高一物理2021-2022学年下学期期中测试

这是一份高一物理2021-2022学年下学期期中测试，共14页。试卷主要包含了80 m，桶的高度h0＝0，A　[在赤道上等内容，欢迎下载使用。
1.本试卷分为选择题和非选择题两部分，考试时间90分钟，满分100分。
2.答题前，考生务必将自己的姓名、考生号、座号等填写在答题卡指定位置。
3.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，请按照题号在答题卡上各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效。
单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1、关于行星绕太阳运动的下列说法中正确的是( )
A．所有行星都在同一椭圆轨道上绕太阳运动
B．行星绕太阳运动时，太阳位于行星轨道的中心处
C．行星在椭圆轨道上绕太阳运动的过程中，其速度与行星和太阳之间的距离有关，距离小时速度小，距离大时速度大
D．离太阳越近的行星运动周期越短
2、某高中开设了糕点制作的选修课，小明同学在体验糕点制作的“裱花”环节时，如图所示，他在绕中心匀速转动的圆盘上放了一块直径8英寸(20 cm)的蛋糕，在蛋糕边缘上每隔4 s“点”一次奶油，蛋糕随圆盘转一周后均匀“点”上了15次奶油，则下列说法正确的是( )
A．圆盘转动的转速约为2π r/min
B．圆盘转动的角速度大小约为eq \f(π,30) rad/s
C．蛋糕边缘的奶油的线速度大小约为eq \f(π,3) m/s
D．圆盘转动的频率约为eq \f(1,4) Hz
3、如图所示，普通轮椅一般由轮椅架、车轮、刹车装置等组成。车轮有大车轮和小车轮，大车轮上固定有手轮圈，手轮圈由患者直接推动。已知大车轮、手轮圈、小车轮的半径之比为9∶8∶1，假设轮椅在地面上做直线运动，手和手轮圈之间、车轮和地面之间都不打滑，当手推手轮圈的角速度为ω时，小车轮的角速度为( )
A．ω B．eq \f(1,8)ω C．eq \f(9,8)ω D．9ω
4、如图所示，一位同学做飞镖游戏，已知圆盘的直径为d，飞镖距圆盘L，且对准圆盘上边缘的A点水平抛出，初速度为v0，飞镖抛出的同时，圆盘绕垂直圆盘过盘心O的水平轴匀速转动，角速度为ω。若飞镖恰好击中A点，则下列关系式正确的是( )
A．dveq v\\al(2,0)＝L2g
B．ωL＝π(1＋2n)v0(n＝0，1，2，3…)
C．v0＝ωeq \f(d,2)
D．dω2＝gπ2(1＋2n)2(n＝0，1，2，3，…)
5、在足球场上罚任意球时，运动员踢出的足球，在行进中绕过“人墙”转弯进入了球门。守门员“望球莫及”，轨迹如图所示。关于足球在这一飞行过程中的受力方向和速度方向，下列说法中正确的是( )
A．合外力的方向与速度方向在一条直线上
B．合外力的方向沿轨迹切线方向，速度方向指向轨迹内侧
C．合外力方向指向轨迹内侧，速度方向沿轨迹切线方向
D．合外力方向指向轨迹外侧，速度方向沿轨迹切线方向
6、某行星绕太阳运行的椭圆轨道如图所示，F1和F2是椭圆轨道的两个焦点，行星在A点的速率比在B点的大，则太阳是位于( )
A．B B．F1 C．A D．F2
7、设地球自转周期为T，质量为M，引力常量为G，假设地球可视为质量均匀分布的球体，半径为R。同一物体在南极和赤道水平面上静止时所受到的支持力之比为( )
A．eq \f(GMT2,GMT2－4π2R3) B．eq \f(GMT2,GMT2＋4π2R3)
C．eq \f(GMT2－4π2R3,GMT2) D．eq \f(GMT2＋4π2R3,GMT2)
8、如图所示，小球以v0正对倾角为θ的斜面水平抛出，若小球到达斜面的位移最小，则以下说法正确的是(重力加速度为g)( )
A．小球空中运动时间为eq \f(v0,g tan θ)
B．小球的水平位移大小为eq \f(2v\\al(2,0),g tan θ)
C．由于不知道抛出点位置，位移大小无法求解
D．小球的竖直位移大小为eq \f(v\\al(2,0),g tan θ)
多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9、如图所示是行星m绕恒星M运动的示意图，下列说法正确的是( )
A．行星m的速度最大点是A点
B．行星m的速度最大点是C点
C．行星m从A点运动到B点做减速运动
D．行星m从B点运动到A点做减速运动
10、如图所示，“嫦娥三号”绕月球沿椭圆轨道运行，绕行方向为逆时针方向，A、B分别为近月点和远月点，C是轨道上到A、B距离相等的点，则下列说法正确的是( )
A．“嫦娥三号”从A点到B点运行速率逐渐增大
B．“嫦娥三号”从A点到B点运行速率逐渐减小
C．“嫦娥三号”从A点到C点的运行时间等于四分之一周期
D．“嫦娥三号”从A点到C点的运行时间小于四分之一周期
11、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．该车可变换四种不同挡位
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
12、运动员在同一位置分别沿与水平地面成30°和60°角的方向踢出一只橄榄球，两次球落在同一地点，运动轨迹如图所示，不计空气阻力，则橄榄球( )
A．两次运动的位移相等
B．沿轨迹①运动的时间长
C．在最高点时沿轨迹②运动的速度小
D．两次的最高点位置一定在同一竖直线上
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13、用如图1所示装置研究平抛运动。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上。钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点飞出，落在水平挡板MN上。由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点。
图1
(1)下列实验条件必须满足的有________。
A．斜槽轨道光滑
B．斜槽轨道末段水平
C．挡板高度等间距变化
D．每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球
(2)为定量研究，建立以水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系。
a．取平抛运动的起始点为坐标原点，将钢球静置于Q点，钢球的________(选填“最上端”“最下端”或“球心”)对应白纸上的位置即为原点；在确定y轴时________(选填“需要”或“不需要”)y轴与重垂线平行。
b．若遗漏记录平抛轨迹的起始点，也可按下述方法处理数据：如图2所示，在轨迹上取A、B、C三点，AB和BC的水平间距相等且均为x，测得AB和BC的竖直间距分别是y1和y2，则eq \f(y1,y2)____eq \f(1,3)(选填“大于”“等于”或“小于”)。可求得钢球平抛的初速度v0大小为________(已知当地重力加速度为g，结果用上述字母表示)。
图2
(3)为了得到平抛物体的运动轨迹，同学们还提出了以下三种方案，其中可行的是________。
A．从细管水平喷出稳定的细水柱，拍摄照片，即可得到平抛运动轨迹
B．用频闪照相法在同一底片上记录平抛钢球在不同时刻的位置，平滑连接各位置，即可得到平抛运动轨迹
C．将铅笔垂直于竖直的白纸板放置，笔尖紧靠白纸板，铅笔以一定初速度水平抛出，将会在白纸上留下笔尖的平抛运动轨迹
14、如图甲是研究平抛运动的实验装置图，图乙是实验后在白纸上作的图。
甲 乙
(1)在甲图上标出O点及Ox、Oy轴，并说明这两条坐标轴是如何作出的。答：_______________________________________________________________。
(2)固定斜槽轨道时应注意使_____________________________。
(3)实验过程中需经过多次释放小球才能描绘出小球平抛运动的轨迹，实验中应注意________________________________________。
(4)计算小球平抛初速度的公式v0＝________，根据图乙给出的数据，可计算出v0＝________m/s。
15、某同学将小球从P点水平抛向固定在水平地面上的圆柱形桶，小球沿着桶的直径方向恰好从桶的左侧上边沿进入桶内并打在桶的底角，如图所示，已知P点到桶左边沿的水平距离s＝0.80 m，桶的高度h0＝0.45 m，直径d＝0.20 m，桶底和桶壁的厚度不计，取重力加速度g＝10 m/s2，求：
(1)P点离地面的高度h1和小球抛出时的速度大小v0；
(2)小球经过桶的左侧上边沿时的速度大小及速度方向与水平方向的夹角正切值(结果可以带根号)。
16、随着我国综合国力的提高，近几年来我国的公路网发展迅猛。在公路转弯处，常采用外高内低的斜面式弯道，这样可以使车辆经过弯道时不必大幅减速，从而提高通行能力且节约燃料。若某处有这样的弯道，其半径为r＝100 m，路面倾角为θ，且tan θ＝0.4，取g＝10 m/s2。
(1)求汽车的最佳通过速度，即不出现侧向摩擦力时的速度大小；
(2)若弯道处侧向动摩擦因数μ＝0.5，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力，求汽车的最大速度是多少。
17、火星半径约为地球半径的一半，火星质量约为地球质量的eq \f(1,9)。一位宇航员连同宇航服在地球上的质量为50 kg。求：(地球表面的重力加速度g取10 m/s2)
(1)在火星上宇航员所受的重力为多少？
(2)宇航员在地球上可跳1.5 m高，他以相同初速度在火星上可跳多高？
18、如图所示，滑板运动员从倾角为53°的斜坡顶端滑下，滑下的过程中他突然发现在斜面底端有一个高h＝1.4 m、宽L＝1.2 m的长方体障碍物，为了不触及这个障碍物，他必须在距水平地面高度H＝3.2 m的A点沿水平方向跳起离开斜面。忽略空气阻力，重力加速度g取10 m/s2.(已知sin 53°＝0.8，cs 53°＝0.6)，求：
(1)若运动员不触及障碍物，他从A点起跳后落至水平面的过程所经历的时间；
(2)运动员为了不触及障碍物，他从A点沿水平方向起跳的最小速度。
高一物理2021-2022学年下学期期中测试答案
1.D [不同行星绕太阳运动时的椭圆轨道不同，但有一个共同的焦点，即太阳位置，A、B错误；由开普勒第二定律知，行星离太阳距离小时速度大，距离大时速度小，C错误；运动的周期T与半长轴a满足eq \f(a3,T2)＝k，D正确。]
2.B [由题意可知，圆盘转一周所需的时间为15×4 s＝60 s，因此周期为60 s，转速为1 r/min，A错误；由角速度与周期的关系可得ω＝eq \f(2π,T)＝eq \f(2π,60)rad/s＝eq \f(π,30) rad/s，B正确；蛋糕边缘的奶油的线速度大小为v＝ωr＝eq \f(π,300) m/s，C错误；根据周期和频率的关系可得圆盘转动的频率为f＝eq \f(1,T)＝eq \f(1,60)Hz，D错误。]
3.D [手轮圈和大车轮的转动角速度相等，都等于ω，大车轮、小车轮和地面之间不打滑，则大车轮与小车轮的线速度相等，若小车轮的半径是r，则有v＝ω·9r＝ω′·r，小车轮的角速度为ω′＝9ω，选项D正确。]
4.B [依题意，飞镖做平抛运动的同时，圆盘上A点做匀速圆周运动，恰好击中A点，说明A正好在最低点被击中，则A点转动的时间t＝eq \f(2n＋1π,ω)，平抛的时间t＝eq \f(L,v0)，则有eq \f(L,v0)＝eq \f(2n＋1π,ω)(n＝0，1，2，3，…)，B正确，C错误；平抛的竖直位移为d，则d＝eq \f(1,2)gt2，联立有dω2＝eq \f(1,2)gπ2(2n＋1)2(n＝0，1，2，3，…)，dveq v\\al(2,0)＝eq \f(1,2)L2g，A、D错误。]
5.C [在曲线运动中，物体所受合外力的方向总是指向轨迹的凹侧，速度方向沿轨迹的切线方向，C正确，A、B、D错误。]
6.B [根据开普勒第二定律，对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等时间内扫过相等的面积。行星在近日点速率大于在远日点速率，即A为近日点，B为远日点，太阳位于F1，故B正确。]
7.A [在赤道上：Geq \f(Mm,R2)－FN＝meq \f(4π2,T2)R，可得FN＝Geq \f(Mm,R2)－meq \f(4π2,T2)R；在南极：Geq \f(Mm,R2)＝F′N，联立可得：eq \f(F′N,FN)＝eq \f(GMT2,GMT2－4π2R3)，故选项A正确，B、C、D错误。]
8.B [如图所示，过抛出点作斜面的垂线；当小球落在斜面上的B点时，位移最小，设运动的时间为t，则水平方向：x＝v0t；竖直方向：y＝eq \f(1,2)gt2。
根据几何关系有eq \f(x,y)＝tan θ；联立解得t＝eq \f(2v0,g tan θ)；小球的水平位移大小为x＝v0t＝eq \f(2v\\al(2,0),g tan θ)；竖直位移大小为y＝eq \f(1,2)gt2＝eq \f(2v\\al(2,0),g tan2θ)，由水平位移和竖直位移可求解位移的大小；故A、C、D错误，B正确。]
9.AC [由开普勒第二定律可推知，近恒星处行星速度大而远恒星处速度小，故行星在A点速度最大，B点最小，行星m由A点运动到B点做减速运动，由B点运动到A点做加速运动，故A、C正确。]
10、BD [根据开普勒第二定律可知，“嫦娥三号”从A点到B点运行速率逐渐减小，选项A错误，B正确；“嫦娥三号”从A点到C点运行的平均速率大于从C点到B点运行的平均速率，可知从A点到C点运行时间小于四分之一周期，选项C错误，D正确。]
11.BC [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4种挡位，故A错误，B正确。当A与D组合时，两轮边缘线速度大小相等，A轮转一圈，D转4圈，即eq \f(ωA,ωD)＝eq \f(1,4)，故C正确，D错误。]
12.ABD [位移是起点到终点的有向线段，所以橄榄球两次运动的位移相等，A正确；橄榄球在竖直方向做竖直上抛运动，上升到最大高度时竖直方向的分速度等于零，橄榄球在最高点之后的过程可看成平抛运动，根据t＝eq \r(\f(2h,g))可知，沿轨迹①运动的时间长，B正确；橄榄球在最高点时，其水平位移x＝vxt相等，又橄榄球沿轨迹①运动的时间长，所以在最高点时沿轨迹①运动的速度小，C错误；因上升和下落两个过程具有时间、速度、位移的对称性，根据对称性可知，两次的最高点位置一定在同一竖直线上，D正确。]
13.【答案】 (1)BD (2)a.球心 需要 b．大于 xeq \r(\f(g,y2－y1)) (3)AB
[解析] 根据平抛运动的规律：水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动解答。
(1)本实验中要保证钢球飞出斜槽末端时的速度水平，即钢球做平抛运动，且每次飞出时的速度应相同，所以只要每次将钢球从斜槽上同一位置由静止释放即可，故B、D正确。
(2)a.平抛运动的起始点应为钢球静置于Q点时，钢球的球心对应纸上的位置，由于平抛运动在竖直方向做自由落体运动，所以在确定y轴时需要y轴与重垂线平行；
b．由初速度为零的匀加速直线运动规律即在相等时间间隔内所通过的位移之比为1∶3∶5∶7∶…可知，由于A点不是抛出点，所以eq \f(y1,y2)＞eq \f(1,3)；设AB、BC间所用的时间为T，竖直方向有：y2－y1＝gT2，水平方向有：x＝v0T，联立解得：v0＝xeq \r(\f(g,y2－y1))。
(3)平抛运动的特性：初速度为v0，加速度为g，细管水平喷出水柱满足要求，A正确；用频闪照相法在同一底片上记录钢球不同时刻的位置即平抛运动的轨迹上的点，平滑连接在一起即为平抛运动轨迹，所以此方案可行，B正确；将铅笔垂直于竖直的白板放置，以一定初速度水平抛出，笔尖与白纸间有摩擦阻力，所以铅笔做的不是平抛运动，故此方案不可行，C错误。
14.[答案] (1)图见解析 利用重垂线作Oy轴，再垂直于Oy作Ox轴
(2)底端切线沿水平方向
(3)使小球每次都从同一高度处无初速度滚下
(4)xeq \r(\f(g,2y)) 1.6
[解析] (1)如图所示，在斜槽末端小球球心在白纸上的投影为O点，从O点开始作平行重垂线向下的直线为Oy轴，再垂直于Oy作Ox轴。
(2)为了保证小球离开斜槽时的速度沿水平方向，应调整斜槽使底端切线沿水平方向。
(3)为了保证小球每次做平抛运动的轨迹一致，要求它的初速度相同，故每次都让小球从斜槽的同一高度处无初速度滚下。
(4)由于x＝v0t，y＝eq \f(1,2)gt2，故初速度v0＝xeq \r(\f(g,2y))，根据图乙给出的数据，可计算出v0＝1.6 m/s。
15.(1)1.25 m 2.0 m/s (2)2eq \r(5) m/s 2
[解析] (1)设小球从P点运动到圆桶左上沿的时间为t1、运动到桶的底角的总时间为t2，
由平抛运动的规律有：从P点运动到圆桶上沿过程中，在竖直方向有：h1－h0＝eq \f(1,2)gteq \\al(2,1)
在水平方向有：s＝v0t1 从P点运动到桶的底角过程中在竖直方向有：h1＝eq \f(1,2)gteq \\al(2,2)
在水平方向有：s＋d＝v0t2 联立以上各式并代入数据可得：h1＝1.25 m v0＝2.0 m/s。
(2)设小球运动到桶的左侧上沿时速度大小为v1，与水平方向的夹角为θ
由平抛运动的规律有：竖直方向的速度v⊥＝gt1 此时小球的速度：v1＝eq \r(v\\al( 2,⊥)＋v\\al(2,0))
代入数据解得：v1＝2eq \r(5) m/s 速度的方向为：tan θ＝eq \f(v⊥,v0)
代入数据解得：tan θ＝2。
16.[答案] (1)20 m/s (2)15eq \r(5) m/s
[解析] (1)如图甲所示，当汽车通过弯道时，做水平面内的圆周运动，不出现侧向摩擦力时，汽车受到重力mg和路面的支持力N′两个力作用，两力的合力提供汽车做圆周运动的向心力。则有
甲 乙
mgtan θ＝meq \f(v\\al(2,0),r)
所以v0＝eq \r(grtan θ)＝20 m/s。
(2)汽车以最大速度通过弯道时的受力分析如图乙所示。将支持力N和摩擦力f进行正交分解，有
N1＝Ncs θ，N2＝Nsin θ，f1＝fsin θ，f2＝fcs θ
所以有mg＋f1＝N1，N2＋f2＝F向，且f＝μN
由以上各式可解得向心力为F向＝eq \f(tan θ＋μ,1－μtan θ)mg
根据F向＝meq \f(v2,r)可得v＝15eq \r(5) m/s。
17.[答案] (1)222.2 N (2)3.375 m
[解析] (1)由mg＝Geq \f(Mm,R2)，得g＝eq \f(GM,R2)
在地球上有g＝eq \f(GM,R2)，在火星上有g′＝eq \f(G·\f(1,9)M,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)R))eq \s\up12(2))
所以g′＝eq \f(40,9) m/s2
那么宇航员在火星上所受的重力
mg′＝50×eq \f(40,9) N≈222.2 N。
(2)在地球上，宇航员跳起的高度为h＝eq \f(v\\al(2,0),2g)
即1.5＝eq \f(v\\al(2,0),2×10)
在火星上，宇航员跳起的高度为h′＝eq \f(v\\al(2,0),2g′)
联立以上两式得h′＝3.375 m。
18.[答案] (1)0.8 s (2)6.0 m/s
[解析] (1)运动员从斜面上起跳后沿竖直方向做自由落体运动，根据自由落体公式H＝eq \f(1,2)gt2
解得：t＝eq \r(\f(2H,g))＝0.8 s。
(2)为了不触及障碍物，运动员以速度v沿水平方向起跳后竖直下落高度为H－h时，他沿水平方向运动的距离为eq \f(H,tan 53°)＋L，设他在这段时间内运动的时间为t′，则：H－h＝eq \f(1,2)gt′2，eq \f(H,tan 53°)＋L＝vt′，联立解得v＝6.0 m/s。