江西省赣州市九校协作体2021-2022学年高一下学期物理期中考试试卷（含答案）

江西省赣州市九校协作体2021-2022学年高一下学期物理期中考试试卷姓名：__________班级：__________考号：__________题号一二三四总分评分一、单选题1．匀速圆周运动是（）A．速度和加速度都恒定不变的运动B．速度和加速度都不断变化的运动C．速度恒定不变、加速度不断变化的运动D．速度不断变化、加速度恒定不变的运动2．如图所示的皮带传动装置中，轮A和B同轴，A、B、C分别是三个轮边缘的质点，且RA=RC=3RB，则三质点的向心加速度之比aA：aB：aC等于（）A．9：3：1 B．3：1：3 C．1：3：9 D．9：1：93．某星球的质量约为地球质量的9倍，半径约为地球半径的一半，该星球表面的重力加速度与地球表面的重力加速度之比（）A．1：36 B．1：6 C．36：1 D．6：14．2022年北京冬奥会于2月4日开幕，中国代表团以9金4银2铜位列金牌榜第三，创造了冬奥参赛史上最好成绩。在冬奥会短道速滑项目中，运动员绕周长仅111米的短道竞赛。比赛过程中运动员在通过弯道时如果不能很好地控制速度，将发生侧滑而甩离正常比赛路线。如图所示，圆弧虚线Ob代表弯道，即正常运动路线，Oa为运动员在O点时的速度方向（研究时可将运动员看作质点）。下列论述正确的是（）A．发生侧滑是因为运动员受到的合力方向背离圆心B．发生侧滑是因为运动员受到的合力大于所需要的向心力C．若在O点发生侧滑，则滑动的方向在Oa左侧D．若在O点发生侧滑，则滑动的方向在Oa与Ob之间5．2020年6月23日，第55颗北斗导航卫星发射成功，这标志着我国提前半年完成北斗三号全球卫星导航系统星座部署目标。第55颗卫星也是北斗三号全球卫星导航系统第三颗地球静止同步轨道卫星，关于这颗卫星的说法正确的是（）A．它的工作轨道在赤道平面内B．它的周期与地球公转周期相同C．它的线速度小于赤道上物体随地球自转的线速度D．它的向心加速度小于赤道上物体随地球自转的向心加速度6．如图所示，在水平冰面上，狗拉着雪橇做匀速圆周运动，O点为圆心。能正确表示雪橇受到的牵引力F及摩擦力Ff的图是（）A． B．C． D．7．地球表面的平均重力加速度为g，地球半径为R，万有引力常量为G，用上述物理量计算出来的地球平均密度是（）A．3g4πRG B．3g4πR2G 二、多选题8．一辆“复兴号”模型小机车在水平路面上由静止启动，在前5s内做匀加速直线运动，5s末达到额定功率，之后保持以额定功率运动，其v−t图像如图所示。已知汽车的质量为m=1×103kg，汽车受到地面的阻力为车重的0.1倍，g取10m/s2，则以下说法正确的是（）A．汽车在前5s内的牵引力为5×103NB．汽车速度为25m/s时的加速度为3m/s2C．汽车的额定功率为200kWD．汽车的最大速度为150m/s9．如图所示，一轻杆一端固定质量为m的小球，以另一端O为圆心，使小球在竖直平面内做半径为R的圆周运动，以下说法正确的是（）A．小球过最高点时，杆所受的弹力可能等于零B．小球过最高点时，速度至少为gRC．小球过最高点时，杆对球的作用力一定随速度增大而增大D．若把题中的轻杆换为轻绳，其他条件不变，小球过最高点时，速度至少为gR10．嫦娥五号取壤返回地球，完成了中国航天史上的一次壮举。如图所示为嫦娥五号着陆地球前部分轨道的简化示意图，其中Ⅰ是月地转移轨道，在P点由轨道Ⅰ变为绕地椭圆轨道Ⅱ，在近地点Q再变为绕地椭圆轨道Ⅲ。下列说法正确的是（）A．在轨道Ⅱ运行时，嫦娥五号在Q点的速度小于在P点的速度B．嫦娥五号在轨道Ⅱ上运行的周期比在轨道Ⅲ上运行的周期长C．嫦娥五号分别沿轨道Ⅱ和轨道Ⅲ运行时，经过Q点的向心加速度大小相等D．嫦娥五号由轨道Ⅱ变轨到轨道Ⅲ时，应在Q点加速三、实验题11．用如图所示的装置可以探究做匀速圆周运动的物体需要的向心力的大小与哪些因素有关。（1）图示情景保持两小球运动半径和角速度相同，正在探究的向心力与的关系。若钢球质量是铝球质量的3倍，则钢球和铝球的向心力之比为。（2）利用此装备探究向心力与角速度之间的关系，某同学测出数据后作图，为了能简单明了的观察出向心力与角速度的关系，最好做的图像是（）A．F−1ω图像 B．F−ω图像 C．12．一艘宇宙飞船飞近某一新发现的行星，并进入靠近该行星表面的圆形轨道绕行数圈后，着陆在行星上，宇宙飞船上备有以下实验仪器：A．弹簧测力计一个B．精确秒表一只C．天平一台（附砝码一套）D．物体一个为测定该行星的半径R，宇航员在绕行及着陆后各进行一次测量，依据测量数据可以求出M和R（已知引力常量为G）。（1）绕行时测量所用的仪器为（用仪器的字母序号表示），所测物理量为。（2）着陆后测量所用的仪器为（用仪器的字母序号表示），所测物理量为。用测量数据求该星球半径R=。四、解答题13．如图所示，已知绳长为L=20cm，水平杆长L'=0.（1）要使绳子与竖直方向成53°角，该装置必须以多大的角速度转动才行？（2）此时绳子的张力为多大？（结果可保留根号，g=10m/s2，sin53°=014．如图所示，在光滑的水平桌面上有一光滑小孔O，一根轻绳穿过小孔，一端连接质量m=1kg的小球A，另一端连接质量M=4kg的重物B。（g取10m/s2）（1）当球A沿半径为R=0.1m的圆做匀速圆周运动，角速度为ω=10rad/s时，地面对B的支持力是多大？（2）要使B物体对地面恰好无压力，A球的角速度应为多大？15．我国将于2020年首次探测火星。火星与地球的环境非常相近，很有可能成为人类的第二个家园。已知火星的质量为m，火星的半径为R，太阳质量为M，且M>>m，万有引力常量为G。太阳、火星均可视为质量分布均匀的球体。不考虑火星自转。（1）设想在火星表面以初速度v0竖直上抛一小球，求小球从抛出至落回抛出点所经历的时间t。（2）为简化问题，研究太阳与火星系统时可忽略其他星体的作用，只考虑两者之间的引力作用。a．通常我们认为太阳静止不动，火星绕太阳做匀速圆周运动。已知火星绕太阳运动的轨道半径为r，请据此模型求火星的运行周期T1。b．事实上太阳因火星的吸引不可能静止，但二者并没有因为引力相互靠近，而是保持间距r不变。请由此构建一个太阳与火星系统的运动模型，据此模型求火星的运行周期T2与T1的比值T2

答案解析部分1．【答案】B【解析】【解答】加速度和速度都是矢量，匀速圆周运动的速度方向时刻在变化，加速度方向始终指向圆心，也是时刻变化，所以匀速圆周运动是速度和加速度都不断变化的运动，ACD不符合题意，B符合题意。故答案为：B。

【分析】匀速圆周运动其速度和加速度的方向时刻改变，其角速度保持不变。2．【答案】A【解析】【解答】因为B轮和C轮是皮带传动，皮带传动的特点是两轮与皮带接触点的线速度的大小与皮带的下速度大小相同，故有vC=vB，vB：vC=1：1因为A轮和B轮共轴，两轮角速度相同，故有ω由v=ωR得v所以v由题目可知RA=RC=3RB根据a=v2故答案为：A。

【分析】其BC属于线传动线速度相等，其AB属于轴转动其角速度相等，结合半径的大小可以求出向心加速度之比。3．【答案】C【解析】【解答】在地球表面附近重力与万有引力近似相等，则有G解得g=G所以g星故答案为：C。

【分析】利用引力形成重力可以求出重力加速度的比值。4．【答案】D【解析】【解答】AB．发生侧滑是因为运动员的速度过大，所需要的向心力过大，运动员受到的合力小于所需要的向心力，而受到的合力方向仍指向圆心，AB不符合题意；CD．若运动员水平方向不受任何外力时沿Oa线做离心运动，且轨迹仍与Oa相切，所以滑动的方向在Oa右侧与Ob之间，C不符合题意D符合题意。故答案为：D。

【分析】发生侧滑属于离心运动，其合力小于所需要的向心力；其侧滑方向应该在切线方向与曲线轨迹之间。5．【答案】A【解析】【解答】AB．地球同步卫星的工作轨道在赤道平面内，周期与地球自转周期相同，A对，B不符合题意；CD．赤道上的物体随地球自转，周期T与同步卫星相同，由v=a因为地球同步卫星的轨道半径r大于赤道上的物体，故它的线速度和向心加速度均大于赤道上的物体，CD不符合题意。故答案为：A。

【分析】地球同步卫星的轨道在赤道平面正上方，再结合线速度与周期、向心加速度与周期的关系进行分析判断。6．【答案】C【解析】【解答】A．因雪橇做匀速圆周运动，合力一定指向圆心。故摩擦力的合力和牵引力的合力应该竖直向上，根据力的合成遵循平行四边形定则，可知牵引力的方向斜向右上方，由此可知，A不符合题意；B．由于雪橇在冰面上滑动，其滑动摩擦力方向必与运动方向相反，即沿圆的切线方向B不符合题意；C．因雪橇做匀速圆周运动，合力一定指向圆心。故摩擦力的合力和牵引力的合力应该竖直向上，根据力的合成遵循平行四边形定则，可知牵引力的方向斜向右上方，由此可知，C符合题意；D．由于雪橇在冰面上滑动，其滑动摩擦力方向必与运动方向相反，即沿圆的切线方向D不符合题意。故答案为：C。

【分析】利用其合力指向圆心，结合其力的合成可以判别其摩擦力和拉力的方向。7．【答案】A【解析】【解答】根据在地球表面万有引力等于重力有G解得M=则有ρ=所以A项正确，B项、C项以及D项错误。故答案为：A。

【分析】利用引力形成重力结合体积公式可以求出地球的平均密度。8．【答案】A,B【解析】【解答】A．汽车在前5s内做匀加速运动，加速度a=由牛顿第二定律得F−f=ma其中f=0解得F=5×1A符合题意；BCD．汽车在5s末功率达到额定功率P=Fv=5×1当汽车速度最大时，牵引力与阻力大小相等，即F=f最大速度v汽车速度为25m/s时，则有P解得aB符合题意，CD不符合题意。故答案为：AB。

【分析】利用加速度的定义式可以求出加速度的大小；结合牛顿第二定律可以求出牵引力的大小；利用额定功率及阻力的大小可以求出最大速度的大小；利用其牛顿第二定律及功率的大小可以求出加速度的大小。9．【答案】A,D【解析】【解答】A．当小球在最高点所需向心力恰好等于重力时，此时球对杆没有作用力，A符合题意；B．轻杆固定的小球做圆周运动，由于杆能支撑小球，只要小球能够到达最高点就可以了，所以在最高点的速度可以为零，B不符合题意；C．小球在最高点时，如果速度恰好为gR，则此时恰好只有重力作为它的向心力，杆和球之间没有作用力；如果速度小于gR，重力大于所需要的向心力，杆对球有向上的支持力F，重力和支持的合力提供向心力mg−F=mF=mg−m速度越大，杆对球的作用力随速度增大而减小，C不符合题意；D．若把轻杆换为轻绳，其他条件不变，小球过最高点时，向心力最小为mg，根据mg=m速度至少为gR，D符合题意。故答案为：AD。

【分析】小球过最高点其弹力可能等于0；利用牛顿第二定律可以判别小球过最高点的速度大小；利用其牛顿第二定律可以判别杆对小球作用力的大小变化。10．【答案】B,C【解析】【解答】A．根据开普勒第二定律可知，嫦娥五号在Q点的速度大于在P点的速度，A不符合题意；B．根据开普勒第三定律R可知，轨道半径越大的其周期越大，则嫦娥五号在轨道Ⅱ上运行的周期比在轨道Ⅲ上运行的周期长，B符合题意；C．根据万有引力提供向心力有G嫦娥五号分别沿轨道Ⅱ和轨道Ⅲ运行时，经过同一个Q点时，向心加速度大小相等，C符合题意；D．根据卫星变轨，由低轨道进入高轨道要点火加速，由高轨道进入低轨道需要点火减速，所以嫦娥五号由轨道Ⅱ到轨道Ⅲ运行时，经过Q点的速度减小，D不符合题意；故答案为：BC。

【分析】利用开普勒第二定律可以比较嫦娥五号在Q点和P点速度的大小；利用开普勒第三定律可以比较在轨道II和轨道III运行周期的大小；利用牛顿第二定律可以比较向心加速度的大小；利用卫星从高轨道到低轨道需要点火加速所以经过其Q点时速度需要减小。11．【答案】（1）质量；3：1（2）C【解析】【解答】（1）由图可知，图中保持两小球的半径和角速度相等，仅仅小球质量不一样，故正在研究向心力与质量的关系，由F=mω2r（2）向心力与角速度的关系式为F=mω2r

【分析】（1）当小球半径和角速度相等是探究向心力与质量的关系；利用其向心力的表达式可以求出向心力大小之比；

（2）利用向心力的表达式可以判别作出的对应图像。12．【答案】（1）B；周期T（2）ACD；物体质量m、重力F；F【解析】【解答】（1）着陆前绕行时根据GMm设用秒表测得绕行星表面运动一周的时间即周期为T；（2）着陆后用天平测得物体的质量为m，用测力计测得该物体的重力为F；由GMmF=mg解得R=

【分析】（1）利用引力提供向心力可以判别需要测量其飞船绕行星一周的时间，则需要仪器秒表；

（2）利用引力形成重力可以求出对应星球的半径，利用表达式可以判别测量的物理量及对应的仪器。13．【答案】（1）解：小球做圆周运动的半径为r=由mg可得ω=20（2）解：此时绳子的张力为F=【解析】【分析】（1）小球做匀速圆周运动，利用其牛顿第二定律结合合力提供向心力可以求出角速度的大小；

（2）由于小球竖直方向静止