2022-2023学年安徽省淮北市五校联盟高一（下）期中物理试卷（含解析）

淮北市五校联盟2022-2023学年高一（下）期中物理试卷
一、单选题（本大题共6小题，共24分）
1. 关于曲线运动，下列说法正确的是( )
A. 合外力的方向与物体速度方向不相同，物体一定做曲线运动
B. 物体在做曲线运动的过程中，某点的加速度方向不可能沿轨迹在该点的切线方向
C. 若合力方向与速度方向垂直，合力只改变物体速度的方向，不改变其速度的大小
D. 做曲线运动物体的加速度方向与其所受合外力方向不一定相同
2. 牛顿时代的科学家们围绕万有引力的研究，经历了大量曲折顽强而又闪烁智慧的科学实践．在万有引力定律的发现历程中，下列叙述不符合史实的是( )
A. 开普勒研究了第谷的行星观测记录，提出了开普勒行星运动定律
B. 牛顿将行星与太阳、地球与月球、地球与地面物体之间的引力规律推广到宇宙中的一切物体，得出了万有引力定律
C. 卡文迪许在实验室中准确地得出了引力常量的数值
D. 根据天王星的观测资料，哈雷利用万有引力定律计算出了海王星的轨道
3. 工地上起吊重物的吊车如图所示，某次操作过程中，液压杆收缩，吊臂绕固定转轴顺时针匀速转动，吊臂上有、两点，，下列关于、两点的说法正确的是( )
A. 加速度之比为： B. 线速度之比为：
C. 角速度之比为： D. 周期之比为：
4. 截至年月日，“祝融号”火星车在火星表面工作个火星日，累计行驶米。与地球相比，火星半径约为地球的，质量的为地球的。忽略火星和地球的自转影响，火星表面的重力加速度约为地球表面重力加速度的( )
A. B. C. D.
5. 明代出版的天工开物一书中就有牛力齿轮水车图如图所示，记录了我们祖先的劳动智慧．若、、三齿轮车半径的大小关系，则( )
A. 齿轮的角速度比的大 B. 齿轮与的角速度大小相等
C. 齿轮与边缘的线速度大小相等 D. 齿轮边缘的线速度比边缘的大
6. 如图甲所示，战国时期开始出现的拨浪鼓现在为一种小型儿童玩具，其简化模型如图乙所示，拨浪鼓边缘上与圆心等高处关于转轴对称的位置固定有长度分别为、的两根不可伸长的细绳，两根细绳另一端分别系着质量不同的小球、，其中。现匀速转动手柄使两小球均在水平面内匀速转动，连接、的细绳与竖直方向的夹角分别为和，下列判断正确的是( )
A. 一定有 B. 一定有
C. 一定有 D. 和的大小关系与悬球质量有关
二、多选题（本大题共4小题，共16分）
7. 如图所示，质量为的物体内有光滑圆形轨道，现有一质量为的小滑块沿该圆形轨道的竖直面做圆周运动，、为圆周的最高点和最低点，、与圆心在同一水平线上．小滑块运动时，物体保持静止，关于物体对地面的压力和地面对物体的摩擦力，下列说法正确的是( )
A. 滑块运动到点时，，摩擦力方向向左
B. 滑块运动到点时，，摩擦力方向向右
C. 滑块运动到点时，，与地面无摩擦力
D. 滑块运动到点时，，摩擦力方向向左
8. 年月，红军为突破“围剿”决定强渡大渡河。首支共产党员突击队冒着枪林弹雨依托仅有的一条小木船坚决强渡。若河面宽，水流速度，木船相对静水速度，则( )
A. 渡河的最短时间为 B. 渡河的最短时间为
C. 渡河的最短航程为 D. 渡河的最短航程为
9. 如图所示，海王星绕太阳沿椭圆轨道运动，为近日点，为远日点，、为轨道短轴的两个端点，运行的周期为，若只考虑海王星和太阳之间的相互作用，则海王星在从经、、再返回的运动过程中( )
A. 从到所用时间小于
B. 从到阶段，速率一直变小
C. 海王星在点的角速度等于点的角速度
D. 海王星运行轨道半长轴的三次方与其运行周期的平方之比与海王星的质量有关
10. 如图所示，三个小球从不同高处、、分别以水平初速度、、抛出，落在水平面上同一位置，且：：：：，若不计空气阻力，则下列说法正确的是( )
A. 、、三个小球水平初速度之比：：：：
B. 、、三个小球水平初速度之比：：：：
C. 、、三个小球通过的位移大小之比为：：
D. 、、三个小球落地速度与水平地面夹角的正切值之比为：：
三、实验题（本大题共2小题，共16分）
11. 用如图所示的装置来探究小球做圆周运动所需向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系此图是探究过程中某次实验时装置的状态。
本实验研究向心力的大小与质量关系时，要保持________相同填字母代号。
A、和；、和；、和；、和；
图中两个钢球质量和半径相等，则是在研究向心力的大小与_______的关系填字母代号。
A、质量；、角速度；、半径；
若图中标尺上红白相间的等分格显示出两个小球的向心力的比值为，则与皮带连接的两个变速塔轮的半径之比为_______选填字母代号
A、；、；、；、
12. 在做“研究平抛物体的运动”的实验时，通过描点法画出小球平抛运动的轨迹，并求出平抛运动的初速度．实验装置如图所示．
关于这个实验，
除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉之外，下列器材中还需要的是______ ．
A.秒表 重垂线 天平 弹簧秤
可引起实验误差的原因是______
A.安装斜槽时，斜槽末端切线方向不水平
B.确定轴时，没有用重垂线
C.斜槽不是绝对光滑的，有一定摩擦
D.根据曲线计算平抛运动的初速度时，在曲线上取作计算的点离原点较近
某同学用如图所示的装置，进行了“探究平抛运动规律”的实验：
某同学采用频闪摄影的方法拍摄到如图所示的“小球做平抛运动”的闪光照片的一部分，图中每个背景方格的边长均为那么拍摄照片时所用闪光频率是______ ，小球平抛的初速度为______ ，小球运动到点的速度为______
四、计算题（本大题共4小题，共44分）
13. “嫦娥一号”探月卫星发射升空，实现了中华民族千年奔月的梦想。年月日，“嫦娥一号”探月卫星在近地点处通过发动机短时点火，实施变轨。变轨后卫星从远地点高度万余公里的椭圆轨道进入远地点高度万余公里的椭圆轨道，直接奔向月球。已知地球质量大约是月球质量的倍，地球半径大约是月球半径的倍，地球的第一宇宙速度是。求：
“嫦娥一号”奔向月球的过程中，“嫦娥一号”控月卫星通过月、地之间的某一位置时，月球和地球对它的引力大小相等，该位置到月球中心与到地球中心的距离之比是多少？
月球的第一宇宙速度保留三位有效数字。
14. （10分）如图所示，水平地面上有一竖直墙，现将一小球以的速度，从离地面高的点水平抛出，小球撞到墙上的点，点离地面的高度为，不计空气阻力，取，求：
小球到达点时速度的大小；
两点间的水平距离。
15. （12分）如图所示，在光滑的水平桌面上有一光滑小孔，一根轻绳穿过小孔，一端连接质量为的小球，另一端连接质量为的重物求：
当球沿半径为的圆做匀速圆周运动，其角速度为时，对地面的压力为多大？
要使物体对地面恰好无压力，球的角速度应为多大？
16. （13分） 如图所示，半径为，内径很小的光滑半圆管道竖直放置，质量为的小球以某一速度进入管内，小球通过最高点时，对管壁的压力为。求：
小球从管口飞出时的速率；
小球落地点到点的水平距离。
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
既然是曲线运动，它的速度的方向必定是改变的，所以曲线运动一定是变速运动。在恒力作用下，物体可以做曲线运动，如平抛运动，而匀速圆周运动受到的是变力，是变加速曲线运动。
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。
【解答】
A、曲线运动是变速运动，一定有加速度，物体所受合外力的方向与速度方向不相同，物体不一定做曲线运动，比如合外力的方向与速度方向相反，物体做直线运动，故A错误；
B、曲线运动是变速运动，一定有加速度，物体所受合外力的方向与速度方向不相同，则加速度方向不可能沿轨迹在该点的切线方向，故B正确。
C、合力方向与速度方向始终垂直，合力才只改变物体速度的方向，不改变其速度的大小，故C错误；
D、根据牛顿第二定律可知，加速度的方向一定与合外力的方向相同，故D错误。
故选：。
2.【答案】
【解析】解：、开普勒总结出了行星运动的三大规律，故A正确；
B、牛顿将行星与太阳、地球与月球、地球与地面物体之间的引力规律推广到宇宙中的一切物体，得出了万有引力定律，故B正确；
C、牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许在实验室中准确地得出了引力常量的数值，故C正确；
D、海王星是英国人亚当斯和法国人勒威耶根据万有引力推测出这颗新行星的轨道和位置，柏林天文台年轻的天文学家伽勒和他的助手根据根据勒威耶计算出来的新行星的位置，发现了第八颗新的行星--海王星，故D错误；
本题选择错误的，故选：。
根据物理学史和常识解答，记住著名物理学家的主要贡献即可．
本题考查物理学史，是常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，这也是考试内容之一．
3.【答案】
【解析】解：吊臂上、两点是同轴传动，转动周期相同，角速度相同，故CD错误。
A.根据向心加速度公式，得：：：，故A错误。
B.根据公式，得：：，故B正确。
故选：。
吊臂上、两点是同轴传动，转动周期相同，角速度相同，再向心加速度公式、线速度与角速度的关系求解相关量。
本题主要考查了匀速圆周运动的同轴转动方式，关键抓住角速度不变这一特点。
4.【答案】
【解析】解：根据可知，代入数据解得火星表面重力加速度是地球的，故ABC错误，D正确；
故选：。
根据万有引力近似等于重力可知重力加速度的表达式，代入数据可解得。
本题主要考查了万有引力定律及其应用，要熟记公式并熟练转化，代入数值运算即可，整体难度不大。
5.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查圆周运动的线速度、角速度，两轮边缘接触，则边缘线速度相同，两轮绕同一轴转动，角速度相同。根据圆周运动的线速度、角速度列关系式即可求解。
解题的关键是掌握齿轮边缘的线速度与齿轮边缘的线速度相等，齿轮、的角速度
【解答】
解：根据齿轮传动线速度大小相等，同轴转动角速度相等可知，
齿轮边缘的线速度与齿轮边缘的线速度相等，即：，
齿轮、的角速度相等，即：，
由，，
因为，且，，
可得：，，则ABC错误，D正确。
故选D。
6.【答案】
【解析】
【分析】
设半径为，绳长为，对小球进行受力分析，结合牛顿第二定律列式计算出角度和长度的关系。
本题主要考查了圆周运动的相关应用，根据受力分析得到向心力的大小，结合向心力公式完成计算即可。
【解答】
设拨浪鼓半径为，细绳长为，小球在水平面内做匀速圆周运动，设细绳与竖直方向的夹角为，有，解得：，可知细绳与竖直方向的夹角与小球的质量无关，根据题述可知小球做圆周运动的角速度相同，由于，根据公式可判断出，故A正确，BCD错误。
故选：。
7.【答案】
【解析】解：、小滑块在点时，滑块对的作用力在竖直方向上，系统在水平方向不受力的作用，所以没有摩擦力的作用，所以A错误。
B、小滑块在点时，需要的向心力向右，所以对滑块有向右的支持力的作用，对受力分析可知，地面要对物体有向右的摩擦力的作用，在竖直方向上，由于没有加速度，物体受力平衡，所以物体对地面的压力，所以B正确。
C、小滑块在点时，滑块的向心力向上，所以对物体的压力要大于的重力，故受到的滑块的压力大于，那么对地面的压力就要大于，所以C正确。
D、小滑块在点和的受力的类似，由的分析可知，D错误。
故选：。
小滑块在竖直面内做圆周运动，小滑块的重力和圆形轨道对滑块的支持力的合力作为向心力，根据在不同的地方做圆周运动的受力，可以分析得出物体对地面的压力和地面对物体的摩擦力的大小．
小滑块做圆周运动，分析清楚小滑块做圆周运动的向心力的来源，即可知道小滑块和之间的作用力的大小，再由牛顿第三定律可以分析得出地面对的作用力．
8.【答案】
【解析】解：、当船头指向对岸时，渡河时间最短，最短时间为
故A错误，B正确；
、根据题意可知，船在静水中的速度大于水流速度，则通过调整船头方向，可以使船的合速度方向指向正对岸，则渡河的最短航程为，故D错误，C正确。
故选：。
当船头垂直于河岸时，渡河时间最短，根据求解最短时间；船在静水中的速度大于水流速度，则船能到达正对岸，渡河的最短航程为河宽。
本题考查小船过河问题，解题关键是知道小船渡河时间最短和位移最小得条件，结合运动学公式求解即可。
9.【答案】
【解析】解：根据开普勒第二定律可知，海王星在点速率最大，在点速率最小，则从到阶段，速率一直变小，由对称性可知，从运动到的过程中所用时间为，则从到所用时间小于，故AB正确；
C.根据题意，根据线速度的计算公式可得：
可得：
根据题意可知：
则有，故C错误；
D.由开普勒第三定律可知，海王星运行轨道半长轴的三次方与其运行周期的平方之比与中心天体的质量有关，即与太阳的质量有关，故D错误。
故选：。
根据开普勒第二定律分析出海王星的速率变化趋势，结合对称性得出对应的时间关系；
根据线速度的计算公式得出半径的大小关系得出角速度的大小关系；
根据开普勒第三定律结合题意完成分析。
本题主要考查了开普勒定律的相关应用，熟悉开普勒定律的内容，结合线速度的计算公式即可完成分析。
10.【答案】
【解析】解：、三个小球都做平抛运动，竖直方向做自由落体运动，根据得：，
由图知：、、三个小球下落的高度之比：：：：，
所以三次小球运动的时间比：：：：，
水平位移相等，由得：、、三个小球水平初速度、、：：，故A错误，B正确；
C、小球的位移大小为，相等，：：：：，则得位移大小之比：：：：，故C错误；
D、小球落地速度与水平地面夹角的正切值，则、、三个小球落地速度与水平地面夹角的正切值之比为：：，故D正确。
故选BD。
三个小球被抛出后做平抛运动．由题意可知三次小球的水平距离相同，可根据竖直方向的位移比求出时间比，再根据水平速度等于水平位移与时间的比值，就可以得到水平速度的比值．由速度的分解求落地速度与水平地面夹角的正切值之比。
本题是平抛运动规定的直接应用，抓住水平方向和竖直方向运动的时间相等解题，得到各量的表达式，由比例法求解比较简便。
11.【答案】；
；

【解析】
【分析】
该实验采用控制变量法，所以研究向心力的大小与质量关系时，要保持角速度和半径相同；
图中抓住质量不变、半径不变，研究向心力与角速度的关系；
根据向心力之比求出两球转动的角速度之比，结合，根据线速度大小相等，求出与皮带连接的变速轮塔对应的半径之比。
本实验采用控制变量法，即要研究一个量与另外一个量的关系，需要控制其它量不变；知道靠皮带传动，变速塔轮的线速度大小相等。
【解答】
本实验采用控制变量法，所以研究向心力的大小与质量关系时，要保持角速度和半径相同，故ABD错误，C正确；
故选C；
图中两个钢球质量和半径相等，则是在研究向心力的大小与角速度的关系，故选B；
根据，两球的向心力之比为：，半径和质量相等，则转动的角速度之比为：，因为靠皮带传动，变速塔轮的线速度大小相等，根据，知与皮带连接的变速塔轮对应的半径之比为：，故选D。
故答案为：；；。
12.【答案】；；；；
【解析】解：在做“研究平抛物体的运动”实验时，除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉之外，下列器材中还需要重锤线，确保小球抛出是在竖直面内运动．故B正确．
故选：．
、安装斜槽时，斜槽末端切线方向不水平，则小球不是做平抛运动，一定会引起实验误差；
B、确定轴时，没有用重垂线，则坐标轴不能保证竖直，会引起实验误差；
C、斜槽不是绝对光滑的，有一定摩擦不会影响，只要保证小球每次从静止由同一高度释放即可，故C不会有实验误差；
D、根据曲线计算平抛运动的初速度时，在曲线上取作计算的点离原点较近，会引起读数时的相对误差较大，故应在轨迹上选取离坐标原点点较远的一些点来计算初速度，会引起实验误差；
故选：
竖直方向，根据匀变速直线运动的推论：
得：
则
小球平抛运动的初速度，
点竖直方向速度，
则点速度为．
故答案为：；；，，
保证小球做平抛运动必须通过调节使斜槽的末端保持水平，了解作图法处理数据的注意事项，明确该实验的具体操作；根据平抛运动的特点，熟练应用运动学中的基本规律来解决平抛运动问题．
在实验中如何实现让小球做平抛运动是关键，同时让学生知道描点法作图线方法；解决平抛实验问题时，要特别注意实验的注意事项，注意运动学基本规律的应用．
13.【答案】解：设该位置到月球中心和到地球中心的距离分别为和，月球的质量为，控月卫星的质量为，则由题意可得
解得；
设中心天体的质量为，半径为，第一宇宙速度为，则根据牛顿第二定律可得
解得
则地球与月球的第一宇宙速度之比为
所以月球的第一宇宙速度为。
【解析】根据万有引力定律写出月球和地球对“嫦娥一号”的引力，计算“嫦娥一号”到月球中心与到地球中心的距离比，根据万有引力提供向心力计算月球的第一宇宙速度。
本题考查万有引力定律在天体运动中的应用，解决此类问题的突破点是万有引力提供向心力。
14.【答案】解：小球由点到点做平抛运动，竖直方向速度：，
小球到达点时的速度，
联立；两式代入数据解得：。
设小球由到运动的时间为，则
竖直方向：，
水平方向：，
联立解得。
答：小球到达点时速度的大小为；
两点间的水平距离为。
【解析】小球做平抛运动，竖直方向速度，合速度；
根据竖直方向位移时间关系求解时间，小球水平方向做匀速直线运动，根据位移公式求。
解决本题的关键知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，分析隐含的几何关系，结合运动学公式灵活研究．
15.【答案】解：设绳子上拉力为，根据向心力公式有：
对根据平衡状态有：
解得：
由牛顿第三定律：
故物体对地面的压力为为；
物体处于将要离开而尚未离开地面的临界状态时地面给它的支持力为零，所以有：
绳子上拉力：
对根据向心力公式有：
解得：
当球的角速度为时，物体处于将要离开而尚未离开地面的临界状态。
【解析】本题主要考查向心力的来源，解决本题的关键知道绳子的拉力提供做圆周运动的向心力，结合受力平衡列出平衡方程进行求解，注意研究对象的灵活选择。
受到重力、支持力和拉力，根据受力平衡求出拉力．对，拉力提供所需的向心力，根据向心力公式，求出绳子上拉力，然后根据处于平衡状态，求出地面给的支持力，根据牛顿第三定律可知物体对地面的压力；
物体处于将要离开而尚未离开地面的临界状态时地面给它的支持力为零，由此可以求出绳子上拉力，然后以为研究对象根据向心力公式可以求出球的角速度的大小。
16.【答案】解：当小球对管下壁有压力时，则有：
解得：
当小球对管上壁有压力时，则有：
解得：
小球从管口飞出后做平抛运动，
竖直方向上：，
答：小球从管口飞出时的速率为或；
小球落地点到点的水平距离为或。
【解析】本题主要考查了圆周运动向心力公式及平抛运动基本公式的直接应用，要注意有两种情况，难度适中。
对管壁的压力分为对上壁和下壁的压力两种情况，根据向心力公式即可求得小球从管口飞出时的速率；
小球从管口飞出后做平抛运动，根据平抛运动的基本规律即可求解。