2023-2024學(xué)年江西省南昌市新建二中高一（上）開學(xué)物理試卷（含解析）

第=page11頁(yè)，共=sectionpages11頁(yè)2023-2024學(xué)年江西省南昌市新建二中高一（上）開學(xué)物理試卷一、單選題（本大題共7小題，共35.0分）1.下列關(guān)于向心力的說(shuō)法正確的是(

)A.物體由于做圓周運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生一個(gè)向心力

B.向心力不改變勻速圓周運(yùn)動(dòng)物體的速度

C.勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體其向心力就是它所受的合外力

D.做勻速圓周運(yùn)動(dòng)物體其向心力是不變的2.從某一高度以2m/s的初速度水平拋出一物體，落地時(shí)的速度為4m/A.0.2s B.0.1s C.33.如圖所示，物體以恒定的速率沿圓弧做曲線運(yùn)動(dòng)，下列對(duì)它運(yùn)動(dòng)分析正確的是(

)A.因?yàn)樗乃俾屎愣ú蛔?，做勻速運(yùn)動(dòng)

B.該物體受的合外力一定不等于零

C.該物體受的合外力可能等于零

D.它的加速度方向與速度方向有可能在同一直線上

4.如圖所示，某同學(xué)疫情期間在家鍛煉時(shí)，對(duì)著墻壁練習(xí)打乒乓球，球拍每次擊球后，球都從空中同一位置斜向上飛出，其中有兩次球在不同高度分別垂直撞在豎直墻壁上，不計(jì)空氣阻力，則球在這兩次從飛出到撞擊墻壁前(

)

A.在空中飛行的時(shí)間可能相等 B.飛出時(shí)的初速度豎直分量可能相等

C.飛出時(shí)的初動(dòng)能可能相等 D.撞擊墻壁的速度大小可能相等5.如圖所示，下列有關(guān)生活中圓周運(yùn)動(dòng)實(shí)例分析，其中說(shuō)法正確的是(

)

A.甲圖中，汽車通過(guò)凹形橋的最低點(diǎn)時(shí)，速度不能超過(guò)gR

B.乙圖中，“水流星”勻速轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，在最低處水對(duì)桶底的壓力最大

C.丙圖中，火車轉(zhuǎn)彎超過(guò)規(guī)定速度行駛時(shí)，內(nèi)軌對(duì)內(nèi)輪緣會(huì)有擠壓作用

D.丁圖中，同一小球在光滑而固定的圓錐筒內(nèi)的A、B位置先后分別做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則在A、6.2022年10月31日，“夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙”發(fā)射任務(wù)取得圓滿成功！中國(guó)空間空間站將形成三艙“T”字型基本構(gòu)型。假定空間站在距地面450km高度處做理想的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，某時(shí)刻“北斗”系統(tǒng)中的中軌道衛(wèi)星A與空間站相距最近如圖所示，該中軌道衛(wèi)星A距地面高度為2.1×107m，地球半徑為6.4×106m，衛(wèi)星A和空間站的運(yùn)行軌道在同一平面內(nèi)且運(yùn)行方向相同，則從圖示位置往后開始計(jì)數(shù)(A.7次 B.8次 C.9次 D.14次7.如圖，海王星順時(shí)針繞太陽(yáng)沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng)，P為近日點(diǎn)，Q為遠(yuǎn)日點(diǎn)，M、N為軌道短軸的兩個(gè)端點(diǎn)，運(yùn)行的周期為T0。若只考慮海王星和太陽(yáng)之間的相互作用，則海王星在從P經(jīng)過(guò)M、Q到N的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中(

)

A.從P到M所用的時(shí)間等于T04

B.海王星在P點(diǎn)加速度小于Q點(diǎn)的加速度

C.從P到Q階段，速率逐漸變大

二、多選題（本大題共3小題，共15.0分）8.如圖所示，AC、BC兩繩系一質(zhì)量為m=0.1kg的小球，AC繩長(zhǎng)L=2m，兩繩的另一端分別固定于軸的A、B

A.2

rad/s B.2.5

rad/s C.9.如圖所示，從傾角為θ的斜面的頂點(diǎn)O以水平速度v0拋出一個(gè)小球，經(jīng)時(shí)間t后落在斜面上的A點(diǎn)，A、O的豎直距離為h，小球落到斜面上時(shí)速度的方向與斜面的夾角為α，若以2v0的速度將其沿水平方向拋出，不計(jì)空氣阻力，斜面足夠長(zhǎng)，則下列分析正確的是(

)

A.飛行時(shí)間為2t

B.落點(diǎn)離頂點(diǎn)的豎直距離為2h

C.落到斜面上時(shí)速度的方向與斜面的夾角仍為α

D.10.豎直平面內(nèi)固定的光滑圓軌道外側(cè)，一小球以某一水平速度v0從最高點(diǎn)A出發(fā)沿圓軌道運(yùn)動(dòng)，至B點(diǎn)時(shí)脫離軌道，最終落在水平面上的C點(diǎn)，不計(jì)空氣阻力，重力加速度為g，圓軌道半徑為R，下列說(shuō)法正確的是(

)A.經(jīng)過(guò)A點(diǎn)時(shí)，小球?qū)A軌道壓力小于其重力

B.經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)，小球的加速度方向指向圓心

C.水平速度v0<gR

D.三、實(shí)驗(yàn)題（本大題共2小題，共18.0分）11.探究向心力大小F與小球質(zhì)量m、角速度ω和半徑r之間關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，可使變速塔輪、長(zhǎng)槽和短槽隨之勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。皮帶分別套在塔輪的圓盤上，可使兩個(gè)槽內(nèi)的小球分別以不同角速度做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，小球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由橫臂的擋板提供，同時(shí)，小球?qū)醢宓膹椓κ箯椈蓽y(cè)力筒下降，從而露出測(cè)力筒內(nèi)的標(biāo)尺，標(biāo)尺上露出的紅白相間的等分格數(shù)之比即為兩個(gè)小球所受向心力的比值。已知小球在擋板A、B、C處做圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑之比為1：2：1。

(1)在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，利用了______(填“理想實(shí)驗(yàn)法”“等效替代法”或“控制變量法”)來(lái)探究向心力的大小與小球質(zhì)量m、角速度ω和半徑r之間的關(guān)系。

(2)探究向心力的大小與圓周運(yùn)動(dòng)半徑的關(guān)系時(shí)，應(yīng)選擇兩個(gè)質(zhì)量______(填“相同”或“不同”)的小球，分別放在擋板C與______(填“擋板A”或“擋板B”)處，同時(shí)選擇半徑______(填“相同”或“不同”)的兩個(gè)塔輪。

(3)若放在長(zhǎng)槽和短槽的三個(gè)小球均為質(zhì)量相同的鋼球，皮帶所在塔輪的半徑為1：1，逐漸加大轉(zhuǎn)速，左右標(biāo)尺露出的紅色、白色等分標(biāo)記之比會(huì)______12.用如圖甲所示裝置研究平拋運(yùn)動(dòng)。將白紙和復(fù)寫紙對(duì)齊重疊并固定在豎直的硬板上。鋼球沿斜槽軌道PQ滑下后從Q點(diǎn)飛出，落在水平擋板MN上。由于擋板靠近硬板一側(cè)較低，鋼球落在擋板上時(shí)，鋼球側(cè)面會(huì)在白紙上擠壓出一個(gè)痕跡點(diǎn)。移動(dòng)擋板，重新釋放鋼球，如此重復(fù)，白紙上將留下一系列痕跡點(diǎn)。

(1)下列實(shí)驗(yàn)條件必須滿足的有______。

A.斜槽軌道光滑

B.斜槽軌道末端水平

C.擋板高度等間距變化

D.每次從斜槽上相同的位置無(wú)初速度釋放鋼球

(2)為定量研究，建立以水平方向?yàn)閤軸、豎直方向?yàn)閥軸的坐標(biāo)系。

a.取平拋運(yùn)動(dòng)的起始點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，將鋼球靜置于Q點(diǎn)，鋼球的______(選填“最上端”“最下端”或者“球心”)對(duì)應(yīng)白紙上的位置即為原點(diǎn)：在確定y軸時(shí)______(選填“需要”或者“不需要”)y軸與重錘線平行。

b.若遺漏記錄平拋軌跡的起始點(diǎn)，也可按下述方法處理數(shù)據(jù)：如圖乙所示，在軌跡上取A、B、C三點(diǎn)，AB和BC的水平間距相等且均為x，測(cè)得AB和BC的豎直間距分別是y1和y2，則y1y2______1四、簡(jiǎn)答題（本大題共1小題，共3.0分）13.開普勒用二十年的時(shí)間研究第谷的行星觀測(cè)數(shù)據(jù)，分別于1609年和1619年發(fā)表了下列定律：

開普勒第一定律所有行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓，太陽(yáng)處在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上。

開普勒第二定律對(duì)任意一個(gè)行星來(lái)說(shuō)，它與太陽(yáng)的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過(guò)的面積相等。

開普勒第三定律所有行星軌道的半長(zhǎng)軸a的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期T的二次方的比都相等，即a3T2=k，k是一個(gè)對(duì)所有行星都相同的常量。

(1)在研究行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的規(guī)律時(shí)，將行星軌道簡(jiǎn)化為一半徑為r的圓軌道

a.如圖1所示，設(shè)行星與太陽(yáng)的連線在一段非常非常小的時(shí)間Δt內(nèi)，掃過(guò)的扇形面積為ΔS。求行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的線速度的大小v，并結(jié)合開普勒第二定律證明行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)；(提示：扇形面積=12×半徑×弧長(zhǎng))

b.請(qǐng)結(jié)合開普勒第三定律、牛頓運(yùn)動(dòng)定律，證明太陽(yáng)對(duì)行星的引力F與行星軌道半徑r的平方成反比。

(2)牛頓建立萬(wàn)有引力定律之后，人們可以從動(dòng)力學(xué)的視角，理解和解釋開普勒定律。已知太陽(yáng)質(zhì)量為MS、行星質(zhì)量為MP、太陽(yáng)和行星間距離為L(zhǎng)、引力常量為G，不考慮其它天體的影響。

a.通常認(rèn)為，太陽(yáng)保持靜止不動(dòng)，行星繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。請(qǐng)推導(dǎo)開普勒第三定律中常量k的表達(dá)式：

b.實(shí)際上太陽(yáng)并非保持靜止不動(dòng)，如圖2所示，太陽(yáng)和行星繞二者連線上的O點(diǎn)做周期均為T0的勻速圓周運(yùn)動(dòng)。依照此模型，開普勒第三定律形式上仍可表達(dá)為五、計(jì)算題（本大題共2小題，共20.0分）14.如圖所示，一個(gè)固定在豎直平面上的光滑半圓形管道，管道里有一個(gè)直徑略小于管道內(nèi)徑的小球，小球在管道內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，從B點(diǎn)脫離管道后做平拋運(yùn)動(dòng)，落在管道底端A點(diǎn)左側(cè)距離s=10m處。已知半圓形管道的半徑R=2.5m，小球可看成質(zhì)點(diǎn)且其質(zhì)量m=0.5kg，取重力加速度大小g=10m/s2。求：

(15.如圖所示，常見(jiàn)的圓形餐桌的中部是一個(gè)半徑為r=1.5m的圓玻璃盤，圓玻璃盤是可以繞中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)的。本題近似認(rèn)為圓玻璃盤與餐桌在同一水平面內(nèi)，且兩者之間的間隙可忽略不計(jì)。一只茶杯放置在圓玻璃盤邊緣，茶杯與圓玻璃盤間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1=0.6，茶杯與餐桌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ2=0.225。設(shè)茶杯與圓盤、茶杯與餐桌之間的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，重力加速度g取10m/s2。

答案和解析1.【答案】C

【解析】解：A、物體做圓周運(yùn)動(dòng)就需要有向心力，向心力是由外界提供的，不是物體本身產(chǎn)生的．故A錯(cuò)誤．

B、向心力總是與速度方向垂直，對(duì)物體不做功，不能改變速度的大小，但改變速度的方向．故B錯(cuò)誤．

C、做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體其向心力就是其所受的合外力，故C正確．

D、向心力方向始終指向圓心，方向時(shí)刻在改變，則向心力是變化的．故D錯(cuò)誤．

故選：C

物體做圓周運(yùn)動(dòng)就需要有向心力，向心力是由外界提供的，不是物體產(chǎn)生的．向心力改變速度的方向，不改變速度的大小．做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體向心力是由合外力提供的．向心力的方向時(shí)刻改變，向心力也改變．

本題考查對(duì)向心力的理解能力．向心力不是什么特殊的力，其作用產(chǎn)生向心加速度，改變速度的方向，不改變速度的大?。?.【答案】C

【解析】解：由于平拋運(yùn)動(dòng)是水平方向上的勻速直線運(yùn)動(dòng)與豎直方向上的自由落體運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)，

故任意時(shí)刻的速度是這兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)速度的合速度，當(dāng)一個(gè)物體從某一確定的高度以v0的初速度水平拋出，已知它落地時(shí)的速度為v，

故v是物體運(yùn)動(dòng)的末速度，由速度的分解法則可知，vy2=v2?v02，∴3.【答案】B

【解析】解：A、物體運(yùn)動(dòng)的軌跡為曲線，速度的方向不斷變化，雖然速率不變，但是變速運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤；

BC、既然是曲線運(yùn)動(dòng)，它的速度的方向必定是改變的，所以曲線運(yùn)動(dòng)一定是變速運(yùn)動(dòng)，受到的合外力一定不等于0，故B正確，C錯(cuò)誤；

D、所有做曲線運(yùn)動(dòng)的物體，所受的合外力一定與瞬時(shí)速度方向不在一條直線上，或加速度方向與瞬時(shí)速度方向不在一條直線上，故D錯(cuò)誤。

故選：B。

物體運(yùn)動(dòng)軌跡是曲線的運(yùn)動(dòng)，稱為“曲線運(yùn)動(dòng)”.當(dāng)物體所受的合外力和它速度方向不在同一直線上，物體就是在做曲線運(yùn)動(dòng)。

4.【答案】C

【解析】解：AB.將乒乓球的運(yùn)動(dòng)逆過(guò)程處理，即為平拋運(yùn)動(dòng)，兩次豎直高度不同，根據(jù)：t=2hg，可知兩次運(yùn)動(dòng)時(shí)間一定不同。再根據(jù)vy=gt，可知初速度在豎直方向分量一定不同，故AB錯(cuò)誤；

D.兩次撞擊墻壁的速度大小等于水平分速度。兩次水平射程(x)相等，但兩次運(yùn)動(dòng)的時(shí)間不同，根據(jù)vx=xt，可知兩次撞擊墻壁的速度大小一定不相等，故D錯(cuò)誤；

5.【答案】B

【解析】解：A、甲圖中，汽車通過(guò)凹形橋的最低點(diǎn)時(shí)加速度豎直向上，處于超重狀態(tài)，速度大小可以超過(guò)gR，故A錯(cuò)誤；

B、乙圖中，“水流星”勻速轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，在最低處桶底對(duì)水的支持力為FN1，則由牛頓第二定律得FN1?mg=mv2R

得FN1=mv2R+mg

由牛頓第三定律得，水對(duì)桶底的壓力大小為F′N1=mv2R+mg

在最高處桶底對(duì)水的壓力為FN2，則FN26.【答案】A

【解析】解：空間站的軌道半徑r1=R+h1=6.4×106m+4.50×105m=6.85×106m

北斗衛(wèi)星中軌道衛(wèi)星A的軌道半徑r2=R+h2=6.4×106m+2.1×107m=2.74×107m

可得r1r2=14

根據(jù)開普勒第三定律7.【答案】D

【解析】解：AC、根據(jù)橢圓軌道的對(duì)稱性可知，從P到Q所用的時(shí)間等于T02，而根據(jù)開普勒第二定律可知，近日點(diǎn)的速率大于遠(yuǎn)日點(diǎn)的速率，即從P點(diǎn)到Q點(diǎn)的過(guò)程中，海王星的環(huán)繞速率在逐漸減小，由此可知海王星從P到M所用的時(shí)間小于T04，而從M到Q的時(shí)間大于T04，故AC錯(cuò)誤；

B、萬(wàn)有引力即為海王星所受的合力，由牛頓第二定律有

GMmr2=ma

可得

a=GMr2

可知離中心天體越遠(yuǎn)，r越大，加速度越小，則可知海王星在P點(diǎn)加速度大于Q點(diǎn)的加速度，故B錯(cuò)誤；

D、根據(jù)開普勒第三定律

a3T2=k

即環(huán)繞太陽(yáng)運(yùn)行的行星，其橢圓軌道半長(zhǎng)軸的立方與公轉(zhuǎn)周期的平方之比，是一個(gè)與中心天體太陽(yáng)的質(zhì)量有關(guān)的常數(shù)，故D正確。

故選：D。

根據(jù)海王星在PM段和MQ段的速率大小比較兩段過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，從而得出8.【答案】BC【解析】解：當(dāng)上繩繃緊，下繩恰好伸直但無(wú)張力時(shí)，小球受力如下圖

由牛頓第二定律得：mgtan30°=mω12r；

又有：r=Lsin30°

解得：ω1=1033rad/s；

9.【答案】AC【解析】解：AB、設(shè)小球從A點(diǎn)O點(diǎn)水平方向的位移為x，則有：tanθ=hx

豎直方向有：h=12gt2，水平方向有：x=v0t

代入數(shù)據(jù)可得：t=2v0tanθg，初速度變?yōu)?v0，可知運(yùn)動(dòng)時(shí)間變?yōu)?t，則落點(diǎn)離頂點(diǎn)的豎直距離變?yōu)樵瓉?lái)的4倍，即4h，故A正確，B錯(cuò)誤；

10.【答案】AC【解析】解：A、小球在A點(diǎn)時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律得：mg?N=mv2r，可得：小球受到的支持力小于其重力，即小球?qū)A軌道壓力小于其重力，故A正確。

B、小球在B點(diǎn)剛離開軌道，則小球?qū)A軌道的壓力為零，只受重力作用，加速度豎直向下，故B錯(cuò)誤。

C、小球在A點(diǎn)時(shí)合力沿豎直方向，在B點(diǎn)時(shí)合力也沿豎直方向，根據(jù)牛頓第二定律得：mg?N=mv2r，可得v0=(mg?N)Rm<gR，故11.【答案】控制變量法

相同

擋板B

相同

不變

【解析】解：(1)在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，利用了控制變量法來(lái)探究向心力的大小F與小球質(zhì)量m、角速度ω和半徑r之間的關(guān)系。

(2)探究向心力的大小與圓周運(yùn)動(dòng)半徑的關(guān)系時(shí)，應(yīng)保持質(zhì)量不變，所以應(yīng)選擇兩個(gè)質(zhì)量相同的小球；分別放在擋板C與擋板B處，同時(shí)應(yīng)保持運(yùn)動(dòng)的角速度相同，因?yàn)橄嗤霃降乃?，線速度大小相同時(shí)角速度相同，所以選擇半徑相同的兩個(gè)塔輪。

(3)根據(jù)向心力公式F向=mω2r

因?yàn)樗喌陌霃綖?：1，逐漸加大轉(zhuǎn)速，各小球運(yùn)動(dòng)的角速度相同，同時(shí)三個(gè)小球質(zhì)量相同，所以各小球所受向心力之比即為運(yùn)動(dòng)的半徑之比，比值大小不變，即左右標(biāo)尺露出的紅色、白色等分標(biāo)記之比不變。

故答案為：(1)控制變量法；(212.【答案】BD

球心

需要

>

x【解析】解：(1)ABD、為了能畫出平拋運(yùn)動(dòng)軌跡，首先保證小球做的是平拋運(yùn)動(dòng)，所以斜槽軌道不一定要光滑，但必須是水平的。同時(shí)要讓小球總是從同一位置釋放，這樣才能找到同一運(yùn)動(dòng)軌跡上的幾個(gè)點(diǎn)；故A錯(cuò)誤，BD正確；

C、檔板只要能記錄下小球下落在不同高度時(shí)的不同的位置即可，不需要等間距變化；故C錯(cuò)誤；

(2)a、小球在運(yùn)動(dòng)中記錄下的是其球心的位置，故拋出點(diǎn)也應(yīng)是小球靜置于Q點(diǎn)時(shí)球心的位置；故應(yīng)以球心在白紙上的位置為坐標(biāo)原點(diǎn)；小球在豎直方向?yàn)樽杂陕潴w運(yùn)動(dòng)，故y軸必須保證與重錘線平行；

b、如果A點(diǎn)是拋出點(diǎn)，則在豎直方向上為初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則AB和BC的豎直間距之比為1：3；

但由于A點(diǎn)不是拋出點(diǎn)，故在A點(diǎn)已經(jīng)具有豎直分速度，故豎直間距之比大于1：3；

由于兩段水平距離相等，故時(shí)間相等，

根據(jù)y2?y1=gt2可知：t=y2?y1g，

則初速度為：v=13.【答案】解：(1)a.根據(jù)扇形面積公式可得，Δt時(shí)間內(nèi)行星掃過(guò)的扇形面積為ΔS=12rvΔt

解得v=2ΔSrΔt

根據(jù)開普勒第二定律，對(duì)任意一個(gè)行星來(lái)說(shuō)，它與太陽(yáng)的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過(guò)的面積相等，即ΔSΔt為常量，則行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的線速度大小v也為常量，所以行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。

b.設(shè)行星質(zhì)量為m，根據(jù)題意可知行星的圓周運(yùn)動(dòng)由太陽(yáng)對(duì)行星的引力F提供向心力，根據(jù)牛