广东省广州市重点中学2022-2023学年高一下学期期中考试物理试题（含答案）

广州市重点中学2022-2023学年高一下学期期中考试物理试卷
一、单选题(共7题，每题4分)
1．《西游记》中，一只大龟浮水作舟，驮着唐僧师徒四人和白龙马渡过了通天河。已知大龟在静水中游动的速度大小与河水的流速大小之比为2∶1，出发点A到正对岸B点的距离为d，河岸平直。若大家以最短的时间渡河，则大家上岸的地点与B点的距离为（　　）
A． B． C． D．
2．如图所示，长为L的直杆一端可绕固定轴O无摩擦转动，另一端靠在以水平速度v匀速向左运动、表面光滑的竖直挡板上，当直杆与竖直方向夹角为θ时，直杆端点A的线速度为（ ）
A． B．vsin θ C． D．vcos θ
3．投壶是从先秦延续至清末的中国传统礼仪和宴饮游戏，《礼记传》中提到：“投壶，射之细也。宴饮有射以乐宾，以习容而讲艺也。”如图所示，甲、乙两人沿水平方向各射出一支箭，箭尖插入壶中时与水平面的夹角分别为和；已知两支箭质量相同，忽略空气阻力、箭长，壶口大小等因素的影响，下列说法正确的是（，，，）（　　）
A．若两人站在距壶相同水平距离处投壶，甲所投箭的初速度比乙的大
B．若两人站在距壶相同水平距离处投壶，乙所投的箭在空中运动时间比甲的长
C．若箭在竖直方向下落的高度相等，则甲投壶位置距壶的水平距离比乙大
D．若箭在竖直方向下落的高度相等，则甲所射箭落入壶口时速度比乙小
4．图甲为游乐场中一种叫“魔盘”的娱乐设施，游客坐在转动的魔盘上，当魔盘转速增大到一定值时，游客就会滑向盘边缘，其装置可以简化为图乙。若魔盘转速缓慢增大，则游客在滑动之前（　　）
A．游客受到魔盘的摩擦力缓慢增大
B．游客始终处于平衡状态
C．游客受到魔盘的支持力缓慢增大
D．游客受到的合外力大小不变
5．如图所示，乘坐游乐园的翻滚过山车时，质量为m的人随车在竖直平面内旋转，下列说法正确的是（　　）
A．过山车在过最高点时人处于倒坐状态，全靠保险带拉住，没有保险带，人就会掉下来
B．人在最高点时对座位不可能产生大小为mg的压力
C．人在最低点时对座位的压力等于mg
D．人在最低点时对座位的压力大于mg
6．如图所示是北斗导航系统中部分卫星的轨道示意图，已知P、Q、M三颗卫星均做匀速圆周运动，其中P是地球同步卫星，则（　　）
A．卫星Q、M的速度 B．卫星P、M的角速度
C．卫星Q相对地面静止 D．卫星P、Q的向心加速度一定相等
7．如图甲所示，“天问一号”探测器从地球发射后，立即被太阳引力俘获，沿以太阳为焦点的椭圆轨道b运动到达火星，被火星引力俘获后环绕火星飞行，轨道b与地球公转轨道a、火星公转轨道c相切。如图乙所示，“天问一号”目前已由椭圆轨道I进入圆轨道II，进行预选着陆区探测。下列说法正确的是（　　）
A．“天问一号”的发射速度v满足
B．地球绕太阳公转速度大于火星绕太阳公转速度
C．“天问一号”在轨道II上的速度大于火星的第一宇宙速度
D．在椭圆轨道I上经过M点的速度小于在圆轨道II上经过M点的速度
二、多选题(共3题，每题6分，漏选得3分，错选不得分)
8．经过近两年的改造，原“佛山一环”被改造成了封闭管理的高速公路，但最高限速仍然为100kmh，如果要将最高限速提高到120km/h，则必须对道路主干道进行哪些改造（　　）
A．增大弯道的转弯半径
B．减小弯道路面向内侧倾斜的程度
C．增大沿线各拱形桥梁的曲率半径
D．减小斜坡与水平路面连接路段的曲率半径
9．2021年8月，我国16岁的滑板选手曾文惠成为第一位进入奥运会滑板决赛的中国运动员。曾文惠在某次训练中从滑板上跳起经过一段时间又落到滑板上，若其重心轨迹如图中实线所示，轨迹上有a、b、c三点，且a、c在同一水平线上，b为最高点，不计空气阻力，将曾文惠视为质点，则曾文惠在空中运动过程中（　　）
A．做匀变速曲线运动 B．先超重后失重
C．在最高点时速度为零 D．从a到b与从b到c的过程中速度的变化量相同
10．甲、乙两名溜冰运动员，M甲=80kg，M乙=40kg，面对面拉着弹簧秤做圆周运动的溜冰表演，两人相距0.9m，弹簧秤的示数为96N，如图所示，下列判断正确的是（　　）
A．两人运动半径相同
B．两人的运动半径不同，甲为0.3m，乙为0.6m
C．甲的线速度12m/s，乙的线速度6m/s
D．两人的角速度均为2rad/s
三、实验题(共2题)
11．（6分）用如图甲所示的向心力实验器，定量探究匀速圆周运动所需向心力的大小与物体的质量、角速度大小、运动半径之间的关系。
如图甲，光电门传感器和力传感器固定在向心力实验器上，并与数据采集器连接；旋臂上的砝码通过轻质杆与力传感器相连，以测量砝码所受向心力F的大小；宽为d的挡光杆固定在距旋臂转轴水平距离为L的另一端，挡光杆通过光电门传感器时，计算机可算出旋臂的角速度。
（1）在该实验中，主要采用________方法来探究向心力与质盘、半径、角速度的关系。
A．控制变量法　　 B．理想实验法 C．微元法 D．等效替代法
（2）挡光杆某次经过光电门的挡光时间为，砝码做圆周运动的角速度大小为___________（用d、L、表示）。
（3）以F为纵坐标，以为横坐标，可在坐标纸中描出数据点作一条如图乙所示直线，若图像的斜率为k，则滑块的质量为___________（用k、L、d表示）。
12．（10分）采用如下图所示的实验装置做“探究平抛运动的特点”的实验。
（1）以下是实验过程中的一些做法，其中合理的有__________。
A．要求斜槽轨道底端保持水平
B．斜槽轨道尽量光滑
C．每次小球释放的初始位置可以任意选择
D．为描出小球的运动轨迹，描绘的点可以用折线连接
（2）如图为一小球做平抛运动时用闪光照相的方法获得的相片的一部分，图中背景小方格的边长为1.25cm，取g=，则：
A点___________（填“是”或“不是”）为抛出点；
闪光照片的时间为____s；
小球运动的初速度__________m/s；
小球过B点的竖直速度__________m/s。
四、计算题(共3题)
13．（9分）设火星探测器在距离火星表面h高度做周期为T的匀速圆周运动．已知火星的半径为R，引力常量为G．求：
(1)探测到的火星质量；
(2)探测到的火星表面的重力加速度；
(3)探测到的火星的密度；
14．（15分）如图所示，一传送带（长度大于5m）顺时针匀速转动，工人将货物轻轻放上传送带的靠近A点的不同位置，在传送带的带动下，从传送带右端的B点水平抛出，发现货物均落到地面上的C点，已知物块与传送带之间的动摩擦因数，传送带B点距离地面高度h=1.8m，B、C点的连线与地面的夹角为37°(g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8)；求：
（1）货物从B点的抛出速度；
（2）求货物放上传送带时的位置与B点的最小距离。
15．（16分）如图甲所示，长的轻杆的一端固定在水平转轴O上，另一端固定一质量的小球，小球随轻杆绕转轴在竖直平面内做线速度的匀速圆周运动，重力加速度g取10m/s2，不计空气阻力。
（1）小球运动到最高点时，求轻杆对小球的作用力F1；
（2）小球运动到水平位置A时，求轻杆对小球的作用力大小F2；
（3）若将轻杆换成轻绳，再将小球提至转轴正上方的B点，此时绳刚好伸直且无张力，然后将球以水平速度抛出，如图乙所示。求从抛出小球到绳再次伸直的时间t。
参考答案：
1．B
【解析】要使渡河时间最短，大龟游动的速度应垂直河岸，渡河时间
大家上岸的地点与B点的距离
又
解得
选项B正确。
2．C
【解析】试题分析：如图将A点的速度分解：
根据运动的合成与分解可知，接触点A的实际运动、即合运动为 在A点垂直于杆的方向的运动，该运动由水平向左的分运动和竖直向下的分速度组成，所以，为A点做圆周运动的线速度．故选C．
考点：速度的分解
3．D
【解析】AB．若两人站在距壶相同水平距离处投壶，则
可知由于竖直高度不确定，则初速度和时间都不确定，故AB错误；
C．若箭在竖直方向下落的高度相等，则
可知甲、乙所射箭在空中运动的时间t相同，落入壶口时竖直方向上的分速度相同。设射箭落入壶口时与水平方向的夹角为，水平初速度为，则
即
则甲、乙所射箭初速度大小之比为
由于甲、乙所射箭在空中运动的时间t相同
故C错误；
D．箭落入壶口时速度为
则甲、乙所射箭落入壶口时速度大小之比为
故D正确。
故选D。
4．A
【解析】AC．对游客受力分析如图
分别对水平和竖直方向列方程，水平方向
竖直方向
则随着魔盘转速缓慢增大，游客需要的向心力增大，但必须保证竖直方向受力平衡，因为重力不变，则f、N两个力只能一个增大一个减小，结合水平方向，只能f增大，N减小。故A正确，C错误；
BD．滑动之前，游客在竖直方向受力平衡，水平方向的向心力即为合外力，随着转速缓慢增大，需要的向心力增大，即合外力增大，故BD错误。
故选A。
5．D
【解析】A．在最高点时，当人与保险带间恰好没有作用力时，人由重力提供向心力
得临界速度为
当速度时，人与座椅产出外侧挤压，没有保险带，人也不会掉下来，故A错误；
B．当人在最高点的速度时，人对座位就产生压力，当人对座椅压力为mg时，有
解得
所以当人在最高点速度为时，人在最高点对座位压力大小为mg，故B错误；
CD．人在最低点时，根据牛顿第二定律
故，由牛顿第三定律可知人对座位的压力大于mg，故C错误，D正确。
故选D。
6．B
【解析】A．由万有引力提供向心力
可得
所以卫星Q、M的加速度关系为
故A错误；
B．由万有引力提供向心力
可得
所以
故B正确；
C．卫星Q的轨道平面不与赤道重合，则不可能相对地面静止，故C错误；
D．由万有引力提供向心力
可得
所以卫星P、Q的加速度关系为
加速度是矢量，卫星P、Q的加速度的方向不同，故D错误。
故选B。
7．B
【解析】A．因“天问一号”探测器从地球发射后，立即被太阳引力俘获，所以发射速度大于第二宇宙速度，故A错误；
B．依据“进快远慢”的原则，地球绕太阳公转速度大于火星绕太阳公转速度，故B正确；
C．第一宇宙速度是卫星环绕中心天体做匀速圆周动的最大速度，故C错误；
D．由于“天问一号”在椭圆轨道I上经过M点时做离心运动，在圆轨道II上经过M点时做圆周运动，所以在椭圆轨道I上经过M点的速度大于在圆轨道II上经过M点的速度，故D错误；
故选B。
8．AC
【解析】A．由可知，增大弯道的转弯半径可减小需要的向心力，同等安全条件下能提高转弯速度，故A正确；
B．高速转弯设计为外高内低的截面，利用斜面的支持力的水平分力提供向心力，在安全的前提下尽量增大弯道路面向内侧倾斜的程度，从而获得更大的向心力，也能提高转弯速度，故B错误；
C．为了保证汽车通过拱形桥梁最高点时不会飞出，需要向心力较小从而使其受支持力，则需增大沿线各拱形桥梁的曲率半径，故C正确；
D．斜坡与水平路面连接路段的曲面属于凹行桥，曲率半径越小，向心力越大，发生超重现象，轮胎所受压力更大，容易出现爆胎，故D错误；
故选AC。
9．AD
【解析】AB．曾文惠在空中只受重力作用，运动过程中加速度不变，等于重力加速度g，方向竖直向下，做匀变速曲线运动且运动过程中处于失重状态，故A正确，B错误；
C．在最高点速度不为0，有水平方向的速度，故C错误；
D．根据斜抛运动的对称性，从a到b和b到c时间相同（竖直方向就是类竖直上抛上升和下落回到抛出点的过程），由
可知速度的变化量相同，故D正确。
故选AD。
10．BD
【解析】由题意可知弹簧秤对甲、乙两名运动员的拉力提供各自的向心力，有
因为甲、乙两名运动员面对面拉着弹簧秤绕共同的圆心做圆周运动，角速度相同，有
所以
因为
联立可解得，；所以两人的运动半径不同；
根据
代入数据可解得两人的角速相同为；根据
代入数据得甲的线速度是，同理可得乙的线速度是。
综上分析可知BD正确，AC错误。
故选BD。
11． A
【解析】（1）为了研究F、v的关系，要控制m、r一定，实验采用的控制变量法，故选A；
（2）调节砝码到旋臂转轴的水平距离，拨动旋臂使之转动。挡光杆某次经过光电门的挡光时间为，则此时挡光杆的线速度大小为
砝码做圆周运动的角速度大小为
（3）根据
联立解得
由于
则滑块的质量为
12． A 不是 0.05 0.75 1
【解析】（1）A．该实验要求斜槽轨道有一定的倾角，但末端必须保持水平，以确保小球初速度水平，故A正确；
B．由于要多次描点画同一运动轨迹，因此必须每次都在同一位置由静止释放小球，以确保小球初速度相同，斜槽轨道光滑与否，不会影响“确保小球初速度相同”的这个要求的实现，故B错误；
C．由于要多次描点画同一运动轨迹，因此必须每次都在同一位置由静止释放小球，以确保小球初速度相同，故C错误；
D．描点法描绘运动轨迹时，应将各点用平滑的曲线连接，不能用折线或直线连接，故D错误。
故选C。
（2）小球做平抛运动，水平方向做匀速直线运动，设小方格的边长为，由图可知
所以有
由竖直方向做自由落体运动，根据
可得
代入数据解得
，
因为AB与BC的竖直位移之比为，不是从1开始的连续奇数比，可知A点不是平抛运动的起点位置，从起点位置到A点已经运动了一个的时间，则通过B点时的竖直速度为
13．（1）（2）（3）
【解析】(1)探测器绕着火星做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，故：
解得火星质量为：
(2)在火星表面，万有引力等于重力，故：
解得火星表面的重力加速度为
(3)火星的密度为：
14．（1）4 m/s；（2）8/3m
【解析】（1）由题意可得
解得
物块做平抛运动，在竖直方向是自由落体运动，由自由落体运动速度与位移关系公式可得
由自由落体运动位移时间公式，可得物块做平抛运动的时间为
物块在水平方向是匀速直线运动，则有水平位移为
物块在水平方向的速度即为初速度，即
即从B点的抛出速度为4m/s；
（2）货物被静止放在传送带不同位置，货物均落到地面上的 C点，可以推理出传送带的速度即为4m/s，可以设物块在传送带上的加速度为a，经t1时间与传送带速度相同，然后剩下的时间内货物与传送带一起以4m/s做匀速直线运动，直至到达B点后被抛出，则有
由速度时间公式可得
物块在传送带上做加速运动的位移为
物块放上传送带时的位置与B点的最小距离为8/3m，唯有如此才能保证物块到达B点时，总是以4m/s被抛出。
15．（1）杆对球的作用力的大小为3N，方向竖直向上；（2）；（3）
【解析】（1）假设F1的方向向上，对小球有：
解得
所以杆对球的作用力的大小为3N，方向竖直向上；
（2）小球运动到水平位置时，杆对球的竖直方向分力
水平分力
故杆对球的作用力大小
代入数据解得
（3）小球将做平抛运动，运动轨迹如图中实线所示，有
代入数据解得