四川省广元市宝轮中学2021-2022学年高一下学期期中考试物理试题（含答案）

宝轮高级中学2021-2022学年高一下学期期中考试
物 理 试 卷
试卷分为第I卷（选择题）和第II卷（非选择题）．考生作答时，须将答案答在答题卷上指定位置处．考试时间90分钟，满分100分
第I卷（选择题 共48分）
注意事项：
共12小题，每小题4分．在每小题给出的四个选项中，第1~8题只有一项符合题目要求，第9~12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．关于平抛运动，下列说法正确的是（　　）
A．平抛运动是一种在恒力作用下的曲线运动
B．做平抛运动的物体初速度越大，在空中运动的时间越长
C．平抛运动是一种非匀变速曲线运动
D．平抛运动的轨迹为抛物线，其速度方向和加速度方向都时刻在变化
2．下列说法正确的是（　　）
A. 曲线运动的原因是物体所受合力的方向与加速度的方向不相同
B. 平抛运动的物体在相同时间内速度的变化量相同
C. 做匀速圆周运动的物体的加速度保持不变
D. 两个不共线的匀变速直线运动的合运动一定是匀变速直线运动
3．如图所示为模拟过山车的实验装置，小球从左侧的最高点释放后能够通过竖直圆轨道而到达右侧．若竖直圆轨道的半径为R，要使小球能顺利通过竖直圆轨道，则小球通过竖直圆轨道的最高点时的角速度最小为（　　）
A. B．2 C. D.
4．如图所示，质量为m的物块，沿着半径为R的半球形金属壳内壁滑下，半球形金属壳竖直固定放置，开口向上，滑到最低点时速度大小为v，若物体与球壳之间的摩擦因数为μ，则物体在最低点时，下列说法正确的是（　　）
A．受到向心力为mg+m B．受到的摩擦力为μm（g+）
C．受到的摩擦力为μmg D．受到的合力方向竖直向上
5．质量不计的轻质弹性杆P插入桌面上的小孔中，杆的另一端套有一个质量为m的小球，今使小球在水平面内做半径为R的匀速圆周运动，且角速度为ω，如图所示，则杆的上端受到球对其作用力的大小为（　　）
A．mω2R B．m
C．m D．不能确定
6．物体在直角坐标系xOy所在的平面内由O点开始运动,其沿坐标轴方向的两个分速度随时间变化的图象如图所示,则对该物体运动过程的描述正确的是（　　）
A.物体在0~3 s做直线运动
B.物体在3~4 s做直线运动
C.物体在3~4 s做曲线运动
D.物体在0~3 s做变加速运动
7．如图所示，一偏心轮绕垂直纸面的轴O匀速转动，a和b是轮上质量相等的两个质点，则偏心轮转动过程中a、b两质点（　　）
A．角速度大小相同
B．线速度大小相同
C．向心加速度大小相同
D．向心力大小相同
8．如图所示，竖直环A半径为R，固定在木板B上，在环内有一小球C，木板B放在水平地面上，B的左右两侧各有一个挡板固定在地面上使B不能左右运动。A、B、C质量均为m，给小球一个向右的瞬时速度使小球在环内做圆周运动。当小球运动到最高点的时候，地面对木板b的压力刚好为0，此时小球的速度为（　　）
A． B． C． D．
9．公路急转弯处通常是交通事故多发地带．如图，某公路急转弯处是一圆弧，当汽车行驶的速率为v0时，汽车恰好没有向公路内外两侧滑动的趋势．则在该弯道处，（　　）
A．路面外侧高内侧低
B．车速只要低于v0，车辆便会向内侧滑动
C．车速虽然高于v0，但只要不超出某一最高限度，车辆便不会向外
侧滑动
D．当路面结冰时，与未结冰时相比，v0的值变小
10．如图所示，在斜面顶端先后水平抛出同一小球，第一次小球落到斜面中点，第二次小球落到斜面底端，从抛出到落至斜面上(忽略空气阻力)（　　）
A．两次小球运动时间之比t1∶t2＝1∶
B．两次小球运动时间之比t1∶t2＝1∶2
C．两次小球抛出时初速度之比v01∶v02＝1∶
D．两次小球抛出时初速度之比v01∶v02＝1∶2
11．有一种杂技表演叫“飞车走壁”，由杂技演员驾驶摩托车沿圆台形表演台的侧壁高速行驶，做匀速圆周运动．如图所示，图中虚线表示摩托车的行驶轨迹，轨迹离地面的高度为h，下列说法中正确的是（　　）
A．h越高，摩托车对侧壁的压力将越大
B．h越高，摩托车做圆周运动的线速度将越大
C．h越高，摩托车做圆周运动的周期将越大
D．h越高，摩托车做圆周运动的向心力将越大
12．如图所示，在匀速转动的水平圆盘上，沿半径方向放着用细线相连的质量相等的两个物体A和B，它们与盘间的动摩擦因数相同，当圆盘转速加快到两物体刚要发生滑动时，烧断细线，则（　　）
A. 两物体均沿切线方向滑动
B. 物体B仍随圆盘一起做匀速圆周运动，同时所受摩擦力减小
C. 两物体仍随圆盘一起做匀速圆周运动，不会发生滑动
D. 物体B仍随圆盘一起做匀速圆周运动，物体A发生滑动，离圆盘圆心越来越远
第II卷（非选择题 共52分）
13．（每空3分）航天器绕地球做匀速圆周运动时处于完全失重状态,物体对支持面几乎没有压力,所以在这种环境中已经无法用天平称量物体的质量。假设某同学在这种环境中设计了如图所示的装置(图中O为光滑小孔)来间接测量物体的质量:给待测物体一个初速度,使它在桌面上做匀速圆周运动。设航天器中具有基本测量工具。
(1)实验时需要测量的物理量是___________________。
(2)待测物体质量的表达式为m = ____________。（用第（1）问所测量物理量表示）
14．（每空2分）宝轮中学某同学在做“研究平抛物体的运动”实验时，为了能够较准确的描绘运动轨迹，下面列出了一些操作要求，将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不同
C．小球必须每次静止释放
D．小球运动时不应与木板上的白纸（或方格子）相触
E．将记录下的小球的位置用直尺连成折线
(1)左图为该同学做实验时得到的平抛运动的频闪照片的一部分，图中方格纸的一格均为20cm，如果取，那么：
①照相机的闪光频率为__________
②小球在运动过程中的水平分速度的大小为_________
③小球经过点时的速度的大小为___________
(2)在实验中，他忘了记下小球的抛出点的位置。根据图像中的数据，以O点为坐标原点，A的坐标为（40，10）小球抛出点的坐标为__________
15．（6分）
如图所示，将楔形木块B放在光滑水平面上靠墙边处并用手扶着，然后在木块和墙面之间放入一个小球A，楔形木块的倾角为θ，放手让小球和木块同时由静止开始运动，某时刻二者速度分别为VA和VB，求VA和VB之比
16．（8分）
已知某船在静水中的速度为，现让该船横渡一条河流，假设河的两岸为理想平行线，河宽为，河水流动的速度为，方向与河岸平行。
(1)求过河最短时间；
(2)若要求过河的位移最小，应该怎样过河？所用时间为多少？
17．（10分）
如图所示，半径为R，内径很小的光滑半圆管竖直放置．两个质量均为m的小球a、b以不同的速度进入管内，a通过最高点A时，对管壁上部的压力为3mg，b通过最高点A时，对管壁下部的压力为0.75mg，求a、b两球落地点间的距离．
18．（12分)
如图所示，长度为L＝4.5m的轻绳，系一质量为的小球在竖直平面内做圆周运动，小球刚好能够经过最高点A；已知轻绳可以承受的最大张力为60N，当小球运动到最低点时，绳恰好断裂，之后小球恰好沿倾角为的斜面下滑，B点距斜面高度为H，斜面高度为，动摩擦因数为，小球可视为质点，g取10m/s2（小球在斜面上的运动视作滑动，）求：
(1)小球在最高点时的速度大小以及绳断裂瞬间小物块的速度大小；
(2)小球从最低点到斜面顶端的水平距离；
(3)小球到达斜面底端D点时的速度大小。
答案解析
1.【考点】平抛运动．
【分析】平抛运动的加速度不变，做匀变速曲线运动，速度方向时刻改变，运动的时间由高度决定．
【解答】解：A、平抛运动仅受重力，具有水平初速度，做匀变速曲线运动，故A正确，C错误．
B、平抛运动的时间由高度决定，与初速度无关，故B错误．
D、平抛运动的轨迹为抛物线，速度的方向时刻改变，加速度方向不变，故D错误．
故选：A．
2.【答案】B
【解析】
【详解】A.根据牛顿第二定律可以得出，物体所受合力方向就是加速度方向，而物体做曲线运动原因是物体合力方向与速度方向不在一条直线上，A错误
B.根据公式，所以平抛运动的物体在相同时间内速度的变化量相同，B正确
C.做匀速圆周运动的物体加速度大小虽然不变，但是加速度方向始终在改变，C错误
D.两个不共线的匀变速直线运动的合成，如果合初速度方向与合加速度方向在同一条直线上，则合运动是匀变速直线运动，如果如果合初速度方向与合加速度方向不在同一条直线上，则合运动是匀变速曲线运动，D错误
3．C　[小球能通过竖直圆轨道的最高点的临界状态为重力提供向心力，即mg＝mω2R，解得ω＝，选项C正确．]
4.【考点】向心力；牛顿第二定律．
【分析】物体滑到半球形金属球壳最低点时，速度大小为v，半径为R，向心力为Fn=，此时由重力和支持力提供向心力．根据牛顿第二定律求出支持力，由公式f=μN求出摩擦力．
【解答】解：A、物体滑到半球形金属球壳最低点时，速度大小为v，半径为R，向心力为Fn=，故A错误．
B、根据牛顿第二定律得N﹣mg=，得到金属球壳对小球的支持力N=m（g+），由牛顿第三定律可知，小球对金属球壳的压力大小N′=m（g+）．故C错误．
物体在最低点时，受到的摩擦力为f=μN=μm（g+）．故B正确，C错误；
D、物块竖直方向合力向上，还受到水平方向的摩擦力，所以合力不是竖直向上，故D错误．
故选：B
5．C　[对小球进行受力分析，小球受两个力：一个是重力mg，另一个是杆对小球的作用力F，两个力的合力产生向心力．由平行四边形定则可得：F＝m，再根据牛顿第三定律，可知杆受到球对其作用力的大小为F＝m.故选项C正确．]
6.解析:物体在0~3 s内,x方向做匀速直线运动,y方向做匀加速直线运动。两运动合成,一定做曲线运动,且加速度恒定,则A、D两项错误;物体在3~4 s内两个方向的分运动都是匀减速运动,在3 s 末,合速度与合加速度方向相反,则在3~4 s内物体做直线运动,故B项正确,C项错误。
答案:B
7．A　[同轴转动，角速度大小相等，选项A正确；角速度大小相等，但转动半径不同，根据v＝ωr、a＝ω2r和F＝mω2r可知，线速度、向心加速度和向心力大小均不同，选项B、C、D错误．]
8.B
9．AC　[当汽车行驶的速率为v0时，汽车恰好没有向公路内外两侧滑动的趋势，即不受静摩擦力，此时由重力和支持力的合力提供向心力，所以路面外侧高内侧低，选项A正确；当车速低于v0时，需要的向心力小于重力和支持力的合力，汽车有向内侧运动的趋势，但并不会向内侧滑动，静摩擦力向外侧，选项B错误；当车速高于v0时，需要的向心力大于重力和支持力的合力，汽车有向外侧运动的趋势，静摩擦力向内侧，速度越大，静摩擦力越大，只有静摩擦力达到最大以后，车辆才会向外侧滑动，选项C正确；由mgtan θ＝m可知，v0的值只与斜面倾角和圆弧轨道的半径有关，与路面的粗糙程度无关，选项D错误．]
10．AC　[平抛运动竖直方向为自由落体运动h＝gt2，由题意可知两次平抛的竖直位移之比为1∶2，所以运动时间之比为t1∶t2＝1∶，选项A对，B错；水平方向为匀速直线运动，由题意知水平位移之比为1∶2，即v01t1∶v02t2＝1∶2，所以两次平抛初速度之比v01∶v02＝1∶，选项C对，D错．]
11．BC　[摩托车受力如图所示．
由于FN＝
所以摩托车受到侧壁的压力与高度无关，保持不变，摩托车对侧壁的压力F也不变，A错误；由Fn＝mgtan θ＝m＝mω2r知h变化时，向心力Fn不变，但高度升高，r变大，所以线速度变大，角速度变小，周期变大，选项B、C正确，D错误．]
12.【答案】BD
【解析】
【详解】当圆盘转速加快到两物体刚要发生滑动时，A物体靠细线的拉力与圆盘的最大静摩擦力的合力提供向心力做匀速圆周运动，B靠指向圆心的静摩擦力和拉力的合力提供向心力，所以烧断细线后，A所受最大静摩擦力不足以提供其做圆周运动所需要的向心力：
A要发生相对滑动，离圆盘圆心越来越远，但是B所需要的向心力小于B的最大静摩擦力，所以B仍保持相对圆盘静止状态，做匀速圆周运动，且静摩擦力比绳子烧断前减小。故B.D正确
13.解析:可测量物体做圆周运动的周期T、半径R及弹簧测力计的示数F,由向心力公式知F=mR,所以待测物体的质量为m=。
答案:(1)弹簧测力计示数F、圆周运动的半径R、圆周运动的周期T　(2)
14、（每空2分）ACD 5HZ 3m/s 5m/s
16、（1）船头垂直对岸行到对岸时，所需要的时间最短，最短时间为：
t＝＝s＝20s...................2分
船沿着水流方向的位移大小：s＝v2t＝3×20m＝60m...................1分
船发生的位移是：x＝＝m＝20m...................1分
（2）欲使船航行距离最短，需使船的实际位移（合位移）与河岸垂直，
设船头偏向河的上游，与河岸夹角为θ，
cosθ＝，船头偏向上游与河岸夹角为530...................1分
则船的合速度为：v＝＝m/s＝4m/s...................2分
t′＝＝s＝25s...................1分
17.【答案】3R
【解析】
【详解】两个小球在最高点时，受重力和管壁的作用力，这两个力的合力作为向心力，离开轨道后两球均做平抛运动，A. B两球落地点间的距离等于它们平抛运动的水平位移之差。
对a球：解得：
对b球：解得：
根据平抛运动：
则两球水平位移：；
18、（1）小球在最高点时：由：......................1分
得： 故：......................1分
在最低点B时： ....................... 1分
=15m/s ....................................1分
（2）小球从B点到C点做平抛运动：
在C点时：...............................2分
从B---C的时间为： ................................1分
故其水平距离为：..........................1分
（3）在C点时平行于CD 斜面的速度为........................1分
在斜面上，由牛顿第二定律得：
得：........................................1分
从C到D小球做匀加速直线运动：..............................................1分
其中：
.............................................................................1分