山东省招远第一中学2022-2023学年高一下学期期中考试物理（合格考）试卷(含答案)

山东省招远第一中学2022-2023学年高一下学期期中考试物理（合格考）试卷

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

一、单选题

1、关于匀速圆周运动，下列说法正确的是(   )

A.向心加速度保持不变

B.线速度的大小保持不变

C.角速度大小不断变化

D.线速度和角速度都保持不变

2、关于离心运动现象下列说法正确的是(   )

A.当物体所受的离心力大于向心力时产生离心现象

B.离心运动就是物体沿着半径方向飞出的运动

C.做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切外力都突然消失时，它将静止下来

D.离心运动是物体本身的惯性引起的

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人们的注意。智慧的头脑开始探索星体运动的奥秘，其中德国天文学家开普勒做出了卓绝的贡献，发现了行星运动的三大定律，下列关于这三大定律的说法正确的是(   )

A.所有行星的公转周期与行星的轨道半径成正比

B.太阳系中所有行星轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比都相等

C.木星、地球和太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等

D.所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的中心

4、若想检验“使月球绕地球运动的力”与“使苹果落地的力”遵循同样的规律，在已知月地距离约为地球半径60倍的情况下，需要验证(   )

A.地球吸引月球的力约为地球吸引苹果的力的

B.月球公转的加速度约为苹果落向地面加速度的

C.自由落体在月球表面的加速度约为地球表面的

D.苹果在月球表面受到的引力约为在地球表面的

5、在修筑铁路时，弯道处的外轨会略高于内轨（如图丙所示），当火车以规定的行驶速度转弯时，内、外轨均不会受到轮缘的挤压，设此时的速度大小为。在修建一些急转弯的公路时，通常也会将弯道设置成外高内低（如图丁所示）。当汽车以规定的行驶速度转弯时，可不受地面的侧向摩擦力，设此时的速度大小为，重力加速度为g，以下说法中正确的是(   )

A.火车弯道的半径

B.当火车速率大于时，外轨将受到轮缘的挤压

C.当汽车速率大于时，汽车一定会向弯道外侧“漂移”

D.当汽车质量改变时，规定的行驶速度也将改变

6、在空间站中，宇航员长期处于失重状态。为缓解这种状态带来的不适，科学家设想建造一种环形空间站，如图所示。圆环绕中心匀速旋转，宇航员站在旋转舱内的侧壁上，可以受到与他站在地球表面时相同大小的支持力。已知地球表面的重力加速度为g，圆环的半径为r，宇航员可视为质点，为达到目的，旋转舱绕其轴线匀速转动的周期应为(   )

A. B. C. D.

7、两个质量相同的小球用长度不等的细线拴在同一点并在同一水平面内做匀速圆周运动，则它们的(   )

A.运动的线速度大小相等 B.运动的角速度大小相等

C.向心加速度大小相等 D.向心力大小相等

8、如图所示，冬奥会上甲、乙两运动员在水平冰面上滑冰，恰好同时到达虚线PQ，然后分别沿半径为和（）的滑道做匀速圆周运动，运动半个圆周后匀加速冲向终点线。甲、乙两运动员的质量相等，他们做圆周运动时所受向心力大小相等，直线冲刺时的加速度大小也相等。则下列判断中正确的是(   )

A.在做圆周运动时，甲所用的时间比乙的长

B.在做圆周运动时，甲、乙的角速度大小相等

C.在冲刺时，甲一定先到达终点线

D.在冲刺时，乙到达终点线时的速度较大

9、 有一质量为m、半径为R、密度均匀的球体，在距离球心O为的地方有一质量为的质点。现从m中挖去半径为的球体，如图所示，则剩余部分对的万有引力大小为(   )

A. B. C. D.

二、多选题

10、关于圆周运动，下列说法正确的是(   )

A.当转速一定时，向心加速度与半径成正比

B.做圆周运动的物体，所受的合外力一定指向圆心

C.物体在始终与速度垂直的力作用下，可能做匀速圆周运动

D.速率变化的圆周运动是变加速运动，而匀速圆周运动是匀加速运动

11、要使两物体间的引力减小到原来的，下列方法可行的是(   )

A.两物体的质量都增为原来的2倍，距离不变

B.两物体的距离不变，质量各减为原来的一半

C.两物体的质量不变，距离增加为原来的2倍

D.两物体的质量都减为原来的一半，距离也减为原来的一半

12、木块随圆桶绕轴线做匀速圆周运动(   )

A.木块受重力、筒壁的弹力和摩擦力、离心力的作用

B.圆桶做匀速圆周运动的转速越大桶壁对木块的摩擦力越大

C.木块随筒壁做匀速圆周运动时的向心力由桶壁的弹力提供

D.桶壁对木块的弹力随着转速的增大而增大

13、在如图所示的传动装置中，B、C两轮固定在一起绕同一轴转动，A、B两轮用皮带传动，三个轮的半径关系是，若皮带不打滑，则A、B、C三轮边缘上a、b、c三点的(   )

A.角速度之比为 B.线速度大小之比为

C.周期之比为 D.转速之比为

14、如图所示，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与转轴的距离为l，b与转轴的距离为。木块与圆盘间的最大静摩擦力为木块重力的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.a可能比b先开始滑动

B.a、b所受的静摩擦力始终相等

C.是b开始滑动的临界角速度

D.当时，a所受摩擦力的大小为

三、填空题

15、如图，用一根结实的细绳，一端拴一个小物体。在光滑桌面上抡动细绳，使小物体做圆周运动，体验手对做圆周运动的物体的拉力。

（1）拉力的方向是___________。

A.沿绳指向圆心

B.垂直于绳指向速度方向

C.沿手臂方向指向上方

（2）增大旋转的速度，拉力将___________（填“变小”、“变大”或“不变”）。

（3）松手后，小物体将沿___________（填“半径远离圆心”、“切线”或“半径靠近圆心”）方向运动。

16、如图所示，质量为0.5kg的小杯里盛有0.5kg的水，用绳子系住小杯在竖直平面内做“水流星”表演，转动半径为0.4m。则为使小杯经过最高点时水不流出，在最高点时最小速率是___________m/s；当水杯在最高点速率时，g取，绳的拉力大小为__________N。

四、实验题

17、某实验小组按如图装置进行探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系。滑块中心固定遮光片，宽度为d，滑块套在水平杆上，随杆一起绕竖直轴做匀速圆周运动，固定在转轴上的力传感器通过轻绳连接滑块，水平杆的转速可以控制，滑块每经过光电门一次，通过力传感器和光电门就同时获得一组拉力F和挡光时间的数据。

（1）若滑块中心到转轴的距离为L，由光电门测得挡光时间，则滑块转动的角速度ω的表达式是___________。

（2）按上述实验将测算得的结果用作图法来处理数据，如图所示以力传感器读数F为纵轴，以 ______为横轴（选填“”、“”、“”或“” ），可得到如图所示的一条直线，图线不过坐标原点的原因可能是__________。

18、用如图所示的实验装置来探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系，转动手柄使长槽和短槽分别随变速轮塔匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动.横臂的挡板对球的压力提供了向心力，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值.某次实验图片如下，请回答相关问题：

（1）在研究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时我们主要用到了物理学中______的方法；

A.理想实验法 B.等效替代法 C.控制变量法 D.演绎法

（2）图中是在研究向心力的大小F与______的关系.

A.质量m B.角速度ω C.半径r

（3）若图中标尺上红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值为1:9，运用圆周运动知识可以判断与皮带连接的变速轮塔对应的半径之比为______.

A.1:9 B.3:1 C.1:3 D.1:1

五、计算题

19、已知地球的质量大约是，地球半径。假设你与你的同桌的质量均为，距离为，引力常量。

（1）估算你的同桌对你的万有引力；

（2）估算地球对你的万有引力；

（3）比较上述两个结果，你对万有引力的大小有什么新的认识？

20、如图所示的装置可绕竖直轴转动，可视为质点的小球A与细线连接后系于B点，已知小球的质量，细线长，重力加速度。

（1）若装置匀速转动的角速度为时，细线与竖直方向的夹角，求角速度的大小；

（2）若装置匀速转动的角速度，求此时细线与竖直方向的夹角。

21、在光滑水平转台上开有一小孔O，一根轻绳穿过小孔，一端拴一质量为0.1kg的物体A，另一端连接质量为1kg的物体B，如图所示，已知O与物体A间的距离为25cm，开始时物体B与水平地面接触，设转台旋转过程中物体A始终随它一起运动。问：

（1）当转台以角速度旋转时，物体B对地面的压力多大？

（2）要使物体B开始脱离地面，则转台旋的角速度至少为多大？

22、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。当球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飞出，通过水平距离d后落地。已知握绳的手离地面高度为d，手与球之间的绳长为，重力加速度为g，忽略空气阻力。

（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，绳长应是多少？最大水平距离是多少？

参考答案

1、答案：B

解析：A.物体做匀速圆周运动，向心加速度的大小不变，方向总是指向圆心，即方向时刻发生变化，故A错误；

B.物体做匀速圆周运动，线速度的大小保持不变，故B正确；

C.物体做匀速圆周运动，角速度大小保持不变，故C错误；

D.物体做匀速圆周运动，线速度的大小不变，线速度方向时刻发生变化，角速度保持不变，故D错误。

故选B。

2、答案：D

解析：ABC.离心力是不存在的，因为没有施力物体。做圆周运动的物体，在合外力突然消失，或者不足以提供圆周运动所需的向心力的情况下，就会逐渐远离圆心，这种运动叫做离心运动。所有远离圆心的运动都是离心运动，离心运动的方向是与半径垂直或与沿半径指向圆心的方向成钝角，做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都消失时，它将沿切线做匀速直线运动。故ABC错误；

D.离心运动是物体本身的惯性引起的，物体有保持自身运动状态的特性。故D正确。

故选D。

3、答案：B

解析：AB.根据开普勒第三定律，所有行星的公转周期的平方与行星的轨道半长轴的三次方成正比，故A错误，B正确；

C.根据开普勒第二定律，对于每一个行星而言，太阳和行星的连线在相等时间内扫过的面积相等，而地球和木星是两个不同的行星，故C错误；

D.所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的其中一个焦点上，故D错误。

故选B。

4、答案：B

解析：若想检验“使月球绕地球运动的力”与“使苹果落地的力”遵循同样的规律——万有引力定律，则应满足，即加速度a与距离r的平方成反比，由题中数据知，选项B正确，选项ACD错误。

5、答案：B

解析：A.火车转弯时设轨道平面与水平面的夹角为θ，内、外轨均不会受到轮缘的挤压，受力

分析如图所示

则有

解得

故A错误；

B.当火车速率大于时要想火车仍做匀速圆周运动，火车速度方向变化要更快，即所需向心加速度(或所需向心力)变大，重力与支持力的合力不足够提供向心力，火车速度方向来不及变化将做离心运动，火车对外轨有挤压的作用，故B正确；

C.当汽车速率大于时，汽车有向弯道外侧“漂移”的趋势，汽车受到路面的摩擦力增大，如果此时合力足以提供向心力，汽车不“漂移”。故C错误；

D.根据

解得

与质量无关。故D错误。

故选B。

6、答案：A

解析：旋转舱中的宇航员做匀速圆周运动，圆环绕中心匀速旋转使宇航员感受到与地球一样的“重力”是向心力所致，通过受力分析可知提供向心力的是对宇航员的支持力，则由题意知，宇航员受到和地球表面相同大小的支持力，支持力大小为mg，因此有

解得

故A正确，B、C、D错误，

故选A。

7、答案：B

解析：A.设悬挂点与圆心连线的长度为h，设绳与竖直方向上的夹角为θ，则有

可得

θ不同，线速度大小不同，A错误；

B.根据

可得

二者角速度大小相同，B正确；

C.根据

可得

θ不同，二者向心加速度大小不同，C错误；

D.向心力大小为，θ不同，向心力大小不同，D错误。

故选B。

8、答案：D

解析：A.根据

解得

由于做圆周运动时所受向心力大小相等，甲运动员圆周运动的半径小于乙运动员圆周运动的半径，可知甲运动员圆周运动的周期小于乙运动员圆周运动的周期，即在做圆周运动时，甲所用的时间比乙的短，A错误；

B.根据，由于做圆周运动时所受向心力大小相等，甲运动员圆周运动的半径小于乙运动员圆周运动的半径，可知甲运动员圆周运动的角速度大于乙运动员圆周运动的角速度，B错误；

D.冲刺时的初速度大小等于圆周运动的线速度大小，根据

解得

由于做圆周运动时所受向心力大小相等，甲运动员圆周运动的半径小于乙运动员圆周运动的半径，可知甲运动员圆周运动的线速度小于乙运动员圆周运动的线速度，令到达终点线时的速度大小为，冲刺匀加速的位移为x，则有

由于冲刺匀加速运动的位移与加速度均相等，可知匀加速的初速度较大的乙运动员到达终点线时的速度较大，D正确；

C.根据上述，乙运动员在圆周运动过程所用时间大于甲运动员在圆周运动过程所用时间，而在冲刺加速过程中，由于乙运动员的初速度大，则乙运动员在冲刺加速过程中所用时间小于甲运动员在冲刺加速过程中所用时间，则谁先达到中点的时间与冲刺加速过程的位移大小有关，即不能确定谁先达到，可知在冲刺时，甲不一定先到达终点线，C错误。

故选D。

9、答案：A

解析：挖去小球前，球与质点的万有引力大小为

设挖去的球体的质量为，球体的密度为ρ，则有

，

可得

被挖部分对质点的引力大小为

则剩余部分对质点的万有引力大小为

故选A。

10、答案：AC

解析：A.根据，，可知当转速一定时，向心加速度与半径成正比，故A正确；

B.只有做匀速圆周运动的物体，所受的合外力才一定指向圆心，故B错误；

C.物体在始终与速度垂直的力作用下，可能做匀速圆周运动，故C正确；

D.速率变化的圆周运动是变加速运动，匀速圆周运动的加速度方向也是变化的，也是变加速运动，故D错误。

故选AC。

11、答案：BC

解析：根据万有引力表达式

A.两物体的质量都增为原来的2倍，距离不变，则引力变为原来的4倍，故A错误；

B.两物体的距离不变，质量各减为原来的一半，则引力变为原来的，故B正确；

C.两物体的质量不变，距离增加为原来的2倍，则引力变为原来的，故C正确；

D.两物体的质量都减为原来的一半，距离也减为原来的一半，则引力不变，故D错误。

故选BC。

12、答案：CD

解析：A.木块受重力、筒壁的弹力和摩擦力，没有离心力，故A错误；

B.桶壁对木块的摩擦力与木块本身的重力是一对平衡力，则圆桶做匀速圆周运动的转速越大桶壁对木块的摩擦力不变，故B错误；

C.木块随筒壁做匀速圆周运动时的向心力由桶壁的弹力提供，故C正确；

D.根据牛顿第二定律可知

则桶壁对木块的弹力随着转速的增大而增大，故D正确。

故选CD。

13、答案：BD

解析：AB.A、B两轮用皮带传动，可知a、b两点的线速度大小相等，即

根据，

可得

b、c两点同轴转动，可知b、c两点的角速度相等，则有

根据，

可得

可得a、b、c三点的角速度之比为

a、b、c三点的线速度大小之比为

故A错误，B正确；

CD.根据，

可得a、b、c三点的周期之比为

a、b、c三点的转速之比为

故C错误，D正确。

故选BD。

14、答案：CD

解析：AB.两个木块的最大静摩擦力相等，木块随圆盘一起转动，木块所受静摩擦力提供向心力，由牛顿第二定律得，木块所受的静摩擦力满足

由于两个木块的m、ω相等，a的运动半径小于b，所以b所受的静摩擦力大于a的静摩擦力，当圆盘的角速度增大时，b的静摩擦力先达到最大值，所以b一定比a先开始滑动，故A、B错误；

C.当b刚要滑动时，物块所受静摩擦力达到最大，则有

解得b开始滑动的临界角速度为

故C正确；

D.当a刚要滑动时，物块所受静摩擦力达到最大，则有

解得a开始滑动的临界角速度为

因为

所以a相对圆盘静止，此时a物块所受摩擦力是静摩擦，则有

解得a所受摩擦力的大小为

故D正确。

故选CD。

15、答案：（1）A（2）变大（3）切线

解析：（1）拉力提供向心力，所以拉力的方向是沿绳指向圆心。

故选A。

（2）由向心力公式，拉力提供向心力，所以增大旋转的速度，向心力增大，拉力将变大。

（3）圆周运动的速度方向总沿轨迹切线方向，所以松手后，小物体合外力为0，小物体将沿切线方向做匀速直线运动。

16、答案：2；30

解析：为使小杯经过最高点时水不流出，则在最高点水需要的向心力应大于等于重力，即

解得，即最小速率为2 m/s。

当水杯在最高点速率为4 m/s时，有

解得

17、答案：（1）（2）；滑块与杆之间有摩擦

解析：（1）滑块通过光电门时的线速度

滑块通过光电门时的角速度

联立解得

（2）根据

代入角速度表达式，得

故图线应以为横轴；

图线不过坐标原点的原因可能是滑块与杆之间有摩擦。

18、答案：（1）C（2）B（3）B

解析：（1）在研究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时，需先控制某些量不变，研究另外两个物理量的关系，该方法为控制变量法.故选C.

（2）图中两球的质量相同，转动的半径相同，则研究的是向心力与角速度的关系.故选B.

（3）根据，两球的向心力之比为1:9，半径和质量相等，则转动的角速度之比为1:3，因为靠皮带传动，变速轮塔的线速度大小相等，根据，知与皮带连接的变速轮塔对应的半径之比为3:1.故选B.

19、答案：（1）（2）（3）见解析

解析：（1）估算可以将人作为质点，因是同桌，两人的距离可取为，则同桌对我的万有引力大小为

（2）地球对我的引力大小为

（3）与天体对物体的引力相比，一般物体间的引力非常小，可以忽略。

20、答案：（1）（2）53°

解析：（1）对小球受力分析可得

解得 

（2）若装置匀速转动的角速度，则

解得

21、答案：（1）9.6N（2）20rad/s

解析：（1）对物体A运用牛顿第二定律，绳子的拉力

对B受力分析有

解得

由牛顿第三定律

（2）当B受的支持力为零时，其将要离开地面，则绳子上的拉力为

对A有

代入数据解得

22、答案：（1）（2）；

解析：（1）设绳断时球速度为v，做平抛运动飞行时间为t，有

得

设最大拉力为F，绳断时，有

解得

（2）设绳长为r，绳断时球速度为，做平抛运动飞行时间为，球平抛时有

绳能承受的最大拉力不变，有

解得

可知，当绳长时球抛出的水平距离最大