2021-2022学年天津市高一（下）期中物理试卷（含解析）

2021-2022学年天津市高一（下）期中物理试卷
注意事项:
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡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。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在试卷上无效。
3.考试结束后，本试卷和答题卡一并交回。
1. 下列说法正确的是( )
A. 只要物体所受的合外力不为，它就做曲线运动
B. 做曲线运动的物体，它的加速度可以是恒定的
C. 物体做曲线运动，速度方向与其运动轨迹无关
D. 做曲线运动的物体，它的速度是可以不变的
2. 如图所示，一张桌子放在水平地面上，桌面高为，一质量为的小球处于桌面上方高处的点。若以桌面为参考平面，重力加速度为小球从点下落到地面上的点，下列说法正确的是( )
A. 小球在点的重力势能为
B. 小球在桌面处的重力势能为
C. 小球从点下落至点的过程中，重力势能减少
D. 小球从点下落至点的过程中，重力做功
3. 关于下列四幅图说法正确的是( )
A. 如图甲，汽车通过拱桥的最高点时处于超重状态
B. 如图乙，直筒洗衣机脱水时，被甩出去的水滴受到离心力作用
C. 如图丙，火车转弯超过规定速度行驶时，外轨对轮缘会有挤压作用
D. 如图丁，小球在水平面内做匀速圆周运动过程中，所受的合外力不变
4. 如图所示，三颗卫星、、绕地球做匀速圆周运动，轨道半径相同，其中是地球同步卫星，是倾斜轨道卫星，是极地卫星，则( )
A. 卫星可以经过北京正上空 B. 卫星、、的运行角速度相等
C. 卫星的运行速度大于 D. 卫星的运行周期小于小时
5. 如图所示，一轻质弹簧竖立于地面上，质量为的小球，自弹簧正上方高处由静止释放，则从小球接触弹簧到将弹簧压缩至最短弹簧的形变始终在弹性限度内的过程中，下列说法正确的是( )
A. 弹簧的弹力对小球做负功，弹簧的弹性势能减小
B. 重力对小球作正功，小球的重力势能增大
C. 由于弹簧的弹力对小球做负功，所以小球的动能一直减小
D. 小球的机械能一直减小
6. 树高千尺，叶落归根。有一片质量为的树叶从高处自由落下，取重力加速度大小，忽略空气阻力。则( )
A. 树叶落地瞬间重力做功的功率为
B. 树叶落地瞬间重力做功的功率为
C. 树叶下落过程中重力做功的平均功率为
D. 树叶下落过程中重力做功的平均功率为
7. 一质量为的质点在平面内运动，在方向的图像和方向的图像分别如图所示。下列关于该质点的说法正确的是( )
A. 初速度为 B. 做匀变速曲线运动
C. 初速度方向与合外力方向垂直 D. 所受的合外力为
8. 如图所示，在发射地球同步卫星的过程中，卫星首先进入椭圆轨道Ⅰ，然后在点通过改变卫星速度，让卫星进入地球同步轨道Ⅱ，则下列说法正确的是( )
A. 卫星在轨道Ⅰ上的周期大于在同步轨道Ⅱ上的周期
B. 卫星在同步轨道Ⅱ上的运行时所携带的仪器都处于完全失重状态
C. 卫星在椭圆轨道Ⅰ上，经过点的线速度大于经过点的线速度
D. 卫星在轨道Ⅰ上点的加速度小于在轨道Ⅱ上点的加速度
9. 在“研究小球平抛运动”的实验中：
如图甲所示的演示实验中，、两球同时落地，说明______；
A.平抛运动在竖直方向的分运动是自由落体运动
B.平抛运动在水平方向的分运动是匀速直线运动
C.平抛运动的轨迹是一条抛物线
某同学设计了如图乙的实验：将两个斜滑道固定在同一竖直面内，末端水平，滑道与光滑水平板平滑衔接，把两个质量相等的小钢球，从斜面的同一高度由静止同时释放，观察到两球在水平面相遇，这说明______。
该同学采用频闪照相机拍摄到小球做平抛运动的照片如图丙所示，图中背景正方形方格的边长为，、、是小球的三个位置，取，由照片可知：照相机拍摄时每隔______曝光一次；小球做平抛运动的初速度______。
10. 用重物自由下落验证机械能守恒定律。实验装置如图所示。
在实验过程中，下列实验操作和数据处理错误的是______。
A.重物下落的起始位置靠近打点计时器
B.做实验时，先接通打点计时器的电源，再释放重锤
C.为测量打点计时器打下某点时重锤的速度，可测量该点到点的距离，再根据公式计算，其中应取当地的重力加速度
D.用刻度尺测量某点到点的距离，利用公式计算重力势能的减少量，其中应取当地的重力加速度
图是实验中得到的一条纸带。在纸带上选取五个连续打出的点、、、、，测得、、三点到起始点距离分别为、、。已知重锤的质量为，当地的重力加速度为，打点计时器打点的周期为。从打下点到打下点的过程中，重锤重力势能的减少量______，动能的增加量______。很多实验结果显示，重力势能的减少量略______填“大于”或“小于”动能的增加量，原因是______。
某同学以重物的速度平方为纵轴，以重物下落的高度为横轴，作出如图所示的图像，则当地的重力加速度______。结果保留位有效数字
11. 年月日时分，我国首次火星探测任务“天问一号”探测器实施近火捕获制动，成功实现环绕火星运动，成为我国第一颗人造火星卫星。在“天问一号”环绕火星做匀速圆周运动时，周期为，轨道半径为。已知火星的半径为，引力常量为，不考虑火星的自转。求：
“天问一号”环绕火星运动的线速度的大小；
火星的质量；
火星表面的重力加速度的大小。
12. 如图所示，水平固定轨道的左端点与竖直粗糙半圆轨道平滑连接．一质量为的滑块可视为质点从点出发，向左冲上半圆轨道，并能恰好通过半圆轨道的最高点，已知半圆轨道的半径为，点和点间的距离为，滑块与间的动摩擦因数，滑块通过点时对半圆轨道的压力大小为重力加速度大小，不计空气阻力，求：
滑块在点的速度大小；
滑块从点运动到点的过程中，克服阻力所做的功；
滑块落回到水平固定轨道上的位置到点的距离．
13. 如图所示，水平传送带长，以的速率运行。一物块可视为质点质量，以的水平初速度从端滑上传送带，被传送到端，物块与传送带间的动摩擦因数，取，在运送该物块的过程中，求：
摩擦力对物块做的功；
物块与传送带间的摩擦生热；
不计轮轴处的摩擦，因传送物块电动机多消耗的电能。
14. 某节目中制作的装置可简化为如图所示。光滑的圆弧轨道竖直放置，其轨道半径为。圆弧左右两侧均连接足够长的粗糙斜面，斜面与圆弧连接处相切，倾角，质量为的小球自左侧圆弧轨道上点处由静止开始运动，由点进入轨道。已知间距离，小球与斜面间的动摩擦因数，不计其他阻力，重力加速度。求：
小球第一次到达点时的速度大小；
整个过程中，小球在斜面上运动的总路程。
15. 如图所示，倾角的固定斜面上固定着挡板，轻弹簧下端与挡板相连，弹簧处于原长时上端位于点。用一根不可伸长的轻绳通过轻质光滑定滑轮连接物体和，使滑轮左侧绳子始终与斜面平行，初始时位于斜面的点，、两点间的距离为，现由静止同时释放、，物体沿斜面向下运动，将弹簧压缩到最短的位置为点，、两点间距离为，若、的质量分别为和，与斜面之间的动摩擦因数，不计空气阻力，重力加速度为，整个过程中，轻绳始终处于伸直状态，计算结果可以带求：
在从至的过程中，加速度大小；
物体从运动至点时的速度；
弹簧的最大弹性势能。
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：、曲线运动的条件是：合外力和速度不在一条直线上，如果合外力不为零，但方向与运动方向相同，则物体做直线运动，故A错误；
B、做曲线运动的物体，它的加速度可以是恒定的，如平抛运动，故B正确；
C、曲线运动的速度方向是变化的，其方向沿运动轨迹的切线方向，故C错误；
D、曲线运动速度的方向沿切线方向，一定是变化的，故曲线运动一定是变速运动，故D错误。
故选：。
物体做曲线运动的条件是：合外力和速度不在一条直线上．曲线运动速度的方向沿切线方向，一定是变化的，故曲线运动一定是变速运动．
掌握物体做曲线运动的条件和曲线运动的速度，加速度等的特征，可以判定各选项，注意明确曲线运动两个特例的应用：平抛运动和匀速圆周运动．
2.【答案】
【解析】解：、以桌面为参考平面，点在参考平面上方处，所以小球在点的重力势能为故A错误。
B、以桌面为参考平面，则小球在处的重力势能为故B错误。
、小球从点下落至点的过程中，重力做功为，所以重力势能减小。故C正确，D错误。
故选：。
重力做正功，重力势能减小，重力做负功，重力势能增加，重力所做的功等于重力势能的减小量．根据求出、点的重力势能，注意重力势能的大小与零势能面的选取有关．
解决本题的关键掌握重力做功和重力势能的关系，以及知道重力势能的大小与零势能平面的选取有关．
3.【答案】
【解析】A.汽车过拱桥最高点时，加速度的方向向下，处于失重状态，选项A错误；
B.直筒洗衣机脱水时，被甩出去的水是因为所受的合外力不足以提供水做圆周运动所需的向心力，所以被甩出去了，选项B错误；
C.火车转弯超过规定速度行驶时，重力和支持力的合力不够提供向心力，外轨受到挤压，选项C正确；
D.小球做匀速圆周运动，合外力提供向心力，方向始终指向圆心，时刻在改变，所以合外力是变化的，选项D错误。
故选C。
4.【答案】
【解析】解：、卫星是同步卫星，只能定点在赤道的上空，不可能经过北京正上空，故A错误；
B、根据万有引力提供向心力：，可知，由图可知，卫星、、的半径相等，故三颗卫星的角速度相等，故B正确；
C、根据可得，由于卫星的轨道半径大于地球的半径，则卫星的运行速率小于第一宇宙速度，故C错误；
D、卫星、的轨道半径相同，则两卫星的周期相同，即卫星的运行周期为小时，故D错误．
故选：。
是地球同步卫星，其轨道平面必须在赤道平面，运行周期与地球自转周期相等；根据万有引力提供向心力求得各量的表达式，比较速率和周期的大小。
解决本题的关键要掌握万有引力提供向心力这一思路，得到相关物理量的关系式，要明确地球同步卫星的轨道平面必须位于赤道平面。
5.【答案】
【解析】解：从小球接触弹簧到将弹簧压缩至最短，弹力与小球下落方向相反，弹簧的弹力对小球做负功，弹簧的弹性势能增加，故A错误；
B.重力对小球作正功，小球的重力势能减小；故B错误；
C.小球一直向下运动，由于弹簧的弹力对小球做负功，重力对小球作正功，在重力大小等于弹力以前，重力大于弹力，由动能定理可知，小球的动能增加，重力等于弹力时，小球的动能最大，以后重力小于弹力，小球的动能减小，故C错误；
D.小球接触弹簧前，小球的机械能不变，接触弹簧后，小球要克服弹力做功，小球的机械能减小，一直到小球的动能等于零，故D正确。
故选：。
弹簧的弹力对小球做负功，弹簧的弹性势能增加，小球受到弹簧弹力和重力的作用，刚开始重力大于弹力，合力向下，小球加速运动，加速度减小，当重力等于弹力时，加速度为零，速度最大，再向下运动时，弹力大于重力，加速度方向向上，速度减小，根据弹力做功情况分析小球机械能变化。
本题的关键是对小球的受力分析，根据弹力与重力的关系弹力速度和加速度的变化情况，难度适中。
6.【答案】
【解析】解：、没有空气阻力的作用，下落的过程中只有重力做功，根据动能定理可得，，
解得落地时的速度为
树叶落地瞬间重力做功的功率为，故A正确，B错误；
、没有空气阻力的作用，树叶做自由落体运动，
树叶下降的全过程的平均速度为，
树叶下落过程中重力做功的平均功率为，故C正确，D错误；
故选：。
树叶做自由落体运动，利用瞬时速度计算瞬时功率的大小，根据平均速度计算平均功率的大小。
本题是对功率的考查，注意树叶做的是自由落体运动，先计算速度的大小，再计算功率。
7.【答案】
【解析】解：、轴方向初速度为，轴方向做匀速直线运动，速度大小为：，根据平行四边形定则，可得质点的初速度，故A正确；
、根据方向的图像斜率的物理意义，可得轴方向的加速度大小为：，方向的加速度为零，则质点的加速度为：，质点加速度方向沿轴方向，而初速度方向既不在轴，也不在轴方向，所以质点做匀变速曲线运动，且质点初速度的方向与合外力方向不垂直，故B正确，C错误；
D、根据牛顿第二定律可得质点受到的合力为：，故D正确。
故选：。
根据图象判断物体在轴、轴方向的运动情况，根据位移时间图象的斜率求出轴方向的速度，再将两个方向的合成，求出初速度；质点的合力一定，而初速度方向既不在轴，也不在轴方向，质点初速度的方向与合外力方向不垂直，质点做曲线运动；根据斜率求出轴方向的加速度大小，根据牛顿第二定律求解质点的合力。
本题主要是考查运动的合成与分解与运动学的图象问题，关键是弄清楚图象表示的物理意义，能够根据图象分析两个分运动的运动情况，根据运动的合成与分解结合牛顿第二定律进行解答。
8.【答案】
【解析】解：、根据开普勒第三定律可得，卫星在轨道Ⅰ上运动的半长轴小于地球同步卫星轨道半径，所以卫星在轨道Ⅰ上的周期小于在地球同步轨道Ⅱ上的周期，故A错误；
B、卫星在地球同步轨道Ⅱ上的运行时所携带的仪器受到的万有引力全部提供向心力，所以都处于完全失重状态，故B正确；
C、根据开普勒第二定律可知，卫星在椭圆轨道Ⅰ上，经过点的线速度大于经过点的线速度，故C正确；
D、根据牛顿第二定律可得，解得，所以卫星在轨道Ⅰ上点的加速度等于在轨道Ⅱ上点的加速度，故D错误。
故选：。
根据开普勒第三定律分析周期大小；根据万有引力全部提供向心力分析失重现象；根据开普勒第二定律分析线速度大小；根据牛顿第二定律分析加速度大小。
本题主要是考查万有引力定律及其应用，解答本题的关键是能够根据万有引力提供向心力结合失重现象进行分析，掌握开普勒第二、第三定律的应用方法。
9.【答案】；平抛运动在水平方向的分运动是匀速直线运动；；。
【解析】
【分析】
根据实验现象得出正确的实验结论；
根据实验现象得出正确的实验结论；
先根据竖直方向的运动特点计算出曝光的时间，再结合水平方向的运动特点计算出小球的初速度。
【解答】
如图甲所示的演示实验中，小锤击打弹性金属片，球水平抛出，同时球被松开，做自由落体运动，、两球同时落地，说明球在竖直方向上的运动规律与球相同，即平抛运动在竖直方向上做自由落体运动，故A正确，BC错误。
如图乙所示，把两个质量相等的小钢球，从斜面的同一高度由静止同时释放，观察到两球在水平面相遇，这说明平抛运动在水平方向上做匀速直线运动。
由图丙可知，小球在竖直方向上有，
解得：，照相机拍摄时每隔曝光一次，
小球在水平方向有，。
故答案为：；平抛运动在水平方向的分运动是匀速直线运动；；。
10.【答案】 大于 重锤下落过程要克服阻力做功，机械能有损失
【解析】解：、为充分利用纸带，重物下落的起始位置靠近打点计时器，故A正确；
B.为充分利用纸带，做实验时，先接通打点计时器的电源，再释放重锤，故B正确；
C.根据实验打出的纸带，应根据匀变速直线运动的推论求出打点计时器打下某点时重锤的速度，不能测量该点到点的距离，再根据公式计算重锤的速度，故C错误；
D.用刻度尺测量某点到点的距离，利用公式计算重力势能的减少量，其中应取当地的重力加速度，故D正确。
本题错误的，故选：。
从打下点到打下点的过程中，重锤重力势能的减少量；做匀变速直线运动的物体在某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，打点时的速度大小，动能的增加量；空气阻力、摩擦阻力在实验过程做负功，故重力势能的减少量总是略大于动能的增加量；而这个实验结果是由设计方案决定的，这类误差属于系统误差；不能通过多次重复使用取平均值来减小，只能改变实验方案，减小空气阻力和摩擦阻力的影响来减小该误差。
由动能定理得：，整理得：，则图象的斜率，解得：；
故答案为：；；；大于；重锤下落过程要克服阻力做功，机械能有损失；。
根据实验原理与实验注意事项分析答题；
根据匀变速直线运动的推论求出打点的速度，然后根据重力势能与动能的计算公式分析答题；重锤下落过程要克服阻力作用做功，机械能有损失，重力势能的减少量大于动能的增加量；
应用动能定理求出图象的函数表达式，然后分析答题。
理解实验原理、知道实验注意事项是解题的前提与关键，应用匀变速直线运动的推论、动能与重力势能的计算公式、动能定理即可解题。
11.【答案】解：由线速度定义可得；
设“天问一号”的质量为，万有引力提供向心力有
解得；
忽略火星自转，火星表面质量为的物体，其所受万有引力等于重力
代入可解得。
【解析】由线速度定义可得“天问一号”环绕火星运动的线速度的大小；
根据万有引力提供向心力，由牛顿第二定律可求火星的质量；
根据火星表面的物体所受万有引力等于其重力可求火星表面的重力加速度的大小。
本题考查万有引力定律在天体运动中的基本应用，其基本解题方法是根据人造卫星的万有引力等于向心力以及星球表面重力等于万有引力两个规律求解，本题难度较小。
12.【答案】解：滑块通过点时对半圆轨道的压力大小，故由牛顿第三定律可得：滑块受到的支持力为，那么，对滑块在点应用牛顿第二定律可得：，所以，；
滑块从到的运动过程，只有摩擦力做功，故由动能定理可得：，所以，；
滑块能恰好通过半圆轨道的最高点，故对滑块在点应用牛顿第二定律可得：，所以，；
滑块从到的过程重力、阻力做功，故由动能定理可得：，所以，；
滑块从点做平抛运动落回水平固定轨道，故由平抛运动规律可得：，；
答：滑块在点的速度大小为；
滑块从点运动到点的过程中，克服阻力所做的功为；
滑块落回到水平固定轨道上的位置到点的距离为．
【解析】根据牛顿第三定律求得滑块在点受到的支持力，然后由牛顿第二定律求得速度，即可由动能定理求得在点的速度；
根据牛顿第二定律求得在的速度，然后由动能定理即可求得；
根据平抛运动规律直接求取水平位移．
经典力学问题一般先对物体进行受力分析，求得合外力及运动过程做功情况，然后根据牛顿定律、动能定理及几何关系求解．
13.【答案】解：根据牛顿第二定律得，．
得：
物块匀加速直线运动的时间，
匀加速直线运动的位移．
所以物块的速度可以到达，此后物块做匀速直线运动，摩擦力做的功：
物块加速的过程中，传送带的位移：
因摩擦产生的热量：
传送物块电动机多消耗的电能转化为物体的动能和系统产生的内能，同时等于传送带克服摩擦力做的功，所以：
答：摩擦力对物块做的功是；
物块与传送带间的摩擦生热是；
不计轮轴处的摩擦，因传送物块电动机多消耗的电能是．
【解析】根据牛顿第二定律求出物块刚开始运动时的加速度．根据匀变速直线运动速度时间公式求出求出煤块加速运动的时间，结合位移公式求出加速运动的位移，从而求出摩擦力做的功；
根据匀变速直线运动的位移公式求出物块和传送带之间的相对位移，结合摩擦力与相对位移的乘积求出摩擦产生的热量．
根据功能关系可知，传送物块电动机多消耗的电能转化为物体的动能和系统产生的内能．
解决本题的关键理清煤块在传送带上的运动规律，结合牛顿第二定律和运动学公式进行求解．
14.【答案】解：设小球第一次到达点时的速度为，对过程分析，由动能定理可得：
解得：；
由于在斜面上摩擦力做功，机械能转化为内能，小球机械能会越来越小，而在间没有摩擦力做功，故小球最终会在间做往返运动，在、两处的速度均为零，对由到最终小球在间运动时到达任一点进行分析，由动能定理有：
解得：。
答：小球第一次到达点时的速度大小为；
整个过程中，小球在斜面上运动的总路程为。
【解析】对过程进行分析，由动能定理即可求出小球第一次到达点时的速度大小；
小球最终会在之间做往返运动，对全过程进行分析，由动能定理求出小球在斜面上运动的总路程。
本题考查了动能定理的直接应用，关键明确小球在斜面上存在摩擦力，故机械能会转化内能，小球能到达的高度越来越小，最终小球将在间做往返运动。
15.【答案】解：从到的过程，对、整体受力分析，根据牛顿第二定律得

解得：
隔离针对、分别列牛顿第二定律求出加速度也可
物体从运动至点的过程，对整体，由动能定理得：

解得物体从运动至点时的速度：
当的速度为零时，弹簧被压缩到最短，此时弹簧弹性势能最大，整个过程中对、整体，由动能定理得：

解得：
则弹簧具有的最大弹性势能
答：在从至的过程中，加速度大小为；
物体从运动至点时的速度为；
弹簧的最大弹性势能为。
【解析】从到的过程，对整体，进行受力分析，根据牛顿第二定律求出加速度大小。
物体从运动至点的过程，对整体，应用动能定理求解物体从运动至点时的速度。
当的速度为零时，弹簧被压缩到最短，此时弹簧弹性势能最大，整个过程中对、整体应用动能定理求出弹簧弹力做的功，进而求出弹簧的最大弹性势能。
本题主要考查动能定理及牛顿第二定律的应用，要选择合适的研究对象和研究过程，应用动能定理求解，知道克服弹簧弹力做的功等于弹簧弹性势能的增加量，注意当的速度为零时，弹簧被压缩到最短，此时弹簧弹性势能最大。
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