河南省焦作市普通高中2020-2021學年高一物理下學期期中試題含解析

河南省焦作市普通高中2020-2021學年高一物理下學期期中試題（含解析）一、選擇題（共50分）B.做圓周運動的物體速度和向心力一定變化2.一條兩岸平行的小河，河水自東向西流動，各處流速相同一小船船頭垂直河岸行駛，下列說法正確的是（）C.若小船初速度為零、加速度不變，小船做勻變速曲線運動D.若小船初速度為零、加速度不變，小船可能做變加速曲線運動3.蕩秋千是一項非常有趣的娛樂活動，如圖所示，公園里一個小姑娘在蕩秋千小姑娘（包括坐著的踏板可A.小姑娘受重力、繩索拉力和向心力B.小姑娘經(jīng)過最高點時的加速度可能為0C.小姑娘在某時刻的加速度可能沿切線方向D.小姑娘經(jīng)過最低點時的繩索張力大小可能等于其重力4.2021年1月29日12時47分，我國在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心用長征四號02組衛(wèi)星發(fā)射升空，衛(wèi)星進入預定軌道。假設遙感三十一號02衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，軌道半徑為R，周期為T。已知引力常量為G，根據(jù)題中的已知條件可以求得（）A.地球的平均密度丙運載火箭，成功將遙感三十一號B.繞地球表面做勻速圓周運動衛(wèi)星的周期C.遙感三十一號02組衛(wèi)星受到地球的萬有引力大小D.遙感三十一號02組衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的向心加速度5.一足夠大的木板與地面成角傾斜固定，P為木板前一點，P到木板的距離為d，在P點以大小不同的水平速度向右投擲飛鏢，發(fā)現(xiàn)都不會擊中木板。不計空氣阻力，飛鏢可視為質(zhì)點力重加速度為g。飛鏢的初速度不會超過（）6.如圖所示，在光滑的水平桌面中央有一小孔O，輕質(zhì)細線穿過小孔O。細線下端拴一個小物體P，另一端拴一個小物體Q，小物體P靜止，小物體Q繞O點做圓周運動，下列判斷正確的是（）A.P和Q質(zhì)量不變，細線越長，Q的速度越大B.P和Q質(zhì)量不變，細線越長，Q的角速度越小C.Q的質(zhì)量和細線長度不變，P的質(zhì)量越大，Q的角速度越大D.Q的質(zhì)量和細線長度不變，P的質(zhì)量越大，Q的向心加速度越大7.在某半徑為R的行星表面，用彈簧秤測量一個質(zhì)量為m的砝碼。其重力大小為G。現(xiàn)有一個衛(wèi)星，在離0行星表面為h的軌道上做勻速圓周運動，運行周期為T，已知該行星可視為質(zhì)量分布均勻的球體，引力常量為G。忽略行星自轉(zhuǎn)，行星表面處的重力加速度為g，下列說法正確的是（）A.該行星的第一字宙速度為B.衛(wèi)星的運行速度為C.衛(wèi)星的向心力大小為D.該行星的平均密度為8.如圖所示，足夠長的斜面傾角為，把一個小石子從斜面上P點以初速度水平向左拋出，落在斜面上Q點時的速度大小設為，小石子經(jīng)過M點（在圖中未出畫）時離斜面最遠，經(jīng)過M點時速度大小為，不計空氣阻力，下列說法正確的是（）C.從P到M和從M到Q，運動時間相等，沿斜面方向的位移相等D.從P到M和從M到Q，運動時間相等，沿斜面方向的位移變大9.2021年2月15日17時，首次火星探測任務天問一號探測器成功進入火星停泊軌道。如圖所示，探測器進入火星停泊軌道b前，先在火星的引力作用下沿橢圓軌道a運動到P點，經(jīng)過點火調(diào)整，進入圓軌道b，軌道a和b相切于P點，Q為橢圓軌道距離火星最遠點，下列說法正確的是（）C.探測器在軌道a上P點速度小于在軌道b上P點的速度10.以前在偏遠的山區(qū)，人們通過轉(zhuǎn)動轆轱用水桶從水井里向上提水。其模型可簡化為：一個可繞圓心軸線轉(zhuǎn)動的圓柱體上纏繞一根輕質(zhì)細繩，圓柱體半徑為R。質(zhì)為量m的小物體P固定在細線末端，如圖所示?，F(xiàn)在把P由靜止釋放，物體P以加速度做勻加速運動，重力加速度為g，下列說法正確的是（）A.圓柱體轉(zhuǎn)動的角速度與時間成正比增加B.圓柱體邊緣上一點的向心加速度與時間成正比增加C.在P下降距離L時，圓柱體轉(zhuǎn)動的角速度大小為D.在P下降距離L時，圓柱體邊緣上一點的向心加速度大小為非選擇題（共60分）11.某學校物理興趣小組用如圖1所示的裝置研究小球做平拋運動，用描繪的運動軌跡測定小球的初速度。已知當?shù)刂亓铀俣葹間。D.為描繪出小球的運動軌跡，描繪的點可以用折線連接（2）小丁同學用一張印有小方格的紙記錄軌跡，如圖2所示，小方格的邊長為L。若小球平拋運動軌跡中的幾個位置如圖2中的a、b、c所示，則小球平拋初速度的計算式為________。（3）另一同學繪出了運動軌跡如圖3所示，只記下了過拋出點O的豎直線y，測量數(shù)據(jù)m、n和h如圖3所示，則小球平拋的初速度為________。12.某校學生學習牛頓第二定律后，甲同學充分利用身邊的材料：鐵塊、木板、易拉罐和細沙等。設計了一套方案，如圖1所示是甲同學驗證牛頓第二定律的實驗裝置，其步驟如下：⑴易拉罐內(nèi)裝入適量細沙，用輕繩通過滑輪連接在鐵塊上，鐵塊連接紙帶。合理調(diào)整木板傾角，輕推鐵塊，當觀察到紙帶上________現(xiàn)象，就說明鐵塊P沿木板勻速下滑。⑵取下輕繩和易拉罐，測出易拉罐和細沙的質(zhì)量m及鐵塊質(zhì)量M。⑶換一條紙帶，讓鐵塊由靜止釋放，打出的紙帶如圖2（中間部分未畫出）。每相鄰5個點取一個記數(shù)點a、b、c和d，測出、和間的距離分別為、和，已知打點計時器的打點頻率為f，重力加速度為g，可知鐵塊的加速度為________。（用、、和f表示）⑷多次改變木板與水平方向的夾角，重復步驟(1)(2)(3)，記錄每次對應的m和a。然后在坐標紙上以m和a分別為橫、縱坐標，把記錄的每組m和a在坐標紙上描點連線，得到一條________（填“過原點”或“不過原點”）的直線，且斜率k=________（用題給字母表示），這就說明鐵塊的加速度與其合外力成正比。13.如圖所示，某面粉廠有一條運送面粉足夠長的水平傳送帶，開始時傳送帶靜止，面粉袋P放在傳送帶左輪的上方，傳送帶與面粉袋間的動摩擦因數(shù)。先讓傳送帶以大小為的加速度加速，后立刻以大小14.在光滑的水平桌面上，細線一端固定在N點的釘子上（圖中未畫出），另一端拴一質(zhì)量為m的小球，小球繞釘子做勻速圓周運動，細線平行桌面。小球在運動過程中，經(jīng)過一個半徑為r、圓心為O的圓形區(qū)域，從圓周上P點沿半徑方向進入，經(jīng)過時間t從邊界上Q點離開，，如圖所示。求：15.如圖所示，在豎直面內(nèi)有一個半徑的光滑半圓軌道，圓心為O，豎直虛線MN到圓心距離為。水平軌道上有一個可看成質(zhì)點小滑塊運動至最右端恰進入半圓軌道，小滑塊與水平軌道間的動摩擦因數(shù)為。小滑塊在水平軌道上經(jīng)過距O點水平距離為處時速度為，重力加速度g取。（結(jié)果可用根式表示）（1）若使小滑塊不離開光滑圓軌道運動，求至少多大；（2）若，求小滑塊經(jīng)過豎直線時的速度大小。16.如圖所示，O為豎直面內(nèi)圓周的圓心，半徑為R，P和Q為同一條豎直線與圓周的交點，O到的距離為。在O點第一次把小球水平向右拋出，恰經(jīng)過圓周上的Р點?，F(xiàn)在第二次在O點把小球水平向右拋出，同時對小球施加一個豎直方向的恒力，經(jīng)過圓周上的Q點，且經(jīng)過Q時的水平速度為第一次平拋初速度的倍。已知小球質(zhì)量為m，重力加速度為g，不計空氣阻力。（1）求第一次小球水平向右拋出的速度大小；（2）求第二次施加的恒力大小。答案解析部分一、選擇題1.【答案】B【考點】曲線運動的性質(zhì)【解析】【解答】A．平拋運動是典型的曲線運動，平拋運動的加速度為重力加速度，大小方向都不變，所以做曲線運動的物體加速度可以不變，A不符合題意；B．做圓周運動的物體速度的方向時刻發(fā)生變化，同時向心力的方向時刻與物體做圓周運動的徑向速度垂直，所以做圓周運動的物體的速度和向心力一定變化，B符合題意；C．做勻速圓周運動的物體在任意相等時間內(nèi)的運動路程一定相等，C不符合題意；D．平拋運動是典型的曲線運動，平拋運動的加速度為重力加速度，大小方向都不變，在任意相等時間內(nèi)的速度變化一定相等，D不符合題意。故答案為：B?！痉治觥课矬w做曲線運動其加速度可以保持不變；物體做圓周運動其速度方向和向心力方向不斷改變；物體做勻速圓周運動在相等時間內(nèi)其運動的路程可以相等；物體做平拋運動在相等時間內(nèi)其速度變化量可以相等。2.【答案】C【考點】小船渡河問題分析【解析】【解答】AB．若小船速度不變，小船參與兩個相互垂直的勻速直線運動，則合運動一定是勻速直線運動，AB不符合題意；CD．若小船初速度為零、加速度不變，小船沿平行河岸方向做勻速運動，垂直河岸方向做初速度為零的勻加速運動，則合運動是勻變速曲線運動，C符合題意，D不符合題意。故答案為：C?！痉治觥慨敶俸退俨蛔儠r，其小船的合運動一定是勻速直線運動；當小船做初速度為0；勻加速直線運動時其小船合運動一定是勻變速曲線運動。3.【答案】C【考點】向心力【解析】【解答】A．小姑娘只受重力和繩索的拉力，重力和拉力的合力提供向心力，A不符合題意；BC．小姑娘經(jīng)過最高點時速度為零，向心力為零，當重力和繩索的拉力的合力不為零，這時合力產(chǎn)生的加速度沿切線方向，B不符合題意，C符合題意；D．小姑娘經(jīng)過最低點時速度不為零，繩索的拉力和重力的合力提供小姑娘做圓周運動的向心力，故小姑娘經(jīng)過最低點時的繩索張力大小不可能等于其重力，D不符合題意。故答案為：C。【分析】小姑娘受到了繩子的拉力和重力的作用，由于經(jīng)過最高點其合力不等于0所以其加速度不等于0；在最高點時其加速度方向沿切線方向；經(jīng)過最低點時，用利向心力的方向可以判別拉力大于重力。7

4.【答案】D【考點】萬有引力定律及其應用【解析】【解答】A．根據(jù)可得地球的質(zhì)量地球的半徑未知，則不能求解地球的密度，A不符合題意；B．地球的半徑未知，則不能求解繞地球表面做勻速圓周運動衛(wèi)星的周期，B不符合題意；C．遙感三十一號02組衛(wèi)星的質(zhì)量未知，則不能求解受到地球的萬有引力大小，C不符合題意；D．遙感三十一號02組衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的向心加速度為D符合題意。故答案為：D?！痉治觥坷靡μ峁┫蛐目梢郧蟪龅厍蛸|(zhì)量的表達式，由于不知地球的半徑不能求出地球的平均密度；由于地球半徑未知不能求出地球近地衛(wèi)星的周期；由于衛(wèi)星的質(zhì)量未知不能求出萬有引力的大小；利用衛(wèi)星的周期和軌道半徑可以求出向心加速度的大小。5.【答案】A【考點】平拋運動【解析】【解答】根據(jù)題意飛鏢飛出之后只受重力，將做平拋運動。飛鏢剛好不擊中木板的臨界條件：即飛鏢在木塊處剛好和木塊相切。沿木板方向建立x軸，沿垂直于木板方向建立y軸，將速度和重力分別分解到x、y軸上，x軸上的分速度為，y軸上的分速度為；x軸上的分力為，y軸上的分力為。當飛鏢與木板相切時，即y軸上的速度為減0，且y軸上的位移為d；根據(jù)位移公式，則可得。B、C、D不符合題意，A符合題意。故答案為：A。【分析】由于飛鏢不會擊中木板，利用速度的分解可以把速度分解為沿木板方向和垂直于木板的方向，利用y方向的速度公式結(jié)合位移可以求出初速度的大小。6.【答案】A,B,C,D【考點】向心力，牛頓第二定律【解析】【解答】AB．小物體Q繞O點做圓周運動，根據(jù)牛頓第二定律，有P和Q質(zhì)量不變，細線越長，Q的速度越大，Q的角速度越小，AB符合題意；C．Q的質(zhì)量和細線長度不變，P的質(zhì)量越大，Q的角速度越大，C符合題意；D．Q的向心加速度為Q的質(zhì)量和細線長度不變，P的質(zhì)量越大，Q的向心加速度越大，D符合題意。故答案為：ABCD?！痉治觥坑捎赑物體處于靜止，所以繩子的拉力等于P的重力，利用拉力提供向心力可以判別向心力不變時，當半徑越大其Q的線速度越大，當線速度越大時則角速度越?。划斚蛐牧υ酱髸r，半徑不變則其Q的角速度越大，利用牛頓第二定律可以判別向心加速度的大小。7.【答案】A,D【考點】萬有引力定律及其應用8

【解析】【解答】A．根據(jù)牛頓第二定律依題意解得，A符合題意；B．根據(jù)牛頓第二定律解得，B不符合題意；C．根據(jù)萬有引力定律解得，C不符合題意；D．根據(jù)牛頓第二定律解得該行星的平均密度為，D符合題意。故答案為：AD?！痉治觥坷靡μ峁┫蛐慕Y(jié)合重力的表達式可以求出行星的第一宇宙速度；利用引力提供向心力可以求出衛(wèi)星線速度的大小；利用引力定律結(jié)合引力形成重力可以求出引力的大小，利用引力提供向心力結(jié)合體積公式可以求出行星的平均密度。8.【答案】B,C【考點】平拋運動【解析】【解答】AB小石子經(jīng)過M點，有小石子在Q點，有聯(lián)立，可得A不符合題意；B符合題意；CD從P到M和從P到Q，時間分別滿足整理得則從P到M和從M到Q，運動時間相等，沿斜面方向的位移滿足聯(lián)立可得C符合題意；D不符合題意。故答案為：BC?！痉治觥慨斒咏?jīng)過M點時，利用速度的分解可以求出經(jīng)過M點速度的大小；當獅子落在斜面時，利用位移的分解可以求出經(jīng)過Q點速度的大??；利用運動的對稱性可以判別運動的時間及沿斜面方向的位移大小。9.【答案】B,D【考點】衛(wèi)星問題【解析】【解答】A．探測器在橢圓軌道上從Q到P的過程中，火星引力對它做正功，故速度逐漸增大，A不符合題意；9

B．根據(jù)萬有引力提供向心力，可得得由于探測器過Q點時的半徑大于在圓軌道b上的運行半徑，則可知探測器過Q點速度小于在軌道b上的運行速度，B符合題意；C．探測器在軌道a上過P點時需要減速才能在軌道b上運行，故探測器在軌道a上P點速度大于在軌道b上P點的速度，C不符合題意；D．探測器在軌道a、b上經(jīng)過P點時，均由萬有引力提供向心力，有解得由于r相等，所以a相等，D符合題意。故答案為：BD?！痉治觥刻綔y器在軌道從Q到P的過程，其引力做正功所以其速度不斷增大；利用引力提供向心力結(jié)合軌道半徑的大小可以比較探測器在Q點速度和在軌道b上的速度大??；利用向心運動可以比較探測器在a軌道P點和在b軌道P點速度大??；利用牛頓第二定律結(jié)合距離相等可以判別加速度大小相等。10.【答案】A,C【考點】向心加速度【解析】【解答】A．物體做勻加速運動，則某時刻的速度v=at而v=ωR0可得A符合題意；B．圓柱體邊緣上一點的向心加速度B不符合題意；CD．在P下降距離L時，速度為圓柱體轉(zhuǎn)動的角速度大小為圓柱體邊緣上一點的向心加速度大小為C符合題意，D不符合題意；故答案為：AC?！痉治觥坷镁€速度均勻增加，結(jié)合線速度和角速度的關系可以判別角速度與時間的關系；利用向心加速度的表達式可以判別加速度和時間的關系；利用速度位移公式可以求出線速度的大小；結(jié)合半徑的大小可以求出角速度和向心加速度的大小。二、非選擇題11.【答案】（1）A,C（2）（3）【考點】研究平拋運動【解析】【解答】(1)A．安裝斜槽軌道，使其末端保持水平，以保證小球做平拋運動，A符合題意；BC．每次小球應從同一高度由靜止釋放，以保證到達底端的速度相等，B不符合題意，C符合題意；10

D．為描繪出小球的運動軌跡，描繪的點要用平滑曲線連接，D不符合題意。故答案為：AC。(2)水平方向豎直方向解得(3)由平拋運動的規(guī)律可知，從O點到M點從O點到N點聯(lián)立解得【分析】（1）斜槽末端需要切線水平以保證小球做平拋運動；每次必須從同一高度無初速度釋放小球；記錄小球的運動軌跡需要使用平滑曲線進行記錄；（2）利用平拋運動的位移公式可以求出初速度的表達式；（3）利用平拋運動的位移公式結(jié)合兩個方向運動的位移公式可以求出初速度的大小。12.【答案】點跡均勻；；過原點；【考點】牛頓第二定律【解析】【解答】(1)易拉罐內(nèi)裝入適量細沙，用輕繩通過滑輪連接在鐵塊上，鐵塊連接紙帶。合理調(diào)整木板傾角，輕推鐵塊，當觀察到紙帶上點跡均勻，就說明鐵塊P沿木板勻速下滑。(3)由題意可知相加可得即解得(4)根據(jù)牛頓第二定律其中則即則a-m圖像是過原點的直線，斜率為【分析】（1）當觀察到紙帶上的點跡間隔相等時就說明鐵塊做勻速直線運動；（3）利用鄰差公式結(jié)合加速度的平均值可以求出加速度的表達式；（4）利用牛頓第二定律結(jié)合系統(tǒng)的平衡方程可以求出加速度的表達式，利用加速度的表達式可以判別圖線經(jīng)過坐標原點，利用表達式可以判別斜率的含義。13.【答案】（1）解：面粉袋P開始階段在滑動摩擦力的作用下向前加速，由牛頓第二定律可得解得P的加速度大小為（2）解：傳動帶的速度為P的速度為11

之后，傳送帶以做勻減速運動，P繼續(xù)做勻加速運動，又經(jīng)過t時達到共同速度，可得2P到靜止所用時間【解析】【分析】（1）面粉袋剛開始在摩擦力的作用下做勻加速直線運動，利用牛頓第二定律可以求出加速度的大??；（2）面粉袋和傳送帶剛開始做勻加速直線運動，利用速度公式可以求出加速的末速度大小，接下來傳送帶做勻減速直線運動時其面粉袋繼續(xù)做勻加速直線運動，利用速度公式可以求出共速的速度和運動的時間；達到共速后傳送帶和面粉袋都做勻減速直線運動，利用速度公式可以求出減速的時間。14.【答案】（