2021-2022学年安徽省合肥市第八中学高一（下）期中考试物理试题含解析

合肥八中2021-2022学年高一年级第二学期期中考试

物理试题

（考试时间：75分钟   试卷满分：100分）

第Ⅰ卷（选择题   共48分）

一、选择题（1-8单选，每题4分；9-12多选，每题4分，选不全得2分，错选得0分）

1. 在珠海航展上，歼击机进行了空中表演，其轨迹处曲线，如图所示，歼击机在运动过程中，下列说法正确的是（　　）

A. 歼击机的速度一定发生变化

B. 歼击机所受合外力大小一定不变

C. 歼击机所受合力方向与它的速度方向可能在一条直线上

D. 歼击机在曲线运动过程中所受合外力不一定指向曲线凹侧

【答案】A

【解析】

【详解】A．歼击机做的是曲线运动，速度方向时刻发生改变，A正确；

B．做曲线运动的物体，所受合外力方向可能不变，也可能变化，B错误；

C．歼击机所受合力方向与它的速度方向存在夹角时，才能做曲线运动，在同一条直线上是做直线运动,C错误；

D．在曲线运动过程中所受合外力一定指向曲线凹侧，D错误；

故选A。

2. 如图所示，下列对生活中常见的四幅图分析不正确的是（　　）

A. 图甲：汽车在水平路面转弯时，受到重力、支持力、摩擦力、向心力四个力的作用

B. 图乙：在铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高，目的是减轻轮缘与轨道的挤压

C. 图丙：杂技演员裘演“水流星”，当“水流星”通过最高点时绳子中的拉力可能为零

D. 图丁：汽车过凹形路面最低点时，速度越大，对桥面的压力越大

【答案】A

【解析】

【详解】A．向心力是效果力，不是实际受到的力，汽车在水平路面转弯时，受到重力、支持力、摩擦力三个力的作用，A错误；

B．在铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高，目的是减轻轮缘与轨道的挤压，B正确；

C．杂技演员裘演“水流星”，当"水流星”通过最高点时恰由重力提供向心力时，绳子中的拉力为零，C正确；

D．汽车过凹形路面最低点时，支持力与重力的合力提供向心力，速度越大，支持力越大，根据牛顿第三定律可知，汽车对桥面的压力越大，D正确。

本题选择不正确的，故选A。

3. 质量为40kg的小孩坐在秋千上，小孩离系绳子的横梁为2m，若秋千板摆到最低点时，小孩运动速度的大小是5m/s，忽略板的质量，将小孩视为质点，取，则每一根绳上的拉力为（　　）

A. 250N B. 500N C. 450N D. 900N

【答案】C

【解析】

【详解】设每一根绳子的拉力为T，不计秋千板的质量，根据牛顿第二定律

解得

T=450N

故C正确，ABD错误。

故选C。

4. 如图所示，三个质量均为M的球分别位于圆环、半圆环和完整圆环的圆心，圆环、半圆环分别是由与丙图中相同的完整圆环截去和一半所得，环的粗细忽略不计，若甲图中环对球的万有引力大小为F，则乙图、丙图中环对球的万有引力大小分别为（　　）

A. ， B. ，0 C. ，0 D. ，

【答案】B

【解析】

【详解】将甲图中的圆环分成等长的3份，则与球相对称的两份对球的引力之和为零，则剩下的份对球的引力为F；将乙图同样分成相等的2份，则这2份分别对球的引力均为F，互成90°角，则合力为；图丙中将环分成相等的4份，则这4份对球的引力的合力为零。

故选B。

5. 2021年6月17日，神舟十二号载人飞船与天和核心舱完成对接，航天员聂海胜、刘伯明、汤洪波进入天和核心舱；标志着中国人首次进入了自己的空间站。对接过程的示意图如图所示，天和核心舱处于半径为r2的圆轨道Ⅲ；神舟十二号飞船处于半径为r1的圆轨道Ⅰ，运行周期为，通过变轨操作后，沿椭圆轨道Ⅱ运动到B点与天和核心舱对接。则下列说法正确的是（　　）

A. 神舟十二号飞船在轨道Ⅰ上运动时不受力的作用

B. 神舟十二号飞船沿轨道Ⅰ运行的线速度小于天和核心舱沿轨道Ⅲ运行的线速度

C. 神舟十二号飞船沿轨道Ⅱ运行的周期为

D. 正常运行时，神舟十二号飞船在轨Ⅱ上经过B点的加速度大于在轨道Ⅲ上经过B点的加速度

【答案】C

【解析】

【详解】A．神舟十二号飞船在轨道Ⅰ上运动时仍受重力作用，只是因为重力全部用来提供向心力而处于完全失重状态，故A错误；

B．根据万有引力提供向心力

轨道半径越大线速度越小，故沿轨道Ⅰ运行的线速度大于天和核心舱沿轨道Ⅲ运行的线速度，故B错误；

C．根据开普勒第三定律得

又

联立解得

故C正确；

D．根据

得

可知正常运行时，神舟十二号飞船在轨道Ⅱ上经过B点的加速度等于在轨道Ⅲ上经过B点的加速度，故D错误。

故选C。

6. “乐高”是老少皆宜的智力玩具，甲图为“乐高”玩具中的一种传动机构，乙图是其简化模型。已知两个大轮半径相等且大轮半径和小轮半径之比为，左右两轮皮带传动且不打滑。A、B分别是两个大轮边缘上的点，下列说法正确的是（　　）

A. A、B两点的角速度之比是

B. A、B两点周期之比是

C. A、B两点向心加速度之比是

D. A、B两点的线速度之比是

【答案】D

【解析】

【详解】A．因BC两点间的线速度相等

根据v=ωr可知

因AC同轴转动，则角速度相等，即

选项A错误；

B．根据

可知A、B两点周期之比是

选项B错误；

C．根据

可知A、B两点向心加速度之比是9:1，选项C错误；

D．根据

A、B两点的线速度之比是，选项D正确。

故选D。

7. 壁虎不仅能飞檐走壁，也可以在水面上轻松游动，有一只壁虎要穿过一条宽为3m的小河到对岸寻找食物。已知河岸两侧平行，河水流动的速度为4m/s，壁虎在静止水面上最大的游动速度为2m/s，下列说法正确的是（　　）

A. 若壁虎以最短时间渡河，其到达对岸的最短的运动时间为0.5s

B. 若壁虎以最短时间渡河，到达河对岸时在出发点的下游6m处

C. 若壁虎以最短时间渡河，壁虎在水中运动的轨迹是一条曲线

D. 若壁虎不以最短时间渡河，能垂直游到河对岸

【答案】B

【解析】

【详解】A．当壁虎垂直河岸游动时，在水中运动时间最短，

故A错误；

B．若壁虎以最短时间渡河，到达河对岸时在出发点的下游位置为

故B正确；

C．若壁虎以最短时间渡河，壁虎保持匀速运动，水流也是以恒定速度流动，则合加速度为匀速直线运动，则壁虎在水中运动的轨迹是一条直线，故C错误；

D．由于水流速度大于壁虎在相对于水得运动速度，即，则壁虎不可能垂直游到河对岸，故D错误。

故选B。

8. 如图所示，1、2两个小球以相同的速度水平抛出。球1从左侧斜面抛出，经过时间落回斜面上，球2从某处抛出，经过时间恰好垂直撞在右侧的斜面上，已知左右两侧斜面的倾角分别为，，则（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】对球1

对球2

解得

故选A。

9. 在圆锥漏斗的内壁，两个质量相回的小球A和B，分别紧贴着漏斗在各自水平面内侧匀速圆周运动，其中小球A的运动平面在小球B的上方，不计一切摩擦和空气阻力，下列说法正确的是（　　）

A. A、B两球均处于平衡状态

B. A球对漏斗壁的压力等于B球对漏斗壁的压力

C. A球的运动周期大于B球的运动周期

D. A球的运动周期小于B球的运动期

【答案】C

【解析】

【详解】A．A、B两球都做匀速圆周运动，都处于非平衡状态，A错误；

B．对小球进行受力分析，受到重力和支持力FN，两个力的合力提供向心力。则有

因为两个球的质量相等，所以受到的支持力也相等，对漏斗的压力与漏斗对小球的支持力为作用力与反作用力，所以也相等，B错误；

CD．由上面的分析可知，两个小球的向心力相等。图中可知，A球的运动半径大于B球，A球的转动周期大于B球，C正确，D错误。

故选C。

10. 如图所示为一个做匀变速曲线运动的质点的轨迹示意图，已知在最高点B点时的速度与加速度相互垂直，则下列说法中正确的是（　　）

A. D点的速度比C点的速度小 B. 从A点到D点加速度与速度的夹角一直减小

C. A点的加速度与速度的夹角小于 D. A点的加速度等于D点的加速度

【答案】BD

【解析】

【分析】

【详解】A．由题意知，质点运动到B点时速度方向与加速度方向恰好互相垂直，速度沿B点轨迹的切线方向，则知加速度方向向下，合力也向下， B点之后质点做匀加速曲线运动，所以D点的速度比C点的速度大，故A错误；

C．质点在A点受力的方向向下，而速度的方向向右上方，A点的加速度与速度的夹角大于，故C错误；

B．从A点到B点加速度与速度的夹角从大于一直减小；质点由B点到E点过程中，受合力的方向向下，速度的方向从水平向右变为斜向下，加速度与速度的夹角一直减小，故C正确；

D．质点做匀变速曲线运动，加速度不变，故D正确。

故选BD。

11. 我国发射的“神舟九号”飞船与“天宫一号”实现空中对接的分别在如图所示的圆形轨道上做匀速圆周运动，已知“神舟九号”与“天宫一号”做周运动的半径之比为9∶10。则（　　）

A. “神舟九号”与“天宫一号”加速度之比为

B. “神舟九号”与“天宫一号”加速度之比为

C. “神舟九号”与“天宫一号”角速度之比为

D. “神舟九号”与“天宫一号”角速度之比为

【答案】AC

【解析】

【详解】AB．由

可得

则“神舟九号”与“天宫一号”加速度之比为，故A正确，B错误；

CD．由

可得

则“神舟九号”与“天宫一号”角速度之比为，故C正确，D错误。

故选AC。

12. 如图所示，一可绕光滑固定轴O转动的轻杆，另一端连接一小球，小球在竖直平面内做半径为R的圆周运动。小球运动到最高点时，杆与小球间弹力大小为，小球在最高点的速度大小为v，图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　）

A. 小球的质量为

B. 时，小球处于完全失重状态

C. 时，杆对小球的弹力方向竖直向上

D. 时，杆对小球的弹力大小为3b

【答案】ABD

【解析】

【详解】AB．当时，小球受重力、杆的弹力作用，二力平衡，即

当时，，说明重力恰好提供向心力，小球处于完全失重状态，由

知

得

故AB正确；

C．当时，小球在最高点的速度更大，重力不足以提供向心力，此时杆对球有向下的拉力，故C错误。

D．当时，杆对球有向下的拉力，由牛顿第二定律知

同理，当时，杆对球有向下的拉力，由牛顿第二定律知

得

故D正确。

故选ABD

第Ⅱ卷（非选择题   共52分）

二、实验题（共16分）

13. 用如图所示的装置可以探究做匀速圆周运动的物体需要的向心力的大小与哪些因素有关。

（1）本实验采用的科学方法是________。

A．控制变量法　　B．累积法　　C．微元法　　D．放大法

（2）图示情景正在探究的是________。

A．向心力的大小与半径的关系

B．向心力的大小与线速度大小的关系

C．向心力的大小与角速度大小的关系

D．向心力的大小与物体质量的关系

（3）通过本实验可以得到的结果是________。

A．在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度成正比

B．在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与线速度的大小成正比

C．在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比

D．在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成正比

【答案】    ①. A    ②. D    ③. CD

【解析】

【详解】（1）[1]本实验装置的原理是使物体质量、半径、角速度等多个物理量中的一个变化，控制其他物理量不变，以研究向心力与各物理量之间的关系，故采用的是控制变量法，故选A。

（2）[2]图示情景中是控制半径及角速度不变，只改变质量，所以探究是向心力的大小与物体质量的关系。故选D。

（3）[3]A．由

可知在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度的平方成正比，故A错误；

B．由

在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与线速度平方的大小成正比，故B错误；

C．由

在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比，故C正确；

D．由

在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成正比，故D正确；

故选CD。

14. 图甲是研究“平抛物体的运动”的实验装置图：

（1）关于该实验的操作有利于减小实验误差的有（    ）

A．实验前要不断调整斜槽直到末端切线水平

B．选用尽可能光滑的斜槽

C．实验过程中应该不断调整背板，使背板保持竖直状态

D．每次让小球从同一位置由静止释放

（2）图乙是正确实验取得的运动轨迹，其中O为抛出点，则该图像的函数表达式为______________（用字母x、y、g、表示）；

（3）在另一次实验中将白纸换成方格纸，每小格的边长，g取，通过实验，记录了小球在运动途中的三个位置，如图丙所示，则该小球做平抛运动的初速度为_______m/s；小球在C点的速度为_______m/s。

【答案】    ①. ACD    ②.     ③. 1.5    ④.

【解析】

【详解】（1）[1] A．为了保证小球每次都能以相同的初速度水平抛出，实验前要不断调整斜槽直到末端切线水平，故A正确；

C．平抛运动在竖直平面内进行，所以实验过程中应该不断调整背板，使背板保持竖直状态，故C正确；

BD．为了保证小球抛出的初速度大小相等，每次让小球从同一位置由静止释放，而斜槽不需要光滑，故B错误，D正确。

（2）[2]水平方向

竖直方向

由以上两式得

（3）[3]根据

得

则小球初速度

 [4]B点竖直方向的分速度

C点竖直方向的分速度

C点的速度为

三、计算题（共36分，其中第15题10分，第16题12分，第17题14分）

15. 某质点在平面上运动。时，质点位于y轴上，它在x轴方向上运动速度—时间图像如图甲所示，它在y轴方向上的位移一时间图像如图乙所示。求：

（1）时质点的速度大小；

（2）0-2s内质点的位移大小。

【答案】（1）5m/s；（2）10m

【解析】

【详解】（1）时，质点在x方向、y方向的速度大小分别为

故此时质点的速度大小

（2）在内x轴方向上位移大小

质点在y方向上做匀速直线运动，在内的位移大小

0-2s内质点的位移大小

16. “玉兔号”月球车与月球表面的第一次接触实现了中国人“奔月”的伟大梦想。“玉兔号”月球车在月球表面做了一个实验，将物体以速度竖直上抛，落回抛出点的时间为t，已知月球半径为R，自转周期为T，引力常量为G。求：

（1）月球表面重力加速度的大小：

（2）月球的第一宇宙速度的大小；

（3）月球同步卫星离月球面高度。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）由匀变速直线运动规律可知

解得

（2）在月球表面附近可认为重力等于万有引力

由牛顿第二定律得

解得

（3）对同步卫星由牛顿第二定律得

解得

17. 如图所示，在圆柱形仓库天花板中心的点挂一根长的绳，绳的下端挂一个质量为的小球，已知绳能承受的最大拉力为。小球在水平面内做匀速周运动，当小球速度逐渐增大时，细绳与竖直方向的夹角也随之变大，当速度逐渐增大到某一数值，细绳正好断裂，设绳断裂时小球在图中的位置A，随后小球经正好落在的中点，C为墙角处一点，为点在地而上的投影。取，，，，求：

（1）刚要断裂时与竖直方向夹角及此时球做圆周运动的半径r；

（2）这个仓库屋顶的高度H和半径R（结果保留三位有效数字）。

【答案】（1），；（2），

【解析】

【详解】（1）取小球为研究对象，设绳刚要断裂时细绳的拉力大小为F，则在竖直方向有

所以

球做圆周运动的半径为

（2）由牛顿第二定律知

解得

OO′间的距离为

则O′O″间的距离为

解得

小球在水平方向上的位移为

解得