2021-2022学年湖北省高一（下）期中物理试卷（附答案详解）

202L2022学年湖北省高一（下）期中物理试卷

1.如图所示，轻绳一端系一小球，另一端固定于。点，在。点正

下方的p点钉一颗钉子，使悬线拉紧与竖直方向成一角度必然

后由静止释放小球，当悬线碰到钉子时（）

①小球的瞬时速度突然变大

②小球的加速度突然变大

③小球做圆周运动所需的向心力突然变大

④悬线所受的拉力突然变大.

A.①③④B.②③④C.①②④D.①②③

2.为了对火星及其周围的空间环境进行探测，我国预计于2011年10月发射第一颗火

星探测器“萤火一号”.假设探测器在离火星表面高度分别为九［和电的圆轨道上运

动时，周期分别为7；和石.火星可视为质量分布均匀的球体，且忽略火星的自转影响,

万有引力常量为G.仅利用以上数据，可以计算出（）

A.火星的质量B.“萤火一号”的质量

C.火星对“萤火一号”的引力D.火星表面的重力加速度

3.如图所示，可视为质点的、质量为小的小球，在半径为R的竖

直放置的光滑圆形管道内做圆周运动，下列有关说法中正确的

是（）

A.小球能够到达最高点时的最小速度为0

B.小球能够通过最高点时的最小速度为g闻

C.如果小球在最低点时的速度大小为庖瓦则小球通过最低点时对管道的外壁的作用

力为6mg

D.如果小球在最高点时的速度大小为2闻,则此时小球对管道的内壁的作用力为

4.如图所示，为表演杂技“飞车走壁”的示意图。演员骑摩托车

在一个圆桶形结构的内壁上飞驰，做匀速圆周运动。图中a、b

两个虚线圆表示同一位演员骑同一辆摩托，在离地面不同高度

处进行表演的运动轨迹。不考虑车轮受到的侧向摩擦，下列说

法中正确的是（）

A.在a轨道上运动时角速度较大

B.在a轨道上运动时线速度较大

C.在a轨道上运动时摩托车对侧壁的压力较大

D.在a、b轨道上运动时摩托车和运动员所受的向心力相等

5.地球同步卫星离地心距离为r,运行速度为%,加速度为心,地球赤道上的物体随

地球自转的加速度为。2,第一宇宙速度为外，地球半径为R，则以下正确的是（）

A空=（乎B谓=（乎C.

6.如图所示，当小车4以恒定的速度"向左运动时，对于B

物体，下列说法正确的是（）

A.匀加速上升

B.8物体受到的拉力大于B物体受到的重力

C.匀速上升

D.B物体受到的拉力等于B物体受到的重力

7.对于做匀速圆周运动的物体，以下说法正确的是（）

A.速度和加速度均不变B.速度不变，加速度为零

C.速度和加速度均改变D.速度改变，加速度不变

8.如图所示为皮带传动装置，右轮的半径为r,a是它边缘

上的一点，左侧是一轮轴，大轮的半径是4r,小轮的半

径是2r,b点和c点分别位于小轮和大轮的边缘上，在传

动过程中皮带不打滑，贝H）

A.a点和c点的向心加速度大小相等B.b点和c点的线速度大小相等

C.a点和c点的线速度大小相等D.a点和b点的角速度大小相等

9.若河水的流速大小与水到河岸的距离有关，河中心水的流速最大，河岸边缘处水的

流速最小.现假设河的宽度为120nb河中心水的流速大小为5m/s,船在静水中的

速度大小为3/n/s,则下列说法中正确的是（）

A.船渡河的最短时间是24s

B.要使船渡河时间最短，船头应始终与河岸垂直

C.船在河水中航行的轨迹是一条直线

D.要使船渡河行程最短，船头应与上游河岸成53。行驶

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10.小明撑一雨伞站在水平地面上，伞面边缘点所围圆形的半径为R,现将雨伞绕竖直

伞杆以角速度3匀速旋转，伞边缘上的水滴落到地面，落点形成一半径为r的圆形，

当地重力加速度的大小为9,根据以上数据可推知伞边缘距地面的高度应为（）

A0（产-R2）r9（户-/?2）g（r-R）2n9产

A23?R2a232r2J2O>2RU-2O）2R2

11.测定木块与长木板之间的动摩擦因数时，采用如图1所示的装置，图中长木板水平

固定.

（1）实验过程中，电火花计时器应接在______（选填“直流”或“交流”）电源上，

调整定滑轮高度，使.

（2）已知重力加速度为g,测得木块的质量为祛码盘和祛码的总质量为m,木块

的加速度为a,则木块与长木块间动摩擦因数〃=.（用题中所给物理量符号

表示）

（3）如图2所示为木块在水平木板上带动纸带运动打出的一条纸带的一部分，0、1、

2、3、4、5、6为计数点，相邻两计数点间还有4个打点未画出，从纸带上测出x1=

3.18cm,x2—4.52cm,x5—8.42cm,%=9.70czn.则木块加速度大小a=

m/s2.（结果保留三位有效数字）

12.在“探究平抛运动的运动规律”的实验中，可以描绘出

小球平抛运动的轨迹，实验简要步骤如下：

4.让小球多次从_____位置上滚下，在一张印有小方格

的纸上记下小球碰到铅笔笔尖的一系列位置，如图中a、

b、c、d所示.

8.安装好器材，注意调整斜槽末端，使其，记下平抛初位置0点和过。点的

竖直线.

C.取下白纸以。为原点，以竖直线为y轴建立坐标系，用平滑曲线画平抛运动物体

的轨迹.

（1）完成上述步骤，将正确的答案填在横线上；

(2)上述实验步骤的合理顺序是；

(3)已知图中小方格的边长3则小球平抛的初速度为%=(用L、g表示).

13.如图所示，水平传送带水平段长1=3m,两皮带轮半3

径均为r=5cm,距地面高度h=3.2m,此时传送带Q

静止。与传送带等高的光滑平台上，有一个可看成质

点的小物体以外的初速度滑上传送带，从传送带的右端飞出做平抛运动，水平射程

是1.6小。己知物块与传送带间的动摩擦因数为0.2,取重力加速度g为10rn/s2,求：

(1)物体的初速度见?

(2)保持其它条件不变，为使物块作平抛运动的水平射程最大，则皮带轮至少应以

多大的角速度转动？

(3)如要使物体的水平射程为2.4m,皮带轮的角速度是多少？

14.“神舟”六号载人飞船在空中环绕地球做匀速圆周运

动，某次经过赤道的正上空P点时，对应的经线为西经

157.5啜，飞船绕地球转一圈后，又经过赤道的正上空

P点，此时对应的经线为经度180。.已知地球半径为R,

地球表面的重力加速度为9,地球自转的周期为％.

(1)求载人飞船的运动周期；

(2)求飞船运行的圆周轨道离地面高度九的表达式.(用为、g和R表示).

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15.如图所示，一个人用一根长1m,只能承受46N拉力的绳子，拴

着一个质量为Mg的小球，在竖直平面内做圆周运动。已知圆心

。离地面h=6小，转动中小球在最低点时绳子恰好断了(取重力

加速度g为lOm/s?)。求：

(1)绳子断时小球运动的角速度多大？

(2)小球落地时速度的大小？

某中子星的质量大约与太阳的质量相等，为2x103°kg,但是它的半径才不过10km,(

已知引力常量为G=6.67X10TiNm2/kg2,43=1.1，«^=3.6)求：

(1)此中子星表面的自由落体加速度。

(2)此中子星的第一宇宙速度。

答案和解析

1.【答案】B

【解析】解：由静止释放小球，当悬线碰到钉子时，速度大小不变，由摆长变短，导致

向心加速度变大，向心力也变大，则拉力变大，

故选：B

小球在下摆过程中，受到线的拉力与小球的重力，由于拉力始终与速度方向相垂直，所

以它对小球不做功，只有重力在做功.当碰到钉子瞬间，速度大小不变，而摆长变化，

从而导致向心加速度变化，拉力变化.

小球摆到最低点虽与钉子相碰，但没有能量的损失，所以小球仍能达到原来的高度.

2.【答案】AD

【解析】解：4、万有引力提供探测器做圆周运动所需的向心力，G肃卜=m（R+

2

心）的2,G-^-=mQR+h2）（^）,联立两方程，可求出火星的质量和半径。故A

正确。

B、“萤火一号”绕火星做圆周运动，是环绕天体，在计算时被约去，所以无法求出

“萤火一号”的质量。故B错误。

C、因为无法求出“萤火一号”的质量，所以无法求出火星对“萤火一号”的引力。

故C错误。

D、根据万有引力等于重力G^=rng,可求出火星表面的重力加速度。故。正确。

故选：AD.

根据万有引力提供探测器做圆周运动所需的向心力，G等=mr（与/，列两方程组，可

求出火星的质量和半径.根据万有引力等于重力G^=mg,可求出火星表面的重力加

速度.环绕天体的质量在计算时约去，无法求出.

解决本题的关键掌握万有引力提供向心力，G等=mr（与产和万有引力等于重力=

mg.

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3.【答案】AC

【解析】解：4、B圆形管道内能支撑小球，小球能够通过最高点时的最小速度为0.故4

正确，B错误。

„2

、重力和支持力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律，有：N-mg=mg

CR

解得：N—mg+=mg=6mg；

根据牛顿第三定律，球对管道的压力大小为6mg,故C正确；

。、设管道对小球的弹力大小为F,方向竖直向下。由牛顿第二定律得

mg+F=v=2y[gR,代入解得F=3mg>0,方向竖直向下。

根据牛顿第三定律得知：小球对管道的弹力方向竖直向上，即小球对管道的外壁有作用

力，故。错误。

故选：AC.

圆形管道内能支撑小球，小球能够通过最高点时的最小速度为0.小球在最高点时的速度

大小为2闻时，由牛顿第二定律求出小球受到的管道的作用力大小和方向，再由牛顿

第三定律分析小球对管道的作用力。在最低点时的速度大小为庖^&;时，同样根据牛

顿第二定律求出小球受到的管道的作用力大小和方向。

本题中圆管模型与轻杆模型相似，抓住两个临界条件：一是小球恰好到达最高点时，速

度为零；二是小球经过最高点与管道恰好无作用力时速度为新。

4.【答案】BD

【解析】解：力、以任摩托车为研究对象，作出力图，如图。设侧壁与竖直方向的夹角

则根据牛顿第二定律，

得？ngcotJ=77132L得到3=叵踵，J相同，r大，则㈤大，故在a轨道上运动时角速

r

度较小。故A错误。

B、mgcotO=m—

解得u=y/grcot6

r大，则u大，则在a轨道上运动时线速度较大。故3正确。

C、设侧壁对车的支持力为风，则由图得到

氏=粉，因两车质量相等，故尸N大小相等。故C错误。

。、向心力/^=mgtan。，因两车质量相等，故尸九大小相等。故。正确

故选：BD。

任选一摩托车作为研究对象，根据匀速圆周运动的合力提供向心力的特点，分析受力情

况，作出力图，根据牛顿第二定律得到线速度与半径的关系，可比较它们的大小。

本题是圆维摆类型，支持力和重力的合力提供物体的向心力。对于几个相似情况的比较，

往往以任意情况情况为例研究，得到一般的公式，然后比较大小。

5.【答案】D

【解析】解：AB,因为同步卫星的周期等于地球自转的周期，所以角速度相等，根据

a-ra)2^,言=".故AB错误；

CD、根据万有引力提供向心力智=m先，解得"陛，则"=代，故。正确；C

2

rryrv2y]r

错误。

故选：Do

同步卫星的周期与地球的自转周期相同，根据a=r/2得出同步卫星和随地球自转物体

的向心加速度之比，根据万有引力提供向心力得出第一宇宙速度与同步卫星的速度之比.

解决本题的关键知道同步卫星和随地球自转的物体角速度相等，同步卫星以及贴近地球

表面运行的卫星靠万有引力提供向心力.

6.【答案】B

【解析】解：将小车的速度沿绳子方向和垂直于绳子方向分

解，

设绳子与水平方向的夹角为a根据平行四边形定则有："绳=

vcos6,而沿绳子方向的分速度等于8物体的速度，在小车向

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左运动的过程中，。减小，则u都增大，所以物体8加速上升，但不是匀加速，物体B的

加速度方向向上，根据牛顿第二定律，知B物体受到的拉力大于B物体受到的重力，故

ACC错误，8正确。

故选：B。

将小车的速度沿绳子方向和垂直于绳子方向分解，根据平行四边形定则求出物体的速度,

从而判断物体的运动情况，根据牛顿第二定律比较拉力和8的重力大小。

解决本题的关键是知道汽车的速度是沿绳子方向和垂直于绳子方向速度的合速度，运用

速度的分解法分析物体的运动情况。

7.【答案】C

【解析】解：匀速圆周运动的线速度和加速度的大小不变，方向时刻改变。所以速度和

加速度均改变。

故选：Co

匀速圆周运动的线速度的大小不变，方向时刻改变.加速度大小不变，方向时刻改变.

解决本题的关键知道匀速圆周运动的线速度的大小不变，方向时刻改变.

8.【答案】A

【解析】解：力、根据a=r/2得，c点的向心加速度是b点的2倍，根据a=吐知，a的

r

向心加速度是b的2倍，所以a、c两点的向心加速度大小相等，故A正确；

B、a、b两点的线速度大小相等，b、c两点的角速度相等，根据。=厂3,c的线速度大

于b的线速度，故B错误；

C、a、b的线速度大小相等、b、c的角速度相同，根据"=ra),知b、c的线速度之比为

1：2,所以a、c线速度之比为：va：vc=1：2,故C错误；

D、a、b的线速度大小相等，根据〃知角速度不等，故。错误。

故选：4。

皮带传动和共轴转动问题，解题时要明确共轴转动的各点角速度相等，靠传送带传动轮

子上的各点线速度大小相等，根据D=a=r32可知各点线速度、角速度和向心加

速度的大小。解决本题的关键知道线速度、角速度、向心加速度与半径的关系。

解决本题的关键知道线速度、角速度、向心加速度与半径的关系，以及知道共轴转动的

各点角速度相等，靠传送带传动轮子上的点线速度大小相等。

9.【答案】B

d120

【解析】解：4、当静水速的方向与河岸垂直时，渡河时间最短，t=^=^s=40s.故

4错误，B正确.

C、船在垂直河岸方向做匀速直线运动，在沿河岸方向，由于水流速在变，做变速运

动，两合运动的轨迹是曲线.故C错误.

。、由于水流速在变，静水速的方向保持与上游河岸成53。不变，渡河的行程不能达

到最小.故。错误.

故选B.

将船的运动分解为沿河岸方向和垂直于河岸方向，当静水速的方向与河岸垂直时，渡河

时间最短.根据两分运动的运动情况判断合运动的轨迹.

解决本题的关键将船的运动分解为沿河岸方向和垂直于河岸方向，知道当静水速的方向

与河岸垂直时，渡河时间最短.

10.【答案】A

【解析】解：南点甩出后做平抛运动，

竖直方向有：h=\gt2,t=后

水平方向初速度为雨伞边缘的线速度，所以为=3R

雨点甩出后水平方向做匀速直线运动，x=v0t=3R后

伞边缘上的水滴落到地面，落点形成一半径为r的圆形，根据几何关系可知水平距离为:

X=y/r2—R2

所以—R2=3啜

0(/一吟

解得：h

2a>2R2

故选：Ao

物体做平抛运动，我们可以把平抛运动分解为水平方向上的匀速直线运动，和竖直方向

上的自由落体运动来求解，两个方向上运动的时间相同.

本题就是对平抛运动规律的考查，平抛运动可以分解为在水平方向上的匀速直线运动，

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和竖直方向上的自由落体运动来求解.

11.【答案】交流；细线与长木板平行；的黑吗1.30

【解析】解：(1)实验过程中，电火花计时器应接在交流电源上；实验前应调整定滑轮

高度，使细线与长木板平行.

(2)对木块、祛码盘和祛码组成的系统，由牛顿第二定律得：mg-kiMg=(M+m)a,

(3)相邻两计数点间还有4个打点未画出，所以相邻的计数点之间的时间间隔为0.1s,

33、1V.八rznn%5一%】+36-%20.0842—0.0318+0.0970—0.04521/?

根据运动学1公式得：△x=砒2,a=募=-----前y》--------X1.o3n0m/s2.

故答案为：(1)交流；细线与长木板平行；(2严工+叱(3)1.30.

(1)打点计时器使用交流电源；为使木块受到的拉力等于细线的拉力，应使细线平行于

木板；

(2)对木块、祛码盘和祛码进行受力分析，运用牛顿第二定律求出木块与长木板间动摩

擦因数.

(3)利用匀变速直线运动的推论，可计算出打出某点时纸带运动的加速度.

要知道打点计时器的结构、工作原理、使用注意事项，正确选择研究对象，应用牛顿第

二定律即可求出动摩擦因数；要掌握应用匀变速直线运动推论求加速度的方法.

12.【答案】同一末端切线水平BAC2演

【解析】解：(1)①保证小球做的是同一个运动，所以必须保证从同一位置释放，为保

证小球做的是平抛运动，所以必须要让斜槽末端水平.即：使其斜槽末端切线水平；

(2)实验步骤是：①安装器材；②释放小球做实验；③取下白纸画图求解，所以顺序为：

BAC；

(3)根据匀变速直线运动的规律可得：Ah=L=gt2,

水平方向：x=vot

解得：Vo=2yfgL<.

故答案为：4同一；B、末端切线水平；(2)B4C；(3)2历。

AB,明确实验原理，明确实验中的具体操作步骤以及实验注意事项;

(2)根据操作顺序进行分析；

(3)根据连续相等时间内的位移之差是一恒量求出相等的时间间隔，结合水平位移和时

间求出初速度。

本题考查验证平抛运动的实验，解决本题的关键知道平抛运动在水平方向和竖直方向上

的运动规律，结合运动学公式和推论进行求解。

13.【答案】解：(1)物体从传送带的右端飞出做平抛运动，则平抛运动的时间为：t=

隹=l^s=0.8s

qgq1。

初速度为：％="芸m/s=2m/s

LU.O

物体滑上传送带后做匀减速运动，对此运用动能定理得：

1,1,

-fimgL-

得：v0=J评+24gL

解得，v0=4m/So

(2)要使水平射程最大，物体在皮带上一直做加速运动，

根据谱一诏=2出代入数据可得：%=2am/s

则传送带的转动的最小角速度为：3="=震=40V7rad/So

(3)要使物体的水平射程为2.4m,则平抛运动的初速度为：

%。

v2=f=/M/S=3m/s<

所以物体滑上传送带也做匀减速运动，当速度减至%时，与传送带做匀速运动，则传送

带的速度也为外，则皮带轮的角速度是：

v3

0)=—2=——rad/s=60rad/s

v0.05

答：(1)物体的初速度是4rn/s；

(2)保持其它条件不变，为使物块作平抛运动的水平射程最大，则皮带轮至少应以

40>/7rad/s的角速度转动；

(3)如要使物体的水平射程为2.4m,皮带轮的角速度是60rad/s。

【解析】(1)物体从传送带的右端飞出做平抛运动，由高度和水平射程求出平抛运动的

初速度，由动能定理求出物体的初速度火。

(2)平抛运动的时间一定，当物体在传送带一直加速时，获得的速度最大，平抛运动的

水平射程最大，由动能定理求出加速得到的最大速度，再求出平抛运动的最大水平射程。

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(3)由平抛运动规律求出物体的水平射程为2.4根时的初速度，物体滑上传送带时，先减

速至与传送带速度相同时，两者一起匀速运动，则知传送带速度与平抛运动的初速度相

同。

本题是平抛运动与动能定理的综合应用，要能分析出物体在传送带上的运动情况，判断

出平抛运动的初速度与传送带的关系。对于平抛运动，高度一定时运动时间是一定的。

14.【答案】解：(1)飞船转一周，地球转动=180。-157.5。

知飞船运动周期为T=悬"=

ooUlo

(2)用r表示飞船圆轨道半径，M表示地球质量，m表示飞船质量，T表示飞船运行的周

期，由万有引力定律和牛顿定律得

「Mm47r2公

G—=m-r①

对地球表面上的物体m0，有

「Mm小

m()g=0②

其中r=R+九

由①②解得轨道高度h=3鬻^一R

即飞船运行的圆轨道离地高度为h=3需三-R

10247T/

【解析】因题目中是将神舟”六号载人飞船与地球自转周期相比较，有时间和角度的关

系求出飞船的周期；根据万有引力定