC

解析：

11、答案：BD

解析：A、金属块Q保持在桌面上静止，对于金属块和小球研究，竖直方向没有加速度，根据平衡条件得知，Q受到桌面的支持力等于两个物体的总重力，保持不变。故A错误；

B、C、D设细线与竖直方向的夹角为θ，细线的拉力大小为T，细线的长度为L。P球做匀速圆周运动时，由重力和细线的拉力的合力提供向心力，如图：

则有

，得角速度，周期

使小球改到一个更高一些的水平面上作匀速圆周运动时，θ增大，cosθ减小，则得到细线拉力T增大，角速度增大，周期T减小。对Q，

，得角速度，周期

使小球改到一个更高一些的水平面上作匀速圆周运动时，θ增大，cosθ减小，则得到细线拉力T增大，角速度增大，周期T减小。对Q，由平衡条件得知，，知Q受到桌面的静摩擦力变大。故B、D正确，C错误。

12、答案：BC

解析：

13、答案：（1）

（2）

解析：

14、答案：（1）旋转半径、

（2）、滑块受到摩擦力

解析：（1）根据控制变量法，为了探究向心力与角速度的关系，需要控制滑块质量和旋转的半径不变；

物体转动的线速度为

又

解得

（2）根据向心力公式可知

联立解得

由于

可得滑块的质量为

由图线可知，当

而

可知图线不过坐标原点的原因是滑块受到摩擦力的原因。

15、答案：（1）20m/s

（2）

解析：（1）为了不被冲进瀑布，而且速度最小，则游艇的临界航线OA如图示。船头应与航线垂直，并偏向上游。

由几何关系可得：

故

船头与河岸夹角成60°并指向上游

则最小速度为：

（2）在（1）的情况下，游艇在河中航行的距离：

实际航行速度为：

游艇的航行时间为：

16、答案：（1）

（2）

解析：（1）根据万有引力定律和向心力公式

联立两式得：

（2）设月球表面的重力加速度为，落地时间为t，根据题意：

水平方向：

竖直方向：

万有引力定律：

联立三式得：

17、答案：（1）

（2）见解析

解析：（1）如图所示，当摩擦力为零，支持力和重力的合力提供向心力则有：

解得：

（2）如图所示，当时，重力和支持力的合力大于所需向心力

所以，摩擦力方向沿罐壁切线向上与水平方向夹角成60°

由牛顿第二定律得：

竖直方向上：

联立两式解得：

18、答案：（1）

（2）见解析

解析：（1）已知手与小球之间的绳长为，平抛水平位移为d

设小球在最低点时绳能承受的最大拉力是

根据向心力公式：

由平抛运动规律：

联立求解得：

（2）设手与球之间的绳长为r，平抛运动的水平位移为x

根据向心力公式：

由平抛运动规律：

联立解得：

由（1）可知绳承受的最大拉力是

联立解得：

则当时，水平最大位移