2022-2023学年天津市部分区高一（下）期中物理试卷-普通用卷（含解析）

2022-2023学年天津市部分区高一（下）期中物理试卷
一、单选题（本大题共5小题，共25.0分）
1. 做曲线运动的物体，在运动过程中，一定变化的物理量是( )
A. 速率 B. 速度 C. 合力 D. 加速度
2. 质点作曲线运动从到速率逐渐增加，如图，有四位同学用示意图表示到的轨迹及速度方向和加速度的方向，其中正确的是( )
A. B. C. D.
3. 小船在静水中的速度是，今小船要渡过一河流，渡河时小船朝对岸垂直划行，若航行至中心时，水流速度突然增大，则渡河时间将( )
A. 不变 B. 减小 C. 增大 D. 无法确定
4. 如图是一种叫“指尖陀螺”的玩具。当将陀螺绕位于中心的转轴旋转时，陀螺上、两点的周期及线速度的关系正确的是( )
A. B. C. D.
5. 秋千的吊绳有些磨损．在摆动过程中，吊绳最容易断裂的时候是秋千( )
A. 在下摆过程中 B. 在上摆过程中 C. 摆到最高点时 D. 摆到最低点时
二、多选题（本大题共3小题，共15.0分）
6. 有一物体在高为处以初速度水平抛出，落地时速度为，水平位移为，重力加速度为，则能用来计算该物体在空中运动时间的公式有( )
A. B. C. D.
7. 在铁路转弯处，往往使外轨略高于内轨，这是为了( )
A. 增加火车轮子对外轨的挤压
B. 增加火车轮子对内轨的挤压
C. 使火车车身倾斜，利用重力和支持力的合力提供转弯所需的向心力
D. 限制火车向外脱轨
8. 如图所示，在匀速转动的圆筒内壁上，有一物体随圆筒一起转动而未滑动，下列说法正确的是( )
A. 物体受到个力的作用，分别是重力、弹力、摩擦力和向心力
B. 物体受到个力的作用，分别是重力、弹力和摩擦力
C. 当圆筒的角速度增大以后，物体会相对于圆筒发生滑动
D. 当圆筒的角速度增大以后，弹力增大，摩擦力不变
三、实验题（本大题共2小题，共18.0分）
9. 图甲是“研究平抛物体的运动”的实验装置图。
实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端切线______ ，每次让小球从______ 选填“相同”或“不同”位置由静止释放，使每次平抛的初速度相同。
图乙是正确实验取得的数据，其中为抛出点，则此小球做平抛运动的初速度为______ 。取
10. 如图所示是探究向心力的大小与质量、角速度和半径之间关系的实验装置图，匀速转动手柄，可以使变速塔轮和以及长槽和短槽随之匀速转动，槽内的小球也随着做匀速圆周运动。使小球做匀速圆周运动的向心力由横臂的挡板对小球的压力提供。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。根据标尺上露出的红白相间等分标记，可以粗略计算出两个球所受向心力的比值。
现将两小球分别放在两边的槽内，为了探究小球受到的向心力大小和角速度的关系，下列说法中正确的是______ 。
A.在小球运动半径相等的情况下，用质量相同的小球做实验
B.在小球运动半径相等的情况下，用质量不同的小球做实验
C.在小球运动半径不等的情况下，用质量不同的小球做实验
D.在小球运动半径不等的情况下，用质量相同的小球做实验
在该实验中应用了______ 选填“理想实验法”“控制变量法”或“等效替代法”来探究向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系。
当用两个质量相等的小球做实验，且左边小球的轨道半径为右边小球的倍时，转动时发现右边标尺上露出的红白相间的等分格数为左边的倍，那么，左边塔轮与右边塔轮之间的角速度之比为______ 。
四、简答题（本大题共2小题，共6.0分）
11. 如图所示，是一座半径为的圆弧形拱桥。一质量为的汽车，行驶到拱形桥顶端时，汽车运动速度为，取。求：
此时汽车运动的向心加速度大小；
此时汽车所受向心力的大小；
此时汽车对桥面的压力大小。
12. 如图所示，半径的光滑半圆环轨道处于竖直平面内，半圆环与粗糙的水平地面相切于圆环的端点。一质量的小球以初速度在水平地面上向左做加速度的匀减速直线运动，运动后，冲上竖直半圆环，最后小球落在点，重力加速度取。求：
小球运动到点时的速度大小；
小球从点落到点的时间；
若的距离为，小球经过点时对轨道的压力大小。
五、计算题（本大题共1小题，共10.0分）
13. 如图所示，一个大轮通过皮带拉着小轮转动，皮带和两轮之间无滑动，大轮半径是小轮半径的两倍，大轮上的一点与转轴的距离是半径的，当大轮边缘上点的向心加速度是时，求：
大轮上的点的向心加速度是多少？
小轮上边缘处的点的向心加速度是多少？
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：、匀速圆周运动的速度的大小是不变的，即速率是不变的，故A错误；
B、做曲线运动的物体，在运动过程中，速度的方向一定变化，故速度是一定变化的物理量，故B正确；
、物体受到与速度不共线的合力或加速度时做曲线运动，但是合力与加速度可以是恒定不变的，比如平抛运动，加速度与合外力均不变，故CD错误；
故选：。
根据物体做曲线运动的条件分析做曲线运动的物体加速度和合外力是不是变化；根据做曲线运动的物体，速度的方向判断速度是不是变量。
本题关键是对质点做曲线运动的条件的考查，匀速圆周运动，平抛运动等都是曲线运动，对于它们的特点要掌握住。
2.【答案】
【解析】解：、由图示可知，加速度方向与速度方向夹角大于度，物体做减速运动，故A错误；
B、由图示可知，速度方向与加速度方向相同，物体做直线运动，不做曲线运动，故B错误；
C、由图示可知，加速度在速度的右侧，物体运动轨迹向右侧凹，故C错误；
D、由图示可知，加速度方向与速度方向夹角小于度，物体做加速曲线运动，故D正确；
故选：。
当物体速度方向与加速度方向不在同一直线上时，物体做曲线运动，加速度指向曲线凹的一侧；当加速度与速度方向夹角小于度时物体做加速运动；当加速度的方向与速度方向大于度时物体做减速运动；分析图示情景然后答题．
知道物体做曲线运动的条件，分析清楚图示情景即可正确解题．
3.【答案】
【解析】解：将小船的实际运动沿着船头指向和顺着水流方向正交分解，由于分运动互不干扰，故渡河时间与水流速度无关，只与船头指向方向的分运动有关，故船航行至河中心时，水流速度突然增大，只会对轨迹有影响，对渡河时间无影响。
故A正确，BCD错误。
故选：。
小船实际参与了两个分运动，沿着船头指向的匀速直线运动和顺着水流方向的匀速直线运动，由于分运动与合运动同时进行，互不干扰，故渡河时间由沿船头方向的分运动决定，与水流速度无关。
本题关键抓住渡河时间只与沿船头指向方向的分运动有关，与沿水流方向的分运动无关。
4.【答案】
【解析】解：由题可知，、两点同轴转动，则、两点的角速度相等，根据公式：可得，、的周期相等，故B正确，A错误；
由图可得，点转动半径大于点的转动半径，根据
可得：，故CD错误；
故选：。
B、两点属于同轴转动，角速度相同；
角速度、线速度、半径的关系式：。
解题关键是知道同轴转动时各点的角速度是相等的，根据周期公式、线速度公式即可求解。
5.【答案】
【解析】解：因为单摆在摆动过程中，靠径向的合力提供向心力，设单摆偏离竖直位置的夹角为，则有：，因为最低点时，速度最大，最小，则绳子的拉力最大，所以摆动最低点时绳最容易断裂。故D正确，、、C错误。
故选：。
单摆在摆动的过程中，靠径向的合力提供向心力，通过牛顿第二定律分析哪个位置拉力最大．
解决本题的关键知道单摆做圆周运动向心力的来源，运用牛顿第二定律进行分析．
6.【答案】
【解析】解：物体做平抛运动，根据水平方向上以速度做匀速直线运动可得该物体在空中运动时间。
根据运动的合成与分解可得落地时速度，其中是落地时的竖直分速度。
根据竖直方向上做自由落体运动可得：，和
解得物体在空中运动时间；，和
则用来计算该物体在空中运动时间的公式有：，，。故AC正确，BD错误。
故选：。
物体做平抛运动，在水平方向上以速度做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动。根据运动的合成与分解，结合运动学公式求解。
处理曲线运动的基本方法是运动的分解，把曲线运动转化为直线运动求解；平抛运动在水平方向的分运动是匀速直线运动，在竖直方向上的分运动是自由落体运动。
7.【答案】
【解析】解：火车轨道外高内低，火车转弯时，轨道的支持力与火车的重力的合力指向弧形轨道的圆心，为火车转弯提供了部分向心力，减轻了轮缘与外轨的挤压，同时在一定程度上限制了火车转弯时发生离心运动，即限制火车向外脱轨，故AB错误，CD正确。
故选：。
火车转弯时，为防止车轮边缘与铁轨间的摩擦，通常做成外轨略高于内轨，火车高速转弯时不使外轨受损，则拐弯所需要的向心力由支持力和重力的合力提供。根据牛顿第二定律分析。
本题是实际应用问题，考查应用物理知识分析处理实际问题的能力，本题与圆锥摆问题类似，基础是对物体进行受力分析。
8.【答案】
【解析】解：、物体做匀速圆周运动，合力指向圆心，对物体受力分析，受重力、向上的静摩擦力、指向圆心的支持力，如图所示
，向心力是一个效果力，故A错误，B正确；
、重力与静摩擦力平衡，与物体的角速度无关，故增大角速度，支持力提供向心力，所以当圆筒的角速度增大以后，向心力变大，物体所受弹力增大，最大静摩擦力变大，竖直方向仍然平衡，物体不会滑动，所以C错误，D正确；
故选：。
物块随圆筒一起做圆周运动，靠弹力提供向心力，依据牛顿第二定律判断弹力的变化，抓住竖直方向上平衡判断摩擦力的变化．
解决本题的关键知道物体做圆周运动的向心力的来源，结合牛顿第二定律进行求解．
9.【答案】水平 相同
【解析】解：为了保证小球做平抛运动，实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端切线水平；
为了保证小球每一次抛出时速度相等，每次让小球从相同位置由静止释放；
竖直方向
水平方向
其中，
联立解得：
故答案为：水平；相同；。
根据实验原理掌握正确的实验操作；
根据平抛运动不同方向上的运动特点，结合运动学公式得出小球的初速度。
解决该题的关键是熟记实验原理和实验的注意事项，熟记平抛运动的运动学公式。
10.【答案】 控制变量法 ：
【解析】解：根据向心力公式：可知，本实验应采用控制变量法，即探究小球受到的向心力大小和角速度的关系时，应保证小球的质量和小球运动的半径相等。故A正确，BCD错误；
故选：。
本实验采用了控制变量法来探究向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系。
根据题意有：
两式相比可得：
故解得：
即左边塔轮与右边塔轮之间的角速度之比为：。
故答案为：；控制变量法；：。
根据实验原理，结合向心力的计算公式得出需要控制不变的物理量；
根据实验原理掌握正确的实验原理；
根据题目条件，结合向心力的计算公式得出角速度的比值关系。
本题主要考查了圆周运动的探究实验，根据实验原理掌握正确的实验操作，结合向心力的计算公式即可完成分析。
11.【答案】解：汽车运动的向心加速度大小为：
解得：
汽车所受向心力的大小为：
根据牛顿第二定律可得：
解得：
由牛顿第三定律可得，汽车对桥面的压力大小为。
答：此时汽车运动的向心加速度大小为；
此时汽车所受向心力的大小为；
此时汽车对桥面的压力大小为。
【解析】根据向心加速度的计算公式得出向心加速度的大小；
根据牛顿第二定律得出向心力的大小；
根据牛顿第二定律和牛顿第三定律得出汽车对桥面的压力。
本题主要考查了圆周运动的相关应用，熟悉向心加速度的计算公式，结合牛顿第二定律即可完成分析。
12.【答案】解：小球向左匀减速运动，根据速度位移公式可得：
解得：
到小球做平抛运动，则
解得：
到小球在水平方向，有
解得：
在点，有
解得：
根据牛顿第三定律可得小球经过点时对轨道的压力大小为
答：小球运动到点时的速度大小为；
小球从点落到点的时间为；
若的距离为，小球经过点时对轨道的压力大小为。
【解析】根据运动学公式得出小球的速度大小；
根据竖直方向上的运动特点，代入数据计算出落地的时间；
根据牛顿第二定律得出小球受到的支持力，结合牛顿第三定律即可完成分析。
本题考查了平抛运动、圆周运动、牛顿定律的综合运用，知道圆周运动向心力的来源以及平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律是解决本题的关键。
13.【答案】
【解析】共轴转动的点角速度大小相等，靠传送带传到的点线速度大小相等，根据，求出线速度、角速度、向心加速度之间的关系．
解决本题的关键知道共轴转动角速度相等，靠传送带传动线速度大小相等．知道线速度、角速度、向心加速度之间的关系．
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