2021-2022学年江西省景德镇市高一（下）期中考试物理试题（解析版）

景德镇市2021-2022学年下学期期中质量检测卷高一物理命题人：洪周诚（景德镇四中）审校人：侯静鹏一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。1.以下有关物理学概念或物理学史说法正确的有（）A.匀速圆周运动是速度大小不变的匀变速曲线运动，速度方向始终为切线方向B.开普勒在第谷观察基础上提出了行星运动定律C.牛顿发现了万有引力定律，并用扭秤实验测出了万有引力常量的数值D.行星绕恒星运动轨道为圆形，则它运动的周期平方与轨道半径的三次方之比为常数，此常数的大小与恒星的质量和行星的速度有关【1题答案】【答案】B【解析】【详解】A．匀速圆周运动的加速度方向能够变化，是变加速曲线运动，故A错误；B．开普勒在第谷的观察基础上提出了行星运动定律，故B正确；C．卡文迪许利用扭秤测出了万有引力常量，故C错误；D．行星绕恒星运动的轨迹为椭圆，故D错误。故选B。2.描述匀速圆周运动的物理量有线速度v、角速度、向心加速度a、转速n和周期T等，下列说法正确的是（）A.由公式可知，a与r成反比 B.由公式可知，a与r成正比C.由公式可知，v与成正比 D.由可知，与h成正比【2题答案】【答案】D【解析】【详解】A．由公式可知，当线速度一定时，a与r成反比，故A错误；B．由公式可知，当角速度一定时，a与r成正比，故B错误；C．由公式可知，当半径一定时，v与成正比，故C错误；D．由可知，恒量，与h成正比，故D正确。故选D。3.为了探测某星球，某宇航员乘探测飞船先绕该星球表面附近做匀速圆周运动，测得运行周期为T，然后登陆该星球，测得一物体在此星球表面做自由落体运动的时间是在地球表面同一高度处做自由落体运动时间的一半，已知地球表面重力加速度为g，引力常量为G，则由此可得该星球的质量为（）A. B. C. D.【3题答案】【答案】A【解析】【详解】在地球上做自由落体运动有：h＝gt2，在该星球上做自由落体运动有：h＝g′t′2，

而t′＝，解得：g′=4g；在星球表面根据万有引力提供向心力得：

解得：，故选A.点睛：重力加速度g是天体运动研究和天体表面宏观物体运动研究联系的物理量．本题要求学生掌握两种等式：一是在星球表面物体所受重力等于其吸引力；二是物体做匀速圆周运动其向心力由引力提供．4.将小球以的初速从地面竖直向上抛出，取地面为零势能面，小球在上升过程中的动能、重力势能与上升高度h间的关系分别如图中两直线所示。取，下列说法正确的是（）

A.小球质量为B.小球上升到时，动能与重力势能之差为C.小球动能与重力势能相等时的高度为D.小球受到的阻力（不包括重力）大小为【4题答案】【答案】D【解析】【详解】A．由图知，小球上升的最大高度为h=4m，在最高点时，小球的重力势能得A错误；B．由图可知，在h=2m处，小球的重力势能是2J，动能是，所以小球上升到2m时，动能与重力势能之差为0.5J，B错误；C．设小球动能和重力势能相等时的高度为H，此时有由动能定理有由图知联立解得故C错误；D．根据除重力以外其他力做的功则有由图知又解得故D正确。故选D。5.如图所示，A、B、C三物体放在旋转水平圆台上，它们与圆台间的动摩擦因数均相同，已知A的质量为，B和C的质量均为m，A、B离轴距离为R，C离轴距离为。当圆台转动时，三物体均没有打滑，则下列说法不正确的是（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力）（）A.这时C的向心加速度最大 B.这时B物体受的摩擦力最小C.若逐步增大圆台转速，B比A先滑动 D.若逐步增大圆台转速，C比B先滑动【5题答案】【答案】C【解析】【详解】A．三个物体圆周运动的加速度相同，向心加速度为即半径越大，向心加速度越大，所以这时C的向心加速度最大，故A正确，不符合题意；B．摩擦力提供向心力由于B物体的质量和到轴距离的乘积最小，所以B物体受到的摩擦力最小，故B正确，不符合题意；CD．当最大静摩擦力提供向心力时得谁先滑动与物体质量无关，只与到轴的距离有关，所以C物体最先滑动，A、B一起滑动。故C错误，符合题意；D正确，不符合题意。故选C。6.太空中存在一些离其他恒星较远的、由质重相等的三颗星组成的三星系统，通常可忽略其他星体对它们的引力作用。已观测到稳定的三星系统存在两种基本的构成形式：一种是三颗星位于同一直线上，两颗星围绕中央星在同一半径为R的圆轨道上运行：另一种形式是三颗星位于边长为L的等边三角形的三个顶点上，并沿外接于等边三角形的圆形轨道运行。设这三个星体的质量均为M，并设两种系统的运动周期相同，引力常量为G，则（）A.直线三星系统中甲星和丙星的线速度相同B.直线三星系统的运动周期为C.三角形三星系统中星体间的距离为D.三角形三星系统的线速度大小为【6题答案】【答案】B【解析】【详解】A．直线三星系统中甲星和丙星角速度相同，运动半径相同，由甲星和丙星的线速度大小相等，方向不同，故A错误；B．万有引力提供向心力得故B正确；C．两种系统的运动周期相同，根据题意可得，三星系统中任意星体所受合力为则轨道半径r与边长L的关系为解得故C错误；D．三角形三星系统的线速度大小为得故D错误。故选B。二、多项选择题：每小题5分，共20分。选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分。7.我国发射的“天宫一号”和“神舟八号”在对接前“天宫一号”的运行轨道高度为350km，“神舟八号”的运行轨道高度为343km。它们的运行轨道均视为圆周，则（）A.“天宫一号”比“神舟八号”速度小B.“天宫一号”比“神舟八号”周期长C.“天宫一号”比“神舟八号”角速度大D“天宫一号”比“神舟八号”加速度大【7题答案】【答案】AB【解析】【详解】A．万有引力提供向心力，由牛顿第二定律可知可知因“天宫一号”比“神舟八号”轨道半径大，速度小，故A正确；B．由运动学公式，把速度表达式代入可得“天宫一号”比“神舟八号”轨道半径大，周期长，故B正确；C．由运动学公式，将上面周期公式代入可得“天宫一号”比“神舟八号”轨道半径大，角速度小，故C错误；D．由牛顿第二定律可得可得“天宫一号”比“神舟八号”轨道半径大，加速度小，故D错误。故选AB。8.如图所示，小球m在竖直放置光滑圆形管道内做圆周运动，下列说法中正确的有（）A.小球通过最高点的最小速度为0B.小球通过最高点时受到管的作用力可能大于重力C.小球在水平线ab以下管道中运动时，外侧管壁对小球一定有作用力D.小球在水平线ab以上管道中运动时，内侧管壁对小球一定有作用力【8题答案】【答案】ABC【解析】【详解】A．在最高点，由于外管或内管都可以对小球产生弹力作用，当小球的速度等于0时，内管对小球产生弹力，大小为mg，故最小速度为0，故A正确；B．小球通过最高点的速度值分情况讨论，若，则内壁提供支持力向上，有可知；若时，；若时，则外壁提供支持力向下，有则有；若时，则外壁提供支持力向下，有则；综上可知小球通过最高点时受到管的作用力可能大于重力，故B正确；C．小球在水平线ab以下管道运动，由于沿半径方向的合力提供做圆周运动的向心力，所以外侧管壁对小球一定有作用力，故C正确；D．小球水平线ab以上管道中运动时，当速度非常大时，内侧管壁没有作用力，此时外侧管壁有作用力，当速度比较小时，内侧管壁有作用力，故D错误。故选ABC。9.火车以半径转弯，火车质量为，轨道宽为，外轨比内轨高，则下列说法中正确的是（）（θ角度很小时，可以认为）A.若火车在该弯道实际运行速度为25m/s，仅内轨对车轮有侧压力B.若火车在该弯道实际运行速度为40m/s，仅外轨对车轮有侧压力C.若火车在该弯道实际运行速度为30m/s，内、外轨对车轮都有侧压力D.若火车在该弯道实际运行速度为30m/s，内、外轨对车轮均无侧压力【9题答案】【答案】ABD【解析】【详解】火车拐弯时不受轮缘的挤压时，靠重力和支持力的合力提供向心力，其受力如图根据牛顿第二定律得因θ很小，则有联立得A．实际速度25m/s小于v0时，重力和支持力的合力大于向心力，此时内轨对车轮轮缘施加压力，故A正确；B．实际速度40m/s大于v0时，重力和支持力的合力不够提供向心力，此时外轨对车轮轮缘施加压力，故B正确；CD．实际速度30m/s等于v0时，靠重力和支持力的合力刚好提供向心力，方向水平指向圆心，则内外两侧铁轨所受轮缘对它们的压力均恰好为零，故C错误，D正确。故选ABD。10.按照我国整个月球探测活动的计划，在第一步“绕月”工程圆满完成各项目标和科学探测任务后，第二步是“落月”工程。已在2013年以前完成。假设月球半径为R，月球表面的重力加速度为g0，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点时点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达轨道的近月点B时再次点火进入月球近月轨道Ⅲ绕月球做圆周运动。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A点处点火变轨时，速度增大C.飞船从A到B运行的过程中加速度增大D.飞船在轨道Ⅲ绕月球运动一周所需的时间【10题答案】【答案】ACD【解析】【详解】A．飞船在轨道Ⅰ上，月球的万有引力提供向心力在月球表面的物体，万有引力等于重力，得解得故A正确；B．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，所以应给飞船减速，从而减小所需的向心力，则变轨时速度减小，故B错误；C．飞船在轨道Ⅱ上做椭圆运动，根据牛顿第二定律可知因A到B的过程距离r变小，则加速度逐渐增大，故C正确；D．对近月轨道的卫星有解得故D正确。故选ACD。三、实验题（本题共2小题，每空2分，共14分）11.如图所示为研学小组的同学们用圆锥摆验证向心力表达式的实验情景。将一轻细线上端固定在铁架台上，下端悬挂一个质量为m的小球，将画有几个同心圆周的白纸置于悬点下方的水平平台上，调节细线的长度使小球自然下垂静止时恰好位于圆心处。用手带动小球运动使它在放手后恰能在纸面上方沿某个画好的圆周做匀速圆周运动。调节平台的高度，使纸面贴近小球但不接触。若忽略小球运动中受到的阻力，重力加速度为g。（1）小球做匀速圆周运动所需的向心力由___________提供；A．小球所受绳子的拉力B．小球所受的重力C．小球所受拉力和重力的合力（2）在某次实验中，小球沿半径为r做匀速圆周运动，用秒表记录了小球运动n圈的总时间t，则小球做此圆周运动的向心力大小___________（用m、n、t、r及相关的常量表示）。用刻度尺测得细线上端悬挂点到画有圆周纸面的竖直高度为h，那么对小球进行受力分析可知，小球做此圆周运动所受的合力大小___________（用m、h、r及相关的常量表示）。【11题答案】【答案】①.C②.③.【解析】【详解】（1）[1]小球受重力、绳的弹力做匀速圆周运动，则向心力由重力和弹力的合力提供。故选C；（2）[2]小球运动周期为向心力大小[3]由几何关系可知得12.某物理兴趣小组利用光电门探究动能定理的实验装置如图所示，小车上的挡光板的宽度为d，小车出发点A到光电门位置B间的距离为l。使小车从起点由静止开始运动，光电计时器记录小车上挡光板通过光电门的时间为t。已知小车和小车上的挡光板的总质量为M，钩码的总质量为m，重力加速度大小为g，各接触面均光滑。（答案均用题中给出物理量符号表示）（1）小车通过光电门时的瞬时速度大小为______，此时小车和钩码组成的系统的动能为________。（2）在小车由静止释放至运动到光电门的过程中，小车和钩码组成的系统所受合力做的功为________。（3）若在误差允许的范围内，等式________成立，则可认为该过程系统动能定理成立。【12题答案】【答案】①.②.③.mgl④.【解析】【详解】（1）[1]遮光板通过光电门的平均速度近似等于瞬时速度[2]动能为（2）[3]系统所受合力为钩码的总重力，则做功为W=mgl（3）[4]当满足可认为该过程系统动能定理成立。四、计算题（本题共3小题，共42分。10分+14分+18分，要有必要的文字说明和演算步骤，只写答案不给分）13.质量m=1.5×103kg、发动机额定功率P=80kW的汽车在平直公路上行驶，汽车行驶过程中所受阻力大小恒为f=2×103N．求:(1)求汽车能达到的最大速度vm；(2)若汽车以大小a=2m/s2的加速度匀加速启动，求汽车启动后第4s末发动机的功率P′．【13题答案】【答案】（1）40m/s（2）4×104W【解析】【详解】(1)汽车的速度最大时牵引力的大小为：由瞬时功率公式有：解得：(2)设此种情况下牵引力的大小为，有：启动后第4s末汽车的速度大小为：由功率公式有：解得：14.如图所示，一质量为的小球，用长的细绳拴住在竖直面内作圆周运动，，求：（1）小球恰能通过圆周最高点时的速度多大？（2）小球以的速度通