2022-2023学年四川省凉山州安宁河联盟高一（下）期中物理试卷（含解析）

2022-2023学年四川省凉山州安宁河联盟高一（下）期中物理试卷
一、单选题（本大题共8小题，共32.0分）
1.关于功和功率，下列说法正确的是( )
A. 负功表示力对物体的运动起阻碍作用
B. 力对物体做功为表示物体的位移一定为
C. 物体做功越多，功率一定越大
D. 物体的平均功率一定等于物体的瞬时功率
2.下列说法正确的是( )
A. 做圆周运动的物体所受合力一定指向圆心 B. 两个直线运动只能合成直线运动
C. 平抛运动是加速度在变化的运动 D. 做曲线运动的物体合力一定不为零
3.下列说法正确的是( )
A. 发射探月卫星的速度应大于，小于
B. 卡文迪许利用扭秤实验测得了引力常量
C. 根据开普勒第二定律可以推出地球在远日点速度大于在近日点速度
D. 同步卫星绕地球转动时，可以出现在成都的正上方
4.如图所示，质量物体在粗糙水平面上受到与水平线成大小的力的作用向右前进了，已知动摩擦因数，重力加速度大小，则力做功为( )
A. B. C. D.
5.很多饭店的大圆桌上都配备了电动的转盘，方便坐在不同位置的食客们夹取食物，若将食物看成质点，对于摆放在转盘上不同位置的食物，下列说法正确的是( )
A. 距圆心越远的食物，线速度越小
B. 所有食物的角速度大小相同
C. 距圆心距离相同但位置不同的食物所需向心力大小相等
D. 距圆心距离相同但位置不同的食物的向心加速度大小不相等
6.卫星发射前，在赤道上随地球一起做匀速圆周运动，后来经火箭发射成为近地卫星，随后经多次变轨成为地球同步卫星。下列有关叙述正确的是( )
A. 卫星在赤道上和成为近地卫星后的两种情形下做匀速圆周运动的线速度大小相等
B. 卫星在赤道上和成为近地卫星后的两种情形下向心力大小相等
C. 在三种情形下，物体成为近地卫星时做匀速圆周运动的角速度最小
D. 物体在赤道上随地球自转的向心加速度比它成为同步卫星时的向心加速度小
7.调皮的小明爬上苹果树摘苹果，然后将苹果沿水平方向抛出，扔给在地上接应的小强和小圆，小强离小明的水平距离大于小圆离小明的水平距离，但两人在同一高度接住小明扔来的苹果，忽略苹果在空中运动时所受一切阻力，下列说法正确的是( )
A. 小明扔给小强和小圆的苹果初速度相同
B. 小强和小圆刚要接住苹果前瞬间，苹果的速度方向相同
C. 小强和小圆刚要接住苹果前瞬间，小强接住的苹果瞬时速度较大
D. 从抛出苹果到刚要接住苹果前瞬间的这一过程，小强接住的苹果速度变化量较大
8.北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统，随着年月日，北斗三号最后一颗全球组网卫星在西昌卫星发射中心点火升空，构成系统的颗卫星全部完成发射。已知北斗系统的颗卫星是由静止轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星和中圆地球轨道卫星组成，如图所示，卫星相对地球静止，卫星轨道高度与卫星相同，卫星轨道与卫星轨道共面，已知，地球自转周期为，地球半径为，地球赤道上的重力加速度为，关于这三类轨道卫星，下列说法正确的是( )
A. 卫星与卫星所受向心力大小一定相等
B. 卫星的运行周期大于卫星的运行周期
C. 若卫星周围存在稀薄的大气，经过一段时间，稳定运行后卫星的运行速度会减小
D. 和卫星离地高度为
二、多选题（本大题共3小题，共15.0分）
9.轻杆一端固定的小球绕另一端在竖直面内做圆周运动，杆长，已知重力加速度，以的速度通过最高点，则在最高点( )
A. 杆对小球施加的是拉力
B. 杆对小球施加的是支持力
C. 杆对小球的弹力大小为
D. 杆对小球的弹力大小为
10.火星探测器“天问一号”是由环绕器、着陆器和巡视器三部分组成，总重量达到吨左右，其中环绕器的作用之一是为“祝融号”提供了中继通信，是火星车与地球之间的“通信员”。目前，环绕器已在航天人的精确操控下，进入遥感使命轨道，已知遥感使命轨道离火星表面的距离为，环绕器在遥感使命轨道的运动可视为匀速圆周运动，绕行周期为，火星的半径为，引力常量为，球体体积，则下列说法正确的是( )
A. 火星质量
B. 火星的密度
C. 火星两极的重力加速度
D. 火星的第一宇宙速度
11.如图所示，水平转台上一个质量为的物块分别用长为和的两根细绳系住，两根绳的另外一端分别固定在转轴上的点和点，当转轴未转动时，细绳刚好伸直但无拉力，与转轴的夹角为，绳是松弛状态。已知物块与转台间的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。现让物块随转台一起转动并让转台的角速度从零逐渐增大，当两根绳都被拉直时，绳与转轴间的夹角为，重力加速度取，下列说法正确的是( )
A. 当时，绳中没有拉力
B. 当由逐渐增大到时，物块所受摩擦力保持不变，一直为最大静摩擦力
C. 当时，绳中拉力不为
D. 为保证和都被拉直，转台的角速度应满足
三、实验题（本大题共2小题，共15.0分）
12.在探究物体做圆周运动向心力与质量、轨道半径及线速度关系时用到如图所示的实验装置。与皮带连接的左右两个变速轮塔的半径之比为：，让两个完全相同小球放置在左右两个短槽内，左右两个短槽的半径相等，这是在探究向心力与______ 填“质量”、“半径”或“线速度”的关系，转动手柄后，左右两小球线速度之比为______ ，左右标尺露出的格数之比为______ 。
13.在研究平抛运动的实验中：
下列说法正确的是______ 。
A.安装斜槽时，斜槽末端不水平会导致实验有误差
B.实验时一定要用秒表测平抛运动时间，以便测量平抛的初速度
C.斜槽的粗糙程度会对实验产生影响
D.为减小实验误差，可以用乒乓球代替小钢球进行实验
在某次实验中，以抛点为坐标原点建立坐标系，其中轨迹上点坐标为，重力加速度为，则平抛运动初速度 ______ 用、、表示。
在另一次实验中，用一张印有小方格小方格的边长为的纸记录小球的轨迹，小球从某一位置平抛运动途中的几个位置如图中的、、、所示，可判定点______ 填“是”或“不是”抛出点。由于某种原因导致方格纸上的竖线模糊不清而无法读取数据，实验小组用刻度尺测量出水平距离为，重力加速度取，点速度大小 ______ 可用根号表示。
四、简答题（本大题共2小题，共24.0分）
14.如图所示，一位同学在“流星雨”表演中，用长的轻绳系着质量的小球在竖直面内做圆周运动，小球恰能通过圆周的最高点，当小球运动到最低点时因绳子拉力刚好达到最大承受力而断裂，已知重力加速度大小，绳子最大承受力，小球做圆周运动的最低点到水平地面的高度，不计一切阻力，求：
小球通过圆周最高点速度大小；
小球在最低点速度大小结果可用根号表示；
小球落地点到圆周运动最低点的水平距离结果可用根号表示。
15.一额定功率的汽车质量，在平直路面上从静止开始以的加速度匀加速启动，运动过程中受到大小的恒定阻力，求：
汽车匀速时速度大小；
汽车匀加速的时间；
匀加速运动阶段牵引力做的功。
五、计算题（本大题共1小题，共14.0分）
16.在某次击球训练中，一同学将排球从离地高的处以某一初速度水平击出，球在空中的运动过程中已知重力加速度，求：
在无阻力的情况下，如图甲所示，将球从点以的初速度水平击出，最终从点沿圆弧切线落入地面中的一个圆弧形坑中，试求半径与竖直方向夹角；
将圆弧坑填平后，如图乙所示，在点以的初速度将排球水平击出，球在空中的运动过程中受到水平恒定风力影响，落地前瞬间速度与水平方向成，已知，，求落地点距击球点的水平距离；
在问的条件下，球在空中的运动过程中的最小速度大小。
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：负功表示力对物体的运动起阻碍作用，故A正确；
B.根据
可知，力对物体做功为，可能因为力与运动的方向垂直，故B错误；
C.根据功率的表达式
功率除了与物体所做功的多少有关，还与做功的时间有关，则功率表示做功的快慢，故C错误；
D.平均功率是表示物体在一段时间内平均做功快慢的物理量，而瞬时功率则表示物体在某一瞬间做功的快慢，即
当时间无线趋近于时的功率为瞬时功率，显然，平均功率表示的是平均值，而瞬时功率表示的是瞬时值，二者不一定相等，故D错误。
故选：。
功的含义是：力乘以力的方向上的位移，即；
注意分析功的正负含义；
功率是描述物体做功快慢的物理量。
本题考查力与做功的关系以及功率的意义，要注意明确力和力的方向上的位移是做功的条件。
2.【答案】
【解析】解：做圆周运动的物体，所受合力方向不一定指向圆心，如竖直平面内变速圆周运动，沿切线方向的力改变速度的大小，指向圆心的离充当向心力，故A错误；
B.两个直线运动合成可能是曲线运动，如平抛运动，故B错误；
C.平抛运动的加速度恒为重力加速度，故C错误；
D.物体做曲线运动的条件是合力的方向与速度方向不在同一条直线上，合外力一定不为零，故D正确。
故选：。
做曲线运动的物体速度方向一定变化，速度大小一定变化；匀速圆周运动的所受的合力方向一定指向圆心；平抛运动是匀变速曲线运动；根据物体做曲线运动的条件判断。
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。
3.【答案】
【解析】解：探月卫星仍要受到地球引力的作用，发射速度位于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间，因此发射探月卫星的速度应大于，小于，故A错误；
B.卡文迪许利用扭秤实验测得了引力常量，故B正确；
C.根据开普勒第二定律，地球在远日点速度小于在近日点速度，故C错误；
D.根据规律，同步卫星绕地球在赤道平面内转动，成都不在赤道上，故同步卫星不可能出现在成都正上方，故D错误。
故选：。
卫星受到地球引力的作用，发射速度位于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间；
卡文迪什利用扭秤实验测得了引力常量；
远日点速度小于在近日点速度；
同步卫星绕地球在赤道平面内转动。
本题考查学生对宇宙速度、物理学史、开普勒第二定律、同步卫星规律的掌握，是一道基础题，需要多熟记。
4.【答案】
【解析】解：由做功的计算公式得：
解得：，故ABD错误，C正确。
故选：。
根据功的计算公式，即可求出拉力所做的功。
本题主要考查了恒力做功的求法，公式，适用于恒力做功，要注意明确功取决于力、位移以及力和位移之间的夹角。
5.【答案】
【解析】解：对于摆放在转盘上不同位置的食物，所有食物的角速度大小相同，根据
可知距圆心越远的食物，线速度越大；距圆心距离相同但位置不同的食物所需向心力大小不一定相等，因为食物的质量不一定相等；距圆心距离相同但位置不同的食物的向心加速度大小相等，故B正确，ACD错误。
故选：。
转盘做匀速圆周运动，根据线速度、角速度、半径的关系公式列式，根据距离的变化得出各物理量变化。
本题关键是明确同轴传动角速度相等，然后结合线速度、角速度、半径的关系公式列式分析，基础题目．
6.【答案】
【解析】解：卫星绕地球做匀速圆周运动，由万有引力充当向心力有：，可得：，所以轨道半径越大，线速度越小。而地球赤道上的物体转动的角速度和地球同步卫星的角速度相同，又，可知地球同步卫星的线速度大于地球赤道上的物体随地球自转时的线速度，而近地卫星的轨道半径小于同步卫星的轨道半径，则可知近地卫星的线速度大于同步卫星的线速度，故A错误；
卫星绕地球做匀速圆周运动，由万有引力充当向心力可得，解得：，轨道半径越大，角速度越小，则同步卫星的角速度小于近地卫星的角速度，而同步卫星的角速度等于地球赤道上物体的角速度，故可知近地卫星的角速度大于地球赤道上物体的角速度，即近地卫星的角速度在三者之间最大，而向心加速度，则可知，近地卫星的向心加速度大于在赤道上时的向心加速度，故BC错误；
D.由可知，物体在赤道上随地球自转的角速度等于同步卫星的角速度，但是同步卫星的轨道半径大于地球赤道上物体做圆周运动的轨道半径，因此物体在赤道上随地球自转的向心加速度比它成为同步卫星时的向心加速度小，故D正确。
故选：。
卫星绕地球做匀速圆周运动，由万有引力充当向心力得到线速度表达式，结合同步卫星与赤道上物体角速度相同分析线速度大小；根据万有引力提供向心力分析在赤道上和成为近地卫星后的两种情形下角速度大小；根据向心加速度的计算公式分析向心加速度的大小。
本题主要是考查万有引力定律及其应用，解答本题的关键是能够根据万有引力提供向心力结合向心力公式进行分析。
7.【答案】
【解析】解：由于小明抛出苹果后苹果将做平抛运动，而平抛运动在竖直方向上为自由落体运动，水平方向上为匀速直线运动，且运动时间由高度决定，小强和小圆在同一高度接苹果，则苹果在空中运动的时间相同，但小强离小明的水平距离大于小圆离小明的水平距离，若两人都接到了苹果，则可知小明扔给小强的苹果的初速度要大于扔给小圆的苹果的初速度，故A错误；
：若苹果是同时扔出的，则可知苹果在竖直方向的速度任意时刻相等，但扔给小强的苹果的初速度大于扔给小圆的苹果的初速度，故可知任意时刻两苹果速度的方向均不同，即小强和小圆刚要接住苹果前瞬间，苹果的速度方向不同，故B错误；
C.苹果的瞬时速度等于水平方向速度和竖直方向速度的和速度，竖直方向速度大小任意时刻都相等，又扔给小强苹果的初速度大于扔给小圆苹果的初速度，则可知小强和小圆刚要接住苹果前瞬间，小强接住的苹果瞬时速度较大，故C正确；
D.苹果做平抛运动，运动过程中只受到重力的作用，加速度恒定，为重力加速度，则可知任意时刻速度的变化量相同，故D错误。
故选：。
苹果做平抛运动，将平抛运动分解成水平和竖直方向的直线运动求解
研究平抛运动需将平抛运动分解到水平和竖直方向的直线运动，运用运动学基本公式求解
8.【答案】
【解析】解：、根据万有引力定律可得：，由于卫星与卫星的质量不一定相等，则万有引力不一定相等，故A错误；
B、根据开普勒第三定律可得，卫星的运行轨道半径小于卫星的运行轨道半径，则卫星的运行周期小于卫星的运行周期，故B错误；
C、若卫星周围存在稀薄的大气，经过一段时间，会在较低轨道上做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力有：，解得：，稳定运行后卫星的运行速度会增大，故C错误；
D、卫星为地球同步卫星，根据万有引力提供向心力可得：，其中
根据万有引力和重力的关系可得：
联立解得和卫星离地高度为：，故D正确。
故选：。
根据万有引力定律分析万有引力大小；根据开普勒第三定律分析周期大小；由万有引力提供向心力得到线速度表达式进行分析；根据万有引力提供向心力求解和卫星离地高度。
本题主要是考查万有引力定律及其应用，解答本题的关键是能够根据万有引力提供向心力结合向心力公式进行分析，掌握开普勒第三定律的应用方法。
9.【答案】
【解析】解：小球在竖直平面内做圆周运动，受力沿半径方向和垂直半径方向正交分解，半径方向的合力提供圆周运动的向心力。通过最高点时，小球受重力和杆的弹力作用，假设弹力和重力同向竖直向下，如图所示
那么半径方向合力就有
代入数据计算得出
负号表示杆对小球的作用力方向向上，则杆对小球的施加的力为支持力，大小为，故BC正确，AD错误。
故选：。
对球在最高点进行受力分析，根据牛顿第二定律和向心力公式列式求解。
本题关键对小球受力分析，找出向心力来源；小球所受的弹力，可假定其方向向下，若解出为正，则为拉力；为负，就是支持力。
10.【答案】
【解析】解：、环绕器绕火星做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，得，可得火星质量，故A正确；
B、火星的密度，解得，故B错误；
C、在火星两极，根据重力等于万有引力得：，可得火星两极的重力加速度，故C正确；
D、是探测器距离火星表面处的速度，不是火星的第一宇宙速度，故D错误。
故选：。
环绕器绕火星做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力列式，即可求出火星质量，再求火星密度；在火星两极，根据重力等于万有引力求火星两极的重力加速度；根据线速度与半径的关系求探测器距离火星表面处的速度。
本题主要考查万有引力定律的应用，关键要搞清环绕器做匀速圆周运动的向心力来源，知道在火星两极，重力等于万有引力，即可完成解答。
11.【答案】
【解析】解：、设转台的角速度为时，物块所受静摩擦力刚好达到最大，由牛顿第二定律得：
解得：
可知当时，绳中没有拉力，故A正确；
B、设转台的角速度为时，物块刚要离开转台，转台对物块没有作用力，由牛顿第二定律得：
解得：
当时，物块所受静摩擦力刚好达到最大。当时，物块所受静摩擦力刚好为零，所以当由逐渐增大到时，物块所受摩擦力逐渐减小至零，故B错误；
C、设转台的角速度为时，绳中拉力刚好伸直，绳中拉力仍为，此时绳与转轴间的夹角为，根据牛顿第二定律得：
解得：
所以当时，绳中拉力仍为，故C错误；
D、当和都被拉直时，设绳与转轴间的夹角为，由几何关系有
解得：
设转台的角速度为时，绳拉力刚好为零，根据牛顿第二定律得：
解得：
所以为保证和都被拉直，转台的角速度应满足，故D正确。
故选：。
当物块所受静摩擦力刚好达到最大时，由牛顿第二定律求出此时转台的角速度，再分析当时，绳中有无张力；当物块刚要离开转台时，由牛顿第二定律求出此时转台的角速度，再分析当由逐渐增大到时，物块所受摩擦力变化情况；当绳中拉力刚好伸直时，根据牛顿第二定律求出此时转台的角速度，从而判断出当时，绳中拉力大小；当绳拉力刚好为零，根据牛顿第二定律求出此时转台的角速度，再确定为保证和都被拉直，转台的角速度应满足的条件。
本题的关键要把握隐含的临界状态和临界条件，对物块进行受力分析，由牛顿第二定律列式分析。
12.【答案】线速度 ： ：
【解析】解：两个变速塔轮用皮带传动，当转动手柄时，两个变速塔轮会获得的线速度大小相等，而由可知，变速塔轮半径之比为：，则两个变速塔轮的角速度之比为：，即两个小球的角速度之比为：，而两个小球距转轴中心的距离相等，即半径相等，则可得线速度之比为：，这两个小球转动的半径相等，质量相等，所以该实验是在探究向心力与线速度之间的关系；
由向心力与线速度之间的关系可知，在质量相同，转动半径相同的情况下，向心力之比就等于线速度的平方比，即：：，因为标尺露出的格数表示向心力的大小，因此可以知道左右标尺露出的格数之比为：。
故答案为：线速度；：；：
根据短槽的关系得出对应的探究关系，结合线速度和向心加速度的表达式即可完成分析。
本题主要考查了匀速圆周运动的相关应用，根据实验原理掌握正确的实验操作，结合线速度的表达式和向心力的表达式即可完成分析。
13.【答案】 是
【解析】解：安装斜槽时，为保证做平抛运动，斜槽末端应水平，若不水平会导致实验有误差，故A正确；
B.平抛运动在竖直方向做自由落体运动，根据自由落体运动的规律可求时间，因此实验时不需要用秒表测平抛运动时间，故B错误；
C.斜槽的粗糙程度不会对实验产生影响，只需要小球从同一位置释放即可，故C错误；
D.用乒乓球代替小钢球进行实验受阻力影响太大，误差太大，故D错误。
故选：。
根据平抛运动规律可得：
解得运动的时间：
平抛运动的水平初速度为：
根据匀变速运动的推论可得：，其中
代入数据解得
根据匀变速运动中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，则点竖直方向速度大小
根据运动学公式，点竖直方向速度大小
可判定点是抛出点；
点水平方向速度大小
点速度大小
故答案为：；；是；。
根据研究平抛运动的实验原理和注意事项分析作答；
根据平抛运动的规律求解运动的时间和水平初速度；
根据匀变速运动的推论求时间间隔；根据匀变速运动中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度求点竖直速度；根据匀变速运动公式求点速度；根据匀速运动公式求水平速度，最后求合速度。
解决本题的关键知道实验的原理以及操作中的注意事项，知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，结合运动学公式和推论灵活求解。
14.【答案】解：由于小球恰好能过圆周最高点，故F
由
得
解得
在最低点，由题可知
由
得
解得
由题可得，绳子断裂后，小球将作平抛运动，在竖直方向由
得
在水平方向，由
得
答：小球通过圆周最高点速度大小；
小球在最低点速度速度大小；
小球落地点到圆周运动最低点的水平距离。
【解析】小球恰好能过圆周最高点，重力提供向心力，求速度大小；
在最低点，合力提供向心力，求速度大小；
小球将作平抛运动，在竖直方向由求时间，在水平方向，由，求位移。
本题考查学生对圆周模型和平抛模型的掌握，圆周模型解题关键是合力提供向心力，平抛模型解题关键是竖直方向自由落体，水平方向匀速直线。
15.【答案】解；匀速时牵引力
匀速时速度
代入数据解得
匀加速过程由牛顿第二定律有
代入数据解得
匀加速结束时功率达到额定功率，由
得匀加速阶段的最大速度
设汽车匀加速时间为，由
代入数据解得
设匀加速过程位移为，由
代入数据解得
匀加速过程牵引力的功由
代入数据解得
答：汽车匀速时速度大小为；
汽车匀加速的时间为；
匀加速运动阶段牵引力做的功为。
【解析】当牵引力等于阻力时，速度最大，根据求出匀速时速度大小。
根据牛顿第二定律可以求出汽车以恒定加速度做匀加速运动时的牵引力，根据求得匀加速运动的最大速度，再根据速度时间关系求汽车匀加速运动的时间。
求出汽车做匀加速运动的位移，发动机对汽车做正功，阻力做负功，总功等于动能的变化求解发动机做的功。
本题考查的是机车启动的两种方式，即恒定加速度启动和恒定功率启动．要求同学们能对两种启动方式进行动态分析，能画出动态过程的方框图，公式，指实际功率，表示牵引力，表示瞬时速度．当牵引力等于阻力时，速度最大。
16.【答案】解：设排球平抛落在点的竖直分速度为，由运动学公式可得：
解得：
由题可得
解得
由题可得，在落点竖直分速度不变，仍为，设此时水平分速度为，则根据几何关系可得：
解得
设排球在空中运动时间为，在竖直方向，由
解得
设落点距击球点的水平距离，由
解得：
水平风力产生的加速度大小为：
解得
水平方向
竖直方向
合速度
化简可得。
根据解析式，由于落地时间为
故时，速度取最小值
解得
答：半径与竖直方向夹角为；
落地点距击球点的水平距离为；
球在空中的运动过程中的最小速度大小为。
【解析】根据排球在竖直方向上的运动特点，结合运动学公式和几何关系得出对应角度的大小；
根据排球竖直方向上的运动特点得出运动的时间，再结合运动学公式得出对应的距离；
根据加速度的定义式，结合矢量合成的特点完成分析。
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，结合运动学公式和矢量合成的特点即可完成分析。
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