山东省菏泽市2021-2022学年高一物理下学期期中考试试题（Word版附解析）

2021-2022学年度第二学期期中考试高一物理试题（B）2022.4注意事项：1.本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分，考试时间90分钟。2.答题前，考生务必将姓名、班级等个人信息填写在答题卡指定位置。3.考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答。超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1.英国物理学家卡文迪什把自己的扭秤实验说成是“称量地球的重量”，其主要原因是他通过实验较准确地测出了（　　）A.地球的半径B.地球表面的重力加速度C.地球绕太阳公转的周期D.引力常量【答案】D【解析】【详解】英国物理学家卡文迪什把自己的扭秤实验说成是“称量地球的重量”，其主要原因是他通过实验较准确地测出了引力常量，故选D。2.对于匀速圆周运动的物体，下列物理量中不断变化的是（　　）A.转速B.角速度C.周期D.线速度【答案】D【解析】【分析】【详解】匀速圆周运动为曲线运动，线速度大小不变，但方向时刻改变；角速度不变；周期和频率是标量也不变，故ABC错误，D正确。故选D。3.已知两个质点相距为r时，它们之间的万有引力大小为F。若只将它们之间的距离变为2r， 则它们之间的万有引力大小为（）A.4FB.2FC.FD.F【答案】C【解析】【详解】根据万有引力定律可得若只将它们之间的距离变为2r，则万有引力变为原来的。故选C。4.风能是一种绿色能源。如图所示，叶片在风力推动下转动，带动发电机发电，M、N为同一个叶片上的两点，下列判断正确的是（　　）A.M点线速度小于N点的线速度B.M点的角速度小于N点的角速度C.M点的转速大于N点的转速D.M点的周期大于N点的周期【答案】A【解析】【详解】M、N两点转动的角速度相等，转速相等，则周期相等，根据v＝rω知，M点转动的半径小，则M点的线速度小于N点的线速度，BCD错误，A正确。故选A。5.如图所示，一物体随圆盘在水平面内做匀速圆周运动，关于该物体的受力情况，下列说法正确的是（　　） A.物体只受重力和支持力B.物体只受重力和摩擦力C.物体受重力、支持力和摩擦力D.物体受重力、支持力、摩擦力和向心力【答案】C【解析】分析】【详解】物体在水平面上一定受到重力和支持力作用，物体在转动过程中，有背离圆心的运动趋势，因此受到指向圆心的静摩擦力，且静摩擦力提供向心力。故选C。6.如图所示，细绳的一端固定于O点，另一端系一个小球，在O点的正下方钉一个钉子P，小球从左侧一定高度摆下。下列说法中正确的是（　　）A.在摆动过程中，小球所受重力和绳子拉力的合力始终等于向心力B.绳与钉子相碰瞬间，小球的角速度不变C.绳与钉子相碰瞬间，小球的线速度大小不变D.钉子位置离O点越近，绳就越容易断【答案】C【解析】【详解】A．小球做变速圆周运动，重力和绳子拉力的合力在沿绳方向的分力提供向心力，在 沿小球线速度方向的分力作为改变速度大小的切向力，只有小球在最低点时球所受重力和绳子拉力的合力才等于向心力，故A错误；BC．绳与钉子相碰瞬间，小球线速度沿水平方向，而合外力在竖直方向，所以线速度大小不变，而运动半径减小，根据可知小球的角速度增大，故B错误，C正确；D．设小球与钉子相碰瞬间的速度为v，绳的拉力大小为T，根据牛顿第二定律有钉子位置离O点越近，r越大，T越小，绳就越不容易断裂，故D错误。故选C。7.如图所示，相距l的两小球A、B位于同一高度h（l、h均为定值）。现将A向右水平抛出的同时，B自由下落。不计空气阻力，则在A、B与地面发生第一次碰撞前（　　）A.A、B一定能相碰B.A、B一定不能相碰C.A、B有可能相碰D.若A、B能相碰，则两者速度一定相同【答案】C【解析】【分析】【详解】ABC．根据题意，A球做平抛运动，B球做自由落体运动，当B球落地时，此时A球在竖直方向也下落了h，如果A球的水平位移小于l，则A、B两球不相撞，若此时A球的水平位移等于l，则两球刚好相撞，若A球的水平位移大于l，则两球在着地前已经相碰，故A、B错误，C正确；D．若A、B相碰，它们的竖直分速度相同，水平分速度不同，故D错误。故选C。 8.如图所示是中国“天问号”探测器拍摄的火星影像图。已知火星的质量约为地球质量的，半径约为地球半径的。则火星上发射卫星的第一宇宙速度约为地球第一宇宙速度的（　　）A.倍B.倍C.倍D.倍【答案】A【解析】【详解】第一宇宙速度是物体绕星球表面做匀速圆周运动的线速度，根据牛顿第二定律有解得根据上式可推知火星与地球的第一宇宙速度之比为故选A。二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。9.关于平抛运动，下列说法中正确的是()A.平抛运动的轨迹是曲线，所以平抛运动是变速运动B.平抛运动是一种匀变速曲线运动C.平抛运动的水平射程s仅由初速度v0决定，v0越大，s越大D.平抛运动的落地时间t由初速度v0决定，v0越大，t越大 【答案】AB【解析】【分析】【详解】A．平抛运动的轨迹是曲线，运动方向时时刻刻在变化着，故平抛运动是变速运动，A正确；B．平抛运动过程中只受重力作用，合力恒定，为匀变速曲线运动，B正确；CD．平抛运动落地时间由下落高度决定，即水平射程由初速度和落地高度决定，CD错误。故选AB。10.有一河道的通车桥梁，桥面建筑成一定的圆弧形而非水平面，如图所示。若某一汽车行驶在桥面上，下列关于汽车过桥的说法正确的是（　　）A.若车辆安全通过圆弧形桥，在桥顶时处于超重状态B.若车辆安全通过圆弧形桥，车辆通过圆弧形桥顶时速度越大，对桥面的压力越小C.若车辆匀速率通过该桥桥顶，对桥面的压力大小等于车辆所受重力大小D.若圆弧形桥面的半径为R，则车辆通过该桥顶的安全行驶速度不可超过【答案】BD【解析】【详解】A．若车辆安全通过圆弧形桥，汽车在桥顶时，向心加速度方向竖直向下，处于失重状态，故A错误；B．若车辆安全通过圆弧形桥，设汽车通过圆弧形桥顶时的速度大小为v，所受桥面的支持力 大小为N，根据牛顿第二定律有根据上式可知v越大，N越小，根据牛顿第三定律可知车辆对桥面压力越小，故B正确；C．根据B项分析可知，若车辆匀速率通过该桥桥顶，对桥面的压力小于车辆所受重力，故C错误；D．当车辆以最大的安全行驶速度vm通过桥顶时，重力恰好全部提供向心力，即解得故D正确。故选BD。11.水平路面上骑摩托车的人，遇到一个壕沟，其尺寸如图所示。摩托车后轮离开地面后失去动力，可视为平抛运动，g取。若摩托车刚好可以安全落到壕沟对面，则关于摩托车落地时间及刚离开地面时的初速度为（　　）A.0.5sB.1sC.10m/sD.20m/s【答案】BD【解析】【详解】AB．根据图所示，，根据落地时间 A错误B正确；CD．水平位移，根据解得初速度C错误D正确。故选BD。12.机动船在静水中的速度是10m/s，水流速度为8m/s，河宽为100m，假设船想要从一岸到对岸，则下列说法中正确的是（　　）A.船渡河的最短位移为125mB.船过河的最短时间是10sC.此船可能垂直到达对岸D.船相对于地的速度可能达到20m/s【答案】BC【解析】【详解】AC．因船在静水中的速度大于水流速度，通过调整船头方向，让合速度方向垂直河岸，此时，船垂直河岸过河，且位移为渡河的最短位移等于河的宽度，故A错误C正确；B．当船头指向对岸时渡河时间最短，最短时间为故B正确；D．根据矢量合成法则可知，船速和水流速度同向时最大为，则船相对于地速度不可能达到20m/s，故D错误。故选BC。三、非选择题：本题共6小题，共60分。13.两位同学根据不同的实验条件，进行“探究平抛运动特点”的实验： （1）甲同学为了探究平抛运动的小球在竖直方向上的运动特点，用如图1所示的装置进行实验。小锤打击弹性金属片后，A球水平抛出，同时B球被松开，自由下落。关于该实验，下列操作中正确的是_______。A．需要测量两球的质量B．需要测量两球下落的高度C．应改变装置的高度，多次实验D．应选用两个相同的铁球（2）乙同学用如图2所示的装置探究平抛运动水平分运动的特点。以下是本实验的操作步骤：a．调整斜槽，使小球放置轨道末端时，不左右滚动；b．使小球从斜槽上相同位置由静止释放，不断改变水平挡板的竖直高度，并记录下小球落到挡板上的位置；c．将坐标纸上确定的点用________（填“直线”或“平滑曲线”）依次连接。（3）写出一条减小“探究平抛物体的运动”实验误差的方法：_____________________________________。【答案】①.CDDC②.平滑曲线③.见解析【解析】【详解】（1）[1]本实验通过对比两球在竖直方向的运动类型是否一致，即观察两球是否能够同时落地，从而得出平抛运动的竖直分运动为自由落体运动这一结论，为了使结论更具普遍性，应改变装置的高度，多次实验，且为了实现对照并减小阻力的影响，应选用两个相同的铁球，不需要测量两球的质量和两球下落的高度，故AB错误，CD正确。故选CD。（2）[2]为了描绘小球的运动轨迹，坐标纸上确定的点应用平滑曲线连接。（3）[3]减小“探究平抛物体的运动”实验误差的方法有：①小球每次从相同的位置由静止释放，尽量确保每次小球运动到斜槽末端时的速度都相同；②尽量确保斜槽末端切线水平，使小球做平抛运动；③建立坐标系时，应以小球在斜槽末端位置时的球心为坐标原点； ④选取质量适当大些且体积适当小些的球，减小空气阻力的影响；⑤挡板要竖直，防止与小球接触产生摩擦。14.如图甲所示是某同学探究做圆周运动的物体质量、向心力、轨道半径及线速度关系的实验装置，圆柱体放置在水平光滑圆盘上做匀速圆周运动。力传感器测量向心力F，速度传感器测量圆柱体的线速度v，该同学通过保持圆柱体质量和运动半径不变，来探究向心力F与线速度v的关系。（1）该同学采用的实验方法为______；A.等效替代法B.控制变量法C.理想化模型法（2）改变线速度v，多次测量，该同学测出了五组F、v数据，如下表所示：v/（m·s－1）1.01.52.02.53.0F/N0.882.003.505.507.90该同学对数据分析后，在图坐标纸上描出了五个点。①在图乙中作出Fv2图线；______②若圆柱体运动半径r=0.2m，由作出的Fv2的图线可得圆柱体的质量m=______kg。（结果保留两位有效数字） 【答案】①.B②.③.0.18【解析】【详解】（1）[1]该同学采用的实验方法为控制变量法，故选B；（2）[2]作出F-v2图线如图所示做一条过原点的线段，让尽量多的点落在这条线段上，其他点分布线段两侧，如图所示[3]根据向心力公式则由图像可知解得15.某同学在h高度处将石块水平抛出，设石块离开手后做平抛运动，落地点离抛出点的水平距离x=16m，下落时间是2s，如图所示。重力加速度g=10m/s2。求：（1）石块做平抛运动的初速度；（2）石块下落的高度h。 【答案】（1）8m/s；（2）【解析】【详解】（1）石块做平抛运动的初速度为（2）石块下落的高度为16.为了方便研究物体与地球间的万有引力问题，通常将地球视为质量分布均匀的球体。已知地球的质量为M，半径为R，引力常量为G，不考虑空气阻力的影响：(1)求北极点的重力加速度的大小；(2)若“天宫二号”绕地球运动的轨道可视为圆周，其轨道距地面的高度为h，求“天宫二号”绕地球运行的周期。【答案】(1)；(2)【解析】【详解】(1)设北极点的重力加速度为g0，则有解得(2)设“天宫二号”的质量为，其绕地球做匀速圆周运动的周期为，根据万有引力定律和牛顿第二定律有解得 17.如图所示，长为L=1m的刚性轻杆OA可绕O点在竖直平面内做圆周运动，A端连着一个质量m=2kg的小球，g取10m/s2。（1）如果小球恰好能在竖直平面内做完整的圆周运动，求其经过圆周最高点的速度大小；（2）如果小球经过圆周最低点的速度是=3m/s，求在最低点时杆对小球的拉力F2为多大？（3）如果在最高点杆对小球的支持力为F3=4N，求此时轻杆转动的角速度为多大？（可保留根号）【答案】（1）；（2）38N；（3）【解析】【详解】（1）小球由刚性轻杆连接，在圆周最高点可以受到杆的支持力作用，恰好通过圆周最高点的速度为（2）小球经过圆周最低点时，根据牛顿第二定律有解得（3）小球经过圆周最高点时，根据牛顿第二定律有 解得18.地面上有一个半径为R的圆形跑道，高为h的平台边缘上的P点在地面上P′点的正上方，P′与跑道圆心O的距离为L（L＞R），如图所示，跑道上停有一辆小车，现从P点水平抛出小沙袋，使其落入小车中（沙袋所受空气阻力不计）．问：（1）当小车分别位于A点和B点时（∠AOB=90°），沙袋被抛出时的初速度各为多大？（2）要使沙袋落在跑道上，则沙袋被抛出时的初速度在什么范围内？（3）若小车沿跑道顺时针运动，当小车恰好经过A点时，将沙袋抛出，为使沙袋能在B处落入小车中，小车的速率v应满足什么条件？【答案】（1）（2）（3）【解析】【详解】（1）沙袋从P点被抛出后做平抛运动，设它的落地时间为t，则h=gt2解得（1）当小车位于A点时，有xA=vAt=L-R（2） 解（1）（2）得vA=（L-R）当小车位于B点时，有（3）解（1）（3）得（2）若小车在跑道上运动，要使沙袋落入小车，最小的抛出速度为v0min=vA=（L-R）（4）若当小车经过C点时沙袋刚好落入，抛出时的初速度最大，有xc=v0maxt="L+R"（5）解（1）（5）得v0max=（L+R）所以沙袋被抛出时的初速度范围为（L-R）≤v0≤（L+R）（3）要使沙袋能在B处落入小车中，小车运动的时间应与沙袋下落时间相同tAB=（n+）（n=0，1，2，3…）（6）所以tAB=t=解得v=（4n+1）πR（n=0，1，2，3…）．【点睛】本题是对平抛运动规律的考查，在分析第三问的时候，要考虑到小车运动的周期性，小车并一定是经过圆周，也可以是经过了多个圆周之后再经过圆周后恰好到达B点，这是同学在解题时经常忽略而出错的地方．