2021-2022学年吉林省长春市朝阳区高一（下）期中物理试卷（含解析）

2021-2022学年吉林省长春市朝阳区高一（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. 下列情形中，说法正确的是( )
A. 图甲中，洗衣机脱水时，利用离心运动把附着在物体上的水甩掉
B. 图乙中，飞机在水平面内转弯时，重力提供向心力
C. 图丙中，汽车在水平路面转弯时，沿轨迹切线方向上的摩擦力提供向心力
D. 图丁中，小孩乘坐旋转木马运动时，木马的重力提供向心力
2. 下列相关物理知识或物理方法的说法正确的是( )
A. 图甲中火车转弯超过规定速度行驶时，内轨对轮缘会有挤压作用
B. 如图乙所示，汽车通过凹形桥的最低点时，车对桥的压力小于汽车的重力
C. 卡文迪许测定引力常量的实验原理图如图丙所示，运用了微小量放大法
D. 如图丁所示，火箭正在高速升空，火箭所在位置处的重力加速度逐渐变大
3. 如图甲所示，河外星系中两黑洞、的质量分别为和，它们以两者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动。为研究方便简化为如图乙所示示意图，黑洞和黑洞均可看成球体，，且黑洞的半径大于黑洞的半径。根据你所学的识，下列说法正确的是( )
A. 两黑洞质量之间的关系一定是
B. 双星的质量一定，双星之间的距离越大，其转动周期越大
C. 黑洞的运行角速度小于黑洞的运行角速度
D. 人类要把宇航器发射到距黑洞较近的区域进行探索，发射速度大于第二宇宙速度小于第三宇宙速度
4. 假设太阳系各大行星只受太阳的引力，并绕太阳做匀速圆周运动，已知木星与地球的周期分别为、，公转速度分别为、，木星及地球与太阳的连线在单位时间内扫描过的面积分别为、，则( )
A. ， B. ，
C. ， D. ，
5. 如图甲，有一物体由点以初速度沿水平面向右滑行，物体始终受到一个水平向左的恒力，已知物体与水平面间的动摩擦因数，其动能随离开点的距离变化的图线如图乙所示，则以下说法正确的是( )
A. 物体的质量为
B. 物体受到水平向左的恒力
C. 物体与水平面间的摩擦力大小
D. 由于摩擦力做负功，物体的机械能不断减小
6. 如图，半圆形光滑轨道固定在水平地面上，半圆的直径与地面垂直，一小物块以速度从轨道下端滑入轨道，并从轨道上端水平飞出，小物块落地点到轨道下端的距离与轨道半径有关，此距离最大时，对应的轨道半径为重力加速度为( )
A. B. C. D.
7. 如图所示，小球从高处下落到竖直放置的轻弹簧上，那么小球从接触弹簧开始到将弹簧压缩到最短的过程中弹簧保持竖直，下列关于能的叙述正确的是不计空气阻力( )
A. 弹簧的弹性势能不断增大 B. 小球的动能一直减小
C. 小球的重力势能先增大后减小 D. 小球和弹簧组成的系统机械能守恒
8. 年月日，神舟十二号载人飞船与天和核心舱成功对接，对接过程如图所示，天和核心舱处于半径为的圆轨道Ⅲ；神舟十二号飞船处于半径为的圆轨道Ⅰ，运行周期为，当经过点时，通过变轨操作后，沿椭圆轨道Ⅱ运动到处与核心舱对接，则神舟十二号飞船( )
A. 沿轨道Ⅰ运动到点的加速度小于沿轨道Ⅱ运动到点的加速度
B. 在轨道Ⅰ上的速度小于沿轨道Ⅱ运动经过点的速度
C. 沿轨道Ⅱ运行的周期为
D. 沿轨道Ⅱ从运动到的过程中，速度不断增大
9. 一辆质量为的汽车在水平轨道上由静止开始启动，其图像如图所示。已知时间内为过原点的倾斜直线，时刻达到额定功率，此后保持功率不变，在时刻达到最大速度，以后匀速运动。下列判断正确的是( )
A. 时间内汽车以恒定功率做匀加速运动
B. 时刻的加速度小于时刻的加速度
C. 时间内的位移大于
D. 时间内汽车牵引力做功大于
10. 某同学在课后设计开发了如图所示的玩具装置。在水平圆台的中轴上点固定一根结实的细绳，细绳的一端连接一个小木箱，木箱里坐着一只玩具小熊，此时细绳与转轴间的夹角为，且处于恰好伸直的状态。已知小木箱与玩具小熊的总质量为，木箱与水平圆台间的动摩擦因数，最大摩擦力等于滑动摩擦力，，，重力加速度为，不计空气阻力。在可调速电动机的带动下，让水平圆台缓慢加速运动。则( )
A. 当圆台的角速度时，细绳中无张力
B. 当圆台的角速度时，细绳中有张力
C. 当圆台的角速度时，圆台对木箱无支持力
D. 当角速度时，圆台对木箱有支持力
11. 用如图所示的实验装置来探究小球作圆周运动所需向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系，转动手柄使长槽和短槽分别随变速轮塔匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对球的压力提供了向心力，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，标尺上的红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值。某次实验图片如下，请回答相关问题：
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 等效替代法 控制变量法 演绎法
图中是在研究向心力的大小与______的关系。
A.质量 角速度 半径
若图中标尺上红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值为：，运用圆周运动知识可以判断与皮带连接的变速轮塔对应的半径之比为______
A.： ： ： ：
12. 如图，在水平转台上放一个质量的木块，它与转台间的最大静摩擦力，绳的一端系挂木块，通过转台的中心孔孔光滑，另一端悬挂一个质量的物体，重力加速度取，当转台以角速度匀速转动时，木块相对转台静止，则木块到点的距离的取值范围？
13. 年月日，嫦娥四号成功着陆在月球背面南极艾特肯盆地冯卡门撞击坑的预选着陆区，月球车“玉兔二号”到达月面开始巡视探测。作为世界首个在月球背面软着陆和巡视探测的航天器，其主要任务是继续更深层次更加全面地科学探测月球地质、资源等方面的信息，完善月球的档案资料。已知引力常量为，月球半径为，月球质量为，求：
月球表面的重力加速度；
月球的第一宇宙速度；
如果月球自转周期为求月球同步卫星半径。
14. 如图所示，处于竖直平面内的某一探究装置，该装置由圆心为的四分之一圆弧光滑轨道A、粗糙水平直轨道、圆心为的半圆形光滑细圆管轨道、圆心为的半圆形光滑轨道、倾角的光滑直轨道、水平光滑直轨道组成，、、为轨道间的相切点，、、、、和点处于同一直线上。已知可视为质点的滑块质量，轨道的半径，轨道长度，轨道和的半径相等且，、两点间的高度差可忽略不计。探究开始时，滑块从点正上方某点静止释放，滑块将经点沿轨道运动。若释放点距点的高度，滑块沿轨道运动到处恰好静止。忽略空气阻力，各部分均平滑连接。
求滑块与粗糙直轨道间的动摩擦因数；
若释放点距点的高度，求滑块运动到与圆心等高的点时对轨道的压力的大小和方向；
若释放点距点的高度，求滑块从点水平飞出后的落点到的水平距离。
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：、图甲中，洗衣机脱水时利用离心运动将附着在衣服上的水分甩掉，水做离心运动．故A正确；
B、图乙中，飞机在水平面内转弯时，升力和重力的合力提供向心力，故B错误；
C、图丙中，汽车在水平路面转弯时，径向上的摩擦力提供向心力，故C错误；
D、小孩乘坐旋转木马运动时，木马的支持力和重力的合力提供向心力，故D错误；
故选：。
物体做圆周运动时需要有向心力，向心力是由外界提供的，离心运动是由于物体所受的力不足以提供向心力。
解决本题的关键知道圆周运动向心力的来源，结合牛顿第二定律进行分析求解。
2.【答案】
【解析】解：、火车转弯时，刚好由重力和支持力的合力提供向心力时，有，解得：当时，重力和支持力的合力小于所需的向心力，则火车有做离心运动的趋势，外轨对轮缘会有挤压作用，故A错误；
B、汽车通过凹形桥的最低点时，对汽车有：，则，根据牛顿第三定律可知车对桥的压力大于汽车的重力，故B错误；
C、卡文迪什扭秤实验利用光线和镜子将扭秤的旋转进行放大，运用了放大法，故C正确；
D、由，解得，由于增大，则火箭所在位置处的重力加速度逐渐变小，故D错误．
故选：。
火车转弯超过规定速度行驶时有离心趋势，由此分析；汽车通过凹形桥的最低点时，处于超重状态；根据卡文迪什扭秤实验原理进行分析；由分析火箭重力加速度变化。
本题通过图象考查了圆周运动的实例分析、万有引力定律的基本知识等，关键是弄清楚火车转弯、汽车过桥模型中向心力的来源，知道万有引力和重力的关系。
3.【答案】
【解析】解：、两黑洞绕点旋转的角速度相等，，可知，，故AC错误；
B、，结合项解得：，若双星的质量一定，双星之间的距离越大，所以它们运行的角速度变小，则周期变大，故B正确；
D、人类要把宇航器发射到黑洞或较近的区域进行探索发射速度一定大于第三宇宙速度，即大于，故D错误；
故选：。
双星靠相互间的万有引力提供向心力，具有相同的角速度。根据万有引力定律和向心力公式求解，注意其中的、距离和各自轨道半径的关系。
本题是双星问题，与卫星绕地球运动模型不同，两颗星都绕同一圆心做匀速圆周运动，关键抓住条件：周期相同。
4.【答案】
【解析】解：根据万有引力提供向心力，得：，则得，。木星的轨道半径大，周期大，线速度小，即：、
人造卫星绕地球做匀速圆周运动的圆的面积为：，所以人造卫星与地心连线在单位时间内所扫过的面积为，因木星的轨道半径大，则有。故ACD错误，B正确。
故选：。
根据万有引力提供向心力得出小行星的周期、线速度与轨道半径的关系，从而比较各量的大小关系。
解决本题的关键掌握万有引力提供向心力这一重要思路，知道线速度、周期与轨道半径的关系，并能灵活运用。
5.【答案】
【解析】解：、根据动能定理得：
物体向右运动过程有
即
物体向左运动过程有
即
联立解得，，故A正确B错误。
C、摩擦力大小，故C错误。
D、物体的重力势能不变，动能先减小后增大，则机械能先减小后增大。故D错误。
故选：。
根据动能定理分别研究物体向右和向左的运动，可求和摩擦力大小根据动能的变化，分析物体机械能的变化。
利用数学图象处理物理问题的方法就是把物理表达式与图象结合起来，根据图象中的数据求解。
6.【答案】
【解析】
【分析】
根据动能定理得出物块到达最高点的速度，结合高度求出平抛运动的时间，从而得出水平位移的表达式，结合表达式，运用二次函数求极值的方法得出距离最大时对应的轨道半径。
本题考查了动能定理与圆周运动和平抛运动的综合运用，得出水平位移的表达式是解决本题的关键，本题对数学能力的要求较高，需加强这方面的训练。
【解答】
解：设半圆的半径为，根据动能定理得：
，
离开最高点做平抛运动，有：
，，
联立解得：
可知当时，水平位移最大，故B正确，ACD错误。
故选B。
7.【答案】
【解析】解：、小球从接触弹簧开始到将弹簧压缩到最短的过程中，弹簧的压缩量不断增大，因此弹簧的弹性势能不断增大，故A正确；
B、小球从接触弹簧开始到将弹簧压缩到最短的过程中，小球受到重力和弹簧的弹力，开始阶段，弹簧的弹力小于重力，后来弹力大于重力，小球的合力先向下后向上，小球先加速后减速，则小球的动能先增大后减小，故B错误；
C、小球下落过程中，高度一直下降，重力一直做正功，故重力势能一直减小，故C错误；
D、由于只有弹簧的弹力和重力做功，所以小球和弹簧组成的系统机械能守恒，故D正确。
故选：。
根据形变量的变化，分析弹簧弹性势能的变化。分析小球的受力情况，判断其运动情况，确定动能的变化。根据重力做功情况判断重力势能的变化。对照机械能守恒条件判断系统机械能是否守恒。
弹簧问题往往是动态变化的，分析这类问题时用动态变化的观点进行，抓住弹力的可变性分析小球的运动情况，同时要注意过程中能量的转化情况。
8.【答案】
【解析】解：、根据万有引力提供向心力可得：
解得：
因为两点的半径相等，则沿轨道Ⅰ运动到点的加速度等于沿轨道Ⅱ运动到点的加速度，故A错误；
B、根据万有引力提供向心力可得：
解得：
因为圆轨道Ⅰ的半径小于点的半径，所以在轨道Ⅰ上的速度大于沿轨道Ⅱ运动经过点的速度，故B错误；
C、根据开普勒第三定律可得：
解得：，故C正确；
D、根据开普勒第二定律可知，沿轨道从运动到的过程中，速度不断减小，故D错误；
故选：。
卫星受到的万有引力提供向心力，结合牛顿第二定律得出加速度和速度的大小关系；
根据开普勒定律得出周期的大小和速度的变化。
本题主要考查了万有引力定律的相关应用，理解卫星向心力的来源，结合牛顿第二定律和开普勒定律即可完成分析。
9.【答案】
【解析】解：、在时间内汽车的加速度不变，则牵引力不变，由于速度越来越大，根据可知汽车的功率越来越大，故A错误；
B、在时间内汽车的功率不变，根据可知，随速度的增大，汽车的牵引力减小，汽车的加速度：随牵引力的减小而减小，所以时刻的加速度大于时刻的加速度，故B错误；
C、在时间内汽车做加速度减小的加速运动，所以在时间内汽车的平均速度大于，则汽车在时间内的位移大于，故C错误；
D、在时间内汽车受到的牵引力对汽车做正功，摩擦力对汽车做负功，根据动能定理有：，故D正确。
故选：。
由图可知列车开始时以恒定的加速度启动的，由于牵引力不变，列车的实际功率在增加，此过程列车做匀加速运动，对应图中时间段；当实际功率达到额定功率时，功率不能增加了，要想增加速度，就必须减小牵引力，对应图中时间段；当牵引力减小到等于阻力时，加速度等于零，速度达到最大值，也就是时刻之后；结合功率公式分析问题即可。
本题的关键是理解机车的启动过程，这道题是以恒定加速度启动，公式，指实际功率，表示牵引力，表示瞬时速度。当牵引力等于阻力时，机车达到最大速度。
10.【答案】
【解析】解：当木箱与圆台之间的摩擦力刚好达到最大时，细绳恰好无张力，设此时的角速度为，则
可得
因此角速度大于时，绳子开始有张力。故A错误，B正确；
当圆台对木箱的支持力恰好为时，设此时圆台的角速度为，则
可得
故当角速度大于时，圆台对木箱的支持力为，木箱开始离开圆台。故C正确，D错误；
故选：。
对物体受力分析知物块离开圆盘前合力提供向心力，根据题目提供的条件，结合临界条件分析即可。
此题考查牛顿运动定律的应用，注意临界条件的分析，至绳中出现拉力时，摩擦力为最大静摩擦力；转台对物块支持力为零时，，题目较难，计算也比较麻烦。
11.【答案】；；。
【解析】解：在研究向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系时，需先控制某些量不变，研究另外两个物理量的关系，该方法为控制变量法。
故选：。
图中两球的质量相同，转动的半径相同，则研究的是向心力与角速度的关系。
故选：。
根据，两球的向心力之比为：，半径和质量相等，则转动的角速度之比为：，
因为靠皮带传动，变速轮塔的线速度大小相等，
根据，知与皮带连接的变速轮塔对应的半径之比为：。
故选：。
12.【答案】解：物体的摩擦力和绳子的拉力的合力提供向心力，根据向心力公式得：
解得：，
当时，最大，，
当时，最小，则；
答：木块到点的距离的取值范围为。
【解析】物体在随转台一起做匀速圆周运动，物体的摩擦力和绳子的拉力的合力提供向心力，根据向心力公式得公式讨论半径的范围．
本题主要考查了向心力公式的直接应用，知道物体在随转台一起做匀速圆周运动，物体的摩擦力和绳子的拉力的合力提供向心力，要注意明确静摩擦力的性质．
13.【答案】解：设月球表面有一质量为的物体，根据万有引力等于重力得，
解得；
月球的第一宇宙速的轨道半径等于月球半径，近地做圆周运动卫星的质量为，
根据万有引力提供向心力可得：
解得：；
同步卫星环绕周期等于月球的自转周期，同步卫星的质量为，
根据万有引力提供向心力可得：
解得。
答：月球表面的重力加速度为；
月球的第一宇宙速度为；
月球同步卫星的轨道半径为。
【解析】根据万有引力等于重力求出月球表面的重力加速度；
第一宇宙速度等于贴近星球表面做匀速圆周运动的速度，根据万有引力提供向心力求出月球的第一宇宙速度；
月球同步卫星的周期等于月球自转的周期，根据万有引力提供向心力求出月球同步卫星的轨道半径。
本题主要是考查了万有引力定律及其应用；解答此类题目一般要把握两条线：一是在星球表面，忽略星球自转的情况下，万有引力近似等于重力；二是根据万有引力提供向心力列方程进行解答。
14.【答案】解：滑块从点高的释放点运动到点的过程中，由动能定理有：
解得：；
滑块从点高的释放点运动到点的过程中，由动能定理有
由牛顿第二定律
解得：，
由牛顿第三定律可知，，方向水平向右；
根据动能定理，有，
代入数据解得，
假设滑块能够落在斜面上，取恰好落到斜面最底端的情况，
有，
联立解得，，
根据分析可知，，
则滑块会飞出斜面，则水平距离为，即滑块从点水平飞出后的落点到的水平距离为。
答：求滑块与粗糙直轨道间的动摩擦因数为；
若释放点距点的高度，滑块运动到与圆心等高的点时对轨道的压力的大小和方向分别为，方向水平向右；
若释放点距点的高度，滑块从点水平飞出后的落点到的水平距离为。
【解析】列动能定理方程即可求得；滑块从点高的释放点运动到点的过程中，由动能定理，牛顿第二定理列方程即可求解；再根据动能定理以及平抛运动规律即可求解。
本题是一个多过程的综合性较强的的试题，解题的关键是能灵活的运用动能定理，牛顿第二定律列方程联合求解，试题难度比较大。
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