2021-2022学年云南省昆明市第一中学高一下学期期中 物理试题 word版含解析

昆明第一中学2021-2022学年度下学期中考试高一物理

命题：纳仲明  审题：李兴荣  总分：100分时间：120分钟

第Ⅰ卷（选择题  共48分）

一、选择题（本题共有16题，每小题3分，共48分。其中1-8小题只有一个选项正确，9-16小题有多个选项正确，全部选对的得4分，选不全的得2分，有错选或不答的得0分；把正确选项前的字母填在答题卡的相应位置。）

1. 一质点做匀速圆周运动，其线速度大小为4m/s，转动周期为2s，则下列说法正确的是（　　）

A. 角速度为0.5rad/s B. 转速为1r/s

C. 2s内质点位移为8m D. 运动轨迹的半径约为1.27m

【答案】D

【解析】

【详解】A．角速度为

A错误；

B．转速为

B错误；

C．转动周期为2s，即2s内质点正好转动一圈，回到起始点，位移为0，C错误；

D．运动轨迹半径为

D正确。

故选D。

2. 电动自行车以其时尚、方便、快捷深受广大中学生的喜爱。但由电动自行车引发的交通事故也在逐年增多。学习交通安全常识、自觉遵守交通法规是确保学生交通安全的重要举措之一。按规定电动自行车在城区限速。某同学骑自行车在水平公路上以恒定速率v转弯，已知人和车的总质量为m，转弯的路径近似看成一段圆弧，圆弧半径为R，人和车作为一个整体转弯时需要的向心力为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】根据向心力公式

所以C正确；ABD错误；

故选C。

3. 如图所示，某变速箱中有甲、乙、丙三个齿轮，其半径分别为r1、r2、r3，若甲轮匀速转动的角速度为ω，三个轮相互不打滑，则丙轮边缘上各点的向心加速度大小为(　　)

A B.  C.  D.

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】由甲、乙、丙三个轮子依靠摩擦传动，相互之间不打滑知，甲丙轮边缘上各点的线速度大小相等，根据

知甲丙的向心加速度之比为

又甲的向心加速度

则

故C正确。

故选C。

4. 如图，按照狭义相对论的观点，火箭B是“追赶”光的；火箭A是“迎着”光飞行的。若火箭相对地面的速度均为v，则两火箭上的观察者测出的光速分别为（　　）

A. c＋v，c-v B. c，c

C. c-v，c＋v D. 无法确定

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】根据狭义相对论的观点：光速不变原理，即光速的大小与光源以及观察者的运动无关，所以两火箭上的观察者测出的光速都是c。

故选B。

5. 下列说法错误的是（　　）

A. 托勒密提出“日心说”，揭开了近代自然科学革命的序幕

B. 开普勒得出行星与太阳的连线在相同的时间扫过的面积相等

C. 牛顿万有引力定律揭示了自然界物体之间普遍存在着一种基本相互作用：引力作用

D. 卡文迪许用实验的方法测出了引力常数

【答案】A

【解析】

【分析】

【详解】A．哥白尼提出“日心说”，揭开了近代自然科学革命的序幕。故A错误，符合题意；

B．开普勒得出行星行星运动的三大定律，得到行星与太阳的连线在相同的时间扫过的面积相等--开普勒第二定律。故B正确，不符合题意；

C．牛顿发现了万有引力定律，揭示了自然界物体之间普遍存在着一种基本相互作用：引力作用。故C正确，不符合题意；

D．卡文迪许用扭秤实验测出了引力常数。故D正确，不符合题意。

故选A。

6. 如图所示，a是地球赤道上的一点，t＝0时刻在a的正上空有b、c、d三颗轨道均位于赤道平面的地球卫星，这些卫星绕地球做匀速圆周运动的运行方向均与地球自转方向(顺时针转动)相同，其中c是地球同步卫星．设卫星b绕地球运行的周期为T，则在时刻这些卫星相对a的位置最接近实际的是(　　)

A.  B.

C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】根据万有引力提供向心力，可得，可知轨道半径越大角速度越小，因为c是同步卫星，所以跟a具有相同角速度，即c始终在a的正上方，沿顺时针转动b角速度大所以超前，d角速度小所以滞后，故C正确，ABD错误。

7. 1970年成功发射的“东方红一号”是我国第一颗人造地球卫星，该卫星至今仍沿椭圆轨道绕地球运动，如图所示，设卫星在近地点、远地点的速度分别为v1、v2，近地点到地心的距离为r，地球质量为M，引力常量为G，则（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】“东方红一号”从近地点到远地点万有引力做负功，动能减小，所以

假设过近地点做圆周，则

则过近地点圆周运动的速度为

由于“东方红一号”在椭圆上运动，由圆轨道到椭圆轨道要加速，则所以

故选B。

8. 如图，小车向右做匀加速直线运动，人站在车厢里向前推车并与车保持相对静止，则下列说法正确的是（　　）

A. 人对车厢做正功 B. 人对车厢做负功

C. 摩擦力对人做负功 D. 人对车厢不做功

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】C．对人受力分析如图所示

由牛顿第二定律可得

则摩擦力对人做正功，所以C错误；

ABD．车厢对人水平方向的力等于人所受的合力，车厢对人的支持力不做功，所以车厢对人做正功，根据牛顿第三定律可知，人对车水平方向的合力与车的运动方向相反，人对车的压力不做功，所以人对车的力做负功，则B正确；AD错误；

故选B。

9. 昆明“小西门”周围是我市的传统商业区，人流量、车流量特别大。为了缓解交通压力，修建了“龟背”立交桥。如图所示，桥面是半径为R的圆弧形的立交桥AB横跨在水平路面上，跨度为L，桥高为h。一辆质量为m的小汽车，在A端以速度冲上该立交桥，小汽车到达桥顶时的速度大小为，若小汽车在上桥过程中，始终未脱离桥面，则（　　）

A. 小汽车通过桥顶时处于失重状态

B. 小汽车到达桥顶时的速度有可能大于

C. 小汽车到达桥顶时对桥面的压力有可能为零

D. 小汽车上到桥顶时受到桥面的支持力大小为

【答案】AC

【解析】

【详解】AD．设小汽车上到桥顶时受到桥面的支持力为N，根据牛顿第二定律得

所以小汽车处于失重状态，故A正确D错误；

B．在桥顶时，设N=0，则

如果车速大于，则车要离开桥面，题目中已知汽车始终未离开桥面，所以车速不会大于，故B错误；

C．当汽车对桥面的压力等于零时，汽车还未离开桥面，故C正确。

故选AC。

10. 高铁项目的建设加速了国民经济了发展，铁路转弯处的弯道半径r是根据高速列车的速度决定的。弯道处要求外轨比内轨高，其内外轨高度差h的设计与r和速率v有关。下列说法正确的是（　　）

A. r一定的情况下，预设列车速度越大，设计的内外轨高度差h就应该越小

B. h一定的情况下，预设列车速度越大，设计的转弯半径r就应该越大

C. r、h一定，高速列车在弯道处行驶时，速度越小越安全

D. 高速列车在弯道处行驶时，速度太小或太大会对都会对轨道产生很大的侧向压力

【答案】BD

【解析】

【详解】如图所示，两轨道间距离为L恒定，外轨比内轨高h，两轨道最高点连线与水平方向的夹角为θ。

当列车在轨道上行驶时，利用自身重力和轨道对列车的支持力的合力来提供向心力，有

A． r一定的情况下，预设列车速度越大，设计的内外轨高度差h就应该越大，A错误；

B．h一定的情况下，预设列车速度越大，设计的转弯半径r就应该越大，B正确；

C．r、h一定，高速列车在弯道处行驶时，速度越小时，列车行驶需要的向心力过小，而为列车提供的合力过大，也会造成危险，C错误；

D．高速列车在弯道处行驶时，向心力刚好有列车自身重力和轨道的支持力提供时，列车对轨道无侧压力，速度太小内轨向外有侧压力，速度太大外轨向内有侧压力，D正确。

故选BD。

11. 未来的星际航行中，宇航员长期处于零重力状态，为缓解这种状态带来的不适，有人设想在未来的航天器上加装一段圆柱形“旋转舱”，如图所示。当旋转舱绕其轴线匀速旋转时，宇航员站在旋转舱内圆柱形侧壁上，可以受到与他站在地球表面时相同大小的支持力。为达到上述目的，下列说法正确的是（　　）

A. 旋转舱的半径越大，转动的角速度就应越大 B. 旋转舱的半径越大，转动的角速度就应越小

C. 宇航员质量越大，旋转舱的角速度就应越大 D. 宇航员质量的大小不影响旋转舱的角速度

【答案】BD

【解析】

【分析】

【详解】AB．由题意可得

联立可得

故旋转舱的半径越大，转动的角速度就应越小，A错误，B正确；

CD．宇航员站在旋转舱内圆柱形侧壁上，可以受到与他站在地球表面时相同大小的支持力，即向心加速度为g即可，与宇航员的质量无关，C错误，D正确。

故选BD。

12. 甲、乙两颗人造卫星质量相等，均绕地球做圆周运动，甲的轨道半径是乙的2倍。下列应用公式进行的推论正确的有（　　）

A. 由可知，甲的速度是乙的倍

B. 由可知，甲的向心加速度是乙的2倍

C. 由可知，甲的向心力是乙的

D. 由可知，甲的周期是乙的倍

【答案】CD

【解析】

【详解】卫星绕地球做圆周运动，万有引力提供向心力，则

A．因为在不同轨道上g是不一样的，故不能根据得出甲乙速度的关系，卫星的运行线速度

代入数据可得

故A错误；

B．因为在不同轨道上两卫星的角速度不一样，故不能根据得出两卫星加速度的关系，卫星的运行加速度

代入数据可得

故B错误；

C．根据，两颗人造卫星质量相等，可得

故C正确；

D．两卫星均绕地球做圆周运动，根据开普勒第三定律，可得

故D正确。

故选CD。

13. 2012年6曰18日，神舟九号飞船与天宫一号目标飞行器在离地面343km的近圆轨道上成功进行了我国首次载人空间交会对接．对接轨道所处的空间存在极其稀薄的大气，下面说法正确的是

A. 为实现对接，两者运行速度的大小都应介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间

B. 如不加干预，在运行一段时间后，天宫一号的动能可能会增加

C. 如不加干预，天宫一号的轨道高度将缓慢降低

D. 航天员在天宫一号中处于失重状态，说明航天员不受地球引力作用

【答案】BC

【解析】

【详解】A、又第一宇宙速度为最大环绕速度，天宫一号的线速度一定小于第一宇宙速度，故A错误；

B、根据万有引力提供向心力有：，解得：得轨道高度降低，卫星的线速度增大，故动能将增大，故B正确；

C、卫星本来满足万有引力提供向心力即，由于摩擦阻力作用卫星的线速度减小，提供的引力大于卫星所需要的向心力故卫星将做近心运动，即轨道半径将减小，故C正确；

D、失重状态说明航天员对悬绳或支持物体的压力为0，而地球对他的万有引力提供他随天宫一号围绕地球做圆周运动的向心力，故D错误。

故选BC。

14. “北斗卫星导航系统”是我国自行研制开发的三维卫星定位与通信系统（CNSS），该系统包括5颗同步卫星和30颗一般轨道卫星。关于这些卫星，以下说法正确的是（　　）

A. 5颗同步卫星的轨道距地高度不同

B. 5颗同步卫星的运行轨道不一定在同一平面内

C. 导航系统所有卫星的运行速度一定小于第一宇宙速度

D. 导航系统所有卫星中，运行轨道半径越大，运行周期越大

【答案】CD

【解析】

【详解】AB．地球同步卫星均在赤道上空同一高度处，即均在赤道面内，故AB错误；

C．近地卫星的运行速度为第一宇宙速度，由

解得

可知，轨道半径越大，运行速度越小，近地卫星轨道半径最小，所以运行速度最大，故C正确；

D．对地球卫星，有

解得

所以，轨道半径越大，周期越大，故D正确。

故选D。

15. 执行探月工程任务的“嫦娥四号”中继卫星“鹊桥”成功实施了近月制动，进入月球至地月拉格朗日转移轨道。“鹊桥”在拉格朗日点、、、、时，均可以在月球与地球的共同引力作用下，几乎不消耗燃料而保持与月球同步绕地球做圆周运动。则关于“鹊桥”在这几个可能的拉格朗日点上运动状态的说法中，正确的是（　　）

A. 和到地球中心的距离相等

B. “鹊桥”位于点时，绕地球运动的周期和月球的公转周期相等

C. “鹊桥”在点所受月球和地球引力的合力比在其余四个点都要大

D. “鹊桥”位于点时，“鹊桥”绕地球运动的向心加速度等于月球绕地球运动的向心加速度

【答案】BC

【解析】

【详解】A．假设L3和L2到地球中心的距离相等，则“鹊桥”在L2点受到月球和地球引力的合力更大，加速度更大，所以周期更短，则L2到地球中心的距离大于L3到地球中心的距离，故A错误；

B．由于“鹊桥”与月球同步绕地球做圆周运动，则“鹊桥”位于L2点时，绕地球运动的周期和月球的公转周期相等，故B正确；

C．“鹊桥”位于L2点时,所受月球和地球引力的合力提供向心力，则有

则轨道半径越大所需向心力越大，由于五个点中L2点离地球最远，所以“鹊桥”在L2点所受月球和地球引力的合力比在其余四个点都要大，故C正确；

D．根据可知，轨道半径越大向心加速度越大，所以“鹊桥”位于L3点时，“鹊桥”绕地球运动的向心加速度大于月球绕地球运动的向心加速度，故D错误。

故选BC。

16. 在2021年昆一中“冬季运动会”的铅球项目比赛中，一名高一年级的参赛同学投掷铅球，如图所示。他以12m/s的初速度斜向上抛出一重为50N的铅球，铅球速度与水平方向的夹角为30°，铅球出手时距地面高度为1.8米（不计空气阻力，取，）。则（　　）

A. 铅球从抛出点到最高点的竖直高度为1.8m

B. 铅球全程所用时间约0.85s

C. 铅球运动过程中重力的平均功率为62.1W

D. 铅球落地前瞬间重力的瞬时功率约为150W

【答案】AC

【解析】

【详解】A．铅球从抛出点到最高点的竖直高度为

选项A正确；

B．上升的时间

下落的时间为

铅球全程所用时间约为

t=t1+t2=1.45s

选项B错误；

C．铅球运动过程中重力的平均功率为

选项C正确；

D．铅球落地前瞬间竖直方向的瞬时速度

重力瞬时功率约为

选项D错误。

故选AC。

第Ⅱ卷（非选择题  共52分）

二、实验题（本题包含17、18两个小题，每空2分，共16分，把答案填在答题卡的相应位置）

17. 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F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系。两个变速塔轮通过皮带连接，转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动，槽内的钢球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对钢球的压力提供向心力，钢球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格显示出两个钢球所受向心力的比值。如图所示是探究过程中某次实验时装置的状态。

（1）在探究向心力的大小F与质量m关系时，要保持不变的是__________（填选项前的字母）

A.和r    B.和m    C.m和r    D.m和F

（2）图中所示是在探究向心力的大小F与__________的关系（填选项前的字母）

A.质量m    B.半径r    C.角速度

（3）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之比为1：9，则与皮带连接的两个变速塔轮的半径之比为__________。

【答案】    ①. A    ②. C    ③. 3∶1

【解析】

【分析】

【详解】（1）[1]在研究向心力的大小F与质量m之间的关系时，需先控制角速度ω和半径r不变，该方法为控制变量法，

故选A。

（2）[2]图中两个钢球质量和半径相等，则是在研究向心力的大小F与角速度的关系。

故选C。

（3）[3]根据F=mω2r，两球的向心力之比为1：9，半径和质量相等，则转动的角速度之比为1：3，因为靠皮带传动，变速轮塔的线速度大小相等，根据v=rω知与皮带连接的变速轮塔对应的半径之比为3：1。

18. 如图1所示，用质量为m的重物通过滑轮牵引小车，使它在长木板小车纸带打点计时器上运动，打点计时器在纸带上记录小车的运动情况。利用该装置“探究功与速度变化的关系”。

（1）实验中，平衡摩擦力和其他阻力，接通交流电源后，再释放小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，将打下第一个点标为O。在纸带上依次取A、B、C……若干个计数点。已知相邻计数点间的时间间隔为T。测得A、B、C……各点到O点的距离为，，……如图2所示。

实验中，重物质量远小于小车质量，可认为小车所受的拉力大小为mg。从打O点到打B点的过程中，拉力对小车做的功W___________，打B点时小车的速度v=___________。

（2）以为纵坐标，W为横坐标，利用实验数据作出如图3所示的图像。由此图像可得随W变化的表达式为___________。根据功与能的关系，动能的表达式中可能包含这个因子；分析实验结果的单位关系，与图线斜率有关的物理量应是___________。

（3）假设已经完全消除了摩擦力和其他阻力的影响，若重物质量不满足远小于小车质量的条件，则从理论上分析，图4中正确反映关系的是___________。

【答案】    ①.     ②.     ③. （等号右边为4.5W～5.0W均认为正确）    ④. 质量    ⑤. A

【解析】

【详解】（1）[1][2]从打O点到打B点过程中，拉力对小车做的功

W=mgx2

打B点时小车的速度

（2）[3][4]图像的斜率为

可得随W变化的表达式为

根据功与能的关系，动能的表达式中可能包含这个因子；分析实验结果的单位关系，因k的单位是

与图线斜率有关的物理量应是质量。

（3）[5]如果实验中完全消除了摩擦力和其它阻力，那么重物重力做的功就等于重物和小车动能的增加量，即

W=（M+m）v2

其中W=mgh，质量都是定值，所以v2与W成正比，故A图正确。

三、计算题（本题有4个小题，共36分，19题6分，20题8分，21题10分，22题12分。解答时要写出必要的文字说明、物理公式和主要的演算步骤。只写出答案的不给分，有数值计算的要注明单位。）

19. 在某个半径为的行星表面，对于一个质量kg的砝码，用弹簧称量，其重力的大小．若忽略该星球的自转，请您计算该星球的第一宇宙速度是多大？

【答案】400m/s

【解析】

【详解】由重量和质量的关系知：

所以

设环绕该行星作近地飞行的卫星，其质量为m′，所以应用牛顿第二定律有：

解得：

代入数值得第一宇宙速度： m/s

20. 如图所示，水平转台上有一质量为m的小物块，用长为L的细绳连接在通过转台中心的竖直转轴上，细线与转轴间的夹角为θ；系统静止时，细线绷直但绳中张力为零，物块与转台间动摩擦因数为μ，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。当物块随转台由静止开始缓慢加速转动且未离开转台的过程中求：

（1）至转台对物块的支持力为零时，物块的角速度大小；

（2）至转台对物块的支持力为零时，转台对物块做的功。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）当支持力为零时

解得

（2）从开始到支持力为零，由动能定理

解得

21. 引力波探测于2017年获得诺贝尔物理学奖。双星的运动是产生引力波的来源之一，假设宇宙中有一双星系统由P、Q两颗星体组成，这两颗星绕它们连线的某一点在二者万有引力作用下做匀速圆周运动，测得P星的周期为T，P、Q两颗星的距离为l，P、Q两颗星的轨道半径之差为△r（P星的轨道半径大于Q星的轨道半径），引力常量为G，求：

(1)Q、P两颗星的线速度之差△v；

(2)Q、P两颗星的质量之差△m。

【答案】(1)；(2)

【解析】

【详解】(1)星的线速度大小

星的线速度大小

则、两颗星的线速度大小之差为

(2)双星系统靠相互间的万有引力提供向心力，角速度大小相等，向心力大小相等，

则有

解得

则、两颗星的质量差为

22. 如图甲所示，在水平路段AB上有一质量为2×103 kg的汽车，正以10 m/s的速度向右匀速运动，汽车前方的水平路段BC较粗糙，汽车通过整个ABC路段的v－t图像如图乙所示（在t＝15 s处水平虚线与曲线相切），运动过程中汽车发动机的输出功率保持20 kW不变，假设汽车在两个路段上受到的阻力（含地面摩擦力和空气阻力等）各自有恒定的大小。求：

（1）汽车在AB路段上运动时所受的阻力Ff1；

（2）汽车刚好到达B点时的加速度a；

（3）BC路段的长度。

【答案】（1）2000 N；（2）－1 m/s2；（3）68.75 m

【解析】

【分析】

【详解】（1）汽车在AB路段时，有

F1＝Ff1

P＝F1v1

Ff1＝

联立解得

Ff1＝2 000 N

（2）t＝15 s时汽车处于平衡状态，有

F2＝Ff2

P＝F2v2

Ff2＝

联立解得

Ff2＝4 000 N

t＝5 s时汽车开始做减速运动，有

F1－Ff2＝ma

解得

a＝－1 m/s2

（3）由动能定理得

PΔt－Ff2x＝mv22－mv12

解得

x＝68.75 m