江西省宁冈县中2022-2023学年高一下学期期中考试物理试题（含答案）

宁冈县中2022-2023学年高一下学期期中考试
物理
一、选择题 （共11题，每题4分，共44分，1-7单选，8-11多选。）
1．有两个高度相同、倾角不同的光滑斜面，将一个物体分别从两个斜面的顶端由静止释放滑至底端，则两次过程相比（ ）
A．物体滑至底端时的速度相同 B．重力做功的平均功率相同
C．物体增加的动能相同 D．物体下滑时的加速度相同
2．轮船在水中航行时所受阻力与速度成正比．轮船功率为P时，它匀速行驶的速度为v；当轮船的功率为4P时，轮船匀速行驶的速度为（ ）
A．v B．2v C．4v D．8v
3．人造卫星、宇宙飞船、航天飞机等航天器进入轨道后可近似认为绕地球做匀速圆周运动，航天器舱中的人和物将随航天器一起做圆周运动，若某宇航员手托着一个小球静止站立于航天器内，下列说法正确的是（　　）
A．小球在太空中将失去惯性
B．宇航员对小球的支持力大小等于小球的重力
C．太空舱中，宇航员利用台秤无法测出小球的质量
D．航天器运行时与地球之间将不存在相互作用力
4．假设人造卫星绕地球做匀速圆周运动，当卫星绕地球运动的轨道半径增大到原来的2倍时，则有（　　）
A．卫星运动的线速度将减小到原来的
B．卫星所受的向心力将减小到原来的一半
C．卫星运动的周期将增大到原来的2倍
D．卫星运动的角速度将增大到原来的2倍
5．在某次乒乓球发球练习中，球从球桌边沿的正上方高度水平抛出，初速度垂直于球桌边沿，恰好擦着网落至对方桌边沿处，如图所示。下列操作中仍可能使乒乓球落到对方一侧桌面上的是（不计空气阻力和乒乓球的转动）（　　）
A．只增大发球的高度
B．只增大发球的初速度
C．同时减小发球的高度和发球的初速度
D．同时增大发球的高度和发球的初速度
6．一轻杆的一端固定质量为m的小球，以另一端为圆心在竖直平面内做圆周运动，轻杆长为l，以下说法中正确的是(　　)
A．小球过最高点时的最小速度为
B．小球过最高点时，杆的弹力不可以等于零
C．小球到最高点时速度v>0，小球一定能通过最高点做圆周运动
D．小球过最高点时，杆对球的作用力一定与小球所受重力方向相反
7．“嫦娥四号”月球探测器成功在月球背面软着陆，这是人类首次成功登陆月球背面。如图所示，假设“嫦娥四号”在半径为r的圆形轨道Ⅰ上绕月球运行，周期为T.某时刻“嫦娥四号”在A点变轨进入椭圆轨道Ⅱ，在月球表面的B点贴近月球表面飞行，三点在一条直线上.已知月球的半径为R，引力常量为G，则（　　）
A．在轨道Ⅱ上A和B两点的加速度之比为
B．在轨道Ⅱ上A和B两点的线速度之比为
C．从A点运动到B点的时间为
D．月球的平均密度为
8．如图A→E过程为一个做匀变速曲线运动的质点的轨迹，已知质点在B点时速度与加速度相互垂直，则下列说法中正确的是（　　）
A．质点在A点的加速度比在B点的大
B．质点在A点时加速度与速度夹角大于90°
C．质点在D点的速率比在C点大
D．质点从A到D加速度与速度的夹角先增大后减小
9．如图所示，在水平地面上的点以的速度跟地面成角射出一弹丸，恰好以的速度垂直穿入竖直墙壁上的小孔，下面说法正确的是（ ）
A．在点以跟大小相等的速度，跟方向相反射出弹丸，它必定落在地面上的点
B．在点以跟大小相等的速度，跟方向相反射出弹丸，它必定落在地面上的点
C．在点以跟大小相等的速度，跟方向相反射出弹丸，它必定落在地面上的点的左侧
D．在点以跟大小相等的速度，跟方向相反射出弹丸，它必定落在地面上的点的右侧
10．如图所示，一根细线下端拴一个金属小球P，细线的上端固定在金属块Q上，Q放在带小孔的水平桌面上．小球在某一水平面内做匀速圆周运动(圆锥摆)．现使小球在一个更高一些的水平面上做匀速圆周运动(图上未画出)，两次金属块Q都保持在桌面上静止．则后一种情况与原来相比较，下面的判断中正确的是(　　)
A．小球P运动的周期变大
B．小球P运动的线速度变大
C．小球P运动的角速度变大
D．Q受到桌面的支持力变大
11．如图所示，在竖直平面内固定有两个很靠近的同心圆轨道，外圆光滑内圆粗糙.一质量为的小球从轨道的最低点以初速度向右运动，球的直径略小于两圆间距，球运动的轨道半径，取，不计空气阻力，设小球过最低点时重力势能为零，下列说法正确的是（　　）
A．若要小球不挤压内轨，则一定不小于
B．若小球第一次运动到最高点时速度大小为零，则一定大于
C．若小球运动到最高点时速度为零，则小球克服摩擦力做功一定为零
D．若小球开始运动时初动能为，则足够长时间后小球的最大动能为
二、实验题（共20分）
12．某同学用如图所示装置做探究向心力大小与角速度大小的关系。装置中水平光滑直杆随竖直转轴一起转动，一个滑块套在水平光滑杆上，用细线将滑块与固定在竖直转轴上的力传感器连接，细绳处于水平伸直状态，当滑块随水平杆一起匀速转动时，细线的拉力就是滑块做圆周运动需要的向心力。拉力的大小可以通过力传感器测得，滑块转动的角速度可以通过轻质角速度传感器测得。
（1）要探究向心力与角速度的大小关系，则需要采用___________
A．放大法 B．等效替代法 C．微元法 D．控制变量法
（2）保持滑块的质量m和到竖直转轴的距离不变，仅多次改变竖直转轴转动的快慢，测得多组力传感器的示数F及角速度传感器的示数，根据实验数据得到的图线斜率为k，则滑块到竖直转轴的距离为___________。（用题目中的字母表示）
（3）若水平杆不光滑，根据（2）得到图线如图所示，图线的斜率将___________。（填“增大”“不变”或“减小”）图线与横轴的交点为，若去掉细线，保持滑块到竖直转轴的距离不变，转轴转动的最大角速度为___________（用题目中的字母表示）。
13．(1)在做“探究平抛运动”的实验时，让小球多次从同一高度释放沿同一轨道运动，通过描点法画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，将正确的选项前面的字母填在横线上___________．
A．调节斜槽的末端保持水平
B．每次释放小球的位置必须不同
C．小球运动时不应与木板上的白纸(方格纸)相接触
D将球的位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将点连成折线
(2)未来在一个未知星球上用如图甲所示装置研究平抛运动的规律，悬点O正下方P点处有水平放置的炽热电热丝，当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断，小球由于惯性向前飞出做平抛运动，现对小球采用频闪数码照相机连续拍摄，在有坐标纸的背景屏前，拍下了小球在做平抛运动过程中的多张照片，经合成后，照片如图乙所示，a、b、c、d为连续四次拍下的小球位置，已知照相机连续拍照的时间间隔是0.10s，照片大小如图中坐标所示，又知该照片的长度与实际背景屏的长度之比为1︰4，则：
①由以上信息，可知a点___________(选填“是”或“不是”)小球的抛出点；
②由以上及图信息，可以推算出该星球表面的重力加速度为___________m/s2；
③由以上及图信息，可以算出小球平抛的初速度是___________ m/s；
④由以上及图信息，可以算出小球在b点时的速度是___________m/s．
三、计算题（共36分）
14．如图所示，从高为h的斜面顶端A点以速度v0水平抛出一个小球，小球落在斜面底端B点（已知重力加速度大小为g，不计空气阻力），求：
（1）小球从抛出到落到B点所经过的时间；
（2）小球落到B点时的速度大小。
15．如图所示，用一根长为L的细线,一端系一质量为m的小球(可视为质点)，另一端固定在一光滑锥体顶端，锥面与竖直方向的夹角，当小球在水平面内绕锥体的轴做匀速圆周运动的线速度为v时，细线的张力为T。（已知，，重力加速度为g，计算结果可用根式表示）
（1）求值为多大时，物体与圆锥体恰好无压力；
（2）当时，求绳对物体的拉力。
16．如图所示为固定在竖直平面内的轨道，倾斜直轨道与光滑圆弧轨道相切，圆弧轨道的圆心角为，半径为，C端水平，段的动摩擦因数。竖直墙壁高，紧靠墙壁在地面上固定一个和等高、底边长的斜面。一个质量为的小物块（视为质点）在倾斜轨道上从距离B点处由静止释放，从C点水平抛出。重力加速度g取，不计空气阻力。
（1）求小物块运动到C点时的速度大小；
（2）求小物块运动到C点时，轨道对小物块的支持力大小；
（3）求小物块击中斜面时的动能大小。
1．C
A．设高度为h，斜面的倾角为，下滑过程中根据动能定理得
解得
方向沿斜面向下，由于倾角不同，所以速度方向不同，故A错误；
BD．斜面的长度
根据牛顿第二定律，有
解得
根据
解得
由于斜面坡角不同，所以加速度不同，运动的时间也不同，但重力做的功相同，所以重力做功的平均功率不同，故BD错误；
C．根据动能定理可知，动能的增加量等于重力做的功，所以物体增加的动能相同，故C正确。
故选C。
2．B
根据
P=Fv
当匀速运动时
F=f
其中
f=kv
则
P=kv2
则当轮船的功率为4P时，轮船匀速行驶的速度为2v。
故选B。
3．C
A．惯性是物体固有属性，只与质量有关，由于小球在太空中质量不变，则惯性不变，A错误；
B．太空中的物体都处于完全失重状态，故宇航员对小球的支持力为零，小球的重力不为零，B错误；
C．完全失重状态下，台秤无法测出小球的质量，C正确；
D．航天器运行时仍受地球对其的万有引力作用，D错误。
故选C。
4．A
人造卫星做匀速圆周运动时，万有引力提供向心力，则有
解得
A．当星绕地球运动的轨道半径增大到原来的2倍时，根据
可知卫星运动的线速度将减小到原来的，A正确；
B．根据
可知所以向心力将减小到原来的四分之一，B错误；
C．根据
可知卫星运动的周期将增大到原来的2倍，C错误；
D．根据
可知卫星运动的角速度减小，变为原来的，D错误。
故选A。
5．C
A．只增大发球的高度，则球在球网左侧的落点更接近球网，则球可能不过网，选项A错误；
B．只增大发球的初速度，则球在球网左侧的落点更接近球网，则球可能不过网，选项B错误；
C．同时减小发球的高度和发球的初速度，可使球在球网左侧的落点更远离球网，可使球落在右侧台面上，选项C正确；
D．同时增大发球的高度和发球的初速度，则球在球网左侧的落点更接近球网，则球可能不过网，选项D错误；
故选C。
6．C
AC．轻杆带着物体做圆周运动，只要物体能够到达最高点就可以了，所以速度可以为零，当小球到最高点时速度v＞0，小球一定能通过最高点做圆周运动，故A错误，C正确；
B．当小球在最高点恰好只有重力提供它的向心力的时候，此时球对杆没有作用力，故B错误；
D．小球在最高点时，如果速度恰好为，则此时恰好只有重力作为它的向心力，杆和球之间没有作用力，如果速度小于，重力大于所需要的向心力，杆就要随球由支持力，方向与重力的方向相反，故D错误．
故选C．
7．C
A．“嫦娥四号”在轨道Ⅱ上A和B两点的万有引力分别为
则加速度之比为
故A错误；
B．由开普勒第二定律，有
整理，可得
故B错误；
C．椭圆轨道的半长轴为
设在椭圆轨道上运行的周期为，由开普勒第三定律有
从A点运动到B点的时间为
解得
故C正确；
D．月球的平均密度为
“嫦娥四号”在轨道Ⅰ上绕月球做匀速圆周运动，有
月球的体积可以表示为
联立，可得
故D错误。
故选C。
8．BC
A．质点做匀变速曲线运动，加速度不变，A错误；
B．匀变速曲线运动的加速度保持不变，由题意可知，质点运动到B点时速度方向与加速度方向恰好互相垂直，速度沿B点轨迹的切线方向，在B点速度沿水平方向，则知加速度方向向下，合外力也向下，质点做匀变速曲线运动，合外力恒定不变，物体在A点受力的方向向下，而速度的方向向右上方，A点的加速度与速度的夹角大于90，B正确；
C．质点由C到D过程中，速度方向和所受力的方向夹角为锐角，物体加速运动，则D点的速度比C点速度大，C正确；
D．质点所受合力方向竖直向下，从A到D过程，速度的方向从斜向右上方到水平向右再到斜右下方，加速度与速度的夹角不断减小，D错误。
故选BC。
9．AC
A．弹丸恰好以速度垂直穿入竖直墙壁上的小孔，反向看为平抛运动，所以在点以跟大小相等、方向相反的速度射出弹丸，它必定落在地面上的点，故A正确；
BCD．从到做平抛运动，所以，所以在点以跟大小相等的速度、跟方向相反射出弹丸，平抛运动的水平位移会增大，它必定落在地面上点的左侧，故C正确，BD错误。
故选：AC。
10．BC
试题分析:设细线与竖直方向的夹角为θ，细线的拉力大小为T，细线的长度为L．P球做匀速圆周运动时，由重力和细线的拉力的合力提供向心力，如图，
则有向心力mgtanθ=mω2Lsinθ，得角速度，周期，线速度，使小球改到一个更高一些的水平面上做匀速圆周运动时，θ增大，则线速度和角速度都增大，而周期变小，故A错误，B、C正确；金属块Q保持在桌面上静止，对于金属块和小球研究，竖直方向没有加速度，根据平衡条件得知，Q受到桌面的支持力等于两个物体的总重力，保持不变．故D错误．
考点：向心力；线速度、角速度和周期
11．ABD
A．小球如果不挤压内轨，小球的重力提供向心力，由牛顿第二定律得
由于小球不挤压内轨，则小球在整个运动过程中不受摩擦力作用，只有重力做功，机械能守恒，从最低点到最高点过程中，由机械能守恒定律得
解得
则小球要不挤压内轨，最低点速度应大于等于，故A正确；
B．如果内圆光滑，小球在运动过程中不受摩擦力，小球在运动过程中机械能守恒，如果小球运动到最高点时速度为0，由机械能守恒定律得
小球在最低点时的速度
由于内圆粗糙，小球在运动过程中要克服摩擦力做功，则小球在最低点时的速度应大于，故B正确；
C．若小球运动到最高点时速度为0，则小球在运动过程中一定与内圆接触，受到摩擦力作用，要克服摩擦力做功，故C错误；
D．小球恰好能通过外轨最高点，在最低点的动能至少为
若小球恰能到达与圆心等高处，由于重力在此过程中沿法线的分力背离圆心，所以小球一定在外轨运动，由
可知，初动能为，现小球的初动能为大于而小于，说明小球在运动过程中会与内轨接触，要克服摩擦力做功，机械能减少，经过足够长时间后，最终小球将有两种可能，一种是在上半个圆内轨某处静止，一种是在轨道的下半圆沿外轨做往复运动，到达与圆心同高位置处速度为零，则小球的最终机械能
故在最低点时动能最大为，故D正确。
故选ABD。
12． D 不变
(1)[1]向心力的影响因素有多个，要探究向心力与角速度的大小关系，则需要采用控制变量法，D正确。
故选D。
(2)[2]保持滑块的质量m和到竖直转轴的距离不变，仅多次改变竖直转轴转动的快慢，测得多组力传感器的示数F及角速度传感器的示数，由向心力公式可得
根据实验数据得到的图线斜率为k，则
滑块到竖直转轴的距离为
(3)[3]若水平杆不光滑，则满足
即
故根据(2)得到图线斜率不变。
[4]当F=0时，，可得
若去掉细线，保持滑块到竖直转轴的距离不变，最大静摩擦力作为向心力，故转轴转动的最大角速度为。
13． AC 是 8 0.8
(1)A.通过调节使斜槽末端保持水平，是为了保证小球做平抛运动，故A正确；
B.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，故B错误；
C.D. 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，故C正确，D错误．
故选AC.
(2) ①由于物体在竖直方向做自由落体运动，由图可知：相等时间内竖直方向的位移比1:3:5，故故竖直方向初速度为零，所以a点是小球的抛出点；
②该照片的长度与实际背景屏的长度之比为1︰4，则：在竖直方向有△h=gT2，△h=h2 h1=8cm，
根据△h=gT2解得：g=8m/s2；
③T=0.1s，则初速度v0==0.8m/s；
④由匀变速运动中间时刻的瞬时速度等于平均速度，=0.8m/s
m/s
14．（1）；（2）
（1）设小球飞行时间为t，根据平抛运动的规律，可得竖直方向上有
解得；
（2）设小球落到B点时的竖直速度为vy，则竖直方向上
vy＝gt＝g＝
根据平行四边形定则得小球落到B点时的速度大小为
v＝＝
15．（1）；（2）
（1）由题意知，当小球重力与绳子拉力的合力刚好提供向心力时，物体与圆锥恰好无压力即
联立解得
（2）大于，故小球脱离圆锥体，设绳与竖直方向的夹角为
联立解得
又
绳上的拉力为
16．（1）；（2）；（3）
（1）根据几何关系，倾斜直轨道的倾角为。小物块由A运动到C，根据动能定理可得
解得
（2）当小物块运动到C点时，根据牛顿第二定律可得
解得小物块运动到C点时，轨道对物块的支持力为
（3）如图所示
设小物块落到斜面上时水平位移为x，竖直位移为y，根据几何关系可得
代入数据可得
由平抛运动的规律得
联立解得
则有
小物块从C点抛出到击中斜面前的速度大小为
此时小物块的动能为