2021-2022学年江苏省南京市建邺高级中学高一（下）期中物理试卷（附答案详解）

2021-2022学年江苏省南京市建邺高级中学高一（下）期中物理

试卷

1.关于物体的受力和运动，下列说法中正确的是（）

A.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

B.物体做曲线运动时，它的加速度方向一定不变

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

2.如图所示的四幅图表示的是有关圆周运动的基本模型。下列说法正确的是（）

A.―_如图，汽车通过拱桥的最高点处于超重状态

B.//6\.......如图所示是一圆锥摆，增大。，但保持圆锥的高度不变，则圆锥摆的角

速度不变

C.人如图，同一小球在光滑而固定的圆锥筒内的A、B位置先后分别做匀速圆周

运动，则在A、B两位置小球的角速度及所受筒壁的支持力大小均相等

D.外膜，车轮如图，火车转弯超过规定速度行驶时,，内轨对内轮缘会有挤压作

二^内轨

用

3.如图所示，有〃、氏c、d四颗卫星，。未发射，在地球赤道上随地球一起转动，为近地

轨道卫星，c为地球同步卫星，d为高空探测卫星，所有卫星的运动均视为匀速圆周运动，重

力加速度为g,则下列关于四颗卫星的说法正确的是（）

A.a卫星的向心加速度等于重力加速度g

B.b卫星与地心连线在单位时间扫过的面积等于c卫星与地心连线在单位时间扫过的面积

C.b,c卫星轨道半径的三次方与运行周期平方之比相等

D.4卫星的向心力小于d卫星的向心力

4.如图所示，光滑斜面固定在水平面上，斜劈8上表面水平且粗

糙，物块A放在B的上表面上，由静止释放后两物体一起下滑，则

在物体下滑过程中（）

A.物体8对A的支持力不做功

B.物体8对A的摩擦力做负功

C.下滑过程中4的机械能减小

D.任一时刻A所受支持力与所受摩擦力的瞬时功率之和为零

5.如图所示，一光滑宽阔的斜面，倾角为。，高为人重力加

速度为g。现有一小球在A处贴着斜面以水平速度火射出，最

后从B处离开斜面，下列说法中正确的是（）

A.小球的运动轨迹不是抛物线B.小球的加速度为gtan。

C.小球到达8点的时间为焉耳D.A、B两点间的距离为孤耳

6.如图所示为自行车皮带传动装置，主动轮01上两轮的半径分

别为3,•和r,从动轮外的半径为2r,4、B、C分别为轮缘上的

三点，设皮带不打滑，则下面比例正确的是（）

A.A、B、C三点加速度之比aA：aB-.aC=6：2：1

B.A、B、C三点加速度之比aA：aB：aC=3：2：1

C.A、B、C三点角速度之比34：3B：a）C=1：2：1

D.A、B、C三点线速度之比vA：vB：vC=3：2：2

7.发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1,然后经点火，使

其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步轨道3。轨道1、2

相切于。点，2、3相切于P点，M、N为椭圆轨道短半轴的端点，则当卫

星分别在1、2、3轨道上正常运行时（如图所示），以下说法正确的是（）

A.在三条轨道中周期从大到小的顺序是3轨道、1轨道、2轨道

B.卫星在轨道1上经过Q点时的加速度小于它在轨道2上经过Q点时的加速度

C.卫星在轨道2上从M-P-N运动所需的时间等于从N-Q-M的时间

D.在三条轨道中速率最大的时刻为经过2轨道的。点，速率最小的时刻为经过2轨道上P

点

8.质量为帆的物体，由静止开始下落，由于阻力作用，下落的加速度为在物体下落〃

的过程中，下列说法正确的是（）

A.物体机械能减少了gmghB.物体的动能增加了"mg/i

C.物体的重力势能增加了，咫力D.物体克服阻力所做的功为gmg/i

9.如图所示，一位高为〃的中学生绕着。点把倒在地上的旗杆扶起来,

当学生以速度V向左运动时，旗杆与地面的夹角恰为a,则旗杆转动的

角速度为（）

2

A17cos2avsinavsina

A.3=—：—B..0)=­：—D-3=嬴

10.如图所示，“食双星”是指在相互引力作用下绕连线上O点做匀

速圆周运动的两颗恒星，彼此掩食（像月亮挡住太阳）而造成亮度发生

周期性变化。在地球上通过望远镜观察这种双星，视线与双星轨道共4・.・8

面。观测发现恒星A的周期为7,已知两颗恒星A、B间距为4,万

有引力常量为G,则可推算出双星的总质量为（）

口4712d3r27r2d3「4zrd3

D.---y-Lx.----y-L).---y

GT乙G*GT，

11.汽车在研发过程中都要进行性能测试，如图所示为某次

测试中某型号汽车的速度V与拉力尸大小倒数的。-：图像。

已知汽车在平直路面上由静止启动，断平行于V轴，be反

向延长过原点0。己知阻力是车重的0.2倍，汽车质量为2x

103kg,下列说法正确的是（）

A.汽车由匕到c过程做匀加速直线运动B.汽车从a到h持续的时间为4s

C.汽车额定功率为50HVD.汽车能够获得的的最大速度为为12rn/s

12.如图，相同的物块八。用沿半径方向的细线相连放置在水平圆盘上。当圆盘绕转轴转动

时，物块a、b始终相对圆盘静止。下列关于物块a所受的摩擦力随圆盘角速度的平方Q2）的

变化关系正确的是（）

ran~nb

13.在做“探究平抛运动规律”实验时，通过描点法画出小球平抛运动轨迹，并求出平抛运动

初速度。实验装置如图1所示，取g=10m/s2o

(1)下列说法正确的是.

A.应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滑下

8.斜槽轨道必须光滑

C.斜槽轨道末端可以不水平

£>.要使描出的轨迹更好地反映真实运动，记录的点应适当多一些

E.为了比较准确地描出小球运动的轨迹，应该用一条曲线把所有的点连接起来

(2)图2是小球做平抛运动轨迹所描点的一部分，图中方格的边长均为5c〃?,若取g=10m/s2,

则小球运动中水平速度的大小是m/s,小球经过B点时速度的大小是m/so

图1图2

14.某同学用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律。用细线连接质量7ni=480g、爪2=

800g的两物体，跨过光滑轻质小滑轮，在nt1下端拖着的纸带通过打点计时器，让m2从高处

由静止开始下落.实验中打出的一条纸带如图乙所示，。是打下的第一个点，A、B、C、D

是计数点，相邻的两计数点间还有一个点未画出，已知打点计时器频率为50Hz,当地重力加

速度g取l(hn/s2。(计算结果均保留两位小数)

(1)在打下C点时两物体的速度大小外=m/s.

(2)从。点到C点的过程中，系统动能的增加量4Ek=J,系统重力势能的减少量

AEp=Jo

(3)从。点到C点的过程中，系统重力势能的减少量4Ep大于系统动能的增加量/a的可能原

因是：;

(4)若测量出O到各点的距离记为h,并计算出各点的瞬时速度v,作出苏-2gzi图像如图丙

所示，测得图线的斜率为则如=______。

m2

15.宇航员站在一星球表面上，沿水平方向以初速度为从倾斜角为。Vo

的斜面顶端尸处抛出一个小球，测得经过时间［小球落在斜面上的

另一点。，已知该星球的半径为心求：

(1)该星球表面的重力加速度；

(2)该星球的第一宇宙速度.

16.小船匀速横渡一条河流，当船头垂直对岸方向航行时，在出发后lOmin到达对岸下游120〃?

处；若船头保持与河岸成a角向上游航行，出发后12.5min到达正对岸.求：

(1)水流的速度；

(2)小船在静水中的速度、河的宽度以及船头与河岸间的夹角a.

17.如图所示，粗糙水平地面与半径为R=0.5m的粗糙半圆形轨道BCQ相连接，且在同一竖

直平面内，。时BCZ)的圆心，80。在同一竖直线上。质量为m=2kg的小物块在水平面夹37。

角的恒力尸=20N的作用下，由静止开始从A点开始做匀加速直线运动，当小物块运动到B

点时撤去F,小物块沿半圆轨道运动恰好能通过。点，已知AB间的距离为3〃?，小物块与地

面间的〃=0.5og=10m/s2,sin370=0.6,cos37°=0.8求:

(1)小物块运动到B点的速度大小；

(2)小物块运动到B点时对圆弧轨道的压力；

(3)小物块由B到。的过程中克服阻力所做的功。

D

C

AB

答案和解析

1.【答案】A

【解析】解：A、曲线运动的物体的条件，一定受到与速度不在同一直线上的外力作用，故A正

确；

8、物体做曲线运动时，它的加速度方向可以不变，可以变，如匀速圆周运动，故B错误；

C、物体做曲线运动时，某点的速度方向就是通过这一点的曲线的切线方向，而加速度方向一定

不通过这一点的曲线的切线方向，故C错误；

。、物体在垂直于速度方向的合力作用下，速度大小可一直不变；在不垂直于速度方向的合力作

用下，速度大小一定会发生变化，故。错误。

故选：Ao

力是改变物体运动状态的原因，物体做曲线运动的条件是合力与速度不在同一条直线上，速度的

方向与该点曲线的切线方向相同.

本题关键是对质点做曲线运动的条件的考查，匀速圆周运动，平抛运动等都是曲线运动，对于它

们的特点要掌握住.

2.【答案】B

【解析】解：A、对汽车在最高点，根据牛顿第二定律得：

mg-FN=1/1彳,因为尸可＜小9，故汽车处于失重状态。故A错误。

B、设圆锥摆摆长为3圆锥的高度为〃，对小球，重力和拉力的合力提供向心力，根据向心力的

表达式得：

mgtand=ma)2r=ma)2Lsm6

解得：3=P==与。无关，故增大。，但保持圆锥的高度不变，则圆锥摆的角速度不变,

yLcosdyn

故8正确。

C、根据受力分析知两球受力情况相同，即重力相同，筒壁的支持力、向心力大小相等，但转动

半径不同，根据F=m32r知，角速度不同，故C错误。

。、火车转弯超过规定速度行驶时，圆周运动所需要的向心力增大，大于重力和支持力的合力，

有向外运动的趋势，则外轨对外轮缘会有挤压作用，故。错误。

故选：B.

分析每种模型中物体的受力情况，根据合力提供向心力，求出相关的物理量，进行分析即可。

此题考查圆周运动常见的模型，每一种模型都要注意通过受力分析找到向心力，从而根据公式判

定运动情况。

3.【答案】C

【解析】解：4对于。卫星根据牛顿第二定律可知G粤一mg=ma,所以，G与一g=a,故A

RR

错误；

8.根据牛顿第二定律得=my,卫星与地心连线单位时间扫过的面积为S=1vr

联立解得S=3倔而，两卫星半径不同，所以扫过的面积不同。故B错误；

C根据开普勒第三定律，氏c卫星轨道半径的三次方与周期平方之比相等。故C正确；

。.向心力与卫星质量有关，卫星质量未知，无法判断向心力大小关系。O错误。

故选：C。

根据牛顿第二定律与万有引力定律求解相应的表达式，然后根据开普勒第三定律确定周期与半径

的关系

本题考查人造卫星中的一些基本概念与规律，重点是对概念的理解。

4.【答案】D

【解析】解：AB,从整体来看，两物体一起沿斜面以加速度gsinO下滑，再分析A物体受力，除

重力外，还受到竖直向上的支持力和水平向左的摩擦力，由于4物体速度方向与支持力间成钝角，

与摩擦力方向成锐角，故8对A的支持力做负功，摩擦力做正功，故AB错误；

CD,由a=gsin。知B对A的支持力与摩擦力的合力必与重力垂直于斜面方向上的分力相平衡，

即此二力的合力方向必与速度方向垂直，此二力的合力的瞬时功率为零，即二力瞬时功率之和为

零，所以此二力所做总功为零，只有重力做功，机械能守恒，故C错误，。正确；

故选：Do

先根据整体法分析出物体的加速度，再隔离8物体进行分析，结合力和运动方向的角度关系分析

出做功的类型；

根据机械能守恒的条件完成分析；

分析出4物体所受支持力和摩擦力的合力的特点，结合功率的表达式完成分析。

本题主要考查了功的计算问题，解题的关键点是根据整体法和隔离法分析出物体的受力，结合功

的表达式即可定性地分析出力的做功情况。

5.【答案】C

【解析】解：4对小球受力分析，小球受到竖直向下的重力、垂直于斜面斜向上的支持力，支持

力和重力垂直于斜面方向的分力平衡，则小球所受合力为重力沿斜面方向的分力，即F=mgsind,

方向沿斜面向下，小球合力方向与初速度方向垂直，且为恒力，则小球做类平抛运动，运动轨迹

为抛物线。故A错误；

8根据牛顿第二定律，可得a=(=gsinO,故8错误；

C.把小球的实际运动分解为水平方向的匀速直线运动和沿合力方向的初速度为零的匀加速直线运

动，沿斜面方向，工解得1=」石必，故c正确；

。.小球沿水平方向的位移为X=vot

A、B两点间的距离为/8=卜+(焉)2

联立，可得2焉样+后

故。错误。

故选：Co

小球做类平抛运动，轨迹为抛物线；根据牛顿第二定律可以求出加速度大小；根据分运动位移公

式丫=^研2,可以求出小球到达B点的时间，根据分位移合成求解4、B两点间的距离。

本题考查了运动的合成和分解、类平抛运动等知识点。关键首先要先求出小球的加速度，根据类

平抛运动规律，求出运动的时间是解决问题的关键。

6.【答案】AC

【解析】解：C.B点和C点通过皮带传动，具有相同大小的线速度，根据v=ar,知8、C两点

的角速度之比等于半径的反比，所以a-：3c=玲：3=2：1

A点和8点为同轴传动，具有相同的角速度，则得3小3c=2：2：1

故C错误；

£>.根据〃=a)r,如A、8的线速度之比等于半径之比，所以以：VB=3：1

B、C线速度相等，所以以：vB：vc=3：1：1

故。错误；

AB.根据a=/r=a»"得，aA：aB：ac=(v^w^)：(vBa)e)：(vca»c)=6：2：1

故A正确，B错误。

故选：AC.

A、B两点为同轴传动，角速度相同，B、C两点为皮带传动，线速度大小相等，根据u=w,a=32r

即可比较三点的线速度、角速度和加速度之比。

本题考查匀速圆周运动，解题关键是掌握匀速圆周运动线速度、角速度、向心加速度的关系，知

道同轴传动角速度相同，皮带传动线速度大小相同。

7.【答案】D

-3

【解析】解：A根据开普勒第三定律,=匕则半径(半长轴)大的周期大，轨道3半径比轨道2半

长轴大，轨道2半长轴比轨道1半径大,所以在三条轨道中周期从大到小的顺序是3轨道、2轨道、

1轨道，故4错误；

A根据牛顿第二定律知6詈=ma得a=簿，知卫星在轨道1上经过Q点时的加速度等于它在轨

道2上经过。点时的加速度，故B错误;

C.由开普勒第二定律知卫星在轨道2上从M-P-N运动的平均速率比卫星在N-Q-M运动的平

均速率小，所以卫星在M—P-N所需的时间大于从N—Q="的时间，故C错误；

。.根据牛顿第二定律知G罢=爪9得"=胫

知轨道3上的运行速率小于轨道1的运行速率，经过轨道1上。点时需要加速离心，所以，经过

轨道2上Q点时速度大于轨道1的速度，经过轨道2上P点时需要加速离心，所以经过轨道2上

P点时速度小于轨道3的速度，所以在三条轨道中速率最大的时刻为经过2轨道的。点，速率最

小的时刻为经过2轨道上P点，故。正确。

故选：D.

周期大小的判断根据开普勒第三定律，加速度大小的比较根据牛顿第二定律即可求解，卫星在椭

圆轨道运动时间长短确定需要先确定速率大小，根据变轨知识确定速度大小

本题考查变轨、开普勒第三定律与牛顿第二定律，注意理解概念与规律，切不可死记硬背。

8.【答案】A

【解析】解：ABC,根据牛顿第二定律/=考m9根据动能定理，物体的动能增加了4Ek=F*=

^mgh,根据题意可知物体重力的功为时=机。八，做正功，则物体的重力势能减少了mg〃，物体

机械能减少了"mgh，故A正确，故8c错误；

D、根据牛顿第二定律7ng-/=ma=m[g,解得阻力大小为f=gmg,物体克服阻力所做的

功为勿==故C错误；

故选：A。

先由牛顿第二定律求出物体的合力大小，再由动能定理求动能增加量；根据重力做功求重力势能

减少量；由牛顿第二定律求出阻力大小，再求物体克服阻力做功大小。

本题的关键要明确重力势能变化是由重力做功决定，而动能变化是由合力做功决定。

9.【答案】C

【解析】把人的速度分解为垂直于旗杆的速度巧和沿杆的速度

v2,如图%=vsina,此时手握旗杆的位置到0点距离为七，环

故选：Co

V：

10.【答案】B

【解析】解：设A、8两天体的轨道半径分别为4、「2,两者做圆周运动的周期相同，均为了，由

于经过，对两天体，由万有引力提供向心力可得=竽Ar1

mAmB2n

G=小式亍）92

其中d=r1+r2

联立解得犯4+mB=爷~

故8正确，ACD错误；

故选：B。

两颗恒星A、8围绕它们连线上的O点做匀速圆周运动，由相互之间的万有引力提供向心力，两

颗恒星有相同的角速度和周期，结合牛顿第二定律和万有引力定律解决问题。

本题是双星问题，与卫星绕地球运动模型不同，两颗星都绕同一圆心做匀速圆周运动，关要键抓

住双星的条件：角速度和周期均相同。

11.【答案】C

【解析】解：汽车所受阻力是车重的0.2倍，汽车受到的阻力/=kmg=0.2x2x103x10/V=4x

103/V,汽车运动过程所受阻力不变；

4、由功率公式P=F"可知"=Px。，〃一：图象的斜率k=P,由图示图象可知，由b到c过程,

FF

v与:成正比，则汽车的功率尸不变，该过程汽车的速度不断增大，牵引力/不断减小，由牛顿第

二定律得：F-f=ma,由于F不断减小，加速度a不断减小，汽车做加速度不断减小的加速运

动，故A错误；

8、由图示图象可知，在外段:不变，汽车的牵引力F不变，汽车所受合力不变，器材做匀加速

直线运动，由图示图象可知，该阶段J=:X10-3NT,汽车的牵引力F=5000N,由牛顿第二定

F5

律得;F-f=ma,代入数据解得:a=0.5m/s2,由图示图象可知，在b时汽车的速度u=10m/s,

从4到6过程持续时间t=匕==20s,故B错误；

a0.5

C、到6时汽车的功率达到额定功率，汽车的额定功率P^=Fv=5000x10〃=5x104〃=

50kW,故C正确；

。、当汽车功率是额定功率，汽车做匀速直线运动时，汽车的速度最大，汽车做匀速直线运动时

P

设牵引力为尸，由平衡条件得：F-=/=4X103/V,汽车的最大速度：V'=^=^m/s=

p4000

12.5m/s,故。错误。

故选：Co

分析清楚图示图象，判断汽车的运动性质，由「=尸。求出汽车的额定功率；汽车做匀速直线运动

时速度最大，应用平衡条件求出汽车匀速运动时的牵引力，然后根据功率P=Fu求出最大速度.

本题考查了功率公式P=的应用，根据题意与图示图象分析清楚汽车的运动过程是解题的前提

与关键，分析清楚汽车的运动过度与运动性质，应用平衡条件、牛顿第二定律与功率公式P=尸"

即可解题。

12.【答案】D

【解析】

【分析】

当角速度较小时，外物体受到的静摩擦力提供向心力，由匕物体的半径大于〃物体的半径，6所

需的向心力大于a物体的向心力，当匕受到的最大静摩擦力不足以提供向心力时，细线出现拉力。

本题考查圆周运动中力与运动的关系，注意本题中为静摩擦力与绳子的拉力充当向心力，故应注

意静摩擦力是否已达到最大静摩擦力.

【解答】

ab随转盘一起做匀速圆周运动，根据F=n132r可知，h物体的向心力大于a物体的向心力，故6

物体最先达到最大静摩擦力，当角速度比较小时，此时静摩擦力提供向心力，根据/=瓶32%,

22

当6达到最大静摩擦力，此后细线有拉力，则对a：fa'-T=m<Dra,对"T+fb=ma）rb,联

立解得启=6/（%+弓）一%，由于j+小>人则当绳子有张力后，物块a所受的摩擦力随圆

盘角速度的平方Q2）的变化图像斜率大于绳子张力为零时图像斜率，故。正确，ABC错误。

故选：Do

13.【答案】431.52.5

【解析】解：（1）4为使小球初速度相等，应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滑下，故A正确；

8.斜槽轨道没必要必须光滑，故B错误；

C.为保证初速度沿水平方向，斜槽轨道末端要保持水平，故C错误；

D要使描出的轨迹更好地反映真实运动，记录的点应适当多一些，故。正确；

E.为了比较准确地描出小球运动的轨迹，应该用光滑曲线把尽量多的点连接起来，故E错误。

故选：ADo

（2）由图可得，坚直方向

hBC-勾B=gT2

解得7=J°,25"°'15s=0.1s

L=5cm=0.05m,所以初速度为

3L0.15

v0="y==1.5m/s

8点坚直方向速度为

Vy==交m/s=2m/s

解得8点速度为

22

vB-J诏+哆=71.5+2.5m/s=2.5m/s

故答案为：(1)40；(2)1.5；2.5。

保证小球做平抛运动必须通过调节使斜槽的末端保持水平，了解作图法处理数据的注意事项，明

确该实验的具体操作；根据平抛运动的特点，熟练应用运动学中的基本规律来解决平抛运动问题.

在实验中如何实现让小球做平抛运动是关键，同时让学生知道描点法作图线方法；解决平抛实验

问题时，要特别注意实验的注意事项，注意运动学基本规律的应用.

14.【答案】1.120.800.83克服空气阻力做功占

【解析】解：(1)根据匀变速直线运动中间时刻等于这段时间的平均速度，则可得在打下C点时两

物体的速度大小为女=吗衿="互急需Q巾/s，1.12m/s

4/4XU.UZ

(2)根据公式，可得从。点到C点的过程中，系统动能的增加量为

1,(0.48+0.80)x2,

AEk=(恤+m2)vc=------2------1.12/«0.80/

重力势能的减少量为

4Ep=(m2—tni)ghoc=(0.80—0.48)x9.8x0.2656/«0.83/

(3)从。点到C点的过程中，系统重力势能的减少量AEp大于系统动能的增加量/a的可能原因是

克服空气阻力做功。

(4)运动过程中，根据能量守恒可得

1,

z

2(根1+m2)v=(m2-mQg/i

则/-2g九图像的斜率为

m2—恤

~m2+rrii

解得口=出

m21+K

故答案为：(1)1.12；(2)0.80；0.83；(3)克服空气阻力做功；(4)号。

(1)根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出打C点时的速度大小。

(2)根据动能与重力势能的计算公式求解。

(3)物体运动过程要克服阻力做功，机械能有损失。

(4)根据能量守恒定律结合讲一2g/i图像的斜率求得质量的比值。

理解实验原理是解题的前提，应用匀变速直线运动的推论、重力势能与动能的计算公式即可解题；

解题时注意单位换算与有效数字的保留。

15.【答案】解