广东省广州市花都区圆玄中学2022-2023学年高一下学期期中考试物理试题（含解析）

圆玄中学2022-2023学年高一下学期期中考试
物理
说明：
1．全卷满分100分，考试时间75分钟。
2．选择题在答题卡上填涂，填空题和计算题在答题卷上作答。只交答题卡和答案卷，试题卷自行带走。
3．严禁使用计算器，违者全卷记为零分。
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确。
1. 做曲线运动的物体在运动过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 速度大小一定改变
B 加速度大小一定改变
C. 速度方向一定改变
D 加速度方向一定改变
2. 公路在通过小型水库的泄洪闸的下游时，常常要修建凹形桥,如图，汽车通过凹形桥的最低点时（　　）
A. 车的加速度为零，受力平衡 B. 车对桥的压力比汽车的重力大
C. 车对桥的压力比汽车的重力小 D. 车的速度越大，车对桥面的压力越小
3. 对于某个走时准确的时钟，以下关于其时针、分针与秒针的说法中正确的是（　　）
A. 秒针的转动周期最大 B. 分针的转动周期最大
C. 时针转动周期最大 D. 时针转动的角速度最大
4. 如图所示，有一皮带传动装置，A、B、C三点到各自转轴的距离分别为RA、RB、RC，已知RA=2RB=2RC，若在传动过程中，皮带不打滑。则（　　）
A. A点与C点的角速度大小相等
B. A点与C点的线速度大小相等
C. B点与C点的角速度大小之比为2∶1
D. B点与C点的向心加速度大小之比为1∶2
5. 汽车后备厢盖一般都配有可伸缩的液压杆，如图甲所示，其示意图如图乙所示，可伸缩液压杆上端固定于后盖上A点，下端固定于箱内O'点，B也为后盖上一点。后盖可绕过O点的固定铰链转动。在合上后备厢盖的过程中（　　）
A. A点相对O'点做圆周运动
B. A点与B点相对于O点转动的线速度大小相等
C. A点相对于O点转动周期小于B点相对于O点转动的周期
D. A点相对于O点转动的向心加速度小于B点相对于O点转动的向心加速度
6. 如图所示，在匀速转动的圆筒内壁上，有一物体随圆筒一起转动而未滑动。当圆筒的角速度增大以后，下列说法正确的是（　　）
A. 物体所受弹力增大，摩擦力也增大了
B. 物体所受弹力增大，摩擦力减小了
C. 物体所受弹力和摩擦力都减小了
D 物体所受弹力增大，摩擦力不变
7. 质量为m的小球在竖直平面内的圆管轨道内运动，小球的直径略小于圆管横截面的直径，如图所示。已知小球以速度v通过最高点时对圆管内、外壁的压力恰好为0，则小球以速度2v通过圆管的最高点时（　　）
A. 小球对圆管外壁的压力等于mg B. 小球对圆管外壁的压力等于3mg
C. 小球对圆管内壁的压力等于mg D. 小球对圆管内壁的压力等于3mg
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项正确。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分。
8. 一小船在静水中的速度为，它在一条河宽150m、水流速度为的河流中渡河，已知，，则该小船( )
A. 渡河的最短时间为30s
B. 以最短时间渡河时，小船运动的合速度为
C. 渡河的最短航程150m
D. 以最短航程渡河时，所需的时间为50s
9. 如图，一个内壁光滑的圆锥形筒的轴线垂直于水平面，圆锥筒固定不动，有两个质量相等的小球A和B紧贴着内壁分别在图中所示的水平面内做匀速圆周运动，则以下说法中正确的是（　　）
A. A球的运动周期等于B球的运动周期 B. A球的线速度大于B球的线速度
C. A球的角速度小于B球的角速度 D. A球对筒壁的压力大于B球对筒壁的压力
10. 在一次投球游戏中，黄同学将球水平抛出放在地面的小桶中，结果球沿如图所示的弧线飞到小桶的前方，不计空气阻力，则下次再投时，可作出的调整为（ ）
A. 减小初速度，抛出点高度不变
B. 增大初速度，抛出点高度不变
C. 初速度大小不变，降低抛出点高度
D. 初速度大小不变，提高抛出点高度
三、实验题（本题共2小题，共16分）
11. 在研究平抛运动的实验中：
（1）如图甲所示的实验中，观察到、两球同时落地，说明______；如图乙所示的实验：将两个光滑斜轨道固定在同一竖直面内，滑道末端水平，把两个质量相等的小钢球，从斜面的相同高度由静止同时释放，观察到球1落到水平板上并击中球2，这说明______。
（2）用如图（丙）所示装置研究平抛运动。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上，钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点飞出，落在水平挡板MN上。由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。
①关于实验，下列说法正确的是_____________。
A．斜槽轨道必须光滑，且小球每次要从斜槽同一位置由静止释放
B．需调节斜槽，保证其末端水平
C．用铅笔记录小球位置时，每次必须严格地等距离下降挡板
D．本实验必需的器材还有刻度尺和秒表
E．小球运动时不应与木板上的白纸（或方格纸）相接触
F．将球的位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将点连成折线
②某同学通过描点得到如图丁所示的运动轨迹，已标出A、B、C三点的位置，g取10m/s2，试求：
a.小球平抛的初速度________m/s；
b.小球从槽口抛出到B点的时间t=__________s；
B点的速度________m/s。
12. 用如图所示的装置可以探究做匀速圆周运动的物体需要的向心力的大小与哪些因素有关。
（1）本实验采用的科学方法是______
A.控制变量法 B.等效替代法 C.微元法 D.放大法
（2）某次实验时，设定钢球和铝球的转动半径相同，两个塔轮转速也相同，则观察到表示向心力大小的标尺：
A.铝球这边露出的刻度多一些
B.钢球这边露出的刻度多一些
C.不能确定哪一边露出的刻度多或少
正确的是：______（填“A”或“B”或“C”）。
（3）实验表明，小球受到的向心力与小球的质量、转动半径和转动角速度有如下关系：______（用、r和表示）。
四、计算题，本题共3小题，共38分，请在答题卷指定的方框内答题，超出方框无效。
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，取。则
（1）摩托车的速度至少要多大才能越过这个壕沟？
（2）摩托车落到壕沟对面时的落到壕沟对面速度大小是多少？
14. 飞行员的质量为，驾驶飞机在竖直面内做飞行表演，可看作半径不变的圆周运动，如图所示。已知当飞机以速度飞过最高点时，飞行员和座椅之间弹力恰好为零，已知飞行员能承受的最大压力为，取，求：
（1）该圆周运动轨迹半径；
（2）当最高点速度为，座椅对人的弹力；
（3）最低点的最大速度。
15. 如图所示，小球从P点出发，初速度大小为，经过一段粗糙水平面PA后进入一固定在竖直平面上的光滑半圆形管道，小球直径略小于管道内径，小球运动到点后脱离管道做平抛运动，经过后又恰好垂直撞击倾角为45°的斜面。已知半圆形管道的半径，且半圆形管道半径远大于内径。小球质量，。求：
（1）小球垂直撞在斜面时，竖直方向的速度大小为多少？
（2）小球经过管道的点时的速度大小；
（3）小球经过管道的点时，受到管道的作用力；
（4）定性分析小球从A点上升到四分之一圆弧过程中，管道对小球作用力大小的变化。
圆玄中学2022-2023学年高一下学期期中考试
物理 答案解析
说明：
1．全卷满分100分，考试时间75分钟。
2．选择题在答题卡上填涂，填空题和计算题在答题卷上作答。只交答题卡和答案卷，试题卷自行带走。
3．严禁使用计算器，违者全卷记为零分。
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确。
1. 做曲线运动的物体在运动过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 速度大小一定改变
B. 加速度大小一定改变
C. 速度方向一定改变
D. 加速度方向一定改变
【答案】C
【解析】
【详解】试题分析：物体做的是曲线运动，物体运动的速度方向是沿着轨迹的切线的方向，所以物体的速度的方向一定是在不断的改变的，所以A错误，C正确；物体做曲线运动的条件是合力与速度不在同一条直线上，合外力大小和方向可以变化也可以不变，所以加速度的大小和方向可以变化也可以不变，所以BD错误．
考点：曲线运动
【名师点睛】本题主要是考查学生对曲线运动的理解，物体做曲线运动的条件是合力与速度不在同一条直线上，对于合力的大小是否变化没有要求．
2. 公路在通过小型水库的泄洪闸的下游时，常常要修建凹形桥,如图，汽车通过凹形桥的最低点时（　　）
A. 车加速度为零，受力平衡 B. 车对桥的压力比汽车的重力大
C. 车对桥的压力比汽车的重力小 D. 车的速度越大，车对桥面的压力越小
【答案】B
【解析】
【详解】A、汽车做圆周运动，速度在改变，加速度一定不为零，受力一定不平衡，故A错误．
BC、汽车通过凹形桥的最低点时，向心力竖直向上，合力竖直向上，加速度竖直向上，根据牛顿第二定律得知，汽车过于超重状态，所以车对桥的压力比汽车的重力大，故B正确，C错误．
D、对汽车，根据牛顿第二定律得：，则得，可见，v越大，路面的支持力越大，据牛顿第三定律得知，车对桥面的压力越大，故D错误．
故选B.
【点睛】解决本题的关键搞清做圆周运动向心力的来源，即重力和支持力的合力提供向心力，结合牛顿第二定律进行求解．
3. 对于某个走时准确的时钟，以下关于其时针、分针与秒针的说法中正确的是（　　）
A. 秒针的转动周期最大 B. 分针的转动周期最大
C. 时针的转动周期最大 D. 时针转动的角速度最大
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】周期指完成一次完整圆周运动时间，秒针的转动周期为T1=60s，分针的转动周期为T2=1h，时针的转动周期为T3=12h，时针转动的最慢，所以角速度最小，故C正确。
故选C。
4. 如图所示，有一皮带传动装置，A、B、C三点到各自转轴的距离分别为RA、RB、RC，已知RA=2RB=2RC，若在传动过程中，皮带不打滑。则（　　）
A. A点与C点的角速度大小相等
B. A点与C点的线速度大小相等
C. B点与C点的角速度大小之比为2∶1
D. B点与C点的向心加速度大小之比为1∶2
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】AB．A、C两点是轮子边缘上的点，靠传送带传动，两点的线速度相等，而半径不等，所以角速度不等，故A错误，B正确；
C．A、B两点共轴转动，具有相同的角速度，AC两点线速度相等，根据，，得A与C的角速度之比为，所以B点与C点的角速度大小之比为，故C错误；
D．因为，B点与C点的角速度大小之比为，根据得：B点与C点的向心加速度大小之比为，故D错误；
故选B。
5. 汽车后备厢盖一般都配有可伸缩的液压杆，如图甲所示，其示意图如图乙所示，可伸缩液压杆上端固定于后盖上A点，下端固定于箱内O'点，B也为后盖上一点。后盖可绕过O点的固定铰链转动。在合上后备厢盖的过程中（　　）
A. A点相对O'点做圆周运动
B. A点与B点相对于O点转动的线速度大小相等
C. A点相对于O点转动周期小于B点相对于O点转动的周期
D. A点相对于O点转动的向心加速度小于B点相对于O点转动的向心加速度
【答案】D
【解析】
【详解】A．A点绕O点转动，相对O点做圆周运动，相对O′点不是圆周运动，选项A错误；
BC．A点与B点相对于O点转动的角速度大小相等，周期也相等，根据v=ωr可知，A点与B点相对于O点转动的线速度大小不相等，选项BC错误；
D．根据a=ω2r可知，A点相对于O点转动的向心加速度小于B点相对于O点转动的向心加速度，选项D正确。
故选D。
6. 如图所示，在匀速转动的圆筒内壁上，有一物体随圆筒一起转动而未滑动。当圆筒的角速度增大以后，下列说法正确的是（　　）
A. 物体所受弹力增大，摩擦力也增大了
B. 物体所受弹力增大，摩擦力减小了
C. 物体所受弹力和摩擦力都减小了
D. 物体所受弹力增大，摩擦力不变
【答案】D
【解析】
【详解】物体做匀速圆周运动，合力指向圆心，对物体受力分析，受重力、竖直向上的静摩擦力、指向圆心的支持力，如图所示
重力G与静摩擦力f平衡，即
G = f
则静摩擦力不变，且与物体的角速度无关，因为支持力N提供向心力，即
N = mrω2
所以当圆筒的角速度ω增大以后，需要的向心力变大，则物体所受弹力N增大。
故选D。
7. 质量为m的小球在竖直平面内的圆管轨道内运动，小球的直径略小于圆管横截面的直径，如图所示。已知小球以速度v通过最高点时对圆管内、外壁的压力恰好为0，则小球以速度2v通过圆管的最高点时（　　）
A. 小球对圆管外壁的压力等于mg B. 小球对圆管外壁的压力等于3mg
C. 小球对圆管内壁的压力等于mg D. 小球对圆管内壁的压力等于3mg
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】小球以速度v通过最高点时
小球以速度2v通过圆管的最高点时，假设管道外壁对小球有向下的压力FN，则
解得
FN=3mg
即假设成立，根据牛顿第三定律可知，小球对圆管外壁的压力等于3mg。
故选B。
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项正确。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分。
8. 一小船在静水中的速度为，它在一条河宽150m、水流速度为的河流中渡河，已知，，则该小船( )
A. 渡河的最短时间为30s
B. 以最短时间渡河时，小船运动的合速度为
C. 渡河的最短航程150m
D. 以最短航程渡河时，所需的时间为50s
【答案】AC
【解析】
【详解】A、船头方向需垂直河岸方向，小船渡河的时间最短，渡河的最短时间为，故选项A正确；
B、以最短时间渡河时，船头方向需垂直河岸方向，与水流的方向垂直，所以小船运动的合速度为：，故选项B错误；
C、当合速度的方向与静水速方向垂直时，渡河位移最短，渡河的最短航程：，故选项C正确；
D、以最短航程渡河时，合速度的大小：，所需的时间为：，故选项D错误．
9. 如图，一个内壁光滑的圆锥形筒的轴线垂直于水平面，圆锥筒固定不动，有两个质量相等的小球A和B紧贴着内壁分别在图中所示的水平面内做匀速圆周运动，则以下说法中正确的是（　　）
A. A球的运动周期等于B球的运动周期 B. A球的线速度大于B球的线速度
C. A球的角速度小于B球的角速度 D. A球对筒壁的压力大于B球对筒壁的压力
【答案】BC
【解析】
【详解】C．小球A和B紧贴着内壁分别在水平面内做匀速圆周运动，小球在轨道上受力如图所示：
因为A和B的质量相同，小球A和B在两处的合力相同，即它们做圆周运动时的向心力相同，即
因为球A运动的半径大于B球的半径，F和m相同时,半径大的角速度小，故C正确；
A．由周期公式，所以球A的运动周期大于球B的运动周期，故A错误；
B．由向心力的计算公式因为球A运动的半径大于B球的半径，F和m相同时, 半径大的线速度就大，即A球的线速度大于B球的线速度，故B正确；
D．根据受力可知轨道施加的支持力由于质量和夹角都相等，所以受到的支持力也相等，根据牛顿第三定律可知球A对筒壁的压力等于球B对筒壁的压力，故D错误。
故选BC。
10. 在一次投球游戏中，黄同学将球水平抛出放在地面的小桶中，结果球沿如图所示的弧线飞到小桶的前方，不计空气阻力，则下次再投时，可作出的调整为（ ）
A. 减小初速度，抛出点高度不变
B. 增大初速度，抛出点高度不变
C. 初速度大小不变，降低抛出点高度
D. 初速度大小不变，提高抛出点高度
【答案】AC
【解析】
【详解】设小球平抛运动的初速度为v0，抛出点离桶的高度为h，水平位移为x，则
平抛运动的时间
水平位移x=v0t=v0
AB.由上式分析可知，要减小水平位移x，可保持抛出点高度h不变，减小初速度v0.故B错误，A正确；
CD.由上式分析可知，要减小水平位移x，可保持初速度v0大小不变，降低抛出点高度h.故C正确，D错误．
故选AC.
点睛：小球做平抛运动，飞到小桶的前方，说明水平位移偏大，应减小水平位移才能使小球抛进小桶中．将平抛运动进行分解，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动，由运动学公式得出水平位移与初速度和高度的关系式，再进行分析选择．
三、实验题（本题共2小题，共16分）
11. 在研究平抛运动的实验中：
（1）如图甲所示的实验中，观察到、两球同时落地，说明______；如图乙所示的实验：将两个光滑斜轨道固定在同一竖直面内，滑道末端水平，把两个质量相等的小钢球，从斜面的相同高度由静止同时释放，观察到球1落到水平板上并击中球2，这说明______。
（2）用如图（丙）所示装置研究平抛运动。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上，钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点飞出，落在水平挡板MN上。由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。
①关于实验，下列说法正确的是_____________。
A．斜槽轨道必须光滑，且小球每次要从斜槽同一位置由静止释放
B．需调节斜槽，保证其末端水平
C．用铅笔记录小球位置时，每次必须严格地等距离下降挡板
D．本实验必需的器材还有刻度尺和秒表
E．小球运动时不应与木板上的白纸（或方格纸）相接触
F．将球位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将点连成折线
②某同学通过描点得到如图丁所示的运动轨迹，已标出A、B、C三点的位置，g取10m/s2，试求：
a.小球平抛的初速度________m/s；
b.小球从槽口抛出到B点的时间t=__________s；
B点的速度________m/s。
【答案】 ①. 平抛运动竖直方向是自由落体运动 ②. 平抛运动在水平方向上做匀速直线运动 ③. BE##EB ④. 2 ⑤. 0.15 ⑥. 2.5
【解析】
【详解】（1）[1]B球水平抛出，A球做自由落体运动，两球同时落地，说明B球竖直方向的运动与A球相同，即平抛运动竖直方向是自由落体运动。
[2]球2在水平面上做匀速直线运动，球1落到水平板上并击中球2，说明球1水平抛出后水平方向的运动与球2相同，即平抛运动在水平方向上做匀速直线运动。
（2）①[3]A．为了保证小球平抛运动的初速度相等，每次让小球从斜槽的同一位置由静止释放，斜槽轨道不一定需要光滑，故A错误；
B．为保证小球做平抛运动，安装斜槽时其末端切线必须水平，且让小球出射方向与硬板平行，让其在竖直面运动，故B正确；
C．用铅笔记录小球位置时，每次不必严格地等距离下降，C错误；
D．小球平抛运动的时间可以根据竖直位移求出，不需要秒表，故D错误。
E．实验要求小球滚下时不能碰到木板平面，避免因摩擦而使运动轨迹改变，E正确；
F．将球的位置记录在纸上后，取下纸，需要将点连成光滑曲线，F错误。
②[4][5][6]在竖直方向上，则有
则小球平抛运动的初速度
设在B点竖直方向的分速度为vBy，则
则B点速度为
设小球从抛出点运动到B的时间为tB，则
12. 用如图所示的装置可以探究做匀速圆周运动的物体需要的向心力的大小与哪些因素有关。
（1）本实验采用的科学方法是______
A.控制变量法 B.等效替代法 C.微元法 D.放大法
（2）某次实验时，设定钢球和铝球的转动半径相同，两个塔轮转速也相同，则观察到表示向心力大小的标尺：
A.铝球这边露出的刻度多一些
B.钢球这边露出的刻度多一些
C.不能确定哪一边露出的刻度多或少
正确的是：______（填“A”或“B”或“C”）。
（3）实验表明，小球受到的向心力与小球的质量、转动半径和转动角速度有如下关系：______（用、r和表示）。
【答案】 ①. A ②. B ③.
【解析】
【详解】（1）[1]探究一个物理量与几个物理量之间的关系时，需采用控制变量法。
故选A。
（2）[2]根据题意可知，塔轮转速相同，说明转动的角速度相同，转动半径又相同，由于钢球的质量大于铝球质量，则由可知，观察到表示向心力大小的标尺钢球这边露出的刻度多一些。
故选B。
（3）[3]实验表明，小球受到的向心力与小球的质量、转动半径和转动角速度的关系为
四、计算题，本题共3小题，共38分，请在答题卷指定的方框内答题，超出方框无效。
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，取。则
（1）摩托车的速度至少要多大才能越过这个壕沟？
（2）摩托车落到壕沟对面时的落到壕沟对面速度大小是多少？
【答案】（1）20m/s；（2）
【解析】
【详解】（1）摩托车到达对岸的时间，根据
可得
则
（2）摩托车落到壕沟对面时的落到壕沟对面速度大小
14. 飞行员的质量为，驾驶飞机在竖直面内做飞行表演，可看作半径不变的圆周运动，如图所示。已知当飞机以速度飞过最高点时，飞行员和座椅之间弹力恰好为零，已知飞行员能承受的最大压力为，取，求：
（1）该圆周运动轨迹半径；
（2）当最高点速度为，座椅对人的弹力；
（3）最低点的最大速度。
【答案】（1）2250m；（2）1800N；（3）450m/s
【解析】
【详解】（1）飞过最高点时，飞行员和座椅之间弹力恰好为零，则
解得
（2）当最高点速度时，有
解得
（3）最低点时，根据
解得
15. 如图所示，小球从P点出发，初速度大小为，经过一段粗糙水平面PA后进入一固定在竖直平面上的光滑半圆形管道，小球直径略小于管道内径，小球运动到点后脱离管道做平抛运动，经过后又恰好垂直撞击倾角为45°的斜面。已知半圆形管道的半径，且半圆形管道半径远大于内径。小球质量，。求：
（1）小球垂直撞在斜面时，竖直方向的速度大小为多少？
（2）小球经过管道的点时的速度大小；
（3）小球经过管道的点时，受到管道的作用力；
（4）定性分析小球从A点上升到四分之一圆弧过程中，管道对小球作用力大小的变化。
【答案】（1）；（2）；（3），方向竖直向上；（4）减小
【解析】
【详解】（1）根据题意可知，小球从点飞出做平抛运动，运动后恰好垂直撞击倾角为45°的斜面，竖直方向上，由可得，小球垂直撞在斜面时，竖直方向的速度大小为
（2）根据题意可知，小球经过管道的点时的速度即小球从点飞出做平抛运动的初速度，水平方向上，小球做匀速直线运动，则小球撞在斜面时，由平抛运动规律有
解得
即小球经过管道的点时的速度大小为。
（3）设小球经过管道的点时，受到管道向下作用力，由牛顿第二定律有
解得
即小球经过管道的点时，受到管道的作用力大小为，方向竖直向上。
（4）小球从A点上升到四分之一圆弧过程中，设运动到某处时，小球、圆心连线与竖直方向夹角为，对小球受力分析，如图所示
由牛顿第二定律有
解得
由于轨道光滑，则上升过程中，小球的机械能守恒，由机械能守恒定律有
整理可得
由于小球从A点上升到四分之一圆弧过程中，增大，则减小，可知，减小。