2022-2023学年广东省广州市广东重点中学高一（下）期中物理试卷（含解析）

2022-2023学年广东省广州市广东重点中学高一（下）期中物理试卷
一、单选题（本大题共7小题，共28.0分）
1. 下列说法不符合事实的是( )
A. 曲线运动一定是变速运动 B. 卡文迪许在实验室测出了万有引力常量
C. 开普勒发现了万有引力定律 D. 做匀速圆周运动的物体的合外力不断变化
2. 如图，在同一竖直面内，小球、从高度不同的两点，分别以初速度和沿水平方向抛出，经过时间和后落到与两抛出点水平距离相等的点。若不计空气阻力，下列关系式正确的是( )
A. ， B. ，
C. ， D. ，
3. 汽车以一定的速度安全经过一个圆弧半径为的拱形桥面的顶点时，则( )
A. 汽车在竖直方向受到三个力：重力、桥面的支持力和向心力
B. 汽车对桥面的压力小于汽车的重力
C. 汽车通过桥顶时的速度大小可能为
D. 汽车内的乘客处于超重状态
4. 在肇庆市第一中学第届体育节中，师生足球赛是全校的焦点赛事，在比赛过程中，教师队中的某球员利用任意球破门，下图为足球的轨迹示意图。足球飞行经过点时所受的合外力方向可能正确的是( )
A. B. C. D.
5. 假设地球质量不变，而地球的半径增大到原来的倍，那么从地球发射人造卫星的第一宇宙速度的大小应为原来的( )
A. 倍 B. 倍 C. 倍 D. 倍
6. 如图所示，一个质量为的小球用一根不可伸长的绳子系着，将球拉到水平位置由静止释放，则小球运动到最低点的过程中，小球所受重力的功率
A. 一直增大 B. 一直减小 C. 先增大后减小 D. 先减小后增大
7. 质量为的赛车在平直赛道上以恒定功率加速，受到的阻力不变，其加速度和速度的倒数的关系如图所示，则赛车( )
A. 做匀加速直线运动
B. 功率为
C. 所受阻力大小为
D. 速度大小为时牵引力大小为
二、多选题（本大题共3小题，共18.0分）
8. 从高度处以水平初速度抛出的小球，忽略空气阻力，关于运动时间与水平位移，说法正确的是( )
A. 当一定时，越大，越大 B. 当一定时，越大，越大
C. 当一定时，越大，越小 D. 当一定时，越大，越大
9. 质量为的小球，用长为的细线悬挂在点，在点的正下方处有一光滑的钉子，把小球拉到与钉子等高的位置，摆线被钉子挡住。如图所示，小球从静止释放，当小球第一次经过最低点时，下列说法正确的是( )
A. 小球运动的线速度保持不变 B. 小球的角速度保持不变
C. 悬线的拉力突然变大 D. 小球的向心加速度突然减小
10. 质量分别为和的甲、乙两杂技演员坐在水平转盘上，抓住不计质量的轻绳，轻绳系在圆盘转轴上的同一点，细绳均刚被拉直，细绳与转轴夹角，他们与水平转盘间的动摩擦因数相等，且，模型简化如图所示，则随着圆盘转动的角速度缓慢增大，下列说法正确的是( )
A. 他们同时达到各自的最大静摩擦力
B. 半径大的甲先达到最大静摩擦力，与质量大小无关
C. 他们对转盘的压力同时为零同时离开水平转盘
D. 半径大、质量小的甲对转盘的压力先为零
三、实验题（本大题共2小题，共14.0分）
11. 某实验小组用图所示装置进行“研究平抛运动”实验。

实验操作时每次须将小球从轨道同一位置无初速度释放，目的是使小球抛出后_____。
A.只受重力
B.初速度相同
C.做平抛运动
D.速度小些，便于确定位置
关于该实验的一些做法，不合理的是_____。
A.使用密度大、体积小的球进行实验
B.斜槽末端切线应当保持水平
C.建立坐标系时，以斜槽末端端口位置作为坐标原点
D.建立坐标系时，利用重垂线画出竖直线，定为轴
由于忘记记下小球做平抛运动的起点位置，该小组成员只能以平抛轨迹中的某点作为坐标原点建立坐标系并标出、两点的坐标，如图所示。根据图示数据，可求出小球做平抛运动的初速度为_____。取。结果保留位有效数字

另一实验小组该同学在轨迹上选取间距较大的几个点，测出其坐标，并在直角坐标系内绘出了图像，平抛物体的初速度，则竖直方向的加速度_____。结果保留位有效数字
12. 在圆轨道上稳定运行的飞船内，宇航员为了验证向心力公式，设计了如图所示的装置图中为光滑的小孔：给待测物体一个初速度，使它在水平光滑桌面上做匀速圆周运动，该飞船内具有基本测量工具。
实验时需要测量的物理量是___________写出描述物理量的文字和符号；
若向心力公式成立，则上述物理量的关系是：________ 。
四、简答题（本大题共2小题，共24.0分）
13. 在冬天，高为的平台上，覆盖一层薄冰，一乘雪橇的滑雪爱好者，从距平台边缘处以一定的初速度向平台边缘滑动，如图所示，当他滑离平台即将着地的瞬间，其速度方向与水平地面夹角为，取重力加速度，求
滑雪者着地点到平台边缘的水平距离是多大？
若平台上的薄冰面与雪橇间的动摩擦因数为，则滑雪者的初速度是多大？
14. 小船匀速横渡一条河流，水流速度的大小，船在静水中的速度大小，第一次船头垂直对岸方向航行时，在出发后到达对岸下游处；第二次船头保持与河岸成角向上游航行时，小船恰好经过时间能垂直河岸到达正对岸，已知，，求：
求船在静水中的速度大小；
求第二次过河的时间；
若上游大暴雨，导致水流速度增大到时，求小船到达河对岸的最短位移及所用时间。
五、计算题（本大题共1小题，共16.0分）
15. 如图所示，半径的光滑半圆环轨道处于竖直平面内，半圆环与粗糙的水平地面相切于圆环的端点，半圆环最高点与是同一直径上的两个端点。一质量的小球，以初速度在水平地面上向左做加速度的匀减速直线运动，运动后，冲上竖直半圆环，若小球到达点速度为，最后小球落在点，求：
小球经过点时对轨道压力的大小；
、间的距离取重力加速度；
若半圆环轨道非光滑，小球到达点速度小于，小球是否一定从点离开圆环？通过计算说明小球能经离开圆环的条件。
答案和解析
1.【答案】
【解析】A.曲线运动的速度方向即曲线运动的切线方向，其速度方向不断发生改变，所以曲线运动一定是变速运动，故A正确，不符合题意；
B.卡文迪许在实验室测出了万有引力常量 ，故B正确，不符合题意；
C.发现万有引力的的是牛顿，而不是开普勒，开普勒是发现了行星运动规律，故C错误，符合题意；
D.做匀速圆周运动的物体的合外力提供其做匀速圆周运动的向心力，其大小不变，方向总是指向圆心，故D正确，不符合题意。
故选C。
2.【答案】
【解析】
【分析】
根据高度比较运动的时间，结合水平位移相等，比较初速度的大小。
本题考查了平抛运动的规律：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。
【解答】
根据知：，可得；
由于水平位移相等，根据知，，故A正确，BCD错误。
故选A。

3.【答案】
【解析】A.汽车过拱桥，做圆周运动，在最高点，重力和支持力的合力提供向心力，方向指向圆心，不受向心力，故A错误；
B.根据向心力公式得

解得

故B正确；
C.当时，速度最大，此时 ，故C错误；
D.汽车过拱桥，加速度方向向下，所以汽车内乘客的加速度方向也向下，处于失重状态，故D错误．
故选B
4.【答案】
【解析】解：
当物体所受的合外力与运动方向不在同一条直线上时，物体做曲线运动，并且合外力指向曲线轨迹内侧，故D正确，ABC错误。
故选：。
本题根据曲线运动受力特点：合外力指向曲线轨迹内侧，即可解答。
本题考查学生对曲线运动受力特点的掌握，比较基础。
5.【答案】
【解析】解：根据得，第一宇宙速度，因为地球的质量不变，地球半径增大到原来的倍，则第一宇宙速度变为原来的倍，故D正确，ABC错误。
故选：。
根据万有引力提供向心力得出第一宇宙速度的表达式，结合地球半径的变化得出第一宇宙速度的变化。
解决本题的关键知道第一宇宙速度为贴着星球表面做匀速圆周运动的线速度，靠万有引力提供向心力，基础题。
6.【答案】
【解析】
【分析】
取开始时和最低点时分析重力的功率即可分析重力功率变化情况。
本题主要考查瞬时功率。
【解答】
开始时，球的速度为零，重力的功率为零，而当球到达最低点时，速度虽然最大，但方向沿水平方向，故此时重力的功率也为零，而在运动中重力与速度有一定夹角，故功率不为零，因此可知重力的功率一定是先增大，后减小的，故C正确，ABD错误。
故选C。
7.【答案】
【解析】
【分析】
汽车恒定功率启动，对汽车受力分析后根据牛顿第二定律列方程，再结合图象进行分析即可。
本题关键对汽车受力分析后，根据牛顿第二定律列出加速度与速度关系的表达式，再结合图象进行分析求解。
【解答】
A.由图可知，加速度变化，故做变加速直线运动，故A错误；
对汽车受力分析，受重力、支持力、牵引力和摩擦力，根据牛顿第二定律，有：
其中：
联立得：
结合图线，当物体的速度最大时，加速度为零，故结合图象可以知道，时，，，所以最大速度为，由图象可知：，解得：，，故B错误，C正确；
D.由可知，，故D错误。
故选C。

8.【答案】
【解析】
【分析】
根据平抛运动的特点求解即可。
【解答】
B.竖直方向，可得，即当一定时， 一定，与无关，故B错误；
水平方向，竖直方向，可得，则当一定时，一定，越大，越大；当一定时，越大，越大，AD正确、C错误；
故选AD。
9.【答案】
【解析】A.小球第一次经过最低点时，由于惯性，小球的线速度不变，故A正确；
B.小球第一次经过最低点时，由
突然增大，突然减小，故B错误；
D.小球第一次经过最低点时，由
知，突然增大，突然减小，故D正确；
C.根据牛顿第二定律
可得悬线的拉力
突然增大，悬线的拉力减小，故C错误。
故选AD。
10.【答案】
【解析】
【分析】
圆盘开始转动时，甲乙的静摩擦力提供向心力，随着转速增大，两者受到的静摩擦力越来越大，列出最大静摩擦力提供向心力的公式来，求解两者分别达到最大静摩擦力时的临界角速度，比较大小，可得甲的临界角速度小，则甲先达到最大静摩擦力，跟质量无关；圆盘转动继续加快，静摩擦力不足以提供向心力，这时细绳便产生了拉力，随着转速增大，最后完全由拉力和重力的合力提供向心力可以想象成人要“飘”起来了，列出合力提供向心力的等式可求出临界角速度，然后进行分析。
【解答】
设绳子结点的高度为，刚开始，甲乙的静摩擦力提供向心力，当甲达到最大静摩擦力时，
有，解得，当乙达到最大静摩擦力时，有，解得，因为 ，所以，即甲先达到最大静摩擦力，与质量大小无关，故A错误，B正确；
当静摩擦力不足以提供向心力时，细绳对两人有了拉力，当他们对转盘无压力时，拉力与重力的合力提供向心力，
则对甲有，解得，同理对乙，角速度也是，所以当转盘角速度为时，两者同时对转盘的压力为零，同时离开转盘，故C正确，D错误。
故选BC。
11.【答案】
【解析】因为要画同一运动的轨迹，必须每次释放小球的位置相同，且由静止释放，以保证获得相同的初速度，抛出后轨迹重合，故B正确，ACD错误。
故选B。
使用密度大，体积小的球进行实验时，受到空气阻力较小，可以忽略，故A正确，不符合题意；
B.斜槽末端切线应当保持水平，从而确保做平抛运动，故B正确，不符合题意；
C.建立坐标系时，因为实际的坐标原点为小球在末端时球心在白纸上的投影，以斜槽末端端口位置为坐标原点，使得测量误差增大，故C错误，符合题意；
D.建立坐标系，利用重锤线画出竖直线，定为轴，故D正确，不符合题意。
故选C。
由于物体在竖直方向做自由落体运动，故在竖直方向有
由图可知
解得
物体在水平方向做匀速直线运动，则
解得
由平抛运动的规律 ， ，解得
则 图像的斜率为
解得
12.【答案】弹簧弹力、物体质量、周期、轨道半径；
【解析】解：据题，物体在桌面上做匀速圆周运动，物体与桌面间的摩擦力忽略不计，由弹簧秤的拉力提供物体的向心力．根据牛顿第二定律得：
所以实验时需要测量的物理量是弹簧弹力、物体质量、周期、轨道半径．
故答案为：弹簧弹力、物体质量、周期、轨道半径；
实验时需要测量的物理量是物块质量、弹簧秤示数、圆周运动的半径和周期．
弹簧秤的拉力提供物体的向心力，由牛顿第二定律研究向心力的表达式．
本题是实际问题的近似，基本原理是合力提供向心力，根据关系式确定需要测量的物理量．
13.【答案】；
【解析】把滑雪爱好者着地时的速度分解为如图所示的、两个分量
由 解得
则
又
解得
着地点到平台边缘的水平距离
滑雪者在平台上滑动时，受到滑动摩擦力作用而减速运动，由动能定理得
解得
即滑雪者的初速度为。
14.【答案】；；，
【解析】第一次船头垂直对岸方向航行时，在出发后 到达对岸下游处，根据分运动的等时性与独立性有
第二次过河时，合速度方向垂直于河岸，则有
解得
第一次船头垂直对岸方向航行时，根据分运动的等时性与独立性，可知河宽为
第二次过河的合速度
则第二次过河的时间
若上游大暴雨，导致水流速度增大到 时，由于
可知，当船头指向与合速度方向垂直时，航程最短，令此时船头指向与上游河岸成 ，则有
根据位移合成可知
解得
此过程的合速度
其中
此过程的过河时间
解得
15.【答案】解：匀减速运动过程中，有：，
代入数据解得：
在点有：
代入数据得：
据牛顿第三定律球对轨道压力大小为
小球经点作平抛运动，有

联立得：
不一定
恰好作圆周运动时小球在最高点满足：
解得：
即当 时小球能通过最高点离开半圆环．
答：小球经过点时对轨道压力的大小是；
、间的距离是；
若半圆环轨道非光滑，小球不一定从点离开圆环；小球能经离开圆环的条件是．
【解析】根据运动学的公式或动能定理即可求出物体到达点时的速度；在点小球受到的重力与支持力的合力提供向心力，由此即可求出；
物体到达后做平抛运动，根据平抛运动的规律求出物体在平抛过程当中水平向的位移；
小球在内轨道上运动时，恰好经过最高点时，由重力恰好提供向心力，由此求出小球经过最高点的最小速度，然后做出判断即可．
解决多过程问题首先要理清物理过程，然后根据物体受力情况确定物体运动过程中所遵循的物理规律进行求解；小球能否到达最高点，这是我们必须要进行判定的，因为只有如此才能确定小球在返回地面过程中所遵循的物理规律．
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