2022-2023学年安徽省合肥市六校联盟高一下学期期中联考物理试题含答案

  合肥六校联盟 2022-2023 学年第二学期期中联考

高一年级物理试卷

（考试时间：75 分钟 满分：100 分）

命题学校：合肥工业大学附属中学 命题教师：吴长海 审题教师：孙云云

一、选择题（共 10 小题，每小题 4 分，共 40 分。1-6 题只有一个正确答案，7-10 题有多个正确答案。漏选得 2 分，多选和错选不得分。请把正确答案填涂在答题卡上）

1. 下列说法中正确的是（　　）

A. 速度变化的运动必定是曲线运动

B. 做曲线运动的物体的速度方向必定变化

C. 加速度变化的运动必定是曲线运动

D. 加速度恒定的运动不可能是曲线运动

【答案】B

【解析】

【详解】A．由于速度是矢量，速度变化可以是大小和方向中的一个或两个同时变化，如果速度变化是由速度大小变化引起的，而方向不变，则此运动为直线运动，故A错误；

B．做曲线运动物体的速度方向为曲线上各点的切线方向，则其速度方向一定发生变化，故B正确；

C．加速度变化的运动，如果加速度方向与速度方向在同一直线上，只是加速度大小变化，则物体做直线运动，故C错误；

D．加速度恒定的运动可以是曲线运动，如平抛运动，故D错误。

故选B。

2. 关于行星运动的规律，下列说法符合史实的是（　　）

A. 开普勒在牛顿定律的基础上，导出了行星运动的规律

B. 开普勒总结出了行星运动的规律，发现了万有引力定律

C. 开普勒在天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律

D. 开普勒总结出了行星运动的规律，并找出了行星按照这些规律运动的原因

【答案】C

【解析】

【详解】AC．开普勒在第谷观测的天文数据基础上，总结出了行星运动的规律，A错误，C正确；

B．牛顿发现了万有引力定律，B错误；

D．开普勒总结出了行星运动的规律，但他没有找出行星按照这些规律运动的原因，D错误；

故选C。

3. “旋转纽扣”是一种传统游戏。如图，先将纽扣绕几圈，使穿过纽扣的两股细绳拧在一起，然后用力反复拉绳的两端，纽扣正转和反转会交替出现。拉动多次后，纽扣绕其中心的角速度可达100rad/s，此时纽扣上距离中心5mm处一点的向心加速度大小为（　　）

A. 50m/s2 B. 500m/s2 C. 5000m/s2 D. 50000m/s2

【答案】A

【解析】

【详解】由题意可知，纽扣上的点转动角速度，半径，向心加速度为

故选A。

4. 大麦哲伦云和小麦哲伦云是银河系外离地球最近的星系（很遗憾，在北半球看不见）。大麦哲伦云的质量为太阳质量的 1010倍，即 2.0×1040kg，小麦哲伦云的质量为太阳质量的 109倍，两者相距 5×104光年，已知�� = 6.67 × 10−11N ∙ m2/Kg2，则大麦哲伦云和小麦哲伦云之间的引力约为（　　）

A. 1.2 × 1011N B. 1.2 × 1028N C. 1.2 × 1045N D. 1.2 × 1062N

【答案】B

【解析】

【详解】由题意可知小麦哲伦云的质量为

大麦哲伦云和小麦哲伦云之间的距离为

根据万有引力定律可知大麦哲伦云和小麦哲伦云之间的引力约为

故选B。

5. 如图是一皮带传动装置的示意图，右轮半径为 r，A 是它边缘上的一点。左侧是一轮轴，大轮半径为 4r，小轮半径为 2r。B 点在小轮上，到小轮中心的距离为 r。C 点和D 点分别位于小轮和大轮的边缘上。如果传动过程中皮带不打滑，则 （　　）

A. A 和 B 的线速度大小相等

B. C 和 D 的线速度大小相等

C. A 和 C 的角速度大小相等

D. B 和 D 的角速度大小相等

【答案】D

【解析】

【详解】AC．由图可知，A、C两点同缘传动，则A、C两点的线速度大小相等，B、C两点的角速度大小相等，根据

C点的线速度大于B点的线速度，则A点线速度大于B点的线速度，A点角速度大于C点的角速度，故AC错误；

BD．B、C、D属于同轴传动，则B、C、D角速度大小相等，C点线速度小于D点的线速度，故B错误，D正确。

故选D。

6. 下列有关运动的说法正确的是（　　）

A. 图甲A球在水平面内做匀速圆周运动，A球受到重力、绳子的拉力和向心力的作用

B. 图甲A球在水平面内做匀速圆周运动，A球角速度越大则偏离竖直方向的夹角越小

C. 图乙质量为m的小球在最高点对管壁的压力方向，可能竖直向上也可能竖直向下

D. 图乙质量为m的小球在最高点对管壁的压力大小为，则此时小球的速度一定为

【答案】C

【解析】

【详解】A．向心力是一种效果力，实际上不存在，因此，图甲A球在水平面内做匀速圆周运动，A球受到重力、绳子的拉力作用，A错误；

B．根据

解得

可知，A球角速度越大则偏离竖直方向的夹角越大，B错误；

C．若球与管壁之间没有力的作用，则

解得

可知，当球速度大于上述速度时，管壁对球的作用力方向竖直向下，根据牛顿第三定律，球对管壁的作用力方向竖直向上，当球的速度小于上述速度时，管壁对球的作用力方向竖直向上，根据牛顿第三定律，球对管壁的作用力方向竖直向下，C正确；

D．若管壁对球的作用力方向竖直向下，则有

解得

若管壁对球的作用力方向竖直向上，则有

解得

D错误。

故选C。

7. 如图，半径为 R 的半球形陶罐，固定在可以绕竖直轴旋转的水平转台上，转台转轴与过陶罐球心 O 的对称轴OO′重合。转台以一定角速度 ω 匀速转动。一质量为m 的小物块随陶罐一起转动且相对罐壁静止，则下列说法正确的有（　　）

A. 小物块可能受到 4 个力的作用

B. 小物块与陶罐间的摩擦力一定为零

C. 小物块与陶罐间摩擦力可能不为零

D. 小物块所受弹力的方向一定指向陶罐的球心

【答案】CD

【解析】

【详解】ABC．小物块一定受到重力和陶罐对它的支持力，可能还受到摩擦力，所以可能受到2个或3个力的作用，AB错误，C正确；

D．小物块所受弹力（支持力）的方向与接触面垂直，一定指向陶罐的球心，D正确。

故选CD。

8. 1935年5月，红军为突破“围剿”决定强渡大渡河。首支共产党员突击队冒着枪林弹雨依托仅有的一条小木船坚决强渡。若河面宽，水流速度，木船相对静水速度，则（　　）

A. 渡河的最短时间为

B. 渡河的最短时间为

C. 渡河的最短航程为

D. 渡河的最短航程为

【答案】BC

【解析】

【详解】AB．根据题意可知，当船头指向对岸时，渡河时间最短，最短时间为

故A错误，B正确；

CD．根据题意可知，由于船在静水中的速度大于水流速度，则通过调整船头方向，可以使船的合速度方向指向对岸，则最短航程为，故D错误，C正确。

故选BC。

9. 如图所示，海王星绕太阳沿椭圆轨道运动，P为近日点，Q为远日点，M、N为轨道短轴的两个端点，运行的周期为，若只考虑海王星和太阳之间的相互作用，则海王星在从P经M、Q、N再返回P的运动过程中（　　）

A. 从P到M所用时间小于

B. 从P到Q阶段，速率一直变小

C. 海王星在Q点的角速度等于P点的角速度

D. 海王星运行轨道半长轴三次方与其运行周期的平方之比与海王星的质量有关

【答案】AB

【解析】

【详解】AB．根据开普勒第二定律可知，海王星在点速率最大，在点速率最小，则从P到Q阶段，速率一直变小，由对称性可知，所用时间为，则从P到M所用时间小于，故AB正确；

C．根据题意，由公式可得

由于

则有

故C错误；

D．由开普勒第三定律可知，海王星运行轨道半长轴的三次方与其运行周期的平方之比与中心天体的质量有关，即与太阳的质量有关，故D错误。

故选AB。

10. 中国面食文化博大精深，种类繁多，其中“山西刀削面”堪称天下一绝，传统的操作手法是一手托面，一手拿刀，直接将面削到开水锅里。如图所示，小面圈（可视为质点）刚被削离时距开水锅的高度为h，与锅沿的水平距离为L，锅的半径也为L，将削出的小面圈的运动视为平抛运动，且小面圈都落入锅中，重力加速度为g。则下列关于所有小面圈在空中运动的描述，正确的是（　　）

A. 运动的时间都相同

B. 速度的变化量都相同

C. 若小面圈的初速度为v0，则

D. 小面圈落入锅中时，最大速度是最小速度的3倍

【答案】ABC

【解析】

【详解】A．每片面做平抛运动的高度相同，则运动的时间都相同，A正确；

B．根据

可知下落时间相等，则速度变化量都相同，B正确；

CD．落入锅中时，最大水平速度

最小水平速度

合速度

其中

则最大速度不是最小速度的3倍，初速度的范围

C正确，D错误。

故选ABC。

二、实验题（本题共 2 小题，第 1 小题 6 分，第 2 小题 10 分，每空 2 分，共 16 分。 请把正确答案填写在答题卡上）

11. 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，标尺上的黑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。

①在研究向心力的大小F与质量m关系时，要保持_________相同。

A.m和F B.和m C.m和r D.和r

②如图，若两个钢球质量和半径相等，则是在研究向心力的大小F与_____的关系。

A.质量m  B.半径r  C.角速度

③若两个钢球质量和半径相等，标尺上黑白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值为1∶ 4，则与皮带连接的两个变速轮塔的半径之比为 _____。

A.1：2 B.1：4 C.2：1 D.4：1

【答案】    ①. D    ②. C    ③. C

【解析】

【详解】①[1]在研究向心力的大小F与质量m关系时，须保持角速度和转动半径不变，故选D。

②[2]两个钢球质量和半径相等，则是在研究向心力的大小F与角速度的关系，故选C。

③[3]根据

两个钢球质量和半径相等，所受向心力的比值为1：4，则转动的角速度之比为1：2，因为靠皮带传动，变速轮塔的线速度大小相等，根据

可知与皮带连接的变速轮塔对应的半径之比为2：1，故选C。

12. 三个同学根据不同的实验条件，进行了“探究平抛运动规律”的实验：

（1）甲同学采用如图1所示的装置。用小锤打击弹性金属片，金属片把A球沿水平方向弹出，同时B球被松开，自由下落，观察到两球同时落地，改变小锤打击的力度，即改A球弹出时的速度，两球仍然同时落地，这说明____________；

（2）乙同学采用如图2所示的装置。两个相同的弧形轨道，分别用于发射小铁球P、 Q，其中的末端与可看做光滑的水平板相切；两轨道上端分别装有电磁铁C、D；调节电磁铁C、D的高度，使，从而保证小铁球P、Q在轨道出口处的水平初速度相等，现将小铁球P、Q分别吸在电磁铁C、D上，然后切断电源，使两小铁球能以相同的初速度同时分别从轨道的下端射出。实验可观察到的现象应是____________，若改变弧形轨道距水平地面的高度，其它条件不变，重复上述实验，仍能观察到相同的现象，这说明____________；

（3）丙同学采用频闪照相的方法拍摄到如图3所示的“小球做平抛运动”的照片。图中每个小方格的边长为，则由图可得频闪照相的时间间隔________s，_______（取）。

【答案】    ①. 平抛运动在竖直方向是自由落体运动    ②. 两球总是相撞    ③. 平抛运动在水平方向的运动是匀速直线运动    ④.     ⑤.

【解析】

【详解】（1）[1]图1所示装置中，小球A和小球B同时落地，改变平抛的初速度后，两小球仍同时落地，说明平抛运动在竖直方向是自由落体运动。

（2）[2][3]图2装置中，让P、Q两球在不同高度在同一竖直平面内同时运动，发现两球总是相撞。由于，则表明P、Q两球做平抛运动的初速度相同，所以该实验说明平抛运动在水平方向的运动是匀速直线运动。

（3）[4][5]从图3中，所给的四个点来看，相邻两球的水平格数相等，说明时间间隔相等，在竖直方向上有

解得

水平方向上有

解得

三、解答题（本大题共 4 小题，12题8分，13题10分，14 题 12 分，15 题 14 分，共 44分。请把正确答案填写在答题卡上）

13. 如图，人造卫星能够绕地球做匀速圆周运动是因为地球对卫星的万有引力提供了卫星做圆周运动所需要的向心力。已知地球的质量为 M，卫星的质量为 m，卫星与地球之间的距离为 d，万有引力常量为 G。

（1）求卫星运动的线速度大小；

（2）若卫星与地球之间的距离为 2d，求卫星运动的周期。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）根据万有引力充当向心力

解得

（2）根据万有引力充当向心力

解得

14. 如图是小型电动打夯机的结构示意图，电动机带动质量为m=50kg的重锤（重锤可视为质点）绕转轴O匀速运动，重锤转动半径为R=0.5m，电动机连同打夯机底座的质量为M=40kg，重锤和转轴O之间连接杆的质量可以忽略不计，重力加速度g取10m/s2。求：

（1）重锤转动的角速度至少为多大时，才能使打夯机底座刚好离开地面？

（2）若重锤以上述的角速度转动，当打夯机的重锤通过最低位置时，打夯机对地面的压力为多大？

【答案】（1）6rad/s；（2）1800N

【解析】

【详解】（1）当拉力大小等于电动机连同打夯机底座的重力时，才能使打夯机底座刚好离开地面，则有

对重锤有

解得

（2）在最低点，对重锤有

对打夯机有

则有

由牛顿第三定律可知，打夯机对地面的压力为1800N。

15. 如图，某同学利用无人机玩“投弹”游戏。无人机以v0=10m/s的速度水平向右匀速飞行，在某时刻释放了一个小球。此时无人机到水平地面的距离ℎ=5m，空气阻力忽略不计，g取10m/s2，求。

（1）小球下落的时间；

（2）小球释放点与落地点之间的水平距离；

（3）小球落地时的速度。

【答案】（1）1s；（2）10m；（3），方向与水平方向成角斜向右下方

【解析】

【详解】（1）小球离开无人机时，具有和无人机相同的水平速度，即v0=10m/s，根据小球竖直方向做自由落体运动得，则小球下落的时间为

（2）根据小球水平方向做匀速直线运动得

（3）小球落地时竖直方向的速度大小为

则小球落地时的速度大小为

设小球落地时的速度方向与水平方向夹角为，则有

得

方向与水平方向成 角斜向右下方。

16. 某人站在水平地面上，手握不可伸长的轻绳一端，绳的另一端系有质量为的小球，使球在竖直平面内以手为圆心做圆周运动。当球某次运动到最低点时，绳恰好受到所能承受的最大拉力被拉断，球以绳断时的速度水平飞出，通过水平距离后落地。已知握绳的手离地面高度为，手与球之间的绳长为，重力加速度为，忽略空气阻力，则

（1）绳能承受的最大拉力是多少？

（2）保持手的高度不变，改变绳长，使重复上述运动，若绳仍在球运动到最低点时达到最大拉力被拉断，要使球抛出的水平距离最大，绳长应是多少？最大水平距离是多少？

【答案】（1）；（2），

【解析】

【详解】（1）根据题意可知，绳能承受的最大拉力，此时小球的速度为，则有

绳断之后，小球做平抛运动，则有

联立解得

（2）根据题意，设绳长为时，球抛出的水平距离最大，此时小球运动到最低点的速度为，则有

绳断之后，小球做平抛运动，则有

联立整理可得

由数学知识可知，当

时，最大，最大距离为