2021-2022学年甘肃省临夏州临夏县中学高一（下）期中考试物理试题含解析

临夏县中学2021-2022学年度第二学期期中考试卷

高一   物理

一、单选题（本题共8小题，每小题4分，共32分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求）

1. 如图所示，2021年12月9日，翟志刚、王亚平、叶光富三名航天员在“中国空间站”以天地互动的方式进行了8项太空授课项目，取得了非常好的效果。若将“中国空间站”绕地球的运动视为匀速圆周运动，已知“中国空间站”的质量为m，运动轨道半径为r。将地球视为质量分布均匀的球体，其质量为M，引力常量为G，则地球对“中国空间站”的万有引力大小为（　　）

A.  B.  C.  D.

【1题答案】

【答案】B

【解析】

【详解】地球对“中国空间站”的万有引力大小为

故选B。

2. 下列说法不正确的是（　　）

A. 牛顿利用扭称实验装置测出万有引力常量

B. 行星轨道的半长轴越长，其公转的周期就越大

C. 开普勒根据第谷的观测数据总结出了开普勒三定律

D. 向心力的作用只是改变速度的方向，不改变速度的大小

【2题答案】

【答案】A

【解析】

【详解】A．卡文迪许利用扭称实验装置测出万有引力常量，故A说法错误，符合题意；

B．根据开普勒第三定律

可知，行星轨道的半长轴越长，其公转的周期就越大，故B说法正确，不符合题意；

C．开普勒根据第谷的观测数据总结出了开普勒三定律，故C说法正确，不符合题意；

D．向心力始终与速度方向垂直，沿速度方向没有分量，故只是改变速度的方向，不改变速度的大小，故D说法正确，不符合题意。

故选A。

3. 下列对圆锥摆的受力分析正确的是（ ）

A.  B.  C.  D.

【3题答案】

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】小球在水平面内做匀速圆周运动，对小球受力分析，如图

小球受重力、和绳子的拉力，由于它们的合力总是指向圆心并使得小球在水平面内做圆周运动，故在物理学上，将这个合力就叫做向心力，即向心力是按照力的效果命名的，这里是重力和拉力的合力。

故选D。

4. 一个物体在地球表面所受的重力为mg，则在距地面高度为地球半径的2倍时，所受引力为（　　）

A.  B.  C.  D.

【4题答案】

【答案】D

【解析】

【详解】设地球的质量为M，半径为R，设万有引力常量为G，根据万有引力等于重力

在距地面高度为地球半径的2倍时

联立可得

故D正确，ABC错误。

5. 太阳系中有一颗绕太阳公转的行星，距太阳的平均距离是地球到太阳平均距离的9倍，则该行星绕太阳公转的周期是（　　）

A 3年 B. 9年 C. 27年 D. 81年

【5题答案】

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】设地球距太阳的平均距离为R，则行星距太阳的平均距离为9R，根据开普勒第三定律

可得

由于地球的公转周期为1年，则说明该行星的公转周期为27年。
故选C。

6. 小红同学在体验糕点制作“裱花”环节时，她在绕中心匀速转动的圆盘上放了一块直径8英寸(20cm)的蛋糕，在蛋糕边缘每隔4s均匀“点”一次奶油，蛋糕转动一周正好均匀“点”上15点奶油．下列说法正确的是（　　）

A. 圆盘转动的转速约为2π r/min

B. 圆盘转动的角速度大小为 rad/s

C. 蛋糕边缘的线速度大小约为  m/s

D. 蛋糕边缘的向心加速度约为90 m/s2

【6题答案】

【答案】B

【解析】

【详解】A．由题意可知，蛋糕转动的周期为，则圆盘转动的转速约为，A错误；

B．圆盘转动的角速度大小为

B正确；

C．蛋糕边缘的线速度大小约为

C错误；

D．蛋糕边缘的向心加速度约为

D错误；

故选B

7. 如图，一同学表演荡秋千。已知秋千的两根绳长均为10 m，该同学和秋千踏板的总质量约为50 kg。绳的质量忽略不计，当该同学荡到秋千支架的正下方时，速度大小为8 m/s，此时每根绳子平均承受的拉力约为（　　）

A. 200 N B. 400 N C. 600 N D. 800 N

【7题答案】

【答案】B

【解析】

【详解】在最低点由

知

T=410N

即每根绳子拉力约为410N，故选B。

8. 长度为0.5m的轻质细杆OA，A端有一质量为2kg的小球，以O点为圆心，在竖直平面内做圆周运动，如图所示，小球通过最高点时的速度为2m/s，取g=10m/s2，则此时轻杆OA将（　　）

A. 受到4N的拉力 B. 受到4N的压力

C. 受到36N的拉力 D. 受到36N的压力

【8题答案】

【答案】B

【解析】

【详解】小球到达最高点时，受重力和杆的弹力，先假设为向下的弹力，由牛顿第二定律有

解得

F=m-mg=2×N -2×10N=-4N＜0

故弹力的方向与假设的方向相反，为向上的4N支持力；根据牛顿第三定律，球对杆有向下的4N压力。

故选B。

二、多项选择题（本题共4小题，每小题5分，共20分。每小题有多项符合题目要求，全部选对得5分，选对但不全的得3分，有错误的得0分）

9. 要使两物体间的万有引力减小到原来的，下列办法可以采用的是（　　）

A. 使其中一个物体的质量减半，二者距离增一倍

B. 使两物体间的距离和质量都减为原来的

C. 使其中一个物体的质量减小到原来的，距离不变

D. 使两物体间的距离增为原来的4倍，其中一个物体质量变为原来的2倍

【9题答案】

【答案】ACD

【解析】

【分析】

【详解】A．使其中一个物体质量减半，二者距离增加一倍，由

可知，可以使两物体间的万有引力减小到原来的，故A正确；

B．若使两物体的间的距离和质量都减为原来的，由

可知，两物体间的万有引力大小不变，故B错误；

C．使其中一个物体的质量减小到原来的，距离不变，由

可知，可以使两物体间的万有引力减小到原来的，故C正确；

D．使两物体间的距离增为原来的4倍，其中一个物体质量变为原来的2倍，由

可知，可以使两物体间的万有引力减小到原来的，故D正确。

故选ACD。

10. 如图所示皮带传送装置，皮带轮O和O′上的三点A、B和C，OA=O′C=r，O′B=2r。则皮带轮转动时A、B、C三点的情况是　（　　）

A. vA=vB vB=2vC B. ωA=ωB vB=2vC

C ωA=2ωB vA=2vC D. ωA=2ωB vA=vC

【10题答案】

【答案】AC

【解析】

【分析】

【详解】由图可知B点和C点属于共轴传动，所以，又rB=2rC，根据

可知，A、B两点属于共线传动，所以，所以，又rB=2 rA，根据

可知。

故选AC。

11. 一行星绕恒星做圆周运动。由天文观测可得，其运行周期为T，速度为v。引力常量为G，则下列说正确的是（　　）

A. 行星的质量为 B. 恒星的质量为

C. 行星运动的轨道半径为 D. 行星运动运动的加速度为

【11题答案】

【答案】BC

【解析】

【详解】A．行星为环绕天体，无法求出质量，故A错误；

B．C．根据万有引力提供向心力

得

线速度为

轨道半径为

代入质量表达式

故BC正确；

D．加速度为

故D错误。

故选BC。

12. 以初速度v0水平抛出一物体，当它的竖直分位移与水平分位移相等时，下列说法正确的是（　　）

A. 竖直分速度与水平分速度大小相等 B. 瞬时速度的大小是

C. 运动时间为 D. 运动位移的大小是

【12题答案】

【答案】BC

【解析】

【分析】

【详解】AC．竖直分位移与水平分位移相等时，有

解得

故A错误；C正确；

B．平抛运动瞬时速度的大小为

故B正确；

D．根据上面选项分析可知

运动位移的大小为

故D错误。

故选BC。

三、填空题（本小题共2小题，每空1分，共14分）

13. （1）做匀速圆周运动的物体，如果合外力减小，物体将脱离原来的轨道做________运动；如果合外力增大，物体将脱离原来的轨道做________运动；如果合外力突然消失，物体将沿着轨迹________方向做匀速直线运动。

（2）火车转弯处外轨________内轨（选填“高于”或“低于”）；汽车过凹形桥最低点时，汽车对桥的压力________汽车的重力（选填“小于”、“等于”或“大于”），出现________现象。（选填“超重”或“失重”）

（3）由开普勒行星运动定律可知：所有的行星绕太阳运动的轨道都是_____，同一行星在轨道上运动时，经过近日点时的速率_____（大于、等于、小于）经过远日点的速率。

（4）发现万有引力定律的物理学家是_____，第一个在实验室测定万有引力常量的物理学家是_____。

【13题答案】

【答案】    ①. 离心    ②. 近心    ③. 切线    ④. 高于    ⑤. 大于    ⑥. 超重    ⑦. 椭圆    ⑧. 大于    ⑨. 牛顿    ⑩. 卡文迪许

【解析】

【详解】（1）[1][2][3]做匀速圆周运动的物体，如果合外力减小，做圆周运动所需的向心力大于实际能提供的力，物体将脱离原来的轨道做离心运动；反之，如果做圆周运动所需的向心力小于实际能提供的力，则物体会离圆心越来越近，物体将脱离原来的轨道做近心运动；如果合外力突然消失，根据牛顿第一定律，物体将沿着轨迹的切线方向做匀速直线运动。

（2）[4][5][6] 火车转弯时，为了保护铁轨，使得火车与铁轨在侧向上没有相互作用力，铁轨对火车支持力的横向分力提供向心力，所以外轨要高于内轨；汽车过凹形桥最低点时，支持力减去重力提供了向心力，所以汽车对桥的压力大于汽车的重力，加速度向上，出现超重现象。

（3）[7]由开普勒行星第一定律可知：所有的行星绕太阳运动的轨道都是椭圆；

[8]由开普勒第二定律，行星与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等，分别设近日点、远日点的距离为a、b，近日点、远日点的速度分别为va、vb，则有

因为

所以有

即同一行星在轨道上运动时，经过近日点时的速率大于经过远日点的速率。

（4）[9][10]借助开普勒行星运动定律和牛顿运动定律，牛顿发现了万有引力定律，通过对扭称装置的研究，第一个在实验室测定万有引力常量的物理学家是卡文迪许。

14. 如图所示，图甲为“利用向心力演示器验证向心力公式”的实验示意图，图乙为其俯视图，图中A、B槽分别与a、b轮同轴固定，且a、b轮半径相同。当a、b两轮在皮带的带动下匀速转动时，

（1）本实验采用的科学方法是______；

（2）两槽转动的角速度______（填“＞”“＝”或“＜”）；

（3）现有两个质量相同的钢球，球1放在A槽的横臂挡板处，球2放在B槽的横臂挡板处，它们到各自转轴的距离之比为2：1。则钢球1、2的线速度之比为______；当钢球1、2各自对应的标尺露出的格数之比为______时，向心力公式得到验证。

【14题答案】

【答案】    ①. 控制变量法    ②. =    ③. 2：1    ④. 2：1

【解析】

【详解】（1）[1]该实验控制两物体角速度一样，控制半径不同，来验证向心力公式，为控制变量法。

（2）[2]a、b轮用皮带连接，所以线速度相等。同时a、b轮的半径相同

故

（3）[3] A、B槽的角速度相等，半径之比为2：1，线速度

所以球1、2的线速度之比为2：1。

（3）[4]向心力

两球的质量，角速度都相等，所以向心力之比为2：1，故当钢球1、2各自对应的标尺露出的格数之比为2：1，向心力公式得到验证。

四、计算题（本题共3小题，共34分。写出必要的文字说明和计算公式）

15. 已知太阳的质量约为，地球质量约为，太阳和地球间的平均距离为，，求太阳和地球间的万有引力。

【15题答案】

【答案】

【解析】

【详解】根据万有引力定律可得，太阳和地球间的万有引力为

16. 如图所示，有一辆质量为m=1.0×103kg的小汽车驶上半径为R=50m的圆弧形拱桥，g取10m/s2．求：

(1)汽车到达桥顶的速度为v1=10m/s时对桥的压力FN有多大？

(2)汽车以多大的速度v2经过桥顶时恰好对桥没有压力作用而腾空？

【16题答案】

【答案】(1)   (2)

【解析】

详解】(1)汽车经过凸形桥最高点时，受重力和支持力提供向心力，

根据牛顿第二定律得，

解得：

根据牛顿第三定律知

可得汽车对桥的压力为．

(2)汽车即将腾空飞起时，桥面的支持力为零，只有重力提供向心力，

有：

解得：．

【点睛】解决本题的关键掌握圆周运动向心力的来源，明确汽车经过桥顶时恰好对桥没有压力的临界条件，然后运用牛顿第二定律进行求解．

17. 已知火星的半径约为地球半径的，火星质量约为地球质量的 （地球表面的重力加速度），求火星表面的重力加速度？

【17题答案】

【答案】

【解析】

【详解】根据可知，地球表面的重力加速度为

火星表面重力加速度为