2022-2023学年山西省朔州市怀仁市高一（下）期中联考物理试卷（含解析）

2022-2023学年山西省朔州市怀仁市高一（下）期中联考物理试卷
一、单选题（本大题共7小题，共28.0分）
1. 年世界杯在卡塔尔举行，“香蕉球”是足球比赛中极具观赏性的一种进球方式．如图所示，在足球场上罚任意球时，运动员踢出的“香蕉球”，在行进过程中绕过“人墙”转弯进入了球门，守门员“望球莫及”关于足球在这一飞行过程中的受力方向和速度方向，下列说法正确的是( )
A. 合外力方向指向轨迹外侧，速度方向沿轨迹切线方向
B. 合外力方向指向轨迹内侧，速度方向沿轨迹切线方向
C. 合外力的方向与速度方向垂直
D. 合外力的方向与速度方向共线
2. 搭载神舟十三号载人飞船的长征二号遥十三运载火箭，在酒泉卫星发射中心按照预定时间精准点火发射，载人飞船在发射升空、在轨运行、返回着陆的过程中，飞船中的宇航员会经历一系列超重和失重的过程，下列说法正确的是( )
A. 飞船加速升空时，宇航员处于失重状态
B. 飞船在重力作用下加速返回地球时，宇航员处于超重状态
C. 飞船打开减速伞减速下降时，宇航员处于失重状态
D. 飞船在轨道上绕地球做匀速圆周运动时，宇航员处于失重状态
3. 小明同学遥控小船做过河实验，并绘制了四幅小船过河的航线图，如图所示．图中实线为河岸，河水的流动速度不变，方向水平向右，虚线为小船从河岸驶向对岸的实际航线，小船相对于静水的速度不变，并且大于河水的流动速度．则( )
A. 航线图甲是正确的，船头保持垂直河岸的方向，小船过河时间最短
B. 航线图乙是正确的，船头保持沿垂直河岸偏向上游的方向，小船过河时间最短
C. 航线图丙不正确，船头保持垂直河岸的方向，小船过河位移最短
D. 航线图丁不正确，如果船头保持沿垂直河岸偏向下游的方向，船的轨迹应该是曲线
4. 年月日时分，神舟十四号与天和核心舱径向端口成功对接形成组合体．已知组合体距地面高度约为，北斗卫星的轨道高度约为，若它们的运动均可视为匀速圆周运动，则( )
A. 组合体的运行速度小于北斗 B. 组合体的角速度大于北斗
C. 组合体的加速度等于北斗 D. 组合体的周期大于北斗
5. 如图所示，是平面直角坐标系，水平、竖直，一质点从点开始做平抛运动，点是轨迹上的一点．质点在点的速度大小为，方向沿该点所在轨迹的切线方向．点为点在轴上的投影，点速度方向的反向延长线与轴相交于点．已知，，重力加速度取，则下列说法正确的是( )
A. 平抛的初速度为
B. 质点在点的速度大小为
C. 质点在点的速度方向与水平方向的夹角为
D. 若平抛初速度加倍，则质点下落到与点同一高度所用时间将减半
6. “人造月亮”是人类探索太空、寻找光明的一种构想，是指将一种携带大型空间反射镜的人造空间照明卫星，部署在距离地球表面以内的轨道上运行．“人造月亮”若工作起来将会为我国减少数亿元的夜晚照明电费开支，其亮度最大是月亮亮度的倍，可为城市提供夜间照明，下列关于“人造月亮”的速度和第一宇宙速度的说法中正确的是( )
A. “人造月亮”绕地球做圆周运动的线速度大于第一宇宙速度
B. “人造月亮”的发射速度可以小于第一宇宙速度
C. 若要“人造月亮”发射后可以直接飞向太阳，则其发射速度应达到第二宇宙速度
D. 绕地球运行的卫星的速度不可能大于第一宇宙速度
7. 如图所示是同一卫星绕地球飞行的三条轨道，轨道是近地圆形轨道，和是变轨后的椭圆轨道．点是轨道的近地点，轨道、、在点相切，点是轨道的远地点，则下列说法中正确的是( )
A. 三条轨道中，卫星在轨道上绕地球运行的周期最大
B. 卫星在轨道上经过点的速度等于卫星在轨道上经过点的速度
C. 卫星在轨道上经过点的加速度大于卫星在轨道上经过点的加速度
D. 卫星在轨道上经过点的速度大于卫星在轨道上经过点的速度
二、多选题（本大题共3小题，共18.0分）
8. 我国“北斗”卫星导航定位系统将由颗静止轨道卫星和颗非静止轨道卫星组成．静止轨道卫星即为同步卫星，卫星与地面的位置相对保持不变，故这种轨道又称为静止卫星轨道，一般用作通讯、气象等方面．下列关于同步卫星的说法中正确的是( )
A. 同步卫星的线速度大于近地卫星的线速度 B. 同步卫星轨道平面与赤道平面重合
C. 所有同步卫星距离地球表面的高度均相同 D. 所有同步卫星受到地球的万有引力均相同
9. 年月日，中国空间站天和核心舱发射升空，准确进入预定轨道．年月日，神舟十五号航天员乘组，迎来了首次出舱活动．核心舱绕地球飞行的轨道可视为圆轨道，已知引力常量，下列说法中正确的是( )
A. 若测得核心舱的轨道半径和线速度，即可求地球质量
B. 若测得核心舱的轨道半径和地球半径，即可求地球质量
C. 若测得核心舱的轨道半径和周期，即可求地球密度
D. 若测得核心舱的轨道半径与地球半径的比值和周期，即可求地球密度
10. 如图所示，置于竖直面内的光滑金属圆环半径为，质量为的带孔小球穿于环上，同时有一长为的细绳一端系于圆环最高点，另一端系小球，当圆环以角速度绕竖直直径转动时( )
A. 金属圆环对小球的弹力可能小于小球的重力
B. 细绳对小球的拉力可能小于小球的重力
C. 细绳对小球拉力与金属圆环对小球弹力可能相等
D. 当时，金属圆环对小球的作用力为零
三、实验题（本大题共2小题，共15.0分）
11. 某同学为了测定一竖直转轴的角速度，设计了如图所示的实验装置，所用器材有：竖直转轴、小铁球、细线．
在已给器材的基础上，若只能再选一种器材进行实验操作并得到实验结果，则下列选项中正确的是________填选项前的字母
A.刻度尺 量角器 天平 弹簧测力计
用中所选的器材，则需要测量的物理量是________用文字描述并用字母符号表示
用已测量的物理量表示转轴的角速度________已知重力加速度
12. 某同学根据平抛运动原理设计“测量弹射器弹丸出射初速度”的实验，实验装置图如图甲所示，提供的实验器材有：弹射器含弹丸，如图乙所示、铁架台带有夹具、米尺．
在安装实验装置时应保持弹射器方向________．
实验中需要测量的物理量有________填选项前的字母
A.弹丸的质量 弹丸射出的水平距离
C.弹射器与水平地面的高度差 弹射器内部弹簧的劲度系数
为减小实验误差，可进行多次实验，每次实验需要保证弹丸压缩弹射器的压缩程度相同，目的是________________．
根据实验数据计算得到弹丸的初速度________用题目中出现的物理量和中多次实验得到的平均值表示，重力加速度取
四、计算题（本大题共3小题，共39.0分）
13. 如图所示，一可视为质点、质量为的小物块在点从静止开始沿光滑轨道下滑，进入半圆形光滑轨道，运动半周后恰好能通过轨道的最高点，最后落回到倾斜轨道上．已知倾斜轨道倾角为，半圆形轨道半径，倾斜轨道与半圆轨道在点平滑连接，取，，，不计空气阻力，求：
小物块经过点时的速度大小；
小物块从点落回到倾斜轨道上的运动时间结果可保留根号
14. 宇航员在地球表面一斜坡上点，沿水平方向以初速度抛出一个小球，测得小球经时间落到斜坡另一点上．现宇航员站在某质量分布均匀的星球表面相同的斜坡上点，沿水平方向以相同的初速度抛出一个小球，小球落在的中点．已知该星球的半径为，地球表面重力加速度为，引力常量为，球的体积公式是求：
该星球表面的重力加速度；
该星球的质量；
该星球的密度．
15. 我国天文学家通过，在武仙座球状星团中发现一个脉冲双星系统．如图所示，假设在太空中有恒星、双星系统绕点做顺时针匀速圆周运动，运动周期为，它们的轨道半径分别为、，，为的卫星，绕做逆时针匀速圆周运动，周期为忽略与之间的引力，与之间的引力远大于与之间的引力．万有引力常量为，求：
恒星的质量；
、、三星由图示位置到再次共线所用时间；
若也有一颗周期为的卫星，求卫星、的轨道半径之比．
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查曲线运动的性质以及物体做曲线运动的条件，明确物体做曲线运动时，力和速度不在同一直线上，且力一定指向曲线的凹侧。
明确曲线运动的性质，知道曲线运动的速度方向沿轨迹的切线方向，而受力方向一定指向曲线的凹侧。
【解答】
足球做曲线运动，则其速度方向为轨迹的切线方向：
根据物体做曲线运动的条件可知，合外力的方向一定指向轨迹的内侧，但是不一定与速度方向垂直，故B正确ACD错误．
2.【答案】
【解析】
【分析】
本题根据超重失重判断方法：向上超重，向下失重，即可解答。
本题考查学生对超失重本质的理解，具有典型性。
【解答】
A、飞船加速升空时，宇航员具有向上的加速度，处于超重状态，故A错误：
B、飞船在重力作用下加速返回地球时，宇航员具有向下的加速度，处于失重状态，故B错误：
C、飞船打开减速伞减速下降时，宇航员具有向上的加速度，处于超重状态，故C错误
D、飞船在轨道上绕地球做匀速圆周运动时，万有引力完全提供向心力，处于完全失重状态，，故D正确。

3.【答案】
【解析】
【分析】
小船参与了静水中的运动和水流的运动，最终的运动是这两个运动的合运动，根据平行四边形定则进行分析。
本题主要考查小船渡河的问题，基础题目。
【解答】
A.静水速垂直于河岸，合速度的方向偏向下游。且过河时间最短，故A正确；
B.根据平行四边形定则知，合速度的方向正好垂直河岸，过河的位移最小，故B错误；
C.由于流水速度，因此不可能出现此现象，故C错误；
D.船头的指向为静水速的方向，静水速的方向与流水速度的合速度的方向不可能是图示方向，同时，也不可能出现曲线运动，故D错误。
故选A。
4.【答案】
【解析】根据 ，可得 ， ， ， ，北斗卫星的轨道半径大于组合体的轨道半径，可知组合体的运行速度大于北斗，A错误；组合体的角速度大于北斗，B正确；组合体的加速度大于北斗，C错误；组合体的周期小于北斗，D错误，故选B．
5.【答案】
【解析】根据平抛运动的推论可知是的中点，所以 ，即 ，据平抛运动在竖直方向做自由落体运动有 ，可得 ；质点在水平方向的位移为： ，解得 ，故A正确；质点在点的竖直速度： ，所以质点在点的速度为： ，故B错误；因为 ，所以质点在点的速度方向与水平方向的夹角为 ，故C错误；平抛运动时间仅与高度有关，与水平初速度无关，下降相同高度所用时间也相同，故D错误，故选A．
6.【答案】
【解析】
【分析】
知道第一宇宙速度的物理意义。
研究“人造月亮”绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，列出等式表示出所要比较的物理量。
绕地球运行的卫星如果是椭圆轨道，在近地点要做离心运动，则速度会大于第一宇宙速度。
此题考查万有引力定律的应用，解题的关键是根据万有引力提供向心力，列出等式表示出所要比较的物理量即可正确求解。
【解答】
A、人造卫星在圆轨道上运行时，万有引力提供向心力，得到运行速度，轨道半径越小，速度越大，物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度叫做第一宇宙速度，故第一宇宙速度是人造卫星在圆轨道上运行的最大环绕速度，故A错误
B、第一宇宙速度是发射人造地球卫星的最小发射速度，故B错误
C、地球的第二宇宙速度是脱离地球引力束缚的最小发射速度，故C正确；
D、人造卫星在圆轨道上运行时，运行速度，如果是椭圆轨道，在近地点要做离心运动，则速度会大于第一宇宙速度，故D错误。

7.【答案】
【解析】根据开普勒第三定律知，卫星在轨道上绕地球运行的周期最小，A错误；卫星在轨道上经过点时加速做离心运动才能变轨到轨道，所以卫星在轨道上经过点时的速度小于在轨道上经过点时的速度，B错误；根据牛顿第二定律可得 ，解得卫星的加速度 ，卫星在轨道上经过点时离地心的距离等于卫星在轨道上经过点时离地心的距离，所以加速度相等，故C错误；根据开普勒第二定律可知，卫星在轨道上由点向点运动的过程中速度在减小，故D正确，故选D．
8.【答案】
【解析】 第一宇宙速度是卫星近地面飞行时的速度，由于同步卫星的轨道半径大于地球半径，故同步卫星的线速度小于第一宇宙速度 ，即小于近地卫星的线速度，故A错误；同步卫星轨道平面与地球赤道平面重合，始终相对地面静止，故B正确；根据万有引力提供向心力： ，所有地球同步卫星周期相同，故轨道高度相同，但由于每个同步卫星自身质量不一定相同，故受到地球的万有引力也不一定相同，故C正确，故D错误，故选BC．
9.【答案】
【解析】
【分析】
由核心舱绕地球做圆周运动，万有引力提供向心力列式可得到相关动力学参数或求得中心天体的质量。
本题考查万有引力应用问题，要抓住求质量时已知的环绕天体的轨道半径和周期，求的是中心天体的质量，若要求密度还需知道中心天体的半径，或轨道半径与中心天体半径的比值，注意的是轨道半径与天体之间距离，天体半径之间的区别。
【解答】
、由万有引力提供向心力公式得，可知A正确，B错误
、根据万有引力提供向心力：，解得：，根据密度公式得：，
得：，故C错误，D正确。
故选AD．

10.【答案】
【解析】圆环光滑，小球受到重力、环对球的弹力和绳子的拉力，根据几何关系可知，此时细绳与竖直方向的夹角为 ，圆环旋转时，小球绕竖直轴做圆周运动，当环对球的弹力背离圆心时，则有 ， ，解得 ， ，当 时，金属圆环对小球的作用力 ，当环对球的弹力指向圆心时， ， ，解得 ， ，绳子拉力始终大于重力． 时，环对球的弹力小于重力， 时环对球的弹力大于重力，故A、D正确，、C错误，故选AD．
11.【答案】小球的球心到细线在转轴上的悬点之间的高度．
【解析】
【分析】
本题主要考查了圆周运动的相关应用，根据实验原理掌握正确的实验操作，结合圆周运动的计算公式即可完成分析。
、根据实验原理分析出需要测量的物理量以及所用的实验器材；
根据牛顿第二定律得出圆周运动的角速度。
【解答】
小球做圆周运动，受到拉力和重力两个力作用，靠两个力的合力提供向心力设绳子与竖直方向的夹角为，小球的球心到细线在转轴上的悬点之间的高度为，角速度为，
根据牛顿第二定律得：，得圆周运动的角速度为，
可知只需要用刻度尺测量小球的球心到细线在转轴上的悬点之间的高度，即可求出角速度，仅用量角器测量角度无法求出角速度．
12.【答案】水平；；使弹丸射出时具有相同的平抛初速度；。
【解析】解：为了保证小球做平抛运动，则在安装实验装置时应保持弹射器方向为水平方向；
根据平抛运动规律，可得水平初速度为
竖直方向上：
所以实验中需要测量弹丸射出的水平距离和弹射器与水平地面的高度，不需要测量弹丸质量和弹射器内部的弹簧劲度系数，故BC正确，AD错误；
故选：。
为减小实验误差，可进行多次实验，每次实验需要保证弹丸压缩弹射器的压缩程度相同，目的是使弹丸射出时具有相同的平抛初速度；
在弹射器高度不变的情况下多次实验，取水平方向位移的平均值作为实验数据，根据平抛运动
联立解得：
故答案为：水平；；使弹丸射出时具有相同的平抛初速度；
根据实验原理掌握正确的实验操作；
根据实验原理分析出需要测量的物理量；
根据实验原理分析出保证压缩程度相同的原因；
理解平抛运动在不同方向上的运动特点，结合运动学公式完成分析。
本题主要考查了平抛运动的相关应用，理解平抛运动在不同方向上的运动特点，结合运动学公式即可完成分析。
13.【答案】解：恰好过点，则过点时小物块所受弹力为，由向心力公式得：
代入数据解得：；
小物块从点落回到倾斜轨道上，做平抛运动
竖直方向：
水平方向：
由几何关系得：
联立方程解得：。
【解析】小物块恰好过点，重力提供向心力，根据牛顿第二定律列式可解；
小物块从点落回到倾斜轨道上，做平抛运动，根据平抛运动规律可求；
本题要分析清楚物块的运动过程，把握隐含的临界条件。
14.【答案】解：小球在地球表面斜坡上做平抛运动时：水平方向上：
竖直方向上：
设斜坡的倾角为，由几何知识：
同理在该星球表面做平抛运动有
平抛初速度相同的情况下，水平位移变为原来的一半，故，则；
对于该星球表面质量为的物体，
解得
球的体积公式，故星球的密度。
【解析】结合处理平抛运动的思路。知道重力加速度是天体运动研究和天体表面宏观物体运动研究联系的物理量。
根据平抛运动规律列出水平方向和竖直方向的位移等式，结合几何关系求出重力加速度。
、忽略地球自转的影响，根据该星球表面物体所受重力等于万有引力列出求出星球的质量。再根据密度公式求解。
15.【答案】解：恒星、双星系统绕点做顺时针匀速圆周运动，角速度和周期相同，由相互间的万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得：
对有：
对有：
联立可得，
因恒星、始终共线，只需要转半个圆周即可再次共线，即
另解：、、三星由图示位置到再次共线时，有
解得
为的卫星，绕做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，有
解得
同理有
得出
得出
【解析】本题考查了万有引力定律的应用；本题为双星问题，要把握住双星的特点：彼此间的万有引力充当向心力，并且只能绕同一点做圆周运动。
卫星绕恒星圆周运动时万有引力提供圆周运动向心力，据此分析；双星系统中，两颗星球绕同一点做匀速圆周运动，且两者始终与圆心共线，相同时间内转过相同的角度，即角速度相等，则周期也相等，但两者做匀速圆周运动的半径不相等。
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