2022-2023学年四川省眉山市东坡区眉山冠城七中实验学校高一下学期4月期中物理试题（解析版）

眉山市东坡区眉山冠城七中实验学校2022-2023学年高一下学期4月期中物理试题一、单项选择题：本题共7个小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1.关于物体的受力和运动，下列说法中正确的是（）A.物体做曲线运动时，它的加速度方向一定改变B.做曲线运动的物体，一定受到与速度不在同一直线上的外力作用C.物体做曲线运动时，某点的加速度方向就是通过这一点曲线的切线方向D.物体在不垂直于速度方向的合力作用下，速度大小可能一直不变【答案】B【解析】【详解】A．物体做曲线运动时，它的加速度方向不一定改变，例如平抛运动，选项A错误；B．做曲线运动的物体，一定受到与速度不在同一直线上的外力作用，选项B正确；C．物体做曲线运动时，某点的速度方向就是通过这一点曲线的切线方向，选项C错误；D．物体在不垂直于速度方向的合力作用下，因沿着速度方向合力有分量，则物体的速度大小一定变化，选项D错误。故选B。2.如图所示是一个玩具陀螺。a、b和c是陀螺边缘上的三个点。当陀螺绕垂直于地面的轴线以角速度ω稳定旋转时，下列表述正确的是（）A.a、b和c三点的线速度大小相等B.a、b和c三点的角速度相等C.a、b的角速度比c的大D.c的线速度比a、b的大【答案】B【解析】【详解】BC.a、b和c均是同一陀螺上的点，它们做圆周运动的角速度都是陀螺旋转的角速度ω，故B正确，C错误；AD.三点的运动半径关系ra=rb>rc根据v=ωr可知，三点的线速度关系va=vb>vc故AD错误。故选B。3.如图所示，汽车车厢顶部悬挂一个轻质弹簧，弹簧下端拴一个质量为m的小球，当汽车以某一速度在水平地面上匀速行驶时弹簧长度为L1；当汽车以同一速度匀速率通过一个桥面为圆弧形凸形桥的最高点时，弹簧长度为L2，下列答案中正确的是（）A. B. C. D.前三种情况均有可能【答案】A【解析】【详解】当汽车在水平面上做匀速直线运动时，设弹簧原长为L0，劲度系数为k，根据平衡得解得当汽车以同一速度匀速率通过一个桥面为圆弧形凸形桥的最高点时，由牛顿第二定律得解得比较可得故选A。4.如图所示，人用轻绳通过定滑轮拉穿在光滑竖直杆上的物块A，人以速度v0向左匀速拉绳，某一时刻，绳与竖直杆的夹角为θ，与水平面的夹角为α，此时物块A的速度v1为（）A.v1＝v0sinαcosθB.v1＝C.v1＝v0cosαcosθD.v1＝【答案】D【解析】【详解】将A的速度分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向，如图所示拉绳子的速度等于A沿绳子方向的分速度，设该速度为v，根据平行四边形定则得，A的实际速度为同理对人的速度分解可得联立可得故选D。5.如图所示，质量为m的小球固定在长为l的细轻杆的一端，绕细杆的另一端O在竖直平面上做圆周运动．球转到最高点A时，线速度的大小为，此时（）A.杆受到0.5mg的拉力 B.杆受到0.5mg的压力C.杆受到1.5mg的拉力 D.杆受到1.5mg的压力【答案】B【解析】【详解】设此时杆对小球的作用力为拉力，则有解得负号说明力的方向与假设相反，即球受到的力为杆子的支持力，根据牛顿第三定律可知杆受到的压力，故B正确，ACD错误。6.如图所示，虚线是小球由空中某点水平抛出的运动轨迹，A、B为其运动轨迹上的两点，小球经过A点时，速度大小为10m/s、与竖直方向夹角为60°；它运动到B点时，速度方向与竖直方向夹角为30°，不计空气阻力、取重力加速度g=10m/s2，下列说法中正确的是（）A.小球通过B点的速度为15m/sB.A、B之间的距离为mC.小球从A点运动到B点的时间为1.5sD.小球的抛出速度为5m/s【答案】B【解析】【详解】AD．由平抛运动规律，小球平抛运动的初速度为小球通过B点的速度为故AD错误；BC．从A点到B点的过程，在竖直方向有解得水平方向有A、B之间的距离为故B正确，C错误。故选B。7.如图所示，a，b两小球分别从半圆轨道顶端和斜面顶端以大小相等的初速度同时水平抛出，已知半圆轨道的半径与斜面竖直高度相等，斜面底边长是其竖直高度的2倍，若小球b能落到斜面上，则（）A.a，b两球不可能同时落在半圆轨道和斜面上B.改变初速度的大小，b球速度方向和斜面的夹角可能变化C.改变初速度的大小，a球可能垂直撞在半圆轨道上D.a，b两球同时落在半圆轨道和斜面上时，两球的速度方向垂直【答案】D【解析】【分析】【详解】AD.将半圆轨道和斜面重合在一起，如图甲所示设交点为A，如果初速度合适，可使小球做平抛运动落在A点，即两球可能同时落在半圆轨道和斜面上。若两球同时落在半圆轨道和斜面上，则b球落在斜面上时，速度偏向角的正切值为位移偏向角正切值的2倍，即可得即b球的速度方向与水平方向成角，此时a球落在半圆轨道上，a球的速度方向与水平方向成角，故两球的速度方向垂直，故A错误，D正确；B．改变初速度的大小，b球位移偏向角不变，则速度偏向角也不变，即b球的速度方向和斜面的夹角不变，故B错误；C．若a球垂直撞在半圆轨道上，如图乙所示则此时a球的速度方向的反向延长线过半圆轨道的圆心，且有与平抛运动规律矛盾，a球不可能垂直撞在半圆轨道上，故C错误。故选D。二、多项选择题：本题共3个小题，每小题5分，共15分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。8.小船在静水中的速度，它要渡过一条水流速度，河宽的河流，若认为河流笔直且足够长，则可断定（）A.小船渡河的最短位移是 B.小船渡河时间不能少于C.小船可能到达出发点的正对岸 D.小船根本不可能渡河到达出发点的正对岸【答案】BD【解析】【详解】ACD．因为静水中速度的大小小于水流速度的大小，则合速度的方向不可能垂直河岸，所以小船不可能到达正对岸，即小船渡河的最短位移大于，故AC错误，D正确；B．当小船在静水速与河岸垂直时，渡河的时间最短，最短时间则小船渡河时间不能少于，故B正确。故选BD。9.2020年7月21日将发生土星冲日现象，如图所示，土星冲日是指土星、地球和太阳几乎排列成一线，地球位于太阳与土星之间。此时土星被太阳照亮的一面完全朝向地球，所以明亮而易于观察。地球和土星绕太阳公转的方向相同，轨迹都可近似为圆，地球一年绕太阳一周，土星约29.5年绕太阳一周。则（）A.地球绕太阳运转的向心加速度大于土星绕太阳运转的向心加速度B.地球绕太阳运转的运行速度比土星绕太阳运转的运行速度小C.2019年没有出现土星冲日现象D.土星冲日现象下一次出现的时间是2021年【答案】AD【解析】【详解】A．地球的公转周期比土星的公转周期小，由万有引力提供向心力有解得可知地球的公转轨道半径比土星的公转轨道半径小。又解得可知行星的轨道半径越大，加速度越小，则土星的向心加速度小于地球的向心加速度，选项A正确；B．由万有引力提供向心力有解得知土星的运行速度比地球的小，选项B错误；CD．设，则，出现土星冲日现象则有得距下一次土星冲日所需时间选项C错误、D正确故选AD。10.如下图所示是自行车场地赛中一段半径为R的圆弧赛道（忽略道路宽度），赛道路面与水平面间的夹角为θ，不考虑空气阻力，自行车与骑手总质量为m，两者一起在该路段做速度为v的匀速圆周运动。路面与自行车轮之间的摩擦系数为μ，重力加速度为g，若自行车与赛道之间没有相对滑动，则对于骑手和自行车组成的系统，下列说法中正确的是（）A.若，则系统向心力由重力与支持力的合力提供B.若，则系统受到来自路面的摩擦力沿赛道斜面指向内侧C.系统的最大速度为：D.系统的最大速度为：【答案】ABD【解析】【详解】A．系统向心力由重力与支持力的合力提供，则有解得A正确；B．若，则自行车有向外甩出的趋势，所以系统受到来自路面的摩擦力沿赛道斜面指向内侧。B正确；CD．系统即将向外滑动时，速度最大，有解得C错误，D正确。故选ABD。第II卷（非选择题）三、实验题（共16分）11.用如图所示的实验装置来探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系，转动手柄使长槽和短槽分别随变速轮塔匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动．横臂的挡板对球的压力提供了向心力，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值．某次实验图片如下，请回答相关问题：(1)在研究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时我们主要用到了物理学中______的方法；A．理想实验法B．等效替代法C．控制变量法D．演绎法(2)图中是在研究向心力的大小F与______的关系．A．质量mB．角速度ωC．半径r(3)若图中标尺上红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值为1：9，运用圆周运动知识可以判断与皮带连接的变速轮塔对应的半径之比为______A.1：9B.3：1C.1：3D.1：1【答案】①.C②.B③.B【解析】【分析】该实验采用控制变量法，图中抓住质量不变、半径不变，研究向心力与角速度的关系，根据向心力之比求出两球转动的角速度之比，结合v=rω，根据线速度大小相等求出与皮带连接的变速轮塔对应的半径之比．【详解】(1)在研究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时，需先控制某些量不变，研究另外两个物理量的关系，该方法为控制变量法．故选C．(2)图中两球的质量相同，转动的半径相同，则研究的是向心力与角速度的关系．故选B．(3)根据Fn=mrω2，两球向心力之比为1：9，半径和质量相等，则转动的角速度之比为1：3，因为靠皮带传动，变速轮塔的线速度大小相等，根据v=rω，知与皮带连接的变速轮塔对应的半径之比为3：1．故选B．【点睛】本实验采用控制变量法，即要研究一个量与另外一个量的关系，需要控制其它量不变．知道靠皮带传动，变速轮塔的线速度大小相等．12.某物理兴趣小组在“研究平抛运动的规律”的实验时，分成两组，其中一个实验小组让小球做平抛运动，用频闪照相机对准方格背景照相，拍摄到如图所示的照片，已知每个小方格边长为，当地的重力加速度取，其中第4点处的位置已被污迹覆盖。（1）小球平抛的初速度大小为______；（2）若以拍摄的第1点为坐标原点，水平向右和竖直向下为正方向建立平面直角坐标系，被拍摄的小球在第4点的位置坐标为（______，______）；（3）若以拍摄的第1点为坐标原点，水平向右和竖直向下为正方向建立平面直角坐标系，通过计算找出抛出点的位置坐标为（______，______）【答案】①.2②.60③.60④.⑤.【解析】【详解】（1）[1]设相邻两张照片之间的时间间隔为，小球的运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。设1与2两点之间的竖直距离为，2与3两点之间的竖直距离为y2，则有解得水平方向由图知1与2两点之间的竖直距离为40cm，所以1点不是抛出点。（2）[2]若以拍摄第1点为坐标原点，水平向右和竖直向下为正方向建立平面直角坐标系，1点与4点之间的水平距离为[3]设3与4两点之间的竖直距离为y3，由图知则1点与4点之间的竖直距离为（3）[4]设小球运动到第2点时的竖直分速度为，分析小球竖直方向的运动有从抛出到第二个点的时间竖直方向的位移水平方向位移若以拍摄的第1点为坐标原点，水平向右和竖直向下为正方向建立平面直角坐标系，根据解得抛出点的位置横坐标[5]根据解得抛出点的位置纵坐标四、计算题（共三个小题，共41分）13.“歼-20”战斗机质量为，以水平速度飞离跑道后逐渐上升，若飞机在此过程中水平速度保持不变，同时受到重力和竖直向上的恒定升力（该升力由其他力的合力提供，不含重力），其运动轨迹简图如图所示。若测得当飞机在水平方向的位移为时，它的上升高度为。求：（1）“歼-20”受到的升力大小；（2）当飞机上升到高度时飞机的速度大小。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）飞机水平方向做匀速直线运动，有竖直方向做匀加速直线运动，有联立解得竖直方向，由牛顿第二定律得解得（2）在高度h处，水平分速度为，竖直方向，由位移—速度公式得，竖直分速度合速度为14.我国月球探测计划“嫦娥工程”已经启动，科学家对月球的探索会越来越深入。2007年10月24日发射了“嫦娥1号”探月卫星，2010年10月1日下午发射了“嫦娥2号”探月卫星，“嫦娥三号”探月卫星也将于2013年下半年择机发射。（1）若已知地球半径为，地球表面的重力加速度为，月球绕地球运动的周期为，月球绕地球的运动近似看作匀速圆周运动，忽略地球自转的影响。试求出月球绕地球运动的轨道半径；（2）若宇航员登陆月球后，在月球表面某处以速度竖直向上抛出一个小球，经过时间，小球落回抛出点。已知月球半径为，万有引力常量为，忽略月球自转的影响。试求出月球的密度。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）根据得（2）月球表面重力加速度为根据得15.“抛石机”是古代战争中常用的一种设备，其装置简化原理如图所示。“抛石机”长臂的长度，短臂的长度。在某次攻城战中，敌人城墙高度，士兵们为了能将石块投入敌人城中，在城外堆出了高的小土丘，在小土丘上使用“抛石机”对敌人进行攻击。士兵将质量的石块装在长臂末端的弹框中，开始时长臂处于静止状态，其与水平底面夹角。现对短臂施力，当长臂转到竖直位置时立即停止转动，石块被水