2022-2023学年安徽省合肥七中高一（下）期中物理试卷（含解析）

2022-2023学年安徽省合肥七中高一（下）期中物理试卷

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

第I卷（选择题）

一、单选题（本大题共8小题，共32.0分）

1.  “投圈”游戏中的投圈可以看成是平抛运动。一位同学第一次刚好投中了一件物品，第二次想投中一件稍远一点的物品，他应该(    )

A. 在原投抛点增大一点投抛速度
B. 在原投抛点减小一点投抛速度
C. 在原投抛点上方增大倍投抛速度
D. 在原投抛点下方减小一点投抛速度

2.  关于平抛运动和匀速圆周运动，下列说法正确的是(    )

A. 匀速圆周运动是匀变速曲线运动
B. 匀速圆周运动是线速度不变的圆周运动
C. 做平抛运动的物体落地时的速度方向可能竖直向下
D. 平抛运动在任意时间内速度变化量的方向都相同

3.  如图所示，河的宽度为，船渡河时船头始终垂直河岸。船在静水中的速度大小为，河水流速的大小为，则船渡河通过的位移为(    )

A.
B.
C.
D.

4.  公路转弯处外侧的李先生家门口，连续发生了多起车辆侧翻的事故。经交警调查，画出的现场示意图如图所示。为了避免车辆侧翻事故再次发生，很多人提出了建议，下列建议中合理的是(    )
提醒司机不要超速转弯
提醒司机以更小半径转弯
增大车轮与路面间的粗糙程度
使弯道路面内侧低外侧高

A.  B.  C.  D.

5.  如图所示，修正带是通过两个齿轮的相互咬合进行工作的，其原理可简化为图中所示的模型。、是转动的大小齿轮边缘的两点，是大轮上的一点。若大轮半径是小轮的两倍，两轮中心到、两点的距离相等，则、、三点(    )
 

A. 线速度大小之比是：： B. 角速度之比是：：
C. 转速之比是：： D. 转动周期之比是：：

6.  如图所示，为地球沿椭圆轨道绕太阳运动过程中的五个位置，分别对应我国的五个节气，下列说法正确的(    )

A. 夏至时地球公转的速度最大
B. 冬至到夏至，地球公转的速度先增大再减小
C. 从冬至到春分的时间小于地球公转周期的四分之一
D. 从冬至到春分的时间等于春分到夏至的时间

7.  在医学研究中，常常用超速离心机分离血液中的蛋白如图所示，用极快的角速度旋转封闭的玻璃管一段时间后，管中的蛋白会按照不同的属性相互分离、分层，且密度大的出现在远离转轴的管底部已知玻璃管绕转轴匀速转动时，管中两种不同的蛋白、相对于转轴的距离分别为和，则(    )
 

A. 蛋白受到的力有重力、浮力和向心力
B. 蛋白和蛋白的角速度之比为：
C. 蛋白和蛋白的向心加速度之比为：
D. 蛋白和蛋白的向心力之比为：

8.  如图所示，为一竖直墙面，图中轴与垂直，距墙面的点固定一点光源．现从点把一小球以水平速度向墙面抛出．则小球在墙面上的影子的运动应是(    )
 

A. 自由落体运动 B. 变加速直线运动 C. 匀加速直线运动 D. 匀速直线运动

二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）

9.  百武彗星是人类第一次探测到发射射线的彗星，它的近日点仅，周期很长年以上。已知地球的轨道半径为，只考虑行星与太阳间的作用力，下列说法正确的是(    )

A. 百武彗星在近日点的速度比在远日点的速度大
B. 百武彗星轨道的半长轴大于地球的轨道半径
C. 太阳处在百武彗星椭圆轨道的中心点上
D. 在远离太阳的过程中，百武彗星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积逐渐增大

10.  曲柄连杆机构是发动机的主要运动机构，其功用是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，从而驱动汽车车轮转动。其结构示意图如图所示，活塞可沿水平方向往复运动。曲轴可绕固定的点自由转动，连杆两端分别连接曲轴上的点和活塞上的点，若曲轴绕点做匀速圆周运动，则(    )

A. 曲轴和活塞运动周期相等 B. 活塞运动速度大小不变
C. 点和点的速度大小始终相等 D. 当与共线时，点的速度为零

11.  长度的细线，拴一质量的小球不计大小，另一端固定于点。让小球在水平面内做匀速圆周运动，这种运动通常称为圆锥摆运动。如图所示，摆线与竖直方向的夹角，重力加速度，则下列说法正确的是(    )

A. 细线的拉力大小为
B. 小球运动的角速度为
C. 小球运动的线速度大小为
D. 小球所受到的向心力大小为

12.  如图所示，乒乓球训练场上利用乒乓球发球机训练。发球机位于球台上一侧边的中点，出球口在球台上方高度为处，位于球台中间的网高为，球台尺寸如图上标注。发球机水平发出的球能过网，且球落在球台上，重力加速度为，不计空气阻力，则发球机水平发出的乒乓球(    )
 

A. 最大速度为
B. 最小速度为
C. 落到球台上时的竖直速度为
D. 从抛出到落到球台上的最大位移为

第II卷（非选择题）

三、实验题（本大题共2小题，共16.0分）

13.  “研究平抛物体的运动”实验的装置如图甲所示。钢球从斜槽上滚下，经过水平槽飞出后做平抛运动。每次都使钢球从斜槽上同一位置由静止滚下，在小球运动轨迹的某处用带孔的卡片迎接小球，使球恰好从孔中央通过而不碰到边缘，然后对准孔中央在白纸上记下一点。通过多次实验，在竖直白纸上记录钢球所经过的多个位置，用平滑曲线连起来就得到钢球做平抛运动的轨迹。

在此实验中，小球与斜槽间有摩擦______ 选填“会”或“不会”使实验的误差增大；如果斜槽末端点到小球落地点的高度相同，小球每次从斜槽滚下的初始位置不同，那么小球每次在空中运动的时间______ 选填“相同”或“不同”
如图乙所示是在实验中记录的一段轨迹。已知小球是从原点水平抛出的，经测量点的坐标为，取，则小球平抛的初速度 ______ ，若点的横坐标为，则点纵坐标为 ______ 。
一同学在实验中采用了如下方法：如图丙所示，斜槽末端的正下方为点。用一块平木板附上复写纸和白纸，竖直立于正对槽口前的处，使小球从斜槽上某一位置由静止滚下，小球撞在木板上留下痕迹。将木板向后平移至处，再使小球从斜槽上同一位置由静止滚下；小球撞在木板上留下痕迹。、间的距离为，、间的距离为，、间的高度差为。则小球抛出时的初速度为______ 。
A.
B.
C.
D.

14.  某物理兴趣小组为了验证向心力公式，设计了如图所示装置，拉力传感器可以显示绳子拉力大小，直径为的小球通过绳子拴接，小球球心到固定绳子顶点距离为，现把小球拉至水平位置释放，光电门计时器记录小球经过最低处的遮光时间为，重力加速度为，则：
小球经过最低处时的速度大小是        ；
为验证向心力公式，        填“需要”或“不需要”测出小球的质量；
若经过最低处时拉力计的示数满足        用题干已知字母表示，则说明向心力公式成立。

四、简答题（本大题共1小题，共14.0分）

15.  动画片熊出没中有这样一个情节：某天熊大和熊二中了光头强设计的陷阱，被挂在了树上如图甲，聪明的熊大想出了一个办法，让自己和熊二荡起来使绳断裂从而得救，其过程可简化如图乙所示，设悬点为，离地高度为，两熊可视为质点且总质量为，绳长为且保持不变，绳子能承受的最大张力为，不计一切阻力，重力加速度为，求：
设熊大和熊二刚好在向右摆到最低点时绳子刚好断裂，则他们的落地点离点的水平距离为多少；
改变绳长，且两熊仍然在向右到最低点绳子刚好断裂，则绳长为多长时，他们的落地点离点的水平距离最大，最大为多少；
若绳长改为，两熊在水平面内做圆锥摆运动，如图丙，且两熊做圆锥摆运动时绳子刚好断裂，则他们经过多长时间落地。

五、计算题（本大题共2小题，共22.0分）

16.  刀削面是西北人喜欢的面食之一，全凭刀削得名。如图所示，将一锅水烧开，拿一块面团放在锅旁边较高处，用刀飞快地削下一片片很薄的面片，面片便水平飞向锅中。假定面团到锅的上沿的竖直距离为，到锅上沿最近的水平距离为，锅的直径为。已知重力加速度取，不计空气阻力，面片可视作质点。求：
面片落到锅中所用时间；
若保证削出的面片落入锅中，面片的水平初速度应满足什么条件。

17.  如图所示为风靡小朋友界的风火轮赛车竞速轨道的部分示意图。一质量为的赛车视为质点从处出发，以速率驶过半径的凸形桥的顶端，经段直线加速后进入半径为的竖直圆轨道，并以某速度驶过圆轨的最高点，此时赛车对轨道的作用力恰好为零，重力加速度取，试计算：
赛车在点受到轨道支持力的大小；
赛车经过点时的速率；
若赛车以的速率经过点，求轨道所受来自赛车的弹力大小。

答案和解析

1.【答案】 

【解析】解：平抛运动水平方向是匀速直线运动，竖直方向是自由落体运动，则
水平方向上：
竖直方向上：
联立解得：
第二次想投中一件稍远一点的物品，同学需要在原投抛点增大一点投抛速度，故A正确，B错误；
C.第二次想投中一件稍远一点的物品，他应该在原投抛点上方减小投抛速度，故C错误；
D.第二次想投中一件稍远一点的物品，他应该在原投抛点下方增大投抛速度，故D错误。
故选：。
根据平抛运动在不同方向上的特点，结合运动学公式和题目选项完成分析。
本题主要考查了平抛运动的相关应用，理解平抛运动在不同方向上的运动特点，结合运动学公式即可完成分析。
 

2.【答案】 

【解析】解：、匀速圆周运动的加速度方向始终指向圆心，加速度变化，所以匀速圆周运动是变加速运动，故A错误；
B、匀速圆周运动经过某点时的线速度方向是圆上该点的切线方向，所以线速度一定变化，故B错误；
C、平抛运动因为有水平方向的初速度，故落地时的速度与水平地面有一定夹角，所以落地时的速度方向不可能竖直向下，故C错误；
D、做平抛运动的物体只受重力，加速度是，加速度的大小和方向都恒定，根据公式，可知平抛运动在任意时间内速度变化量的方向都相同，故D正确。
故选：。
匀速圆周运动是加速度大小不变、方向不断变化的曲线运动，其线速度的方向时刻在变化；平抛运动有水平方向的初速度，落地时的速度与水平地面有一定夹角；平抛运动只受重力，根据公式判断。
本题关键明确平抛运动与匀速圆周运动的运动性质，特别是要有矢量的意识，匀速圆周运动中向心力和线速度都是方向变化、大小不变，都是变量。
 

3.【答案】 

【解析】解：根据题目图示，船在静水中的速度垂直指向对岸，是分速度，这个方向的位移是分位移，所以渡河时间为
则沿河岸方向的位移为
则船渡河通过的位移为，故ABC错误，D正确。
故选：。
合运动和分运动具有等时性，可以用分运动求解时间，用这个时间乘以合速度算出合位移。
小船过河问题，找好合速度和分速度是解题关键，船在静水中的速度为一个分速度，船头指向是这个分速度的方向，河水流速的是另一个分速度，船实际航线方向的速度是合速度。
 

4.【答案】 

【解析】解：、车发生侧翻是因为外界提供的力不够做圆周运动所需的向心力，发生离心运动；故减小速度可以减小需要的向心力，可以防止侧翻现象，故正确；
、根据可知，半径越小，需要的向心力越大，故越容易翻车，故错误；
、在水平路面上拐弯时，靠静摩擦力提供向心力，故可以通过改进路面设计，增大车轮与路面间的摩擦力，可以避免卡车侧翻事故再次发生，故正确；
、易发生侧翻也可能是路面设计不合理，公路的设计上可能内侧高外侧低，重力沿斜面方向的分力背离圆心，导致合力不够提供向心力而致；故应改造路面使内侧低，外侧高，使重力与支持力的合力沿水平方向有向里的分量，故正确；
故ACD错误，B正确。
故选：。
汽车拐弯时发生侧翻是由于车速较快，提供的力不够做圆周运动所需的向心力，发生离心运动。有可能是内侧高外侧低，支持力和重力的合力向外，最终的合力不够提供向心力。
本题考查物理知识在生活中的应用，知道车辆的侧翻与车辆需要的向心力有关。
 

5.【答案】 

【解析】解：、、是转动的大小齿轮边缘的两点，两者的线速度相等，即，根据，，可得
由于、两点都在大轮上，两者的角速度相等，即，根据，，可得
则、、三点线速度大小之比为：：：：
则、、三点角速度之比为：：：：
故A正确，B错误；
C、根据，可知、、三点转速之比为：：：：：：，故C错误；
D、根据，可知、、三点周期之比为：：：：，故D错误。
故选：。
根据、是转动的大小齿轮边缘的两点分析两者的线速度关系，再根据以及半径关系得到点和点的角速度关系，再根据、两点都在大轮上判断两者的角速度关系，结合以及半径关系得到点和点的线速度关系，最后得到三个质点的线速度和角速度之比；根据角速度和转速的关系，得到、、三点转速之比；最后根据周期与角速度的关系求出、、三点周期之比。
本题考查了传动装置，解决本题的关键是理解共轴和共线速度的模型，并熟练掌握线速度和角速度的关系。
 

6.【答案】 

【解析】解：由图可知，夏至时地球在远日点，则此时地球的公转速度最小；冬至时地球在近日点，则此时地球公转速度最大，因此冬至到夏至，地球公转的速度逐渐减小，故AB错误；
根据题意，结合图可知，地球从冬至到夏至的运动时间为地球公转周期的一半，由于离太阳越近，地球公转的速度就越大，则从冬至到春分的时间内地球的公转速度偏大，则地球从冬至到春分的时间小于它公转周期的四分之一，而从春分到夏至的时间内地球的公转速度偏小，则地球从春分到夏至的时间大于它公转周期的四分之一，故C正确，D错误。
故选：。
行星的运动轨道是一个椭圆轨道，行星有近日点和远日点，行星在远日点，公转速度最小；行星在近日点，公转速度最大。
从冬至到夏至的运动时间为地球公转周期的一半，由于离太阳越近，地球公转的速度越大，则从冬至到春分的时间小于地球公转周期的四分之一，从春分到夏至的时间大于地球公转周期的四分之一。
本题考查开普勒定律。解题关键是掌握地球在近日点和远日点的公转速度不同，近日点，公转速度最大；远日点，公转速度最小。
 

7.【答案】 

【解析】解：、蛋白做匀速圆周运动，合外力提供向心力，但不是受到向心力，故A错误；
B、与做同轴转动，角速度是相等的，故B错误；
C、与做同轴转动，角速度是相等的，蛋白、相对于转轴的距离分别为和，由可知，蛋白和蛋白的向心加速度之比为：，故C正确；
D、蛋白、相对于转轴的距离分别为和，但它们的质量关系未知，由可知，蛋白和蛋白的向心力之比不一定为：，故D错误；
故选：。
同轴转动时，圆上的点的角速度相同，根据几何关系可以求得、两点各自做圆周运动的半径，根据即可求解线速度、向心加速度以及向心力的关系。
解答本题清楚描述圆周运动的物理量线速度、角速度、周期、转速之间的关系，并用它们正确的表示向心力、向心加速度。
 

8.【答案】 

【解析】

【分析】
此题通过影子的运动考查平抛运动规律，关键在于确定影子位移的表达式后分析讨论．

【解答】

作出示意图，如图所示：


设影子距点为，则由三角形相似 ，，所以，可知与成正比，所以影子的运动为匀速直线运动，故D正确，ABC错误。
故选D。
 

9.【答案】 

【解析】解：、根据开普勒第二定律可知百武彗星在近日点的速度比在远日点的速度大，且在远离太阳的过程中，百武彗星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积不变大，故A正确，D错误，
B、根据开普勒第三定律可知，由于百武彗星的周期大于地球的周期，所以百武彗星轨道的半长轴大于地球的轨道半径，故B正确；
C、根据开普勒第一定律可知太阳位于椭圆轨道的焦点上，故C错误；
故选：。
根据开普勒第三定律比较轨道半径大小根据开普勒第二定律可知近日点和远日点的速度大小；根据开普勒第一定律可知太阳位于椭圆轨道的焦点上。
本题主要是考查万有引力定律及其应用，解答本题的关键是能够根据万有引力提供向心力结合向心力公式进行分析，掌握开普勒定律的应用方法。
 

10.【答案】 

【解析】解：、曲轴转动一周，活塞运动一个来回，即活塞运动一个周期，所以曲轴和活塞的运动周期是相等的，故A正确；
、、点的速度分解为沿杆和垂直于杆方向，两速度与杆的夹角分别为、，
如图所示：

根据平行四边形定则可得两点的速度沿杆方向的速度分量是相等的，
即：，故，
因为曲轴转动时，、都在变化，是圆周运动的线速度大小不变，活塞速度大小不断变化，
故A点和点的速度不可能始终相等，故BC错误；
D、由上分析可知，当与共线时，，此时点的速度大小不变，点的速度为零，故D正确。
故选：。
根据运动的合成与分解，把、点的速度分解为沿杆和垂直于杆方向，用三角函数代入求解。
本题考查运动的合成与分解，按照效果分解，实际速度是合速度，是平行四边形的对角线，根据三角函数求解。
 

11.【答案】 

【解析】解：细线的拉力大小为，
故A错误；
B.根据牛顿第二定律
又
得
故B正确；
C.小球运动的线速度大小为，解得
故C错误；
D.向心力大小为，解得
故D正确。
故选：。
小球靠拉力和重力的合力提供向心力，根据平行四边形定则求出拉力的大小，根据牛顿第二定律求出线速度、角速度、周期的大小。
解决本题的关键知道小球做圆周运动向心力的来源，结合牛顿第二定律进行求解，基础题。
 

12.【答案】 

【解析】解：、要使乒乓球能落到对方的球台上，发球机发出的乒乓球速度最大时，球恰好到达对方球台的边缘，球做平抛运动，竖直方向：
水平方向：
联立解得：
故A错误；
B、当乒乓球恰好过网时，速度最小，竖直方向：
水平方向：
联立解得：
故B正确；
C、乒乓球在竖直方向上做自由落体运动，由匀变速直线运动位移速度公式得，落到球台上时的竖直分速度为
故C正确；
D、乒乓球恰好到达对方球台的边角时，从抛出到落到球台上的位移最大，最大位移为
故D正确。
故选：。
平抛运动竖直方向为自由落体运动，水平方向为匀速直线运动，当平抛球初速度最大时，到达对面球台的桌角处，初速度最小时，刚好擦网，结合平抛运动规律列式求解即可。
本题考查平抛运动，解题关键是分析好乒乓球做平抛运动的临界条件，结合平抛运动规律列式求解即可。
 

13.【答案】不会  相同       

【解析】解：小球每次释放时的位置相同，可以使小球在斜槽末端的速度相等，与斜槽间的摩擦力不会使实验的误差增大。如果斜槽末端点到小球落地点的高度相同，根据可知，虽然小球在斜槽末端的初速度不相等，小球每次在空中运动的时间仍相同。
根据平抛运动的特点可知：
，
其中，；
解得：
小球运动到点的时间为
则点纵坐标为
由题意得
又，
得小球抛出时的初速度为：
，故B正确，ACD错误；
故选：。
故答案为：不会；相同；；；
根据实验的原理分析斜槽与小球间的摩擦是否影响实验。
根据竖直位移求出平抛运动的时间，结合水平位移和时间求出初速度，再根据初速度和水平位移求出运动的时间，结合位移时间公式求出竖直位移。
平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动，根据水平位移得出时间的表达式，结合位移时间公式，抓住竖直位移之差求出小球的初速度。
解决本题的关键知道实验的原理和注意事项，知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，结合运动学公式和推论灵活求解。
 

14.【答案】  需要  

【解析】解：瞬时速度等于极短时间内的平均速度，则通过最低点的速度
对小球受力分析，有：
要想验证最低点的向心力公式，必须知道小球的质量；
若经过最低处时拉力计的示数满足
则说明向心力公式成立。
故答案为：；需要；。
小球经过光电门的时间非常短，瞬时速度等于平均速度；
对小球受力分析，根据牛顿第二定律列式分析即可。
本题考查圆周运动，解题关键是对小球做好受力分析，根据牛顿第二定律和向心力公式列式判断即可。
 

15.【答案】解：在最低点
绳子断后，两熊做平抛运动，则
两熊落地点离点的水平距离
联立可得
设绳长为，则在最低点
绳子断后，两熊做平抛运动，则
两熊落地点离点的水平面距离
即
则当时，两熊落地点离点水平距离最远，此时最大值
两熊做圆锥摆运动时，设绳子与竖直方向的夹角为时，绳子被拉断．
竖直方向：
此时两熊离地面的高度为
此后两熊做平抛运动
联立可求得
答：设熊大和熊二刚好在向右摆到最低点时绳子刚好断裂，则他们的落地点离点的水平距离为；
改变绳长，且两熊仍然在向右到最低点绳子刚好断裂，则绳长为时，他们的落地点离点的水平距离最大，最大为；
若绳长改为，两熊在水平面内做圆锥摆运动，如图丙，且两熊做圆锥摆运动时绳子刚好断裂，则他们经过时间落地。 

【解析】由向心力公式结合平抛特点求解水平距离，由最低点向心力公式及平抛特点求解水平距离表达式，并进一步求解最大值，设绳子与竖直方向的夹角为时，绳子被拉断，结合竖直方向受力分析及几何关系求解时间。
本题考查圆周运动，学生结合受力分析及平抛特点综合解答。
 

16.【答案】解：设面片的飞行时间为，则由平抛运动的规律可知：
得
平抛运动的水平位移为：，
因为锅的直径为，因此欲让面片落入锅中，水平位移应满足：，
由以上可得，初速度的范围为：。
答：面片落到锅中所用时间为；
若保证削出的面片落入锅中，面片的水平初速度应满足：。 

【解析】削出的面片在空中做平抛运动，在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动，根据高度求出运动的时间；
根据，结合水平距离的范围求出初速度的范围．
解决本题的关键是要知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，把握隐含的条件，结合运动学公式灵活求解．
 

17.【答案】解：在点，根据牛顿第二定律可得：
解得：
在处根据牛顿第二定律可得：
解得：
若赛车以的速率经过点，会受到轨道对其指向圆心的压力，故根据牛顿第二定律可得：
解得：
根据牛顿第三定律知轨道所受来自赛车的弹力大小为 

【解析】在点，根据牛顿第二定律求得支持力；
在点，由于支持力为零，只有重力提供向心力，根据牛顿第二定律求得速度；
根据牛顿第二定律求得弹力。
本题主要考查了牛顿第二定律，关键是正确的受力分析，明确向心力的来源即可。