2021-2022学年广东省实验中学高一（下）期中物理试卷（含答案解析）

2021-2022学年广东省实验中学高一（下）期中物理试卷

1.     下列种现象利用了物体的离心运动(    )

A. 自行车赛道倾斜
B. 汽车减速转弯
C. 滑冰时候斜身体拐弯
D. 拖把利用旋转脱水

2.     如图所示，“嫦娥号”探月卫星在由地球飞向月球时，沿曲线从M点向N点飞行的过程中，速度逐渐增大，在此过程中探月卫星所受合力方向可能是下列图中的(    )

A.  B.  C.  D.

3.     如图所示，一条小船渡河，河宽100米，河水流速，船在静水中速度，船头方向与河岸垂直。关于小船的运动，下列说法正确的是(    )
    

A. 小船的实际运动轨迹与岸垂直 B. 小船相对于岸的速度大小为
C. 小船过河所用时间为25s D. 小船过河后航行到了河对岸下游60m处

4.     如图是滚筒洗衣机滚筒的内部结构，内筒壁上有很多光滑的突起和小孔，洗衣机脱水时，衣物紧贴着滚筒壁在竖直平面内做顺时针的匀速圆周运动，abcd分别为一件小衣物可理想化为质点随滚筒转动过程中经过的四个位置．a为最高位置，c为最低位置，b、d与滚筒圆心等高．下列说法中正确的是(    )

A. 衣物在四个位置加速度相同
B. 衣物转到c位置时的脱水效果最好
C. 衣物对滚筒壁的压力在a位置比在c位置的大
D. 衣物在b位置受到的摩擦力和在d位置受到的摩擦力方向相反

5.     饲养员在池塘边堤坝边缘A处以水平速度往鱼池中抛掷鱼饵颗粒。堤坝截面倾角为。坝顶离水面的高度为5m，g取，不计空气阻力，下列说法正确的是(    )

A. 若鱼饵颗粒能落入水中，平抛初速度越大，从抛出到落水所用的时间越长
B. 若鱼饵颗粒能落入水中，平抛初速度越大，落水时速度方向与水平面的夹角越大
C. 若平抛初速度，则鱼饵颗粒不会落在斜面上
D. 若鱼饵颗粒不能落入水中，平抛初速度越大，落到斜面上时速度方向与斜面的夹角越小

6.     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. 角速度
B. 根据，可知
C. 根据万有引力定律，可知卫星所受地球引力
D. 向心加速度
 

7.     如图所示，质量为m的物体在水平恒力F的推动下，从山坡底部A处由静止运动至高为h的坡顶B，获得速度为v，AB的水平距离为s。下列说法正确的是(    )

A. 物体重力所做的功是mgh
B. 合力对物体做的功是
C. 推力对物体做的功是
D. 阻力对物体做的功是

8.     一辆汽车从静止出发，在平直的公路上加速前进，如果发动机的牵引力保持恒定，汽车所受阻力保持不变，当功率达到额定功率后继续加速到最大速度，对于其速度变化图象和功率变化图象正确的是(    )

A.  B.  C.  D.

9.     有关圆周运动的基本模型，下列说法正确的是(    )
    

A. 如图甲，汽车通过凹形桥的最低点处于失重状态
B. 如图乙，小球固定在杆的一端，在竖直面内绕杆的另一端做圆周运动，小球的过最高点的速度至少等于
C. 如图丙，用相同材料做成的A、B两个物体放在匀速转动的水平转台上随转台一起做匀速圆周运动，，，转台转速缓慢加快时，物体A最先开始滑动
D. 如图丁，火车转弯超过规定速度行驶时，内轨对外轮缘会有挤压作用

10. 如图所示，一轻绳系着可视为质点的小球在竖直平面内做圆周运动，已知绳长为l，重力加速度为g，小球在最低点Q的速度为，则(    )

A. 小球运动到最高点P时，处于失重状态
B. 小球的速度越大，则在P、Q两点绳对小球的拉力差越大
C. 当时，小球一定能通过最高点P
D. 当时，轻绳始终处于绷紧状态
 

11. 为验证做匀速圆周运动物体的向心加速度与其角速度、轨道半径间的定量关系：，某同学设计了如图所示的实验装置。其中AB是固定在竖直转轴上的水平凹槽，A端固定的压力传感器可测出小钢球对其压力的大小，B端固定一宽度为d的挡光片，光电门可测量挡光片每一次的挡光时间。实验步骤：
    ①测出挡光片与转轴的距离为L；
    ②将小钢球紧靠传感器放置在凹槽上，测出此时小钢球球心与转轴的距离为r；
    ③使凹槽AB绕转轴匀速转动；
    ④记录下此时压力传感器示数F和挡光时间。
    小钢球转动的角速度______ 用L、d、表示；
    若忽略小钢球所受摩擦，则要测量小钢球加速度，还需要测出______ ；若该物理量用字母x表示，则在误差允许范围内，本实验需验证的关系式为______ 用L、d、、F、r、x表示。

12. 小明用如图甲所示的装置“研究平抛运动及其特点”，他的实验操作是：在小球A、B处于同一高度时，用小锤轻击弹性金属片，使A球水平飞出，同时B球被松开。
    
    他观察到的现象是：小球A、B ______填“同时”或“先后”落地；
    上述现象说明：平抛运动的竖直分运动是______运动；
    然后小明用图乙所示方法记录平抛运动的轨迹，实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端切线______；每次让小球从同一位置由静止释放，是为了保证每次小球平抛______；
    在一次实验中，实验记录了小球在运动中的三个位置，如图丙所示，每个格的边长，则该小球做平抛运动的初速度为______，小球运动到B点的速度为______。
13. 在一次抗洪救灾工作中，一架直升机A 用长的悬索重力可忽略不计系住一质量的被困人员B，直升机A 和被困人员B 以的速度一起沿水平方向匀速运动，如图甲所示．某时刻开始收悬索将人吊起，在的时间内，A、B之间的竖直距离以单位：的规律变化，取
    求这段时间内悬索对人的拉力大小．
    求在5s 末人的速度大小及该5s 内人的位移大小．
    直升机在时停止收悬索，但发现仍然未脱离洪水围困区，为将被困人员B 尽快运送到安全处，飞机在空中旋转后静止在空中寻找最近的安全目标，致使被困人员B 在空中做圆周运动，如图乙所示．此时悬索与竖直方向成角，不计空气阻力，求被困人员B 做圆周运动的线速度以及悬索对被困人员B 的拉力．

14. 中国自行研制，具有完全自主知识产权的“神舟号”飞船，目前已经达到或优于国际第三代载人飞船技术，其发射过程简化如下：飞船在酒泉卫星发射中心发射，由长征运载火箭送入近地点为A、远地点为B的椭圆轨道上，A点距地面的高度为，飞船飞行五周后进行变轨，进入预定圆轨道，如图所示，设飞船在预定圆轨道上飞行n圈所用时间为t，若已知地球表面重力加速度为g，地球半径为R，求：
    地球的平均密度是多少；
    飞船经过椭圆轨道近地点A时的加速度大小；
    椭圆轨道远地点B距地面的高度。
15. 如图所示固定光滑斜面ABC，其中，质量为的小球可视为质点，以的初速度从底端A冲上斜面，恰好沿P点切线进入口径很小的光滑圆管轨道中，圆心为O，轨道半径，且OP与竖直方向的夹角为，Q点为轨道最高点不计空气阻力，取，求：
    小球从B点抛出后在空中运动到最高点时的速度；
    小球从A点运动到P点所用的时间；
    小球在Q点对圆弧轨道的作用力。

答案和解析

1.【答案】D 

【解析】解：A、自行车赛道在转弯处，外侧地面要高于内侧，是为了让支持力和重力的合力提供部分向心力，从而减小摩擦力，防止出现离心现象，故A错误。
B、汽车速度越快，转弯时所需的向心力就越大，汽车转弯时要限制速度，来减小汽车转弯所需的向心力，防止离心运动，故B错误。
C、滑冰时候斜身体拐弯可以让支持力提供部分向心力，防止出现离心现象，故C错误。
D、拖把利用旋转脱水，随着甩干桶运动速度的增大，衣服对水的附着力不足以提供向心力时，水便做离心运动，拖把利用旋转脱水就是应用了水的离心运动，故D正确。
故选：D。
做圆周运动的物体，在受到指向圆心的合外力突然消失，或者不足以提供圆周运动所需的向心力的情况下，就做逐渐远离圆心的运动，这种运动叫做离心运动。所有远离圆心的运动都是离心运动，由此可作出判断。
本题考查了离心运动的相关问题，考查知识点针对性强，难度较小，考查了学生掌握知识与应用知识的能力。
 

2.【答案】B 

【解析】解：“嫦娥号”探月卫星从M点运动到N，曲线运动，必有力提供向心力，向心力是指向凹侧；“嫦娥号”探月卫星同时在加速，所以沿切向方向有与速度相同的合力；故向心力和切线合力与速度的方向的夹角要小于，故ACD错误，B正确。
故选：B。
“嫦娥号”探月卫星做的运动为曲线运动，故在半径方向上合力不为零且是指向圆心的；又因为卫星是做加速运动，故在切线上合力不为零且与瞬时速度的方向相同，分析这两个力的合力，即可看出那个图象是正确的。
解决此题关键是要沿半径方向上和切线方向分析“嫦娥一号”探月卫星的受力情况，“嫦娥一号”探月卫星受到指向圆心的力的合力使“嫦娥一号”探月卫星做曲线运动，在切线方向的分力使“嫦娥一号”探月卫星加速，知道了这两个分力的方向，也就可以判断合力的方向了。
 

3.【答案】C 

【解析】解：A、因船头方向与河岸垂直，由于水流的影响，则实际运动轨迹不与河岸垂直，故A错误；
B、小船实际的速度是水流速度与静水速度的合速度，根据平行四边形定则，
合速度，故B错误；
C、因船头方向与河岸垂直，那么到达对岸的时间为，故C正确；
D、河水流速，那么小船过河后航行到了河对岸下游位移大小为：，故D错误。
故选：C。
 

4.【答案】B 

【解析】解：A、衣物随滚筒一起做匀速圆周运动，故在转动过程中的加速度大小为，故加速度大小相等，故A错误；
B、衣物做匀速圆周运动，所需的向心力相同，对筒壁的压力不同，在c点最大，脱水效果最好，故B正确；
C、在ac两点，根据牛顿第二定律可知，，衣物对滚筒壁的压力在a位置比在c位置的小，故C错误；
D、衣物在bd位置，摩擦力跟重力大小相等，方向相反，故都向上，衣物在b位置受到的摩擦力和在d位置受到的摩擦力方向相同，故D错误；
故选：B
衣物随脱水桶一起做匀速运动，故所需的向心力相同，根据受力分析即可判断
解决本题的关键搞清向心力的来源，运用牛顿第二定律进行求解．
 

5.【答案】C 

【解析】解：A、根据可知平抛时间由高度决定，与无关，故A错误；
B、若鱼饵颗粒能落入水中，下落高度一定，运动时间一定，根据速度分解关系，落水时速度方向与水平面的夹角正切值，越大，越小，即越小，故B错误；
C、若鱼饵颗粒恰好落在B点，则由竖直方向可得，解得：，水平方向根据几何关系可得：，解得：，鱼饵颗粒不会落在斜面上，故C正确；
D、若鱼饵颗粒不能落入水中，落到斜面上时速度方向与水平方向的夹角，根据位移分解关系，，联立可得，因此一定，由几何关系可知落到斜面上时速度方向与斜面的夹角不变，故D错误。
故选：C。
鱼饵颗粒做平抛运动，若鱼饵颗粒恰好落在B点，由水平分位移和竖直分位移求出此时鱼饵颗粒的初速度，分析鱼饵颗粒是否落在斜面上，再由速度的分解法分析即可。
解决本题的关键掌握平抛运动的处理方法，在水平方向做匀速直线运动，在竖直方向做自由落体运动，以及知道速度与水平方向夹角的正切值是位移与水平方向夹角的正切值的两倍。
 

6.【答案】A 

【解析】解：人造地球卫星M、N绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力有，可知
A、，由图示可知：，所以，故A正确；
B、，由图示可知：，所以，故B错误；
C、根据，由于三颗卫星的质量关系不知，无法比较万有引力大小，故C错误；
D、，由图示可知：，所以，故D错误；
故选：A。
根据人造卫星的万有引力等于向心力，列式求出线速度、角速度、周期和向心力的表达式进行讨论即可。
本题关键抓住万有引力提供向心力，先列式求解出线速度、角速度、周期和加速度的表达式，再进行讨论。
 

7.【答案】D 

【解析】解：A、重力做功，故物体克服重力做功为mgh，故A错误；
B.对小车从A运动到B的过程中运用动能定理得：，故B错误；
C、推力F是恒力，在力的方向上的位移为s，所以，故C错误；
D、根据动能定理可得，，解得阻力做功，故D正确。
故选：D。
重力做功只与物体的初末位移的高度差有关，与其它因素没有关系，根据求解重力所做的功；根据动能定理求解合外力的功；推力是恒力，可以根据求解；
阻力所做的功我们不好直接求解，但可以通过动能定理求得合外力所做的功，总共有三个力对物体做功，即推力和摩擦阻力还有重力对小车做功，这样就可以求得阻力对小车做的功。
本题主要考查了求力做功的几种方法，恒力做功可根据做功公式直接计算，变力和合外力对物体做的功可根据动能定理求解，注意求推力的功时，位移是沿力的方向上的位移，即物体在水平方向上的位移。
 

8.【答案】BC 

【解析】解：发动机的牵引力保持恒定，根据牛顿第二定律可知，a一定，根据知v增大，根据知牵引力增大，功率P也均匀增大，达到后，功率保持不变，由v继续增大，所以减小，减小，当时，，，此后做匀速运动，故BC正确，AD错误．
故选：BC
此题应依次分析，在汽车启动过程中，速度、加速度、功率和牵引力的变化情况．
对于机车启动问题，要根据牛顿第二定律和汽车功率进行讨论，弄清过程中速度、加速度、牵引力、功率等变化情况．
 

9.【答案】C 

【解析】解：A、汽车通过凹形桥的最低点时，做圆周运动，合外力指向圆心，即具有向上的加速度，因此处于超重状态，故A错误；
B、图乙为小球做竖直面内圆周运动的杆模型，可知小球在最高点速度大于零即可完成竖直面内的圆周运动，故B错误；
C、根据静摩擦力提供向心力可知，由，半径越大越容易达到最大静摩擦力，故C正确；
D、火车以规定速度行驶时，重力和支持力的合力完全提供向心力，车轮对内、外轨道均无挤压；当火车超过轨道速度行驶时，重力和支持力的合力不足以提供向心力，火车有做离心运动的趋势，火车的外车轮对外轨有挤压作用，故D错误；
故选：C。
分析每种模型中物体的受力情况，根据合外力提供向心力，应用牛顿第二定律，结合几何关系求解相关的物理量，进行分析即可。
本题考查圆周运动常见的模型，每一种模型都要注意通过受力分析找到向心力，从而根据牛顿第二定律，并结合超重以及适中现象进行分析。
 

10.【答案】ACD 

【解析】解：A、小球运动到最高点P时，由于合力的方向向下，加速度向下，则小球处于失重状态，故A正确。
B、在Q点，根据牛顿第二定律得，，在最高点，根据牛顿第二定律得，，根据动能定理得，，联立解得，故B错误；
C、小球通过P点的最小速度，根据动能定理得，，最低点的最小速度，当时，小球一定能通过最高点P，故C正确；
D、当时，小球不会越过N点，在底端来回摆动，轻绳始终处于绷紧状态，故D正确；
故选：ACD。
根据加速度的方向确定小球处于超重还是失重，根据牛顿第二定律和动能定理求出小球在P、Q两点的拉力之差，从而分析判断．根据最高点的最小速度，结合动能定理求出最低点的最小速度，从而判断小球能否通过最高点．当时，通过小球运动状态分析轻绳是否处于绷紧状态．
本题考查了牛顿第二定理和动能定理的综合运用，知道最高点的临界情况，注意绳模型与杆模型的区别．
 

11.【答案】  小钢球质量  

【解析】解：挡光片的线速度，小钢球和挡光片同轴，则小钢球的角速度。
根据牛顿第二定律，要求出加速度还需要测量小钢球的质量，根据即，又，则，即。
故答案为：小钢球质量，。
根据已知条件可以求出挡光片的线速度，小钢球和挡光片的角速度一样，根据公式求解即可。结合牛顿第二定律可知加速度是合力除以质量，而从圆周运动的角度也能求出加速度，验证这两个角度计算的加速度是否相等。
本题考查探究向心力与角速度半径的关系，注意会从两个不同角度计算加速度。
 

12.【答案】同时  自由落体  水平  初速度相同   

【解析】解：他观察到的现象是：小球A、B同时落地；
由于小球A和小球B同时落地，而小球B做自由落体运动，由此可得，小球A在竖直方向也做自由落体运动；
为了保证小球的初速度水平，斜槽末端应切线水平，每次让小球从同一位置由静止释放，是为了每次平抛运动的初速度相等。
根据得

解得：，
小球运动中水平分速度的大小为

B点的竖直分速度为

。
故答案为：同时自由落体 水平，初速度相同，
小锤轻击弹性金属片后，A球做平抛运动，同时B球做自由落体运动，通过实验可以观察到它们同时落地，证明平抛运动在竖直方向上的运动规律；
根据实验原理确定实验操作；
根据竖直方向的邻差公式结合水平方向的位移公式可以求出初速度的大小；根据速度的合成可以求出小球经过B点速度的大小。
本实验是研究平抛运动竖直方向做自由落体运动的实验，通过观察两球落地的时间，证明平抛运动竖直方向上的运动与自由落体相同，能够根据平抛运动的规律求解平抛运动的初速度和B点速度。
 

13.【答案】解：被困人员在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上被困人员的位移：
，
由此可知，被困人员在竖直方向上做初速度为零、加速度的匀加速直线运动
由牛顿第二定律可得
代入数据，解得悬索的拉力
被困人员5s末在竖直方向上的速度为
合速度
竖直方向的位移
水平方向的位移
合位移
时悬索的长度
，旋转半径
由
解得
此时被困人员B的受力情况如图所示，由图可知

解得
答：这段时间内悬索对被困人员B的拉力大小是600N；
在5s末被困人员B的速度大小及位移大小分别是和；
被困人员B做圆周运动的线速度以及悬索对被困人员B的拉力为 

【解析】根据A、B之间的竖直距离的表达式得出被困人员向上运动的加速度，根据牛顿第二定律求出拉力的大小．
在5s内，被困人员在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做匀加速直线运动，分别求出水平方向和竖直方向上的速度和位移，根据平行四边形定则求出合速度和合位移．
根据合外力提供圆周运动的向心力求出线速度的大小和绳子的拉力大小．
本题考查应用牛顿定律求解力的问题，关键是正确地进行受力分析，以及知道做匀速圆周运动，靠合力提供向心力
 

14.【答案】解：根据质量、密度、体积间的关系可知，地球的质量为：----①，
在地球表面附近，万有引力与重力近似相等，有：----②，
由①②式联立解得：地球的平均密度；
根据牛顿第二定律有：----③，
由②③式联立解得，飞船经过椭圆轨道近地点A时的加速度大小为：；
飞船在预定圆轨道上飞行时由万有引力提供向心力，有：----④，
由题意可知，飞船在预定圆轨道上运行的周期为：----⑤，
由②④⑤式联立解得，椭圆轨道远地点B距地面的高度为：。 

【解析】在地球表面附近，万有引力与重力近似相等计算出地球的质量，再根据密度的定义式计算地球的密度。
求出飞船在A点的万有引力，根据牛顿第二定律结合万有引力等于重力求出A点的加速度。
根据飞船的周期，通过万有引力提供向心力求出轨道半径，从而求出远地点B距地面的高度。
解决本题的关键掌握万有引力提供向心力和万有引力等于重力这两大理论，并能熟练运用。
 

15.【答案】解：设AB的长为s，小球从A到B过程中，根据动能定理得

解得
    小球到B点抛出后做斜抛运动，在B点将速度沿水平方向和竖直方向分解
得 
     小球斜抛到最高点后只保留水平方向的速度，则
小球从A运动到过程，设时间为，加速度为a，则
           。
            
    设小球从B点斜抛到最高点的过程所用时间为，则
    
   根据小球运动到P点时分解可得
   设小球从最高点运动到P点的时间为。
则
解得
所以，小球从A点运动到P点所用的总时间为
小球从P到Q过程中，由动能定理得

解得
假设小球在Q点圆弧轨道对小球的作用力方向竖直向下，根据牛顿第二定律得
  
解得，方向竖直向下
根据牛顿第三定律知，小球在Q点对圆弧轨道的作用力大小为60N，方向竖直向上。
答：
小球从B点抛出后在空中运动到最高点时的速度是；
小球从A点运动到P点所用的时间是；
小球在Q点对圆弧轨道的作用力大小为60N，方向竖直向上。 

【解析】先研究A到B过程，根据动能定理求出小球到达B点的速度。小球到B点抛出后做斜抛运动，在B点将速度沿水平方向和竖直方向分解，知道小球在空中运动到最高点时的速度等于在B点的水平速度。
从A到B，根据位移时间公式求运动时间。从B到最高点由竖直分运动公式求运动时间。从最高点到P点，将P点速度分解，得到竖直分速度，再求从最高点到P点的时间，从而求得总时间。
从P到Q，利用动能定理求出小球通过Q点的速度，再根据向心力知识求解。
本题是一道力学综合题，分析清楚物体的运动过程是解题的前提，把握每个过程的物理规律是关键，应用顿第二定律和运动学公式联立列式求解，注意理清解题思路。