2022-2023学年安徽省合肥市肥西重点中学高一（下）期中物理试卷（含解析）

2022-2023学年合肥市肥西重点中学高一（下）期中试卷
物理试题
注意事项：
1.考试结束后，请将本试卷和答题卡一并交回
2.答题前，请务必将自己的姓名、准考证号用0.5毫米黑色墨水笔填写在试卷和答题卡哦的规定位置。
3.请认真核对监考员在答题卡上所粘贴的条形码上的姓名、准考证号与本人是否相符。
4.作答选择题，必项用0.5毫米黑色墨水的签字笔在答题卡上对应选项的方框涂满、涂黑；如需改动，请用橡皮擦干净后，再选涂其它答案，作答非选择题，必须用0.5毫米黑色水的签字笔在答题卡上的指定位置作答，在其他位置作答一律无效。
5.如需作图，须用2B铅笔绘、写清楚，线条、符号须加黑、加粗。
一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分.在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1. 在物理学理论建立的过程中，有许多伟大的科学家做出了贡献，下列关于科学家和他们的贡献的叙述符合史实的是( )
A. 牛顿根据理想斜面实验，提出了力不是维持物体运动的原因
B. 卡文迪许通过扭秤实验，测出了万有引力常量
C. 伽利略发现了行星运动规律
D. 开普勒巧妙地利用“月地”推演，证明了天、地引力的统一
2. 质量均为的两物体都可看成质点相距时，已知引力常量，它们之间的万有引力大小最接近于( )
A. 一个大人的重力 B. 一个鸡蛋的重力 C. 一个大西瓜的重力 D. 一头牛的重力
3. 如图所示，小强正在荡秋千．关于绳上点和点的线速度和角速度，下列关系正确的是( )
A. B. C. D.
4. 物体做曲线运动的条件，以下说法正确的是( )
A. 物体受到的合外力不为零，物体一定做曲线运动
B. 物体受到的力不为恒力，物体一定做曲线运动
C. 初速度不为零，加速度也不为零，物体一定做曲线运动
D. 初速度不为零，且受到与初速度方向不在同一条直线的外力作用，物体一定做曲线运动
5. 某传动装置由甲、乙两个齿轮构成，如图所示，两个齿轮半径分别为、，若甲轮的角速度为，则对乙轮边缘上某点的描述正确的是( )
A. 角速度大小为 B. 线速度大小为
C. 向心加速度大小为 D. 向心加速度大小为
6. 如图所示，内壁光滑的半球形碗固定不动，其轴线垂直于水平面，两个质量相同的小球和紧贴着内壁分别在如图所示的水平面内做匀速圆周运动，则( )
A. 球的线速度等于球的线速度
B. 球的角速度大于球的角速度
C. 球的向心加速度小于球的向心加速度
D. 球对碗壁的压力等于球对碗壁的压力
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
7. 船在静水中的速度为，它要渡过宽度为的河，河水的流速为，则下列说法中正确的是( )
A. 船不能渡过河 B. 船渡河的速度一定为
C. 船能垂直到达对岸 D. 船到达对岸所需的最短时间为
8. 抗战时期，某战士居高临下向敌方工事内投掷手榴弹，该战士从同一位置先后投出甲、乙两颗手榴弹，手榴弹在空中的运动可视为平抛运动，最后均落在敌方工事的同一水平面上，手榴弹的轨迹如图所示，下列说法正确的是( )
A. 甲在空中运动的时间比乙的长 B. 甲、乙在空中运动的时间相同
C. 甲刚被抛出时的速度比乙的大 D. 甲、乙刚被抛出时的速度相同
9. 如图所示，一个菱形框架绕过其对角线的竖直轴匀速转动，在两条边上各套有一个质量均为的小球、转动过程中两小球相对框架静止，且到竖直轴的距离相等，则下列说法正确的是( )
A. 框架对球的弹力方向一定垂直框架向下
B. 框架对球的弹力方向一定垂直框架向上
C. 球与框架间可能没有摩擦力
D. 球、球所受的合力大小相等
10. 年月日，神舟十二号载人飞船与天和核心舱完成对接，航天员聂海胜，刘伯明、汤洪波进入天和核心舱，标志着中国人首次进入了自己的空间站。对接过程如图所示，天和核心舱处于半径为的圆轨道Ⅲ，神舟十二号飞船处于半径为的圆轨道Ⅰ，运行周期为，通过变轨操作后，沿椭圆轨道Ⅱ运动到处与天和核心舱对接。则神舟十二号飞船( )
A. 需要加速才能由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ
B. 沿轨道Ⅰ运行的周期大于天和核心舱沿轨道Ⅲ运行的周期
C. 沿轨道Ⅱ运动到对接点过程中，速度不断增大
D. 沿轨道Ⅱ运行的周期为
三、实验题：本大题共2小题，共16分。把答案写在答题卡中指定位置处，不要求写出演算过程。
11. 在“探究向心力大小的表达式”的实验中会用到向心力演示器，如图甲所示，实验时匀速转动手柄，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。
本实验中主要用到的研究方法为________；
等效法 控制变量法 留迹法 微元法
为探究向心力大小与半径的关系，将两质量相等的钢球置于半径为的槽内，皮带连接的变速塔轮的半径之比应为________，匀速转动手柄，标尺显示情况如图乙所示，可知此时左、右两槽内放置的钢球所受向心力之比为________。
12. 图甲是“探究平抛运动的特点”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 ，每次让小球从同一位置由静止释放，是为了保证每次小球抛出时 ．
图乙是实验获得的数据，其中点为抛出点，则此小球做平抛运动的初速度为
在另一次实验中将白纸换成方格纸，每个格的边长，实验记录了小球在运动中的三个位置，如图丙所示，则该小球做平抛运动的初速度为 ，小球运动到点的竖直分速度为 ，平抛运动初位置的坐标为 如图丙所示，以点为原点，水平向右为轴正方向，竖直向下为轴正方向，取
四、计算题：本大题共3小题，共44分。把答案写在答题卡中指定位置处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。
13. 如图，人造卫星能够绕地球做匀速圆周运动是因为地球对卫星的万有引力提供了卫星做圆周运动所需要的向心力。已知地球的质量为，卫星的质量为，卫星与地球之间的距离为，万有引力常量为。
求卫星运动的线速度大小；
若卫星与地球之间的距离为，求卫星运动的周期。
14. 如图所示，跳台滑雪是一种极为壮观的运动，运动员穿着滑雪板，从跳台水平飞出，在空中飞行一段距离后着陆，如图设运动员连同滑雪板的总质量，从倾角的坡顶点以速度沿水平方向飞出，恰落到山坡底的水平面上的处，求：
运动员在空中飞行的时间；
运动员落到水平面上的处时顺势屈腿以缓冲，使他垂直于水平面的分速度在的时间内减小为零。试求缓冲过程中滑雪板对水平面的平均压力大小
15. 如图所示，长为的轻杆两端各连一个质量均为的小球半径可以忽略不计，以它们的中点为轴，在竖直平面内做匀速圆周运动，转动周期为．
求：它们通过竖直位置时，上、下两球分别受到杆的作用力，并说明是支持力还是拉力．
16. 一人用一根长，最大只能承受拉力的轻绳子，拴着一个质量的小球不考虑其大小，在竖直平面内作圆周运动，已知圆心离地高，如图所示，若小球运动到达最低点时绳刚好被球拉断，求
小球到达最低点的速度大小是多少
小球落地点到点的水平距离是多少
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
解答本题应记牢：伽利略根据理想斜面实验，提出了力不是维持物体运动的原因；
卡文迪许通过扭秤实验，测出了万有引力常量；
开普勒发现了行星运动规律；
牛顿巧妙地利用“月地”推演，证明了天、地引力的统一。
对于牛顿、伽利略、卡文迪许等科学的功绩要记牢，也是考试考查的内容之一。
【解答】
解：、伽利略根据理想斜面实验，提出了力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因，故A错误；
B、卡文迪许通过扭秤实验，测出了万有引力常量；故B正确；
C、是开普勒发现了行星运动规律，不是伽利略；故C错误；
D、牛顿巧妙地利用“月地”推演，证明了天、地引力的统一．故D错误。
故选B。

2.【答案】
【解析】
【分析】
通过万有引力定律求得两物体之间的万有引力，进而求得对应物体质量，从而进行选择。
此题考查万有引力公式的应用。
【解答】
由万有引力定律可知：它们之间的万有引力为：
；
故相当于的物体重力，所以，最接近的时一个鸡蛋的重力，故B正确，ACD错误；
故选B。
3.【答案】
【解析】
【分析】荡秋千可视为同轴转动，利用角速度相同和判断即可。
明确同轴转动，角速度相同是解题的关键，灵活应用和半径关系。
【解答】绳上、两点绕点同轴转动，则，
由图知，，即点做圆周运动的半径较大，由知，，故C正确，ABD错误。
4.【答案】
【解析】
【分析】
物体做曲线运动的条件是合力与速度不在同一条直线上，合外力大小和方向不一定变化，由此可以分析得出结论。
本题关键是对物体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】
物体做曲线运动的条件是合力与速度不在同一条直线上，物体在恒力作用下，可以是匀变速直线运动，不一定做曲线运动，而在变力作用下，可以做变加速直线运动，不一定做曲线，故AB错误；
C.竖直上抛运动的初速度不为，加速度也不为，是直线运动的，故C错误；
D.只有速度方向与合外力的方向不在一条直线上时，物体才做曲线运动，故D正确。
故选D。
5.【答案】
【解析】解：、两个齿轮半径分别为、，若甲轮的角速度为，二个轮相互不打滑，二个轮子边缘的线速度大小相等，则，
乙轮边缘上某点角速度大小为，故A正确；
B、乙轮边缘上某点线速度大小为，故B错误；
、乙轮边缘上某点向心加速度大小为，故CD错误；
故选：。
甲乙三个轮子边缘的线速度相等，根据、分析求解。
解决本题的关键要知道甲、乙两个轮子同缘传动，边缘上各点具有相同大小的线速度。
6.【答案】
【解析】解：、对于任意一球，设其轨道处半球形碗的半径与竖直方向的夹角为，半球形碗的半径为根据重力和支持力的合力提供圆周运动的向心力，得：
，
又
联立得：，，
一定，可知越大，线速度越大、角速度越大、向心加速度越大，所以球的线速度大于球的线速度，球的角速度大于球的角速度，球的向心加速度大于球的向心加速度。故AC错误，B正确。
D、由图得：球所受的支持力，越大，越大，则碗对球的支持力较大，由牛顿第三定律知球对碗壁的压力大于球对碗壁的压力，故D错误。
故选：。
小球受重力和支持力，靠重力和支持力的合力提供圆周运动的向心力，根据，比较线速度、角速度和向心加速度的大小．并比较支持力的大小，从而能比较压力的大小．
解决本题的关键知道小球做匀速圆周运动，靠重力和支持力的合力提供向心力，能灵活选择向心力的形式，由牛顿运动定律列式分析．
7.【答案】
【解析】
【分析】
将船的运动分解为沿河岸方向和垂直于河岸方向，根据垂直于河岸方向上的速度求出渡河的时间，通过判断合速度能否与河岸垂直，判断船能否垂直到对岸。
本题考查小船过河问题的理解，关键是知道合运动与合运动具有等时性，各分运动具有独立性，互不干扰。
【解答】
A.当静水速与河岸不平行，则船就一定能渡过河，故A错误；
B.和可成一定角度，故船渡河的速度大小不一定为，故B错误；
C.根据平行四边形定则，由于船在静水中的速度大于水流速，则合速度可能垂直于河岸，即船能垂直到达对岸，故C正确；
D.当静水速与河岸垂直时，渡河时间最短，故D正确。
故选CD。
8.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了平抛运动基本规律；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，知道运动的时间由高度决定，初速度和时间共同决定水平位移。
根据平抛运动的竖直分运动为自由落体运动，利用自由落体运动的运动规律可以判断时间关系；根据水平位移大小判断甲、乙的初速度大小。
【解答】
由题意可知，甲、乙下落的高度相同，由，得，可知甲、乙在空中运动的时间相同，
在水平方向，由，甲的水平位移大于乙的水平位移，可知甲刚被抛出时的速度比乙的大，
故BC正确，AD错误。
故选BC。
9.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了圆周运动问题；分析受力，明确向心力来源是解题的关键。
小球随菱形框架一起绕着过对角线的竖直轴匀速转动，合外力提供向心力，对两个小球进行受力分析，根据合力提供向心力即可分析求解。
【解答】
A.球在水平面内做匀速圆周运动，合外力指向圆心，对进行受力分析可知，受重力，静摩擦力方向沿框架向上，框架对的弹力方向可能垂直框架向下，也可能垂直框架向上，故A错误；
B.对受力分析可知，要使合力水平向右，框架对的弹力方向一定垂直框架向上，故B正确；
C.若与框架间没有摩擦力，则只受重力和框架对的弹力，两个力的合力方向不可能水平向左，故C错误；
D.、两球匀速转动的角速度相等，半径也相等，根据：，可知两球的合力大小相等，故D正确。
故选BD。
10.【答案】
【解析】
【分析】
由低轨道进入高轨道，需要加速做离心运动，根据开普勒第三定律绕同一中心天体的行星轨道半径的三次方与周期平方成正比。
本题考查万有引力的应用，解题关键在于理解卫星的变轨问题，从低轨道进入高轨道需要加速，从高轨道到低轨道要减速。
【解答】
A.卫星由低轨道进入高轨道，即由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ需要加速做离心运动，故A正确；
B.根据开普勒第三定律，轨道Ⅰ的轨道半径小于轨道Ⅲ的轨道半径，则沿轨道Ⅰ运行的周期小于天和核心舱沿轨道Ⅲ运行的周期，故B错误；
C.神舟十二号载人飞船沿轨道Ⅱ运动到对接点过程中，根据开普勒第二定律，速度越来越小，故C错误；
D.根据开普第三定律，神舟十二号飞船沿轨道Ⅰ运行和沿轨道Ⅱ运行：
解得，故D正确。
故选：。
11.【答案】；
；。
【解析】
【分析】
本题考查探究向心力表达式的实验，弄懂实验原理是解题关键，本题考查的核心素养是物理观念、科学思维。
根据，可知小球受到的向心力大小与角速度、小球的质量、转动的半径都有关系，若要探究向心力与它们的关系，需要用控制变量法。
根据题意通过两球质量关系、半径关系，根据，计算可知向心力关系。
【解答】
解：本实验要分别探究向心力大小与质量、角速度、半径的关系，探究两个量的关系时要保证其他量不变，应用到的探究方法主要为控制变量法；
探究向心力大小与半径的关系时，应控制小球质量相同、角速度相同、半径不同，两塔轮通过皮带相连，塔轮边缘的线速度相同，由可知想要角速度相同，塔轮的半径需为；
图乙中左侧标尺露出红格、白格各两格，而右侧标尺露出红格、白格各一格，可知本次实验左、右两钢球的向心力之比为。
12.【答案】水平；初速度相同；；；；
【解析】解：平抛物体的初速度方向为水平方向，故应调节实验装置直到斜槽末端切线保持水平；每次让小球从同一位置由静止释放，小球滑下的高度相同才能保证每次平抛得到相同的初速度。
根据平抛运动规律：，，代入数据解得： 。
由题图丙可知，从到和从到，小球水平方向通过的位移相等，故两段运动时间相同。
可得：
所以：
点的竖直分速度为：
则小球从抛出点运动到点时所经过的时间为：，
平抛运动初位置的水平坐标为： ，竖直坐标为：，所以平抛运动初位置的坐标为。
故答案为：水平；初速度相同；；；；。
此题考查了研究平抛运动的实验，不仅考查了平抛运动的规律，还灵活运用了匀速运动和匀变速运动的规律，是一道考查基础知识的好题目。
平抛运动的初速度一定要水平，因此为了获得水平的初速度安装斜槽轨道时要注意槽口末端要水平；同时为了保证小球每次平抛的轨迹都是相同的，要求小球平抛的初速度相同。
点为平抛的起点，水平方向匀速直线运动，竖直方向自由落体运动，据此可正确求解。
根据竖直方向运动特点，求出物体运动时间，然后利用水平方向物体做匀速运动，可以求出其水平速度大小，利用匀变速直线运动的推论可以求出点的竖直分速度大小，进一步求解抛出点坐标。
13.【答案】解：根据万有引力充当向心力
解得
根据万有引力充当向心力
解得。
答：卫星运动的线速度大小；
卫星运动的周期。
【解析】根据万有引力充当向心力，求卫星线速度大小和周期。
本题解题关键是掌握原理，万有引力提供向心力，难度不高，比较基础。
14.【答案】解：运动员由到做平抛运动水平方向的位移为
竖直方向的位移为
根据几何关系得：，
解得：，
运动员落地前瞬间的竖直分速度
运动员落地过程中竖直方向平均加速度大小
设地对滑雪板作用力为，则
解得：，
故滑雪板对地压力大小为；
答：运动员在空中飞行的时间为；
缓冲过程中滑雪板对水平面的平均压力为。
【解析】运动员从点水平飞出做平抛运动，根据下落的高度求出运动的时间。
平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，根据水平的位移求出平抛的初速度。求出落到斜坡上竖直方向和水平方向的分速度，根据正交分解，得出垂直于斜坡的速度，然后根据牛顿第二定律求出弹力的大小。
解决本题的关键知道平抛运动在水平方向做匀速直线运动，在竖直方向做自由落体运动。以及运动员落在斜面上，垂直于斜面方向的合力产生加速度，使运动员垂直于斜面的速度减小到。
15.【答案】解：在最高点时，假设杆的作用力向下，根据向心力公式得：
解得：
负号表示与假设方向相反，故为支持力
在最低点，根据向心力公式得：
解得：，方向向上，是拉力
答：它们通过竖直位置时，球受到杆的作用力为，是支持力，球受到杆的作用力为，是拉力．
【解析】小球通过最高点时，受重力和杆的弹力作用，杆的弹力和重力和合力提供向心力，故杆的弹力的方向一定与杆平行，但可能与杆同向，也可能与杆反向．最低点时方向肯定向上．
要注意杆对小球可以是拉力，可以是支持力，也可以没有力，而绳子对球只能是拉力．
16.【答案】解：：对小球受力分析，根据牛顿第二定律和向心力的公式可得：
，
得：．
绳断后，小球做平抛运动，
水平方向上：
竖直方向上：
代入数值解得：
小球落地点与抛出点间的水平距离是．
答：绳子断时小球运动的速度为．
绳断后，小球落地点与抛出点间的水平距离为．
【解析】绳子断时，绳子的拉力恰好是，对小球受力分析，根据牛顿第二定律和向心力的公式可以求得速度的大小；
绳断后，小球做平抛运动，根据平抛运动的规律可以求得落地点与抛出点间的水平距离．
小球在最低点时绳子恰好断了，说明此时绳的拉力恰好为，抓住这个临界条件，再利用圆周运动和平抛运动的规律求解即可．
第1页，共15页