河北省衡水市武强中学2023-2024学年高一下学期期中考试物理试卷（Word版附解析）

这是一份河北省衡水市武强中学2023-2024学年高一下学期期中考试物理试卷（Word版附解析），共16页。试卷主要包含了一行星绕恒星做圆周运动等内容，欢迎下载使用。

考试时间：75分钟；命题人：李彦炜
注意事项：
1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息 2．请将答案正确填写在答题卡上
第Ⅰ卷选择题（共46分）
一、单选题（本题共7小题，每小题4分，共28分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）
1．在水平公路上行驶的汽车，当汽车以一定速度运动时，车轮与路面间的最大静摩擦力恰好等于汽车转弯所需要的向心力，汽车沿如图的圆形路径（虚线）运动、当汽车行驶速度突然增大，则汽车的运动路径可能是 （ ）
ⅠB．Ⅱ
ⅢD．Ⅳ
2．自行车后轮原地空转，其上A、B两点（如图）的线速度大小分别为vA、vB。下列判断正确的是（ ）
A．vA>vB B．vAC．vA =vB D．A、B两点的线速度方向相同
3．如图所示的四幅图表示的是有关圆周运动的基本模型，下列说法正确的是（ ）
A．如图a，汽车通过拱桥的最高点时重力提供向心力
B．图b所示是一圆锥摆，合力沿绳指向悬点
C．如图c，小球在光滑而固定的圆锥筒内做匀速圆周运动，合力指向圆心
D．如图d，火车转弯超过规定速度行驶时，内轨对内轮缘会有挤压作用
4．如图所示，“嫦娥一号”发射后绕地球椭圆轨道运行，多次调整后进入奔月轨道，接近月球后绕月球椭圆轨道运行，调整后进入月球表面轨道。已知a是某一地球椭圆轨道的远地点，b和c是不同月球椭圆轨道的远月点，a点到地球中心的距离等于b点到月球中心的距离。则“嫦娥一号”（ ）
A．在a点速度小于地球第一宇宙速度
B．在a点和在b点的加速度大小相等
C．在b点的动能大于在c点的动能
D．在奔月轨道上所受的万有引力一直减小
5．如图所示，北斗卫星导航系统中，静止轨道卫星和中圆轨道卫星均绕地球做匀速圆周运动。它们的轨道高度分别为36000km和21500km。线速度大小分别为和，角速度大小分别为和，下列判断正确的是（ ）
＜，＜
＞，＞
＞，＜
＜，＞
6．某乘客在慧如公园乘坐摩天轮，设乘客到摩天轮中心的距离为，摩天轮做匀速圆周运动，重力加速度为，下列说法正确的是（ ）
A．在最低点时乘客对座椅的压力比座椅对乘客的支持力大
B．乘客的加速度不变
C．在最高点时乘客线速度可以小于
D．运动中处在与圆心等高的点时乘客处于平衡状态
7．如图甲所示，在水平地面上放置一个质量为m=5kg的物体，让其在随位移均匀减小的水平推力作用下运动，推力随位移x变化的图象乙所示，已知物体与地面间的动摩擦因数为μ=0.5，g=10m/s2，下列说法正确的是（ ）
A．物体先做加速运动，推力撤去时开始做减速运动
B．物体在水平面上运动的最大位移是10m
C．物体运动的最大速度为3m/s
D．物体在运动中的加速度先变小后不变
二、多选题（本题共3小题，每小题6分，共18分．在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求．全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分．）
8．一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
9．一质量为的物体静止在水平桌面上，在水平拉力F的作用下，沿水平方向运动后撤去外力，其图像如图所示，下列说法错误的是（ ）
A．在内，合外力做的功为B．在内，合外力做的功为
C．在内，摩擦力做的功为D．在内，摩擦力做的功为
10．质量为的小球用长为的轻质细线悬挂在点，在点的正下方处有一光滑小钉子，把细线沿水平方向拉直，如图所示，无初速度地释放小球，当细线碰到钉子的瞬间（瞬时速度不变），设细线没有断裂，则下列说法正确的是（ ）
小球的角速度突然增大
小球的角速度突然减小
小球对细线的拉力保持不变
小球对细线的拉力突然增大
第II卷（非选择题 共54分）
三、实验题（11题10分，12题5分）
11．某实验小组的同学利用如图甲所示的实验装置完成了“向心力与线速度关系”的探究，将小球用质量不计的细线系于固定在铁架台上的力传感器上，小球的下端有一宽度为d的遮光片，测得小球的直径为D、线长为L，重力加速度用g表示。
请回答下列问题：
用游标卡尺测量遮光片的宽度为 6.75mm，如果遮光片经过光电门时的遮光时间为s，则小球通过光电门时的速度为v= m/s。
（2）小球通过光电门时力传感器的示数为，如果小球及遮光片总质量为m，则向心力为F= ；改变小球释放点的高度，多次操作，记录多组、v的数据，作出的图像，如果图线的斜率为k，则小球和遮光片的总质量为 （用k、L、D表示）。
（3）如上操作，结果发现向心力的理论值总大于F，则下列说法正确的是 。（填选项前字母）
A．小球的质量偏大 B．小球不是由静止释放的
C．小球运动过程中受阻力的作用 D．测量的小球速度偏大
12．某同学被中国空间站“天宫课堂”展示的奇妙现象深深吸引，联想到平时做过或思考过的实验，他提出了一组问题并邀你作答：
（1）在围绕地球做匀速圆周运动的空间站内，下列力学实验中，不能够顺利完成的是 和 。（填正确答案标号）
A． B．
C．
（2）不能够顺利完成的原因主要是 ，其结果是 （至少回答对一个实验造成的结果）。
四、解答题（13题12分，14题13分，15题15分）
13．有一辆质量为800kg的小汽车驶上圆弧半径为50m的拱桥。g取10 m/s2。
（1）汽车达到桥顶时速度为5m/s，桥顶对汽车的支持力为多大？
（2）汽车以多大速度经过桥顶时恰好对桥没有压力？
（3）若此汽车以5m/s速度经过半径为50m的凹桥时，桥底对汽车的支持力又为多大？
14．在一次抗洪抢险活动中，解放军某部利用直升机抢救一重要物体，静止在空中的直升机上的电动机通过悬绳将物体从离直升机90m处的地面上吊到机舱里。 已知物体的质量为80kg，吊绳的拉力不能超过1200N，电动机的最大输出功率为12kW。为尽快把物体安全救起，操作人员采取的办法是，先让吊绳以最大的拉力工作一段时间，达到最大功率后电动机就以最大功率工作，当物体到达机舱时恰好达到最大速度。（g取10m/s2）求：
(1)物体刚到达机舱时的速度大小；
(2)匀加速阶段上升的高度。
15．开普勒第三定律指出：所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等。该定律对一切具有中心天体的引力系统都成立。如图所示，如果“嫦娥五号”探月卫星在半径为的圆形轨道Ⅰ上绕月球运行，周期为，月球的半径为，引力常量为，某时刻“嫦娥五号”卫星在点变轨进入椭圆轨道Ⅱ，椭圆轨道Ⅱ的点在月球表面，、、三点在一条直线上。求：
（1）月球的密度；
（2）“嫦娥五号”探月卫星在椭圆轨道Ⅱ上运行的周期。
高一物理期中考试参考答案：
1．B
【详解】当汽车行驶速度突然增大时，最大静摩擦力不足以提供其需要的向心力，则汽车会发生离心运动，且合外力为滑动摩擦力，又因为合外力在运动轨迹的凹侧，即汽车的运动路径可能沿着轨迹Ⅱ。
故选B。
2．A
【详解】ABC．A、B两点在同一车轮上绕同一圆心做圆周运动，所以角速度大小相同，而，则根据可知，故A正确，BC错误；
D．圆周运动的线速度沿轨迹切线方向，所以 A、B两点的线速度方向不同，故D错误。
故选A。
3．C
【详解】A．汽车通过拱桥得最高点时，向心力方向向下，重力和支持力的合力提供向心力，A错误；
B．圆锥摆的合力指向圆心，B错误；
C．小球在光滑而固定的圆锥筒内做匀速圆周运动，支持力和重力的合力提供向心力，指向圆心，C正确；
D．火车速度过大时，外轨对外轮缘有挤压作用，D错误。
故选C。
4．A
【详解】A．地球第一宇宙速度等于卫星在地球表面轨道绕地球做圆周运动的线速度，是卫星绕地球转动的最大运行速度，故“嫦娥一号”在a点速度小于地球第一宇宙速度，A正确；
B．在a点，根据牛顿第二定律可得
解得
在b点，根据牛顿第二定律可得
解得
由于a点到地球中心的距离等于b点到月球中心的距离，且地球质量大于月球质量，可得
B错误；
C．卫星绕同一中心天体转动时，从低轨道变轨到高轨道，需要在变轨处点火加速，此过程卫星的机械能增加，可知同一卫星绕同一中心天体转动时，轨道越高卫星的机械能越大，故“嫦娥一号”在b点的机械能大于在c点的机械能，C错误；
D．在奔月轨道上，卫星受到地球的引力越来越小，受到月球的引力越来越大，可知“嫦娥一号”受到的万有引力先减小后增大，D错误。
故选A。
5．A
【详解】根据万有引力提供向心力，则
解得
，
由上述结果可知，轨道半径r越大，角速度越小，线速度v就越小，所以＜，＜。
故选A。
6．C
【详解】A．在最低点时乘客对座椅的压力与座椅对乘客的支持力是一对作用力与反作用力，大小相等，故A错误；
B．摩天轮做匀速圆周运动时，乘客也做匀速圆周运动，加速度的大小保持不变，但方向是改变的，故B错误；
C．在最高点时，由重力和支持力的合力提供向心力，合力向下，则有
可以看出当支持力大于零时，有
故在最高点时乘客线速度可以小于，故C正确；
D．在与圆心等高的点时，乘客做圆周运动，处于不平衡状态，重力等于支持力，合力充当向心力，故D错误。
故选C。
7．C
【分析】物体在水平方向受到摩擦力和推力，推力小于摩擦力时物体开始减速；根据牛顿第二定律，当物体的合力最大时，其加速度最大．由图读出推力的最大值即可求出最大加速度．分析物体的运动情况：物体先加速运动，当合力为零为后做减速运动．速度最大时推力就能得到，再由图读出位移．由动能定理可求出最大速度。
【详解】A．物体先做加速运动，当推力小于摩擦力时开始做减速运动，故A错误；
B．由图象得到推力对物体做功等于“面积”，得推力做功为
对整个过程，运用动能定理
代入数据解得最大位移
故B错误；
C．由图象可得推力随位移x是变化的，当推力等于摩擦力时，加速度为0，速度最大，则此时
由图得到F与x的函数关系式为
将F=25N代入数据得
由动能定理可得
代入得
解得最大速度为
故C正确；
D．拉力一直减小，而摩擦力不变，故加速度先减小后增大，故D错误。
故选C。
【点评】本题有两个难点：一是分析物体的运动过程，得出速度最大的条件；二是能理解图象的物理意义，“面积”等于推力做功，是这题解题的关键。
8．BC
【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。
9．BCD
【详解】AB．内，速度增加，根据动能定理知，合力做正功
A正确B错误；
CD．根据速度时间图线的斜率表示加速度可知，匀减速运动的加速度大小
根据牛顿第二定律得，阻力
速度时间图像与时间轴围成的面积表示位移，在内物体的位移大小
摩擦力做功
CD错误。
故选BCD。
10．AD
【详解】
AB．根据题意，细线碰到钉子的瞬间，小球的瞬时速度不变，但其做圆周运动的半径从突变为，由
可知小球的角速度突然增大，故A正确，B错误；
CD．根据
可知小球受到的拉力增大，由牛顿第三定律知，小球对细线的拉力增大，故C错误，D正确。
故选AD。
11． 0.675 D
【详解】（1）]小球经过光电门时的遮光时间极短，则该过程的平均速度近似等于瞬时速度，则小球的速度大小为
（2）[3]小球通过最低点时的向心力为细线的拉力与小球重力的合力，即
由牛顿第二定律得
整理得
由图像可知
解得
（3）因为遮光片做圆周运动的速度大于小球做圆周运动的速度，实验中用遮光片速度代替小球速度进行的计算。由
可知理论值总大于F，说明测量的小球速度偏大，故D正确，ABC错误。
故选D。
12． B C 空间站内的物体处于完全失重状态，或万有引力（重力）全部用来提供向心力 ①B实验中的砝码无法牵引小车做匀加速直线运动，或细绳对小车无作用力，或小车始终保持原来的运动状态。②C实验中，锤子敲击弹簧片后，左端小球仍然静止，右端小球将做匀速运动
【详解】（1）[1][2]在空间站内处于完全失重状态，与重力有关的现象会消失，但仍可以用弹簧测力计进行探究力的合成的实验；验证动量守恒的实验也可以进行。但是探究加速度与力的关系实验由于完全失重，砝码对绳拉力为零，无法进行，平抛运动实验也无法进行。不能顺利完成的是B和C。
（2）[3][4]根据以上分析可知，不能完成的原因是空间站内的物体处于完全失重状态，或万有引力（重力）全部用来提供向心力；结果是B实验中的砝码无法牵引小车做匀加速直线运动，或细绳对小车无作用力，或小车始终保持原来的运动状态。C实验中，锤子敲击弹簧片后，左端小球仍然静止，右端小球将做匀速运动
13．（1）7600N；（2）；（3）8400N
【详解】（1）当以v1=5m/s的速度过桥顶时，有
代入数据解得
N1=7600N
（2）当汽车经过桥顶恰好对桥没有压力时，由重力提供向心力，则有
解得
（3）当以v3=5m/s的速度过桥底时，有
代入数据解得
N2=8400N
14．(1)15m/s ；(2)10m
【详解】(1)由题可知
，
解得
即物体刚到达机舱时的速度为15m/s。
(2)物体匀加速上升的加速度
匀加速阶段的末速度
匀加速上升的时间
匀加速上升的高度
15．（1）；（2）
【详解】（1）“嫦娥五号”卫星在轨道Ⅰ上运行时，根据万有引力提供向心力可得
解得
又
联立解得月球的密度为
（2）椭圆轨道Ⅱ的半长轴为
根据开普勒第三定律可得
解得