江苏省南通市通州区石港高级中学校2021-2022学年高一下学期期中阶段检测物理试题（Word版含答案）

石港高级中学校2021-2022学年高一下学期期中阶段检测
物理试卷
试卷总分：100分 考试时间75分钟
一、单项选择题（本题共12小题；每小题4分，共48分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确，选对的得4分，选错或不答的得0分．）
1.发现万有引力定律和测出引力常量的科学家分别是（）
A.开普勒，卡文迪什 B.牛顿，卡文迪什 C.牛顿，牛顿 D.开普勒，伽利略
2. 如图所示，旋转秋千中的两个座椅A、B质量相等，通过相同长度的缆绳悬挂在旋转圆盘上．不考虑空气阻力的影响，当旋转圆盘绕竖直的中心轴匀速转动时，下列说法正确的是（　　）
A. A的速度比B的大
B. A与B的向心加速度大小相等
C. 悬挂A、B缆绳与竖直方向的夹角相等
D. 悬挂A缆绳所受的拉力比悬挂B的小
3. 年，牛顿研究“是什么力量使得行星围绕太阳运转”的问题。若把质量为的行星运动近似看作匀速圆周运动，运用开普勒第三定律，则可推得（　　）
A. 行星受太阳的引力为 B. 行星受太阳的引力都相同
C. 行星受太阳的引力 D. 质量越大的行星受太阳的引力一定越大
4. 如图所示，A、B、C三个物体放在旋转圆台上，动摩擦因数均为μ，A的质量为2m，B、C的质量均为m，A、B离轴的距离为R，C离轴的距离为2R，则当圆台旋转时（设A、B、C都没有滑动）下列说法不正确的是（　　）
A. C的向心加速度最大
B. B的静摩擦力最小
C. 当圆台转速增大时，A比B先滑动
D. 当圆台转速增大时，C将最先滑动
5. 如图所示，用细绳拴着质量为m的物体，在竖直面内做圆周运动，圆周半径为R，则下列说法正确的是（）
A. 小球过最高点时，绳子张力不可能为零
B. 小球过最高点时的最小速度为零
C. 若小球过最低点时的速度v =，此时绳子的拉力大小为3mg
D. 小球过最高点时，绳子对小球的作用力可以与球所受的重力方向相反
6. 如图所示，质量为m的小球固定在杆的一端，在竖直面内绕杆的另一端作圆周运动．当小球运动到最高点时，即时速度，L是球心到O点的距离，则球对杆的作用力是（）
A. 的拉力 B. 的压力
C. 零 D. 的压力
7. 如图所示，两质量相等的卫星A、B绕地球做匀速圆周运动，用R、T、Ek、S分别表示卫星的轨道半径、周期、动能、与地心连线在单位时间内扫过的面积。下列关系式正确的有（　　）
A. TA
C. SA=SB D.
8. 如图所示，有、、三颗地球卫星，处在地球附近轨道上运动，在地球椭圆轨道上，在地球的同步卫星轨道上。下列说法中正确的是（　　）
A. 对卫星a、c比较，相同时间内卫星转过的弧长最长
B. 、、三颗卫星运行速度都小于第一宇宙速度
C. 卫星的周期与a卫星的周期无法比较大小
D. 卫星的动能一定大于卫星的动能
9. 如图所示，力F作用下，物体沿粗糙水平面向右匀速运动相同的位移，下列情形中力F做功最多的是（　　）
A. B.
C. D.
10. 夏季游乐场“勇闯险关”项目受到游客的欢迎，简化模型如图，一游客（可视为质点）从平台A处靠绳子摆动到最低点B后松开绳子，从B点进入沿光滑圆管道，运动至C点时脱离管道，最终落在水面上的D点，不计空气阻力。下列说法中正确的是（　　）
A. 在B点时，游客对绳子的拉力等于其重力
B. B到C过程，游客可以做匀速圆周运动
C. C到D过程，游客做平抛运动
D. B到D过程，游客重力的功率一直增大
11. 如图所示，滑块在倾角为的斜面上，从点由静止下滑，到点接触到一个轻弹簧，滑块压缩弹簧到点后被弹回，向上运动到点时速度刚好为零。已知、在整个过程中重力对物体做功，那么（　　）
A. 滑块从点下滑，至点有最大动能
B. 从到滑块重力势能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量
C. 弹簧弹性势能的最大值为
D. 滑块从开始压缩弹簧到返回点的过程中重力势能减少
12. 质量为500kg的赛车在平直赛道上以恒定功率加速，受到的阻力不变，其加速度a和速度的倒数的关系如图所示，则赛车（）
A. 做匀加速直线运动
B. 功率为20kW
C. 所受阻力大小为2000N
D. 速度大小为50m/s时牵引力大小为3000N
二、非选择题题（本大题共5题，共52分．其中14-17题解答时要求写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，若只有最后答案而无演算过程的不得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位）
13. （3X3=9分）如图甲所示是某同学探究做圆周运动的向心力的大小与半径、线速度、质量的关系的实验装置，圆柱体放置在水平光滑圆盘上做匀速圆周运动。力传感器测量向心力F，速度传感器测量圆柱体的线速度v，该同学通过保持圆柱体质量和运动半径不变，来探究向心力F与线速度v的关系。
（1）该同学采用的实验方法为___________。
A．等效替代法 B．控制变量法 C．理想化模型法
（2）改变线速度y，多次测量，该同学测出了五组v、F数据，
v（m/s） 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
F/N 0.88 2.00 3.50 5.50 7.90
①他发现F-v图是一条曲线，请你根据上面数据帮他在图乙中描点并作出F-v2图线___________；
②若圆柱体运动半径r=0.2m，由作出的F-v2图线可得圆柱体的质量m=___________kg。（结果保留两位有效数字）
14. (8分)“嫦娥一号”的成功发射，为实现中华民族几千年的奔月梦想迈出了重要的一步。已知“嫦娥一号”绕月飞行轨道近似为圆形，距月球表面高度为，飞行圈耗时，月球的半径为，引力常量为。求：
（1）月球表面的重力加速度；
（2）月球的第一宇宙速度。
15. （9分）在宇宙探索中，科学家发现某颗行星的质量和半径均为地球的，宇航员登陆到该行星的表面时，将长度L=0.45m的细绳一端固定，另一端系质量m=0.1kg的金属球，并让金属球恰好能在竖直面内作圆周运动。已知地球表面重力加速度g=10m/s2。求：
（1）该行星表面的重力加速度g′；
（2）金属球通过最高点时线速度大小；
（3）金属球通过最低点时细绳的拉力大小。
16.（12分）如图所示，ABC为一细圆管构成的圆轨道，将其固定在竖直平面内，轨道半径为R（比细圆管的半径大得多），OA水平，OC竖直，最低点为B，最高点为C，细圆管内壁光滑。在A点正上方某位置有一质量为m的小球（可视为质点）由静止开始下落，刚好进入细圆管内运动。已知细圆管的内径稍大于小球的直径，不计空气阻力。（重力加速度为g）
（1）若小球经过C点时恰与管壁没有相互作用，求小球经过C点时的速度大小；
（2）若小球刚好能到达轨道的最高点C，求小球经过最低点B时的速度大小和轨道对小球的作用力大小；
（3）若小球从C点水平飞出后恰好能落回到A点，求小球刚开始下落时距离A点的高度。
17.（14分）如图所示，半径的光滑半圆形轨道固定在竖直平面内，轨道最低点左侧的光滑水平面上紧挨点静止放置一木板，木板质量，上表面与点等高。现将质量为的物块（可视为质点）从圆心等高的点射出，恰好能从轨道端沿切线方向进入轨道。已知物块与木板间的动摩擦因数，取。求：
（1）发射器到轨道圆心距离；
（2）物块对圆轨道点的压力；
（3）木板足够长，物块在木板上相对滑动的长度l。
石港高级中学校2021-2022学年高一下学期期中阶段检测
物理答案
选择题
1.【答案】D
【解析】
【详解】根据A、B座椅同轴转动可推知它们转动的角速度相等，结合v=ωr可推知A、B速度的关系，再根据a=ωr2及A、B圆周运动半径关系可推知向心加速度的大小关系，由F向=ma向及拉力与重力、向心力的关系可推知A、B缆绳的拉力大小．
因为两座椅A、B均绕着圆盘轴做圆周运动，故角速度ωA=ωB，假设圆盘转动的角速度很大，则A、B均会被甩起来，由于绳长相等，不难推出A做圆周运动的半径小于B的半径，由v=ωr可知A的速度比B的小，故A错误；又由a=ωr2知，A的向心加速度一定小于B的向心加速度，故B项错误；由F向=ma向，可知FA向＜FB向，对座椅进行受力分析，如图所示：拉力和重力的合力提供A、B做圆周运动的向心力，则有F向=mgsinθ，可知悬挂A的缆绳与竖直方向的夹角比B小，故C错误；再由，可知悬挂A的缆绳所受的拉力比悬挂B的小，故D项正确．
2.D
3. C
【解析】
【详解】AC．行星绕太阳做匀速圆周运动，太阳对行星的引力提供向心力，可得
结合开普勒第三定律
可得
故A错误，C正确；
BD．由
可知引力F与距离r和行星的质量m有关，行星受太阳的引力不都相同；m越大，F不一定越大，则质量越大的行星受太阳的引力不一定越大，故BD错误。
故选C。
4. 【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】AB．A、B、C三个物体随圆台一起转动，它们的角速度相同，静摩擦力提供向心力则有
由上式可知C的向心加速度最大，B的静摩擦力最小，所以AB正确，不符合题意；
CD．当转速增大时，静摩擦力不足提供向心力，则有
解得
则A与B应同时滑动，而C最先滑动，所以C错误，符合题意；D正确，不符合题意；
故选C。
5. 【答案】C
【详解】在最高点的临界情况是拉力T=0，此时有：mg=m，则最小速度v=，故AB错误；若小球过最低点时的速度v =，此时，解得绳子的拉力大小为T=3mg，选项C正确；在最高点，绳子只能提供竖直向下的拉力，不可能提供与球所受重力方向相反竖直向上的作用力，故D错误．故选C．
T=0．
6. 【答案】B
【解析】
【详解】球在最高点对杆恰好无压力时，重力提供向心力，由牛顿第二定律，有：
解得：
由于
所以杆对球有支持力，由牛顿第二定律，有：
解得：
由牛顿第三定律，球对杆有向下的压力，大小为，故B正确．
7. 【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】A．卫星做圆周运动，万有引力提供向心力，则有
解得
所以有TA>TB，则A错误；
B．根据
解得
则
所以<，则B错误；
C．卫星与地心连线在单位时间内扫过的面积为
则有SA>SB，所以C错误；
D．根据开普勒第三定律可得
所以D正确；
故选D。
8. 【答案】A
【解析】
【详解】A．对卫星a、c比较，根据
可得
则a的运行速度最大，则相同时间内卫星转过的弧长最长，选项A正确；
B．因为a处在地球附近轨道上运动，则a的速度等于第一宇宙速度，选项B错误；
C．根据开普勒第三定律可知卫星的周期大于a卫星的周期，选项C错误；
D．卫星的质量关系不确定，则卫星的动能不一定大于卫星的动能，选项D错误。
故选A。
9. 【答案】B
【解析】
【详解】D．力F方向与位移方向垂直，力F不做功，故D不符合题意；
ABC．物体做匀速直线运动，力F做功与摩擦力做功大小相同，设物体质量为m，力F与水平方向夹角为θ，有
A图中
B图中
C图中
则B图中力F做功最多，故B符合题意，AC不符合题意
故选B。
10. 【答案】D
【解析】
【详解】A．在B点时
可知，游客对绳子的拉力大于其重力，选项A错误；
B．B到C过程，重力对游客做正功，动能增加，则游客不可以做匀速圆周运动，选项B错误；
C．从C点出离管道时，速度方向不水平，则从C到D过程，游客不是做平抛运动，选项C错误；
D．B到D过程，游客的竖直速度一直变大，根据
PG=mgvy
可知，重力的功率一直增大，选项D正确。
故选D。
11. 【答案】D
【解析】
【详解】A．滑块从点下滑，至点后压缩弹簧，当满足
时加速度为零，此时速度最大，此时弹簧处于压缩状态，不是在b点，选项A错误；
B．由能量关系可知，从到滑块机械能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量与摩擦生热之和，选项B错误；
C．由题意可知，整个过程中克服摩擦力做功为W，则从a到c克服摩擦力做功为，从a到c重力做功为，则在c点时弹簧弹性势能的最大值
选项C错误；
D．滑块从开始压缩弹簧到返回点的过程中机械能减少量等于克服摩擦力做功，则
选项D正确。
故选D。
12. 【答案】C
【详解】A．由图可知，加速度变化，故做变速直线运动，故A错误；
BC．对汽车受力分析，受重力、支持力、牵引力和摩擦力，根据牛顿第二定律，有
根据
联立得
结合图线，当物体的速度最大时，加速度为零，故结合图象可以知道，时，则有
解得，所以最大速度为，由图象可知
，
解得，，故C正确；
D．根据
则有
故D错误。
故选C。
二、实验题
13.
【答案】 ①. B ②. ③. 0.19
【解析】
【分析】
【详解】(1)[1]实验中研究向心力和速度的关系，保持圆柱体质量和运动半径不变，采用的实验方法为控制变量法。
(2)[2] 在图乙中作出F–v2图线如图所示
[3] 根据
图线的斜率
则有
代入数据解得
三、解答题
14. 【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）设月球质量为M，“嫦娥一号”的质量为m，根据牛顿第二定律得
其中
在月球表面的物体
解得
（2）设绕月飞船运行的线速度为v，则有
解得
15. 【答案】（1）20m/s2；（2）；（3）F=12N
【解析】
【详解】（1）设地球半径为M，半径为R，在地球表面有
设行星半径为M′，半径为R′，在行星表面有
根据题意有M＝2M′，R＝2R′；
联立解得
g′＝2g＝20m/s2
（2）金属球通过最高点时，设其速度为v1，由于小球恰能经过最高点，因此此时只受重力mg′作用，根据牛顿第二定律有
得
（3）小球由最高点运动至最低点过程中，根据动能定理有
mg′2L=mv22－mv12
得
小球在最低点时合力提供向心力有
F－mg′=
得
F=12N
16. 【答案】（1）；（2）；；（3）h=1.25R
【解析】
【详解】（1）小球通过C点时与管壁无相互作用力，由得
（2）若小球恰好到达最高点C，则通过C点时速度为零，对小球由B到C过程用动能定理有
解得
球经过B点时有
得
（3）小球从C点飞出做平抛运动，则有
得
从开始下落到经过C点，由动能定理得
-0
得
h=1.25R
17. 【答案】（1）；（2）60N；（3）12.5N
【解析】
【详解】（1）在B点时
对从A到B的逆过程，由平抛运动可得
解得
（2）从B到C由机械能守恒定律
在C点时
解得
根据牛顿第三定律可知，物块对圆轨道点的压力60N；
（3）当物块滑上木板后，当两者共速时对系统由动量守恒定律
由动能定理可知
- mgl1=m c2
mgl2=
l=l1-l2
解得
l=6.25m