河北省唐县2022-2023学年高一（下）期中物理试卷（含解析）

2022-2023学年河北省唐县高一（下）期中物理试卷
一、单选题（本大题共8小题，共32.0分）
1. 关于曲线运动，下列说法正确的是( )
A. 速度发生变化的运动，一定是曲线运动
B. 物体在恒力作用下不可能做曲线运动
C. 做匀速圆周运动的物体，其线速度不变
D. 做曲线运动的物体所受合外力的方向一定指向其轨迹的凹侧
2. 如图所示，汽车在岸上用轻绳拉船，若汽车行进速度为，拉船的绳与水平方向夹角为，则船速度为( )
A. B. C. D.
3. 农民在精选谷种时，常用一种叫“风车”的农具进行分选。在同一风力作用下，谷种和瘪谷空壳都从洞口水平飞出，结果谷种和瘪谷落地点不同，自然分开，如图所示。若不计空气阻力，对这一现象，下列说法正确的是( )
A. 谷种和瘪谷飞出洞口后都做匀变速曲线运动
B. 谷种飞出洞口时的速度比瘪谷飞出洞口时的速度大
C. 谷种和瘪谷从飞出洞口到落地的时间不相同
D. 处是谷种，处是瘪谷
4. 如图所示，小船过河时，船头偏向上游与水流方向成角，船相对于静水的速度为，其航线恰好垂直于河岸。现水流速度稍有增大，为保持航线不变，且准时到达对岸，下列措施中可行的是( )
A. 减小角，增大船速 B. 增大角，增大船速
C. 减小角，保持船速不变 D. 增大角，保持船速不变
5. 在高速公路的拐弯处，路面造得外高内低，即当车向左拐弯时，司机右侧的路面比左侧的要高一些，路面与水平面间的夹角为，设拐弯路段是半径为的圆弧，要使车速为时车轮与路面之间的横向即垂直于前进方向摩擦力等于零，应满足( )
A. B. C. D.
6. 一圆盘可以绕其竖直轴在水平面内转动，圆盘半径为，甲、乙两物体质量分别为和，它们与圆盘之间的最大静摩擦力均为压力的倍，两物体用一根长为的轻绳连在一起，如图所示。若将甲物体放在转轴的位置，甲、乙之间的轻绳刚好沿半径方向被拉直，要使两物体与圆盘不发生相对滑动，则圆盘旋转的角速度最大不得超过两物体均可看作质点，重力加速度为( )
A. B. C. D.
7. 如图所示，将一半径为的光滑圆形管道竖直放置，、、、是过管道圆心的水平、竖直虚线与管道的四个交点，可视为质点的小球在圆形管道内做完整的圆周运动，重力加速度为。下列说法正确的是( )
A. 当时小球对外侧管壁没有作用力
B. 小球通过点时对外侧管壁的作用力可以为零
C. 小球在上半部管道运动过程中对内侧管壁一定有作用力
D. 小球在下半部管道运动过程中对外侧管壁一定有作用力
8. 如图所示，小球以正对倾角为的斜面水平抛出，若小球到达斜面时的位移最小，则其飞行时间为不计空气阻力，重力加速度为( )
A. B. C. D.
二、多选题（本大题共3小题，共18.0分）
9. 关于行星的运动，下列说法正确的是( )
A. 牛顿研究了第谷的行星观测记录，得出了行星运动定律
B. 所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳在椭圆的中心
C. 同一行星沿椭圆轨道绕太阳运动，靠近太阳时速度增大，远离太阳时速度减小
D. 开普勒第三定律中的常数与行星无关，与太阳有关
10. 某一传动装置如图所示，轮、；用皮带连接，、边缘接触。在、、三个轮的边缘各取一点、、，已知三个轮的半径之比。轮在传动过程中均不打滑，则( )
A. 、、三点的角速度之比
B. 、、三点的线速度大小之比
C. 、、三点的向心加速度大小之比
D. 、、三点的周期之比
11. 如图所示，趣味飞镖游戏的镖盘以角速度绕过点的固定水平轴匀速转动，某人将一只飞镖正对盘边缘点点正上方以水平速度掷出，恰好击中镖盘上点正下方的点点不在盘边缘。不计空气阻力，飞镖每次从同一位置正对点水平掷出，下列说法正确的是( )
A. 若仅增大，飞镖可能击中点
B. 若仅减小，飞镖可能击中点
C. 若减小、增加，飞镖可能击中点
D. 若增加、减小，飞镖可能击中点
三、实验题（本大题共2小题，共14.0分）
12. 小吴同学用如题图甲所示的实验装置来探究小球做圆周运动所需向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系，塔轮自上而下有三层，每层左右半径之比由上至下分别是：，：和：如题图乙所示。左右塔轮通过不打滑的传动皮带连接，并可通过改变传动皮带所处的层来改变左右塔轮的角速度之比，实验时，将两个小球分别放在短槽的处和长槽的或处，、分别到左右塔轮中心的距离相等，到左塔轮中心的距离是到左塔轮中心距离的倍，转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮一起匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对球的压力提供了向心力，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值。请回答相关问题：
在某次实验中，小吴同学把两个质量相等的钢球放在、位置，将传动皮带调至第一层塔轮，转动手柄，观察左右标出的刻度，此时可研究向心力的大小与________的关系；
A.质量 B.角速度 C.半径
若传动皮带套在塔轮第三层，则塔轮转动时，、两处的角速度之比为________；
在另一次实验中，小吴同学把两个质量相等的钢球放在、位置。传动皮带位于第二层，转动手柄，则当塔轮匀速转动时，左右两标尺的露出的格子数之比为________。
13. 图甲为用频闪摄影方法拍摄的研究物体做平抛运动规律的照片，图中、、为三个同时由同一点出发的小球，为球在光滑水平面上以速度运动的轨迹；为球以速度被水平抛出后的运动轨迹；为球自由下落的运动轨迹，通过分析上述三条轨迹，你的结论是：_______。

图乙所示为描绘平抛运动轨迹的实验，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点画出小球运动的轨迹。下面列出了一些操作要求，你认为正确的选项有___。
A.通过调节使斜槽的末端保持水平
B.每次必须由同一位置静止释放小球
C.记录小球经过不同高度的位置时，每次必须严格地等距离下降
D.将球经过不同高度的位置记录在纸上后取下纸，用直尺将点连成折线
某次实验画出小球运动的轨迹如图丙所示，、、是曲线上三个点的位置，为坐标原点取，到的时间，小球做平抛运动的初速度___。
四、计算题（本大题共3小题，共36.0分）
14. 如图所示，一条小河两岸的高度差是，河宽是高度差的倍，一辆摩托车可看作质点以的水平速度向河对岸性飞出，恰好越过小河。若，求：
摩托车在空中的飞行时间；
小河的宽度；
车的落地速度多大？
15. 如图所示，一个质量为的小球可视为质点以某一初速度从点水平抛出，从圆管的点沿切线方向进入圆弧，经从圆管的最高点射出，恰好又落到点。已知圆弧的半径为，弧对应的圆心角，不计空气阻力，，。求：在点处小球对管壁的作用力的大小和方向。
16. 如图所示装置可绕竖直轴转动，可视为质点的小球与两细线连接后分别系于、两点，当细线沿水平方向绷直时，细线与竖直方向的夹角，已知小球的质量，细线长重力加速度取，，。
若装置匀速转动，细线刚好被拉直成水平状态，求此时的角速度；
若装置匀速转动的角速度，求细线和上的张力大小、；
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
本题关键是对质点做曲线运动的条件的考查，掌握了做曲线运动的条件，本题基本上就可以解决了．
物体做曲线运动的条件是合力与速度不在同一条直线上，合外力大小和方向不一定变化，做曲线运动的物体所受合力的方向一定指向其轨迹的凹侧，由此可以分析得出结论。
【解答】
A.速度大小变化方向不变的运动是直线运动，A错误
B.物体在恒力作用下可能做曲线运动，如平抛运动，B错误
C.做匀速圆周运动的物体，其线速度大小不变，方向时刻变化，C错误
D.做曲线运动的物体所受合外力的方向一定指向轨迹的凹侧，D正确。
2.【答案】
【解析】
【分析】
将船的速度分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向，沿绳子方向的速度等于，根据平行四边形定则求出船的速度。
本题考查了运动的合成和分解。解决本题的关键知道船的速度是沿绳子方向和垂直于绳子方向速度的合速度，会根据平行四边形定则对速度进行合成。
【解答】
船的速度等于沿绳子方向和垂直于绳子方向速度的合速度，如图：
根据平行四边形定则，有：；则：，故ABD错误，C正确。
故选C。
3.【答案】
【解析】A.若不计空气阻力，谷种和瘪谷飞出洞口后做平抛运动，平抛运动是匀变速曲线运动，故谷种和瘪谷飞出洞口后都做匀变速曲线运动，故A正确；
B.在大小相同的风力作用下，由于谷种的质量大，所以离开风车时的速度小，故B错误；
C.谷种和瘪谷飞出洞口后做平抛运动，平抛运动在竖直方向做自由落体运动，高度相同，故运动时间相同，故C错误；
D.由于谷种飞出时的速度较小，而谷种和瘪谷的运动的时间相同，所以谷种的水平位移较小，瘪谷的水平位移较大，所以处是瘪谷，处是谷种，故D错误。
故选A。
4.【答案】
【解析】
【分析】
将小船的运动分解为沿河岸方向和垂直于河岸方向，抓住分运动与合运动具有等时性，求出到达对岸沿水流方向上的位移以及时间。
当实际航线与河岸垂直，则合速度的方向垂直于河岸，根据平行四边形定则求出船头与河岸所成的夹角。
解决本题的关键知道分运动和合运动具有等时性，以及会根据平行四边形定则对运动进行合成和分解。
【解答】
由题意可知，船相对水的速度为，其航线恰好垂直于河岸，当水流速度稍有增大，为保持航线不变，且准时到达对岸，则如图所示：，可知，故B正确，ACD错误；
故选：。
5.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了向心力；本题类似于圆锥摆，关键找到向心力来源，然后根据牛顿第二定律列式求解。
车做匀速圆周运动，摩擦力等于零时，由重力和支持力的合力恰好提供向心力，根据牛顿第二定律列式求解即可
【解答】
车匀速转弯时，合力等于向心力，如图：
根据牛顿第二定律
可得
故ABD错误，C正确。
6.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了圆盘上物体的圆周运动，以最大角速度转动时，分别以甲、乙为研究对象，根据平衡条件和向心力公式求出圆盘旋转的角速度最大值。
【解答】
以最大角速度转动时，设轻绳的拉力为，以甲为研究对象，，以乙为研究对象，可得，选项D正确。
故选D
7.【答案】
【解析】A.当小球恰好对外侧管壁没有作用力
所以当 时小球对外侧管壁没有作用力，故A错误；
B.小球通过点时外侧管壁要提供做圆周运动的向心力，则小球对外侧管壁的作用力不可以为零，故B错误；
C.小球在上半部管道运动过程中，向心力有向下的分量，因重力向下，则内壁对小球不一定有作用力，即小球对内侧管壁不一定有作用力，故C错误；
D.小球在下半部管道运动过程中，向心力有向上的分量，因重力向下，则外壁对小球一定有支持力，即小球对外侧管壁一定有作用力，故D正确。
故选D。
8.【答案】
【解析】
【分析】
由数学知识得：从抛出点到达斜面的最小位移为过抛出点作斜面的垂线。设经过时间到达斜面上，根据平抛运动水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动，表示出水平和竖直方向上的位移，再根据几何关系即可求解。
解决本题的关键是知道怎样运动时位移最小，再根据平抛运动的基本规律结合几何关系解题。
【解答】
过抛出点作斜面的垂线，如图所示：
当质点落在斜面上的点时，位移最小，设运动的时间为，则
水平方向：
竖直方向：
根据几何关系有
则
解得故D正确，、、C错误。
故选D。
9.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查物理学史和熟记理解开普勒的行星运动三定律：
第一定律：所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上．
第二定律：对每一个行星而言，太阳行星的连线在相同时间内扫过的面积相等．
第三定律：所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等．
熟记开普勒行星运动三定律，并能熟练应用，注意开普勒第三定律，与中心天体有关，中心天体不一样，则不一样。
【解答】
A、开普勒研究了第谷的行星观测记录，得出了行星运动定律，A错误
B、所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳在椭圆的一个焦点上，B错误。
C、根据第二定律得火星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相同，所以所有行星都是在靠近太阳时速度变大，远离太阳时速度减小，故C正确；
D、根据开普勒第三定律中的常数与行星无关，与中心天体太阳的质量有关，故D正确．

10.【答案】
【解析】解：、、两点靠传送带传动，线速度大小相等，与属于同缘传动，它们的线速度也相等，所以：：：：：根据公式知：：：：，故A错误，B正确；
C、、、三点的线速度相等，根据公式，则三点的向心加速度大小之比：：：：，故C错误；
D、根据，则三点的周期之比：：：：，故D正确。
故选：。
靠传送带传动轮子边缘上的点，线速度大小相等，根据分析角速度的关系；根据公式，求出、、的向心加速度之比；根据周期与角速度的关系判断。
解决本题的关键知道共轴转动，角速度相等，靠传送带传动轮子边缘上的点线速度大小相等，以及知道向心加速度与线速度、角速度的关系。
11.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查平抛运动与圆周运动的综合，知道圆周运动的周期性是解题的关键。
根据平抛运动规律得出表达式，分析初速度变化后飞镖到达的位置即可判断；根据角速度变化，分析点转过的角度变化情况，结合圆周运动的特征分析即可判断。
【解答】
A.若仅增大，则飞镖击中圆盘的时间变短，则竖直位移减小，击中圆盘的位置上移，因点与飞镖抛出点等高，飞镖在空中高度下降，不可能击中点，选项 A错误
飞镖击中点则满足，、、、，若仅减小，则不变，飞镖可能击中点若减小、增加，减小，则表达式仍可成立，即飞镖仍可能击中点，选项 BC正确
D.减小，则飞镖击中圆盘的时间变长，则竖直位移变大，击中圆盘的位置下移，若增加，若满足、、、，飞镖可能击中点，选项 D正确。
12.【答案】；：；：。
【解析】解：小吴同学把两个质量相等的钢球放在、位置，将传动皮带调制第一层塔轮，则角速度和质量相等，所以可研究向心力的大小与半径的关系，故AB错误，C正确；
故选：。
根据，若传动皮带套在塔轮第三层，同一皮带的线速度相等，则塔轮转动时，、两处的角速度之比为：；
两个球的质量 相等，传动皮带位于第二层时因两轮的半径 之比为，则由 可知，两塔轮的角速度之比为；、分别到左右塔轮中心的距离相等即转动时的半径 相等，根据 可知向心力之比为，左右两标尺的露出的格子数向心力的大小关系，则格子数之比为。
故答案为：；：；：。
该实验采用控制变量法，根据题意分析解答；
根据向心力之比求出两球转动的角速度之比，结合，根据解得左右两标尺的露出的格子数之比。
本实验采用控制变量法，即要研究一个量与另外一个量的关系，需要控制其它量不变。知道靠皮带传动，变速轮塔的线速度大小相等。
13.【答案】平抛运动的物体在水平方向的分运动为匀速直线运动，在竖直方向的分运动为自由落体运动；；，。
【解析】
【分析】
通三个球运动的比对，分析球做平抛运动两个方向的分运动的性质；
保证小球做平抛运动必须通过调节使斜槽的末端保持水平，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，实验要求小球滚下时不能碰到木板平面，避免因摩擦而使运动轨迹改变，最后轨迹应连成平滑的曲线；
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，根据竖直方向上，求出时间间隔，根据水平方向上的匀速直线运动求出初速度；
解决平抛实验问题时，要特别注意实验的注意事项．在平抛运动的规律探究活动中，不一定局限于课本实验的原理，要注重学生对探究原理的理解。
【解答】
球沿水平方向做匀速直线运动，球做平抛运动，球做自由落体运动，通过对比看出，三个球运动的时间相同，说明平抛运动的物体在水平方向的分运动为匀速直线运动，在竖直方向的分运动为自由落体运动；
、为了保证小球水平飞出，则斜槽的末端切线保持水平，故A正确；
B、为了保证小球平抛运动的初速度相同，则每次从同一高度由静止释放小球，故B正确；
C、记录小球经过不同高度的位置时，不需要等距离下降，故C错误；
D、要使描出的轨迹更好地反映真实运动，记录的点应适当多一些，并用平滑曲线连接，故D错误；
设时间间隔为，
根据平抛运动的规律，在竖直方向上有：，
解得，
则物体的初速度。
14.【答案】解：设河宽为，运动时间为，由平抛运动的规律得：
竖直方向上：
水平方向上：
且：
联立以上几式解得：。
小河的宽度为：。
竖直方向上：
故摩托车的落地速度：。

【解析】摩托车的运动是平抛运动，河宽是其水平位移，河岸高度差是其竖直位移，运用运动学公式分别在两个方向列式求解．
解决平抛运动类问题用分解的思想，即：平抛运动分解为水平方向的匀速直线运动，竖直方向的匀加速直线运动．然后，分别从水平和竖直两方向来求解．
15.【答案】解：小球从点做平抛运动，
解得，
在点处，
解得
根据牛顿第三定律，在点处小球对管壁的作用力的大小为，方向竖直向下。
【解析】根据平抛运动知识求出小球在点的速度；再根据牛顿第二定律求出管壁对小球的弹力作用。
本题综合考查了平抛运动和圆周运动的基础知识，难度不大，关键搞清平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，以及圆周运动向心力的来源。
16.【答案】解： 当细线刚好被拉直时，细线的拉力为零，细线的拉力和小球重力的合力提供小球做圆周运动的向心力，根据牛顿第二定律有，又有，
解得
若装置匀速转动的角速度
竖直方向：
水平方向：
代入数据解得。

【解析】当细线刚好被拉直，则的拉力为零，靠的拉力和重力的合力提供向心力，结合牛顿第二定律求出此时的角速度；
抓住小球竖直方向上的合力为零，水平方向上的合力提供向心力，结合牛顿第二定律求出细线和的张力。
解决本题的关键知道小球向心力的来源，抓住临界状态，结合牛顿第二定律进行求解。
第1页，共1页