2021-2022学年河南省洛阳市高一（下）期中物理试题含解析

洛阳市2021～2022学年第二学期期中考试

高一物理试卷

全卷共6页，共100分，考试时间为90分钟

一、单项选择题：本题共9小题，每小题3分，共27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. 毛泽东的诗句“坐地日行八万里，巡天遥看一千河”道出了地球自转对地表物体的影响，下列关于地表的某一物体所受重力说法正确的是（　　）

A. 物体所受重力方向一定指向地心

B. 地球表面物体所受重力就是地球与物体间的万有引力

C. 物体在地表随地球一起自转所需向心力的方向都指向地心

D. 以上说法都不对

【答案】D

【解析】

【详解】A．物体所受重力方向一定竖直向下，不一定指向地心，故A错误；

B．地球表面物体所受重力就是地球与物体间的万有引力的分力，故B错误；

C．物体在地表随地球一起自转所需向心力的方向都指向地轴，故C错误；

D．其他选项均错误，故D正确。

故选D。

2. 下列关于机械能守恒和动能定理说法正确的是（　　）

A. 合外力不为零时动能一定变化

B. 动能定理仅适用于恒力做功的情形

C. 物体做自由落体运动时机械能一定守恒

D. 物体所受合外力为零时机械能一定守恒

【答案】C

【解析】

【详解】A．物体做匀速圆周运动，合外力不为零动能不变，故A错误；

B．动能定理不仅适用于恒力做功，还适用于变力做功，故B错误；

C．物体做自由落体运动时，除了重力之外没有其他力做功，机械能守恒，故C正确；

D．物体竖直向上做匀速直线运动所受合外力为零，但机械能增加，故D错误。

故选C。

3. 圆周运动是一种常见的曲线运动，如时钟指针的转动等，下列关于圆周运动的说法中正确的是（　　）

A. 物体受到向心力的作用才能做圆周运动

B. 向心力只能改变物体的速度方向，不改变速度大小

C. 物体做圆周运动时所受合外力就是圆周运动所需向心力

D. 物体做圆周运动时的合外力指向圆心

【答案】B

【解析】

【详解】A．做圆周运动的物体，合外力或者合外力的分力提供向心力，不能说物体受到向心力才做圆周运动，故A错误；

B．向心力只能改变物体的速度方向，不改变速度大小，故B正确；

C．物体做变速圆周运动时所受合外力不等于圆周运动所需向心力，故C错误；

D．物体做变速圆周运动时的合外力不指向圆心，故D错误。

故选B。

4. 如图所示，自行车的大齿轮、小齿轮、后轮的半径不一样，它们的边缘有四个点A、B、C、D，在自行车匀速骑行时，下列说法正确的是（　　）

A. A、B两点的角速度大小相等

B. B、C两点的线速度大小相等

C. C点的向心加速度小于B点的向心加速度

D. 此时A点的向心加速度和D点的向心加速度不相同

【答案】D

【解析】

【详解】A．AB两点皮带传动，线速度相同，根据

可知，半径不同角速度不同，故A错误；

B．BC两点同轴传动，角速度相同，根据

可知，半径不同线速度不同，故B错误；

C．根据

可知，C点半径大向心加速度大，故C错误；

D．AD两点向心加速度方向不同，故D正确。

故选D。

5. 如图所示，木板A静止于光滑水平地面上，木块B轻置于木板A上。现施加外力F拉着木板A做匀加速直线运动，木块B在摩擦力作用下也向右加速运动，但加速度小于木板A，则（　　）

A. 木块B所受摩擦力对木块B做负功

B. 木板A对木块B的摩擦力做功与木块B对木板A的摩擦力做的功的大小相等

C. 木块与木板间摩擦产生的热量等于木块B对木板A的摩擦力做功的大小减木板A对木块B的摩擦力做的功

D. 力F做功等于木块B与木板A动能增量之和

【答案】C

【解析】

【详解】A．对B受力分析可知，B相对A向左运动，则A对B的摩擦力向右，由于A、B加速度大小不相等，则A、B之间为滑动摩擦力，A对B的摩擦力与B的运动方向相同，木块B所受摩擦力对木块B做正功，故A错误；

B．由于B的加速度小于A的加速度，相同的时间内，A的位移大于B的位移，则木块B对木板A的摩擦力做的功大于木板A对木块B的摩擦力做的功，故B错误；

C．根据

可知木块与木板间摩擦产生热量等于木块B对木板A的摩擦力做功的大小减木板A对木块B的摩擦力做的功，故C正确；

D．由功能关系可知力F做的功等于木块B与木板A动能增量之和加上由于摩擦产生的热量，故D错误。

故选C。

6. 如图所示，光滑水平地面上小球B、C用两段绳子与A点连接，AB和BC长度相等，小球质量也相等.现使两小球以相同角速度绕A点做匀速圆周运动，则下列说法错误的是（　　）

A. 绳子AB和绳子BC的张力之比为1：2

B. B小球和C小球的向心加速度之比为1：2

C. B小球和C小球所需的向心力之比为1：2

D. B小球和C小球的线速度之比为1：2

【答案】A

【解析】

【详解】A．对小球C受力分析

对小球B受力分析

则

故A错误，符合题意；

B．根据

可知，B小球和C小球向心加速度之比为1：2，故B正确，不符合题意；

C．根据

可知B小球和C小球所需的向心力之比为1：2，故C正确，不符合题意；

D．根据

可知B小球和C小球的线速度之比为1：2，故D正确，不符合题意。

故选A。

7. 如图所示、一小球由轻质细绳悬挂于天花板上，从某一位置由静止自由摆至最低点，则此过程中（　　）

A. 重力的功率先变大再变小

B. 重力的功率变大

C. 绳子拉力的功率先变大再变小

D. 绳子拉力功率变大

【答案】A

【解析】

【详解】AB．小球由静止释放运动到最低点的过程中，速率一直增大，但在竖直方向分速度先增大后减小，因此重力的功率先变大再变小，故A正确，B错误；

CD．绳子拉力与速度方向一直垂直不做功，功率为0，故CD错误。

故选A。

8. 如图，卫星A绕行星B做圆周运动（A、B分别为两天体的中心），某航天器C始终在AB连线上的一点、绕行星B做圆周运动。已知AC距离为AB距离的四分之一，若不考虑航天器C对卫星A的万有引力作用，则行星B的质量与卫星A的质量之比约为（　　）

A. 9：1 B. 16：1 C. 37：1 D. 58：1

【答案】B

【解析】

【详解】对A受力分析

对C受力分析

联立解得

故ACD错误，B正确。

故选B。

9. 如图，一光滑T形架上套有AB两个圆环，质量都是1kg，圆环用长为5m的轻质细绳相连。T形架以图示虚线为轴逆时针转动，初始时绳与水平支架间夹角为53°，现缓慢加大架子的转速，使圆环B的速度为m/s，g取10m/s2，则此过程中架子对AB做功为（　　）

A. 10J B. 20J C. 15.4J D. 25.4J

【答案】D

【解析】

【详解】对圆环A受力分析

对圆环B受力分析可知

其中

代入数据知初始时动能为

因此动能增加量为

当圆环B的速度为m/s时，代入数据可知

因此A重力势能增加量

则此过程中架子对AB做功为

故ABC错误，D正确。

故选D。

二、多项选择题：本题共5小题，每小题3分，共15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3分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

10. 已知某汽车发动机额定功率为40kW，质量为1000kg，所受阻力为车重的0.2倍，汽车由静止出发，刚开始以2m/s2的加速度做匀加速直线运动，达到额定功率后保持功率不变，最终匀速运动，g取10m/s2，则下列说法正确的是（　　）

A. 汽车最终速度为20m/s

B. 汽车第6s末的速度为12 m/s

C. 汽车前5s内的位移为20m

D. 汽车发动机4s末的功率为32kW

【答案】AD

【解析】

【详解】A．汽车最终速度为

故A正确；

B．汽车匀加速运动牵引力

匀加速最大速度

解得

加速时间为

之后做加速度减小的加速运动，因此6s末的速度小于12 m/s，故B错误；

C．汽车前5s内的位移为

故C错误；

D．4s末的速度

汽车发动机4s末的功率为

故D正确。

故选AD。

11. 竖直平面内的圆周运动是物理学里的经典模型之一，某同学通过如下实验来探究其相关规律：如图，质量为m的小球固定在力传感器的一侧，传感器另一侧固定在轻杆一端，现给小球一初速度让其绕O点做圆周运动，小球到O点距离为L。已知当力传感器受到球对其的压力时读数为负，受到拉力时读数为正，重力加速度为g。则下列说法正确的是（　　）

A. 只有当小球通过圆周最高点的速度大于时才能完成完整的圆周运动

B. 若小球通过圆周最高点时速度大小为，则力传感器读数为mg

C. 小球在与圆心等高的B点下方运动的过程中，力传感器读数总是为正值

D. 若小球通过圆周最低点时速度大小为，则力传感器读数为3mg

【答案】CD

【解析】

【详解】A．小球通过最高点的最小速度为0，故A错误；

B．对小球受力分析

代入数据解得

故B错误；

C．B点下方运动的过程中，小球受到拉力与重力沿半径方向的分力之差提供向心力，力传感器读数总是为正值，故C正确；

D．对小球受力分析

代入数据解得

故D正确。

故选CD。

12. 据报道、中国探月工程四期已经启动，计划在月球南极建立科研站、届时将先把探测器送入环月的椭圆轨道I，再在P点变轨，进入环月圆轨道Ⅱ、以选择合适的登陆地点，下列关于变轨前后探测器说法正确的是（　　）

A. 探测器在Q点的速度大于在I轨道上经过P点的速度

B. 探测器在I轨道上经过P点的速度大于在Ⅱ轨道上经过P点的速度

C. 探测器在I轨道上经过P点的加速度大于在Ⅱ轨道上经过P点的加速度

D. 探测器在I轨道的周期大于在Ⅱ轨道的周期

【答案】BD

【解析】

【详解】A．轨道I上P点为近月点，速度最大，Q点为远月点，速度最小，故A错误；

B．从轨道II到轨道I，需要在P点点火加速，因此探测器在I轨道上经过P点的速度大于在Ⅱ轨道上经过P点的速度，故B正确；

C．同一点，受到的万有引力相同，根据牛顿第二定律可知，加速度相同，故C错误；

D．根据开普勒第三定律可知，I轨道半长轴较大，周期较大，故D正确。

故选BD。

13. 如图所示、小球从A点静止下落，在B点接触竖直放置的轻质弹簧，运动到D点速度变为零，下列说法正确的是（　　）

A. 小球从A到B的过程中，机械能守恒

B. 小球从B到D的过程中，机械能守恒

C. 小球从B到D的过程中，动能的减少量小于弹簧弹性势能的增加量

D. 小球从B到D的过程中，重力对小球做功的功率逐渐减小

【答案】AC

【解析】

【详解】A．小球从A到B的过程中，除重力之外没有其他力做功，机械能守恒，故A正确；

B．小球从B到D的过程中，弹簧对小球做功，机械能不守恒，故B错误；

C．小球从B到D的过程中，动能和重力势能转化为弹簧弹性势能，因此动能的减少量小于弹簧弹性势能的增加量，故C正确；

D．小球从B到D的过程中，先加速后减速，重力对小球做功的功率先增大后减小，故D错误。

故选AC。

14. 已知做功公式，则图像与坐标轴围成的面积可以表示W。现有一均匀变小的力F拉着物体在粗糙水平地面从静止开始滑动，物体质量，物体与地面间动摩擦因数，F随物体位移x的变化如图所示，当物体位移为3m时停止运动。g取10m/s2，则下列说法正确的是（　　）

A. 物体动能的最大值为2.25J

B.

C. 物体在1.5m时的速度最大

D. 物体速度的最大值为1.5m/s

【答案】AC

【解析】

【详解】B．在内，F做的功为

根据动能定理得

其中

解得

故B错误；

ACD．当于滑动摩擦力大小相等时速度最大，则有

由图可得

解得

此时速度最大，根据动能定理得

解得

故AC正确，D错误。

故选AC。

三、实验题：本题共2小题，共14分

15. 张华同学用如图所示装置测量玩具电动汽车前轮的转速和前轮边缘的向心加速度的大小，已知永久磁铁每经过传感器一次，传感器就输出一个电压脉冲，计数器显示的数字就增加1.

（1）已有玩具电动汽车、电源、传感器、计数器、永久磁铁等仪器，要完成测量，还需要的测量仪器是___________、___________。

（2）把永久磁铁粘在前轮的边缘让前轮匀速转动，从计数器第一次显示数字开始计时，当计数器上显示的数字为N时，记录的时间为t，测量出前轮的半径为r。玩具电动汽车前轮转速表达式n=___________、前轮边缘向心加速度大小的表达式a=___________。（用字母N、t、r表示）

【答案】    ①. 秒表    ②. 刻度尺    ③.     ④.

【解析】

【详解】（1）[1][2]本实验的测量步骤是：把永久磁铁粘在玩具电动汽车前轮的边缘，让前轮匀速转动，用秒表记下所用时间t，从计数器上读出所记录的数字N，则前轮转过的圈数为N-1，最后用刻度尺测量出前轮的半径r。因此还需要的仪器是秒表和刻度尺。

（2）[3]转速是指单位时间内物体做圆周运动的次数，则玩具电动汽车前轮转速表达式为

[4]前轮边缘向加速度大小的表达式为

16. 某同学用如图甲所示装置验证机械能守恒定律，图乙是某次实验中正确操作得到的一条纸带、依次测出了计时点A、B、D、E、F到计时点O的距离h1、h2、h3、h4、h5，已知打点频率为f、当地重力加速度大小为g。

（1）打E点时重物的速度表达式vE=____________。

（2）若选取A到E的过程验证机械能守恒定律，则需要验证的关系式为____________。

（3）另一同学不慎以A点为计时起点，量出A点到B、C、D、E各点的距离h，以h为横轴，以各点速度的平方v2为纵轴画出了一条图线，这条图线应是图丙两条图线中的____________（填“a”或“b”）.

（4）已知当地重力加速度为g，若图丙中画出图线的斜率k大小____________（填字母），亦可验证重物下落过程机械能守恒.

A.略小于g　　B.略小于2g　　C.略大于g　　D.略大于2g

【答案】    ①.     ②.     ③. a    ④. B

【解析】

【详解】（1）[1] 打E点时重物的速度表达式

（2）[2] 若选取A到E的过程验证机械能守恒定律A点速度

动能增加量

重力势能减小量

则

联立解得

（3）[3] 以A点为计时起点，则当h为0时，有初速度，故图像不过原点，因此选图线a；

（4）[4]有于有阻力存在，下落过程中实际满足

即

即斜率要略小于2g，故选B。

四、解答或论述题：本题共4小题，共44分。解答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得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。

17. 质量为50kg的张明向上竖直跳起，头离地面的最大高度约为2.6m。若已知他的身高为1.6m，≈2.25，取g=10m/s2，请估算：

（1）张明竖直起跳过程中克服重力所做的功；

（2）张明离地时重力的瞬时功率。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）张明上升的高度为

克服重力所做的功为

（2）起跳时的速度为，根据运动学公式

解得

张明离地时重力的瞬时功率

18. 近日，美国星链卫星两度故意变轨，逼近中国空间站，中国空间站无奈变轨躲避，此举严重威胁中国宇航员的生命安全，并违反国际法《外空条约》，正常运行时，将星链卫星和中国空间站绕地球的运动看作圆周运动，已知星链卫星的轨道半径为R1，周期为T，中国空间站运行的线速度为v2。

（1）求空间站的轨道半径；

（2）运载火箭运送空间站核心仓，火箭竖直向上发射时，一质量为m的物体悬挂在仓中，受拉力为F，已知此时火箭加速度为a，地球半径为R，求此时火箭距离地面的高度。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）根据开普勒第三定律

解得

（3）对星链卫星分析

对物体受力分析

此时

解得

19. 近日，乌克兰爆发危机，俄乌两军激烈交战。一飞机b被飞机a“咬尾”追击，处境危险。如图所示，此时a在A点，b在B点，AB相距900m。但b立即做出“眼镜蛇”机动（轨迹沿BCDEF），让a冲到了前面，a一直做匀速直线运动，轨迹沿ABH（ABH轨迹沿水平方向），随后b在G点将导弹水平投出（导弹做平抛运动），此时导弹速度相对于地面为500m/s，10s后，导弹在H点将a摧毁。已知b的速度大小恒为300m/s，BD、EF均为四分之一的圆且半径均为r=200m，DE沿竖直方向，相距100m，FG沿水平方向，相距200m。π取3，g取10m/s2，忽略空气阻力。求：

（1）飞机a的速度大小；

（2）飞机b要完成“眼镜蛇”机动，需由机翼提供垂直于机翼向上的升力和发动机提供的推力（推力方向与速度方向相同），C点与轨迹圆心的连线与竖直方向的夹角=37°，飞机b的质量为20t，求飞机b在C点的推力大小和升力大小。（已知sin37°=0.6）

【答案】（1）500m/s；（2）1.2×105N，9.16×106N

【解析】

【详解】（1）由题意，b从B运动至G所用时间为

根据平抛运动规律可知G、H之间的水平距离为

A、H间的水平距离为

飞机a的速度大小为

（2）对飞机b受力分析，在推力方向飞机b所受合力为零，在升力方向，升力和重力分力的合力提供向心力，则

20. 如图所示，质量为m=1kg的物块（图中末画出）与粗糙水平传送带间的动摩擦因数为，传送带顺时针转动，速度v1=12m/s，且与A、B两点平滑连接，AB间距离为15m，传送带左侧为粗糙水平地面，右侧为光滑半圆轨道，半径R=2.5m，物块从B点滑上半圆轨道。恰好能经过C点、经过C点后物块水平抛出，落在D点，与传送带接触瞬间竖直方向速度变为0，随后再次经过BCD，并一直重复。g取10m/s2。求：

（1）物块经过B点时的速度vB；（结果可带根号）

（2）动摩擦因数的大小；

（3）若物块到达D点时使传送带逆时针转动，且增大传送带速度，随着速度的增大，物块越过A点的距离也越远，则物块刚好到最远点时，传送带由于传送物块，电动机多做了多少功？

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）恰好能经过C点

解得

从B到C根据动能定理

解得

（2）从C点抛出

与传送带接触瞬间竖直方向速度变为0，随后再次经过BCD，因此再次到达B点速度不变，则，加速度

运动学可知

解得

（3）物块到达D点时速度

此时传送带逆时针转动，且增大传送带速度，随着速度的增大，物块越过A点的距离也越远，则物块一直向左做匀加速运动越过A

解得

，

则传送带临界速度为

则摩擦力对传送带做功

因此物块刚好到最远点时，传送带由于传送物块，电动机多做功等于摩擦力做功