2022-2023学年四川省绵阳市南山重点学校高一（下）期中物理试卷
一、单选题（本大题共8小题，共32.0分）
1. 下列关于物理学家及其贡献的说法正确的是( )
A. 开普勒在第谷的观测记录的基础上，研究总结出了行星绕太阳运动的定律
B. 牛顿在前人的研究基础上，总结出万有引力定律，并测出了万有引力常量
C. 亚里士多德提出了日心说，迈出了人类认识宇宙历程中最艰难而重要的一步
D. 第谷通过观察提出行星绕太阳运动的轨道是椭圆
2. 运动员出色表现的背后，不仅有自身努力的付出，也有科技的加持。利用风洞实验室为运动装备风阻性能测试和运动姿态风阻优化在我国已大量运用在各类比赛项目中，帮助运动员提高成绩。为了更加直观的研究风洞里的流场环境，我们可以借助丝带和点燃的烟线辅助观察，如图甲所示。在某次实验中获得一重力可忽略不计的烟尘颗粒做曲线运动的轨迹，如图乙所示，下列说法中正确的是
A. 烟尘颗粒速度始终不变 B. 烟尘颗粒一定做匀变速曲线运动
C. 点处的加速度方向可能斜右上方 D. 点处的合力方向可能竖直向上
3. 如图所示，客家人口中的“风车”也叫“谷扇”，是农民常用来精选谷物的农具。在同一风力作用下，精谷和瘪谷空壳谷粒都从洞口水平飞出，结果精谷和瘪谷落地点不同，自然分开，简化成如图所示。若谷粒从洞口飞出后忽略空气阻力且不受风力的影响，则下列分析正确的是( )
A. 瘪谷和精谷落地时速度相同
B. 精谷飞出洞口到落地的时间比瘪谷短
C. 精谷和瘪谷飞出洞口后都做匀变速曲线运动
D. 精谷飞出洞口时的速度比瘪谷飞出洞口时的速度要大些
4. 如图所示，将一半径为的光滑圆形管道竖直放置，、、、是过管道圆心的水平、竖直虚线与管道的四个交点，可视为质点的小球在圆形管道内做完整的圆周运动，重力加速度为。下列说法正确的是( )
A. 当时小球恰好能通过最高点
B. 小球通过点时对外侧管壁的作用力可以为零
C. 小球在上半部管道运动过程中对内侧管壁一定有作用力
D. 小球在下半部管道运动过程中对外侧管壁一定有作用力
5. “双星系统”由两颗相距较近的恒星组成，每个恒星的线度远小于两个星体之间的距离，而且双星系统一般远离其他天体。如图所示，两颗星球组成的双星，在相互之间的万有引力作用下，绕连线上的点做周期相同的匀速圆周运动。现测得两颗星之间的距离为，质量之比为：：。则可知( )
A. 、做圆周运动的线速度之比为：
B. 、做圆周运动的角速度之比为：
C. 做圆周运动的半径为
D. 、做圆周运动的向心力大小不相等
6. 如图所示，有两箱相同的货物，现要用电梯将它们从一楼运送到二楼。其中图甲为用扶梯台式电梯匀速运送货物，图乙为用履带式自动电梯匀速运送货物，货物均相对扶梯静止。下列关于做功的判断中正确的是( )
A. 图甲中支持力对货物做正功 B. 图甲中摩擦力对货物做负功
C. 图乙中支持力对货物做正功 D. 图乙中摩擦对货物做负功
7. 铁路在弯道处的内外轨道高低是不同的，如图为转弯处火车轨道横截面示意图。已知内外轨道与水平面倾角为，弯道处的圆弧半径为，若质量为的火车以速度通过某弯道时，内轨和外轨均不受侧压力作用，下面分析正确的是( )
A. 轨道半径
B.
C. 若火车速度小于时，外轨将受到侧压力作用，其方向平行轨道平面向外
D. 若火车速度大于时，外轨将受到侧压力作用，其方向平行轨道平面向里
8. 如图所示，为放在赤道上相对地球静止的物体，随地球自转做匀速圆周运动，为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星轨道半径约等于地球半径，为地球的同步卫星。下列关于、、的说法中正确的是( )
A. 卫星转动线速度大于
B. 、、做匀速圆周运动的向心加速度大小关系为
C. 、、做匀速圆周运动的周期关系为
D. 在、中，的线速度大
二、多选题（本大题共4小题，共20.0分）
9. 质量为的物体，由做匀速直线运动的汽车牵引，当物体上升时，汽车的速度为，细绳与水平面间的夹角为，如图所示，则下列说法中正确的是( )
A. 此时物体的速度大小为 B. 物体做匀加速直线运动
C. 绳子的拉力等于 D. 物体做加速运动且速度小于车的速度
10. 如图所示的装置中，左侧的轮子利用皮带带动右侧轮轴转动。已知，是轮轴上的一点，到轴心的距离也为，分别是三个轮轴边缘上的点，到轴心的距离，则下列说法错误的是( )
A. B.
C. D.
11. 新一代载人运载火箭的研制将使我国具备在年前载人登陆月球的能力，若在将来某次登月过程中，先将一个载人飞船送入环月球圆轨道Ⅲ，飞船绕月球运行多圈后，然后经点火使其沿椭圆轨道Ⅱ运行，最后再次点火将飞船送入圆轨道Ⅰ，轨道Ⅰ、Ⅱ相切于点，轨道Ⅱ、Ⅲ相切于点，下列说法正确的是( )
A. 飞船在点应点火加速使飞船从轨道Ⅲ进入轨道Ⅱ
B. 飞船在点的加速度大于在点的加速度
C. 飞船在轨道Ⅰ上的角速度大于在轨道Ⅲ上的角速度
D. 飞船从轨道Ⅱ上的点运动到点的过程中，速度逐渐减小
12. 如图所示，可视为质点的小球、分别同时从倾角为的光滑斜面顶端水平抛出和沿斜面下滑，平抛初速度大小为，下滑初速度未知，两小球恰好在斜面底端相遇，重力加速度，则( )
A. 斜面长 B. 球初速度
C. 相遇前，、两球始终在同一高度 D. 相遇前两小球最远相距
三、实验题（本大题共2小题，共16.0分）
13. 如图所示是某种“研究平抛运动”的实验装置。
为减小空气阻力对实验的影响，应选择的小球是_____。填序号
A.实心小木球 空心小木球 空心小铁球 实心小铁球
当小球从斜槽末端水平飞出时与小球离地面的高度均为，此瞬间电路断开，使电磁铁释放小球，最终两小球同时落地，改变大小，重复实验，、仍同时落地，该实验结果可表明_____。填序号
A.两小球落地速度的大小相同
B.两小球在空中运动的时间相等
C.小球在竖直方向的分运动与小球的运动相同
D.小球在水平方向的分运动是匀速直线运动
刘同学做实验时，忘记标记平抛运动的抛出点，只记录了、、三点，于是就取点为坐标原点，建立了如图所示的坐标系，平抛轨迹上的这三点坐标值图中已标出。取，则小球平抛的初速度为_____，小球到点时的竖直速度_____。计算结果均保留两位有效数字
14. 探究向心力大小与物体的质量、角速度和轨道半径的关系实验
本实验所采用的实验探究方法与下列实验是相同的_____
A.探究两个互成角度的力的合成规律
B.探究加速度与物体受力、物体质量的关系
小明同学用向心力演示器进行实验，实验情景如甲、乙、丙三图所示
三个情境中，图_____是探究向心力大小与质量关系选填“甲”、“乙”、“丙”；在乙情境中，若两钢球所受向心力的比值为，则实验中选取两个变速塔轮的半径之比为_____。
小王同学利用传感器进行探究，通过图甲所示的装置探究物体做圆周运动的向心力与质量、轨道半径及线速度的关系。滑块套在光滑水平杆上，随杆一起绕竖直杆做匀速圆周运动，力传感器通过一细绳连接滑块，用来测量向心力的大小。滑块上固定一遮光片，与固定在铁架台上的光电门可测量滑块的线速度。小王同学先保持滑块质量和半径不变，来探究向心力大小与线速度大小的关系。
小王同学通过改变转速测量多组数据，记录力传感器示数，算出对应的线速度及的数值，以为横轴，为纵轴，作图线，如图乙所示，若滑块运动半径，由图线可得滑块的质量_____。
四、计算题（本大题共3小题，共32.0分）
15. 如图所示，质量为的物体静止在水平地面上，受到与水平地面夹角为，大小的拉力作用，物体移动的距离物体与地面间的动摩擦因数，取。求：
拉力所做的功；
摩擦力所做的功；
16. 年月，“天问一号”火星探测器成功登陆火星，同时“天问一号”环绕器在距火星表面高的轨道运行，已知火星半径为，火星表面的重力加速度为，火星视为均质球体，引力常量为。求：
火星的密度：
“天问一号”环绕器所在轨道的重力加速度大小；
“天问一号”环绕器在轨运行速度大小。
17. 如图甲所示，是饭店常见的一种可旋转餐桌，其在圆形桌面上安装有可转动的圆盘，转盘的半径为，转盘与桌面的高度差忽略不计，圆形桌面的半径为，转盘中心与桌面中心重合，桌面与水平地面的高度差为，在转盘边缘有一个陶瓷杯，示意图如图乙所示，陶瓷杯与转盘、桌面之间的动摩擦因数分别为、，取，杯子可视为质点，求：
为了不让陶瓷杯在转盘上发生相对滑动，转盘转动的最大角速度为多少
当转盘以中的最大角速度旋转时，服务员突然抓住转盘使其停止转动，陶瓷杯滑上桌面并最终从桌面飞出，陶瓷杯落地点离桌面边缘飞出点的水平距离为多少
答案和解析
1.【答案】
【解析】开普勒在第谷的观测记录的基础上，研究总结出了行星绕太阳运动的定律，提出行星绕太阳运动的轨道是椭圆，A正确，D错误；
B.牛顿在前人的研究基础上，总结出万有引力定律，卡文迪许测出了万有引力定律，B错误；
C.哥白尼提出了日心说，迈出了人类认识宇宙历程中最艰难而重要的一步，C错误。
故选A。
2.【答案】
【解析】【详解】曲线运动的速度大小可能不变，但方向一定在变，故A错误；
B.做曲线运动的合外力指向轨迹凹侧，可知烟尘颗粒所受的合外力在变化，故不可能是匀变速曲线运动，故B错误；
C.做曲线运动的合外力指向轨迹凹侧，故点处的加速度方向可能斜右上方，故C正确；
D.做曲线运动的合外力指向轨迹凹侧，知点处的合力方向不可能竖直向上，故D错误。
故选C。
3.【答案】
【解析】解：、谷粒从洞口飞出后忽略空气阻力且不受风力的影响，则做平抛运动，由图可知，它们下落高度相同，根据竖直方向自由落体运动规律可以判断它们下落时间相同，水平速度等于初速度，，水平距离不同，则初速度不同，瘪谷飞出洞口后平抛水平距离大，则瘪谷飞出洞口时的速度要大些，故D错误；
合速度，相同而初速度不同，则瘪谷和精谷落地时速度不相同，故AB错误；
C、谷粒从洞口飞出后忽略空气阻力且不受风力的影响，则只受重力作用，它们的加速度都等于重力加速度，保持不变，所以精谷和瘪谷飞出洞口后都做匀变速曲线运动，故C正确。
故选：。
谷粒从洞口飞出后忽略空气阻力且不受风力的影响，则做平抛运动，根据竖直方向自由落体运动分析比较下落时间，再根据水平距离比较初速度以及落地速度等。
具有水平初速度的物体，忽略空气阻力，运动加速度相同，加速度等于重力加速度，与质量无关，做平抛运动，可以根据竖直方向的自由落体规律以及水平方向的匀速直线运动规律进一步分析求解有关问题。
4.【答案】
【解析】
【分析】
小球在竖直光滑圆形管道内做圆周运动，在最高点，由于外管或内管都可以对小球产生弹力作用，从而可以确定在最高点的最小速度。小球做圆周运动时，沿半径方向的合力提供做圆周运动的向心力，由此分析选项。
解决本题的关键知道小球在竖直光滑圆形管道中运动，在最高点的最小速度可以为，以及知道小球在竖直面内做圆周运动的向心力由沿半径方向上的合力提供。
【解答】
A.当小球恰好过最高点时速度为零，根据合力提供向心力可知，内壁对小球有竖直向上的作用力，大小等于重力，外壁对小球没有作用力，故小球通过最高点的最小速度为，故A错误；
B.小球通过点时外侧管壁要提供做圆周运动的向心力，则小球对外侧管壁的作用力不可以为零，选项B错误：
C.小球在上半部管道运动过程中，向心力有向下的分量，因重力向下，则内壁对小球不一定有作用力，即小球对内侧管壁不一定有作用力，选项 C错误：
D.小球在下半部管道运动过程中，向心力有向上的分量，因重力向下，则外壁对小球一定有支持力，即小球对外侧管壁一定有作用力，选项 D正确。
故选D。
5.【答案】
【解析】
【分析】
本题为双星问题，明确双星特点：绕同一中心转动的角速度和周期相同．由相互作用的万有引力充当向心力．
【解答】
B.双星靠相互间的万有引力提供向心力，具有相同的角速度，B错误；
两者之间的万有引力提供各自做圆周运动的向心力，向心力大小相等
即，
解得，
根据，
解得，，C正确，D错误；
A.根据，则有线速度之比为：，A错误。
6.【答案】
【解析】
【分析】
本题主要考查功的正负判断。对货物受力分析，当力的方向与位移的方向夹角为时，力不做功，当力的方向与位移的方向夹角为锐角时，力做正功，当力的方向与位移的方向夹角为钝角时，力做负功，由此分析即可正确求解。
【解答】
对图甲中货物受力分析，受重力和支持力作用，如图所示：
，
支持力的方向与位移方向夹角为锐角，支持力做正功，货物不受摩擦力作用，故A正确，B错误；
对图乙中货物受力分析，受重力、支持力和沿自动电梯向上的摩擦力作用，如图所示：
，
支持力的方向与位移方向垂直，支持力不做功，摩擦力方向与位移方向夹角为锐角，摩擦力对货物做正功，故CD错误。
7.【答案】
【解析】
【分析】
火车以轨道的速度转弯时，其所受的重力和支持力的合力提供向心力，先平行四边形定则求出合力，再根据根据合力等于向心力求出转弯速度，当转弯的实际速度大于或小于轨道速度时，火车所受的重力和支持力的合力不足以提供向心力或大于所需要的向心力，火车有离心趋势或向心趋势，故其轮缘会挤压车轮；
本题关键抓住火车所受重力和支持力的合力恰好提供向心力的临界情况，计算出临界速度，然后根据离心运动和向心运动的条件进行分析；
【解答】
火车以某一速度通过某弯道时，内、外轨道均不受侧压力作用，其所受的重力和支持力的合力提供向心力
由图可以得出
为轨道平面与水平面的夹角
合力等于向心力，故，解得，，故A错误，故B正确；
C.当转弯的实际速度小于规定速度时，火车所受的重力和支持力的合力大于所需的向心力，火车有向心趋势，故其内侧车轮轮缘会与铁轨相互挤压，内轨受到侧压力作用方向平行轨道平面向内，故C错误；
D.当转弯的实际速度大于规定速度时，火车所受的重力和支持力的合力不足以提供所需的向心力，火车有离心趋势，故其外侧车轮轮缘会与铁轨相互挤压，外轨受到侧压力作用方向平行轨道平面向外，故D错误；
故选B。
8.【答案】
【解析】
A.为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星，根据万有引力定律有，解得，又，可得，与第一宇宙速度大小相同，即，故A错误；
B.地球赤道上的物体与同步卫星具有相同的角速度，所以，根据知，的向心加速度大于的向心加速度，根据得的向心加速度大于的向心加速度，即，故B错误；
C.卫星为地球同步卫星，所以，由可得，可见的周期大于的周期，即，故C错误；
D.在、中，由可得，可知的线速度比的线速度大，故D正确。
故选D。
【分析】
沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星的运行速度等于第一宇宙速度，地球赤道上的物体与同步卫星具有相同的角速度，根据向心加速度和角速度的关系比较和的向心加速度，根据万有引力提供向心力，比较和的加速度和线速度。
9.【答案】
【解析】A.根据运动的合成可以求得
选项A正确；
B.因为物体速度 ，随着 变小，物体速度变大且不是均匀变化，所以不是匀变速，选项B错误；
C.因为 ，随着 变小，物体速度变大，加速，所以加速度向上，拉力大于重力，选项C错误；
D.根据 ，随着 变小，物体速度变大，且 ，所以物体速度小于小车速度，选项D正确。
故选AD。
10.【答案】
【解析】根据题意，由图可知， 两点为皮带传动，则有
三点为同轴转动，则有
由于
可得
A.由公式 可知，由于 到轴心的距离为 ，则有
则
故A错误；
B.由公式 可得
则有
故B正确；
C.由公式 可得
则有
故C错误；
D.根据题意，由公式 和 可得
则有
故D正确。
本题选错误的，故选AC。
11.【答案】
【解析】
【分析】
本题主要考查万有引力定律和开普勒第二定律的应用以及飞船变轨问题。飞船从高轨道进入低轨道需要减速做近心运动；由万有引力定律和牛顿第二定律列式可知飞船在、两点加速度的大小关系；由万有引力提供向心力列式可得飞船做匀速圆周运动的角速度与轨道半径的关系；根据开普勒第二定律分析飞船从轨道Ⅱ上的点运动到点的过程中速度的变化情况，由此即可正确求解。
【解答】
A.飞船在点应点火减速使飞船做近心运动，从轨道Ⅲ进入轨道Ⅱ，故A错误；
B.根据万有引力定律和牛顿第二定律有，得，到月心的距离越大，加速度越小，所以飞船在点的加速度大于在点的加速度，故B正确；
C.由万有引力提供向心力有，得，可知，飞船在轨道Ⅰ上的角速度大于在轨道Ⅲ上的角速度，故C正确；
D.根据开普勒第二定律可知，飞船从轨道Ⅱ上的点运动到点的过程中，速度逐渐增大，故D错误。
12.【答案】
【解析】A.令斜面长为，对小球有
，
解得
，
A错误；
B.对小球由牛顿第二定律可得
小球沿斜面向下做匀加速直线运动
解得
B正确；
C.经历时间，小球的竖直分位移
小球的竖直分位移
则有
作出该函数的图像如图所示
根据二次函数的特征，可知，在 内有
既有
即相遇前，、两球不在同一高度，C错误；
D.根据上述分析可知，两球体在 时相遇，在 时两球相距最远，由于球在垂直于斜面方向做双向匀变速直线运动，则
D正确。
故选BD。
13.【答案】
【解析】为减小空气阻力对实验的影响，应选择质量大、体积小的实心小铁球。
故选D。
改变大小，重复实验，、始终同时落地，说明两小球在空中运动的时间相等，进一步说明小球在竖直方向的分运动与小球的运动相同。
故选BC。
竖直方向由匀变速直线运动的推论可得
可得
则小球的初速度为
小球到点时的竖直速度为
14.【答案】 甲
【解析】探究向心力大小与物体的质量、角速度 和轨道半径的关系实验用到的实验探究方法为控制变量法
A.探究两个互成角度的力的合成规律用到等效法，故A不符合题意；
B.探究加速度与物体受力、物体质量的关系用控制变量法，故B符合题意。
故选B。
探究向心力大小 与质量 关系，需保证角速度和半径不变，质量变化，应用甲图。
由图可知，在乙情境中，质量和半径相等，由公式 可知，角速度之比为
变速塔轮边缘的线速度相等，由 可知，变速塔轮的半径之比为
根据题意有
结合图像可得，斜率为
解得
15.【答案】；
【解析】根据功的定义可知拉力的功
对物体受力分析可知地面对物体的支持力
根据牛顿第三定律可知物体对地面的压力为；所以滑动摩擦力
故摩擦力所做功
16.【答案】解：火星表面上的物体由：
又因为：，
联立解得：
环绕器所在轨道上，对“天问一号”：
联立解得：
由
联立解得：
答：火星的密度为；
“天问一号”环绕器所在轨道的重力加速度大小；
“天问一号”环绕器在轨运行速度大小为。
【解析】在火星表面，根据万有引力提供重力结合密度和球体积公式即可求解；
在“天问一号”轨道上，根据万有引力等于向心力即可求解。
本题考查万有引力定律及其应用，注意在行星表面，忽略行星自转的情况，万有引力等于重力。
17.【答案】解：为了不让陶瓷杯在转盘上发生相对滑动，则向心力不能大于最大静摩擦力，即，解得，转盘转动的最大角速度为；
陶瓷杯从转盘上滑出时速度为，
滑出后物块在桌面上做匀变速直线运动，则，
桌面半径为 ，如图所示：
由几何关系可得物块在桌面上滑行的距离为，
根据匀变速直线运动规律可得，解得，
滑出桌面后做平抛运动，在竖直方向上，
则陶瓷杯落地点离桌面边缘飞出点的水平距离为，
解得，
陶瓷杯落地点离桌面边缘飞出点的水平距离为。
【解析】根据静摩擦力提供向心力，求最大角速度；
根据牛顿第二定律、匀减速直线运动公式、平抛规律，求水平距离。
本题考查学生对静摩擦力提供向心力、牛顿第二定律、匀减速直线运动公式、平抛规律的掌握，具有一定综合性，难度中等。
第1页，共1页
