2023-2024年北京市清华志清中学高一下学期期中考试物理试卷（解析版）

清华志清中学2023-2024学年度第二学期期中练习高一物班级:________姓名:__________本试卷共100分，考试时间60分钟一、单选题（每小题3分，共计42份）1.关于做匀速圆周运动的物体，下列说法正确的是（）A.物体的线速度保持不变 B.物体的加速度保持不变C.物体的周期保持不变 D.物体的向心力保持不变【答案】C【解析】【详解】A．做匀速圆周运动的物体，线速度大小不变，方向发生改变，因此物体的线速度发生变化，A错误；B．做匀速圆周运动的物体，根据可知，加速度大小不变，方向总指向圆心，方向发生改变，因此物体的加速度发生变化，B错误；C．做匀速圆周运动的物体，物体的周期保持不变，C正确；D．做匀速圆周运动的物体，根据可知，物体的向心力大小不变，方向总指向圆心，方向发生改变，因此物体的向心力发生变化D错误。故选C。2.关于做曲线运动物体的速度和加速度，下列说法中正确的是()A.速度、加速度都一定随时在改变B.速度、加速度的方向都一定随时在改变C.速度、加速度的大小都一定随时在改变D.速度、加速度的大小可能都保持不变【答案】D【解析】【详解】ABC．线运动物体速度方向沿轨迹的切线方向，时时刻刻都在发生改变，但加速度方向、大小可能不变，例如平抛运动，加速度为g且始终竖直向下，ABC错误；D．匀速圆周运动的物体，速度大小和方向均保持不变，D正确。故选D。3.如图所示，一个钢球在水平面上做直线运动，然后在钢球运动路线的旁边放一块磁铁钢球做曲线运动。据此判断物体做曲线运动的条件为（）A.合力为零B.合力方向与速度方向相同C.合力方向与速度方向相反D.合力方向与速度方向不在同一直线上【答案】D【解析】【详解】钢球受到的重力与水平面支持力平衡，合力等于磁铁对钢球的引力，钢球做曲线运动，磁铁的引力直线轨迹的内侧，与速度方向不在同一条直线上，即据此判断物体做曲线运动的条件为合力方向与速度方向不在同一直线上。故选D。4.如图所示，一个内壁光滑的圆锥形筒的轴线垂直于水平面，圆锥筒固定不动，有两个质量相等的小球A和B紧贴着内壁分别在图中所示的水平面内做匀速圆周运动，则以下说法中正确的是（）A.角速度ωA=ωB B.线速度vA>vBC.运动周期TA＜TB D.对筒壁的压力FNA>FNB【答案】B【解析】【分析】【详解】A．小球A和B紧贴着内壁分别在水平面内做匀速圆周运动，小球在轨道上受力如图所示：因为A和B的质量相同，小球A和B在两处的合力相同，即它们做圆周运动时的向心力是相同的，即因为球A运动的半径大于B球的半径，F和m相同时，半径大的角速度小，故A错误；B．再由向心力的计算公式因为球A运动的半径大于B球的半径，F和m相同时，半径大的线速度就大vA>vB故B正确；C．由周期公式所以球A的运动周期大于球B的运动周期，故C错误；D．根据受力可知轨道施加的支持力由于质量和夹角都相等，所以受到的支持力也相等，根据牛顿第三定律可知球A对筒壁的压力等于球B对筒壁的压力，故D错误；故选B。5.双人花样滑冰表演时，女运动员有时会被男运动员拉着离开冰面在空中做水平面内的匀速圆周运动，如图，通过目测估计，男运动员的手臂和水平冰面的夹角约为45°，g取10，女运动员及其身上装备的总质量约为45kg，据此可估算该女运动员（）A.受到的合外力为0 B.向心力约为NC.受到的拉力约为N D.向心加速度约为【答案】C【解析】【详解】女运动员在水平面内做匀速圆周运动，对女运动员受力分析如图所示，竖直方向根据平衡条件可得Fsin45°=mg解得拉力水平方向的合力提供匀速圆周运动的向心力，有F向=Fcos45°=Fsin45°=mg=ma向解得F向=mg=45×10N=450Na向=g=10m/s2故选C。6.下列关于万有引力的说法正确的是（）A.万有引力只存在天体之间，地球上的物体之间不存在万有引力B.两物体质量不变，距离变为原来2倍，他们之间的万有引力变为原来的一半C.甲、乙两物体的质量不等，但甲对乙的万有引力和乙对甲的万有引力大小相等D.两物体之间的万有引力总是大小相等、方向相反的一对平衡力【答案】C【解析】【详解】A．根据万有引力定律可知，自然界任何两个物体都是相互吸引的，天体间万有引力大，常见的普通物体间万有引力太小，对物体影响小，但不是不存在，故A错误；B．根据万有引力定律公式可知两物体质量不变，距离变为原来2倍，他们之间的万有引力变为原来的，故B错误；CD．两物体之间的万有引力总是大小相等、方向相反的一对作用力和反作用力，不是平衡力，故C正确，D错误；故选C。7.A、B分别是地球上两个物体，A在北纬某城市，B在赤道上某地，如图所示。当它们随地球自转时，它们的角速度分别是A、B，它们的线速度大小分别是vA和vB，下列说法正确的是（）A.A=B，vA<vB B.A=B，vA>vBC.A<B，vA=vB D.A>B，vA=vB【答案】A【解析】【分析】【详解】A与B均绕地轴做匀速圆周运动，在相同的时间转过的角度相等，A、B角速度相等，即由角速度与线速度关系公式B的转动半径较大，故B的线速度较大，即故选A。8.地球的第一宇宙速度约为，某行星的质量是地球的6倍，半径是地球的1.5倍。该行星上的第一宇宙速度约（）。A. B. C. D.【答案】A【解析】【详解】星球半径为，第一宇宙速度满足解得则解得A正确，BCD错误。故选A。9.在长为l的细线下端栓一个质量为m的小球，细线不可伸长且小球质量远大于细线的质量。细线的一段固定于O点，小球从一定高度摆下，在O点的正下方钉一个钉子，如图所示，当细线与钉子相碰时，以下说法正确的是（）A.小球的线速度突然变大 B.小球的角速度突然变小C.细线上的拉力突然变大 D.小球的向心加速度突然变小【答案】C【解析】【分析】【详解】A．细线与钉子相碰时，没有外力做功，小球的速度来不及改变，所以线速度保持不变，则A错误；B．根据由于线速度不变，角速度与半径成反比，当细线与钉子相碰时，半径减小，则小球的角速度突然变大，所以B错误；C．根据解得由于线速度不变，当细线与钉子相碰时，半径减小，则细线上的拉力突然变大，所以C正确；D．根据由于线速度不变，当细线与钉子相碰时，半径减小，则小球的向心加速度突然变大，所以D错误；故选C。10.如图所示，将内壁光滑、半径为R的圆形细管竖直固定放置，一质量为m的小球（视为质点）在管内做圆周运动，小球过最高点时的速度为v，则下列说法正确的是（）A.小球做的是匀速圆周运动B.小球通过最高点的最小速度为C.小球恰好到达最高点时，对细管的作用力为零D.若小球在最高点的速度，会对细管的外侧内壁有作用力【答案】D【解析】【详解】A．小球从最低点向最高点运动的过程中，重力势能减小，根据机械能守恒，动能减小，速度减小，故A错误；B．由于细管内能支撑小球，所以小球能通过最高点的最小速度为零，故B错误；C．小球恰好到达最高点时，细管对小球的作用力，根据牛顿第三定律，小球对细管的作用力为mg，故C错误；D．根据牛顿第二定律，当只有重力提供向心力时若小球在最高点的速度，会对细管的外侧内壁有作用力，故D正确。11.2019年5月，我国第45颗北斗卫星发射成功。已知该卫星轨道距地面的高度约为36000km，是“天宫二号”空间实验室轨道高度的90倍左右，则（）A.该卫星的速率比“天宫二号”的小 B.该卫星的周期比“天宫二号”的小C.该卫星的角速度比“天宫二号”的大 D.该卫星的向心加速度比“天宫二号”的大【答案】A【解析】【详解】根据万有引力提供向心力解得由题意可知所以有故A正确，BCD错误。故选A12.四幅图中，关于做圆周运动物体的向心力来源分析正确的是（）图1图2图3图4A.图1中小球在水平面做匀速圆周运动，绳对小球的拉力提供向心力B.图2中小物块随水平圆盘匀速圆周运动，圆盘对物块的摩擦力提供向心力C.图3中汽车行驶过拱桥的最高点，地面对车的支持力提供向心力D.图4中汽车在水平路面转弯，地面对车的支持力提供向心力【答案】B【解析】【详解】A．图1中小球在水平面做匀速圆周运动，绳对小球的拉力和重力的合力提供向心力，故A错误；B．图2中小物块随水平圆盘匀速圆周运动，重力与圆盘对物块的支持力平衡，圆盘对物块的摩擦力提供向心力，故B正确；C．图3中汽车行驶过拱桥的最高点，地面对车的支持力和重力的合力提供向心力，故C错误；D．图4中汽车在水平路面转弯，地面对车的支持力与汽车的重力平衡，地面对车的摩擦力提供向心力，故D错误。故选B。13.如图所示，A、B、C分别是自行车大齿轮、小齿轮以及后轮边缘上的点，一修车师傅在把自行车后轮架越来，检测大、小齿轮和后轮转动情况时，下列说法正确的是（）A.A点的线速度大于B点的线速度 B.A点的角速度小于B点的角速度C.C点的角速度大于B点的角速度 D.C点的线速度等于B点的线速度【答案】B【解析】【详解】A．由于AB两点通过链条连接，所以A点的线速度等于B点的线速度，故A错误；B．根据线速度与角速度的关系可知，A点的线速度等于B点的线速度，A点的半径大于B点的半径，所以A点的角速度小于B点的角速度，故B正确；C．C点和B点同轴转动，所以C点的角速度等于B点的角速度，故C错误；D．根据线速度与角速度的关系可得，C点的线速度大于B点的线速度，故D错误。故选B。14.2021年5月15日，“天问一号”着陆器成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区，我国首次火星探测任务着陆火星取得圆满成功。如图，将火星与地球绕太阳的运动简化为在同一平面、沿同一方向的匀速圆周运动，图中的椭圆轨道表示“天问一号”的地火转移轨道。下列说法正确的是（）A.火星的公转周期小于地球的公转周期B.地球公转的向心加速度小于火星公转的向心加速度C.“天问一号”在A点要通过加速才能从地球公转轨道到地火转移轨道D.“天问一号”从A点运动到C点的过程中处于加速状态【答案】C【解析】【详解】A．由图可知，火星的轨道半径大于地球的轨道半径，由公式得可得火星的公转周期大于地球的公转周期，故A错误；B．由得可知地球公转的向心加速度大于火星公转的向心加速度，故B错误；C．“天问一号”在A点要通过加速，做离心运动，才能从地球公转轨道到地火转移轨道，故C正确；D．“天问一号”从A点运动到C点的过程中，万有引力做负功，所以做减速运动，故D错误。故选C。二、实验题（每空2分，共计18分）15.在做“研究平抛物体的运动”实验时：（1）下列措施或操作符合实验规范的为___________。A．斜槽轨道末端切线必须水平B．斜槽轨道必须光滑C．每次要平衡摩擦力D．小球每次应从斜槽同一位置静止释放（2）图乙是利用图甲装置拍摄小球做平抛运动的频闪照片，由照片可判断实验操作错误的是___________。A．释放小球时初速度不0B．释放小球的初始位置不同C．斜槽末端切线不水平（3）图中每个小方格的边长为10cm，则由图可求得拍摄时每___________s曝光一次，该小球运动的初速度大小为___________m/s（g取10）。【答案】①.AD##DA②.C③.0.1④.2【解析】详解】（1）[1]A．斜槽轨道末端切线必须水平，以保证小球做的是平抛运动，A正确；BCD．斜槽轨道不一定要光滑，不需要平衡摩擦力，只要让小球每次从斜槽同一位置静止释放，以保证到达末端时速度相同即可，BC错误，D正确。故选AD。（2）[2]根据图中轨迹可知小球做的是斜抛运动，初速度斜向上，故可知斜槽末端切线不水平。故选C。（3）[3][4]设拍摄时的时间间隔为T，竖直方向上做匀变速直线运动，根据逐差法有即根据水平方向运动轨迹可知小球运动的初速度大小为16.向心力演示器可以探究小球做圆周运动所需向心力F的大小与质量m、角速度、轨道半径r之间的关系，装置如图所示，两个变速塔轮通过皮带连接。实验时，匀速转动手柄使长槽和短槽分别随相应的变速塔轮匀速转动，槽内的金属小球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对小球的压力提供向心力，小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，标尺上黑白相间的等分格显示出两个金属球所受向心力的比值。（1）在研究向心力F的大小与质量m、角速度和半径r之间的关系时，我们主要用到的物理方法是________。A．控制变量法B．等效替代法C．理想实验法（2）为了探究金属球的向心力F的大小与轨道半径r之间的关系，下列说法正确的是________。A．应使用两个质量不等的小球B．应使两小球离转轴的距离相同C．应将皮带套在两边半径相等的变速塔轮上（3）某同学用传感器测出小球做圆周运动向心力F的大小和对应的周期T，获得多组数据，画出了如图所示的图像，该图像是一条过原点的直线，则图像横坐标x代表的是________。（4）有一个探究小组利用圆锥摆的特点设计了如图所示的演示实验，在米尺的一端钻一个小孔，使小孔恰能穿过一根细线，线下端挂一质量为m，直径为d的小钢球。将米尺固定在水平桌面上，测量出悬点到钢球的细线长度l，使钢球在水平面内做匀速圆周运动，圆心为O，待钢球的运动稳定后，用眼睛从米尺上方垂直于米尺往下看，读出钢球外侧到O点的距离r，并用秒表测量出钢球转动n圈用的时间t。则：①小钢球做圆周运动的周期________。②小钢球做圆周运动的向心力________。（用题目中给出的已知量表示）【答案】①.A②.C③.④.⑤.【解析】【详解】（1）[1]在研究向心力F的大小与质量m、角速度和半径r之间的关系时，先控制其中两个物理量不变，研究向心力大小与另一个物理量的关系，主要用到的物理方法是控制变量法。故选A。（2）[2]为了探究金属球的向心力F的大小与轨道半径r之间的关系，应使用两个质量相等的小球，使两小球的角速度相等，即将皮带套在两边半径相等的变速塔轮上，应使两小球离转轴的距离不相同。故选C。（3）[3]根据向心力表达式可知图像为过原点的倾斜直线，则图像横坐标x代表的是。（4）①[4]小钢球做圆周运动的周期为②[5]小钢球做圆周运动的半径为则钢球做圆周运动的向心力三、计算题（共计40分）17.2021年2月10日19时52分，我国首次火星探测任务“天问一号”探测器实施近火捕获制动，成功实现环绕火星运动，成为我国第一颗人造火星卫星。在“天问一号”环绕火星做匀速圆周运动时周期为T，轨道半径为。已知火星的半径为，引力常量为，不考虑火星的自转。求∶（1）火星的质量M；（2）火星表面的重力加速度的大小。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）设“天问一号”的质量为m，其绕火星做匀速圆周运动时，万有引力提供向心力，有解得火星质量（2）忽略火星自转，火星表面质量为的物体，其所受万有引力等于重力，有解得火星表面的重力加速度为18.如图所示，在摩托车赛道上，水平路面的前方有一个壕沟，壕沟两侧高度差h＝0.8m，水平间距x＝4m。忽略空气阻力，重力加速度g取10。若摩托车刚好能跨过这个壕沟，求：（1）摩托车在空中运动的时间t；（2）摩托车水平飞出时的初速度；（3）摩托车落地时的速度v的大小和方向。【答案】（1）0.4s；（2）10m/s；（3），方向与水平面成角度，【解析】【详解】（1）摩托车在空中做平抛运动，所以有解得（2）摩托车水平飞出时的初速度

（3）摩托车落地时速度的竖直分量为所以落地速度为

假设摩托车落地速度与水平面成角度，则

19.“抛石机”是古代战争中常用的一种设备。如图所示，某学习小组用自制的抛石机演练抛石过程。已知所用抛石机长臂的长度，质量的石块装在长臂末端的口袋中，开始时长臂处于静止状态，与水平面间的夹角，现对短臂施力，当长臂转到竖直位置时立即停止转动，水平抛