四川省 2021-2022学年高一物理下学期期中考试试题（Word版附解析）

2021-2022学年度下期高2024届半期考试物理考试时间：100分钟：满分：110分一、单项选择题（本题包括10小题，每小题3分，共30分，每小题只有一个选项符合题意。）1.开普勒关于行星运动的描述正确的是（　　）A.所有的行星围绕太阳运动的轨道都是圆，太阳处在圆心上B.行星靠近太阳时运动速度小，远离太阳时运动速度大C.所有行星轨道半长轴的三次方与自转周期的二次方的比值都相等D.地球在近日点的速度比火星在近日点的速度大【1题答案】【答案】D【解析】【详解】A．所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的其中一个焦点上，故A错误；B．由开普勒第二定律可知，行星靠近太阳时运动速度大，远离太阳时运动速度小，故B错误；C．所有行星轨道半长轴的三次方与公转周期的二次方的比值都相等，故C错误；D．地球和火星在各自近日点时得由于地球在近日点的曲率半径小于火星在近日点的曲率半径，所以地球在近日点的速度比火星在近日点的速度大，故D正确。故选D。2.如图所示，乒乓球从斜面上滚下，以一定的速度沿直线匀速运动。在与乒乓球路径相垂直的方向上放一个纸筒（纸筒的直径略大于乒乓球的直径），当乒乓球经过筒口的正前方时，对着球横向吹气，则关于乒乓球的运动，下列说法中正确的是（　　） A.乒乓球一定能沿吹气方向进入纸筒B.乒乓球将偏离原来的运动方向，但不会进入纸筒C.只有用力吹气，乒乓球才能沿吹气方向进入纸筒D.乒乓球速度大小可能不变【2题答案】【答案】B【解析】【详解】当乒乓球经过筒口的正前方时，对着球横向吹气时，乒乓球会获得一个横向的速度，此速度与乒乓球原有的速度合成一个斜向左下方的合速度，因此，乒乓球将偏离原来的运动方向，向左下方运动，不会进入纸筒。故选B。3.如图所示，发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步轨道3。轨道1、2相切于Q点，2、3相切于P点，M、N为椭圆轨道短半轴的端点，则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是（　　）A.从1轨道到2轨道需要点火加速，从2轨道到3轨道需要点火减速B.在三条轨道中速率最大的时刻为经过2轨道的Q点，速率最小的时刻为经过2轨道上P点C.卫星在轨道1上经过Q点时的加速度大于它在轨道2上经过Q点时的加速度D.卫星在轨道2上从运动所需的时间等于从的时间【3题答案】 【答案】B【解析】【详解】A．从1轨道到2轨道需要点火加速，从2轨道到3轨道需要点火加速，故A错误；B．从轨道1到轨道2，卫星在Q点是做逐渐远离圆心的运动，要实现这个运动必须使卫星所需向心力大于万有引力，所以应给卫星加速，增加所需的向心力。所以在轨道2上Q点的速度大于轨道1上Q点的速度。在轨道2上P点的速度小于轨道3上P点的速度，根据得卫星在轨道3上线速度小于卫星在轨道1上线速度，所以在轨道2上P点的速度小于卫星在轨道1上线速度，故B正确；C．卫星运行时只受万有引力，加速度所以卫星在轨道1上经过Q点时的加速度等于它在轨道2上经过Q点时的加速度，故C错误；D．近地点速度大，远地点速度小，则在轨道2上从M-P-N运动所需的时间小于从N-Q-M的时间，故D错误。故选B。4.如图所示，中国短道速滑名将武大靖在弯道转弯的过程，可以看成在水平冰面上的一段匀速圆周运动（不考虑冰刀嵌入冰内部分），已知武大靖质量为m，转弯时冰刀平面与冰面间夹角为，冰刀与冰面间的动摩擦因数为，弯道半径为R，重力加速度为g，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则武大靖在弯道转弯时不发生侧滑的最大速度为（　　）A.B.C.D.【4题答案】 【答案】A【解析】【详解】最大静摩擦力等于滑动摩擦力，武大靖在弯道转弯时不发生侧滑的最大速度为则故选A。5.如图所示，卫星1为地球同步卫星，卫星2是周期为3小时的极地卫星，只考虑地球引力，不考虑其他作用的影响，卫星1和卫星2均绕地球做匀速圆周运动，两轨道平面相互垂直，运动过程中卫星1和卫星2有时处于地球赤道上某一点的正上方。下列说法中正确的是（　　）A.卫星1和卫星2的向心加速度之比为1∶16B.卫星1和卫星2的速度之比为2∶1C.卫星1和卫星2处在地球赤道的某一点正上方的周期为24小时D.卫星1和卫星2处在地球赤道的某一点正上方的周期为3小时【5题答案】【答案】AC【解析】【详解】A．由万有引力提供向心力有得出 卫星1和卫星2的周期之比为8:1，则轨道半径之比为4:1；由得出可知向心加速度之比为1:16，故A正确；B．根据得出可知线速度之比为1:2，故B错误；CD．从两卫星处于赤道正上方某点时开始计时，卫星2转8圈时，卫星1刚好转一圈在该点相遇，故C正确，D错误。故选AC。6.我国短跑名将苏炳添某次比赛的场景如图所示，若苏炳添在跑步过程中脚和地面不打滑，且两脚不同时离地，则下列说法正确的是（　　）A.在跑步过程中，摩擦力对苏炳添不做功B.在跑步过程中，摩擦力对苏炳添做正功C.苏炳添赛跑从起跑到撞线，苏炳添所受合力对他做功为0D.若苏炳添绕跑道跑一圈，空气阻力对他做功为0 【6题答案】【答案】A【解析】【详解】AB．由于在跑步过程中脚和地面不打滑，所以在摩擦力作用期间，相对地面没有位移，则摩擦力对苏炳添不做功，故A正确，B错误；C．苏炳添赛跑从起跑到撞线的过程中，动能变化量不为零，则根据动能定理可知，此过程中苏炳添所受合力对他做功不为零，故C错误；D．空气阻力做功与路程有关，苏炳添绕跑道跑一圈，路程不为零，则空气阻力对他做功不为零，故D错误。故选A。7.固定在竖直平面内的光滑圆弧轨道，其A点与圆心等高，D点为轨道的最高点，为竖直线，为水平线，为水平面，如图所示。今使小球自A点正上方某处由静止释放，且从A点进入圆弧轨道运动，只要适当调节释放点的高度，总能使球通过最高点D，则小球通过D点后（　　）A.可能会落在A点B.可能会再次落到圆弧轨道上C.一定会落到水平面上D.一定会再次落到圆弧轨道上【7题答案】【答案】C【解析】【详解】若能通过D点，则通过D点最小速度时，满足 可得最小速度为通过D点后做平抛运动，当下落的AC面上时解得可知小球一定会落到水平面上，不会落到圆弧轨道上。故选C。8.如图所示，A、B两个小球在同一竖直线上，离地高度分别为和h，将两球水平抛出后，不计空气阻力，两球落地时的水平位移分别为s和。重力加速度为g，则下列说法正确的是（　　）A.A、B两球的初速度大小之比为1：4B.A、B两球的运动时间之比为C.两小球运动轨迹交点的水平位移为D.两小球运动轨迹交点的离地高度【8题答案】【答案】D【解析】 【详解】AB．小球做平抛运动，竖直方向有A球运动时间B球运动时间所以由得结合两球落地时位移之比可知A、B两球的初速度之比，故AB错误；CD．两球相交时，水平方向位移相同，因此有B球下落高度A球下落的高度 各式联立得两小球运动轨迹交点的高度两小球运动轨迹交点的水平位移联立解得C错误D正确。故选D。9.如图所示，水平转台上的小物体A、B通过轻弹簧连接，并随转台一起匀速转动，A、B的质量分别为m、，A、B与转台间的动摩擦因数都为，A、B离转台中心的距离分别为、r，已知弹簧的原长为，劲度系数为k，假设物块的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，使转台转速缓慢增大，以下说法正确的是（　　）A.当B受到的摩擦力为0时，转台转动的角速度为 B.当A受到的摩擦力为0时，转台转动的角速度为C.当B刚好要滑动时，转台转动的角速度为D.当A刚好要滑动时，转台转动的角速度为【9题答案】【答案】B【解析】【详解】A．由题知弹簧的伸长量为则弹簧对A、B的拉力等于当B受到的摩擦力为0时，由弹簧弹力提供向心力，则有解得故A错误；B．当A受到的摩擦力为0时，由弹簧弹力提供向心力，则有解得故B正确；D．假设B刚好要相对滑动时而A不滑动，则B所受静摩擦力达到最大静摩擦力，弹簧弹力与最大静摩擦力合力提供向心力，则有解得此时的角速度为 此时，设A受到的静摩擦力为fA，则有解得当水平转台不转动时应满足在此条件下可得即此情况下A受到的静摩擦力大于了最大静摩擦力，故假设不成立，可知A刚好要相对滑动时，B不滑动；而当B刚好发生相对运动时，A已发生相对滑动。所以当A刚好要滑动时有解得故D错误；C．经以上分析，当B刚好要滑动时，转台转动的角速度而故C错误。故选B。10.已知地球与某未知星球的第一宇宙速度之比约为24：7，近地卫星与绕未知星球表面飞行的卫星（运行轨道均可近似看做圆）的环绕周期之比约为3：4，则地球与某未知星球的质量之比约为（　　） A.24：1B.27：1C.30：1D.35：1【10题答案】【答案】C【解析】【详解】由解得由题意知由解得由题意知解得故C正确。故选C。二、多项选择题（本题包括6小题，每小题4共分，共24分。每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。）11.如图所示，在距地面高为处，有一小球A以初速度 水平抛出，与此同时，在A的正下方有一物块B也以相同的初速度同方向滑出，B与水平地面间的动摩擦因数为，A、B均可视为质点，空气阻力不计（取）。下列说法正确的是（　　）A.小球A从抛出到落地的时间为B.A球落地时，A、B相距C.A球落地时，A、B相距D.小球A落地时的速度为【11题答案】【答案】AB【解析】【详解】A．小球A抛出后做平抛运动，其竖直分运动为自由落体运动，则由可得小球A落地的时间为故A正确；BC．物块B做匀减速直线运动，其加速度大小为则物块B停止运动所需时间为物块B运动的位移为小球A落地时的水平位移为 因此A球落地时，A、B相距故B正确C错误；D．A落地时竖直分速度故小球A此时的合速度为故D错误。故选AB。12.如图甲所示，物体受到水平推力F的作用在粗糙水平面上做直线运动。监测到推力F、物体速度v随时间t变化的规律如图乙、丙所示。取，则（　　）A.第内推力做功为B.第内物体克服摩擦力做的功为C.在时推力F的功率为D.第内推力F做功的平均功率【12题答案】【答案】BC【解析】【详解】A．由v-t图可知第1s内物体速度为零没有运动，所以推力做的功为零。故A错误；B．由v-t图和F-t图可知第3s内物体匀速则第2s内位移为1m，由 故B正确；C．1.5s是的瞬时速度为1m/s，推力为3N，则由故C正确；D．第2s内的推力为3N，第2s内物体做匀加速直线运动平均速度为1m/s，由故D错误。故选BC。13.我国发射的“嫦娥三号”登月探测器靠近月球后，先在月球表面附近的近似圆轨道上绕月运行；然后经过一系列过程，在离月面高处做一次悬停（可认为是相对于月球静止）；最后关闭发动机，探测器自由下落。已知探测器的质量约为，地球质量约为月球的81倍，地球半径约为月球的3.7倍，地球表面的重力加速度大小约为。则此探测器（　　）A.在着陆前的瞬间，速度大小约为B.悬停时受到的反冲作用力约为C.从离开近月圆轨道到着陆这段时间内，发动机对探测器做正功D.在近月圆轨道上运行的线速度小于人造卫星在近地圆轨道上运行的线速度【13题答案】【答案】BD【解析】【详解】A．设地球的质量为M，半径为R，在地球表面，根据万有引力等于重力得可得星球表面重力加速度为已知地球质量约为月球的81倍，地球半径约为月球的3.7倍，地球表面的重力加速度大小约为9.8m/s2，可得，月球表面的重力加速度大小约为 根据运动学公式得在着陆前的瞬间，速度大小约为故A错误；B．登月探测器悬停时，二力平衡，有故B正确；C．从离开近月圆轨道到着陆这段时间内，发动机对探测器做负功，故C错误；D．根据，知地球质量约为月球的81倍，地球半径约为月球的3.7倍，可得，在近月圆轨道上运行的线速度小于人造卫星在近地圆轨道上运行的线速度，故D正确。故选BD。14.某机械装置可以用于提升重物的高度，其结构如图所示。薄板可绕固定于竖直墙壁的转轴O自由转动，底面半径为R的圆柱形重物M置于薄板与墙壁间，现将薄板从水平位置以角速度逆时针匀速转动，使重物沿着墙壁上升，设与墙壁的夹角为。则（　　）A.重物加速上升B.重物减速上升C.重物垂直于板方向的分速度为D.重物垂直于板方向的分速度为 【14题答案】【答案】AC【解析】【详解】CD．如图所示将速度分解为垂直于挡板方向和平行于挡板方向，由线速度与角速度关系结合几何关系可知故C正确，D错误；AB．由重物沿着墙壁上升，θ减小，v增大，故A正确，B错误。故选AC。15.如图所示，质量为m的物块始终与倾角为的斜面保持相对静止，重力加速度为g，则（　　）A.若斜面向左匀速移动距离s，则斜面对物块做功为B.若斜面向上匀速移动距离s，则斜面对物块做功为C.若斜面向左以加速度a匀加速移动距离s，则斜面对物块做功为D.若斜面向上以加速度a匀加速移动距离s，则斜面对物块做功 【15题答案】【答案】BC【解析】【详解】A．若斜面向左匀速移动，物体受力平衡（重力、支持力和静摩擦力），合力做功为零，重力不做功，故斜面对物块没有做功，故A错误；B．斜面向上匀速运动，物体受力平衡（重力、支持力和静摩擦力），故斜面对物体的作用力竖直向上，则斜面对物体的作用力做功故B正确；C．若斜面向左加速度a运动s的位移，物体对斜面的作用力可分解为向上的大小等于重力的支持力和水平方向上的大小为的作用力，则斜面对物体做功故C正确；D．若斜面向上以加速度a加速移动时，由牛顿第二定律可知作用力则斜面对物体做功故D错误。故选BC。16.如图所示，许多工厂的流水线上安装有传送带用于传送工件，以提高工作效率。传送带以恒定的速率运送质量为的工件，工件从A位置放到传送带上，它的初速度忽略不计。工件与传送带之间的动摩擦因数，传送带与水平方向夹角是，传送带A、B间长度是；每当前一个工件在传送带上停止相对滑动时，后一个工件立即放到传送带上，取，下列说法正确的是（　　） A.工件从传送带A位置到B位置需要B.在正常运行状态下传送带上相邻工件间的距离为C.在传送带上摩擦力对每个工件做的功D.传送带满载工件比空载时增加功率【16题答案】【答案】AD【解析】【详解】A．根据牛顿第二定律得解得工件在传送带上的加速度根据v=at得，工件放到传送带后相对静止所经历的时间停止滑动前，工件相对地移动的距离为工件在传送带上匀速运动的长度工件在传送带上匀速运动的时间工件从传送带A位置到B位置需要故A正确；B．在正常运行状态下传送带上相邻工件间的距离为 故B错误；C．在传送带上先是滑动摩擦力做功，然后是静摩擦力做功，则故C错误；D．由知满载时皮带上共有工件11个，其中10个在做匀速直线运动，则所以传送带满载工件比空载时增加功率故D正确。故选AD。三、实验题（共两题，17题题6分，18题8分）17.某同学利用图中所示的DIS向心力实验器来探究圆周运动向心力的影响因素。实验时，砝码随旋臂一起做圆周运动，其受到的向心力可通过牵引杆由力传感器测得，旋臂另一端的挡光杆每经过光电门一次，通过力传感器和光电门就同时获得一组向心力F和挡光时间t，换算生成ω。保持砝码的质量和转动半径不变，改变其转速得到多组F、ω的数据后，作出了F-ω2图线如图乙所示。牵引杆的质量和一切摩擦可忽略。（1）该同学采用的主要实验方法为___________。A.等效替代法B.控制变量法C.理想化模型法（2）实验中，某次挡光杆经过光电门时的挡光时间为t，已知挡光杆到转轴的距离为d，挡光杆的挡光宽度为s，则可得挡光杆转动角速度ω的表达式为___________。 （3）根据图乙，得到的实验结论是∶___________。【17题答案】【答案】①.B②.③.在m、r一定的情况下，向心力大小与角速度的平方成正比【解析】【分析】【详解】(1)[1]实验中保持砝码的质量和转动半径不变，改变其转速，所以采用的是控制变量法。故选B。(2)[2]挡光杆处的线速度为角速度为(3)[3]在m、r一定的情况下，向心力大小与角速度的平方成正比。18.在做“研究平抛运动”的实验时，成都七中的一位同学让小球多次沿同一斜槽轨道滑下，通过描点法画小球做平抛运动的轨迹。取地表重力加速度g为。（1）为了能较准确描绘运动轨迹，下面列出了一些操作要求，将你认为不正确的选项前面的字母填在横线上______。 A．通过调节使斜槽末端保持水平B．每次释放小球的位置必须相同C．每次必须由静止释放小球D．记录小球位置用的铅笔每次必须严格地等距离下降E．小球运动时不应与木板上的白纸相接触F．将球的位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将点连成折线（2）在做实验时，该同学只记录了物体运动的轨迹上的A、B、C三点并以A点为坐标原点建立了直角坐标系，得到如图所示的图像，试根据图像求出物体平抛运动的初速度大小为________（结果保留两位有效数字）；物体运动到B点时的速度大小为________。（3）在未来的某一天，另一位成都七中的同学在地心探险的过程中，在地球内部采用频闪摄影的方法拍摄“小球做平抛运动”的照片，得到钢球平抛运动轨迹中的三个点A、B、C，如图所示，已知小球小球从槽口末端水平抛出的初速度为，坐标纸每小格边长为，地球半径为。则该同学离地心的距离为_________。（在匀质球体内部距离球心r处的质点受到的万有引力等于球体内半径为r的同心球体对它的万有引力）【18题答案】【答案】①.DF##FD②.2.0③.2.8④.1280【解析】【详解】（1）[1]1A．通过调节使斜槽末端保持水平，是为了保证小球做平抛运动。A正确，不符合题意；B．因为要画同一运动的轨迹，必须每次释放小球的位置相同，且由静止释放，以保证获得相同的初速度BC正确，不符合题意；D．小球竖直方向做加速运动，相等时间内位移越来越大，因此记录小球经过不同高度的位置时，每次不必严格地等距离下降，D错误，符合题意； E．实验要求小球滚下时不能碰到木板上的白纸，避免因摩擦而使运动轨迹改变，E正确，不符合题意；F．将球的位置记录在纸上后，取下纸，最后轨迹应连成平滑的曲线，F错误，符合题意。（2）[2][3]由平抛运动水平方向做匀速直线运动，故水平初速度为竖直方向做自由落体，并且由图可知，AB、BC段时间相同，故联立解得竖直方向由平均速度公式则B点的速度为（3）[4]竖直方向根据方向联立解得设地球密度为，地球质量为，可得在距离地心处有代入数据解得 四、计算题（共42分，请写出必要的文字说明和计算过程）19.一宇航员在半径为R的某星球表面，做如下实验：如图所示，在不可伸长的长度为l的轻绳一端系一质量为m的小球，另一端固定在O点，当小球绕O点在竖直面内做圆周运动通过最高点速度为，绳的弹力为零。不计小球的尺寸，已知引力常量为G，求：（1）该行星的密度；（2）该行星的第一宇宙速度。【19题答案】【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）小球通过最高点时解得对行星表面的物体m，有故行星的密度（2）对在行星表面附近做匀速圆周运动的质量为的卫星，有 解得第一守宙速度为20.一列火车总质量吨，机车发动机的额定功率，在轨道上行驶时，轨道对列车的阻力是车重的0.01倍，g取。（1）求火车在水平轨道上行驶的最大速度；（2）若火车在水平轨道上从静止开始，保持的加速度做匀加速直线运动，接着以额定功率工作共经过时间，求火车从静止开始经内牵引力做的功。【20题答案】【答案】（1）12m/s；（2）【解析】【详解】（1）列车以额定功率工作时，当牵引力等于阻力时列车的加速度为零，速度达最大，则则（2）若火车在水平轨道上从静止开始，保持的加速度做匀加速直线运动，则牵引力达到额定功率时的速度所需时间 加速阶段的位移牵引力的功后阶段牵引力的功火车从静止开始经内牵引力做功是21.图a是我国传统农具——风鼓车，图b是其工作原理示意图，转动摇柄，联动风箱内的风叶，向车斗内送风，入料仓漏口H漏出的谷物经过车斗，质量大于的谷粒为饱粒，落入第一出料口；质量为的谷粒为瘪粒，落入第二出料口；质量小于的草屑被吹出出风口。已知、B、三点在同一水平线上，的宽度为；在H正下方，的高度为；质量为的谷粒从H漏出，恰好经B点落入，设谷物从H漏出时速度竖直向下，大小为；谷粒在车斗内所受水平风力恒定且相等，只考虑其所受重力和水平风力作用，取重力加速度g为。（1）求谷粒从H落到出料口所经历的时间；（2）求谷粒所受水平风力的大小；（3）若瘪粒恰好能全部落入，求的宽度。【21题答案】 【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）谷粒从H落到出料口的过程，竖直方向是初速为的匀加速直线运动，竖直方向上有将带入可得（2）对质量为的谷粒，从H漏出恰好经B点，水平方向有设风力大小为F，由牛顿第二定律将、、带入，联立可解得（3）对质量等于的瘪粒，恰好落到点，设宽度为，则有将带入可得22.2022年4月12日是成都七中117岁的生日，学校举办了一系列的庆祝活动，学校的喷泉更为校庆活动增添了节日的氛围，小张同学看着学校的喷泉陷入了沉思：假设在与水平面成的足够大斜面上O点固定一水管，水管竖直向上，高为h，喷泉的喷口固定在水管顶端，水从喷口持续以速度向各个方向水平喷出。其立体图如图甲所示，正视图如图乙所示，侧视图如图丙所示。为方便计算，忽略空气阻力，不考虑水柱下落对水的影响。已知重力加速度大小为g。（已知，）。求： （1）水落在斜面上与O点等高的A、B两点间的距离；（2）水落在斜面上最高点D和最低点C之间的距离；（3）若喷口是直径为d的圆形，仅改变喷口方向，使水仍以速度竖直向上喷出。已知水的密度为，求水离开管口时，喷口对水做功的功率。【22题答案】【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）喷出的水在空中做平抛运动，两侧对称，对落在A点的平抛轨迹有，且有解得故A、B两点间的距离为。（2）喷出的水在空中做平抛运动轨迹如图所示，设长度为，长度为对落在C点平抛轨迹 ，对落在D点的平抛轨迹，联立以上各式，可得间距离为故最高点D和最低点C之间的距离为。（3）考虑一个极短时间，在此时间内，相当于水柱不动把新喷出的水移动到最高点，所以喷口对水做功功率等于极短时间内喷出的水移动到最高点克服重力做功的功率，设时间内，从水枪喷出的水的体积为，质量为，则，时间喷出水质量为水上升到最高点，有则故喷口对水做功的功率为。