2021-2022学年宁夏银川市第二中学高一下学期期中考试物理试题Word版含解析

  银川二中2021-2022学年第二学期高一年级期中考试

物 理 试 题

注意事项：

1.本试卷共25小题，满分120分。考试时间为100分钟。

2.答案写在答题卡上的指定位置。考试结束后，交回答题卡。

一、选择题（本题共20小题，共80分。1-15题每题只有一项符合题目要求，每小题4分，16-20题每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，有选错的得0分）。

1. 下列关于物理学家及其贡献正确的是（　　）

A. 第谷通过观察天象提出行星运动三大定律

B. 卡文迪许发现了万有引力定律并通过扭秤实验测出了万有引力常量

C. 哥白尼创立地心说，托勒密创立了日心说

D. 牛顿总结出牛顿运动定律和万有引力定律，建立了相对完整的经典力学体系

【答案】D

【解析】

【详解】A．开普勒通过观察天象以及深入研究第谷的数据提出行星运动三大定律，故A错误；

B．牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许通过扭秤实验测出了万有引力常量，故B错误；

C．哥白尼创立日心说，托勒密创立了地心说，故C错误；

D．牛顿总结出牛顿运动定律和万有引力定律，建立了相对完整的经典力学体系，故D正确。

故选D。

2. 关于功和功率概念，下列说法正确的是（　　）

A. 功有正、负之分，说明功有方向

B. 由可知，机器做功越多，其功率就越大

C. 由可知，速度一定时，牵引力与功率成正比

D. 由可知，只要知道时间内机器做的功，可以求这段时间内任意时刻机器做功的功率

【答案】C

【解析】

【详解】A．功是标量，没有方向，正负表示是动力做功还是阻力做功，故A错误；

B．功率是反应做功快慢的物理量，力做功越多，功率不一定越大，还要看用的时间，故B错误；

C．由可知，速度一定时，牵引力与功率成正比，故C正确；

D．根据公式可以求时间内的平均功率，不能求瞬时功率，故D错误。

故选C。

3. 如图所示，甲、乙、丙三个物体质量相同，与地面的动摩擦因数相同，受到三个大小相同的作用力F，当它们滑动相等距离时，下列关于三个情景的比较正确的是（　　）

A. 甲图中，作用力F做功最多 B. 乙图中，作用力F做功最多

C. 乙图中，物体克服摩擦力做功最多 D. 丙图中，物体克服摩擦力做功最多

【答案】C

【解析】

【详解】AB．根据功的公式，有

由于丙图中，作用力F在水平方向的力最大，且它们滑动相等距离时，则丙图中，作用力F做功最多，AB错误；

CD．物体均在滑动，故受到的是滑动摩擦力，经过受力分析可知，甲乙丙三个物体对地面的压力大小分别为乙的大于丙的大于甲的，根据

可知，摩擦力的大小为

根据功的公式

由于它们滑动相等距离时，乙图中，物体克服摩擦力做功最多，D错误，C正确。

故选C。

4. 一辆小车在水平地面上做匀速直线运动，从某时刻起，小车所受的牵引力和阻力随时间变化的规律如图所示，则作用在小车上的牵引力的功率随时间变化的规律是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】D

【解析】

【详解】小车在水平面上做匀速直线运动，则初速度不为零，所以初始功率不为零，小车所受的牵引力F和阻力f都恒定不变，由牛顿第二定律得

从某时刻起，物体做匀加速直线运动，速度均匀增大，所以

故D正确，ABC错误。

故选D。

5. 中国空间站“天宫课堂”在 2022 年 3 月 23 日下午 3 点 40 分开展第二次太空授课活动。若请你推荐授课实验内容，以下实验可以在空间站完成的是（　　）

A. 用天平称量物体的质量 B. 研究自由落体运动实验

C. 进行平抛运动的研究实验 D. 用橡皮筋和弹簧秤完成力的合成实验

【答案】D

【解析】

【详解】由于在空间站中处于完全失重状态，则与重力有关的实验都不能进行，即不能用天平称量物体的质量，也不能研究自由落体运动实验，不能进行平抛运动的研究实验等；但是可以用橡皮筋和弹簧秤完成力的合成实验。

故选D。

6. 设离地高h处的重力加速度为gh，离地高h处的人造地球卫星的向心加速度为ah，则（　　）

A. gh＞ah B. gh＝ah C. gh＜ah D. 无一定关系

【答案】B

【解析】

【详解】设地球表质量为M，引力常数为G，地球半径为R，在高为h外，据引力与重力之间的关系有

离地高h处的人造地球卫星有

可知

故ACD错误，B正确。

故选B。

7. 由于地球自转的影响，地球表面的重力加速度会随纬度的变化而有所不同。已知地球表面两极处的重力加速度大小为，在赤道处的重力加速度大小为，地球自转的周期为，引力常量为。假设地球可视为质量均匀分布的球体。下列说法不正确的是（　）

A. 质量为的物体在地球北极受到的重力大小为

B. 质量为的物体在地球赤道上受到的万有引力大小为

C. 地球的半径为

D. 地球的密度为

【答案】A

【解析】

【详解】略

8. 如图所示，地球的两颗人造卫星甲、乙分别在圆轨道、椭圆轨道上运动，A、B分别是椭圆轨道的近地点、远地点，与地心的距离分别为r、，两轨道相切于A点，则甲、乙的周期之比为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】由题图可得甲的圆轨道半径为

乙的椭圆轨道的半长轴为

由开普列第三定律可得

综合可得

故选A。

9. 2021年5月“天舟二号”飞船发射升空，与天宫二号空间站的“天和核心舱”完成精准对接，对接后形成的组合体在距离地球400多公里的圆轨道上运行。下列分析正确的是（　　）

A. 对接前的一瞬间，两航天器受到地球的引力大小一定相等

B. 对接后，两航天器组合体绕地球做圆周运动的速度大于第一宇宙速度

C. “天舟二号”和“天和核心舱”在同一轨道运行，直接加速就可以与核心舱对接

D. “天舟二号”需要在较低轨道加速才能完成与“天和核心舱”对接

【答案】D

【解析】

【详解】A．由于不知道两航天器的质量关系，所以对接前的一瞬间，两航天器受到地球的引力大小不一定相等，A错误；

B．假设地球半径为，地球质量为，根据万有引力提供向心力

解得组合体绕地球做圆周运动的速度为

第一宇宙速度为卫星在地球表面处绕地球做匀速圆周运动时的速度，则有

解得第一宇宙速度为

可知两航天器组合体绕地球做圆周运动的速度小于第一宇宙速度，B错误；

CD．“天舟二号”需要在低轨道加速，使万有引力不足以提供向心力，做离心运动，与“天和核心舱”对接，C错误，D正确；

故选D。

10. 人造地球卫星在地面表面附近绕地球做匀速圆周运动的速度为，角速度为，加速度为，周期为。有一颗人造地球卫星在离地面高度等于地球半径的轨道上做匀速圆周运动，则（　　）（若地球的半径为R）

A. 它的速度为

B. 它的运动周期为

C. 它的加速度为

D. 它的角速度为

【答案】C

【解析】

【详解】A．研究地面附近卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，列出等式

研究另一个卫星绕地球做匀速圆周运动

联立可以得到

故A错误；

B．研究地面附近的卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，列出等式

得

则另一个卫星的周期

故B错误；

C．忽略地球自转的影响，根据万有引力等于重力

得

则另一个卫星的加速度

故C正确；
D．根据可知另一个卫星的角速度

故D错误。

故选C。

11. 2020年7月23日“天问一号”火星探测器成功发射，开启了火星探测之旅，迈出了我国行星探测第一步。如图所示，是我国发射的“天问一号”火星探测器的运动轨迹示意图。首先在地面上由长征五号运载火箭发射升空，然后经过漫长的七个月进行地火转移飞行，成为环绕火星飞行的一颗卫星，“天问一号”距火星表面高度为h，绕火星做周期为T的匀速圆周运动，到达近火点时精准“刹车”被火星捕获，已知火星半径为R，引力常量为G，以下说法中正确的是（　　）

A. 长征五号需要把“天问一号”加速到第一宇宙速度

B. 近火点的“刹车”是为了减小火星对“天问一号”的引力

C. 火星的平均密度为

D. “天问一号”圆周运动的线速度大小为

【答案】D

【解析】

【详解】A．“天问一号”需要脱离地球的束缚，则长征五号需要把“天问一号”加速到第二宇宙速度，故A错误；

B．根据可知，近火点“刹车”时，火星对“天问一号”的引力不变，故B错误；

C．设火星的质量为，“天问一号”的质量为，根据万有引力提供向心力有

火星的体积为

则火星的平均密度为

故C错误；

D．根据公式可知，“天问一号”圆周运动的线速度大小为

故D正确。

故选D。

12. 若地球绕太阳公转的周期与月球绕地球公转的周期之比为p，地球绕太阳公转的半径与月球绕地球公转的半径之比为q，则太阳质量与地球质量之比是（  ）

A. pq B.  C.  D. qp2

【答案】B

【解析】

【详解】根据万有引力提供向心力

可得中心天体质量

所以有

故选B。

13. 2022年4月16日，“神舟十三号”返回舱载着翟志刚、王亚平、叶光富三位宇航员在东风着陆场安全降落，结束了183天太空之旅顺利返回地球。返回舱从工作轨道Ⅰ返回地面的运动轨迹如图，椭圆轨道Ⅱ与圆轨道Ⅰ、Ⅲ分别相切于P、Q两点，返回舱从轨道Ⅲ上适当位置减速后进入大气层，最后在东风着陆场着陆。下列说法正确的是（　　）

A. 返回舱在Ⅰ轨道上P需要向运动方向的反方向喷气进入Ⅱ轨道

B. 返回舱在Ⅱ轨道上运动的周期小于返回舱在Ⅲ轨道上运动的周期

C. 返回舱在Ⅲ轨道的速度小于在Ⅰ轨道的速度

D. 返回舱在Ⅰ轨道经过P点时加速度等于在Ⅱ轨道经过P点时加速度

【答案】D

【解析】

【详解】A．返回舱在P点由轨道I进入轨道Ⅱ，需减速，可向运动方向喷气使得速度减小，做近心运动，故A错误；

B．根据开普勒第三定律知返回舱在Ⅱ轨道上运动的周期大于返回舱在Ⅲ轨道上运动的周期，故B错误；

C．由解得

所以返回舱在Ⅲ轨道的速度大于在Ⅰ轨道的速度，故C错误；

D．由解得

所以返回舱在Ⅰ轨道经过P点时加速度等于在Ⅱ轨道经过P点时加速度，故D正确。

故选D。

14. 宇宙中半径均为两颗恒星、，相距无限远。若干行星分别环绕恒星、运动的公转周期平方与公转半径立方的规律如图所示。不考虑两恒星的自转。则（　　）

A. 的质量小于的质量

B. 密度等于的密度

C. 表面的环绕速度大于表面的环绕速度

D. 表面的重力加速度小于表面的重力加速度

【答案】C

【解析】

【详解】A．根据万有引力提供向心力得出

得

根据图象可知的比较大，所以行星S1的质量大于行星S2的质量，故A正确；

B．由图可知，两星球的半径相等，则体积相等，根据可得的密度大于的密度，故B错误；

C．根据

可得

可知表面的环绕速度大于表面的环绕速度，故C正确；

D．根据

可得

可知表面的重力加速度大于表面的重力加速度，故D错误。

故选C。

15. 2021年，中国科学院沈阳自动化研究所主持研制的“海斗一号”（如图）在无缆自主模式下刷新了中国下潜深度纪录，最大下潜深度超过了10000米，首次实现了无缆无人潜水器万米坐底并连续拍摄高清视频影像。若把地球看成质量分布均匀的球体，且球壳对球内任一质点的万有引力为零，忽略地球的自转，则下列关于“海斗一号”下潜所在处的重力加速度g和下潜深度h的关系图像可能正确的是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】D

【解析】

【详解】设地球的质量为M，地球的半径为R，“海斗一号”下潜h深度后，以地心为球心、以为半径的地球的质量为，则根据密度相等有

由于球壳对球内任一质点的万有引力为零，根据万有引力定律有

联立以上两式并整理可得

由该表达式可知D正确，ABC错误。

故选D。

16. 摩天轮往往是一个地方的标志性建筑，如图所示，乘客随座舱在竖直面内做匀速圆周运动，下列叙述正确的是（  ）

A. 乘客随座舱向下转动时，乘客重力做负功

B. 摩天轮匀速转动过程中，乘客重力的瞬时功率保持不变

C. 乘客随座舱向下转动时，支持力对乘客做负功

D. 摩天轮匀速转动过程中，乘客所受的合力大小不变

【答案】CD

【解析】

【详解】A．乘客随座舱向下转动时，乘客重力做正功，选项A错误；

B．摩天轮匀速转动过程中，竖直分速度不断变化，根据

P=mgvy

可知，乘客重力的瞬时功率不断变化，选项B错误；

C．乘客随座舱向下转动时，因支持力方向向上，则支持力对乘客做负功，选项C正确；

D．摩天轮匀速转动过程中，乘客做匀速圆周运动，则所受的合力大小不变，选项D正确。

故选CD。

17. 如图所示，一个大轮通过皮带拉着小轮转动，皮带和两轮之间无滑动，大轮的半径是小轮的3倍，、分别是大轮和小轮边缘上的点，S是大轮上离转动轴的距离是半径的一半的点，则下列说法中正确的是（　　）

A. 、S、三点的角速度之比为1：1：3

B. 、S、三点的线速度之比为2：1：2

C. 、S、三点的周期之比为1：1：3

D. 、S、三点的向心加速度之比为1：2：6

【答案】AB

【解析】

【详解】、同缘传动则线速度相等，、S同轴转动则角速度相等。

A．、S、三点的角速度之比为

故A正确；

B．、S、三点的线速度之比为

故B正确；

C．、S、三点的周期之比为

故C错误；

D．、S、三点的向心加速度之比为

故D错误。

故选AB。

18. 如图，从地面上方某点，将一质量为1kg的小球以10m/s的初速度沿水平方向抛出，小球经过1s落地，不计空气阻力，。则可求出（　　）

A. 小球下落过程中重力做功为100J

B. 小球落地时重力的瞬时功率为100W

C. 小球落地时的速度大小是15m/s

D. 小球落地时的速度方向与水平地面成45°角

【答案】BD

【解析】

【详解】A．小球下落的竖直高度

重力做功为

WG=mgh=50J

故A错误；

B．小球落地时重力的瞬时功率为

PG=mgvy=mg∙gt=100W

故B正确；

C．小球落地时的速度大小是

故C错误；

D．小球落地时的速度方向与水平地面夹角正切值

则

故D正确。

故选BD

19. 2021年10月，中国发射了首颗太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”，用于实现太阳波段光谱成像的空间探测。该卫星轨道为圆轨道，通过地球南北两极上方，离地高度约为。如图所示，a为羲和号，b为地球同步卫星，c为赤道上随地球一起转动的物体。下列说法正确的是（　　）

A. a的线速度大于b的线速度 B. a的角速度小于c的角速度

C. a的向心加速度小于b的向心加速度 D. a的向心加速度大于c的向心加速度

【答案】AD

【解析】

【详解】A．b卫星的轨道半径大于a卫星的轨道半径，由

 知a的线速度大于b的线速度，故A正确；

B．b卫星的轨道半径大于a卫星的轨道半径，由

知a的角速度大于b的角速度，又b角速度等于c的角速度，所以a的角速度大于c的角速度，故B错误；

C．b卫星的轨道半径大于a卫星的轨道半径，由

知a的向心加速度大于b的向心加速度，故C错误；

D．a的向心加速度大于b的向心加速度，又由

知b的向心加速度大于c的向心加速度，所以a的向心加速度大于c的向心加速度，故D正确。

故选AD。

20. 宇宙中，两颗靠得比较近的恒星，只受到彼此的万有引力作用，分别围绕其连线上的某一点做周期相同的匀速圆周运动，称为双星系统。由恒星A与恒星B组成的双星系统绕其连线上的O点做匀速圆周运动，如图所示。已知它们的运行周期为T，恒星A的质量为M，恒星B的质量为3M，引力常量为G，则下列判断正确的是（　　）

A. 两颗恒星相距

B. 恒星A与恒星B的向心力大小之比为1∶1

C. 恒星A与恒星B的线速度大小之比为1∶3

D. 恒星A与恒星B的轨道半径之比为∶1

【答案】AB

【解析】

【详解】根据万有引力提供向心力，两恒星圆周运动的向心力相等

得两恒星间距

向心力大小之比为

轨道半径之比为

根据

线速度大小之比为

故AB正确，CD错误。

故选AB。

二、填空题（每空2分，共14分）

21. 2020年12月17日凌晨，嫦娥五号返回器携带月球样品，采用半弹道跳跃方式再入返回并安全着陆，标志着我国航天又迈上了一个新台阶。假设我国宇航员乘坐探月飞船登上月球，如图所示是宇航员在月球表面水平抛出小球的闪光照片的一部分已知照片上方格的实际边长为a，闪光周期为T，据此分析：

(1)图中A点______（“是”或“不是”）平抛运动抛出点

(2)小球平抛的初速度为______；

(3)月球上的重力加速度为______；

(4)嫦娥五号上升器月面点火，顺利将携带月壤的上升器送入到预定环月轨道，成功实现我国首次地外天体起飞。已知月球半径为R，结合实验结果估算返回时上升器的最小发射速度______。

【答案】    ①. 是    ②.     ③.     ④.

【解析】

【分析】

【详解】(1)[1]图中四点水平方向间距相等，可知时间间隔相等，竖直方向位移之比为1∶3∶5，根据初速度为零的匀变速运动的规律可知，可知A点是平抛运动抛出点。

(2)[2]小球平抛的初速度为

(3)[3]竖直方向，根据

可得月球上的重力加速度为

(4)[4]根据

可得返回时上升器的最小发射速度

22. 某汽车发动机的额定功率为50kW，汽车质量为5t，汽车在运动中所受阻力的大小恒为车重的0.1倍。（g取10m/s2）

（1）若汽车以额定功率启动，则汽车所能达到的最大速度是_________m/s；

（2）当汽车速度达到5m/s时，其加速度是_________m/s2；

（3）若汽车以恒定加速度1m/s2启动，则其匀加速过程能维持_________s。

【答案】    ①. 10    ②. 1    ③. 5

【解析】

【详解】（1）[1]当牵引力等于阻力时，速度达到最大，根据

可得

（2）[2]根据

可得

根据牛顿第二定律可得

解得

（3）[3]根据牛顿第二定律可知

解得

根据

可得

其匀加速过程能维持时间为

三、计算题（本大题有3个小题，共26分。解答应有必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的，答案中必须写出数值和单位。）

23. 质量的物体，在水平方向力的作用下，物体与平面间的动摩擦因数，物体从静止开始运动，运动时间。求：

（1）力在内对物体所做的功

（2）力在内对物体所做功的平均功率

（3）在末力对物体做功的瞬时功率

【答案】（1）96J；（2）24W；（3）48W

【解析】

【详解】（1）由牛顿第二定律可得

解得

a=1m/s2

4s内的位移为

力F在4s内对物体所做功为

（2）平均功率为

（3）4s末的速度为

在4s末力F对物体做功的瞬时功率为

24. 宇航员站在一星球表面上的高h（远小于星球半径）处，沿水平方向抛出一个小球，抛出时初速度为v，小球落到星球表面，测得抛出点与落地点之间的水平距离为L，已知该星球的半径为R，引力常数为G。

（1）该星球表面的重力加速度为多少？

（2）该星球的质量为多少？

（3）若要使水平抛出的小球不落下来而环绕星球做圆周运动，则至少需要以多大的速度抛出小球？

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）设星球表面的重力加速度为g，则根据小球的平抛运动规律得

联立得

（2）再由

解得

（3）根据万有引力等于向心力得

解得

抛出小球的速度至少为。

25. 如图所示，A是地球的同步卫星。另一卫星B的圆形轨道也位于赤道平面内，离地面高度为h。已知地球半径为R，地球自转角速度为，地球两极处的重力加速度为g，O为地球中心。求：

（1）求卫星B的运行的角速度为。

（2）如卫星B绕行方向与地球自转方向相同，某时刻A、B两卫星相距最近（O、B、A在同一直线上），则至少经过多长时间，他们再一次相距最近？

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）根据万有引力提供向心力有

又有

联立解得

（2）设至少经过时间，他们再一次相距最近，根据题意有

代入数据解得