2022-2023学年广东省广州市第五中学高一下学期期中 物理

广州市第五中学2022-2023学年度下学期中段考

高一物理试卷

一、单选题（共7题，每题4分）

1. 《西游记》中，一只大龟浮水作舟，驮着唐僧师徒四人和白龙马渡过了通天河。已知大龟在静水中游动的速度大小与河水的流速大小之比为2∶1，出发点A到正对岸B点的距离为d，河岸平直。若大家以最短的时间渡河，则大家上岸的地点与B点的距离为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】要使渡河时间最短，大龟游动的速度应垂直河岸，渡河时间

大家上岸的地点与B点的距离

又

解得

选项B正确。

2. 如图所示，长为L的直杆一端可绕固定轴O无摩擦转动，另一端靠在以水平速度v匀速向左运动、表面光滑的竖直挡板上，当直杆与竖直方向夹角为θ时，直杆端点A的线速度为（ ）

A.  B. vsin θ C.  D. vcos θ

【答案】C

【解析】

【详解】试题分析：如图将A点的速度分解：

根据运动的合成与分解可知，接触点A的实际运动、即合运动为 在A点垂直于杆的方向的运动，该运动由水平向左的分运动和竖直向下的分速度组成，所以，为A点做圆周运动的线速度．故选C．

考点：速度的分解

3. 投壶是从先秦延续至清末的中国传统礼仪和宴饮游戏，《礼记传》中提到：“投壶，射之细也．宴饮有射以乐宾，以习容而讲艺也．”如图所示，甲、乙两人沿水平方向各射出一支箭，箭尖插入壶中时与水平面的夹角分别为53°和37°；已知两支箭质量相同，忽略空气阻力、箭长，壶口大小等因素的影响，下列说法正确的是（，，，）（　　）

A. 若两人站在距壶相同水平距离处投壶，甲所投箭的初速度比乙的大

B. 若两人站在距壶相同水平距离处投壶，乙所投的箭在空中运动时间比甲的长

C. 若箭在竖直方向下落的高度相等，则甲投壶位置距壶的水平距离比乙大

D. 若箭在竖直方向下落的高度相等，则甲所射箭落入壶口时速度比乙小

【答案】D

【解析】

【详解】根据题意，设位移与水平方向夹角为，速度与水平方向的夹角为，由平抛运动规律有

AB．若两人站在距壶相同水平距离处投壶，则有

由可得

可知，甲所投的箭在空中运动时间长，由

可知，甲所投箭的初速度较小，故AB错误；

CD．若箭在竖直方向下落的高度相等，则箭在空中运动时间相等，且有

则甲所投箭的初速度较小，由可知，甲、乙所射箭落入壶口时竖直速度相等，则由

可得，甲所射箭落入壶口时速度比乙小，故C错误，D正确。

故选D。

4. 图甲为游乐场中一种叫“魔盘”的娱乐设施，游客坐在转动的魔盘上，当魔盘转速增大到一定值时，游客就会滑向盘边缘，其装置可以简化为图乙。若魔盘转速缓慢增大，则游客在滑动之前（　　）

A. 游客受到魔盘的摩擦力缓慢增大

B. 游客始终处于平衡状态

C. 游客受到魔盘的支持力缓慢增大

D. 游客受到的合外力大小不变

【答案】A

【解析】

【分析】

【详解】AC．对游客受力分析如图

分别对水平和竖直方向列方程，水平方向

竖直方向

则随着魔盘转速缓慢增大，游客需要的向心力增大，但必须保证竖直方向受力平衡，因为重力不变，则f、N两个力只能一个增大一个减小，结合水平方向，只能f增大，N减小。故A正确，C错误；

BD．滑动之前，游客在竖直方向受力平衡，水平方向的向心力即为合外力，随着转速缓慢增大，需要的向心力增大，即合外力增大，故BD错误。

故选A。

5. 如图所示，乘坐游乐园的翻滚过山车时，质量为m的人随车在竖直平面内旋转，重力加速度为g。下列说法正确的是（　　）

A. 车在最高点时人处于倒坐状态，全靠保险带拉住，没有保险带，人就会掉下来

B. 人在最高点时对座位不可能产生大小为mg的压力

C. 人在最低点时对座位的压力等于mg

D. 人在最低点时对座位的压力大于mg

【答案】D

【解析】

【详解】A．在最高点时，只要速度够大，人就会对座位产生一个向上的作用力，即使没有安全带，人也不会掉下去，故A错误；

B．若在最高点时，人对座位产生压力为mg，则

解得

故只要速度

人在最高点时就对座位产生大小为mg的压力，故B错误；

CD．人在最低点时，受到座位的支持力和重力，两力的合力充当向心力，即

解得

故C错误，D正确。

故选D。

6. 如图所示是北斗导航系统中部分卫星的轨道示意图，已知P、Q、M三颗卫星均做匀速圆周运动，其中P是地球同步卫星，则（　　）

A. 卫星Q、M的速度

B. 卫星P、M的角速度

C. 卫星Q相对地面静止

D. 卫星P、Q的向心加速度一定相等

【答案】B

【解析】

【详解】ABD．根据万有引力提供向心力有

可得

由题可知

可得

卫星P、Q的向心加速度大小相等，方向不同，故AD错误，B正确；

C．卫星P是地球同步卫星相对地面静止，卫星P、Q绕行方向不同，所以卫星Q相对地面不是静止的，故C错误。

故选B。

7. 如图甲所示，“天问一号”探测器从地球发射后，立即被太阳引力俘获，沿以太阳为焦点的椭圆轨道b运动到达火星，被火星引力俘获后环绕火星飞行，轨道b与地球公转轨道a、火星公转轨道c相切。如图乙所示，“天问一号”目前已由椭圆轨道I进入圆轨道II，进行预选着陆区探测。下列说法正确的是（　　）

A. “天问一号”的发射速度v满足

B. 地球绕太阳公转速度大于火星绕太阳公转速度

C. “天问一号”在轨道II上的速度大于火星的第一宇宙速度

D. 在椭圆轨道I上经过M点的速度小于在圆轨道II上经过M点的速度

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】A．因“天问一号”探测器从地球发射后，立即被太阳引力俘获，所以发射速度大于第二宇宙速度，故A错误；

B．依据“进快远慢”的原则，地球绕太阳公转速度大于火星绕太阳公转速度，故B正确；

C．第一宇宙速度是卫星环绕中心天体做匀速圆周动的最大速度，故C错误；

D．由于“天问一号”在椭圆轨道I上经过M点时做离心运动，在圆轨道II上经过M点时做圆周运动，所以在椭圆轨道I上经过M点的速度大于在圆轨道II上经过M点的速度，故D错误；

故选B。

二、多选题（共3题，每题6分，漏选得3分，错选不得分）

8. 经过近两年的改造，原“佛山一环”被改造成了封闭管理的高速公路，但最高限速仍然为100kmh，如果要将最高限速提高到120km/h，则必须对道路主干道进行哪些改造（　　）

A. 增大弯道的转弯半径

B. 减小弯道路面向内侧倾斜的程度

C. 增大沿线各拱形桥梁的曲率半径

D. 减小斜坡与水平路面连接路段的曲率半径

【答案】AC

【解析】

【分析】

【详解】A．由可知，增大弯道的转弯半径可减小需要的向心力，同等安全条件下能提高转弯速度，故A正确；

B．高速转弯设计为外高内低的截面，利用斜面的支持力的水平分力提供向心力，在安全的前提下尽量增大弯道路面向内侧倾斜的程度，从而获得更大的向心力，也能提高转弯速度，故B错误；

C．为了保证汽车通过拱形桥梁最高点时不会飞出，需要向心力较小从而使其受支持力，则需增大沿线各拱形桥梁的曲率半径，故C正确；

D．斜坡与水平路面连接路段曲面属于凹行桥，曲率半径越小，向心力越大，发生超重现象，轮胎所受压力更大，容易出现爆胎，故D错误；

故选AC。

9. 2021年8月，我国16岁的滑板选手曾文惠成为第一位进入奥运会滑板决赛的中国运动员。曾文惠在某次训练中从滑板上跳起经过一段时间又落到滑板上，若其重心轨迹如图中实线所示，轨迹上有a、b、c三点，且a、c在同一水平线上，b为最高点，不计空气阻力，将曾文惠视为质点，则曾文惠在空中运动过程中（　　）

A. 做匀变速曲线运动

B. 先超重后失重

C. 在最高点时速度为零

D. 从a到b与从b到c的过程中速度的变化量相同

【答案】AD

【解析】

【详解】AB．根据题意可知，，不计空气阻力，曾文惠在空中运动过程中只受重力，做匀变速曲线运动，处于完全失重状态，故B错误，A正确；

C．在最高点时，竖直速度为零，水平速度不为零，则速度不为零，故C错误；

D．由对称性可知，从a到b与从b到c的过程中的运动时间相等，由

可知，速度的变化量相同，故D正确。

故选AD。

10. 甲、乙两名溜冰运动员，M甲=80kg，M乙=40kg，面对面拉着弹簧秤做圆周运动的溜冰表演，两人相距0.9m，弹簧秤的示数为96N，如图所示，下列判断正确的是（　　）

A. 两人运动半径相同

B. 两人的运动半径不同，甲为0.3m，乙为0.6m

C. 甲的线速度12m/s，乙的线速度6m/s

D. 两人的角速度均为2rad/s

【答案】BD

【解析】

【详解】由题意可知弹簧秤对甲、乙两名运动员的拉力提供各自的向心力，有

因为甲、乙两名运动员面对面拉着弹簧秤绕共同的圆心做圆周运动，角速度相同，有

所以

因为

联立可解得，；所以两人运动半径不同；

根据

代入数据可解得两人的角速相同为；根据

代入数据得甲的线速度是，同理可得乙的线速度是。

综上分析可知BD正确，AC错误。

故选BD。

三、实验题（共2题）

11. 用如图甲所示的向心力实验器，定量探究匀速圆周运动所需向心力的大小与物体的质量、角速度大小、运动半径之间的关系。如图甲，光电门传感器和力传感器固定在向心力实验器上，并与数据采集器连接；旋臂上的砝码通过轻质杆与力传感器相连，以测量砝码所受向心力的大小；宽为的挡光杆固定在距旋臂转轴水平距离为的另一端，挡光杆通过光电门传感器时，计算机可算出旋臂的角速度。

（1）在该实验中，主要采用______方法来探究向心力与质量、半径、角速度的关系。

A．控制变量法　　B．理想实验法　　C．微元法　　D．等效替代法

（2）挡光杆某次经过光电门的挡光时间为，砝码做圆周运动的角速度大小为______（用表示）。

（3）以为纵坐标，以为横坐标，可在坐标纸中描出数据点作一条如图乙所示直线，若图像的斜率为，则滑块的质量为______（用表示）。

【答案】    ①. A    ②.     ③.

【解析】

【详解】（1）[1]探究一个物理量与多个物理量之间的关系时，需要用控制变量法。

故选A。

（2）[2]根据题意可知，每次经过光电门时的速度为

由公式可知，砝码做圆周运动的角速度大小为

（3）[3]根据题意，由公式可得

结合图像有

解得

12. 采用如下图所示的实验装置做“探究平抛运动的特点”的实验。

（1）以下是实验过程中的一些做法，其中合理的有______。

A．要求斜槽轨道低端保持水平

B．斜槽轨道尽量光滑

C．每次小球释放的初始位置可以任意选择

D．为描出小球的运动轨迹，描绘的点可以用折线连接

（2）如图为一小球做平抛运动时用闪光照相的方法获得的相片的一部分，图中背景小方格的边长为1.25cm，取，则：A点______（填“是”或“不是”）为抛出点；

闪光照片的时间为______s；

小球运动的初速度______m/s；

小球过B点的竖直速度______m/s。

【答案】    ①. A    ②. 不是    ③. 0.05    ④. 0.75    ⑤. 1

【解析】

【详解】（1）[1]A．探究平抛运动的规律，必须保证小球从斜槽出去的速度方向水平，所以要求斜槽轨道低端保持水平，故A正确；

BC．做同一次平抛实验时，只需要小球每次从同一位置由静止释放即可，所以斜槽轨道不需要光滑，故BC错误；

D．为描出小球的运动轨迹，描绘的点必须用平滑的曲线连接，故D错误。

故选A。

（2）[2]根据平抛运动在水平方向规律

可知AB与BC之间的时间间隔相等，设为T，竖直方向根据推论

解得闪光照片的时间为

假设A点是抛出点，则有

所以假设不成立，故A点不是抛出点；

[3]闪光照片的时间为0.05s；

[4]小球运动的初速度为

[5] 小球过B点的竖直速度

四、计算题（共3题）

13. 设火星探测器在距离火星表面h高度做周期为T的匀速圆周运动。已知火星的半径为R，引力常量为G。求：

（1）探测到的火星质量；

（2）探测到的火星表面的重力加速度；

（3）探测到火星的密度。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）探测器绕着火星做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，故

解得火星质量

（2）火星表面的物体所受万有引力等于重力，故

解得火星表面的重力加速度为

（3）火星的密度为

14. 如图所示，一传送带顺时针匀速转动，工人将货物轻轻放上传送带不同位置，在传送带的带动下，从传送带右端的B点水平抛出，发现货物均落到地面上的C点，已知物块与传送带之间的动摩擦因数，传送带B点距离地面高度，B、C点的连线与地面的夹角为（，，）；求：

（1）货物从B点的抛出速度；

（2）求货物放上传送带时的位置与B点的最小距离。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）根据题意可知，货物从B点的抛出之后做平抛运动，设水平位移为，由平抛运动规律有

联立解得

（2）根据题意可知，货物一直加速运动时，距离最小，由牛顿第二定律有

由运动学公式有

联立解得

15. 如图甲所示，长的轻杆的一端固定在水平转轴O上，另一端固定一质量的小球，小球随轻杆绕转轴在竖直平面内做线速度的匀速圆周运动，重力加速度g取10m/s2，不计空气阻力。

（1）小球运动到最高点时，求轻杆对小球的作用力F1；

（2）小球运动到水平位置A时，求轻杆对小球的作用力大小F2；

（3）若将轻杆换成轻绳，再将小球提至转轴正上方的B点，此时绳刚好伸直且无张力，然后将球以水平速度抛出，如图乙所示。求从抛出小球到绳再次伸直的时间t。

【答案】（1）杆对球的作用力的大小为3N，方向竖直向上；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）假设F1的方向向上，对小球有：

解得

所以杆对球的作用力的大小为3N，方向竖直向上；

（2）小球运动到水平位置时，杆对球的竖直方向分力

水平分力

故杆对球的作用力大小

代入数据解得

（3）小球将做平抛运动，运动轨迹如图中实线所示，有

代入数据解得