四川省2022学年泸州市泸县一中高一（下）期中物理试卷

2022-2022学年四川省泸州市泸县一中高一（下）期中物理试卷一、单选题（本大题共9小题，共36.0分）1.关于向心力的下列说法正确的是（　　）A.物体由于做圆周运动而产生了一个向心力B.向心力只能改变做圆周运动的物体的速度方向，不能够改变速度的大小C.做匀速圆周运动的物体其向心力指向圆心，所以是恒力D.做匀速圆周运动的物体其向心力可以改变线速度的大小2.火车轨道在转弯处外轨高于内轨，设斜面倾角为θ，火车质量为m，轨道半径为R，若重力加速度为g，则下列说法正确的是（　　）A.火车可能受到重力、支持力和向心力B.物体受到的向心力方向沿轨道斜面向下C.若火车的速度为gRtanθ，则轨道对火车没有压力D.增加斜面倾角θ，车轮对内轨的压力一定增大3.关于向心加速度，下列说法正确的是（　　）A.向心加速度越大，物体速率变化越快B.向心加速度的大小与轨道半径成反比C.向心加速度的方向始终与速度方向垂直D.在匀速圆周运动中向心加速度是恒量4.如图所示，为一在水平面内做匀速圆周运动的圆锥摆，关于摆球A的受力情况，下列说法中正确的是（　　）A.摆球A受重力、拉力和向心力的作用B.摆球A受拉力和向心力的作用C.摆球A受拉力和重力的作用D.摆球A受重力和向心力的作用5.人们对手机的依赖性越来越强，有些人喜欢躺着看手机，经常出现手机砸伤眼晴的情况。若手机质量为150g，从离人眼约20cm的高度无初速掉落，砸到眼睛后手机未反弹，眼睛受到手机的冲击时间约为0.1s，取重力加速g=10m/s2，下列分析正确的是（　　）A.手机与眼睛作用过程中动量变化约为0.45kg⋅m/sB.手机对眼睛的冲量大小约为0.1N⋅sC.手机对眼睛的冲量大小约为0.3N⋅sD.手机对眼睛的作用力大小约为4.5N6.我国将要发射的“嫦娥四号”月球探测器要经过多次变轨，才最终降落到月球表面上。如图为探测器的运行轨道示意图，其中轨道Ⅰ为圆形轨道，轨道Ⅱ为椭圆轨道。下列关于探测器的说法其中正确的是（　　）A.在轨道Ⅰ上不同的位置具有相同的动量B.在轨道Ⅱ上不同的位置具有相同的动能C.在轨道Ⅰ通过P点的加速度比在轨道Ⅱ通过P点的加速度大D.在轨道Ⅱ各位置中，通过P点时的动能最小7.如图所示，A、B两物体放在旋转的圆台上，两物体与圆台面间的动摩擦因数均为μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。两物体的质量相等，A物体离转轴的距离是B物体离转轴距离的2倍，当圆台旋转时，A、B均未滑动，则下列说法中正确的是（　　）A.物体A所受的摩擦力小B.物体A的向心加速度大C.当圆台的转速增加时，物体B先滑动D.当两物体随圆台一起做匀速圆周运动时所受到的摩擦力方向总是和物体速度方向相反8.如图所示，小车A用轻绳绕过不计摩擦的定滑轮与物体B相连。当小车A以恒定的速度v向左运动时，则对于B物体来说，下列说法正确的是（　　）A.匀速上升B.减速上升C.物体B受到的拉力小于B物体受到的重力D.物体B受到的拉力大于B物体受到的重力9.如图所示，一小球沿螺旋线自内向外运动，已知其通过的弧长s与运动时间t成正比。关于该质点的运动，下列说法正确的是（　　）A.小球运动的线速度大小不变B.小球运动的角速度不变C.小球运动的加速度越来越大D.小球所受的合外力越来越大二、多选题（本大题共3小题，共12.0分）10.如图所示，小球从高处下落到竖直放置的轻弹簧上，在将弹簧压缩到最短的整个过程中，下列关于小球和弹簧的能量叙述中正确的是（　　）A.小球的机械能守恒B.弹簧的弹性势能增大7/7C.小球刚接触弹簧时，动能最大D.小球和弹簧组成的系统机械能守恒1.宇宙中两颗靠得很近的天体组合为双星。如图，某双星由质量不等的星体S1和S2构成，两星在相互之间的万有引力作用下绕两者连线上某一定点O做匀速圆周运动。S1到O的距离为r，已知万有引力常量为G．以下说法中正确的是（　　）A.它们做圆周运动的线速度大小相等B.它们做圆周运动的动量大小相等C.若已知S1做圆周运动的周期T，则可求S2的质量D.若已知S1做圆周运动的周期T，则可求S1的质量2.质量为M的木块放在光滑的水平面上，质量为m的子弹以速度v0沿水平方向射中木块并最终留在木块中与木块一起以速度v运动，当子弹进入木块的深度为s时相对木块静止，这时木块前进的距离为L．若木块对子弹的阻力大小F视为恒定，下列关系正确的是（　　）A.FL=12Mv2B.F(L+s)=12mv 02−12mv2C.Fs=12mv2D.Fs=12mv 02−12(m+M)v2三、实验题探究题（本大题共2小题，共15.0分）3.甲、乙两同学都采用了如图所示的装置探究“恒力做功与动能改变的关系”，装置中AB为一块倾斜放置的长木板，木板中间固定一个光电门。甲同学设计的方案中要平衡滑块受到的摩擦力，若从靠近斜面顶端不同位置使滑块以相同的初速度向下运动，测得滑块两次通过光电门的时间t1______t2时（填“大于、等于、小于”），可认为已平衡好摩擦力。乙同学设计的方法没有平衡摩擦力的步骤，他直接让滑块从斜面底端沿斜面向上滑行，记录滑块通过光电门的时间t及到达斜面最高点时与光电门的距离s，多次实验后，他以s为横坐标轴，以______纵坐标轴（用题中物理量的符号表示），作出的图象是一条倾斜直线，根据该图象即可得出滑块所受合力的功与动能改变的关系。4.如图所示，是某兴趣小组用来验证动量守恒定律的实验装置。图中连接小钢球A的细线不可伸长，细线另一端与力传感器（可实时记录细线所受的拉力，图中未画出）相连并固定在O点，水平气垫导轨上的小滑块B安装有质量可不计的遮光条，光电门与数字毫秒计连接可记录遮光条的挡光时间。实验时，先调整气垫导轨的高度和滑块B的位置，使滑块B与自由下垂时的钢球A接触而无压力，且小钢球A通过最低点时能与滑块B发生正碰；接着向左拉起小钢球A到一定高度后释放，球摆到最低点与滑块B碰撞，碰撞后小钢球A并没有立即反向，碰撞时间极短。已知当地的重力加速度为g。（1）为完成实验，除了毫秒计读数△t、碰撞前瞬间绳的拉力F1、碰撞结束瞬间绳的拉力F2、滑块B质量mB和遮光条宽度d外，还需要测量的物理量有______和______；（并写出物理量的符号）（2）滑块B通过光电门时的瞬时速度vB=______；（用题中物理量的符号来表示）（3）验证动量守恒定律的表达式是______。（用题中物理量的符号来表示）。四、计算题（本大题共3小题，共37.0分）5.如图所示，半径为R，内径很小的光滑半圆细管竖直放置，两个质量均为m的小球A、B，以不同的速率进入管内，若A球通过圆周最高点C，对管壁上部的压力为3mg，B球通过最高点C时，对管壁内、外侧的压力均为0，求A、B球通过圆周最高点C点的速度大小．6.如图所示，半径R=0.3m的竖直圆槽型光滑轨道与水平轨道AC相切于B点，水平轨道的C点固定有竖直挡板，轨道上的A点静置有一质量m=1kg的小物块（可视为质点）。现给小物块施加一大小为F=25N、方向水平向右的恒定拉力，使小物块沿水平轨道AC向右运动，当运动到AB之间的D点（图中未画出）时撤去拉力，小物块继续滑行到B点后进入竖直圆槽轨道做圆周运动，当物块运动到最高点时，由压力传感器测出小物块对轨道最高点的压力为103N．已知水平轨道AC长为2m，B为AC的中点，小物块与AB段间的动摩擦因数μ=0.45，重力加速度g=10m/s2．求：（1）小物块运动到B点时的速度大小；（2）拉力F作用在小物块上的时间t。7/71.光滑水平面上静止地放置两个完全相同的质量为M=6kg、半径为R=0.60m的14圆轨道小车甲和乙，两圆轨道小车与水平面相切，圆弧轨道光滑，如图，一质量m=2kg的小球从甲轨道顶端由静止释放，滑下后冲上乙轨道，g=10m/s2，求：（1）小球滑离甲轨道时，小球与甲轨道的速度多大？（2）小球在乙轨道上，上升的最大高度？（保留两位有效数字）7/7答案和解析1.【答案】B【解析】解：A、物体做圆周运动就需要有向心力，向心力是由外界提供的，不是物体本身产生的。故A错误。B、向心力总是与速度方向垂直，不做功，不能改变速度的大小，只改变速度的方向。故B正确。C、向心力始终指向圆心，方向时刻在改变，则向心力是变化的。故C错误。D、向心力的方向与速度方向垂直，可知向心力不可以改变线速度的大小，故D错误。故选：B。物体做圆周运动就需要有向心力，向心力是由外界提供的，不是物体产生的．向心力只改变速度的方向，不改变速度的大小．做匀速圆周运动的物体向心力是由合外力提供的．向心力的方向时刻改变，向心力也改变．本题考查对向心力的理解能力．向心力不是什么特殊的力，其作用产生向心加速度，改变速度的方向，不改变速度的大小．2.【答案】C【解析】解：A、火车转弯时，受到重力与支持力，不受向心力。故A错误；B、火车转弯时，不受向心力。故B错误；C、为了保护铁轨，应避免车轮边缘与铁轨间的摩擦，故火车受到重力和支持力的合力完全提供向心力，有F=mgtanθ=m，解得v=可知，当火车的速度为时，则轨道对火车没有压力。故C正确；D、由公式v=，当增大斜面倾角θ时，也同时增大火车转弯的速度，车轮对内轨的压力不一定增大。故D错误。故选：C。火车转弯时，为了保护铁轨，应避免车轮边缘与铁轨间的摩擦，故火车受到重力和支持力的合力完全提供向心力，可以根据牛顿第二定律列式求得转弯速度v；如果实际转弯速度大于v，有离心趋势，与外侧铁轨挤压；反之，挤压内侧铁轨。本题关键根据牛顿第二定律，从保护铁轨的角度得出火车车轮边缘与铁轨恰好无挤压的临界速度，然后结合离心运动的知识进行分析讨论。3.【答案】C【解析】解：A、向心加速度只改变速度的方向，不改变速度的大小。故A错误。B、根据an=，可知，向心加速度与速率及半径有关。故B错误。C、匀速圆周运动，向心加速度的大小恒定，方向始终时刻改变，指向圆心，且方向垂直速度方向。故C正确。D错误。故选：C。向心加速度的方向始终指向圆心，表示速度方向变化快慢的物理量，向心加速度只改变速度的方向，不改变速度的大小．解决本题的关键知道向心加速度的物理意义，知道向心加速度只改变速度的方向，不改变速度的大小．4.【答案】C【解析】解：小球在水平面内做匀速圆周运动，对小球受力分析，如图小球受重力、和绳子的拉力，由于它们的合力总是指向圆心并使得小球在水平面内做圆周运动，故在物理学上，将这个合力就叫做向心力，即向心力是按照力的效果命名的，这里是重力和拉力的合力。故选：C。先对小球进行运动分析，做匀速圆周运动，再找出合力的方向，进一步对小球受力分析！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！5.【答案】D【解析】解：A、20cm=0.20m；150g=0.15kg；根据自由落体速度v===2m/s；手机与眼睛作用后手机的速度变成0，所以手机与眼睛作用过程中动量变化为：△P=0-mv=-0.15×2=-0.30kg•m/s。故A错误；B、C、手机与眼接触的过程中受到重力与眼睛的作用力，选取向上为正方向，则：Iy-mgt=△P代入数据可得：Iy=0.45N•s手机对眼睛的作用力与眼睛对手机的作用力大小相等，方向相反，作用的时间相等，所以手机对眼睛的冲量大小约为0.45N•s．故B错误，C错误；D、由冲量的定义：Iy=Ft，代入数据可得：F=N，故D正确；故选：D。根据自由落体求速度，时间，结合冲量的定义式求出冲量；由动量定理求作用力考查了自由落体运动的规律，动量定理的应用，注意别忘了重力。7/76.【答案】D【解析】解：A、在轨道Ⅰ上不同的位置动量方向是轨迹的切线方向，所以动量方向不同，动量不同，故A错误。BD、根据开普勒第二定律知，在轨道Ⅱ各位置中，通过P点时的速度最小，通过近月点时速度最大，则通过P点时的动能最小，通过近月点时动能最大，在轨道Ⅱ上不同的位置动能可能不同，故B错误，D正确。C、根据牛顿第二定律得G=ma，得a=，则知在轨道Ⅰ通过P点的加速度与在轨道Ⅱ通过P点的加速度相同，故C错误。故选：D。动量是矢量，只有大小相等、方向相同，动量才相同。根据开普勒第二定律分析探测器在轨道Ⅱ上不同的位置速率关系，来分析动能关系。根据牛顿第二定律分析加速度关系。本题要掌握开普勒第二定律和万有引力定律，要知道卫星绕月球做圆周运动时的向心力由万有引力提供，能结合圆周运动的规律进行分析。7.【答案】B【解析】解：A、A、B两物体的角速度相等，根据f=mrω2知，质量相等，A的半径较大，则A物体所受的摩擦力较大，故A错误；B、根据a=rω2知，角速度相等，A的半径较大，则A物体向心加速度较大，故B正确；C、根据μmg=mrω2知，，A的半径较大，则A的临界角速度较小，当圆台的转速增加时，A先滑动，故C错误；D、物体随着圆台座匀速圆周运动时，静摩擦力沿半径指向圆心提供向心力，故D错误；故选：B。A、B一起随圆台做圆周运动，靠静摩擦力提供向心力，角速度相等，结合牛顿第二定律比较静摩擦力大小，根据向心加速度公式比较向心加速度的大小。根据最大静摩擦力提供向心力得出发生相对滑动的临界角速度，从而判断哪个物体先滑动。解决本题的关键知道物体做圆周运动向心力的来源，结合牛顿第二定律分析判断，基础题。8.【答案】D【解析】解：将小车的速度沿绳子方向和垂直于绳子方向分解，设绳子与水平方向的夹角为θ．根据平行四边形定则有：v绳=vcosθ，而沿绳子方向的分速度等于B物体的速度，在小车向左运动的过程中，θ减小，则v绳增大，所以物体B加速上升，但不是匀加速，物体B的加速度方向向上，根据牛顿第二定律，知B物体受到的拉力大于B物体受到的重力，故ABC错误，D正确。故选：D。将小车的速度沿绳子方向和垂直于绳子方向分解，根据平行四边形定则求出物体的速度，从而判断物体的运动情况，根据牛顿第二定律比较拉力和B的重力大小。解决本题的关键是知道汽车的速度是沿绳子方向和垂直于绳子方向速度的合速度，运用速度的分解法分析物体的运动情况。9.【答案】A【解析】解：A、因为弧长s与时间t成正比，所以线速度大小不变。故A正确。B、根据知，v不变，r增大，则角速度减小。故B错误。C、根据a=知，v不变，r增大，则加速度减小。故C错误。D、根据F合=ma知，小球质量不变，加速度减小，则小球所受的合力减小。故D错误。故选：A。通过的弧长s与运动时间t成正比，知小球的线速度大小不变，结合v=rω，a=，F=ma判断角速度、加速度、合外力的变化。解决本题的关键抓住线速度的大小不变，结合线速度、角速度、向心加速度之间的关系分析求解。基础题。10.【答案】BD【解析】解：A、在将弹簧压缩到最短的整个过程中，弹簧的弹力对小球做负功，故小球的机械能不守恒，故A错误；B、在压缩到最短的过程中，小球对弹簧始终做正功，故弹簧的弹性势能移植增大，故B正确；C、小球从接触弹簧到将弹簧压缩到最短的过程中，弹簧的弹力逐渐增大，弹簧的弹力先小小球受到的重力，后大于重力，合力先向下后向上，所以小球先向下加速运动，后向下减速运动，所以小球的动能先变大后变小，故C错误；D、对于小球从接触弹簧到将弹簧压缩到最短的过程中，小球的动能、重力势能和弹簧的弹性势能这三种形式的能量相互转化，没有与其他形式的能发生交换，也就说小球的动能、重力势能和弹簧的弹性势能之和保持不变，故D正确故选：BD。对于小球从接触弹簧到将弹簧压缩到最短的过程中，小球的动能、重力势能和弹簧的弹性势能这三种形式的能量相互转化，没有与其他形式的能发生交换，也就说小球的动能、重力势能和弹簧的弹性势能之和保持不变。对于小球从接触弹簧到将弹簧压缩到最短的过程中，弹簧是一直被压缩的，所以弹簧的弹性势能一直在增大。小球的动能先增大后减小。本题考查弹簧中的功能变化关系，弹簧问题往往是动态变化的，分析这类问题时用动态变化的观点进行，要注意该系统机械能守恒，但小球的机械能并不守恒。不能想当然，认为小球一接触弹簧动能就开始减小。7/711.【答案】BC【解析】解：A、设星体S1和S2的质量分别为m1、m2，它们的轨道半径分别是r、r′；星体S1、S2做圆周运动的向心力由万有引力提供得：=m1r=•r′可得：m1r=m2r′①可知二者的质量不同则轨道半径不同；由于双星的周期与角速度是相等的，由：v=ωr可知二者的线速度大小不同。故A错误；B、将①式两侧同时乘以角速度ω可得：m1ωr=m2ωr′②即：m1v1=m2v2，可知二者的动量大小相等。故B正确；C、若已知S1做圆周运动的周期T，星体S1做圆周运动的向心力由万有引力提供得：=m1r，即m2=③联立①③即可求出S2的质量。故C正确，D错误故选：BC。这是一个双星的问题，S1和S2绕O做匀速圆周运动，它们之间的万有引力提供各自的向心力，S1和S2有相同的角速度和周期，结合牛顿第二定律和万有引力定律解决问题。双星的特点是两个星体周期相等，星体间的万有引力提供各自所需的向心力。12.【答案】ABD【解析】解：A、以木块为研究对象，由于水平面光滑，根据动能定理可知，故A正确。B以子弹为研究对象，在水平方向上，根据动能定理可知，故B正确；C、以系统为研究对象，根据能量守恒定律得：fs=mv02-（M+m）v2．故C错误，D正确。故选：ABD。子弹射入木块的过程中，分别对木块、子弹、分别应用动能定理分析功与动能的关系。本题是冲击块类型，要注意应用动能定理研究单个物体时，功的公式W=Fl中，l是相对于地的位移大小。13.【答案】等于 1t2【解析】解：当滑块通过相同的距离所需时间相同时，说明滑块做匀速运动，故测得滑块两次通过光电门的时间t1等于t2时，可认为已平衡好摩擦力。记录滑块通过光电门的时间t，即可求得通过光电门的瞬时速度，v=，根据动能定理可知，解得，故为纵坐标故答案为：等于；物体做匀速运动，通过相同的位移所用时间相同，根据动能定理求得函数关系式即可判断本题考查了“探究合力做功与速度变化的关系”，明确了该实验的实验原理以及实验目的，即可了解具体操作的含义，以及如何进行数据处理。14.【答案】小球A的质量mA 细线的长度L d△t mA(F1−mAg)L=mA(F2−mAg)L+mBd△t【解析】解：（1）根据得，小球A与滑块B碰撞前的瞬时使得，根据得，小球A与滑块B碰撞后的瞬时速度，根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度知，碰撞后，滑块B的瞬时速度，验证碰撞前后动量是否守恒，可知还需要测量的物理量是小球A的质量mA，细线的长度L。（2）滑块B通过光电门的瞬时速度。（3）碰撞前的总动量为mAv1=，碰撞后的总动量mAv2+mBvB=，则验证动量守恒定律的表达式是：=。故答案为：（1）小球A的质量mA，细线的长度L，（2），（3）=。（1、2）根据牛顿第二定律，结合绳子的拉力大小求出碰撞前后小球A的速度大小，根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度求出滑块B通过光电门的瞬时速度，从而判断出还需要测量的物理量。（3）抓住碰撞前的总动量等于碰撞后的总动量，列出验证的表达式。7/7本题考查了动量守恒定律和牛顿第二定律的综合运用，通过绳子的拉力求出小球A碰撞前后的速度大小是解决本题的关键，知道极短时间内的平均速度等于瞬时速度。15.【答案】解：A小球在最高点时，受重力和管壁的作用力，这两个力的合力作为向心力．对A球：3mg+mg=mvA2R解得：vA=2gR对B球：mg=mvB2R解得：vB=gR答：A、B球通过圆周最高点C点的速度大小分别为2gR和gR．【解析】对两个球分别受力分析，根据合力提供向心力，由牛顿第二定律求出两球通过C点的速度．该题考查向心力，解题的关键是对小球在最高点处时受力分析，然后根据向心力公式和牛顿第二定律求出速度．16.【答案】解：（1）小物块运动到轨道最高点时，由牛顿第二定律得： N+mg=mv2R据题可知N=103N可得：v=2m/s物块从B运动到轨道最高点的过程，由机械能守恒定律得： 2mgR+12mv2=12mvB2可得：vB=4m/s（2）小物块从A运动到B点的过程，运用动能定理得：  Fs-μ1mgxAB=12mvB2-0根据牛顿第二定律得：F-μ1mg=ma由运动学公式有s=12at2。联立解得t=8241s≈0.22s答：（1）小物块运动到B点时的速度大小是4m/s；（2）拉力F作用在小物块上的时间t是0.22s。【解析】（1）小物块运动到最高点时，由合力提供向心力，由牛顿第二定律求出物块运动到最高点时的速度，再由机械能守恒定律求物块经过B点时的速度大小。（2）小物块从A运动到B点的过程，运用动能定理列式，可求得拉力F作用在小物块上的距离，再由牛顿第二定律和位移公式结合求作用的时间t。本题要分析清楚物体的运动过程，把握圆周运动向心力的来源：指向圆心的合力。运用动能定理时要注意选择研究的过程。17.【答案】解：（1）设小球滑离甲轨道时，小球的速度为v1，甲轨道的速度为v2小球与甲轨道水平方向动量守恒，则mv1=Mv2①小球与甲轨道机械能守恒，则mgR=12mv12+12Mv22     ②由①②两式代入数据解得v1=3m/s，v2=1m/s（2）设小球在乙轨道上上升的最大高度为H．此时两者有共同速度v小球与乙轨道水平方向动量守恒，则mv1=（M+m）v        ③小球与乙轨道机械能守恒，设水平面处重力势能为零，则12mv12=mgH+12(M+m)v2                  ④由③④两式代入数据可解得H≈0.34m答：（1）小球滑离甲轨道时，小球与甲轨道的速度分别为3m/s和1m/s；（2）小球在乙轨道上，上升的最大高度为0.34m。【解析】（1）小球从甲轨道滑离时系统满足水平方向上动量守恒和系统机械能守恒，据此列式求得小球与甲轨道的速度大小；（2）小球滑上乙轨道后，系统满足水平方向动量守恒和系统机械能守恒，据此列式求解乙球上升的最大高度即可。本题两问都是从水平方向动量守恒和系统机械能守恒出发列式求解，关键是掌握好动量守恒和机械能守恒条件的判定。7/7