湖北省丹江口市第二中学2022-2023学年高一下学期期中考试物理试卷（含解析）

丹江口市第二中学2022-2023学年高一下学期期中考试物理卷
考试范围：曲线运动、万有引力、机械能；考试时间：75分钟；
第I卷（选择题）
一、单选题
1．关于做曲线运动的物体，下列说法正确的是（　　）
A．所受合外力可以为零
B．所受合外力一定为恒力
C．所受合外力一定为变力
D．所受合外力的方向与物体的速度方向一定不在一条直线上
2．如图，网球运动员训练时，在同一高度的前后两个不同位置将网球击出后，垂直击中竖直墙上的同一点。不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A．两轨迹中网球撞墙前的速度可能相等
B．沿轨迹1运动的网球击出时的初速度大
C．从击出到撞墙，沿轨迹2运动的网球在空中运动的时间短
D．沿轨迹1运动的网球刚要撞墙时的速度小
3．做匀速圆周运动的两物体A和B，半径之比为，线速度之比，周期之比为（　　）
A． B． C． D．
4．地球同步卫星离地心距离为，运行速度为， 加速度为，地球赤道上的物体随地球自转的加速度为，第一宇宙速度为，地球半径为， 则以下正确的是（　　）
A． B．
C． D．
5．从同一高度以相同的速率向不同方向抛出质量相同的几个物体，不计空气阻力，则（　　）
A．从抛出到落地过程中，重力所做的功不一定相同
B．从抛出到落地过程中，重力的平均功率一定相同
C．它们落地时的动能一定相同
D．它们落地时重力的瞬时功率一定相同
6．如图所示，长为L的木板水平放置，在木板的A端放置一个质量为m的物体，现缓慢抬高A端，使木板以左端为轴在竖直面内转动，使木板转到与水平面成α角时物体开始滑动，此时停止转动木板，物体滑到木板底端时的速度为v，则在整个过程中（　　）
A．支持力对物体做功为0 B．摩擦力对物体做功为mgLsinα
C．物体克服摩擦力做的功为 D．木板对物体做功为
7．如图所示，质量为m的小球从静止下落，落在与A点等高处、竖直放置静止的轻弹簧上，到达与B点等高处时小球重力与弹簧的弹力大小相等，图中与C点等高处是小球到达的最低点（不计空气阻力）。下列说法正确的是（　　）
A．从O到C，小球重力势能减小、动能增大，小球、地球、弹簧组成的系统机械能守恒
B．从A到C，小球重力势能一直减小、动能先增大后减小，小球、地球、弹簧组成的系统机械能不守恒
C．到达B点时，小球的动能最大，弹性势能最小
D．从O到A，小球重力势能减小，动能增大，小球、地球系统机械能守恒
二、多选题
8．质量为m的物体，在汽车的牵引下由静止开始运动，当汽车的速度为v时，细绳与水平面间的夹角为，则下列说法中正确的是（ ）
A．此时物体的速度大小为
B．此时物体的速度大小为
C．若汽车做匀速运动，则绳子上的拉力等于物体的重力
D．若汽车做匀速运动，则绳子上的拉力大于物体的重力
9．关于铁轨转弯处内、外轨间的高度关系，下列说法中正确的是（　　）
A．内、外轨一样高，以防列车倾倒造成翻车事故
B．因为列车转弯处有向内倾倒的可能，故一般使内轨高于外轨，以防列车翻倒
C．外轨比内轨略高，这样可以使列车顺利转弯，减少车轮对铁轨的侧向挤压
D．外轨比内轨略高，当以规定速度转弯时列车的重力和轨道对列车支持力的合力沿水平方向指向圆心
10．2022年3月，中国航天员翟志刚、王亚平、叶光富在“天宫二号”空间站上通过天地连线，为同学们上了一堂精彩的科学课。据媒体报道，“天宫二号”空间站工作轨道为圆轨道，轨道高度400km，一天绕地球转16圈。若还知道引力常量和地球平均半径，仅利用以上条件能求出的是（　　）
A．空间站绕地球运行的速度 B．地球对空间站的吸引力
C．中国空间站的质量 D．地球表面的重力加速度
11．质量分别为2kg、3kg的物块A和B，系在一根不可伸长的轻绳两端，细绳跨过固定在倾角为的斜面顶端的轻质定滑轮上，此时物体A离地面的高度为0.8m，如图所示，斜面光滑且足够长，始终保持静止，g取。下列说法不正确的是（　　）
A．物体A落地的速度为4m/s
B．物体A落地的速度为
C．物体B沿斜面上滑的最大高度为0.48m
D．物体B沿斜面上滑的最大高度为0.96m
第II卷（非选择题）
三、实验题
12．如图是某种“研究平抛运动”的实验装置，斜槽末端口N与Q小球离地面的高度均为H，实验时，当P小球从斜槽末端飞出与挡片相碰，立即断开电路使电磁铁释放Q小球，发现两小球同时落地，改变H大小，重复实验，P、Q仍同时落地。
（1）为减小空气阻力对实验的影响，应选择的小球是___________。
A．实心小木球 B．空心小木球 C．空心小铁球 D．实心小铁球
（2）该实验结果可表明___________。
A．两小球落地速度的大小相同
B．P小球在水平方向的分运动是匀速直线运动
C．P小球在竖直方向的分运动是匀速直线运动
D．P小球在竖直方向的分运动与Q小球的运动相同
（3）小明做实验时，忘记标记平抛运动的抛出点O，只记录了A、B、C三点，于是取A点为坐标原点，建立如图所示的坐标系，平抛轨迹上的这三点坐标值图中已标出。取g=10m/s2，则小球平抛的初速度为___________m/s。
13．某同学用如图甲所示的实验装置来验证机械能守恒定律，让重物从高处由静止开始下落，打点计时器在重物拖着的纸带上打出一系列的点；实验结束后，选择一条点迹清晰的纸带进行数据测量，用刻度尺只测出如图乙所示的几段距离就可以达到实验目的，打点计时器的频率为f，O点是落体运动的起点，当地的重力加速度为g，回答下列问题：
（1）下列做法正确的有__________（填标号）；
A．必须要称出重物和夹子的质量
B．图中两限位孔必须在同一竖直线上
C．将连着重物的纸带穿过限位孔，用手提住，且让手尽量靠近打点计时器
D．实验时，先接通电源，再释放纸带
E．数据处理时，应选择纸带上距离较近的两点作为初、末位置
（2）打点计时器打下B点时，纸带的速度为=_________（用题中和图中所给的已知物理量符号来表示）；
（3）若测出O、B两点之间距离为h，则可写出验证O到B的机械能守恒的表达式为_________（用题中和图中所给的已知物理量符号来表示）；
（4）上述验证机械能守恒的表达式两侧可能不完全相等，原因可能是_________（写出一条）。
四、解答题
14．如图所示，一小球从平台上水平抛出后，落在一倾角的光滑斜面顶端，并恰好无碰撞的沿光滑斜面滑下（即到达斜面顶端时速度方向与斜面平行），顶端与平台的高度差，取，求：
（1）小球到达斜面顶端所需的时间；
（2）小球水平抛出的初速度是多大；
（3）若小球在光滑斜面上运动时间为，求.
15．长为米的细线，拴一质量为千克的小球，一端固定于O点。让其在水平面内做匀速圆周运动（这种运动通常称为圆锥摆运动），如图。求摆线与竖直方向的夹角为时：（，，）
（1）细线的拉力F；
（2）小球运动的线速度的大小；
（3）小球运动的角速度。
16．如图所示，半径为R=0.4m的竖直光滑半圆轨道与光滑水平轨道平滑相切连接。有一小球m=2kg以初速度v0=5m/s沿水平轨道向右运动，经半圆轨道的内壁向上通过最高点B后做平抛运动。重力加速度g取10m/s2。求：
（1）小球经过B点时对轨道压力大小；
（2）小球落到水平轨道的位置距离A点距离是多少？

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参考答案：
1．D
【详解】ABC．做曲线运动的物体，速度方向时刻在发生变化，所以一定是变速运动，合外力一定不为零，合外力可以是恒力，例如平抛运动，合外力也可以是变力，例如匀速圆周运动，故ABC错误；
D．做曲线运动的条件是所受合外力的方向与物体的速度方向不在一条直线上，故D正确。
故选D。
2．B
【详解】ACD．根据逆向思维，将网球看成是从竖直墙上反向做平抛运动，则竖直方向有
可得
水平方向有
解得
由于两轨迹高度相同，则两轨迹网球在空中运动的时间相等；由于沿轨迹1运动的网球水平位移大，则有
即沿轨迹1运动的网球刚要撞墙时的速度大于沿轨迹2运动的网球刚要撞墙时的速度，故ACD错误；
B．根据
由于
可知沿轨迹1运动的网球击出时的初速度大于沿轨迹2运动的网球击出时的初速度，故B正确。
故选B。
3．A
【详解】根据
可得
可得
故选A。
4．D
【详解】A B．因为同步卫星的周期等于地球自转周期，所以角速度相同，根据
解得

AB错误；
C D．对地球同步卫星有

解得

第一宇宙速度等于近地卫星的环绕速度，则有
解得
则有

C错误，D正确。
故选D。
5．C
【详解】A．由于下落的高度相同，重力相同，则重力做功相同，故A错误；
B．根据题意可知，由于抛出的角度不同，竖直方向的初速度不同，则落地时间不同，由公式可知，从抛出到落地过程中，重力的平均功率不同，故B错误；
C．根据题意，由动能定理有
由于初动能相同，重力做功相同，则落地时的动能一定相同，故C正确；
D．由C分析可知，落地动能相同，则落地速度大小相等，方向不同，由公式可知，落地时重力的瞬时功率不同，故D错误。
故选C。
6．D
【详解】A．木板以左端为轴在竖直面内转动，木板对物体的支持力方向与物体的位移方向夹角为锐角，此过程支持力对物体做正功，A错误；
B．转动过程，摩擦力不做功，下滑过程，摩擦力做负功，则有
解得
B错误；
C．根据上述，摩擦力做负功，则物体克服摩擦力做的功为
C错误；
D．全过程中，对物体有
即木板对物体做功为，D正确。
故选D。
7．D
【详解】A．到达与B点等高处时小球重力与弹簧的弹力大小相等，此时加速度为0，速度达到最大，所以从O到C，小球重力势能减小、动能先增大后减小，小球、地球、弹簧组成的系统机械能守恒，故A错误；
B．从A到C，小球重力势能一直减小、动能先增大后减小，小球、地球、弹簧组成的系统机械能守恒，故B错误；
C．到达B点时，小球的动能最大，弹性势能最小的点是A点，故C错误；
D．从O到A，只有重力做功，小球重力势能减小，动能增大，小球、地球系统机械能守恒，故D正确。
故选D。
8．BD
【详解】AB．小车的运动可以看成是两个分运动的合成，一个是沿绳子拉伸方向的分运动，另一个垂直绳子方向绕滑轮转动的分运动，将小车的速度分解成沿绳子方向的分速度和垂直于绳子的分速度，物体上升的速度等于小车沿绳子方向的分速度，故有
A错误B正确；
CD．若汽车做匀速运动，即汽车速度v保持不变，绳子与水平面的夹角减小，由
可知物体的速度增大，物体向上做加速运动，加速度方向向上，合力方向向上，绳子拉力大于物体重力，C错误，D正确。
故选BD。
9．CD
【详解】A．若内外轨道一样高，外轨对轮缘的弹力提供火车转弯的向心力，火车质量太大，靠这种办法得到的向心力，会导致轮缘与外轨间的作用力太大，使铁轨和车轮容易受损，并不能防止列车倾倒或翻车，A错误；
B．若内轨高于外轨，轨道给火车的支持力斜向弯道外侧，势必导致轮缘和轨道之间的作用力更大，更容使铁轨和车轮受损，B错误；
CD．当外轨高于内轨时，轨道给火车的支持力斜向弯道内侧，它与重力的合力指向圆心，为火车转弯提供了一部分向心力，减轻了轮缘和外轨的挤压，在修筑铁路时，根据弯道半径和轨道速度行驶，适当选择内外轨道的高度差，可以使火车的向心力完全由火车的支持力和重力的合力提供，使火车行驶更安全，CD正确。
故选CD。
10．AD
【详解】A．由万有引力提供向心力，得
从而解得地球质量
根据万有引力提供向心力有
得
则知可以求出空间站绕地球运行的速度v，故A正确；
BC．根据题意无法计算空间站的质量，无法计算地球对空间站的吸引力，故BC错误；
D．根据万有引力与重力的关系有
从而计算地球表面的重力加速度，故D正确；
故选AD。
11．BD
【详解】AB．把AB看成整体，所以整体机械能守恒
代入数据解得
故A错误，B正确；
CD．A物体落地前B物体滑行的距离为，A物体落地后，B物体受到的合力为，加速度为，则
代入数据解得
物体B沿斜面上滑行的最大距离为
故C错误，D正确。
故选BD。
12． D D 1.5
【详解】（1）[1]为减小空气阻力对实验的影响，应选择的小球是：
ABC．实心小木球 ，空心小木球，空心小铁球，这些小球的质量都比较小，重力较小，运动中受空气阻力影响较大，ABC错误；
D．实心小铁球的质量较大，重力较大，运动中受空气阻力影响较小，D正确。
故选D。
（2）[2]A．因P小球做平抛运动，具有初速度，Q小球做自由落体运动，两球在同一高度下落，因此两小球落地速度的大小不相同，A错误；
B．因为研究的是竖直方向的运动情况，B错误；
C．P小球在竖直方向的分运动是匀加速直线运动，C错误；
D．因两球在竖直方向同高度、同时运动，同时落地，表明P小球在竖直方向的分运动与Q小球的运动相同，D正确。
故选D。
（3）[3]由题图所给数据，由可得
则小球平抛的初速度为
13． BD/DB 空气阻力的存在
【详解】（1）[1] A．只要满足等式
即可验证机械能守恒，可知不需要称出重物和夹子的质量，故A错误；
B．图中两限位孔必须在同一竖直线上以减小纸带与限位孔之间的摩擦力，故B正确；
C．将连着重物的纸带穿过限位孔，用手提住，且让手尽量远离打点计时器，故C错误；
D．实验时，先接通电源，再释放纸带，以便充分利用纸带打出足够多的点，故D正确；
E．数据处理时，应选择纸带上距离较远的两点作为初、末位置，故E错误。
故选BD。
（2）[2] 打点计时器打下B点时，纸带的速度为
（3）[3] 验证O到B的机械能守恒的表达式为
（4）[4] 验证机械能守恒的表达式两侧可能不完全相等可能是因为空气阻力的存在、纸带与限位孔之间的摩擦阻力或测量误差的存在等。
14．（1）0.4s；（2）3m/s；（3）7.2m
【详解】（1）依题意，有
代入相关已知数据求得，小球到达斜面顶端所需的时间
（2）小球到达斜面顶端时，有
求得小球水平抛出的初速度
（3）根据牛顿第二定律，可得小球在斜面上有
求得小球在斜面运动的加速度
小球在斜面顶端时的速度大小为
小球在斜面上运动，根据位移时间公式，有
代入相关已知数据求得
15．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）小球在水平面内做匀速圆周运动，竖直方向根据受力平衡可得
解得细线拉力为
（2）以小球为对象，根据牛顿第二定律可得
又
联立可得小球运动的线速度大小为
（3）小球运动的角速度为
16．（1）25N；（2）
【详解】（1）小球从A到B，根据动能定理有
在最高点，根据牛顿第二定律有
解得
根据牛顿第三定律可知，小球经过B点时对轨道压力大小为25N；
（2）由（1）解得
根据平抛运动规律有
解得