2020-2021学年天津市北辰区南仓中学高一（下）期中物理试卷

2020-2021学年天津市北辰区南仓中学高一（下）期中物理试卷

1. 关于曲线运动，下列说法中正确的是

A. 曲线运动一定是变速运动
B. 曲线运动的加速度可以一直为零
C. 曲线运动的速度大小一定在不断地发生变化
D. 在恒力作用下，物体不能做曲线运动

2. 河宽400m，船在静水中速度为，水流速度是，则船过河的最短时间是

A. 140s B. 133s C. 120s D. 100s

3. 下列现象中，与离心现象无关的是

A. 用洗衣机脱去湿衣服中的水
B. 旋转雨伞上的水滴
C. 汽车紧急刹车时，乘客身体向前倾斜
D. 运动员将链球旋转起来后掷出

4. 如图所示的皮带传动装置中，皮带与轮之间不打滑，两轮半径分别为R和r，且，A、B分别为两轮边缘上的点，则皮带运动过程中，关于A、B两点下列说法正确的是

A. 向心加速度之比：：3
B. 角速度之比：：1
C. 线速度大小之比：：3
D. 在相同的时间内通过的路程之比：：1

5. 木卫1、木卫2绕木星的运动看做匀速圆周运动，已知木卫2的轨道半径大于木卫1的轨道半径，则它们绕木星运行时

A. 木卫2的周期大于木卫1的周期
B. 木卫2的线速度大于木卫1的线速度
C. 木卫2的角速度大于木卫1的角速度
D. 木卫2的向心加速度大于木卫1向心加速度

6. 歼是具备高隐身性、高态势感知、高机动性等能力的隐形第五代制空战斗机。已知受过专门训练的空军飞行员最多可承受的弹力大小为其自身受到的重力的9倍，否则会大脑贫血甚至昏厥。在某次对敌作战军事演习中为躲避敌方导弹，飞行员驾驶歼在竖直平面上沿圆弧轨道展开俯冲拉起，若圆弧半径为125m，取重力加速度大小，则飞机在最低点时的最大速度为

A.  B.  C.  D.

7. 如图所示，某电视台推出了一款娱乐闯关节目，选手最容易失败落水的地方是第四关“疯狂转盘”和第五关“高空滑索”。根据所学物理知识，选出选项中表述正确的选项

A. 选手进入转盘后，在转盘中间比较安全
B. 选手进入转盘后，在转盘边缘比较安全
C. 质量越大的选手，越不容易落水
D. 选手从最后一个转盘的边缘起跳去抓滑索时，起跳方向应正对悬索

8. 有关圆周运动的基本模型，下列说法正确的是
    

A. 如图甲，汽车通过拱桥的最高点处于超重状态
B. 如图乙所示是一圆锥摆，减小，但保持圆锥的高不变；则圆锥摆的角速度变大
C. 如图丙，同一小球在光滑而固定的圆锥筒内的A、B位置先后分别做匀速圆周运动，则在A，B两位置小球的角速度及所受筒壁的支持力大小相等
D. 如图丁，火车转弯超过规定速度行驶时，外轨对轮缘会有挤压作用

9. 如图一辆试验车过拱桥，车的质量为800kg，桥的半径为20m。下列说法正确的是
    

A. 汽车以的速度过桥顶时恰好对桥没有压力而腾空
B. 随着车速的增加车对桥的压力逐渐减小
C. 对于同样的车速，拱桥圆弧的半径越大越安全
D. 在过桥过程中有经验的司机可以控制汽车做匀速运动

10. 在发射地球同步卫星的过程中，卫星首先进入椭圆轨道Ⅰ，然后在Q点通过改变卫星速度，让卫星进入地球同步轨道则

A. 该卫星的发射速度必定大于
B. 卫星在同步轨道Ⅱ上的运行速度大于
C. 在轨道Ⅰ上，卫星在P点的速度大于在Q点的速度
D. 卫星在Q点通过加速实现由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ

11. 如图所示，长为l的轻杆，一端固定一个小球，另一端固定在轴上，使小球在竖直平面内作圆周运动。重力加速度为g。下列叙述正确的是
    
     

A. 小球在最高点时的最小速度
B. 小球在最高点时，杆对球的作用力可能为支持力
C. 小球在最高点时的速度v由逐渐增大，杆对小球的拉力也逐渐增大
D. 小球在最低点时，杆对球的作用力一定为拉力

12. 如图所示为一种叫做“魔盘”的娱乐设施，当转盘转动很慢时，人会随着“魔盘”一起转动，当“魔盘”转动到一定速度时，人会“贴”在“魔盘”竖直壁上，而不会滑下．若“磨盘”半径为r，人与“魔盘”竖直壁间的动摩擦因数为，在人“贴”在“魔盘”竖直壁上，随“魔盘”一起运动过程中，则下列说法正确的是

A. 人随“魔盘”转动过程中受重力、弹力、摩擦力和向心力作用
B. 如果转速变大，人与器壁之间的摩擦力变大
C. 如果转速变大，人与器壁之间的弹力变大
D. “魔盘”的转速一定不小于

13. 用如图所示的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、角速度和半径r之间的关系，两个变速轮塔通过皮带连接，转动手柄使长槽和短槽分别随变速轮塔匀速转动，槽内的钢球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对钢球的压力提供向心力，钢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钢球所受向心力的比值，如图是探究过程中某次实验时装置的状态。
    在研究向心力的大小F与质量m关系时，要保持______相同；
    A.和和和和F
    图中所示是在研究向心力的大小F与______的关系；
    A.质量m
    B.半径
    C.角速度
    实验得到的“向心力大小F与质量m，角速度和半径r”之间的关系表达式：______。

14. 如图1是“研究平抛物体运动”的实验装置图，通过描点画出做平抛运动的小球的运动轨迹。
    
    以下是实验过程中的一些做法，其中合理的有______。
    A.安装斜槽轨道，使其末端保持水平
    B.每次释放小球的初始位置可以任意选择
    C.每次小球应从同一高度由静止释放
    D.为描出小球的运动轨迹，描绘的点可以用折线连接
    实验得到平抛小球的运动轨迹，在轨迹上取一些点，以平抛起点O为坐标原点，测量它们的水平坐标x和竖直坐标y，图2中图像能说明小球运动轨迹为抛物线的是______。
    
    如图3是某同学根据实验画出的平抛小球的运动轨迹，O为平抛的起点，在轨迹上任取三点A、B、C，测得A、B、C三点竖直坐标为、为、为，A、B两点水平间距为。则小球在C点的速度为______结果保留两位有效数字，g取。
    如图4所示，在“研究平抛物体运动”的实验中，用一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格的边长。
    若小球在平抛运动途中的几个位置如图中的a、b、c、d所示，则小球平抛的初速度的计算式为______用l、g表示，其值是______取。
15. 花样滑冰极具观赏性，体现了力与美的融合。一个花样滑冰男运动员牵着另一个质量为m的女运动员的手使其恰好做圆周运动，该过程可以简化为长L的细线，一端固定于O点，另一端拴一质量为m的小球，让小球在水平面内做匀速圆周运动的模型，如图所示。当男运动员的手臂与竖直方向的夹角为时，求：
    男运动员对女运动员的力F的大小；
    女运动员的角速度大小。
    
    
    
    
    
    
     
16. 如图所示，一光滑的半径为R的半圆形轨道放在水平面上，一个质量为m的小球以某一速度冲上轨道，然后小球恰好到达B点，求；
    小球在B点的速度多大；
    小球运动的水平位移多大；
    小球落地的速度大小和方向。
    
    
    
    
    
    
     
17. 假如宇航员乘坐宇宙飞船到达某行星，在该行星“北极”距地面ℎ处由静止释放一个小球引力视为恒力，阻力可忽略，经过时间t落到地面。已知该行星半径为R，自转周期为T，引力常量为G，求：
    该行星表面的重力加速度大小；
    该行星的平均密度；
    该行星的第一宇宙速度v；
    如果该行星有一颗同步卫星，其距行星表面的高度H为多少？
    
    
    
    
    
    
     
18. 如图1是充气弹跳飞人的娱乐装置，玩家在气包上躺着，工作人员从站台上蹦到气包上，使玩家弹起并落入厚重的海洋球中。现有一玩家刚开始静止躺在气包上，被弹起时做抛体运动，玩家躺着的面可视为斜面，用AC表示，与水平方向的夹角，玩家从P点抛起的初速度方向恰好与AC垂直，玩家重心运动的轨迹如图2所示，B为轨迹上的一点，O为轨迹的最高点，B点到O点的竖直高度，水平距离，忽略空气阻力，已知。求玩家
    
    在最高点的速度大小；
    被抛出时的速度大小。
    
    
    
    
    
    
    
    

答案和解析

1.【答案】A
 

【解析】解：A、既然是曲线运动，它的速度的方向必定是改变的，所以曲线运动一定是变速运动，故A正确；
B、曲线运动一定是变速运动，则加速度一定不等于零，故B错误；
C、曲线运动的速度大小可以不变，如匀速圆周运动，故C错误；
D、曲线运动的条件是物体所受的合外力和它速度方向不在同一直线上，与力是否变化无关，在恒力作用下，物体也能做曲线运动，如平抛运动，故D错误。
故选：A。
物体运动轨迹是曲线的运动，称为“曲线运动”。当物体所受的合外力和它速度方向不在同一直线上，物体就是在做曲线运动。
本题关键是对质点做曲线运动的条件的考查，匀速圆周运动，平抛运动等都是曲线运动，对于它们的特点要掌握住。
 

2.【答案】D
 

【解析】解：船参与了两个分运动，沿船头指向的分运动和沿水流方向的分运动，渡过河时间等于沿船头指向运动的时间，当船头与河岸垂直时，沿船头方向的分运动的位移最小，故渡河时间最短，
因而，故D正确，ABC错误；
故选：D。
渡河时间最短时要求在垂直于河岸的方向上速度的分量最大，所以当船头垂直于河岸时，渡河时间最短。
利用渡河问题来考查矢量的合成与分解是常见的一种题型。关键是把船在静水中的速度沿平行于河岸和垂直于河岸进行分解，当在垂直于河岸上的速度最大时，渡河时间最短，当沿河岸方向上的分量与河水速度相等时，能垂直河岸渡河。
 

3.【答案】C
 

【解析】解：A、脱水桶高速转动时，需要的向心力的大小大于了水和衣服之间的附着力，水做离心运动被从衣服上甩掉，属于离心现象，
B、旋转伞柄，伞边缘的水滴被甩出时，由于伞的速度快，需要的向心力大，水滴往外甩，这是离心运动属于离心现象，
C、公共汽车急刹车时，乘客都向前倾倒，这是由于惯性的作用，不是离心现象，
D、链球原来做的是圆周运动，当松手之后，由于失去了向心力的作用链球做离心运动，所以投掷链球属于离心现象，
本题选与离心现象无关的，故选：C。
当物体受到的合力的大小不足以提供物体所需要的向心力的大小时，物体就要远离圆心，此时物体做的就是离心运动．
本题考查的是学生的基础知识的掌握情况，在平时的学习过程中基础知识一定要掌握牢固．
 

4.【答案】A
 

【解析】解：A、由于AB属于同缘传送，线速度大小相等，由可知，于r成反比，所以向心加速度之比：：3，故A正确。
B、由知，，所以于r成反比，所以角速度之比为1：3，故B错误。
C、两轮通过皮带传动，皮带与轮之间不打滑，说明它们边缘的线速度相等，故C错误。
D、由于AB的线速度大小相等，在相同的时间内通过的路程之比应该是：：1，故D错误。
故选：A。
两轮通过皮带传动，皮带与轮之间不打滑，说明它们边缘的线速度相等；再由角速度、向心加速度的公式逐个分析即可．
通过皮带相连的，它们的线速度相等；还有同轴转的，它们的角速度相等，这是解题的隐含条件，再，及向心力公式做出判断，考查学生对公式得理解．
 

5.【答案】A
 

【解析】解：卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，
解得周期：，线速度：，角速度：，向心加速度：
已知木卫2的轨道半径大于木卫1的轨道半径，则木卫2的周期大，线速度小，角速度小，向心加速度小，故A正确，BCD错误。
故选：A。
根据万有引力提供向心力，列出关系式，得到周期、线速度、角速度、向心加速度与轨道半径的表达式分析。
此题考查了人造卫星的相关知识，明确万有引力提供向心力，根据题干提供的参数分析是解题的关键。
 

6.【答案】A
 

【解析】解：在最低点，根据牛顿第二定律得，，
又，
解得飞机的最大速度，故A正确，BCD错误。
故选：A。
在最低点，根据竖直方向上的合力提供向心力，结合牛顿第二定律求出飞机的最大速度．
解决本题的关键知道飞机做圆周运动向心力的来源，结合牛顿第二定律进行求解，难度不大．
 

7.【答案】A
 

【解析】解：A、进入转盘后，和转盘一起做圆周运动，根据知，静摩擦力提供向心力，在转盘边缘，向心力较大，摩擦力会不够提供，从而滑倒落水，所以在转盘中间比较安全，根据知，，与质量无关。故A正确，B、C错误。
D、选手从最后一个转盘的边缘起跳去抓滑索时，若起跳方向正对悬索，由于选手与转盘有相同的转动的线速度，根据平行四边形定则，合速度方向不是正对悬索。故D错误。
故选：A。
人站在转盘上，与转盘具有相同的角速度，离圆心越远，向心力越大，越容易滑倒落水。对于从边缘起跳抓滑索，结合选手的初速度方向和起跳方向进行分析判断。
本题考查了向心力来源和运动的合成和分解，知道角速度一定时，半径越大，选手所需的向心力越大。知道在圆盘上离开的速度是起跳速度和圆盘切线方向速度的合速度。
 

8.【答案】D
 

【解析】解：A、甲如图甲所示，汽车在最高点处受重力和拱桥的支持力作用，其合力提供向心力，，则，汽车处于失重状态，故A错误；
B、如图乙所示是一圆锥摆，重力和拉力的合力，其中，则，故减小但保持圆锥的高不变时，角速度不变，故B错误；
C、如图丙所示，根据受力分析知两球受力情况相同，即向心力和支持力相同。由知，r不同，角速度不同，故C错误；
D、火车转弯超过规定速度行驶时，支持力与重力的合力不足以提供向心力，所以外轨对外轮缘会有挤压作用，故D正确。

故选：D。
根据牛顿第二定律，合力提供向心力判断各图物体的受力情况与角速度变化情况，火车转弯超过规定速度行驶时，外轨对外轮缘会有挤压作用。
本题考查向心力，解题关键掌握牛顿第二定律的应用，由合力提供向心力，运用向心力公式时注意半径的表示方式。
 

9.【答案】BC
 

【解析】解：A、当桥对汽车的支持力为0时，此时恰好腾空，根据牛顿第二定律可得：，解得，故A错误；
B、对汽车分析，根据牛顿第二定律可得：，解得，故随着车速的增加桥对车的支持力逐渐减小，根据牛顿第三定律可知随着车速的增加车对桥的压力逐渐减小，故B正确；
C、对汽车分析，根据牛顿第二定律可得：，解得，对于同样的车速，拱桥圆弧的半径越大，桥对车的支持力越大，越安全，故C正确；
D、因为车过桥时是做匀速圆周运动，速度方向在改变，所以在任何情况下载过桥过程中有经验的司机不可以控制汽车做匀速运动，故D错误；
故选：BC。
在桥顶，靠重力和支持力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律分析判断．当压力为零时，靠重力提供向心力，汽车做圆周运动，速度方向时刻在变，故不可能做匀速运动。
解决本题的关键知道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．
 

10.【答案】CD
 

【解析】解：A、该卫星的发射速度必须小于第二宇宙速度，因为一旦达到第二宇宙速度，卫星会挣脱地球的引力，不绕地球运行。故A错误；
B、根据卫星的速度公式，知卫星的轨道半径越大，圆周运动的线速度越小，所以卫星在同步轨道Ⅱ上的运行速度小于近地卫星的速度，即小于。故B错误；
C、在轨道Ⅰ上，卫星由P点运动到Q点的过程中，万有引力做负功，速度减小，则P点的速度大于Q点的速度。故C正确；
D、卫星在Q点要由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ，做离心运动，必须在Q点点火加速。故D正确；
故选：CD。
是地球的第二宇宙速度，当卫星的发射速度大于等于第二宇宙速度时卫星脱离地球的吸引而进入绕太阳运行的轨道；根据卫星的速度公式比较同步卫星的速度与第一宇宙速度的关系。由开普勒第二定律分析卫星在P点和Q点的速度大小。结合变轨原理分析本题。
解决本题的关键是掌握卫星的线速度公式以及开普勒第二定律，并能灵活运用。
 

11.【答案】BCD
 

【解析】解：A、小球在最高点时杆对小球能提供支持力，当支持力和重力大小相等时，小球的向心力最小，且为零，所以小球的最小速度为零，故A错误；
BC、在最高点，若速度，杆的作用力为零；当，杆表现为支持力，杆对球的作用力向上；当，杆表现为拉力，杆对球的作用力向下，当时，根据牛顿第二定律有，所以小球在最高点时的速度v由逐渐增大，杆对小球的拉力F也逐渐增大；故BC正确；
D、小球在最低点，受到的重力竖直向下，但需要的向心力竖直向上，所以杆对球的作用力一定为拉力，故D正确。
故选：BCD。
杆子在最高点可以表现为拉力，也可以表现为支持力，临界的速度为零，根据牛顿第二定律判断杆对小球的弹力随速度变化的关系，在最低点，小球的向心力竖直向上，重力向下，则杆对球的作用力一定竖直向上。
解决该题的关键是明确知道在最高点轻杆对小球的作用力可以是支持力也可以是拉力，知道小球在最高点的临界速度的求解方法。
 

12.【答案】CD
 

【解析】解：A、人随“魔盘”转动过程中受重力、弹力、摩擦力，向心力是弹力，故A错误。
B、人在竖直方向受到重力和摩擦力，二力平衡，则知转速变大时，人与器壁之间的摩擦力不变。故B错误。
C、如果转速变大，由，知人与器壁之间的弹力变大，故C正确。
D、人恰好贴在魔盘上时，有，，
又
解得转速为，故“魔盘”的转速一定大于，故D正确。
故选：CD。
人随“魔盘”转动过程中受重力、弹力、摩擦力作用，由弹力提供圆周运动所需的向心力，由牛顿第二定律和向心力公式结合分析．
解决本题的关键要正确分析人的受力情况，确定向心力来源，知道人靠弹力提供向心力，人在竖直方向受力平衡．
 

13.【答案】
 

【解析】解：在研究向心力的大小F与质量m、角速度和半径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。
根据控制变量法的原理可知，在研究向心力的大小F与质量m关系时，要保持其他的物理量不变，其中包括角速度与半径，即保持角速度与半径相同。
故选：A。
图中所示两球的质量相同，转动的半径相同，则研究的是向心力与角速度的关系。
故选：C。
实验得到的“向心力大小F与质量m、角速度和半径r”之间的关系为向心力与质量成正比，与角速度的平方成正比，与运动的半径成正比，表达式是。
故答案为：；；。
该实验采用控制变量法，图中抓住角速度不变、半径不变，研究向心力与质量的关系。
本实验采用控制变量法，即要研究一个量与另外一个量的关系，需要控制其它量不变
 

14.【答案】 
 

【解析】解：、根据平抛运动的初速度沿水平方向，可知斜槽末端切线水平，故A正确；
BC、要保证每次的初速度相同，小球每次都应从同一位置从静止释放，故B错误，C正确；
D、根据实验作图规则，改须有平滑的曲线将这些点连起来，故D错误。
故选：AC
根据平抛的运动规律有：，，联立消去时间t，，那么的图象是一条过原点的直线，故选：C；
由于O是抛出点，所以根据可以求出从抛出到AB两点的时间：，，再根据水平方向做匀速直线运动可以求出平抛的初速度，而到达B点时的竖直速度，所以到C点的速度；
从图4可以看出，a、b、c、d的水平间隔均2格，所以它们的时间间隔相同。在竖直方向由逐差公式，得相邻的时间间隔，所以平抛的初速度。
故答案为：；；；、
、根据平抛运动的初速度沿水平方向可知斜槽末端切线水平；
B、要保证每次的初速度相同，小球每次都应从同一位置从静止释放；
C、该实验不需要平衡摩擦力；
D、根据实验作图规则可以判断。
利用平抛的水平位移规律和竖直位移规律消去时间t，可得的表达式，从而确定图象的形状；
先利用竖直运动求出运动时间，再利用水平方向运动求出水平初速度；
先求出四相邻点的时间间隔，再结合水平方向的匀速直线运动求出平抛的初速度。
本题考查实验，在该实验中要注意两点，一是斜槽末端要切线水平；另一点要求小球每次从同一位置静止释放。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。
 

15.【答案】解：女运动员在自身重力和男运动员的拉力作用下，做水平面内的匀速圆周运动，合力提供向心力，当摆线L与竖直方向的夹角为时，男运动员对女运动员的拉力大小为：
女运动员受到的合力沿水平方向指向圆心，由平行四边形定则得，女运动员受到的合力大小为：
由向心力公式得：
联立解得：
答：男运动员对女运动员的拉力F大小为
女运动员的脚尖处的角速度大小为
 

【解析】对女运动员受力分析，根据牛顿第二定律合力提供向心力可解得角速度，同时根据竖直方向力的关系求得拉力。
本题考查向心力，解题关键掌握圆周运动中合力提供向心力，通过牛顿第二定律解题即可。
 

16.【答案】解：小球恰能到达B点，根据牛顿第二定律：
代入数据解得：
小球从B点抛出后做平抛运动，则水平方向：
竖直方向：
联立解得：
落地时的竖直速度
落地的速度

设速度方向与水平方向夹角为，则
联立解得：，
答：小球在B点的速度为；
小球运动的水平位移多大为2R；
小球落地的速度大小为，方向与水平方向夹角的正切值为2。
 

【解析】小球恰能到达B点，根据牛顿第二定律解得B点速度；
小球从B点抛出后做平抛运动，根据平抛运动学公式解得；
根据速度的合成计算落地的速度。
本题考查平抛运动与圆周运动，解题关键掌握小球恰能到达最高点的临界条件。
 

17.【答案】解：解：设行星表面的重力加速度为g，对小球，有：

解得：

对行星表面的物体m，有：

故行星质量：
 
故行星的密度：

对处于行星表面附近做匀速圆周运动的卫星m，由牛顿第二定律，有：

故第一宇宙速度为：

同步卫星的周期与星球自转周期相同为T，由牛顿第二定律，有：

得同步卫星距行星表面高度：
 
答：该行星表面的重力加速度大小为；
该行星的平均密度为；
该行星的第一宇宙速度v为；
如果该行星存在一颗同步卫星，其距行星表面的高度h为。
 

【解析】先根据自由落体运动的公式求解重力加速度g；
对卫星，根据万有引力等于向心力列式求解星球质量；最后根据密度的定义公式求解星球的密度；
对近地卫星，根据重力等于万有引力列式求解该行星的第一宇宙速度；
对同步卫星，根据万有引力等于向心力列式求解。
解答此题要清楚星球表面的物体受到的重力等于万有引力，星球的同步卫星所受的万有引力提供向心力，恰当选取向心力表达式。
 

18.【答案】解：从O点到B点，
由
可得
由
可得
从P点到O点的运动可视为从O点平抛到P点的逆过程
由
可得
答：在最高点的速度大小为；
被抛出时的速度大小为。
 

【解析】根据平抛运动的规律求解即可；
从P点到O点的运动可视为从O点平抛到P点的逆过程，根据平抛运动求解。
本题考查了抛体运动，处理此类运动的方法是将其正交分解为两个直线运动化曲为直，分运动各自独立，具有等时性，通常是在沿力的方向与力垂直的方向正交分解。