西安市长安区2022-2023学年高一下学期期中考试
物理试题（选择性考试）
（考试时间：75分钟 试卷满分：100分）
注意事项：
1．本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2．回答第Ⅰ卷时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号，写在本试卷上无效。
3．回答第Ⅱ卷时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。
第Ⅰ卷
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。
1．开普勒认为所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的焦点上。如图所示，地球绕太阳运动的轨道就是一个椭圆，太阳处在焦点F上，OF距离为d，OB距离为R称为长半轴，OC距离为r称为短半轴，A点离太阳距离较近称为近日点，B点离太阳距离较远称为远日点。若已知太阳的质量为M，地球质量为m，万有引力常量为G，当地球在远日点B时，受到太阳的万有引力大小为（ ）
A．G B．G C．G D．G
2．地球半径为R，一物体在地球表面受到的万有引力为F，若高空某处受到的万有引力为，则该处距地面的高度为（ ）
A．R B．（－1）R C．R D．3R
3.火星的质量和半径分别约为地球的和，地球表面的重力加速度为g，则火星表面重力加速度约为( )
A.0.2g B.0.4g C.2.5g D.5g
4.地球绕地轴匀速转动的过程中，静止在地球上的物体（除两极点）在做匀速圆周运动，位于赤道上的物体做圆周运动的半径最大，需要的向心力最大。已知地球的质量为、半径为、自转周期为，引力常量为。则质量为的物体在赤道受到的向心力与受到地球的万有引力之比为（ ）
A． B． C． D．
5．理论上已经证明：质量分布均匀的球壳对壳内物体的万有引力为零。现假设地球是一半径为R、质量分布均匀的实心球体，O为球心，以O为原点建立坐标轴Ox，如图所示。一个质量一定的小物体（假设它能够在地球内部移动）在x轴上各位置受到的重力大小用F表示，则如图所示的四个F随x的变化关系图正确的是（ ）
A． B． C． D．
6．如图所示，从倾角为的足够长的斜面顶端以速度抛出一个小球，落在斜面上处点，小球落在斜面上的速度与斜面的夹角，若把初速度变为，则( )
A. 小球的水平位移和竖直位移之比变为原来的倍
B. 夹角将变原来的倍
C. 间距一定为原来间距的倍
D. 空中的运动时间变为原来的倍
7.2021年10月16日0点23分，成功发射的神舟十三号载人飞船进入轨道I运行。之后与在高度为400km的轨道Ⅱ上运行的“天和”核心舱成功对接（M点为对接点），航天员进入核心舱开始工作。已知地球半径为6400km，地球表面重力加速度为g。则下列说法中正确的是( )
A.对接前，飞船在M点的加速度与“天和”核心舱在M点的加速度不相等
B.对接前，飞船在N点与M点加速度的大小相等
C.进入核心舱后，航天员的向心加速度为
D.进入核心舱后，质量为m的航天员对核心舱的压力为
8.假设“天问一号”绕火星做匀速圆周运动，其运动遵循引力提供向心力的规律：G =m,若其线速度的平方与轨道半径倒数的图像如图中实线，该直线斜率为k,已知引力常量为G,r0为火星的半径，则火星表面的重力加速度大小g火为（ ）
A. B. C. D.
二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分。
9.（多选）在讨论地球潮汐成因时，地球绕太阳运行轨道与月球绕地球运行轨道可视为圆轨道。已知太阳质量约为月球质量的倍，地球绕太阳运行的轨道半径约为月球绕地球运行的轨道半径的400倍。关于太阳和月球对地球上相同质量海水的引力，以下说法正确的是（ ）
A．太阳引力远大于月球引力
B．太阳引力与月球引力相差不大
C．月球对不同区域海水的吸引力大小相等
D．月球对不同区域海水的吸引力大小有差异
10.宇宙中两个相距较近的星球可以看成双星，它们只在相互间的万有引力作用下，绕两球心连线上的某一固定点做周期相同的匀速圆周运动．根据宇宙大爆炸理论，双星间的距离在不断缓慢增加，设双星仍做匀速圆周运动，则下列说法正确的是 ( )
A．双星相互间的万有引力不变
B．双星做圆周运动的角速度均增大
C．双星做圆周运动的周期均变大
D．双星做圆周运动的半径均增大
11. 如图所示，水平转台上放着、、三个物体，质量分别为、、，离转轴的距离分别为、、，与转台间的动摩擦因数相同（假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力），转台旋转时，下列说法中正确的是( )
A. 若三个物体均未滑动， 物体的向心加速度最大
B. 若三个物体均未滑动， 物体受的摩擦力最大
C. 转速增加， 物体比 物体先滑动
D. 转速增加， 物体先滑动
12.半径为的光滑细圆环轨道被固定在竖直平面内，内有质量为和的两个小球以相同的角速度经过图示位置，小球直径远小于轨道半径，下列说法正确的是( )
A. 则在图示位置两小球对轨道的作用力方向一定竖直向下
B. 则在图示位置两小球对轨道的作用力为零
C. 则在图示位置两小球对轨道的作用力方向一定竖直向上
D. 则在图示位置两小球对轨道的作用力为零
第Ⅱ卷
三、实验题：本题共2小题，每空2分，共14分。
13.（6分) 用如图所示的实验装置来探究小球做圆周运动所需向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系，转动手柄使长槽和短槽分别随变速轮塔匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动．横臂的挡板对球的压力提供了向心力，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，标尺上的黑白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值．请回答相关问题：
在研究向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系时我们主要用到了物理学中的_________方法；
A.理想实验法 等效替代法 控制变量法 演绎法
图中是在研究向心力的大小与_________的关系．
A.质量 角速度 半径
若图中标尺上黑白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值为，运用圆周运动知识可以判断与皮带连接的变速轮塔对应的半径之比为 ( )
A.
14.(8分 ) 某物理兴趣小组在做“探究平抛运动的特点”的实验时，分成两组，其中一个实验小组让小球做平抛运动，用频闪照相机对准方格背景照相，拍摄到如图所示的照片，已知每个小方格边长为10 cm，当地的重力加速度g取10 m/s2，其中第4点处的位置被污迹覆盖．
(1)若以拍摄的第1点为坐标原点，以水平向右和竖直向下为正方向建立直角坐标系，被拍摄的小球在第4点的位置坐标为(______cm，______cm)；
(2)小球平抛的初速度大小为________m/s；
(3)另一个实验小组的同学正确地进行了实验并正确地描绘了运动轨迹，测量了轨迹上的不同点的坐标值，根据所测得的数据以y为纵轴，x2为横轴，在坐标纸上画出对应的图像为过原点的直线，并测出直线斜率为2，则平抛运动的初速度v0＝______ m/s.（该空3分）
四、计算题：本题共3小题，共42分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
15. （10分）某天体的质量大约为 1030 kg，但是它的半径只有 667 km。 （）
（1）求此天体表面的自由落体加速度。（结果保留两位有效数字）
（2）贴近该天体表面，求沿圆轨道运动的小卫星的速度。
16.(16分) 某人站在水平地面上，手握不可伸长的轻绳一端，绳的另一端系有质量为 m 的小球，使球在竖直平面内以手为圆心做圆周运动。当小球某次运动到最低点时，绳恰好受到所能承受的最大拉力被拉断，球以绳断时的速度水平飞出，通过水平距离d 后落地。已知握绳的手离地面高度为d，手与球之间的绳长为 ，重力加速度为 g，忽略空气阻力。
（1）绳能承受的最大拉力是多少？
（2）保持手的高度不变，改变绳长，使球重复上述运动，若绳仍在球运动到最低点时达到最大拉力被拉断，要使球抛出的水平距离最大，绳长应是多少？最大水平距离是多少？
17.（16分）如图所示，摩托车做腾跃特技表演，沿曲面冲上高顶部水平高台，接着以水平速度离开平台，落至地面时，恰能无碰撞地沿圆弧切线从点切入光滑竖直圆弧轨道，并沿轨道下滑．、为圆弧两端点，其连线水平．已知圆弧半径为，人和车的总质量为，特技表演的全过程中，阻力忽略不计．（计算中取，，。）求：
从平台飞出到点，人和车运动的水平距离；
从平台飞出到点时速度及圆弧对应圆心角；
人和车运动到达圆弧轨道点时对轨道的压力大小；
人和车运动到圆弧轨道最低点速度，此时对轨道的压力大小．西安市长安区2022-2023学年高一下学期期中考试
物理试题（选择性考试）
（考试时间：75分钟 试卷满分：100分）
注意事项：
1．本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2．回答第Ⅰ卷时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号，写在本试卷上无效。
3．回答第Ⅱ卷时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。
第Ⅰ卷
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。
1．开普勒认为所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的焦点上。如图所示，地球绕太阳运动的轨道就是一个椭圆，太阳处在焦点F上，OF距离为d，OB距离为R称为长半轴，OC距离为r称为短半轴，A点离太阳距离较近称为近日点，B点离太阳距离较远称为远日点。若已知太阳的质量为M，地球质量为m，万有引力常量为G，当地球在远日点B时，受到太阳的万有引力大小为（ D ）
A．G B．G C．G D．G
2．地球半径为R，一物体在地球表面受到的万有引力为F，若高空某处受到的万有引力为，则该处距地面的高度为（ B ）
A．R B．（－1）R C．R D．3R
3.火星的质量和半径分别约为地球的和，地球表面的重力加速度为g，则火星表面重力加速度约为( B )
A.0.2g B.0.4g C.2.5g D.5g
4.地球绕地轴匀速转动的过程中，静止在地球上的物体（除两极点）在做匀速圆周运动，位于赤道上的物体做圆周运动的半径最大，需要的向心力最大。已知地球的质量为、半径为、自转周期为，引力常量为。则质量为的物体在赤道受到的向心力与受到地球的万有引力之比为（ C ）
A． B． C． D．
5．理论上已经证明：质量分布均匀的球壳对壳内物体的万有引力为零。现假设地球是一半径为R、质量分布均匀的实心球体，O为球心，以O为原点建立坐标轴Ox，如图所示。一个质量一定的小物体（假设它能够在地球内部移动）在x轴上各位置受到的重力大小用F表示，则如图所示的四个F随x的变化关系图正确的是（ A ）
A． B． C． D．
6．如图所示，从倾角为的足够长的斜面顶端以速度抛出一个小球，落在斜面上处点，小球落在斜面上的速度与斜面的夹角，若把初速度变为，则( D )
A. 小球的水平位移和竖直位移之比变为原来的倍/
B. 夹角将变原来的倍
C. 间距一定为原来间距的倍
D. 空中的运动时间变为原来的倍
7.2021年10月16日0点23分，成功发射的神舟十三号载人飞船进入轨道I运行。之后与在高度为400km的轨道Ⅱ上运行的“天和”核心舱成功对接（M点为对接点），航天员进入核心舱开始工作。已知地球半径为6400km，地球表面重力加速度为g。则下列说法中正确的是 C
A.对接前，飞船在M点的加速度与“天和”核心舱在M点的加速度不相等
B.对接前，飞船在N点与M点加速度的大小相等
C.进入核心舱后，航天员的向心加速度为
D.进入核心舱后，质量为m的航天员对核心舱的压力为
8.假设“天问一号”绕火星做匀速圆周运动，其运动遵循引力提供向心力的规律：G =m,若其线速度的平方与轨道半径倒数的图像如图中实线，该直线斜率为k,已知引力常量为G,r0为火星的半径，则火星表面的重力加速度大小g火为（ A ）
A. B. C. D.
二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分。
9.（多选）在讨论地球潮汐成因时，地球绕太阳运行轨道与月球绕地球运行轨道可视为圆轨道。已知太阳质量约为月球质量的倍，地球绕太阳运行的轨道半径约为月球绕地球运行的轨道半径的400倍。关于太阳和月球对地球上相同质量海水的引力，以下说法正确的是（ AD ）
A．太阳引力远大于月球引力
B．太阳引力与月球引力相差不大
C．月球对不同区域海水的吸引力大小相等
D．月球对不同区域海水的吸引力大小有差异
10.宇宙中两个相距较近的星球可以看成双星，它们只在相互间的万有引力作用下，绕两球心连线上的某一固定点做周期相同的匀速圆周运动．根据宇宙大爆炸理论，双星间的距离在不断缓慢增加，设双星仍做匀速圆周运动，则下列说法正确的是 CD
A．双星相互间的万有引力不变 B．双星做圆周运动的角速度均增大
C．双星做圆周运动的周期均变大 D．双星做圆周运动的半径均增大
11. 如图所示，水平转台上放着、、三个物体，质量分别为、、，离转轴的距离分别为、、，与转台间的动摩擦因数相同（假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力），转台旋转时，下列说法中正确的是( )
A. 若三个物体均未滑动， 物体的向心加速度最大
B. 若三个物体均未滑动， 物体受的摩擦力最大
C. 转速增加， 物体比 物体先滑动
D. 转速增加， 物体先滑动
12. 半径为的光滑细圆环轨道被固定在竖直平面内，内有质量为和的两个小球以相同的角速度经过图示位置，小球直径远小于轨道半径，下列说法正确的是( )
A. 则在图示位置两小球对轨道的作用力方向一定竖直向下
B. 则在图示位置两小球对轨道的作用力为零
C. 则在图示位置两小球对轨道的作用力方向一定竖直向上
D. 则在图示位置两小球对轨道的作用力为零
第Ⅱ卷
三、实验题：本题共2小题，每空2分，共14分。
13.（6分) 用如图所示的实验装置来探究小球做圆周运动所需向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系，转动手柄使长槽和短槽分别随变速轮塔匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动．横臂的挡板对球的压力提供了向心力，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，标尺上的黑白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值．请回答相关问题：
在研究向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系时我们主要用到了物理学中的_________方法；
A.理想实验法 等效替代法 控制变量法 演绎法
图中是在研究向心力的大小与_________的关系．
A.质量 角速度 半径
若图中标尺上黑白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值为，运用圆周运动知识可以判断与皮带连接的变速轮塔对应的半径之比为 ( )
A.
13. ； ；
14.(8分 ) 某物理兴趣小组在做“探究平抛运动的特点”的实验时，分成两组，其中一个实验小组让小球做平抛运动，用频闪照相机对准方格背景照相，拍摄到如图所示的照片，已知每个小方格边长为10 cm，当地的重力加速度g取10 m/s2，其中第4点处的位置被污迹覆盖．
(1)若以拍摄的第1点为坐标原点，以水平向右和竖直向下为正方向建立直角坐标系，被拍摄的小球在第4点的位置坐标为(______cm，______cm)；
(2)小球平抛的初速度大小为________m/s；
(3)另一个实验小组的同学正确地进行了实验并正确地描绘了运动轨迹，测量了轨迹上的不同点的坐标值，根据所测得的数据以y为纵轴，x2为横轴，在坐标纸上画出对应的图像为过原点的直线，并测出直线斜率为2，则平抛运动的初速度v0＝________ m/s.
14. (8分 ) ；60 ；
四、计算题：本题共3小题，共42分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
15. （10分）某天体的质量大约为 1030 kg，但是它的半径只有 667 km。 （）
（1）求此天体表面的自由落体加速度。（结果保留两位有效数字）
（2）贴近该天体表面，求沿圆轨道运动的小卫星的速度。
15．答案 （１）对于在天体表面的物体，有 ， 所 以 天体 表 面 的 自 由 落 体 加 速 度： ,解得
（２）对于贴近天体表面沿圆轨道运动的小卫星，有 ，所以小卫星的环绕速度为： ,解得
16.(16分) 某人站在水平地面上，手握不可伸长的轻绳一端，绳的另一端系有质量为 m 的小球，使球在竖直平面内以手为圆心做圆周运动。当小球某次运动到最低点时，绳恰好受到所能承受的最大拉力被拉断，球以绳断时的速度水平飞出，通过水平距离d 后落地。已知握绳的手离地面高度为d，手与球之间的绳长为 ，重力加速度为 g，忽略空气阻力。
（1）绳能承受的最大拉力是多少？
（2）保持手的高度不变，改变绳长，使球重复上述运动，若绳仍在球运动到最低点时达到最大拉力被拉断，要使球抛出的水平距离最大，绳长应是多少？最大水平距离是多少？
16．答案 （１）球在最低点时，， ， 绳被拉断后，小球做平抛运动，, ， 联立解得，绳子承受的最大拉力为；
（２），ｘ， 解得 ，当 r＝ｄ /２ 时，ｘ 最大，d。
17.（16分）如图所示，摩托车做腾跃特技表演，沿曲面冲上高顶部水平高台，接着以水平速度离开平台，落至地面时，恰能无碰撞地沿圆弧切线从点切入光滑竖直圆弧轨道，并沿轨道下滑．、为圆弧两端点，其连线水平．已知圆弧半径为，人和车的总质量为，特技表演的全过程中，阻力忽略不计．（计算中取，，。）求：
从平台飞出到点，人和车运动的水平距离；
从平台飞出到点时速度及圆弧对应圆心角；
人和车运动到达圆弧轨道点时对轨道的压力大小；
人和车运动到圆弧轨道最低点速度，此时对轨道的压力大小．
17. 解：车做的是平抛运动，很据平抛运动的规律可得
竖直方向上，
水平方向上，
可得：
摩托车落至点时，其
竖直方向的分速度
水平方向的分速度
故到达点时速度：
设摩托车落地时速度方向与水平方向的夹角为，
则，即
由几何关系可知，
对摩托车受力分析可知，摩托车受到的指向圆心方向的合力作为圆周运动的向心力，
由牛顿第二定律得：，
解得：
由牛顿第三定律可知，人和车在轨道点时对轨道的压力为
在最低点，受力分析可得：，
解得：；
由牛顿第三定律可知，人和车在最低点时对轨道的压力为．
