重庆市万州第二高中（教育集团）2022-2023学年高一下学期期中考试物理试题（含答案）

万州第二高中（教育集团）2022-2023学年高一下学期期中考试
物理试题
一、选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分，只有一项符合题目要求。
1．列车匀速驶入圆弧弯道时，列车所受的合力（ ）
A．为零 B．指向轨道内侧 C．指向运动方向 D．指向轨道外侧
2．下列关于质点做匀速圆周运动的说法正确的是（ ）
A．由于，可知向心加速度一定与旋转半径成反比
B．由于，可知角速度一定与转速成正比
C．由于，可知角速度一定与旋转半径成反比
D．由于，可知向心加速度一定与角速度的平方成正比
3．如图所示，为一在水平面内做匀速圆周运动的圆锥摆，关于摆球A的受力情况，下列说法中正确的是（ ）
A．摆球A受重力、拉力和向心力的作用 B．摆球A受拉力和重力的作用
C．摆球A受重力和向心力的作用 D．摆球A受拉力和向心力的作用
4．下列关于向心加速度的说法中正确的是（ ）
A．在匀速圆周运动中，向心加速度是恒定的 B．向心加速度的方向保持不变
C．向心加速度的方向始终指向圆心 D．在匀速圆周运动中，向心加速度的大小不断变化
5．对于万有引力定律，下列说法中正确的是（ ）
A．当时， B．当时， C．当时， D．以上说法都不正确
6．如图所示，一辆赛车弯道超车，速度逐渐增大，在从M至N的过程中，在P点受到的合力的四种方向，其中可能正确的是（ ）
A．① B．② C．③ D．④
7．如图所示，一艘走私船在岸边A点，以速度匀速地沿垂直岸的方向逃跑，距离A点为处的B点的快艇同时启动追击，快艇的速率u大小恒定，方向总是指向走私船，恰好在距离岸边距离a处逮住走私船，那么以下关于快艇速率的结论正确的是（ ）
A．快艇在沿岸的方向上的平均速度 B．快艇的平均速率等于
C．快艇速度的大小u大于 D．快艇在垂直岸边的方向上的平均速度
二、多选题：共3小题，每小题5分，共15分，有多项符合题目要求。全部选对得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8．人们经长期观测发现，天王星绕太阳圆周运动实际运行的轨道总是周期性地每隔时间发生一次最大的偏离．英国剑桥大学学生亚当斯和法国天文学家勒维耶认为形成这种现象的原因是天王星外侧还存在着一颗未知行星．这就是后来被称为“笔尖下发现的行星”——海王星，已知天王星运行的周期为，轨道半径为．则得到海王星绕太阳运行周期T，轨道半径R正确的是（ ）
A． B． C． D．
9．质量为2千克的物体，放在动摩擦因数的水平面上，在水平拉力的作用下，由静止开始运动，水平拉力做的功W和物体发生的位移S之间的关系如图所示，则（ ）
A．此物体在AB段做匀加速直线运动 B．此物体在AB段做匀速直线运动
C．此物体在OA段做匀速直线运动 D．此物体在OA段做匀加速直线运动
10．一辆汽车从静止开始启动，其加速度与速度的倒数关系如图所示，已知汽车的质量为m，汽车启动过程受到的阻力恒定，图中b、c、d已知，则（ ）
A．汽车启动过程的功率越来越大 B．汽车启动过程的功率恒为
C．汽车启动过程的最大速度为 D．汽车启动过程受到的阻力为
三、实验题（共2小题，11题6分，12题9分）
11．利用如图实验状态可验证做匀速圆周运动的物体所受合外力与所需向心力的“供”“需”关系，启动小电动机带动小球做圆锥摆运动，不计一切阻力，移动水平圆盘，当盘与球恰好相切时关闭电动机，让球停止运动，悬线处于伸直状态。利用弹簧秤水平径向向外拉小球，使小球恰好离开圆盘且处于静止状态时，测出水平弹力的大小F。
（1）为算出小球做匀速圆周运动时所需向心力，下列物理还应该测出的有 。
A．用秒表测出小球运动周期T B．用刻度尺测出小球到绳的悬点的竖直高度h
C．用刻度尺测出小球做匀速圆周运动半径r D．用天平测出小球质量m
（2）小球做匀速圆周运动时，所受重力与绳拉力的合力大小 弹簧秤测出F大小。（选填“大于”或“等于”或“小于”）
（3）当所测物理量满足 关系式时，则做匀速圆周运动的物体所受合外力与所需向心力的“供”“需”平衡（用本题中给出的符号表示）。
12．如图1是“研究平抛物体运动”的实验装置图，通过描点画出平抛小球的运动轨迹。
（1）以下是实验过程的一些做法，其中合理的有 。
a．安装斜槽轨道，使其末端保持水平
b．每次小球释放的初始位置可以任意选择
c．每次小球应从同一高度由静止释放
d．为描出小球的运动轨迹，描绘的点可以用折线连接
（2）实验得到平抛小球的运动轨迹，在轨迹上取一些点，以平抛起点O为坐标原点，测量它们的水平坐标x和竖直坐标y，如图2中图象能说明平抛小球的运动轨迹为抛物线的是 。
A． B． C． D．
（3）如图3是某同学根据实验画出的平抛小球的运动轨迹，O为平抛的起点，在轨迹上任取三点A、B、C，测得A、B、C三点竖直坐标为5.0cm、为45.0cm、为60.0cm，A、B两点水平间距△x为40.0cm，则小球在C点的速度为 m/s（结果保留两位有效数字，g取10）。
四、计算题（共3小题，13题10分，14题14分，15题18分）
13．我国航天事业取得了令世界瞩目的成就，其中嫦娥三号探测器于2013年12月2日凌晨1：30分在四川省西昌卫星发射中心发射，2013年12月6日傍晚17时53分，嫦娥三号成功实施近月制动顺利进入环月轨道，它绕月球运行的轨道可近似看作圆，如图。设嫦娥三号运行的轨道半径为r，周期为T，月球半径为R。
（1）嫦娥三号做匀速圆周运动的速度大小；
（2）月球表面的重力加速度；
（3）月球的第一宇宙速度多大？
14．如图所示，装置BO＇O可绕竖直轴O＇O转动，可视为质点的小球A与两轻细线连接后分别系于B、C两点，装置静止时细线AB水平，细线AC与竖直方向的夹角．已知小球的质量，细线AC长，B点距C点的水平和竖直距离相等。（重力加速度g取10，，）
（1）若装置以一定的角速度匀速转动时，线AB水平且张力恰为0，求线AC的拉力大小？
（2）若装置匀速转动的角速度，求细线AC与AB的拉力分别多大？
（3）若装置匀速转动的角速度，求细线AC与AB的拉力分别多大？
15．如图1所示为足球球门，球门宽为L．一个球员在球门中心正前方距离球门s处高高跃起，将足球顶入球门的左下方死角（图中P点），球员顶球点的高度为h，足球做平抛运动（足球可看成质点，忽略空气阻力），重力加速度为g，求：
（1）足球位移的大小；
（2）足球末速度的大小；
（3）万二中“梓-珂-渊-然研学小组”将足球网改造成半圆弧形，前网口在竖直平面上，上下最大高差2R，如图2所示，尉然同学将足球从前网口正中心垂直网口以速度射入，重力加速度为g，当取何值时，足球落到球网上的速度最小。
物理试题
参考答案与试题解析
一、选择题（共7小题）
1．【分析】列车匀速驶入圆弧弯道时做匀速圆周运动，由合外力提供向心力，由牛顿第二定律和向心力来源进行分析。
【解答】解：列车匀速驶入圆弧弯道时做匀速圆周运动，由合外力提供向心力，则列车所受的合力指向圆心，即指向轨道内侧，故B正确。故选：B。
【点评】解决本题的关键要明确物体做匀速圆周运动时，由合外力提供向心力，即合外力指向圆心。
2．【分析】根据匀速圆周运动的角速度的公式和牛顿第二定律逐项分析即可得出结论．
【解答】解：
A．公式中，要注意条件：当线速度一定时，则有a与r成反比，故A错误；
B．由因为2π是恒量，所以角速度与转速成正比，故B正确。
C．由中，要注意条件：角速度与转动半径、线速度都有关，在线速度不变时角速度才与转动半径成反比，故C错误；
D．公式中，要注意条件：当r一定时，向心加速度一定与角速度的平方成正比，故D错误；
故选：B。
【点评】向心加速度是由向心力的大小和物体的质量决定的，不能简单由向心加速度的公式来分析，这是本题中最容易出错的地方．
3．【分析】先对小球进行运动分析，做匀速圆周运动，再找出合力的方向，进一步对小球受力分析！
【解答】解：小球在水平面内做匀速圆周运动，对小球受力分析，如图
小球受重力、和绳子的拉力，由于它们的合力总是指向圆心并使得小球在水平面内做圆周运动，故在物理学上，将这个合力就叫做向心力，即向心力是按照力的效果命名的，这里是重力和拉力的合力。
故选：B。
【点评】向心力是效果力，匀速圆周运动中由合外力提供，是合力，与分力是等效替代关系，不是重复受力！4．【分析】物体做匀速圆周运动时，合外力提供向心力，加速度大小不变，但是方向指向圆心，时刻发生变化，因此根据向心加速度的特点可正确解答本题．
【解答】解：向心加速度的方向始终指向圆心，和线速度的方向垂直，不改变线速度的大小只是改变线速度的方向，由于加速度是矢量，因此向心加速度是时刻变化的。
故选：C。
【点评】匀速圆周运动要注意，其中的匀速只是指速度的大小不变，合力作为向心力始终指向圆心，合力的方向也是时刻在变化的，因此向心加速度大小不变，但是方向时刻变化．
5．【分析】万有引力定律的表达式为，此公式适用条件是质点间的万有引力的计算。
【解答】解：万有引力定律，是有适用条件的，适用于质点间的万有引力的计算，当r趋于0时，两物体不能看成质点，此公式不适用，所以不能根据此公式得到，当r趋于0时，万有引力趋于无限大的结论。
当r＝∞时，两物体可以看成质点，满足公式的适用条件，分析可知，此时F＝0。
故选：C。
【点评】此题考查了万有引力定律的相关知识，解题的关键是明确万有引力定律的适用条件，难度不大。
6．【分析】赛车做的运动为曲线运动，故在半径方向上合力不为零且是指向圆心的；又是做加速运动，故在切线上合力不为零且与瞬时速度的方向相同，分析这两个力的合力，即可看出那个图象是正确的．
【解答】解：赛车从M点运动到N，曲线运动，必须有力提供向心力，向心力是指向圆心的，赛车同时加速，所以沿切向方向有与速度相同的合力，向心力和切线合力与速度的方向的夹角要小于90°，则②正确，故ACD错误，B正确。
故选：B。
【点评】解决此题关键是要沿半径方向上和切线方向分析物体的受力情况，物体受到指向圆心的力的合力使物体做曲线运动，在切线方向的分力使物体加速，知道了这两个分力的方向，也就可以判断合力的方向了．
7．【分析】根据位移与时间的关系分析速度的大小；根据平均速度的定义以及平均速率的定义分析平均速度与平均速率。
【解答】解：
D、由于在垂直于岸边的方向快艇从开始追到追上，位移与走私船的位移是相等的，它们运动的时间也相等，所以快艇在垂直于岸边的方向上平均速度．故D错误；
快艇的总位移：，它们运动的时间相等，所以快艇的平均速度为，由于快艇运动的轨迹是曲线，所以快艇的平均速率一定大于，则．
C、在平行于岸边的方向上，快艇的位移为，是与走私船的位移的，它们运动的时间相等，所以快艇在平行于岸边的方向上平均速度是．故A错误；
故选：C。
【点评】该题中由于快艇的船头的方向始终指向走私船，所以快艇运动的轨迹是曲线，不是直线，这是解答的关键。
二、多选题（共3小题）
8．【分析】
（1）当天王星、海王星、太阳位移同一直线时天王星偏离实际轨道最大，结合图象可知：，即可求出T
（2）根据开普勒第三定律可求出R
【解答】解：
AB、由题意可知当天王星、海王星、太阳位于同一直线时天王星绕太阳做圆周运动的实际轨道偏离最大，天王星（b）和海王星（a）运行轨道可近似如下图所示，则根据题意
可知：
化简可得：，故A正确
CD、由开普勒第三定律可得：可得：结合可得，故C正确，D错误
故选：AC。
【点评】
（1）本题考查了万有引力在天文学中的应用和开普勒第三定律
（2）万有引力充当向心力是解决万有引力在天文学中应用的关键
（3）当天王星、海王星、太阳位移同一直线时天王星偏离实际轨道最大时本题的突破口
9．【分析】物体在水平面上运动，水平拉力与物体运动方向相同，由功的公式W＝FS可知，F等于W-S图象斜率的大小．由数学知识求出两段图象的斜率，解得水平拉力的大小，根据拉力与摩擦力大小比较，分析物体的运动情况．
【解答】解：物体在水平面上运动，水平拉力与物体运动方向相同，物体受到的滑动摩擦力大小f＝μmg＝2N。物体在OA段受到的水平拉力大小等于，可见，水平拉力大于摩擦力，则物体在OA段做匀加速直线运动。
物体在AB段受到的水平拉力大小等于，水平拉力等于摩擦力，则物体在AB段做匀速直线运动。
故选：BD。
【点评】本题关键从图象的斜率大小确定水平拉力的大小，即从图象的数学意义来理解在其物理意义．
10．【分析】根据P＝Fv及牛顿第二定律F－f＝ma得到a与的表达式，结合图象的信息分析汽车的功率如何变化。当加速度为零时，汽车的速度达到最大，求得最大速度。并由P＝Fv＝fv求得阻力。
【解答】解：
AB、汽车从静止开始启动时，由P＝Fv，及F－f＝ma得：．结合图象有，得，可知，汽车的功率P保持不变。
C、当加速度为零时，速度最大，由，得最大速度。
D、汽车启动时受到的阻力，故D正确。
故选：CD。
【点评】解决本题的关键能够从图线中分析出牵引车的运动情况，知道倾斜图线的斜率和截距的意义。要明确汽车的加速度为零时速度最大。
三、实验题（共2小题）
11．【分析】
（1）根据向心力公式分析需要测量的物理量。
（2）小球做匀速圆周运动时，由重力与绳拉力的合力提供向心力。
（3）根据合力提供向心力列式分析。
【解答】解：
（1）根据向心力公式分析知，为算出小球做匀速圆周运动时所需向心力，需要测出小球运动周期T、小球做匀速圆周运动半径r和小球质量m。
故选：ACD
（2）据题，小球静止时，F等于绳拉力的水平分力，即有，θ是绳与竖直方向的夹角
小球做匀速圆周运动时，由重力与绳拉力的合力提供向心力，重力与绳拉力的合力大小，则
（3）当，即时，做匀速圆周运动的物体所受合外力与所需向心力的“供”“需”平衡。
故答案为：（1）ACD；（2）等于；（3）。
【点评】本题是圆锥摆类型，关键是要理解实验原理，找到小球向心力的来源，利用合成法研究。
12．【分析】
（1）保证小球做平抛运动必须通过调节使斜槽的末端保持水平，因为要画同一运动的轨迹，必须每次释放小球的位置相同，且由静止释放，以保证获得相同的初速度，实验要求小球滚下时不能碰到木板平面，避免因摩擦而使运动轨迹改变，最后轨迹应连成平滑的曲线。
（2）平抛运动竖直方向做自由落体运动，水平方向做匀速直线运动；联立求得两个方向间的位移关系可得出正确的图象。
（3）根据平抛运动的处理方法，竖直方向做自由落体运动，水平方向做匀速直线运动即可求解。
【解答】解：
（1）a、通过调节使斜槽末端保持水平，是为了保证小球做平抛运动，故a正确；bc、因为要画同一运动的轨迹，必须每次释放小球的位置相同，且由静止释放，以保证获得相同的初速度，故b错误，c正确；
故选：ac。
（2）物体在竖直方向做自由落体运动，；水平方向做匀速直线运动，；
联立可得：，
因初速度相同，故为常数，故应为正比例关系，故C正确，ABD错误。
故选：C。
（3）测得A、B两点竖直坐标为5.0cm，为45.0cm，A、B两点水平间距，根据平抛运动的处理方法，竖直方向做自由落体运动，水平方向做匀速直线运动，
所以 ①
②
水平方向的速度，即平抛小球的初速度为 ③
联立①②③代入数据解得：m/s
若C点的竖直坐标为60.0cm，则小球在C点的对应速度：
据公式可得：，所以
所以C点的速度为：
故答案为：（1）ac；（2）C；（3）4.0。
【点评】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，提高解决问题的能力；灵活应用平抛运动的处理方法是解题的关键。
四、计算题（共4小题）
13．【分析】
（1）由圆周运动的线速度与周期，半径的关系可求出线速度。
（2）由万有引力等于重力可求得月球表面的重力加速度。
（3）由万有引力等于向心力可求得第一宇宙速度。
【解答】解：
（1）嫦娥三号做匀速圆周运动线速度：
（2）由重力等于万有引力： ①
对于嫦娥三号由万有引力等于向心力： ②
由①②可得：
（3）第一宇宙速度为沿月表运动的速度：得
答：
（1）嫦娥三号做匀速圆周运动的速度大小为
（2）月球表面的重力加速度为。
（3）月球的第一宇宙速度为
【点评】解决天体运动问题的关键掌握万有引力提供向心力这一理论，列式求出相应物理量的表达式，明确第一宇宙速度为沿中心天体表面的运行速度。
14．【分析】
（1）对小球受力分析，竖直方向根据共点力平衡求得绳子的拉力；
（2）细线AB张力为零时，绳子AC拉力和重力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律求出角速度的大小，装置匀速转动的角速度，根据牛顿第二定律求细线AB的拉力；
（3）时，细线AB竖直方向绷紧，根据小球重力和拉力的合力提供向心力求出细线AC与AB的拉力。
【解答】解：
（1）线AB水平且张力恰为0，对小球受力分析，在竖直方向，
（2）当细线AB上的张力为0时，小球的重力和细线AC张力的合力提供小球圆周运动的向心力，有：
解得：。
由于，则细线AB上有拉力，为T，AC线上的拉力为F．根据牛顿第二定律得：
解得：F＝12.5N，T＝2.1N
（3）当AB绳竖直方向时且拉力为零，B点距C点的水平和竖直距离相等，故此时绳与竖直方向的夹角为53°，此时的角速度为ω＇，则
解得
由于，当时，细线AB在竖直方向绷直，仍然由细线AC上张力的水平分量提供小球做圆周运动需要的向心力，
解得：，
答：
（1）若装置以一定的角速度匀速转动时，线AB水平且张力恰为0，线AC的拉力大小为12.5N；
（2）若装置匀速转动的角速度，细线AC与AB的拉力分别为12.5N和2.1N；
（3）若装置匀速转动的角速度，细线AC与AB的拉力分别为36N和11.6N。
【点评】解决本题的关键理清小球做圆周运动的向心力来源，确定小球运动过程中的临界状态，运用牛顿第二定律进行求解。
15．【分析】
（1）根据足球运动的轨迹，由几何关系求解位移大小．
（2）由平抛运动分位移的规律求出足球的初速度的大小；根据动能定理在确定足球的末速度的大小．
（3）由几何知识求足球初速度的方向与球门线夹角的正切值．
【解答】解：
（1）由题可知，足球在水平方向的位移大小为：
所以足球的位移大小：；
（2）足球运动的时间为：
所以足球的初速度的大小为：；
联立以上各式得：足球末速度的大小为：；
【解析】设小球落到轨道上的速度为v，平抛的位移与水平方向的夹角为，
由几何关系可得，
，，
联立解得
，
由矢量合成知识得
，
由函数知识知，当时，v取最小值，此时对应的初速度．
答：
（1）足球的位移大小为；
（2）足球末速度的大小为；
（3）对应的初速度
【点评】该题结合日常生活中的实例考查平抛运动、动能定理等知识点的内容，理解足球抛出点的位置与球门组成的几何关系是解题过程中的关键，也是容易出现错误的地方．对于末速度，也可以根据速度的合成求解．