2022-2023学年河南省河南大学附属中学高一下学期期中物理试题（解析版）

河南大学附属中学2022-2023学年高一下学期期中物理试题一、选择题（共12小题，每题4分。1-8为单选题，9-12为多选题）1.在物理学习中，概念、模型、方法需要同学们理解与掌握，以下说法不正确的是（）A.质点为理想化模型B.重力、速度、路程均为矢量C.加速度概念的引入利用了比值定义法D.合力与分力、合运动与分运动为等效替代关系【答案】B【解析】【详解】A．质点是理想化模型，生活中并不存在，故A正确；B．既有大小又有方向的物理量是矢量，如位移、速度、加速度、力等，而只有大小没有方向的物理量是标量，如路程、时间、速率、质量等，故B错误；C．加速度的定义式利用了比值定义法，故C正确；D．合力与分力、合运动与分运动均为等效替代关系，故D正确。本题选不正确的，故选B。2.发现行星运动三定律、万有引力定律和测出引力常量的科学家分别是（）A.第谷、开普勒、牛顿 B.开普勒、伽利略、牛顿C.伽利略、牛顿、卡文迪许 D.开普勒、牛顿、卡文迪许【答案】D【解析】【详解】开普勒在研究第谷大量天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的三定律；牛顿根据行星运动规律和牛顿运动定律推导并总结出万有引力定律；卡文迪许利用扭秤实验测出了万有引力常量。故选D。3.小刚同学学习了运动合成与分解后，对运动规律提出了自己的观点，你认为正确的是（）A.合速度一定比两个分速度大B.两个匀速直线运动的合运动可能是曲线运动C.一个匀速直线运动和一个匀加速直线运动的合运动一定是曲线运动D.两个互成角度的匀变速直线运动的合运动一定是匀变速运动【答案】D【解析】【详解】A．根据矢量合成可知，合速度不一定比两个分速度大，故A错误；B．两个匀速直线运动的合运动一定是匀速运动，因为加速度为零，故B错误；C．一个匀速直线运动和一个匀加速直线运动的合运动不一定是曲线运动，如两者共线，则合运动是直线运动，故C错误；D．两个互成角度的匀变速直线运动的合运动一定是匀变速运动，因为合加速度一定，故D正确。故选D。4.一汽车通过拱形桥顶时速度为10m/s，车对桥顶的压力为车重的，如果要使汽车能安全通过桥面，车速不能超过（）A.15m/s B.20m/s C.25m/s D.30m/s【答案】B【解析】【详解】设车速为时汽车对桥顶没有压力，则代入解得故选B。5.如图所示，不计重力的轻杆能以为轴在竖直平面内自由转动，端悬挂一重物，另用一根轻绳通过定滑轮系在端。当和竖直方向的夹角缓慢逐渐增大时（），杆的弹力和绳子的张力的大小变化是（）A.先变小后变大，变大 B.先变小后变大，不变C.先变大后变小，不变 D.不变，变大【答案】D【解析】【详解】对点受力分析，设杆的弹力为，绳子的拉力为，如图，根据平衡条件知，合力为零，三角形与图中矢量三角形相似，故有解得由图看出，、不变，则杆的支持力不变，变大，则绳子拉力变大。故选D。6.狗拉雪橇沿位于水平面内的圆弧形道路匀速行驶，图为四个关于雪橇受到的牵引力F及摩擦力f的示意图（图中O为圆心），其中正确的是（）A. B. C. D.【答案】C【解析】【详解】雪橇做匀速圆周运动，合力指向圆心，提供向心力，滑动摩擦力f的方向和相对运动方向相反，故f向后且与圆轨道相切；由于拉力与摩擦力的合力指向圆心，故拉力F偏向圆心。故选C。7.打弹弓是一款传统游戏，打弹弓射弹花样繁多，燕子钻天是游戏的一种。若某次在距离地面高度为50m处有一小球A自由下落的同时，地面上弹弓将一小球B正对A竖直向上以10m/s的速度弹出，则以下说法正确的是（）A.经时间5s两球在空中相遇 B.两球相遇时B正处于上升过程C.相遇时B正处于下落过程 D.两球不会在空中相遇【答案】D【解析】【详解】依题意，知小球A做自由落体运动，B小球做竖直上抛运动。假设两小球经过时间能在空中相遇，则此时对A小球下落高度为对B小球，有且联立代入相关已知数据求得而由题目可求得B小球在空中实际运动的总时间为显然假设不成立，所以A、B两球不可能在空中相遇。故选D。8.水平路面上有一货车运载着5个相同的、质量均为m的光滑均质圆柱形工件，其中4个恰好占据车厢底部，另有一个工件D置于工件A、B之间（如图所示），重力加速度为g。汽车以某一加速度向左运动时，工件A与D之间恰好没有作用力，此时工件D与B间的作用力大小为（）A. B. C. D.【答案】A【解析】【详解】对D受力分析，当工件A与D之间恰好没有作用力时，D只受到重力、B对D的弹力两个力作用，弹力方向垂直接触面（沿B、D的轴心连线方向），弹力和重力的合力产生加速度，如下图所示根据牛顿第二定律得则当时A与D之间恰好没有作用力。所以工件D与B间的作用力大小为故选A。9.无人机由于小巧灵活，国内已经逐步尝试通过无人机进行火灾救援。某消防中队接到群众报警，赶至火灾点后，迅速布置无人机消防作业，假设无人机从静止竖直向上起飞，匀加速直线运动后恰好悬停在火灾点，整个过程速度时间图像如下图示，已知无人机的质量（含装备等）为，下列说法正确的是（）A.无人机整个上升过程平均速度B.加速阶段的加速度比减速阶段的加速度要大C.火灾位置距离消防地面的距离为D.加速阶段时，无人机螺旋桨的升力大小为【答案】AC【解析】【详解】C．根据图形中梯形面积计算可知，火灾位置距离消防地面的距离为故C正确；A．无人机整个上升过程平均速度为故A正确；B．加速阶段的加速度大小减速阶段的加速度大小故B错误；D．加速阶段时，根据牛顿第二定律代入数据解得无人机螺旋桨产生升力为故D错误。故选AC。10.如图，广场水平地面上同种盆栽紧密排列在以O为圆心、R1和R2为半径的同心圆上，圆心处装有竖直细水管，其上端水平喷水嘴的高度、出水速度及转动的角速度均可调节，以保障喷出的水全部落入相应的花盆中。依次给内圈和外圈上的盆栽浇水时，喷水嘴的高度、出水速度及转动的角速度分别用h1、v1、和h2、v2、表示。花盆大小相同，半径远小于同心圆半径，出水口截面积保持不变，忽略喷水嘴水平长度和空气阻力。所列说法正确的是（）A.若，则B.若，则C.若，喷水嘴各转动一周，则落入每个花盆的水量相同D.若，喷水嘴各转动一周，则落入每个花盆的水量相同【答案】AC【解析】【详解】AB．根据平抛运动的规律解得可知若h1=h2则v1:v2=R1:R2若v1=v2，则故A正确，B错误；C．设出水口横截面积为S0，喷水速度为v，若，则喷水管转动一周的时间相等，因h相等，则水落地的时间相等，则相等；在圆周上单位时间内单位长度的水量为相等，即一周中每个花盆中的水量相同，故C正确D．若，则喷水嘴各转动一周的时间相同，因v1=v2，出水口的截面积相同，可知单位时间喷出水的质量相同，喷水嘴转动一周喷出的水量相同，但因内圈上的花盆总数量较小，可知得到的水量较多，故D错误。故选AC。11.新华社酒泉2022年11月30日电，中国第十艘载人飞船在极端严寒的西北戈壁星夜奔赴太空，神舟十五号航天员乘组于11月30日清晨入驻“天宫”，与神舟十四号航天员乘组相聚中国人的“太空家园”。已知空间站离地面的高度为h，地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g，引力常量为G，忽略地球自转。若空间站可视为绕地心做匀速圆周运动，则下列说法正确的是（）A.空间站的周期为B.空间站的线速度大小为C.空间站的角速度为D.空间站中的航天员在睡眠区睡眠时，他们相对于地心处于平衡状态【答案】AB【解析】【详解】A．由万有引力提供向心力，可得其中，在地球表面有解得A正确；B．由万有引力提供向心力，可得解得B正确；C．由万有引力提供向心力，可得解得C错误；D．空间站中的航天员在睡眠区睡眠时，他们随空间站绕地心做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，处于完全失重状态，因此他们相对于地心不处于平衡状态，D错误。故选AB。12.探月工程中，“嫦娥三号”探测器的发射过程可以简化如下：卫星由地面发射后，进入地月转移轨道，经过P点时变轨进入距离月球表面100公里的圆形轨道1，在轨道1上经过Q点时变轨进入椭圆轨道2，轨道2与月球表面相切于M点，月球车将在M点着陆月球。下列说法正确的是（）A.“嫦娥三号”在轨道1上的速度比月球的第一宇宙速度小B.“嫦娥三号”在地月转移轨道上经过P点的速度比在轨道1上经过P点时大C.“嫦娥三号”在轨道1上的运动周期比在轨道2上的小D.“嫦娥三号”在轨道1上经过Q点时的加速度大于在轨道2上经过Q点时的加速度【答案】AB【解析】【详解】A．月球的第一宇宙速度等于近月轨道的环绕速度，根据解得由于轨道1的半径大于近月卫星的半径，则“嫦娥三号”在轨道1上的速度比月球的第一宇宙速度小，A正确；B．地月转移轨道变轨到轨道1是由高轨道变轨到低轨道，需要在两轨道切点P位置减速，即“嫦娥三号”在地月转移轨道上经过P点的速度比在轨道1上经过P点时大，B正确；C．根据开普勒定律可知由于轨道1半径大于轨道2的半长轴，则“嫦娥三号”在轨道1上的运动周期比在轨道2上的大，C错误；D．根据解得卫星与月心间距相等，加速度大小相等，即“嫦娥三号”在轨道1上经过Q点时的加速度等于在轨道2上经过Q点时的加速度，D错误。故选AB。二、实验题13.探究向心力大小F与小球质量m、角速度和半径r之间关系的实验装置如图所示，转动手柄，可使变速塔轮、长槽和短槽随之匀速转动。皮带分别套在塔轮的圆盘上，可使两个槽内的小球分别以不同角速度做匀速圆周运动。小球做圆周运动的向心力由横臂的挡板提供，同时，小球对挡板的弹力使弹簧测力筒下降，从而露出测力筒内的标尺，标尺上露出的红白相间的等分格数之比即为两个小球所受向心力的比值。（1）下列实验中采用的实验探究方法和本实验相同的是________；A．探究合力与分力的关系B．卡文迪许扭秤实验C．探究加速度与物体受力和物体质量的关系D．探究弹簧弹力和形变量的关系（2）通过本实验的定性分析可以得到：在小球质量和运动半径一定的情况下，小球做圆周运动的角速度越大，受到的向心力就越________（填“大”或“小”）；（3）由更精确的实验可得向心力的表达式为________（用题干中所给的字母表示）。在某次探究实验中，当a、b两个相同小球转动的半径相等时，图中标尺上黑白相间的等分格显示出a、b两个小球所受向心力的比值为1：9，由此表达式可求得与皮带连接的两个变速塔轮对应的半径之比为________。【答案】①.C②.大③.④.3：1【解析】【详解】（1）[1]探究向心力大小F与小球质量m、角速度和半径r之间关系时，需要控制其中两个量不变，从而研究另外两个量之间的关系，采用的物理研究方法为控制变量法。A．探究合力与分力的关系时，利用的是等效替代法，不符合题意，故A错误；B．卡文迪许扭秤实验，利用的是放大的思维方法，不符合题意，故B错误；C．探究加速度与物体受力和物体质量的关系，利用的是控制变量法，符合题意，故C正确；D．探究弹簧弹力和形变量的关系，利用的是图像法，不符合题意，故D错误。故选C。（2）[2]由可知，在小球质量和运动半径一定的情况下，小球做圆周运动的角速度越大，受到的向心力就越大。（3）[3]由更精确的实验可得向心力的表达式为[4]在某次探究实验中，当a、b两个相同小球转动的半径相等时，图中标尺上黑白相间的等分格显示出a、b两个小球所受向心力的比值为1：9，即半径和质量相等，由向心力表达式，可得转动的角速度之比为由于靠皮带传动，则变速塔轮边缘的线速度大小相等，根据，可求得与皮带连接的两个变速塔轮对应的半径之比为14.小明用如图甲所示装置“研究平抛运动及其特点”，他的实验操作是：在小球A、B处于同一高度时，用小锤轻击弹性金属片，使A球水平飞出，同时B球被松开。（1）他观察到的现象是：小球___________（填“A先”、“B先”或“同时”）落地；（2）让A、B球恢复初始状态，用较大的力敲击弹性金属片，观察到的现象是：A球落点比前次实验___________（填“偏左”、“偏右”或“不变”），在空中运动的时间___________（填“变长”“不变”或“变短”）；（3）上述实验现象说明___________；（4）然后小明用图乙所示方法记录平抛运动的轨迹，由于没有记录抛出点，如图丙所示，数据处理时选择A点为坐标原点（0，0），结合试验中重锤方向确定坐标系，丙图中小方格的边长均为5cm，g取10m/s2，则小球运动中水平分速度的大小为___________m/s，抛出点的位置坐标为___________。【答案】①.同时②.偏右③.不变④.小球空中运动时间与水平初速度无关，平抛运动的竖直方向为自由落体运动⑤.1.5⑥.（-15cm，-5cm）【解析】【详解】（1）[1]他观察到的现象是：小球同时落地；（2）[2][3]让A、B球恢复初始状态，用较大的力敲击弹性金属片，观察到的现象是：A球落点比前次实验偏右，在空中运动的时间不变；（3）[4]上述实验现象说明：小球空中运动时间与水平初速度无关，平抛运动的竖直方向为自由落体运动；（4）[5][6]因AB和BC水平位移相等，可知时间相等，竖直方向根据可得小球运动中水平分速度的大小为B点的竖直速度则抛出点到B点的时间抛出点距离B点的竖直距离水平距离则抛出点坐标（-15cm，-5cm）三、计算说明题15.如图所示，一半径光滑半圆轨道ABC竖直放置，其右侧有一倾角的长斜面。一质量为的小球以某一速度从A点冲上轨道，经过C点时对轨道压力为，最后垂直打在斜面上。不计空气阻力，重力加速度取，，。求：（1）小球在C点的速度大小；（2）小球从C点抛出到击中斜面时的位移大小。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）根据题意，在C点时，由牛顿第二定律有其中，解得（2）根据题意可知，小球离开C点后做平抛运动，垂直打到斜面上，则速度与水平方向夹角为设小球的速度为，则有竖直方向解得竖直方向上的位移为水平方向上的位移为则位移解得16.木星的卫星之一叫“艾奥”，它上面的珞珈火山喷出的岩块初速度为时