四川省绵阳市南山中学2022-2023学年高一物理下学期期中模拟试题（Word版附解析）

绵阳南山中学2023年春季高2022级半期模拟试题

物理

一、本大题12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1~8题只有一项是符合题目要求的，第9~12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有错或不选的得0分。

1. 如图甲所示，小张同学在操场上从A位置运动到B位置。以A为坐标原点建立直角坐标系xoy，他的运动过程与图乙对应。从A到B过程中该同学（　　）

A. 做匀速直线运动 B. 做曲线运动

C. 速度越来越大 D. 加速度恒定

【答案】B

【解析】

【详解】AB．由题意可知，图乙为小张同学从A到B的运动轨迹，则小张同学从A到B做曲线运动，故A错误，B正确；

CD．由题意可知，只知道曲线运动的运动轨迹，无法确定速度大小和加速度变化情况，故CD错误。

故选B。

2. 如图，“单臂大回环”是体操运动中的高难度动作，运动员单臂抓杠，以单杠为轴完成圆周运动，不考虑手和单杠之间的摩擦和空气阻力，将人视为处于重心的质点，将“单臂大回环”看成竖直平面内的圆周运动，等效半径为L，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　）

A 单杠对手臂只能提供拉力，不能提供支持力

B. 从最高点到最低点的过程中，单杠对人的作用力做正功

C. 若运动员恰好能够完成此圆周运动，则运动员在最低点的向心加速度大小为

D. 若运动员恰好能够完成此圆周运动，则运动员在最高点处时，手臂与单杠之间无支持力

【答案】C

【解析】

【详解】A．运动员在做圆周运动的过程中，单杠对手臂可能为拉力，也可能为支持力，如在最高点，当运动员的重力恰好提供向心力时，有

可得

当运动员在最高点的速度大于时，杆对运动员的力为拉力，当运动员在最高点的速度小于时，杆对运动员的力为支持力，故A错误；

B．从最高点到最低点的过程中，单杠对人的作用力一直与速度方向垂直，不做功，故B错误；

C．若运动员恰好能够完成此圆周运动，则运动员在最高点的速度为零，此时手臂与单杠之间支持力大小等于运动员的重力大小，从最高点到最低点，根据动能定理有

在最低点的向心加速度大小为

联立两式可得

故C正确，D错误。

故选C。

3. 仙王座VV是一对双星系统，分别由一颗红超巨星VVA（主星）和一颗蓝矮星VVB（伴星）组成，这是一个食变双星，两颗星会互相围绕着公共质心（质量中心，即质量集中的假想点）公转，其中VVA和VVB间的距离为25AU（1AU等于日地平均距离），它们绕公共质心公转的周期为20年，由于会有物质从VVA喷发出去，最终全部流向VVB，导致伴星的质量增大而主星的质量减小，假定在这个过程中两星间的距离不变，则在VVA的质量减小到两星的质量相等的过程中（　　）

A. 公共质心离VVB越来越远

B. 两星间的引力将减小

C. 两星绕公共质心公转的周期大于20年

D. 两星绕公共质心的角速度不变

【答案】D

【解析】

【详解】A．由于VVA和VVB两星间是由彼此万有引力来提供向心力，即两星的向心力大小相等，且两星做圆周运动的周期、角速度相等，由

可知轨道半径与天体的质量成反比，VVB的质量增大，VVA的质量减小，即VVB的轨道半径减小，VVA的轨道半径增大，公共质心离VVB越来越近，A项错误；

B．两星的质量之和不变，且质量之差减小，由均值不等式知，当时，有最大值，由

可知两星间的引力将增大，B项错误；

CD．对VVA和VVB有

解得

由于VVA和VVB两星的总质量不变，所以两星绕公共质心的周期不变，角速度也不变，故C错误，D正确。

故选D。

4. 如图所示，两个完全相同的物体甲、乙，由高度相同的光滑斜面顶端静止释放，已知斜面倾角，两小球均可视为质点，不计空气阻力。下列说法正确的是（　　）

A. 两球落地时的速度相同

B. 滑到底端过程中，重力对小球甲做的功较多

C. 滑到底端过程中，重力对小球甲做功的平均功率较大

D. 滑到底端时，小球乙所受重力做功的瞬时功率较大

【答案】D

【解析】

【详解】A．根据动能定理可知，两球落地时的速度大小相同，方向不同，故A错误；

B．滑到底端过程中，重力对小球做功

高度相同，则做功相同，故B错误；

C．滑到底端过程中

所以甲运动时间长，做功相同

重力对小球甲做功的平均功率较小，故C错误；

D．滑到底端时，小球受重力做功的瞬时功率

小球乙所受重力做功的瞬时功率较大，故D正确。

故选D。

5. 如图所示，在摩托车越野赛途中的水平路段前方有台阶，每个台阶的高度相同，第一次摩托车及车手经过第一台阶右端点时的动能为4900J，经平抛运动落到第二级台阶时的动能是6400J。第二次摩托车及车手经过第一台阶右端点时动能为8100J，经平抛运动落到第三级台阶上，则摩托车及车手落到第三级台阶上的动能为（　　）

A. 8500J B. 9600J C. 10000J D. 11100J

【答案】D

【解析】

【详解】由动能定理可得

摩托车及车手落到第三级台阶上的动能为

故选D。

6. 随着2022年北京冬奥会的成功举办，冰雪项目在我国也越来越受欢迎。如图所示，某运动员训练时从助滑道上不同位置下滑，都从斜坡顶点B水平飞出。若以速度v1飞出，用时t1落在斜坡上的C点；若以速度v2飞出，用时t2落在斜坡上的D点。已知，不计空气阻力。关于运动员从B点飞出，落回斜面的过程，下列判断正确的是（　　）

A. 两次位移关系有

B. 两次初速度大小之比

C. 两次落在斜面上时速度与斜面夹角之比

D. 两次落在斜面上时速度大小之比

【答案】B

【解析】

【详解】B．令斜面倾角为，运动员落在斜面上，则有

解得

可知速度与时间成正比，即

故B正确；

A．下落的高度为

运动的位移为

可知运动的位移与时间的平方成正比，即

故A错误；

C．落在斜面上时速度与水平方向的夹角为α，则有

则落在斜面上时速度与斜面的夹角大小

θ= α-

同一斜面不变，故落在斜面上时速度与斜面的夹角与运动员飞出时的初速度无关，则两次落在斜面上时速度与斜面的夹角之比为

故C错误；

D．落在斜面上时速度

可知落地时的速度大小之比与初速度之比相等，故两次落在斜面上时速度大小之比为

故D错误。

故选B。

7. 2023年1月21日，农历除夕当晚，中国空间站过境祖国上空，神舟十五号航天员费俊龙、邓清明、张陆向全国人民送来新春祝福。如图所示，中国空间站绕地心做近似圆周运动，轨道半径为r，航天员们在空间站内观察地球的最大张角为。已知地球表面的重力加速度为g，忽略地球自转。则（　　）

A. 地球半径为 B. 航天员所受地球引力几乎为零

C. 空间站绕地球运动的周期为 D. 航天员的向心加速度为

【答案】C

【解析】

【详解】A．由题图，设地球的半径为R，由几何关系可得

解得地球半径为

A错误；     

B．因为地球表面物体的重力等于地球的引力，可得

可得

设航天员的质量为m＇，由万有引力定律可知，航天员所受地球引力为

因航天员的质量m＇不是零，所以航天员所受地球引力不是零，B错误；

C．空间站受地球的引力提供向心力，可得

解得

C正确；

D．由牛顿第二定律可得

解得航天员的向心加速度为

D错误。

故选C。

8. 如图所示，两等长轻绳一端打结，记为O点，并系在小球上。两轻绳的另一端分别系在同一水平杆上的A、B两点，两轻绳与固定的水平杆夹角均为53°。给小球垂直纸面的速度，使小球在垂直纸面的竖直面内做往复运动。某次小球运动到最低点时，轻绳OB从O点断开，小球恰好做匀速圆周运动。已知sin53°=0.8，cos53°=0.6，则轻绳OB断开前后瞬间，轻绳OA的张力比为（　　）

A. 1：1 B. 25：32 C. 25：24 D. 3：4

【答案】B

【解析】

【详解】轻绳OB断开前，小球以A、B中点为圆心的圆弧做往复运动，设小球经过最低点的速度大小为v，绳长为L，小球质量为m，轻绳的张力为，由向心力公式有

轻绳OB断开后，小球在水平面内做匀速圆周运动，其圆心在A点的正下方，设轻绳的张力为，有

联立解得

故B正确。

9. 两岸平行的小河，河水的流速，小船以恒定的速度行驶，当船头指向正对岸和船头与河岸上游夹角为两种方式过河时，恰好到达河对岸同一位置，则（　　）

A. 船在静水中的速度为 B. 船在静水中的速度为

C. 两次到达对岸的时间之比为 D. 两次到达对岸的时间之比为

【答案】BC

【解析】

【详解】设河宽为d，船头指向正对岸过河时

船头与河岸上游夹角为过河时

联立解得

故选BC。

10. 如图所示，质量m=20g的小球从斜坡上一定高度处滚下，顺利通过A、B后进入右侧一曲率半径为R=0.1m的光滑管道，到达与该段管道圆心等高的C处时速度大小为，最终小球恰好到达D处，已知A、B两点的曲率半径分别为0.5m、0.4m，重力加速度g=10m/s2。下列说法正确的是（　　）

A. 小球在A点时处于失重状态

B. 小球想要顺利通过B点，速度必须大于2m/s

C. 小球在右侧光滑管道运动时，内侧管壁对小球无作用力

D. 小球在C处的加速度为

【答案】CD

【解析】

【详解】A．小球在A点时由支持力与重力的合力提供向心力，且支持力大于重力，根据牛顿第三定律得小球对轨道的压力大于重力，小球处于超重状态，A错误；

B．小球想要顺利通过B点，速度大于零即可，B错误；

C．小球在右侧光滑管道运动时，能到达D点，D点只有外侧轨道，说明小球在D点之前一直没有脱离轨道，且只和外侧轨道有弹力，如果在C点以上小球和内测轨道有弹力，则小球在D点之前就会脱离轨道而不会到达D点，C正确；

D．小球在C处的加速度为向心加速度和重力加速度的合加速度，为

D正确。

故选CD。

11. 电动汽车能实现更精确的运动控制，有一电动汽车由静止启动并沿直线运动，其速度与时间图像（v-t图）如图所示，0到段图像为倾斜直线，到段图像为曲线，时刻以后的图像为与时间轴平行的直线，则下列选项中正确的是（　　）

A. 内，牵引力的功率保持不变 B. 时刻起，牵引力的功率可能保持不变

C. 内，牵引力大小保持不变 D. 时刻起，牵引力与阻力大小相等

【答案】BD

【解析】

【详解】A．0到段图像为倾斜直线，则汽车做匀加速直线运动，牵引力不变，由

可知，牵引力的功率增大，故A错误；

BC．内，加速度减小，则牵引力减小，而速度在增加，所以牵引力的功率可能保持不变，故B正确，C错误；

D．时刻起，汽车做匀速直线运动，牵引力与阻力平衡，保持不变，故D正确。

故选BD。

12. 一种射箭游戏的示意图如图所示，已知竖直圆盘的直径D=5m，箭头距圆盘的水平距离L=10m，对准圆盘上的最高点水平射出箭，圆盘绕轴做匀速圆周运动，箭射出瞬间，圆盘的最高点为P点，箭头、轴和P点在同一竖直平面内。取重力加速度大小g=10m/s2，不计空气阻力。若箭刚好射中P点，则下列说法正确的是（　　）

A. 圆盘转动的角速度可能为πrad/s B. 圆盘转动的角速度可能为2πrad/s

C. 箭水平射出时的初速度大小为10m/s D. 箭水平射出时的初速度大小为20m/s

【答案】AC

【解析】

【详解】AB．由，解得

时间关系满足

当时，；当时，，故A正确，B错误；

CD．箭水平射出时的初速度大小

C正确，D错误。

故选AC。

第Ⅱ卷（非选择题，共52分）

二、填空题（每空2分，共计16分）

13. 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ω和半径r之间的关系：

（1）在探究向心力与半径、质量、角速度的关系时，用到的实验方法是__________。

A．理想实验          B．等效替代法            C．微元法            D．控制变量法

（2）在某次实验中，某同学把两个质量相等的钢球放在A、C位置，A、C到塔轮中心距离相同，将皮带处于左右塔轮的半径不等的层上。转动手柄，观察左右露出的刻度，此时可研究向心力的大小与________的关系。

A．质量m                B．角速度ω                C．半径r

（3）在（2）的实验中，某同学匀速转动手柄时，左边标尺露出1格，右边标尺露出4格，则皮带连接的左、右塔轮半径之比为_________。

【答案】    ①. D    ②. B    ③. 2：1

【解析】

【详解】（1）[1]在研究向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系时，保持质量m和角速度不变，探究向心力的大小F与半径r；保持质量m和半径r不变，探究向心力的大小F与角速度；保持半径r和角速度不变，探究向心力的大小F与质量m；是采用了控制变量法。

故选D。

（2）[2]图中小球的质量m相同、转动半径r也相同，可知是探究向心力的大小F与角速度的关系。故选B。

（3）[3]由向心力的表达式可知，在小球的质量m相同、转动半径r也相同的情况下，与皮带连接的两个变速轮塔的角速度之比为

两个变速轮塔是通过皮带传动，即两变速轮塔边缘点的线速度大小相等，结合线速度与角速度的关系

可知，两变速轮塔的半径之比

14. 为了探究平抛运动的规律，某同学用如图（a）所示的装置进行实验。

（1）为了准确地描绘出平抛运动的轨迹，下列要求合理的是___________。

A．小球每次必须从斜槽上同一位置由静止释放     B．斜槽轨道必须光滑

C．斜槽轨道末端必须水平                       D．本实验必需的器材还有刻度尺和停表

（2）甲同学按正确的操作完成实验并描绘出平抛运动的轨迹，以平抛运动的初始位置O为坐标原点建立坐标系，如图（b）所示。从运动轨迹上选取多个点，根据其坐标值可以验证轨迹符合的抛物线。若坐标纸中每个小方格的边长为L，根据图中M点的坐标值，可以求出___________，小球平抛运动的初速度___________。（重力加速度为g）

（3）乙同学不小心将记录实验坐标纸弄破损，导致平抛运动的初始位置缺失。他选取轨迹中任意一点O为坐标原点，建立坐标系（x轴沿水平方向、y轴沿竖直方向），如图（c）所示。在轨迹中选取A、B两点，坐标纸中每个小方格的边长仍为L，重力加速度为g。由此可知：小球从O点运动到A点所用时间与从A点运动到B点所用时间的大小关系为：___________（选填“>”“<”或“=”）；小球平抛运动的初速度___________，小球平抛运动的初始位置坐标为___________。

【答案】    ①. AC##CA    ②.     ③.     ④. =    ⑤.     ⑥.

【解析】

【详解】（1）[1]AB．为了保证小球的初速度相等，小球每次应从斜槽的同一位置由静止释放，斜槽轨道不一定需要光滑，故A正确，B错误；

C．为了保证小球的初速度水平，斜槽末端必须水平，故C正确；

D．该实验不需要停表，运动的时间可以通过下降的高度求出，故D错误。

故选AC；

（2）[2]根据题意已知轨迹符合抛物线公式，因此将M点坐标代入公式可得加速度为

[3]平抛运动水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动，所以有

两式联立解得平抛运动初速度为

（3）[4]平抛运动水平方向做匀速直线运动，运动时间与距离成正比，所以有

所以

[5]平抛运动竖直方向做自由落体运动，且小球从O点运动到A点所用时间与从A点运动到B点所用时间相等，所以根据逐差法可得

解得

因为平抛运动水平方向做匀速直线运动，所以根据位移与时间的关系可得小球水平方向的速度即初速度为

[6]设小球平抛运动初始点为C，小球竖直方向做自由落体运动，根据自由落体的运动规律可知从开始下落，相邻相等时间内竖直位移之比为，根据图（c）可知

且小球从O点运动到A点所用时间与从A点运动到B点所用时间相等，所以可知

所以初始点C的纵坐标为-L；同时小球水平方向做匀速直线运动，因此初始点C的横坐标为-4L，则初始位置的坐标为。

三、本大题3小题，共36分。要求写出必要的文字说明、主要的计算步骤和明确的答案。

15. 嫦娥五号是我国首个实施无人月面取样返回的月球探测器。2020年11月29日，嫦娥五号从椭圆环月轨道变轨为圆形环月轨道，环月轨道对应的周期为T，离月面高度为h，如图所示。已知月球半径为R，万有引力常量为G。

（1）求月球的质量M；

（2）求月球表面的重力加速度大小g。

【答案】(1)；(2)

【解析】

【分析】

【详解】(1)由引力作为向心力可得

整理可得月球的质量为

(2)由向心力公式

可得，月球表面的重力加速度大小为

16. 如图所示，半径为的竖直半圆光滑轨道在B点与水平面平滑连接，一个质量为的小滑块（可视为质点）静止在A点。一瞬时冲量使滑块以一定的初速度从A点开始运动，经B点进入圆轨道，沿圆轨道运动到最高点C，并从C点水平飞出，落在水平面上的D点。经测量，D、B间的距离为，A、B间的距离为，滑块与水平面的动摩擦因数为，重力加速度为。求：

（1）滑块通过C点时的速度大小；

（2）滑块经过圆轨道最高点C点时对轨道的弹力；

（3）滑块在A点的速度大小。

【答案】（1）；（2），方向竖直向上；（3）

【解析】

【详解】（1）滑块从C到D做平抛运动，竖直方向有

水平方向有

解得滑块通过C点时的速度大小为

（2）滑块经过圆轨道最高点C点时，根据牛顿第二定律可得

解得

根据牛顿第三定律可知，滑块经过圆轨道最高点C点时对轨道的弹力大小为，方向竖直向上。

（3）设滑块在A点速度为，滑块从A到C过程，根据动能定理可得

解得

17. 如图所示，质量为的小球从平台上水平抛出后，落在倾角的斜面顶端A点，并恰好无碰撞的沿斜面滑下，从斜面最低点B平滑进入半径的光滑圆形轨道BCD，通过与圆心O等高的D点后做竖直上抛运动，已知斜面AB的动摩擦因数，A点与平台的高度差，斜面的高度。取，，，求：

（1）斜面顶端与平台边缘的水平距离x；

（2）小球第一次通过最低点C时对轨道的压力大小；

（3）小球第一次通过D点后再上升的高度。

【答案】（1）1.2m；（2）104N；（3）5.75m

【解析】

【详解】（1）小球从平台抛出后做平抛运动，竖直方向做自由落体运动

解得

小球到达A点时竖直方向的分速度为

在A点时恰好无碰撞的沿斜面滑下，故小球在A点速度与水平方向的夹角为53°，由速度分解可得

平抛过程中小球水平方向做匀速直线运动，故

（2）小球从A到C的过程应用动能定理可得

解得

在C点

解得

由牛顿第三定律，小球第一次通过最低点C时对轨道的压力大小为104N。

（3）对小球从C到最高点的过程应用动能定理可得

解得