2022-2023学年广东省广州市越秀区高一下学期期中物理试卷（含解析）

2022-2023学年广州市越秀区高一下学期期中
物理试卷
一、单选题（本大题共9小题，共36分）
1. 这是同学们在课堂中接触过的一个实验，做直线运动的钢球，在钢球运动路线旁边放一块磁铁。由此判断物体做曲线运动的条件为( )
A. 有初速度 B. 合力为零
C. 有合力且初速不为零 D. 合力方向与速度方向不在同一直线上
2. 一小球在一倒立的圆锥筒的内壁做匀速圆周运动，其中球与筒内壁的摩擦可忽略，此时小球距离地面的高度为，球的线速度为，筒侧壁倾斜角度不变，则下列说法中正确的是( )
A. 小球做圆周运动的越高，向心力越大 B. 小球做圆周运动的越高，线速度越大
C. 小球做圆周运动的越高，角速度越大 D. 小球对侧壁的压力随高度变大而减小
3. 在年北京冬奥会中，我国花样滑冰运动员隋文静和韩聪以出色的表现为中国代表队夺得金牌。如图所示为比赛时的两个场景，下列说法正确的是( )
A. 在欣赏花样滑冰运动时，要将运动员看作质点
B. 韩聪用力将隋文静抛出后，隋文静在空中一定作竖直上抛运动
C. 韩聪拉着隋文静旋转时，韩聪对隋文静的作用力大小与隋文静对韩聪的作用力大小始终相等
D. 韩聪拉着隋文静匀速旋转时，隋文静所受合力可能为零
4. 如图所示，当列车静止时，车内乘客看到窗外雨滴沿竖直方向匀速运动。当列车在平直轨道上匀速行驶时乘客看到雨滴轨迹沿方向，观察到与夹角约为，雨滴竖直下落的速度约为，则列车行驶的速度最接近( )
A. B. C. D.
5. 某小组的同学到劳动实践基地进行劳动锻炼，任务之一是利用石碾将作物碾碎，如图所示。两位男同学通过推动碾杆，可使碾杆和碾轮绕碾盘中心的固定竖直轴转动，同时碾轮在碾盘上滚动，将作物碾碎。已知在推动碾轮转动的过程中，两位男同学的位置始终关于竖直轴对称，则下列选项中两男同学一定相同的是( )
A. 线速度 B. 角速度 C. 向心加速度 D. 向心力的大小
6. 某行星的质量是地球质量的倍，它的半径是地球半径的倍．若地球表面的重力加速度为，地球的第一宇宙速度为，则( )
A. 该行星表面的重力加速度为 B. 该行星表面的重力加速度为
C. 该行星的第一宇宙速度为 D. 该行星的第一宇宙速度为
7. 某士兵练习迫击炮打靶，如图所示，第一次炮弹落点在目标的右侧，第二次调整炮弹发射方向后恰好击中目标，忽略空气阻力的影响，每次炮弹发射速度大小相等，下列说法正确的是( )
A. 第二次炮弹在空中运动时间较长 B. 两次炮弹在空中运动时间相等
C. 第二次炮弹落地速度较大 D. 第二次炮弹落地速度较小
8. 如图所示，旋转雨伞时，水珠会从伞的边缘沿切线方向飞出，这属于( )
A. 扩散现象 B. 超重现象 C. 离心现象 D. 蒸发现象
9. 我国空间站距离地面的高度约，已知地球的半径为，取地球表面的重力加速度为。则我国空间站运动的周期约为( )
A. B. C. D.
二、多选题（本大题共3小题，共12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. 如图为甲、乙两同学描绘的某行星多颗卫星的轨道半径可视为圆轨道三次方与周期平方的关系图线，图中、为已知量。万有引力常量为。则( )
A. 甲同学描绘的图线可能正确
B. 乙同学描绘的图线可能正确
C. 利用题中信息可以求得该行星的质量
D. 利用题中信息可以求得该行星的第一宇宙速度
12. 如图所示，质量相同的三个小球从足够长的斜面上同一点分别以初速度、、水平抛出，落在斜面上的位置分别为，，。已知，空气阻力不计，则
A.
B. 球和球运动时间之比
C. 三个球落到斜面上的速度方向相同
D. 球和球运动时间之比
三、实验题（本大题共2小题，共16分）
13. 图甲是“研究平抛物体的运动”的实验装置图．
实验时，下面哪些做法可以减小实验误差__________。
A.使用密度大、体积小的钢球 尽量减小钢球与斜槽间的摩擦
C.每次实验时，让小球都从同一高度由静止开始滚下 使斜槽末端的切线保持水平
图乙为研究小球的平抛运动时拍摄的闪光照片的一部分，其背景是边长为的小方格，重力加速度取，由图可知，照相机的闪光频率为______；小球抛出时的初速度大小为_________，小球在点的速率是__________．
14. 如图所示，是探究向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系的实验装置图，转动手柄，可使变速轮塔和以及长槽和短槽随之匀速转动．皮带分别套在轮塔和上的不同圆盘上，可使两个槽内的小球、分别以不同的角速度做匀速圆周运动．小球做圆周运动的向心力由横臂的挡板对小球的压力提供，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，标尺上露出的红白相间的等分格显示出两个球所受向心力的比值．那么：
现将两小球分别放在两边的槽内，为了探究小球受到的向心力大小和角速度的关系，下列说法中正确的是______．
A.在小球运动半径相等的情况下，用质量相同的小球做实验
B.在小球运动半径相等的情况下，用质量不同的小球做实验
C.在小球运动半径不等的情况下，用质量不同的小球做实验
D.在小球运动半径不等的情况下，用质量相同的小球做实验
在该实验中应用了______选填“理想实验法”、“控制变量法”、“等效替代法”来探究向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系．
当用两个质量相等的小球做实验，且左边小球的轨道半径为右边小球的倍时，转动时发现右边标尺上露出的红白相间的等分格数为左边的倍，那么，左边轮塔与右边轮塔之间的角速度之比为______．
五、计算题（本大题共2小题，共36分）
15. 如图所示，从点水平抛出的小球，到达斜面顶端处，其速度方向恰好沿斜面向下，然后沿斜面滑下。已知斜面倾角，小球初速度，取，不计空气阻力，求：
小球从抛出点到点的竖直高度；
抛出点到点的水平距离计算结果中可以有根号。
16. 小明站在水平地面上，手握不可伸长的轻绳一端，绳的另一端系有质量为的小球，甩动手腕，使球在竖直平面内做圆周运动，当球某次运动到最低点时，绳突然断掉。球飞行水平距离后落地，如图所示，已知握绳的手离地面高度为，手与球之间的绳长为，重力加速度为。忽略手的运动半径和空气阻力。试求：
球落地时的速度大小；
绳子能够承受的最大拉力为多大；
如果不改变手离地面的高度，改变绳子的长度，使小球重复上述的运动。若绳子仍然在小球运动到最低点时断掉，要使小球抛出的水平距离最大，则绳子长度应为多少，小球的最大水平距离为多少？
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
速度方向是切线方向，合力方向是指向磁体的方向，两者不共线，球在做曲线运动，据此判断曲线运动的条件．
本题关键找出钢球的速度方向和受力方向，从而判断出钢球做曲线运动的条件．
【解答】
A、有初速度不一定做曲线运动，故A错误；
B、合力为零时物体处于静止状态或匀速直线运动状态，故B错误；
C、、速度方向是切线方向，合力方向是指向磁体的方向，两者不共线，球在做曲线运动，说明曲线运动的条件是合力与速度不共线，故C错误，D正确；
故选：
2.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查应用物理规律分析实际问题的能力，此题是圆锥摆模型，关键是分析物体的受力情况，抓住不变量进行研究。
小球做匀速圆周运动，提供圆周运动的向心力是重力和支持力的合力，得出向心力大小不变；
越高，圆周运动的半径越大，由向心力公式分析周期、线速度大小。
【解答】
小球做匀速圆周运动，由重力和支持力的合力提供圆周运动的向心力，如图，
则向心力为：，，不变，向心力大小不变；
由得：，则知越高，越大，越小，故AC错误；
B.根据牛顿第二定律得，越高，越大，不变，则越大，故B正确；
D.侧壁对小球的支持力不变，则小球对侧壁的压力不变，故D错误。
故选B。
3.【答案】
【解析】A.在欣赏花样滑冰运动时，主要观察研究运动员的动作，不能将运动员看作质点，故A错误；
B.韩聪用力将隋文静抛出后，隋文静在空中还可以以自身为轴旋转，螺旋上升，并且有可能在运动中抛出，故不一定是竖直上抛，故B错误；
C.韩聪拉着隋文静旋转时，韩聪对隋文静的作用力与隋文静对韩聪的作用力是相互作用力，大小相等方向相反，故C正确；
D.韩聪拉着隋文静匀速旋转时，做曲线运动，不是匀速直线运动，处于非平衡状态，隋文静所受合力不可能为零，故D错误。
故选C。
4.【答案】
【解析】解：雨滴相对于地面的速度为，方向竖直向下，设雨滴相对于车的速度为，地面相对于车的速度为，，如下图所示
则，，故B正确，ACD错误
故选：。
将运动进行分解，雨滴在竖直方向上做匀速直线运动，结合分运动与合运动等时性，及两分运动互不干扰性，并依据运动学公式，即可求解．
考查运动的合成与分解，将复杂的运动分解成简单分运动，并紧扣分运动与合运动时间相等，是解题的关键．
5.【答案】
【解析】
【分析】
两同学的运动为同轴传动，两者的角速度一定相同；根据线速度和向心加速度的特点可判断两者的大小相等，但方向相反；根据可知向心力的大小与质量有关。
【解答】
B.两同学的运动为同轴传动，故两者的角速度一定相同，故B正确
线速度、向心加速度都是矢量，两同学的线速度和向心加速度的大小相等，但方向相反，所以不相同，故 A、C错误
D.根据知，两同学的质量大小未知，所以无法判断两者所受向心力的大小关系，故 D错误。
6.【答案】
【解析】
【分析】
由重力加速度的表达式及行星与地球的质量之比，半径之比求得重力加速度之比。由第一宇宙速度表达式及行星与地球的质量之比、半径之比求得第一宇宙速度。
本题关键是根据第一宇宙速度的表达式列式求解，其中第一宇宙速度为贴近星球表面飞行的卫星的环绕速度
【解答】
、在表面由重力等于万有引力，即：
解得：，
星球表面的重力加速度与地球表面的重力加速度之比为：
，
行星的重力加速度：；故A错误，B错误；
、第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度，由牛顿第二定律得：
解得：；
某行星上的第一宇宙速度与地球上的第一宇宙速度之比为：
，
所以该行星的第一宇宙速度为。故C正确，D错误。
故选：。
7.【答案】
【解析】
【分析】
本题主要是考查斜上抛运动，解答本题要掌握斜上抛运动的规律，斜上抛运动也可以从最高点看作是两个平抛运动的合成。
【解答】
斜上抛运动在竖直方向为竖直上抛运动，在水平方向是匀速直线运动，
设上升的高度为，运动的时间为，
根据竖直上抛运动的规律可得：，
计算得出：，
所以第二次炮弹在空中运动时间较长，所以A正确、B错误；
每次炮弹发射速度大小相等，根据对称性可以知道落地时二者的速度大小相等，故CD错误。
故选A。
8.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了离心现象。
合力大于需要的向心力时，物体要做向心运动，合力小于所需要的向心力时，物体就要远离圆心，做的就是离心运动。
【解答】
当物体受到的合力的大小不足以提供物体所需要的向心力的大小时，物体就要远离圆心，此时物体做的就是离心运动。
当旋转雨伞时，由向心力可知，所需要的向心力增加，由于提供向心力不足以所需要的向心力，从而远离圆心运动；
所以选项C正确，选项A、、D错误。
故选C。
合力大于需要的向心力时，物体要做向心运动，合力小于所需要的向心力时，物体就要远离圆心，做的就是离心运动。

9.【答案】
【解析】解：地面物体所受重力等于万有引力，有
对于空间站，根据万有引力提供向心力可得：
解得空间站的运行周期，故B错误，ACD错误。
故选：。
空间站绕地球运行时所需要的向心力由万有引力提供，根据牛顿第二定律和万有引力定律列式，求解空间站的运行周期。
本题要掌握万有引力的作用，天体运动中万有引力等于向心力，地球表面忽略地球自转时万有引力等于重力，利用两个公式即可解决此问题．只是计算和公式变化易出现错误．
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】
根据开普勒第三定律可知绕中心天体运动的行星的轨道半径三次方与周期平方成正比，即；根据万有引力提供向心力可以求出该行星的质量；中心天体半径未知，所以不能求得该行星的第一宇宙速度。
本题主要考查了开普勒定律、万有引力定律以及第一宇宙速度等的应用，难度一般，基础题。
【解答】
根据开普勒第三定律可知，只与中心天体有关，即卫星的轨道半径三次方与周期平方成正比，故甲同学描绘的图线可能正确，故A正确，B错误；
C.根据万有引力提供向心力可知，解得：，当，可知，故C正确；
D.根据万有引力提供向心力可知，解得：，中心天体的半径未知，所以不能求得该行星的第一宇宙速度，故D错误。
故选AC。
12.【答案】
【解析】
【分析】
三个小球做平抛运动，运用运动的分解法，得出斜面的长度与初速度、运动时间的关系，再求解初速度、时间的比值。
本题主要考查平抛运动与斜面相结合的运用，斜面的倾角反映了位移与水平方向的夹角，关键确定两个方向的位移关系得出时间表达式。
【解答】
设物体的初速度为，点到斜面落点的长度为，斜面的倾角为；则，得，设到的竖直高度为，则有到的竖直高度为，到的竖直高度为，由可知，故A错误，B正确；
C.假设速度偏移角为，由平抛运动的推论可知，，，因此，三个球落到斜面上的速度方向相同，故 C正确；
D.球和球运动时间之比，故D错误。
故选BC。
13.【答案】；；；
【解析】
【分析】
在实验中让小球能做平抛运动，并能描绘出运动轨迹，该实验能否成功的关键是每次小球抛出的初速度要相同而且水平，因此要求从同一位置多次无初速度释放。
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，根据竖直方向上连续相等时间内的位移之差是一恒量求出相等的时间间隔，结合水平位移和时间间隔求出水平分速度，根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出点的竖直分速度，结合平行四边形定则求出点的速度大小。
解决本题的关键知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，结合运动学公式和推论灵活求解。
【解答】
使用密度大、体积小的钢球可以减小做平抛运动时的空气阻力影响，故A正确；
B.该实验要求小球每次抛出的初速度要相同而且水平，因此要求小球从同一位置静止释放，至于钢球与斜槽间的摩擦没有影响，故B错误；
C.为确保有相同的水平初速度，所以要求从同一位置无初速度释放，故C正确；
D.实验中必须保证小球做平抛运动，而平抛运动要求有水平初速度，所以斜槽轨道必须要水平，故D正确。
故选：。
小球运动时水平方向上做匀速直线运动。在竖直方向上，根据得闪光周期为：，频率；小球运动时水平分速度为：；点竖直分速度为：。根据平行四边形定则得，点的速度为：
。

14.【答案】；控制变量法； ：
【解析】解：根据知，要研究小球受到的向心力大小与角速度的关系，需控制小球的质量和半径不变．
故A正确，BCD错误．
由前面分析可知该实验采用的是控制变量法．
由知，故可知左边轮塔与右边轮塔之间的角速度之比为
故答案为：；控制变量法；：．
要探究小球受到的向心力大小与角速度的关系，需控制一些变量，即保持小球的质量、转动的半径不变．
该实验是采用的控制变量法．
由求解左边轮塔与右边轮塔之间的角速度之比。
本实验采用控制变量法，即要研究一个量与另外一个量的关系，需要控制其它量不变．
15.【答案】解：小球到达点时的竖直分速度为：，
由速度位移关系公式得：，解得：；
飞行时间：，从到点的水平距离。
答：小球从抛出点到点的竖直高度为；
抛出点到点的水平距离为。
【解析】本题考查平抛运动的规律，解决本题的关键知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，结合运动学公式灵活求解。
物块从点水平抛出做平抛运动，由速度分解求出数值分速度，继而求高度；
根据平抛平抛的竖直分速度求时间，即可求水平位移大小。
16.【答案】解：根据得：，
则绳断时，球的速度为：。
另

小球在最低点拉力最大，根据牛顿第二定律得：
解得：
设绳长为，绳断时球的速度为有：
，
解得：
绳断后球做平抛运动，竖直位移为，水平位移为，时间为。有：
得
当时，有极大值为：
。
答：落地球时的速度大小为
绳子能够承受的最大拉力为
绳子则长度 时，小球的水平距离最大，最大水平距离为。

【解析】本题考查了圆周运动和平抛运动的综合，知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律和圆周运动向心力的来源是解决本题的关键。
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