北京市西城区2022-2023学年高一（下）5月检测物理试卷
第I卷（选择题）
一、单选题（本大题共10小题，共30分）
1. 一小球在一倒立的圆锥筒的内壁做匀速圆周运动，其中球与筒内壁的摩擦可忽略，此时小球距离地面的高度为，球的线速度为，筒侧壁倾斜角度不变，则下列说法中正确的是( )
A. 小球做圆周运动的越高，向心力越大 B. 小球做圆周运动的越高，线速度越大
C. 小球做圆周运动的越高，角速度越大 D. 小球对侧壁的压力随高度变大而减小
2. 一质点做曲线运动，在运动的某一位置，它的速度方向、加速度方向以及所受合外力的方向之间的关系是( )
A. 速度、加速度、合外力的方向有可能都相同
B. 加速度方向与合外力的方向一定相同
C. 加速度方向与速度方向一定相同
D. 速度方向与合外力方向可能相同，也可能不同
3. 如图所示，一圆柱形容器绕其轴线匀速转动，内部有、两个物体，均与容器的接触面间始终保持相对静止。当转速增大后、与容器接触面间仍相对静止，下列说法正确的是( )
A. 两物体受到的摩擦力都增大
B. 两物体受到的摩擦力大小都不变
C. 物体受到的摩擦力增大，物体受到的摩擦力大小不变
D. 物体到的摩擦力大小不变，物体受到的摩擦力增大
4. 如图所示，在套圈游戏中，小朋友将套圈水平抛向地面的玩具，结果套圈落在玩具的前方。不计空气阻力，为了套住玩具，则原地再次水平抛套圈时，小朋友可以( )
A. 保持抛出点高度不变，减小初速度 B. 增大抛出点高度，增大初速度
C. 保持抛出点高度不变，增大初速度 D. 保持初速度不变，增大抛出点高度
5. 年月日，占全球市场份额的无人机巨头大疆，发布迄今为止影像质量最优异的消费级无人机。如图是该型号无人机绕拍摄主体时做水平匀速圆周运动的示意图。已知无人机的质量为，无人机的轨道距拍摄对象高度为，无人机与拍摄对象距离为，无人机飞行的线速度大小为，则无人机做匀速圆周运动时( )
A. 角速度为 B. 所受空气作用力为
C. 向心加速度为 D. 绕行一周的周期为
6. 从离地面高处投出、、三个小球，使球自由下落，球以速率水平抛出，球以速率水平抛出，设三个小球落地时间分别、、，不计空气阻力，则下列说法正确的是( )
A. B. C. D.
7. 如图所示，在半径为的半球形碗的光滑内表面上，一质量为的小球在距碗口高度为的水平面内做匀速圆周运动，重力加速度为，则小球做匀速圆周运动的线速度大小为( )
A. B. C. D.
8. 如图所示，某人用绳子拉水平地面上的木箱以恒定速度向前运动，已知木箱的质量为，绳子的拉力大小为且与水平面夹角为，木箱与地面间的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为。则在时间内( )
A. 木箱所受摩擦力做的功为 B. 绳子拉力做的功为
C. 绳子拉力的功率为 D. 木箱所受的摩擦力的功率为
9. 一物体所受的力随位移变化的图像如图所示，求在这一过程中，力对物体做的功为( )
A. 力在的过程中对物体做了的功
B. 力在的过程中对物体做了的功
C. 物体在的过程中克服力做了的功
D. 力在的过程中对物体做了的功
10. 牛顿提出太阳和行星间的引力后，为证明地球表面的重力和地球对月球的引力是同一种力，也遵循这个规律，他进行了“月地检验”。已知月球的轨道半径约为地球半径的倍，“月地检验”是计算月球公转的( )
A. 周期是地球自转周期的倍 B. 向心加速度是自由落体加速度的倍
C. 线速度是地球自转地表线速度的倍 D. 角速度是地球自转地表角速度的倍
二、多选题（本大题共4小题，共16分）
11. 如图所示，一物体在光滑水平面上，在恒力的作用下图中未画出做曲线运动，物体的初速度、末速度方向如图所示，下列说法正确的是( )
A. 物体的运动轨迹是抛物线 B. 的方向可以与成
C. 的方向可以与垂直 D. 的方向可以与垂直
12. 课外小组的同学对人造地球卫星所需的向心力和卫星的运行速率发生争论，若人造地球卫星的质量不变，当轨道半径增大为原来的倍时，下列争论中正确的( )
A. 有同学说，根据向心力公式可知，向心力变为原来的
B. 有同学说，根据万有引力提供向心力可知，向心力变为原来的
C. 有同学说，根据公式可知，卫星运行的速率变为原来的倍
D. 有同学说，根据公式可知，卫星运行的速率变为原来的倍
13. 四个完全相同的小球、、、在水平面内均做圆锥摆运动。如图甲所示，其中小球、在同一水平面内做圆锥摆运动连接球的绳较长；如图乙所示，小球、在不同水平面内做圆锥摆运动，但是连接、的绳与竖直方向之间的夹角相同连接球的绳较长，则下列说法正确的是( )
A. 小球、角速度相同
B. 小球、线速度大小相同
C. 小球、向心加速度大小相同
D. 小球受到绳的拉力比小球受到绳的拉力大
14. 下列与离心现象有关的是( )
A. 离心沉淀器
B. 公交车突然刹车时，车上的乘客身体向前倾倒
C. 转动伞柄可以将伞上的雨滴甩出
D. 家用洗衣机的甩干桶用于甩干衣服
第II卷（非选择题）
三、实验题（本大题共2小题，共12分）
15. 如图所示，是探究向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系的向心力演示实验装置图，长糟上的挡板到转轴的距离是挡板到转轴距离的倍，长槽上的挡板和短槽上的挡板到各自转轴的距离相等．
在研究向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系时我们主要用到了物理学中________的方法；
A.理想实验法 等效替代法 控制变量法 演绎法
探究向心力和角速度的关系时，应将传动皮带套在两塔轮半径________填“相同”或“不同”的轮盘上，将质量相同的小球分别放在挡板________和挡板________处选填“”或“”或“”转动时发现左边的标尺上露出的红白相间的等分格数为右边标尺的倍，那么，左边塔轮的半径与右边塔轮的半径之比为________．
16. 图甲是研究平抛运动的实验装置示意图，小球从斜面上一定高度处从静止释放，经过一段水平轨道后落下，利用该装置可以记录小球球心的运动轨迹。
在实验操作中需要小球多次重复运动，则每次小球___________从同一位置由静止开始运动。轨道_______________光滑。两空均选填“必须”或“不一定”
某同学记录了运动轨迹上三点A、、，如图所示，以为坐标原点，建立坐标系，各点坐标值已在图中标出，则小球平抛初速度大小为______点的速度是_____取。
四、计算题（本大题共3小题，共42分）
17. 如图所示，学校举行投篮比赛，将球水平抛出，直接通过前方的一个直径比球略大的竖直篮筐，得一分；将球水平抛出，经一次落地反弹后通过竖直篮筐，得两分。已知球出手时球心的高度，篮筐中心的高度，球出手点与篮筐的水平距离为，取，不计空气阻力，如图，球在地面反弹前后的速度大小相等，方向关于地面对称，求：
得一分，球被抛出时的初速度；
得两分，球被抛出时的初速度。
18. 万有引力定律问世后取得了辉煌的成就年月日上午，神舟十三号载人飞船搭载着翟志刚、王亚平、叶光富三名航天员返回地面，载誉而归。对于返回过程，可简化如下：首先，返回舱随空间站在约高的近地轨道环绕地球做匀速圆周运动，返回时返回舱与空间站脱离，发动机点火，飞船减速制动，飞船开始下降高度到达返回轨道。在返回轨道飞船环绕地球做匀速圆周运动数圈后再择机切入大气层最终返回地面，请你比较返回舱在近地轨道和返回轨道上做圆周运动的线速度的大小关系。写出判断所需的公式及判断方法。
19. 在一些影视剧中经常能看到一些特技表演。如图所示，有一高台离地面的高度，一特技演员骑摩托车从坡底由静止出发，冲上高台后以某一速度水平飞出，在水平地面上的落点到高台边沿的水平距离。已知摩托车从坡底冲上高台的过程历时，人和车的总质量，发动机的功率恒为，不计空气阻力，取重力加速度大小。求：
摩托车水平飞出高台时的速度大小；
摩托车在冲上高台的过程中克服摩擦阻力所做的功。
20. 如图所示，质量为的物体静止在水平面上，某时刻物体受到一与水平地面夹角为、大小的拉力作用而做直线运动，物体与地面间的动摩擦因数，，，求：
在时间内拉力所做的功；
在时刻，拉力的功率；
在时间内摩擦力所做的功．
答案和解析
1.
【解析】小球做匀速圆周运动，由重力和支持力的合力提供圆周运动的向心力，如图，
则向心力为：，，不变，向心力大小不变；
由得：，则知越高，越大，越小，故AC错误；
B.根据牛顿第二定律得，越高，越大，不变，则越大，故B正确；
D.侧壁对小球的支持力不变，则小球对侧壁的压力不变，故D错误。故选B。
2.
【解析】质点做曲线运动，合外力的方向与速度方向一定不在同一条直线上，故A、D错误；
B.根据牛顿第二定律知，加速度的方向与合外力的方向一定相同，故B正确；
C.物体做曲线运动，合外力的方向与速度方向不同，则加速度方向与速度方向不同，故C错误。
3.
【解析】容器绕其轴线转动时，两个物体随容器一起转动，以为研究对象，在水平方向上，容器施加的弹力提供做圆周运动的向心力；在竖直方向，重力和静摩擦力平衡，所以当转速增大后，物体受到的摩擦力大小的保持不变；
以为研究对象，水平方向的静摩擦力提供向心力，由得，其受到的静摩擦力随着转速的增大而增大，故ABC错误D正确。故选D。
4.
【解析】解：设小球平抛运动的初速度为，抛出点离桶的高度为，水平位移为，则平抛运动的时间为
水平位移为
由此可知，要减小水平位移，可保持抛出点高度不变，减小初速度，或可保持初速度大小不变，降低抛出点高度，或降低抛出点高度，同时减小初速度，故A正确，BCD错误；
故选：。
5.
【解析】根据几何关系可知无人机运行半径
A、无人机做匀速圆周运动时，，故A错误；
B、无人机做匀速圆周运动时，向心力为，所受空气作用力为，故B错误；
C、向心加速度为，故C正确；
D、根据可知，，故D错误；故选：。
6.
【解析】平抛运动在竖直方向上做自由落体运动，与初速度无关，因为自由落体运动的高度与平抛运动的高度相同，则时间相等，即．故选：．
7.
【解析】小球受重力与球形碗的弹力，重力与弹力的合力提供小球做圆周运动的向心力，设弹力与竖直方向的夹角为
则：，解得
，，联立解得：，故D正确，ABC错误。
故选：。
8.
【解析】木箱以恒定速度向前运动，处于平衡状态，根据平衡条件可得，竖直方向，水平方向
木箱所受摩擦力做的功为
故A错误；
B.绳子拉力做的功为
故B错误；
C.根据功率公式可得，绳子拉力的功率为
故C正确；
D.木箱所受的摩擦力的功率为
故D错误；故选：。
9.
【解析】解：、在的过程中属于恒力做功，可直接根据功的定义求解，物体在对物体做的功为
故A错误；
B、在的过程中属于变力做功，根据图像与横轴围成的面积表示力做功的大小，则力在的过程中对物体做的功为
故B错误；
C、物体在的过程中克服力做的功为
故C正确；
D、力在的过程中对物体做的功为
故D错误。故选：。
10.
【解析】已知月球绕地球运行轨道半径是地球半径的倍，月球轨道上一个物体的受到的引力与它在地面附近时受到的引力之比为。
牛顿时代已经较精确的测量了地球表面的重力加速度、地月之间的距离和月球绕地球运行的公转周期，根据圆周运动的公式得月球绕地球运行的加速度，如果，说明拉住月球使它围绕地球运动的力与地球上物体受到的引力是同一种力。
故选：。
11.
【解析】A.物体受力恒定，由图可知，物体的运动轨迹为抛物线，故A正确；
B.要使物体沿如图所示的轨迹运动，力的方向应与速度方向将轨迹夹在中间即可，方向介于初速度切线的反向延长线和末速度之间即可不能包括边界，即图中两虚线所夹锐角部分，故F的方向可以与成，故B正确；
由中分析可知，的方向不能与初速度和末速度垂直，故CD错误。
故选：
12.
【解析】、当轨道半径变化时，万有引力变化，卫星的线速度随着变化成为原来的倍，则D正确；所以不能用公式讨论卫星的向心力变化，故A错误；
B、根据公式，可知地球提供的向心力将减小到原来的，故B正确，
C、当轨道半径变化时，万有引力变化，卫星的角速度随着变化，所以，不能用公式讨论卫星的线速度变化，故C错误故选：。
13.
【解析】解：、对甲图分析：设细线与竖直方向的夹角为，小球的质量为，小球到悬点的竖直距离为，则
，
解得
，
可见小球的角速度相同，由于小球、做圆周运动的半径不同，根据，可知线速度大小不相同，故A正确，B错误；
对乙图分析：设细线与竖直方向的夹角为，小球的质量为，绳长为，绳上拉力为，则有
，
，
得，，
可见小球、向心加速度大小相同，小球受到绳的拉力大小也相同，故C正确，D错误。
故选：。
14.
【解析】解：离心现象的本质在于不足以提供向心力，导致物体沿远离圆心方向运动的现象，注意题目对物体运动的描述即可
A.离心沉淀器的原理属于离心现象，故A正确；
B.公交车突然刹车时，车上的乘客身体向前倾倒是由于惯性，不属于离心现象，故B错误；
C.转动伞柄可以将伞上的雨滴甩出，当雨伞对雨滴的吸附力不足以提供雨滴所需的向心力时，雨滴做离心运动，故C正确；
D.家用洗衣机的甩干桶用于甩干衣服，当水与衣服间的附着力不足以提供水所需的向心力时，水做离心运动，故D正确。
故选：。
15.；不同；；；
【解析】本实验中要分别探究向心力大小与质量、角速度和半径之间的关系，所以需要用到控制变量法，故选C。
探究向心力和角速度的关系时，要控制角速度不同，质量、半径相同，因为皮带连接的塔轮线速度相等，故根据，两塔轮半径不同，则角速度不同；
将质量相同的小球分别放在挡板和挡板处，这样可以保证两个小球转动的半径相同；
转动时发现左边的标尺上露出的红白相间的等分格数为右边标尺的倍，格子数之比等于向心力之比，所以左右两球的向心力之比为，根据，可知两者角速度之比，根据，相同的情况下，可知左边塔轮的半径与右边塔轮的半径之比为：．
16.必须；不一定；。
【解析】为了保证小球做平抛的初速度相同，每次都必须使小球从同一位置由静止开始运动；
只需要保证小球从斜槽末端做平抛运动，速度相同即可，不一定保证轨道光滑。
由于段、段在水平方向上的位移相等，故时间间隔相等，设相等的时间间隔为，
在竖直方向上，则，
则平抛的初速度。
点竖直方向上的分速度为，
点的速度。
17.解：由，
解得，
由，
解得：。
由，
解得：，
若运动的总时间为：，
由
解得，
若运动的总时间为，
由，解得。
答：得一分，球被抛出时的初速度为；
得两分，球被抛出时的初速度可能为或。
18.解：根据题意可知，返回舱在近地轨道环绕地球做匀速圆周运动的轨道半径大于返回轨道上做圆周运动的轨道半径。
由万有引力提供向心力有：，解得：
所以返回舱在近地轨道做匀速圆周运动的线速度大小小于在返回轨道上做圆周运动的线速度的大小。
答：返回舱在近地轨道做匀速圆周运动的线速度大小小于在返回轨道上做圆周运动的线速度的大小。
【解析】根据万有引力提供向心力结合向心力的计算公式得到线速度表达式进行分析。
本题主要是考查万有引力定律及其应用，解答本题的关键是能够根据万有引力提供向心力结合向心力公式进行分析。
19.解：摩托车飞出高台后做平抛运动，则在水平方向：
竖直方向
联立解得
摩托车从静止运动到高台的过程中，由动能定理可知可知
解得
答：摩托车水平飞出高台时的速度大小为；
摩托车在冲上高台的过程中克服摩擦阻力所做的功为。
20.解：物体所受支持力的大小为：
根据牛顿第二定律得
．
则物体受到的摩擦力为：
．
根据牛顿第二定律得，物体的加速度为：
．
根据运动学公式得
内的位移为：
，
可知拉力的功为：．
，
在时刻，拉力的功率：
．
在时间内摩擦力所做的功．
