河南省洛阳市2022-2023学年高一下学期期中考试物理试卷（含解析）

河南省洛阳市2022-2023学年高一下学期期中考试物理试卷

一、单选题

1．关于物体的运动，下列说法正确的是（　　）

A．物体受到的合外力方向发生变化时，其速度方向也发生变化

B．做曲线运动的物体，其速度一定变化

C．做曲线运动的物体，其加速度一定变化

D．做圆周运动的物体受到的合外力就是向心力

2．下列几种关于运动情况的描述，说法正确的是（　　）

A．一物体受到变力作用不可能做直线运动

B．一物体受到恒力作用可能做圆周运动

C．在等量异种电荷的电场中，一带电粒子只在电场力作用下可能做匀速圆周运动

D．在匀强磁场中，一带电小球在重力和洛伦兹力作用下不可能做平抛运动

3．如图所示，从同一点先后水平抛出的三个物体分别落在对面台阶上的三点，若不计空气阻力，三物体平抛的初速度的关系以及三物体在空中的飞行时间的关系分别是（　　）

A． B．

C． D．

4．一探照灯照射在云层底面上，云层底面是与地面平行的平面，如图所示，云层底面距地面高h，探照灯以角速度ω在竖直平面内转动，当光束转到与竖直方向夹角为θ时，云层底面上光点的移动速度是(　　)

A．hω B． C． D．hωtan θ

5．如图甲所示，随着2022年北京冬奥会的脚步越来越近，吸引更多爱好者投入到冰雪运动中来，其中高台跳雪是北京冬奥会的比赛项目之一、两名跳雪运动员a，b（可视为质点）从雪道末端先后以初速度之比沿水平方向向左飞出，不计空气阻力，如图乙所示。则两名运动员从飞出至落到雪坡上的整个过程中，下列说法正确的是（　　）

A．他们飞行时间之比为3·1

B．他们飞行的水平位移之比为1∶3

C．他们落到雪坡上的瞬时速度方向一定不相同

D．他们在空中离雪道坡面的最大高度之比为1∶9

6．如图所示，一根长为l的轻杆OA、O端用铰链固定，另一端固定着一个小球A，轻杆靠在一个高为h的物块上。不计摩擦，则当物块以速度v向右运动至轻杆与水平面的夹角为时，物块与轻杆的接触点为B，下列说法正确的是（　　）

A．小球A的线速度大小为

B．轻杆转动的角速度为

C．小球A的线速度大小为

D．轻杆转动的角速度为

7．如图所示，皮带传动装置中，右边两轮共轴转动，三轮半径之比r1：r2：r3=3：2：5，A、B、C三点分别为三个轮边缘上的点，皮带不打滑。A、B、C三点的线速度大小分别为v1、v2、v3，角速度分别为ω1、ω2、ω3，向心加速度大小分别为a1，a2、a3，则下列比例关系正确的是（　　）

A． B． C． D．

二、多选题

8．关于如图所示的四种圆周运动模型，下列说法正确的是（　　）

A．如图a所示，汽车安全通过拱桥最高点时，车对桥面的压力小于车的重力

B．如图b所示，在光滑固定圆锥筒的水平面内做匀速圆周运动的小球，受重力、弹力和向心力

C．如图c所示，轻质细杆一端固定一小球，绕另一端O点在竖直面内做圆周运动，在最高点小球所受的弹力方向一定向上

D．如图d所示，火车以某速度经过外轨高于内轨的弯道时，车轮可能对内外轨均无侧向压力

9．如图所示，倾角为37°的斜面放置在水平面上，小球甲从A点以水平初速度抛出，经过时间t1，落到斜面上的P点时，速度正好垂直斜面；小球乙从B点以水平初速度抛出，经过时间t2，也落到斜面上的P点，已知B、P两点的连线与斜面垂直，不计空气阻力，重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，下列说法正确的是（　　）

A．若A、B两点在同一水平面上，则

B．若 ，则

C．若甲、乙在水平方向的分位移相等，则

D．若甲、乙的位移大小相等，则

10．半径为r和R(r<R)的光滑半圆形槽，其圆心均在同一水平面上，如图所示，质量相等的两小球(可看成质点)分别自半圆形槽左边缘的最高点无初速度地释放，在下滑过程中关于两小球的说法，不正确的是(   )

A．机械能均逐渐减小

B．经最低点时动能相等

C．两球在最低点加速度大小不等

D．机械能总是相等的

三、实验题

11．图甲是“探究平抛运动的特点”的实验装置图。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在硬板上。小球沿斜槽轨道M滑下后从斜槽M末端飞出，落在水平挡板N上。由于挡板靠近硬板一侧较低，小球落在挡板上时，小球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。

（1）实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽M末端切线_________；每次让小球从同一位置由静止释放，是为了每次平抛_________。

（2）如图乙所示的白纸上建立以抛出点为坐标原点、水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系。在图乙中实验记录到的点有一个位置明显发生偏差，其产生的原因可能是：该次实验时，球在斜槽上释放的位置与其他几次相比偏_________（选填“高”或“低”）。

（3）图乙是实验小球在平抛运动途中的几个位置，当地重力加速度大小g取，根据记录的点可求得小球平抛的初速度大小为_________。（结果保留两位有效数字）

12．用如图所示的实验装置来探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系，转动手柄使长槽和短槽分别随变速轮塔匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动，横臂的挡板对球的压力提供了向心力，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值请回答相关问题：

（1）在探究向心力的大小F与质量m、角速度半径r之间的关系时我们主要用到的物理学是___________

A．理想实验法 　　B．等效替代法　　C．控制变量法　　D．演绎法

（2）若图中两个小钢球质量相等，运动的半径也相等，标尺上红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值为1：16，运用圆周运动的知识可以判断与皮带连接的变速塔轮对应的半径之比为_______；

A．1：16　　B．1：4　　C．4：1　　D．1：1

四、解答题

13．跳台滑雪是勇敢者的运动。它是利用山势特别建造的跳台所进行的。运动员着专用滑雪板，不带雪杖在助滑路上取得高速后起跳，在空中飞行一段距离而后着陆。设一运动员由点沿水平方向跃起，到点着陆。测得间距离l=40m，山坡倾角，重力加速度取，不计空气阻力。求运动员：

（1）起跳时的速度大小；

（2）在空中飞行的时间；

（3）着陆时的速度大小。

14．如图所示，一半径为R的光滑半球开口向下，固定在水平面上。一质量为m的小球P在球面上做水平的匀速圆周运动，圆心为。球心O到该圆周上任一点的连线与竖直方向的夹角为θ（）。小球P在运动过程中始终受到一个指向圆心、大小与其线速度大小成正比的力。为了使小球能够在半球面上做水平的匀速圆周运动，试求指向圆心的力与线速度v的比例系数的最小值。重力加速度大小为g。

15．小船匀速渡河，已知船在静水中的速度为，水流速度为，河宽为，在船头方向保持不变的情况下，小船渡河时间为，求小船过河的位移大小。

参考答案

1．B

【详解】A．合外力方向变化时，只能代表物体的加速度变化，但速度不会因此突变，A错误；

B．做曲线运动的物体，速度沿切线方向，所以其速度方向一定变化，B正确；

C．物体做曲线运动，其加速度不一定变化，如平抛运动，C错误；

D．物体做匀速圆周运动时，向心力就是物体受到的合外力，如果做变速圆周运动，向心力是合力的一个分力，D错误。

故选B。

2．D

【详解】A．力与运动的方向共线物体就做直线运动，A错误；

B．做圆周运动的物体需要指向圆心的向心力，是个变力，故物体受到恒力作用不可能做圆周运动，B错误；

C．匀速圆周运动需要大小不变的且指向圆心的向心力，等量异种电荷的电场中无法提供这样的作用力，C错误；

D．做平抛运动需要一个与初速度方向垂直的恒力作用在物体上，洛伦兹力始终与运动方向垂直，重力方向始终沿竖直方向，若物体做曲线运动，洛伦兹力为变力，重力为恒力，两者的合力为变力，故带电小球在重力和洛伦兹力作用下不可能做平抛运动，D正确。

故选D。

3．C

【详解】下落时间由高度决定

再根据三者的下落高度可知

平抛的水平方向为匀速直线运动

根据三者的水平位移和时间可知

ABD错误；C正确。

故选C。

4．C

【详解】当光束转到与竖直方向夹角为θ时，云层底面上光点转动的线速度为．设云层底面上光点的移动速度为v，则有vcosθ=，解得云层底面上光点的移动速度v=，选项C正确．

5．D

【详解】A．设雪坡倾角为，对运动员a，有

根据几何关系有

对运动员b，有

联立可得

选项A错误；

B．同理可知，他们飞行的水平位移之比为1：9，选项B错误；

C．落到雪坡上时，设a、b如速度分别与竖直方向夹角为，则有

则有

可得

故他们落到雪坡上的瞬时速度方向相同，选项C错误；

D．将运动员的运动分解为沿坡面和垂直于坡面的两个方向上，建立直角坐标系，在沿坡面方向做匀加速直线运动，垂直于坡面方向做匀减速直线运动，则运动员在空中离雪道坡面的最大高度

他们在空中离雪道坡面的最大高度之比为1：9，选项D正确。

故选D。

6．C

【详解】AC．物块的速度v在垂直于杆方向的分速度等于B点的线速度，即

根据

可知

联立以上两式解得

故A错误，C正确；

BD．轻杆转动的角速度为

故BD错误。

故选C。

7．D

【详解】由题意有同带传动

同轴转动

又有

可得

A．由上述分析可知，A错误；

B．由上述分析可知，B错误；

C．由上述分析可知，C错误；

D．由上述分析可知，D正确．

故选D。

8．AD

【详解】A．图a汽车安全通过拱桥最高点时，重力和支持力的合力提供向心力，方向竖直向下，所以支持力小于重力，根据牛顿第三定律，车对桥面的压力小于车的重力，故A正确；

B．图b沿固定圆锥筒内做匀速圆周运动的小球，受重力和弹力作用，向心力是二者的合力，故B错误；

C．图c中轻质细杆一端固定的小球，当小球在最高点压力为零时，重力提供向心力，有

解得，当速度小于v时，杆对小球有支持力，方向竖直向上；当速度大于v时，杆对小球有拉力，方向竖直向下，故C错误；

D．图d中火车以某速度经过外轨高于内轨的弯道时，受到的重力和轨道的支持力的合力恰好等于向心力时，车轮对内外轨均无侧向压力，故D正确。

故选AD。

9．BD

【详解】AB．抛出后两物体在竖直方向上做自由落体运动，由

可知若A、B两点在同一水平面上，则

由几何关系得

解得

A错误，B正确；

C．若甲、乙在水平方向的分位移相等，则

由几何关系得

解得

C错误；

D．若甲、乙的位移大小相等，则

由几何关系得

解得

D正确；

故选BD。

10．ABC

【详解】AD．两小球下滑过程中只有重力做功，机械能守恒，开始时两球的机械能相等，则两球的机械能总相等，A错误，D正确；

B．对小球下滑到最低端应用动能定理得

可见物体的动能与半径有关，半径大的动能大，B错误；

C．小球在最低点的加速度为

与半径无关，C错误；

故选ABC。

11．     水平     初速度相同     高     1.0

【详解】（1）[1]小球从斜槽末端飞出后做平抛运动，故需调整斜槽末端切线水平。

[2]每次让小球从同一位置由静止释放，是为了每次它飞出斜槽末端的速度相同，即小球做平抛运动的初速度相同。

（2）[3]图乙中从上往下的第五个点明显在轨迹外侧，即下落相同高度，其水平位移偏大，由可知，该次小球的初速度偏大，所以小球从斜槽上释放的位置比其他几次的位置偏高。

（3）[4]由平抛运动规律

联立得

12．     C     C

【详解】（1）[1]在研究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时，需先控制某些量不变，研究另外两个物理量的关系，该方法为控制变量法。

故选C。

（2）[2]根据

Fn=mrω2

两球的向心力之比为1：16，半径和质量相等，则转动的角速度之比为1：4，因为靠皮带传动，变速轮塔的线速度大小相等，根据

v=ωr

知与皮带连接的变速轮塔对应的半径之比为4：1。

故选C。

13．（1）；（2）2s；（3）

【详解】（1）（2）运动员由a点沿水平方向跃起后做平抛运动，ab间距离l就是运动的位移。根据平抛运动规律，水平方向

lcos30°=v0t

竖直方向

联立解得

（3）着陆时竖直方向速度

所以着陆时的速度大小为

14．

【详解】设半球面对小球P的支持力大小为F，指向圆心的力与线速度v的比例系数为k。根据题意，小球P在半球面上做水平的匀速圆周运动，P受到向下的重力mg、半球面对它的支持力F和指向圆心的力kv。设轨道半径为r，有竖直方向

沿PO'方向

由题意知

联立解得

由于v是实数，必须满足

由此得

可见，为了使小球能够在该圆周上运动，指向圆心的力与线速度v的比例系数的最小值为

15．或

【详解】河宽为，在船头方向保持不变的情况下，小船渡河时间为，那么船在垂直河岸方向的速度大小为

则船在平行于水流方向分速度大小为

当偏向上游时，则位移为

若偏向下游时，则位移为