河北省唐山市玉田县2022-2023学年高一（下）期中物理试卷（含解析）

2022-2023学年河北省唐山市玉田县高一（下）期中物理试卷
一、单选题（本大题共7小题，共28.0分）
1. 某人用手将物体由静止向上提起，这时物体的速度为，取，则下列说法正确的是( )
A. 手对物体做功 B. 合外力做功
C. 合外力做功 D. 物体克服重力做功
2. 关于功率公式和的说法正确的是( )
A. 由知，只要知道和就可求出任意时刻的功率
B. 由只能求某一时刻的瞬时功率
C. 从知，汽车的功率与它的速度成正比
D. 从知，当汽车发动机功率一定时，牵引力与速度成反比
3. 下列物体中，机械能守恒的是( )
A. 竖直向上加速运动的物体 B. 被匀速吊起的集装箱
C. 光滑曲面上自由运动的物体 D. 在粗糙水平面上减速运动的物体
4. 两个物体质量比为：，速度大小之比为：，则这两个物体的动能之比为( )
A. ： B. ： C. ： D. ：
5. 关于环绕地球运转的人造地球卫星，有如下几种说法，其中正确的是( )
A. 轨道半径越大，速度越小，周期越长 B. 轨道半径越大，速度越大，周期越短
C. 轨道半径越小，速度越大，周期越长 D. 轨道半径越小，速度越小，周期越短
6. 若已知行星绕太阳公转的半径为，公转的周期为，万有引力恒量为，则由此可求出( )
A. 某行星的质量 B. 太阳的质量 C. 某行星的密度 D. 太阳的密度
7. 真空中大小相同的两个金属小球、带有等量电荷，相隔一定距离，距离远大于小球的直径两球之间的库仑引力大小为，现在用另一个跟它们大小相同的不带电金属小球，先后与、两个小球接触后再移开，这时、两球之间的库仑力大小( )
A. 一定是 B. 一定是 C. 可能是 D. 可能是
二、多选题（本大题共3小题，共18.0分）
8. 关于开普勒行星运动的公式，下列理解正确的是( )
A. 表示行星运动的自转周期
B. 表示行星运动的公转周期
C. 是一个与行星无关的常量
D. 若地球绕太阳运转轨道的半长轴为，周期为；月球绕地球运转轨道的长半轴为，周期为，则
9. 质量为的子弹，以水平速度射入静止在光滑水平面上质量为的木块，并留在其中，下列说法正确的是( )
A. 子弹克服阻力做的功与木块获得的动能相等
B. 阻力对子弹做的功与子弹动能的减少相等
C. 子弹克服阻力做的功与子弹对木块做的功相等
D. 子弹克服阻力做的功大于子弹对木块做的功
10. 如图所示，一小球自点由静止开始自由下落，到达点时与弹簧接触，到达点时弹簧被压缩至最短。若不计弹簧质量和空气阻力，在小球由至到的运动过程中( )
A. 小球的机械能守恒
B. 小球在点时动能最大
C. 小球由到加速度先减小后增大
D. 小球由到的过程中，动能的减少量小于弹簧弹性势能的增加量
三、实验题（本大题共2小题，共15.0分）
11. 如图为“验证机械能守恒定律”实验装置图，电火花计时器应接______ 填交流或交流电源，安装打点计时器应保持______ 填水平或竖直是否必须测量重物的质量______ 填是或否。
12. 某次“验证机械能守恒定律”的实验中，用、的打点计时器打出的一条无漏点的纸带，如图所示，点为重锤下落的起点，选取的计数点为、、、，各计数点到点的长度已在图上标出，单位为毫米，重力加速度取，若重锤质量为。结果保留三位有效数字。
打点计时器打出点时，重锤下落的速度 ______ ，重锤的动能 ______ 。
从开始下落算起，打点计时器打点时，重锤的重力势能减小量为______ 。
根据纸带提供的数据，在误差允许的范围内，重锤从静止开始到打出点的过程中，得到的结论是______ 。
四、简答题（本大题共1小题，共16.0分）
13. 如图所示，一质量为的滑块从高为的光滑圆弧形槽的顶端处无初速度地滑下，槽的底端与水平传送带相接，传送带的运行速度为，长为，滑块滑到传送带上后做匀加速运动，滑到传送带右端时，恰好被加速到与传送带的速度相同，取求：
滑块到达底端时的速度；
滑块与传送带间的动摩擦因数；
此过程中，由于克服摩擦力做功而产生的热量。
五、计算题（本大题共2小题，共23.0分）
14. 宇航员驾驶一飞船在靠近某行星表面附近的圆形轨道上运行，已知飞船运行的周期为，行星的平均密度为试证明万有引力恒量为已知，是恒量．
15. 一列火车质量是，由静止开始以额定功率沿平直轨道向某一方向运动，经前进时达到最大速度．设火车所受阻力恒定为车重的倍，取，求：
火车行驶的最大速度；
火车的额定功率；
当火车的速度为时火车的加速度．
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：、根据动能定理得：，代入数据解得，手对物体做功，故A错误；
、由动能定理可知，合力做功，故B正确，C错误；
B正确，C错误；
D、物体克服重力做，故D错误。
故选：。
根据动能定理求出合外力做功的大小，结合重力做功的大小，从而求出手对物体做功的大小．
本题考查动能定理的基本运用，知道合力做功与动能变化的关系，以及知道合力做功等于各力做功的代数和．
2.【答案】
【解析】解：、只能计算平均功率的大小，不能用来计算瞬时功率，所以A错误；
B、可以计算平均功率也可以是瞬时功率，取决于速度是平均速度还是瞬时速度，所以B错误；
C、从知，当不变的时候，汽车的功率和它的速度是成正比的，当变化时就不对了，所以C错误；
D、从知，当汽车发动机功率一定时，牵引力与速度成反比，所以D正确。
故选：。
功率的计算公式由两个，和，只能计算平均功率的大小，而可以计算平均功率也可以是瞬时功率，取决于速度是平均速度还是瞬时速度．
在计算平均功率和瞬时功率时一定要注意公式的选择，公式一般用来计算平均功率，公式既可以计算瞬时功率，又可以计算平均功率．
3.【答案】
【解析】解：、竖直向上加速运动的物体，重力势能和动能均增加，则汽车的机械能增加，故A错误；
B、被匀速吊起的集装箱，小球的重力势能增加，动能不变，则小球的机械能增大，故B错误；
C、光滑曲面上自由运动的物体，只有重力做功，机械能守恒，故C正确；
D、在粗糙水平面上减速运动的物体，机械能减小，故D错误；
故选：。
根据机械能守恒的条件判断物体的机械能是否守恒，或通过物体的动能和势能之和是否保持不变，判断机械能是否守恒。
解决本题的关键是掌握判断机械能守恒的方法：、通过机械能守恒的条件，、通过动能和重力势能是否保持不变。
4.【答案】
【解析】解：根据得，质量比为：，速度大小比为：，则动能之比为：故C正确，、、D错误。
故选：。
根据动能的公式求出两个物体的动能之比．
解决本题的关键掌握动能的公式．
5.【答案】
【解析】解：根据得，，。轨道半径越大，线速度越小，周期越大；轨道半径越小，线速度越大，周期越小。故A正确、BCD错误。
故选：。
根据万有引力提供向心力得出线速度、周期与轨道半径的关系，从而比较大小．
解决本题的关键掌握万有引力提供向心力这一重要理论，并能灵活运用，知道线速度、角速度、周期、加速度与轨道半径的关系．
6.【答案】
【解析】解：、根据题意不能求出行星的质量。故A错误；
B、研究卫星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：
得：，所以能求出太阳的质量，故B正确；
C、不清楚行星的质量和体积，所以不能求出行星的密度，故C错误；
D、不知道太阳的体积，所以不能求出太阳的密度。故D错误。
故选：。
研究卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，列出等式求出太阳的质量．
根据万有引力提供向心力，列出等式只能求出中心体的质量．
要求出行星的质量，我们可以在行星周围找一颗卫星研究，即把行星当成中心体．
7.【答案】
【解析】解：因两球之间的库仑引力，则两球带异种电荷；
设带电量为，带电量为，
两球之间的相互吸引力的大小是：
第三个不带电的金属小球与接触后，和的电量都为，
与接触时先中和再平分，则、分开后电量均为，
这时，、两球之间的相互作用力的大小：；故A正确，BCD错误；
故选：。
理解库仑定律的内容．
知道带电体相互接触后移开，同种电荷电量平分，异种电荷电量先中和再平分．
要清楚带电体相互接触后移开，同种电荷电量平分，异种电荷电量先中和再平分．
根据库仑定律的内容，找出变化量和不变量求出问题．
8.【答案】
【解析】解：开普勒行星运动的公式；
A、表示行星运动的公转周期，故A错误，B正确；
C、是一个与行星无关的常量，故C正确；
D、地球绕太阳运转、月球绕地球运转，公式中的不同，则，故D错误；
故选BC．
根据开普勒第三定律分析答题，对于同一天体系统，行星轨道半长轴的三次方与周期的平方成正比．
要记住开普勒第三定律内容与公式，注意公式中的常数对同一天体系统是相同的，对不同的天体系统是不同的．
9.【答案】
【解析】解：、子弹克服阻力做功等于产生的内能和木块的动能，所以A错误。
B、对于子弹来说只有阻力做功，其效果就是子弹动能减少，子弹动能的减少和阻力对子弹所做的功数值上相等，所以B正确。
C、子弹对木块做的功应该等于木块的动能，所以C错误。
D、子弹克服阻力做的功一部分是给了内能一部分给了木块，所以D正确。
故选：。
子弹和木块所受水平作用力相互摩擦力大小相等，可认为是恒力．但二者的位移大小不同，做功不同．
功是能量转化的量度，能量转化的多少可以用功来量度，掌握住功和能的关系就可以分析得出结论．
10.【答案】
【解析】解：、小球在到的过程中，只有重力做功，其机械能守恒。在到的过程中，重力和弹簧的弹力都对小球做功，小球和弹簧组成的系统机械能守恒，小球机械能不守恒，故A错误；
、小球从接触弹簧开始，受到重力和弹簧的弹力，重力先大于弹力，合力方向向下，加速度方向向下，小球向下加速，合力逐渐减小，则加速度逐渐减小；当重力与弹簧弹力相等时，速度最大，然后弹力大于重力，加速度方向向上，小球做减速运动，合力逐渐增大，则加速度逐渐增大，故小球从到过程中加速度先减小后增大，在之间加速度为零的位置，动能最大，故B错误，C正确；
D、小球由到的过程中，动能减小，重力势能减小，弹性势能增加，根据系统机械能守恒知，动能的减少量与重力势能的减少量之和等于弹性势能的增加量，可知此过程动能的减少量小于弹簧弹性势能的增加量，故D正确。
故选：。
根据机械能守恒的条件判断小球的机械能是否守恒。通过分析小球的受力，根据加速度方向与速度方向的关系，判断出小球的运动情况，确定小球的加速度的变化情况以及什么位置动能最大。小球由到的过程中，根据系统机械能守恒判断动能的减少量与弹性势能增加量的关系。
本题要明确机械能守恒的条件是只有重力或系统内的弹力做功，要注意明确研究对象和研究过程；正确分析小球的受力情况，来分析其运动情况，不能简单地认为小球一接触弹簧就开始减速。
11.【答案】交流 水平 否
【解析】解：火花计时器应接交流电源；
安装时，打点计时器的两个限位孔应在同一竖直线上，所以安装打点计时器应保持水平；
若机械能守恒，应满足
即需要验证
因此重物的质量不是必须测量的物理量。
故答案为：交流；水平；否。
电火花计时器使用的交流电源；安装打点计时器时，计时器的两个限位孔应在同一竖直线上，据此分析作答；根据机械能守恒定律的表达式作出判断是否需要测量重物的质量。
本题利用打点计时器验证机械能守恒定律，要明确实验原理，知道电火花计时器的工作电压。
12.【答案】 重锤下落过程中机械能守恒
【解析】解：每两个点之间有一个计时点，则相邻两个计数点之间的时间间隔为．
利用匀变速直线运动的推论得：
重锤的动能
重物下降高度，故重力势能减小量：；
根据纸带提供的数据，在误差允许的范围内，重锤从静止开始到打出点的过程中，得到的结论是重锤下落过程中机械能守恒；
故答案为：，；
；
重锤下落过程中机械能守恒。
纸带实验中，若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动的推论，可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度，从而求出动能．根据功能关系得重力势能减小量等于重力做功的数值．
运用运动学公式和动能、重力势能的定义式解决问题是该实验的常规问题；要注意单位的换算，要知道重物带动纸带下落过程中能量转化的过程和能量守恒。
13.【答案】解：滑块在由到的过程中，由机械能守恒定律得：
解得：
滑块在由到的过程中，由动能定理得：
解得：
滑块从到的运动时间为：
传送带的位移为：
相对位移为：
产生的热量为
答：滑块到达底端时的速度为；
滑块与传送带间的动摩擦因数为；
此过程中，由于克服摩擦力做功而产生的热量为。
【解析】从到根据机械能守恒定律可求得到达的速度；
根据速度与位移的关系公式求得加速度，滑块在传送带上受到传送带对它的滑动摩擦力而做匀加速运动，根据牛顿第二定律求得动摩擦因数；
摩擦力与对地位移的乘积为摩擦力所做的功，摩擦力与相对位移的乘积转化为内能而产生热量。
本题考查传送带问题中的速度及能量关系，关键在于明确能量转化间的关系，知道如何求出由于克服摩擦力做功而产生的热量。
14.【答案】证明：设行星半径为、质量为，飞船在靠近行星表面附近的轨道上运行时，有
即
又行星密度
将代入得 证毕
【解析】研究飞船在某行星表面附近沿圆轨道绕该行星飞行，根据根据万有引力提供向心力，列出等式．
根据密度公式表示出密度进行证明．
解决本题的关键掌握万有引力提供向心力，再根据已知条件进行分析证明．
15.【答案】解：从静止开始到达到最大速度的过程中运用动能定理得：
当牵引力等于阻力时，火车速度达到最大值，所以可得：m;
联列以上两式代入数据解得火车行驶的最大速度为：
火车的额定功率为：

由牛顿第二定律： 解得当火车的速度为时火车的加速度：
答：火车行驶的最大速度为；火车的额定功率为；当火车的速度为时火车的加速度为
【解析】从静止开始到达到最大速度的过程中运用动能定理可以得到一个方程，再结合，即可求得最大速度；
火车的额定功率可以根据求得；
根据公式求得此时的牵引力，再根据牛顿第二定律求出加速度．
该题为机车启动问题，注意当牵引力等于阻力时速度达到最大值，该题难度适中．
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