2022-2023学年安徽省巢湖市三校高一（下）期中联考物理试卷
一、单选题（本大题共6小题，共24.0分）
1. 关于曲线运动下列叙述正确的是( )
A. 物体受到恒定外力作用时，就一定不能做曲线运动
B. 物体只有受到一个方向不断改变的力，才可能做曲线运动
C. 物体受到不平行于初速度方向的外力作用时，就做曲线运动
D. 平抛运动不是匀变速曲线运动
2. 牛顿时代的科学家们围绕万有引力的研究，经历了大量曲折顽强而又闪烁智慧的科学实践．在万有引力定律的发现历程中，下列叙述不符合史实的是( )
A. 开普勒研究了第谷的行星观测记录，提出了开普勒行星运动定律
B. 牛顿将行星与太阳、地球与月球、地球与地面物体之间的引力规律推广到宇宙中的一切物体，得出了万有引力定律
C. 卡文迪许在实验室中准确地得出了引力常量的数值
D. 根据天王星的观测资料，哈雷利用万有引力定律计算出了海王星的轨道
3. 汽车后备厢盖一般都配有可伸缩的液压杆，如图甲所示，其示意图如图乙所示，可伸缩液压杆一端固定于厢内点，另一端固定于后盖上点，为后盖上一点，后盖可绕过点的固定铰链转动，在合上后备厢盖的过程中 ( )
A. 点相对点做圆周运动
B. 点与点相对于点转动的线速度大小相等
C. 点与点相对于点转动的角速度大小相等
D. 点与点相对于点转动的向心加速度大小相等
4. 如下图是自行车传动结构的示意图，其中Ⅰ是半径为的大齿轮，Ⅱ是半径为的小齿轮，Ⅲ是半径为的后轮．假设脚踏板的转速为，则自行车前进的速度为( )
A. B. C. D.
5. 如图所示的变速自行车有个链轮和个飞轮，链轮和飞轮的齿数如下表所示齿轮的半径与齿数成正比。假设踏板的转速不变，通过选择不同的链轮和飞轮，该自行车行驶的最大速度与最小速度之比为
名称 链轮 飞轮
齿数
A. B. C. D.
6. 竖直面内固定一个内部光滑的圆管，管的半径为，管内有个直径和管的内径相差不多的小球可看成质点，质量为，在管内做圆周运动．小球到达最高点时，对管壁的压力大小为，则小球在经过最高点时的速度大小为( )
A. B. C. D.
二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）
7. 如图所示，一倾斜的圆筒绕固定轴以恒定的角速度转动，圆筒的半径，筒壁内有一个质量的小物块与圆筒始终保持相对静止，小物块与圆筒间的动摩擦因数为，转动轴与水平面间的夹角为，取，不计空气阻力，下列说法正确的是( )
A. 小物块受到重力，圆筒的支持力，摩擦力，以及向心力作用
B. 小物块转到最高点时，受到圆筒的支持力大小为
C. 小物块转到最高点时，受到圆筒的摩擦力大小为
D. 如果增大圆筒的转速，则小物块在最高点受到圆筒的摩擦力会变大
8. 随着我国全面进入主汛期，防汛形势十分严峻。各地区各部门坚持人民至上、生命至上，全力以赴抗洪抢险。某船积极参加抗洪，已知该船在静水中的最大速度为。现让该船渡过某条河，假设河的两岸是平行线，河水流速恒定，河宽。船以最短时间渡河，航线与岸的夹角为，则
A. 渡河时间为 B. 河水流速为
C. 实际渡河位移为 D. 调整船头斜向上游，都无法到达正对岸
9. 年月日，神舟十二号载人飞船与天和核心舱完成对接，航天员聂海胜，刘伯明、汤洪波进入天和核心舱，标志着中国人首次进入了自己的空间站。对接过程如图所示，天和核心舱处于半径为的圆轨道Ⅲ，神舟十二号飞船处于半径为的圆轨道Ⅰ，运行周期为，通过变轨操作后，沿椭圆轨道Ⅱ运动到处与天和核心舱对接。则神舟十二号飞船( )
A. 需要加速才能由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ
B. 沿轨道Ⅰ运行的周期大于天和核心舱沿轨道Ⅲ运行的周期
C. 沿轨道Ⅱ运动到对接点过程中，速度不断增大
D. 沿轨道Ⅱ运行的周期为
10. 如图，在同一竖直面内，小球、从高度不同的两点，分别以初速度和沿水平方向先后抛出，恰好同时落到地面上与两抛出点水平距离相等的点，并且落到点时两球的速度互相垂直．若不计空气阻力，则( )
A. 小球比小球先抛出
B. 初速度小于
C. 小球、抛出点距地面高度之比为
D. 初速度大于
三、实验题（本大题共2小题，共16.0分）
11. 用如图所示的装置来探究小球做圆周运动所需向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系此图是探究过程中某次实验时装置的状态。
本实验研究向心力的大小与质量关系时，要保持________相同填字母代号。
A、和；、和；、和；、和；
图中两个钢球质量和半径相等，则是在研究向心力的大小与_______的关系填字母代号。
A、质量；、角速度；、半径；
若图中标尺上红白相间的等分格显示出两个小球的向心力的比值为，则与皮带连接的两个变速塔轮的半径之比为_______选填字母代号
A、；、；、；、
12. 在“研究小球做平抛运动”的实验中：
如图甲所示的实验中，观察到、两球同吋落地，说明______；如图乙所示的实验：将两个光滑斜轨道固定在同一竖直面内，滑道末端水平，把两个质量相等的小钢球，从斜面的相同高度由静止止同时释放，观察到球落到水平板上并击中球，这说明______；
该同学用频闪照相机拍摄到如图所示的小球平抛运动的照片，小方格的边长，看小球在平抛运动中的几个位置如图中的、、、所示，则照相机每隔______曝光一次，小球平抛初速度为______，到达点时的瞬时速度大小为______，最后一空的计算结果保留两位有效数字。
四、计算题（本大题共4小题，共44.0分）
13. 如图，人造卫星能够绕地球做匀速圆周运动是因为地球对卫星的万有引力提供了卫星做圆周运动所需要的向心力。已知地球的质量为，卫星的质量为，卫星与地球之间的距离为，万有引力常量为。
求卫星运动的线速度大小；
若卫星与地球之间的距离为，求卫星运动的周期。
14. 如图所示是一个建筑工地经常使用的夯土机的简化模型．铁球的质量为可视为质点，铁砧的质量为，连接铁球和铁砧的杆长为，其质量不计．电动机带动铁球绕着水平转轴以某一角速度匀速转动，且球经过最高点时铁砧恰好对地没有压力．试求：
角速度的大小；
铁球经过最低点时铁砧对地压力大小．
15. 如图，某同学利用无人机玩“投弹”游戏。无人机以的速度水平向右匀速飞行，在某时刻释放了一个小球。此时无人机到水平地面的距离，空气阻力忽略不计，取，求。
小球下落的时间；
小球释放点与落地点之间的水平距离；
小球落地时的速度。
16. 如图所示，一个人用一根长，只能承受拉力的绳子，拴着一个质量为的小球，在竖直平面内做圆周运动，已知圆心离地面，转动中小球在最低点时绳子恰好断了，求：取
绳子断时小球运动的角速度；
绳断后，小球落地点与抛出点间的水平距离；
小球落地瞬间速度大小．
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：、物体做曲线运动的条件是合力与速度不在同一条直线上，合外力大小和方向可以不变化，比如平抛运动。故A错误，B错误；
C、物体做曲线运动的条件是合力与速度不在同一条直线上，即物体受到不平行于初速度方向的外力作用时，物体做曲线运动，故C正确；
D、平抛运动的加速度的大小与方向都不变，是一种匀变速曲线运动。故D错误；
故选：。
物体做曲线运动的条件是合力与速度不在同一条直线上，速度的方向与该点曲线的切线方向相同；平抛运动的合外力不变。
本题关键是对质点做曲线运动的条件的考查，匀速圆周运动，平抛运动等都是曲线运动，对于它们的特点要掌握住。
2.【答案】
【解析】解：、开普勒总结出了行星运动的三大规律，故A正确；
B、牛顿将行星与太阳、地球与月球、地球与地面物体之间的引力规律推广到宇宙中的一切物体，得出了万有引力定律，故B正确；
C、牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许在实验室中准确地得出了引力常量的数值，故C正确；
D、海王星是英国人亚当斯和法国人勒威耶根据万有引力推测出这颗新行星的轨道和位置，柏林天文台年轻的天文学家伽勒和他的助手根据根据勒威耶计算出来的新行星的位置，发现了第八颗新的行星--海王星，故D错误；
本题选择错误的，故选：。
根据物理学史和常识解答，记住著名物理学家的主要贡献即可．
本题考查物理学史，是常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，这也是考试内容之一．
3.【答案】
【解析】
【分析】
在合上后备箱盖的过程中，、运动的时间是相同的；与相对的角速度相等，但是大于，因此与相对的线速度与向心加速度不相同。
本题考查了角速度的定义式，向心加速度的计算，解题的关键是了解合上后备箱盖的过程中，各点的运动情况，再结合圆周运动各物理量之间的关系进行判断。
【解答】
在合上后备厢盖的过程中，的长度是变化的，因此点相对点不是做圆周运动，选项A错误；在合上后备厢盖的过程中，点与点都绕点做圆周运动，相同的时间内绕点转过的角度相同，即点与点相对点转动的角速度相等，但是大于，根据，可知点相对于点转动的线速度大，故选项B错误，C正确；根据向心加速度公式，可知点相对点转动的向心加速度大于点相对点转动的向心加速度，故选项D错误．
4.【答案】
【解析】
【分析】
大齿轮和小齿轮靠链条传动，线速度大小相等，根据半径关系可求出小齿轮的角速度，后轮与小齿轮具有相同的角速度，若要求出自行车的速度，需要知道后轮的半径，抓住角速度相等，求出自行车的速度。
本题考查了“皮带传动，同轴转动”的典型题目，根据其特点列式计算。
【解答】
转速为单位时间内转过的圈数，则角速度为：，因为要测量自行车的速度，即车轮边缘上的线速度的大小，根据题意得：小齿轮和大齿轮边缘上的线速度大小相等，根据可得，，已知，则小齿轮的角速度为：，又小齿轮和后轮为同轴转动，则，根据得，，故D正确，ABC错误。
故选D。
5.【答案】
【解析】
【分析】
本题主要考查传动问题。链条传动，链条连接的轮子边缘各点的线速度大小相等；同轴转动的各点的角速度相等；齿数越多，半径越大，由题意，结合公式分析，即可正确求解。
【解答】
设踏板的角速度为 ，链轮的半径为 ，飞轮的半径为 ，车轮的半径为 ，则飞轮的角速度为 可知自行车行驶的速度大小为
由于半径与齿数成正比，则自行车行驶的最小速度为
自行车行驶的最大速度为
该自行车行驶的最大速度与最小速度之比为
，故 C正确，ABD错误。
6.【答案】
【解析】
【分析】
以小球为研究对象，小球通过最高点时，由重力与管壁上部对小球压力的合力，根据牛顿第二定律求出小球在最高点时速度的大小。
本题考查了牛顿第二定律的直接应用．对于圆周运动，分析受力情况，确定向心力的来源是关键。
【解答】
以小球为研究对象，小球通过最高点时，
根据牛顿第二定律得：
而
解得：
故选：。
7.【答案】
【解析】
【分析】
分析小物块转到最高点时的受力情况，根据牛顿第二定律列式求解。
本题考查关于向心力应用的基本公式：指向圆心的合力等于向心力，受力分析是解决此问题的关键。
【解答】
A.小物块受到重力，圆筒的支持力，摩擦力，不受向心力作用，故A错误；
重力沿垂直筒壁的分力和筒壁对小物体的支持力的合力充当向心力，在最高点有，，解得：；，故BC正确；
D.小物块在最高点受到圆筒的摩擦力，与圆筒的转速无关，故D错误。
8.【答案】
【解析】
【分析】船航行时速度为静水中的速度与河水流速二者合速度，当以静水中的速度垂直河岸过河的时候渡河时间最短。由矢量合成的平行四边形定则得知小船的合速度，小船实际以合速度做匀速直线运动，进而求得位移的大小。
【解答】
A.船以最短时间渡河时，船头垂直河岸，则有，故A正确
B.根据分析合速度与船速的夹角为，则有，故B错误
C.由三角形的几何关系得：，得，故C正确
D.由于，如果调整船头斜向上游，是可以到达正对岸的，故D错误．
故选AC．
9.【答案】
【解析】
【分析】
由低轨道进入高轨道，需要加速做离心运动，根据开普勒第三定律绕同一中心天体的行星轨道半径的三次方与周期平方成正比。
本题考查万有引力的应用，解题关键在于理解卫星的变轨问题，从低轨道进入高轨道需要加速，从高轨道到低轨道要减速。
【解答】
A.卫星由低轨道进入高轨道，即由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ需要加速做离心运动，故A正确；
B.根据开普勒第三定律，轨道Ⅰ的轨道半径小于轨道Ⅲ的轨道半径，则沿轨道Ⅰ运行的周期小于天和核心舱沿轨道Ⅲ运行的周期，故B错误；
C.神舟十二号载人飞船沿轨道Ⅱ运动到对接点过程中，根据开普勒第二定律，速度越来越小，故C错误；
D.根据开普第三定律，神舟十二号飞船沿轨道Ⅰ运行和沿轨道Ⅱ运行：
解得，故D正确。
故选：。
10.【答案】
【解析】
【分析】
利用平抛运动在竖直方向上做自由落体运动可得，因此平抛运动的运动时间是由竖直的高度决定的；利用水平方向做匀速运动，把竖直位移与水平位移的关系式表示出来即可得出抛出点高度之比。
本题主要考查平抛运动的基本运动规律，解题的关键在于熟练运用公式。
【解答】
由，所以，平抛运动的运动时间是由竖直的高度决定的，由于小球的高度比小球的大，所以，由于同时落到地面上，小球比小球先抛出，由于小球、的水平位移相等，由得，故AB正确，D错误；
C.由，故小球、抛出点距地面高度之比为，故C错误。
故选AB。
11.【答案】；
；
【解析】
【分析】
该实验采用控制变量法，所以研究向心力的大小与质量关系时，要保持角速度和半径相同；
图中抓住质量不变、半径不变，研究向心力与角速度的关系；
根据向心力之比求出两球转动的角速度之比，结合，根据线速度大小相等，求出与皮带连接的变速轮塔对应的半径之比。
本实验采用控制变量法，即要研究一个量与另外一个量的关系，需要控制其它量不变；知道靠皮带传动，变速塔轮的线速度大小相等。
【解答】
本实验采用控制变量法，所以研究向心力的大小与质量关系时，要保持角速度和半径相同，故ABD错误，C正确；
故选C；
图中两个钢球质量和半径相等，则是在研究向心力的大小与角速度的关系，故选B；
根据，两球的向心力之比为：，半径和质量相等，则转动的角速度之比为：，因为靠皮带传动，变速塔轮的线速度大小相等，根据，知与皮带连接的变速塔轮对应的半径之比为：，故选D。
故答案为：；；。
12.【答案】平抛运动竖直方向是自由落体运动；平抛运动在水平方向上做匀速直线运动；
，，
【解析】
【分析】
根据平抛运动的水平分运动与竖直分运动的性质进行分析即可；
结合平抛运动规律进行分析求解。
本题的关键是掌握平抛运动的性质及规律。
【解析】
用小锤打击弹性金属片，球就水平飞出，同时球被松开，做自由落体运动，两球同时落到地面，则说明平抛运动竖直方向是自由落体运动；
因为观察到的现象是球落到水平木板上击中球，可知球在水平方向上的运动规律与球相同，即平抛运动在水平方向上做匀速直线运动；
在竖直方向上，根据匀变速直线运动的规律可得，
得，
由公式，可得小球初速度为，
点竖直方向的速度，
所以点的速度。
13.【答案】 ；
【解析】解：对卫星，匀速圆周运动有
，
解得；
对卫星，匀速圆周运动有
；
解得。
14.【答案】铁球经过最高点时，以为研究对象，设受到杆的拉力为，
由平衡条件得：
以为研究对象，设受到杆的拉力为，
由牛顿运动定律和圆周运动相关知识得：
由牛顿第三定律得：
解得：
铁球经过最低点时以为研究对象，设受到杆的拉力为，
由牛顿运动定律和圆周运动相关知识得：
以为研究对象，设受到杆向下的拉力为，地面对铁砧的支持力为，
由平衡条件得：
由牛顿第三定律得：
解得：
由牛顿第三定律得，铁砧对地面的压力大小为：
答：角速度的大小；
铁球经过最低点时铁砧对地压力大小．
【解析】铁球做圆周运动，在最高点靠重力和拉力的合力提供向心力，当拉力的大小等于电动机连同打夯机底座的重力时，才能使打夯机底座刚好离开地面．
根据牛顿第二定律求出铁球通过最低位置时对重锤的拉力，对打夯机受力分析，求出地面的支持力，从而得知打夯机对地面的压力．
15.【答案】；； ，方向与水平方向成 角斜向右下方
【解析】小球离开无人机时，具有和无人机相同的水平速度，即，根据小球竖直方向做自由落体运动得 ，则小球下落的时间为
根据小球水平方向做匀速直线运动得
小球落地时竖直方向的速度大小为
则小球落地时的速度大小为
设小球落地时的速度方向与水平方向夹角为 ，则有
得
方向与水平方向成 角斜向右下方。
16.【答案】解：
对小球受力分析，根据牛顿第二定律和向心力的公式可得：，
代入数据解得：，
即绳子断时小球运动的角速度的大小是。
由可得，绳断是小球的线速度大小为，
绳断后，小球做平抛运动，
水平方向上：
竖直方向上：
联立解得：
小球落地点与抛出点间的水平距离是；
由可得：
落地时竖直分速度：；
则落地速度：
答：
绳子断时小球运动的角速度多大为；
绳断后，小球落地点与抛出点间的水平距离是；
小球落地瞬间速度为。
【解析】小球在最低点时绳子恰好断了，说明此时绳的拉力恰好为，抓住这个临界条件，再利用圆周运动和平抛运动的规律求解即可；第问也可以根据机械能守恒列式求解。
绳子断时，绳子的拉力恰好是，对小球受力分析，根据牛顿第二定律和向心力的公式可以求得角速度的大小；
绳断后，小球做平抛运动，根据平抛运动的规律可以求得落地点与抛出点间的水平距离；
根据平抛运动规律可求得落时的竖直分速度，由几何关系即可求出落地速度大小。
第1页，共1页
