（2022-2023）学年度下学期高一半期考试
物理试题
一、选择题（共10题，每小题4分，共计40分，第1-7题单选，第8-10题多选，选不全得2分，多选或错选不得分。）
1. 关于曲线运动，下列说法中正确的是（ ）
A. 做曲线运动物体速度大小一定变化
B. 做曲线运动的物体所受力的合力一定变化
C. 做曲线运动的物体相等时间内速度变化量可能相同
D. 做曲线运动的物体某时刻合力与速度可能共线
【答案】C
【解析】
【详解】A．做曲线运动的物体速度大小不一定变化，如匀速圆周运动，故A错误；
B．做曲线运动的物体所受的合力不一定变化，如平抛运动，故B错误；
C．做曲线运动的物体若受到的合外力为恒力，则加速度恒定，相等时间内速度变化量相同，故C正确；
D．做曲线运动的物体受到的合力与速度总是分居在轨迹的两侧，不可能共线，故D错误。
故选C。
2. 如图所示为世界上最大的无轴式摩天轮“渤海之眼”，位于山东省潍坊市白浪河入海口，其直径125m，有36个完全相同的轿厢，轿厢匀速转动。这些轿厢具有相同的（ ）
A. 线速度 B. 向心加速度 C. 向心力 D. 周期
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】轿厢匀速转动，做匀速圆周运动，则这些轿厢具有相同的周期，线速度、向心加速度和向心力都是大小相同，方向不同。
故选D。
3. 如图所示，质量为的小物块在粗糙圆盘上随圆盘转动而做匀速圆周运动，物块相对圆盘始终静止，关于物块受力分析，以下正确的是（ ）
A. 物块受重力、支持力、向心力作用 B. 物块受重力、支持力、摩擦力作用
C. 物块受重力、支持力、向心力作用 D. 物块受重力、支持力作用
【答案】B
【解析】
【详解】A C．受力分析不能分析向心力，AC错误；
B D．物块受重力、支持力、摩擦力作用。B正确，D错误。
故选B。
4. 某质点在Oxy平面上运动。t=0时，质点位于y轴上，它沿x方向运动的速度—时间图像如图甲所示，它沿y方向的位移—时间图像如图乙所示。则质点（ ）
A. 在2s内运动轨迹是直线
B. t=0.5s时，速度方向与x轴成45°并偏向y轴正方向
C. t=2s时，速度大小为8m/s
D. 第1s内，位移大小为
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】A．在2s内质点沿x方向做匀加速运动，在y方向做匀速运动，则运动轨迹是曲线，选项A错误；
B．t=0.5s时
则
则
θ=45°
即速度方向与x轴成45°并偏向y轴负方向，选项B错误；
C．t=2s时，速度大小为
选项C错误；
D．第1s内，在x方向的位移
y=10m-5m=5m
位移大小为
选项D正确。
故选D。
5. 如图所示。在竖直平面内有一半圆形轨道，圆心为O。一小球（可视为质点）从与圆心等高的圆形轨道上的A点以速度水平向右抛出，落于圆轨道上的C点。已知OC的连线与OA的夹角为，重力加速度为g，则小球从A运动到C的时间为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】根据题意得小球做平抛运动，设半圆形轨道半径为。水平方向小球做匀速直线运动，竖直方向为自由落体运动，即
，
整理解得
故选B。
6. 科学家发现距离地球2764光年的宇宙空间存在适合生命居住的双星系统，这一发现为人类研究地外生命提供了新的思路和方向。假设宇宙中有一双星系统由质量分别为m和M的A、B两颗星体组成。这两颗星体绕它们连线上的某一点在二者万有引力作用下做匀速圆周运动，如图所示，若，则（ ）
A. A的向心力大于B的向心力 B. A的周期一定大于B的周期
C. 因为，所以 D. A的线速度大小大于B的线速度大小
【答案】D
【解析】
【详解】AB．转动过程中A、、B总在同一直线上，说明两颗星体相同时间内转过的角度相同，则两颗星体的角速度相同，周期相同；两颗星体做匀速圆周运动的向心力都是由万有引力提供，而它们之间的万有引力是一对相互作用力，大小相等，则A的向心力等于B的向心力，故AB错误；
C．由于A的向心力等于B的向心力，设角速度为，则有
由于，则有，故C错误；
D．两颗星体的角速度相同，根据
由于，可知A的线速度大小大于B的线速度大小，故D正确。
故选D。
7. 如图所示，竖直平面内固定有一个半径为R的光滑圆环形细管，现给小球（直径略小于管内径）一个初速度，使小球在管内做圆周运动，小球通过最高点时的速度为v。已知重力加速度为g，则下列叙述中正确的是（ ）
A. v的最小值为
B. 当时，小球处于完全失重状态，不受力的作用
C. 当时，轨道对小球的弹力方向竖直向下
D. 当v由逐渐减小的过程中，轨道对小球的弹力也逐渐减小
【答案】C
【解析】
【详解】A．小球通过最高点时细管可以提供竖直向上的支持力，当支持力的大小等于小球重力的大小，小球的最小速度为零，故A错误；
B．根据公式可知，当时，小球的加速度为
方向竖直向下，则小球处于完全失重状态，只受重力作用，故B错误；
C．当时，小球需要的向心力为
则可知，轨道对小球的弹力大小为，方向竖直向下，故C正确；
D．当时，小球需要的向心力
可知，小球受轨道竖直向上的弹力，由牛顿第二定律有
可得
则逐渐减小的过程中，轨道对小球的弹力逐渐增大，故D错误。
故选C。
8. 2022年7月14日下午，长征五号B火箭成功将我国空间站的首个实验舱“问天”实验舱送入太空与天和核心舱进行对接，随后神舟十四号乘组顺利进入问天实验舱，开启了太空实验的新阶段。如图所示，已知空间站在距地球表面高约的近地轨道上做匀速圆周运动，地球半径约为，万有引力常量为G，则下列说法正确的是（ ）
A. 空间站中的航天员处于完全失重状态
B. 航天员乘坐的载人飞船需先进入空间站轨道，再加速追上空间站完成对接
C. 空间站的运行周期近似等于24小时
D. 空间站在轨运行速度一定小于
【答案】AD
【解析】
【详解】A．空间站中的航天员随空间站绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，处于完全失重状态，故A正确；
B．若航天员乘坐的载人飞船先进入空间站轨道，然后加速，则载人飞船将做离心运动，不可能追上同轨道的空间站完成对接，故B错误；
C．根据万有引力提供向心力可得
解得
可知空间站的运行周期小于同步卫星的运行周期，则空间站的运行周期小于24小时，故C错误；
D．根据万有引力提供向心力可得
解得
地球第一宇宙速度等于地面表面轨道卫星的运行速度，则空间站在轨运行速度一定小于，故D正确。
故选AD。
9. 胎压监测器可以实时监测汽车轮胎内部的气压，在汽车上安装胎压监测报警器，可以预防因汽车轮胎胎压异常而引发的事故。一辆装有胎压报警器的载重汽车在高低不平的路面上行驶，其中一段路面的水平观察视图如图所示，图中虚线是水平线下列说法正确的是（ ）
A. 若汽车速率不变，经过图中A处最容易超压报警
B. 若汽车速率不变，经过图中B处最容易超压报警
C. 若要尽量使胎压报警器不会超压报警，应增大汽车的速度
D. 若要尽量使胎压报警器不会超压报警，应减小汽车的速度
【答案】AD
【解析】
【详解】AB．在A点和B点，小车的向心加速度分别是向上和向下，所以在A点和B点小车分别处于超重状态和失重状态，所以若汽车速率不变，经过图中A处最容易超压报警，故A正确，B错误；
CD．在A点，根据牛顿第二定律有
得
可知若要尽量使胎压报警器不会超压报警，应减小汽车的速度，故D正确，C错误。
故选AD。
10. 水车是我国劳动人民利用水能的一项重要发明。下图为某水车模型，从槽口水平流出的水初速度大小为，垂直落在与水平面成角的水轮叶面上，落点到轮轴间的距离为R。在水流不断冲击下，轮叶受冲击点的线速度大小接近冲击前瞬间水流速度大小，忽略空气阻力，有关水车及从槽口流出的水，以下说法正确的是（ ）
A. 水流在空中运动时间 B. 水流在空中运动时间为
C. 水车最大角速度接近 D. 水车最大角速度接近
【答案】BC
【解析】
【详解】AB．水流垂直落在与水平面成30°角的水轮叶面上，水平方向速度和竖直方向速度满足
解得
故A错误，B正确；
CD．水流到水轮叶面上时的速度大小为
根据
解得
可知水车最大角速度接近，故C正确，D错误。
故选BC。
二、实验题（每空2分，共计14分）
11. 某同学做“探究平抛运动的特点”实验。
（1）该同学先用上图所示的器材进行实验。他用小锤打击弹性金属片，A球就水平飞出，同时B球被松开，做自由落体运动，改变小球距地面的高度和打击小球的力度，多次重复实验，均可以观察到A、B两球同时落地。关于本实验，下 列说法正确的是（ ）
A．实验现象可以说明平抛运动在水平方向上是匀速直线运动
B．实验现象可以说明平抛运动在竖直方向上是自由落体运动
C．实验现象可以同时说明平抛运动在两个方向上的运动规律
（2）为了在（1）实验结论的基础上进一步研究平抛运动的规律,该同学用如图所示的器材继续进行实验，描绘出小球做平抛运动的轨迹。然后，以小球的抛出点为原点，水平方向为轴，竖直方向为轴建立坐标系。该同学在轨迹上测量出、、三点的坐标分别为、和。如果纵坐标________，说明小球抛出后在、、、相邻两点间运动经历了相等的时间间隔。同时，如果横坐标________，那么证明小球的水平分运动是匀速直线运动。
（3）在探究清楚平抛运动的特点后，该同学在描出的平抛运动的轨迹上测量了相关数据并标在图上，其中点为物体的抛出点。根据图中数据，物体做平抛运动的初速度________。（取，计算结果保留两位有效数字）
【答案】 ①. B ②. ③. ④.
【解析】
【详解】（1）[1] B球做自由落体运动，A球做平抛运动，因为A、B两球同时落地，所以实验现象可以说明平抛运动在竖直方向上是自由落体运动，不能说明平抛运动在水平方向上是什么运动。
故选B。
（2）[2]由自由落体运动的位移公式
可得，如果纵坐标
说明小球抛出后在、、、相邻两点间运动经历了相等的时间间隔。
[3]平抛运动水平方向做匀速直线运动，所以相同时间的水平位移相同，所以有
（3）[4]由图中数据结合平抛运动规律
可得
水平方向做匀速直线运动，由
可得，物体做平抛运动初速度为
12. 某同学利用如图甲所示的向心力演示器探究小球做圆周运动所需的向心力F与小球质量m、运动半径r和角速度之间的关系。左右塔轮自上而下有三层，每层半径之比由上至下分别是1∶1，2∶1和3∶1（如图乙所示），它们通过不打滑的传动皮带连接，并可通过改变传动皮带所处的层来改变左右塔轮的角速度之比。实验时，将两个小球分别放在短槽的C处和长槽的A（或B）处，A、C分别到左右塔轮中心的距离相等，B到左塔轮中心的距离是A到左塔轮中心距离的2倍，转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮一起匀速转动，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套筒下降，从而露出标尺，标尺上的红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：
（1）本实验采用的主要实验方法为________
A.等效替代法 B.控制变量法 C.放大法
（2）若要探究向心力的大小F与半径r的关系，可以将相同的钢球分别放在挡板C和挡板B处，将传动皮带置于第________层（填“一”、“二”或“三”）。
（3）某次实验时，将质量为和的小球分别放在B、C位置，传动皮带位于第三层，转动手柄，则当塔轮匀速转动时，左右两标尺的露出的格子数之比1∶3，由此可知________。
【答案】 ①. B ②. 一 ③. 3：2
【解析】
【详解】（1）[1] 在探究向心力与半径、质量、角速度的关系时，用到的实验方法是控制变量法。故选B。
（2）[2]若要探究向心力的大小F与半径r的关系，则角速度和质量相等，需将传动皮带调制第一层塔轮。
（3）[3] 将质量为和的小球分别放在B、C位置，其半径之比为2：1；
根据
若传动皮带套在塔轮第三层，则塔轮转动时，A、C两处的角速度之比为1：3；
根据
由于左右两标尺露出的格子数之比为1：3，由此可知
3：2
三、计算题（共计46分）
13. 一根细线与小球相连，使小球在水平面内做匀速圆周运动，已知重力加速度，测得小球质量为，绳长为，绳子与竖直方向夹角为。忽略球的大小，求：
（1）小球的向心力的大小；
（2）计算小球做圆周运动的角速度的大小；
（3）试讨论在绳长一定的情况下，转动角速度如果增大，绳与竖直方向夹角会怎样变化？（说明理由）
【答案】（1）；（2）；（3）增大
【解析】
【详解】（1）对小球受力分析可得，小球的向心力大小为
（2）小球所受的合外力提供圆周运动的向心力
可得，小球做圆周运动的角速度的大小为
（3）当在绳长一定的情况下，转动角速度如果增大，根据
可得，减小，则绳与竖直方向夹角增大。
14. 若宇航员在月球表面附近自高处以初速度水平抛出一个小球，测出小球水平射程为。已知月球半径为，万有引力常量为。求：
（1）月球表面的重力加速度；
（2）月球的质量；
（3）月球的平均密度。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）根据平抛运动规律有
，
联立解得月球表面的重力加速度为
（2）根据物体在月球表示受到的万有引力等于重力，有
解得月球的质量为
（3）根据
解得月球的平均密度为
15. 如图，高为，倾角为的斜劈固定在水平面上，其上放有质量为，长为的薄木板（厚度可忽略不计），薄板左端与斜劈顶端对齐，薄板与斜劈的动摩擦因数。有质量也为的小物块（可视为质点）从左侧圆弧轨道的最低点A处水平滑出，圆弧轨道的圆心在A的正上方，半径为，A与斜劈顶点的高度差为。小物块从A处滑出后，恰好掉在薄板上端，沿薄板下滑。小物块与薄板的动摩擦因数为。已知薄板下端底部有一挡板。若忽略空气阻力，重力加速度取，求：
（1）在A处小物块对圆弧的压力；
（2）小物块第一次运动至挡板时，小物块在薄板上的运动时间；
（3）小物块第一次与挡板碰撞前瞬间，物块和薄板的速度大小。
【答案】（1），方向竖直向下；（2）；（3），
【解析】
【详解】（1）小物块从A处滑出后，恰好掉在薄板上端，可知小物块做平抛运动速度的偏向角为，设小物块在A点的速度为，掉在薄板上端时在竖直方向的分速度为，根据几何关系和平抛运动规律可得
，，
联立解得
小物块在曲面上做圆周运动，设到达最低点A处时轨道对小物块的支持力为，根据牛顿第二定律有
解得
由牛顿第三定律可知小物块对最低点的压力大小为，方向竖直向下。
（2）设小物块落到薄板上后运动的加速度大小为，薄板运动的加速度大小为，根据牛顿第二定律，对小木块和薄板分别有
解得
，
小木块落入薄板上时的速度大小为
设小物块第一次运动至挡板处时的时间为，小物块与薄板相对于斜劈的位移分别为、，则小物块的位移和薄板的位移之间的关系为
及
代入数据解得
或（不合题意舍去）
（3）小物块第一次与挡板碰撞前瞬间，物块的速度大小为
薄板的速度大小为（2022-2023）学年度下学期高一半期考试
物理试题
一、选择题（共10题，每小题4分，共计40分，第1-7题单选，第8-10题多选，选不全得2分，多选或错选不得分。）
1. 关于曲线运动，下列说法中正确是（ ）
A. 做曲线运动物体速度大小一定变化
B. 做曲线运动的物体所受力的合力一定变化
C. 做曲线运动的物体相等时间内速度变化量可能相同
D. 做曲线运动的物体某时刻合力与速度可能共线
2. 如图所示为世界上最大的无轴式摩天轮“渤海之眼”，位于山东省潍坊市白浪河入海口，其直径125m，有36个完全相同的轿厢，轿厢匀速转动。这些轿厢具有相同的（ ）
A. 线速度 B. 向心加速度 C. 向心力 D. 周期
3. 如图所示，质量为的小物块在粗糙圆盘上随圆盘转动而做匀速圆周运动，物块相对圆盘始终静止，关于物块受力分析，以下正确的是（ ）
A. 物块受重力、支持力、向心力作用 B. 物块受重力、支持力、摩擦力作用
C. 物块受重力、支持力、向心力作用 D. 物块受重力、支持力作用
4. 某质点在Oxy平面上运动。t=0时，质点位于y轴上，它沿x方向运动的速度—时间图像如图甲所示，它沿y方向的位移—时间图像如图乙所示。则质点（ ）
A. 在2s内运动轨迹是直线
B. t=0.5s时，速度方向与x轴成45°并偏向y轴正方向
C. t=2s时，速度大小为8m/s
D. 第1s内，位移大小为
5. 如图所示。在竖直平面内有一半圆形轨道，圆心为O。一小球（可视为质点）从与圆心等高的圆形轨道上的A点以速度水平向右抛出，落于圆轨道上的C点。已知OC的连线与OA的夹角为，重力加速度为g，则小球从A运动到C的时间为（ ）
A. B. C. D.
6. 科学家发现距离地球2764光年的宇宙空间存在适合生命居住的双星系统，这一发现为人类研究地外生命提供了新的思路和方向。假设宇宙中有一双星系统由质量分别为m和M的A、B两颗星体组成。这两颗星体绕它们连线上的某一点在二者万有引力作用下做匀速圆周运动，如图所示，若，则（ ）
A. A的向心力大于B的向心力 B. A的周期一定大于B的周期
C. 因为，所以 D. A的线速度大小大于B的线速度大小
7. 如图所示，竖直平面内固定有一个半径为R的光滑圆环形细管，现给小球（直径略小于管内径）一个初速度，使小球在管内做圆周运动，小球通过最高点时的速度为v。已知重力加速度为g，则下列叙述中正确的是（ ）
A. v最小值为
B. 当时，小球处于完全失重状态，不受力的作用
C. 当时，轨道对小球的弹力方向竖直向下
D. 当v由逐渐减小的过程中，轨道对小球的弹力也逐渐减小
8. 2022年7月14日下午，长征五号B火箭成功将我国空间站的首个实验舱“问天”实验舱送入太空与天和核心舱进行对接，随后神舟十四号乘组顺利进入问天实验舱，开启了太空实验的新阶段。如图所示，已知空间站在距地球表面高约的近地轨道上做匀速圆周运动，地球半径约为，万有引力常量为G，则下列说法正确的是（ ）
A. 空间站中的航天员处于完全失重状态
B. 航天员乘坐的载人飞船需先进入空间站轨道，再加速追上空间站完成对接
C. 空间站的运行周期近似等于24小时
D. 空间站在轨运行速度一定小于
9. 胎压监测器可以实时监测汽车轮胎内部的气压，在汽车上安装胎压监测报警器，可以预防因汽车轮胎胎压异常而引发的事故。一辆装有胎压报警器的载重汽车在高低不平的路面上行驶，其中一段路面的水平观察视图如图所示，图中虚线是水平线下列说法正确的是（ ）
A. 若汽车速率不变，经过图中A处最容易超压报警
B. 若汽车速率不变，经过图中B处最容易超压报警
C. 若要尽量使胎压报警器不会超压报警，应增大汽车的速度
D. 若要尽量使胎压报警器不会超压报警，应减小汽车的速度
10. 水车是我国劳动人民利用水能的一项重要发明。下图为某水车模型，从槽口水平流出的水初速度大小为，垂直落在与水平面成角的水轮叶面上，落点到轮轴间的距离为R。在水流不断冲击下，轮叶受冲击点的线速度大小接近冲击前瞬间水流速度大小，忽略空气阻力，有关水车及从槽口流出的水，以下说法正确的是（ ）
A. 水流在空中运动时间为 B. 水流在空中运动时间为
C 水车最大角速度接近 D. 水车最大角速度接近
二、实验题（每空2分，共计14分）
11. 某同学做“探究平抛运动的特点”实验。
（1）该同学先用上图所示的器材进行实验。他用小锤打击弹性金属片，A球就水平飞出，同时B球被松开，做自由落体运动，改变小球距地面的高度和打击小球的力度，多次重复实验，均可以观察到A、B两球同时落地。关于本实验，下 列说法正确的是（ ）
A．实验现象可以说明平抛运动在水平方向上是匀速直线运动
B．实验现象可以说明平抛运动在竖直方向上是自由落体运动
C．实验现象可以同时说明平抛运动在两个方向上的运动规律
（2）为了在（1）实验结论的基础上进一步研究平抛运动的规律,该同学用如图所示的器材继续进行实验，描绘出小球做平抛运动的轨迹。然后，以小球的抛出点为原点，水平方向为轴，竖直方向为轴建立坐标系。该同学在轨迹上测量出、、三点的坐标分别为、和。如果纵坐标________，说明小球抛出后在、、、相邻两点间运动经历了相等的时间间隔。同时，如果横坐标________，那么证明小球的水平分运动是匀速直线运动。
（3）在探究清楚平抛运动特点后，该同学在描出的平抛运动的轨迹上测量了相关数据并标在图上，其中点为物体的抛出点。根据图中数据，物体做平抛运动的初速度________。（取，计算结果保留两位有效数字）
12. 某同学利用如图甲所示的向心力演示器探究小球做圆周运动所需的向心力F与小球质量m、运动半径r和角速度之间的关系。左右塔轮自上而下有三层，每层半径之比由上至下分别是1∶1，2∶1和3∶1（如图乙所示），它们通过不打滑的传动皮带连接，并可通过改变传动皮带所处的层来改变左右塔轮的角速度之比。实验时，将两个小球分别放在短槽的C处和长槽的A（或B）处，A、C分别到左右塔轮中心的距离相等，B到左塔轮中心的距离是A到左塔轮中心距离的2倍，转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮一起匀速转动，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套筒下降，从而露出标尺，标尺上的红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：
（1）本实验采用的主要实验方法为________
A.等效替代法 B.控制变量法 C.放大法
（2）若要探究向心力的大小F与半径r的关系，可以将相同的钢球分别放在挡板C和挡板B处，将传动皮带置于第________层（填“一”、“二”或“三”）。
（3）某次实验时，将质量为和的小球分别放在B、C位置，传动皮带位于第三层，转动手柄，则当塔轮匀速转动时，左右两标尺的露出的格子数之比1∶3，由此可知________。
三、计算题（共计46分）
13. 一根细线与小球相连，使小球在水平面内做匀速圆周运动，已知重力加速度，测得小球质量为，绳长为，绳子与竖直方向夹角为。忽略球的大小，求：
（1）小球的向心力的大小；
（2）计算小球做圆周运动的角速度的大小；
（3）试讨论在绳长一定的情况下，转动角速度如果增大，绳与竖直方向夹角会怎样变化？（说明理由）
14. 若宇航员在月球表面附近自高处以初速度水平抛出一个小球，测出小球的水平射程为。已知月球半径为，万有引力常量为。求：
（1）月球表面的重力加速度；
（2）月球的质量；
（3）月球的平均密度。
15. 如图，高为，倾角为的斜劈固定在水平面上，其上放有质量为，长为的薄木板（厚度可忽略不计），薄板左端与斜劈顶端对齐，薄板与斜劈的动摩擦因数。有质量也为的小物块（可视为质点）从左侧圆弧轨道的最低点A处水平滑出，圆弧轨道的圆心在A的正上方，半径为，A与斜劈顶点的高度差为。小物块从A处滑出后，恰好掉在薄板上端，沿薄板下滑。小物块与薄板的动摩擦因数为。已知薄板下端底部有一挡板。若忽略空气阻力，重力加速度取，求：
（1）在A处小物块对圆弧的压力；
（2）小物块第一次运动至挡板时，小物块在薄板上的运动时间；
（3）小物块第一次与挡板碰撞前瞬间，物块和薄板的速度大小。
