2022-2023学年河南省洛阳市高一（下）期中物理试卷（含解析）

2022-2023学年河南省洛阳市高一（下）期中物理试卷
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
第I卷（选择题）
一、单选题（本大题共7小题，共28.0分）
1. 下列说法正确的是( )
A. 牛顿发现了万有引力定律并测出了引力常量的数值
B. 苹果受到的重力和月亮受到地球的引力属于两种性质的力
C. 绕地球做匀速圆周运动的卫星，轨道半径越大线速度也越大
D. 若两个质量分别为、的物体，重心间的距离远大于它们的尺寸，则它们间的万有引力可用近似计算
2. 如图所示，一圆柱形容器绕其轴线匀速转动，内部有、两个物体与容器的接触面间始终保持相对静止．当转速增大后、与容器接触面间仍相对静止，下列正确的是( )
A. 两物体受的摩擦力都增大
B. 两物体受的摩擦力大小都不变
C. 物体受的摩擦力增大，物体受的摩擦力大小不变
D. 物体受的摩擦力大小不变，物体受的摩擦力增大
3. 在高速公路的转弯处，通常路面都是外高内低。如图所示，在某路段汽车向左转弯，司机左侧的路面比右侧的路面低一些。汽车的运动可看成在水平面内做半径为的圆周运动。设内外路面高度差为，路基的水平宽度为，路面的宽度为。已知重力加速度为。要使车轮与路面之间的横向摩擦力即垂直于前进方向等于零，则汽车转弯时的车速应等于( )
A. B. C. D.
4. 我国执行火星探测的“天问一号”成功被火星捕获后，随即展开对火星的深度探测。已知火星半径为，“天问一号”的轨道半径为。“天问一号”绕火星公转的周期为，假设公转可视为匀速圆周运动，万有引力常量为，由以上条件不能求出的是( )
A. 火星的密度 B. 火星的质量
C. “天问一号”运动的加速度 D. “天问一号”的质量
5. 中国预计将在年实现载人登月计划，把月球作为登上更遥远行星的一个落脚点。如图所示是“嫦娥一号”被月球引力捕获后成为绕月卫星的示意图。关于“嫦娥一号”下列说法正确的是( )
A. 在地球上发射时的速度必须大于
B. 在轨道Ⅱ上点的速度大于轨道Ⅲ上点的速度
C. 在绕月球运动的各轨道中，公转半长轴的立方与公转周期的平方之比不变
D. 在不同的绕月轨道上，相同时间内嫦娥一号与月心连线扫过的面积相同
6. 如图所示，轻质滑轮下方分别悬挂重物、重物，悬挂滑轮的轻质细线竖直。开始时，重物、处于静止状态，释放后、开始运动。已知、的质量相等，假设摩擦阻力和空气阻力均忽略不计，重力加速度为，则下列说法正确的是( )
A. 释放后重物机械能守恒
B. 重物的动能和重物的动能相等
C. 重物机械能的减少量等于重物机械能的增加量
D. 重物重力势能的减少量等于重物机械能的增加量
7. 如图所示，在竖直平面内有一半径的半圆环轨道，最高点为点，半圆环与水平地面相切于圆环的端点。现让一可视为质点的小滑块从点冲上竖直半圆环，若小滑块恰能通过点，最后落在水平地面上点图上未画。已知重力加速度，所有接触面都光滑。下列关于小滑块运动情况的分析，正确的是( )
A. 滑块通过点速度为 B. 滑块落到点时速度大小为
C. 滑块离开点后经落地 D. 、间距离为
二、多选题（本大题共5小题，共20.0分）
8. 厦门大学天文学系顾为民教授团队利用我国郭守敬望远镜积累的海量恒星光谱，发现了一个处于宁静态的中子星与红矮星组成的双星系统，质量比约为：，同时绕它们连线上某点做匀速圆周运动，研究成果于年月日发表在自然天文期刊上。则此中子星绕点运动的( )
A. 角速度大于红矮星的角速度 B. 轨道半径小于红矮星的轨道半径
C. 向心力大小约为红矮星的倍 D. 线速度小于红矮星的线速度
9. 如图所示，半径为的半球形粗糙陶罐，固定在可以绕竖直轴转动的水平转台上，转台转轴与过陶罐球心的对称轴重合。转台以一定角速度匀速转动，陶罐内有一小物块随陶罐一起转动且相对罐壁静止，则下列说法正确的是( )
A. 小物块只受重力和陶罐对它的支持力
B. 小物块可能只受重力和陶罐对它的支持力
C. 小物块可能受重力、陶罐对它的支持力和向心力
D. 小物块可能受重力、陶罐对它的支持力和陶罐对它的摩擦力
10. 如图所示，长为的悬线一端固定在点，在点正下方处有一钉子，把悬线另一端的小球拉到跟悬点在同一水平面处无初速度释放，小球到悬点正下方悬线碰到钉子时悬线不可伸长，且未断裂( )
A. 小球的线速度突然增大 B. 小球的向心加速度突然增大
C. 小球的机械能保持不变 D. 悬线拉力变为原来的倍
11. 沿倾角为的固定斜面向上匀速推一个质量为的木箱，推力与斜面平行，木箱移动的距离为，木箱与斜面间的动摩擦因数为，重力加速度为，则下列说法正确的是( )
A. 推力做的功为 B. 克服摩擦力做的功为
C. 合力做的功为 D. 合力做的功为
12. 如图甲所示，竖直放置的轻弹簧一端固定于风洞实验室的水平地面，质量的小球在轻弹簧正上方某处由静止下落，同时受到一个竖直向上恒定的风力。以小球开始下落的位置为原点，竖直向下为轴正方向，取地面为零势能参考面，在小球下落的全过程中，小球重力势能随小球位移变化关系如图乙中的图线，弹簧弹性势能随小球位移变化关系如图乙中的图线，弹簧始终在弹性限度范围内，取重力加速度，则( )
A. 小球释放位置距地面的高度为 B. 小球在下落过程受到的风力为
C. 小球刚接触弹簧时的动能为 D. 小球刚接触弹簧时的动能为
第II卷（非选择题）
三、填空题（本大题共1小题，共4.0分）
13. 如图，用一根结实的细绳拴住一个小物体，在足够大的光滑水平面上抡动细绳，使小物体做匀速圆周运动，则：
松手后，物体做__________。
A.半径更大的圆周运动半径更小的圆周运动
C.抛体运动直线运动
若小物体做圆周运动的半径为质量为，每秒匀速转过转，则细绳的拉力为__________。结果用含有“”的式子表示
四、实验题（本大题共1小题，共9.0分）
14. 在“验证机械能守恒定律”实验中，可利用如图甲所示装置，通过研究重物的落体运动来验证机械能守恒定律。
图中、、是体积相同的重锤，为木质、为铝质、为铁质，在该实验中，重锤应选用__________填、或；
下列做法正确的是__________填正确答案序号；
A.必须要称出重物的质量
B.图中两限位孔必须在同一竖直线上
C.可以用或者计算某点速度
D.数据处理时，应选择纸带上距离较近的两点作为初、末位置
甲同学按实验要求操作并选出合适的纸带进行测量，量得连续三个点、、到打下的第一个点的距离如图乙所示相邻两点时间间隔为，当地的重力加速度，重锤质量为，则打点时，重锤动能__________，从开始下落起至点，重锤的重力势能减少量是__________。在误差允许范围内，该重锤的机械能__________填“守恒”或“不守恒”。计算结果均保留位有效数字
五、计算题（本大题共3小题，共30.0分）
15. 如图所示，压路机的大轮半径是小轮半径的倍。压路机匀速行驶时，大轮边缘上点的向心加速度大小为，那么小轮边缘上点的向心加速度是多大
16. 宇航员在某星球表面，离地面高处将一小球以初速度水平抛出，测出小球落地点与抛出点间的水平位移为。已知该星球的半径为，忽略星球自转，忽略阻力。求：
该星球表面的重力加速度是多大。
该星球的第一宇宙速度多大。
17. 如图所示，在水平地面上有一圆弧形凹槽，连线与地面相平，凹槽是位于竖直平面内以为圆心、半径为的一段圆弧，为圆弧最低点，而且段光滑，段粗糙。现有一质量为的小物块可视为质点，从水平地面上点处以初速度斜向右上方飞出，与水平地面夹角为，不计空气阻力，该小物块恰好能从点沿圆弧的切线方向进入轨道，沿圆弧继续运动后从点以速率飞出。重力加速度为，求：
小物块进入点时重力的瞬时功率。
小物块经过圆弧形轨道最低点处时受到轨道支持力的大小。
在圆弧形轨道内由于摩擦产生的热量。
答案和解析
1.【答案】
【解析】【详解】牛顿发现了万有引力定律，卡文迪什测出了引力常量的数值，故A错误；
B.苹果受到的重力和月亮受到地球的引力属于同种性质的力，都是引力，故B错误；
C.绕地球做匀速圆周运动的卫星，由 ，可得
可知轨道半径越大线速度越小，故C错误；
D.若两个质量分别为 、 的物体，重心间的距离远大于它们的尺寸，则它们间的万有引力可用 近似计算，故D正确。
故选D。
2.【答案】
【解析】解：对分析，在竖直方向，故摩擦力不变，对根据牛顿第二定律可知，由于转速增大，故摩擦力增大，故ABC错误，D正确；
故选：。
对物体受力分析，根据牛顿第二定律和共点力平衡即可判断摩擦力的变化
解决本题的关键知道、物块做圆周运动向心力的来源，关键是正确的受力分析
3.【答案】
【解析】【详解】根据题意，汽车转弯时受力情况如图所示
汽车在水平面内做半径为的圆周运动，根据牛顿第二定律
根据几何知识有
联立解得
故选A。
4.【答案】
【解析】【详解】根据 可得火星的质量
故B正确，不符合题意；
A.火星的体积
可得火星的密度
故A正确，不符合题意；
C.由万有引力提供向心力可得“天问一号”运动的加速度
故C正确，不符合题意；
D.根据题中条件无法求出“天问一号”的质量，故D错误，符合题意。
故选D。
5.【答案】
【解析】【详解】“嫦娥一号”没有脱离地球的引力范围，所以发射速度应该大于，小于，A错误；
B.要从轨道Ⅲ进入轨道Ⅱ须在点进行减速，所以在轨道Ⅱ上点的速度小于轨道Ⅲ上点的速度，B错误；
C.根据开普勒第三定律
可知，同一中心天体，椭圆轨道半长轴的立方与公转周期的平方之比不变，C正确；
D.根据开普勒第二定律，在同一绕月轨道上，相同时间内卫星与月球连线扫过的面积相同，但在不同的绕月轨道上不满足，D错误。
故选C。
6.【答案】
【解析】【详解】释放后，重物上升，重物下降，两者组成的系统机械能守恒，重物的重力势能增大，动能也增大，所以重物的机械能不守恒，A错误；
B.根据滑轮组的连接可知，重物上升的速度等于重物速度的一半，所以两者动能不相等，B错误；
C.重物和重物组成的系统机械能守恒，根据机械能守恒定律可知：重物机械能的减少量等于重物机械能的增加量，C正确；
D.重物重力势能的减少量等于重物的动能增加量与重物机械能的增加量之和，D错误。
故选C。
7.【答案】
【解析】【详解】滑块恰能通过点，根据临界条件，有
A错误；
B.滑块从点到点的过程，根据机械能守恒，有
代入数据，解得
B错误；
C.滑块从点飞出，做平抛运动，根据竖直方向做自由落体运动，有
滑块离开点后经 落地，C错误；
D.滑块飞出后，水平方向为匀速直线运动，、间的距离为
D正确。
故选D。
8.【答案】
【解析】解：、双星系统中两天体的角速度相等，即中子星绕点运动的角速度等于红矮星的角速度，故A错误；
B、万有引力提供向心力，有：
联立解得：
即星体质量越大，轨道半径越小，根据题意中子星质量大，可知，中子星绕点运动的轨道半径小于红矮星的轨道半径，故B正确；
C、双星系统中，星体之间的万有引力提供向心力，可知，中子星绕点运动的向心力大小等于红矮星的向心力大小，故C错误；
D、根据，双星系统角速度相等，中子星的轨道半径小一些，则中子星绕点运动的线速度小于红矮星的线速度，故D正确。
故选：。
双星系统中两天体的角速度相等；双星做圆周运动时，万有引力提供向心力，据此判断中子星和红矮星的轨道钣金和向心力的大小；根据判断线速度大小。
本题考查双星问题，解题关键是知道双星问题中，万有引力提供向心力。
9.【答案】
【解析】【详解】小物块一定受到重力和陶罐对它的支持力，可能还受到摩擦力，向心力是效果力，受力分析时不能分析上，BD正确，AC错误。
故选BD。
10.【答案】
【解析】【详解】悬线与钉子碰撞前后瞬间，线的拉力垂直于小球的运动方向，不对小球做功，所以小球的线速度不变，机械能不变，故A错误，C正确；
B.由向心加速度公式
碰到钉子后，小球做圆周运动的半径变为原来的一半，向心加速度变为原来的倍，故B正确；
D.由向心力公式
碰到钉子后，小球做圆周运动的半径变为原来的一半，由公式可知，拉力没有变为原来的倍，故D错误。
故选BC。
11.【答案】
【解析】【详解】推力为恒力，其方向与木箱的位移 同向，则推力做功为
故A错误；
B.木箱克服摩擦力做的功为
故B正确；
因木箱做匀速直线运动，则由动能定理可知合力做功为零，而合力做功的表达式为
故C错误，D正确。
故选BD。
12.【答案】
【解析】解：
A.由图乙可知，小球处于释放位置的重力势能为根据，可得，故A错误；
B.由图乙可知小球速度减为时小球下落，故即解得
故B正确；
小球刚接触弹簧时，小球下落了，则即 解得
故C正确，D错误。
故选BC。
解决该题的关键是正确分析小球在下落过程中所受到的作用力的变化情况，知道小球的加速度为零时，其速度达到最大。还要找到几个关键点：一是刚接触弹簧时，二是弹簧被压缩到最短时，由功能原理和动能定理求相关量。
13.【答案】
【解析】【详解】用一根结实的细绳拴住一个小物体，在足够大的光滑水平面上抡动细绳，使小物体做匀速圆周运动，松手后，物体所受的合外力为零，物体做匀速直线运动。
故选D。
若小物体做圆周运动的半径为质量为，每秒匀速转过转，可知角速度为
细绳的拉力提供向心力，则有
14.【答案】 守恒
【解析】【详解】为了减小实验误差，减小阻力对物体运动的影响，应选择质量较大的物体，故选择铁质重锤。
由机械能守恒定律公式 或 可知，等式两边可消去，计算与质量无关，故A错误；
B.为了减小纸带与限位孔之间的摩擦，两个限位孔必须在同一竖直线上，故B正确；
C.应该根据打出的纸带应用匀变速直线运动推论求出重锤的瞬时速度，不能用 或者 计算各点的速度，故C错误；
D.为了减小测量数据的相对误差，数据处理时，应选择纸带上距离较远的两点作为初、末位置，故D错误。
故选B。
打点重锤的速度
则打点时重锤动能
重锤的重力势能减少量为
由以上计算结果可知，在误差允许范围内，该重锤的机械能守恒。
15.【答案】解：根据题意可知，两轮边缘上的点线速度相等，在匀速圆周运动中，圆周上的点的向心加速度
可知
代入 得

【解析】见答案
16.【答案】设该星球表面的重力加速度为，小球做平抛运动，由平抛的规律有
解得
由重力提供向心力有
解得

【解析】见答案
17.【答案】解：小物块从点到点，做斜抛运动，根据对称性可知，小物块进入点时速度大小为 ，速度方向与水平方向夹角为 ；则小物块进入点时重力的瞬时功率为
小物块点到点过程，根据动能定理可得
小物块经过点时，根据牛顿第二定律可得
联立解得
根据能量守恒，在圆弧形轨道内由于摩擦产生的热量为

【解析】见答案
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