河南省郑州市高一（下）开学测试物理试题（word版含答案）

河南省郑州市高一（下）开学测试物理试题
一、多选题
1．下列说法错误的是 （ ）
A．做曲线运动的物体的合力一定是变化的
B．两个互成角度的匀变速直线运动的合运动可能是直线运动
C．做圆周运动的物体的加速度是变化的，方向一定指向圆心
D．平抛运动的物体在相等的时间内速度变化相同
2．如图所示，倾角为θ的斜面足够长，小球以大小相等的初速度从同一点向各个方向抛出，则关于小球落到斜面上的所用时间说法错误的是(不计空气阻力)( )
A．小球竖直向下抛，所用时间最短
B．小球垂直斜面向下抛出用时最短
C．小球水平向左抛出用时最长
D．小球竖直向上抛出用时最长
3．质量均为m的小球A、B分别固定在一长为L的轻杆的中点和一端点，如图所示。当轻杆绕另一端点O在光滑水平面上做角速度为ω的匀速圆周运动时，则（　　）
A．处于中点的小球A的线速度为
B．处于中点的小球A的加速度为
C．处于端点的小球B所受的合外力为
D．轻杆段中的拉力与段中的拉力之比为3：2
二、单选题
4．在云南省某些地方依靠滑铁索过江（如图甲），若把滑铁索过江简化成图乙的模型，铁索的两个固定点A、B在同一水平面内，AB间的距离为L=80m，绳索的最低点离AB间的垂直距离为h=8m，若把绳索看做是圆弧，已知一质量m=52kg的人借助滑轮（滑轮质量不计）滑到最低点的速度力10m/s，则下列说法正确的是（g取10m/s2）（　　）
A．在滑到最低点时人处于失重状态
B．可求得绳索的圆弧半径为104m
C．人在滑到最低点时对绳索的压力为470N
D．人在整个绳索上运动可看成是匀速圆周运动
5．如下图示为摩天轮的简化模型图，轮外装挂48个360度透明座舱。假设某一次娱乐中该摩天轮正以速率匀速运转，摩天轮上每个位置与中心O点处的距离都为R。有一质量为m的游客在不同的时刻分别处于图中的甲、乙、丙三个位置处，重力加速度为g，在整个转动过程中所有的游客都扣好了如下图2所示的安全带。摩天轮静止的时候假设该游客的安全带调节到恰好合适且对游客没有挤压，则下列关于该游客在这三个位置分别对座位压力的大小关系的说法正确的是（　　）
A．该游客在随摩天轮转动的过程中机械能守恒
B．该游客在甲、乙、丙三处与安全带都没有相互作用力
C．游客在甲处有完全失重的感觉
D．丙处位置对座位的压力大小为mg
6．如图所示，从某高度水平抛出一小球，经过时间t到达地面时，速度与水平方向的夹角为θ，不计空气阻力，重力加速度为g，下列说法正确的是
A．若小球初速度增大，则θ减小
B．小球在t时间内的位移方向与水平方向的夹角为
C．若小球的初速增大，小球落地时重力的瞬时功率将增大
D．若小球的初速增大，小球落地过程中重力的平均功率将增大
7．市场上出售的苍蝇拍，把手长50cm的明显比30cm的使用效果好，这是因为使用把手长的拍子打苍蝇时（ ）
A．苍蝇看不见持拍人而容易被打
B．由于拍子转动的角速度大而易打到苍蝇
C．由于拍子转动的线速度大而易打到苍蝇
D．由于拍子的击打力度更大而易打死苍蝇
8．如图所示A，B，C三个物体（可视为质点）放在旋转圆台上，动摩擦因数均为μ（运动过程中最大静摩擦力等于滑动摩擦力），A质量是2m，B和C质量均为m，A，B离轴距离为R，C离轴距离为2R，当圆台旋转时，以下选项错误的是（ ）
A．若A，B，C均未滑动，则C的向心加速度最大
B．若A，B，C均未滑动，则B的摩擦力最小
C．当圆台转速增大时，B比A先滑动
D．当圆台转速增大时，C比B先滑动
9．如图甲所示的一次训练中，运动员腰部系着不可伸长的绳拖着质量m＝11 kg的轮胎从静止开始沿着平直的跑道加速奔跑，绳与水平跑道的夹角是37°，5 s后拖绳从轮胎上脱落，轮胎运动的v－t图象如图乙所示，不计空气阻力，已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，重力加速度g＝10 m/s2，则下列说法正确的是(　　)
A．轮胎与地面间的动摩擦因数μ＝0.2
B．拉力F的大小为55N
C．在0～5s内，轮胎克服摩擦力做功为850J
D．拖绳对轮胎做的功为1750J
10．下列关于运动和力的叙述，正确的是（ ）
A．图甲中滑冰运动员，在弯道处若地面摩擦力突然消失，他将沿着弯道半径方向“离心”而去
B．图乙中，小球在碗里做匀速圆周运动的向心力就是碗对小球的支持力
C．图丙中，在水平直跑道上减速运动的航天飞机，伞对飞机的拉力大于飞机对伞的拉力
D．图丁中，人在体重计上站起的过程，指针示数可能会先变大后变小
11．A、B两艘快艇在湖面上做匀速圆周运动（如图），在相同时间内，它们通过的路程之比是4∶3，运动方向改变的角度之比是3∶2，则它们（　　）
A．线速度大小之比为2∶3 B．角速度大小之比为3∶4
C．圆周运动的半径之比为9∶8 D．向心加速度大小之比为2∶1
12．如图，在斜面顶端以不同的初速度水平抛出几个小球，所有小球均落在斜面上。忽略空气阻力，下列说法正确的是（　　）
A．小球的运动时间与初速度的平方成正比
B．所有小球落到斜面上时的速度方向均不相同
C．所有小球的竖直位移与水平位移之比均不相等
D．小球从抛出到离斜面最远的过程中，竖直位移为总竖直位移的
三、实验题
13．某同学在“探究平抛运动的规律”时做了以下操作。
（1）先采用图甲所示装置，用小锤打击弹性金属片，金属片把球沿水平方向弹出，他观察到的现象是：小球AB_________（填“同时”或“不同时”）落地；这说明__________。
（2）让AB球恢复初始状态，用较大的力敲击弹性金属片，球在空中运动的时间将_______（填“变长”，“不变”或“变短”）。
（3）接着他用频闪照相机得到小球做平抛运动的闪光照片，图乙是照片的一部分，正方形小方格每边长，闪光的快慢是每秒30次，则可以计算出小球做平抛运动的初速度是______。（保留2位有效数字）
14．图甲是“研究平抛物体的运动”的实验装置图．
（1）实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端切线________．每次让小球从同一位置由静止释放，是为了每次平抛________．
（2）图乙是正确实验取得的数据，其中O为抛出点，则此小球做平抛运动的初速度为________m/s．（g取9．8m/s2）
四、解答题
15．如图，、为物体平抛运动轨迹上的两点，已知物体在点的速度大小为，方向与竖直方向的夹角为，物体运动到点时速度方向与竖直方向的夹角为，重力加速度为，求、两点间的高度差．
16．如图所示，在倾角为37° 的斜坡上，从A点水平抛出一个物体，物体落在斜坡的B点，测得AB两点间的距离是75 m，g取10 m/s2．求：
(1)物体抛出时速度的大小；
(2)落到B点时的速度大小(结果带根号表示)．
17．如图所示是某公司设计的“2009”玩具轨道，是用透明的薄壁圆管弯成的竖直轨道，其中引入管道AB及“200”管道是粗糙的，AB是与“2009”管道平滑连接的竖直放置的半径为R＝0.4 m的圆管轨道，已知AB圆管轨道半径与“0”字型圆形轨道半径相同．“9”管道是由半径为2R的光滑圆弧和半径为R的光滑圆弧以及两段光滑的水平管道、一段光滑的竖直管道组成，“200”管道和“9”管道两者间有一小缝隙P.现让质量m＝0.5 kg的闪光小球(可视为质点)从距A点高H＝2.4 m处自由下落，并由A点进入轨道AB，已知小球到达缝隙P时的速率为 vP＝8 m/s，g取10 m/s2.求：
(1)小球通过粗糙管道过程中克服摩擦阻力做的功；
(2)小球通过“9”管道的最高点N时对轨道的作用力；
(3)小球从C点离开“9”管道之后做平抛运动的水平位移．
18．如图所示，水平转台上有一个质量m=2kg的小物块，用长L=0.5m的细线将物块连接到转轴上，此时细线恰好绷直无拉力，细线与竖直转轴的夹角θ=37°，物块与转台间的动摩擦因数μ=0.5，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，物块随转台由静止开始逐渐加速转动。g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。求：
（1）当转台角速度ω1=3rad/s时，物块受到的摩擦力；
（2）当转台角速度ω2为多大时，物块刚要离开转台；
（3）转台从静止开始加速到角速度ω2的过程中，转台对物块做的功。
试卷第页，共页
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参考答案：
1．AC
【解析】
【详解】
试题分析：做曲线运动的物体的合力可以是恒力，也可以是变力，故A选项错误；两个互成角度的匀变速直线运动的合运动分两种情况：当合外力与与合速度在同一条直线时，物体做匀变速直线运动，当合外力与与合速度在不同一条直线时，物体做匀变速曲线运动，故B选项的说法正确；做圆周运动的物体的加速度是变化的，因为方向时刻改变，只有匀速圆周运动的物体的加速度时刻指向圆心，故C选项错误；平抛运动的物体速度变化，即平抛运动的物体在相等的时间内速度变化相同，故D选项的说法是正确的，所以本题错误的选项为A、C．
考点：曲线运动
2．ACD
【解析】
【详解】
将小球的运动沿斜面方向和垂直斜面方向分解
可以看出小球垂直斜面向下抛出用时最短，小球垂直斜面向上抛出用时最长，故ACD错误，B正确；
所用时间说法错误的是故选ACD．
3．CD
【解析】
【详解】
A．处于中点的小球A的运动半径为，根据线速度与角速度的关系可知线速度
A错误；
B．处于中点的小球A的加速度为
B错误；
C．处于端点的小球B的向心加速度
由牛顿第二定律可知小球B所受的合外力为
C正确；
D．设轻杆段中的拉力为，轻杆段中的拉力为，对小球A由牛顿第二定律可得
对小球B由牛顿第二定律可得
联立解得
D正确。
故选CD。
4．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．在滑到最低点时人具有向上的向心加速度，所以人对绳索的压力大于人的重力，人处于超重状态。故A错误。
B．设绳索的圆弧半径为r，则由几何知识得：
代入解得，r=104m。故B正确。
C．对人研究：根据牛顿第二定律得：
代入解得人在滑到最低点时绳索对人支持力N=570N，根据牛顿第三定律得知，人在滑到最低点时对绳索的压力为570N．故C错误。
D．人借助滑轮下滑过程中，速度大小是变化的，所以人在整个绳索上运动不能看成匀速圆周运动。故D错误。
故选B。
5．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．除重力做功以外，支持力也做功，由机械能守恒定律可知选项A错误；
B．对于旅客在乙处位置所需向心力根据假设可知由座位的静摩擦力提供
竖直方向有
N乙mg
再根据滑动摩擦力公式可得，这是不符合实际的，由此可知安全带对游客有向下的压力，故选项B错误；
C．假设游客在甲、乙、丙三处与安全带之间都没有相互作用力，只与摩天轮的座椅有相互作用力：对于旅客在甲处位置，由牛顿第二定律有
解得
即在甲处游客自身的重力能完全提供做圆周运动所需的向心力，故有完全失重的感觉；C正确；
D．对于旅客在丙处位置有
得
D错误。
故选C。
6．A
【解析】
【详解】
根据速度关系可得：，可知，若小球初速度增大，t不变，θ减小，故A正确；设位移方向与水平方向的夹角为α，则，故B错误；根据重力瞬时功率表达式：，可知小球落地时重力的瞬时功率与初速度无关，故C错误；重力的平均功率为，可知与下落时间有关，与小球的初速度无关，故D错误．所以A正确，BCD错误．
7．C
【解析】
【详解】
要想打到苍蝇，必须要提高线速度；由于苍蝇拍质量很小，故可以认为人使用时角速度一定，根据公式v=rω，提高拍头的转动半径后，会提高线速度；故选C．
点睛：本题关键是建立物理模型，明确拍头的运动是匀速圆周运动，角速度一定，然后根据公式v=rω分析，基础题．
8．C
【解析】
【分析】
【详解】
AB．三个物体都做匀速圆周运动，合力指向圆心，对任意一个受力分析，如图
支持力与重力平衡
F合 = f = F向
因为A、B、C三个物体共轴转动，角速度ω相等，根据题意
RC = 2RA = 2RB = 2R
由向心力公式
F向 = mω2R
得三物体的向心力分别为
FA = 2mω2R，FB = mω2R，FC = mω22R
因此C的向心加速度最大，B的摩擦力最小，AB正确，不符合题意；
C．对任意一物体，因为摩擦力提供向心力，有
μmg = mω2R
当ω变大时，所需要的向心力也变大，当达到最大静摩擦力时，物体开始滑动，当转速增加时，A、B所需向心力也都增加，且保持2：1关系，但因A、B最大静摩擦力也满足2：1关系，因此A、B会同时滑动，C错误，符合题意；
D．当转速增加时，因它们的最大静摩擦力相等，但B、C所需向心力不等，C大于B所需要的向心力，因此C比B先滑动，D正确，不符合题意。
故选C。
9．C
【解析】
【详解】
A．拖绳从轮胎上脱落后，轮胎的受力分析如图a所示，由v－t图象可得5～7 s内的加速度为a2＝－5 m/s2，根据牛顿运动定律有
N2－mg＝0，
－f2＝ma2，
又因为f2＝μN2，
代入数据可解得
μ＝0.5，
选项A错误；
B．拖绳拉动轮胎的过程中，轮胎的受力分析如图b所示，由牛顿运动定律可得
Fcos 37°－f1＝ma1，
mg－Fsin 37°－N1＝0，
又因为f1＝μN1，由v－t图象可知此过程中的加速度为a1＝2 m/s2，联立以上各式可解得
F＝70 N，
选项B错误；
C．由
Fcos 37°－f1＝ma1
可解得
f1＝34 N，
由图象可知轮胎在0～5 s内的位移为x1＝25 m，故在此过程中克服摩擦力所做的功为
W＝f1x1＝850 J，
选项C正确；
D．由WF＝Fx1cos 37°可得拖绳对轮胎所做的功为WF＝1 400 J，选项D错误．
10．D
【解析】
【详解】
运动员在弯道处，若地面摩擦力突然消失，他将沿切线方向“离心”而去，故A错误．小球在碗中做匀速圆周运动，靠合力提供向心力，合力的方向始终指向圆心，故B错误．伞对飞机的拉力与飞机对伞的拉力是一对作用力和反作用力，大小相等，故C错误．人在体重计上站起时，加速度先向上后向下，先超重后失重，指示针的示数会先变大后变小，故D正确．故选D．
点睛：本题考查了圆周运动、牛顿第二定律、牛顿第三定律的基本运用，会根据加速度的方向确定超失重，知道作用力和反作用力大小相等，与运动状态无关．
11．D
【解析】
【详解】
A．在相同时间内，它们通过的路程之比是4∶3，根据
可知，线速度大小之比为4:3，选项A错误；
B．因速度方向的改变量等于转过的圆心角，快艇在相同时间内运动方向改变的角度之比是3∶2，根据
可知，角速度大小之比为3∶2，选项B错误；
C．根据
v=ωr
可得
可知，圆周运动的半径之比为8∶9，选项C错误；
D．根据
a=ωv
可知，向心加速度大小之比为2∶1，选项D正确。
故选D。
12．D
【解析】
【详解】
A．设斜面底角为α，根据平抛运动规律和几何关系可知
解得
所以小球的运动时间与初速度成正比，故A错误；
B．设小球落到斜面上时的速度方向与竖直方向的夹角为，则
即速度与竖直方向夹角的正切值是位移与竖直方向夹角正切值的2倍，可知速度夹角不变，即所有小球落到斜面上时的速度方向均相同，故B错误；
C．在斜面顶端以不同的初速度水平抛出几个小球，所有小球均落在斜面上，斜面的底角不变，根据
即所有小球的竖直位移与水平位移之比都相等，故C错误；
D．小球在运动过程中距斜面最远是瞬时速度与斜面平行，则速度偏向角为，根据
解得
而落到斜面上时
则有
而竖直位移
可得到
故D正确。
故选D。
13． 同时 平抛运动竖直方向是自由落体运动 不变 0.60
【解析】
【详解】
（1）[1][2]在打击金属片时，两小球同时做平抛运动与自由落体运动，结果两球同时落地，则说明平抛运动竖直方向是自由落体运动；
（2）[3]平抛运动的时间只与高度有关，则让AB球恢复初始状态，用较大的力敲击弹性金属片，球在空中运动的时间将不变。
（3）[4]水平方向匀速运动，有
其中
解得
14． 水平 初速度相同 1．6
【解析】
【详解】
（1）平抛运动的初速度一定要水平，因此为了获得水平的初速度安装斜槽轨道时要注意槽口末端要水平，为了保证小球每次平抛的轨迹都是相同的，这就要求小球平抛的初速度相同，因此在操作中要求每次小球能从同一位置静止释放．
（2）由于O为抛出点，所以根据平抛运动规律有：
x=v0t
y=gt2
将x=32cm，y=19.6cm，代入解得：v0=1.6m/s．
15．
【解析】
【详解】
平抛水平速度不变，有，解得：
到由动能定理得：，解得：
16．(1)20m/s；（2）
【解析】
【详解】
（1）根据
Lsin37°＝gt2
得
则抛出的速度大小
（2）落到B点的竖直分速度
vy=gt=10×3m/s=30m/s
根据平行四边形定则知，物体落到B点的速度
17．(1)2J；(2)35N，方向竖直向上；(3)
【解析】
【详解】
(1) 对小球，从下落点到P点由动能定理，有：
得 J
（2）对小球，从P点到N点由动能定理，有：
在N点：
联立以上得：N，方向竖直竖直向下
由牛顿第三定律，小球在N点对轨道的作用力
N，方向竖直向上
(3) 对小球，从P点到C点由动能定理，有：
得：m/s
小球从C点做平抛运动，有：，
得：m
18．（1）5.4N，方向始终沿半径指向圆心；（2）5rad/s；（3）2.25J
【解析】
【详解】
（1）由题意可知物块所受的最大静摩擦力大小为
当转台角速度ω1=3rad/s时，物体做圆周运动所需的向心力大小为
此时物体所受摩擦力f提供向心力，其大小为
方向始终沿半径指向圆心。
（2）物块刚要离开转台时，细线对物块的拉力T在水平方向的分力提供向心力，在竖直方向的分力与物块重力平衡，即
联立解得
ω2=5rad/s
（3）根据动能定理可得转台从静止开始加速到角速度ω2的过程中，转台对物块做的功为
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