河北省2022学年唐山市遵化市高一（下）期中物理试卷

2022-2022学年河北省唐山市遵化市高一（下）期中物理试卷一、单选题（本大题共8小题，共32.0分）1.第一次通过观测和计算的方法总结出行星运动规律的物理学家是（　　）A.牛顿B.开普勒C.伽利略D.卡文迪许2.做匀速圆周运动的物体，下列哪些量是不变的（　　）A.线速度B.角速度C.向心加速度D.向心力3.所有行星绕太阳运转其轨道半径的立方和运转周期的平方的比值即r3T2=k，那么k的大小决定于（　　）A.只与行星质量有关B.只与恒星质量有关C.与行星及恒星的质量都有关D.与恒星质量及行星的速率有关4.我国今年利用一箭双星技术发射了两颗“北斗”导航卫星，计划到2022年左右，建成由5颗地球静止轨道卫星和30颗其他轨道卫星组成的覆盖全球的“北斗”卫星导航系统。如图所示为其中的两颗地球静止轨道卫星A、B，它们在同一轨道上做匀速圆周运动，卫星A的质量大于卫星B的质量。下列说法正确的是（　　）A.它们的线速度大小都是7.9km/sB.它们受到的万有引力大小相等C.它们的向心加速度大小相等D.它们的周期不一定相等5.把一个小球放在光滑的球形容器中，使小球沿容器壁在某一水平面内做匀速圆周运动，如图所示，关于小球的受力情况，下列说法正确的是（　　）A.小球受到的合力为零B.重力、容器壁的支持力和向心力C.重力、向心力D.重力、容器壁的支持力6.如图为一压路机的示意图，其大轮半径是小轮半径的1.5倍．A、B分别为大轮和小轮边缘上的点．在压路机前进时（　　）A.A、B两点的线速度之比为vA：vB=2：3B.A、B两点的线速度之比为vA：vB=3：2C.A、B两点的角速度之比为ωA：ωB=3：2D.A、B两点的向心加速度之比为aA：aB=2：37.甲、乙两船在同一河流中同时开始渡河，河水流速为v0，船在静水中的速率均为v，甲、乙两船船头均与河岸成θ角，如图所示，已知甲船恰能垂直到达河正对岸的A点，乙船到达河对岸的B点，A、B之间的距离为L，则下列判断正确的是（　　）A.乙船先到达对岸B.若仅是河水流速v0增大，则两船的渡河时间都增加C.不论河水流速v0如何改变，只要适当改变θ角，甲船总能到达正对岸的A点D.若仅是河水流速v0增大，则两船到达对岸时，两船之间的距离仍然为L8.如图所示，在光滑水平面上，小球在拉力F作用下绕O点做匀速圆周运动。若小球运动到P点时，拉力F发生变化，下列关于小球运动情况的说法正确的是（　　）A.若拉力突然变小，小球可能沿轨迹Pc运动B.若拉力突然消失，小球一定沿轨迹Pa运动C.若拉力突然消失，小球可能沿轨迹Pb运动D.若拉力突然变大，小球可能沿轨迹Pb运动二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）9.已知地球的质量为M，半径为R，表面的重力加速度为g，那么地球的第一宇宙速度的表达式有（　　）A.GMRB.GMR2C.RgD.Rg10.科学研究表明地球的自转在变慢．四亿年前，地球每年是400天，那时，地球每自转一周的时间为21.5小时，比现在要快3.5小时．据科学家们分析，地球自转变慢的原因主要有两个：一个是潮汐时海水与海岸碰撞、与海底摩擦而使能量变成内能；另一个是由于潮汐的作用，地球把部分自转能量传给了月球，使月球的机械能增加了（不考虑对月球自转的影响）．由此可以判断，与四亿年前相比月球绕地球公转的（　　）A.半径增大B.速度增大C.周期增大D.角速度增大11.如图所示，水平圆盘上叠放着两个物块A和B，当圆盘绕竖直轴匀速转动时，两物块与圆盘始终保持相对静止，则以下说法正确的是（　　）A.A与B之间可能没有摩擦力作用B.A与B之间存在摩擦力，其大小与圆盘转速有关C.圆盘与B之间可能没有摩擦力作用D.圆盘与B之间存在摩擦力，其大小与圆盘转速有关12.如图所示，长L=0.5m的轻质细杆，一端固定有一个质量为m=3kg的小球，另一端由电动机带动，使杆绕O点在竖直平面内做匀速圆周运动，小球的速率为v=2m/s。取g=10m/s2，下列说法正确的是（　　）A.小球通过最高点时，对杆的拉力大小是24NB.小球通过最高点时，对杆的压力大小是6NC.小球通过最低点时，对杆的拉力大小是24ND.小球通过最低点时，对杆的拉力大小是54N三、实验题探究题（本大题共1小题，共6.0分）7/71.（1）做“研究平抛运动”的实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法画出小球做平抛运动的轨迹，为了探究影响平抛运动水平射程的因素，某同学通过改变抛出点的高度及初速度的方法做了6次实验，实验数据记录如下表：序号抛出点的高度（m）水平初速度（m/s）水平射程（m）10.2020.4020.2030.6030.4520.6040.4541.250.8020.860.8062.4以下探究方案符合控制变量法的是______．A．若探究水平射程与高度的关系，可用表中序号为1、3、5的实验数据B．若探究水平射程与高度的关系，可用表中序号为2、4、6的实验数据C．若探究水平射程与初速度的关系，可用表中序号为1、3、5的实验数据D．若探究水平射程与初速度的关系，可用表中序号为2、4、6的实验数据（2）某同学做“研究平抛运动的规律”的实验时，重复让小球从斜槽上相同位置由静止滚下，得到小球运动过程中的多个位置；根据画出的平抛运动轨迹测出小球多个位置的坐标（x，y），画出y-x2图象如图所示，图线是一条过原点的直线，说明小球运动的轨迹形状是______；设该直线的斜率为k，重力加速度为g，则小铁块从轨道末端飞出的速度为______．四、计算题（本大题共4小题，共46.0分）2.物体做匀速圆周运动时，向心力与哪些因素有关？某同学通过下面实验探究，获得体验．如图甲，绳子的一端拴一个小沙袋，绳上离小沙袋l处打一个绳结A，2l处打另一个绳结B．请一位同学帮助用秒表计时．如图乙所示，做了四次体验性操作．操作1：手握绳结A，使沙袋在水平面内做匀速圆周运动，每秒运动1周．体验此时绳子拉力的大小．操作2：手握绳结B，使沙袋在水平面内做匀速圆周运动，每秒运动1周．体验此时绳子拉力的大小．（1）操作2与操作1相比，体验到绳子拉力较大的是______；操作3：手握绳结A，使沙袋在水平面内做匀速圆周运动，每秒运动2周．体验此时绳子拉力的大小．（2）操作3与操作1相比，体验到绳子拉力较大的是______；操作4：手握绳结A，增大沙袋的质量到原来的2倍，使沙袋在水平面内做匀速圆周运动，每秒运动1周．体验此时绳子拉力的大小．（3）操作4与操作1相比，体验到绳子拉力较大的是______；（4）总结以上四次体验性操作，可知物体做匀速圆周运动时，向心力大小与______有关．若某同学认为“物体做匀速圆周运动时，半径越大，所受的向心力也越大”．你认为这一说法是否正确？为什么？答：______．3.如图所示当质量分别为m1和m2的两球以等角速度ω绕轴在光滑平面上旋转时，突然烧断绳L1的瞬时，m1的加速度大小是多少？方向怎样？4.“嫦娥一号”的成功发射，为实现中华民族几千年的奔月梦想迈出了重要的一步。已知“嫦娥一号”绕月飞行轨道近似为圆形，距月球表面高度为H，飞行周期为T，月球的半径为R，引力常量为G．求：（1）“嫦娥一号”绕月飞行时的线速度大小；（2）月球的质量；（3）若发射一颗绕月球表面做匀速圆周运动的飞船，则其绕月运行的线速度应为多大。5.如图所示，小明站在水平地面上，手握不可伸长的轻绳一端，绳的另一端系有质量为m的小球，甩动手腕，使球在竖直平面内做圆周运动。当球某次运动到最低点时，绳突然断掉，球飞行水中距离d后落地。已知握绳的手离地面高度为d，手与球之间的绳长为34d，重力加速度为g。忽略手的运动半径和空气阻力。（1）若想小球在竖直平面内做完整的圆周运动，其通过最高点的速度v1至少应为多少？7/7（2）求绳断时球的速度大小v2和球落地时的速度大小v3。（3）轻绳能承受的最大拉力多大？7/7答案和解析1.【答案】B【解析】解：提出行星围绕太阳运行的轨道是椭圆等三个行星运动定律的科学家是开普勒，在牛顿发现万有引力定律一百多年以后，英国物理学家卡文迪许巧妙地利用扭秤装置，第一次在实验室里比较准确地测出了引力常量，被称为“测出地球质量的人”。开普勒在第谷观测的天文数据的基础上，研究总结得出了行星运动的三个定律。故选：B。提出行星围绕太阳运行的轨道是椭圆等三个行星运动定律的科学家是开普勒，在牛顿发现万有引力定律一百多年以后，英国物理学家卡文迪许巧妙地利用扭秤装置，第一次在实验室里比较准确地测出了引力常量，解答本题的关键是掌握力学常见的物理学史，了解开普勒，卡文迪许等等著名科学家的成就．2.【答案】B【解析】解：在描述匀速圆周运动的物理量中，线速度、向心加速度、向心力这几个物理量都是矢量，虽然其大小不变但是方向在变，因此这些物理量是变化的；所以保持不变的量是角速度，所以B正确。故选：B。对于物理量的理解要明确是如何定义的决定因素有哪些，是标量还是矢量，如本题中明确描述匀速圆周运动的各个物理量特点是解本题的关键，尤其是注意标量和矢量的区别。本题很简单，考查了描述匀速圆周运动的物理量的特点，但是学生容易出错，如误认为匀速圆周运动线速度不变。3.【答案】B【解析】解：所有行星绕太阳运转其轨道半径的立方和运转周期的平方的比值，即公式=k；A、式中的k只与恒星的质量有关，与行星质量无关，故A错误；B、式中的k只与恒星的质量有关，故B正确；C、式中的k只与恒星的质量有关，与行星质量无关，故C错误；D、式中的k只与恒星的质量有关，与行星速率无关，故D错误；故选：B。行星绕太阳运动的椭圆轨道的半长轴R的三次方与周期T的平方的比值为常量，常数k是由中心天体质量决定的，与其他因素无关。掌握开普勒三定律的内容，并能熟练应用，知道k由中心天体决定，R为轨道半长轴。4.【答案】C【解析】解：人造卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，设卫星的质量为m、轨道半径为r、地球质量为M，有F= A、7.9km/s是近地卫星的速度，而AB卫星的轨道半径都大于地球半径R，所以线速度都小于7.9km/s，故A错误；B、万有引力F=，由于卫星质量不等，所以万有引力不等，故B错误；C、向心加速度a=，根据题意可知，相等，故C正确；D、周期T=2π，根据题意半径相等，所以周期相等。故D错误；故选：C。根据人造卫星的万有引力等于向心力，列式求出线速度、角速度、周期和向心力的表达式进行讨论即可。本题关键抓住万有引力提供向心力，先列式求解出线速度、角速度、周期和加速度的表达式，再进行讨论。5.【答案】D【解析】解：小球沿光滑的球形容器壁在某一水平面内做匀速圆周运动，对小球受力分析，小球受重力，支持力，合力指向圆心，提供向心力；故ABC错误，D正确；故选：D。匀速圆周运动的合力总是指向圆心，故又称向心力；小球受重力和支持力，两个力的合力提供圆周运动的向心力。向心力是效果力，匀速圆周运动中由合外力提供，是合力，与分力是等效替代关系，不是重复受力！6.【答案】D【解析】解：AB、压路机前进时，其轮子边缘上的点参与两个分运动，即绕轴心的转动和随着车的运动；与地面接触点速度为零，故两个分运动的速度大小相等、方向相反，故A、B两点圆周运动的线速度都等于汽车前进的速度，故A、B两点的线速度之比vA：vB=1：1，故AB错误；C、A、B两点的线速度之比vA：vB=1：1，根据公式v=rω，线速度相等时，角速度与半径成反比，故A、B两点的角速度之比ωA：ωB==2：3，故C错误；D、A、B两点的线速度之比vA：vB=1：1，由a=知，向心加速度之比aA：aB==2：3，故D正确。故选：D。压路机前进时，其轮子边缘上的点线速度大小相等，根据公式v=rω求解角速度之比．由a=求解向心加速度之比．本题关键是明确轮子转动线速度相等，然后根据公式v=rω和a=分析．7/77.【答案】D【解析】解：A、将小船的运动分解为平行于河岸和垂直于河岸两个方向，抓住分运动和合运动具有等时性，知甲乙两船到达对岸的时间相等。渡河的时间t=，故A错误；B、若仅是河水流速v0增大，渡河的时间t=，则两船的渡河时间都不变，故B错误；C、只有甲船速度大于水流速度时，不论水流速v0如何改变，甲船都可能到达河的正对岸A点，故C错误；D、若仅是河水流速v0增大，则两船到达对岸时间不变，根据速度的分解，船在水平方向的分速度仍不变，则两船之间的距离仍然为L．故D正确。故选：D。根据小船的运动分解为平行于河岸和垂直于河岸两个方向，抓住分运动和合运动具有等时性，可以比较出两船到达对岸的时间以及两船沿河岸方向上的位移大小，与间距，从而即可求解。解决本题的关键灵活运用运动的合成与分解，知道合运动与分运动的等时性，并掌握运动的时间求解方法。8.【答案】B【解析】解：A、拉力变小，不足以提供圆周运动向心力，作离心运动，故A错误；B、拉力消失，小球沿切线方向运动，故B正确；C、拉力消失，小球沿切线方向运动，故C错误；D、拉力变大，大于圆周运动所需向心力，作近心运动，故D错误；故选：B。分析离心和向心运动主要看小球受到的合力是否足以提供向心力，注意圆周运动小球运动的速度方向为圆的切线方向分析离心和向心运动主要看小球受到的合力是否足以提供向心力，注意圆周运动小球运动的速度方向为圆的切线方向9.【答案】AD【解析】解：第一宇宙速度是卫星在近地圆轨道上的环绕速度，根据万有引力提供向心力得：=mv= ①根据地面附近引力等于重力得：=mg  ②由①②得：v=故选：AD。第一宇宙速度是卫星在近地圆轨道上的环绕速度，重力等于万有引力，万有引力提供向心力，列式求解；卫星所受的万有引力等于向心力、地面附近引力等于重力是卫星类问题必须要考虑的问题，本题根据这两个关系即可列式求解！10.【答案】AC【解析】解：月球的机械能增加了，因为能量大了，速度大了，万有引力不够提供向心力，做离心运动，最后到了半径更大的圆上做圆周运动。根据万有引力提供向心力=．知轨道半径变大，速度减小，周期变大，角速度变小。故A、C正确，B、D错误。故选：AC。月球的机械能增加了，因为能量大了，速度大了，万有引力不够提供向心力，做离心运动，轨道半径变大，最后到了半径更大的圆上做圆周运动．根据万有引力提供向心力，可知速度、周期、角速度的变化．解决本题的关键掌握万有引力提供向心力=11.【答案】BD【解析】解：A、A物块做圆周运动，受重力和支持力、静摩擦力三个力的作用，靠静摩擦力提供向心力。故A错误。B、A做匀速圆周运动的向心力由静摩擦力提供，则A受到的静摩擦力为f=，其大小与圆盘转速有关。故B正确。C、把AB当作一系统，圆盘对B的摩擦力提供做匀速圆周运动的向心力，故C错误。D、把AB当作一系统，圆盘对B的摩擦力提供向心力，则有：，其大小与圆盘转速有关。故D正确故选：BD。物块和圆盘始终保持相对静止，一起做圆周运动，A靠B对A的静摩擦力提供向心力，B靠A对B的静摩擦力和圆盘对B的静摩擦力的合力提供向心力。解决本题的关键知道A、B物块做圆周运动向心力的来源，通过向心力的来源可以确定受力的个数以及摩擦力的方向。12.【答案】BD【解析】解：A、设小球在最高点时受杆的弹力向上，则mg-FN=m，得FN=mg-m==6N，可知杆对小球的力向上，则小球对杆表现为压力，根据牛顿第三定律可知，小球对杆的压力大小是6N，故A错误，B正确；7/7C、小球通过最低点时，根据牛顿第二定律得，F-mg=m，解得FN=mg+m==54N，根据牛顿第三定律知，小球对杆的拉力为54N，根据牛顿第三定律可知，小球对杆的拉力大小是54N，故C错误，D正确。故选：BD。在最高点，小球靠重力和杆的作用力的合力提供向心力，结合牛顿第二定律求出作用力的大小和方向；在最低点，小球靠重力和杆的拉力提供向心力，结合牛顿第二定律求出拉力的大小。解决本题的关键知道小球在最高点和最低点向心力的来源，结合牛顿第二定律进行求解，难度不大。13.【答案】A 抛物线 g2k【解析】解：探究影响平抛运动水平射程的因素时，若探究水平射程和高度的关系，应保持初速度不变，若探究水平射程和初速度的关系，应保持高度不变．所以探究水平射程与高度的关系，可用表中序号1、3、5的实验数据．探究水平射程和初速度的关系，应选用表中序号3、4的实验数据．故A正确，BCD错误．故选：A．（2）根据y=，x=v0t得：y=，可知y与x2图象是一条过原点的直线，可知球运动的轨迹形状是抛物线．图线的斜率为：k=，则初速度为：．故答案为：（1）A；（2）抛物线，．实验探究时应采用控制变量法进行实验，即应控制其它变量不变，探究其它两个变量的关系．解决本题的关键掌握实验探究的方法，若研究三个量的关系，应控制一个量不变．对于图线问题，一般的解题思路是得出物理量间的关系式，结合关系式，运用图线的斜率或截距进行求解．14.【答案】操作2 操作3 操作4 质量、半径、角速度 不对，前提在角速度不变的情况下，半径越大，向心力越大【解析】解：（1）根据F=mrω2知，操作2与操作1相比，操作2的半径大，小球质量和角速度相等，知拉力较大的是操作2．（2）根据F=mrω2知，操作3与操作1相比，操作3小球的角速度较大，半径不变，小球的质量不变，知操作3的拉力较大．（3）操作4和操作1比较，半径和角速度不变，小球质量变大，根据F=mrω2知，操作4的拉力较大．（4）由以上四次操作，可知向心力的大小与质量、半径、角速度有关．物体做匀速圆周运动时，半径越大，所受的向心力不一定大．正确的说法是角速度一定时，物体的半径越大，向心力越大．故答案为：（1）操作2，（2）操作3，（3）操作4，（4）质量、半径、角速度；不对，前提在角速度不变的情况下，半径越大，向心力越大探究向心力与什么因素有关，采用控制变量法，实验中分别控制小球质量、转动的半径和转动的角速度三个因素中两个因素不变，从而进行探究．本题的难度不大，因为我们已经知道影响向心力的因素，但是需要掌握探究的思路以及探究的方法．15.【答案】解：由题意可知，B球受到的弹簧弹力充当B球做圆周运动的向心力。设弹簧弹力为F，满足：F=m2ω2(L1+L2)绳子烧断的瞬间，A、B两球都由弹簧的弹力提供加速度。A球：F=m1a1，解得：a1=m2ω2(L1+L2)m1，方向背离圆心，指向m2答：m1的加速度大小是m2ω2(L1+L2)m1，方向背离圆心，指向m2。【解析】B球绕OO′做匀速圆周运动，靠弹簧的弹力提供向心力，求出弹簧的弹力，绳子突然烧断的瞬间，绳子拉力立即消失，弹簧的弹力来不及发生变化，根据牛顿第二定律求出球m1的合力，从而得出加速度。解决本题的关键知道匀速圆周运动的向心力靠合力提供，以及知道在烧断细绳的瞬间，拉力立即消失，弹簧的弹力来不及改变，烧断细绳的前后瞬间弹力不变。16.【答案】解：（1）“嫦娥一号”绕月飞行时的线速度大小v1=2π(R+H)T。（2）设月球质量为M．“嫦娥一号”的质量为m。根据牛二定律得GMm(R+H)2=m4π2(R+H)T2解得M=4π2(R+H)3GT2。（3）设绕月飞船运行的线速度为V，飞船质量为m0，则GMm0R2=m0V2R又M=4π2(R+H)3GT2。联立得V=2π(R+H)TR+HR答：（1）“嫦娥一号”绕月飞行时的线速度大小为2π(R+H)T；（2）月球的质量4π2(R+H)3GT2；（37/7）若发射一颗绕月球表面做匀速圆周运动的飞船，则其绕月运行的线速度应为2π(R+H)TR+HR，【解析】（1）根据圆周运动的规律可求出线速度的大小；（2）根据月球对“嫦娥一号”的万有引力提供“嫦娥一号”的向心力，列方程求解月球的质量；（3）根据万有引力提供向心力计算大小。本题考查应用万有引力定律解决实际问题的能力，本题的关键知道线速度与周期的关系，掌握万有引力提供向心力这一理论，并能灵活运用。17.【答案】解：（1）小球恰好能在竖直平面内做圆周运动时，在最高点有：mg=mv1234d可得：v1=3gd4（2）根据d-3d4=12gt2得：t=d2g，则绳断时，球的速度为：v2=dt=2gd。根据动能定理得：mg•14d=12mv32-12mv22解得：v3=52gd。（3）根据牛顿第二定律得，小球在最低点有：F-mg=mv2234d，解得：F=113mg答：（1）若想小球在竖直平面内做完整的圆周运动，其通过最高点的速度v1至少应为3gd4；（2）求绳断时球的速度大小v2和球落地时的速度大小v3分别为2gd和52gd；（3）轻绳能承受的最大拉力为113mg。【解析】（1）根据竖直平面内圆周运动的条件即可求出；（2）根据平抛运动的高度求出平抛运动的时间，结合水平位移和时间求出绳断时球的速度v2．根据动能定理求出球落地的速度大小。（3）在最低点，根据牛顿第二定律求出最大拉力的大小。本题考查了圆周运动和平抛运动的综合，知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律和圆周运动向心力的来源是解决本题的关键。7/7