四川省成都外国语学校2022-2023学年高一物理下学期期中试题（Word版附解析）

成都外国语学校2022-2023学年度下学期期中考试

高一物理试卷

注意事项：

1．本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。

2．本堂考试75分钟，满分100分；

3．答题前，考生务必先将自己的姓名、学号填写再答题卡上，并使用2B铅笔填涂。

4．考试结束后，将答题卡交回。

第Ⅰ卷   选择题部分（47分）

一、选择题（本题包括9小题，每小题3分，共27分。每小题只有一个选项符合题意）

1. 下列有关做匀速圆周运动的物体（质量不变）的描述正确的是（　　）

A. 物体处于平衡状态

B. 物体的动能一定不变

C. 物体的向心加速度不变

D. 物体的向心力不一定等于合外力

【答案】B

【解析】

【详解】ACD．做匀速圆周运动的物体，合外力指向圆心，大小等于向心力大小，向心加速度大小不变，方向指向圆心，故物体不处于平衡状态，故ACD错误；

B．做匀速圆周运动物体，速度大小不变，故物体的动能一定不变，故B正确。

故选B。

2. 下列说法正确的是（　　）

A. 由功率的定义式可知，功率P与功W成正比，与做功时间t成反比

B. 英国物理学家卡文迪许应用“放大法”的方法较精确的测出了万有引力常量

C. 丹麦天文学家第谷坚持对天体进行系统观测20余年，获得了大量的精确资料，并发现了行星运动定律

D. 开普勒提出了万有引力定律，并测出了万有引力常量

【答案】B

【解析】

【详解】A．功率是用比值法定义的物理量，不能说功率P与功W成正比，与做功时间t成反比。只有在时间一定时功率P与功W成正比，在做功一定时P与做功时间t成反比，A错误；

B．英国物理学家卡文迪许应用“放大法”的方法较精确的测出了万有引力常量，B正确；

C．开普勒发现了行星运动规律，C错误；

D．牛顿提出了万有引力定律，卡文迪许测出了引力常量，D错误。

故选B。

3. 如图所示，乘坐游乐园的翻滚过山车时，质量为m的人随车在竖直平面内旋转，重力加速度为g。下列说法正确的是（　　）

A. 车在最高点时人处于倒坐状态，全靠保险带拉住，没有保险带，人就会掉下来

B. 人在最高点时对座位不可能产生大小为mg的压力

C. 人在最低点时对座位的压力等于mg

D. 人在最低点时对座位的压力大于mg

【答案】D

【解析】

【详解】A．在最高点时，只要速度够大，人就会对座位产生一个向上的作用力，即使没有安全带，人也不会掉下去，故A错误；

B．若在最高点时，人对座位产生压力为mg，则

解得

故只要速度

人在最高点时就对座位产生大小为mg的压力，故B错误；

CD．人在最低点时，受到座位的支持力和重力，两力的合力充当向心力，即

解得

故C错误，D正确。

故选D。

4. 一根轻质细绳一端缠绕在一半径为r的圆盘边缘，另一端和一放在水平面上的物体相连，如图所示，圆盘在电动机的带动下以角速度ω逆时针匀速转动，此过程中物体沿水平面向左移动，则在绳子变为竖直之前（　　）

A. 物体沿水平面加速运动，速度始终小于

B. 物体沿水平面加速运动，速度始终大于

C. 物体沿水平面减速运动，速度始终小于

D. 物体沿水平面减速运动，速度始终大于

【答案】B

【解析】

【详解】令绳与水平方向夹角为，物体速度为，则有

解得

物体沿水平面向左移动，夹角增大，可知速度增大，即物体沿水平面加速运动，速度始终大于。

故选B。

5. 固定的光滑竖直杆上套着一个滑块，用轻绳系着滑块绕过光滑的定滑轮，以大小恒定的拉力F拉绳，使滑块从A点起由静止开始上升。若从A点上升至B点和从B点上升至C点的过程中轻绳对滑块做的功分别为W1和W2，且AB=BC，则（　　）

A.  B.

C.  D. 无法确定W1和W2的大小关系

【答案】A

【解析】

【详解】轻绳对滑块的拉力大小一定，轻绳拉力方向与滑块位移方向间的夹角越来越大，轻绳拉力沿滑块位移方向的分量越来越小；AB=BC，据可得，。故A项正确，BCD三项错误。

6. 如图所示，分别用力F1、F2、F3将质量为m的物体沿同一固定粗糙斜面以v1、 v2、 v3的速度从斜面底端匀速拉到斜面的顶端，其中F1沿斜面向上，F2沿水平方向，F3与斜面有一定的夹角，其中v3<v1< v2三个力的功率分别为P1、P2、P3，则（　　）

A. P1=P2=P3 B. P1>P2=P3

C. P3>P2>P1 D. P2>P1>P3

【答案】D

【解析】

【详解】根据平衡条件，对a分析有

根据平衡条件，对b分析有

，

解得

根据平衡条件，对c分析有

，

解得

则有

，，

解得

，，

由于

v3<v1< v2

可知

P2>P1>P3

故选D。

7. 发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步圆轨道3。轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点（如图所示）。则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是（　　）

A. 卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率

B. 卫星在轨道3上经过P点时的速率小于它在轨道2上经过P点时的速率

C. 卫星在轨道1上运行时的周期大于它在轨道2上运行时的周期

D. 卫星在轨道2上经过P点时的加速度大小等于它在轨道3上经过P点时的加速度大小

【答案】D

【解析】

【详解】A．根据

解得

由于轨道3的轨道半径大于轨道1的轨道半径，则卫星在轨道3上的速率小于在轨道1上的速率，A错误；

B．卫星由轨道2变轨到轨道3，需要向后喷气加速，可知，卫星在轨道3上经过P点时的速率大于它在轨道2上经过P点时的速率，B错误；

C．根据

由于轨道2的半长轴大于轨道1的轨道半径，可知，卫星在轨道1上运行时的周期小于它在轨道2上运行时的周期，C错误；

D．根据

解得

可知，卫星在轨道2上经过P点时的加速度大小等于它在轨道3上经过P点时的加速度大小，D正确。

故选D。

8. 如图所示，在同一轨道平面上的几个人造地球卫星A、B、C绕地球做匀速圆周运动，某一时刻它们恰好在同一直线上，下列说法正确的是(　　)

A. 根据可知，运行速度满足vA＞vB＞vC

B. 运转角速度满足ωA＞ωB＞ωC

C. 向心加速度满足aA＜aB＜aC

D. 运动一周后，A最先回到图示位置

【答案】C

【解析】

【详解】设地球的质量为M，卫星的轨道半径为r，根据万有引力提供向心力，，解得卫星的速度，可见，r越大，v越小，则有，不能根据比较，因为随着半径的变化，g值也在变化，故A错误；根据万有引力提供向心力，，解得，所以运转角速度满足，故B错误；根据公式向心加速度，所以，故C正确；根据，r越大，T越大，所以，所以运动一周后，C先回到原地点，故D错误．

【点睛】在万有引力这一块，涉及的公式和物理量非常多，掌握公式在做题的时候，首先明确过程中的向心力，然后弄清楚各个物理量表示的含义，最后选择合适的公式分析解题，另外这一块的计算量一是非常大的，所以需要细心计算

9. 如图所示，一个质量为m的圆环套在一根固定的水平直杆上，杆足够长，环与杆的动摩擦因数为μ．现给环一个向右的初速度v0，如果在运动过程中还受到一个方向始终竖直向上的力F，F＝kv（k为常数，v为环的速率），则环在整个运动过程中克服摩擦力所做的功不可能为(  )

A.  B.

C. 0 D.

【答案】B

【解析】

【详解】根据题意有对于小环的运动，根据环受竖直向上的拉力F与重力mg的大小分以下三种情况讨论：

（1）当mg=kv0时，即时，环做匀速运动，摩擦力为零，，环克服摩擦力所做的功为零；

（2）当mg>kv0时，即时，环在运动过程中做减速运动，直至静止。由动能定理得环克服摩擦力所做的功为；

（3）当mg<kv0时，即时，环在运动过程中先做减速运动，当速度减小至满足mg=kv时，即时，环开始做匀速运动。由动能定理得摩擦力做的功

即环克服摩擦力所做的功为；综上分析可知，B不可能，符合题意；ACD可能，不符合题意。

故选B。

二、选择题（本题包括4小题，每小题5分，共20分。每小题给出的四个选项中，有多个选项正确，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得 0 分）

10. 如图所示，两个圆弧轨道固定在水平地面上，半径相同，A轨道由金属凹槽制成， B轨道由金属圆管制成，均可视为光滑轨道。在两轨道右侧的正上方分别将金属小球A和B由静止释放，小球距离地面的高度分别用和表示，则下列说法正确的（　　）

A. 若，则两小球都能沿轨道运动到最高点

B. 若，两个小球沿轨道上升的最大高度均为

C. 适当调整可使B小球从轨道最高点飞出后，恰好落在轨道右端口

D. 若使小球沿轨道运动并且从最高点飞出，A小球的最小高度为，B小球在>的任何高度均可

【答案】CD

【解析】

【详解】A．B轨道是双轨模型，若时，B球能沿轨道运动到最高点，若A小球恰好运动到最高点，则有

，

解得

可知，若小球A能够到达最高点，需要

A错误；

B．B轨道是双轨模型，若

B小球沿轨道上升的最大高度为，根据上述可知，若

则小球A越过A轨道的下半个圆后从轨道上侧某位置脱离轨道，即小球A沿轨道上升的最大高度小于，B错误；

C．B小球从轨道最高点飞出后，恰好落在轨道右端口，则有

，

对B球有

解得

C正确；

D．B轨道是双轨模型，若

>

B小球沿轨道运动并且从最高点飞出，根据上述，若A小球恰好运动到最高点，则

可知，若使小球沿轨道运动并且从最高点飞出，A小球的最小高度为，D正确。

故选CD。

11. 如图所示，细轻杆的一端与小球相连，可绕点的水平轴自由转动。现给小球一初速度，使它在竖直平面内做圆周运动，、分别表示轨道的最低点和最高点，则小球在这两点对杆的作用力大小之差可能为（　　）

A. 3mg B. 4mg

C. 6mg D. 7mg

【答案】BC

【解析】

【详解】在a点有

从到过程有

在b点若杆对小球是支持力，则有

此种状态中，当杆的作用力为0时，对应的速度最大，解得

解得

当最高点处速度为0时，根据牛顿第三定律可知，此时小球在这两点对杆的作用力大小之差4mg，在b点若杆对小球是拉力，则有

解得

即选择项中的小球在这两点对杆的作用力大小之差可能为4mg与6mg。

故选BC。

12. 我国发射的“嫦娥五号”卫星在距月球表面高度为的轨道上做匀速圆周运动，其运行的周期为；通过调节速度可以实现变换运行轨道最终使卫星在月球上软着陆，若以表示月球的半径，忽略月球自转及地球对卫星的影响，则（　　）

A. “嫦娥五号”绕月运行时的向心加速度大小为

B. 月球第一宇宙速度大小为

C. “嫦娥五号”从较高轨道到较低轨道需点火加速

D. 物体在月球表面自由下落的加速度大小为

【答案】BD

【解析】

【详解】A．对“嫦娥五号”卫星有

A错误；

B．对“嫦娥五号”卫星有

月球的第一宇宙速度等于近月卫星的线速度，则有

解得

B正确；

C．“嫦娥五号”从较高轨道到较低轨道需要点火向前喷气减速，C错误；

D．在月球表面有

结合上述解得

D正确。

故选BD。

13. 如图所示，倾角为37°的传送带以4m/s的速度沿逆时针方向传动。已知传送带的上、下两端间的距离为L=7m。现将一质量m=0.4kg的小木块放到传送带的顶端，使它从静止开始沿传送带下滑，已知木块与传送带间的动摩擦因数为μ=0.25，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取g=10m/s2。则（　　）

A. 木块在传送带上一直以8m/s2的加速度匀加速直线运动直到从下端离开传送带

B. 木块在传送带上运动的时间是1.5s

C. 木块从顶端滑到底端的过程传送带对木块做的功是-5.6J

D. 木块从顶端滑到底端产生的热量是2.4J

【答案】BD

【解析】

【详解】A．木块开始下滑时有

解得

加速至的位移

则之后有

解得

可知，木块在传送带上先以8m/s2的加速度匀加速直线运动下滑，后以4m/s2的加速度匀加速直线运动下滑，直到从下端离开传送带，A错误；

B．木块以8m/s2的加速度匀加速直线运动下滑过程有

之后以4m/s2的加速度匀加速直线运动下滑过程有

解得

则木块在传送带上运动的时间是1.5s，B正确；

C．木块从顶端滑到底端过程传送带对木块做的功即为传送带对木块的摩擦力做的功，则有

解得

C错误；

D．木块以8m/s2的加速度匀加速直线运动下滑过程的相对位移

木块以4m/s2的加速度匀加速直线运动下滑过程的相对位移

木块从顶端滑到底端产生的热量

D正确。

故选BD。

第Ⅱ卷（非选择题  共53分）

注意事项：

1．答题前，考生先在答题卡上用直径0.5毫米的黑色墨水签字笔将自己的姓名，准考证号填写清楚。

2．请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答，在试卷上作答无效。

三、实验题（本题共2小题，第14题8分。第15题8分，总共16分。）

14. 用如图所示装置研究合外力做功与物体动能变化关系，现有如下器材∶打点计时器、学生电源、导线、复写纸、纸带、小木块、细砂、垫块。要完成该项实验，则：

（1）除上述器材外，还需要的实验器材有______、______。

（2）当滑块连接上纸带，不挂砂桶滑块处于静止状态。为了把挂上小砂桶后绳中拉力当成滑块所受的合外力，这时应做的步骤是：______。

（3）实验测得滑块质量为0.1kg，所受拉力为0.1N，打点计时器打出纸带如下图所示，相邻计数点间时间间隔为0.1s，则从O到B过程中拉力对滑块做功为______J，滑块动能增量为______Ｊ。（保留3位有效数字） 

【答案】    ①. 毫米刻度尺    ②. 天平    ③. 平衡摩擦力    ④. 0.0216    ⑤. 0.0211

【解析】

【详解】（1）[1][2]计算速度需要刻度尺测量距离，测量质量需要天平，所以还需要的实验器材有毫米刻度尺，天平。

（2）[3]为了把挂上小砂桶后绳中拉力当成滑块所受的合外力，这时应做的步骤是平衡摩擦力。

（3）[4][5]从O到B过程中拉力对滑块做功为

B点速度

滑块动能增量为

15. 某同学用如图a所示装置探究向心力与角速度和运动半径的关系。装置中竖直转轴固定在电动机的转轴上（未画出），光滑的水平直杆固定在竖直转轴上，能随竖直转轴一起转动。水平直杆的左端套上滑块，用细线将滑块与固定在竖直转轴上的力传感器连接，细线处于水平伸直状态，当滑块随水平直杆一起匀速转动时，细线拉力的大小可以通过力传感器测得。水平直杆的右端最边缘安装了宽度为的挡光条，挡光条到竖直转轴的距离为，光电门可以测出挡光条经过光电门所用的时间（挡光时间）。滑块与竖直转轴间的距离可调。

（1）若某次实验中测得挡光条的挡光时间为，则电动机的角速度为_______。

（2）若保持滑块P到竖直转轴中心的距离为不变，仅多次改变竖直转轴转动的快慢，测得多组力传感器的示数F和挡光时间。画出图像，如图b所示。实验中，测得图线的斜率为，则滑块的质量为_______。

（3）若保持竖直转轴转速不变，调节滑块P到竖直转轴中心的距离r，测得多组力F和r的数据，以F为纵轴，以_______(填“r”“”或“”)为横轴，将所测量的数据描绘在坐标系中，可以更直观地反映向心力大小与圆周运动半径r之间的关系。现测得挡光条的挡光时间为，则图线的斜率应为_______。

【答案】    ①.     ②.     ③. r    ④.

【解析】

【详解】（1）［1］由

可得

（2）［2］由题意可得

故

因此滑块的质量

（3）［3］由

可知，当m、一定时，，所以以r为横轴；

［4］画图象，则图线的斜率为

四、计算题：本题共3个小题，共47分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值运算的题，答案中必须明确写出数值和单位。

16. 已知某星球半径为R，若宇航员随登陆舱登陆该星球后，在此星球表面某处以速度竖直向上抛出一个小球，小球能上升的最大高度为H，则（忽略星球自转的影响）。

（1）此星球表面的重力加速度

（2）试根据以上条件推导第一宇宙速度v1的表达式；

（3）若在登陆前，宇宙飞船绕该星球做匀速圆周运动，运行轨道距离星球表面高度为h，求飞船运行角速度的大小。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）对小球在该星球表面竖直上抛：

解之得：

（2）设该星球表面有一质量为的物体，有：

又设该星球有一质量为的近地卫星，有：

解之得

（3）设飞船质量为，有：

解之得

17. 汽车发动机的额定功率为，质量为1000kg，当汽车在水平路面上行驶时受到阻力为1000N，求：

（1）汽车在路面上能达到的最大速度大小；

（2）若汽车以额定功率启动，当汽车速度为10m/s时的加速度大小；

（3）若汽车从2m/s开始保持2m/s2的加速度做匀加速直线运动，达到额定输出功率后，汽车保持功率不变又加速行驶了20s，直到获得最大速度后才匀速行驶。求汽车从2m/s到获得最大行驶速度所通过的距离。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）当汽车达到最大速度时，有

得：                            

（2）当汽车速度为时，有：

得

（3）当汽车达到额定功率时，有：

对汽车由到，有

由动能定理：

得

18. 质量为m的小球由长为L的细线系住，细线的另一端固定在 A点，AB是过A的竖直线，且AB=L，E为AB的中点，过E作水平线 EF，在EF上某一位置钉一小钉D，如图所示。现将小球悬线拉至水平，然后由静止释放，不计线与钉碰撞时的机械能损失。已知重力加速度为g，求：

（1）若钉子在E点位置，则小球经过B点碰到钉子前后瞬间，绳子的拉力大小；

（2）若小球恰能绕钉子在竖直平面内做圆周运动，求钉子D位置离E点的距离x；

（3）保持小钉D的位置不变，让小球从图示的P点静止释放，当小球运动到最低点时，若细线刚好达到最大张力而断开，最后小球运动的轨迹经过B点。试求细线能承受的最大张力T的大小和释放点P对应的∠MAP的正弦。

【答案】（1）5mg；（2）；（3），

【解析】

【详解】（1）对从到过程有

碰撞之前有

碰撞之后有

解得

，

（2）恰好运动到点上方的点，半径设为，有

对从到过程有

由几何知识有

解得

，

（3）恰好在点下方的点绳子断开，则有

由从到点做平抛运动，则有

，

解得

又从到过程

解得