安徽省安庆市怀宁县校盟2022-2023学年第二学期高一期中物理试题（含解析）

安庆市怀宁县校盟2022-2023学年第二学期高一期中
物理试卷
一、单选题（本大题共6小题，共24分）
1. 汽车在转弯时容易打滑出事故，为了减少事故发生，除了控制车速外，一般会把弯道做成斜面．如图所示，斜面的倾角为，汽车的转弯半径为，则汽车安全转弯速度大小为．
A.
B.
C.
D.
2. 一物体在共点力、、的共同作用下做匀速直线运动，突然撤去，其他力不变，则物体可能做的运动，下列说法正确的是( )
A. 物体不可能做匀变速直线运动
B. 物体可能做直线运动，也可能做曲线运动
C. 物体一定沿着的方向做匀减速直线运动
D. 物体一定沿着与相反的方向做匀加速直线运动
3. 如图所示，当用板手拧螺母时，扳手上的、两点的角速度分别为和，加速度大小分别为和，则( )
A. ， B. ，
C. ， D. ，
4. 如图所示，一条河岸笔直的河流水速恒定，甲、乙两小船同时从河岸的点沿与河岸均为角的两个不同方向渡河。已知两小船在静水中航行的速度大小相等，则( )
A. 甲先到过对岸 B. 乙先到达对岸
C. 渡河过程中，甲的位移小于乙的位移 D. 渡河过程中，甲的位移大于乙的位移
5. 关于下列四幅图中物体做圆周运动的描述正确的是( )
A. 图甲中只要铁轨外侧高于内侧，火车以任意速度转弯，铁轨对火车轮缘均不会产生作用力
B. 图乙中汽车通过拱形桥最高点时，对桥的压力大于汽车自身重力
C. 图丙中汽车以一定的速度通过凹形桥底端时，凹形桥半径越小，汽车越容易爆胎
D. 图丁中汽车在水平路面安全转弯时，由地面对汽车的滑动摩擦力提供向心力
6. 小球沿圆环运动到最高点时有两种情况，如图所示( )
A. 两种情况小球的速度都可能为零 B. 两种情况小球的速度都不能为零
C. 两种情况小球对环的压力都可能为零 D. 两种情况小球对环的压力都不能为零
二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）
7. 如图所示，水平的木板托着木块一起在竖直平面内做匀速圆周运动，从水平位置沿逆时针方向运动到最高点的过程中( )
A. 对的支持力越来越大
B. 对的支持力越来越小
C. 对的摩擦力越来越小
D. 对的摩擦力越来越大
8. 如图所示，两根长度相同的细线分别系有两个完全相同的小球，细线的上端都系于点。设法让两个小球均在各自的水平面上做匀速圆周运动。已知跟竖直方向的夹角为，跟竖直方向的夹角为，下列说法正确的是( )
A. 细线和细线所受的拉力大小之比为：
B. 小球和的角速度大小之比为：
C. 小球和的向心力大小之比为：
D. 小球和的线速度大小之比为：
9. 餐桌的上面有一半径为的转盘，小茶杯放在转盘上可以随盘转动．已知小茶杯和转盘间的动摩擦因数为，若转盘的转动可认为是匀速转动，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取，则( )
A. 小茶杯到转轴的距离越近，越容易滑出转盘
B. 小茶杯到转轴的距离越远，越容易滑出转盘
C. 若使置于转盘边缘的小茶杯滑出转盘，转盘角速度至少
D. 若使置于转盘边缘的小茶杯滑出转盘，转盘角速度至少
10. 如图所示，人在岸上拉船，已知船的质量为，水的阻力恒为，当轻绳与水平面的夹角为时，人的速度为，人的拉力为不计滑轮与绳之间的摩擦，则以下说法正确的是( )
A. 船的速度为 B. 船的速度为
C. 船的加速度为 D. 船的加速度为
三、实验题（本大题共2小题，共18.0分）
11. 如图探究平抛运动的四种实验装置，关于四种实验装置，下列说法正确的是______。
A.选用图装置研究平抛运动，目的是研究平抛运动竖直方向是否是自由落体运动
B.选用图装置研究平抛运动，目的是研究平抛运动水平方向是否为匀速直线运动
C.图装置中，为了减小实验的误差，应选择尽量光滑的斜槽
甲同学根据图的实验装置，记录的轨迹上的点如图所示，以为坐标原点在坐标纸上建立如图所示的坐标系，若小方格的边长为，当地重力加速度为，小球平抛运动的初速度为______，点的速度大小为______。请用和表示
12. 某物理小组的同学设计了一个粗测玩具小车通过凹形桥最低点时的速度的实验。所用器材有：玩具小车、压力式托盘秤、凹形桥模拟器圆弧部分的半径为。完成下列填空：
将凹形桥模拟器静置于托盘秤上，如图所示，托盘秤的示数为；
将玩具小车静置于凹形桥模拟器最低点时，托盘秤的示数如图所示，该示数为 。
将小车从凹形桥模拟器某一位置释放，小车经过最低点后滑向另一侧。此过程中托盘秤的最大示数为，多次从同一位置释放小车，记录各次的值如表所示。
序号
根据以上数据，可求出小车经过凹形桥最低点时对桥的压力为 ，小车通过最低点时的速度大小为 重力加速度大小取，计算结果保留位有效数字。
四、计算题（本大题共1小题，共12.0分）
13. 一物体在光滑水平面上运动，它在相互垂直的方向和方向上的两个分运动的速度时间图象如图所示．
计算物体的初速度大小；
计算物体在前内的位移大小．
五、简答题（本大题共2小题，共30.0分）
14. 如图所示，细绳一端系着质量的物块，静止在水平桌面上，另一端通过光滑小孔吊着质量的物体，物块与圆孔的距离。已知物块与桌面间的动摩擦因数，重力加速度，设物块受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，现使物块随水平桌面以小孔为圆心在水平面上匀速转动。求：计算结果保留两位有效数字
要使吊着的物体不下降，转台匀速转动的最小角速度；
要使吊着的物体不上升，转台匀速转动的最大角速度。
15. “哥德堡装置”是一种被设计的非常复杂的机械组合，通常以迂回曲折的方法去完成一些非常简单的任务，例如开灯、倒水等，设计者必须计算精确，令机械的每个部件都能够准确发挥功用，否则将导致原定任务不能达成，故其也常被称为多米诺装置的进阶版。如图所示为某哥德堡装置兴趣小组所设计的部分装置示意图。质量的小钢珠视为质点用长度的轻绳拴着在竖直面内绕做圆周运动，最低点离桌面的高度为。钢珠在处轻绳恰好断开，以的速度水平抛出，不计空气阻力，钢珠飞出后恰好从处切入一倾角为的粗糙斜面上，钢珠在斜面上所受的摩擦力为其对斜面正压力的倍，经段的运动，从处小圆弧忽略小圆弧的高度差水平抛出。已知桌面距地面高为，钢珠在抛出后将与地面发生弹性碰撞，碰撞前后速度水平分量不变，速度的竖直分量大小不变，方向相反。若钢珠在第一次碰撞前恰好掠过高为的挡板，之后经过一次碰撞又恰好掠过高为的挡板，最后打中位于处的电灯开关完成任务。求：
钢珠在点的速度方向及其大小；
、的竖直距离；
处飞出时的速度大小；
开关以及挡板、距抛出点可能的水平距离、、。
答案和解析
1.【答案】
【解析】高速行驶的汽车完全不依靠摩擦力转弯时所需的向心力由重力和路面的支持力的合力提供，力图如图。
根据牛顿第二定律得：
解得：故选：。
2.【答案】
【解析】一物体在共点力、、的共同作用下做匀速直线运动，可知合力为零，突然撤去，其他力不变，可知合力的方向与的方向相同，大小恒定，做匀变速运动．
若速度方向与方向不在同一条直线上，物体做曲线运动；
若速度方向与方向在同一条直线上，且与同向，则物体做匀减速直线运动；
若速度方向与方向在同一条直线上，且与反向，则物体做匀加速直线运动．故B正确，、、D错误．故选：．
3.【答案】
【解析】由于、两点属于同轴转动，所以、两点的角速度是相等的，即；由图可知点到螺母的距离较大，即，由可知，。故C正确，ABD错误。
故选：。
根据题意可知、在相同的时间内转动的角度相同，所以角速度相等；
根据加速度与角速度的关系判断加速度的大小关系。
本类题主要考查匀速圆周运动中线速度、角速度、加速度和半径之间公式的考查，只要平时熟记公式：，即可顺利求解。
4.【答案】
【解析】两小船在静水中航行的速度大小相等，且与河岸夹角均为，所以船速在垂直于河岸方向上的分速度相等；根据运动的独立性，船在平行于河岸方向上的分速度不影响过河时间，所以甲、乙两船同时到达对岸，故AB错误。
甲船在平行河岸方向上的速度为：，乙船在平行河岸方向上的速度为：，两船在平行河岸方向上的位移分别为：， ，则，又两船在垂直河岸方向上的位移一样，综上，渡河过程中，甲的位移小于乙的位移，故C正确，D错误。故选C。
5.【答案】
【解析】、铁轨外侧高于内侧，火车以设计的某一速度转弯，铁轨对火车轮缘均不会产生作用力。并不是任意速度，故A错误；
B、图乙中汽车通过拱形桥最高点时，其向心力由重力与支持力的合力提供，根据牛顿第二定律有，可知桥对汽车的支持力小于汽车自身重力，根据牛顿第三定律，汽车对桥的压力小于汽车自身重力。故B错误；
C、图丙中汽车以一定的速度通过凹形桥底端时，根据牛顿第二定律有，可知凹形桥半径越小，则越大，汽车越容易爆胎。故C正确；
D、图丁中汽车在水平路面安全转弯时，由地面对汽车的静摩擦力提供向心力。故D错误。
故选：。
6.【答案】
【解析】甲图中，小球在最高点，圆环对球的作用力为向上的支持力，根据牛顿第二定律得，则小球在最高点时的速度可以为，即此时，向心力最小为；小球在最高点时的速度为时，压力为，向心力最大为；
乙图中，小球在最高点，圆环对球的作用力为向下的压力，根据牛顿第二定律得，则小球在最高点时的速度最小为，此时，压力为，向心力最小为，故ABD错误，C正确。故选：。
7.【答案】
【解析】在运动的过程中受重力、支持力、静摩擦力，三个力的合力提供向心力。合力沿水平方向的分力等于所受的摩擦力，合力沿竖直方向的分力等于重力和支持力的合力，合力的大小不变，由到的运动过程中，合力沿水平方向的分力减小，所以摩擦力减小。合力沿竖直方向的分力逐渐增大，所以支持力逐渐减小。故B、C正确，、D错误。
故选：。
8.【答案】
【解析】由竖直方向的平衡分别可得
可得细线和细线所受的拉力大小之比为，故A正确；
B.由向心力公式分别可得
可得小球和的角速度大小之比为，故B错误；
C.合外力作为向心力，小球和的向心力大小之比为，故C正确；
D.根据可知小球和的线速度大小之比为，解得，故D错误。
故选：。
9.【答案】
【解析】、根据向心力公式可知，当一定时，半径越大，所需的向心力越大，小茶杯越容易脱离圆盘，故A错误，B正确；
、小茶杯放在转盘边缘随转盘一起转动时，由静摩擦力提供小茶杯做圆周运动的向心力，随着角速度的增大静摩擦力也逐渐增大，当最大静摩擦力提供向心力时，由向心力公式得：，代入数据求出角速度，故C错误，D正确。
故选：。
10.【答案】
【解析】、船运动的速度是沿绳子收缩方向的速度和绕定滑轮的摆动速度的合速度。
如图所示：
根据平行四边形定则有，，则有：船的速度为，故A正确，B错误；
、对小船受力分析，如图所示：
则有，因此船的加速度大小为，故C错误，D正确。故选：。
11.【答案】；
；。
【解析】A.选用图装置研究平抛运动，两球同时落地，说明两球在竖直方向的运动完全相同，即该实验目的是研究平抛运动竖直方向是否是自由落体运动，选项A正确；
B.选用图装置研究平抛运动，两球同时释放时，最终在水平面相碰，说明两球在水平方向的运动完全相同，即该实验目的是研究平抛运动水平方向是否为匀速直线运动，选项B正确；
C.图装置中，斜槽是否光滑，对实验无影响，选项C错误。故选AB。
竖直方向
水平方向
解得
点的竖直速度
则点的速度。
故答案为：；；。
12.【答案】
【解析】托盘秤量程为，最小分度为，注意估读到最小分度的下一位，所以该示数为；
根据表格知最低点小车和凹形桥模拟器对秤的最大压力平均值为：
凹形桥对小车的支持力为为：
根据牛顿第三定律可知，小车经过凹形桥最低点时对桥的压力为
对小车受力分析，根据牛顿第二定律，有：，
代入数据解得：
13.【答案】由图可看出，物体沿方向的分运动为匀速直线运动，沿方向的分运动为匀变速直线运动．
方向的初速度，方向的初速度为
则物体的初速度大小为．
在前内，方向的分位移大小
方向的分位移大小，
故
答：
物体的初速度大小是；
物体在前内的位移大小是
【解析】由两图形状可知物体两个分运动的运动规律，初速度为两个分运动的合速度，由平行四边形定则可得出初速度；
分别求得两分运动的位移，由平行四边形定则可求得合位移．
本题考查运动的合成与分解规律的应用，应明确两分运动相互独立，分时间一定相等，运用分运动的规律研究．
14.【答案】要使静止，应有：
设角速度的最小值为，此时有向着圆心运动的趋势，其受到的最大静摩擦力沿半径向外，由牛顿第二定律得
联立得；
设角速度的最大值为，此时有背离圆心运动的趋势，其受到的最大静摩擦力沿半径指向圆心，由牛顿第二定律得
联立得。
15.【答案】如图所示：钢珠恰好从处切入，故在点速度方向沿斜面向下，；
钢珠从到，设竖直距离为，由动能定理：
解得：
斜面长度：
从到，由动能定理：
代入数据解得：
由自由落体运动：

由题意可知，钢球从到触地两次，运动时间为：
从到水平距离为：
钢球从到顶端，由自由落体运动：

从到水平距离为：
从到有两种情况：
如图所示：Ⅰ从最高点到顶端时间为：

从到时间为
从到水平距离为：
如图所示：Ⅱ从到时间为
从到水平距离为：