2022-2023学年广东广州市番禺区高一（下）期中物理试卷
一、单选题（本大题共7小题，共28.0分）
1. 如图所示，在向左匀速行驶的火车窗口，车内某人释放一物体，由站在地面上的人来看，该物体的运动轨迹是( )
A.
B.
C.
D.
2. 如图所示，一根轻质不可伸长的细绳绕过光滑的定滑轮，绳的一端系一重物，人握着绳的另一端以速度拉着绳水平向左匀速运动，经过图示位置时绳与水平方向的夹角为，此时重物的速度大小为( )
A.
B.
C.
D.
3. 一条河的两侧河岸平行，河的宽度为，水流速度为，条小船在静水中的速度为，则下列说法正确的是( )
A. 渡河所需最短时间为
B. 渡河最短位移为
C. 以最短时间渡河时，小船渡河的位移为
D. 以最短位移渡河时，小船渡河所需的时间为
4. 如图所示，质量为的小球可视为质点在竖直平面内绕点做半径为的圆周运动，重力加速度大小为，连接点与小球的为轻杆。对小球，下列说法正确的是( )
A. 过圆周最高点的临界速度为
B. 过圆周最高点的速度不能大于
C. 在圆周最高点对轻杆的作用力大小可以为零
D. 在圆周最高点对轻杆的作用力大小最小为
5. 如图所示，照片中的汽车做匀速圆周运动通过水平弯道，假设汽车受到的最大静摩擦力等于车重的倍，水平弯道路面的半径为，取，则该汽车( )
A. 受到重力、支持力、摩擦力和向心力的作用
B. 所受的作用力的合力可能为零
C. 在做匀速圆周运动时，速度不变
D. 最大速度不能超过
6. 年月日，“长征二号”丙运载火箭在西昌卫星发射中心点火起飞，成功将“亚太”卫星送入预定轨道。若卫星入轨后做匀速圆周运动，轨道半径为，线速度大小为，地球的半径为，则地球的第一宇宙速度为( )
A. B. C. D.
7. 地球公转轨道接近圆，但彗星运动轨道则是一个非常扁的椭圆。天文学家哈雷成功预言哈雷彗星的回归，它最近出现的时间为年，预测下次飞近地球将在年左右。如图为地球与哈雷彗星绕日运动的示意图，且图中点为两轨迹的交点。则下列分析正确的是( )
A. 哈雷彗星在点时的速度与地球在点时的速度相同
B. 哈雷彗星在点时的加速度与地球在点时的加速度相同
C. 根据已知数据可估算哈雷彗星轨道的半长轴是地球公转半径的倍
D. 地球与太阳的连线和哈雷彗星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等
二、多选题（本大题共3小题，共18.0分）
8. 年月日时分，快舟十一号固体运载火箭在我国酒泉卫星发射中心点火升空，成功将行云交通试验卫星送入离地高的预定轨道，发射任务取得圆满成功。已知地球同步卫星离地高度约，对行云交通试验卫星，下列说法正确的是( )
A. 在轨道上运行时万有引力提供向心力
B. 在轨道上运行时处于完全失重状态，是由于不受力的作用
C. 周期大于同步卫星的周期
D. 线速度大于同步卫星的线速度
9. 如图所示，某同学对着墙壁练习打乒乓球。若球与墙壁上的点碰撞后沿水平方向弹离，恰好垂直拍面落在球拍的点上。已知球拍与水平线间的夹角，、两点间的高度差。忽略空气阻力，取重力加速度，则对乒乓球，下列说法正确的是( )
A. 从点运动到点所用的时间为
B. 从点运动到点的位移大小为
C. 刚弹离墙壁时，速度的大小为
D. 刚要落到球拍上时，速度的大小为
10. 智能呼啦圈轻便美观，深受大众喜爱，如图甲所示，腰带外侧带有轨道，将带有滑轮的短杆大小忽略不计穿入轨道，短杆的另一端悬挂一根带有配重的轻绳，其简化模型如图乙所示，可视为质点的配重质量为，绳长为，悬挂点到腰带中心点的距离为，水平固定好腰带，通过人体微小扭动，使配重随短杆在水平面内做匀速圆周运动，绳子与竖直方向夹角为，运动过程中腰带可看成不动，重力加速度，下列说法正确的是( )
A. 若使用者觉得锻炼不够充分，决定增大转速，腰带受到的合力变大
B. 当使用者掌握好锻炼节奏后能够使稳定在，此时配重的角速度为
C. 使用者使用一段时间后成功减肥，再次使用时将腰带调小，若仍保持之前转速则将变小
D. 当用力转动使从增加到时，配重运动的周期变大
三、实验题（本大题共2小题，共16.0分）
11. 某兴趣小组利用如图甲所示向心力演示器，探究做圆周运动的小球所需向心力大小与角速度之间关系，控制两小球的质量、做圆周运动的半径相同，经过实验步骤得到的可观察的事实如下：。
如图乙所示，若传动皮带套在塔轮第二层，左、右塔轮半径、之比为：，则塔轮转动时，、两处的角速度之比为______ ；
甲图中左右两个标尺上黑白相间的等分格显示如图丙，则、两处钢球所受向心力大小之比约为______ ；
由此实验，得到的结论是______ 。
12. 图甲是“研究平抛物体的运动”的实验装置图。
实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端切线水平。每次让小球从同一位置由静止释放，是为了每次平抛______ 。
图乙是正确实验取得数据，为抛出点，则此小球做平抛运动的初速度______ 取
在另一次实验中将白纸换成方格纸，每小格的边长，通过实验，记录了小球在运动途中的三个位置，如图丙所示，则该小球做平抛运动的初速度为______ ；点到点的时间______ ；点的速度为______ 。取
四、简答题（本大题共3小题，共38.0分）
13. 如图甲所示的“彩虹滑道”是一种较为受欢迎的新型娱乐项目，游客在滑道上某段的运动可简化如图乙所示游客视为质点以水平速度从点滑出，然后落在倾角的斜面上的点。若不计空气阻力，重力加速度，求：
游客在空中运动的时间；
、两点的距离；
游客落到前瞬间的速度大小。
14. 双人滑冰是年北京冬奥会比赛项目之一。如图甲所示为某次训练中男运动员以自己为轴拉着女运动员做圆周运动的情形，若女运动员的质量，伸直的手臂与竖直方向的夹角，转动过程中女运动员的重心做匀速圆周运动的半径，如图乙所示，忽略女运动员受到的摩擦力，取重力加速度，，，求：
当女运动员的角速度为时，女运动员受到的拉力及对冰面的压力的大小；
当女运动员刚要离开冰面时，女运动员的角速度的大小及受到的拉力的大小。
15. “”研究所推出了年让志愿者登陆火星、建立人类聚居地的计划。如果让小球从火星上一定高度自由下落，测得它在第内的位移是，已知火星的半径约为地球半径的，地球表面的重力加速度取，求：
火星表面的重力加速度的大小；
火星质量和地球质量之比；
火星的第一宇宙速度和地球第一宇宙速度之比。
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：物体在释放时具有向左的初速度，故在地面上的人来看，物体向左平抛运动，故相对地面的轨迹是向左的抛物线；故运动轨迹为，故A正确，BCD错误。
故选：。
车内释放的物体相对地面具有水平方向的速度，故相对地面来说做平抛运动，根据初速度和受力情况即可确定运动轨迹。
本题考查平抛运动以及惯性的认识，要注意明确物体由于惯性而具有和火车相同的水平速度。
2.【答案】
【解析】解：把速度分解为沿绳方向和垂直于绳方向的分速度，如图：
则沿绳方向的分速度大小即为重物速度大小，可得：
，故ACD错误，B正确。
故选：。
对于关联体问题，物体实际运动的速度为合速度，分解方法是将实际速度沿着绳或杆和垂直绳或杆的方向分解，在根据数学知识求解。
明确物体实际运动的速度为合速度是解题的关键。
3.【答案】
【解析】解：、河的两侧河岸平行，河宽一定，决定过河时间的是垂直河岸的速度，当小船速度与河岸垂直时，渡河时间最短，为
故A错误；
B、小船静水速度大于水流速度，当小船船头指向偏向上游某一个角度时，船头指向方向的速度与水流速的合速度可以垂直指向对岸，则小船最短渡河位移就是河宽，故B错误；
C、若用最短时间渡河，小船沿河岸方向上的位移为
小船的位移为
故C正确；
D、当合速度方向垂直于河岸时，小船渡河位移最小，船头指向方向的速度、水流速、合速度构成矢量三角形，并且是直角三角形，则合速度为
因此所需渡河时间
故D正确。
故选：。
小船在静水中的速度为一个分速度的大小，船头指向是这个分速度的方向，调整船头指向可以改变航线，可以使过河时间最短或者使过河位移最短。
解决小船过河问题，抓住什么是分速度与合速度是解题关键：水流速度为一个分速度，小船在静水中的速度为另一个分速度的大小，船头指向是这个分速度的方向，实际航线方向的速度是合速度。
4.【答案】
【解析】解：连接点与小球的为轻杆，轻杆可以提供支持力，则小球过圆周最高点的临界速度为零；小球在圆周最高点时轻杆的作用力可能为零，在圆周最高点当小球的速度为，小球与轻杆的作用力大小为，故ABD错误；故C正确；
故选：。
小球在竖直面内做圆周运动，小球的重力与杆的弹力的合力提供向心力，最高点的最小速度可为．
本题主要考查了圆周运动向心力公式的直接应用，要求同学们对轻杆模型熟练。
5.【答案】
【解析】解：、汽车做匀速圆周运动，受到重力、支持力、摩擦力，由静摩擦力提供向心力，故A错误；
B、汽车在做匀速圆周运动，所受的作用力的合力不可能为零，由合力提供向心力，故B错误；
C、汽车在做匀速圆周运动时，速度的大小不变，方向在时刻发生改变，而速度是矢量，所以速度是变化的，故C错误；
D、由汽车受到的最大静摩擦力等于车重的倍，根据牛顿第二定律有：，代入数据解得：，故D正确。
故选：。
汽车做匀速圆周运动通过水平弯道时，受到重力、支持力和静摩擦力，由静摩擦力提供向心力，速度方向时刻在变化，根据最大静摩擦力和牛顿第二定律求得最大速度。
本题考查匀速圆周运动，关键在于分析向心力的来源，汽车水平转弯时，由静摩擦力提供向心力。
6.【答案】
【解析】解：地球的第一宇宙速度与近地卫星的环绕速度相等，根据万有引力提供向心力，结合牛顿第二定律可得：
“亚太”卫星在预定轨道时
解得：，故C正确，ABD错误；
故选：。
理解第一宇宙速度的定义，卫星的万有引力提供向心力，根据牛顿第二定律联立等式完成分析。
本题主要考查了万有引力定律的相关应用，理解卫星做圆周运动的向心力来源，结合牛顿第二定律即可完成分析。
7.【答案】
【解析】解：哈雷彗星在点时的速度与地球在点时的速度方向不同，但是速度的大小关系由题设条件无法判定，故A错误；
B.根据牛顿第二定律可知：，哈雷彗星在点时的加速度大小等于地球在点时的加速度大小相同，方向也相同，即哈雷彗星在点时的加速度与地球在点时的加速度相同，故B正确；
C.根据开普勒第三定律可知：
则：
代入数据有：，故C错误；
D.根据开普勒第二定律可知：同一颗行星与太阳的连线在相同时间内扫过的面积相等。所以地球与太阳的连线在相等时间内扫过的面积与哈雷彗星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积不相等，故D错误。
故选：。
哈雷彗星在点时的速度与地球在点时的速度方向不同，但是速度的大小关系由题设条件无法判定；
根据牛顿第二定律可知哈雷彗星在点时的加速度与地球在点时的加速度关系；
开普勒第三定律：调和定律。绕以太阳为焦点的椭圆轨道运行的所有行星，其各自椭圆轨道半长轴的立方与周期的平方之比是一个常量；
开普勒第二定律：等面积定律。同一颗行星与太阳的连线在相同时间内扫过的面积相等。
解题关键是掌握开普勒定律，结合牛顿第二定律，灵活解答本题。
8.【答案】
【解析】解：行云交通卫星在轨道上运行时，万有引力提供向心力，处于完全失重状态，故A正确，B错误；
根据与可知，由于行云交通试验卫星的轨道半径比同步卫星半径小，则其周期小于同步卫星周期，线速度比同步卫星大，故C错误，D正确。
故选：。
卫星在轨道上运动过程，受到地球对它的万有引力作用，卫星处于完全失重状态；根据万有引力提供向心力，再结合半径关系即可分析卫星同步卫星的周期以及线速度大小关系。
该题考查卫星围绕中心天运动过程中，运动周期以及线速度大小关系的分析，要掌握万有引力提供向心力，并能知道半径对周期以及线速度大小的影响，题目难度不大。
9.【答案】
【解析】解：、乒乓球做平抛运动，竖直方向做由自由落体运动，有，可得，故A错误；
、乒乓球落在点时的竖直速度为，可得
将乒乓球在处的速度进行分解如图所示
由几何关系可得乒乓球刚弹离墙壁时，速度的大小为
点到点的水平位移大小，位移大小为，故BC正确；
D、球恰好垂直拍面落在球拍的点上时的速度大小为，故D错误。
故选：。
乒乓球做平抛运动，利用、两点的高度差求出乒乓球从运动到的时间，进而求出乒乓球刚要落在球拍上时的竖直速度，再根据乒乓球垂直落在球拍上这一条件，找到竖直速度与水平速度的关系，从而求出初速度大小和合速度大小，由求出从点运动到点的水平位移大小，与竖直位移合成求位移大小。
本题考查平抛运动，解题的关键在于对点的速度进行分解，找到竖直速度与合速度的几何关系，从而求出合速度。要灵活运用分解速度或分解位移的方法求解平抛运动的相关问题。
10.【答案】
【解析】解：配重随短杆做水平匀速圆周运动过程中，腰带可看成静止不动，腰带合力始终为零，故A错误；
B.对配重根据牛顿第二定律有
解得
故B正确；
C.使用者使用一段时间后成功减肥，再次使用时将腰带调小，若仍保持转速不变，即角速度不变，对配重根据牛顿第二定律有
可得
由于变小，若不变，可得变大，不满足角速度不变要求；若变大，可得变大，不满足角速度不变要求；则为了满足角速度不变，一定变小，故C正确；
D.根据中结论，当时
根据
可知周期变小，故D错误。
故选：。
本题根据圆周运动中的牛顿第二定律列式，可以求解角速度。
本题考查学生对生活中圆周运动模型的分析能力，核心是合力提供向心力，列牛顿第二定律的等式。
11.【答案】： ： 质量、半径一定时，所需向心力大小与角速度的平方成正比关系
【解析】解：左、右塔轮边缘的线速度相等，则根据
可得
A、两处的角速度之比为：；
根据图中标尺上黑白相间的等分格显示可知，则、两处钢球所受向心力大小之比约为：；
由此实验，得到的结论是：当质量、半径一定时，所需向心力大小与角速度的平方成正比关系。
故答案为：：；：；质量、半径一定时，所需向心力大小与角速度的平方成正比关系
左、右塔轮边缘的线速度相等，则根据计算角速度之比；
根据题意结合向心力公式分析解答。
本题考查“探究向心力大小与小球质量、角速度和半径之间关系”的实验，需要注意本实验采用控制变量法。
12.【答案】初速度相同
【解析】解：每次让小球从同一位置由静止释放，是为了每次平抛的初速度相同。
分析图乙，点为抛出点，取坐标点：，，在竖直方向上则有
水平方向上则有
代入数据解得小球平抛初速度
分析图丙，由图可知，小球由到和由到在水平方向位移相等，均为，则运动时间相等，在竖直方向，由图示可知，由匀变速直线运动的推论可得
初速度
根据匀变速直线运动中，一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度可知，在点竖直分速度，
故答案为：初速度相同；；，，。
根据实验原理分析判断；
根据平抛运动规律计算初速度；
由匀变速直线运动的推论计算时间，根据匀速运动规律计算初速度；根据平均速度等于中间时刻计算点竖直方向速度，再根据勾股定理计算点速度。
本题考查研究平抛物体的运动实验，要求掌握实验原理和数据处理。
13.【答案】解：由平抛运动规律可知
水平方向有：
竖直方向有：
可推导出
解得
由得
解得
游客在点的速度大小
解得
答：游客在空中运动的时间为；
、两点的距离为；
游客落到前瞬间的速度大小为。
【解析】根据平抛运动规律分析解得运动时间；
分别解得水平和竖直位移，根据运动的合成解答；
根据速度的矢量合成解答。
本题考查平抛运动规律，解题关键掌握平抛运动水平和竖直方向的运动学公式。
14.【答案】解：对女运动员受力分析如图
在水平方向
解得女运动员受到的拉力
竖直方向
代入数据联立解得
根据牛顿第三定律可得，女运动员对冰面压力的大小为。
女运动员刚要离开地面时，受重力和男运动对女运动员的拉力，则
代入数据解得，
答：当女运动员的角速度为时，女运动员受到的拉力为，对冰面的压力的大小为；
当女运动员刚要离开冰面时，女运动员的角速度的大小为，受到的拉力的大小为。
【解析】根据向心力公式计算出拉力，在竖直方向建立平衡方程求支持力；
根据竖直方向建立平衡方程求拉力，由向心力公式求角速度。
本题考查圆锥摆模型，要通过受力分析知道什么力提供向心力，建立水平和竖直方程求解。
15.【答案】解：第内的位移是，有
代入数据解得：
物体在星球表面受到的重力近似等于万有引力，即
得：
已知火星半径约为地球半径一半，地球表面重力加速度为，火星表面重力加速度为，则火星质量和地球质量之比为
根据万有引力提供向心力，则：
则火星第一宇宙速度：
地球的第一宇宙速度：
火星的第一宇宙速度和地球第一宇宙速度之比为
答：火星表面的重力加速度的大小是；
火星质量和地球质量之比为；
火星的第一宇宙速度和地球第一宇宙速度之比为。
【解析】根据，结合第内的位移是求重力加速度；
根据星球表面物体所受的重力等于星球对它的万有引力来求解星球的质量；
星球第一宇宙速度，由此求出。
解决本题的关键掌握自由落体运动的规律，注意火星上的重力加速度和地球的重力加速度不同，根据万有引力提供向心力求解第一宇宙速度，根据星球表面物体所受的重力等于星球对它的万有引力来求解星球的质量。
第1页，共1页
