2022-2023学年广东省佛山市南海区高一（下）期中物理试卷（含解析）

2022-2023学年广东省佛山市南海区高一（下）期中物理试卷
一、单选题：本大题共8小题，共32分。
1.如图所示是某次射门时足球绕过人墙的运动轨迹俯视图。若考虑空气阻力，下列选项中足球飞行时所受合外力与速度的关系可能正确的是( )
A.
B.
C.
D.
2.如图为南海区某森林生态园的一段山地越野路面，自行车以相同的速率先后通过、、三点，关于自行车下列说法正确的是( )
A. 从运动到过程中，重力势能增加 B. 在点处于失重状态
C. 在点向心加速度方向竖直向上 D. 在点最容易爆胎
3.有科幻作品提及太空电梯，设想中太空电梯可连接地球赤道上的固定基地与其正上方同步轨道上的空间站，现升降舱因出现故障被迫留在图示位置，下列说法正确的是( )
A. 太空电梯上各点线速度大小均相同 B. 升降舱的角速度大于空间站的角速度
C. 升降舱的周期等于空间站的周期 D. 若升降舱突然脱离电梯，将做离心运动
4.地铁优化线路节能坡的设计如图所示，车站设在纵断面的坡顶上，若当列车行进到处时发动机关闭，到达站台处正好停下，列车行进过程中阻力不可忽略，则( )
A. 列车从运动到的过程中机械能守恒 B. 列车进站上坡过程中重力做正功
C. 列车进站上坡时部分动能转化为势能 D. 列车出站下坡时势能完全转化为动能
5.中国大型起重机吊装精细化操控有较高的稳定性，现一塔式起重机以额定功率将地面上的重物由静止沿竖直方向吊起，若吊升高度足够且不计额外功，则( )
A. 重物的速度一直增加
B. 重物先做匀加速直线运动后做匀速直线运动
C. 重物所受起重机牵引力保持不变
D. 重物所受起重机牵引力先减小后不变
6.运动员投掷铅球时，把铅球从某一高度以一定初速度斜向上投出，不计空气阻力，下列能表示铅球自投出后至落地前机械能或动能随时间变化的图像是( )
A. B.
C. D.
7.如图为自动控制货品运动的智能传送带，其奥秘在于面板上蜂窝状的小正六边形部件，每个部件上有三个导向轮、、，在单个方向轮子的作用下，货品可获得与导向轮同向的速度，若此时仅控制、两个方向的轮子同时按图示箭头方向等速转动，则货品获得的速度大小为( )
A. B. C. D.
8.小智利用元宇宙模拟载人飞船实现登月，飞船在轨道Ⅱ绕月球做匀速圆周运动，在点变轨后进入登陆轨道Ⅰ，点为登月着陆点，则下列说法正确的是( )
A. 飞船在轨道Ⅱ的速度可能大于
B. 飞船在轨道Ⅱ经过点时的速度小于在轨道Ⅰ经过点时的速度
C. 飞船在轨道Ⅱ上的运行周期大于在轨道Ⅰ上的运行周期
D. 小智登月后用一个弹簧测力计和一质量为的砝码即可估测月球的质量
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
9.对以下物理问题探究过程的认识，正确的是( )
A. 如图探究平抛运动规律的实验利用了类比法
B. 如图装置利用控制变量法探究影响向心力大小的因素
C. 图中卡文迪什扭秤实验装置利用了放大法
D. 图中研究物体沿曲面运动时重力做功的方法为微元法
10.西樵山上的醒狮秋千广受欢迎。如下右图，当质量为的游客可视为质点坐在质量不计的秋千板上，此时绳子与竖直方向成角，人与拴绳子的横梁距离为，如果秋千板摆动经过最低点时速度大小为，重力加速度为，不计人与绳子作用力，则( )
A. 此时人受重力、秋千板支持力及向心力作用
B. 此时人的向心加速度大小为
C. 此时秋千板给人的支持力为
D. 每根绳子对秋千板的拉力大小为
11.一同学在练习射箭，两次分别以不同的速度将箭由同一高度水平射出，如图中箭头所指方向即箭矢射中目标时的速度方向，忽略空气阻力，则以下射箭结果图符合平抛理论的有( )
A. B.
C. D.
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
12.为了探究平抛运动的规律，某同学做了以下实验。
如图是实验装置示意图，在此实验中，下列说法正确的是______。
A.安装斜槽轨道时，其末端需保持水平
B.斜槽轨道必须光滑
C.图中水平挡板每次必须等间距下移
下列关于减小误差的措施，正确的是______。
A.使用体积大质量小的塑料球进行实验
B.降低小球在斜槽轨道的释放高度
C.记录的点迹适当多些并用平滑的曲线连接
一位同学做实验时，忘记了标记平抛运动的抛出点，只记录了、、三点，于是就取点为坐标原点，建立了如图所示的坐标系，平抛轨道上的这三点坐标值图中已标出，小球在、两点之间运动的时间间隔为______，根据图中数据求小球平抛的初速度______。取，计算结果均保留两位有效数字
13.某同学设计了如图甲所示的装置来验证机械能守恒定律。铁架台上固定有带格子的圆弧形背板及拉力传感器，将质量为的小球可视为质点用不可伸长且长度为的轻绳悬挂在传感器上。
请将下列实验步骤按正确顺序排序______
当小球静止在最低点时，记录此时拉力传感器的示数；
改变小球与高度差，重复实验；
保持绳子拉直将小球拉至与高度差为处如图甲中所示，释放小球，记录小球下摆过程中拉力传感器最大示数；
实验过程中获取的数据 ______小球重力填写“大于”或“等于”或“小于”。
若传感器最大示数满足 ______用、、表示时，则可验证小球从初始位置摆至点的过程中机械能守恒定律成立。
该同学采用图像法处理数据。多次实验得出多组和的数据，在坐标纸上描点连线做出图像如图乙所示，理论上图乙中的和数值满足 ______填上合适的数字关系时，则可验证小球下摆过程中机械能守恒定律成立。
四、简答题：本大题共3小题，共34分。
14.光滑水平地面上，轻弹簧右端固定于挡板，有一物块在恒力的作用下由静止水平向右运动，从物块接触弹簧至到达最右端的过程中弹簧在弹性限度内，回答下列问题：
画出物块压缩弹簧过程中某一时刻物块的受力分析示意图。
物块压缩弹簧过程中物块与弹簧组成的系统机械能如何变化？请说明理由。
小明同学认为物块最终将停留在最右端，你认同他的判断吗？为什么？
15.食品加工厂包装饺子的一道工序可简化为如图所示模型，饺子离开传送带时与传送带共速，已知饺子抛出点与接收槽口的高度差为，槽高为，槽壁厚度不计，传送带边缘与接收槽边缘的水平距离分别和，现一质量为的可视为质点的饺子离开传送带。忽略空气阻力，取槽底所在平面为零势能面，重力加速度为。求：
该饺子在点的重力势能；
饺子从离开传送带到直接落在槽底的时间；
为保证饺子能落入槽口内，判断传送带运转速度范围。
16.轨道赛车是广受欢迎的儿童玩具，下边图甲为赛车实物，其车盘底部导向杆对准轨道凹槽使得赛车不轻易脱轨；图乙为轨道简化示意图，其中、、段为直轨道，由多个长为的直板拼接而成，为半圆形水平弯道，其半径，所能承受最大的侧向压力为，和可视为竖直平面内半径为的圆形轨道，、、、均为轨道最低点。设赛车在水平轨道所受阻力大小恒为，不计所有圆轨道对赛车的阻力，赛车的质量为。重力加速度。求：
赛车匀速过弯道的最大速率；
若赛车无动力行驶时恰好能通过竖直圆轨道的最高点，求赛车在该轨道最低点时对轨道的压力大小；
若段拼接了块直板，段拼接了块直板，某次赛车以的速度经过点后不施加动力，已知赛车能通过第一个竖直圆轨道，求赛车最后停留位置。
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：足球在空中做曲线运动，速度方向为轨迹上该点的切线方向，力的方向指向轨迹的凹侧，且运动轨迹要夹在合力与速度之间，因为受到空气阻力，足球减速，故D正确，ABC错误。
故选：。
曲线运动某点的速度方向沿该点的切线方向，力的方向指向轨迹的凹侧。
本题考查曲线运动，解题关键是掌握曲线运动的速度方向和受力的方向的特点。
2.【答案】
【解析】解：、从运动到过程中，高度增加，重力做负功，则重力势能增加，故A正确；
B、在点，向心力指向圆心，所以该点的加速度向上，处于超重状态，故B错误；
C、根据圆周运动向心加速度的方向，可知在点向心加速度方向竖直向下，故C错误；
D、根据受力分析，结合向心力的来源，有，运动半径越小，支持力越大，故在点最容易爆胎，故D错误。
故选：。
首先，根据重力做功与重力势能的关系判断从运动到过程中重力势能如何变化；
其次，根据点的加速度方向判断处于超重还是失重；
接着，根据向心加速度的定义判断点向心加速度的方向；
最后，根据向心力的来源判断在哪个点最容易爆胎。
本题考查了向心力和向心加速度的相关知识，解决本题的关键是理解向心力的来源以及向心加速度的方向。
3.【答案】
【解析】解：、根据题意可知，太空电梯上各点角速度大小相同，则升降舱的角速度等于空间站的角速度，根据可知，太空电梯上各点线速度大小不相同，故AB错误；
C、根据可知，升降舱的周期等于空间站的周期，故C正确；
D、根据可知，升降舱所在位置的卫星角速度大于现在升降舱的角速度，所以升降舱突然脱离电梯，万有引力大于所需向心力，将做近心运动，故D错误。
故选：。
太空电梯上各点角速度大小相同，根据分析线速度关系；根据分析升降舱的周期与空间站的周期的关系；若升降舱突然脱离电梯，根据万有引力与向心力的关系，分析其运动情况。
本题中升降舱与空间站共轴转动，要抓住太空电梯上各点角速度大小相等，要注意只有位置达到同步卫星的高度的点由万有引力提供向心力。
4.【答案】
【解析】解：、依题意，列车行进过程中阻力不可忽略，则列车从运动到的过程阻力做负功，其机械能减小，故A错误；
B、列车进站上坡过程中高度增大，重力做负功，故B错误；
C、列车进站上坡时一部分动能转化为势能，还有一部分动能转化为内能，故C正确；
D、列车出站下坡时势能一部分转化为动能，还有一部分转化为内能，故D错误。
故选：。
列车行进过程中阻力做负功，其机械能减小。列车进站上坡过程中重力做负功，动能转化为势能和内能。列车出站下坡时势能转化为动能和内能。
分析本题时，要注意阻力不可忽略，阻力做负功，列车的机械能减小，一部分机械能转化为内能。
5.【答案】
【解析】解：、起重机以额定功率将地面上的重物由静止沿竖直方向吊起，满足，起重机保持额定功率不变，随着速度逐渐增大，绳子的拉力逐渐减小，合力逐渐减小，则加速度逐渐减小，当拉力减小到等于重力时，加速度为零，此后重物做匀速直线运动，所以重物的速度先增大后不变，故A错误；
B、根据运动过程的分析可知，重物先做加速度逐渐减小的变加速运动，后做匀速直线运动，故B错误；
、重物所受起重机牵引力先逐渐减小，后等于重力，保持不变，故C错误，D正确；
故选：。
根据分析重物所受起重机牵引力的变化，由牛顿第二定律分析加速度的变化，进而判断重物速度的变化。
本题属于机车恒定功率启动的类型，根据功率公式分析牵引力的变化，运用牛顿第二定律分析加速度的变化。知道重物的加速度为零时做匀速直线运动。
6.【答案】
【解析】解：、铅球自投出后至落地前，不计空气阻力，只有重力做功，则铅球机械能守恒，所以铅球自投出后至落地前机械能不随时间变化，故A正确，B错误；
、铅球离手后，铅球在上升过程中，质量不变，速度不断减小，动能不断变小，到达最高点时水平方向速度不为，此时动能不为，故CD错误。
故选：。
不计空气阻力，铅球自投出后至落地前机械能守恒。在上升过程中，动能减小，到达最高点时，动能不为零。
解答本题时，要明确铅球的运动情况，关键要知道铅球做斜抛运动，到达最高点时速度不为零，动能不为零。
7.【答案】
【解析】解：物体参与了两个方向的运动，两个分速度的夹角为，根据速度合成可知，合速度为
故ABD错误，C正确。
故选：。
根据运动的分解与合成求解合速度。
本题考查运动的分解与合成，要求学生熟练掌握运动的分解与合成的基本规律和应用。
8.【答案】
【解析】解：根据万有引力提供向心力可得
解得
可知飞船在轨道Ⅱ的速度小于月球的第一宇宙速度，又因为地球的第一宇宙速度大于月球的第一宇宙速度。所以飞船在轨道Ⅱ的速度小于。故A错误；
B.飞船在轨道Ⅱ经过点时减速变轨可以进入轨道Ⅰ，所以飞船在轨道Ⅱ经过点的速度大于在轨道Ⅰ经过点时的速度。故B错误；
C.根据开普勒第三定律有
飞船在轨道Ⅱ上的半径大于在轨道Ⅰ上的半长轴，可知飞船在轨道Ⅱ上的运行周期大于在轨道Ⅰ上的运行周期。故C正确；
D.小智登月后用一个弹簧测力计和一质量为的砝码，根据
可以计算出月球表面的重力加速度，根据重力与万有引力近似相等
可知，月球半径未知，所以不能估测月球的质量。故D错误。
故选：。
根据环绕速度和发射速度比较判断；根据向心运动分析判断；根据开普勒第三定律判断；根据重力与万有引力近似相等判断。
本题关键掌握根据万有引力提供向心力推导相关物理量。
9.【答案】
【解析】解：、研究平抛运动，将平抛运动分解为水平的匀速直线运动和竖直的自由落体运动，故为化曲为直法，故A错误；
B、图中“探究向心力大小与质量、角速度、轨道半径的关系”实验中，运用了控制变量法，故B正确；
C、图中所示为“利用库仑扭秤装置探究库仑力”的实验，此实验中运用了微小形变放大法，故C正确；
D、图中研究物体沿曲面运动时重力做功，采用极限思想将曲线变成小的直线运动进行分析，采用了微元法的思想，故D正确。
故选：。
明确各个实验的实验原理，清楚实验方法，了解物理中各种思想方法的应用如放大法、对比实验法、控制变量法等。
本题是对物理思想和方法的考查，在高中物理学习过程中，会遇到不同研究问题的方法，这些方法对我们的学习有很大的帮助，在理解概念和规律的基础上，要注意方法的积累。
10.【答案】
【解析】解：人受重力、秋千板支持力作用，重力、支持力的合力提供向心力，故A错误；
B.根据向心加速度公式可知人的向心加速度为
故B正确；
C.对人根据牛顿第二定律
所以
故C正确；
D.对秋千板，有
根据牛顿第三定律有
解得
故D错误。
故选：。
根据向心力来源分析判断；根据向心加速度公式判断；根据牛顿第二定律判断；根据平衡条件计算。
本题关键掌握向心力来源的分析和利用牛顿第二定律求解。
11.【答案】
【解析】解：设速度偏转角为，根据平抛运动规律得
竖直方向上做自由落体运动，
水平方向上做匀速直线运动，
解得
、由于竖直高度相同，水平位移大的，速度偏转角小，故A错误，B正确；
、由于水平位移相同，下落高度大的速度偏转角大，故C错误，D正确。
故选：。
射出的箭做平抛运动，利用分解思想分析，水平位移一样，箭的末速度的方向于竖直方向的夹角不同，利用公式可以分析时间关系，继而可以判断高度关系。
研究平抛运动的方法是把平抛运动分解到水平方向和竖直方向去研究，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动，通过运动学的基本公式解题，本题难度适中。
12.【答案】
【解析】解：安装斜槽轨道时，使其末端保持水平，使小球离开轨道时具有水平初速度，做平抛运动，故A正确；
B.每次小球应从同一高度由静止释放，小球离开水平轨道做平抛运动的初速度相同，斜槽轨道不必光滑，故B错误；
C.挡板只要能记录下小球下落在不同高度时的位置即可，不需要等间距下移，故C错误。
故选：。
使用体积大质量小的塑料球进行实验会增加空气阻力的影响，误差增大，故A错误；
B.降低小球在斜槽轨道的释放高度，则抛出时速度降低，空气阻力减小，误差减小，故B正确；
C.记录的点迹适当多些并用平滑的曲线连接，可以更抛的轨迹，误差更小，故C正确。
故选：。
根据图中数据可知相邻点迹间的时间间隔相等，设为，则竖直方向上根据
其中，
代入解得
水平方向有
其中
代入解得
故答案为：；；；
根据平抛运动实验的注意事项分析斜槽的正确安装；每次实验时，要使小球从斜槽上的同一位置静止释放小球，斜槽不需要光滑；向下移动挡板时，不需要等距离移动，据此分析作答；
平抛运动在竖直方向做自由落体运动，根据匀变速运动的推论求解时间间隔，再根据匀速运动公式求水平初速度。
本题考查平抛运动中的实验，本题的关键是根据匀变速运动的推论求解时间间隔。
13.【答案】 等于
【解析】解：实验步骤按正确顺序排序：当小球静止在最低点时，记录此时拉力传感器的示数；保持绳子拉直将小球拉至与高度差为处如图甲中所示，释放小球，记录小球下摆过程中拉力传感器最大示数；改变小球与高度差，重复实验；
小球自由静止在最低点时，根据平衡条件有：
若小球从初始位置摆至点的过程中机械能守恒定律成立，则有：
小球摆至点时细线拉力最大，等于此时传感器最大示数，设为，由牛顿第二定律可得：
联立解得：
故传感器最大示数满足此式时，可验证小球从初始位置摆至点的过程中机械能守恒定律成立。
把上面的拉力表达式变形可得：
图像的斜率：
整理解得：
图像的纵截距：
联立以上两式解得：
故理论上图乙中的和数值满足关系时，则可验证小球下摆过程中机械能守恒定律成立。
故答案为：；等于；；。
根据实验原理排列三个实验步骤的顺序；
根据小球在点静止，由平衡条件求拉力与重力的关系；
假设机械能守恒定律成立，由牛顿第二定律结合向心力公式求解的表达式；
由的结论，结合图像的斜率和截距求解、的具体值，得到的具体表达式，比较两表达式可以知道二者的关系。
本题考查了利用圆周运动来验证机械能守恒定律的实验，解析实验测量速度或动能的原理是关键，应用由牛顿第二定律结合向心力公式求解小球在最低点的速度从而确定动能增加量。利用图像处理实验数据和验证试验结果是常用的方法。
14.【答案】解：物块压缩弹簧过程中某一时刻物块受到重力，恒力，地面的支持力和弹簧的弹力，如图所示。
物块压缩弹簧过程中，物块与弹簧组成的系统机械能一直增大，因为除弹簧的弹力做功之外，恒力一直做正功，根据功能关系可知系统的机械能一直增大。
小明同学的判断错误，物块最终不会停留在最右端，而是做往复运动，因为最开始时；物块向右加速，当时，物块的速度最大，此后，物块做减速运动，当物块的速度减为零后，物块会向左先加速后减速，运动一直重复下去。
答：见解析；
系统的机械能一直增大；
小明同学的判断错误，理由见解析。
【解析】地面光滑，物块不受摩擦力，按重力、弹力的顺序分析其受力情况。
物块压缩弹簧过程中，分析除重力和弹力以外其他力做功情况，来判断系统机械能的变化情况。
根据物块的受力情况分析其运动过程，判断物块最终能否停留在最右端。
本题考查分析物体受力情况和运动情况的能力，要抓住弹簧弹力的可变性进行动态分析；同时要明确合力与速度同向时加速，合力与速度反向时减速。
15.【答案】解：取槽底所在平面为零势能面，饺子在点的高度为，则该饺子在点的重力势能为
饺子离开传送带后做平抛运动，直接落在槽底时，竖直方向有
解得：
设饺子在点速度为时刚好到达点，则有
，
解得：
设饺子在点速度为时刚好到达点，则有
，
解得：
由于饺子离开传送带时与传送带共速，则为保证饺子能落入槽口内，传送带运转速度范围为
答：该饺子在点的重力势能为；
饺子从离开传送带到直接落在槽底的时间为；
传送带运转速度范围为。
【解析】取槽底所在平面为零势能面，饺子在点的高度为，根据求该饺子在点的重力势能。
饺子离开传送带后做平抛运动，竖直方向做自由落体运动，根据下落的高度计算时间。
研究两种临界情况：饺子刚好到达点或刚好到达点，根据平抛运动的规律求解对应的初速度大小，即可得到传送带的速度范围。
解答本题的关键要明确饺子的运动情况，熟练运用运动的分解法处理平抛运动，要把握隐含的临界情况和临界条件。
16.【答案】解：设赛车匀速过弯道的最大速率为，则有
解得：
赛车恰好能通过轨道的最高点时，则有

从轨道最低点到最高点的过程，由机械能守恒定律得
在最低点，对赛车，由牛顿第二定律得
解得：
由牛顿第三定律知赛车对轨道的压力大小为。
赛车从到，由动能定理得
解得：
从点上升，由机械能守恒得
解得：，则
故赛车原路返回水平面，在水平面上滑行过程，由动能定理得：
解得赛车在水平面上向左滑行距离：
故赛车停在距离点左边处。
答：赛车匀速过弯道的最大速率为；
赛车在该轨道最低点时对轨道的压力大小为；
赛车停在距离点左边处。
【解析】赛车匀速过弯道时，水平侧向压力提供小车做圆周运动的向心力，侧向压力最大时，速度最大，根据牛顿第二定律求解最大速率。
赛车无动力行驶时恰好能通过竖直圆轨道的最高点时，由重力提供向心力，根据牛顿第二定律求出赛车通过轨道最高点时的速率。从该轨道最低点到最高点的过程，利用机械能守恒定律求出赛车通过最低点时的速率。在最低点，根据牛顿第二、第三定律求解赛车对轨道的压力大小。
赛车从点到点，由动能定理求赛车到达点的速率。由机械能守恒定律求出赛车在轨道上上升的高度，再由动能定理求出赛车在水平面上运动的路程，从而确定其最后停留位置。
解答本题时，要抓住赛车能通过圆轨道最高点的临界条件：重力提供向心力。运用动能定理时，要灵活选择研究过程，分析各力做功情况。
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