2023-2024学年上海市浦东新区川沙中学高一（下）期中物理试卷（含解析）

2023-2024学年上海市浦东新区川沙中学高一（下）期中物理试卷
一、单选题：本大题共12小题，共40分。
1.物体做匀速圆周运动的过程中，不发生变化的物理量是( )
A. 合力 B. 线速度 C. 向心加速度 D. 周期
2.关于功率，下列说法正确的是( )
A. 力做功越多，功率越大 B. 力做功时间越短，功率越大
C. 力做功越快，功率越大 D. 做功的力越大，功率越大
3.某同学为配合值日生打扫地面，将凳子向上搬起后再缓慢放回原处，此过程中该同学对凳子做功的情况是( )
A. 一直做正功 B. 先做正功、再做负功
C. 一直做负功 D. 先做负功，再做正功
4.手指陀螺是现在很流行的一款指尖玩具，拨动之后利用惯性可在指尖做圆周运动，如图所示为一款手指陀螺，陀螺上有两个固定点、，其中比离转动轴远，问当它转动起来后以下说法不正确的是( )
A. 点的周期和点的周期相等 B. 点的角速度和点的角速度相等
C. 点的线速度大于点的线速度 D. 点的向心加速度小于点的向心加速度
5.如图所示，拖拉机后轮的半径是前轮半径的两倍，和是前轮和后轮边缘上的点，若车行进时车轮没有打滑，则( )
A. 点和点的线速度大小之比为：
B. 点和点的线速度大小之比为：
C. 前轮和后轮的角速度之比为：
D. 点和点的向心加速度大小之比为：
6.有关圆周运动的基本模型，下列说法正确的是( )
A. 如图，汽车通过拱桥的最高点时处于超重状态
B. 如图所示的圆锥摆，小球做圆周运动的向心力由绳的拉力和重力的合力提供
C. 如图，同一小球在光滑而固定的圆锥筒内的、位置先后分别在水平面内做匀速圆周运动，则在、两位置圆锥筒对小球的支持力大小不相等
D. 如图，火车转弯超过规定速度行驶时，内轨对内轮缘会有挤压作用
7.如图所示，在皮带传送装置中，皮带把物体匀速传送至高处，在此过程中，下述说法正确的是( )
A. 摩擦力对物体做正功 B. 支持力对物体做正功
C. 重力对物体做正功 D. 合外力对物体做正功
8.卫星“墨子”成功进入离地面高度为的预定圆形轨道，实现了卫星和地面之间的量子通信。此前我国成功发射了第颗北斗导航卫星，属地球同步卫星。下列说法中正确的是( )
A. “墨子”的运行速度大于 B. 北斗可定点于川沙中学上方
C. “墨子”的周期比北斗小 D. “墨子”的向心加速度比北斗小
9.假设地球自转加快，则仍静止在赤道上的物体变大的物理量是( )
A. 地球的万有引力 B. 自转向心力 C. 地面的支持力 D. 重力
10.如图所示，摆球质量为，悬线长度为，把悬线拉到水平位置后放手。设在摆球从点运动到最低点点的过程中空气阻力的大小恒为，则在该过程中( )
A. 重力做功的功率一直增大
B. 悬线的拉力做功为
C. 空气阻力做功为
D. 空气阻力做功为
11.如图所示是“嫦娥三号”环月变轨的示意图。在Ⅰ圆轨道运行的“嫦娥三号”通过变轨后绕Ⅱ圆轨道运行，则下列说法中正确的是( )
A. “嫦娥三号”在Ⅰ轨道的线速度大于在Ⅱ轨道的线速度
B. “嫦娥三号”在Ⅰ轨道的角速度大于在Ⅱ轨道的角速度
C. “嫦娥三号”在Ⅰ轨道的运行周期大于在Ⅱ轨道的运行周期
D. “嫦娥三号”由Ⅰ轨道通过加速才能变轨到Ⅱ轨道
12.如图甲为某同学转动自己手中的笔的过程，该过程可视为圆心为的圆周运动，如图乙所示。已知笔长为，当笔尖的线速度大小为时，笔帽的线速度大小为，则笔帽做圆周运动的加速度大小为( )
A. B. C. D.
二、填空题：本大题共5小题，共24分。
13.牛顿把所有物体之间都存在的相互吸引力叫做______，其计算公式为______，卡文迪什利用______实验测出了引力常量，其值为______。
14.两个相互垂直的力和作用在同一物体上，使物体运动，如图所示，物体通过一段位移时，力对物体做功，力对物体做功，则力与的合力为______，与的合力对物体做的功为______。
15.两颗人造地球卫星，它们的质量之比：：，它们的轨道半径之：：，那么它们所受的向心力之：______，周期之：______。
16.一小球做自由落体运动，在第秒内重力做功，在第秒内重力做功；第秒末重力的即时功率，第秒末重力的即时功率则：______，：______．
17.同轴的两个薄纸圆盘，相距为，以角速度匀速转动，一颗子弹从左边平行于轴射向圆盘，在两盘上留下两个弹孔，两弹空与盘心的连线间的夹角为，则这段时间内圆盘转过的最小角度为______，子弹的速度可能为______．
三、简答题：本大题共3小题，共36分。
18.卫星绕地球做匀速圆周运动时处于完全失重状态，物体对支持面几乎没有压力，所以在这种环境中已无法用天平称量物体的质量，假设某同学在这种环境设计了如图所示的装置图中为光滑的小孔来间接测量物体的质量：给待测物体一个初速度，使它在桌面上做匀速圆周运动，假设只利用航天器中的基本测量工具不使用数字化工具。
物体与桌面间的摩擦力可以忽略不计，原因是______；
实验时需要测量的物理量，除了弹簧秤示数、圆周运动的周期，还需要测量______参考前文，写出需要测量的物理量及代表这个物理量的字母；
待测质量的表达式为 ______用前面给出的字母表示。
19.新能源汽车的研发和使用是近几年的热门话题。一辆测试用的小型电动汽车模型质量在水平的公路上由静止开始匀加速启动，当功率达到后保持功率恒定，匀加速持续的时间是，该车运动的速度与时间的关系如图所示，汽车在运动过程中所受阻力不变，重力加速度取，求：
该车在运动过程中所受阻力大小；
内该车所受牵引力所做的功。
从静止开始到末该车前进的距离。
20.滑板运动是一项惊险刺激的运动，深受青少年的喜爱。如图是滑板运动的轨道，和是两段光滑圆弧形轨道，是一段长的水平轨道。一运动员从轨道上的点以的速度下滑，经轨道后冲上轨道，到点时速度减为零，随后继续从开始无初速度自然滑下，如此往复在轨道中滑行，运动员不再通过蹬地等动作加速或者减速。已知、距水平轨道的高度分别为，，运动员的质量，不计圆弧轨道上的摩擦，取，求：
分别画出运动员在、、轨道上的受力分析图。
运动员第一次经过点、点时的速率各是多少？
运动员与轨道的动摩擦因数为多大？
运动员最终停在轨道时，累计在轨道上运动了多少路程？
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：在描述匀速圆周运动的物理量中，合力、线速度、向心加速度这几个物理量都是矢量，虽然其大小不变但是方向在变，因此这些物理量是变化的；周期是标量，大小不变，故D正确，ABC错误。
故选：。
根据匀速圆周运动的各个物理量特点判断即可。
本题很简单，考查了描述匀速圆周运动的物理量的特点，但是学生容易出错，如误认为匀速圆周运动线速度不变．
2.【答案】
【解析】解：、根据知，力做功越多，功率不一定大。故A错误。
B、根据知，力做功的时间越短，功率不一定大。故B错误。
C、功率是反映做功快慢的物理量，做功越快，功率越大。故C正确。
D、根据知，力越大，功率不一定大。故D错误。
故选：。
功率等于单位时间内所做的功，反映做功快慢的物理量．
解决本题的关键知道功率的定义式和物理意义，知道功率反映做功的快慢，不是反映做功的多少．
3.【答案】
【解析】解：将课桌向上搬起过程中，人对课桌的有向上的作用力，课桌向上运动；故人对课桌做正功；
放下过程，人对课桌的力仍然向上，但运动方向向下；故人对课桌做负功；故B正确，ACD错误；
故选：。
根据课桌的运动分析人对课桌力的方向；再根据功的定义即可明确该同学对课桌做功情况。
本题考查功的性质，要注意明确功的正负只表示力是动力还是阻力，负功表示力是阻力做功；同时注意课桌向下放时人对课桌的作用力是向上的，与重力相互平衡从而使课桌缓慢放下。
4.【答案】
【解析】解：、由于点与点在同一物体上，属于同轴转动，则点的角速度和点的角速度相等，根据角速度和周期的公式：，故可得点的周期和点的周期相等，故AB正确；
、根据线速度角速度公式：，向心加速度公式：可得，由于比离转动轴远，可知点的线速度大于点的线速度，点的向心加速度大于点的向心加速度，故C正确，D错误。
本题选择错误的，故选：。
同轴转动，角速度相等；
同缘传动，线速度大小相等；
向心加速度的公式：；
周期与角速度的关系：；据此，分析解答即可。
解题关键是掌握角速度、线速度、向心加速度的关系。难度不大。
5.【答案】
【解析】解：拖拉机的前后轮属于同缘转动轮，、分别为前轮和后轮边缘上的一点，所以，点和点的线速度大小之比为：，故A错误，B正确；
C.根据
可知，前、后两轮的角速度之比为：，故C错误；
D.由
可知，一定时，向心加速度大小与半径成反比，则、两点的向心加速度大小之比为：，故D错误。
故选：。
传动装置，在传动过程中不打滑，则有：共轴的角速度是相同的，同一传动装置接触边缘的线速度大小是相等的，当线速度大小一定时，角速度与半径成反比；因此根据题目条件可知两点的线速度及角速度关系，据此求解即可。
明确同轴转动的角速度是相同的，同缘转动的线速度大小是相等的，灵活应用线速度、角速度与半径之间的关系分析实际问题。
6.【答案】
【解析】解：、当汽车在拱桥顶端对桥顶的压力为，根据得小于重力，为失重状态，故A错误。
B、小球做圆周运动的向心力由绳的拉力和重力的合力提供，故B正确。
C、设支持力与竖直方向的夹角为，则支持力的大小，两球质量相同，支持力相等，故C错误。
D、火车拐弯时超过规定速度行驶时，由于支持力和重力的合力不够提供向心力，会对外轨产生挤压，即外轨对轮缘会有挤压作用，故D错误。
故选：。
分析每种模型中物体的受力情况，根据合力提供向心力求出相关的物理量，进行分析即可。
此题考查圆周运动常见的模型，每一种模型都要注意受力分析找到向心力，从而根据公式判定运动情况。
7.【答案】
【解析】解：、物体匀速向上运动的过程中，摩擦力的方向沿传送带向上，与运动的方向相同，所以摩擦力做正功。故A正确。
B、支持力的方向与运动的方向垂直，知支持力对物体不做功。故B错误。
C、重力竖直向下，位移斜向上，重力做负功，故C错误；
D、物体匀速上升，动能变化量为零，根据动能定理知，合力做功为零。故D错误。
故选：。
根据力的方向与运动方向的关系判断该力做正功还是负功。根据动能定理，结合动能的变化量判断合力做功情况。
解决本题的关键会根据力的方向与运动的方向判断力的做功情况，当力与速度的方向的夹角，该力做正功，当时，力不做功，当时，力做负功。
8.【答案】
【解析】解：、根据，知道轨道半径越大，线速度越小，第一宇宙速度是绕地球做匀速圆周运动最大的环绕速度，所以“墨子”的运行速度小于地球的第一宇宙速度，故A错误；
B、地球同步卫星只能定点于赤道正上方、故B错误；
C、根据得卫星的周期，所以半径小的卫星“墨子”的周期小，故C正确；
D、根据得卫星的向心加速度，半径小的卫星“墨子”的向心加速度比北斗大，故D错误。
故选：。
根据万有引力提供向心力比较向心加速度、线速度和周期。
解决本题的关键掌握万有引力提供向心力，会根据轨道半径的关系比较向心加速度、线速度和周期。
9.【答案】
【解析】解：设地球质量为，物体质量为，地球半径为；地球自转加快，地球自转角速度增大；
A、物体受到的万有引力不随地球自转角速度变化而变化，故A错误；
B、自转向心力，随角速度增大，向心力增大，故B正确；
C、地面的支持力变小，故C错误；
D、物体受到的重力变小，故D错误；
故选：。
相对于地面静止的物体随地球自转而做圆周运动，物体做圆周运动的角速度与地球自转的角速度相等，应用万有引力定律与牛顿第二定律分析答题．
位于地球赤道上的物体受到的万有引力等于物体受到的重力与物体随地球自转而做圆周运动的向心力．
10.【答案】
【解析】解：、摆球在下落过程中，在重力方向即竖直方向上的分速度先增大后减小，根据重力做功的功率公式知重力做功的功率先增大后减小，故A错误；
B、悬线的拉力始终与速度方向垂直，故悬线的拉力做功为，故B错误；
、空气阻力的大小不变，方向始终与速度方向相反，故空气阻力做功为，故C错误，D正确。
故选：。
根据摆球竖直方向分速度的变化分析重力做功的功率变化；因为悬线的拉力与小球速度始终垂直，所以悬线的拉力对小球不做功；根据空气阻力大小与路程的乘积求空气阻力对小球的做功。
本题关键要明确各力做功的特点，要知道空气阻力做功与路程的有关。重力做功的功率与竖直分速度有关。
11.【答案】
【解析】解：航天器绕星球做匀速圆周运动万有引力提供圆周运动向心力，由此可知：
A、线速度知，轨道上半径大，线速度小，故A错误；
B、角速度知，轨道上半径大，角速度小，故B错误；
C、周期知，轨道上半径大，周期大，故C正确；
D、卫星在较高轨道上到较低轨道上运动时，变轨时是在较高轨道上减速，使得万有引力大于在该轨道上做匀速圆周运动的向心力，从而做近心运动而减小轨道半径，故D错误。
故选：。
万有引力提供圆周运动向心力并由此分析描述圆周运动各物理量与半径间的关系，根据半径关系求解其它物理的变化。
熟悉卫星变轨原理，并掌握万有引力提供卫星做匀速圆周运动的向心力是解题的关键。
12.【答案】
【解析】解：笔尖与笔帽转动的角速度大小相等，设角速度为，设、之间的距离为，、之间的距离为
由可得，，，又，联立解得
笔帽做圆周运动的加速度大小，故C正确，ABD错误。
故选：。
结合题意，对笔尖与笔帽，由列式，联立求解角速度，由公式求解笔帽做圆周运动的加速度大小，由此即可正确求解。
学生在解答本题时，应注意掌握圆周运动中角速度与线速度之间的关系，以及向心加速度的表达式。
13.【答案】万有引力 扭秤
【解析】解：牛顿在前人研究的基础上提出万有引力定律，指出所有物体之间都存在的相互吸引力，并且牛顿把所有物体之间都存在的相互吸引力叫做万有引力，计算公式为：
。
卡文迪许利用扭秤实验测出了引力常量的数值，为：。
故答案为：万有引力，，扭秤，。
根据万有引力的发现以及测量的历史解答即可；
引力常量是有单位的，根据公式确定单位。
本题关键明确万有引力定律的适用条件和万有引力常量的测量，对于物理学史这些常识性问题，关键平时要加强记忆，注重积累。
14.【答案】
【解析】解：两力相互垂直，故合力；
当有多个力对物体做功的时候，总功的大小就等于用各个力对物体做功的和，
由于力对物体做功，力对物体做功，
所以与的合力对物体做的总功就为；
故答案为：；。
已知两力的大小和方向，根据合力的计算方法即可确定合力大小；功是标量，几个力对物体做的总功，就等于各个力单独对物体做功的和。
本题应明确合力与功的计算方法，知道力是矢量，要根据平行四边形定则求解；而功是标量，求标量的和，几个量直接相加即可。
15.【答案】： ：
【解析】解：根据万有引力提供圆周运动向心力，有：

解得
所以，
故答案为：：，：
人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，列出表达式分析讨论即可。
本题关键是抓住万有引力提供圆周运动向心力这一思路，能灵活选择向心力，采用比例法解答。
16.【答案】： ：
【解析】解：小球做初速度为零的匀加速直线运动，所以第一秒和第二秒内的位移之比为：，根据可知：：：；
第一秒末和第二秒末的速度之比为：，根据可知：：
故答案为为：：；：
小球做初速度为零的匀加速直线运动，根据推论，求出第一秒和第二秒内的位移和速度之比，根据及即可求解．
本题主要考查了初速度为零的匀加速直线运动的推论及、的直接应用，难度不大，属于基础题．
17.【答案】 ，
【解析】解：子弹的速度是很大的，一般方法很难测出，利用圆周运动的周期性，可以比较方便地测出子弹的速度．子弹从盘到盘，盘转过的角度
时盘转动的角速度最小为
子弹在、间运动的时间等于圆盘转动时间知：
所以，
故答案为：，，．
根据圆盘的角速度，再由两个弹孔所在的半径间的夹角，及圆盘平行间可求出圆盘转动的角度，注意圆的周期性，从而即可求解．
此题考查圆周运动的周期性，知道二者运动的时间关系，从而即可求解．
18.【答案】物体与接触面间几乎没有压力，摩擦力几乎为零 弹簧秤示数、圆周运动的半径、圆周运动的周期
【解析】解：因为卫星绕地球做匀速圆周运动时处于完全失重状态，物体对支持面几乎没有压力，所以物体与桌面
间的摩擦力可以忽略不计；
物体做匀速圆周运动的向心力由拉力提供，根据牛顿第二定律有：，可知要测出物
体的质量，则需测量弹簧秤的示数，圆周运动的半径，以及物体做圆周运动的周期；
根据得．
故答案为：物体与接触面间几乎没有压力，摩擦力几乎为零；弹簧秤示数、圆周运动的半径、圆周运动的周期；。
物体做圆周运动时，由于物体处于完全失重状态，对支持面没有压力，则物体做圆周运动的向心力由拉力提供，结合牛顿第二定律列出表达式，从而得出待测物体质量的表达式以及所需测量的物理量。
解决本题的关键知道物体做圆周运动向心力的来源，结合牛顿第二定律进行求解。
19.【答案】解：当牵引力等于阻力时，速度达到最大值，则有
可得该车在运动过程中所受阻力大小为
根据图像可知，匀加速阶段加速度大小为，
根据牛顿第二定律有，
则该车在匀加速运动过程中所受牵引力的大小；
内汽车匀加速运动的位移为，
牵引力做的功为
变加速过程中，即内，汽车牵引力的功率恒为
所以该过程中牵引力做的功为：，
则从静止开始到末该车所受牵引力所做的功：；
从静止开始到末由动能定理得：
从静止开始到末该车前进的距离。
答：该车在运动过程中所受阻力大小为；
内该车所受牵引力所做的功为；
从静止开始到末该车前进的距离为。
【解析】根据汽车速度最大时阻力与牵引力平衡求；
根据图像斜率表示加速度，结合牛顿第二定律求。分为匀加速阶段和功率恒定阶段，分别通过动能定理和求牵引力做功，最后相加；
根据动能定理列式计算。
本题考查功率的相关内容，关键要抓住机车的两种启动方式：恒力启动，做匀加速运动，随着速度增加，当功率到达最大时，该过程结束。恒功率启动，随着速度增大，牵引力减小，当牵引力减小到与阻力相等时就匀速运动。
20.【答案】解：由题意，画出动员在三段的受力分析如图所示，
运动员从点到点过程，由机械能守恒定律得：
代入数据解得：
运动员从点到点过程，由机械能守恒定律得：
代入数据解得：
运动员从点到点过程，由动能定理得：
代入数据解得：。
设运动员从点开始在面上滑行的路程为后停止，
由动能定理有：
代入数据解得：，
所以最后停止的位置距离点为。
答：图见解析；
运动员第一次经过点、点时的速率各是、。
运动员与轨道的动摩擦因数为。
运动员最后停在轨道上距点处。
【解析】根据题意，按先重力、后弹力再摩擦力的顺序进行受力分析；
运动员从点滑至点时，只有重力做功，根据动能定理或机械能守恒求解运动员第一次经过
点时的速度；运动员从点到点过程，由机械能守恒定律求运动员第一次经过点时的速度；
运动员从点到点过程，运用动能定理求解动摩擦因数。
运动员最终停在上，对整个过程，根据动能定理求解运动员在滑行的总路程，即可确定最后停在上的位置。
本题运用动能定理时，关键是灵活选择研究的过程，要抓住滑动摩擦力做功与总路程有关。
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