广东省广州16中2022-2023学年高一下学期期中考试物理试题（含解析）

广州16中2022-2023学年高一下学期期中考试
物理试卷
第I卷
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1．用细线拴住一个小球在光滑的水平面内做匀速圆周运动，下列描述小球运动的物理量发生变化的是(　　)
A．线速度 B．角速度 C．转速 D．周期
2．人站在超市自动扶梯的斜面上，与扶梯一起沿斜面匀速上升，如图。则在这个过程中，脚底所受的摩擦力（　　）
A．等于零，对人不做功 B．沿斜面向上，对人做正功
C．沿斜面向上，对人做负功 D．垂直斜面向上，对人不做功
3．一辆汽车在水平公路上转弯，沿曲线由M向N行驶，速度逐渐减小。汽车转弯时所受合力F与轨迹关系图正确的是（　　）
A． B． C． D．
4．如图所示，A、B、C三点分别为自行车的大齿轮、小齿轮、后轮的边缘上的点，大、小齿轮通过链条连接，后轮和小齿轮绕共同的轴转动，则（　　）
A．对A、B两点向心加速度的关系适用于“向心加速度与半径成正比”
B．对A、C两点向心加速度的关系适用于“向心加速度与半径成正比”
C．对B、C两点向心加速度的关系适用于“向心加速度与半径成正比”
D．对B、C两点向心加速度的关系适用于“向心加速度与半径成反比”
5．如图是摩托车比赛转弯时的情形。转弯处路面常是外高内低，摩托车转弯有一个最大安全速度，若超过此速度，摩托车将发生滑动。摩托车（　　）
A．受到沿半径方向向外的离心力作用
B．所受外力的合力小于所需的向心力
C．将沿其线速度的方向沿直线滑动
D．摩托车将沿其半径方向沿直线滑动
6．己知地球的质量约为月球质量的 80倍，地球的直径约为月球直径的4倍，同一物块在地球表面所受地球万有引力约为在月球表面所受万有引力的
1687年牛顿在总结了前人研究成果的基础上提出了万有引力定律，并通过月—地检验证明了地球对地面物体的引力与行星对卫星的引力具有相同的性质。当时牛顿掌握的信息有：地球表面的重力加速度g=9.8m/s2，月球绕地球做圆周运动的轨道半径为r=3.8×108m，约为地球半径的60倍，月球的公转周期约为27.3天。下列关于月—地检验的说法中正确的是(　　)
A．5倍 B．20倍 C．倍 D． 倍
7．如图，细绳的一端固定于O点，另一端系一个小球，在O点的正下方钉一个钉子A，小球从一定高度摆下，当细绳与钉子相碰时，钉子的位置越靠近小球，小球（　　）
A．的加速度越小
B．的角速度越小
C．的线速度越大
D．拉绳的力越大
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分，在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8．关于曲线运动，下列说法正确的是（　　）
A．曲线运动一定是变速运动
B．速度不断改变的物体一定做曲线运动
C．做曲线运动的物体的加速度一定不为零，但可以为恒量
D．做曲线运动的物体的加速度方向与速度方向可能在同一直线上
9．我国复兴号动车在世界上首次实现速度350km/h自动驾驶功能，成为我国高铁自主创新的又一重大标志性成果。一列质量为m的动车，初速度为v0，以恒定功率P在平直轨道上运动，经时间t达到该功率下的最大速度vm，设动车行驶过程所受到的阻力f保持不变。动车在时间t内（　　）
A．做匀加速直线运动 B．加速度值逐渐减小
C．牵引力的功率P= fv0 D．牵引力的功率P= fvm
10．研究表明，地球自转在逐渐变慢，3亿年前地球自转的周期约为22小时。假设这种趋势会持续下去，地球的其他条件都不变，未来人类发射的地球同步卫星与现在的同步卫星相比（　　）
A．角速度变小 B．线速度变小
C．向心加速度变大 D．距地面的高度变小
第II卷
三、非选择题，共54分，考生根据要求作答。
11．（6分）我们可以设法描绘出物体平抛运动的轨迹，然后通过轨迹分析平抛运动的特点，图甲是研究平抛运动的实验器，利用此装置获得平抛小球的运动轨迹。
（1）以下是实验过程中的一些做法，其中合理的有_________（填选项字母）
A．必须选用光滑的导轨
B．斜槽轨道的末端保持水平
C．整个装置必须在竖直平面内
D．可以让小球在斜槽导轨不同位置释放，移动接球槽，记录落点位置
（2）如图乙是根据实验得到平抛小球的运动轨迹，O为平抛的起点，在轨迹上取三点1、2、3测得的数据列表．根据数据求得小球平抛运动的初速度v0=_______m/s，小球过点2的速度v2=_________m/s．(结果保留两位有效数字，g取10m/s2)
数据组 1 2 3
x/cm 10 20 30
y/cm 5 20 45
12． (10分)
某小组设计了“利用圆锥摆验证圆周运动向心力表达式”实验．实验器材包括：直流电动机（可调节转速）、细竹棒、细线、小球（质量为m，可看成质点）、铁架台（带铁夹）、刻度尺、细棉线长度为L、胶水．实验步骤：
①如图1，用胶水把细竹棒中心固定在电动机转轴上；
②按图2 把直流电动机固定在铁架台上，细竹棒保持水平，用导线把电动机接入电路中；
③把一端系有小球的细棉线系牢在细竹棒的一端，测出系线处到转轴距离x；合上开关，电动机转动，使小球在水平面上做匀速圆周运动，调节电动机的转速，使小球转速在人眼可分辨范围为宜。
④测出小球做圆周运动的半径r．
⑤用秒表测出小球转20圈所用时间t，求出小球转动周期T．
⑥实验中小球做圆周运动时摆角为θ，改变电动机转速，重复上述过程多次(5次)，作出tanθ-图象如图3．
根据实验请完成以下内容：
(1)如图2可求sinθ =________(用L、x、r表示)；向心力F=________(用m、θ、重力加速度g表示)．
(2)步骤⑤可求小球圆周运动的周期T=_________．
(3)分析图3：如果tanθ与成________关系(选填“正比”“反比”)，直线的斜率值与表达式：_______(用π和重力加速度g表示) 相等，则向心力公式的正确性得到验证．
13．（10分）某卡车在限速60的公路上与路旁障碍物相撞。处理事故的警察在泥地中发现一个小的金属物体，可以判断，它是车顶上一个松脱的零件，事故发生时被抛出而陷在泥里。警察测得这个零件在事故发生时的原位置与陷落点的水平距离为17.3m，车顶距泥地的高度为2.45m。请你根据这些数据为该车是否超速提供证据。
14．（12分）如图，一长为L的轻杆一端固定在水平转轴上，另一端固定一质量为m的小球。轻杆随转轴在竖直平面内做角速度为ω的匀速圆周运动，重力加速度g：
（1）小球运动到最低点时，求杆对球的拉力大小；
（2）小球运动到水平位置A时，求杆对球的向心力大小；
（3）小球运动到最高点时，求杆对球的作用力；
15．（16分）如图甲所示是某款竞技玩具，其装置结构示意图如图乙虚线框内所示。整个装置在水平桌面上，小车（可视为质点）从A点水平弹出后，沿直线轨道通过阻挡门（阻挡门的位置可在间调节）后经回旋弯道的最低点B点进入竖直回旋弯道，再通过直线轨道从C点水平飞出，轨道各部分平滑连接，小车进入得分区域则挑战成功。已知A、B之间的距离，圆形回旋弯道半径，之间的距离，之间的高度差，水平距离．小车与直线轨道各部分之间的摩擦因数均为，其它轨道光滑。小车质量，经过B点的速度与经过弯道最高点的速度满足关系，忽略空气阻力。
(1)若小车从C点飞出后恰好到达N点，求小车在C点的速度大小；
(2)若小车恰好能够过回旋弯道的最高点，计算分析小车能否进入得分区域：
(3)若小车经过阻挡门前后瞬间的速度大小之此为，当小车以的初速度弹出时，阻挡门距离A点多远距离时，小车能够进入得分区域。
参考答案：
1．A
【解析】小球做匀速圆周运动，速度的大小不变，即速率不变，方向时刻改变．所以小球的速度不断改变，选项A符合题意；角速度的大小和方向都不变，故B不符合题意；周期和转速是标量，匀速圆周运动中周期和转速是不变的，故CD不符合题意；
故选A．
2．B
【解析】人站在超市电动扶梯的斜面上，与扶梯一起沿斜面匀速上升，则人处于平衡状态，受重力、支持力、沿斜面向上的静摩擦力，其中支持力垂直斜面，不做功，重力做负功，静摩擦力做正功，故ACD错误，B正确。
故选B。
3．C
【解析】汽车沿曲线由M向N行驶，受到的合力方向在轨迹的凹侧，由于速度减小，可知合力方向与速度方向的夹角大于。
故选C。
4．C
【解析】由图可知，大齿轮与小齿轮为同缘传动，因此
小齿轮与后轮为同轴传动，因此
根据可得，加速度与半径成正比，则ω需要是常量，即要选取角速度相同的两个点，即BC两点；
根据可得，加速度与半径成反比，则v需要是常量，即要选取线速度相同的两个点，即AB两点
故ABD错误，C正确。
故选C。
5．B
【解析】A．摩托车只受重力、地面支持力和地面的摩擦力作用，没有离心力，A项错误；
B．摩托车正常转弯时可看作是匀速圆周运动，所受的合力等于向心力，如果向外滑动，说明提供的向心力即合力小于需要的向心力，B项正确；
CD．摩托车将在沿线速度方向与半径向外的方向之间做离心曲线运动，C、D项错误。
故选B。
6．A
【解析】物体在地球表面受到地球万有引力为
物体在月球表面受到月球万有引力为
故BCD错误，A正确。
故选A。
7．D
【解析】AD．细绳与钉子相碰前后线速度大小不变，半径变小，根据牛顿第二定律有
则拉力为
可知小球质量一定，钉子的位置越靠近小球，半径越小，向心加速度越大，向心力越大，则拉力越大，故D正确，A错误；
BC．根据机械能守恒定律可知，小球在绳子与钉子相碰时处于最低点，此时的线速度不变，但是转动的半径变小，角速度变大，故BC错误；
故选D。
8．AC
【解析】A．曲线运动的速度方向一定变化，即速度一定变化，一定是变速运动，故A正确；
B．匀加速直线运动的速度也是不断变化的，但是其做的是直线运动，不是曲线运动，故B错误；
C．物体做曲线运动时，由于速度一直变化，因此加速度一定不为0；但是曲线运动可能受恒力的作用，如平抛运动，只受重力作用，故C正确；
D．物体做曲线运动时，其加速度与速度的方向一定不在同一条直线上，故D错误。
故选AC。
9．BD
【解析】AB．由
可知，速度不断增大则牵引力不断减小，由
可知动车做加速度逐渐减小的加速运动，故A错误，B正确；
CD．达到最大速度时牵引力与阻力相等，所以牵引力的功率
P= fvm
故D正确，C错误；
故选BD。
10．AB
【解析】由题意可知，未来地球自转的周期将进一步变长，所以未来发射的地球同步卫星的周期也将变长。设地球质量为M，同步卫星的质量为m，轨道半径为r，运行周期为T，万有引力提供向心力
化简可得
可见要增大同步卫星的运行周期，需增大同步卫星的轨道半径，则同步卫星距地球的高度将变大。由
及
可知，同步卫星的向心加速度、线速度和角速度都将变小。故AB正确，CD错误
故选AB。
11． BC 1.0 2.2
【解析】（1）A．小球在运动中摩擦力每次都相同，斜槽轨道是否光滑，不影响小球抛出时的初速度是否相同，故A错误；
B．为了保证小球做平抛运动，斜槽末端必须水平，故B正确；
C．小球运动时挡板及白纸应保持竖直，保证小球竖直方向自由落体，故C正确；
D．每次必须从斜槽上同一位置由静止释放小球，保持每次抛出的初速度相同，保证小球每次的轨迹都一样。故D错误。
故选BC。
（2）由表可得，1到2和2到3因两段对应的水平距离相等，故两段运动的时间相等，
相同的时间段内，竖直位移分别为h1=20-5=15cm和h2=45-20=25cm，故在竖直方向由
可得
水平速度
2点的竖直分速度为：
，
2点的速度为：
。
12． （1）；mgtanθ（2）（3） 正比；
【解析】（1）如图2，
小球在运动过程中受到重力和绳子的拉力，重力和绳子的拉力的合力提供小球做圆周运动的向心力，或者是绳子拉力的水平分量提供向心力。
故；
（2）小球做圆周运动的周期为
（3）根据向心力公式可知
得
根据上面的表达式可以推测tanθ-图象是直线，且其斜率为一常量；
分析图3，如果tanθ与成正比关系(即图像是过原点的一条直线)，直线的斜率值的表达式为，则向心力公式的正确性得到验证．
13．超速
【解析】，松脱的零件做平抛物体运动，根据
得
由
得
故而该车超速了。
14．（1）；（2）；（3）见解析
【解析】（1）小球运动到最低点时，由牛顿第二定律可得
可得杆对球的拉力大小为
（2）小球运动到水平位置A时，水平方向有
（3）小球运动到最高点时，设杆对球的作用力F2竖直向下，由牛顿第二定律可得
可得
当时，F2=0，即杆对球没有作用力；
当时，F2>0，，杆对球的作用力竖直向下；
当时，F2<0，，杆对球的作用力竖直向上。
15．(1)1.5m/s；(2)可以；(3)
【解析】(1) 小车从C点飞出后在竖直方向上有
可解得，在水平方向上有
(2)小车恰好能够过回旋弯道的最高点的速度为v，重力完全提供向心力有
由题中条件可得
在水平面BC运动过程由牛顿第二定律及运动学公式可得
联立可解得，则平抛的水平位移为
对比条件可知小车能落入MN间，所以小车可以进入得分区。
(3)小车能进入的分区的条件
可解得，由运动学公式可得
可解得
因小车需顺利通过圆轨道最高点，因此，故vB应满足的条件为
设经过阻挡门前的速度为，经过阻挡门后的速度为，阻挡门距离A点的距离为x，由运动学公式可得
可得经过阻挡门前的速度为
由题中条件可知
联立可得，由运动学公式可得
代入数据可解得，因阻挡门在段，故
即阻挡门距离A点距离在此区间内，小车能够进入得分区域。