陕西省西安市莲湖区2022-2023学年高一（下）期中物理试卷（含解析）

2022-2023学年陕西省西安市莲湖区高一（下）期中物理试卷
一、单选题（本大题共7小题，共28.0分）
1. 关于曲线运动，下列说法正确的是( )
A. 曲线运动的速率一定发生变化
B. 平抛运动是变加速曲线运动
C. 圆周运动的加速度大小一定不变
D. 两个分运动都是直线运动，其合运动可能是曲线运动
2. 足球运动员踢出香蕉球弧线球，足球在加速过程中射门，足球所受的合力方向和速度方向的关系可能正确的是( )
A. B.
C. D.
3. 驾驶证考试中有一项内容为“线路行驶”，如图所示，汽车在水平路面上先左转后进入右转弯道，若在右转弯过程中，汽车的速度逐渐增大，且整个行驶过程中未打滑，则下列说法正确的是( )
A. 汽车受到向左的向心力作用
B. 汽车受到的摩擦力方向始终与其运动方向相反
C. 汽车的惯性随着速度的增大而增大
D. 汽车转弯时所需的向心力由摩擦力提供
4. 有一根长度为的轻杆，端拴有一质量为的小球视为质点，小球以点为圆心，在竖直平面内做圆周运动，如图所示。若小球通过最高点时的速度大小为，重力加速度大小为，则此时轻杆的弹力大小为( )
A. B. C. D.
5. 如图所示，有一种游乐项目，游客进入一个大型圆筒状容器后，紧靠竖直筒壁站立。当圆筒开始转动后，转速逐渐增大，游客会感到自己被紧紧地压在筒壁上；当转速增大到一定数值时，游客对底板恰好无压力，已知游客与筒壁间的动摩擦因数为，转动半径为，重力加速度大小为，认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，此时游客的向心加速度大小为( )
A. B. C. D.
6. 小明同学的质量为视为质点，他在荡秋千时，和分别为其运动过程中的最低点和最高点，如图所示。两根秋千绳均长为，小明运动到位置时的速度大小为，重力加速度大小为，忽略空气阻力，不计秋千绳受到的重力，下列说法正确的是( )
A. 在位置时，小明所受的合力为零
B. 在位置时，小明处于失重状态
C. 在位置时，每根秋千绳的拉力大小为
D. 在位置时，每根秋千绳的拉力大小为
7. 如图所示，可视为质点的小球位于半圆柱体左端点正上方的点，以大小为的初速度水平抛出，其运动轨迹恰好与半圆柱体相切于点。过点的半圆柱体半径与水平方向的夹角为，不计空气阻力，重力加速度大小为，则、两点的高度差为( )
A. B. C. D.
二、多选题（本大题共3小题，共18.0分）
8. 清明节时，为了悼念逝去的亲人，某人在两岸平直的河中放了一盏河灯，河灯随着河水自西向东匀速漂向下游，如图所示，当河灯运动到点时，突然吹来一阵与河岸垂直的风，则在有风的时间内，河灯运动的轨迹可能为( )
A. 轨迹 B. 轨迹 C. 轨迹 D. 轨迹
9. 小明网购了一本明代版的天工开物，该书记录了我们祖先的劳动智慧，书中的牛力齿轮翻车图如图所示。、、三齿轮的半径依次减小，牛拉动齿轮翻车后，下列说法正确的是( )
A. 齿轮边沿质点与齿轮边沿质点的线速度大小相等
B. 齿轮边沿质点与齿轮边沿质点的线速度大小相等
C. 齿轮与齿轮的角速度大小相等
D. 齿轮与齿轮的角速度大小相等
10. 周日，一同学和父母一起自驾外出游玩，途中某段路面由两个半径相同的圆弧相切组成，该同学乘坐的汽车视为质点以不变的速率通过这段路面，在通过凸形路面最高点时，汽车对路面的压力大小为其所受重力的。已知汽车及车上人的总质量为，圆弧路面的半径为，重力加速度大小为，下列说法正确的是( )
A. 汽车的速率为
B. 汽车的速率为
C. 汽车通过凹形路面最低点时，对路面的压力大小为
D. 汽车通过凹形路面最低点时，对路面的压力大小为
三、实验题（本大题共2小题，共14.0分）
11. 如图所示，一长度为的细线上端固定，下端悬挂一个质量为的小球视为质点，将画有几个同心圆的白纸置于悬点下方的平台上，其圆心在细线悬挂点的正下方。给小球一个初速度，使它恰能沿纸面上某个画好的圆做匀速圆周运动，即小球对纸面恰好无压力。不计空气阻力，重力加速度大小为。
当小球做匀速圆周运动的半径为时，理论上小球做匀速圆周运动所需的向心力大小为_____。
在实验中，小球沿半径为的圆做匀速圆周运动，用秒表记录小球运动圈所用的总时间，则小球做匀速圆周运动所需的向心力大小为_____用、、、及相关的常量表示。
在第问的基础上，保持的取值不变，改变和进行多次实验，可获取不同的。若以为纵轴，作出的图像为一条直线，则横轴是______填“”或“”。
12. 在“探究平抛运动的特点”的实验中，可以描绘平抛运动的轨迹，该实验的实验装置如图所示。

做该实验时，下列器材中必需的测量仪器是_____。
A. 秒表 刻度尺 天平
让小球多次从_____ 填“同一”或“不同”位置由静止滚下，记下小球穿过卡片孔的一系列位置。取下白纸，以斜槽末端点为原点，以过点的水平线、竖直线分别为轴、轴建立坐标系，以平滑曲线描出平抛轨迹。
在探究平抛运动的特点时，下列说法正确的是_____。
A. 必须使斜槽末端切线水平
B. 应使用密度小、体积大的小球
C. 不需要使木板平面与小球下落的竖直平面平行
正确安装实验器材后，在斜槽末端安装一个速度计，直接测得小球离开斜槽末端的速度大小为，小球从斜槽末端到落到某点时的水平位移大小为，竖直位移大小为，则当地的重力加速度大小_____。
四、计算题（本大题共3小题，共40.0分）
13. 某人从距水平地面高度处水平向右抛出一小球可视为质点，小球落到地面上瞬间速度大小，不计空气阻力，取重力加速度大小。求：
小球在空中运动的时间；
小球落地点与抛出点间的水平距离。
14. 每年月初，随着副热带高压北进，夏季风给华南地区带来一场又一场降雨，进入前汛期。如图所示，某地防汛演练中，战士驾驶小船救人，河岸是平直的，河的宽度，小船在静水中的速度大小，河水的流速大小。小船从点出发，到上游河对岸的点救人，、连线与河岸的夹角为，取，。若小船船头先垂直河岸渡河，从点运动到另一河岸的点后，立即使船头指向上游沿河岸运动到点，求该过程小船运动的时间。
15. 如图所示，一个可视为质点、质量的木块从点以某初速度在水平面上向右运动。木块运动到点后水平抛出，恰好沿点的切线方向进入粗糙圆弧轨道，做匀速圆周运动至点。已知木块与水平面间的动摩擦因数，圆弧轨道的半径，半径与竖直半径间的夹角，木块到达点时的速度大小，、两点间的距离。取，，重力加速度大小，不计空气阻力。求：
木块在点时圆弧轨道对其的支持力大小；
、两点间的水平距离；
木块从点运动到点的时间。结果保留两位有效数字
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：、做曲线运动的物体速度大小可以不变，即速率可以不变，如匀速圆周运动，故A错误；
B、平抛运动中加速度始终不变，所以平抛运动是匀变速曲线运动，故B错误；
C、根据向心加速度公式可知匀速圆周运动加速度的大小不变，一般的圆周运动加速度大小可能变化，故C错误；
D、合运动是直线运动还是曲线运动取决于合速度方向与合加速度方向是否在同一条直线上，两个分运动是直线运动，则它的合运动可能是曲线运动，例如平抛运动，故D正确。
故选：。
根据曲线运动、平抛运动、圆周运动和运动的合成与分解的知识进行判断。
本题关键是对质点做曲线运动的条件的考查，匀速圆周运动，平抛运动等都是曲线运动，对于它们的特点要掌握住。
2.【答案】
【解析】解：物体做曲线运动，其速度方向为曲线的切线方向，加速度方向指向轨迹的凹侧。足球做加速运动可知，合力的方向与速度方向的夹角小于，故ACD错误，B正确。
故选：。
速度方向为曲线的切线方向，加速度方向指向轨迹的凹侧。
本题主要考查了曲线运动的条件，解题关键是掌握速度方向为曲线的切线方向，加速度方向指向轨迹的凹侧。
3.【答案】
【解析】解：、向心力是按作用效果命名的，故汽车受到的向心力是其它力的合力，故A错误；
、汽车正在加速，故汽车轮子受到一个向后的静摩擦力分力，当然汽车还受到指向圆心的静摩擦力分力提供向心力，故汽车轮子受到的静摩擦力方向为右后方，故B错误，D正确；
C、汽车的质量不变，惯性不变，与运动的速度无关，故C错误；
故选：。
汽车在转弯过程中，向心力力是其它力的合力提供的，惯性只与物体的质量有关。
本题考查学生对圆周运动的摩擦力、向心力等问题的分析和理解。
4.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了竖直面内的圆周运动。本题可先假设弹力向下，解的结果为正，假设成立，若为负，实际方向与假设方向相反。
【解答】
以竖直向下为正方向，在最高点，对小球受力分析有，解得，即轻杆的弹力大小为，故ABC错误，D正确。
5.【答案】
【解析】
【分析】本题考查水平面内的圆周运动。解决问题的关键是清楚游客随圆筒一起做匀速圆周运动，当游客对底板恰好无压力时，竖直方向上重力和摩擦力平衡，弹力提供向心力。
【解答】游客随圆筒一起做匀速圆周运动，当游客对底板恰好无压力时，游客在竖直方向上重力和摩擦力平衡，有，弹力提供向心力，，解得，故C正确，ABD错误。
6.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了超失重和牛顿第二定律，解题的关键是加速度向上为超重，加速度向下为失重，注意秋千两根绳，拉力为。
【解答】
A.小明同学在位置时，受到竖直向下的重力和沿着秋千绳方向的拉力，两力的夹角为钝角，合力提供向心力，故合力不为零，故A错误；
B.小明同学在位置时，重力和秋千绳拉力的合力产生向上的向心加速度，处于超重状态，故B错误；
小明同学在位置时，由牛顿第二定律可得：，可知每根秋千绳的拉力大小为，故D错误，C正确。
故选：。
7.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查平抛运动运动规律。
根据题意小球飞行过程中恰好与半圆轨道相切于点，可知速度的方向与水平方向成角，根据速度方向得到在点竖直分速度的大小，从而求出运动时间，结合几何知识求解竖直和水平位移、及半径，从而求解、两点的高度差。
【解答】
根据题意在点小球的速度方向与竖直方向成角，由速度的分解可知，即运动时间为，根据平抛运动规律得，又结合几何知识得，即，因此，由几何知识得、两点的高度差，故B正确，ACD错误。
故选B。
8.【答案】
【解析】
【分析】考查运动的合成与分解应用，掌握矢量的合成法则内容，注意水流方向速度总是存在的。根据受力与运动的共线与否来确定运动轨迹，并由运动的合成与分解，即可求解．
【解答】、在曲线运动中，所受合力的方向应指向轨迹凹侧，若河灯受南风的作用，应向北转弯，运动的轨迹可能为轨迹，选项A正确、B错误
、若河灯受北风的作用，应向南转弯，运动的轨迹可能为轨迹、，但北风并不会影响水流方向的速度，在轨迹中，水流方向的速度减为，选项C正确、D错误。
9.【答案】
【解析】解：通过齿轮相连的各点，线速度大小相等，即齿轮边沿质点与齿轮边沿质点的线速度大小相等，故A正确，B错误；
同轴转动的各点，角速度大小相等，即齿轮与齿轮的角速度大小相等，故C错误，D正确。
故选：。
通过齿轮相连的各点，线速度大小相等；
同轴转动的各点，角速度大小相等。
解题关键是明白通过齿轮相连的各点，线速度大小相等；同轴转动的各点，角速度大小相等。
10.【答案】
【解析】
【分析】
当在最高点时，受力分析，根据牛顿第二定律求速度；
在最低点根据牛顿第二定律求得相互作用力。
解决本题的关键知道向心力的来源，结合牛顿第二定律进行求解。
【解答】
、由受力分析可知，汽车在点时，有，解得汽车的速率，选项A错误、B正确
、汽车在点时，有，解得，由牛顿第三定律可知，汽车通过凹形路面最低点时，对路面的压力大小为，选项C正确、D错误。
故选 BC。
11.【答案】
【解析】【详解】
小球做匀速圆周运动所需的向心力等于小球所受重力和细线拉力的合力，则有。
小球做匀速圆周运动所需的向心力大小
根据牛顿第二定律
可得
故 与 成正比。
12.【答案】
同一

【解析】
【分析】
本题考查探究平抛运动的特点的实验，要求掌握实验原理、实验器材、实验装置和数据处理。根据实验原理分析判断；
根据实验要求分析判断；
根据实验注意事项分析判断；
根据运动学公式推导。
【解答】探究平抛运动的特点的实验中需要根据小球运动的位移和运动学规律来获取数据，故刻度尺是必需的测量仪器，选项 B正确，选项A、C错误。
为了使小球每次从斜槽末端抛出时的速度相等，需让小球多次从同一位置由静止滚下。
、为了使小球做平抛运动，必须使斜槽末端切线水平，选项A正确
B、为了尽量减小小球运动过程中所受空气阻力的影响，应使用密度大、体积小的小球，选项B错误
C、本实验中小球每次的运动轨迹相同，都在同一竖直平面内，所以需要使木板平面与小球下落的竖直平面在同一平面内，从而使描绘的轨迹反映小球真实的运动，选项C错误。
小球运动到该点所用的时间，又，则当地的重力加速度大小。
13.【答案】解：小球在空中做平抛运动，则有
解得。

解得
解得。
【解析】根据平抛运动的物体在竖直方向的自由落体运动特点计算出小球在空中运动的时间；
根据竖直方向的速度时间公式计算出竖直方向的速度，结合勾股定理计算出小球落地时的水平方向速度。根据平抛运动的物体在水平分析匀速运动特点计算出小球落地点与抛出点间的水平距离。
本题主要考查了平抛运动的相关应用，掌握平抛运动的物体在不同方向的运动特点，结合运动学公式和勾股定理即可完成分析，难度不大。
14.【答案】
【解析】由几何关系可知，、两点间沿水流方向的距离
设小船从点运动到另一河岸的点所用的时间为 ，有
解得
15.【答案】解：对木块受力分析有
，
解得；
由题意知木块在点的速度大小
又木块从点到点做平抛运动，设该过程中木块运动的时间为，木块在点的速度方向与圆弧相切，有
竖直方向的分速度大小，
水平方向的分速度大小，
又，
，
解得；
设木块从点运动至点的时间为，由逆向思维有
，
解得，
木块做平抛运动的时间，
木块做匀速圆周运动的时间，
则整个过程的时间．。
【解析】对木块受力分析，根据求解；
根据平抛运动规律，可求得、两点间的水平距离；
由逆向思维，结合运动学公式和圆周运动相关知识求解整个过程的时间。
本题考查平抛运动及向心力公式、运动学公式等应用；该题关键点是以木块切入点的速度方向来解决平抛初速度的问题，解决这个问题，整个题目就打开思路。
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