2021-2022学年天津市第二十一中学高一下学期期中试卷物理试题（解析版）

天津市第二十一中学2021-2022学年度第二学期高一物理期中学情调研试卷一、单选题1.关于物理科学史或行星的运动，下列说法正确的是（）A.卡文迪许测出了万有引力常量，从而使牛顿被称为“第一位称量地球的人”B.万有引力定律中的比例系数G，与中心天体质量有关C.相同时间内，火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积D.火星与木星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方【答案】D【解析】【分析】【详解】A．卡文迪许通过实验测出了万有引力恒量，被称为能“称量地球质量”的人，故A错误；B．万有引力定律中的比例系数G是常量，与中心天体质量无关，故B错误；C．开普勒第二定律对每一个行星而言，太阳与行星的连线在相同时间内扫过的面积相等，是对同一个行星而言，故相同时间内，火星与太阳连线扫过的面积不等于木星与太阳连线扫过的面积，故C错误；D．若行星的公转周期为T，则常量k与行星无关，与中心天体有关，即火星与木星公转周期的平方之比等于它们轨道半长轴的立方之比，故D正确。故选D。2.下列关于功、功率的说法，正确的是（）A.只要力作用在物体上，则该力一定对物体做功B.由P=知，只要知道W和t就可求出任意时刻的功率C.摩擦力一定对物体做负功D.由P=Fv知，当汽车发动机功率一定时，牵引力与速度成反比【答案】D【解析】【详解】只有同时满足功的两个条件，力才做功，即：物体受力，同时在力的方向上发生了位移，故A错误；公式P=W/t只能计算平均功率，不能计算瞬时功率，故B错误；恒力做功的表达式W=FScosα，滑动摩擦力的方向与物体相对运动方向相反，但与运动方向可以相同，也可以相反，物体受滑动摩擦力也有可能位移为零，故可能做负功，也可能做正功，也可以不做功；静摩擦力的方向与物体相对运动趋势方向相反，但与运动方向可以相同，也可以相反，还可以与运动方向垂直，故静摩擦力可以做正功，也可以做负功，也可以不做功，故C错误；据P=Fv可知，当功率恒定时，牵引力与速度成反比，故D正确．故选D．点睛：解答此题的关键是：①理解做功的两个必要因素：作用在物体上的力；物体在力的方向上通过的距离．二者缺一不可；②理解平均功率和瞬时功率的概念，会用控制变量法讨论；③同时要明确恒力做功的求法．3.某高中开设了糕点制作的选修课，小明同学在体验糕点制作“裱花”环节时，他在绕中心匀速转动的圆盘上放了一块直径8英寸（20cm）的蛋糕，在蛋糕上每隔4s均匀“点”一次奶油，蛋糕一周均匀“点”上15个奶油，则下列说法正确的是（）A.圆盘转动的转速约为2πr/minB.圆盘转动的角速度大小为rad/sC.蛋糕边缘的奶油线速度大小约为m/sD.蛋糕边缘的奶油向心加速度约为m/s2【答案】B【解析】【详解】A．蛋糕上每隔4s均匀“点”一次奶油，蛋糕一周均匀“点”上15个奶油，则圆盘转一圈的周期T=60s，故转速为1r/min，故A错误；B．由角速度故B正确；C．蛋糕边缘奶油线速度大小v=ωr=故C错误；D．蛋糕边缘的奶油向心加速度a=ω2r=m/s2=m/s2故D错误。故选B。4.杂技演员表演“水流星”，在长为0.9m的细绳的一端，系一个与水的总质量为m=0.5kg的盛水容器，以绳的另一端为圆心，在竖直平面内做圆周运动，如图所示，若“水流星”通过最高点时的速率为3m/s，则下列说法正确的是（）A.“水流星”通过最高点时，有水从容器中流出B.“水流星”通过最高点时，绳的张力及容器底部受到的压力均为零C.“水流星”通过最高点时，处于完全失重状态，不受力的作用D.“水流星”通过最高点时，绳子的拉力大小为5N【答案】B【解析】【分析】【详解】ABD．当水对桶底压力为零时有m1g=m1解得由于“水流星”通过最高点的速度为3m/s，知水对桶底压力为零，不会从容器中流出，对水和桶分析，有T+mg=m解得T=0，知此时绳子的拉力为零，故B正确，AD错误。C．“水流星”通过最高点时，仅受重力，处于完全失重状态，故C错误。故选B。5.2016年8月16日，我国首颗量子科学实验卫星“墨子”成功进入离地面高度为500km的预定圆形轨道，实现了卫星和地面之间的量子通信。此前我国成功发射了第23颗北斗导航卫星G7，G7属地球静止轨道卫星，下列说法正确的是（）A.“墨子”的运行速度大于7.9km/s B.北斗G7可定点于南通正上方C.“墨子”的周期比北斗G7小 D.“墨子”的向心加速度比北斗G7小【答案】C【解析】【详解】A．是卫星贴近地球表面运行做匀速圆周运动的最大速度，即第一宇宙速度，根据万有引力提供向心力解得“墨子”的轨道半径大于地球半径，所以“墨子”的运行速度小于7.9km/s，A错误；B．G7位于赤道上空，南通不在赤道上，B错误；C．根据万有引力提供向心力解得G7的轨道半径大于“墨子”的轨道半径，所以“墨子”的周期比北斗G7小，C正确；D．万有引力提供向心加速度解得G7的轨道半径大于“墨子”的轨道半径，“墨子”的向心加速度比北斗G7大，D错误。故选C。6.汽车匀速驶上山坡，下列说法中错误的是（）A.汽车所受合外力对汽车所做的功为零B.如发动机输出功率为P，汽车上坡摩擦力为f，则汽车上坡的最大速度C.摩擦力与重力对汽车做负功，支持力对汽车不做功D.当发动机输出功率为恒定时，车速越大，牵引力越小【答案】B【解析】【详解】A．汽车匀速驶上山坡，汽车所受合外力对汽车所做的功为零，故A正确；B．如发动机输出功率为P，汽车上坡摩擦力为f，则汽车上坡的最大速度故B错误；C．摩擦力与重力对汽车做负功，支持力对汽车不做功，故C正确；D．当发动机输出功率为恒定时，根据车速越大，牵引力越小，故D正确。本题选错误的，故选B。7.宇宙中，两颗靠得比较近的恒星，只受到彼此之间的万有引力作用互相绕转，称为双星系统。在浩瀚的银河系中，多数恒星都是双星系统。设某双星系统A、B绕其连线上的O点做匀速圆周运动，如图所示。若，则（）A.星球A的质量大于B的质量B.星球A的线速度等于B的线速度C.双星间距离一定，双星的质量越大，其转动周期越大D.双星的质量一定，双星之间的距离越大，其转动周期越大【答案】D【解析】【详解】A．根据万有引力提供向心力mAω2rAO=mBω2rBO，rAO>rBO所以mA<mB，即A的质量一定小于B的质量，故A错误；B．双星运动的角速度相等，由v=ωr可知：因为rAO>rBO，所以vA>vB，故B错误；CD．设两星体间距为L，根据万有引力提供向心力公式得又因为解得由此可知双星距离一定，双星总质量越大，其转动周期越小，双星的总质量一定，双星之间的距离越大，其转动周期越大，故C错误，D正确。故选D。8.美国的NBA篮球赛非常精彩，吸引了众多观众。经常有这样的场面：在临终场0.1s的时候，运动员把球投出且准确命中，获得比赛的胜利。如果运动员投篮过程中对篮球做功为W，出手高度与篮筐的高度差为h，球的质量为m，空气阻力不计，则篮球进筐时的动能为（）A.W+mgh B.W-mgh C.mgh-W D.-mgh-W【答案】B【解析】【详解】根据动能定理篮球从开始到出手过程从出手到进框解得故选B。二、多选题9.有关圆周运动的基本模型，下列说法正确的是（）

A.如图a，汽车通过拱形桥最高点时对桥的压力大于自身重力B.如图b所示是一圆锥摆模型，增大θ，但保持圆锥摆的高度不变，则小球的角速度变大C.如图c，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位置小球所受筒壁的支持力与在B位置时所受支持力大小相等D.如图d，火车转弯超过规定速度行驶时，外轨和轮缘间会有挤压作用【答案】CD【解析】【详解】A．题图a中，汽车通过拱形桥最高点时，重力和支持力的合力提供向心力，即可见，由牛顿第三定律知此时汽车对桥的压力小于自身重力，故A错误；B．题图b中，设小球的角速度为ω，圆锥摆高度为h，则根据牛顿第二定律有mgtanθ=mω2htanθ所以当增大θ且h不变时，ω不变，故B错误；C．题图c中，A、B与圆锥顶点连线和竖直方向的夹角大小相同，支持力的竖直分力平衡重力所以在A位置小球所受筒壁的支持力与在B位置时所受支持力大小相等，故C正确；D．题图d中，火车转弯超过规定速度行驶时，重力和轨道支持力的合力不足以提供火车所需向心力，所以外轨和轮缘之间会存在挤压作用，故D正确。故选CD。10.随着我国登月计划的实施，我国宇航员登上月球已不是梦想；假如我国宇航员登上月球并在月球表面附近以初速度v0竖直向上抛出一个小球，经时间t后回到出发点。已知月球的半径为R，万有引力常量为G，则下列说法正确的是（）A.月球表面的重力加速度为B.月球的质量为C.宇航员在月球表面获得的速度就可能离开月球表面围绕月球做圆周运动D.宇航员在月球表面附近绕月球做匀速圆周运动的绕行周期为【答案】BD【解析】【详解】A．小球在月球表面做竖直上抛运动，根据匀变速运动规律有可得故A错误；B．物体在月球表面上时，由重力等于地月球的万有引力有可得月球的质量为故B正确；C．宇航员离开月球表面，围绕月球做圆周运动至少应获得的速度大小等于月球的第一宇宙速度大小，根据万有引力提供向心力则有可得故C错误；D．宇航员乘坐飞船在月球表面附近绕月球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力则有可得故D正确；故选BD。11.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，将卫星送入同步圆轨道3，轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点，如图所示。则卫星在各轨道上正常运行时，以下说法正确的是（）

A.卫星在轨道3上的速度小于在轨道1上的速度B.卫星在轨道3上的P点的速度大于在轨道2上经过P点时的速度C.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Q点时的加速度D.卫星在轨道2上运动的周期大于在轨道3上运动的周期【答案】ABC【解析】【详解】A．根据可得可知卫星在轨道3上的速度小于在轨道1上的速度，A正确；B．卫星从轨道2上的P点进入轨道3需要加速，故卫星在轨道3上的P点的速度大于在轨道2上经过P点时的速度，B正确；C．卫星在轨道1上经过Q点时所受的万有引力大小等于它在轨道2上经过Q点时所受的万有引力大小，所以卫星在轨道1上经过Q点时的加速度等于它在轨道2上经过Q点时的加速度，C正确；D．根据开普勒第三定律则卫星在轨道2上运动周期小于在轨道3上运动的周期，D错误。故选ABC。12.如图所示，有A、B两个行星绕同一恒星O做圆周运动，旋转方向相同，A行星的周期为T1，B行星的周期为T2，在某一时刻两行星第一次相遇（即两行星距离最近），则（）A.经过时间t=T2+T1，两行星将第二次相遇B.经过时间t=，两行星将第二次相遇C.经过时间t=•，两行星第一次相距最远D.经过时间t=，两行星第一次相距最远【答案】BC【解析】【详解】AB．据开普勒第三定律知多转动一圈时，第二次追上，有解得故A错误，B正确；CD．多转动半圈时，第一次相距最远，有解得故C正确，D错误。故选BC。13.如图所示，一水平方向足够长的传送带以恒定的速度沿顺时针方向转动，传送带右端有一个与传送带等高的光滑水平面，一物体以恒定的速率沿直线向左滑上传送带后，经过一段时间又返回光滑水平面，速率为，则在整个运动过程中，下列说法正确的是（）A.若，则B.若时，摩擦力对物体做功零C.若时，则传送带与物体摩擦生热为D.其中在物体向左运动过程中，传送带与物体摩擦生热【答案】BD【解析】【详解】A.如果v1＞v2，由于传送带足够长，物体匀减速向左滑行，直到速度减为零，然后物体会在滑动摩擦力的作用下向右匀加速，返回时物体会一直向右匀加速，根据对称性，知当速度大小增大到等于v2时，物体恰好离开传送带，则有v3=v2，故A错误；B.如果v1＞v2，由上分析知v3=v2，根据动能定理，摩擦力对物体做功为W==0故B正确；CD.若v1＞v2时，设物体所受的摩擦力大小为f，物体向左运动的加速度大小a=，时间t1=，物体向左运动的位移x1=，传送带的位移x2=v1t1=，摩擦生热Q1=f（x1+x2）=+mv1v2；物体向右运动时，运动时间为t2=，物体向右运动的位移x3==，传送带的位移x4=v1t2=，摩擦生热Q2=f（x4-x3）=mv1v2-，传送带与物体摩擦生热共为Q=Q1+Q2=2mv1v2，故C错误，D正确．三、计算题14.在某星球表面轻绳约束下的质量为m的小球在竖直平面内做圆周运动，小球在最高点时绳子拉力为F1，在最低点时绳子拉力为F2．假设星球是均匀球体，其半径为R，已知万有引力常量为G，不计一切阻力，求：（1）求星球表面重力加速度；（2）求该星球的密度．【答案】（1）（2）【解析】【详解】（1）设最高点和最低点速度大小分别为v1、v2，绳子的长度设为L，最高点根据向心力公式有：①在最低点根据向心力公式有：②最高点到最低点过程中只有重力做功，机械能守恒，有：

③联立①②③得：F2-F1=6mg所以：g=（2）在星球表面重力等于万有引力，有：④得：=

⑤联立可得：=15.一物体（可视为质点）在离地面高的A点沿曲面轨道由静止开始下滑，并以的速度从B点进入水平轨道，而后再从C点进入竖直放置的半圆形轨道并沿其内侧运动，且物体恰好能经过圆轨道的最高点E。已知物体的质量，圆轨道的直径与垂直，圆形轨道内侧光滑，半径，物体经过B、C两处时无机械能损失，。求：（1）从A到B的过程中，阻力对物体所做的功；（2）物体经过半圆形轨道的最低点C时，对轨道压力