2021-2022学年上海市曹杨第二中学高一（下）期中物理试题含解析

上海市曹杨第二中学2021学年度第二学期

高一年级期中考试物理试卷

命题人：_________  校对人：_________  审核人：_________

试卷共4页

考生注意：

1、答卷前，考生务必将姓名、班级、学号等在指定位置填写清楚。

2、本试卷共有20道试题，满分100分，考试时间60分钟。请考生将选择题答案直接点击在智学网上，非选择题用黑色水笔将答案写在答题卷上，并按要求拍照上传至智学网相关位置。

一、单项选择题（每题只有一个正确答案，1-8题每题3分，9-12每题4分）

1. 物体做曲线运动时，下列说法中正确的是（    ）

A. 动能一定变化 B. 加速度一定变化 C. 合力一定变化 D. 速度一定变化

【答案】D

【解析】

【详解】当物体所受的合力方向与它的速度方向不在同一直线时，物体做曲线运动。曲线运动的速度方向时刻在改变，是一种变速运动。则合力与加速度可能不变，速度的大小也可能不变，则动能也可能不变。

故选D。

2. 物体做平抛运动过程中，在连续相等的时间间隔内，相等的物理量有（    ）

A. 位移 B. 平均速度 C. 速度的变化 D. 动能的变化

【答案】C

【解析】

【详解】A.平抛运动在水平方向做匀速直线运动，在竖直方向做自由落体运动，在连续相等时间间隔内，水平位移相等，而竖直位移不相等，故位移不相等。故A错误；

B.由平均速度公式

可知，在连续相等的时间间隔内，位移不相等，故平均速度不相等。故B错误；

C.平抛运动是匀变速曲线运动，加速度为重力加速度g，可知速度的变化

所以在连续相等的时间间隔内，速度的变化量是相等的。故C正确；

D.速度的变化相等，但是水平方向的速度大小不变，故速率的变化不相等，动能的变化也不相等。故D错误。

故选C。

3. 在平直公路上骑自行车行驶时所受阻力约为人车总重的0.02倍，估算骑车人的功率约为（    ）

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】人和车的总质量约为m=100kg，骑行速度约为v=5m/s，则骑车人的功率约为

故选B。

4. 关于弹性势能，下列说法正确的是（　　）

A. 只要发生形变，物体就具有弹性势能

B. 某一弹簧的长度越长，其弹性势能就越大

C. 在弹性限度内，弹簧的弹性势能大小与弹簧形变量有关

D. 弹簧的弹力做正功，其弹性势能增加

【答案】C

【解析】

【详解】A．发生弹性形变的物体，恢复形变的过程能够对外做功，一定具有弹性势能，但发生完全非弹性形变的物体都不具有弹性势能，故A错误；

BC．在弹性限度内，弹簧的弹性势能大小与弹簧形变量有关，与弹簧的长度无关，故B错误，C正确；

D．弹簧的弹力做正功，根据功能关系可知，其弹性势能减小，故D错误。

故选C。

5. 下列关于向心力的说法正确的是（    ）

A 物体由于做圆周运动而产生了一个向心力

B. 对做匀速圆周运动的物体进行受力分析时，不能遗漏向心力

C. 做匀速圆周运动的物体向心力大小不变，是恒力

D. 做匀速圆周运动的物体，向心力是物体所受的合力

【答案】D

【解析】

【详解】A．物体做圆周运动需要向心力，向心力由其它力来提供，不是物体做圆周运动产生的力，故A错误；

BD．向心力是按作用效果命名的，做匀速圆周运动的物体，向心力由物体所受合力提供，故B错误，D正确；

C．做匀速圆周运动的物体向心力大小不变，但方向时刻在变化，不是恒力，故C错误。

故选D。

6. 不同高度的卫星获取地面图片的清晰度不一样。卫星离地面越近时，获取图像的分辨率也就越高。则图像的分辨率越高的卫星（    ）

A. 向心加速度越小 B. 角速度越小 C. 线速度越小 D. 周期越小

【答案】D

【解析】

【详解】设地球质量为M，质量为m的卫星绕地球做轨道半径为r、周期为T、线速度大小为v、加速度大小为a、角速度大小为ω的匀速圆周运动，根据牛顿第二定律有

分别解得

图像的分辨率越高的卫星离地面越近，轨道半径越小，根据上述表达式可知卫星的向心加速度、角速度和线速度均越大，周期越小，故ABC错误，D正确。

故选D。

7. 如图所示，光滑斜面放在水平面上，斜面上用固定的竖直挡板挡住一个光滑的重球．当整个装置沿水平面向左匀速运动的过程中，下列说法中正确的是（   ）

A. 重力做负功

B. 斜面对球的弹力和挡板对球的弹力的合力做正功

C. 斜面对球的弹力做正功

D. 挡板对球的弹力做正功

【答案】C

【解析】

【分析】根据“整个装置匀速运动 ”可知，本题考查功的判断问题，根据判断力是否做功，要看力的方向与位移方向是否垂直，若垂直则不做功，若不垂直，则做功.

【详解】A、根据功的公式可知，重力与运动方向相互垂直，故重力不做功，故A错误；

B、C、斜面对球的弹力与运动方向夹角为锐角，故斜面对球的弹力FN做正功，故B错误，C正确；

D、挡板对球的弹力向右，与运动方向相反，挡板对球的弹力做负功，故D错误.

故选C.

【点睛】小球做匀速直线运动，受力平衡，根据平衡条件求解出各个力；然后根据力和运动位移之间的夹角分析各力做功情况.

8. 下列说法正确的是

A. 第一宇宙速度是人造卫星在空中环绕地球做匀速圆周运动的最小速度

B. 只要发射速度大于第一宇宙速度，人造卫星就将在高空沿圆轨道绕地球运行

C. 如果需要，地球同步通讯卫星可以定点在地球上空任何一点

D. 人造卫星的轨道可以是圆的也可以是椭圆的

【答案】D

【解析】

【详解】A.第一宇宙速度是人造卫星在空中环绕地球做匀速圆周运动的最大速度，A错误；

B.人造卫星可能做圆周运动，可能做椭圆运动，如果速度大于第二宇宙速度，卫星将脱离地球引力，故B错误；

C.同步卫星的平面只能是赤道平面，只能静止在赤道上空某一点，C错误；

D.人造卫星的轨道可以是圆的也可以是椭圆的，D正确；

故选D。

9. 铁道部决定在前3次火车提速的基础上还将实现两次大提速，旅客列车在的时速下内实现“朝发夕至”。为了适应提速的要求，下列做法中正确的是（    ）

A. 机车的功率可保持不变 B. 机车的功率可以适当减小

C. 可加大铁路转弯处的路基坡度 D. 可减小铁路转弯处的路基坡度

【答案】C

【解析】

【详解】AB．火车匀速直线运动过程牵引力与阻力平衡，则有

又

可得

由此可知，为了适应提速的要求，可以增大机车的功率或者减小机车行驶时受到的阻力，故AB错误；

CD．火车转弯过程中，火车做圆周运动，在转弯处受到路基的支持力和重力如下图所示

根据几何知识可求得合力

合力提供向心力，根据牛顿第二定律有

可得，火车转弯时的速度为

由此可知，为了适应提速的要求，可加大铁路转弯处的路基坡度，故C正确，D错误。

故选C。

10. 在已知万有引力常量的情况下，利用下列哪组数据，可以计算出地球密度（    ）

A. 已知地球半径和地面重力加速度

B. 已知卫星绕地球作匀速圆周运动的轨道半径和周期

C. 已知月球绕地球作匀速圆周运动的周期和月球质量

D. 已知同步卫星离地面高度和地球自转周期

【答案】A

【解析】

【详解】A．对地球表面物体，万有引力等于重力

可得

地球密度

A正确；

BD．对正常运行的卫星（含同步卫星，同步卫星的周期等于地球自转周期），引力提供向心力

可得

由于不知地球半径，所以无法得出地球密度，BD错误；

C．根据

可得

由于月球质量两边消去，又无法求出月球绕地球运动的轨道半径，也不知道地球半径，因此无法求出地球密度，C错误。

故选A。

11. t＝0时刻，小球以一定初速度水平抛出，不计空气阻力，重力对小球做功的瞬时功率为P．则P﹣t图象正确的是（  ）

A.  B.

C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】将小球以一定的初速度水平抛出，不计阻力，物体做平抛运动，速度为，故t秒时重力的功率为

故说明P与时间成正比，故C正确，ABD错误。

故选C。

12. 如图所示，两个相同材料制成的靠摩擦传动的轮A和轮B水平放置（两轮不打滑），两轮半径，当主动轮A匀速转动时，在A轮边缘上放置的小木块恰能相对静止，若将小木块放在B轮上，欲使木块相对B轮能静止，则木块距B轮转轴的最大距离为（    ）

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】由题可知，两轮边缘的线速度大小相等，则有两轮的角速度之比为

在A轮边缘上放置的小木块恰能相对静止，则有

将小木块放在B轮上，欲使木块相对B轮能静止，则有

联立可得，木块距B轮转轴的最大距离为

故选B。

二、填空题（共5题，每题4分）

13. 牛顿提出万有引力定律，把___________运动的规律和___________运动的规律统一起来，这种“统一”的观念是物理学中普适性的经典。

【答案】    ①. 地面上物体    ②. 天体

【解析】

【详解】[1][2]牛顿提出万有引力定律，把地面上物体运动的规律和天体运动的规律统一起来，这种“统一”的观念是物理学中普适性的经典。

14. 如图所示，一条铁链长为，质量为，放在水平地面上，拿住一端提起铁链直到铁链全部离开地面的瞬间，铁链克服重力做功为__________，铁链的重力势能的变化量为__________。（）

【答案】    ①. 10    ②. 10

【解析】

【详解】[1]当铁链全部离开地面的瞬间，铁链重心升高了

克服重力做功为

[2]铁链的重力势能的变化量为

15. 若宇航员在月球表面附近自高h处以初速度v0水平抛出一个小球，测出小球的水平射程为L。已知月球半径为R，万有引力常量为G。则月球表面的重力加速度g月=___________，月球的质量m月=___________。

【答案】    ①.     ②.

【解析】

【分析】

【详解】[1]小球平抛，根据公式有

联立可得

[2]月球表面的物体，自身重力等于万有引力，有

解得

16. 如图所示，一固定斜面倾角为，一质量为的小物块自斜面底端以一定的初速度沿斜面向上做匀减速运动，加速度的大小等于重力加速度的大小。若物块上升的最大高度为，则此过程中，物块动能的变化量为__________，机械能的变化量为__________。

【答案】    ①.     ②.

【解析】

【详解】[1]根据动能定理可得

[2]以斜面底端为零势能面，由上可知，物块在斜面底端的机械能为

运动到最高点时的机械能为

则上升过程中，物块机械能的变化量为

17. 如图所示，测定气体分子速率的部分装置放在高真空容器中，A、B是两个圆盘，绕一根共同轴以相同的转速匀速转动。两盘相距，盘上各开一很窄的细缝，两盘细缝之间成的夹角，如图所示，则圆盘转动的角速度为__________；如果某气体分子恰能从A到B垂直通过两个圆盘的细缝，该过程圆盘转动不到一周，则该气体分子的速率为__________。

【答案】    ①.     ②. 375

【解析】

【详解】[1]根据转速与角速度的关系，可得圆盘转动的角速度为

[2] 由于过程圆盘转动不到一周，则

由题意可得，该分子由A到B的时间为

则该气体分子的速率为

三、综合题（注意：在列式计算、逻辑推理以及回答问题过程中，要求给出必要的图示、文字说明、公式、演算等。）

18. 如图为“验证机械能守恒定律”的实验装置，A、B是固定在不同位置的两个挡光片，以最低点C作为零势能点。

（1）实验中使用的传感器是____________传感器；

（2）已知挡光片宽度为，摆锤通过某个挡光片的挡光时间为，则摆锤经过挡光片时的速度大小为__________；

（3）已知A、B两个挡光片与最低点C的高度差分别为、，实验测得摆锤经过A、B时的速度分别为、，重力加速度为。为了证明摆锤在A、B两点的机械能相等，需要得到的关系式是__________。（用给定的符号表示）

（4）以摆锤所在位置到最低点的高度为横坐标，摆锤速度为，以为纵坐标。若摆动过程中机械能守恒，作出的图线应是图中的___________，图线的斜率大小表示__________。

A.     B.     C.     D.

【答案】    ①. 光电门    ②.     ③.     ④. D    ⑤. 重力加速度g##g##重力加速度

【解析】

【详解】（1）[1]实验中使用的传感器是光电门传感器。

（2）[2]摆锤经过挡光片时的速度大小为

（3）[3]为了证明摆锤在A、B两点的机械能相等，有

消去m后得

（4）[4]根据机械能守恒定律有

变形得

作出的图线应为斜率为负的直线，故选D。

[5]图线的斜率大小表示重力加速度g。

19. 一辆汽车的质量为，其最大功率为，其行驶时所受到的阻力恒为车重的0.2倍。现在汽车在笔直的水平路面上由静止开始做加速度为的匀加速直线运动，经过一段时间汽车的功率达到最大以后，一直保持不变。（画出必要的受力分析，取）。求：

（1）汽车的最大速度；

（2）汽车做匀加速直线运动能够持续的时间；

（3）接（1）和（2），汽车由静止开始运动直到最后匀速，一共经历了秒，则汽车在100秒内的位移是多少？

【答案】（1）25m/s；（2）40s；（3）1843.75m

【解析】

【详解】（1）汽车受重力、支持力牵引力和阻力，如图所示。

由题意可知

当汽车以最大速度行驶时，牵引力与阻力大小相等，则

解得

（2）设汽车做匀加速直线运动时的牵引力大小为F，根据牛顿第二定律有

解得

汽车做匀加速直线运动的末速度大小为

汽车做匀加速直线运动能够持续的时间为

（3）汽车在匀加速阶段的位移大小为

汽车速度从v1增大到vm所经历的时间为

设t2时间内汽车的位移大小为x2，根据动能定理有

解得

所以汽车在100秒内的位移大小为

20. 如图所示，小环套在与水平地面成的固定光滑杆上，用水平拉力从高处由静止起拉动小环，拉到杆的最高端处时撤去拉力，小环在空中上升到最高处后开始下落并最终落到地面。不计空气阻力，测得小环在空中运动的最小速度为。（画出必要的受力分析，取）。求：

（1）小环在空中运动时哪个位置速度最小？说明必要理由；

（2）小环在高度处的速度大小；

（3）小环的质量m；

（4）仅改变恒力的大小重复上述运动，求出小环落地速度与的函数关系式。

【答案】（1）见解析；（2）2m/s；（3）0.5kg；（4）

【解析】

【详解】（1）由题意可知，小环离开斜面后做斜抛运动，在竖直方向做匀减速运动，水平方向运动，当竖直方向速度减为零时，到达最高点，此时只有水平速度，故小环在最高点时速度最小。

（2）将小环在高度处速度分解为水平向右方向和竖直向上方向，可得

（3）小环从高度处运动到高度处时，根据动能定理有

带入数据解得，小环的质量为

（4）小环从高度处运动到地面，根据动能定理有

解得，小环落地速度与的函数关系式为