2022-2023學年四川省眉山市東坡區(qū)眉山冠城七中實驗學校高一下學期4月期中物理試題（解析版）

眉山市東坡區(qū)眉山冠城七中實驗學校2022-2023學年高一下學期4月期中物理試題一、單項選擇題：本題共7個小題，每小題4分，共28分。在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。1.關于物體的受力和運動，下列說法中正確的是（）A.物體做曲線運動時，它的加速度方向一定改變B.做曲線運動的物體，一定受到與速度不在同一直線上的外力作用C.物體做曲線運動時，某點的加速度方向就是通過這一點曲線的切線方向D.物體在不垂直于速度方向的合力作用下，速度大小可能一直不變【答案】B【解析】【詳解】A．物體做曲線運動時，它的加速度方向不一定改變，例如平拋運動，選項A錯誤；B．做曲線運動的物體，一定受到與速度不在同一直線上的外力作用，選項B正確；C．物體做曲線運動時，某點的速度方向就是通過這一點曲線的切線方向，選項C錯誤；D．物體在不垂直于速度方向的合力作用下，因沿著速度方向合力有分量，則物體的速度大小一定變化，選項D錯誤。故選B。2.如圖所示是一個玩具陀螺。a、b和c是陀螺邊緣上的三個點。當陀螺繞垂直于地面的軸線以角速度ω穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)時，下列表述正確的是（）A.a、b和c三點的線速度大小相等B.a、b和c三點的角速度相等C.a、b的角速度比c的大D.c的線速度比a、b的大【答案】B【解析】【詳解】BC.a、b和c均是同一陀螺上的點，它們做圓周運動的角速度都是陀螺旋轉(zhuǎn)的角速度ω，故B正確，C錯誤；AD.三點的運動半徑關系ra=rb>rc根據(jù)v=ωr可知，三點的線速度關系va=vb>vc故AD錯誤。故選B。3.如圖所示，汽車車廂頂部懸掛一個輕質(zhì)彈簧，彈簧下端拴一個質(zhì)量為m的小球，當汽車以某一速度在水平地面上勻速行駛時彈簧長度為L1；當汽車以同一速度勻速率通過一個橋面為圓弧形凸形橋的最高點時，彈簧長度為L2，下列答案中正確的是（）A. B. C. D.前三種情況均有可能【答案】A【解析】【詳解】當汽車在水平面上做勻速直線運動時，設彈簧原長為L0，勁度系數(shù)為k，根據(jù)平衡得解得當汽車以同一速度勻速率通過一個橋面為圓弧形凸形橋的最高點時，由牛頓第二定律得解得比較可得故選A。4.如圖所示，人用輕繩通過定滑輪拉穿在光滑豎直桿上的物塊A，人以速度v0向左勻速拉繩，某一時刻，繩與豎直桿的夾角為θ，與水平面的夾角為α，此時物塊A的速度v1為（）A.v1＝v0sinαcosθB.v1＝C.v1＝v0cosαcosθD.v1＝【答案】D【解析】【詳解】將A的速度分解為沿繩子方向和垂直于繩子方向，如圖所示拉繩子的速度等于A沿繩子方向的分速度，設該速度為v，根據(jù)平行四邊形定則得，A的實際速度為同理對人的速度分解可得聯(lián)立可得故選D。5.如圖所示，質(zhì)量為m的小球固定在長為l的細輕桿的一端，繞細桿的另一端O在豎直平面上做圓周運動．球轉(zhuǎn)到最高點A時，線速度的大小為，此時（）A.桿受到0.5mg的拉力 B.桿受到0.5mg的壓力C.桿受到1.5mg的拉力 D.桿受到1.5mg的壓力【答案】B【解析】【詳解】設此時桿對小球的作用力為拉力，則有解得負號說明力的方向與假設相反，即球受到的力為桿子的支持力，根據(jù)牛頓第三定律可知桿受到的壓力，故B正確，ACD錯誤。6.如圖所示，虛線是小球由空中某點水平拋出的運動軌跡，A、B為其運動軌跡上的兩點，小球經(jīng)過A點時，速度大小為10m/s、與豎直方向夾角為60°；它運動到B點時，速度方向與豎直方向夾角為30°，不計空氣阻力、取重力加速度g=10m/s2，下列說法中正確的是（）A.小球通過B點的速度為15m/sB.A、B之間的距離為mC.小球從A點運動到B點的時間為1.5sD.小球的拋出速度為5m/s【答案】B【解析】【詳解】AD．由平拋運動規(guī)律，小球平拋運動的初速度為小球通過B點的速度為故AD錯誤；BC．從A點到B點的過程，在豎直方向有解得水平方向有A、B之間的距離為故B正確，C錯誤。故選B。7.如圖所示，a，b兩小球分別從半圓軌道頂端和斜面頂端以大小相等的初速度同時水平拋出，已知半圓軌道的半徑與斜面豎直高度相等，斜面底邊長是其豎直高度的2倍，若小球b能落到斜面上，則（）A.a，b兩球不可能同時落在半圓軌道和斜面上B.改變初速度的大小，b球速度方向和斜面的夾角可能變化C.改變初速度的大小，a球可能垂直撞在半圓軌道上D.a，b兩球同時落在半圓軌道和斜面上時，兩球的速度方向垂直【答案】D【解析】【分析】【詳解】AD.將半圓軌道和斜面重合在一起，如圖甲所示設交點為A，如果初速度合適，可使小球做平拋運動落在A點，即兩球可能同時落在半圓軌道和斜面上。若兩球同時落在半圓軌道和斜面上，則b球落在斜面上時，速度偏向角的正切值為位移偏向角正切值的2倍，即可得即b球的速度方向與水平方向成角，此時a球落在半圓軌道上，a球的速度方向與水平方向成角，故兩球的速度方向垂直，故A錯誤，D正確；B．改變初速度的大小，b球位移偏向角不變，則速度偏向角也不變，即b球的速度方向和斜面的夾角不變，故B錯誤；C．若a球垂直撞在半圓軌道上，如圖乙所示則此時a球的速度方向的反向延長線過半圓軌道的圓心，且有與平拋運動規(guī)律矛盾，a球不可能垂直撞在半圓軌道上，故C錯誤。故選D。二、多項選擇題：本題共3個小題，每小題5分，共15分。在每小題給出的四個選項中，有多項符合題目要求。全部選對得5分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分。8.小船在靜水中的速度，它要渡過一條水流速度，河寬的河流，若認為河流筆直且足夠長，則可斷定（）A.小船渡河的最短位移是 B.小船渡河時間不能少于C.小船可能到達出發(fā)點的正對岸 D.小船根本不可能渡河到達出發(fā)點的正對岸【答案】BD【解析】【詳解】ACD．因為靜水中速度的大小小于水流速度的大小，則合速度的方向不可能垂直河岸，所以小船不可能到達正對岸，即小船渡河的最短位移大于，故AC錯誤，D正確；B．當小船在靜水速與河岸垂直時，渡河的時間最短，最短時間則小船渡河時間不能少于，故B正確。故選BD。9.2020年7月21日將發(fā)生土星沖日現(xiàn)象，如圖所示，土星沖日是指土星、地球和太陽幾乎排列成一線，地球位于太陽與土星之間。此時土星被太陽照亮的一面完全朝向地球，所以明亮而易于觀察。地球和土星繞太陽公轉(zhuǎn)的方向相同，軌跡都可近似為圓，地球一年繞太陽一周，土星約29.5年繞太陽一周。則（）A.地球繞太陽運轉(zhuǎn)的向心加速度大于土星繞太陽運轉(zhuǎn)的向心加速度B.地球繞太陽運轉(zhuǎn)的運行速度比土星繞太陽運轉(zhuǎn)的運行速度小C.2019年沒有出現(xiàn)土星沖日現(xiàn)象D.土星沖日現(xiàn)象下一次出現(xiàn)的時間是2021年【答案】AD【解析】【詳解】A．地球的公轉(zhuǎn)周期比土星的公轉(zhuǎn)周期小，由萬有引力提供向心力有解得可知地球的公轉(zhuǎn)軌道半徑比土星的公轉(zhuǎn)軌道半徑小。又解得可知行星的軌道半徑越大，加速度越小，則土星的向心加速度小于地球的向心加速度，選項A正確；B．由萬有引力提供向心力有解得知土星的運行速度比地球的小，選項B錯誤；CD．設，則，出現(xiàn)土星沖日現(xiàn)象則有得距下一次土星沖日所需時間選項C錯誤、D正確故選AD。10.如下圖所示是自行車場地賽中一段半徑為R的圓弧賽道（忽略道路寬度），賽道路面與水平面間的夾角為θ，不考慮空氣阻力，自行車與騎手總質(zhì)量為m，兩者一起在該路段做速度為v的勻速圓周運動。路面與自行車輪之間的摩擦系數(shù)為μ，重力加速度為g，若自行車與賽道之間沒有相對滑動，則對于騎手和自行車組成的系統(tǒng)，下列說法中正確的是（）A.若，則系統(tǒng)向心力由重力與支持力的合力提供B.若，則系統(tǒng)受到來自路面的摩擦力沿賽道斜面指向內(nèi)側(cè)C.系統(tǒng)的最大速度為：D.系統(tǒng)的最大速度為：【答案】ABD【解析】【詳解】A．系統(tǒng)向心力由重力與支持力的合力提供，則有解得A正確；B．若，則自行車有向外甩出的趨勢，所以系統(tǒng)受到來自路面的摩擦力沿賽道斜面指向內(nèi)側(cè)。B正確；CD．系統(tǒng)即將向外滑動時，速度最大，有解得C錯誤，D正確。故選ABD。第II卷（非選擇題）三、實驗題（共16分）11.用如圖所示的實驗裝置來探究小球做圓周運動所需向心力的大小F與質(zhì)量m、角速度ω和半徑r之間的關系，轉(zhuǎn)動手柄使長槽和短槽分別隨變速輪塔勻速轉(zhuǎn)動，槽內(nèi)的球就做勻速圓周運動．橫臂的擋板對球的壓力提供了向心力，球?qū)醢宓姆醋饔昧νㄟ^橫臂的杠桿作用使彈簧測力筒下降，從而露出標尺，標尺上的紅白相間的等分格顯示出兩個小球所受向心力的比值．某次實驗圖片如下，請回答相關問題：(1)在研究向心力的大小F與質(zhì)量m、角速度ω和半徑r之間的關系時我們主要用到了物理學中______的方法；A．理想實驗法B．等效替代法C．控制變量法D．演繹法(2)圖中是在研究向心力的大小F與______的關系．A．質(zhì)量mB．角速度ωC．半徑r(3)若圖中標尺上紅白相間的等分格顯示出兩個小球所受向心力的比值為1：9，運用圓周運動知識可以判斷與皮帶連接的變速輪塔對應的半徑之比為______A.1：9B.3：1C.1：3D.1：1【答案】①.C②.B③.B【解析】【分析】該實驗采用控制變量法，圖中抓住質(zhì)量不變、半徑不變，研究向心力與角速度的關系，根據(jù)向心力之比求出兩球轉(zhuǎn)動的角速度之比，結(jié)合v=rω，根據(jù)線速度大小相等求出與皮帶連接的變速輪塔對應的半徑之比．【詳解】(1)在研究向心力的大小F與質(zhì)量m、角速度ω和半徑r之間的關系時，需先控制某些量不變，研究另外兩個物理量的關系，該方法為控制變量法．故選C．(2)圖中兩球的質(zhì)量相同，轉(zhuǎn)動的半徑相同，則研究的是向心力與角速度的關系．故選B．(3)根據(jù)Fn=mrω2，兩球向心力之比為1：9，半徑和質(zhì)量相等，則轉(zhuǎn)動的角速度之比為1：3，因為靠皮帶傳動，變速輪塔的線速度大小相等，根據(jù)v=rω，知與皮帶連接的變速輪塔對應的半徑之比為3：1．故選B．【點睛】本實驗采用控制變量法，即要研究一個量與另外一個量的關系，需要控制其它量不變．知道靠皮帶傳動，變速輪塔的線速度大小相等．12.某物理興趣小組在“研究平拋運動的規(guī)律”的實驗時，分成兩組，其中一個實驗小組讓小球做平拋運動，用頻閃照相機對準方格背景照相，拍攝到如圖所示的照片，已知每個小方格邊長為，當?shù)氐闹亓铀俣热。渲械?點處的位置已被污跡覆蓋。（1）小球平拋的初速度大小為______；（2）若以拍攝的第1點為坐標原點，水平向右和豎直向下為正方向建立平面直角坐標系，被拍攝的小球在第4點的位置坐標為（______，______）；（3）若以拍攝的第1點為坐標原點，水平向右和豎直向下為正方向建立平面直角坐標系，通過計算找出拋出點的位置坐標為（______，______）【答案】①.2②.60③.60④.⑤.【解析】【詳解】（1）[1]設相鄰兩張照片之間的時間間隔為，小球的運動可分解為水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動。設1與2兩點之間的豎直距離為，2與3兩點之間的豎直距離為y2，則有解得水平方向由圖知1與2兩點之間的豎直距離為40cm，所以1點不是拋出點。（2）[2]若以拍攝第1點為坐標原點，水平向右和豎直向下為正方向建立平面直角坐標系，1點與4點之間的水平距離為[3]設3與4兩點之間的豎直距離為y3，由圖知則1點與4點之間的豎直距離為（3）[4]設小球運動到第2點時的豎直分速度為，分析小球豎直方向的運動有從拋出到第二個點的時間豎直方向的位移水平方向位移若以拍攝的第1點為坐標原點，水平向右和豎直向下為正方向建立平面直角坐標系，根據(jù)解得拋出點的位置橫坐標[5]根據(jù)解得拋出點的位置縱坐標四、計算題（共三個小題，共41分）13.“殲-20”戰(zhàn)斗機質(zhì)量為，以水平速度飛離跑道后逐漸上升，若飛機在此過程中水平速度保持不變，同時受到重力和豎直向上的恒定升力（該升力由其他力的合力提供，不含重力），其運動軌跡簡圖如圖所示。若測得當飛機在水平方向的位移為時，它的上升高度為。求：（1）“殲-20”受到的升力大?。唬?）當飛機上升到高度時飛機的速度大小?！敬鸢浮浚?）；（2）【解析】【詳解】（1）飛機水平方向做勻速直線運動，有豎直方向做勻加速直線運動，有聯(lián)立解得豎直方向，由牛頓第二定律得解得（2）在高度h處，水平分速度為，豎直方向，由位移—速度公式得，豎直分速度合速度為14.我國月球探測計劃“嫦娥工程”已經(jīng)啟動，科學家對月球的探索會越來越深入。2007年10月24日發(fā)射了“嫦娥1號”探月衛(wèi)星，2010年10月1日下午發(fā)射了“嫦娥2號”探月衛(wèi)星，“嫦娥三號”探月衛(wèi)星也將于2013年下半年擇機發(fā)射。（1）若已知地球半徑為，地球表面的重力加速度為，月球繞地球運動的周期為，月球繞地球的運動近似看作勻速圓周運動，忽略地球自轉(zhuǎn)的影響。試求出月球繞地球運動的軌道半徑；（2）若宇航員登陸月球后，在月球表面某處以速度豎直向上拋出一個小球，經(jīng)過時間，小球落回拋出點。已知月球半徑為，萬有引力常量為，忽略月球自轉(zhuǎn)的影響。試求出月球的密度。【答案】（1）；（2）【解析】【詳解】（1）根據(jù)得（2）月球表面重力加速度為根據(jù)得15.“拋石機”是古代戰(zhàn)爭中常用的一種設備，其裝置簡化原理如圖所示?！皰伿瘷C”長臂的長度，短臂的長度。在某次攻城戰(zhàn)中，敵人城墻高度，士兵們?yōu)榱四軐⑹瘔K投入敵人城中，在城外堆出了高的小土丘，在小土丘上使用“拋石機”對敵人進行攻擊。士兵將質(zhì)量的石塊裝在長臂末端的彈框中，開始時長臂處于靜止狀態(tài)，其與水平底面夾角?，F(xiàn)對短臂施力，當長臂轉(zhuǎn)到豎直位置時立即停止轉(zhuǎn)動，石塊被水