2022-2023学年江苏省连云港市锦屏高级中学等四校联考高一（下）期中物理试卷（含解析）

2022-2023学年江苏省连云港市锦屏高级中学等四校联考高一（下）期中物理试卷
一、单选题（本大题共10小题，共40.0分）
1. 下列说法中正确的是( )
A. 开普勒发现了行星运动定律
B. 牛顿较准确地测出了引力常量的数值
C. 经典力学既适用于宏观世界，也适用于微观世界
D. 经典力学既适用于低速运动，也适用于高速运动
2. 如图所示，质量相等的、两物块置于绕竖直轴匀速转动的水平圆盘上，两物块始终相对于圆盘静止，则两物块( )
A. 线速度相同 B. 角速度相同
C. 向心力相同 D. 所受的静摩擦力相同
3. 如图所示，在同一轨道平面上的几个人造地球卫星、、，在某一时刻恰好在同一直线上，下列正确说法有( )
A. 根据，可知 B. 根据万有引力定律，
C. 向心加速度 D. 运动一周后，先回到原地点
4. 在地球表面沿水平方向发射一个飞行器，不计空气阻力，如果初速度为第一宇宙速度，则此飞行器( )
A. 会落回地面 B. 会绕地球做匀速圆周运动
C. 会绕地球做椭圆运动 D. 会挣脱地球的束缚飞到太阳系外
5. 如图所示，物体在恒力作用下沿光滑水平面前进，力的方向与物体运动方向夹角为，物体的质量为，重力加速度为。在此过程中，下列关于力做功的说法中正确的是( )
A. 力做功为 B. 力做功为
C. 重力做功为 D. 支持力对物体做功为
6. 如图，重物放在一长木板上，将长木板绕端转过一个小角度的过程中，重物相对于木板始终保持静止．关于木板对重物的摩擦力和支持力做功的情况是( )
A. 摩擦力对重物做正功 B. 支持力对重物做正功
C. 摩擦力对重物做负功 D. 支持力对重物不做功
7. 某中等体重的中学生进行体能训练时，用的时间登上的高楼，估测他登楼时的平均功率，最接近的数值是( )
A. B. C. D.
8. 如图所示，质量为的足球在水平地面的位置被踢出后落到水平地面的位置，在空中达到的最高点位置的高度为，已知重力加速度为。下列说法正确的是( )
A. 足球由运动到的过程中，重力做的功为
B. 足球由运动到的过程中，重力做的功为
C. 足球由运动到的过程中，重力势能减少了
D. 如果没有选定参考平面，就无法确定重力势能变化了多少
9. 如图所示，用长为且不可伸长的细绳拴着质量为的小球在竖直平面内做圆周运动，则下列说法中正确的是( )
A. 小球在圆周最高点时所受的向心力一定为重力
B. 小球在最高点时绳子的拉力不可能为零
C. 小球过最低点时绳子的拉力有可能小于小球重力
D. 若小球恰好能在竖直平面内做圆周运动，则其在最高点的速率为
10. 质量为的物体被人用手由静止向上提高忽略空气阻力，这时物体的速度是，下列说法中正确的是( )
A. 手对物体做功 B. 合外力对物体做功
C. 合外力对物体做功 D. 物体克服重力做功
二、实验题（本大题共1小题，共11.0分）
11. 在“探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系”实验中，某班学习小组同学用细绳系一纸杯杯中有的水在空中甩动，使杯在水平面内作圆周运动如图所示，来感受向心力。
如图甲，绳离杯心处打一结点，处打一结点，学习小组中一位同学手表计时，另一位同学操作，其余同学记录实验数据：
操作一：手握绳结，使杯在水平方向每秒运动周，体会向心力的大小。
操作二：手握绳结，使杯在水平方向每秒运动周，体会向心力的大小。
操作三：手握绳结，使杯在水平方向每秒运动周，体会向心力的大小。
操作四：手握绳结，再向杯中添加的水，使杯在水平方向每秒运动周，体会向心力的大小。
则：
操作二与一相比较：质量、角速度相同，向心力的大小与转动半径大小有关；
操作三与一相比较：质量、半径相同，向心力的大小与角速度的大小有关；
操作四与一相比较：______ 、______ 相同，向心力大小与______ 有关；
物理学中此种实验方法叫______ 选填“等效替换法”或“控制变量法”。
三、简答题（本大题共3小题，共29.0分）
12. 一颗质量为的人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，卫星到地面的距离为，已知引力常量、地球半径为、地球的质量为，不考虑球地球自转的影响。求：
地球对卫星的万有引力的大小。
此卫星绕地球做匀速圆周运动的线速度的大小；
此卫星绕地球做匀速圆周运动的加速度的大小。
13. 如图所示，质量为的小物体系在轻绳的一端，轻绳的另一端固定在转轴上。轻绳长度为。现在使物体在光滑水平支持面上与圆盘相对静止地以角速度做匀速圆周运动。
在图中作出小物体的受力分析；
物体运动的线速度的大小；
绳子对物体的拉力。
14. 在离地高的光滑水平桌面上停放着质量为的小铁块，一个大小为的水平推力持续作用在小铁块上移动后被撤去，同时小铁块飞出桌边抛到地上，取，空气阻力不计，求：
水平推力持续作用在小铁块上移动过程中对铁块做的功是多少？
小铁块离开桌面时的速度的大小；
小铁块从开始运动到落到地上的全过程中，小铁块所受的重力做的功；
小铁块在落地时的速度大小。
四、计算题（本大题共1小题，共10.0分）
15. 有一辆质量为的小汽车驶上圆弧半径为的拱桥。取，试求：
汽车到达桥顶时速度为，汽车对桥的压力是多大？
汽车以多大速度经过桥顶时恰好腾空，对桥没有压力？
汽车对地面的压力过小是不安全的。从这个角度讲，汽车过桥时的速度不能过大。对于同样的车速，拱桥圆弧的半径大些比较安全，还是小些比较安全？
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：、开普勒发现行星三大定律，故A正确；
B、牛顿提出万有引力定律，而卡文迪许测出引力常量的数值，故B错误；
C、经典力学既适用于宏观世界，与低速运动。而对于微观世界与高速运动则不适用，故CD错误；
故选：。
A、开普勒发现行星三定律；
B、卡文迪许测出引力常量的数值；
C、、经典力学既适用于宏观世界，与低速运动．
考查行星定律与万有引力定律，掌握物理史实，理解经典力学适用范畴．
2.【答案】
【解析】解：、由于、在同一转盘上无相对运动，因此它们的角速度相等，由，可知线速度不一定不同，故A错误；
B、由于、在同一转盘上无相对运动，因此它们的角速度相等，故B正确；
C、根根据可知，质量相等，角速度相等，半径不同则向心力不同，向心力是由静摩擦力提供，故CD错误；
故选：．
物体在同一个转盘上随转盘一起运动时，具有相同的角速度，这是解这类题目的切入点，然后根据向心加速度、向心力公式进行求解．
描述圆周运动的物理量较多，在学习过程中要熟练掌握公式和各个物理量之间的联系．注意矢量相同和标量相同的区别．
3.【答案】
【解析】解：
A、设地球的质量为，卫星的轨道半径为，卫星的速度，可见，越大，越小，则有故A错误。
B、由于三颗的质量关系未知，无法根据万有引力定律比较引力的大小。故B错误。
C、卫星的向心加速度等于重力加速度，越小，越大，则有故C正确。
D、卫星的周期，越大，越大，所以，所以运动一周后，先回到原地点。故D错误。
故选：。
根据卫星的速度公式比较三颗卫星的速度大小．由万有引力定律比较万有引力的大小．卫星的向心加速度等于重力加速度，再比较向心加速度的大小．根据周期的大小，分析哪颗卫星先回到原点．
对于卫星的线速度、周期、角速度、向心加速度等物理量的比较，只要抓住卫星的速度公式比较出线速度的大小，其他量可以根据圆周运动知识理解并比较．
4.【答案】
【解析】解：当速度小于第一宇宙速度时，做平抛运动，轨迹为抛物线；
当速度等于第一宇宙速度时，围绕地球做圆周运动；
大于第一宇宙速度小于第二宇宙速度时，做离心椭圆运动，
当超过第三宇宙速度时，飞出太阳系外。故ACD错误，B正确。
故选：。
第一宇宙速度是最小的发射速度，是最大的环绕地球运动的速度；物体要脱离地球的引力成为人造行星至少达到第二宇宙速度；物体要逃到太阳系外最小的发射速度是第三宇宙速度。
本题考查第一宇宙速度的含义，内容简单，只要多读课本，熟记基本知识就能顺利解出。
5.【答案】
【解析】解：、根据功的计算公式，可知力所做的功为：，故A错误，B正确；
、由于重力和支持力的方向都与运动方向垂直，可知重力和支持力做功均为零，故CD错误。
故选：。
根据做功的条件分析各力做功情况，根据公式计算功的大小。
本题考查了功的相关知识，解决本题的关键是理解做功的条件以及功的计算公式。
6.【答案】
【解析】解：物块受到重力、支持力和摩擦力的作用，处于平衡状态，在缓慢上升的过程中，位移方向向上，重力对物块做了负功，物块在上升的过程中，物块相对于木板并没有滑动，所以物块受到的摩擦力对物块做的功为零，由于重力对物块做了负功，摩擦力对物块不做功，根据动能定理可以知道，支持力对物块做正功。
故选：。
对物块受力分析可知，物块受到重力支持力和摩擦力的作用，处于平衡状态，根据功的公式可以分析支持力和摩擦力对物块的做功的情况．
物块在上升的过程中，相对于木板并没有滑动，所以摩擦力对物块不做功，摩擦力做功情况的判断是本题的关键地方，知道了摩擦力做功的情况，重力和支持力做功的情况就容易判断了．
7.【答案】
【解析】解：学生上楼时所做的功；
则他做功的功率；
故选B．
中学生的体重可取，人做功用来克服重力做功，故人做功的数据可尽似为重力的功，再由功率公式可求得功率．
本题为估算题，中学生的体重可取，而人的运动中可认为人登楼所做的功等于重力做功的大小．
8.【答案】
【解析】解：
A、足球由运动到的过程中，高度增加，重力做负功，应用表示，选项A错误。
B、足球由运动到的过程中，由于和的高度是一致的，所以此过程中重力做功为零。选项B错误。
C、足球由运动到的过程中，足球的高度越来越低，重力做正功，重力势能减少，两位置的高度差是，所以重力势能减少了。
D、分析重力势能的变化，只要找出高度的变化即可，与选不选参考平面没有关系。选项D错误。
故选：。
此题考查了对重力做功的理解，从到，足球的高度上升了，此过程重力做负功，重力势能增加了，从到的过程中，重力做正功，重力势能减少了；和两位置的高度相同，所以在此两位置的重力势能是相同的，从到的过程中，重力做功为零。
重力做功与路径无关，与零势能面的选取无关，只与物体的始末位置有关。重力做正功，重力势能减少；重力做负功或表述为克服重力做功，重力势能增加。但要注意，重力势能的大小与零势能面的选取有关。
9.【答案】
【解析】解：、球最高点时绳子可能有拉力，由重力和拉力的合力提供向心力。故A错误。
、当小球恰好到达最高时，由重力提供向心力，绳子的拉力为零。故B错误。
、小球过最低点时由绳子的拉力和重力的合力提供向心力，向心力向上，合力向上，拉力一定大于重力。故C错误。
、小球恰好能在竖直平面内做圆周运动，在最高点时由重力提供向心力，由牛顿第二定律得：，得到故D正确。
故选：。
小球最高点时绳子可能有拉力，由重力和拉力的合力提供向心力．当小球恰好到达最高时，由重力提供向心力，绳子的拉力为零．小球过最低点时由绳子的拉力和重力的合力提供向心力，合力向上，拉力一定大于重力．小球恰好能在竖直平面内做圆周运动，在最高点时由重力提供向心力，由牛顿第二定律求解速率．
本题圆周运动中绳子模型，要理解并记忆最高点的临界条件：绳子拉力为零，重力等于向心力，临界速度为．
10.【答案】
【解析】解：根据动能定理，
故A错误；
根据动能定理知，合外力做功等于动能变化量
故B正确，C错误；
D.克服重力做为
故D错误。
故选：。
根据动能定理，结合动能的变化求出合力做功的大小，从而求出手对物体做功的大小．根据上升的高度求出物体克服重力做功的大小．
解决本题的关键知道合力做功等于动能的变化量，以及知道合力做功等于各力做功的代数和，基础题．
11.【答案】半径 角速度 质量 控制变量法
【解析】解：依题意，操作四与操作一相比较，纸杯做圆周运动的半径相同，纸杯转动一周所用的时间相同，根据可知纸杯做圆周运动的角速度相同，纸杯装水后的质量不同，因此操作四与操作一是在纸杯做圆周运动的半径和角速度相同的条件下，探究向心力的大小与纸杯含水的质量大小有关；
在物理学中，通过控制相关物理量中某些物理量保持不变，从而研究其中另外两个相关物理量之间的关系时，该方法称之为控制变量法，所以本实验采用的是控制变量法。
故答案为：半径；角速度；质量；控制变量法。
依题意，比较操作四与操作一的相同点和不同点，然后分析探究的物理量之间的关系；
本实验中向心力的大小与半径、角速度、质量有关，然后分析所采用的物理方法。
在“探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系”实验中，采用的物理方法为控制变量法，要理解控制变量法的含义以及适用条件。
12.【答案】解：地球对卫星的万有引力的大小为
卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力得
解得：
根据万有引力提供向心力得
可得：
答：地球对卫星的万有引力的大小为；
此卫星绕地球做匀速圆周运动的线速度的大小为；
此卫星绕地球做匀速圆周运动的加速度的大小为。
【解析】根据万有引力定律公式计算地球对卫星的万有引力的大小；
卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力求解卫星的线速度大小；
根据万有引力提供向心力求解卫星的加速度的大小。
本题的关键要掌握万有引力定律应用的基本思路：万有引力提供卫星做圆周运动所需要的向心力，要灵活选择向心力公式的形式。
13.【答案】解：对小物块受力分析，小物体竖直方向受到重力和支持力的作用，水平方向受到绳子拉力作用，如图所示
物体运动的线速度大小为
绳子对物体的拉力提供向心力，则有
答：见解析；
物体运动的线速度的大小为；
绳子对物体的拉力大小为。
【解析】对小物块受力分析即可；
根据线速度与角速度关系求解线速度；
根据向心力公式求解向心力。
本题考查匀速圆周运动，解题关键是对物体做好受力分析，掌握匀速圆周运动线速度与角速度关系。
14.【答案】解：水平推力对铁块做的功为
小铁块在桌面上移动过程，根据动能定理可得

解得小铁块离开桌面时的速度大小为：
小铁块从开始运动到落到地上的全过程中，小铁块所受的重力做的功为

小铁块从离开桌面到落地过程，根据动能定理可得

解得小铁块在落地时的速度大小为：
答：水平推力持续作用在小铁块上移动过程中对铁块做的功是。
小铁块离开桌面时的速度的大小为；
小铁块从开始运动到落到地上的全过程中，小铁块所受的重力做的功为；
小铁块在落地时的速度大小为。
【解析】根据功的公式求解水平推力对铁块做的功。
根据动能定理求解小铁块离开桌面时的速度的大小。
小铁块从开始运动到落到地上的全过程中，根据求解小铁块所受的重力做的功；
根据动能定理求解小铁块在落地时的速度大小。
涉及力在空间的积累效果求速度，要优先考虑动能定理。运用动能定理时，要灵活选择研究过程，分析各力做功情况。
15.【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，
根据牛顿第二定律得：
代入数据解得：
根据牛顿第三定律得知，汽车对桥的压力大小为，方向竖直向下；
汽车经过桥顶恰好对桥没有压力而腾空，则汽车做圆周运动的向心力完全由其自身重力来提供，所以有：
得：
由第题得知：相同时，拱桥半径越大，汽车对桥的压力大小越大，越安全。
答：汽车对桥的压力是
汽车以经过桥顶时恰好腾空，对桥没有压力；
半径大些更安全。
【解析】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；
根据第题拱桥对汽车的支持力表达式进行分析。
解决该题需要正确分析汽车在最高点时的受力，能正确列出汽车到达最高点的向心力的表达式。
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