2021-2022年广东省广州市执信中学高一（下）期中物理试题含解析

  2021—2022学年度第二学期高一级物理科期中考试试卷

本试卷分选择题和非选择题两部分，共5页，满分为100分。考试用时75分钟。

注意事项：

1、答卷前，考生务必用黑色字迹的钢笔或签字笔将自己的姓名和学号填写在答题卡和答卷密封线内相应的位置上，用2B铅笔将自己的学号填涂在答题卡上。

2、选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案；不能答在试卷上。

3、非选择题必须用黑色字迹的钢笔或签字笔在答卷纸上作答，答案必须写在答卷纸各题目指定区域内的相应位置上，超出指定区域的答案无效；如需改动，先划掉原来的答案，然后再写上新的答案；不准使用铅笔和涂改液。不按以上要求作答的答案无效。

4、考生必须保持答题卡的整洁和平整。

一、单项选择题：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. 关于行星运动的规律，下列说法符合史实的是(　　)

A. 开普勒在牛顿定律的基础上，导出了行星运动的规律

B. 开普勒在天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律

C. 开普勒总结出了行星运动的规律，找出了行星按照这些规律运动的原因

D. 开普勒总结出了行星运动的规律，发现了万有引力定律

【答案】B

【解析】

【详解】试题分析：开普勒在他的导师第谷天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律，但并未找出了行星按照这些规律运动的原因；牛顿在开普勒行星运动定律的基础上推导出万有引力定律，故ACD错误，B正确．故选B．

考点：物理学史

【名师点睛】本题考查物理学史，是常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，这也是考试内容之一．

2. 如图，一光滑大圆环固定在桌面上，环面位于竖直平面内，在大圆环上套着一个小环，小环由大圆环的最高点从静止开始下滑，在小环下滑的过程中，大圆环对它的作用力（　　）

A. 一直不做功 B. 一直做正功

C. 始终指向大圆环圆心 D. 始终背离大圆环圆心

【答案】A

【解析】

【详解】AB．大圆环是光滑的，则小环和大环之间没有摩擦力；大环对小环的支持力总是垂直于小环的速度方向，所以大环对小环没有做功，故A正确，B错误；
CD．小环在刚刚开始运动时，在大环的接近顶部运动时，大环对小环的支持力背离大环圆心，小环运动到大环的下半部分时，支持力指向大环的圆心，故CD错误。

故选A。

3. 质量为的物体置于倾角为的固定光滑斜面上，轻细绳跨过光滑定滑轮分别连接着与小车，与滑轮间的细绳平行于斜面，小车以速率水平向右做匀速直线运动，当小车与滑轮间的细绳和水平方向成夹角时如图，下列判断正确的是

A. 的速率为 B. 的速率为

C. 绳的拉力等于 D. 绳的拉力小于

【答案】B

【解析】

【详解】AB．将小车的速度v沿绳子方向和垂直于绳子方向正交分解，如图所示

物体P的速度与小车沿绳子方向的速度相等，则有

故B正确，A错误；

CD．小车向右运动，所以减小，不变，所以逐渐变大，说明物体P沿斜面向上做加速运动。对物体P受力分析可知，物体P受到竖直向下的重力，垂直于斜面向上的支持力，沿绳向上的拉力T，沿斜面和垂直斜面建立正交轴，沿斜面方向由牛顿第二定律可得

可得

故CD错误。

故选B。

4. 在同一水平直线上的两位置分别沿同方向抛出两小球A和B，其运动轨迹如图所示，不计空气阻力。要使两球在空中相遇，则必须（　　）

A. 先抛出A球 B. 先抛出B球 C. 同时抛出两球 D. 使两球质量相等

【答案】C

【解析】

【详解】ABC．由于相遇时A、B做平抛运动的竖直位移h相同，由

可知两球下落时间相同，两球应同时抛出，故AB错误，C正确；
D．下落时间与球的质量无关，故D错误。
故选C。

5. 如图所示，摩天轮悬挂的座舱在竖直平面内做匀速圆周运动，座舱的质量为m，运动半径为R，角速度大小为，重力加速度为g，则座舱（　　）

A. 运动周期为

B. 在与转轴水平等高处受摩天轮作用力的大小为mg

C. 线速度的大小为

D. 所受合力大小始终为

【答案】D

【解析】

【详解】A．座舱的运动周期为

故A错误；

B．在与转轴水平等高处，摩天轮对座舱水平方向分力提供向心力，对座舱竖直方向分力与座舱重力平衡，所以合作用力大于mg，故B错误；

C．座舱线速度的大小为

故C错误；

D．座舱所受合外力提供向心力，大小为

故D正确。

故选D。

6. 如图所示为用绞车拖物块的示意图。拴接物块的细线被缠绕在轮轴上，轮轴逆时针转动从而拖动物块。已知轮轴的半径，细线始终保持水平；被拖动物块质量，与地面间的动摩擦因数；轮轴的角速度随时间变化的关系是，，，以下判断正确的是（　　）

A. 物块做变加速直线运动 B. 细线对物块的拉力越来越大

C. 细线对物块的拉力是6.0N D. 轮轴做匀速圆周运动

【答案】C

【解析】

【详解】D．轮轴的角速度随时间线性增大，做加速圆周运动，故D错误；

A．物块的速度和轮轴边缘的线速度大小相等，为

即v随t线性增大，所以物块做匀加速直线运动，故A错误；

BC．根据运动学规律可知物块加速度大小为

设细线对物块的拉力大小为T，根据牛顿第二定律有

解得

故B错误，C正确。

故选C

7. 如图所示，人造卫星A、B在同一平面内绕地心O做匀速圆周运动，已知A、B连线与A、O连线间的夹角最大为θ，则卫星A、B的线速度之比为(　　)

A. sin θ B.

C.  D.

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】由图可知，当AB连线与B所在的圆周相切时AB连线与AO连线的夹角最大，由几何关系可知，

根据

可知

，故

选项C正确．

故选C。

二、多项选择题：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. “嫦娥二号”卫星由地面发射后，进入地月转移轨道，经多次变轨最终进入距离月球表面100km，周期为118min的工作轨道，开始对月球进行探测，则（　　）

A. 卫星在轨道Ⅲ上的运动速度比月球的第一宇宙速度小

B. 卫星在轨道Ⅲ上经过P点的速度比在轨道Ⅰ上经过P点时大

C. 卫星在轨道Ⅲ上运动的周期比在轨道Ⅰ上小

D. 卫星在轨道Ⅰ上的周期比在轨道Ⅱ上大

【答案】ACD

【解析】

【详解】A．月球的第一宇宙速度是物体绕月球表面附近做匀速圆周运动的速度，同时也是物体绕月球运行的最大环绕速度，轨道Ⅲ的半径比月球半径大，所以卫星在轨道Ⅲ上的运动速度比月球的第一宇宙速度小，故A正确；

B．卫星从轨道Ⅰ变至轨道Ⅱ以及从轨道Ⅱ变至轨道Ⅲ时，都需要在P点减速，所以卫星在轨道Ⅲ上经过P点的速度比在轨道Ⅰ上经过P点时小，故B错误；

CD．轨道Ⅲ的半长轴、轨道Ⅱ的半长轴和轨道Ⅲ的半径关系满足

根据开普勒第三定律可知卫星在轨道Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ上运动的周期关系满足

故CD正确。

故选ACD。

9. 饲养员在池塘边堤坝边缘A处以水平速度v0往鱼池中抛掷鱼饵颗粒．堤坝截面倾角为53°.坝顶离水面的高度为5 m，g取10 m/s2，不计空气阻力(sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6)，下列说法正确的是　(　　)

A. 若平抛初速度v0＝5 m/s，则鱼饵颗粒不会落在斜面上

B. 若鱼饵颗粒能落入水中，平抛初速度v0越大，落水时速度方向与水平面的夹角越小

C. 若鱼饵颗粒能落入水中，平抛初速度v0越大，从抛出到落水所用的时间越长

D. 若鱼饵颗粒不能落入水中，平抛初速度v0越大，落到斜面上时速度方向与斜面的夹角越小

【答案】AB

【解析】

【详解】A．鱼饵颗粒落地时间

t＝＝ s＝1 s，

刚好落到水面时的水平速度为

v＝ m/s＝3.75 m/s＜5 m/s，

当平抛初速度v0＝5 m/s时，鱼饵颗粒不会落在斜面上，A正确；

B．由于落到水面的竖直速度

vy＝gt＝10 m/s，

平抛初速度越大，落水时速度方向与水平面的夹角越小，B正确；

C．鱼饵颗粒抛出时的高度一定，落水时间一定，与初速度v0无关，C错误；

D．设颗粒落到斜面上时位移方向与水平方向夹角为α，则α＝53°，

tan α＝，

即

＝2tan 53°，

可见，落到斜面上的颗粒速度与水平面夹角是常数，即与斜面夹角也为常数，D错误．

10. 我国志愿者王跃曾与俄罗斯志愿者一起进行“火星500”的模拟实验活动．假设王跃登陆火星后，测得火星的半径是地球半径的，质量是地球质量的 ．已知地球表面的重力加速度是g，地球的半径为R，王跃在地球表面能竖直向上跳起的最大高度为h，忽略自转的影响．下列说法正确的是（　　）

A. 火星的密度为

B. 火星的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度相等

C. 火星表面的重力加速度为

D. 王跃在火星表面能竖直向上跳起的最大高度为

【答案】ACD

【解析】

【详解】AC．由

G =mg

得到

g=

已知火星半径是地球半径的，质量是地球质量的，则火星表面的重力加速度是地球表重力加速度的，即为g；设火星质量为M′，由万有引力等于重力可得

解得

密度为

故A正确，C正确；

B．由

G=m

得到

v=

火星的第一宇宙速度是地球第一宇宙速度的倍．故B错误；

D．王跃以v0在地球起跳时，根据竖直上抛的运动规律得出可跳的最大高度是

h=

由于火星表面的重力加速度是g，王跃以相同的初速度在火星上起跳时，可跳的最大高度

h′=h

故D正确．

故选ACD．

三、非选择题：共54分。第11-12为实验题，把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程；13-15为计算题，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。

11. 如图甲所示是一个验证向心力与哪些因素有关的实验装置示意图。其中质量为m的小圆柱体放在未画出的水平光滑圆盘上，沿图中虚线做匀速圆周运动。力电传感器测定圆柱体的向心力，光电传感器测定线速度，轨迹的半径为r。某同学通过保持圆柱体质量和运动半径不变，来验证向心力F与线速度v的关系。

（1）该同学采用的实验方法为___________

A．等效替代法    B．控制变量法    C．理想化模型法

（2）改变线速度v，并进行多次测量，该同学测出了五组F、v数据，如下表所示：

该同学对数据分析后，在图乙坐标纸上描出了五个点。

①作出图线；（        ）

②若圆柱体运动半径，由作出的的图线可得圆柱体的质量m=___________kg（结果保留一位有效数字）。

【答案】    ①. B    ②.     ③.

【解析】

【详解】（1）[1]探究向心力与质量，半径和线速度的关系时，为了只研究向心力与速度的关系，应采用控制变量法，B正确．

（2）[2]连线如图

[3]根据可知

图线的斜率

求得

12. 物体在自由下落的过程中，重力势能减少，动能增大。利用如图所示的装置做“验证机械能守恒定律”的实验：

（1）除打点计时器（含纸带、复写纸）、交流电源、铁架台、导线及开关外，在下面的器材中，必须使用的还有___________。（选填器材前的字母）

A．大小合适的铁质重锤                        B．体积较大的木质重锤

C．刻度尺                   D．天平         E．秒表

（2）下图是实验中得到的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为、、。重锤质量用m表示，已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T。从打下O点到打下B点的过程中，重锤重力势能的减少量___________，重锤动能的增加量___________。

（3）重复多次实验，通过对实验数据的分析发现，总是略大于，实验仪器和实验操作均正常。原因是___________。

【答案】    ①. AC##CA    ②.     ③.     ④. 空气阻力和摩擦力将一小部分重锤的重力势能转化成了内能

【解析】

【详解】（1）[1]AB．做“验证机械能守恒定律”的实验时，为了尽量减小空气阻力及摩擦的影响，研究对象是一个大小合适的金属重锤而不能是轻质的木质重锤，A正确、B错误；

C．实验中须测量下落的高度，需要刻度尺，C正确；

D．实验中只须验证某点的速度与下落对应的高度是否满足，无须天平测质量，D错误；

E．实验中所用打点计时器本身就是计时工具，无须秒表，E错误。

故选AC。

（2）[2][3]根据题意，重锤重力势能的减少量

重锤动能的增加量

（3）[4]通过对实验数据的分析发现，总是略大于，实验仪器和实验操作均正常，原因是由于空气阻力和摩擦力将一小部分重锤的重力势能转化成了内能。

13. 如图所示，摩托车做腾跃特技表演，沿曲面冲上高0.8m顶部水平高台，接着以v=3m/s水平速度离开平台，落至地面时，恰能无碰撞地沿圆弧切线从A点切入光滑竖直圆弧轨道，并沿轨道下滑。A、B为圆弧两端点，其连线水平．已知圆弧半径为R=1.0m，人和车的总质量为180kg，特技表演的全过程中，阻力忽略不计。（计算中取g=10m/s2，sin53°=0.8，cos53°=0.6）。求：

（1）从平台飞出到A点，人和车运动的水平距离s。

（2）从平台飞出到达A点时速度及圆弧对应圆心角θ。

（3）人和车运动到圆弧轨道最低点O时对轨道压力。

【答案】（1）1.2m；（2） ；（3）7740N

【解析】

【详解】(1)车做的是平抛运动，很据平抛运动的规律可得

竖直方向上

水平方向上

s=vt2

则

(2)摩托车落至A点时，其竖直方向的分速度

vy=gt2

到达A点时速度

解得：vA=5m/s

(3)设摩托车落地时速度方向与水平方向夹角为α，则

即α=53°，对摩托车受力分析可知，由动能定理可得

最低点牛顿第二定律可得

解得：NA=7740N

14. 如图甲所示，电动机通过绕过光滑定滑轮的细绳与放在倾角为30°的光滑斜面上的物体相连，启动电动机后物体沿斜面上升；在0~3 s时间内物体运动的v–t图像如图乙所示，其中除1~2 s时间段图像为曲线外，其余时间段图像均为直线，1 s后电动机的输出功率保持不变；已知物体的质量为2 kg，重力加速度g=10 m/s2，求

（1）1 s后电动机的输出功率P；

（2）物体运动的最大速度vm；

（3）在0~3 s内电动机所做的功；

【答案】（1）100 W ；（2）10 m/s；（3）250 J

【解析】

【详解】（1）设物体的质量为m，在时间t1=1s内，做匀加速直线运动的加速度大小为a，1s末物体的速度大小达到v1，此过程中，细线拉力的大小为F1，则根据运动学公式和牛顿第二定律可得

其中由图像可知

在1s末设电动机的输出功率为P，由功率公式可得

联立解得：

P=100W

（2）当物体达到最大速度vm后，设细绳的拉力大小F2，由牛顿第二定律和功率的公式可得

联立解得

vm=10m/s

（3）在时间t1=1s内，物体的位移为x,电动机做的功为W1，则由运动公式及动能定理

设在时间t=3s内电动机做的功为W，则

联立解得

W=250J

15. 如图所示，轻弹簧左端固定在竖直墙上，右端点在O位置。质量为m的物块A（可视为质点）以初速度v0从距O点右方s0的P点处向左运动，与弹簧接触后压缩弹簧，将弹簧右端压到O1点位置后，A又被弹簧弹回。A离开弹簧后，恰好回到P点。物块A与水平面间的动摩擦因数为μ，求：

(1)物块A从P点出发又回到P点的过程，克服摩擦力所做的功；

(2)O点和O1点间的距离s1；

(3)若将另一个与A完全相同的物块B（可视为质点）与弹簧右端拴接，将A放在B右边，向左压A、B，使弹簧右端压缩到O1点位置，然后从静止释放，A、B共同滑行一段距离后分离。分离后物块A向右滑行的最大距离s2是多少？

【答案】(1)；(2)；(3)

【解析】

【详解】(1)A从P回到P的过程根据动能定理得，克服摩擦力所做的功为

(2)A从P回到P全过程根据动能定理

得

(3)A、B分离时，两者间弹力为零，且加速度相同，A的加速度是μg，B的加速度也是μg，说明B只受摩擦力，弹簧处于原长。设此时它们的共同速度是v1，弹出过程弹力做功WF，由A返回P点的过程得

有

解得