河北省沧州市沧县中学2021-2022学年高一（下）4月物理试题含解析

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  沧县中学2021—2022学年第二学期第一次阶段测试卷高一物理注意事项：1.考试时间为75分钟，满分100分。2.答题前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡相应的位置。一、选择题：本题共7小题，每小题4分，共28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. 下列说法符合物理学史的是（　　）A. 第谷总结出了行星运动三大定律 B. 卡文迪许进行了“月一地检验”C. 牛顿发现了万有引力定律 D. 开普勒测出了引力常量G【1题答案】【答案】C【解析】【详解】A．开普勒总结出了行星运动三大定律，选项A错误；B．牛顿进行了“月一地检验”，选项B错误；C．牛顿发现了万有引力定律，选项C正确；D．卡文迪许测出了引力常量G，选项D错误。故选C。2. 下列描述圆周运动的物理量中是标量的是（　　）A. 线速度 B. 向心力 C. 向心加速度 D. 转速【2题答案】【答案】D【解析】【详解】线速度、向心加速度和向心力都是既有大小又有方向的物理量，是矢量；而转速只有大小无方向，是标量。故选D。3. 如图所示，水平旋转雨伞时，水珠会从伞的边缘飞出。下列说法正确的是（　　）
 A. 水珠从雨伞的边缘沿半径方向脱离雨伞B. 水珠重力大于水珠与雨伞之间的作用力C. 水珠脱离雨伞时的速率小于雨伞边缘的线速度D. 水珠受到的合外力小于水珠需要的向心力【3题答案】【答案】D【解析】【详解】A．线速度方向垂直半径方向，则水珠从雨伞的边缘沿垂直于半径方向脱离雨伞，选项A错误；BD．水滴飞出做离心运动是因为水珠受到的合外力小于水珠做圆周运动需要的向心力，但无法比较水珠重力与水珠与雨伞之间的作用力的大小关系，选项B错误，D正确；C．水珠脱离雨伞时的速率等于雨伞边缘的线速度，选项C错误；故选D。4. 一铁质圆盘绕过O点的水平轴在竖直面内匀速转动，小磁铁随圆盘一起转动，当小磁铁转到图示位置时，下列说法正确的是（　　）A. 小磁铁受3个力 B. 小磁铁受5个力C. 小磁铁受到的合外力指向O点 D. 小磁铁受到的摩擦力指向O点【4题答案】【答案】C【解析】【详解】AB．小磁铁转到图示位置时，受重力、磁铁和圆盘间的磁场力、圆盘给它的支持力和摩擦力4个力的作用，选项AB错误；C．小磁铁随椭圆盘一起匀速转动，合外力提供向心力，故小磁铁受到的合外力指向O点，选项C正确；D．小磁铁受到的摩擦力的一个分力与重力相平衡，另外一个分力提供向心力，故摩擦力并不指向O点，选项D错误。故选C。5. 如图所示，一辆汽车以的速度匀速经过一段水平弯道，汽车轮胎与路面间的动摩擦因数为0.6，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，汽车可视为质点，重力加速度。若汽车进入弯道后不侧滑，则弯道的半径（　　）A. 不大于 B. 不小于 C. 不小于 D. 不大于【5题答案】【答案】B【解析】【详解】汽车转弯时，静摩擦力提供向心力，则要想安全转弯需满足解得则弯道的半径不小于。故选B。6. 如图所示，光滑的水平圆盘固定在水平面上，中心O点固定一竖直光滑细杆，光滑圆环套在细杆上，细绳的一端连接圆环，另一端连接小物块（可视为质点）。物块绕O点逆时针转动，经时间t，物块由A点转到B点，与垂直。则物块转动的角速度可能为（　　）
 A.  B.  C.  D. 【6题答案】【答案】B【解析】【详解】物块由A点转到B点，转过的角度为所以物块转动的角速度为当时故选B。7. 如图所示、将质量为M、半径为R的凹形桥模拟器静置于压力式托盆秤上，将质量为m的小球从凹形桥模拟器某一位置释放，通过及低点时的速度大小为v，重力加速度为g。小球通过凹形桥模拟器最低点时托盘秤的示数为（　　）A.  B.  C.  D. 【7题答案】【答案】C【解析】【详解】对小球进行分析，由牛顿第二定律得凹形桥模拟器对小球支持力F与小球对凹形桥模拟器的压力等大反向，对凹形桥模拟器，由平衡条件得解得所以小球通过凹形桥模拟器最低点时托盘秤的示数为。故选C。二、选择题：本题共3小题，每小题6分，共18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6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。8. 2021年5月15日中国首次火星探测任务“天问一号”探测器在火星乌托邦平原南部预选着陆区成功着陆，迈出了中国星际探测征程的重要一步。地球和火星绕太阳运动的轨迹如图所示，A、B分别为地球轨道的近日点和远日点，C、D分别为火星轨道的近日点和远日点。下列说法正确的是（　　）
 A. 地球在A点的速度大于地球在B点的速度B. 火星在D点的速度大于火星在C点的速度C. 地球绕太阳运动的周期大于火星绕太阳运动的周期D. 火星绕太阳运动的周期大于地球绕太阳运动的周期【8题答案】【答案】AD【解析】【详解】A．A点是地球的近日点，地球在A点的速度大于地球在B点的速度，选项A正确；B．C点是火星的近日点，火星在C点的速度大于火星在D点的速度，选项B错误；CD．根据开普勒第三定律有火星半径大，所以火星绕太阳运动的周期大于地球绕太阳运动的周期，选项C错误，D正确。故选AD。9. 如图甲所示，轻杆的一端固定一小球（可视为质点），另一端套在光滑的水平轴O上，O轴的正下方有一速度传感器，可以测量小球通过最低点时的速度大小v，O轴处有一力传感器，可以测量小球通过最低点时O轴受到的杆的作用力F的大小，得到的图像如图乙所示。重力加速度，则（　　）
 A. 小球的质量为 B. 小球的质量为C. 小球重心到O轴的距离为 D. 小球重心到O轴的距离为【9题答案】【答案】BC【解析】【详解】AB．由图可知，在最低点小球的速度为零时F=mg=3N可知m=0.3kg选项A错误，B正确；CD．根据可知可得R=0.5m选项C正确，D错误。故选BC。10. 2月19日，北京冬奥会花样滑冰双人滑自由滑决赛在首都体育馆举行，隋文静、韩聪组合以239.88分的总成绩获得中国代表团本届冬奥会第九金。如图所示，韩聪拉着隋文静在水平面内做匀速圆周运动，此时隋文静的脚对冰面的压力恰好为0；若隋文静的质量为m，韩聪的手臂与竖直方向的夹角为，韩聪的肩膀到地面的竖直高度为h，重力加速度为g。下列说法正确的是（　　）
 A. 韩聪对隋文静的拉力为 B. 隋文静受到的向心力为C. 隋文静转动的角速度为 D. 隋文静转动的线速度大为【10题答案】【答案】AC【解析】【详解】A．隋文静受重力、拉力，竖直方向受力平衡，则解得故A正确；B．隋文静受到的向心力为故B错误；CD．由牛顿第二定律得由几何关系得解得故C正确，D错误。故选AC。三、非选择题：本题共5小题，共54分。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。11. 在牛顿发现万有引力定律一百多年以后的1789年，英国物理学家卡文迪许巧妙地利用如图所示的扭秤装置，第一次在实验室里比较精确地测出了万有引力常量。（1）为了测量石英丝极微小的扭转角，该实验装置是利用平面镜对光线的反射来测量的，采取的物理思想方法是___________。（2）横梁一端固定有一质量为m的均匀铅球A，旁边有一质量为的铅球B，A、B两球球心之间的距离为r，若A、B两球间的万有引力大小为F，则引力常量G的表达式为___________。（3）万有引力常量数值的数量级为___________。【11题答案】【答案】    ①. 放大的思想    ②.     ③. 【解析】【详解】（1）[1]为了测量石英丝极微小的扭转角，该实验装置是利用平面镜对光线的反射来测量的，采取的物理思想方法是放大的思想；（2）[2]根据可得引力常数的表达式（3）[3]万有引力常量数值的数量级为；12. 某兴趣小组利用如图所示的装置探究向心力大小与角速度的关系。两个变速轮塔通过皮带连接，匀速转动手柄使长槽和短槽分别随两个变速轮塔匀速转动，槽内的钢球做匀速圆周运动。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，标尺上黑白相间的等分格显示出两个钢球所受向心力的比值。已知长槽横臂的挡板A和短槽横臂的挡板C到各自转轴的距离相等，挡板B到转轴的距离是挡板A到转轴的距离的2倍。
 （1）若要探究向心力大小与角速度的关系，需选择两个质量___________（填“相等”或“不相等”）的小球，分别放在___________（填“位置A和位置C”或“位置B和位置C”）。（2）某次实验时，将两个相同小球分别置于挡板B和挡板C处，匀速转动手柄，稳定后两小球所需向心力大小之比，则两小球的角速度之比___________，此时传动皮带所连接的左、右两塔轮半径之比为___________。【12题答案】【答案】    ①. 相等    ②. 位置A和位置C    ③.     ④. 【解析】【详解】（1）[1][2]若要探究向心力大小与角速度的关系，则需质量和半径不变，即需选择两个质量相等的小球，分别放在位置A和位置C。（2）[3][4]某次实验时，将两个相同小球分别置于挡板B和挡板C处，则转动半径之比为稳定后两小球所需向心力大小之比则根据F=mω2r可知，两小球的角速度之比传动皮带所连接的左、右两塔轮边缘的线速度相等，根据v=ωr可知，半径之比为13. 如图所示，球形物体的半径为R，密度为，在球形物体右侧B点固定一质量为m的质点，已知O、A、B三点在一条直线上，A点和B点之间的距离为L，万有引力常量为G。（1）求球形物体对质点引力大小；（2）若释放质点，求释放瞬间质点的加速度大小。（质点只受球形物体的引力作用）
 【13题答案】【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）球形物体的质量为 球形物体重心到质点的距离为 球形物体对质点的万有引力为 解得 （2）由牛顿第二定律得 解得14. 长度分别为和的两段轻杆一端各固定一个小球A、B，按如图所示的方式连接在一起。将杆的一端与光滑竖直轴O连接在一起，两杆在同一直线上，整个系统可以在光滑水平面上绕轴O转动。小球A的线速度大小为v，两个小球的质量均为m。求：（1）小球B的向心加速度大小；（2）两段轻杆中拉力的大小分别是多少。【14题答案】【答案】（1）；（2），【解析】【详解】（1）小球A和B的角速度相等 对小球A，有 小球B的向心加速度大小为解得 （2）设杆上的拉力大小为，杆上的拉力大小为，对小球B，由牛顿第二定律得 解得对小球A，由牛顿第二定律得 解得15. 如图所示，不可伸长的轻质细绳的一端系一个质量为的小球，另一端固定于O点，细绳的长度。小球从左侧某一位置（细绳处于拉直状态）由静止释放后摆下，当小球运动到最低点时，细绳的拉力等于小球重力的2倍。O点离地面的高度，细绳能承受的最大拉力，重力加速度，小球可视为质点，忽略空气阻力。（1）求小球运动到最低点时速度的大小；（2）若在O点正下方的P点固定一颗钉子，细绳与钉子碰后瞬间恰好被拉断，求P点与O点的距离；（3）在（2）的情形下，求小球落地时的速度大小。【15题答案】【答案】（1）；（2）；（3）。【解析】【详解】（1）由牛顿第二定律得F=2mg解得 （2）细绳碰到钉子瞬间，小球线速度大小不变，由牛顿第二定律得 解得 P点与O点的距离为 解得 （3）细绳被拉断后，小球做平抛运动，由平抛运动规律得 小球落地时竖直分速度的大小为 小球落地时的速度大小为解得