2022_2023学年四川省成都重点学校高一（下）期中物理试卷（含解析）

2022~2023学年四川省成都重点学校高一（下）期中物理试卷
一、单选题（本大题共9小题，共36.0分）
1. 下列有关做匀速圆周运动的物体质量不变的描述正确的是( )
A. 物体处于平衡状态 B. 物体的动能一定不变
C. 物体的向心加速度不变 D. 物体的向心力不一定等于合外力
2. 下列说法正确的是( )
A. 由功率的定义式可知，功率与功成正比，与做功时间成反比
B. 英国物理学家卡文迪许应用“放大法”的方法较精确的测出了引力常量
C. 丹麦天文学家第谷坚持对天体进行系统观测余年，获得了大量的精确资料，并发现了行星运动定律
D. 开普勒提出了万有引力定律，并测出了引力常量
3. 如图所示，乘坐游乐园的翻滚过山车时，质量为的人随车在竖直平面内旋转，重力加速度为，下列说法正确的是( )
A. 车在最高点时人处于倒坐状态，全靠保险带拉住，没有保险带，人就会掉下来
B. 人在最高点时对座位不可能产生大小为的压力
C. 人在最低点时对座位的压力等于
D. 人在最低点时对座位的压力大于
4. 一根轻质细绳一端缠绕在一半径为的圆盘边缘，另一端和一放在水平面上的物体相连，如图所示，圆盘在电动机的带动下以角速度逆时针匀速转动，此过程中物体沿水平面向左移动，则在绳子变为竖直之前( )
A. 物体沿水平面加速运动，速度始终小于
B. 物体沿水平面加速运动，速度始终大于
C. 物体沿水平面减速运动，速度始终小于
D. 物体沿水平面减速运动，速度始终大于
5. 如图所示，固定的光滑竖直杆上套着一个滑块，用轻绳系着滑块绕过光滑的定滑轮，以大小恒定的拉力 拉绳，使滑块从点起由静止开始上升。若从点上升至点和从点上升至点的过程中拉力 做的功分别为和，图中，则 ( )
A. B.
C. D. 无法确定和的大小关系
6. 如图所示，分别用力、、将质量为的物体沿同一固定粗糙斜面以、、的速度从斜面底端匀速拉到斜面的顶端，其中沿斜面向上，沿水平方向，与斜面有一定的夹角，其中三个力的功率分别为、、，则( )
A. B. C. D.
7. 发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道，然后经点火，使其沿椭圆轨道运行，最后再次点火，将卫星送入同步圆轨道。轨道、相切于点，轨道、相切于点如图所示。则当卫星分别在、、轨道上正常运行时，以下说法正确的是( )
A. 卫星在轨道上的速率大于在轨道上的速率
B. 卫星在轨道上经过点时的速率小于它在轨道上经过点时的速率
C. 卫星在轨道上运行时的周期大于它在轨道上运行时的周期
D. 卫星在轨道上经过点时的加速度大小等于它在轨道上经过点时的加速度大小
8. 如图所示，在同一轨道平面上的几个人造地球卫星、、绕地球做匀速圆周运动，某一时刻它们恰好在同一直线上，下列说法正确的是( )
A. 根据可知，运行速度满足
B. 运转角速度满足
C. 向心加速度满足
D. 运动一周后，最先回到图示位置
9. 如图所示，一个质量为 的圆环套在一根固定的水平直杆上，杆足够长，环与杆的动摩擦因数为 。现给环一个向右的初速度，如果在运动过程中还受到一个方向始终竖直向上的力 ， 为常数， 为环的速率，则环在整个运动过程中克服摩擦力所做的功不可能为( )
A. B. C. D.
二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）
10. 如图所示，两个圆弧轨道固定在水平地面上，半径相同，轨道由金属凹槽制成，轨道由金属圆管制成，均可视为光滑轨道。在两轨道右侧的正上方分别将金属小球和由静止释放，小球距离地面的高度分别用和表示，则下列说法正确的( )
A. 若，则两小球都能沿轨道运动到最高点
B. 若，两个小球沿轨道上升的最大高度均为
C. 适当调整可使小球从轨道最高点飞出后，恰好落在轨道右端口
D. 若使小球沿轨道运动并且从最高点飞出，小球的最小高度为，小球在的任何高度均可
11. 如图所示，细轻杆的一端与小球相连，可绕点的水平轴自由转动。现给小球一初速度，使它在竖直平面内做圆周运动，、分别表示轨道的最低点和最高点，则小球在这两点对杆的作用力大小之差可能为( )
A.
B.
C.
D.
12. 我国发射的“嫦娥五号”卫星在距月球表面高度为的轨道上做匀速圆周运动，其运行的周期为；通过调节速度可以实现变换运行轨道最终使卫星在月球上软着陆，若以表示月球的半径，忽略月球自转及地球对卫星的影响，则( )
A. “嫦娥五号”绕月运行时的向心加速度大小为
B. 月球的第一宇宙速度大小为
C. “嫦娥五号”从较高轨道到较低轨道需点火加速
D. 物体在月球表面自由下落的加速度大小为
13. 如图所示，倾角为的传送带以的速度沿逆时针方向传动。已知传送带的上、下两端间的距离为。现将一质量的小木块放到传送带的顶端，使它从静止开始沿传送带下滑，已知木块与传送带间的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取。则( )
A. 木块在传送带上一直以的加速度匀加速直线运动直到从下端离开传送带
B. 木块在传送带上运动的时间是
C. 木块从顶端滑到底端的过程传送带对木块做的功是
D. 木块从顶端滑到底端产生的热量是
三、实验题（本大题共2小题，共18.0分）
14. 用如图所示装置研究合外力做功与物体动能变化关系，现有如下器材打点计时器、学生电源、导线、复写纸、纸带、小木块、细砂、垫块。要完成该项实验，则：
除上述器材外，还需要的实验器材有______、______。
当滑块连接上纸带，不挂砂桶滑块处于静止状态。为了把挂上小砂桶后绳中拉力当成滑块所受的合外力，这时应做的步骤是：______。
实验测得滑块质量为，所受拉力为，打点计时器打出纸带如下图所示，相邻计数点间时间间隔为，则从到过程中拉力对滑块做功为______，滑块动能增量为______。保留位有效数字
15. 某同学用如图所示装置探究向心力与角速度和运动半径的关系。装置中竖直转轴固定在电动机的转轴上未画出，光滑的水平直杆固定在竖直转轴上，能随竖直转轴一起转动。水平直杆的左端套上滑块，用细线将滑块与固定在竖直转轴上的力传感器连接，细线处于水平伸直状态，当滑块随水平直杆一起匀速转动时，细线拉力的大小可以通过力传感器测得。水平直杆的右端最边缘安装了宽度为的挡光条，挡光条到竖直转轴的距离为，光电门可以测出挡光条经过光电门所用的时间挡光时间。滑块与竖直转轴间的距离可调。
若某次实验中测得挡光条的挡光时间为，则电动机的角速度为_______。
若保持滑块到竖直转轴中心的距离为不变，仅多次改变竖直转轴转动的快慢，测得多组力传感器的示数和挡光时间。画出图像，如图所示。实验中，测得图线的斜率为，则滑块的质量为_______。
若保持竖直转轴转速不变，调节滑块到竖直转轴中心的距离，测得多组力和的数据，以为纵轴，以_______填“”“”或“”为横轴，将所测量的数据描绘在坐标系中，可以更直观地反映向心力大小与圆周运动半径之间的关系。现测得挡光条的挡光时间为，则图线的斜率应为_______。
四、计算题（本大题共3小题，共30.0分）
16. 已知某星球半径为，若宇航员随登陆舱登陆该星球后，在此星球表面某处以速度竖直向上抛出一个小球，小球能上升的最大高度为，则忽略星球自转的影响。
此星球表面的重力加速度
试根据以上条件推导第一宇宙速度的表达式；
若在登陆前，宇宙飞船绕该星球做匀速圆周运动，运行轨道距离星球表面高度为，求飞船的运行角速度的大小。
17. 汽车发动机的额定功率为，质量为，当汽车在水平路面上行驶时受到阻力为，求：
汽车在路面上能达到的最大速度大小；
若汽车以额定功率启动，当汽车速度为时的加速度大小；
若汽车从开始保持的加速度做匀加速直线运动，达到额定输出功率后，汽车保持功率不变又加速行驶了，直到获得最大速度后才匀速行驶。求汽车从到获得最大行驶速度所通过的距离。
18. 质量为的小球由长为的细线系住，细线的另一端固定在点，是过的竖直线，且，为的中点，过作水平线，在上某一位置钉一小钉，如图所示。现将小球悬线拉至水平，然后由静止释放，不计线与钉碰撞时的机械能损失。已知重力加速度为，求：
若钉子在点位置，则小球经过点碰到钉子前后瞬间，绳子的拉力大小；
若小球恰能绕钉子在竖直平面内做圆周运动，求钉子的位置离点的距离；
保持小钉的位置不变，让小球从图示的点静止释放，当小球运动到最低点时，若细线刚好达到最大张力而断开，最后小球运动的轨迹经过点。试求细线能承受的最大张力的大小和释放点对应的的正弦。
答案和解析
1.【答案】
【解析】做匀速圆周运动的物体，合外力指向圆心，大小等于向心力大小，向心加速度大小不变，方向指向圆心，故物体不处于平衡状态，故ACD错误；
B.做匀速圆周运动的物体，速度大小不变，故物体的动能一定不变，故B正确。
故选B。
2.【答案】
【解析】A.功率是用比值法定义的物理量，不能说功率与功成正比，与做功时间成反比，A错误；
B.英国物理学家卡文迪许应用“放大法”的方法较精确的测出了引力常量，B正确；
C.开普勒发现了行星运动规律，C错误；
D.牛顿提出了万有引力定律，卡文迪许测出了引力常量，D错误。
故选B。
3.【答案】
【解析】
【分析】
本题是实际问题，考查运用物理知识分析实际问题的能力，关键根据牛顿运动定律分析处理圆周运动动力学问题．竖直平面内的圆周运动分为两类，一种是在最高点时有支撑物的情况，此时物体只要速度不为，就能通过最高点，第二种是物体通过最高点时没有支撑物，此时要求物体的速度必须满足 ，物体才能通过最高点。
车在最高点时，若恰好由重力提供向心力时，人与保险带间恰好没有作用力，没有保险带，人也不会掉下来．当速度更大时，人更不会掉下来．当速度大于临界速度 时，人在最高点时对座位就产生压力．人在最低点时，加速度方向竖直向上，根据牛顿第二定律分析压力与重力的关系．
【解答】
A.当人与保险带间恰好没有作用力，由重力提供向心力时，临界速度为，当速度大于临界速度时，人在最高点时对座位就产生压力．故在最高点，当速度时人处于倒坐状态，没有保险带，人也不会掉下来，故A错误；
B.人在最高点时，由牛顿第二定律得：，得，可知可能等于，则压力可能为故B错误；
人在最低点，向心加速度向上，合力向上，则支持力大于重力，所以人在最低点对座位的压力大于重力故C错误，D正确。
故选D。

4.【答案】
【解析】令绳与水平方向夹角为，物体速度为，则有，解得，物体沿水平面向左移动，夹角增大，可知速度增大，即物体沿水平面加速运动，速度始终大于。
故选B。
5.【答案】
【解析】轻绳对滑块做的功为变力做功，可以通过转换研究对象，将变力做功转化为恒力做功，用 求解。因拉力 为恒力，设轻绳与杆之间的夹角为，则 ，由于 到 的过程中绳子与滑块的运动方向之间的夹角一定小于 到 的过程中绳子与滑块的运动方向之间的夹角，因夹角越大， 越小，所以在 过程中所做的功大于 过程所做的功，即，A正确。
6.【答案】
【解析】根据平衡条件，对分析有，
根据平衡条件，对分析有 ， ，解得，
根据平衡条件，对分析有 ， ，解得，
又，，，解得，，，由于 ，可知。
故选D。
7.【答案】
【解析】A.根据，解得，由于轨道的轨道半径大于轨道的轨道半径，则卫星在轨道上的速率小于在轨道上的速率，A错误；
B.卫星由轨道变轨到轨道，需要向后喷气加速，可知，卫星在轨道上经过点时的速率大于它在轨道上经过点时的速率，B错误；
C.根据，由于轨道的半长轴大于轨道的轨道半径，可知，卫星在轨道上运行时的周期小于它在轨道上运行时的周期，C错误；
D.根据，解得，可知卫星在轨道上经过点时的加速度大小等于它在轨道上经过点时的加速度大小，D正确。
故选D。
8.【答案】
【解析】设地球的质量为，卫星的轨道半径为，根据万有引力提供向心力， ，解得卫星的速度 ，可见，越大，越小，则有 ，不能根据 比较，因为随着半径的变化，值也在变化，故A错误；
根据万有引力提供向心力， ，解得 ，所以运转角速度满足，故B错误；
根据公式向心加速度，所以，故C正确；
根据 ，越大，越大，所以 ，所以运动一周后，先回到原地点，故D错误。
9.【答案】
【解析】
【分析】本题考查了运用动能定理解决单个物体多过程的运动。根据受力分析确定环的运动情况，当环受到合力向下时，随着环做减速运动向上的拉力逐渐减小，环将最终静止，当环所受合力向上时，随着环速度的减小，竖直向上的拉力逐渐减小，当环向上的拉力减至和重力大小相等时，此时环受合力为，杆不再给环阻力，环将保持此时速度不变做匀速直线运动，当环在竖直方向所受合力为时，环将一直匀速直线运动，分三种情况对环使用动能定理求出阻力对环做的功即可。
【解答】
由题意对于小环的运动，环受竖直向上的力与重力的大小分以下三种情况讨论：
当时，即时，环做匀速运动，摩擦力为零，，环克服摩擦力所做的功为零；
当时，即时，环在运动过程中做减速运动，直至静止，由动能定理得环克服摩擦力所做的功为；
当时，即时，环在运动过程中先做减速运动，当速度减小至满足时，即时环开始做匀速运动。
由动能定理得摩擦力做的功
即环克服摩擦力所做的功为：。
故克服摩擦力所做的功可能为，不可能为。
故选C。
10.【答案】
【解析】轨道是圆管模型，若 时，球能沿轨道运动到最高点，
若小球恰好运动到最高点，则有，，
解得，即小球能够到达最高点，需要，A错误D正确；
B.轨道是圆管模型，若，小球沿轨道上升的最大高度为 ，
根据选项分析可知，若，则小球越过轨道的下半个圆后从轨道上侧某位置脱离轨道，即小球沿轨道上升的最大高度小于 ，B错误；
C.小球从轨道最高点飞出后，恰好落在轨道右端口，则有，，
对球有，解得，C正确；
故选CD。
11.【答案】
【解析】在点有，
从 到 过程有，
在点若杆对小球是支持力，则有，
此种状态中，当杆的作用力为时，对应的速度最大，解得，
解得，
在点若杆对小球是拉力，则有，解得，
根据牛顿第三定律可知，小球在这两点对杆的作用力大小之差可能为与。
故选BC。
12.【答案】
【解析】A.对“嫦娥五号”卫星有，A错误；
B.对“嫦娥五号”卫星有，
月球的第一宇宙速度等于近月卫星的线速度，则有，
解得，B正确；
C.“嫦娥五号”从较高轨道到较低轨道需要点火向前喷气减速，C错误；
D.在月球表面有，结合上述解得，D正确。
故选BD。
13.【答案】
【解析】A.木块开始下滑时有，解得，
加速至 的位移，
之后有，解得，
可知，木块在传送带上先以的加速度匀加速直线运动下滑，后以的加速度匀加速直线运动下滑，直到从下端离开传送带，A错误；
B.木块以的加速度匀加速直线运动下滑过程有，
之后以的加速度匀加速直线运动下滑过程有，解得，
则木块在传送带上运动的时间是，B正确；
C.木块从顶端滑到底端的过程传送带对木块做的功即为传送带对木块的摩擦力做的功，则有，解得，C错误；
D.木块以的加速度匀加速直线运动下滑过程的相对位移，
木块以的加速度匀加速直线运动下滑过程的相对位移，
木块从顶端滑到底端产生的热量，D正确。
故选BD。
14.【答案】毫米刻度尺，天平；
平衡摩擦力；
，
【解析】计算速度需要刻度尺测量距离，测量质量需要天平，所以还需要的实验器材有毫米刻度尺，天平。
为了把挂上小砂桶后绳中拉力当成滑块所受的合外力，这时应做的步骤是平衡摩擦力。
从到过程中拉力对滑块做功为，
点速度，滑块动能增量为。
15.【答案】； ； ； 。
【解析】由
可得
由题意可得
故
因此滑块的质量
由
可知，当、一定时，，所以以为横轴；
画图象，则图线的斜率为
16.【答案】解：小球在该星球表面竖直上抛：，
解得：；
忽略星球自转的影响，设该星球表面有一质量为 的物体，有：，
又设该星球有一质量为 的近地卫星，有：，
解得；
设飞船质量为 ，有：，
解得

【解析】见答案
17.【答案】解：当汽车达到最大速度 时，有，，
得：；
当汽车速度为 时，有：，，
得；
当汽车达到额定功率时，有：，，
对汽车由 到 ，有，，
由动能定理：，
得。

【解析】本题结合动能定理考查了机动车启动问题，难度一般。
18.【答案】解：对 从 到 过程有，
碰撞之前有，
碰撞之后有，
解得 ， ；
恰好运动到 点上方的 点，半径设为 ，有，
对 从 到 过程有，
由几何知识有，
解得 ， ；
恰好在 点下方的 点绳子断开，则有，
由从 到 点做平抛运动，则有 ， ，
解得，
又 从 到 过程，
解得。

【解析】本题考查了动能定理和圆周运动的结合，注意分析每个运动过程。
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