四川省成都外国语学校2021-2022学年高一（下）期中物理试题含解析

  成都外国语学校2021—2022学年度下期期中考试

高一物理试卷

注意事项：

1、本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。

2、本堂考试100分钟，满分100分；

3、答题前，考生务必将自己的姓名、学号填写在答卷上，并使用2B铅笔填涂。

4、考试结束后，将答题卡交回。

第Ⅰ卷    选择题部分（共48分）

一、单项选择题（本题共8小题。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确，每小题3分，共24分）

1. 下列说法不符合物理学史的是（    ）

A. 牛顿对引力常量G进行了准确测定，并于1687年发表在《自然哲学的数学原理》中

B. 英国物理学家卡文迪许在实验室里通过扭称实验，测出了引力常量G的数值为

C. 牛顿通过月地检验，证明了地面物体所受地球引力和天体间引力遵循相同的规律

D. 开普勒认真整理和研究第谷留下的观测记录最终确定行星绕太阳运动的轨迹是椭圆

【1题答案】

【答案】A

【解析】

【详解】ABC．牛顿通过月地检验，证明了地面物体所受地球的引力和天体间引力遵循相同的规律，并提出了万有引力定律，卡文迪许利用扭秤实验测出了引力常量，故A错误，BC正确；

D．开普勒认真整理和研究第谷留下的观测记录最终确定行星绕太阳运动的轨迹是椭圆，并提出了开普勒三定律，故D正确。

故选A。

2. 关于物体的受力和运动，下列说法中正确的是（　　）

A. 物体做曲线运动时，它的加速度方向一定不变

B. 做曲线运动的物体，一定受到与速度不在同一直线上的外力作用

C. 物体做曲线运动时，某点的加速度方向就是通过这一点曲线的切线方向

D. 物体在不垂直于速度方向的合力作用下，速度大小可能一直不变

【2题答案】

【答案】B

【解析】

【详解】AB．当力的方向与速度方向不在一条直线上时，物体将做曲线运动，该力可以是恒力也可以是变力。当该力是恒力时，加速度大小和方向都不变，A错误，B正确；

C．物体做曲线运动时，某点的速度方向就是通过这一点曲线的切线方向，加速度方向一定不在该方向上，C错误；

D．物体在不垂直于速度方向的合力作用下，可以将力分解到沿运动方向和垂直于运动方向，在沿着运动方向，存在分力，速度大小一定会发生变化，D错误。

故选B。

3. 如图所示，一个圆盘绕过圆心O且与盘面垂直的竖直轴匀速转动角速度为，盘面上有一质量为m的物块随圆盘一起做匀速圆周运动，已知物块到转轴的距离为r，下列说法正确的是（   ）

A. 物块受重力、弹力、向心力作用，合力大小为m2r

B. 物块受重力、弹力、摩擦力、向心力作用，合力大小为m2r

C. 物块受重力、弹力、摩擦力作用，合力大小为m2r

D. 物块只受重力、弹力作用，合力大小为零

【3题答案】

【答案】C

【解析】

【详解】对物体进行受力分析可知物体受重力、圆盘对它的支持力及摩擦力作用。

物体所受的合力等于摩擦力，合力提供向心力。根据牛顿第二定律有：

选项ABD错误，C正确。

故选C。

4. 根据开普勒行星运动定律，下列说法错误的是（　　）

A. 绕地球运行的不同卫星的轨道半长轴的三次方和周期的平方的比值都相同

B. 同一卫星绕不同的行星运行的轨道半长轴的三次方和周期的平方的比值都相同

C. 不同卫星，轨道的半长轴越长周期越大

D. 同一卫星离地球越远，速率越小

【4题答案】

【答案】B

【解析】

【详解】AB．根据开普勒第三定律，知k是与中心天体质量有关的常量，所以绕地球运行的不同卫星的轨道半长轴的三次方和周期的平方的比值都相同，B错误A正确；

C．由开普勒第三定律，不同卫星，轨道的半长轴越长，则周期T越大，C正确；

D．同一卫星离地球越远，根据开普勒第二定律知运行速率越小，D正确。

故选B。

5. 如图所示，A、B、C分别是自行车的大齿轮、小齿轮和后轮的边缘上的三个点，到各自转动轴的距离分别为3r、r和10r。支起自行车后轮，在转动踏板的过程中，A、B、C三点（　　）

A. 角速度大小关系是ωA >ωB =ωC B. 线速度大小关系是vA < vB <vC

C. 转速之比是nA︰nB︰nC = 1︰3︰3 D. 加速度之比是aA︰aB︰aC = 1︰30︰3

【5题答案】

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】A．大齿轮与小齿轮是同缘传动，边缘点线速度相等，则有

根据则有

小齿轮与后轮是同轴传动,角速度相等，则有

根据则有

所以角速度大小关系是

则

ωA <ωB =ωC

选项A错误；

B．线速度大小关系是

则

vA = vB <vC

选项B错误；

D．根据可知

选项D错误；

C．根据可知转速之比是

选项C正确。

故选C。

6. 如图所示，一刚性直杆一端可绕固定转轴O无摩擦转动，另一端A点靠在物块上，当直杆与水平方向的夹角为θ时，物块向左运动的速率为v，直杆端点A的速度为（　　）

A.  B.

C.  D.

【6题答案】

【答案】A

【解析】

【分析】

【详解】由题意的A点的速度沿垂直于杆的方向，将A点的速度分解为水平向左的分速度和竖直向下的分速度，由几何关系可得直杆端点A的速度为

故选A。

7. 如图所示，质量为m的物体静止在倾角为θ的斜面上，物体与斜面间的动摩擦因数为μ，现使斜面水平向左匀速移动距离l，物体始终与斜面保持相对静止．则在斜面水平向左匀速运动距离l的过程中（ ）

A. 摩擦力对物体做的功为－μmglcos θ

B. 斜面对物体的弹力做的功为mglsin θcos2 θ

C. 重力对物体做的功为mgl

D. 斜面对物体做的功为0

【7题答案】

【答案】D

【解析】

【详解】试题分析：物体处于静止，对物体受力分析可得，在竖直方向 mg="Ncosθ+fsinθ" ； 在水平分析 Nsinθ=fcosθ

解得 N=mgcosθ；f=mgsinθ；支持力与竖直方向的夹角为θ，摩擦力做的功 Wf=-fcosθ•l=-mglsinθcosθ，故A错误；支持力做的功为WN=Nsinθ•s=mgssinθcosθ，支持力做功的功率为：mgcosθ•vsinθ，故B错误；重力做功为零，故C错误；由于匀速运动，所以斜面体对物体作用力的合力与速度方向垂直，则作用力做的总功为零，故D正确；故选D．

考点：功

8. 如图所示，虚线是小球由空中某点水平抛出的运动轨迹，A、B为其运动轨迹上的两点，小球经过A点时，速度大小为10m/s、与竖直方向夹角为60°；它运动到B点时，速度方向与竖直方向夹角为30°，不计空气阻力、取重力加速度g=10m/s2，下列说法中正确的是（　　）

A. 小球通过B点的速度为15m/s

B. A、B之间的距离为m

C. 小球从A点运动到B点的时间为1.5s

D. 小球的抛出速度为5m/s

【8题答案】

【答案】B

【解析】

【详解】AD．由平抛运动规律，小球平抛运动的初速度为

小球通过B点的速度为

故AD错误；

BC．从A点到B点的过程，在竖直方向有

解得

在水平方向有

A、B之间的距离为

故B正确，C错误。

故选B。

二、多项选择题（本题共6小题。每小题只少有两个正确选项，选对不全得2分，全部选对得4分，不选或错选不得分，共24分）

9. 发射地球同步卫星要经过三个阶段：先将卫星发射至近地圆轨道1，然后使其沿椭圆轨道2运行，最后将卫星送入同步圆轨道3.轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点，如图所示。当卫星分别在轨道1、2、3上正常运行时，则以下说法正确的是（　　）

A. 卫星在轨道3上的运行速率小于它在轨道1上的运行速率

B. 卫星分别沿轨道1和轨道2经过Q点时的加速度大小不相等

C. 卫星在轨道3上的运行速率大于7.9km/s

D. 卫星在轨道2上Q点的运行速率大于7.9km/s

【9题答案】

【答案】AD

【解析】

【分析】

【详解】AC．根据万有引力提供向心力，有

可得

轨道1是近地圆轨道，卫星在轨道1的运行速率即第一宇宙速度7.9km/s，由于轨道3的半径大于轨道1的半径，故卫星在轨道3上的运行速率小于它在轨道1上的运行速率，即小于7.9km/s，故A正确，C错误；

B．根据万有引力提供向心力，有

可得

由于轨道1和轨道2在Q点到地心距离相等，则卫星分别沿轨道1和轨道2经过Q点时的加速度大小相等，故B错误；

D．卫星在轨道1需要加速才能变轨进入轨道2，故卫星在轨道2上Q点的运行速率大于7.9km/s，故D正确。

故选AD。

10. 如图所示，质量相同的两物体处于同一高度，A沿固定在地面上的光滑斜面下滑，B自由下落，最后到达同一水平面，则（　　）

A. 重力对两物体做功之比为WA：WB=1：1

B. 重力的平均功率之比为PA：PB=cosθ：1

C. 到达底端时，重力的瞬时功率之比为PA：PB=sinθ：1

D. 到达底端时，两物体的速度之比为vA：vB=sinθ：1

【10题答案】

【答案】AC

【解析】

【详解】A．设斜面高度为h，则有

A正确；

B．A的运动时间为

B的运动时间为

则有

则重力的平均功率之比为

B错误；

CD．两物体在下滑过程中均只受重力作用，机械能守恒，所以两物块到达底端时速度相同，但A的速度是沿着斜面方向向下，B的速度是竖直向下的，则重力的瞬时功率之比为

C正确，D错误。

故选AC。

11. 假设地球可视为质量均匀分布的球体。已知地球表面的重力加速度在两极的大小为，在赤道的大小为g；地球半径为R，引力常数为G，则（　　）

A. 地球同步卫星距地表的高度为

B. 地球的质量为

C. 地球的第一宇宙速度为

D. 地球密度为

【11题答案】

【答案】AD

【解析】

【详解】AB．质量为m的物体在两极所受地球的引力等于其所受的重力，故有

所以地球的质量为

在赤道，引力为重力和向心力的矢量和，故有

同步卫星受到的万有引力提供向心力，则有

所以

B错误A正确；

C．近地卫星受到的万有引力提供向心力，所以有

解得地球的第一宇宙速度

C错误；

D．地球的密度为

D正确。

故选AD

12. 如图所示，河宽为d，一小船从A码头出发渡河，小船船头垂直河岸，小船划水速度大小不变为v1，河水中各点水流速度大小与各点到较近河岸的距离x成正比，即ν2=kx（x≤，k为常量），要使小船能够到达距A正对岸为s的B码头，则（ 　　）

A. v1应为 B. 小船渡河的轨迹是直线

C. 渡河时间为 D. 渡河路程大于

【12题答案】

【答案】ACD

【解析】

【详解】将小船的运动分解为沿河岸方向和垂直河岸方向，小船在沿河岸方向的速度随时间先均匀增大后均匀减小，前s/2和后s/2内的平均速度为，则渡河的时间，划水速度，故AC正确．小船在垂直河岸方向上做匀速直线运动，在沿河岸方向上做变速运动，合加速度的方向与合速度方向不在同一条直线上，做曲线运动，故B错误．由于渡河的轨迹是曲线，则渡河路程，故D正确．故选ACD．

13. 如图所示，小球A可视为质点，装置静止时轻质细线AB水平，轻质细线AC与竖直方向的夹角，已知小球的质量为m，细线AC长L，B点距C点的水平和竖直距离相等。装置BO'O能以任意角速度绕竖直轴O'O转动，且小球始终在BO'O平面内，那么在ω从零缓慢增大的过程中（　　）（g取10m/s2，，）

A. 两细线张力均增大

B. 细线AB中张力先变小，后为零，再增大

C. 细线AC中张力先减小，后增大

D. 当AB中张力为零时，角速度可能为

【13题答案】

【答案】BD

【解析】

【详解】AB．当静止时，小球受沿着AB绳方向的拉力，沿着AC绳方向的拉力和自身重力，三力平衡，有

，

若细绳AB中的拉力为0，当ω最小时绳AC与竖直方向夹角为37°，有

解得

当ω最大时，如图所示

此时小球摆到A1点，根据几何关系可知此时A1C与竖直方向夹角为53°，则有

解得

所以，若细绳AB中的拉力为0，ω的取值范围为

根据以上分析可知，开始时AB绳的拉力不是0，当角速度在和之间时，AB绳的拉力为0，若角速度继续增大，则AB绳的拉力会继续增大，A错误，B正确；

C．当AC绳与竖直方向的夹角不变时，AC绳的拉力在竖直方向上的分力始终等于重力，直至小球开始向上运动，AC绳的拉力逐渐增大，C错误；

D．根据对以上的分析可知，当AB中张力为零时，角速度可能为，D正确。

故选BD。

14. 长为L的细线一端系一质量为m的小球（可视为质点），另一端固定在一光滑锥顶上，光滑锥顶角为，轴线在竖直方向，如图甲所示。使小球在水平面内做角速度为的匀速圆周运动，线的张力为FT，经分析可得关系图像如图乙所示，已知重力加速度为g，则（　　）

A.

B.

C. 图线1的斜率

D. 图线2的斜率

【14题答案】

【答案】BC

【解析】

【详解】A．当角速度为零时

A错误；

B．开始小球贴着光滑圆锥做匀速圆周运动，由图可知，当角速度的平方达到b时，支持力为零，有

解得

B正确；

C．小球未脱离圆锥体时，有

联立两式解得

知图线1的斜率

C正确；

D．当小球脱离圆锥体后，有

即

即图线2的斜率

D错误。

故选BC。

第Ⅱ卷    （非选择题共52分）

注意事项：

1．答题前，考生先在答题卡上用直径0.5毫米的黑色墨水签字笔将自己的姓名，准考证号填写清楚。

2．请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答，在试卷上作答无效。

三、实验题（本题共2个小题，满分12分，15题4分，16题8分）

15. 为探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系，小明按如图装置进行实验，物块放在平台卡槽内，平台绕轴转动，物块做匀速圆周运动，平台转速可以控制，光电计时器可以记录转动快慢。

（1）为了探究向心力与角速度的关系，需要控制质量和半径保持不变。

（2）小明按上述实验将测算得的结果用作图法来处理数据，如图所示纵轴F为力传感器读数，横轴为，图线不过坐标原点的原因是__________，用电子天平测得物块质量为1.5kg，直尺测得半径为50.00cm，图线斜率大小为_________（结果保留两位有效数字）。

【15题答案】

【答案】    ①. 存在摩擦力的影响（答到“摩擦力”即可得分）    ②.

【解析】

【详解】[1] 此时拉力的实际表达式为

图像不过坐标原点的原因是存在摩擦力的影响

 [2] 斜率

16. （1）关于“研究物体平抛运动”实验，下列说法正确的是（      ）；

A．小球与斜槽之间有摩擦会增大实验误差

B．安装斜槽时其末端切线应水平

C．小球必须每次从斜槽上同一位置由静止开始释放

D．在白纸上记录斜槽末端槽口的位置O，作为小球做平抛运动的起点和所建坐标系的原点

（2）如图1，某同学在做平抛运动实验时得出如图2所示的小球运动轨迹，a、b、c三点的位置在运动轨迹上已标出，则：（g取）

①小球运动到b点的速度为______m/s；

②抛出点坐标x=______cm，y=______cm。

【16题答案】

【答案】    ①. BC##CB    ②. 2.5    ③. -10    ④. －1.25

【解析】

【详解】（1）[1]AC．本实验要求小球每次从斜槽末端抛出时的速度相同，所以小球必须每次从斜槽上同一位置由静止开始释放，而小球与斜槽之间的摩擦对实验无影响，故A错误，C正确；

B．为使小球离开斜槽末端后做平抛运动，即小球离开斜槽末端时速度沿水平方向，所以安装斜槽时其末端切线应水平，故B正确；

D．在白纸上记录小球静止于斜槽末端时球心的位置O，作为小球做平抛运动的起点和所建坐标系的原点，故D错误。

故选BC。

（2）[2]由图可知a、b、c三点相邻两点间水平距离相同，则相邻两点间的时间间隔相同，均设为T，根据运动学规律有

解得

所以小球平抛的初速度为

小球在b点的竖直分速度为

小球过b点的速度为

[3][4]小球从抛出点到b点所经历的时间为

小球抛出点的横坐标为

纵坐标为

四、解答题

17. 一物体在光滑的水平面x–y上做曲线运动，在y方向的速度图象和x方向的位移图象如图所示．求：

(1)由图象分析，物体x方向和y方向各做什么运动；

(2)2秒末物体的速度大小；

(3)2秒末物体的位移大小.

【17题答案】

【答案】(1)x方向做匀速直线运动；y方向做匀加速直线运动；(2) (3)s=10m

【解析】

【详解】（1）由图形可知，物体在x方向做匀速直线运动；y方向做匀加速直线运动；

（2）由图像可知，2秒末vx=4m/s  vy=6m/s  则

解得v2=

（3）2秒末，x=8m  y=6m   则，解得s=10m

【点睛】本题考查运用运动合成与分解的方法处理实际问题的能力，能从v-t图象得到加速度和位移，从x-t图象得到速度．对于矢量的合成应该运用平行四边形法则，要注意两种图象的区别，不能混淆．

18. 如图所示，A是地球同步卫星，另一个卫星B的圆轨道位于赤道平面内，卫星B的运行周期为T。已知地球半径为R，地球自转周期为T0，地球表面的重力加速度为g。

(1)求卫星B距离地面高度；

(2)如果卫星B的绕行方向与地球自转方向相同，某时刻A、B两卫星相距最近，则再经过多长时间，它们相距最远?

【18题答案】

【答案】(1)；(2) （n=1、2、3…）

【解析】

【详解】(1)设地球的质量为M，则

解得

(2)A卫星

B卫星

依题意得

（n=1、2、3…）

解得

（n=1、2、3…）

19. 跳台滑雪是一项勇敢者的运动，运动员穿专用滑雪板，在滑雪道上获得一定的速度后从跳台飞出，在空中飞行一段距离后着陆。现有某运动员从跳台a处沿水平方向飞出（如图甲所示），在斜坡b处着陆，整个过程可简化为图乙。测得ab间的距离L=40m，斜坡与水平方向的夹角为θ=30°，不计空气阻力，g取10m/s2，则（计算结果可用根式表示）：

（1）运动员在空中的飞行时间？

（2）运动员在空中离坡面的最大距离是多少？

（3）若斜坡足够长、与水平方向的夹角为θ，则运动员在斜坡上飞行的距离L与运动员从跳台a处水平飞出的速度v0之间有怎样的函数关系？已知重力加速度为g。

【19题答案】

【答案】（1）2s；（2）；（3）（或或）

【解析】

【详解】（1）依题意，运动员在空中做平抛运动，竖直方向有

，

解得

故运动员在空中的飞行时间为2s。

（2）运动员初速度为

将v0与g往平行斜面方向与垂直斜面方向分解，当运动员垂直斜面方向的速度减为0时离斜面最远，如图

则有

，

在垂直斜面方向上，有

所以

故运动员在空中离坡面的最大距离是。

（3）设运动员在空中的飞行时间为t，则

，

则有

两边平方可得

故L与v0之间的函数关系为（或或）。

20. 科技馆有一套儿童喜爱的机械装置，其结构简图如下：传动带AB部分水平，其长度L1=1.344m，传送带以v1=1.2m/s的速度顺时针匀速转动，大皮带轮半径r=6.4cm，其下端C点与圆弧轨道DEF的D点在同一水平线上，E点为圆弧轨道的最低点，圆弧EF对应的圆心角=37°且圆弧的半径R=0.5m，F点和倾斜传送带GH的下端G点平滑连接，倾斜传送带GH长为L2=0.4m，其倾角=37°。某同学将一质量为0.5kg且可以视为质点的物块静止放在水平传送带左端A处，物块经过B点后恰能无碰撞地从D点进入圆弧轨道部分，随即进入圆弧轨道，当经过F点时，物体克服重力做功的瞬时功率为6W，然后物块滑上倾斜传送带GH。已知物块与两段传送带的动摩擦因数均为，重力加速度g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，求：

（1）物块由A到B所经历的时间；

（2）物块在D进入圆轨道，其半径与竖直方向夹角α为多少；

（3）若要物块能被送到H端，倾斜传动带GH顺时针运转的速度应满足的条件。

【20题答案】

【答案】（1）1.24s；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）物体在水平传送带上，由牛顿第二定律得

所以

物体加速到的时间为

在加速阶段的位移为

物体做匀速直线运动的时间为

则物块由A到B所经历的时间

故物块由A到B所经历的时间为1.24s。

（2）若物体能在B点恰好离开传送带做平拋运动，则满足

所以

所以物体能够在B点离开传送带做平抛运动，有

解得平抛运动的时间为

到达D点时物体沿竖直方向的分速度

根据勾股定理可求出D点速度为

到达D点时物体的速度与水平方向之间的夹角

所以

故其半径与竖直方向夹角为。

（3）当经过F点时，重力功率

计算得

设传送带速度至少，则物体先向上以减速，有

解得

减速到后因为，将继给以减速，有

解得

则物体恰好到达顶端H点有

解得

所以传送带速度应满足。