湖南省雅礼教育集团2021-2022学年高一物理下学期期中试题（Word版附解析）

雅礼教育集团2022年上学期期中考试试卷高一物理一、单项选择题（本题共6小题，每小题4分，共24分，每小题只有一个正确选项）1.以下说法正确的是（　　）A.牛顿提出万有引力定律，并测量出引力常量B.牛顿证明了地面上苹果受到的重力和地球对月亮的吸引力本质是同一种力C.开普勒提出日心说，并指出行星绕太阳转动的轨道为椭圆D.“嫦娥二号”探月卫星的发射速度必须大于【答案】B【解析】【详解】A．万有引力常量由卡文迪什测出，A错误；B．牛顿用月-地检验说明了地面上苹果受到的重力和地球对月亮的吸引力本质是同一种力，B正确；C．日心说由哥白尼提出，C错误；D．月球是地球的卫星，探月卫星的发射速度不需要达到第二宇宙速度，D错误；故选B。2.500米口径的中国天眼（FAST）是世界上已建成的最大的射电望远镜，可监测脉冲星，探测引力波的存在。而引力波是实验验证爱因斯坦相对论的最后一块“拼图”。关于牛顿力学、相对论和量子力学，下列说法正确的是（　　）A.不论是宏观物体，还是微观粒子，牛顿力学都是适用的B.由于相对论的提出，牛顿力学已经失去了它的应用价值C.高速运动的子寿命变长的现象，既能用相对论时空观解释，又能用经典理论解释D.牛顿力学适用于研究宏观物体的低速运动【答案】D【解析】【详解】AD．牛顿力学适用于低速、宏观的情形，故A错误，D正确；B．生活中大多都属于牛顿力学应用的范围，其价值是无可替代的，故B错误；C．经典理论无法解释高速运动的子寿命变长的现象，只能用相对论时空观解释，故C 错误。故选D。3.下列关于万有引力定律理论成就的说法，错误的是（　　）A.已知地球的半径、地球表面的重力加速度和引力常量，可以“称量”出地球的质量B.已知地球的公转轨道半径、地球的自转周期和引力常量，可以估算出太阳的质量C.海王星的轨道是利用万有引力定律计算预言的，因此被称为“笔尖下发现的行星”D.牛顿用月球和太阳的万有引力解释了潮汐现象【答案】B【解析】【详解】A．根据可得故A正确，不符合题意；B．根据可得需要知道地球的公转周期而不是自转周期，故B错误，符合题意；C．海王星的轨道是利用万有引力定律计算预言的，因此被称为“笔尖下发现的行星”，故C正确，不符合题意；D．牛顿用月球和太阳的万有引力解释了潮汐现象，故D正确，不符合题意。故选B。4.如图，缆车的车厢始终保持水平，车厢内某游客站立不动且未扶扶手，下列说法正确的是（　　）A.在加速上升阶段支持力对该游客做正功 B.在匀速上升阶段支持力对该游客不做功C.在减速上升阶段支持力对该游客做负功D.整个上升过程支持力对该游客不做功【答案】A【解析】【分析】【详解】依题意，可知人在整个上升过程中，所受支持力均不为0，根据功的定义由于支持力方向与人位移方向的夹角小于，所以支持力对该游客一直做正功，故选A。5.如图，滑板运动员以速度从离地高度h处的平台末端水平飞出，落在水平地面上。忽略空气阻力，运动员和滑板可视为质点，下列表述正确的是（　　）A.越大，运动员在空中运动时间越长B.越大，运动员落地瞬间速度越小C.运动员落地瞬间速度与高度h无关D.运动员落地位置与大小有关【答案】D【解析】【详解】A．运动员在空中运动为平抛运动，竖直方向做自由落体运动，有解得说明运动员在空中运动时间只与高度有关，与初速度无关，A错误； BC．设运动员落地瞬间在竖直方向的速度为，则有运动员落地瞬间速度大小为，则有说明初速度越大，下落高度越高，落地时的速度越大，BC错误；D．设运动员运动过程的水平位移为x，则有说明运动员落地位置与初速度，下落高度都有关系，D正确；故选D。6.一辆小汽车在水平路面上由静止启动，在前内做匀加速直线运动，5s末达到额定功率，之后保持额定功率运动，其图像如图所示，汽车质量，汽车受到地面的阻力为车重的0.1倍，（g取）则（　　）A.汽车在前内的牵引力为B.汽车的额定功率为C.汽车的最大速度为D.当汽车速度为时，汽车加速度大小为【答案】B【解析】【详解】A．汽车在前内做匀加速运动由牛顿第二定律得 故A错误；B．汽车在5s末功率达到额定功率故B正确；C．当牵引力等于阻力时，汽车达最大速度故C错误；D．当汽车速度为时，则由得故D错误。故选B。二、多项选择题（本题共4小题，每小题5分，共20分，每小题有多个选项符合要求，全部选对得5分，选对但不全得3分，有选错的得0分）7.自行车靠一条链子将两个齿轮连接起来，如图是一个自行车齿轮转动示意图，、是自行车的两个转动齿轮1和2的中心，A和B是齿轮1和齿轮2边上一点，其中齿轮1有24个齿，齿轮2有12个齿，其中齿轮1上有一点C，C点到齿轮中心的距离为齿轮1半径的一半，则（　　）A.A点和B点线速度相等B.B点和C点线速度大小之比：2：1 C.B点和C点的向心加速度之比：4：1D.B点和C点向心加速度相等【答案】ABC【解析】【详解】A．A点和B点是同缘转动，则线速度相等，选项A正确；B．AC两点是同轴转动，则角速度相等，根据v=ωr可知，AC两点的线速度之比为2：1，则B点和C点线速度大小之比为2：1，选项B正确；CD．齿数之比等于周长之比，也等于半径之比；则B点和C点的半径相等，根据可知，向心加速之比4：1，选项C正确，D错误；故选ABC。8.我国的“风云四号”是一颗地球同步卫星（距地高度约），关于“风云四号”，下列说法正确的是（　　）A.可以把该卫星定位在北京正上空B.运行周期大于地球近地卫星的运行周期C.运行速度小于天宫二号轨道舱（距地高度约）的运行速度D.加速度大于天宫二号轨道舱（距地高度约）的加速度【答案】BC【解析】【详解】A．地球同步轨道卫星必须位于赤道平面，故A错误；B．由万有引力公式可知轨道半径越大，运行周期越长，放“风云四号”的周期大于近地卫星的周期，故B正确：C．由万有引力公式 可知轨道半径越大，运行速度越小，故“风云四号”的运行速度小于天宫二号轨道舱的运行速度，故C正确；D．由万有引力公式可知轨道半径越大，加速度越小，故“风云四号”的运行速度小于天宫二号轨道舱的加速度，故D错误。故选BC。9.已知火星的半径为地球半径的，同一个物体在火星表面上的重力只有在地球表面上重力的，由此可以判断（　　）A.火星表面上的重力加速度是地球表面重力加速度的3倍B.火星质量是地球质量的C.火星密度是地球密度的D.若在火星表面上发射卫星，最小发射速度是地球第一宇宙速度的【答案】BD【解析】【详解】A．根据星球表面物体的重力可知火星表面的重力加速度是地球表面重力加速度的，故A错误；B．在是球表面，忽略星球自转，有可得 可得火星的质量是地球质量的，故B正确；C．又可得可知火星的密度是地球密度的，故C错误；D．根据可得可知若在火星上发射卫星，最小发射速度是地球第一宇宙速度的，故D正确。故选BD。10.2021年5月15日7时18分，“天问一号”探测器成功着陆于火星，我国首次火星探测任务着陆火星取得成功。“天问一号”发射后经过地火转移轨道被火星捕获，进入环火星圆轨道，经变轨调整后，进入着陆准备轨道，如图所示。已知“天问一号”火星探测器的火星着陆准备轨道半长轴为a1，周期为T1的椭圆轨道，我国北斗导航系统的中圆地球轨道卫星轨道半径为r2，周期为T2，引力常量为G。则下列判断正确的是（　　）A.B.“天问一号”在A点从环火星圆轨道进入着陆准备轨道时需要开启发动机向前喷气C.“天问一号”在环火星圆轨道A点的加速度大于着陆准备轨道A点的加速度 D.由题目已知数据可以估算火星质量及火星质量和地球质量的比值【答案】BD【解析】【详解】A．由于我国北斗导航系统的中圆地球轨道卫星绕地球运动，而“天问一号”火星探测器在着陆准备轨道上运动时是绕火星运动，中心天体不一样，因此开普勒第三定律不适用，故A错误；B．“天问一号”在A点从环火星圆轨道进入着陆准备轨道时需要减速，所以开启发动机向前喷气，故B正确；C．“天问一号”在环火星圆轨道A点和着陆准备轨道A点受到的万有引力相同，所以由可知加速度相同，故C错误；D．利用中圆轨道卫星可以估算地球质量火星质量和地球质量的比值故D正确。故选BD。三、实验题（本题共2小题，共14分）11.某同学为了探究平抛运动的特点，进行了如下实验：步骤1：探究平抛运动竖直分运动的特点（1）在如图所示的实验中，用小锤击打弹性金属片后，A球沿水平方向抛出，做平抛运动；同时B球自由下落，做自由落体运动。重复实验数次，无论打击力大或小，仪器距离地面高或低，A、B两球总同时落地，该实验表明___________。 A.平抛运动水平方向的分运动是匀速直线运动B.平抛运动水平方向的分运动是匀加速直线运动C.平抛运动竖直方向的分运动是自由落体运动D.平抛运动竖直方向的分运动是匀速直线运动步骤2：探究平抛运动水平分运动的特点（2）如图所示，在探究平抛运动水平分运动的特点时，除木板、小球、斜槽、铅笔、刻度尺。图钉之外，下列器材中还需要的有___________。A.重锤线B.秒表C.天平D.白纸和复写纸（3）用平滑的曲线把小球在白纸上留下的印迹连接起来，得到小球做平抛运动的轨迹，建立直角坐标系，坐标原点选___________。A.斜槽末端端点B.小球在斜槽末端时的球心C.小球在斜槽末端时的球的上端D.小球在斜槽末端时的球的下端【答案】①C②.AD##DA③.B【解析】【详解】（1）[1]A、B两球总同时落地，说明A球在竖直方向的分运动与B球在竖直方向的自由落体运动完全相同，即该实验表明平抛运动竖直方向的分运动是自由落体运动。故选C。（2）[2]需要重锤线确保木板在竖直平面内，也可方便确定坐标轴，还需要白纸和复写纸记录小球平抛过程的位置，不需要测小球的质量，运动时间，也不需要测重力的大小。故选AD。（3）[3]直角坐标系，坐标原点应选在小球做平抛运动的初位置，即小球在斜槽末端时的球心。 故选B。12.用如图所示的实验装置来验证向心力公式。匀质小球由轻绳a和b分别系于一轻质细木架上的A点和C点。当木架绕轴BC匀速转动时，小球在水平面内做匀速圆周运动，绳a在竖直方向、绳b在水平方向。两绳的A、C端分别安装有拉力传感器1、2，重力加速度为g，忽略空气的阻力，实验步骤如下：A.实验之前，测得小球的直径为d，b绳的长度为l；B.使木架绕BC轴匀速转动，并带动小球在水平面内做匀速圆周运动，记录转n圈对应的时间t；C.读出拉力传感器1、2的示数分别为；（1）小球的质量___________；（2）做匀速圆周运动的周期___________；（3）若___________，则向心力公式得到验证。（用、n、t、g、l和d表示）【答案】①②.③.【解析】【详解】（1）[1]小球做匀速圆周运动时，竖直方向二力平衡，则有解得（2）[2]做匀速圆周运动的周期 （3）[3]小球做匀速圆周运动所需要的向心力由绳b的拉力提供，轨迹半径再根据向心力公式求出向心力的值看两者是否相等，若，即则向心力公式得到验证。四、解答题（本题共4小题，共42分）13.如图所示，半径的光滑半圆环轨道处于竖直平面内，半圆环与水平地面相切于圆环的端点A。一小球从A点冲上竖直半圆环，沿轨道运动到B点飞出，g取。如果能实现上述运动，则：（1）小球在B点的最小速度是多少？（2）小球从A点出发的最小速度是多少？【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）小球在B点的最小速度对应小球恰好能经过B点时，对轨道的压力位0，因此有解得 （2）对小球从A到B的过程，由动能定理解得14.2021年10月16日，我国发射了神舟十三号载人飞船，与空间站组合体完成自主快速交会对接，为我国空间站后续建造任务奠定基础。已知神舟十三号与空间站组合体完成对接后在轨道上运行可视为匀速圆周运动，它们飞行圈所用时间为t。已知它们的总质量为m，距地面的高度为h，地球半径为R，引力常量为G。求：（1）神舟十三号与空间站组合体对接后，地球对它们的万有引力的大小F；（2）地球的质量M；（3）地球表面的重力加速度g。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）组合体绕地球运动的周期则所受的万有引力大小为（2）根据万有引力等于向心力解得地球的质量 （3）根据解得15.如图所示，装置由AB、BC、CD三段轨道组成，轨道交接处均由很小的圆弧平滑连接，其中轨道AB段和CD段是光滑的，水平轨道BC的长度，轨道CD足够长且倾角，A、D两点离轨道BC的高度分别为。现让质量为m的小滑块（可视为质点）自A点由静止释放，已知小滑块与轨道BC间的动摩擦因数，重力加速度g取，求：（1）小滑块第一次经过D点时的速度大小；（2）小滑块第一次与第二次经过C点的时间间隔；（3）小滑块最终停止的位置到B点的距离。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）小滑块从A→B→C→D过程中，由动能定理得代入数据解得（2）小滑块从A→B→C过程中，由动能定理得代入数据解得 小滑块沿CD段上滑的加速度大小小滑块沿CD段上滑到最高点的时间由对称性可知小滑块从最高点滑回C点的时间故小滑块第一次与第二次通过C点的时间间隔（3）设小滑块在水平轨道上运动的总路程为，对小滑块运动全过程应用动能定理有代入数据解得故小滑块最终停止的位置距B点的距离为16.如图甲所示，水平圆盘上放有质量分别为m、m、2m的可视为质点的A、B、C三个物体，圆盘可绕过圆盘中心的竖直轴转动。已知A、B、C三个物体与圆盘间的动摩擦因数均为，且，最大静摩擦力视为等于滑动摩擦力。A、O、B、C四点共线，，现将三个物体用轻质细线相连，细线伸直且恰无张力。若圆盘从静止开始转动，其角速度极其缓慢地增大，重力加速度。（1）当增加至时，B、C间细线恰好出现张力，求；（2）当增加至时，A、B、C整体恰好要与圆盘发生相对滑动，求；（3）将A受到的摩擦力大小记为，若，试求出随变化的函数关系，并在图乙中作出的图像。 【答案】（1）；（2）；（3）见解析，【解析】【详解】（1）B、C间细线恰好出现张力，说明C此时达到了最大静摩擦力，由最大静摩擦力提供向心力，有得（2）当角速度为时，A、B、C整体相对圆盘有向BC侧滑动的趋势，故A、B、C受到的摩擦力在图中都向左，且都恰好为最大静摩擦，有记AB间绳子拉力大小为，BC间绳子拉力大小为，对C受力分析，有对B受力分析，有对A受力分析，有解得 （3）当较小时，AB间绳子无张力，此时A所需向心力全部由提供，有当达到时，AB间绳子仍无张力；设当达到某个值时，AB间绳子恰好有张力，此时B、C都受到最大静摩擦力，对C分析，有对B分析有解得当时，AB间绳子有张力，对A分析，有同时B、C都受到最大的静摩擦力，可得由于为正，令，解得所以当时当时代值，综上可得 作的图像如图所示。