2022-2023学年宜丰县重点中学高一（下）期中
物理试卷
一、选择题（本大题共11小题，共44分）
1. 下列关于运动和力的叙述中，正确的是( )
A. 做曲线运动的物体，其加速度方向一定是变化的
B. 物体受恒力作用时不可能做曲线运动
C. 物体做曲线运动所受合外力一定不为
D. 物体运动的速率增大，物体所受合力方向一定与运动方向相同
2. 如图所示，质量为的物体相对静止在倾角为的斜面上，斜面沿水平方向向右匀速移动了距离，物体相对斜面静止，则下列说法正确的是( )
A. 重力对物体做正功 B. 摩擦力对物体做负功
C. 合力对物体做功不为零 D. 支持力对物体不做功
3. 如图所示，汽车通过拱形桥的最高点时，下列说法正确的是( )
A. 桥所受的压力等于汽车的重力 B. 桥所受的压力大于汽车的重力
C. 桥所受的压力小于汽车的重力 D. 汽车的速度越大，汽车对桥面的压力越大
4. 物体在水平恒力的作用下，先在光滑水平面上由静止开始前进，位移为，再进入粗糙水平面继续前进，位移也为。设恒力在第一段位移中对物体做功为，在第二段位移中对物体做功为，则( )
A. B. C. D. 无法判断
5. 如图，将一质量为的小球从点以初速度斜向上抛出不计空气阻力，小球先后经过、两点。已知、之间的高度差和、之间的高度差均为，重力加速度为，取点所在的水平面为零势能面，则小球在( )
A. 点的机械能为 B. 点的动能为
C. 点的机械能为 D. 点的动能为
6. 火星表面特征非常接近地球，适合人类居住。已知火星半径是地球半径的，质量是地球质量的，自转周期也基本相同。地球表面重力加速度是，若王跃在地面上能向上跳起的最大高度是，在忽略自转影响的条件下，下述分析正确的是( )
A. 火星表面的重力加速度是
B. 火星表面的重力加速度是
C. 王跃在火星表面受的万有引力是在地球表面受万有引力的倍
D. 王跃在火星表面受的万有引力是在地球表面受万有引力的倍
7. 如图所示，三个小球、、的质量均为，与、间通过铰链用轻杆连接，杆长为，、置于水平地面上，用一轻质弹簧连接，弹簧处于原长。现由静止释放下降到最低点，两轻杆间夹角由变为，、、在同一竖直平面内运动，弹簧在弹性限度内，忽略一切摩擦，重力加速度为。则此下降过程中( )
A. 释放的瞬间，受到地面的支持力等于
B. 的动能最大时，受到地面的支持力等于
C. 弹簧的弹性势能最大时，的加速度等于
D. 弹簧的弹性势能最大值和系统动能的最大值相同
8. 如图所示，玻璃球沿碗的内壁做匀速圆周运动若忽略摩擦，对这时球的受力情况正确的是( )
A. 重力和向心力 B. 重力和支持力 C. 合力指向水平方向 D. 合力指向碗底
9. 一小船渡河，河宽，河水一直匀速流动，流速，船在静水中的速度。则小船( )
A. 渡河的最短时间是 B. 渡河的最短时间是
C. 以最小位移渡河，时间是 D. 以最小位移渡河，时间是
10. 一卫星在赤道上空绕地球表面做匀速圆周运动，其运动周期。某时刻该卫星位于赤道上一建筑物的正上方，如图所示。从卫星第一次出现在建筑物的正上方开始计时，下列说法正确的是( )
A. 地球自转角速度大于此卫星的角速度
B. 建筑物随地球运动的线速度小于此卫星运动的线速度
C. 从计时开始经过，此卫星再次出现在该建筑物的正上方
D. 从计时开始经过，此卫星再次出现在该建筑物的正上方
11. 如图甲所示，用一轻质绳拴着一质量为的小球，在竖直平面内做圆周运动不计一切阻力，小球运动到最高点时绳对小球的拉力为，小球在最高点的速度大小为，其图像如图乙所示，则( )
A. 轻质绳长为
B. 当地的重力加速度为
C. 当时，轻质绳的拉力大小为
D. 只要，小球在最低点和最高点时绳的拉力差均为
二、非选择题（56分）
12. 在“研究平抛运动”的实验中，可以描绘出小球平抛运动的轨迹，实验的简要步骤如下：
A.让小球多次由静止从斜槽上的__________选填“同一”或“不同”位置滚下，记下小球碰到铅笔笔尖的一系列位置。
B.按图安装好器材，注意调整斜槽末端沿__________方向，记下平抛初位置点和过点的竖直线。
C.取下白纸，以为原点，以竖直线为轴建立坐标系，用平滑曲线画出平抛运动物体的轨迹。
D.完成上述步骤，将正确的答案填在横线上。
E.上述实验步骤、、的合理顺序是__________。
F.某同学在做平抛运动实验时得到了如图中的运动轨迹，、、点的位置在运动轨迹上已标出。则：小球平抛的初速度为__________。，计算结果保留一位有效数字
13. 某探究小组用如图所示的向心力演示器探究向心力大小的表达式。已知小球在挡板、、处做圆周运动的轨迹半径之比为，请回答以下问题：
在该实验中，主要利用了____________ 来探究向心力与质量、半径、角速度之间的关系；
A.理想实验法微元法控制变量法等效替代法
探究向心力与角速度之间的关系时，应选择半径_________ 填“相同”或“不同”的两个塔轮；
探究向心力与角速度之间的关系时，若图中标尺上红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值为，运用圆周运动知识可以判断与皮带连接的变速塔轮对应的半径之比为______ 。
A. ． ． ．
14. 如图所示，一个人用与水平方向成角的力拉一个木箱，木箱以的速度在水平地面上沿直线匀速向右前进了，，，求：
拉力对木箱所做的功；
末拉力的瞬时功率。
15. 如图，将一小球从处以初速度水平抛出，恰好从倾角的斜面顶端沿着斜面进入斜面，重力加速度为，求：
小球到达时的速率；
之间的水平距离。
16. 自由式滑雪空中项目是冬季奥运会项目之一，图为简化的轨道。倾斜直线轨道长度，与水平面夹角，圆弧形轨道半径，与相切于点，为圆弧最低点，与为落差的水平直轨道。某滑雪运动员在一次滑雪表演中，从点静止滑下，经过后升空完成动作落至点，运动员从点升空到落地瞬间机械能损失，速度方向变为水平向右，随后沿平直轨道做匀减速直线运动并从点水平飞出，落在轨道上。已知：运动员的质量，滑板质量，运动员经过点时双脚对滑板的压力，经过点的速度大小，水平轨道的长度，间距离。取，，，忽略运动过程中的空气阻力。试求：
运动员在点速度大小；
在阶段中运动员连同滑板受到的滑道摩擦力做的功；
要使运动员最终落在轨道上，求滑板和水平直轨道间的动摩擦因数应满足的条件。
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
曲线运动有加速度，所以必定是变速，可能是匀变速曲线，比如：平抛运动，也可能是速率不变，方向变化，比如：匀速圆周运动。
明确曲线运动的性质，知道曲线运动的条件是初速度与加速度不在一条直线上，速度不断变化，它是变速运动，曲线运动有加速度不变的，也有加速度变化的当力和速度方向夹角为锐角时物体速度增加。
【解答】
A.做曲线运动的物体，速度方向一定变化，但加速度大小和方向不一定变化，如平抛运动，故A错误；
B.物体受恒力作用时，若恒力的方向和速度方向不在一条直线上，物体做曲线运动，如平抛运动，故B错误
C.物体做曲线运动时一定受到与速度不在同一方向上的力，即物体受到的合力一定不为零，故C正确；
D.物体所受合力方向与运动方向夹角为锐角时，将该力分解到沿着运动方向和垂直于运动方向，沿着运动方向的分力，一定使物体加速运动，速率一定增加；而垂直于运动方向的力让物体运动方向发生变化，不改变速度大小，D错误。
故选C。
2.【答案】
【解析】解：重力的方向竖直向下，物体的位移方向水平向右，在重力方向上没有位移，故重力对物体不做功，故A错误；
B.物体所受摩擦力的方向沿斜面向上，与位移方向的夹角为钝角，故摩擦力对物体做负功，故B正确；
C.物体做匀速直线运动时，所受合力为零，故合力对物体做功为零，故C错误；
D.物体所受支持力方向垂直于斜面向上，与位移方向的夹角为锐角，故支持力对物体做正功，故D错误。
故选：。
分析物体的受力情况，根据力的方向与位移方向的夹角，判断力做功的正负；物体匀速运动时，所受合力为零，合力对物体做功为零；根据功的公式，求出摩擦力和弹力所做的功。
本题考查力对物体是否做功和做功正负的判断，注意明确力、位移以及二者之间的夹角，从而明确做功情况。对于合力的功也可以根据动能定理求解合力做功。
3.【答案】
【解析】解：汽车通过拱形桥的最高点时，可认为汽车在做圆周运动，做圆周运动所需要的向心力由重力和支持力的合力提供，有
可得
而根据牛顿第三定律，汽车对桥的压力大小等于桥对汽车的支持力，则桥所受的压力小于汽车的重力，由上式可知，汽车的速度越大，汽车对桥面的压力越小。故C正确，ABD错误。
故选：。
本题根据向心力由重力和支持力的合力提供列式，结合牛顿第三定律，即可解答。
本题考查学生对圆周运动向心力来源的分析以及对牛顿第三定律的掌握，比较基础。
4.【答案】
【解析】
【分析】
当物体受到的恒力方向与物体的位移方向相同，物体的位移大小为时，恒力做的功，根据此公式分析功的大小。
本题考查对功的计算公式的理解能力，功的大小取决于力的大小、位移大小及力与位移的夹角大小三个因素，与其他因素无关。
【解答】
第一次物体在水平恒力作用下沿粗糙水平面匀速移动位移的过程，对物体做功；
第二次用同样大小的力平行于粗糙水平面拉物体，物体沿水平面加速移动位移的过程，对物体做功；
则。
故选B 。
5.【答案】
【解析】
【分析】
分析小球整个运动过程，小球只受重力，故机械能守恒，根据机械能守恒定律即可求解。
本题考查了机械能守恒定律，解决本题的关键是熟练机械能守恒定律的运用，在计算中要注意正确选择物理过程进行分析。
【解答】
、小球从点开始到、的过程中机械能守恒，点所在的水平面为零势能面，则，故AC错误；
B、、之间的高度差为，则，解得，故B错误；
D、、之间的高度差为，则，解得，故D正确。
6.【答案】
【解析】
【分析】
解决本题的关键掌握万有引力等于重力和万有引力提供向心力两个理论，并能灵活运用．
根据万有引力等于重力，得出重力加速度的关系，根据万有引力定律公式求出王跃在火星上受的万有引力是在地球上受万有引力的倍数。
【解答】
根据题意，由万有引力等于重力有，解得
则火星表面的重力加速度是，故A错误，B正确；
根据题意，由公式 可知，王跃在火星表面受的万有引力与在地球表面受万有引力之比为
，即王跃在火星表面受的万有引力是在地球表面受万有引力的 倍，故CD错误。
7.【答案】
【解析】B.的动能最大时，设和受到地面的支持力大小均为，此时整体在竖直方向上受力平衡，可得
所以
故B正确；
A.释放的瞬间，有向下的加速度，处于失重状态，所以受到地面的支持力小于，故A错误；
C.当达到最低点时，动能为零，此时弹簧的弹性势能最大，的加速度方向向上，故C错误；
D.当弹性势能最大时，系统的动能为零，小球减少的重力势能全部转化为弹簧的弹性势能，当系统的动能最大时，小球还没到最低点，并且是将小球减少的重力势能转化为系统的动能和弹簧的弹性势能，故弹簧的弹性势能最大值大于系统动能的最大值，故D错误。
故选B。
8.【答案】
【解析】解：玻璃球沿碗的内壁做匀速圆周运动，受到重力和支持力作用，合力沿水平方向，提供向心力，故AD错误，BC正确．
故选：
向心力是根据效果命名的力，只能由其它力的合力或者分力来充当，不是真实存在的力，不能说物体受到向心力．
本题学生很容易错误的认为物体受到向心力作用，要明确向心力的特点，同时受力分析时注意分析力先后顺序，即受力分析步骤．
9.【答案】
【解析】解：、要使船渡河时间最短，船头应正对河岸前进，故渡河时间为：，故A正确，B错误；
、因船速大于水速，则当船的合速度正对河岸时，船垂直过河，此时最短位移是，渡河的时间：故C错误，D正确。
故选：。
小船在河水中参与了两个运动，一是随水流向下的运动，二是船在静水中的运动，则由运动的合成与分解可确定答案。
船渡河时，当船头正对河岸运行时渡河时间最短；而当船速大于水速时，船可以垂直河岸过河。
10.【答案】
【解析】解：
A.地球同步卫星的角速度、周期等于地球自转角速度、周期，根据，可知该卫星的角速度大于同步卫星角速度，则此卫星的角速度大于地球自转角速度，A错误；
B.地球同步卫星的角速度、周期等于地球自转角速度、周期，根据，可知地球同步卫星的线速度大于地球自转的线速度，根据，可知该卫星的线速度大于同步卫星线速度，建筑物随地球运动的线速度小于此卫星运动的线速度，B正确；
根据，可得，C正确，D错误。
故选：。
A、根据万有引力提供向心力，结合该卫星和地球同步卫星的轨道半径可以判断角速度关系；
B、根据线速度和轨道半径及角速度的关系，可以判断该卫星和建筑物的线速度大小关系；
、相等的时间卫星比地球多转一圈，可求得时间。
本题考查万有引力定律及其应用，对于地球同步卫星问题要熟记其特点：定周期、定轨道、定高度。其中定周期指的是同步卫星周期等于地球自转周期，即。
11.【答案】
【解析】A.小球运动到最高点时，对小球受力分析，由牛顿第二定律有
可得
可知图线斜率为
可得轻质绳长为
故A错误；
B.由图像可知纵轴上截距的绝对值为
则有
故B错误；
C.由图像可知
故当 时，有
故C错误；
D.从最高点到最低点，由机械能守恒有
在最低点对小球受力分析，由牛顿第二定律有
联立可得小球在最低点和最高点时绳的拉力差为
故D正确。
故选D。
12.【答案】同一 ；水平；；
【解析】解：、为控制小球做平抛运动的初速度一定，需要让小球多次由静止从斜槽上的同一位置滚下；
B、为确保小球初速度沿水平方向，安装器材时应调整斜槽末端沿水平方向；
E、实验步骤应该先按要求安装好器材，然后进行实验操作并记录数据，最后作实验数据的处理，所以应该按的顺序；
F、小球做平抛运动分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。
竖直方向由纸带实验推论公式
可得相邻两个点之间的时间间隔
所以初速度满足；
故答案为：同一 ；水平；；
为了保证抛出的小球初速度是相同的，在实验时必须确保安装器材时要求斜槽末端切线水平，还有就是小球必须从同一高度静止释放。平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动，根据竖直方向上，求出时间间隔，再根据水平方向上的匀速直线运动求出初速度。
本题考查平抛实验，解决本题的关键知道平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动，结合运动学公式去计算即可。
13.【答案】 不同
【解析】解：探究向心力、质量、半径与角速度之间的关系采用的是控制变量法，故C正确，ABD错误。
故选：。
探究向心力与角速度之间的关系时，根据向心力公式：，关键在于角速度不同，所以塔伦半径不同，但是得选用半径相同的挡板，保证圆周运动的半径相同。
两个小球所受的向心力的比值为：，根据向心力公式：可得角速度之比为：，
又因为传动皮带线速度大小相等，由线速度角速度公式可知，塔轮的半径之比为：，故D正确，ABC错误。
故选：。
故答案为：；
不同；
根据实验原理选择正确的实验方法；
根据控制变量法分析出不变的物理量，从而将小球放在合适的位置；
根据向心力公式结合向心力的比值关系，计算出塔轮的半径之比。
本题主要考查了圆周运动的相关实验，根据实验原理掌握正确的实验操作，结合向心力公式即可完成分析，难度不大。
14.【答案】解：拉力对木箱所做的功为；
末拉力的瞬时功率，解得。
【解析】本题主要考查了平衡条件和功的公式的应用，难度一般，基础题。
根据功的计算公式，便可解得所求力的功；
根据瞬时功率的计算公式，求末拉力的瞬时功率。
15.【答案】解：在点作出速度三角形，如图所示：
由图可知：
代入数据解得：；
由图可知：
在竖直方向上：
在水平方向上：
联立，解得：。
【解析】本题考查了平抛运动与斜面的综合这个知识点；
根据题意沿着斜面进入斜面，找到速度关系，即可确定结果；
根据平抛运动水平和竖直方向的运动规律列式求解。
16.【答案】解：运动员经过点时，受到滑板的支持力大小为 ，由牛顿第二定律可得
解得运动员在点速度大小为
在阶段中，对运动员连同滑板由动能定理可得
解得滑道摩擦力做的功为
运动员从点升空后落到点瞬间的速度大小为
从滑行到过程，若恰好到达点，据动能定理可得
解得
当运动员从点以速度 飞出时做平抛运动，恰好到达点，据平抛运动规律可得
从到过程据动能定理可得
联立解得
故要使运动员最终落在轨道上，滑板和水平直轨道间的动摩擦因数应满足的条件为
【解析】本题关键是分析清楚滑块的运动情况，然后根据牛顿第二定律、动能定理、平抛运动知识解题。此类问题要注意明确过程分析，分段应用动能定理列式求解。
运动员经过点时。根据运动员经过点时双脚对滑板的压力结合牛顿第二定律，求出运动员在点速度大小；
在阶段中，对运动员连同滑板由动能定理可得滑道摩擦力做的功；。
要使运动员最终落在轨道上，从滑行到过程，恰好到达点，据动能定理可得最大的动摩擦因数；当运动员从点以速度 飞出时做平抛运动，恰好到达点，据平抛运动规律结合动能定理可得最小的动摩擦因数。
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