江苏省扬州市高一（下）开学考试物理试题（word版含答案）

江苏省扬州市高一（下）开学考试物理试题
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、多选题
1．如图所示，轻质橡皮筋AB最初处于伸长状态一端悬挂于A点，另一端与小球相连，小球开孔后套在粗糙水平轻杆BC上，AC轴竖直，整个装置先后以角速度和绕轴做匀速圆周运动（），转动过程中小球未发生滑动，则两种情况比较（　　）
A．小球所受合力变大
B．水平轻杆与小球间的弹力可能变大
C．橡皮筋对小球的拉力不变
D．小球与轻杆间的摩擦力一定变大
2．如图所示，一轻杆一端固定质量为m的小球，以另一端O为圆心，使小球做半径为R的圆周运动，以下说法正确的是（　　）
A．小球过最高点时，杆所受的弹力可以等于零
B．小球过最高点时的最小速度为
C．小球过最高点时，杆对球的作用力可以与球所受重力方向相反
D．小球过最高点时，杆对球作用力一定与小球所受重力方向相反
3．如图所示，两个完全相同的物块A和B（均可视为质点）放在水平圆盘上，它们分居圆心两侧，用不可仲长的轻绳相连.两物块质量均为1kg。与圆心距离分别为RA和RB，其中RA< RB且RA=1m。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，当圆盘以不同角速度绕轴OO'匀速转动时，绳中弹力FT与的变化关系如图所示，重力加速度g=10m/s2。下列说法正确的是（　　）
A．物块与圆盘间的动摩擦因数μ = 0. l
B．物块B与圆心距离RB=2m
C．当角速度为1rad/s时圆盘对A的静摩擦力指向圆心
D．当角速度为rad/s时，A恰好要相对圆盘发生滑动
二、单选题
4．一汽车通过拱形桥顶点时速度为10m/s，车对桥顶的压力为车重的，如果要使汽车在桥顶对桥面没有压力，车速至少为（　　）
A．15m/s B．20m/s C．25m/s D．30m/s
5．如图所示，倾角的斜面体C固定在水平面上，置于斜面上的物块B通过细绳跨过光滑定滑轮滑轮可视为质点与小球A相连，连接物块B的细绳与斜面平行，滑轮左侧的细绳长度为L，物块B与斜面间的动摩擦因数开始时A、B均处于静止状态，B、C间恰好没有摩擦力，现让A在水平面内做匀速圆周运动，物块B始终静止，则A的最大角速度为 　　
A． B． C． D．
6．如右图所示是某次实验中用频闪照相方法拍摄的小球(可视为质点)做平抛运动的闪光照片，如果图中每个小方格的边长l表示的实际距离和闪光频率f均为已知量，那么在小球的质量m、平抛的初速度大小、小球通过P点时的速度大小v和当地的重力加速度值g这四个未知量中，利用上述已知量和图中信息（ ）
A．可以计算出m、和v B．可以计算出v、和g
C．只能计算出和v D．只能计算出和g
7．如图所示是磁盘的磁道，磁道是一些不同半径的同心圆。为了数据检索的方便，磁盘格式化时要求所有磁道储存的字节与最里边的磁道的字节相同，最里边的磁道上每字节所占用磁道的弧长为L。已知磁盘的最外边的磁道半径为R，最里边的磁道的半径为r，相邻磁道之间的宽度为d，最外边的磁道不储存字节电动机使磁盘以每秒n圈的转速匀速转动，磁头在读写数据时保持不动，磁盘每转一圈，磁头沿半径方向跳动一个磁道，不计磁头转移磁道的时间。下列说法正确的是（　　）
A．相邻磁道的线速度的差值为
B．最里边的磁道的一个字节通过磁头的时间为
C．读完磁道上所有字节所需的时间为
D．若r可变，其他条件不变，当时，磁盘储存的字节最多
8．如图所示，一质点在xOy平面内运动，经过A、B两点时的速度分别为vA、vB，已知vA>vB，实线为其运动轨迹，在运动过程中，质点始终受到方向沿y轴负方向的恒力作用(图中未画出)，则关于质点的运动情况，下列说法正确的是
A．若质点从A运动到B，则一直做减速运动
B．若质点从A运动到B，则先加速后减速
C．若质点从B运动到A，则一直做加速运动
D．若质点从B运动到A，则先减速后加速
9．若火车按规定速率转弯时，内、外轨对车轮皆无侧压力，则火车以较小速率转弯时
A．仅内轨对车轮有侧压力 B．仅外轨对车轮有侧压力
C．内、外轨对车轨都有侧压力 D．内、外轨对车轮均无侧压力
10．2020年3月，首批援鄂医疗队返程，为向飞机上的医护人员致以崇高的敬意，福建等地在机场举行隆重的“过水门”仪式，寓意为“接风洗尘”。如图所示，两条水柱从两辆大型消防车的同一高度斜向上对称射出，上升的最大高度为20m，且恰好在最高点相遇。不计空气阻力和水柱间的相互影响，重力加速度，则水射出后升高前5m所用的时间是（　　）
A． B． C．1s D．2s
11．如图所示，竖直面内光滑的3/4圆形导轨固定在一水平地面上，半径为R．一个质量为m的小球从距水平地面正上方h高处的P点由静止开始自由下落，恰好从N点沿切线方向进入圆轨道．不考虑空气阻力，则下列说法正确的是（　　）
A．适当调整高度h，可使小球从轨道最高点M飞出后，恰好落在轨道右端口N处
B．若h=2R，则小球在轨道最低点对轨道的压力为4mg
C．只有h≥2.5R时，小球才能到达圆轨道的最高点M
D．若h=R，则小球能上升到圆轨道左侧离地高度为R的位置，该过程重力做功为mgR
12．在光滑的水平面上有相距40cm的两个钉子A和B，长1m的细绳一端系着质量为0.4kg的小球，另一端固定在钉子A上，且细绳平行于水平面．开始时，如图所示，小球和钉子A、B在同一直线上，小球始终以2m/s的速率在水平面上做匀速圆周运动．若细绳能承受的最大拉力是4N，那么从开始到细绳断开所经历的时间是
A．0.8πs B．0.9πs
C．1.2πs D．l.6πs
三、实验题
13．探究向心力大小F与小球质量m、角速度ω和半径r之间关系的实验装置如图所示，转动手柄，可使变速塔轮、长槽和短槽随之匀速转动。皮带分别套在塔轮的圆盘上，可使两个槽内的小球分别以不同角速度做匀速圆周运动。小球做圆周运动的向心力由横臂的挡板提供，同时，小球对挡板的弹力使弹簧测力筒下降，从而露出测力筒内的标尺，标尺上露出的红白相间的等分格数之比即为两个小球所受向心力的比值。已知小球在挡板A、B、C处做圆周运动的轨迹半径之比为1：2：1。
（1）在这个实验中，利用了_______(选填“理想实验法”“等效替代法”或“控制变量法”)来探究向心力的大小与小球质量m、角速度ω和半径r之间的关系；
（2）探究向心力的大小与圆周运动半径的关系时，应选择两个质量_______（选填“相同”或“不同”）的小球，分别放在挡板C与______（选填“挡板A”或“挡板B”）处，同时选择半径______（选填“相同”或“不同”）的两个塔轮；
（3）当用两个质量相等的小球做实验，调整长槽中小球的轨道半径是短槽中小球半径的2倍，转动时发现左、右标尺上露出的红白相间的等分格数之比为1：2，则左、右两边塔轮的半径之比为________。
14．一个有一定厚度、半径为60cm的圆盘A，可以绕通过中心垂直盘面的水平轴转动。圆盘加速度转动时，角速度的增加量与对应的时间t的比值定义为角加速度，即。为检测圆盘做匀加速转动时的角加速度，设计如下实验：如图甲所示，将打点计时器B固定在桌面上，纸带C的一端穿过打点计时器的限位孔D，另一端与圆盘相连，当圆盘转动时，纸带可以卷在圆盘侧面上，接通电源，打点计时器以50Hz的频率开始打点。启动控制装置使圆盘匀加速转动。通过实验我们获得了如图乙所示的纸带（图中a、b、c、d等为计数点，相邻两个计数点间还有4个点未画出，单位：厘米）。那么打点计时器在打下d点时纸带运行的速度大小为______，此时圆盘转动的角速度大小为______，纸带运行的加速度大小为______，圆盘转动的角加速度大小为______。（结果保留两位有效数字，取国际单位制）
四、解答题
15．如图所示，小球通过细线绕圆心O在光滑水平面上做匀速圆周运动。已知小球质量m=0.40kg，线速度大小v=1.0m/s，细线长L=0.25m。求：
(1)小球的角速度大小ω；
(2)细线对小球的拉力大小F。
16．如图所示，在水平桌面上用长为R的硬杆，通过长度为L的细线栓着质量为m的小球。现在让杆绕圆心一端匀速转动，达到稳定时细线与硬杆垂直，小球也做匀速圆周运动。若小球与水平桌面的动摩擦因数为 ，求：
(1)小球所受摩擦力大小；
(2)小球受到细线对它的拉力大小。
17．如图所示，水平光滑桌面上A、B两球质量分别为m1、m2，用一劲度系数为k的轻弹簧相连，一长为L1的水平细线一端与A相连，另一端拴在竖直轴OO′上．当A与B均以角速度ω绕OO′做匀速圆周运动时，弹簧长度为L2，求：
（1）弹簧伸长量；
（2）细线上的弹力大小；
（3）将细线突然烧断瞬间，A、B两球的加速度大小．
18．如图所示，竖直曲线轨道的最低点B的切线沿水平方向，且与一个位于同一竖直面内、半径R=0.40m的光滑圆形轨道平滑连接。现有一个质量m=1kg的滑块（可视为质点），从位于轨道上的A点由静止开始滑下，滑块经B点后恰能通过圆形轨道的最高点C。已知A点到B点的高度h=2m，取g=10m/s2，空气阻力可忽略不计。求：
（1）滑块通过C点时的速度大小；
（2）滑块通过圆形轨道最低点（B点）时对轨道的压力大小；
（3）滑块从A点滑至B点的过程中，滑块克服摩擦阻力所做的功。
试卷第页，共页
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参考答案：
1．AC
【解析】
【分析】
【详解】
A．匀速圆周运动合力提供向心力，转动角速度变大则合力变大，A正确；
BC．转动过程中小球未发生滑动，所以橡皮筋伸长量不变，橡皮筋对小球的弹力不变，故弹力竖直向上的分力不变，所以小球在竖直方向上的合力为0，所以杆与小球间弹力不变，故C正确，B错误；
D．由于最初不清楚橡皮筋拉力在水平方向上的分力是否足以提供向心力，则最初摩擦力的方向不确定，可能水平向右、向左或者为0，所以角速度变大后摩擦力大小变化存在多种情况，故D错误。
故选AC。
2．AC
【解析】
【详解】
A．在最高点时，若小球的速度为时，由重力全部提供向心力，杆所受的弹力为零，故A正确；
B．由杆能够支撑小球，在最高点对小球可提供支持力，所以小球到达最高点时，最小速度为零，故B错误；
CD．小球过最高点时，当球的速度小于时，重力大于小球所需要的向心力，则杆对小球有向上的支持力，则杆对球的作用力可以与球所受重力方向相反；当最高点的速度大于时，重力小于小球所需要的向心力，则杆对球的作用力向下，与重力方向相同．故C正确，D错误。
故选AC。
3．ABD
【解析】
【分析】
【详解】
AB．角速度较小时，物块各自受到的静摩擦力充当向心力，绳中无拉力。根据牛顿第二定律：，因为RA＜RB，所以物块B与圆盘间的静摩擦力先达到最大值，随着角速度增大，轻绳出现拉力，拉力和最大静摩擦力的合力充当向心力。对物块B分析：
则
则根据图像中斜率和截距的数据解得：
，
故AB选项正确；
C．当ω=1rad/s时，由上述方程得绳子中拉力大小，再对A分析，由牛顿第二定律得：
解得
故C选项错误；
D．当A恰好要相对圆盘发生滑动时，其摩擦力为最大值且方向沿半径向外，对A分析：
此时对B分析：
联立解得
rad/s
故D选项正确。
故选ABD。
4．B
【解析】
【分析】
【详解】
设车速为时汽车对桥顶没有压力，则
代入解得
故选B。
5．A
【解析】
【详解】
开始时A、B均处于静止状态，B、C间恰好没有摩擦力，则有mAg=mBgsinθ；解得：mB=2mA；当A以最大角速度做圆周运动时，要保证B静止，此时绳子上的拉力T=mBgsinθ+μmBgcosθ=2mAg；设A以最大角速度做圆周运动时绳子与竖直方向的夹角为α，则cosα＝；对A受力分析可知，物体A做圆周运动的半径R=Lsinα=L，向心力为Fn=Tsinα＝mAg；由向心力公式Fn＝mAω2R，代入数据解得ω=，A正确；故选A．
【点睛】
本题受力过程比较复杂，解题关键是找到当A以最大角速度做圆周运动时，要保证B静止的条件，再求出绳子拉力，再结合受力分析进行求解．
6．B
【解析】
【分析】
【详解】
根据周期和频率的关系得
竖直方向，据
可求出
水平方向
P点竖直方向分速度
故P点速度大小
无法求出小球质量m。
故选B。
7．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．相邻磁道属于同轴传动，故角速度相同，相邻磁道的半径差为d，根据线速度与角速度的关系
可知相邻磁道的线速度的差值为，A错误；
B．磁盘转动一圈所用时间为，磁盘转一圈磁头所读字节的总长为，所以磁头读单位长度的字节所用时间为，又一个字节所占弧长为L，所以最里边的磁道的一个字节通过磁头的时间为，B错误；
C．因为磁盘的最外边的磁道半径为R，最里边的磁道的半径为r，相邻磁道之间的宽度为d，
所以磁盘中共有磁道条数为d，所以磁盘中共有磁道条数为，磁头读完一条磁道所有字节所用时间为，则读完磁道上所有字节所需时间为，C错误；
D．根据题意知每一磁道上的字节数都与最里边的磁道的字节数相等，等于，因为磁盘中共有磁道条数为，所以磁盘中的字节数为
由数学知识知，当时，磁盘储存的字节最多，D正确。
故选D。
8．D
【解析】
【分析】
曲线运动的物体所受到的合力指向曲线弯曲的一侧，物体的运动速度方向是轨迹上某点的切线方向，力的方向和速度的方向夹角为锐角则加速运动，钝角为减速运动。
【详解】
AB． 质点从A到B运动，因力的方向沿y轴负方向不变 ，速度的方向是先斜向右上逐渐变为水平然后是斜向右下，力的方向和速度方向的夹角先是钝角然后是锐角，则质点是先减速，然后加速运动，故AB错；
CD．质点从B到A运动，因力的方向沿y轴负方向不变，速度的方向是先斜向左上逐渐变为水平然后是斜向左下，力的方向和速度方向夹角先是钝角然后是锐角，则质点是先减速，然后加速运动，故C错误D正确。
故选D。
【点睛】
理解好曲线运动的条件，判断物体做加速减速的方法。
9．A
【解析】
【详解】
若火车按规定的速率转弯时，内外轨与车轮之间均没有侧压力，此时火车拐弯所需要的向心力由其重力和铁轨的支持力的合力提供，若火车的速度小于规定速度，重力和支持力的合力大于火车转弯所需要的向心力，所以此时内轨对车轮有侧压力，故A正确。
故选A。
10．A
【解析】
【分析】
【详解】
上升20m所用时间为
上升最后15m所用时间为
则水射出后升高前5m所用的时间是，故A正确，BCD错误。
故选A。
11．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．若小球从M到N做平抛运动，故有
R=vMt
所以
若小球能到达M点，对小球在M点应用牛顿第二定律可得
所以
故小球不可能从轨道最高点M飞出后，恰好落在轨道右端口N处，故A错误；
B．设小球在最低点速度为v，对小球从静止到轨道最低点应用动能定理可得
mgh=mv2
再由牛顿第三定律，对小球在最低点应用牛顿第二定律可得：小球在轨道最低点对轨道的压力
故B错误；
C．对小球从静止到M点应用动能定理可得
所以
h≥2.5R
故C正确；
D．若h=R，由动能定理可得：小球能上升到圆轨道左侧离地高度为R的位置，该过程始末位置高度差为零，故重力做功为零，故D错误；
故选C．
12．A
【解析】
【详解】
当绳子力为4N时，根据向心力公式得：，代入数据解得：；而小球每转半圈，长度减小40cm，小球转的半圆周数为：，即小球转过2个半圆周后绳断裂，所以从开始到绳断所经历的时间为：，故选A．
【点睛】小球做匀速圆周运动时，由绳子的拉力充当向心力．根据向心力公式求出绳子力为4N时，做圆周运动的半径，而小球每转半圈，长度减小40cm．然后求出从开始到绳断所经历的时间．
13． 控制变量法 相同 挡板B 相同 2:1
【解析】
【分析】
【详解】
（1） [1]本实验中要分别探究向心力大小与质量m、角速度ω、半径r之间的关系，所以需要用到控制变量法。
（2）[2]探究向心力大小与圆周运动半径的关系时，需要控制小球的质量和运动角速度相同，所以应选择两个质量相同的小球。
（3）[3]据F=mω2R，由题意可知
F右=2F左
R左=2R右
可得
ω左：ω右=1:2
由
v=ωr
可得
r左轮：r右轮=2:1
左、右两边塔轮的半径之比是2:1
14．
【解析】
【分析】
【详解】
[1]由匀变速直线运动规律可得
[2]根据匀速圆周运动中线速度与角速度的关系可得
[3]由逐差法可得
[4]由于
因此
15．(1)4rad/s；(2)1.6N
【解析】
【详解】
(1)根据
v=rω
可得小球的角速度为
(2) 小球所受重力与支持力在竖直方向，故小球所受线的拉力提供小球圆周运动向心力，所以小球所受线的拉力为
16．(1) f=μmg；(2)
【解析】
【分析】
【详解】
(1)根据滑动摩擦力公式得
f=μmg
(2)设绳子与小球和圆心连线的夹角为，则有
对小球受力分析有
17．（1） （2）(m1L1+m2L1+m2L2)ω2 （3） ω2(L1+L2)
【解析】
【详解】
（1）由题意可知，B球受到的弹簧弹力充当B球做圆周运动的向心力．设弹簧伸长，满足：
解得弹簧伸长量为：；
（2）对A球分析，绳的弹力和弹簧弹力的合力充当A球做匀速圆周运动的向心力，满足：
所以绳子的弹力为：；
（3）绳子烧断的瞬间，A、B两球都由弹簧的弹力提供加速度．
A球：，
解得：，
B球：，
解得：．
点睛：解决本题的关键知道匀速圆周运动的向心力靠合力提供，以及知道在烧断细绳的瞬间，拉力立即消失，弹簧的弹力来不及改变，烧断细绳的前后瞬间弹力不变．
18．（1）2.0m/s；（2）60N；（3）10J
【解析】
【详解】
（1）因滑块恰能通过C点，即在C点滑块所受轨道的压力为零，其只受到重力的作用。设滑块在C点的速度大小为vC，根据牛顿第二定律，对滑块在C点有
解得
（2）设滑块在B点时的速度大小为vB，对于滑块从B点到C点的过程，根据动能定理有
滑块在B点受重力mg和轨道的支持力FN，根据牛顿第二定律有
联立方程，解得
FN=6mg=60N
根据牛顿第三定律可知，滑块在B点时对轨道的压力大小
（3）设滑块从A点滑至B点的过程中，克服摩擦阻力所做的功为Wf，对于此过程，根据动能定律有
mgh-Wf=mvB2
解得
Wf=10J
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