安徽省蚌埠第二高中2021-2022学年高一下学期期中考试物理试题（Word版含答案）

蚌埠第二高中2021-2022学年高一下学期期中考试
物理试卷
本卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。满分100分，时间90分钟。
注意事项：
1．答卷前，考生务必用0.5毫米黑色签字笔（中性笔）将自己的姓名、准考证号填写在答题卡规定的位置上。
2．第I卷每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改
动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号，答案不能答在试题卷上。
3．第Ⅱ卷必须用钢笔或圆珠笔作答，答案必须写在答题卡各题指定区域内相应的位置，不能写在试题卷上，如需改动，先划掉原来的答案，然后再写上新的答案；不准使用涂改液、胶带纸、修正带。不按以上要求作答的答案无效。
第I卷（选择题，共48分）
一、单项选择题(共6小题，每小题4分，共24分，在每小题给出的四个选项中，每小题只有一个选项符合题目要求，选对的得4分，选错或不答的得0分)
1．根据你所学物理知识，判断下列说法错误的是（　　）
A．曲线运动的物体一定存在加速度
B．做平抛运动物体的速度变化量方向总是竖直向下
C．物体在恒定合外力作用下不可能做匀速圆周运动
D．牛顿进行了“月-地检验”，他比较的是月球表面上物体的重力加速度和地球表面上物体的重力加速度
2．用手掌水平托起质量为的苹果，保持这样的姿势在竖直平面内以角速度按顺时针方向沿做匀速圆周运动，圆周的半径为，重力加速度为，下列说法中正确的是（　　）
A．苹果过c点速度至少为
B．苹果在点a一定受摩擦力作用
C．整个运动过程，手对苹果的作用力不可能为零
D．在点b苹果对手的作用力为，方向向右上方
3．如图所示，某一段河流的两岸相互平行，各处的水流速度相同且平稳，小船以大小为（在静水中的速度）、方向与上游河岸成角的速度从A处渡河，经过一段时间正好到达正对岸的B处，则下列说法中正确的是（　　）
A．河中水流速度为
B．由已知条件可知河宽为
C．小船渡河的最短时间为
D．小船以最短的时间渡河的位移是
4．某双星系统中的A、B两星球绕其连线上的某固定点O做匀速圆周运动，如图所示，现测得两星球球心之间的距离为L，运动周期为T，已知引力常量为G，若，则（　　）
A．两星球的总质量等于
B．星球A的向心力大于星球B的向心力
C．星球A的线速度一定小于星球B的线速度
D．双星的质量一定，双星之间的距离减小，其转动周期变大
5．设想在赤道上建造如图甲所示的“太空电梯”，字航员可通过竖直的电梯直通太空站，图乙中r为宇航员到地心的距离，R为地球半径，曲线A为地球引力对宇航员产生的加速度大小与r的关系；直线B为宇航员由于地球自转而产生的向心加速度大小与r的关系。关于相对地面静止在不同高度的宇航员，下列说法正确的有（　　）
A．随着r增大，宇航员的角速度增大
B．宇航员在r=R处的线速度等于第一宇宙速度
C．图中r0为地球同步卫星的轨道半径
D．随着r增大，宇航员感受到“重力”也增大
6．在同一高度处将三个质量相同的小球，以大小相等的初速度 v0 分别竖直上抛、平抛和斜抛；不计空气阻力， 下列相关的说法中正确的是（　　）
A．从抛出到落地过程中，重力对它们做功的平均功率相同
B．从抛出到落地的过程中，重力对它们所做的功相同
C．三个小球落地前瞬间的速率不相同
D．三个小球落地前瞬间，重力做功的瞬时功率相同
二、不定向选择题(共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的有多个选项正确。全部选对得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)
7．如图所示，在“嫦娥”探月工程中，设月球半径为R，月球表面的重力加速度为g0。飞船在半径为4R的圆形轨道Ⅰ上运动，到达轨道的A点时点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达轨道的近月点B时，再次点火进入近月轨道Ⅲ绕月做圆周运动，则（　　）
A．飞船在轨道Ⅰ、Ⅲ上运行的周期之比为81
B．飞船在轨道Ⅲ的运行速率大于
C．飞船在轨道Ⅰ上经过A处的加速度小于在轨道Ⅱ上经过A处的加速度
D．飞船在轨道Ⅰ上经过A处的运行速率大于飞船在轨道Ⅱ上经过A处的运行速率
8．如图，地球和行星绕太阳做匀速圆周运动，地球和行星做匀速圆周运动的半径之比r1：r2=1：4，不计地球和行星之间的相互影响，下列说法正确的是（　　）
A．行星绕太阳做圆周运动的周期为8年
B．地球和行星的线速度大小之比为1∶2
C．由图示位置开始计时，至少再经过年，地球位于太阳和行星连线之间
D．地球和行星分别与太阳的连线在相同的时间内扫过的面积相等
9．如图所示，某同学对着竖直墙面练习投篮，第一次在A点将球斜向上抛出，球刚好能垂直打在墙上C点，第二次在B点将球斜向上抛出，球也刚好能垂直打在墙上C点，不计空气阻力，则两次抛球的比较正确的是（ ）
A．第一次抛出时速度与水平方向夹角小 B．第一次抛出时的竖直速度大
C．两次球打在墙上C点的速度相等 D．第一次抛出后打在C点的速度大
10．如图所示，两个可视为质点的木块A和B放在转盘上，mA=2mB，两者用长为L的细绳连接，木块与转盘的最大静摩擦力均为各自重力的k倍，A放在距离转轴L处，整个装置能绕通过转盘中心的转轴O1O2转动。开始时，绳恰好伸直但无弹力，现让该装置从静止开始转动，使角速度缓慢增大，以下说法正确的是（　　）
A．当时，A、B相对于转盘会滑动
B．当时，绳子一定有弹力
C．范围内增大时，B所受摩擦力变大
D．范围内增大时，A所受摩擦力一直变大
11．如图所示，将小球从倾角为37°的斜面上的A点先后以不同速度向右水平抛出，小球分别落到斜面上的B点、C点，以及水平面上的D点。已知C点为斜面底端点，A、B、C、D相邻两点在水平方向间隔之比为1∶2∶3，不计空气阻力，（sin37°=0.6，cos37°=0.8）则（　　）
A．三次抛出小球后，小球在空中飞行的时间均不同
B．小球落到B、C两点时，速度方向均相同
C．若小球落到C、D两点，则两次抛出时小球的初速度大小之比为2∶3
D．若小球落到B、D两点，则两次抛出时小球的初速度大小之比为∶6
12．如图所示，物体A和B分别与跨过定滑轮的轻绳两端连接（不计绳与滑轮之间的摩擦），当用水平变力F拉着物体B沿光滑水平面向右做匀速直线运动时，下列判断正确的是（ ）
A．物体A的速度小于物体B的速度
B．物体A的速度大于物体B的速度
C．物体A做匀速直线运动
D．轻绳的拉力大于物体A所受的重力
第II卷（非选择题，共52分）
三、实验题（本题共2小题，每空2分，共14分．把答案填在题中的横线上或按题目要求作答）
13．某同学做“验证向心力与线速度关系”的实验。装置如图所示，一轻质细线上端固定在拉力传感器上，下端悬挂一小钢球。已知钢球直径为d，钢球静止时刚好位于光电门中央。主要实验步骤如下：
①将钢球悬挂静止不动，此时拉力传感器示数为，用米尺量出线长L；
②将钢球拉到适当的高度处释放，光电门计时器测出钢球的遮光时间为t，拉力传感器示数的最大值为；
已知当地的重力加速度大小为g，请用上述测得的物理量表示：
（1）钢球经过光电门时的线速度表达式___________，向心力表达式___________；
（2）钢球经过光电门时所受合力的表达式___________；
（3）若在实验误差允许的范围内，则验证了向心力与线速度的关系。
14．（1）在做“研究平抛运动”的实验时，让小球多次沿同一斜槽轨道滑下，通过描点法画小球做平抛运动的轨迹为了能较准确地描绘运动轨迹，下面列出了一些操作要求，将你认为不正确的选项前面的字母填在横线上______ 。
A．通过调节使斜槽的末端保持水平
B．每次释放小球的位置必须相同
C．每次必须由静止释放小球
D．记录小球位置用的铅笔每次必须严格地等距离下降
E.小球运动时不应与木板上的白纸相接触
F.将球的位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将点连成折线
（2） 在做该实验中某同学只记录了物体运动的轨迹上的A、、三点并以A点为坐标原点建立了直角坐标系，得到如图所示的图像，试根据图像求出物体平抛运动的初速度大小为_____m/s；物体运动到点时的速度大小为______m/s；抛出点的坐标为______。
四、计算题(本题共4小题，共38分，其中第15题8分，第16~18题每小题10分解答时写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤 ，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
15． 水平路面上运动的汽车的额定功率为60kW，若其总质量为5t，在水平路面上所受的阻力为5×103N。
（1） 求汽车所能达到的最大速度；
（2）若汽车以0.5m/s2的加速度由静止开始做匀加速运动，则这一过程能维持多长时间？
（3）上问匀加速直线运动过程，牵引力做了多少功？
16．（10分）如图所示，竖直面内有质量为的小球通过一固定在P点的轻绳做圆周运动，绳长为，运动到最低点时绳子恰好断裂，小球立即沿圆弧切线进入竖直光滑的半圆形轨道A点，而后恰能不脱离轨道从B点水平抛出，最终小球恰好垂直于倾斜挡板打在挡板跟水平面相交的C点，已知半圆轨道的半径，B点距水平面的高度，倾斜挡板与水平面间的夹角，取，试求：
（1）断裂前瞬间绳的拉力大小T；
（2）小球经过B点时对轨道压力的大小。
17．（10分）如图所示，一根长为L=1m的细线，一端系一质量为m=1kg的小球（可视为质点），另一端固定在一光滑锥体顶端，母线与竖直方向的夹角θ=37°，当小球在水平面内绕锥体的轴做匀速圆周运动的角速度为ω时，细线的拉力为FT，g取10m/s2。（sin37°=0.6，cos37°=0.8，结果可用根式表示）。
（1）若要小球离开锥面，则小球的角速度ω0至少为多大？
（2）若细线与竖直方向的夹角为60°，则小球的角速度ω为多大？
（3）当小球的角速度ω1= rad/s时，细线上的拉力为多大？
18．（10分）2021年2月10日，天问一号探测器成功实现近火制动开始绕火星运行，2月15日，天问一号探测器实现了完美的“侧手翻”，将轨道调整为经过火星两极的环火星轨道。天问一号在绕火星运动过程中由于火星遮挡太阳光，也会出现类似于地球上观察到的日全食现象，如图所示。已知天问一号绕火星运动的轨道半径为r，火星质量为M，引力常量为G，天问一号相对于火星的张角为（用弧度制表示），将天问一号环火星看作匀速圆周运动，天问一号、火星和太阳的球心在同一平面内，太阳光可看作平行光，则：
（1）火星表面的重力加速度；
（2）火星的第一宇宙速度；
（3）天问一号每次日全食持续的时间。
试卷第1页，共3页
蚌埠第二高中2021-2022学年高一下学期期中考试
参考答案：
1．D
【解析】
【详解】
A．曲线运动的物体速度方向在时刻变化，所以一定有加速度，故A正确，不符合题意；
B．做平抛运动物体的速度变化量方向就是其加速度方向，为重力方向，总是竖直向下，故B正确，不符合题意；
C．做匀速圆周运动物体的合外力一直指向圆心，方向时刻在变化，所以C正确，不符合题意；
D．牛顿进行了“月地检验”，他比较的是月球绕地球公转的向心加速度和地球表面上物体的重力加速度，故D错误，符合题意。
故选D。
2．C
【解析】
【详解】
A．苹果过C点时，对其受力分析，是重力与手的支持力的合力提供了向心力，则有
因为N最小值是0，所以速度最大值为，故A错误；
B．苹果过a点时，对其受力分析，是重力与手的支持力的合力提供了向心力，则有
因为苹果是做匀速圆周运动，合力提供向心力，所以在A点不受摩擦力，故B错误；
C．通过对B选项的分析，在通过a点时，手对苹果的支持力为
不可能为0，故C正确；
D．在过b点时，对苹果受力分析有
设FN与竖直方向的夹角为，根据牛顿运动定律有
则有
方向向右上方
根据牛顿第三定律有，在b点苹果对手的作用力为，方向向左下方，故D错误。
故选C。
3．B
【解析】
【详解】
A．小船垂直渡河，由平行四边形定则
A错误；
B．由小船在垂直河岸方向做匀速直线运动可知，河宽为
B正确；
C．小船船头指向正对岸时，渡河时间最短，最短时间为
C错误；
D．小船以最短的时间渡河的位移为
D错误。
故选B。
4．A
【解析】
【详解】
AD．据万有引力提供向心力得
对A
对B
其中
解得
故当双星的质量一定，双星之间的距离减小时，其转动周期减小，A正确D错误；
B．双星靠相互间的万有引力提供向心力，根据牛顿第三定律知向心力大小相等，B错误；
C．双星是同轴转动模型，其角速度相等，根据
得
C错误。
故选A。
5．C
【解析】
【详解】
A．宇航员站在“太空电梯”上，相对地面静止，故角速度与地球自转角速度相同，在不同高度角速度不变，故A错误；
B．r=R处是在地球的表面，设宇航员的线速度为v，第一宇宙速度为v1，根据牛顿第二定律得
可以看出
故B错误；
C．当r=r0时，万有引力产生的加速度等于宇航员做圆周运动的向心加速度，即万有引力提供做圆周运动的向心力，所以宇航员相当于卫星，此时宇航员的角速度跟地球的自转角速度一致，可以看作是地球的同步卫星。
故C正确；
D．根据等效重力和万有引力相等可得
随着r增大，其重力越来越小。
故D错误；
故选C。
6．B
【解析】
【详解】
AB．根据
WG=mgh
可知，从抛出到落地的过程中，重力对它们所做的功相同；根据
因上抛物体运动时间最长，平抛物体运动时间最短，可知三球重力对它们做功的平均功率不相同，选项A错误，B正确；
C．根据运动的对称性，三个小球落地前瞬间的速率相同，选项C错误；
D．根据
三个小球落地前瞬间上抛物体的竖直速度最大，平抛物体竖直速度最小，则重力做功的瞬时功率不相同，选项D错误。
故选B。
7．AD
【解析】
【详解】
A．飞船在轨道Ⅰ、Ⅲ上的轨道半径分别为4R和R，根据开普勒第三定律可知
解得飞船在轨道Ⅰ、Ⅲ上运行的周期之比为81，故A正确；
B．飞船在轨道Ⅲ上绕月球表面飞行，重力提供向心力
运行速率
故B错误；
C．在同一位置A点，飞船只受万有引力作用，加速度
故飞船在轨道Ⅰ上经过A处的加速度等于在轨道Ⅱ上经过A处的加速度，故C错误；
D．飞船在A点，由轨道Ⅰ变轨到轨道Ⅱ，做近心运动，需要减速，故飞船在轨道Ⅰ上经过A处的运行速率大于飞船在轨道Ⅱ上经过A处的运行速率，故D正确。
故选AD。
8．AC
【解析】
【详解】
A．已知地球绕太阳公转的周期为=1年，根据牛顿第二定律：
地球绕太阳转动满足方程
解得
同理得行星围绕太阳运行的周期
联立上述两式得
=8年
所以A项正确；
B．根据
结合A可知
又根据线速度和角速度得关系
得
故B错误；
C．设至少再经t年，地球再次位于太阳和行星连线之间，则
即
解得
年
所以C正确；
D．根据扇形面积公式，得
故D错误。
故选AC．
9．AD
【解析】
【详解】
B．竖直高度相等，根据，运动时间相同，抛出的竖直速度相同，B错误；
A．根据选项B可知
tA = tB
再结合图像有
xA > xB
则
vAx > vBx
故第一次抛出的初速度与水平方向夹角小，A正确；
CD．由题知每次球刚好能垂直打在墙上C点，则打在C点的速度为vx，由选项A知vAx > vBx，C错误、D正确。
故选AD。
10．BD
【解析】
【详解】
A．依题意，设B的质量为m，则A的质量为2m，当A所受的摩擦力达到最大静摩擦力时，A、B相对于转盘会滑动，对A有
对B有
解得
当
时，A、B相对于转盘会滑动，故A错误；
B．当B达到最大静摩擦力时，绳子开始出现弹力，有
解得
知
时，绳子具有弹力，故B正确；
C．当时，B已经达到最大静摩擦力，则在
内，B受到的摩擦力不变，故C错误；
D．当ω在范围内，A相对转盘是静止的，A所受摩擦力为静摩擦力，所以
当ω增大时，静摩擦力也增大，故D正确。
故选BD。
11．BD
【解析】
【分析】
【详解】
A．小球在空中飞行的时间由其竖直方向的高度决定，落至C、D过程中竖直位移相同，故时间相同，A中的“均不同”说法错误，故A错误；
B．小球落在B、C两点都是在斜面上，故位移与水平方向的夹角相同，设斜面夹角为，速度与水平方向的夹角为，由平抛运动的推论
因为小球落到B、C两点时，位移与水平方向的夹角相同，所以速度方向均相同，故B正确；
C．若小球落到C、D两点，由
得出
高度相同，下落的时间相同，由题可知水平位移之比为1∶2，由
可得两次抛出的初速度之比为1∶2，故C错误；
D．小球落至B、D两点，竖直位移之比为1∶3，由
得
得出用时之比为，水平位移之比为，由
可得两次抛出的初速度之比为，故D正确。
故选BD。
12．AD
【解析】
【详解】
AB．设物体B的运动速度为vB，将B的速度沿绳和垂直绳的方向进行分解，沿绳方向的速度即为物体A的运动速度，则有
则物体A的速度小于物体B的速度，A正确，B错误；
C．根据
在物体B运动过程中θ不断变小，则vA会不断增大，故物体A做加速运动，C错误；
D．物体A做加速运动，则有
说明轻绳的拉力大于物体A所受的重力，D正确。
故选AD。
13．
【解析】
【详解】
（1）[1][2]小球的直径为d，遮光时间为t，则通过光电门的速度为
根据题意知，小球做圆周运动的半径为
小球质量为
故向心力表达式为
（2）[3]钢球经过光电门时只受重力和绳的拉力，所受合力为
14． DF 2.0 （-20cm，-5cm）
【解析】
【详解】
（1）[1]1A．通过调节使斜槽末端保持水平，是为了保证小球做平抛运动。A正确；
B．因为要画同一运动的轨迹，必须每次释放小球的位置相同，且由静止释放，以保证获得相同的初速度。B正确，C正确；
D．记录小球经过不同高度的位置时，每次不必严格地等距离下降，D错误；
E．实验要求小球滚下时不能碰到木板上的白纸，避免因摩擦而使运动轨迹改变，E正确；
F．将球的位置记录在纸上后，取下纸，最后轨迹应连成平滑的曲线。F错误。
故选DF。
（2）[2]由平抛运动水平方向做匀速直线运动，故水平初速度为
竖直方向做自由落体，并且由图可知，AB、BC段时间相同，故
联立解得
[2]竖直方向由平均速度公式
由合速度与分速度关系
[3][4]对B点，竖直方向由自由落体公式
水平方向由匀速直线运动公式
联立解得
故抛出点的横坐标为
纵坐标为
15．（1）12m/s；（2）16s；（3）
【解析】
【详解】
（1）当汽车速度达到最大时，牵引力
则由
得汽车所能达到的最大速度为
（2）汽车以恒定的加速度a做匀加速运动，匀加速能够达到的最大速度为v，则有
可得
由
可得这一过程维持的时间为
（3）当汽车以匀加速启动达到v=8m/s的速度时，牵引力为
由位移公式可求出匀加速直线运动过程中的位移为
由功的公式可求出匀加速直线运动过程中的牵引力做的功为
16．（1）19N；（2）60N
【解析】
【详解】
（1）小球在A点恰能做不脱离轨道
得
绳断裂前瞬间，对球
得
（2）小球离开B点后平抛到恰好垂直到板上C点，则
解得
小球在C点时速度由水平分速度和竖直分速度构成，则
得
小球在D点时
代入解得
根据牛顿第三定律：小球对轨道压力大小
17．（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】
（1）若要小球离开锥面，小球的角速度为ω0，根据牛顿第二定律得
解得
（2）若细线与竖直方向的夹角为60°，小球的角速度为ω，根据牛顿第二定律得
解得
（3）当小球的角速度ω1=rad/s时，小球与锥面有作用力，细线上的拉力为FT，根据牛顿第二定律得
解得
18．（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】
（1）天问一号相对于火星的张角为α，如图所示
根据几何关系可得火星半径为
设质量为m0的物体在火星表面，有
两式联立解得
火星表面的重力加速度为
（2）根据质量为m0的物体在火星表面运动时由万有引力提供向心力，有
与
联立解得火星的第一宇宙速度
（3）天问一号发生日全食的示意图如上图所示，每次日全食持续的时间为运行在GE之间的时间，根据几何关系可得与全等，则
DE平行于OA，则
同理可得
则发生日全食时天问一号转过的角度为
＝α
设天问一号的周期为T，根据万有引力提供向心力，有
解得周期
天问一号每次日全食持续的时间为
答案第1页，共2页
答案第13页，共13页