2022嘉兴八校联盟高一下学期期中联考物理试题含解析

2021学年第二学期嘉兴市八校期中联考

高一年级物理学科  试题

考生须知：

1、本试题卷分选择题和非选择题两部分，共6页，满分100分，考试时间90分钟。

2、答题前，在答题卷指定区域填写班级、姓名、考场号、座位号及准考证号。

3、所有答案必须写在答题卷上，写在试卷上无效。

4、本卷中重力加速度g均取10。

一、单项选择题（本大题共16小题，每小题3分，共计48分，每小题给出的四个选项中，只有一个正确选项）

1. 下列说法不符合物理学史的是（　　）

A. 卡文迪什在实验室里通过几个铅球之间万有引力的测量，得出了引力常量G的数值

B. 开普勒总结了行星运动定律，指出了所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆

C. 牛顿做了月地检验，证明了月球和地球之间的引力及地面物体所受引力和行星与太阳之间的引力遵循相同的规律

D. 爱因斯坦的相对论和普朗克的量子理论说明牛顿的经典力学理论是过时的、是错误的

【答案】D

【解析】

【详解】A．英国物理学家卡文迪什在实验室里通过几个铅球之间万有引力的测量，得出了引力常量G的数值．故A正确，不符合题意；

B．开普勒行星运动定律是开普勒在第谷留下的观测记录的基础上整理和研究出来的，指出了所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，故B正确，不符合题意；

C．牛顿做了月地检验，证明了地面物体所受引力和天体间引力遵循相同的规律，故C正确，不符合题意；

D．爱因斯坦的相对论和普朗克的量子理论并不否定牛顿的经典力学理论，只是两者适应范围不同，牛顿经典力学适用于宏观低速物体，相对论适用于微观高速物体，故D错误，符合题意。

故选D。

2. 对于下列图片的说法，正确的是（　　）

A. 图（a）中，大齿轮和小齿轮上各点转动时线速度相同

B. 图（b）中，医务人员用离心机分离血清，血浆和红细胞均受到离心力的作用

C. 图（c）中，汽车在水平路面转弯，由汽车受到重力和弹力的合力来提供向心力

D. 图（d）中，砂轮不能转速过高，以防止砂轮破裂而酿成事故

【答案】D

【解析】

【详解】A．图（a）中，大齿轮和小齿轮上各点转动时线速度大小相同，但是方向不一定相同，选项A错误；

B．图（b）中，不存在离心力，出现离心现象的原因是外界给物体提供的合外力不足以充当物体向心力，图中医务人员用离心机分离血清，当血清受到的作用力不足以充当向心力即出现离心现象，故B错误；

C．图（c）中，汽车在水平路面转弯，由摩擦力提供汽车做圆周运动的向心力，选项C错误；

D．图（d）中，当砂轮转速过高时，边缘处的砂轮会因为需要的合外力较大，而砂轮会出现破裂从而酿成事故，故D正确。

故选D。

3. 如图为游乐园里的“魔幻大转盘”游戏项目，有甲、乙两位游客随大转盘在水平面内一起做匀速圆周运动。甲紧贴转盘边缘，乙靠近转盘中心，下列正确的是（　　）

A. 甲的角速度大于乙的角速度

B. 甲的向心加速度大于乙的向心加速度

C. 甲的线速度的大小等于乙的线速度的大小

D. 甲所受合力的大小一定等于乙所受合力的大小

【答案】B

【解析】

【详解】A．甲、乙两位游客随大转盘在水平面内一起做匀速圆周运动，甲的角速度等于乙的角速度，故A错误；

B．由于甲紧贴转盘边缘，乙靠近转盘中心，所以甲、乙两位游客转动的半径关系为

由，可知甲的向心加速度大于乙的向心加速度，故B正确；

C．由，可知甲的线速度的大小大于乙的线速度的大小，故C错误；

D．甲、乙两位游客所受的合力提供向心力，由于两位游客的质量大小未知，由，可知甲所受合力的大小与乙所受合力的大小无法比较，故D错误。

故选B。

4. 在修筑铁路时，弯道处的外轨会略高于内轨。如图所示，当火车以规定的行驶速度（θ为两轨所在面与水平面间的倾角，r为转弯半径）转弯时，内轨和外轨均不会受到轮缘的挤压，则（　　）

A. 当火车转弯时，火车的实际转弯速度越小越好

B. 当火车质量改变时，规定的行驶速度变小

C. 当火车速率大于v时，外轨和内轨都将受到轮缘的挤压

D. 当火车速率小于v时，内轨都将受到轮缘的挤压

【答案】D

【解析】

【详解】AD．火车以某一速度v通过某弯道时，内、外轨道均不受侧压力作用，其所受的重力和支持力的合力提供向心力

由图可以得出

合力等于向心力，故

当转弯的实际速度小于规定速度v时，火车所受的重力和支持力的合力大于所需的向心力，火车有向心趋势，此时内轨对火车有侧压力，轮缘挤压内轨，故A错误，D正确；

B．由，知规定行驶的速度与质量无关，当火车质量改变时，规定的行驶速度不变，故B错误；

C．当转弯的实际速度大于规定速度v时，火车所受的重力和支持力的合力不足以提供所需的向心力，火车有离心趋势，此时外轨对火车有侧压力，轮缘挤压外轨，故C错误。

故选D。

5. 乘坐如图所示游乐园的过山车时，质量为m的人随车在竖直平面内沿圆周轨道运动，下列说法正确的是（　　）

A. 车在最高点时人处于倒坐状态，全靠保险带拉住，若没有保险带，人一定会掉下去

B. 人在最高点时对座位仍可能产生压力，且压力一定小于mg

C. 人在最低点时对座位的压力大于mg，人处于超重状态

D. 人在最低点时，是由所受的弹力来提供向心力

【答案】C

【解析】

【详解】A．当人与保险带间恰好没有作用力，由重力提供向心力

解得

当过山车在最高点的速度大于等于时，若没有保险带，人不会掉下去，故A错误；

B．过山车在最高点时根据牛顿第二定律有

可知人在最高点时对座位仍可能产生压力，且压力可能大于mg，故B错误；

C．人在最低点时，加速度方向竖直向上，根据牛顿第二定律可知人对座位的压力大于mg，人处于超重状态，故C正确；

D．人在最低点时，是由人所受的弹力和重力的合力来提供向心力，故D错误。

故选C。

6. 如图所示，可视为质点的、质量为m的小球，在半径为R的竖直放置的光滑圆形管道内做圆周运动，下列有关说法中正确的是（　　）

A. 小球能够到达最高点时最小速度为

B. 小球达到最高点的速度是时，球受到的合外力为零

C. 如果小球在最高点时速度大小为，则此时小球对管道的外壁的作用力为3mg

D. 如果小球在最低点时的速度大小为，则小球通过最低点时对管道的外壁的作用力为5mg

【答案】C

【解析】

【详解】A．圆形管道内壁能支撑小球，小球能够通过最高点时的最小速度为0， A错误，

B．当小球达到最高点的速度是时，则有

球受到的合外力不为零，B错误；
C．设管道对小球的弹力大小为F，方向竖直向下，由牛顿第二定律得

代入解得

方向竖直向下
根据牛顿第三定律得知，小球对管道的弹力方向竖直向上，即小球对管道的外壁有作用力，C正确；

D．重力和支持力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律， 有

解得

根据牛顿第三定律，球对管道的外壁的作用力为6mg，D错误。
故选C。

7. 2021年12月9日15时40分，“天宫课堂”第一课正式开讲，这是首次在距离地面约400km的中国载人空间站“天宫”上进行的太空授课活动。授课期间，航天员与地面课堂的师生进行了实时互动交流，则（　　）

A. 如上图，在“天宫”中宇航员由于没有受到地球引力而处于漂浮状态

B. 由于在“天宫”中处于完全失重状态，宇航员就不能用弹簧拉力器来锻炼身体

C. 如图所示，宇航员王亚平在太空中进行实验，小球通过一根细绳连着在支架上，宇航员在最低点轻推一下小球，给小球一个较小的初速度，由于受到地球的引力和细绳的拉力作用，小球来回摆动几下，过一会儿就会停止摆动

D. 如图所示，宇航员王亚平在太空中进行实验，小球通过一根细绳连着在支架上，宇航员在最低点轻推一下小球，给小球一个较小的初速度，小球在细绳的拉力作用下，在竖直面内近似做匀速圆周运动

【答案】D

【解析】

【详解】A．在“天宫”中宇航员受到的地球引力用来提供做圆周运动的向心力，因此处于失重的漂浮状态，A错误；

B．弹簧拉力器是由弹簧形变产生的弹力，与是否失重无关，因此宇航员可以用弹簧拉力器来锻炼身体，B错误；

CD．由于在“天宫”中处于完全失重状态，宇航员在最低点轻推一下小球，给小球一个较小的初速度，小球在细绳的拉力作用下，在竖直面内近似做匀速圆周运动，C错误D正确。

故选D

8. 要使两物体间万有引力减小到原来的，可采取的方法是（　　）

A. 使两物体的质量各减少一半，距离保持不变

B. 使两物体间距离变为原来的2倍，其中一个物体质量减为原来的

C. 使两物体的质量各减为原来的，距离不变

D. 使两物体质量及它们之间的距离都减为原来的

【答案】B

【解析】

【详解】根据万有引力定律可知

A．使两物体的质量各减少一半，距离保持不变，则两物体间万有引力减小到原来的，选项A错误；

B．使两物体间距离变为原来的2倍，其中一个物体质量减为原来的，则两物体间万有引力减小到原来的，选项B正确；

C．使两物体的质量各减为原来的，距离不变，则两物体间万有引力减小到原来的，选项C错误；

D．使两物体质量及它们之间的距离都减为原来的，则两物体间万有引力不变，选项D错误。

故选B

9. 土星是中国古人根据观测到的土星的颜色（黄色）来命名的，亦称之为镇星，其质量约为地球的100倍，半径约为地球的10倍，地球的第一宇宙速度为7.9km/s，则航天器在土星表面附近绕土星做匀速圆周运动的速率约为（　　）

A. 7.9km/s B. 79.0km/s C. 2.5km/s D. 25.0km/s

【答案】D

【解析】

【详解】第一宇宙速度即为近地卫星的运行速度，设地球质量为M，土星质量为M'；地球半径为R，土星半径为R'；地球第一宇宙速度为v，航天器速度为v'，根据万有引力提供向心力

联立并代入数据解得航天器在土星表面附近绕土星做匀速圆周运动的速率约为

故选D。

10. 中国北斗卫星导航系统（简称BDS）是中国自行研制的全球卫星导航系统。2019年9月，北斗系统正式向全球提供服务，在轨39颗卫星可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，其中三颗同步卫星定位在距地面36000km的地球同步轨道上。而美国的全球卫星定位系统（简称GPS）由24颗卫星组成，这些卫星距地面的高度均为20000km。比较这两种卫星，下列说法中正确的是（　　）

A. “北斗”系统中的三颗同步卫星的质量必须相同

B. GPS的卫星比“北斗”的同步卫星周期大

C. GPS的卫星比“北斗”的同步卫星加速度大

D. GPS的卫星比“北斗”的同步卫星运行速度小

【答案】C

【解析】

【详解】多卫星围绕同一天体做匀速圆周运动时，万有引力提供向心力，即

解得

A．同步轨道上的卫星质量可以不等，故A错误；

B．根据可知，轨道半径越大，周期T越大，GPS的轨道半径小于“北斗一号”卫星的轨道半径，GPS的卫星比“北斗”的同步卫星周期小，故B错误；

C．根据可知，轨道半径越大，加速度越小，GPS的轨道半径小于“北斗一号”卫星的轨道半径，GPS的卫星比“北斗”的同步卫星加速度大，故C正确；

D．根据可知，轨道半径越大，线速度越小，GPS的轨道半径小于“北斗一号”卫星的轨道半径，GPS的卫星比“北斗”的同步卫星运行速度大，故D错误。

故选C。

11. 如图，汽车停在缓坡上，要求驾驶员在保证汽车不后退的前提下向上启动,这就是汽车驾驶培训考试中的“坡道起步”．驾驶员的正确操作是:变速杆挂入低速挡，徐徐踩下加油踏板，然后慢慢松开离合器，同时松开手刹，汽车慢慢启动．下列说法正确的是(     )

A. 变速杆挂入低速挡,是为了增大汽车的输出功率

B. 变速杆挂入低速挡,是为了能够提供较大的牵引力

C. 徐徐踩下加油踏板,是为了让牵引力对汽车做更多的功

D. 徐徐踩下加油踏板,是为了让汽车的输出功率保持为额定功率

【答案】B

【解析】

【详解】由功率公式P=Fv可知，在功率一定的情况下，当速度减小时，汽车的牵引力就会增大，此时更容易上坡；故换低速挡，增大牵引力，故A错误B正确；徐徐踩下加速踏板，发动机的输出功率增大，根据可知，目的是为了增大牵引力，故CD错误

12. 第24届冬季奥林匹克运动会于2022年2月4日在北京开幕。中国小将苏翊鸣在单板滑雪大跳台决赛中强势摘金。虽然冬奥运已经闭幕，但人们参与冰雪运动的热情依然高涨。如图所示滑雪滑道PQR，质量为60kg的某滑雪爱好者从顶端P静止滑下，从末端R滑出。滑行过程中姿势保持不变，P端相对滑道最低点Q高度24m，R端相对Q点高度4m。从P到R滑行过程中，该滑雪爱好者（　　）

A. 从P到Q，重力对滑雪爱好者做功14400J

B. 从P到R，滑雪爱好者的重力势能增加12000J

C. 从Q到R，重力对滑雪爱好者做功2400J

D. 选择R点所处的水平面为零重力势能面，滑雪爱好者在Q点处的重力势能为2400J

【答案】A

【解析】

【详解】A．从P到Q，重力对滑雪爱好者做功为

故A正确；

B．从P到R，滑雪爱好者的重力做正功，重力势能减小，即

故B错误；

C．从Q到R，重力对滑雪爱好者做负功，即

故C错误；

D．选择R点所处的水平面为零重力势能面，滑雪爱好者在Q点处的重力势能为

故D错误。

故选A。

13. 如图所示，小明同学水平拉伸一个弹弓，放手后将弹珠射出，则橡皮筋的弹性势能（    ）

A. 在释放过程中增加

B. 在拉伸过程中减小

C. 在释放过程中转化为弹珠动能

D. 在拉伸过程中由弹珠动能转化得到

【答案】C

【解析】

【详解】AC．弹珠在释放过程中弹性势能转化为弹珠的动能，则弹性势能减小，选项A错误，C正确；

BD．在拉伸过程中，人克服弹力做功，则弹性势能增加，选项BD错误；

故选C。

14. 如图为一高中同学正在做排球运动的垫球训练，她将球击出后，球从某位置离开手臂竖直向上运动，再下落回到该位置的过程中，空气阻力不能忽略。下列正确的是（　　）

A. 重力对球先做正功后做负功 B. 空气阻力对球做功为零

C. 球的机械能始终不变 D. 球的机械能减少

【答案】D

【解析】

【详解】A．重力对球先做负功后做正功，故A错误；

BCD．空气阻力方向一直与排球的运动方向相反，空气阻力一直对球做负功，球的机械能减少，故BC错误，D正确。

故选D。

15. 如图所示，A、B两球质量相等，A球用不能伸长的轻绳系于O点，B球用轻弹簧系于O′点，O与O′点在同一水平面上，分别将A、B球拉到与悬点等高处，使绳和轻弹簧均处于水平，弹簧处于自然状态，将两球分别由静止开始释放，当两球达到各自悬点的正下方时两球恰好仍处在同一水平面上，则(　　)

A. 两球到达各自悬点的正下方时，两球动能相等

B. 两球到达各自悬点的正下方时，A球动能较大

C. 两球到达各自悬点的正下方时，B球动能较大

D. 两球到达各自悬点正下方时，A球损失的重力势能较多

【答案】B

【解析】

【详解】整个过程中两球减少的重力势能相等，A球减少的重力势能完全转化为A球的动能，B球减少的重力势能转化为B球的动能和弹簧的弹性势能，所以A球的动能大于B球的动能，所以B正确；

16. 如图，高台跳水项目中要求运动员从距离水面H的高台上跳下，在完成空中动作后进入水中。若某运动员起跳瞬间重心离高台台面的高度为h1，斜向上跳离高台瞬间速度的大小为v0，跳至最高点时重心离台面的高度为h2，入水（手刚触及水面）时重心离水面的高度为h1。图中虚线为运动员重心的运动轨迹。已知运动员的质量为m，不计空气阻力，则运动员跳至最高点时速度及入水（手刚触及水面）时速度的大小分别是（　　）

A. 0，

B. 0，

C. ，

D. ，

【答案】C

【解析】

【详解】从跳离高台瞬间到最高点，据动能定理得

解得最高点的速度

从跳离高台瞬间到入水过程，据动能定理得

解得入水时的速度

故选C。

二、实验题（本大题共2小题，共9空，每空2分，共计18分）

17. 探究向心力大小F与小球质量m、角速度ω和半径r之间关系的实验装置如图所示，转动手柄，可使变速塔轮、长槽和短槽随之匀速转动。皮带分别套在塔轮的圆盘上，可使两个槽内的小球分别以不同角速度做匀速圆周运动。小球做圆周运动的向心力由横臂的挡板提供，同时，小球对挡板的弹力使弹簧测力筒下降，从而露出测力筒内的标尺，标尺上露出的红白相间的等分格数之比即为两个小球所受向心力的比值。

①（单选）开始时皮带在两个变速塔轮2、3的最上面一层，若要探究小球受到的向心力大小和角速度大小的关系，下列做法正确的是（      ）

A.用体积相同的钢球和铝球做实验

B.将变速塔轮2、3上的皮带往下移动

C.用秒表记录时间、计算两个小球的角速度

D.将两个小球都放在长槽上

②探究向心力的大小与圆周运动半径的关系时，应选择两个质量_______（选填“相同”或“不同”）的小球，分别放在短槽5的挡板处与长槽4的______（选填“A处”或“B处”）处，同时选择半径______（选填“相同”或“不同”）的两个塔轮；

③若两个钢球质量和运动半径相等，图中标尺8上红白相间的等分格显示出位于4处挡板的钢球和位于5处挡板的钢球所受向心力的比值为1：9，则与皮带连接的变速轮塔2和变速轮塔3的半径之比为______。

【答案】    ①. B    ②. 相同    ③. B处    ④. 相同    ⑤. 3:1

【解析】

【详解】①[1] 探究小球受到的向心力大小和角速度大小关系时，应控制两球的质量与两球做圆周运动的轨道半径相等，使塔轮半径不同，从而可分析向心力与角速度的关系。

故选B。

② [2] [3] [4]探究向心力的大小与圆周运动半径的关系时,采用控制变量法，故应选择两小球质量相同，角速度相同，就需选择半径相同的塔轮，但小球做圆周运动的半径不同，故另一球应放在长槽的B处才能使两球做圆周运动的半径不同。

③[5] 4处挡板的钢球和位于5处挡板的钢球所受向心力的比值为1：9，根据向心力表达式

得

皮带上线速度相同，则

解得

18. 在“验证机械能守恒定律”实验中，一同学用如图1所示的装置，让重物从静止开始下落，打出一条清晰的纸带，其中的一部分如图2所示。O点是打下的第一个点，A、B、C和D为另外4个连续打下的点。

（1）为了减小实验误差，对体积和形状相同钢球和塑料球，实验时选择钢球的原因是___________。

（2）已知交流电频率为50Hz，重物质量为400g，当地重力加速度g=9.80m/s2，则从O点到C点，重物的重力势能变化量的大小ΔEp=___________J、C点的动能EkC=___________J（结果均保留3位有效数字）。比较EkC与ΔEp的大小，出现这一结果原因可能是______。

A．工作电压偏高             B.接通电源前释放了纸带

【答案】    ①. 空气阻力的影响可以尽量的减小    ②. 1.06~1.10    ③. 1.15~1.20    ④. B

【解析】

【详解】（1）[1]对于体积和形状相同钢球和塑料球，钢球所受空气阻力较小，所以实验时应选择钢球；

（2）[2]重物重力势能的变化为

[3]C点的速度大小为

所以C点的动能为

[4]由于

说明O点具有初速度，即提前释放纸带。

故选B。

三、计算题（本大题共3小题，19小题9分，20小题12分，21小题13分，共34分；解答过程需写出必要的公式、步骤，只写出最后答案的不能得分。）

19. 如图所示，一质量为的小球，用长的细绳拴住在竖直面内做圆周运动，，求：

（1）小球恰能通过圆周最高点时的速度多大？

（2）小球以的速度通过圆周最高点时，绳对小球的拉力多大？

（3）当小球在圆周最低点时，绳的拉力为，则此时小球速度多大？

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）小球恰能通过最高点时，只有重力提供向心力

得

（2）根据牛顿第二定律

得

（3）根据牛顿第二定律

得

20. 如图所示，在粗糙的水平面上有一质量m=3 kg的物体，在水平拉力F=6 N的作用下，物体从静止开始运动，物体沿地面前进的距离为s=8m。已知物体与地面间的动摩擦因数为，重力加速度取。求：

（1）力F在这个过程中对物体做的功；

（2）摩擦力在这个过程内对物体做的功；

（3）合外力在这个过程中对物体做的功；

（4）从静止开始，在4s内拉力F做功的平均功率及4s末拉力F做功的瞬时功率。

【答案】（1）；（2）；（3）；（4），

【解析】

【详解】（1）力F在这个过程中对物体做的功为

（2）摩擦力在这个过程内对物体做的功为

（3）合外力在这个过程中对物体做的功为

（4）在4s内拉力F做功的平均功率为

物体的加速度大小为

4s末物体的速度大小为

4s末拉力F做功的瞬时功率为

21. 小明将如图所示的装置放在水平地面上，该装置由弧形轨道、竖直圆轨道、水平直轨道AB和倾角θ=37°的斜轨道BC平滑连接而成。质量m=0.1kg的小滑块从弧形轨道离地高H=1.0m的M处静止释放。已知R=0.2m，LAB=LBC=1.0m，滑块与轨道AB和BC间的动摩擦因数均为μ=0.25，弧形轨道和圆轨道均可视为光滑，忽略空气阻力。

（1）选择水平地面为为零势能面，滑块在M处时的机械能为多少；

（2）滑块运动到D点时对轨道的压力是多少；

（3）通过计算判断滑块能否冲出斜轨道的末端C点；

（4）若轨道BC足够长，轨道AB的长度为x，求滑块在轨道BC上到达的高度h与x之间的关系。（sin37°=0.6，cos37°=0.8）

【答案】（1）1J；（2）5N；（3）不能冲出C点；（4）或

【解析】

【详解】（1）滑块在M点的机械能为

（2）滑块由M运动到D的过程，根据动能定理有

解得

滑块在D点，有

解得

根据牛顿第三定律可知滑块运动到D点时对轨道的压力大小为5N，方向竖直向上；

（3）滑块由M点运动到BC轨道的最高点，根据动能定理有

解得

所以不能冲出C点；

（4）滑块由M点至BC轨道的最高点，根据动能定理有

所以