山东省济宁市兖州区2021-2022学年高一物理下学期期中试题（Word解析版）

2021—2022学年第二学期期中检测高一物理试题第I卷（选择题共40分）注意事项；1.答卷前，考生务必将自己的班级、姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置。2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。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.下列说法正确的是（　　）A.绕地球沿圆轨道飞行的航天器中悬浮的液滴处于平衡状态B.水平地面上物体的重力势能一定等于零C.根据表达式可知，当r趋近于零时，万有引力趋近于无穷大D.物体做匀速圆周运动的速度方向在时刻改变，故匀速圆周运动是变速运动【1题答案】【答案】D【解析】【详解】A．绕地球沿圆轨道飞行的航天器中悬浮的液滴处于完全失重状态，A错误；B．重力势能与零势能面的选取有关，所以水平地面上物体的重力势能不一定等于零，B错误；C．根据表达式可知，当r趋近于零时，万有引力公式不再适用，C错误；D．物体做匀速圆周运动的速度方向在时刻改变，故匀速圆周运动是变速运动，D正确。故选D。2.金星、地球和火星绕太阳的运动均可以视为匀速圆周运动，已知它们的轨道半径，它们的向心加速度大小分别为、、，它们沿轨道运行的速率分别为、、，它们沿轨道运行的周期分别为、、。则（)A.>>B.>>C.>>D.>> 【2题答案】【答案】A【解析】【详解】A．根据解得它们的轨道半径则A正确；BC．根据解得它们的轨道半径则BC错误；D．根据 解得它们的轨道半径则D错误。故选A。3.如图所示，甲、乙两颗卫星绕地球做匀速圆周运动，已知甲卫星的周期为T，每经过9T时间，乙卫星都要运动到与甲卫星同居于地球一侧且三者共线的位置上，则甲、乙两颗卫地甲乙星的周期之比为（　　）A.1：9B.1：3C.8：9D.9：16【3题答案】【答案】C【解析】【详解】根据，角速度每经过最短时间9T，乙卫星都要运动到与甲卫星同居于地球一侧且三者共线的位置上，所以有解得 故选C。4.在修筑铁路时，弯道处的外轨会略高于内轨（如图丙所示），当火车以规定的行驶速度转弯时，内、外轨均不会受到轮缘的挤压，设此时的速度大小为。在修建一些急转弯的公路时，通常也会将弯道设置成外高内低（如图丁所示）。当汽车以规定的行驶速度转弯时，可不受地面的侧向摩擦力，设此时的速度大小为，重力加速度为g，以下说法中正确的是（　　）A.火车弯道的半径B.当火车速率大于时，外轨将受到轮缘的挤压C.当汽车速率大于时，汽车一定会向弯道外侧“漂移”D.当汽车质量改变时，规定的行驶速度也将改变【4题答案】【答案】B【解析】【详解】A．火车转弯时设轨道平面与水平面的夹角为，内、外轨均不会受到轮缘的挤压，受力分析如图所示 则有解得故A错误；B．当火车速率大于时要想火车仍做匀速圆周运动，火车速度方向变化要更快，即所需向心加速度(或所需向心力)变大，重力与支持力的合力不足够提供向心力，火车速度方向来不及变化将做离心运动，火车对外轨有挤压的作用，故B正确；C．当汽车速率大于时，汽车有向弯道外侧“漂移”的趋势，汽车受到路面的摩擦力增大，如果此时合力足以提供向心力，汽车不“漂移”。故C错误；D．根据解得与质量无关。故D错误。故选B。5.质量为2kg的小铁球从某一高度由静止释放，经3s到达地面，不计空气阻力，g取10m/s2。则（　　）A.2s末重力的瞬时功率为200WB.2s末重力的瞬时功率为400W C.前2s内重力的平均功率为100WD.前2s内重力的平均功率为400W【5题答案】【答案】B【解析】【详解】AB．球自由落体经过2s后的速度为则2s末重力的瞬时功率为A错误，B正确CD．前2s内下降的高度为前2s内重力的平均功率为CD错误；故选B6.如图所示，小物块甲从竖直固定的光滑圆弧轨道顶端由静止滑下，轨道半径为R，底端切线水平.小物块乙从高为R的光滑斜面顶端由静止滑下。忽略空气阻力，下列说法正确的是（　　）A.两物块到达底端时速度相同B.两物块运动到底端的过程中重力做功相同C.两物块到达底端时动能相同D.两物块到达底端时，乙的重力做功的瞬时功率大于甲的重力做功的瞬时功率【6题答案】【答案】D 【解析】【详解】根据机械能守恒定律得，，知两物块达到底端的动能相等，速度大小相等，但是速度的方向不同，故A错误；两物块运动到底端的过程中，下落的高度相同，由于质量不一定相等，则重力做功不一定相同．故B错误．两物块到达底端的速度大小相等，但是质量不一定相等，可知两物块到达底端的动能不一定相同，故C错误．两物块到达底端的速度大小相等，甲重力与速度方向垂直，瞬时功率为零，则乙重力做功的瞬时功率大于甲重力做功的瞬时功率．故D正确．故选D．【点睛】根据动能定理比较两物块到达底端的动能，从而比较出速度的大小，根据重力与速度方向的关系，结合比较瞬时功率的大小．7.如图所示，光滑圆轨道固定在竖直面内，一质量为m的小球沿轨道做完整的圆周运动。已知小球在最低点时对轨道的压力大小为，在最高点时对轨道的压力大小为。重力加速度大小为g，则的值为（　　）A.6mgB.5mgC.4mgD.3mg【7题答案】【答案】A【解析】【详解】小球在最低点时受到竖直向上的支持力和竖直向下的重力，由牛顿第二定律有由牛顿第三定律可得小球在最高点时受到竖直向下的弹力和竖直向下的重力，由牛顿第二定律有 由牛顿第三定律可得小球由最低点到最高点过程，由动能定理有联立解得所以A正确，BCD错误；故选A。8.如图所示，一轻杆一端固定在O点，杆长10cm，另一端固定一小球，小球质量是0.2kg，在竖直面内做圆周运动，到达最高点时，杆与小球间弹力大小为N，小球在最高点的速度大小为v，g取10m/s2下列说法正确的是（　　）A.当v为3m/s时，杆对小球弹力N方向向上B.当v为1m/s时，杆对小球弹力N为10NC.当v1m/s时，杆对小球弹力方向向上D.当v为1m/s时，杆对小球弹力N为0N【8题答案】【答案】D【解析】【详解】在最高点，若F=0，则解得当v为3m/s时，则重力不足以提供向心力，所以杆对球作用力向下，故D正确ABC错误。 故选D二、多项选择题（本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得分。）9.如图所示，假设某地球卫星在距地球表面高度为h的圆形轨道III上做匀速圆周运动，运行周期为T，到达轨道的B点时点火变轨进入椭圆轨道II，到达轨道的近地点A时，再次点火进入近地轨道I绕地球做匀速圆周运动，地球半径为R，引力常量为G，不考虑其它星球的影响，则下列说法正确的是（　　）A.该卫星在轨道I上A点的动能大于它在轨道II上B点的动能B.卫星在椭圆轨道II上从近地点A运动到远地点B的时间大于TC.卫星从近地点A向远地点B运动的过程中，加速度变大D.地球的质量可表示为【9题答案】【答案】AD【解析】【详解】A．根据解得易知卫星在轨道I上A点的速率大于在轨道上B点的速率，卫星从轨道上B点减速变轨到轨道II，所以该卫星在轨道I上A点的速率大于它在轨道II上B点的速率，根据 可知该卫星在轨道I上A点的动能大于它在轨道II上B点的动能。故A正确；B．根据开普勒第三定律，可得卫星在椭圆轨道II的周期小于在圆形轨道III的周期T，所以卫星在椭圆轨道II上从近地点A运动到远地点B的时间小于T。故B错误；C．根据公式可得可得距离地球越远，向心加速度越小，所以卫星从近地点A向远地点B运动的过程中，加速度变小。故C错误；D．在轨道III上运动过程中，万有引力充当向心力，故有解得故D正确。故选AD。10.质量为m的物体，由静止开始下落，由于空气阻力作用，下落的加速度为g，在物体下落h的过程中，下列说法正确的是（　　）A.物体所受阻力做功为B.物体重力做的功为mghC.物体重力势能减少了mghD.物体动能增加了【10题答案】【答案】BC【解析】【详解】A．设物体受到的阻力为f，根据牛顿第二定律得 得则物体所受阻力做功A错误；BC．在物体下落h的过程中，物体重力做的功为根据重力做功与重力势能变化的关系，则物体的重力势能减少了mgh，BC正确；D．根据动能定理D错误。故选BC。11.如图所示，水平圆盘可绕竖直轴转动，圆盘上的物体A、B、C的质量分别为m、2m、3m，A叠放在B上，C、B离圆心O距离分别为2r、3r，C、B之间用细线相连。圆盘静止时细线刚好拉直。已知C、B与圆盘间的动摩擦因数均为μ，A、B间的动摩擦因数为4μ，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为g，现让圆盘从静止缓慢加速转动，直到有木块即将发生相对滑动为止。用ω表示圆盘转动的角速度，下列说法正确的是（　　）A.当时，轻绳的拉力为零B.B木块与转台间摩擦力一直增大C.当时，C木块与转台间摩擦力为零D.ω的最大值为【11题答案】【答案】ACD【解析】 【详解】A．因为C、B与圆盘间的动摩擦因数均为μ，A、B间的动摩擦因数为4μ，所以B、C先发生滑动，A、B之间后滑动。距离圆心远的先滑动，AB比C先滑动。轻绳拉力快好为零时，对AB根据牛顿第二定律得解得当时，轻绳的拉力为零，A正确；D．最大角速度时，对AB根据牛顿第二定律得对C根据牛顿第二定律得解得ω的最大值为，D正确；B．当时，B木块与转台间摩擦力一直不变，B错误；C．C木块与转台间摩擦力为零时，对C根据牛顿第二定律得对AB根据牛顿第二定律得解得C正确。 故选ACD。12.甲、乙两行星半径之比为2：1，分别环绕甲、乙两行星运行的两卫星的周期之比为4：1，已知两卫星的运动轨道距离甲、乙两行星表面的高度分别等于两行星的半径，则下列关系正确的是（　　）A.甲、乙两行星的密度之比为1：16B.甲、乙两行星表面第一宇宙速度之比为1：2C.甲、乙两行星表面的重力加速度之比为1：4D.环绕甲、乙两行星运行的两卫星的角速度之比为1：4【12题答案】【答案】ABD【解析】【详解】A．研究卫星绕行星表面匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力解得因为解得甲乙两行星的质量之比为1：2，根据解得甲、乙两行星的密度之比为1：16，A正确；B．根据 解得解得甲、乙两行星表面第一宇宙速度之比为1：2，B正确；C．根据解得甲、乙两行星表面的重力加速度之比为1：8，C错误；D．根据解得解得甲、乙两行星运行的两卫星的角速度之比为1：4，D正确。故选ABD第II卷（非选择题共60分）三、实验题（本题共2小题，共14分。）13.用如图所示的装置来探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系。两个变速塔轮通过皮带连接，转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动，槽内的钢球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对钢球的压力提供向心力，钢球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格显示出两个钢球所受向心力的比值，如图是探究过程中某次实验时装置的状态。 （1）本实验采用的科学方法是___________。A．放大法B．累积法C．微元法D．控制变量法（2）在研究向心力的大小F与质量m的关系时，要保持________相同。（3）若两个钢球质量和转动半径相等，图中标尺上红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值为1：4，与皮带连接的两个变速塔轮的半径之比为_________。【13题答案】【答案】①.D②.角速度和半径r③.2：1【解析】【详解】(1)[1]在研究向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系时，需先控制某些量不变，研究另外两个物理量的关系，该方法为控制变量法。故选D。(2)[2]在研究向心力的大小F与质量m关系时，依据易知要保持和r相同；(3)[3]根据两球的向心力之比为1：4，半径和质量相等，则转动的角速度之比为1：2，因为靠皮带传动，变速轮塔的线速度大小相等，根据知与皮带连接的变速轮塔对应的半径之比为2：1。14.如图所示为某研学小组的同学们用圆锥摆验证向心力表达式的实验情景。 在具体的计算中可将小球视为质点，小球的质量为m，重力加速度为g。部分实验步骤如下：①用天平测出钢球的质量m；②将钢球用细线拉起，贴近钢球，在其下方平放一张画有多个同心圆的白纸，使其圆心恰好位于悬点正下方；③使钢球做圆锥摆运动；④通过纸上的圆对照得出钢球做匀速圆周运动的轨迹；⑤用秒表测量钢球的转动周期；⑥用刻度尺测出轨迹的半径；（1）小球做匀速圆周运动所受的向心力是________（选填选项前的字母）；A．小球所受绳子的拉力B．小球所受的重力C．小球所受拉力和重力的合力（2）在某次实验中，小球沿半径为r的圆做匀速圆周运动，用秒表记录了小球运动n圈的总时间t，则小球做此圆周运动的向心力大小=________（用m、n、t、r及相关的常量表示）；用刻度尺测得细线上端悬挂点到画有圆周纸面的竖直高度为h，那么对小球进行受力分析可知，小球做此圆周运动所受的合力大小F=_______（用m、h、r及相关的常量表示）；（3）保持n的取值不变，改变h和r进行多次实验，可获取不同时间t。研学小组的同学们想用图像来处理多组实验数据，若小球所受的合力F与向心力大小相等，则这些图像中合理的是________选填选项的字母。A．B．C． D．【14题答案】【答案】①.C②.③.④.B【解析】【详解】（1）[1]对小球进行受力分析，受到绳子的拉力和重力。小球做匀速圆周运动，两者的合力提供向心力。（2）[2]根据测量数据可求出角速度则向心力为[3]设绳子与竖直方向的夹角为，拉力沿绳子方向，斜向上，所以合力为（3）[4]合力提供向心力，则有整理得到所以图像应该选择B。四、计算题（本题共4小题，共46分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位） 15.如图所示，质量的物体置于可绕竖直轴匀速转动的平台上，M用细绳通过光滑的定滑轮与质量为的物体相连，m悬于空中与M都处于静止状态。假定M与轴O的距离r=0.5m，与平台的最大静摩擦力为其重力的0.3倍，试问：（1）M受到的静摩擦力最小时，平台转动的角速度ω0为多大；（2）要保持M与平台相对静止，平台转动的角速度不得超过多大。【15题答案】【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）静摩擦力最小为零，对M对m联立得（2）转盘角速度最大时，M所受最大静摩擦力指向O，对M对m联立得16.一宇航员在半径为R、密度均匀的某星球表面，做如下实验：在距地面H处无初速度释放 一个小球，小球经时间落地。不计小球的尺寸及下落时的阻力，已知引力常量为G，球体的体积公式为（R为球半径）求：（1）该行星表面的重力加速度g；（2）该行星的第一宇宙速度v；（3）该行星的平均密度。【16题答案】【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）由自由落体公式得（2）由万有引力提供向心力及万有引力和重力关系得（3）由万有引力和重力关系及得 17.一总质量为的列车，其发动机的额定功率为W列车在水平直轨道上行驶时，所受阻力f是车重的0.01倍，若列车从静止开始，以=0.5m/s2的加速度启动，g取10m/s2.求：（1）列车在水平轨道上行驶的最大速度；（2）列车做匀加速直线运动的时间。（3）若列车从静止开始经速度达到最大，求列车在64s内的位移x。【17题答案】【答案】（1）12m/s；（2）t1=4s；（3）x=24m【解析】【详解】（1）以最大速度行驶时，列车受力平衡有F=f最大速度为解得（2）设匀加速直线运动的末速度为v1，此时牵引力为F1，由牛顿第二定律得F1-f=ma根据又解得t1=4s（3）匀加速直线运动的位移为 运动64s内由动能定理可得解得x=24m18.如图所示，光滑半圆形轨道处于暨直平面内，半圆形轨道与光滑的水平地面相切于半圆的端点A.一质量为m的小球在水平地面上C点受水平向左的恒力F由静止开始运动，当运动到A点时撤去恒力F，小球沿竖直半圆形轨道运动到轨道最高点B点，最后又落在水平地面上的D点(图中未画出).已知A、C间的距离为L，重力加速度为g.(1)若轨道半径为R，求小球到达半圆形轨道B点时对轨道的压力FN的大小；(2)为使小球能站动到轨道最高点B，求轨道半径的最大值；(3)轨道半径R多大时，小球在水平地面上的落点D到A点距离最大?最大距离是多少?【18题答案】【答案】（1）；（2）；（3）.【解析】【详解】(1)设小球到B点速度为v，从C到B根据动能定理有解得在B点，由牛顿第二定律有：解得: 根据牛顿第三定律可知:(2)小球恰能运动到轨道最高点时，轨道半径有最大值，则有解得：(3)设小球平抛运动的时间为t，有解得：水平位移当时，水平位移最大，解得D到A的最大距离.