2022-2023学年广东省佛山市南海区重点中学高一（下）期中考试物理试卷（含解析）

2022-2023学年广东省佛山市南海区重点中学高一（下）期中考试物理试卷
1. 如图所示，一辆汽车正在进行水平转弯测试活动，转弯过程中车头附近一悬挂物件向右偏离了竖直方向。设转弯时汽车所受的合外力为，关于本次转弯，下列俯视图可能正确的是( )
A. B.
C. D.
2. 在冬奥会短道速滑项目中，运动员绕周长仅米的短道竞赛．运动员比赛过程中在通过弯道时如果不能很好地控制速度，将发生侧滑而摔离正常比赛路线．图中圆弧虚线代表弯道，即正常运动路线，为运动员在点时的速度方向研究时可将运动员看做质点下列论述正确的是( )
A. 发生侧滑是因为运动员受到的合力方向背离圆心
B. 发生侧滑是因为运动员受到的合力大于所需要的向心力
C. 若在发生侧滑，则滑动的方向在左侧
D. 若在发生侧滑，则滑动的方向在右侧与之间
3. 随着人们生活水平的提高，打高尔夫球将逐渐成为普通人的休闲娱乐。如图所示，假设甲、乙、丙三位运动员从同一点沿不同方向斜向上击出的高尔夫球分别落在水平地面上不同位置、、，三条路径的最高点在同一水平面内，不计空气阻力的影响，则( )
A. 甲击出的高尔夫球落地的速率最大 B. 甲击出的高尔夫球在空中运动时间最长
C. 三个高尔夫球飞到最高点时速度为零 D. 三个高尔夫球击出的初速度水平分量相等
4. 已知地球同步卫星距地面的高度约为地球半径的倍，月球绕地球一圈的时间约为天．如图，某时刻地球、月球和同步卫星的中心在一条直线，此时月球到同步卫星的距离与地球半径之比约为
A. B. C. D.
5. 上世纪年代我国农村常用辘轳浇灌农田，其模型图如图所示，细绳绕在半径为的轮轴上悬挂一个水桶，轮轴上均匀分布着根手柄，柄端有个质量均匀的小球。球离轴心的距离为，轮轴、绳极细及手柄的质量以及摩擦均不计。当手柄匀速转动周把水桶提上来时，则( )
A. 小球的角速度为 B. 轮轴转动的角速度等于小球转动角速度
C. 水桶的速度是小球转动线速度的倍 D. 轮轴转动了周
6. 质量为的足球在地面的位置以速度被踢出后，以速度落到地面的位置，飞行轨迹如图所示。足球在空中达到最高点的速度为，高度为，重力加速度为。则下列说法中正确的是( )
A. 足球由位置到位置，重力做功为
B. 足球由位置到位置，空气阻力做功为
C. 足球由位置到位置，重力势能减少了
D. 足球由位置到位置，外力所做的总功为
7. 如图所示，竖直放置的光滑圆轨道被固定在水平地面上，半径为，一可视为质点的小球逆时针运动通过轨道最低点时，速度大小为，点为圆轨道上与圆心等高的点，小球质量，，则下列说法正确的是( )
A. 小球通过点时对轨道的压力大小为
B. 小球从向运动的过程中对轨道的压力一直减小
C. 小球能运动到与圆心等高的点，且在点的加速度大小为
D. 小球能沿轨道做完整的圆周运动
8. 质量的小型电动汽车在平直的公路上由静止启动，图像甲表示汽车运动的速度与时间的关系，图像乙表示汽车牵引力的功率与时间的关系。设汽车在运动过程中阻力为车重的倍，在末汽车的速度恰好达到最大。重力加速度取。则下列说法正确的是( )
A.
B. 到过程中汽车牵引力做的功为
C. 汽车在到内的平均速度大小为
D. 到内汽车的牵引力为
9. 年月日时分，搭载着神舟十五号载人飞船的长征二号遥十五运载火箭在酒泉卫星发射中心升空，月日时分，神舟十五号载人飞船与天和核心舱成功完成自主交会对接。如图为神舟十五号的发射与交会对接过程示意图，图中为近地圆轨道，为椭圆转移轨道，为天和核心舱所在轨道，飞船在三个轨道上运行的周期分别为、、，、分别为轨道与、轨道的交会点。根据上述信息，下列说法正确的是
A. 飞船在轨道的点需要减速才能进入轨道
B. 飞船从到的过程中，速度逐渐减小
C. 周期大小关系为
D. 飞船在圆轨道上运行时机械能小于在轨道上运行的机械能
10. A、两材料相同的木箱放在同一粗糙水平面上，分别在相同的水平恒力作用下，由静止开始通过相同的位移，若的质量大于的质量，则两过程相比( )
A. 获得动能较大 B. 获得动能较大 C. 运动时间较长 D. 运动时间较长
11. 投壶是从先秦延续至清末的中国传统礼仪和宴饮游戏，礼记传中提到：“投壶，射之细也．宴饮有射以乐宾，以习容而讲艺也．”如图所示，甲、乙两人沿水平方向各射出一支箭，箭尖插入壶中时与水平面的夹角分别为和；已知两支箭质量相同，忽略空气阻力、箭长，壶口大小等因素的影响，下列说法正确的是( )
A. 若两人站在距壶相同水平距离处投壶，甲所投箭的初速度比乙的大
B. 若两人站在距壶相同水平距离处投壶，乙所投的箭在空中运动时间比甲的长
C. 若箭在竖直方向下落的高度相等，则甲投壶位置距壶的水平距离比乙大
D. 若箭在竖直方向下落的高度相等，则甲所射箭落入壶口时速度比乙小
12. 用如图甲所示的向心力实验器，定量探究匀速圆周运动所需向心力的大小与物体的质量、角速度大小、运动半径之间的关系。如图甲，光电门传感器和力传感器固定在向心力实验器上，并与数据采集器连接；旋臂上的砝码通过轻质杆与力传感器相连，以测量砝码所受向心力的大小；宽为的挡光杆固定在距旋臂转轴水平距离为的另一端，挡光杆通过光电门传感器时，计算机可算出旋臂的角速度。
在该实验中，主要采用______ 方法来探究向心力与质量、半径、角速度的关系。
A.控制变量法
B.理想实验法
C.微元法
D.等效替代法
挡光杆某次经过光电门的挡光时间为，砝码做圆周运动的角速度大小为______ 用、、表示。
以为纵坐标，以为横坐标，可在坐标纸中描出数据点作一条如图乙所示直线，若图像的斜率为，则滑块的质量为______ 用、、表示。
13. 如图为验证机械能守恒定律的实验装置示意图。现有的器材为带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重锤。回答下列问题
为完成此实验，除了所给的器材，还需要的器材___填入正确选项前的字母
A.毫米刻度尺 秒表
C.低压直流电源 低压交流电源频率
打点计时器安装时，要求两个限位孔必须在_________________；开始打点时，应先____________，然后_______________。
对于该实验，下列选项中对减小实验误差有利的是____。
A.重锤选用质量和密度较大的金属锤
B.精确测量出重锤的质量
C.用手托稳重锤，接通电源后，撒手释放重锤
D.利用公式来求解瞬时速度
某实验小组利用上述装置，按正确操作得到了一条完整的纸带，由于纸带较长图中有部分未画出，如图所示。纸带上各点是打点计时器打出的计时点其中点为纸带上打出的第一个点。重锤下落高度应从纸带上计时点间的距离直接测出，利用下列测量值能完成验证机械能守恒定律的选项有_______。
A.、和的长度 ．、和的长度
C.、和的长度 ．、和的长度
14. 火车转弯时的运动可看成圆周运动的一部分，为了减轻轮缘与外轨间的挤压，弯道处铁轨的内踏面与外轨道不一样高，火车的车轮与铁轨的位置情况如图所示。请回答以下问题。
转弯处的内、外轨道哪个高一些？火车运动的圆周平面为图中平行于水平面的圆面还是倾斜的圆面？
为防止铁轨与车轮轮缘间的挤压，使火车转弯时所需向心力几乎完全由重力和支持力的合力来提供。已知重力加速度，轨道平面与水平面的倾角为。请推导倾角的正切值与轨道的半径、规定速度的关系式；
为了适应我国经济快速发展的需要，我国铁路部门已多次对火车提速，最高时速已经超过。火车提速需要对原来铁路的弯道进行改造，请你提出一种可行性的改造方案。
15. 如图所示，在水平路段上有一质量为的汽车，正以的速度向右匀速运动，汽车前方的水平路段较粗糙，汽车通过整个路段的图象如图所示在处水平虚线与曲线相切，运动过程中汽车发动机的输出功率保持不变，假设汽车在两个路段上受到的阻力含地面摩擦力和空气阻力等各自有恒定的大小．解题时将汽车看成质点
求汽车在路段运动时所受的阻力大小及路段所受的阻力大小；
求汽车刚好开过点时的加速度；
求路段的长度。
16. 弹珠游戏在孩子们中间很受欢迎，有很多种玩法，其中一种玩法就是比距离，模型如图所示，用内壁光滑的薄壁细圆管弯成的由半圆形圆半径比细管的内径大得多和光滑直管组成的轨道固定在水平桌面上，已知部分的半径，段长。弹射装置将一个质量小球可视为质点以的水平初速度从点弹入轨道，小球从点离开轨道随即进入长，的粗糙水平地面图上对应为，最后通过光滑轨道，从点水平射出，已知距离地面的高度为，不计空气阻力。求：
小球在半圆轨道上运动时的角速度和到达点时对圆管的压力；
若小球能从点运动到点，则小球进入点的速度至少为多大；
若点的高度可以调节，小球仍以从进入，当多高时，水平射程最大，并求出这个最大值．
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：根据图中可知，车内的挂饰偏向了右方，由此可知，汽车正在向左转弯，由于汽车做曲线运动，故合力指向轨迹的内侧，故A正确，BCD错误。
故选：。
做曲线运动时，运动轨迹偏向受力方向。
本题考查曲线运动，学生需了解运动轨迹与受力方向的关系。
2.【答案】
【解析】解：、发生侧滑是因为运动员的速度过大，所需要的向心力过大，运动员受到的合力小于所需要的向心力，而受到的合力方向仍指向圆心，故AB错误。
、若运动员水平方向不受任何外力时沿线做离心运动，实际上运动员要受摩擦力作用，所以滑动的方向在与之间，故C错误，D正确。
故选：。
运动员侧滑实际上是做离心运动，根据离心运动的条件：合外力为零或合外力不足以提供向心力，进行分析。
解决本题的关键要掌握离心运动的条件：合外力为零或合外力不足以提供向心力，通过分析供需关系进行分析。
3.【答案】
【解析】解：、竖直方向运动的高度相等，则运动时间相等，击出初速度的竖直分量相等，故B错误；
C、高尔夫球飞到最高点时竖直速度为，水平速度不变，故C错误；
、由于运动时间相等，水平位移甲的最大，故击出初速度的水平分量甲的最大，据运动的对称性和速度的合成可知甲击出的高尔夫球落地速率最大，故A正确，D错误。
故选：。
三个小球都做斜抛运动，运用运动的分解法，将其运动分解为竖直和水平两个方向研究，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做竖直上抛运动，根据运动学公式列式，再进行分析．
本题主要考查了斜抛运动，对于斜抛运动，要能熟练运用运动的分解法进行分析，掌握不同方向的相关的运动学公式应用是解题的基础．
4.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查开普勒第三定律，根据开普勒第三定律列式即可求解。
【解答】
假设地球半径为，则同步卫星的半径为，假设月球到同步卫星的距离为，
则，代入数据解得，则月球到同步卫星的距离与地球半径之比约为，C正确。

5.【答案】
【解析】
【分析】本题考查传动问题，明确同轴转动角速度相等，以及熟练掌握角速度与线速度的关系式是解题的关键。
【解答】、小球转动的角速度，由于时间未知，所以无法求出小球的角速度，选项A错误
B、转轴和小球同轴转动，则它们转动的角速度相等，选项B正确；
C、水桶上升的速度大小，小球转动线速度大小，则水桶上升的速度大小是小球转动线速度大小的倍，选项C正确；
D、手柄和轮轴同轴转动，手柄匀速转动周，则轮轴也匀速转动周，选项 D错误。
6.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查功能关系，熟悉重力做功与重力势能变化的关系，合力做功与动能变化的关系是解题的关键。
重力做功与路径无关，与高度差有关，上升，重力做负功，重力势能增加，下降，重力做正功，重力势能减少；根据动能定理求解空气阻力做功和外力做的总功。
【解析】
A.足球由位置到位置，重力做负功，为，故A错误；
B.足球由位置到位置由动能定理有，可得足球由位置到位置，空气阻力做功为，故B正确；
C.足球由位置到位置，重力势能减少了，而是动能变化量，因为有空气阻力做功，二者不相等，故C错误；
D.足球由位置到位置，根据动能定理可得外力所做的总功为，故D错误。
故选B。
7.【答案】
【解析】解：、在点根据牛顿第二定律可得：
，
代入数据解得
结合牛顿第三律可知对轨道的压力为，故A错误；
C、从到，根据动能定理可得：
，
代入数据解得
，
在点向心加速度为
竖直方向加速度为，故在点的加速度
，故C错误；
B、设从运动的过程中，重力与压力间的夹角为，
则，减小，变大，
故支持力一直减小，根据牛顿第三定律，小球对轨道的压力不断减小，故B正确；
D、假设恰好通过最高点，在最高点，根据牛顿第二定律可得：，代入数据解得，
从到最高点，设最高点速度为，根据动能定理可得：
，
解得，无解，故不能达到最高点，故D错误；
故选：。
在点根据牛顿第二定律求得小球与轨道间的相互作用力，从到根据动能定理求得达到点的速度，利用牛顿第二定律求得向心加速度和竖直方向的加速度，即可求得合加速度，从到的过程中表示出支持，根据速度和夹角即可判断，根据动能定理求得到达最高点的速度即可判断是否到达。
本题主要考查了竖直面内的圆周运动，利用好牛顿第二定律和动能定理，关键是正确的受力分析，找出函数关系式即可。
8.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查恒定加速度启动与恒功率运动问题，根据机车保持恒定的加速度启动，先做匀加速直线运动，当功率增大到最大功率后做变加速直线运动，最后牵引力减小到等于阻力时，速度取到最大值，做匀速直线运动，根据求解阻力；汽车做匀加速运动的牵引力最大，根据牛顿第二定律求解；根据动能定理求解变加速运动的位移；根据功的公式求牵引力的功。
【解答】
A.当牵引力等于阻力时，速度取到最大值，则，又解得 故A错误；
B.过程中汽车牵引力已达到最大功率，所以牵引力做的功为，故B正确；
C.过程变加速过程中，根据动能定理得，解得，则平均速度， 故C错误；
D.内汽车的加速度，根据牛顿第二定律有，解得，故D错误。
故选B。

9.【答案】
【解析】
【分析】
本题主要考查卫星变轨问题以及开普勒第二定律和开普勒第三定律的应用。飞船从低轨道进入高轨道需要加速，机械能增大；根据开普勒第二定律可知飞船从近地点到远地点运动的过程中速度逐渐减小；根据开普勒第三定律分析飞船在三个轨道上运行的周期大小关系，由此分析即可正确求解。
【解答】
A.飞船在轨道的点需要加速才能进入轨道，故A错误；
B.根据开普勒第二定律可知，飞船从到的过程中，速度逐渐减小，故B正确；
C.设飞船在轨道和轨道的运行半径分别为和，则飞船在轨道上的半长轴，由开普勒第三定律有，因为，可知周期大小关系为，故C正确；
D.飞船从低轨道进入高轨道时需要加速，机械能增大，飞船在圆轨道上运行时机械能大于在轨道上运行的机械能，故D错误。

10.【答案】
【解析】【详解】根据
可知与地面的摩擦力较大，根据动能定理
地面对的摩擦力做负功更多，恒力做功相等，可知获得动能较小，获得动能较大，故B正确，A错误；
根据牛顿第二定律
可得
的质量较大，则加速度较小，根据
解得
可知运动时间较长，故C正确，D错误。
故选BC。
11.【答案】
【解析】解：根据题意，设位移与水平方向的夹角为，速度与水平方向的夹角为，
则由平抛运动规律有：
若两人站在距壶相同水平距离处投壶，则有：
根据，可得：
则可知，甲所投的箭在空中运动时间长，
又根据可知，两人的水平距离相同，甲所投的箭在空中运动时间长，则甲所投箭的初速度较小，故AB错误；
若箭在竖直方向下落的高度相等，则箭在空中运动时间相等，且有：
根据可知，则甲所投箭的初速度较小，
又根据可知，甲、乙所射箭落入壶口时竖直速度相等，
则由可得，甲所射箭落入壶口时速度比乙小，故C错误，D正确。
故选：。
根据竖直方向的运动规律求解时间，根据运动的合成与分解求解水平初速度，根据水平方向的运动规律分析水平位移。
平抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动；解决本题的关键知道分运动和合运动具有等时性，知道平抛运动的时间由高度决定，与初速度、物体的质量等无关。
12.【答案】
【解析】探究一个物理量与多个物理量之间的关系时，需要用控制变量法。故A正确，BCD错误。
故选：。
根据题意可知，每次经过光电门时的速度为
由公式可知，砝码做圆周运动的角速度大小为
根据题意，由公式可得
结合图像有
解得
故答案为：；；。
根据控制变量法的特点分析判断；
根据平均速度和角速度、线速度、半径关系式计算角速度；
根据向心力公式推导结合图像计算。
本题考查探究匀速圆周运动所需向心力的大小与物体的质量、角速度大小、运动半径之间的关系实验，要求掌握实验原理、实验装置、数据处理。
13.【答案】 ；同一竖直线上；接通电源；释放纸带；；。
【解析】
【分析】
解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的仪器、操作步骤和数据处理以及注意事项；
为减小摩擦阻力，打点计时器安装时，要求两个限位孔必须在同一竖直线上；根据实验原理和要求：实验中先接通电源，再释放纸带
根据实验原理，结合实验中的注意事项后分析解答
依据这段时间内的平均速度等于中间时刻瞬时速度，从而确定动能的变化，再依据重力势能表达式，进而确定重力势能的变化，即可验证。
对于实验的具体操作，不光要靠记忆理解，要亲自动手实验，切实去体会．正确解答实验问题的前提是明确实验原理，从实验原理出发进行分析所需实验器材、所测数据、误差分析等，会起到事半功倍的效果。
【解答】
通过打点计时器计算时间，故不需要秒表；打点计时器应该与交流电源连接；需要刻度尺测量纸带上两点间的距离；故选AD。
为减小摩擦阻力，打点计时器安装时，要求两个限位孔必须在同一竖直线上；根据实验原理和要求：实验中先接通电源，再释放纸带。
、实验供选择的重锤应选相对质量较大、体积较小、密度较大的物体，这样能减少摩擦阻力的影响，从而减小实验误差，故A正确；
B、因为我们是比较、的大小关系，故可约去比较，不需要测量出重锤的质量，故B错误；
C、重锤不是用手托着，而是用手提着纸带的上端，先接通电源，再释放重锤，故C错误
D、如果把重物的实际运动看成自由落体运动，再运用自由落体的规律求解速度，那么就不需要验证；故D错误。
故选A。
根据这段时间内的平均速度等于中间时刻瞬时速度，结合动能的增加量与重力势能的减小量表达式分析。
A、当用、 和不是相邻相等时间的位移，不能求出打某个点重锤的速度，故不能验证机械能守恒，故A错误；
B、当用、和的长度时，同理，依据和的长度，可求得点的瞬时速度，从而求得到点的动能变化，因知道间距，则可求得重力势能的变化，可以验证机械能守恒，故B正确；
C、当用、和的长度时，求得、两点的瞬时速度，从而求得、两点的动能变化，因知道、两点的间距，则可求得重力势能的变化，可以验证机械能守恒，故C正确；
D、当用、和的长度时，依据和长度，能求得点与点的瞬时速度，从而求得动能的变化，而间距不知道，则无法验证机械能守恒，故D错误；
故选BC。
14.【答案】解：使火车转弯时所需向心力几乎完全由重力和支持力的合力来提供，因此需外轨道比内轨道高；因火车转弯时的圆周平面在某一平行于水平面内，所以火车运动的圆周平面为图中平行于水平面的圆面。
火车转弯时受力如图所示，根据牛顿第二定律有
解得
火车提速后需要将增大 ，根据中表达式可知可以增大铁轨弯道的半径或增大内、外轨高度差。

【解析】见答案
15.【答案】解： 汽车在 路段做匀速直线运动，根据平衡条件，有
，
计算得出
方向与运动方向相反；
时汽车处于平衡态，有： ，
计算得出
时汽车开始减速运动，根据牛顿第二定律，有：
代入数据可得
计算得出
，方向与运动方向相反
对于汽车在 段运动，由动能定理得
代入数据可得
计算得出

【解析】见答案
16.【答案】解：角速度

小球在段做匀速直线运动，合外力为，根据牛顿运动定律，小球处于平衡态，，支持力为，根据牛顿第三定律，支持力和压力属于作用力与反作用力，大小相等。所以对圆管的压力为．
小球从点到点根据动能定理满足：
得速度
小球从点到点根据动能定理满足：
得：
过了点小球做平抛：
得到与的数学关系：
即当时，的最大值为

【解析】见答案
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