上海市上海中学2021-2022学年高一物理下学期期中试题（Word版附解析）

上海中学2021学年第二学期期中阶段练习高一物理试题高一___________班学号___________姓名___________成绩___________注意：答案请填写在答题纸上，做在试题纸上无效一、单项选择题I（每小题3分，共24分。以下各题只有一个答案是正确的。）1.匀速圆周运动中可以描述质点位置变化快慢和方向的物理量是（　　）A.转速B.角速度C.线速度D.向心加速度【1题答案】【答案】C【解析】【详解】描述质点位置变化快慢和方向的物理量是速度，在匀速圆周运动中指的是线速度，故ABD错误，C正确。故选C。2.简谐运动属于（　　）A.直线运动B.曲线运动C.匀变速运动D.变加速运动【2题答案】【答案】D【解析】【详解】AB．简谐运动，可能是直线运动，比如弹簧振子；也可能是曲线运动，比如单摆，故AB错误；CD.简谐运动中，回复力的大小与偏离平衡位置的位移成正比，不断变化，所以加速度也不断变化，则简谐运动属于变加速运动，故C错误，D正确。故选D。3.地球绕太阳公转的角速度大小约为（　　）A.B.C.D.【3题答案】【答案】D 【解析】【详解】地球绕太阳公转的周期是一年，角速度故选D4.如图，在水平面上转弯的摩托车，提供向心力是（　　）A.重力B.支持力C.静摩擦力D.重力和支持力的合力【4题答案】【答案】C【解析】【详解】摩托车在水平路面上转弯时受到重力、支持力、牵引力以及指向圆心的静摩擦力，所需的向心力是由静摩擦力提供。故选C。【点睛】本题考查了向心力来源问题，通过受力分析找到指向圆心的合外力。5.如图所示的实验是“吹球实验”：在水平光滑桌面上，一个乒乓球沿斜面滚下后做直线运动，某同学就趴在桌面上某个位置正对乒乓球吹气，保证气流对乒乓球的作用力总是与桌边垂直。为了要使乒乓球经过指定“虚线框”位置，则该同学可以选择的位置是（　　）A位置1B.位置2C.位置3D.以上位置都可以【5题答案】 【答案】A【解析】【详解】同学对乒乓球吹气时，气流对乒乓球的作用力总是与桌边垂直，则乒乓球在光滑桌面沿原方向做匀速直线运动，同时在吹气的方向做加速直线运动，实际运动为曲线运动，所以为了使乒乓球经过指定“虚线框”位置，应该提前吹气，故A正确，BCD错误。故选A。6.一个弹簧振子，第一次被压缩x后释放做自由振动，频率为f1；第二次被压缩后释放做自由振动，频率为f2，则（　　）A.B.C.D.不能确定【6题答案】【答案】B【解析】【详解】弹簧振子的振动频率由振动系统本身性质（振子质量和弹簧的劲度系数）决定，与振子的振幅无关，所以，故选B。7.如图，人造地球卫星在椭圆轨道上运动，它在近地点A和远地点B加速度大小分别为和，则（　　）A.B.C.D.不能确定【7题答案】【答案】A【解析】【详解】根据牛顿第二定律解得 由图可知所以故选A。8.某弹簧振子沿x轴的简谐运动图象如图所示，下列说法正确的是（　　）A.周期是B.振幅是C.振子在和两个时刻加速度相同D.振子在和两个时刻速度不同【8题答案】【答案】D【解析】【详解】AB．由振动图象可得，振子的振动周期为4s，振子的振幅为5cm，故AB错误；C．由振动图象可得，t=1s时，振子振子的位移为正向最大，速度为零，加速度为负的最大值；t=3s时，振子位于负方向上最大位移处，速度为零，加速度正向最大，故C错误；D．由振动图象可得，t=2s时，振子位于平衡位置正在向下运动，振子的位移为零，速度为负向最大；t=4s时，振子位于平衡位置正在向上运动，振子的速度为正向最大，故D正确。故选D。二、单项选择题Ⅱ（每小题4分，共16分。以下各题只有一个答案是正确的。）9.已知地球近地卫星的周期为，同步卫星的周期为，万有引力常量为G，则地球的平均密度为（　　） A.B.C.D.【9题答案】【答案】A【解析】【详解】设地球半径为R，对近地卫星得则地球平均密度为故选A。10.某单摆在做小角度摆动，以下做法会改变它周期大小的是（）A.仅增大摆球质量B.仅减小摆角C.在摆球上施加一个竖直向下的恒力D.让摆球带正电，悬点处也有一带正电的小球【10题答案】【答案】C【解析】【详解】AB．由单摆的周期公式可知，摆球质量与周期无关，摆角与周期有关，A错误，B错误；C．在摆球上施加一个竖直向下的恒力，等效重力加速度大于g，即周期变小，C正确； D．让摆球带正电，悬点处也有一带正电的小球，合力的切向分量不变，为重力沿切线方向的分力，故等效重力加速度为g，即周期不变，D错误。故选C。11.将两个完全相同的小球放在距离地面同一高度位置。让小球A静止释放，之后小球B以速度水平抛出，空气阻力不计。那么在B球抛出后、两小球落地前，相等时间间隔内两小球动量的增量满足（　　）A.大小相等、方向相同B.大小相等、方向不同C.大小不等、方向相同D.大小不等、方向不同【11题答案】【答案】A【解析】【详解】两小球运动时都是只受重力，所以由动量定理可知，在B球抛出后、两小球落地前，相等时间间隔内两小球动量的增量大小相等，方向相同，故A正确，BCD错误。故选A。12.已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的万有引力为零。如图，O为球心，A、B为直径上的两点，现沿着AB将均匀球壳分为左右两部分，移去左半球壳，在AO上的C点放置一个质点。那么右半球壳对该质点的万有引力方向可能是（　　）A.1B.2C.3D.4【12题答案】【答案】C【解析】【详解】现在将左半部分球壳补上恰好是一个完整的球壳，因为质量分布均匀的球壳对壳内 物体的万有引力为零，可知整个球壳对C处引力为零，这个引力是左右两个半球壳分别对C处质点产生的引力的合力，根据力的合成和分解和这两个分力大小相等且对称，可知右半球壳对该质点的万有引力方向可能是沿3的方向。故选C。三、填空题（每小题4分，共16分。）13.万有引力定律是由物理学家____发现的，万有引力常量G的单位是______。【13题答案】【答案】①.牛顿②.【解析】【详解】[1]万有引力定律是由物理学家牛顿发现的；[2]根据万有引力定律的公式解得力F的单位为N，距离r的单位为m，质量m的单位为kg，可知万有引力常量G的单位是。14.如图从足够长斜面上的顶点A水平抛出一个小球，斜面倾角为，初速度为。则经过___________时间小球落到斜面上；在此过程中小球的位移大小为___________。【14题答案】【答案】①.②. 【解析】【详解】[1]小球落到斜面上时，有得[2]小球的位移大小为15.“火星冲日”是难得一见的自然现象，最近一次的发生时间是2020年10月。“火星冲日”指的是当地球恰好运行到火星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线的现象。已知火星和地球的轨道半径之比为，则火星的公转周期为___________年；火星相邻两次冲日的时间间隔为___________年。【15题答案】【答案】①.1.8②.2.2【解析】【详解】[1]根据开普勒第三定律代入数据解得[2]设至少再次经过t火星再次冲日，则 解得t=2.2年16.如图，某物体以初速度从原点出发沿x轴正方向运动，其加速度a随位置x的关系如图所示，则该物体的运动___________简谐振动（选填“是”或“不是”），你的理由是___________。【16题答案】【答案】①.不是②.见解析【解析】【详解】[1][2]由图像可知，物体在原点受力平衡，原点是平衡位置，加速度方向远离平衡位置，而简谐运动的加速度是指向平衡位置的，故运动不是简谐运动。四、实验题（共10分）17.在“探究向心力大小与半径、角速度、质量关系”的实验中，主要的实验方法是___________，向心力大小的测量会使用到___________传感器，角速度的测量会使用到___________传感器。【17题答案】【答案】①.控制变量法②.压力③.速度【解析】【详解】[1]在研究物体的“探究向心力的大小与质量、角速度和半径之间关系”四个物理量的关系时，由于变量较多，因此采用了“控制变量法”进行研究，分别控制其中两个物理量不变，看另外两个物理量之间的关系。[2]测量力大小常用的传感器，压力传感器。 [3]根据，角速度可以根据测量速度和运动半径来转换。故采用速度传感器来测量线速度，再换算成角速度。18.在“研究平抛运动”实验中，以小钢球离开轨道末端时球心位置为坐标原点O，建立水平与竖直坐标轴。让小球从斜槽上离水平桌面高为h处静止释放，使其水平抛出，通过多次描点可绘出小球做平抛运动时球心的轨迹，如图所示。在轨迹上取一点A，读取其坐标。（1）根据题目所给信息，小球做平抛运动的初速度大小___________。（2）在本实验中要求小球多次从斜槽上同一位置由静止释放的理由是___________。【18题答案】【答案】①.②.确保小球每次离开轨道末端时的速度相同【解析】【详解】（1）[1]小球从O到A做平抛运动的时间为小球做平抛运动的初速度大小为（2）[2]为了能绘制出小球做平抛运动的轨迹，需要小球每次做平抛运动的轨迹相同，这就需要小球每次离开轨道末端时的速度相同，所以要求小球多次从斜槽上同一位置由静止释放。 五、计算题（19题10分，20题11分，21题13分，共34分。在列式计算、逻辑推理以及回答问题过程中，要求给出必要的图示、文字说明、公式、演算等，并在规定区域内答题。）19.质量为M的汽车在拱形桥上行驶，桥面的圆弧半径为R，当汽车对桥面的压力恰好为零时，求：（1）汽车的行驶速度大小v；（2）此时质量为m的驾驶员与座椅之间的弹力大小；（3）接（1）问，取，R取地球半径，，试计算（1）问中v的数值并由此说明这种条件下汽车的运动情况。【19题答案】【答案】（1）；（2）0；（3）见解析【解析】【详解】（1）对汽车受力分析可知，重力提供其需要的向心力，即所以此时汽车的行驶速度大小为（2）对人受力分析有解得（3）由题意代入数据得即速度达到地球的第一宇宙速度，故这种条件下汽车将绕地球做匀速圆周运动。20.如图，一个光滑的圆锥体固定在水平桌面上，其轴线沿竖直方向，母线与轴线之间的夹角为。一条长度为L的轻质细绳，一端的位置固定在圆锥体的顶点O 处，另一端拴着一个质量为m的小球。设小球在水平面内做匀速圆周运动的速率为v，绳的拉力为F。（1）当小球与圆锥之间的弹力为零时，求绳的拉力；（2）接（1）问，求此时小球的速率；（3）当时，求绳的拉力F3。【20题答案】【答案】（1）；（2）；（3）2mg【解析】【详解】（1）（2）当物体刚离开锥面时，由重力和绳子的拉力的合力提供向心力，在竖直方向根据牛顿第二定律得联立解得（3）因为 物体离开斜面，只由重力与拉力的合力提供向心力，且细绳与竖直方向夹角已增大，如图所示设线与竖直方向上的夹角为α，根据牛顿第二定律得F3cosα=mg联立解得F3=2mg21.在地球表面附近，有一摆长为L的单摆做小角度摆动，摆球经过最低点时速率为v，已知地球半径为，表面重力加速度为g。（1）求最低点位置摆球的瞬时加速度；（）（2）摆球从最低点开始，到第N次回到最低点的过程中，求它的平均加速度；（）（3）将此单摆移到某座高山的山顶位置，改变摆长仍使单摆做小角度摆动。测量摆长L及相应的周期T后，分别取L和T的对数，所得到的图线为___________（选填“直线”、“对数曲线”或“指数曲线”）；读得图线与纵轴交点的纵坐标为c，求山顶位置离地的高度h。（）【21题答案】【答案】①.②.见解析③.直线④. 【解析】【详解】（1）[1]由题意得最低点位置摆球的瞬时加速度为（2）[2]由题意知，N为奇数时对应时间为（N=1,3,5,7,9……）其中所以它的平均加速度为（N=1,3,5,7,9……）N为偶数时在它的平均加速度为（3）[3]设高山上重力加速度为g1，则两边同时取对数，则可以看出图线一条直线，纵截距为所以 又因为在地球表面满足高山上满足故解得