2022-2023学年广东省湛江市第二十一中学高一下学期期中 物理 Word版答案

2022-2023学年度第二学期高一级期中考试试卷

物理

本试卷共4页，满分100分。考试用时75分钟。

第I卷（选择题）

一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。）

1. 人造地球卫星给我们提供了很多服务，若卫星运动的轨道为圆形轨道，则卫星的轨道不可能是下图中的（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】A

【解析】

【分析】

【详解】因为万有引力提供卫星做圆周运动的向心力，指向地心，所以卫星的轨道一定过地心，则卫星的轨道不可能是A图。

故选A。

2. 如图所示，摩天轮悬挂的座舱在竖直平面内做匀速圆周运动，这个过程简化为下图的情景，水平板上放一个物体，使水平板和物体一起在竖直平面内做匀速圆周运动，为水平直径，为竖直直径，在运动过程中木板始终保持水平，物块相对木板始终静止，下列说法正确的是（　　）

A. 在最低点时，物块所受支持力等于物块的重力

B. 物块所受合外力不变

C. 除c、d两点外，物块都要受摩擦力

D. c、d两点，物块所受支持力相同

【答案】C

【解析】

【详解】AD．物块做匀速圆周运动，向心力大小始终不变，根据牛顿第二定律，在c点有

解得

在d点有

解得

故AD错误；

B．物块所受合外力提供向心力，大小不变，但方向始终变化，故B错误；

C．物体所受重力和支持力始终在竖直方向，而向心力方向始终指向圆心，只有在c、d两点，仅靠重力和支持力的合力就可以提供向心力，而在c、d两点外，物块都要受摩擦力，才能使合外力满足指向圆心，故C正确。

故选C。

3. 物体在水平恒力的作用下，先在光滑水平面上由静止开始前进，位移为s，再进入粗糙水平面继续前进，位移也为s。设恒力在第一段位移中对物体做功为，在第二段位移中对物体做功为，则（）

A. > B. = C. < D. 无法判断

【答案】B

【解析】

【详解】由于力的大小不变，通过的位移也相同，由W=Fs可知，两次力F做的功相同。

故选B。

4. 如图所示，小车拉着物体A以速度v向右匀速运动，小车与水平夹角为时，在不计滑轮摩擦和绳子质量的条件下，下列关于物体A说法正确的是（　　）

A. A的速度大小为，绳子拉力大于物体重力

B. A的速度大小为，绳子拉力小于物体重力

C. A的速度大小为，绳子拉力大于物体重力

D. A的速度大小为，绳子拉力小于物体重力

【答案】A

【解析】

【详解】根据关联速度，两物体间的速度关系为

小车与水平夹角为θ逐渐减小，逐渐增大，则A的速度逐渐增大，A做加速运动，根据牛顿第二定律可知，绳子拉力大于物体重力。

故选A。

5. 如图为平静的湖边一倾角为的大坝的横截面示意图，水面与大坝的交点为O。一人站在A点处以速度沿水平方向扔小石子，已知，重力加速度为，下列说法中正确的是（　　）

A. 若，则石块不可以落入水中

B. 越大，平抛过程速度随时间的变化率越大

C. 若石块能落入水中，则石块在空中速度变化量不随的变化而变化

D. 若石块不能落入水中，则越大，落到斜面上时速度方向与斜面夹角越大

【答案】C

【解析】

【详解】A．假设，石块可以落入水中，根据平抛运动的规律得，解得运动时间为

则

因为

所以石块可以落入水中，故A错误；

B．由于速度随时间的变化率即加速度，而平抛运动的加速度为重力加速度是不变的，故B错误；

C．若石块能落入水中，说明石子下落的高度相等，运动时间相等，根据速度变化量公式

可得全程的速度变化量是一定的，故C正确。

D．若石块不能落入水中，落到斜面上时，位移与水平方向夹角为，则速度方向与水平方向的夹角α为

所以落到斜面上时速度方向与斜面的夹角与无关，故D错误；

故选C。

6. 如图甲所示，在问天实验舱中的变重力科学实验柜，可为科学实验提供零重力到两倍重力范围的高精度模拟重力环境，用以研究不同重力环境下的科学现象。变重力科学实验柜的主要装置是如图乙所示的两套离心机。离心机旋转过程中，由于惯性作用，实验载荷会有沿着旋转半径向外飞出的趋势，可以等效为物体在圆周运动中受到一个与向心力等大反向的“离心力”，而这个“离心力”就可以用来模拟物体受到的重力。某次实验中，需要给距离圆心450mm的实验载荷模拟2g的重力环境（g取9.8m/s2），则离心机的转速最接近以下哪个值（　　）

A. 0.1r/s B. 1r/s C. 10r/s D. 100r/s

【答案】B

【解析】

【详解】向心力为

得

最接近1r/s。

故选B。

7. 为备战北京冬奥会，运动员在水平滑冰场上刻苦训练．一次训练中，某运动员沿AB到达B点后沿圆弧BC匀速运动半个圆周，再沿CD运动到D点后沿圆弧DE匀速运动半个圆周，两次做圆周运动中运动员受到的向心力大小相等，关于两段匀速圆周运动，则第二段比第一段（　　）

A. 向心加速度大 B. 时间长

C. 线速度大 D. 角速度大

【答案】D

【解析】

【详解】A．运动员做圆周运动时有

又因为两次圆周运动中，运动员受到的向心力相等，所以由上述公式可知，两次圆周运动的向心加速度大小相等，故A项错误；

B．运动员做圆周运动时有

又因为两次圆周运动中，运动员受到的向心力相等，所以由上述公式可知，圆周运动的半径越大，周期越大，故第一次的周期大，又因为两次圆周运动都是半个周期，所以有

由上述式子可知，周期越大，运动时间越长，所以第二段比第一段时间短，故B项错误；

C．运动员做圆周运动时有

又因为两次圆周运动中，运动员受到的向心力相等，所以由上述公式可知，圆周运动的半径越大，线速度越大，故第一次的线速度大，故C项错误；

D．运动员做圆周运动时有

又因为两次圆周运动中，运动员受到的向心力相等，所以由上述公式可知，圆周运动的半径越大，角速度越小，所以第二次角速度大，故D项正确。

故选D。

二、多项选择题（本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）

8. 2021年10月16日、神舟十三号载人飞船顺利将翟志刚、王亚平、叶光富3名航天员送入太空，假设神舟十三号载人飞船在距地面高度为h轨道做圆周运动，已知地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g，引力常量为G，下列说法正确的是（　　）

A. 神舟十三号载人飞船的线速度大于地球第一宇宙速度

B. 神舟十三号载人飞船运行的周期为

C. 神舟十三号载人飞船轨道处的重力加速度为

D. 地球的平均密度

【答案】BC

【解析】

【详解】ABC．根据万有引力提供向心力可得

且在地球表面满足

即

由题意知神舟十三号载人飞船轨道半径为

所以解得周期为

线速度为

由于神舟十三号载人飞船的轨道半径大于地球近地卫星的轨道半径，所以其线速度小于地球近地卫星线速度，即小于第一宇宙速度；

向心加速度即重力加速度为

故A错误，BC正确；

D．根据密度公式得

故D错误。

故选BC。

9. 如图所示，乘坐游乐园的翻滚过山车时，质量为m的人随车在竖直平面内旋转，下列说法正确的是（　　）

A. 过山车在过最高点时人处于倒坐状态，全靠保险带拉住，没有保险带，人就会掉下来

B. 人在最高点时对座位可能产生大小为mg的压力

C. 人在最低点时对座位的压力等于mg

D. 人在最低点时对座位的压力大于mg

【答案】BD

【解析】

【详解】A．在最高点时，当人与保险带间恰好没有作用力时，人由重力提供向心力

得临界速度为

当速度时，人与座椅产出外侧挤压，没有保险带，人也不会掉下来，故A错误；

B．当人在最高点的速度时，人对座位就产生压力，当人对座椅压力为mg时，有

解得

所以当人在最高点速度为时，人在最高点对座位压力大小为mg，故B正确；

CD．人在最低点时，根据牛顿第二定律

故，由牛顿第三定律可知人对座位的压力大于mg，故C错误，D正确。

故选BD。

10. 如图，我国“天宫”空间站位于距地面约400km高的近地轨道，是我国宇航员进行太空工作和生活的场所；而同样也是我国自主研发的北斗卫星导航系统，由5颗同步卫星、30颗非静止轨道卫星和备用卫星组成，其广泛应用于三维卫星定位与通信。若上述的空间站和北斗系统的卫星均在各自轨道上绕地球做匀速圆周运动，则下面说法正确的是（　　）

A. “天宫”空间站的运行速度大于北斗同步卫星的运行速度

B. “天宫”空间站里的宇航员处于悬浮状态是因为不受重力

C. 所有的同步卫星离地球表面的高度都是一定的

D. 若北斗卫星在飞行的过程中速度变小了，它将靠近地球

【答案】ACD

【解析】

【详解】A．根据

可得

“天宫”空间站的运行轨道半径小于北斗同步卫星的轨道半径，则“天宫”空间站的运行速度大于北斗同步卫星的运行速度，选项A正确；

B．“天宫”空间站里的宇航员处于悬浮状态是因为处于完全失重状态，但仍受重力，选项B错误；

C．根据

所有的同步卫星具有相同的周期，则离地球表面的高度都是一定的，选项C正确；

D．若北斗卫星在飞行的过程中速度变小了，万有引力大于所需的向心力，则它将向靠近地球的方向运动，选项D正确。

故选ACD。

第II卷（非选择题）

三、实验题（本题共2小题，共16分。第11题6分，第12题10分，每空2分）

11. 图示装置用于探究物体的向心力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）通过本实验可以得到的结果是_______；

A.在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度的大小成正比

B.在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与线速度的大小成正比

C.在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比

D.在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成反比

（3）若皮带套的两个塔轮的半径分别为RA和RB。某次实验让RA＝2RB，则A、B两球的角速度之比为__________。

【答案】    ①. A    ②. C    ③.

【解析】

【详解】（1）[1]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，控制其他量不变，只改变其中的一个变量，看向心力与该变量的关系，故采用的是控制变量法，故A正确，BCD错误。

（2）[2]由图可知两球的半径和角速度均相同、质量不同，所以根据

F= mrω2

在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比，故C正确，ABD错误。

（3）[3]某次实验让RA＝2RB，根据

v=Rω

可知线速度相同，角速度之比为1：2。

12. 在“研究平抛运动”实验中，

（1）如图是用横挡板卡住平抛小球，白纸上留下小球碰撞印迹确定平抛运动轨迹的方法，坐标原点应选小球在斜槽末端点时的________在坐标纸上的投影点。

A．斜槽末端口    B.球的上端    C.球的下端    D.球心

（2）在此实验中，下列说法正确的是________。

A．安装有斜槽的木板时，一定要注意检查斜槽末端切线是否水平、木板是否竖直

B.斜槽必须光滑

C.每次实验都要把小球从同一位置由静止释放

D.实验的目的是描出小球的运动轨迹，分析平抛运动水平和竖直分运动的规律

（3）如图是利用图装置拍摄小球做平抛运动的频闪照片，由照片可判断实验操作错误的是________。

A.释放小球时初速度不为0

B.释放小球的初始位置不同

C.斜槽末端切线不水平

（4）在研究平抛物体运动的实验中，用一张印有小方格的纸来记录轨迹，小方格的边长，实验中漏记抛出点，则标出小球在平抛运动途中的几个位置如图中的a、b、c、d所示（小方格呈水平竖直放置），则小球平抛的初速度的计算公式为________用（L、g表示）其值是________。

【答案】    ①. D    ②. ACD    ③. C    ④.     ⑤. 0.5##0.50

【解析】

【详解】（1）[1]坐标原点应选小球在斜槽末端点时的球心在坐标纸上的投影点，故选D。

（2）[2]A．安装有斜槽的木板时，一定要注意检查斜槽末端切线是否水平、木板是否竖直，选项A正确；

B．斜槽不一定必须光滑，只要小球到达底端时的速度相同即可，选项B错误；

C．每次实验都要把小球从同一位置由静止释放，从而保证小球到达底端时的速度相同，选项C正确；

D．实验的目的是描出小球的运动轨迹，分析平抛运动水平和竖直分运动的规律，选项D正确。

故选ACD。

（3）[3]由轨迹可知，小球做了斜上抛运动，可知原因斜槽末端切线不水平，故选C。

（4）[4][5]竖直方向，根据

可得

初速度

其值

四、计算题（本题共3小题，满分38分，解答题时应写出必要的的文字说明、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）

13. 如图所示，利用斜面从货车上卸货，每包货物的质量，斜面倾角，斜面的长度，货物与斜面间的动摩擦因数，求：

(1)货物从斜面顶端滑到底端的过程中合力做的功；

(2)斜面对货物所做的功（g取）。

【答案】(1)44J；(2)

【解析】

【分析】

【详解】(1)如图所示

斜面上的货物受到重力G、斜面支持力和摩擦力三个力的作用。可以看出：三个力中重力和摩擦力对货物做功，而斜面支持力对货物没有做功。其中重力G对货物做功

支持力做功

摩擦力对货物做负功

所以，合力做的功

(2)斜面对货物所做的功

14. 牛顿发现的万有引力定律是17世纪自然科学最伟大的成果之一。万有引力定律在应用中取得了辉煌的成就。应用万有引力定律能“称量”地球质量，也实现了人类的飞天梦想。已知地球的半径为R，地面的重力加速度为g，引力常量为G。求：

（1）地球的密度。

（2）地球的第一宇宙速度v。

（3）我国成功发射第41颗北斗导航卫星，被称为“最强北斗”。这颗卫星是地球同步卫星，已知地球的自转周期T、求该卫星的高度。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）设地面附近围绕地球做匀速圆周运动的物体质量为m，根据万有引力及向心力关系有

解得地球质量为

地球体积为

地球密度

解得

（2）地面附近围绕地球做匀速圆周运动的卫星的线速度即为第一宇宙速度。根据向心力公式有

解得，地球的第一宇宙速度

（3）地球同步卫星的运行周期与地球自转周期相同，设其运行半径为r，则其向心力

卫星与地球间的万有引力

根据

解得

那么地球同步卫星的运行高度

15. 如图所示，长为的细线拴住一质量为的小球在竖直平面内做圆周运动，已知圆周最低点距水平地面高度h为，g取求：

（1）若小球能做完整的圆周运动，速度至少是多少？

（2）若小球通过最低点时，细线中的弹力为5N，则小球在最低点的速度大小为多少？

（3）若物体在最低点时的速度增大到某一值，细线恰好被拉断，测得小球平抛水平位移x大小为，求细线拉断时物体的速度大小？细线能承受的最大拉力为多少？

【答案】（1）2m/s；（2）4m/s；（3）6m/s，10N

【解析】

【详解】（1）小球恰能通过最高点就能做完整的圆周运动

解得

v0=2m/s 

（2）小球通过最低点时

解得

v1=4m/s 

（3）绳子拉断后小球做平抛运动，则竖直方向

x=vt

解得

v=6m/s 

根据

解得

Tm=10