山西省太原市2022-2023学年高一物理下学期期中试题（Word版附解析）

2022~2023学年第二学期高一年级期中质量监测

物理试卷

说明：本试卷为闭卷笔答，答题时间90分钟，满分100分。

一、单项选择题：本题包含10小题，每小题3分，共30分。请将正确选项前的字母填入表内相应位置。

1. 关于曲线运动的叙述正确的是（　　）

A. 做曲线运动的物体某时刻有可能处于平衡状态

B. 做曲线运动的物体，速度一定变化

C. 做曲线运动物体加速度一定改变

D. 做曲线运动的物体，速度方向时刻变化，故曲线运动不可能是匀变速运动

【答案】B

【解析】

【详解】A．做曲线运动的物体受到合外力一定不为零，不可能处于平衡状态，故A错误；

B．做曲线运动的物体，速度方向时刻发生变化，则速度一定变化，故B正确；

CD．做曲线运动的物体加速度不一定改变，比如平抛运动，加速度为重力加速度，保持不变，平抛运动为匀变速运动，故CD错误。

故选B。

2. 在某次足球比赛中，一运动员踢出“香蕉球”，足球划出一道曲线后射门得分。在足球加速向下射门时，关于足球所受的合力F和速度v的关系可能正确的是（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】根据题意可知，速度方向沿切线方向，力指向曲线弯曲的内测，由于足球做加速运动，则力与速度的夹角小于。

故选B。

3. 2023年3月山西省文化和旅游厅为了宣传山西省的人文美景，以“走进表里山河，晋享美好生活”为主题，利用无人机拍摄了宣传片“粤来悦晋”。其中一台无人机，上升向前飞行，竖直向上的速度vy及水平方向速度vx与飞行时间t的关系图像如图甲、乙所示。则下列说法正确的是（　　）

A. 无人机在t1时刻处于失重状态

B. 无人机在0~t2这段时间内沿直线飞行

C. 无人机在t2时刻上升至最高点

D. 无人机在t2~t3时间内做匀变速运动

【答案】D

【解析】

【详解】A．v-t图像斜率代表加速度，无人机在t1时刻加速度方向向上，处于超重状态，故A错误；

B．无人机在0~t2这段时间内在竖直方向和水平方向均做匀变速运动，做曲线运动，故B错误；

C．无人机在t3时刻上升至最高点，故C错误；

D．无人机在t2~t3时间内竖直方向做匀变速运动，水平方向做匀速运动，所以无人机在t2~t3时间内做匀变速运动，故D正确。

故选D。

4. 马刀锯是一种木匠常用的电动工具。其内部安装了特殊的传动装置，简化后如图所示，可以将电动机的转动转化为锯条的往复运动。电动机带动圆盘转动，圆盘上的凸起在转动的过程中带动锯条左右往复运动。已知电动机正在顺时针转动，转速，。当与锯条运动方向的夹角时，锯条运动的速度大小约为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】根据题意，由公式可得，点线速度为

把速度分解，如图所示

由几何关系有

即锯条运动的速度大小约为。

故选A。

5. 2022年夏天，我国南方地区遭遇多轮暴雨袭击，抗洪救灾的战士们利用直升飞机参与救援物资的运送。已知直升飞机在距离地面某高度以2.5m/s的速度沿水平方向匀速飞行并进行物资投送，投出的物资恰好落在了正前方距离投放位置水平距离5m的地方。若物资可看成质点，不计空气阻力，重力加速度g取10m/s2，下列说法正确的是（　　）

A. 从直升飞机上拍摄的视频看到物资做平抛运动

B. 直升飞机飞行高度为15m

C. 物资在投出后第1秒内和第2秒内的速度变化量相同

D. 物资在投出后第1秒内和第2秒内的位移之比为

【答案】C

【解析】

【详解】A．由于物资水平方向与飞机有大小相等的速度，则从直升飞机上拍摄的视频看到物资做自由落体运动，故A错误；

B．物资水平方向做匀速直线运动，则有

竖直方向做自由落体运动，则有

故B错误；

C．根据

可知物资在投出后第1秒内和第2秒内的速度变化量相同，故C正确；

D．物质在竖直方向做自由落体运动，则物资在投出后第1秒内和第2秒内的竖直位移之比为

而水平方向做匀速直线运动，物资在投出后第1秒内和第2秒内的水平位移相等，则物资在投出后第1秒内和第2秒内的位移之比为

故D错误。

故选C。

6. 2023年3月22日CBA常规赛战罢第38轮，山西男篮在这场关键的“卡位”赛中以119比94大胜吉林队，比赛中原帅手起刀落命中三分球。如图所示，比赛中原帅将篮球从地面上方B点以速度v0斜向上抛出，恰好垂直击中篮板上A点。若该运动员向前运动到等高的C点投篮，还要求垂直击中篮板上A点，运动员需（　　）

A. 减小抛出速度，同时增大抛射角

B. 增大抛出速度，同时增大抛射角

C. 减小抛射角，同时减小抛射速度

D. 减小抛射角，同时增大抛射速度

【答案】A

【解析】

【详解】根据题意可知，篮球垂直击中篮板上点，则逆过程就是平抛运动，竖直高度不变，水平方向位移越大，水平速度越大，抛出后落地速度越大，与水平面的夹角则越小，则该运动员向前运动到等高的C点投篮，水平位移减小，还要求垂直击中篮板上A点，则需减小抛出速度，同时增大抛射角。

故选A。

7. 随着2022年北京冬奥会的成功举办，冰雪项目在我国也越来越受欢迎。如图所示，某运动员训练时从助滑道上不同位置下滑，都从斜坡顶点B水平飞出。若以速度v1飞出，用时t1落在斜坡上的C点；若以速度v2飞出，用时t2落在斜坡上的D点。已知，不计空气阻力。关于运动员从B点飞出，落回斜面的过程，下列判断正确的是（　　）

A. 两次位移关系有

B. 两次初速度大小之比

C. 两次落在斜面上时速度与斜面夹角之比

D. 两次落在斜面上时速度大小之比

【答案】B

【解析】

【详解】B．令斜面的倾角为，运动员落在斜面上，则有

解得

可知速度与时间成正比，即

故B正确；

A．下落的高度为

运动的位移为

可知运动的位移与时间的平方成正比，即

故A错误；

C．落在斜面上时速度与水平方向的夹角为α，则有

则落在斜面上时速度与斜面的夹角大小

θ= α-

同一斜面不变，故落在斜面上时速度与斜面的夹角与运动员飞出时的初速度无关，则两次落在斜面上时速度与斜面的夹角之比为

故C错误；

D．落在斜面上时的速度

可知落地时的速度大小之比与初速度之比相等，故两次落在斜面上时速度大小之比为

故D错误。

故选B。

8. 如图所示为某“行星减速机”的一种工作原理图。其中A为太阳齿轮，半径为R1，B为行星齿轮，半径为R2，且R1：R2=3：2.在该种状态下，A、B两齿轮的边缘线速度分别为v1、v2，角速度分别为ω1、ω2，转速分别为n1、n2，周期分别为T1、T2.下列关系正确的是（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】A．A、B两齿轮的边缘线速度分别为v1、v2，则

v1=v2

故A错误；

B．根据

R1：R2=3：2

得

故B错误；

C．根据

得

故C正确；

D．根据

得

故D错误。

故选C。

9. 如图所示，套在竖直细杆上的轻环A由跨过定滑轮的不可伸长的轻绳与重物B相连，施加外力让A沿杆以速度v匀速上升，从图中M位置上升至与定滑轮的连线处于水平N位置，已知AO与竖直杆成θ角，则（　　）

A. 刚开始时B的速度为vsinθ

B. A匀速上升时，重物B也匀速下降

C. 重物B下降过程，绳对B的拉力大于B的重力

D. A运动到位置N时，B的速度最大

【答案】C

【解析】

【详解】AD．对于A，它的速度如图中标出的v，这个速度看成是A的合速度，其分速度分别是va ，vb其中va就是B的速度vB（同一根绳子，大小相同），刚开始时B的速度为

vB＝vcosθ

当A环上升至与定滑轮的连线处于水平位置时，va＝0，所以B的速度vB＝0，故A D错误；

BC．因A匀速上升时，由公式vB＝vcosθ，当A上升时，夹角θ增大，因此B减速下降，由牛顿第二定律可知物体B超重，绳对B的拉力大于B的重力，故B错误，C正确。

故选C。

10. 如图所示，月球的半径为R，甲、乙两种探测器分别绕月球做匀速圆周运动与椭圆轨道运动，两种轨道相切于椭圆轨道的近月点A，圆轨道距月球表面的高度为R，椭圆轨道的远月点B与近月点A之间的距离为6R，若甲的运动周期为T，则乙的运动周期为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】D

【解析】

【详解】根据题意可得，甲公转轨道半径为

乙的椭圆轨道半长轴为

设乙运动周期为，由开普勒第三定律

联立解得

故选D。

二、多项选择题：本题包含5小题，每小题3分，共15分。在每小题给出的四个选项中，至少有两个选项正确。全部选对的得3分，选不全的得2分，有错者或不答的得0分。请将正确答案填入下表内。

11. 如图所示，质量不等的甲、乙两个小球，在光滑玻璃漏斗内壁做水平面内的匀速圆周运动，甲在乙的上方。则下列说法正确的是（　　）

A. 小球受到三个力

B. 两个小球单位时间走过的路程不同

C. 两个小球单位时间转过的角度相同

D. 两个小球向心加速度的大小相同

【答案】BD

【解析】

【详解】A．小球受重力、玻璃漏斗内壁支持力两个力的作用，故A错误；

D．小球受重力和支持力的作用，设漏斗侧面与水平面夹角为，由向心力公式可知

向心加速度

大小相同，故D正确；

B．线速度

因为甲的半径较大，所以线速度较大，故B正确；

C．角速度

因为甲的半径较大，所以角速度较小，故C错误。

故选BD。

12. 如图是四轮驱动的汽车在水平路面上匀速转弯时的画面，下列说法正确的是（　　）

A. 汽车所受合力可能为0

B. 汽车受到的合力提供向心力

C. 地面给轮胎的静摩擦力不指向运动轨迹的圆心

D. 重力与支持力的合力提供向心力

【答案】BC

【解析】

【详解】AB．汽车在水平路面上匀速转弯，合力提供向心力不等于0，故A错误，B正确；

CD．对汽车受力分析可知，汽车受重力、支持力、摩擦力和阻力，竖直方向上，重力和支持力等大反向，摩擦力和阻力的合力指向圆心，提供向心力，则地面给轮胎的静摩擦力不指向运动轨迹的圆心，故D错误，C正确。

故选BC。

13. 如图是单杠运动员在单臂旋转过程中的动作，已知运动员的质量为m，重心到手支撑点的距离为L，运动员在竖直面内做圆周运动且刚好能通过最高点，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　）

A. 运动员在最高点时速度为

B. 运动员在最高点时向心力为0

C. 若运动员在最低点速度变大，则他对单杠的作用力可能减小

D. 若运动员在最高点速度变大，则他对单杠的作用力可能增大，也可能减小

【答案】BD

【解析】

【分析】

【详解】AB．运动员在竖直面内做圆周运动且刚好能通过最高点，此时运动员重力和单杠对他的支持力平衡，则在最高点时速度为0，向心力为0，故A错误，B正确；

C．运动员在最低点时，向心力，即

解得单杠对他的作用力

可知，当运动员在最低点速度变大时，单杠对他的作用力增大，根据牛顿第三定律可知，他对单杠的作用力增大，故C错误；

D．若运动员在最高点，恰好由重力提供向心力，即

解得此时运动员的速度

当时，有

速度v增大，F减小；当时，有

速度v增大，F增大，故D正确。

故选BD。

14. 世界上最大的摩天轮是位于阿联酋迪拜蓝水岛中心地带的“迪拜眼”，其高度为250米，巨大的摩天轮四周配有48个吊舱，可同时乘坐1750多名游客，转一圈用时38分钟。迪拜眼于2021年10月21日正式开放。摩天轮在竖直平面内做匀速圆周运动，某时刻甲乘客所在的吊舱正好处在最高点，乙乘客所在吊舱处在最低点，若两乘客质量相等，则此时（　　）

A. 吊舱对乙的作用力大于对甲的作用力

B. 吊舱对甲的作用力大于对乙的作用力

C. 吊舱对甲、乙的作用力方向相反

D. 甲乘客处于失重状态，乙乘客处于超重状态

【答案】AD

【解析】

【详解】ABD．设乘客的质量为m，线速度大小为v，摩天轮的半径为R，对甲、乙的作用力分别为F1、F2，根据牛顿第二定律

解得

可得

甲乘客处于失重状态，乙乘客处于超重状态，故AD正确，B错误；

C．乘客在最低点时，吊舱对乘客的作用力向上，乘客在最高点时，吊舱对乘客的作用力向上，所以吊舱对甲、乙的作用力方向相同，故C错误。

故选AD。

15. 智能呼啦圈轻便美观，深受大众喜爱，如图甲，腰带外侧带有轨道，将带有滑轮的短杆穿入轨道，短杆的另一端悬挂一根带有配重的轻绳，其简化模型如图乙所示。可视为质点的配重质量为m=0.5kg，绳长为l=0.5m，悬挂点P到腰带中心点O的距离为0.2m，水平固定好腰带，通过人体微小扭动，使配重随短杆做水平匀速圆周运动。若绳子与竖直方向夹角θ=37°，运动过程中腰带可看成不动，重力加速度g取10m/s2，（sin37°=0.6，cos37°=0.8）下列说法正确的是（　　）

A. 配重做匀速圆周运动的半径为0.6m

B. 配重的线速度大小为

C. 细绳对配重的拉力大小为6.25N

D. 若细绳不慎断裂，配重将做自由落体运动

【答案】BC

【解析】

【详解】A．设绳长为，悬挂点P到腰带中心点O的距离为，由几何关系可知，配重做匀速圆周运动的半径为

故A错误；

BC．配重受重力和绳子拉力，竖直方向根据受力平衡可知

水平方向根据牛顿第二定律可得

联立解得

，

故BC正确；

D．若细绳不慎断裂，配重将做平抛运动，故D错误。

故选BC。

三、实验题：本题包含2小题，共14分。将答案填在题中横线上或按要求作答。

16. 用如图所示的向心力演示器探究向心力的大小。已知小球在挡板A、B、C处做圆周运动的轨迹半径之比为，回答以下问题：

（1）在该实验中，主要利用了控制变量法来探究向心力与质量、半径、角速度之间的关系。

（2）探究向心力与半径之间的关系时，选择半径___________（填“相同”或“不同”）的两个塔轮；同时应将质量相同的小球分别放在___________处。

A．挡板A与挡板C            B．挡板B与挡板C

（3）若质量相等的两个小钢球分别放在挡板A与挡板C处，皮带连接的两个塔轮的半径之比为，当某同学以的转速匀速转动手柄时，A、C处两小球的线速度大小之比为___________；A、C处两小球的向心力大小之比为___________。

【答案】    ①. 相同    ②. B    ③.     ④.

【解析】

【详解】（2）[1]探究向心力与半径之间的关系时，应保持角速度和小球的质量相等，小球做圆周运动的半径不同，则选择半径相同的两个塔轮，保证角速度相等。

[2]将质量相同的小球分别放在挡板B与挡板C处，保证小球做圆周运动的半径不同。

故选B。

（3）[3]根据题意，由公式可知，角速度之比为

则A、C处两小球的线速度大小之比为

[4]由向心力公式可得，A、C处两小球的向心力大小之比为

17. 在利用电磁定位系统“探究平抛运动的特点”实验中，通过计算机通讯线将电磁定位板与计算机相连。打开信号源电源开关，检查信号接收情况，将信号源放在弹射器前端，点击“零点设置”。将信号源推入弹射器，弹射器有三档可调节，点击“开始记录”，释放信号源，软件自动记录信号源的运动轨迹。点击“停止记录”，点击“X”得到信号源的轨迹在水平方向的投影，点击“Y”得到信号源的轨迹在竖直方向的投影。点击“二次拟合”得到信号源在竖直平面内的平抛运动轨迹。

（1）平抛运动在水平方向的分运动为___________；在竖直方向的分运动为___________。

（2）在左图中取4个点，放大后如右图所示。右图中每个正方形小方格的边长为2.5cm，分析可知，小球由1到2位置的时间间隔为___________s，该小球平抛运动的初速度大小为___________m/s。（g取10m/s2，结果保留两位有效数字）

【答案】    ①. 匀速直线运动    ②. 自由落体运动    ③. 0.050    ④. 1.0

【解析】

【详解】（1）[1][2]平抛运动在水平方向的分运动为匀速直线运动；在竖直方向的分运动为自由落体运动。

（2）[3][4]根据

可得

该小球平抛运动的初速度大小为

四、计算题：本题包含5小题，共41分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。

18. 月球质量约为地球质量的，月球半径约为地球半径的。月心距离地心的平均距离约为3.8×108m，航天器在地球飞往月球过程中既受到地球的引力，也受到月球的引力。当航天器到达月地间某一位置时，它受到地球、月球的引力大小相等，求航天器到月心的距离。

【答案】

【解析】

【详解】航天器在地、月间飞行时，受到的引力大小与地球、月球半径无关；设地、月间距为，航天器质量为受到地球、月球的引力大小相等时，它到月心距离为，与地心距离为。则有

又

联立解得

19. 如图所示，质量为m的小球用两根长度分别为13L、5L的轻绳固定于细杆上间距为12L的A、B两点上，小球可绕细杆在水平面内做匀速圆周运动，重力加速度为g。求：

（1）为使5L的轻绳不受到拉力作用，小球转动的最大角速度ω0；

（2）当小球转的角速度为，5L的轻绳受到的拉力大小。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）当B绳刚伸直，不受到拉力作用时，两绳与杆构成直角三角形，设此时角速度为，绳A与竖直方向夹角为，则有

联立解得

（2）设此时，绳A对小球的拉力为FA，B绳对小球的拉力FB，则有

联立解得

20. 2022年冬奥会的自由式滑雪U型场地技巧项目吸引了众多观众的眼球，U型池宽度为20m，雪槽深6.5m，可以将U型池看作两个圆弧与水平面结合的图形，如图所示，B、C点为圆弧的最低点，与水平滑道相切。某次运动员从A的上方落入轨道，滑至B点时的速度大小为13m/s，已知运动员质量为50kg，重力加速度g取10m/s2（结果保留整数）。求：

（1）运动员滑至B点的瞬间，对B点的压力的大小；

（2）若已知水平部分雪与滑雪板间的摩擦因数为0.05，运动员第一次由B滑至C点，运动员对C点压力的大小。

【答案】（1）1800N；（2）1746N

【解析】

【详解】（1）运动员在圆弧最低点B，应用牛顿运动定律：

由牛顿第三定律得

所以运动员给B点的压力大小为1800N。

（2）从B点到C点，由牛顿运动定律

得

由运动学公式

由牛顿运动定律

得

由牛顿第三定律得

所以运动员给C点的压力为1746N。

选做题：本题包含两题，请任选一题做答。如两题都做，按A题计分。

21. 如图所示，小物块从坡面顶端由静止释放，滑到水平台上，滑行一段距离后，从边缘O点以1m/s水平飞出，击中平台右下侧挡板上的P点。现以O为原点在竖直面内建立如图所示的平面直角坐标系，挡板的形状满足方程（单位：m），不计一切摩擦和空气阻力。重力加速度g取10m/s2，取10.05.求：

（1）小物块从O点运动到P点的时间；

（2）小物块刚到P点时速度的大小。

【答案】（1）1s；（2）

【解析】

【详解】（1）竖直方向，根据运动学公式，有

水平方向

结合

联立解得

（2）竖直方向速度大小

根据速度的合成法则，则小物块刚到p点时速度的大小为

代入数据可得

22. 如图所示，质量为m的小球以某一初速度向左运动，经过一半径为R的半圆轨道最高点后，水平向右飞出，刚好落于斜面顶端，小球落点的速度与斜面平行，小球可看作质点。已知斜面顶端到轨道最高点的竖直高度为h，重力加速度为g。求：

（1）求斜面顶端与轨道最高点的水平距离；

（2）小球在轨道最高点时对轨道的压力大小。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）设斜面顶端与轨道最高点的水平距离为x，小球在轨道最高点时速度为v0，飞出后做平抛运动，到达斜面时的竖直分速度为vy，由平抛运动的规律得

①

②

由①②得

得

（2）设小球在轨道最高点时受到的支持力为F

小球对轨道的压力为

=F

选做题：本题包含A、B两题，请任选一题做答。如两题都做，按A题计分。

23. 某游戏装置如图所示，左侧是一竖直支柱，右侧竖直放置一内径很小的圆弧形管道，弹射装置可以将置于支柱上处的小球水平向右弹出。一质量的小球（可视为质点）以的初速度被弹出后，正好从处沿圆弧切线方向进入圆管（小球的直径略小于圆管横截面直径），且到达的速度。已知与的夹角，，，不计空气阻力，重力加速度取,求：

（1）小球离开点的初速度的大小；

（2）间的高度差h；

（3）若小球恰好可以达到处，则小球在处时对管壁弹力的大小和方向。

【答案】（1）；（2）；（3），方向竖直向下

【解析】

【详解】（1）根据题意可知，小球从处沿圆弧切线方向进入圆管，将小球运动到处时的速度沿水平方向与竖直方向分解，如图所示

由几何关系有

解得点的初速度

（2）小球运动到处时，竖直方向的分速度

从，小球在竖直方向做自由落体运动，则有

解得下落时间

间的高度差为

解得

（3）因为小球恰好能到达点，所以到达点的速度为0，对于小球有

再由牛顿第三定律可知小球对轨道的弹力

方向竖直向下。

24. 某游戏装置如图所示，左侧是一竖直支柱，右侧竖直放置一半径，内径很小的圆弧形管道，弹射装置可以将置于支柱上A处的小球水平向右弹出。一质量的小球（可视为质点）以v0的初速度被弹出后，正好从B处沿圆弧切线方向进入圆管（小球的直径略小于圆管横截面直径），且到达B的速度。已知OB与OC的夹角，，，不计空气阻力，重力加速度取，求：

（1）A、B间的高度差h；

（2）若小球运动到管口D处时的速度大小，则小球在D处时对管壁弹力的大小和方向；

（3）若弹射装置的位置可以在支柱上上下移动，欲通过改变支架距离B点的水平位移x，使小球还能恰好从B处沿圆弧切线方向进入圆管，弹射装置出口到B点的高度H与支架距离B点的水平位移x应满足的关系式（弹射装置出口到支架的距离可忽略）。

【答案】（1）；（2），方向竖直向上；（3）

【解析】

【详解】（1）小球运动到B处时，竖直方向的分速度

从A到B，小球在竖直方向做自由落体运动，有

解得下落时间

A、B间的高度差

（2）设小球在D处时受到管壁对其的作用力方向竖直向下，大小为，根据牛顿第二定律有

解得

根据牛顿第三定律可知，小球在D处时对管壁的弹力的大小为，方向竖直向上。

（3）因为小球沿切线方向从B点进入圆管，则有

再由平均速度关系可知

所以，弹射装置出口到B点的高度H与支架距离B点的水平位移x应满足的关系式为