2023-2024学年江西省南昌市新建二中高一（上）开学物理试卷（含解析）

第=page11页，共=sectionpages11页2023-2024学年江西省南昌市新建二中高一（上）开学物理试卷一、单选题（本大题共7小题，共35.0分）1.下列关于向心力的说法正确的是(

)A.物体由于做圆周运动而产生一个向心力

B.向心力不改变匀速圆周运动物体的速度

C.匀速圆周运动的物体其向心力就是它所受的合外力

D.做匀速圆周运动物体其向心力是不变的2.从某一高度以2m/s的初速度水平抛出一物体，落地时的速度为4m/A.0.2s B.0.1s C.33.如图所示，物体以恒定的速率沿圆弧做曲线运动，下列对它运动分析正确的是(

)A.因为它的速率恒定不变，做匀速运动

B.该物体受的合外力一定不等于零

C.该物体受的合外力可能等于零

D.它的加速度方向与速度方向有可能在同一直线上

4.如图所示，某同学疫情期间在家锻炼时，对着墙壁练习打乒乓球，球拍每次击球后，球都从空中同一位置斜向上飞出，其中有两次球在不同高度分别垂直撞在竖直墙壁上，不计空气阻力，则球在这两次从飞出到撞击墙壁前(

)

A.在空中飞行的时间可能相等 B.飞出时的初速度竖直分量可能相等

C.飞出时的初动能可能相等 D.撞击墙壁的速度大小可能相等5.如图所示，下列有关生活中圆周运动实例分析，其中说法正确的是(

)

A.甲图中，汽车通过凹形桥的最低点时，速度不能超过gR

B.乙图中，“水流星”匀速转动过程中，在最低处水对桶底的压力最大

C.丙图中，火车转弯超过规定速度行驶时，内轨对内轮缘会有挤压作用

D.丁图中，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、6.2022年10月31日，“梦天实验舱”发射任务取得圆满成功！中国空间空间站将形成三舱“T”字型基本构型。假定空间站在距地面450km高度处做理想的匀速圆周运动，某时刻“北斗”系统中的中轨道卫星A与空间站相距最近如图所示，该中轨道卫星A距地面高度为2.1×107m，地球半径为6.4×106m，卫星A和空间站的运行轨道在同一平面内且运行方向相同，则从图示位置往后开始计数(A.7次 B.8次 C.9次 D.14次7.如图，海王星顺时针绕太阳沿椭圆轨道运动，P为近日点，Q为远日点，M、N为轨道短轴的两个端点，运行的周期为T0。若只考虑海王星和太阳之间的相互作用，则海王星在从P经过M、Q到N的运动过程中(

)

A.从P到M所用的时间等于T04

B.海王星在P点加速度小于Q点的加速度

C.从P到Q阶段，速率逐渐变大

二、多选题（本大题共3小题，共15.0分）8.如图所示，AC、BC两绳系一质量为m=0.1kg的小球，AC绳长L=2m，两绳的另一端分别固定于轴的A、B

A.2

rad/s B.2.5

rad/s C.9.如图所示，从倾角为θ的斜面的顶点O以水平速度v0抛出一个小球，经时间t后落在斜面上的A点，A、O的竖直距离为h，小球落到斜面上时速度的方向与斜面的夹角为α，若以2v0的速度将其沿水平方向抛出，不计空气阻力，斜面足够长，则下列分析正确的是(

)

A.飞行时间为2t

B.落点离顶点的竖直距离为2h

C.落到斜面上时速度的方向与斜面的夹角仍为α

D.10.竖直平面内固定的光滑圆轨道外侧，一小球以某一水平速度v0从最高点A出发沿圆轨道运动，至B点时脱离轨道，最终落在水平面上的C点，不计空气阻力，重力加速度为g，圆轨道半径为R，下列说法正确的是(

)A.经过A点时，小球对圆轨道压力小于其重力

B.经过B点时，小球的加速度方向指向圆心

C.水平速度v0<gR

D.三、实验题（本大题共2小题，共18.0分）11.探究向心力大小F与小球质量m、角速度ω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。已知小球在挡板A、B、C处做圆周运动的轨迹半径之比为1：2：1。

(1)在这个实验中，利用了______(填“理想实验法”“等效替代法”或“控制变量法”)来探究向心力的大小与小球质量m、角速度ω和半径r之间的关系。

(2)探究向心力的大小与圆周运动半径的关系时，应选择两个质量______(填“相同”或“不同”)的小球，分别放在挡板C与______(填“挡板A”或“挡板B”)处，同时选择半径______(填“相同”或“不同”)的两个塔轮。

(3)若放在长槽和短槽的三个小球均为质量相同的钢球，皮带所在塔轮的半径为1：1，逐渐加大转速，左右标尺露出的红色、白色等分标记之比会______12.用如图甲所示装置研究平抛运动。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上。钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点飞出，落在水平挡板MN上。由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点。

(1)下列实验条件必须满足的有______。

A.斜槽轨道光滑

B.斜槽轨道末端水平

C.挡板高度等间距变化

D.每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球

(2)为定量研究，建立以水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系。

a.取平抛运动的起始点为坐标原点，将钢球静置于Q点，钢球的______(选填“最上端”“最下端”或者“球心”)对应白纸上的位置即为原点：在确定y轴时______(选填“需要”或者“不需要”)y轴与重锤线平行。

b.若遗漏记录平抛轨迹的起始点，也可按下述方法处理数据：如图乙所示，在轨迹上取A、B、C三点，AB和BC的水平间距相等且均为x，测得AB和BC的竖直间距分别是y1和y2，则y1y2______1四、简答题（本大题共1小题，共3.0分）13.开普勒用二十年的时间研究第谷的行星观测数据，分别于1609年和1619年发表了下列定律：

开普勒第一定律所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。

开普勒第二定律对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等。

开普勒第三定律所有行星轨道的半长轴a的三次方跟它的公转周期T的二次方的比都相等，即a3T2=k，k是一个对所有行星都相同的常量。

(1)在研究行星绕太阳运动的规律时，将行星轨道简化为一半径为r的圆轨道

a.如图1所示，设行星与太阳的连线在一段非常非常小的时间Δt内，扫过的扇形面积为ΔS。求行星绕太阳运动的线速度的大小v，并结合开普勒第二定律证明行星做匀速圆周运动；(提示：扇形面积=12×半径×弧长)

b.请结合开普勒第三定律、牛顿运动定律，证明太阳对行星的引力F与行星轨道半径r的平方成反比。

(2)牛顿建立万有引力定律之后，人们可以从动力学的视角，理解和解释开普勒定律。已知太阳质量为MS、行星质量为MP、太阳和行星间距离为L、引力常量为G，不考虑其它天体的影响。

a.通常认为，太阳保持静止不动，行星绕太阳做匀速圆周运动。请推导开普勒第三定律中常量k的表达式：

b.实际上太阳并非保持静止不动，如图2所示，太阳和行星绕二者连线上的O点做周期均为T0的匀速圆周运动。依照此模型，开普勒第三定律形式上仍可表达为五、计算题（本大题共2小题，共20.0分）14.如图所示，一个固定在竖直平面上的光滑半圆形管道，管道里有一个直径略小于管道内径的小球，小球在管道内做圆周运动，从B点脱离管道后做平抛运动，落在管道底端A点左侧距离s=10m处。已知半圆形管道的半径R=2.5m，小球可看成质点且其质量m=0.5kg，取重力加速度大小g=10m/s2。求：

(15.如图所示，常见的圆形餐桌的中部是一个半径为r=1.5m的圆玻璃盘，圆玻璃盘是可以绕中心轴转动的。本题近似认为圆玻璃盘与餐桌在同一水平面内，且两者之间的间隙可忽略不计。一只茶杯放置在圆玻璃盘边缘，茶杯与圆玻璃盘间的动摩擦因数为μ1=0.6，茶杯与餐桌间的动摩擦因数为μ2=0.225。设茶杯与圆盘、茶杯与餐桌之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取10m/s2。

答案和解析1.【答案】C

【解析】解：A、物体做圆周运动就需要有向心力，向心力是由外界提供的，不是物体本身产生的．故A错误．

B、向心力总是与速度方向垂直，对物体不做功，不能改变速度的大小，但改变速度的方向．故B错误．

C、做匀速圆周运动的物体其向心力就是其所受的合外力，故C正确．

D、向心力方向始终指向圆心，方向时刻在改变，则向心力是变化的．故D错误．

故选：C

物体做圆周运动就需要有向心力，向心力是由外界提供的，不是物体产生的．向心力改变速度的方向，不改变速度的大小．做匀速圆周运动的物体向心力是由合外力提供的．向心力的方向时刻改变，向心力也改变．

本题考查对向心力的理解能力．向心力不是什么特殊的力，其作用产生向心加速度，改变速度的方向，不改变速度的大小．2.【答案】C

【解析】解：由于平抛运动是水平方向上的匀速直线运动与竖直方向上的自由落体运动的合运动，

故任意时刻的速度是这两个分运动速度的合速度，当一个物体从某一确定的高度以v0的初速度水平抛出，已知它落地时的速度为v，

故v是物体运动的末速度，由速度的分解法则可知，vy2=v2−v02，∴3.【答案】B

【解析】解：A、物体运动的轨迹为曲线，速度的方向不断变化，虽然速率不变，但是变速运动，故A错误；

BC、既然是曲线运动，它的速度的方向必定是改变的，所以曲线运动一定是变速运动，受到的合外力一定不等于0，故B正确，C错误；

D、所有做曲线运动的物体，所受的合外力一定与瞬时速度方向不在一条直线上，或加速度方向与瞬时速度方向不在一条直线上，故D错误。

故选：B。

物体运动轨迹是曲线的运动，称为“曲线运动”.当物体所受的合外力和它速度方向不在同一直线上，物体就是在做曲线运动。

4.【答案】C

【解析】解：AB.将乒乓球的运动逆过程处理，即为平抛运动，两次竖直高度不同，根据：t=2hg，可知两次运动时间一定不同。再根据vy=gt，可知初速度在竖直方向分量一定不同，故AB错误；

D.两次撞击墙壁的速度大小等于水平分速度。两次水平射程(x)相等，但两次运动的时间不同，根据vx=xt，可知两次撞击墙壁的速度大小一定不相等，故D错误；

5.【答案】B

【解析】解：A、甲图中，汽车通过凹形桥的最低点时加速度竖直向上，处于超重状态，速度大小可以超过gR，故A错误；

B、乙图中，“水流星”匀速转动过程中，在最低处桶底对水的支持力为FN1，则由牛顿第二定律得FN1−mg=mv2R

得FN1=mv2R+mg

由牛顿第三定律得，水对桶底的压力大小为F′N1=mv2R+mg

在最高处桶底对水的压力为FN2，则FN26.【答案】A

【解析】解：空间站的轨道半径r1=R+h1=6.4×106m+4.50×105m=6.85×106m

北斗卫星中轨道卫星A的轨道半径r2=R+h2=6.4×106m+2.1×107m=2.74×107m

可得r1r2=14

根据开普勒第三定律7.【答案】D

【解析】解：AC、根据椭圆轨道的对称性可知，从P到Q所用的时间等于T02，而根据开普勒第二定律可知，近日点的速率大于远日点的速率，即从P点到Q点的过程中，海王星的环绕速率在逐渐减小，由此可知海王星从P到M所用的时间小于T04，而从M到Q的时间大于T04，故AC错误；

B、万有引力即为海王星所受的合力，由牛顿第二定律有

GMmr2=ma

可得

a=GMr2

可知离中心天体越远，r越大，加速度越小，则可知海王星在P点加速度大于Q点的加速度，故B错误；

D、根据开普勒第三定律

a3T2=k

即环绕太阳运行的行星，其椭圆轨道半长轴的立方与公转周期的平方之比，是一个与中心天体太阳的质量有关的常数，故D正确。

故选：D。

根据海王星在PM段和MQ段的速率大小比较两段过程中的运动时间，从而得出8.【答案】BC【解析】解：当上绳绷紧，下绳恰好伸直但无张力时，小球受力如下图

由牛顿第二定律得：mgtan30°=mω12r；

又有：r=Lsin30°

解得：ω1=1033rad/s；

9.【答案】AC【解析】解：AB、设小球从A点O点水平方向的位移为x，则有：tanθ=hx

竖直方向有：h=12gt2，水平方向有：x=v0t

代入数据可得：t=2v0tanθg，初速度变为2v0，可知运动时间变为2t，则落点离顶点的竖直距离变为原来的4倍，即4h，故A正确，B错误；

10.【答案】AC【解析】解：A、小球在A点时，根据牛顿第二定律得：mg−N=mv2r，可得：小球受到的支持力小于其重力，即小球对圆轨道压力小于其重力，故A正确。

B、小球在B点刚离开轨道，则小球对圆轨道的压力为零，只受重力作用，加速度竖直向下，故B错误。

C、小球在A点时合力沿竖直方向，在B点时合力也沿竖直方向，根据牛顿第二定律得：mg−N=mv2r，可得v0=(mg−N)Rm<gR，故11.【答案】控制变量法

相同

挡板B

相同

不变

【解析】解：(1)在这个实验中，利用了控制变量法来探究向心力的大小F与小球质量m、角速度ω和半径r之间的关系。

(2)探究向心力的大小与圆周运动半径的关系时，应保持质量不变，所以应选择两个质量相同的小球；分别放在挡板C与挡板B处，同时应保持运动的角速度相同，因为相同半径的塔轮，线速度大小相同时角速度相同，所以选择半径相同的两个塔轮。

(3)根据向心力公式F向=mω2r

因为塔轮的半径为1：1，逐渐加大转速，各小球运动的角速度相同，同时三个小球质量相同，所以各小球所受向心力之比即为运动的半径之比，比值大小不变，即左右标尺露出的红色、白色等分标记之比不变。

故答案为：(1)控制变量法；(212.【答案】BD

球心

需要

>

x【解析】解：(1)ABD、为了能画出平抛运动轨迹，首先保证小球做的是平抛运动，所以斜槽轨道不一定要光滑，但必须是水平的。同时要让小球总是从同一位置释放，这样才能找到同一运动轨迹上的几个点；故A错误，BD正确；

C、档板只要能记录下小球下落在不同高度时的不同的位置即可，不需要等间距变化；故C错误；

(2)a、小球在运动中记录下的是其球心的位置，故抛出点也应是小球静置于Q点时球心的位置；故应以球心在白纸上的位置为坐标原点；小球在竖直方向为自由落体运动，故y轴必须保证与重锤线平行；

b、如果A点是抛出点，则在竖直方向上为初速度为零的匀加速直线运动，则AB和BC的竖直间距之比为1：3；

但由于A点不是抛出点，故在A点已经具有竖直分速度，故竖直间距之比大于1：3；

由于两段水平距离相等，故时间相等，

根据y2−y1=gt2可知：t=y2−y1g，

则初速度为：v=13.【答案】解：(1)a.根据扇形面积公式可得，Δt时间内行星扫过的扇形面积为ΔS=12rvΔt

解得v=2ΔSrΔt

根据开普勒第二定律，对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等，即ΔSΔt为常量，则行星绕太阳运动的线速度大小v也为常量，所以行星做匀速圆周运动。

b.设行星质量为m，根据题意可知行星的圆周运动由太阳对行星的引力F提供向心力，根据牛