广东省广州市广东实验中学2021-2022学年高一（下）3月物理试题含解析

  2021-2022年广东实验中学高一物理阶段考试

一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分。每小题只有一个选项是正确的）

1. 曲线运动是自然界更为普遍的运动形式，下面关于曲线运动的一些说法中，正确的是（　　）

A. 物体只要受到变力的作用，就会做曲线运动

B. 物体在方向不变的外力作用下一定会做直线运动

C. 物体在大小不变的外力作用下必做匀变速直线运动

D. 物体所受合外力方向不断变化，则一定会做曲线运动

【1题答案】

【答案】D

【解析】

【详解】ABC．物体做曲线运动的条件是合力与速度不在同一条直线上，合力可以是恒力，也可以是变力，故ABC错误；

D．物体所受合外力方向不断变化，速度的方向必定会不断变化，一定会做曲线运动，故D正确。

故选D。

2. 如图，甲车自西向东做匀加速运动，乙车由南向北做匀速运动，到达O位置之前，乙车上的人看到甲车运动轨迹大致是（　　）

A.  B.

C.  D.

【2题答案】

【答案】C

【解析】

【详解】以乙车为参考系，甲车在东西方向上做匀加速直线运动，在南北方向上做匀速直线运动，根据运动的合成确定甲车的轨迹，以乙车为参考系，甲车向东做匀加速直线运动，向南做匀速直线运动，由于合加速度的方向与合速度的方向不在同一条直线上，则合运动是曲线，因为加速度的方向大致指向轨迹凹的一向，故C正确，ABD错误。

故选C。

3. 小球沿圆环运动到最高点时有两种情况，如图所示（　　）

A. 两种情况小球的速度都可能为零

B. 两种情况小球的速度都不能为零

C. 两种情况小球对环的压力都可能为零

D. 两种情况小球对环的压力都不能为零

【3题答案】

【答案】C

【解析】

【详解】甲图中，小球在最高点，圆环对球的作用力为向上的支持力，根据牛顿第二定律得

则小球在最高点时的速度v可以为0，即此时

向心力最小为0；小球在最高点时的速度v为时，压力F为0，向心力最大为mg

乙图中，小球在最高点，圆环对球的作用力为向下的压力，根据牛顿第二定律得

则小球在最高点时的速度v最小为，此时，压力F为0，向心力最小为mg，故ABD错误，C正确。

故选C

4. 如图所示，光滑水平面上，小球m在拉力F的作用下做匀速圆周运动。若小球运动到P点时，拉力F发生变化，下列关于小球运动情况的说法不正确的是（　　）

A. 若拉力突然消失，小球将沿轨迹做离心运动

B. 若拉力突然变小，小球可能沿轨迹做离心运动

C. 若拉力突然变小，小球可能沿轨迹做离心运动

D. 若拉力突然变大，小球可能沿轨迹做向心运动

【4题答案】

【答案】B

【解析】

【详解】A．若拉力突然消失，小球做离心运动，因为水平方向不受力，将沿Pa轨迹运动，故A正确，不符合题意；

BC．若拉力突然变小，拉力不够提供向心力，做半径变大离心运动，即可能沿轨迹Pb做离心运动，故B错误，符合题意，C正确，不符合题意；

D．若拉力突然变大，则拉力大于向心力，可能沿轨迹做向心运动，故D正确，不符合题意。

故选B。

5. 某同学进行篮球训练，如图所示，将篮球从同一位置斜向上抛出，其中有两次篮球垂直撞在竖直墙面上，不计空气阻力，则下列说法正确的是（　　）

A. 篮球撞墙的速度，第一次较大

B. 篮球在空中运动的加速度第一次较大

C. 从抛出到撞墙，第一次篮球在空中运动的时间较长

D. 抛出时的速度，第一次一定比第二次大

【5题答案】

【答案】C

【解析】

【详解】ABC．在竖直方向上

因为h1＞h2，则t1＞t2，因为水平位移相等，根据x=v0t知，撞墙的速度v01＜v02．即第二次撞墙的速度大．故AB错误，C正确；

D．根据平行四边形定则知，抛出时的速度

第一次的水平初速度小，而上升的高度大，则无法比较抛出时的速度大小．故D错误。

故选C。

6. 有关圆周运动的基本模型，下列说法正确的是（　　）

A. 如图甲，汽车通过拱桥最高点时对桥的压力大于重力

B. 如图乙，A、B两小球在同一水平面做圆锥摆运动，则A的角速度较大

C. 如图丙，火车转弯超过规定速度行驶时，内轨和轮缘间会有挤压作用

D. 如图丁，同一小球在固定且内壁光滑的圆锥筒内先后沿A、B圆做水平匀速圆周运动，则小球在A处运动的线速度较大

【6题答案】

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】A．如图甲，汽车通过拱桥最高点时有

则汽车对桥的压力小于重力，A错误；

B．如图乙，A、B两小球同一水平面做圆锥摆运动，由于高度相同，则有

解得

则A、B的角速度相同，B错误；

C．如图丙，火车转弯超过规定速度行驶时，外轨和轮缘间有挤压作用，而内轨和轮缘间没有挤压作用，C错误；

D．如图丁，同一小球在固定且内壁光滑的圆锥筒内先后沿A、B圆做水平匀速圆周运动，有

解得

则轨道半径越大的线速度越大，所以小球在A处运动的线速度较大，D正确。

故选D。

7. 如图所示，甲、乙两船在同一河岸边A、B两处，两船船头方向与河岸均成θ角，且恰好对准对岸边C点．若两船同时开始渡河，经过一段时间t，同时到达对岸，乙船恰好到达正对岸的D点．若河宽d、河水流速均恒定，两船在静水中的划行速率恒定，不影响各自的航行，下列判断正确的是（　　）

A. 两船在静水中的划行速率不同 B. 甲船渡河的路程有可能比乙船渡河的路程小

C. 两船同时到达D点 D. 河水流速为

【7题答案】

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】A．由题意可知，两船渡河的时间相等，两船沿垂直河岸方向的分速度相等，由

可知两船在静水中的划行速率相等，故 A错误；

B．乙船沿BD到达D点，可见河水流速方向沿AB方向，可见甲船不可能到达到正对岸，甲船渡河的路程较大，故B错误；

C．由于甲船沿AB方向的位移大小

可见两船同时到达D点，故C正确；

D．根据速度的合成与分解

联立可得

故D错误。

故选C。

二、多项选择题（共3小题，每小题8分，共24分，选对但不全的得4分，有选错或不答的得0分）

8. 如图，某物体沿光滑圆弧轨道由最高点滑到最低点的过程中，物体的速率逐渐增大，则（　　）

A. 物体受的向心力方向始终指向圆心

B. 物体的合力方向始终指向圆心

C. 物体的合外力就是向心力

D. 物体的向心力逐渐增大

【8题答案】

【答案】AD

【解析】

【详解】ABC．由题意可知，物体做速度增大圆周运动，则物体的合外力的一个分力提供向心力，向且方向始终指向圆心，另一个分力沿切向和速度同向，因此合力方向不指向圆心，故A正确，BC错误；

D．物体做圆周运动，则有向心力

由于速率增大，所以向心力大小增大，故D正确。

故选AD

9. 小球固定在一条轻杆一端，轻杆另一端为圆心在竖直面上做完整的圆周运动。杆长为L，则在最高点时（　　）

A. 球对杆可能是拉力，可能是支持力，也可能无作用力

B. 速度不能少于

C. 当度v由逐渐增大时，杆对小球弹力逐渐增大

D. 当度v由逐渐减小时，杆对小球弹力逐渐减小

【9题答案】

【答案】AC

【解析】

【详解】A．小球在最高点，速度大于时，杆对球的作用力为拉力，速度小于时，杆对球的作用力为支持力，速度等于时，杆对球的作用力为0，根据牛顿第三定律，A正确；

B．小球在最高点时的最小速度，B错误；

C．小球在最高点，速度大于时，杆对球的作用力为拉力，根据牛顿第二定律得

则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，C正确；

D．小球在最高点，速度小于时，杆对球的作用力为支持力，根据牛顿第二定律得

则小球在最高点时的速度v由逐渐减小时，杆对小球的支持力逐渐增大，向心力减少，D错误。

故选AC。

10. 如图所示，是用以说明向心力和质量、半径之间关系的仪器，球P和Q可以在光滑杆上无摩擦地滑动，两球之间用一条轻绳连接，mp＝2mQ，当整个装置以角速度ω匀速旋转时，两球离转轴的距离保持不变，则此时（     ）

A. 两球受到的向心力大小相等

B. P球受到的向心力大于Q球受到的向心力

C rP一定等于

D 当ω增大时，P球将向外运动

【10题答案】

【答案】C

【解析】

【详解】A．两球的重力均与支持力平衡，由绳的拉力提供向心力，绳子的拉力相等，所以两球受到的向心力相等，故A正确；

B．两球的重力均与支持力平衡，由绳的拉力提供向心力，则P球受到的向心力等于Q球受到的向心力，故B错误；

C．根据向心力公式

因为

mP＝2mQ

 所以rP一定等于。

故C正确；

D．根据向心力大小相等得到

由于角速度相同，此方程与角速度无关，又

不变，所以当ω增大时，两球半径不变，P球不会向外运动，故D错误。

故选AC。

三、实验题（共2小题，共16分）

11. 在研究平抛运动实验中，实验室准备了下列器材：铁架台、斜槽、竖直挡板、有水平卡槽的木板（能将挡板竖直固定在卡槽上，且相邻卡槽间的距离相等）、白纸、复写纸、图钉小球、刻度尺等。

Ⅰ.请完成研究平抛运动的实验步骤：

（1）按如图所示安装实验裝置，保证斜槽末端_________，将_________、_________用图钉固定在挡板同一面上，再将挡板竖直固定在卡槽上；

（2）将小球从斜槽上某位置由静止释放，小球撞击挡板时在白纸上会留下痕迹；

（3）将挡板移到右侧相邻的卡槽上竖直固定好，将小球从斜槽上______释放，小球撞击挡板时在白纸上留下痕迹；

（4）重复（3）的步骤若干次；

（5）整理器材。

Ⅱ.若相邻卡槽间的距离为l，在白纸上依次选取三个点迹，测得相邻两点迹间的距离分别为、，重力加速度为g，则小球做平抛运动的初速度_________。

【11题答案】

【答案】    ①. 水平    ②. 复写纸    ③. 白纸    ④. 同一位置静止    ⑤.

【解析】

【分析】

【详解】Ⅰ(1)[1]为零保证小球做平抛运动，其轨道末端要保持水平。

[2][3]为了记录小球的位置，应将复写纸、白纸由下到上依次固定在挡板同一面上。

(3)[4]因为实验记录的是同一次平抛运动的轨迹，所以小球每次释放都应从同一位置静止释放，以保证平抛的初速度相同。

Ⅱ[5]利用平抛规律有

，

解得

12. 如图所示，是用来研究向心力与转动物体的半径、质量以及角速度之间关系的向心力演示器。

（1）这个实验所用的主要研究方法是______

A．控制变量法    B．等效代替法    C．理想实验法    D．假设法

（2）观察图中两个相同的钢球位置距各自转轴的距离相等，由此推测出是在研究______与______的关系。（填“向心力的大小F”、“质量m”、“角速度”、“半径”）

（3）若图中标尺上红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值为，运用圆周运动知识可以判断与皮带连接的变速轮塔对应的半径之比为______。

【12题答案】

【答案】    ①. C    ②. 向心力的大小F    ③. 角速度    ④. 3:1

【解析】

【分析】

【详解】（1）[1]根据，要研究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系，就要保持质量m、角速度ω和半径r中的两个量不变，研究力F与其他一个量的关系，因此实验采用的是控制变量法，故选C；

（2）[2][3]图中所示，若两个钢球质量和运动半径相等，则根据控制变量法的研究方法可知，是在研究向心力的大小F与角速度ω的关系；

（3）[4]根据，两球的向心力之比为1：9，半径和质量相等，则转动的角速度之比为1：3，因为靠皮带传动，变速轮塔的线速度大小相等，根据v=rω，知与皮带连接的变速轮塔对应的半径之比为3：1。

四、计算题（共2小题，共32分）

13. 如图所示，竖直面内有质量为的小球通过一固定在P点的轻绳做圆周运动，绳长为，运动到最低点时绳子恰好断裂，小球立即沿圆弧切线进入竖直光滑的半圆形轨道A点，而后恰能不脱离轨道从B点水平抛出，最终小球恰好垂直于倾斜挡板打在挡板跟水平面相交的C点，已知半圆轨道的半径，B点距水平面的高度，倾斜挡板与水平面间的夹角，取，试求：

（1）断裂前瞬间绳的拉力大小T；

（2）小球经过B点时对轨道压力的大小。

【13题答案】

【答案】（1）19N；（2）60N

【解析】

【详解】（1）小球在A点恰能做不脱离轨道

得

绳断裂前瞬间，对球

得

（2）小球离开B点后平抛到恰好垂直到板上C点，则

解得

小球在C点时速度由水平分速度和竖直分速度构成，则

得

小球在D点时

代入解得

根据牛顿第三定律：小球对轨道压力大小

14. 单板滑雪U型池比赛是冬奥会比赛项目，其场地可以简化为如图甲所示的模型： U形滑道由两个半径相同的四分之一圆柱面轨道和一个中央的平面直轨道连接而成，轨道倾角为17.2°。某次练习过程中，运动员以vM=10 m/s的速度从轨道边缘上的M点沿轨道的竖直切面ABCD滑出轨道，速度方向与轨道边缘线AD的夹角α=72.8°，腾空后沿轨道边缘的N点进入轨道。图乙为腾空过程左视图。该运动员可视为质点，不计空气阻力，取重力加速度的大小g=10 m/s2， sin72.8°=0.96，cos72.8°=0.30。求：

(1)运动员腾空过程中离开AD的距离的最大值d；

(2)M、N之间的距离L。

【14题答案】

【答案】(1)4.8 m；(2)12 m

【解析】

【详解】(1)在M点，设运动员在ABCD面内垂直AD方向的分速度为v1，由运动的合成与分解规律得

            ①

设运动员在ABCD面内垂直AD方向的分加速度为a1，由牛顿第二定律得

mgcos17.2°=ma1            ②

由运动学公式得

            ③

联立①②③式，代入数据得

d=4.8 m            ④

(2)在M点，设运动员在ABCD面内平行AD方向的分速度为v2，由运动的合成与分解规得

v2=vMcos72.8°        ⑤

设运动员在ABCD面内平行AD方向的分加速度为a2，由牛顿第二定律得

mgsin17.2°=ma2            ⑥

设腾空时间为t，由运动学公式得

            ⑦

            ⑧

联立①②⑤⑥⑦⑧式，代入数据得

L=12 m            ⑨