2022-2023学年广东省河源市高一下学期期中物理试卷（含解析）

2022-2023学年广东省河源市高一下学期期中
物理试卷
一、单选题（本大题共9小题，共36分）
1. 在第届冬奥会闭幕式上“北京八分钟”的表演中，轮滑演员在舞台上滑出漂亮的曲线轨迹如图所示，在此过程中轮滑演员的( )
A. 速度始终保持不变 B. 运动状态始终保持不变
C. 速度方向沿曲线上各点的切线方向 D. 所受合力方向始终与速度方向一致
2. 在粗糙水平桌面上，长为的细绳一端系一质量为的小球，手握住细绳另一端点在水平面上做匀速圆周运动，小球也随手的运动做匀速圆周运动。细绳始终与桌面保持水平，点做圆周运动的半径为，小球与桌面的动摩擦因数为，取，当细绳与点做圆周运动的轨迹相切时，则下列说法正确的是( )
A. 小球做圆周运动的向心力大小为 B. 点做圆周运动的角速度为
C. 小球做圆周运动的轨道半径为 D. 小球做圆周运动的线速度为
3. 年月日时分，“天舟四号”货运飞船采用自主快速交会对接模式，成功对接空间站“天和”核心舱后向端口，示意图如图所示。下列说法正确的是( )
A. 对接过程中，可将飞船和“天和”核心舱视为质点
B. 对接成功后，以“天和”核心舱为参考系，飞船是运动的
C. 对接成功后，以地球为参考系，整个空间站是静止的
D. 研究空间站绕地球飞行一周的时间时，可将空间站视为质点
4. 如图所示，在长约一端封闭的玻璃管中注满清水，水中放一个用红蜡做成的小圆柱体，将玻璃管的开口端用胶塞塞紧。然后将玻璃管倾斜一个适当的角度倒置小圆柱体红蜡块在管中始终保持匀速上浮，在红蜡块匀速上浮的同时使玻璃管紧贴黑板面从水平向右移动到处。则下列说法正确的是
A. 无论玻璃管移动速度是否相同，红蜡块运动轨迹均相同
B. 若玻璃管移动速度不同，则红蜡块到达管底的时间也不同
C. 若玻璃管匀速移动，红蜡块轨迹是直还是曲与玻璃管移动速度大小无关
D. 若玻璃管匀速运动到某时刻速度突然增大，红蜡块到达管底的时间变短
5. 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，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. 线速度的大小为
C. 向心加速度大小为 D. 所受合力的大小始终为
6. “祝融”火星车由着陆平台搭载着陆火星，如图所示为着陆后火星车与着陆平台分离后的“自拍”合影。着陆火星的最后一段过程为竖直方向的减速运动，且已知火星质量约为地球质量的，火星直径约为地球直径的。则( )
A. 该减速过程火星车处于失重状态
B. 该减速过程火星车对平台的压力大于平台对火星车的支持力
C. 火星车在火星表面所受重力约为其在地球表面所受重力的
D. 火星的第一宇宙速度与地球第一宇宙速度之比约为
7. 从地面上同一位置两个粗细相同的水管同时斜向喷出两水柱和，在空中形成抛物线如图所示，水最终分别落在地面上的、点。已知两抛物线最大高度相同，空气阻力不计，则( )
A. 水柱中水的加速度比水柱中的大
B. 此瞬间在空中飞行的水总质量与中的相等
C. 中水滴在最高点的速度比中水滴在最高点的大
D. 中水从管口喷出瞬间的速度比中的小
8. 洗衣机是现代家庭常见的电器设备。它是采用转筒带动衣物旋转的方式进行脱水的，下列有关说法中错误的是( )
A. 脱水过程中，衣物是紧贴筒壁的
B. 加快脱水筒转动的角速度，脱水效果会更好
C. 水能从筒中甩出是因为水滴与衣物间的作用力不能提供水滴需要的向心力
D. 靠近中心的衣物脱水效果比四周的衣物脱水效果好
9. 北斗卫星导航系统是我国自主研发设计的卫星导航系统，它由颗卫星构成，其中卫星绕地球做匀速圆周运动，它离地面的高度为，为地球的半径。已知地球表面的重力加速度为，不考虑地球的自转，则卫星的周期为
A. B. C. D.
二、多选题（本大题共3小题，共15分）
10. 如图所示，在水平地面上点的正上方高处，将球以初速度水平向右抛出，同时在地面上点处将球以初速度竖直向上抛出，在球上升到最高点时恰与球相遇，不计空气阻力，则两球在这段过程中( )
A. 都做变加速运动 B. 速度变化量的大小相等
C. 相遇点在点上方处 D. 相遇点在点上方处
11. 年月日，我国首次火星探测任务“天问一号”火星探测卫星顺利实施近火制动，完成火星捕获，正式踏入环绕火星轨道。假设火星可视为半径为的均匀球体，探测卫星沿椭圆轨道绕火星运动，如图所示。椭圆轨道的“近火点”离火星表面的距离为，“远火点”离火星表面的距离为，万有引力常量为下列说法正确的是( )
A. 若已知“天问一号”在椭圆轨道运行的周期为，火星的第一宇宙速度为
B. 若已知“天问一号”在椭圆轨道运行的周期为，火星的质量为
C. “天问一号”在“近火点”和“远火点”的速率之比为
D. “天问一号”在“近火点”和“远火点”的加速度大小之比为
12. 如图所示，甲、乙两个小球同时从同一固定的足够长斜面的、两点分别以、水平抛出，分别落在斜面的、两点图中未画出，不计空气阻力，下列说法正确的是( )
A. 甲、乙两球接触斜面前的瞬间，速度的方向相同
B. 甲、乙两球做平抛运动的时间之比为
C. A、两点间的距离与、两点间的距离之比为
D. 甲、乙两球接触斜面前的瞬间，速度大小之比为：
三、实验题（本大题共2小题，共18分）
13. 三个同学根据不同的实验装置，进行了“探究平抛运动的特点”的实验：
甲同学采用如图甲所示的装置．用小锤击打弹性金属片，金属片把球沿水平方向弹出，同时球被松开自由下落，观察到两球同时落地，改变小锤打击的力度，即改变球被弹出时的速度，两球仍然同时落地，这说明__________________________。
乙同学采用频闪摄影的方法拍摄到如图乙所示的小球做平抛运动的照片，小球在平抛运动中的几个位置如图中的、、、所示，图中每个小方格的边长为，则该小球经过点时的速度大小______结果保留三位有效数字，取
丙同学采用如图丙所示的装置．关于该实验方法，下列选项中与误差无关的是________．
A.槽与小球间有摩擦 B.槽末端切线不水平
C.小球每次自由滚下的位置不同
14. 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的大小；宽为的挡光杆固定在距旋臂转轴水平距离为的另一端，挡光杆通过光电门传感器时，计算机可算出旋臂的角速度。
现研究向心力大小与角速度的关系，完成下列内容：
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______用、、表示。
计算机利用数据采集器生成的、数据点并拟合成一条图线如图乙。由图乙可知，砝码做圆周运动所受向心力的大小与角速度的关系是：______。
四、计算题（本大题共2小题，共31分）
15. （13分） 如图所示，一小球以的速度水平抛出，在落地之前经过空中、两点，在点小球速度方向与水平方向的夹角为，在点小球速度方向与水平方向的夹角为空气阻力忽略不计，取，则：
小球经过、两点间的时间；
、两点间的高度。
16. （18分） 动画片中有这样一个情节：某天和中了设计的陷阱，被挂在了树上如图甲，聪明的想出了一个办法，让自己和荡起来使绳断裂从而得救，其过程可简化如图乙所示，设悬点为，离地高度为，两熊可视为质点且总质量为，绳长为且保持不变，绳子能承受的最大张力为，不计一切阻力，重力加速度为，求：
设和刚好在向右摆到最低点时绳子刚好断裂，则他们的落地点离点的水平距离为多少；
改变绳长，且两熊仍然在向右到最低点绳子刚好断裂，则绳长为多长时，他们的落地点离点的水平距离最大，最大为多少；
若绳长改为，两熊在水平面内做圆锥摆运动，如图丙，且两熊做圆锥摆运动时绳子刚好断裂，则他们落地点离点的水平距离为多少。
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】曲线运动速度方向一定改变，故曲线运动一定是变速运动；物体做曲线运动时，速度方向是曲线上该点的切线方向上，合外力方向与速度方向不共线。
掌握物体做曲线运动的速度方向和大小特征：速度方向一定变，但速度大小不一定变化。
【解答】、轮滑演员做曲线运动，运动状态不断变化，是改变的，在某点的速度方向改变，速度不断变化，故AB错误；
C、做能曲线运动的物体速度方向沿曲线上各点的切线方向，故C正确；
D、轮滑演员所受合力方向始终与速度方向不在一条直线上，故D错误。
2.【答案】
【解析】
【分析】根据几何关系求出小球的做圆周运动的半径，小球在水平面受到拉力和摩擦力的合力提供向心力，抓住小球的角速度和手转动的角速度相等，求出小球做匀速圆周运动的线速度大小。
解决本题的关键知道小球向心力的来源，运用牛顿第二定律进行分析，以及知道小球的角速度与手转动的角速度相等。
【解答】解：、由图可知，小球做圆周运动的半径，，
对小球受力分析可知，，，联立解得，，故A错误；
B、小球作圆周运动的角速度为，则，解得：，故点做圆周运动的角速度为，故B错误；
C、由上面的分析可知，小球做圆周运动的半径为，故C错误；
D、小球做圆周运动的线速度为，故D正确。故选：。
3.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查质点和参考系，当物体的形状与大小对所研究的问题可以忽略不计时，物体可以看为质点。
【解答】当物体的形状与大小对所研究的问题可以忽略不计时，物体可以看为质点，在对接过程，不能忽略飞船和“天和”核心舱的形状与大小，此时飞船和“天和”核心舱不能视为质点；在研究空间站绕地球飞行一周的时间时，飞船和“天和”核心舱的形状与大小可以忽略，此时可将空间站视为质点，A错误，D正确；
对接成功后，以“天和”核心舱为参考系，飞船是静止的，以地球为参考系，整个空间站是运动的，BC错误。
故选D。
4.【答案】
【解析】
【分析】
将红蜡块的运动分解为水平方向和沿管子方向，两个方向上的分运动都为匀速直线运动，根据分运动与合运动的关系进行判断．
解决本题的关键知道分运动与合运动具有等时性，各分运动具有独立性，互不干扰
【解答】
解：、蜡块在沿玻璃管方向运动的速度不变，移动玻璃管的速度不同，则蜡块的合速度大小和方向不同，则运动轨迹不同．故A错误．
B、根据分运动与合运动具有等时性，在沿管子方向上的速度不变，移动玻璃管的速度不同，则蜡块到达管底的时间相同．故B错误．
C、两个互成角度的匀速直线运动的合运动仍然是匀速直线运动．故C正确．
D、沿玻璃管匀速运动到某时刻速度突然增大，而玻璃管方向上的速度不变，则运动的时间不变．故D错误．
故选：。
5.【答案】
【解析】
【分析】本题考查了圆周运动几个公式的计算，基础题，记住公式即可解题。
【解答】A.由于座舱做匀速圆周运动，由
解得
故A错误；
B.由圆周运动的线速度与角速度的关系可知
故B错误；
C.座舱做匀速圆周运动，向心加速度大小
故C错误；
D.由匀速圆周运动的合力提供向心力可得
故D正确。故选D。
6.【答案】
【解析】解：着陆火星的最后一段过程为竖直方向的减速运动，在靠近火星表面时，火星车处于超重状态，故A错误；
B.减速过程火星车对平台的压力与平台对火星车的支持力是一对相互作用力，大小相等，方向相反，故B错误；
C.由，其中代表中心天体质量，代表半径，代表重力加速度
可知
知火星质量约为地球质量的，火星直径约为地球直径的，故
故C正确；
D.由
可知
因为火星直径约为地球直径的，火星质量约为地球质量的，
代入数据解得：
故D错误。
故选C。
减速运动时加速度向上为超重，减速过程火星车对平台的压力与平台对火星车的支持力是一对相互作用力，根据万有引力近似等于重力解得；根据万有引力提供向心力解得第一宇宙速度。
本题考查万有引力的应用，解题关键掌握第一宇宙速度的含义，注意超重与失重的判断方法。
7.【答案】
【解析】A、水柱在空中只受重力，所以加速度均为，故A错误。
B、如图所示，、水柱高度相同，但水柱落点比水柱远，故B在空中停留的水柱比的多，即水柱质量大，故B错误。
C、、水柱飞行高度相等，即、水柱初速度竖直分速度相等，且、水柱空中飞行时间相等；但比地面落点远，即水柱初速度水平分速度大于水柱初速度水平分速度。最高点时，、水柱竖直分速度为，仅有水平分速度。水柱水平分速度大于水柱水平分速度。故C正确。
D、、从水管喷出瞬间，因上升高度相同，即、竖直分速度大小一样。但比地面落点远，即水柱初速度水平分速度大于水柱初速度水平分速度。故B中水从管口喷出瞬间的速度比中的大。故D错误。
故选：。
、对斜抛运动进行水平及竖直方向分解
、根据竖直方向运动推理运动时间
、结合运动时间推理水平速度，进而推理初速度
此题为基础题，考察斜抛运动的分解，即水平方向为匀速直线运动，竖直方向为竖直上抛运动。
8.【答案】
【解析】解：、脱水过程中，衣物做离心运动而甩向筒壁，所以衣物是紧贴筒壁的，故A正确；
B、根据，增大会使向心力增大，而转筒有洞，不能提供足够大的向心力，水滴就会被甩出去，增大角速度，会使更多水滴被甩出去，故B正确；
C、水滴依附的附着力是一定的，当水滴因做圆周运动所需的向心力大于该附着力时，水滴被甩掉，故C正确；
D、靠近中心的衣服，比较小，角速度一样，所以向心力小，脱水效果差，故D错误。
本题选错误的，
故选：。
脱水过程中，衣物做离心运动而甩向筒壁．根据向心力的公式，分析角速度和半径对水滴所需向心力的影响，在说明脱水效果更好．当水滴因做圆周运动所需的向心力大于该附着力时，水滴被甩掉．
此题要理解匀速圆周运动的向心力的来源、向心力的大小因素、做离心运动的条件．属于基础题．
9.【答案】
【解析】
【分析】在地球表面根据万有引力等于重力可得，对卫星根据万有引力提供向心力求出卫星的周期。
本题考查万有引力定律的应用，关键是抓住两个重要关系：万有引力等于重力和万有引力提供向心力。
【解答】
卫星绕地球做匀速圆周运动有：
在地球表面有：
联立得：
由题知，所以，故A正确，BCD错误。
故选A。
10.【答案】
【解析】
【分析】
球做的是平抛运动，解决平抛运动的方法是把平抛运动分解到水平方向和竖直方向去研究，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动。球做的是竖直上抛运动，都只受重力，加速度均为，根据分析速度变化量的关系。由相遇时位移关系列式求得相遇的时间，再求相遇时球的位移。
平抛运动在水平方向是匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动。竖直上抛运动是一种匀减速直线运动，两者的加速度是一样的，都是重力加速度，要掌握它们的运动规律，并能熟练运用。
【解答】
A.由于两个球都只受到重力的作用，做的都是匀变速运动，A错误；
B.由可知，在相同时间内，它们速度变化量的大小相等，方向都竖直向下，B正确；
．球做平抛运动，竖直方向有，
球竖直上抛，到最高点速度为零，则有，，
由题意得，
解得，
所以相遇点在点上方处，C正确，D错误。
故选BC。
11.【答案】
【解析】
【分析】
根据万有引力提供向心力可计算火星质量和卫星加速度之比，根据开普勒第二定律求得“近火点”和“远火点”的速率之比。
本题考查开普勒第二定律与万有引力提供向心力，需注意向心加速度与轨道半径平方成反比。
【解答】
已知探测卫星在椭圆轨道运行的周期为，可根据开普勒第三定律，计算近地卫星周期，第一宇宙速度，根据，可以计算火星质量，故A正确，B错误；
C.根据开普勒第二定律，探测卫星在“近火点”和“远火点”的速率之比为：，故C错误；
D.根据，解得，则卫星在“近火点”和“远火点”的加速度大小之比为：，故D正确。
12.【答案】
【解析】
【分析】
根据平抛运动某时刻速度与水平方向的夹角的正切值是位移与水平方向夹角正切值的两倍，比较甲乙两球落在斜面前瞬间的速度方向，根据下落的高度比较运动的时间之比，从而结合水平位移得出初速度之比。
本题考查了平抛运动，根据平抛运动的特点及其推论列式求解。
【解答】
A.设小球落在斜面上时，速度与水平方向的夹角为，位移与水平方向的夹角为，则由平抛运动的特点知：，，可知，因为小球落在斜面上时，位移与水平方向的夹角为定值，可知，两球接触斜面的瞬间，速度方向相同，故A正确；
B. 由知竖直方向的速度比为：，则时间比为，故B错误；
C.水平位移，由上可得水平位移之比为：，故实际位移之比也为：，故C正确；
D.由可知，两次角度相同，故速度大小之比为初速度大小之比为：，故D错误。
故选AC。

13.【答案】平抛运动在竖直方向上是自由落体运动；
；

【解析】在同一高度，同一时刻开始做平抛运动的小球与自由落体的小球总是同时落地，说明平抛运动在竖直方向上是自由落体运动；
取、、三点分析，水平方向间隔均为，所以小球从点到点、从点到点的时间相同，设均为，
在竖直方向上由，解得，根据水平方向匀速运动有，解得，
小球经过点时竖直方向上的速度，所以小球经过点时的速度大小，
槽与小球间有摩擦，对本实验没有直接影响，只要小球每次从同一位置静止释放，小球做平抛运动的初速度都相同，这个与误差无关，故A正确；
B.当槽末端没有调整水平时，小球脱离槽口后并非做平抛运动，所以会对测定小球做平抛运动的初速度产生影响，与误差有关，故B错误；
C.若小球每次自由滚下的位置不同，从不同位置静止释放，木板的高度不同，则平抛轨迹不同，在确定平抛轨迹上的点时，会产生误差，故C错误。
故选：。
14.【答案】 质量和半径一定时，向心力的大小与角速度的平方成正比
【解析】解：挡光杆某次经过光电门的挡光时间为，由于时间较短则，根据，解得：
根据向心力公式有：，结合图像可知质量和半径一定时，向心力的大小与角速度的平方成正比。
故答案为：，；质量和半径一定时，向心力的大小与角速度的平方成正比
挡光杆某次经过光电门的时间较短，可用平均速度代替瞬时速度，根据解得角速度；
根据图像得出结论。
该题主要考查了圆周运动的基本公式以及要求同学们能根据图象得出实验结论，难度适中。
15.【答案】解：点时：，所以．
点时：，所以；
则小球通过、两点的运动时间为：
、两点间的高度差为： 。
【解析】平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动，将、两点的速度进行分解，求出竖直方向上的分速度，根据速度速度时间公式、速度位移公式求出运动的时间和高度差．
解决本题的关键掌握平抛运动水平方向和竖直方向上的运动规律，运用运动学公式进行求解．
16.【答案】解：在最低点
绳子断后，两熊做平抛运动，则
两熊落地点离点的水平距离
联立可得；
设绳长为 则在最低点
绳子断后，两熊做平抛运动，则
两熊落地点离点的水平距离
即
则当时，两熊落地点离点水平距离最远，此时最大值；
两熊做圆锥摆运动时，设绳子与竖直方向的夹角为时，绳子被拉断。
竖直方向
水平方向
此时两熊离地面的高度为
此后两熊做平抛运动
水平位移
由几何关系：落地点到点的水平距离
联立可求得。

【解析】本题考查了平抛运动和圆周运动的综合运用，知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律以及圆周运动向心力的来源是解决本题的关键。
绳子断后，两熊做平抛运动，根据平抛运动规律求出他们的落地点离点的水平距离；
根据平抛运动规律和向心力公式求出绳长为多长时，他们的落地点离点的水平距离最大；
根据圆锥摆运动列式，结合平抛运动规律求解平抛距离。