2021-2022学年天津市静海区高一（下）期中物理试卷（含解析）

2021-2022学年天津市静海区高一（下）期中物理试卷
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。
1. 关于曲线运动，下列说法正确的是( )
A. 变速运动一定是曲线运动 B. 曲线运动一定是变速运动
C. 曲线运动一定是变加速运动 D. 变加速运动一定是曲线运动
2. 在同一高度分别水平抛出两个小球，初速度大小分别为和，落地点与抛出点的水平距离分别为和，若：：，不计空气阻力，则( )
A. ：： B. ：： C. D. ：：
3. 如图汽车用跨过光滑定滑轮的轻绳提升一质量为的物块，汽车以速度水平向右匀速运动，重力加速度为，在物块到达滑轮之前，下列正确的是( )
A. 物块向上匀速运动
B. 图示位置时，物块上升的速度为
C. 物块处于超重状态
D. 车在运动过程当中，绳子拉力始终保持不变
4. 如图所示，、两点分别位于大、小轮的边缘上，大轮半径是小轮半径的倍，它们之间靠摩擦传动，接触面不打滑，则，两点的角速度之比：为( )
A. ：
B. ：
C. ：
D. ：
5. 如图所示，用长的绳系着装有的水的小桶，在竖直平面内做圆周运动，成为“水流星”。重力加速度取。若过最高点时速度为，最高处的“水流星”，水对桶底的压力大小为( )
A. B. C. D.
6. “天津之眼”是世界上唯一一个桥上瞰景的摩天轮，是天津的地标之一。如图所示，摩天轮悬挂的座舱在竖直平面内做匀速圆周运动。已知座舱的质量为，运动半径为，角速度大小为，重力加速度为，则座舱( )
A. 运动周期为
B. 加速度的大小为
C. 所受合力的大小始终为
D. 所受合力的大小始终为
7. 神舟十三号载人飞船入轨后经历多次机动变轨，于北京时间月日时分与空间站组合体成功实现自主快速交会对接，顺利完成入轨状态设置，成功对接于天和核心舱径向端口。如图所示，假设神舟十三号载人飞船与天和核心舱均可看成质点对接前分别在轨道和轨道上做圆运动。神舟十三号载人飞船在适当位置经短时加速变轨后与在轨道上运行的天和核心舱于点实现对接，不计飞船发动机喷气的质量损耗，下列说法错误的是( )
A. 在轨道上运行时的加速度大于在轨道上运行时的加速度
B. 随着航天技术的发展，可以实现船与空间站的同轨加速追及对接
C. 与对接后在高轨道的运行度比在原轨道的运行速度小
D. 在的变轨过程中，的引力势能逐渐增加
8. 汽车转弯时如果速度过大，容易发生侧滑。因此，汽车转弯时不允许超过规定的速度。如图所示，一辆质量的汽车可视为质点在水平公路的弯道上行驶，路面对轮胎的径向最大静摩擦力为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，当汽车以的速度经过半径的弯道时，下列判断正确的是( )
A. 汽车受到重力、弹力、摩擦力 B. 汽车受到重力、弹力、摩擦力和向心力
C. 汽车的向心力大小为 D. 汽车会发生侧滑
9. 有关圆周运动的基本模型如图所示，下列说法正确的是( )
A. 火车转弯超过规定速度行驶时，外轨对轮缘会有挤压作用
B. 汽车通过拱桥的最高点时汽车所受支持力等于其重力
C. 光滑且固定的竖直倒立圆锥筒内在不同水平面做匀速圆周运动的两小球，周期相同
D. 直径刚好略小于管的内径的小球在竖直放置的光滑管型轨道中能做完整圆周运动的最高点的速度条件是大于
10. 质量为的质点在平面内运动，质点在轴和轴方向上的速度随时间变化图像分别如图甲、乙所示，下列说法正确的是( )
A. 质点第末质点速度大小为 B. 质点在内的位移为
C. 质点运动的加速度大小为 D. 质点受到的合外力大小为
11. 如图所示为地球周围不同轨道上卫星的公转周期的平方与公转轨道半径的三次方的关系图像，其中、对应的是近地卫星数据，已知引力常量为图中、为已知量，则下列关于地球和卫星的相关的物理量可以求出的是( )
A. 地球自转的角速度
B. 地球的质量
C. 地球的密度
D. 地球的第一宇宙速度
12. 如图所示，是探究向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系的实验装置图，转动手柄，可使变速轮塔和以及长槽和短槽随之匀速转动。皮带分别套在轮塔和上的不同圆盘上，可使两个槽内的小球、分别以不同的角速度做匀速圆周运动。小球做圆周运动的向心力由横臂的挡板对小球的压力提供，球对挡板的反作用力，通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺上露出的红白相间的等分格显示出两个球所受向心力的比值。那么：
在研究向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系时我们主要用到了物理学中______的方法；
A.理想实验法
B.等效替代法
C.控制变量法
D.演绎法
当传动皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上时，塔轮边缘处的______大小相等；填“线速度”或“角速度”
现将两小球分别放在两边的槽内，为了探究小球受到的向心力大小和角速度的关系，下列说法中正确的是______；
A.在小球运动半径相等的情况下，用质量相同的小球做实验
B.在小球运动半径相等的情况下，用质量不同的小球做实验
C.在小球运动半径不等的情况下，用质量不同的小球做实验
D.在小球运动半径不等的情况下，用质量相同的小球做实验
若左右两个标尺显示的向心力之比为：，则左右两个塔轮半径之比为：______。
13. 在“探究平抛运动的特点”实验中：
下面的做法可以减小实验误差的有______。
A.使用密度大、体积大的球
B.尽量减小钢球与斜槽间的摩擦
C.保持斜槽末端的切线水平
D.实验时让小球每次都从同一高度由静止开始滚下
如图乙所示为小球做平抛运动的一部分位置图，图中背景方格的实际边长为，如果取，那么：点______选填“是”或“不是”平抛运动初位置。小球从到的时间和从到的时间分别为和，______选填“”、“”或“”。
小球做平抛运动的水平初速度大小是______；在点时速度大小是______结果保留到小数点后一位。
14. 小明将铅球以初速度水平抛出，铅球落地时的速度方向与水平方向成角，不计空气阻力，重力加速度为。则：
铅球的运动时间；
铅球的水平位移；
铅球的抛出点离地面的高度。
15. 如图所示，一个人用一根长，只能承受拉力的绳子，拴着一个质量为的小球，在竖直平面内做圆周运动．已知圆心离地面，转动中小球在最低点时绳子断了．
求：
绳子断时小球运动的角速度多大？
绳断后，小球落地点与抛出点间的水平距离．
16. 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。
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：、变速运动也可以是平时所学的匀加速直线运动或匀减速直线运动，并不一定是曲线运动，故A错误。
B、无论是物体速度的大小变了，还是速度的方向变了，都说明速度是变化的，都是变速运动，做曲线运动的物体的速度方向在时刻改变，所以曲线运动一定是变速运动，故B正确。
C、变加速运动是指加速度变化的运动，曲线运动的加速度可以不变，如平抛运动就是加速度恒定的匀变速运动，所以C错误。
D、物体做曲线运动的条件是合力的方向与速度方向不在同一条直线上，若变加速运动的加速度方向与速度的方向始终在同一条直线上，则物体做直线运动，如简谐振动，故D错误。
故选：。
物体做曲线运动的条件是合力与速度不在同一条直线上，但合外力方向、大小不一定变化；
既然是曲线运动，它的速度的方向必定是改变的，所以曲线运动一定是变速运动。
变加速运动是指加速度变化的运动，曲线运动的加速度可以不变。
本题关键是对质点做曲线运动的条件的考查，还有对匀变速运动的理解，但只要掌握了物体做曲线运动的条件，本题基本上就可以解决了。
2.【答案】
【解析】解：小球做平抛运动，竖直方向自由落体运动
水平方向匀速直线运动
解得
所以同一高度分别水平抛出两个小球，水平位移之比：；
故A正确，BCD错误；
故选：。
平抛运动可以分解为在水平方向上的匀速直线运动，和竖直方向上的自由落体运动，根据匀速直线运动和自由落体运动的运动规律列方程求解即可。
本题就是对平抛运动规律的考查，平抛运动可以分解为在水平方向上的匀速直线运动和竖直方向上的自由落体运动来求解。
3.【答案】
【解析】解：、设绳子与水平方向夹角为，对汽车的速度沿绳子方向和垂直绳子方向进行分解，如图所示：
物块的速度与汽车沿绳方向的分速度大小相等，则物块的速度大小为
当运动到图示位置时，，则
故B错误；
A、汽车运动过程中，减小，增大，物块的速度增大，即物块做加速运动，故A错误；
C、物块做加速运动，加速度竖直向上，物块处于超重状态，故C正确；
D、物块的速度，减小，增大，物块做加速运动，但不是随时间均匀变化的，不是匀加速运动，根据牛顿第二定律可知，，则汽车在运动过程当中，绳子的拉力改变，故D错误。
故选：。
将汽车的速度分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向，沿绳子方向的速度大小等于物块的速度大小，根据汽车的运动情况得到物块的运动情况，从而可判断物块的加速度方向，根据牛顿第二定律判断绳子拉力的变化。
本题主要考查关联速度问题和超重与失重。解决本题的关键会对汽车的速度进行分解，知道物块的速度与汽车沿绳方向的分速度大小相等。
4.【答案】
【解析】
【分析】
A、两点靠摩擦传动，具有相同的线速度，根据，求出、两点的角速度之比。
解决本题的关键知道通过摩擦传动轮子边缘上的点具有相同的线速度，以及掌握线速度与角速度的关系。
【解答】
A、两点靠摩擦传动，具有相同的线速度，根据，半径比为：，则角速度之比为：，故A正确，BCD错误。
5.【答案】
【解析】解：以水为研究对象，在最高点时，水的重力和桶底的弹力的合力提供水做圆周运动所需的向心力，即为：
，
解得：，
根据牛顿第三定律得水对桶底的压力为：，方向向上，故B正确、ACD错误。
故选：。
以水为研究对象，在最高点根据速度结合向心力的计算公式求解小桶对水的支持力，再根据牛顿第三定律求压力。
本题主要是考查了竖直平面内的圆周运动；注意物体在竖直平面内做圆周运动的情况有两种：一种是细线系着物体在竖直平面内做圆周运动，另一种是轻杆系着物体在竖直平面内做圆周运动，关键是能够分析向心力的来源。
6.【答案】
【解析】解：、根据角速度和周期的关系可知，周期为，故A正确；
B、据向心加速度知，座舱的加速度大小为，故B错误；
、匀速圆周运动的物体所受合力提供圆周运动向心力，据牛顿第二定律可知，故C、均错误。
故选：。
座舱做匀速圆周运动，根据向心力的性质可确定其受力情况，再根据匀速圆周运动中线速度、角速度以及周期间的关系确定周期和加速度的大小。
本题考查匀速圆周运动的性质，要注意明确做匀速圆周运动的物体向心力是由合外力提供的，方向始终指向圆心，且大小恒定。
7.【答案】
【解析】解：、飞船绕地球作匀速圆周运动，万有引力提供向心力：，解得：，所以在轨道上运行时的加速度大于在轨道上运行时的加速度，故A正确；
B、当飞船加速时会做离心运动，所以无法实现船与空间站的同轨加速追及对接，故B错误；
C、飞船绕地球作匀速圆周运动，万有引力提供向心力：，解得：，所以与对接后在高轨道的运行度比在原轨道的运行速度小，故C正确；
D、变轨中，与地球的距离增大，所以引力势能逐渐增加，故D正确；
本题选择错误选项；
故选：。
飞船沿轨道Ⅰ运动和沿轨道Ⅱ运动时受到的万有引力提供向心力，可比较加速度关系，当飞船加速时会做离心运动，飞船绕地球作匀速圆周运动，万有引力提供向心力：，分析速度大小。
本题考查万有引力的应用，解题关键掌握万有引力提供向心力公式，注意变轨问题。
8.【答案】
【解析】解：、汽车在水平面转弯时，做圆周运动，重力与支持力平衡，沿径向向里的静摩擦力提供向心力，故A正确，B错误；
C、据向心力公式，可得汽车通过弯道时的向心力，故C正确；
D、汽车转弯的速度为时，最大静摩擦力为：，则：，所以汽车不会发生侧滑，故D错误。
故选：。
汽车做圆周运动，重力与支持力平衡，侧向静摩擦力提供向心力，如果车速达到，根据牛顿第二定律求出所需向心力，侧向最大静摩擦力比较判断是否发生侧滑
解决本题的关键是找出向心力来源，将径向最大静摩擦力与所需向心力比较，若静摩擦力不足提供向心力，则汽车会做离心运动。
9.【答案】
【解析】解
A.火车刚好由重力和支持力的合力提供向心力时，有
解得
当速度大于此速度时，重力和支持力的合力小于所需的向心力，则火车做离心运动的趋势，所以车轮的轮缘对外轨有挤压，故A正确；
B.汽车通过拱桥的最高点时，其所受合力方向指向圆心，所以汽车有竖直向下的加速度，处于失重状态，汽车所受支持力不等于其重力。故B错误；
C.由合力提供向心力得
解得
可知，半径大周期大。故C错误；
D.由于在最高点有支撑，速度小时不会下落，所以小球能够在竖直放置的光滑管型轨道中能做完整圆周运动，只要最高点的速度是大于故D正确。
故选：。
分析每种模型中物体的受力情况，根据合力提供向心力求出相关的物理量进行分析．
本题考查圆周运动常见的模型，每一种模型都要注意受力分析找到向心力，结合牛顿第二定律分析判断即可。
10.【答案】
【解析】解：由图甲可知，质点在沿方向上，做匀速直线运动，速度为；由图乙可知，质点在沿轴方向上，做初速度为的匀加速直线运动，根据图像中图线的斜率表示加速度的大小可知，质点在轴方向上的加速度为
A、根据题意可知，质点在末，沿轴的分速度为
沿轴的分速度为
则质点在的速度为
故A正确；
B、质点在内，沿轴的分位移为
沿轴方向的分位移为
则质点在内的位移为
故B错误；
C、质点在轴方向的加速度为，在轴方向的加速度为，则质点的加速度即为沿轴方向的，故C错误；
D、根据牛顿第二定律得，质点受到的合外力
故D正确。
故选：。
根据图像分析沿轴方向和轴方向质点的运动情况，结合运动学公式和运动的合成和分解规律可明确物体具体的运动情况根据牛顿第二定律求解质点所受的合外力。
本题考查了图像和运动的合成与分解，要注意理解图象的意义，同时能根据运动的合成和分解规律分析物体的运动性质。
11.【答案】
【解析】解：、设地球的质量为，卫星的质量为，轨道半径为。根据万有引力提供向心力，得
可得，当时，，得，则知可以求出地球的质量。由求出近地卫星的运行周期，但不能求出地球自转周期，也不能求出地球自转的角速度，故A错误，B正确；
C、地球的密度为，由题图知地球的半径，所以可以求出地球的密度，故C正确；
D、地球的第一宇宙速度为，可以求出，故D正确。
故选：。
卫星绕地球做匀速圆周运动，由地球对卫星的万有引力提供卫星所需要的向心力，由此列式得到与的关系式，结合图像的意义分析。
解答本题的关键要掌握万有引力提供向心力这一思路，要知道近地卫星的轨道半径近似等于地球的半径，结合图像的信息进行处理。
12.【答案】 线速度 ：
【解析】解：探究一个物理量与多个物理量之间的关系时，需先让一些物理量保持不变，探究其与其中某一个物理量的关系，需要用控制变量法，故ABD错误，C正确。
故选：。
当传动皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上时，塔轮边缘处为皮带传动，则线速度大小相等。
根据向心力公式可知，探究小球受到的向心力大小和角速度的关系时，需要使小球的质量和做圆周运动的半径保持不变，即在小球运动半径相等的情况下，用质量相同的小球做实验，故BCD错误，A正确。
故选：。
根据公式可得，角速度
由于左右两个标尺显示的向心力之比为：，则左右两个塔轮转动的角速度之比为：，根据可知，左右两个塔轮半径之比为：。
故答案为：；线速度；：：。
本实验采用的控制变量法；
塔轮边缘为皮带传动，线速度大小相等；
要探究小球受到的向心力大小与角速度的关系，需控制一些变量，即保持小球的质量、转动的半径不变；
根据向心力公式解答。
本题考查探究圆周运动向心力的大小的实验，知道本实验采用控制变量法，知道实验仪器的原理，结合向心力公式求解即可。
13.【答案】 不是
【解析】解：为了减少空气阻力对实验的影响，应用质量大，体积小的物体，即密度大的物体，故A错误；
无论斜槽是否光滑，只要让小球每次都从同一高度由静止开始滚下，保证使小球水平抛出时具有相同的初速度即可，故B错误，D正确；
C.斜槽末端的切线保持水平，是为了保证小球抛出时做平抛运动，从而减小误差，故C正确；
故选：；
小球做平抛运动，水平方向为匀速直线运动，由图乙可知，小球从到和从到的水平位移相等，根据
可知，小球从到的时间和从到的时间
假设是抛出点，设小球从到的时间和从到的时间均为，竖直方向上，根据
可得，
则应有
由图乙可知，实际上
则假设不成立，即点不是抛出点。
竖直方向上，根据逐差法有
水平方向上有
又有
解得，
小球运动到点，竖直分速度为
小球运动到点的速度为
故答案为：；不是；；；
根据实验原理掌握正确的实验操作；
根据运动学公式分析出点是否属于抛出点，结合位移的关系判断时间的大小；
根据平抛运动在不同方向上的运动特点得出对应的速度。
本题主要考查了平抛运动的相关应用，根据实验原理掌握正确的实验操作，结合运动学公式即可完成分析。
14.【答案】解：将铅球落地的速度根据平行四边形定则分解，如图：
由几何关系知：
落地时的竖直分速度为：
铅球的运动时间为：
铅球的水平位移为：．
铅球抛出点离地面的高度为：．
答：铅球的运动时间；
铅球的水平位移是；
铅球的抛出点离地面的高度是。
【解析】根据平行四边形定则求出铅球落地时的竖直分速度，根据速度时间公式求出铅球运动的时间；
结合初速度和时间求出水平位移；
结合速度位移公式求出抛出点离地面的高度．
解决本题的关键知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，结合运动学公式灵活求解，难度不大．
15.【答案】解：对小球受力分析，根据牛顿第二定律和向心力的公式可得，
，
所以．
由可得，绳断是小球的线速度大小为，
绳断后，小球做平抛运动，
水平方向上：
竖直方向上：
代入数值解得
小球落地点与抛出点间的水平距离是．
答：绳子断时小球运动的角速度为．
绳断后，小球落地点与抛出点间的水平距离为．
【解析】绳子断时，绳子的拉力恰好是，对小球受力分析，根据牛顿第二定律和向心力的公式可以求得角速度的大小；
绳断后，小球做平抛运动，根据平抛运动的规律可以求得落地点与抛出点间的水平距离．
小球在最低点时绳子恰好断了，说明此时绳的拉力恰好为，抓住这个临界条件，再利用圆周运动和平抛运动的规律求解即可．
16.【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。
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