2022-2023学年河南省新乡市高一（下）期中物理试卷（含解析）

2022-2023学年河南省新乡市高一（下）期中
物理试卷
一、单选题（本大题共7小题，共28分）
1. 如图所示，某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，。以下判断中正确的( )
A. 小球经过、两点间的时间
B. 小球经过、两点间的时间
C. A、两点间的高度差
D. A、两点间的高度差
2. 关于平抛运动和圆周运动，下列说法正确的是( )
A. 平抛运动是变加速曲线运动 B. 做平抛运动的物体每秒内速度增量相等
C. 匀速圆周运动为匀变速曲线运动 D. 圆周运动所受合力指向圆心
3. 把五个质量相等的塑料小球用不可伸长的轻绳悬挂在空中，它们在恒定的水平向右且不随高度变化的风力作用下发生倾斜。图中小球和轻绳位置正确的是( )
A. B. C. D.
4. 中国的吴桥杂技享誉世界，如图甲是杂技演员表演传统节目水流星。用细绳系着装有水的小桶。在竖直面内做圆周运动，当小桶运动到最高点时，可简化为图乙所示情形，已知水的质量为，水的重心到转轴的距离为，则下列说法正确的是( )
A. 最高点水刚好不流出时，水和小桶的最小速率为零
B. 最高点水刚好不流出时，水对桶底的作用力大小为
C. 最高点水刚好不流出时，水对桶底的作用力为零
D. 最高点水刚好不流出时，绳上的拉力大小大于
5. 年月日时分，天问一号探测器成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区，我国首次火星探测任务着陆火星取得成功。已知火星与地球的密度之比约为：，火星表面与地球表面的重力加速度之比约为：，则火星与地球的半径之比大约为( )
A. B. C. D.
6. 嘉兴某高中开设了糕点制作的选修课，小明同学在体验糕点制作“裱花”环节时，他在绕中心匀速转动的圆盘上放了一块直径英寸的蛋糕，在蛋糕上每隔均匀“点”一次奶油，蛋糕一周均匀“点”上个奶油，则下列说法正确的是 ( )
A. 圆盘转动的转速为
B. 圆盘转动的角速度大小为
C. 蛋糕边缘的奶油线速度大小约为
D. 蛋糕边缘的奶油向心加速度约为
7. 半球形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，如图所示，此时小物块和点的连线与之间的夹角为，下列说法正确的是( )
A. 小物块一定受到三个力的作用
B. 小物块所受合力方向总指向点
C. 增大转台的转速，小物块可能静止在角更大的位置
D. 增大转台的转速，小物块受到的摩擦力一定增大
二、多选题（本大题共3小题，共18分）
8. 在宇宙空间，存在两颗或多颗质量差别不大的星体，它们离其他星体很远，在彼此间的万有引力作用下绕彼此连线上的一点稳定转动，组成双星或多星系统。如图所示，某双星系统两星球、质量分别为、，运行半径分别为、，且，球心连线长度为，运动周期为，引力常量为，则( )
A. 两星球的质量之比为：：
B. 两星球的质量之比为：：
C. 可以计算出两星球总质量为
D. 的线速度大于的线速度
9. 如图所示，小金属球质量为，用长的轻悬线固定于点，在点的正下方处钉有一颗钉子，把悬线沿水平方向拉直，如图所示。若无初速度释放小球，当悬线碰到钉子后的瞬间设线没有断( )
A. 小球的线速度突然增大
B. 小球的角速度突然增大
C. 悬线的拉力突然增大
D. 钉子的位置越靠近小球绳子越不容易断
10. 如图所示，以的水平速度抛出的物体，飞行一段时间后垂直撞在倾角为的斜面上，空气阻力不计取，则下列说法正确的是( )
A. 物体在空中运动的时间为 B. 物体落在斜面的速度为
C. 物体下落的高度为 D. 物体运动的水平位移为
三、填空实验题（本大题共2小题，共16分）
11. 为了测定小物块与转盘之间的动摩擦因数，如图所示，用一条能承受最大张力为的水平轻绳将物块连接在转盘的中心转轴上，物块的质量为，绳长为，重力加速度取，物块随圆盘匀速转动，当时，轻绳刚好断开，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则动摩擦因数为______ ；轻绳刚好产生张力时， ______ 。
12. 在做“研究平抛运动”的实验时，
让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法画出小球做平抛运动的轨迹，为了能较准确地描绘运动轨迹，下面列出了一些操作要求，将你认为正确的选项前面的字母填在横线上______ ．
A.通过调节使斜槽的末端保持水平
B.每次释放小球的位置必须不同
C.每次必须由静止释放小球
D.将小球的位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将各点连接成折线
实验时，已备有下列器材：白纸、图钉、平板、铅笔、弧形斜槽、小球、刻度尺、铁架台，还需要下列器材中的______ 请填写器材前的字母．
A.秒表 重锤线 天平 测力计
甲乙两位同学在实验中，让小球多次从斜槽上滚下，在白纸上依次记下小球的位置，得到的记录纸分别如图所示，从图中可知甲的错误是______ ；乙的错误是______ ．
四、计算题（本大题共3小题，共34分）
13. 木星是距离地球最近的一颗大行星，而正是因为木星距离地球最近，所以也就抵挡了很多来自外太空的一些天体的撞击，比如说一些小行星或者是陨石，因此木星被称作地球的保护神。设想数年后中国宇航员登上木星，宇航员以初速度竖直向上抛出一小球，后落回抛出点，已知木星的半径为，引力常量为忽略空气阻力。求：
木星表面的重力加速度；
木星的平均密度；
木星的公转周期为年，则木星的环绕半径是日地距离的多少倍。
14. 一质量为的小球在空中做平抛运动，水平初速度大小为，当小球经过空中点时它的运动速度与水平方向成角，当小球经过空中点时它的运动速度与水平方向成角。不计空气阻力，重力加速度，求：
小球从点运动到点间的时间；
、两点间的距离。计算结果可用根式表示
15. 一无人机在距海面高处以的速度沿水平方向飞行，发现位于正前下方以的速度同向前进的目标物，如图所示。要准确击中目标物，飞机应在离目标物水平距离处释放炸弹，空气阻力不计，取，求：
炸弹从被投出到命中目标物的时间；
击中目标物时炸弹的速度大小；
要能准确击中目标物，应为多大。
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：、根据平行四边形定则知，点竖直分速度，点竖直分速度。则根据速度时间关系可知小球经过、两点的时间，故AB错误；
、根据速度位移公式得，、两点间的高度差，故C错误，D正确。
故选：。
根据平行四边形定则求出、的竖直分速度，结合速度时间公式求出小球由到的时间；根据速度位移公式求出、的高度差。
本题考查平抛运动的性质，解决本题的关键掌握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。
2.【答案】
【解析】解：、平抛运动的加速度不变，是匀变速曲线运动，故A错误；
B、平抛运动加速度恒定，速度每秒的增加量保持不变，故B正确；
C、匀速圆周运动，加速度方向时刻在变，为变加速曲线运动，故C错误；
D、匀速圆周运动所受合外力一定指向圆心，竖直平面内的圆周运动除了最低点和最高点之外的位置切向加速度都不为零，则合力不指向圆心，故D错误；
故选：。
平抛运动是有水平初速度，只受重力的运动，其速度变化量为，由此分析增加量的关系；匀速圆周运动是速度大小不变，但方向一直在变化的运动，分析其加速度方向，从而得出合力方向。
本题主要考查了平抛运动和匀速圆周的运动的运动特点，特别是匀速圆周运动，要注意加速度方向在时刻发生变化。
3.【答案】
【解析】解：风力水平向右，以从下往上个小球为整体研究对象，对其受力分析如图：
设绳子的拉力方向与竖直方向夹角为，则
故所有小球所受拉力的方向相同，轻绳呈直线斜向右下方倾斜，故B正确，ACD错误。
故选：。
对多个塑料小球整体分析，根据受力分析的特点分析解答。
本题主要考查了共点力的平衡问题，解题关键是灵活选择研究对象并对其受力分析，根据平衡条件分析即可。
4.【答案】
【解析】解：水和小桶做圆周运动，在最高点水不流出的条件是：水和水桶的重力刚好提供所需要的向心力。这时的最小速度即是过最高点的临界速度
以水为研究对象，重力提供圆周运动向心力有：
解得；故最小速度为
对水分析，此时所需的向心力，故此时水桶对水无作用力，故ABD错误，C正确
故选：。
在最高点水不流出，重力提供向心力，根据牛顿第二定律求出临界速度；
本题关键在于分析水的受力情况，确定其向心力的来源，应用牛顿第二定律破解水流星节目成功的奥秘。
5.【答案】
【解析】解：由和可得星球半径，可见，故A正确，BCD错误。
故选：。
根据万有引力与重力和向心力关系，结合密度公式，求出星球半径表达式，进而求出其比值。
本题考查万有引力定律及其应用，在天体运动计算题中，要注意万有引力与重力和向心力的关系是解题的关键。
6.【答案】
【解析】
【分析】
根据转动一圈的时间，结合、、分析计算圆盘转动的角速度、线速度和向心加速度。
解决本题的关键知道周期和角速度的关系，通过时间间隔求出周期是关键，基础题。
【解答】
A.圆盘每转一圈，故转速为，故A错误；
B.由角速度与周期的关系可得：，故B正确；
C.蛋糕边缘的奶油线速度大小为：故C错误；
D.向心加速度为：，故D错误。
故选B。
7.【答案】
【解析】解：当小物块与罐壁之间的摩擦力为零时，小物块受到重力和罐壁的支持力，合力提供向心力，如图所示：
设此时小物块转动半径为，角速度为，根据牛顿第二定律可得：，
解得：。
A、改变转台的转速，当角速度，小物块不受摩擦力，只受重力和支持力两个力作用，所以小物块可能受到两个力作用，故A错误；
B、小物块做匀速圆周运动，合外力提供向心力，向心力的方向时刻指向运动轨迹的圆心，则小物块所受合力的方向应指向运动轨迹的圆心，故B错误；
C、当转台转动的角速度时，小物块受到的摩擦力沿罐壁向下，继续增大转速，当摩擦力达到最大值后，再增大转速，小物块向罐口滑动，可能静止在角更大的位置，故C正确；
D、若小物块开始的摩擦力方向沿罐壁向上，增大转台的转速，小物块受到的摩擦力减小，故D错误；
故选：。
小物块受重力、支持力、还可能有摩擦力，匀速圆周运动需要的向心力由合力提供，根据分析求解摩擦力为零时的角速度大小，再根据转速的变化分析摩擦力的方向。
本题主要是考查匀速圆周运动的向心力计算，关键是弄清楚物块向心力的来源，找出小物块摩擦力为零时的角速度大小，由此分析角速度变化时摩擦力的方向。
8.【答案】
【解析】解：双星系统中两星球之间的万有引力分别提供各自做圆周运动的向心力，且两者的周期、转速、角速度相同，根据牛顿第二定律有：，
解得：，
由此可得两星球的质量之比为：：：
两星球的质量之和为：，故A错误，BC正确；
D.由于二者周期相同，故角速度相同，而线速度，由于，则可知的线速度小于的线速度，故D错误。
故选：。
双星靠相互间的万有引力提供向心力，具有相同的角速度．对两颗星分别运用牛顿第二定律和万有引力定律列式，即可进行求解。
解决本题的关键知道双星靠相互间的万有引力提供向心力，具有相同的角速度。以及会用万有引力提供向心力进行求解。
9.【答案】
【解析】
【分析】
把悬线沿水平方向拉直后无初速度释放，当悬线碰到钉子的前后瞬间，线速度大小不变，半径发生变化，根据判断角速度大小的变化情况；根据牛顿第二定律列式求解绳子拉力表达式，进而判断绳子拉力变化情况。
【解答】
、把悬线沿水平方向拉直后无初速度释放，当悬线碰到钉子的前后瞬间，由于重力与拉力都与速度垂直，所以小球的线速度大小不变，根据，知线速度大小不变，半径变小，则角速度增大，故A错误，B正确；
、根据牛顿第二定律公式可得：，解得绳子拉力：由于小球的线速度大小不变，半径变小，绳子拉力变大，并且钉子的位置越靠近小球，则小球做圆周运动的半径越小，绳子拉力越大，绳子越容易断，故C正确，D错误。
故选：。
10.【答案】
【解析】A.设垂直地撞在斜面上时速度为，如图所示，对小球的末速度正交分解可得：，，所以有：，
由竖直方向自由落体的规律得，
代入数据得：，故A正确；
B.物体落在斜面的速度为：，故B正确；
C.物体下落的高度为：，故C错误；
D.物体运动的水平位移为：，故D错误。
故选：。
平抛运动可以分解为在水平方向上的匀速直线运动，和竖直方向上的自由落体运动，根据垂直地撞在倾角为的斜面上这一个条件，分别根据匀速直线运动和自由落体运动的运动规律列方程求解即可。
本题就是对平抛运动规律的考查，平抛运动可以分解为在水平方向上的匀速直线运动，和竖直方向上的自由落体运动来求解，关键是对垂直撞在斜面上这一条件的理解。
11.【答案】
【解析】解：轻绳恰好断开的瞬间，摩擦力达到了最大值，由牛顿第二定律有
代入数据解得，轻绳刚好产生张力时由摩擦力提供物块做圆周运动的向心力，且此刻摩擦力达到最大值，由牛顿第二定律有
解得。
故答案为：，。
由牛顿第二定律列式，求动摩擦因数和角速度大小。
本题考查学生对牛顿第二定律在圆周运动的应用，是一道基础题。
12.【答案】；
；
斜槽末端不水平；每次静止释放小球的位置不同
【解析】
【分析】
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．根据实验的原理确定所需测量的物理量，从而确定所需的器材．
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．
【解答】
解：、为了保证小球的初速度水平，斜槽的末端需水平．故A正确．
、为了保证小球做平抛运动的初速度相同，则每次从同一位置由静止释放小球．故B错误，C正确．
D、将球的位置记录在纸上后，取下纸，用平滑曲线相连．故D错误．
故选：．
在“研究平抛物体的运动”实验时，不需要小球的质量以及小球运动的时间，所以不需要秒表、天平和测力计，为了保证木板所在的平面竖直，需要重锤线．故选：．
甲图中，可以看出小球的初速度方向斜向上，实验错误是斜槽末端不水平；乙图中，小球运动的轨迹不重合，可知每次静止释放小球的位置不同．
故答案为：；；斜槽末端不水平，每次静止释放小球的位置不同．
13.【答案】解：根据竖直上抛运动规律：可知，木星表面的重力加速度；
在木星表面重力与万有引力相等有，
木星的密度
联立解得：；
根据开普勒第三定律有：
解得：
答：木星表面的重力加速度为；
木星的平均密度为；
木星的公转周期为年，则木星的环绕半径是日地距离的倍．
【解析】根据竖直上抛运动求得木星表面的重力加速度，
再根据重力与万有引力相等求得木星的密度；
根据开普勒第三定律解得。
根据竖直上抛求得月球表面的重力加速度，再根据重力与万有引力相等和万有引力提供卫星圆周运动向心力分析求解是关键。
14.【答案】解：设小球在、的速度沿着水平方向和竖直方向分解，
在时的竖直速度：，
在时的竖直速度：，
小球从点运行到点竖直方向是加速度为的匀加速直线运动，小球运动时间为，
可知：；
设小球从点到点在竖直方向的位移为，
根据运动公式有：，
解得：，
从运行到点水平方向的位移：，
则、两点间的距离：。
答：小球从点运动到点间的时间为；
、两点间的距离为。
【解析】将小球的运动分解为水平方向和竖直方向，根据平行四边形定则求出在、点的竖直分速度，结合速度时间公式求出小球从点运动到点的时间；
根据速度位移公式求出、两点的竖直位移，结合初速度和时间求出、两点的水平位移，根据平行四边形定则求出、两点间的距离。
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，即在水平方向上做匀速直线运动，竖直方向上做自由落体运动，结合运动学公式灵活求解。
15.【答案】解：投下的炸弹做平抛运动，竖直方向有，
代入数据解得：；
炸弹刚落到水面时竖直方向的速度大小为：
则炸弹刚落到水面时的速度大小为：
炸弹在水平方向的位移
目标物的位移
所以投弹时，无人机与目标物的水平距离。
【解析】解决本题的关键分析清楚炸弹与敌舰的位移关系、时间关系，知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，由运动学公式解答。
投下的炸弹做平抛运动，在竖直方向上做自由落体运动，根据高度求出运动的时间。
炸弹刚落到水面时，先求出竖直分速度，再与水平速度合成求速度。
炸弹击中目标物时，炸弹平抛的水平位移与敌舰的位移之差等于，由此列式求解。
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