2021-2022学年吉林省长春市高一（下）期中物理试卷（含解析）

2021-2022学年吉林省长春市高一（下）期中物理试卷
题号 一 二 三 四 五 总分
得分
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。
第I卷（选择题）
一、单选题（本大题共8小题，共32.0分）
1. 关于物体的受力和运动，下列说法中正确的是( )
A. 物体在不垂直于速度方向的合力作用下，速度大小可能一直不变
B. 物体做曲线运动时，某点的加速度方向就是通过这一点曲线的切线方向
C. 物体受到变化的合力作用时，它的速度大小一定改变
D. 做曲线运动的物体，一定受到与速度不在同一直线上的外力作用
2. 跳伞表演是观赏性很强的体育项目，当运动员从直升飞机由静止跳下后，在下落过程中会受到水平风力的影响，下列说法中正确的是( )
A. 风力越大，运动员下落时间越长 B. 风力越大，运动员着地速度越小
C. 运动员下落时间与风力无关 D. 运动员着地速度与风力无关
3. 某老师在做竖直面内圆周运动快慢的实验研究，并给运动小球拍了频闪照片，如图所示小球相邻影像间的时间间隔相等，小球在最高点和最低点的运动快慢比较，下列说法中正确的是( )
A. 该小球所做的运动是匀速圆周运动
B. 最低点附近小球相邻影像间圆心角大，角速度大，运动较快
C. 最高点附近小球相邻影像间弧长短，线速度大，运动较快
D. 小球在最高点时向心加速度比在最低点时大
4. 如图是某一家用体育锻炼的发球机，从同一点沿不同方向发出、两球，返回同一水平面时，两球落至同一位置。如果不计空气阻力，关于两球的运动，下列说法正确的是( )
A. 从抛出至落回同一水平面，两球运动至最高点时，两球速度相等
B. 两球运动过程中，加速度大于球加速度
C. 球速度变化量大于球速度变化量
D. 两球飞行时间相等
5. 我国成功发射了国内首颗全球二氧化碳监测科学实验卫星以下简称“碳卫星”如图。若“碳卫星”每天绕地球运行圈，“碳卫星”在轨道半径为的圆周轨道上运行，地球自转周期为，引力常量为，地表处重力加速度为，则下列说法正确的有( )
A. 可算出地球质量为
B. “碳卫星”和地球同步卫星的轨道半径之比为：
C. “碳卫星”的向心加速度大于
D. “碳卫星”的环绕速度大于
6. 如图所示，楔形木块固定在水平面上，粗糙斜面和光滑斜面与水平面的夹角相同，顶角处安装一定滑轮质量分别为、的滑块、通过不可伸长的轻绳跨过定滑轮连接，轻绳与斜面平行。两滑块由静止释放后，沿斜面做匀加速运动。若不计滑轮的质量和摩擦，在两滑块沿斜面运动的过程中( )
A. 两滑块组成的系统机械能守恒
B. 重力对做的功等于动能的增加量
C. 轻绳对做的功大于重力势能的增加量
D. 的重力势能减少，动能增加，所以的机械能是守恒的
7. 如图所示，一根跨越光滑定滑轮的轻绳，两端各有一杂技演员可视为质点，站于地面，从图示的位置由静止开始向下摆动，运动过程中绳始终处于伸直状态，当演员摆至最低点时，刚好对地面无压力，则演员质量与演员质量之比为( )
A. ： B. ： C. ： D. ：
8. 质量分别为和的、两个物体分别在水平恒力和的作用下沿水平面运动，撤去、受到摩擦力的作用减速到静止，其图像如图所示，则下列说法正确的是( )
A. A、两个物体受到的摩擦力大小之比为：
B. 、大小之比为：
C. 、对、两个物体做功之比为：
D. 全过程中摩擦力对、两个物体做功之比为：
二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）
9. 甲、乙两名溜冰运动员的质量分别为和，他们面对面拉着弹簧测力计做匀速圆周运动的溜冰表演，忽略冰面的摩擦阻力，如图所示，两人相距，弹簧测力计的示数为。下列判断正确的是( )
A. 甲，乙的线速度相同 B. 甲、乙的角速度相同
C. 两人的运动半径之比为： D. 两人的向心力之比为：
10. 迄今发现的二百余颗太阳系外行星大多不适宜人类居住，绕恒星“”运行的行星“”却很值得我们期待，该行星的温度在到之间，质量是地球的倍、直径是地球的倍，公转周期为个地球日，“”的质量是太阳质量的倍，设该行星与地球均视为质量分布均匀的球体，绕其中心天体做匀速圆周运动，则( )
A. 在该行星和地球上发射卫星的第一宇宙速度不同
B. 如果人到了该行星，其体重比地球上的大
C. 该行星与“”的距离和日地距离相比较大
D. 在忽略星球自转的情况下，在该行星和地球上测同一个物体的质量，地球上测得的质量比较小
11. 某兴趣小组的同学研究一辆电动小车的性能他们让小车在平直的水平轨道上由静止开始运动，并将小车运动的全过程记录下来，得到了如图所示的图象时间段内的图线为曲线，其余时间段的图线均为直线。已知在时间段内小车的功率保持不变，在末让小车无动力自由滑行。小车质量为，设整个过程中小车所受阻力大小不变。则下列判断正确的是( )
A. 小车在运动过程中所受的阻力大小为
B. 小车在的过程中发动机的功率为
C. 小车的牵引力做的总功为
D. 小车在整个过程中运动的位移为
12. 一质量为的物体，在水平恒定拉力的作用下以某一速度在粗糙的水平面上做匀速运动，当运动一段时间后，拉力逐渐减小，且当拉力减小到零时，物体刚好停止运动，图中给出了拉力随位移变化的关系图象．已知重力加速度根据以上信息能精确得出或估算得出的物理量有( )
A. 物体与水平面间的动摩擦因数 B. 合外力对物体所做的功
C. 物体匀速运动时的速度 D. 物体运动的时间
第II卷（非选择题）
三、实验题（本大题共1小题，共9.0分）
13. 我们知道月球表面没有空气，因此平抛运动的实验效果更好，某宇航员使用闪光照相拍摄小球在月球表面运动的位置，如图所示为小球做平抛运动的闪光照相照片的一部分，图中背景方格的边长表示实际长度，照相机闪光的周期，那么：
月球表面重力加速度为______；
小球运动中水平分速度的大小是______；
小球经过点时的速度大小是______。
四、简答题（本大题共1小题，共14.0分）
14. 如图所示是一打桩机的简易模型。质量的物体在拉力作用下从与钉子接触处由静止开始运动，上升后撤去，到最高点后自由下落，撞击钉子，将钉子打入深度，钉子质量不计，忽略空气阻力，取，求：
拉力的最大功率。
物体上升的最大高度。
钉子克服阻力做的功。
五、计算题（本大题共2小题，共29.0分）
15. 随着年北京冬奥会的临近，滑雪运动在我国受到人民群众的广泛欢迎。一名滑雪探险运动员从山坡上滑下，如图所示，这一段山坡由两段斜坡组成，靠近山顶的一段陡峭的斜坡倾角为，第二段连接坡底的斜坡倾角为，第一段和第二段山坡长度之比为：：，二者之间通过一段长度为的水平滑道平滑连接。运动员在坡顶由静止开始滑下，经过一段时间的运动，恰好落在坡底处。已知运动员质量为，从飞离水平滑道到落到坡底经历的时间为，不计空气阻力，重力加速度取，，。求：从坡顶到坡底的竖直高度和运动员从水平滑道飞出的速度大小。
16. 在半径的某星球表面，宇航员做了如下实验，实验装置如图甲所示，竖直平面内的光滑轨道由轨道和圆弧轨道组成，将质量的小球从轨道上高处的某点静止滑下，用力传感器测出小球经过点时对轨道的压力，改变的大小，可测出相应的大小，随的变化如图乙所示．求：
圆轨道的半径．
该星球表面的重力加速度多大．
该星球的第一宇宙速度．
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：、物体在垂直于速度方向的合力作用下，速度大小可能一直不变。故A错误；
B、物体做曲线运动时，某点的速度方向就是通过这一点的曲线的切线方向，而不是加速度方向。故B错误；
C、物体受到变化的合力作用时，它的速度大小可以不改变，故C错误；
D、曲线运动的物体的条件，一定受到与速度不在同一直线上的外力作用。故D正确。
故选：。
力是改变物体运动状态的原因，物体做曲线运动的条件是合力与速度不在同一条直线上，速度的方向与该点曲线的切线方向相同。
本题关键是对质点做曲线运动的条件的考查，对于它的特点要掌握住。
2.【答案】
【解析】解：、运动员在该过程中同时参与了两个运动，水平方向上沿着风力方向的运动，竖直方向在降落伞张开前先加速，降落伞张开后先减速后匀速的运动，两个运动同时发生，相互独立，因而下落时间与风力无关，故A错误，C正确；
、运动员着地速度由水平分速度和竖直分速度合成，水平分速度由风速决定，故风速越大，着地速度越大，故BD错误；
故选：。
根据运动的独立性分析出风力对下落时间的影响；
根据矢量合成的特点分析出着地速度与风速的关系。
本题主要考查了运动的合成与分解的问题，理解运动的独立性和等时性，结合矢量的合成特点即可完成分析。
3.【答案】
【解析】解：、由所给频闪照片可知，在最高点附近，相邻影像间弧长较小，表明最高点附近的线速度较小，运动较慢；在最低点附近，相邻影像间弧长较大，对应相同时间内通过的圆心角较大，故角速度较大，运动较快，故B正确，AC错误；
D、小球在最高点的线速度较小，根据向心加速度公式，可知小球在最高点向心加速度小，故D错误。
故选：。
线速度等于弧长与时间的比值，角速度等于转过的圆心角与时间的比值，根据定义，与图中的情况比较即可，根据向心加速度公式即可确定向心加速度的关系。
本题关键是熟悉线速度与角速度的定义，相同时间比较弧长和圆心角，属于基础题。
4.【答案】
【解析】解：、把斜抛运动从最高点到落地看成一个平抛运动，斜抛物体在最高的速度等于平抛的初速度，而，水平位移相等，所以，所以物体在最高点的速度小于物体在最高点的速度，故A错误；
B、两球均只受重力作用，所以加速度为重力加速度，加速度相同，故B错误；
D、时间由竖直位移决定，显然运动的时间大于运动的时间，故D错误；
C、两物体均做匀变速曲线运动，那么速度的变化量，整个过程，的运动时间长，所以的速度变化量大于的速度变化量，故C正确；
故选：。
小球的运动可以分解成水平方向的匀速直线运动和竖直方向的竖直上抛运动两个分运动，先分析判断整个过程中两个物体的时间关系；再判断竖直方向和水平方向的速度大小关系，进而判断最高点速度大小关系；以及整个过程中速度的变化量的关系。
本题借助斜上抛运动考查了平抛的的相关知识点，通过运动的合成和分解分析两球运动时间及抛出速度的水平分量关系是解题的关键。
5.【答案】
【解析】解：、根据题意可知，“碳卫星”每天绕地球运行圈，地球自转周期为，则“碳卫星”的周期为，，可求出，故A错误；
B、“碳卫星”的周期为，而同步卫星的周期与地球的自转周期相同，根据开普勒第三定律，所以“碳卫星”和地球同步卫星的轨道半径之比为：，故B正确；
C、“碳卫星”绕地球做匀速圆周运动万有引力等于向心力，提供向心加速度，如果在地球表面做匀速圆周运动时，其向心加速度等于，“碳卫星”绕地球做匀速圆周运动的向心加速度小于，故C错误；
D、第一宇宙速度是卫星最大的运行速度，所以“碳卫星”的运行速度小于，故D错误；
故选：。
根据万有引力提供向心力即可求出地球的质量；第一宇宙速度是卫星最大的运行速度，也是最小的地面发射速度；“碳卫星”绕地球做匀速圆周运动的向心加速度小于；根据同步卫星的周期等于地球自转的周期可确定“碳卫星”和地球同步卫星的周期之比。
本题主要考查了人造卫星的相关知识，解题的关键是明确万有引力提供向心力，根据题干信息求解相关量。
6.【答案】
【解析】解：、由于斜面粗糙，在滑动过程中，摩擦力对要做功，因此两滑块组成系统的机械能不守恒，故A错误；
B、滑块受到重力、轻绳的拉力、斜面的支持力和摩擦力，重力、轻绳的拉力、斜面的摩擦力对都要做功，根据动能定理知重力、拉力、摩擦力对物体做功的代数和等于物体动能的增加量，故B错误；
C、根据功能关系可知除重力以外的其它力对物体不含弹簧做的功等于物体机械能的变化，所以轻绳对做的功等于机械能的增加量，的动能和重力势能均增加，则轻绳对做的功大于重力势能的增加量，故C正确；
D、由于轻绳对的拉力和滑动摩擦力对都做负功，所以的机械能减少，故D错误。
故选：。
只有重力或弹力做功时，物体的机械能守恒。对照机械能守恒条件分析两滑块组成的系统机械能是否守恒。根据动能定理和功能关系分析。
本题关键要理解掌握机械能守恒的条件和功能关系，知道重力做功对应重力势能变化、弹力做功对应弹性势能变化、合外力做功对应动能变化、除重力或系统内的弹力做功对应机械能变化。
7.【答案】
【解析】解：下落过程中机械能守恒，有：
在最低点有：
联立得：
当刚好对地面无压力时，有：
，所以，：：，故ACD错误，B正确。
故选：。
向下摆动过程中机械能守恒，在最低点绳子拉力与重力之差提供向心力，根据向心力公式得出绳对的拉力，刚好对地面无压力，可得绳子对的拉力，根据拉力相等，可得两者质量关系．
根据物体的运动规律选择正确规律求解是解决这类问题的关键，同时正确受力分析是解题的前提．
8.【答案】
【解析】解：、由图可知，图的斜率表示物体匀变速直线运动的加速度，则两物匀减速直线运动的加速度大小分别为，根据牛顿第二定律知，、受到的摩擦力大小分别为，，则，故A正确；
B、对于匀加速运动，加速度大小分别为，由牛顿第二定律得：，解得：，得，故B错误；
C、对全过程，由动能定理得：，则恒力做功，可知、对、做功之比为：，故C错误；
D、根据“面积”表示位移，可知，全过程的位移分别为，可得：全过程中摩擦力对、做功分别为故全过程中摩擦力对、做功之比为：故D错误。
故选：。
先研究两个物体匀减速运动的过程，由斜率分析加速度的关系，由牛顿第二定律研究摩擦力的关系；由速度图象的“面积”求出位移；对全过程，运用动能定理研究恒力做功关系。
解决本题的关键要掌握图象的两个意义：斜率表示加速度，面积表示位移，再结合动能定理和功的公式分析。
9.【答案】
【解析】解：两人靠拉力提供向心力，则向心力大小相等，转动的角速度相等，则有：，所以，又。
解得：，。
因为半径不同，角速度相同，根据可知，两人的线速度不同，故AD错误，BC正确；
故选：。
甲、乙两名溜冰运动员，面对面拉着弹簧秤做圆周运动的溜冰表演，两人的角速度相等，抓住向心力相等得出两人转动半径的关系，从而得出转动半径的大小。
解决本题的关键知道甲乙两人的角速度相等，向心力相等，知道线速度与角速度的关系，通过向心力相等求出半径的关系是关键。
10.【答案】
【解析】解：当卫星绕行星表面附近做匀速圆周运动时的速度即为行星的第一宇宙速度，由得：，是行星的质量，是行星的半径，则得该行星与地球的第一宇宙速度之比为：：故A正确；
B.由万有引力近似等于重力，得：，得行星表面的重力加速度为：，则得该行星表面与地球表面重力加速度之比为：：，所以如果人到了该行星，其体重比地球上的大。故B正确；
C.根据万有引力提供向心力，列出等式可得：，
行星“”公转周期为个地球日，将已知条件代入解得：行星“”的轨道半径与地球轨道半径：，可知该行星与“”的距离和日地距离相比较小，故C错误；
D.质量是物体的固有属性，在该行星和地球上测同一个物体的质量，其质量不变，故D错误；
故选：。
根据万有引力提供向心力，列出等式表示出所要求解的第一宇宙速度和该行星与“”的距离。根据万有引力近似等于重力，求出该行星表面与地球表面重力加速度之比，即可求出体重关系；根据相对论分析质量的变化情况。
本题行星绕恒星、卫星绕行星的类型，建立模型，根据万有引力提供向心力，万有引力近似等于重力进行求解。
11.【答案】
【解析】解：、由图象可得，在内：，““代表加速度方向与速度方向相反；
则小车受到阻力大小：
故A正确；
B、在内：
由得电动机提供的牵引力大小为：
，
第末小车的功率为：，内功率不变，所以发动机的功率为，故B正确；
C、前内牵引力做的功为：
内功率不变，所以牵引力做的功为：，
小车的牵引力做的总功为
故C错误；
D、小车运动的整个过程，运用动能定理得：
解得：
故D正确。
故选：。
末让小车无动力自由滑行，小车只受摩擦力，故根据速度时间图象先求加速度，再求出摩擦力；分析前过程，根据牛顿第二定律求出牵引力；内功率不变，根据即可求解功率；分别计算各段时间牵引力做功，求和即可；全过程根据即可求解位移．
本题是与图象结合的问题，关键通过图象知道小车在整个过程中的运动情况，结合牛顿第二定律和动能定理进行求解．
12.【答案】
【解析】解：、物体做匀速运动时，受力平衡，则，由可求得物体与水平面间的动摩擦因数，故A正确；
B、后物体做减速运动，图象与坐标轴围成的面积表示拉力做的功，则由图象面积可估算出拉力所做的功，再由摩擦力与位移的乘积求出克服摩擦力的功，则可求得合力做的功，故B正确；
C、已求出物体合外力所做的功，则由动能定理可求得物体开始时做匀速运动时的速度，故C正确；
D、由于不知道具体的运动情况，无法求出运动的时间，故D错误。
故选：。
物体做匀速运动时，受力平衡，拉力等于摩擦力，根据动摩擦公式求解动摩擦因数，图象与坐标轴围成的面积表示拉力做的功，从而求出合外力做的功，根据动能定理求出初速度．
本题要注意根据位移公式及图象迁移应用其结论：图象中图象与轴围成的面积表示力所做的功；则可再由动能定理求解．
13.【答案】
【解析】解：根据得，；
小球运动中水平分速度
点竖直方向上分速度等于段竖直方向上的平均速度，则
则点的速度
故答案为：，，。
平抛运动在竖直方向上做自由落体运动，在水平方向上做匀速直线运动，结合竖直方向相邻相等时间内的位移之差是一恒量，再结合时间间隔，即可求解月球表面重力加速度；
通过水平位移和时间间隔求出平抛运动的初速度；
根据竖直方向上某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出点竖直方向上的分速度，根据速度的合成原则求出点速度。
解决平抛实验问题时，要特别注意实验的注意事项。在平抛运动的规律探究活动中不一定局限于课本实验的原理，要注重学生对探究原理的理解，知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，结合运动学公式和推论灵活求解。
14.【答案】解：由牛顿第二定律得：
由匀变速运动的速度位移公式可得：
解得：
根据功率的公式：
代入数据解得：
上升后撤去，此时重物有竖直向上的速度，由匀变速运动的速度位移公式可得：
物体上升的最大高度
代入数据解得：
物体从最高点到最低点，根据动能定理有：
将代入解得：
答：拉力的最大功率为。
物体上升的最大高度为。
钉子克服阻力做的功为。
【解析】根据匀变速直线运动规律求出物体上升时物体的速度，再根据功率的公式解得最大功率；
撤去拉力后物体做匀减速直线运动，由匀变速运动的速度位移公式可解得最大高度．
全程根据动能定理可解得钉子克服阻力做的功．
本题考查动能定理、牛顿第二定律、运动学公式、功率公式等知识，解题关键掌握物体的受力分析。
15.【答案】解：由题知，运动员从坡顶滑下，脱离水平滑道后的运动为平抛运动，运动草图和落到坡底时的速度矢量图如图所示。
落到坡底时竖直方向的速度为
所以第二段山坡的高度为
因为
：：
根据几何关系有
联立各式解得
所以得
由平抛运动知识知，运动员落到坡底时有
解得
答：从坡顶到坡底的竖直高度为，运动员从水平滑道飞出的速度大小为。
【解析】动员从坡顶滑下，脱离水平滑道后的运动为平抛运动，根据平抛运动公式结合几何关系求得高度，根据速度分解求得初速度大小。
本题考查平抛运动，解题关键在于分析平抛运动中速度的分解，从而得出比例关系求解。
16.【答案】解：设该星球表面的重力加速度为，圆轨道的半径为，由图当时，，则有：

小球从到运动的过程中，只有重力做功，机械能守恒，得：

由可得：
当时，，设此时小球到达最高点的速度为，有：


由可得：；
该星球的第一宇宙速度为．
根据重力提供向心力得：
则得
答：
圆轨道的半径是．
该星球表面的重力加速度是．
该星球的第一宇宙速度是．
【解析】、小球从到运动的过程中，只有重力做功，机械能守恒，根据机械能守恒定律和牛顿第二定律分别列式，然后结合图线求出圆轨道的半径和星球表面的重力加速度．
第一宇宙速度与贴着星球表面做匀速圆周运动的速度相等，根据万有引力等于重力求出该星球的第一宇宙速度．
本题是牛顿运动定律与机械能守恒定律的综合题，解决本题的关键根据该规律得出压力与的关系式，能读取图象的有效信息．
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