2020年重庆市渝中区某中学高一(下)期中物理试卷

期中物理试卷题号一二三四总分得分一、单选题（本大题共8小题，共32.0分）关于曲线运动和圆周运动，以下说法中正确的是（）A.速度发生变化的运动，一定是曲线运动

B.做曲线运动的物体，一定受变力作用

C.做圆周运动的物体，受到的向心力一定指向圆心

D.匀速圆周运动是匀变速曲线运动一只小船以恒定的速度渡河，船头始终垂直河岸航行，当小船行到河中央时，水流速度突然变大，那么小船过河的时间将（）A.变大 B.变小 C.不变 D.都有可能A和B是绕地球做匀速圆周运动的卫星，A与B的轨道半径之比为1：2，则A与B的（）A.加速度之比为2：1 B.周期之比为2：1

C.线速度之比为：1 D.角速度之比为：1为研究太阳系内行星的运动，需要知道太阳的质量．已知地球半径为R，地球质量为m，太阳与地球中心间距为r，地球表面的重力加速度为g，地球绕太阳公转的周期为T．则太阳的质量为（）A. B. C. D.如图所示，细线的一端固定于O点，另一端系一小球。在水平拉力作用下，小球以恒定速率在竖直平面内由A点运动到B点。在此过程中拉力的瞬时功率变化情况是()

A.逐渐增大 B.逐渐减小

C.先增大，后减小 D.先减小，后增大如图所示，水平地面上有一个坑，其竖直截面为半圆，O为圆心，AB为沿水平方向的直径。若在A点以初速度v1沿AB方向平抛一小球，小球将击中坑壁上的最低点D点；若A点小球抛出的同时，在C点以初速度v2沿BA方向平抛另一相同质量的小球并也能击中D点。已知∠COD=60°，且不计空气阻力，则（）A.两小球在此过程中动能的增加量相等

B.两小球同时落到D点

C.在击中D点前瞬间，重力对两小球做功的功率相等

D.两小球初速度之比v1：v2=：3如图所示，一倾斜的匀质圆盘垂直于盘面的固定对称轴以恒定的角速度ω转动，盘面上离转轴距离10m处有一小物体与圆盘始终保持相对静止，物体与盘面间的动摩擦因数为．（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力），盘面与水平面间的夹角为30°，g取10m/s2．则ω的最大值是（）A.rad/s B.rad/s C.1.0rad/s D.0.5rad/s如图所示，圆心在O点，半径为R的圆弧轨道abc竖直固定在水平桌面上，Oc与Oa的夹角为60°，轨道最低点a与桌面相切。一不可伸长的轻绳两端系着质量分别为m1和m2的小球A和B（均可视为质点），挂在圆弧轨道边缘c的两边，开始时，B位于c点，从静止释放，设轻绳足够长，不计一切摩擦，则在B球由c下滑到a的过程中（）

A.小球B在由c下滑到a的过程中，B球的重力的功率先增加后减小

B.小球B在由c下滑到a的过程中，A、B速率一直相等

C.小球B经过a点时的速度大小为

D.小球B经过a点时的速度大小为二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）如图所示，水平传送带长为s，以速度v始终保持匀速运动，把质量为m的货物放到A点，货物与皮带间的动摩擦因数为μ，当货物从A点运动到B点的过程中，摩擦力对货物做的功可能（）A.大于mv2 B.小于mv2 C.大于μmgs D.小于μmgs关于功和物体动能变化的关系，下列说法中正确的是（）A.合力不做功，物体的动能一定不変

B.摩擦力对物体做功，物体的动能就一定减少

C.合力做正功，物体的动能一定增加

D.某个力对物体做负功，物体的动能一定减小如图为我国整个探月过程，在第一步“绕月”工程圆满完成各项目标和科学探测任务后，将开展第二步“落月”工程。假设月球半径为R，月球表面的重力加速度为g，飞船沿距月球表面高度为3R的圆形轨道I运动，到达轨道的A点。点火变轨进入椭圆轨道II，到达轨道的近月点B再次点火进入月球近月轨道Ⅲ绕月球作圆周运动。下列判断正确的是（）A.飞船在轨道I上的运行速率

B.飞船在轨道I上的运行速率

C.飞船在A点处点火时，动能减小

D.飞船在轨道Ⅲ绕月球运动一周所需的时间如图所示为牵引力F和车速倒数的关系图象若汽车质量为,它由静止开始沿平直公路行驶,且行驶中阻力恒定,设其最大车速为,则正确的是(

)A.汽车所受阻力为

B.汽车车速为,功率为

C.汽车匀加速的加速度为

D.汽车匀加速所需时间为5s三、实验题（本大题共2小题，共15.0分）在探究弹簧弹性势能实验中：

（1）如图1，弹簧的一端固定，原来处于自然长度。现对弹簧的另一端施加一个拉力缓慢拉伸弹簧，关于拉力或弹簧弹力做功与弹簧弹性势能变化的关系，以下说法中正确的是______

A．拉力做正功，弹性势能增加

B．拉力做正功，弹性势能减少

C．弹簧弹力做负功，弹性势能增加

D．弹簧弹力做负功，弹性势能减少

（2）由于拉力是变力，拉力做功可以分割成一小段一小段处理，每一小段的弹力可以近似看成是恒力，再把每一小段的功相加求和，可得W总=F1△l+F2△l+F3△l+…，某次实验中作出拉力F拉与弹簧伸长量x的图象如图2，则在弹簧被拉长L的过程中拉力做功为______。

（3）若换一根劲度系数更大的弹簧做此实验，则图2的图象斜率将______（选填“不变”“减小”“增大”）为了探究机械能守恒定律，某同学设计了如图甲所示的实验装置，并提供了如下的实验器材：

A．小车

B．钩码

C．一端带滑轮的木板

D．细线

E．电火花打点计时器F．纸带G．毫米刻度尺H．天平I．220V的交流电源

（1）实验中得到了一条纸带如图乙所示，选择点迹清晰且便于测量的连续7个点（标号0～6），测出0到1、2、3、4、5、6点的距离分别为d1、d2、d3、d4、d5、d6，打点周期为T．则打点2时小车的速度v2=______；若测得小车质量为M、钩码质量为m，打点1和点5时小车的速度分别用v1、v5表示，已知重力加速度为g，则验证点1与点5间系统的机械能守恒的关系式可表示为______。

（2）在实验数据处理时，如果以为纵轴，以d为横轴，根据实验数据绘出图象，其图线的斜率表示的物理量的表达式为______。四、计算题（本大题共3小题，共37.0分）2019年4月，人类史上首张黑洞照片问世，如图，黑洞是一种密度极大的星球。从黑洞出发的光子，在黑洞引力的作用下，都将被黑洞吸引回去，使光子不能到达地球，地球上观察不到这种星体，因此把这种星球称为黑洞。假设有一光子（其质量m未知）恰好沿黑洞表面做周期为T的匀速圆周运动，求：

（1）若已知此光子速度为v，则此黑洞的半径R为多少？（2）此黑洞的平均密度ρ为多少？（万有引力常量为G）

如图，一竖直面内的轨道由粗糙斜面AB和半径为R的光滑圆轨道BCD组成，AB与BCD相切于B点，C为圆轨道的最低点，圆弧BC所对应的圆心角θ=60°，现有一质量为m的物块（可视为质点）从轨道ABC上离地面某一高度h（大小可变）处由静止下滑，重力加速度用g表示。

求：（1）当h=，且斜面AB光滑，请求出物块滑到C点时，轨道对物块的支持力FN；

（2）当h=5R，且物块与斜面间的动摩擦因数为，请证明物块恰能否滑到D点；

如图所示，比较长的传送带与水平方向的夹角θ=37°，在电动机带动下以v0=4m/s的恒定速率顺时针方向运行。在传送带底端P处有一离传送带很近的固定挡板，可将传送带上的物体挡住。在距P距离为L=9m的Q处无初速度地放一质量m=1kg的物体，它与传送带间的动摩擦因数μ=0.5，物体与挡板的碰撞能量损失及碰撞时间不计，取g=10m/s2，sin37°=0.6．求物体从静止释放到第一次返回上升至最高点的过程中：

（1）系统因摩擦产生的热量；

（2）请描述物体的最终状态及该状态后电动机因物块的存在而多消耗的电功率。

答案和解析1.【答案】C

【解析】解：A、速度发生变化的运动，不一定是曲线运动，如匀变速直线运动，故A错误；

B、物体做曲线运动的条件是合力与速度不在同一条直线上，但是合外力大小和方向不一定变化，比如平抛运动也是曲线运动，但是此时物体受到的只有重力的作用，是不变力，故B错误；

C、向心力是根据效果命名的，是指物体做圆周运动时需要指向圆心的力，所以向心力一定指向圆心，故C正确；

D、匀速圆周运动的加速度方向始终指向圆心，方向时刻改变，不是匀变速曲线运动，故D错误。

故选：C。

物体做曲线运动的条件是合力与速度不在同一条直线上，合外力大小和方向不一定变化，由此可以分析得出结论。

本题是对质点做曲线运动的条件的考查，匀速圆周运动，平抛运动等都是曲线运动，对于它们的特点要掌握住。

2.【答案】C

【解析】解：将小船的实际运动沿着船头指向和顺着水流方向正交分解，由于分运动互不干扰，故渡河时间与水流速度无关，只与船头指向方向的分运动有关，故船航行至河中心时，水流速度突然增大，只会对轨迹有影响，对渡河时间无影响；故C正确，ABD错误；

故选：C。

小船实际参与了两个分运动，沿着船头指向的匀速直线运动和顺着水流方向的匀速直线运动，由于分运动与合运动同时进行，互不干扰，故渡河时间由沿船头方向的分运动决定，与水流速度无关．

本题关键抓住渡河时间只与沿船头指向方向的分运动有关，与沿水流方向的分运动无关．

3.【答案】C

【解析】解：卫星绕地球做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力，则得：

G=ma=m=m=mω2r

解得：a=，T=2πr，v=，ω=

据题：rA：rB=1：2

则根据数学知识得：aA：aB=4：1，TA：TB=1：2，vA：vB=：1，ωA：ωB=2：1

故选：C。

根据万有引力提供向心力，分别得到卫星的加速度、周期、线速度和角速度与轨道半径的关系式，即可求解．

解决本题的关键掌握万有引力提供向心力，能够分析出加速度、线速度、角速度、周期与轨道半径的关系．

4.【答案】C

【解析】解：设T为地球绕太阳运动的周期，则由万有引力定律和动力学知识得：

=

根据地球表面的万有引力等于重力得：

对地球表面物体m′有=m′g

两式联立得M=

故选：C。

地球绕太阳公转，知道了轨道半径和公转周期利用万有引力提供向心力可列出等式．

根据地球表面的万有引力等于重力列出等式，联立可求解．

该题考查万有引力定律的应用，解决本题的关键掌握万有引力提供向心力和万有引力等于重力．

5.【答案】A

【解析】【分析】

根据小球做圆周运动，合力提供向心力，即合力指向圆心，求出水平拉力和重力的关系，根据P=Fvcosα得出拉力瞬时功率的表达式，从而判断出拉力瞬时功率的变化。

解决本题的关键掌握瞬时功率的表达式P=Fvcosα，注意α为F与速度的夹角。

【解答】

因为小球是以恒定速率运动，即它是做匀速圆周运动，那么小球受到的重力G、水平拉力F、绳子拉力T三者的合力必是沿绳子指向O点。

设绳子与竖直方向夹角是θ，则=tanθ（F与G的合力必与绳子拉力在同一直线上）

得F=Gtanθ

而水平拉力F的方向与速度V的方向夹角也是θ，所以水平力F的瞬时功率是

P=Fvcosθ

则P=Gvsinθ

显然，从A到B的过程中，θ是不断增大的，所以水平拉力F的瞬时功率是一直增大的，故A正确，BCD错误。

故选A。

6.【答案】D

【解析】解：A、由于两球下降的高度不同，根据动能定理知，下降过程中动能增加量不同，故A错误。

B、两球平抛运动的高度不同，根据t=知，两球运动时间不等，又两球同时抛出，故不同时落至D点，故B错误。

C、根据知，两球击中D点时竖直分速度不同，根据P=mgvy知，重力对两小球做功的功率不相等，故C错误。

D、A点抛出的小球高度为R，水平位移为R，C点抛出的小球高度h=R（1-cos60°）=0.5R，水平位移x=Rsin60°=R，初速度，则初速度之比为：，故D正确。

故选：D。

根据下降的高度比较运动的时间，判断是否同时落在D点；根据高度求出时间，结合水平位移得出初速度的表达式，从而得出初速度之比。根据竖直分速度的大小比较重力的瞬时功率，根据下降的高度。

解决本题的关键知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，结合运动学公式灵活求解。

7.【答案】D

【解析】解：当物体转到圆盘的最低点，所受的静摩擦力沿斜面向上达到最大时，角速度最大，由牛顿第二定律得：

μmgcosθ-mgsinθ=mω2r

代入数据得：ω==rad/s，故D正确。

故选：D。

当物体转到圆盘的最低点，由重力沿斜面向下的分力和最大静摩擦力的合力提供向心力时，角速度最大，由牛顿第二定律求出最大角速度．

本题关键要分析向心力的来源，明确角速度在什么位置最大，由牛顿第二定律进行解题．

8.【答案】A

【解析】解：A、小球B在c点时速度为零，重力的功率为零。B球运动到a点时，重力与速度垂直，由P=mgvcosα，α是重力与速度的夹角，知重力的功率也为零，所以重力对小球B做功的功率先增加后减小，故A正确；

B、A球的速度等于B球的速度沿绳子方向的分速度，可知，A、B速率不等，故B错误。

CD、设小球B经过a点时的速度大小为v，此时A球的速度大小为v1．如图则有：

v1=vcos30°

由系统的机械能守恒得：m2gR（1-cos60°）=m1gR+m1v12+m2v2。

联立解得：v=．故CD错误；

故选：A。

根据小球B的重力在c点和a点的功率，分析B球的重力的功率如何变化。A球的速度等于B球的速度沿绳子方向的分速度，由此分析两球速度关系。结合系统的机械能守恒求小球B经过a点时的速度大小。

本题解题的关键知道两个小球的速度关系，知道两球组成的系统机械能是守恒，但单个小球的机械能并不守恒，能结合几何关系解题。

9.【答案】BD

【解析】解：若物块一直做匀变速直线运动，根据动能定理有Wf=△EK，Wf=μmgs．知△EK可能等于，可能小于．不可能大于。

若物块先做匀变速直线运动，然后做匀速直线运动，根据动能定理有Wf=△EK，Wf＜μmgs．知△EK可能等于，可能小于．不可能大于．故B、D正确，A、C错误。

故选：BD。

物块在传送带可能一直做匀变速直线运动，也有可能先做匀变速直线运动，然后做匀速直线运动，根据动能定理判断摩擦力对货物做功的可能值．

解决本题的关键知道根据动能定理，摩擦力做功不可能大于．知道根据摩擦力做功公式，摩擦力功不可能大于μmgs．

10.【答案】AC

【解析】解：A、根据动能定理知，合力对物体做的功等于物体动能的变化，则知合力不做功，物体的动能一定不変，故A正确。

B、摩擦力对物体做功，但合力对物体不一定做负功，所以物体的动能不一定减少，故B错误。

C、根据动能定理知，合力做正功，物体的动能一定增加，故C正确。

D、某个力对物体做负功，合力对物体不一定做负功，所以物体的动能不一定减少，故D错误。

故选：AC。

合力做功与动能变化的关系满足动能定理，根据动能定理分析功与动能变化的关系。

本题的关键要理解功和能的关系，掌握常见的功和能的关系，如合外力做功和动能变化的关系等等。

11.【答案】CD

【解析】解：AB、飞船在轨道Ⅰ上，万有引力提供向心力：G=m，在月球表面，万有引力等于重力得：G=m′g，解得：v=，故AB错误。

C、在圆轨道实施变轨成椭圆轨道远地点是做逐渐靠近圆心的运动，要实现这个运动必须万有引力大于飞船所需向心力，所以在A处应给飞船点火减速，减小所需的向心力，动能减小，故C正确。

D、设飞船在近月轨道Ⅲ绕月球运行一周所需的时间为T，则：mR=mg0，T=2π，故D正确。

故选：CD。

在月球表面，万有引力等于重力，在任意轨道，万有引力提供向心力，联立方程即可求解，

卫星变轨也就是近心运动或离心运动，根据提供的万有引力和所需的向心力关系确定。

飞船在近月轨道Ⅲ绕月球运行，重力提供向心力，根据向心力周期公式即可求解。

本题考查了万有引力定律的应用，知道飞船做圆周运动的向心力由万有引力提供是正确解题的前提，应用万有引力公式与牛顿第二定律可以解题，要掌握应用万有引力定律解题的思路与方法。

12.【答案】AD

【解析】解：A、当速度最大时，牵引力大小等于阻力，最大速度30m/s，从图中可得当速度为30m/s时，牵引力，故阻力，A正确；

B、根据公式P=Fv可得，故在开始一段时间内汽车以恒定功率运动，功率为，B错误；

C、当牵引力达到之后，牵引力恒定，故做匀加速直线运动，加速度为，C错误；

D、刚开始做匀加速直线运动时的末速度为，所以加速时间为，故D正确。

故选：AD。

从图线看出，开始图线延长过原点，倾斜图线的斜率表示额定功率，表示功率不变，牵引车先做恒定功率的加速运动，之后牵引力不变，做匀加速直线运动；根据速度最大时牵引力等于阻力，求阻力．根据牛顿第二定律求出加速度，再由求匀加速直线运动的末速度．从而得到匀加速运动的时间．

解决本题的关键能够从图线中分析出牵引车的运动情况，知道倾斜图线的斜率表示牵引车的额定功率．要掌握牵引力功率公式P=Fv，该式反映了牵引力与速度的关系．

13.【答案】AC

增大

【解析】解：（1）AC、拉力对弹簧做正功，则弹簧对外做负功，即弹簧克服拉力做功，此时弹性势能增加，故AC正确；

BD、当弹簧弹力对外做正功时，弹性势能减小，此时外界对弹簧做负功，故BD错误；

故选：AC。

（2）在弹簧被拉长L的过程中，弹力做功为，则拉力做功为；

（3）由胡克定律可得：F=kx，F-x图线的斜率等于弹簧的劲度系数k，用劲度系数更大的弹簧做实验，图2图象的斜率增大；

故答案为：（1）AC；（2）；（3）增大。

（1）当弹簧弹力对外做正功时，弹性势能减小；当弹簧弹力对外做负功时，弹性势能增加。

（2）弹簧的弹力是变力，可通过求平均值，来求弹力做功，从而求出拉力做功。。

（3）根据胡克定律分析答题。

本题关键明确外界对弹簧做正功，弹性势能增加；弹簧对外界做正功，弹性势能减小；注意弹簧弹力是变力，但可通过取平均值，等效成恒力，从而求功。

14.【答案】

mg（d5-d1）=

k=

【解析】解：（1）据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度得点2的瞬时速度：v2=

验证点1与点5间系统的机械能守恒，系统重力势能的减小量为：△Ep=mg（d5-d1），系统动能的增加量：△EK=

则系统机械能守恒的表达式为：mg（d5-d1）=

（2）根据mgd=得：=

则图线的斜率k=

故答案为：（1）

mg（d5-d1）=

（2）k=

（1）根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出点2的瞬时速度；

（2）抓住系统重力势能的减小量等于动能的增加量列出表达式。根据系统机械能守恒得出与d的关系式，结合关系式得出图线斜率的物理意义。

解决本题的关键知道实验的原理，即验证系统重力势能的减小量和系统动能的增加量是否相等；得出图线的斜率前提是根据系统机械能守恒得出与d的关系式。

15.【答案】解：（1）此光子速度为v，则：vT=2πR

此黑洞的半径：R=

（2）根据密度公式得：ρ==

根据根据万有引力提供向心力，列出等式：

得：M=

代入密度公式得：ρ=

答：（1）若已知此光子速度为v，则此黑洞的半径R为；

（2）黑洞的平均密度为。

【解析】（1）根据线速度与周期的关系可以求出周期；

（2）光子沿着黑洞表面做匀速圆周运动，受到的黑洞的万有引力提供向心力，光子的向心力用周期表示等于万有引力，再结合球体的体积公式、密度公式即可求出黑洞的平均密度。

此题解答要明确万有引力提供向心力，由万有引力定律列出等式，再结合球体的体积公式、密度公式联立求解，同时，加强公式间的化简。

16.【答案】解：（1）物块从A到C的过程，由动能定理得：

mgh=-0

在C点，对物块，由牛顿第二定律得：

FN-mg=m

联立解得：FN=4mg

（2）假设物块滑到最高点D，物块由A到D的过程，由动能定理得：

mg（h-2R）-μmgcosθ×=mvD2；

解得：vD=

物块恰好滑到最高点D时，有：

mg=m

可得v0=

因vD＞v0，所以物块恰能滑到D点。

答：（1）物块滑到C点时，轨道对物块的支持力FN是4mg。

（2）物块恰能滑到D点。

【解析】（1）若斜面AB光滑，轨道BCD也光滑，则物块从A运动到的过程，只有重力做功，根据动能定理或机械能守恒定律求物块滑到C点时的速度，在C点，由向心力公式可求得轨道对物块的支持力FN；

（2）若物块与斜面间的动摩擦因数为，假设物块滑到最高点D，由动能定理可求出物块到达D点时的速度，与临界速度比较，即可判断。

本题考查动能定理及向心力公式等，要注意正确分析过程，明确各物理过程中的受力及运动情况，把握D点的临界条件：重力等于向心力。

17.【答案】解：（1）物块从Q点由静止释放，物块相对传送带向下滑，

物块沿传送带向下加速运动的速度：a1=gsinθ-μgcosθ=2m/s2

与P碰前的速度v1==6m/s

物块从A到B的时间t1==3s

在此过程中物块相对传送带向下位移：s1=L+v0t1=21m；

挡板碰