2021武汉钢城四中高一下学期期中考试物理试卷含答案

钢城四高2020—2021（下）期中考物理试卷

一、选择题（每小题4分，共44分，1-7题为单选题，8-11题为多选题）

1．决定平抛运动物体飞行时间的因素是(　　)

A．初速度     B．抛出时的高度     C．抛出时的高度和初速度     D．以上均不对

2．变速自行车靠变换齿轮组合来改变行驶速度．如图是某一变速车齿轮转动结构示意图，图中A轮有48齿，B轮有42齿，C轮有18齿，D轮有12齿，则(　　)

A．该车可变换两种不同挡位

B．该车可变换五种不同挡位

C．当A轮与D轮组合时，两轮的角速度之比ωA∶ωD＝1∶4

D．当A轮与D轮组合时，两轮的角速度之比ωA∶ωD＝4∶1

3．一条河宽100 m，水流速度为3 m/s，一条小船在静水中的速度为5 m/s，关于船过河的过程，下列说法中不正确的是(　　)

A．船过河的时间可能是20 s                B．船过河的时间可能是25 s

C．船的实际速度不可能为3 m/s             D．船的实际位移可能为100 m

4．汽车在平直公路上行驶，前一段时间内发动机的功率为P1，后一段时间内的功率为P2，已知在两段时间内发动机做的功相等，则在全部时间内发动机的平均功率为(　　)

A．               B．              C．             D．

5．如图所示是在同一轨道平面上的三颗不同的人造地球卫星，关于各物理量的关系，下列说法正确的是(　　)

A．线速度vA<vB<vC                     B．万有引力FA>FB>FC

C．角速度：ωA>ωB>ωC             D．向心加速度aA<aB<aC

6．如图所示，质量为m的物体(可视为质点)以某一速度从A点冲上倾角为  

30°的固定斜面，其运动的加速度为g，此物体在斜面上上升的最大高度为h，则在这个过程中

物体(　　)

A．重力势能增加了mgh       B．动能损失了mgh

C．动能损失了mgh           D．动能损失了mgh

7．玻璃杯从同一高度落下，掉在石头上比掉在草地上容易碎，这是由于玻璃杯与石头的撞击过程中(　　)

A．玻璃杯的动量较大                  B．玻璃杯受到的冲量较大

C．玻璃杯的动量变化较大              D．玻璃杯的动量变化较快

8．放在赤道上的物体Ⅰ和放在北纬60°处的物体Ⅱ，由于地球的自转，它们的(　　)

A．角速度之比为ωⅠ∶ωⅡ＝2∶1         B．线速度之比为vⅠ∶vⅡ＝2∶1

C．向心加速度之比为aⅠ∶aⅡ＝2∶1      D．向心加速度之比为aⅠ∶aⅡ＝4∶1

9．如图所示表示撑竿跳高运动的几个阶段：助跑、撑竿起跳、越横竿、落地(未画出)．在这几个阶段中有关能量转化情况的说法，正确的是(　　)

A．助跑阶段，身体中的化学能转化为人和杆的动能

B．起跳时，人的动能和化学能转化为人和杆的势能

C．越过横竿后，人的重力势能转化为动能

D．落地后，人的能量消失了

10．如图为过山车以及轨道简化模型，以下判断正确的是(　　)

A．过山车在圆轨道上做匀速圆周运动

B．过山车在圆轨道最高点时的速度应不小于

C．过山车在圆轨道最低点时乘客处于超重状态

D．过山车在斜面h＝2R高处由静止滑下能通过圆轨道最高点

11．水平传送带匀速运动，速度大小为v，现将一小工件放到传送带上．设小工件初速度为零，当

它在传送带上滑动一段距离后速度达到v而与传送带保持相对静止．设小工件质量为m，它与

传送带间的动摩擦因数为μ，则在小工件相对传送带滑动的过程中(　　)

A．滑动摩擦力对小工件做的功为mv2                                      B．小工件的机械能增量为mv2

C．小工件相对于传送带滑动的路程大小为            D．传送带对小工件做功为零

二、实验题（每题8分，共16分）

12．在做“研究平抛运动”的实验中，为了确定小球不同时刻在空中所通过的位置，实验时用了如图所示的装置．

先将斜槽轨道的末端调整水平，在一块平整的木板表面钉上白  纸和复写纸．将该木板竖直立于水平地面上，使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，小球撞到木板并在白纸上留下痕迹A；将木板向远离槽口的方向平移距离x，再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，小球撞在木板上得到痕迹B；将木板再向远离槽口的方向平移距离x，小球再从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，再得到痕迹C.若测得木板每次移动距离x＝10.00 cm.A、B间距离y1＝5.02 cm，B、C间距离y2＝14.82 cm(g＝9.80 m/s2).

(1)为什么每次都要使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放？

______________________________________________________.

(2)根据以上直接测量的物理量来求得小球初速度的表达式为v0＝________________(用题中所给字母表示)．

(3)小球初速度的值为v0＝________ m/s.

13．某实验小组利用拉力传感器做验证机械能守恒定律”的实验．

(1)实验完毕后选出一条纸带如图所示，其中O点为电磁打点计时器打下的第一个点，A、B、C为三个计数点，打点计时器通以50 Hz的交流电．用刻度尺测得OA＝12.41 cm，OB＝18.60 cm，OC＝27.21 cm，在计数点A和B、B和C之间还各有一个点，重物的质量为1.00 kg，取g＝10.0 m/s2.甲同学根据以上数据算出：当打点计时器打到B点时重物的重力势能比开始下落时减少了________J，此时重物的动能比开始下落时增加了________J(结果均保留三位有效数字)．

(2)乙同学利用他自己实验时打出的纸带，测量出了各计数点到打点计时器打下的第一个点的距离h，算出了各计数点对应的速度v，以h为横轴，以v2为纵轴画出了如图的图线．图线未过原点O的原因是__________________________________．

三、计算题（12分+12分+16分=40分）

(1)汽车所受阻力的大小；

(2)3 s末汽车的瞬时功率；

(3)汽车做匀加速运动的时间；

(4)汽车在匀加速运动中牵引力所做的功．

15．(12分)已知地球半径为R，地球表面重力加速度为g，不考虑地球自转的影响。

(1)推导第一宇宙速度v1的表达式；

(2)若卫星绕地球做匀速圆周运动，运行轨道距离地面高度为h，求卫星的运行周期T.

16．(16分)如图所示，AB是倾角θ为45°的直轨道，CD是半径R＝0.4 m的圆弧轨道，它们通过一段曲面BC平滑相接，整个轨道处于竖直平面内且处处光滑．一个质量m＝1 kg的物体(可以看作质点)从高H的地方由静止释放，结果它从圆弧最高点D点飞出，垂直斜面击中P点．已知P点与圆弧的圆心O等高，g取10 m/s2.求：

(1)物体击中P点前瞬间的速度；

(2)在C点轨道对物体的压力大小；

(3)物体静止释放时的高度H.

2020-2021学年度下学期高一年级期中考试物理答案

1解析：平抛运动的飞行时间由其竖直分运动决定，由公式h＝gt2知，飞行时间由抛出时的高度决定，B正确．

答案：B

2解析：由题意知，A轮通过链条分别与C、D连接，自行车可有两种速度，B轮分别与C、D连接，又可有两种速度，所以该车可变换四种挡位；当A与D组合时，两轮边缘线速度大小相等，A转一圈，D转4圈，即＝，选项C对．

答案：C

3解析：船头与河岸垂直时，过河的时间最短．tmin＝＝s＝20 s，船实际运动的方向与河岸垂直时，位移最短，smin＝100 m．船实际运动速度即为合速度，其大小在2～8 m/s范围内，故选项A、B、D正确，C错误．

答案：C

4解析：平均功率P＝，而P1t1＝P2t2，故P＝，故选项D正确．

答案：D

5解析：　因为卫星的质量大小关系不知，所以卫星的万有引力大小关系无法判断，B错误；卫星绕地球做圆周运动，有G＝m＝mrω2＝ma向，得v＝ ，ω＝ ，a向＝，由于rA<rB<rC，则vA>vB>vC，ωA>ωB>ωC，aA>aB>aC，故A、D错误，C正确。

答案：　C

6解析：重力做功WG＝－mgh，故重力势能增加了mgh，A错．物体所受合力F＝ma＝mg，合力做功W合＝－F＝－mg×2h＝－mgh，由动能定理知，动能损失了mgh，B、C错，D正确．

答案：D

7解析：　从同一高度落到地面上时，速度相同，动量相同，与草地或石头接触后，末动量均变为零，因此动量变化量相同。因为玻璃杯与石头的作用时间短，由动量定理Ft＝mΔv知，此时玻璃杯受到的力F较大，容易碎，D正确。

答案：　D

8解析：物体Ⅰ和物体Ⅱ都在地球上，角速度ωⅠ＝ωⅡ都等于地球自转角速度，故选项A错误．由于物体Ⅱ的转动半径rⅡ＝R地，物体Ⅰ的转动半径rⅠ＝R地，即rⅠ＝2rⅡ.因v＝ωr，a＝ω2r，所以vⅠ∶vⅡ＝rⅠ∶rⅡ＝2∶1，aⅠ∶aⅡ＝rⅠ∶rⅡ＝2∶1，故选项B、C正确，选项D错误．

答案：BC

9解析：运动员在助跑、撑竿起跳、越横竿、下落的几个过程中，能量的转化分别为化学能转化为动能，化学能和动能转化为势能，重力势能转化为动能，故A、B、C正确．人落地后，人的重力势能会使地面发生形变且温度升高而转化为内能．即人的能量并没有消失，故D错．

答案：ABC

10解析：过山车在竖直圆轨道上做圆周运动，机械能守恒，动能和重力势能相互转化，速度大小变化，不是匀速圆周运动，故A错误；在最高点，重力和轨道对车的压力提供向心力，当压力为零时，速度最小，则mg＝m，解得：v＝，故B正确；在最低点时，重力和轨道对车的压力提供向心力，加速度向上，乘客处于超重状态，故C正确；过山车在斜面h＝2R高处由静止滑下到最高点的过程中，根据动能定理得：mv′2＝mg(h－2R)＝0.解得；v′＝0，所以不能通过最高点，故D错误．故选B、C.

答案：BC

11解析：小工件相对传送带滑动的过程中，受到的合外力就是传送带对它施加的摩擦力，根据动能定理可知，摩擦力做的功等于小工件增加的动能，小工件的初速度为零，末速度为v，其动能增加为mv2，则小工件受到的滑动摩擦力对小工件做的功为mv2，选项A正确，而选项D错误；根据功能关系知，除了重力和弹力以外的其他力所做的功等于小工件机械能的改变量，选项B正确；由动能定理可得μmgs1＝mv2，则s1＝，s1是小工件相对地面的位移，该过程中，传送带相对地面的位移为s2＝vt＝v·＝2s1，则小工件相对于传送带的位移为s＝s2－s1＝，选项C正确．

答案：ABC

12解析：(1)每次从斜槽上紧靠挡板处由静止释放小球，是为了使小球离开斜槽末端时有相同的初速度．

(2)根据平抛运动在水平方向上为匀速直线运动，则小球从A到B和从B到C运动时间相等，设为T；竖直方向由匀变速直线运动推论有y2－y1＝gT2，且v0T＝x.解以上两式得：v0＝x.

(3)代入数据解得v0＝1.00 m/s.

答案：(1)为了保证小球每次做平抛运动的初速度相同　（2）x　(3)1.00

13解析：(1)打点计时器打B点时重物的速度为vB＝＝m/s＝1.85 m/s，所以重物动能的增加量为ΔEk＝mv＝×1.00×1.852 J＝1.71 J，重物的重力势能的减少量为ΔEp＝mgh＝1.00×10.0×18.60×10－2 J＝1.86 J.

(2)由图象可知，打下第一个点时重物已有速度，说明乙同学先释放重物，再接通打点计时器．

答案：(1)1.86　1.71　(2)先释放重物，再接通计时器电源

14【解析】　(1)所求的是运动中的阻力，若不注意“运动中的阻力不变”，则阻力不易求出．以最大速度行驶时，根据P＝Fv，可求得F＝4 000 N．而此时牵引力和阻力大小相等．

(2)由于3 s时的速度v＝at＝6 m/s，而牵引力由F－Ff＝ma得F＝8 000 N，故此时的功率为P＝Fv＝4.8×104 W.

(3)设匀加速运动的时间为t，则t时刻的速度为v＝at，这时汽车的功率为额定功率．由P＝Fv，将F＝8 000 N和v＝at代入得t＝5 s.

(4)匀加速运动阶段牵引力为恒力，牵引力所做的功

W＝Fl＝Fat2＝8 000××2×52 J＝2×105 J.

【答案】　(1)4 000 N　(2)4.8×104 W　(3)5 s　(4)2×105 J

15解析：(1)设卫星的质量为m，地球的质量为M

在地球表面附近满足G＝mg

得GM＝R2g①

卫星做圆周运动的向心力等于它受到的万有引力

m＝G②

①式代入②式，

得v1＝.

(2)考虑①式，卫星受到的万有引力为：

F＝G＝③

由牛顿第二定律F＝m(R＋h)④

③④式联立解得T＝ .

16解析：(1)物体从D点运动到P点，做平抛运动，在竖直方向上满足2gR＝v，求得vy＝2 m/s.

物体击中P点的速度v＝＝4 m/s.

(2)物体在D点的速度为平抛运动的水平速度

vD＝vytan θ＝2 m/s.

根据机械能守恒定律

mv＝mg·2R＋mv，

由牛顿运动定律得FN－mg＝.

解得支持力FN＝70 N，即在C点轨道对物体的压力为70 N.

(3)由A点到D点，物体的机械能也守恒，故

mgH＝mv＋mg2R.

解得H＝1.2 m.

答案：(1)4 m/s　(2)70 N　(3)1.2 m