2022-2023学年吉林省白城市通榆县重点中学高一（下）期中物理试卷（含解析）

2022-2023学年吉林省白城市通榆县重点中学高一（下）期中物理试卷
一、单选题（本大题共7小题，共28.0分）
1. 下列事例中，不是由于万有引力起决定作用的物理现象是( )
A. 月亮总是在不停地绕着地球转动
B. 把许多碎铅块压紧，就成一块铅块
C. 地球周围包围着稠密的大气层，它们不会散发到太空去
D. 潮汐
2. 如图所示，旋转雨伞时，水珠会从伞的边缘沿切线方向飞出，说明( )
A. 水珠做圆周运动
B. 水珠处于超重状态
C. 水珠做离心运动
D. 水珠蒸发
3. 对于地球上的物体所受重力和地球对它的万有引力的关系，下列说法中正确的是( )
A. 这两个力是同一个力
B. 在忽略地球自转的影响时，重力就是定值，与物体所处的高度和纬度都无关
C. 由于地球的自转，物体在纬度越高的地方重力越大
D. 由于地球的自转，物体在纬度越高的地方重力越小
4. 如图甲所示，修正带是通过两个齿轮的相互咬合进行工作的，其原理可简化为图乙，为大盘上的一点，、为大小两盘边缘上的两点，已知，。以下关于、、三点的线速度、角速度、向心加速度之间的大小关系说法正确的是( )
A. ， B. ，
C. ， D. ，
5. 一辆汽车在水平公路上转弯，沿曲线由向行驶，速度逐渐减小，下图中分别画出了汽车转弯时所受合力的四种方向，你认为正确的是( )
A. B. C. D.
6. 有两个人造地球卫星，它们绕地球运转的轨道半径之比是：，则它们绕地球运转的周期之比为( )
A. ： B. ： C. ： D. ：
7. 如图所示，为赤道上的物体，随地球自转做匀速圆周运动，为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星，为地球同步卫星，以下关于、、的说法中正确的是( )
A. 它们的向心加速度都与轨道半径成正比
B. 它们的向心加速度都与轨道半径的二次方成反比
C. 和的线速度与轨迹半径成正比
D. 和的线速度与轨迹半径二次方根成反比
二、多选题（本大题共3小题，共18.0分）
8. 如图所示，、为质量均为的两个质点，分别置于地球表面不同纬度处，如果把地球看成是一个均匀球体，、两质点随地球自转做匀速圆周运动，则下列说法正确的是( )
A. 、受地球的引力大小相等
B. 、做圆周运动的向心力大小相等
C. 、做圆周运动的角速度大小相等
D. 、两质点的重力大小相等
9. 汽车通过拱桥最高点时，( )
A. 汽车对桥面的压力大于汽车所受的重力
B. 汽车速度越大，它对桥面的压力就越小
C. 汽车速度越小，它对桥面的压力就越小
D. 汽车速度大于一定值时，汽车对桥面的压力可能为零
10. 火车转弯模型同样可以用来解释飞机转弯时倾斜的问题，假设飞机转弯时空气对飞机的升力与机翼的平面垂直。当质量为的飞机以恒定的速率在水平面内做圆周运动，其轨道半径大小为，机翼平面与水平方向成一定的角度，飞机所在处的重力加速度大小为。则下列说法正确的是( )
A. 空气对飞机的作用力大小为
B. 飞机所受的升力大小为
C. 飞机的合力大小为
D. 如果保持机翼与水平方向的夹角不变，轨道半径随飞机速度的增大而增大
三、实验题（本大题共1小题，共6.0分）
11. 某同学通过图甲实验装置描绘平抛运动的轨迹。
实验时，将斜槽轨道固定在水平桌面上如图甲，调整斜槽轨道末端水平，确保钢球飞出后做平抛运动，判断斜槽末端是否水平的方法为______ ；
该同学通过实验装置比较准确地描绘出一条平抛运动的轨迹，如图乙所示，求出平抛运动的初速度大小为______ ，加速度取保留两位有效数字。
四、简答题（本大题共3小题，共36.0分）
12. 某校物理兴趣小组利用如图所示的向心力演示器来探究小球做圆周运动所受向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系。两个变速塔轮和通过皮带连接，匀速转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮和变速塔轮匀速转动，槽内的钢球做匀速圆周运动，横臂的挡板对钢球的压力提供向心力，钢球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺上的黑白相间的等分格显示出两个钢球所受向心力的比值。
在研究向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系时，主要用到物理学中的方法是______ 。
A.理想实验法
B.等效替代法
C.控制变量法
D.演绎法
图中所示，若两个钢球质量和运动半径相等，这是要研究向心力的大小与______ 的关系。
A.钢球质量
B.运动半径
C.角速度
若两个钢球质量和运动半径相等，图中标尺上黑白相间的等分格显示出处钢球和处钢球所受向心力的比值为：，则与皮带连接的变速塔轮和变速塔轮的半径之比为______ 。
实验完成后，分析可得到“向心力大小与质量、角速度和半径”之间的关系表达式为______ 。
13. 在水平路面上骑摩托车的人，遇到一个壕沟，其尺寸如图所示。摩托车后轮离开地面后失去动力，可以视为平抛运动。摩托车后轮落到壕沟对面才算安全。求
摩托车空中飞行时间；
摩托车的速度至少要多大才能越过这个壕沟？取。结果可用根号表示
14. 有一辆质量为的小汽车驶上圆弧半径为的拱桥，不计空气阻力，求：
汽车到达桥顶时速度为，汽车对桥的压力是多大？保留两位有效数字
汽车以多大速度经过桥顶时恰好腾空，对桥没有压力？结果可用根号表示
五、计算题（本大题共1小题，共12.0分）
15. 已知地球半径为，地球表面的重力加速度为，地球自转的周期为，试求地球同步卫星的向心加速度大小。
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：、月这绕地球不停转动是由于万有引力提供月球向心力而产生的，故A正确；
B、把许多铅块压紧，就成了一块铅块这主要是由于分之间相互作用力而形成的，主因不是万有引力作用，故B不正确；
C、地球周围的大气是由于重力即万有引力作用而不至于散发到太空去，故C正确；
D、潮汐主要是由于月球对地球上海水的万有引力而形成的，故D正确；
本题选择不是万有引力作用的现象，故选B。
本题要逐一分析四个选项中的实例是不是由于万有引力在而引起的，万有引力主要体现在宏观大物体间的相互作用．
正确认识万有引力作用主要表现在宏观大物体间，以及常见物理现象的成因是解决本题的关键．
2.【答案】
【解析】解：旋转雨伞，当雨伞与水珠之间的作用力不足以提供运动做圆周运动的向心力时，水珠将做离心运动，水珠会从伞的边缘沿切线方向飞出，故A错误，C正确；
B.水珠从伞的边缘飞出后，只受重力作用，水珠处于完全失重状态，故B错误；
D.水珠离开伞后做曲线运动，并不会立即蒸发，故D错误。
故选：。
根据物体做离心运动的条件以及物体发生超重或失重现象的条件作答。
本题主要考查了离心运动知识，知道物体做离心运动的条件是合力不足以提供向心力或物体所受合力突然消失。
3.【答案】
【解析】解：、重力是由万有引力的分力产生的，二者不是同一个力，故A错误；
B、若忽略自转，则重力与纬度无关；但重力大小仍然取决于高度，高度越高，重力越小，故B错误；
C、重力是万有引力的一个分力，万有引力的另一个分力提供物体随地球自转的向心力，向心力随轨道半径的变化而变化，所以重力也在变化由于地球自转，在纬度越高的地方物体所需向心力越小，而地曲处的万有引力近似认为不变，所以重力应越大，故C正确，D错误；
故选：。
明确重力的来源，知道重力是万有引力的分力，根据万有引力定律以及向心力知识分析重力大小与纬度和高度的关系。
本题考查重力和万有引力的关系，要求我们能正确理解重力的来源，并且能根据万有引力的效果分析重力与纬度的关系。
4.【答案】
【解析】解：、修正带的传动属于齿轮传动，齿轮边缘上、两点的线速度大小相等，即，又：：，由可知角速度之比：：：，即，又、两点为同轴转动，则，线速度大小之比为：：：，即；由公式可知向心加速度之比为：：：，由可知：：：，所以，故A正确，BCD错误。
故选：。
同缘传动时，边缘点的线速度大小相等；同轴传动时，角速度相等；然后结合，，列式求解
本题关键明确同缘传动和同轴传动的特点，关键在于灵活应用向心加速度公式。
5.【答案】
【解析】汽车从点运动到做曲线运动，根据曲线运动的受力特点可知，合力指向运动轨迹的内侧，AD错误。
汽车减速，所以沿切线方向要有与速度方向相反的力，因此合力与速度方向的夹角要大于，B错误，C正确。
故选：。
6.【答案】
【解析】解：根据万有引力提供向心力，有
解得：
由于它们绕地球运转的轨道半径之比是：，则它们绕地球运转的周期之比为：，故A正确，BCD错误。
故选：。
根据万有引力提供向心力，结合半径之比求出周期之比。
本题考查万有引力提供向心力的模型，解决本题的关键是熟练掌握万有引力的表达式以及向心力的表达式。
7.【答案】
【解析】解：、对于和，它们的角速度相同，根据可知，和的向心加速度与轨道半径成正比；对于卫星和，根据牛顿第二定律可得，解得，和的向心加速度都与轨道半径的平方成反比，故AB错误；
、对于和，它们的角速度相同，根据可知，和的线速度与轨迹半径成正比，故C正确、D错误。
故选：。
对于和，它们的角速度相同，对于卫星和，都是万有引力提供向心力，根据牛顿第二定律、向心加速度的计算公式、线速度的计算公式进行解答。
本题主要是考查万有引力定律及其应用，解答本题的关键是能够根据万有引力提供向心力结合牛顿第二定律进行分析，知道地球同步卫星的周期与地球的自转周期相同。
8.【答案】
【解析】解：、、两质点距离地心的距离相等，两质点的质量也相等，根据知，两质点受到的引力大小相等，故A正确；
、、两质点随地球自转做匀速圆周运动，角速度相等，点转动的半径大于质点转动的半径，根据知，则质点受到的向心力大于质点受到的向心力，故B错误，C正确；
D、因重力加速度随纬度的升高而增大，故质点的重力大小大于质点的重力大小，故D错误。
故选：。
、两质点随地球自转做匀速圆周运动，角速度相等，根据万有引力定律公式比较质点受到地球引力的大小，根据转动半径的大小比较向心力的大小。结合重力加速度的大小分析重力的大小关系。
解答本题时，要知道重力是万有引力的一个分力，共轴转动的物体具有相同的角速度和周期。要注意向心力和万有引力的区别和联系，不能混淆。
9.【答案】
【解析】解：、在拱桥的最高点，汽车靠重力和支持力的合力提供向心力，合力向下，则重力大于支持力，可知重力大于压力，故A错误．
B、根据牛顿第二定律得，，解得，知速度越大，支持力越小，则压力越小，速度越小，支持力越大，则压力越大，故B正确，C错误．
D、根据知，，当汽车在最高点的速度等于，支持力为零，则压力为零，故D正确．
故选：．
汽车在最高点，靠重力和支持力的合力提供向心力，结合牛顿第二定律分析判断．当压力为零时，靠重力提供向心力．
解决本题的关键知道汽车在最高点向心力的来源，结合牛顿第二定律进行求解，基础题．
10.【答案】
【解析】解：飞机受力如图所示：，飞机的重力和空气对飞机的作用力的合力提供飞机做圆周运动的向心力，
则：，则飞机受到的合力为，根据三角形定则可知，飞机受到的升力大小为；故AB错误，C正确；
D.如果令飞机机翼与水平方向的夹角为，则，如果保持机翼与水平方向的夹角不变，飞机速度的增大，则飞机的轨道半径也增大，故D正确；
故选：。
飞机以恒定的速率在水平面内做圆周运动，重力以及升力两个力的合力提供向心力，根据三角形定则分析求解升力大小，根据向心力公式求解合力，根据向心力的表达式分析速度增大，半径的变化情况；
解决该题的关键是正确进行受力分析，知道飞机受到的升力和机身相互垂直，知道飞机受到的两个力的合力在水平方向上；
11.【答案】将钢球放置在斜槽末端，若球能保持静止，则说明斜槽末端水平
【解析】解：将钢球放置在斜槽末端，若球能保持静止，则说明斜槽末端水平；
在平抛运动轨迹上取三个点，如图所示。设时间间隔为，三个位置竖直方向的间距差为
，则
解得
初速度为
故答案为：将钢球放置在斜槽末端，若球能保持静止，则说明斜槽末端水平；。
根据球在水平方向不受力，将静止或匀速判断；
根据匀变速直线运动和匀速运动规律计算初速度。
本题考查描绘平抛运动的轨迹实验，要求掌握实验原理和数据处理。
12.【答案】 ：
【解析】解：在研究向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系时，需先控制某些量不变，研究另外两个物理量的关系，该方法为控制变量法，故C正确，ABD错误；
故选：。
图中两球的质量相同，转动的半径相同，则研究的是向心力与角速度的关系，故C正确，ABD错误。
故选：。
根据公式，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，变速轮塔的线速度大小相等，
根据公式，可知与皮带连接的变速轮塔对应的半径之比为：。
故选：。
向心力大小与质量、角速度和半径的关系为：。
故答案为：；
；
：；
。
、该实验采用控制变量法，图中抓住质量不变、半径不变，研究向心力与角速度的关系，由此确定实验方法；
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；
根据向心力与质量、角速度和半径的关系写出向心力表达式。
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，变速轮塔的线速度大小相等。
13.【答案】解：摩托车恰好越过壕沟时，由平抛运动规律得：
竖直方向：
解得：
水平方向：
代入数据解得：
答：摩托车空中飞行时间为；
摩托车的速度至少为。
【解析】摩托车在空中做平抛运动，在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动，根据下落的高度求出运动的时间；
结合水平位移求出摩托车的最小速度。
解决本题的关键要掌握平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，知道平抛运动的时间由高度决定，初速度和时间共同决定水平位移。
14.【答案】解：汽车到达桥顶时，竖直方向受到重力和桥对它的支持力的作用，
汽车对桥顶的压力大小等于桥顶对汽车的支持力，汽车过桥时做圆周运动，
重力和支持力的合力提供向心力，由牛顿第二定律得：
代入数据解得：
由牛顿第三定律可知，汽车对桥顶的压力
汽车经过桥顶恰好对桥没有压力而腾空，则
即汽车做圆周运动的向心力完全由其自身重力来提供，
由牛顿第二定律得：
代入数据解得：
答：汽车到达桥顶时速度为，汽车对桥的压力是；
汽车以的速度经过桥顶时恰好对桥没有压力。
【解析】汽车做圆周运动，应用牛顿第二定律可以求出支持力，然后求出压力。
重力提供向心力时汽车恰好对桥没有压力，应用牛顿第二定律可以解题。
本题主要考查了汽车过拱形桥问题，关键找出车经过桥的最高点时的向心力来源，然后根据牛顿第二定律和向心力公式列式求解。在最高点重力和支持力的合力提供向心力，根据向心力公式和牛顿第二定律可列式求解；汽车对桥恰好无压力，重力完全提供向心力，根据向心力公式和牛顿第二定律可列式求解。
15.【答案】解：设卫星离地面高度为，
根据牛顿第二定律，则有
又
因
由以上三式解得
答：地球同步卫星的向心加速度大小。
【解析】根据牛顿第二定律，结合万有引力定律，即可求解。
考查万有引力定律、牛顿第二定律及匀速圆周运动的向心加速度的公式的应用，注意式中的半径取值。
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