江西省景德镇市2021-2022学年高一下学期物理期中考试试卷（含答案）

江西省景德镇市2021-2022学年高一下学期物理期中考试试卷姓名：__________班级：__________考号：__________题号一二三四总分评分一、单选题1．以下有关物理学概念或物理学史说法正确的有（）A．匀速圆周运动是速度大小不变的匀变速曲线运动，速度方向始终为切线方向B．开普勒在第谷观察基础上提出了行星运动定律C．牛顿发现了万有引力定律，并用扭秤实验测出了万有引力常量的数值D．行星绕恒星运动轨道为圆形，则它运动的周期平方与轨道半径的三次方之比T22．描述匀速圆周运动的物理量有线速度v、角速度ω、向心加速度a、转速n和周期T等，下列说法正确的是（）A．由公式a=v2r可知，a与r成反比 C．由公式v=ωr可知，v与ω成正比 D．由ω=2πn可知，ω与h成正比3．为了探测某星球，某宇航员乘探测飞船先绕该星球表面附近做匀速圆周运动，测得运行周期为T，然后登陆该星球，测得一物体在此星球表面做自由落体运动的时间是在地球表面同一高度处做自由落体运动时间的一半，已知地球表面重力加速度为g，引力常量为G，则由此可得该星球的质量为（）A．4g3T4Gπ4 B．4．将小球以10m/s的初速从地面竖直向上抛出，取地面为零势能面，小球在上升过程中的动能Ek、重力势能EA．小球的质量为0B．小球上升到2m时，动能与重力势能之差为0.4JC．小球动能与重力势能相等时的高度为2mD．小球受到的阻力（不包括重力）大小为05．如图所示，A、B、C三物体放在旋转水平圆台上，它们与圆台间的动摩擦因数均相同，已知A的质量为2m，B和C的质量均为m，A、B离轴距离为R，C离轴距离为2R。当圆台转动时，三物体均没有打滑，则下列说法不正确的是（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力）（）A．这时C的向心加速度最大B．这时B物体受的摩擦力最小C．若逐步增大圆台转速，B比A先滑动D．若逐步增大圆台转速，C比B先滑动6．太空中存在一些离其他恒星较远的、由质重相等的三颗星组成的三星系统，通常可忽略其他星体对它们的引力作用。已观测到稳定的三星系统存在两种基本的构成形式：一种是三颗星位于同一直线上，两颗星围绕中央星在同一半径为R的圆轨道上运行：另一种形式是三颗星位于边长为L的等边三角形的三个顶点上，并沿外接于等边三角形的圆形轨道运行。设这三个星体的质量均为M，并设两种系统的运动周期相同，引力常量为G，则（）A．直线三星系统中甲星和丙星的线速度相同B．直线三星系统的运动周期为T=4πRC．三角形三星系统中星体间的距离为L=D．三角形三星系统的线速度大小为v=二、多选题7．我国发射的“天宫一号”和“神舟八号”在对接前“天宫一号”的运行轨道高度为350km，“神舟八号”的运行轨道高度为343km。它们的运行轨道均视为圆周，则（）A．“天宫一号”比“神舟八号”速度小B．“天宫一号”比“神舟八号”周期长C．“天宫一号”比“神舟八号”角速度大D．“天宫一号”比“神舟八号”加速度大8．如图所示，小球m在竖直放置的光滑圆形管道内做圆周运动，下列说法中正确的有（）A．小球通过最高点的最小速度为0B．小球通过最高点时受到管的作用力可能大于重力C．小球在水平线ab以下管道中运动时，外侧管壁对小球一定有作用力D．小球在水平线ab以上管道中运动时，内侧管壁对小球一定有作用力9．火车以半径r=900m转弯，火车质量为8×105kg，轨道宽为l=1.4m，外轨比内轨高h=14cmA．若火车在该弯道实际运行速度为25m/s，仅内轨对车轮有侧压力B．若火车在该弯道实际运行速度为40m/s，仅外轨对车轮有侧压力C．若火车在该弯道实际运行速度为30m/s，内、外轨对车轮都有侧压力D．若火车在该弯道实际运行速度为30m/s，内、外轨对车轮均无侧压力10．按照我国整个月球探测活动的计划，在第一步“绕月”工程圆满完成各项目标和科学探测任务后，第二步是“落月”工程。已在2013年以前完成。假设月球半径为R，月球表面的重力加速度为g0，飞船沿距月球表面高度为3R的圆形轨道Ⅰ运动，到达轨道的A点时点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达轨道的近月点B时再次点火进入月球近月轨道Ⅲ绕月球做圆周运动。下列判断正确的是（）A．飞船在轨道Ⅰ上的运行速率v=B．飞船在A点处点火变轨时，速度增大C．飞船从A到B运行的过程中加速度增大D．飞船在轨道Ⅲ绕月球运动一周所需的时间T=2π三、实验题11．如图所示为研学小组的同学们用圆锥摆验证向心力表达式的实验情景。将一轻细线上端固定在铁架台上，下端悬挂一个质量为m的小球，将画有几个同心圆周的白纸置于悬点下方的水平平台上，调节细线的长度使小球自然下垂静止时恰好位于圆心处。用手带动小球运动使它在放手后恰能在纸面上方沿某个画好的圆周做匀速圆周运动。调节平台的高度，使纸面贴近小球但不接触。若忽略小球运动中受到的阻力，重力加速度为g。（1）小球做匀速圆周运动所需的向心力由____提供；A．小球所受绳子的拉力B．小球所受的重力C．小球所受拉力和重力的合力（2）在某次实验中，小球沿半径为r做匀速圆周运动，用秒表记录了小球运动n圈的总时间t，则小球做此圆周运动的向心力大小Fn=（用m、n、t、r及相关的常量表示）。用刻度尺测得细线上端悬挂点到画有圆周纸面的竖直高度为h，那么对小球进行受力分析可知，小球做此圆周运动所受的合力大小F=12．某物理兴趣小组利用光电门探究动能定理的实验装置如图所示，小车上的挡光板的宽度为d，小车出发点A到光电门位置B间的距离为l。使小车从起点由静止开始运动，光电计时器记录小车上挡光板通过光电门的时间为t。已知小车和小车上的挡光板的总质量为M，钩码的总质量为m，重力加速度大小为g，各接触面均光滑。（答案均用题中给出物理量符号表示）（1）小车通过光电门时的瞬时速度大小为，此时小车和钩码组成的系统的动能为。（2）在小车由静止释放至运动到光电门的过程中，小车和钩码组成的系统所受合力做的功为。（3）若在误差允许的范围内，等式成立，则可认为该过程系统动能定理成立。四、解答题13．质量m=1.5×103kg、发动机额定功率P=80kW的汽车在平直公路上行驶，汽车行驶过程中所受阻力大小恒为f=2×103N。求：（1）求汽车能达到的最大速度vm；（2）若汽车以大小a=2m/s2的加速度匀加速启动，求汽车启动后第4s末发动机的功率P′。14．如图所示，一质量为0.1kg的小球，用40cm长的细绳拴住在竖直面内作圆周运动，（1）小球恰能通过圆周最高点时的速度多大？（2）小球以3m/（3）当小球在圆周最低点时，绳的拉力为5N，则此时小球速度多大？15．2019年诺贝尔物理奖的一半授予詹姆斯·皮伯斯（JamesPeebles）以表彰他“在物理宇宙学方面的理论发现”，另一半授予了米歇尔·马约尔(MichelMayor)和迪迪埃·奎洛兹(DidierQueloz)，以表彰他们“发现了一颗围绕太阳运行的系外行星”。对宇宙探索一直是人类不懈的追求。现假设有这样模型：图示为宇宙中一恒星系的示意图，A为该星系的一颗行星，它绕中央恒星O的运行轨道近似为圆．已知引力常量为G，天文学家观测得到A行星的运行轨道半径为R0，周期为T0，求：（1）中央恒星O的质量M是多大？（2）长期观测发现A行星每隔t0时间其运行轨道便会偏离理论轨道少许，天文学家认为出现这种现象的原因可能是A行星外侧还存在着一颗未知的行星B（假设其运行的圆轨道与A在同一平面内，且与A的绕行方向相同）．根据上述现象和假设，试求未知行星B的运动周期和轨道半径．

答案解析部分1．【答案】B【解析】【解答】A．匀速圆周运动的加速度方向能够变化，是变加速曲线运动，A错误；B．开普勒在第谷的观察基础上提出了行星运动定律，B符合题意；C．卡文迪许利用扭秤测出了万有引力常量，C不符合题意；D．行星绕恒星运动的轨迹为椭圆，D不符合题意。故答案为：B。

【分析】匀速圆周运动其加速度方向时刻改变属于变加速曲线运动；卡文迪许利用实验测量出了引力常量的大小；行星绕恒星运动的轨迹为椭圆。2．【答案】D【解析】【解答】A．由公式a=可知，当线速度一定时，a与r成反比，A不符合题意；B．由公式a=可知，当角速度一定时，a与r成正比，B不符合题意；C．由公式v=ωr可知，当半径一定时，v与ω成正比，C不符合题意；D．由ω=2πn可知，2π是恒量，ω与h成正比，D符合题意。故答案为：D。

【分析】利用其向心加速度的表达式可以判别其加速度与半径的关系；利用其角速度和转速的表达式可以判别转速和角速度的关系。3．【答案】A【解析】【解答】在地球上做自由落体运动有：h＝12gt2，在该星球上做自由落体运动有：h＝12g′t′而t′＝t2，解得：g′=4g；在星球表面根据万有引力提供向心力得：解得：M=4故答案为：A.【分析】重力加速度g是天体运动研究和天体表面宏观物体运动研究联系的物理量．本题要求学生掌握两种等式：一是在星球表面物体所受重力等于其吸引力；二是物体做匀速圆周运动其向心力由引力提供．4．【答案】D【解析】【解答】A．由图知，小球上升的最大高度为h=4m，在最高点时，小球的重力势能E得m=A不符合题意；B．由图可知，在h=2m处，小球的重力势能是2J，动能是2.C．设小球动能和重力势能相等时的高度为H，此时有mgH=由动能定理有−fH−mgH=由图知1联立解得H=C不符合题意；D．根据除重力以外其他力做的功W则有−fh=由图知EE又h=4m解得f=0D符合题意。故答案为：D。

【分析】利用重力势能的表达式可以求出小球的质量，利用其重力势能的大小及动能的大小可以求出两者的差值；利用其重力势能和动能相等可以求出小球对应的高度；利用其功能关系结合机械能的变化量可以求出阻力的大小。5．【答案】C【解析】【解答】A．三个物体圆周运动的加速度相同，向心加速度为a=即半径越大，向心加速度越大，所以这时C的向心加速度最大，A正确，不符合题意；B．摩擦力提供向心力f=由于B物体的质量和到轴距离的乘积最小，所以B物体受到的摩擦力最小，B正确，不符合题意；CD．当最大静摩擦力提供向心力时μ得ω=谁先滑动与物体质量无关，只与到轴的距离有关，所以C物体最先滑动，A、B一起滑动。C错误，符合题意；D正确，不符合题意。故答案为：C。

【分析】利用其三个物体角速度相等，结合半径的大小可以比较向心加速度的大小；利用向心力的大小可以比较摩擦力的大小；利用牛顿第二定律可以求出三个物体发生滑动的角速度大小进而判别哪个物体先发生滑动。6．【答案】B【解析】【解答】A．直线三星系统中甲星和丙星角速度相同，运动半径相同，由v=ωR甲星和丙星的线速度大小相等，方向不同，A不符合题意；B．万有引力提供向心力G得T=4πRB符合题意；C．两种系统的运动周期相同，根据题意可得，三星系统中任意星体所受合力为F=2则F=M轨道半径r与边长L的关系为L=解得L=C不符合题意；D．三角形三星系统的线速度大小为v=得v=D不符合题意。故答案为：B。

【分析】利用其三星模型中各星体角速度相等可以判别线速度大小相等方向不同；利用其引力提供向心力可以求出直线三星系统运动的周期；利用其三角形三星系统的合力提供向心力可以求出其轨道半径与边长的关系；利用其周期和半径的大小可以求出三角形三星系统的线速度大小。7．【答案】A,B【解析】【解答】A．万有引力提供向心力，由牛顿第二定律可知G可知v=因“天宫一号”比“神舟八号”轨道半径大，速度小，A符合题意；B．由运动学公式T=2πrv“天宫一号”比“神舟八号”轨道半径大，周期长，B符合题意；C．由运动学公式ω=2πT“天宫一号”比“神舟八号”轨道半径大，角速度小，C不符合题意；D．由牛顿第二定律可得G可得a=G“天宫一号”比“神舟八号”轨道半径大，加速度小，D不符合题意。故答案为：AB。

【分析】利用引力提供向心力结合轨道半径的大小可以比较周期、线速度、角速度和向心加速度的大小。8．【答案】A,B,C【解析】【解答】A．在最高点，由于外管或内管都可以对小球产生弹力作用，当小球的速度等于0时，内管对小球产生弹力，大小为mg，故最小速度为0，故A符合题意；B．小球通过最高点的速度值分情况讨论，若0≤v<gR，则内壁提供支持力向上，有可知F内若v=gR时，F=0若2gR≥v>则有0<F若v>2gR时，则外壁提供支持力向下，有则F外综上可知小球通过最高点时受到管的作用力可能大于重力，故B符合题意；C．小球在水平线ab以下管道运动，由于沿半径方向的合力提供做圆周运动的向心力，所以外侧管壁对小球一定有作用力，故C符合题意；D．小球在水平线ab以上管道中运动时，当速度非常大时，内侧管壁没有作用力，此时外侧管壁有作用力，当速度比较小时，内侧管壁有作用力，故D不符合题意。故答案为：ABC。

【分析】对处在不同位置的物体进行受力分析，结合此时物体的速度，利用向心力公式求解物体对轨道的压力。9．【答案】A,B,D【解析】【解答】火车拐弯时不受轮缘的挤压时，靠重力和支持力的合力提供向心力，其受力如图根据牛顿第二定律得mg因θ很小，则有tan联立得vA．实际速度25m/s小于v0时，重力和支持力的合力大于向心力，此时内轨对车轮轮缘施加压力，故A符合题意；B．实际速度40m/s大于v0时，重力和支持力的合力不够提供向心力，此时外轨对车轮轮缘施加压力，故B符合题意；CD．实际速度30m/s等于v0时，靠重力和支持力的合力刚好提供向心力，方向水平指向圆心，则内外两侧铁轨所受轮缘对它们的压力均恰好为零，故C不符合题意，D符合题意。故答案为：ABD。

【分析】对汽车进行受力分析，汽车在拐弯的时候，重力和支持力的合力提供向心力，结合汽车的速度和向心力公式分析求解即可。10．【答案】A,C,D【解析】【解答】A．飞船在轨道Ⅰ上，月球的万有引力提供向心力G在月球表面的物体，万有引力等于重力，得G解得v=故A符合题意；B．在圆轨道实施变轨成椭圆轨道远地点是做逐渐靠近圆心的运动，要实现这个运动必须万有引力大于飞船所需向心力，所以应给飞船减速，从而减小所需的向心力，则变轨时速度减小，故B不符合题意；C．飞船在轨道Ⅱ上做椭圆运动，根据牛顿第二定律可知G因A到B的过程距离r变小，则加速度逐渐增大，故C符合题意；D．对近月轨道的卫星有m解得T=2π故D符合题意。故答案为：ACD。

【分析】卫星离地球越近，线速度越大，环绕周期越短，同时动能增加，势能减小，总的机械能减小，结合选项分析即可；卫星离地球远近，线速度越大，环绕周期越短，受到的万有引力就比较大，所以加速度就比较大。11．【答案】（1）C（2）m4π【解析】【解答】（1）小球受重力、绳的弹力做匀速圆周运动，则向心力由重力和弹力的合力提供。故答案为：C；（2）小球运动周期为T=向心力大小F由几何关系可知F得F=

【分析】（1）小球受到重力和弹力的作用做匀速圆周运动；

（2）利用小球运动的时间可以求出周期的大小，结合向心力与周期的关系可以求出向心力的表达式；利用其力的合成可以求出其小球受到的合力大小。12．【答案】（1）dt；（2）mgl（3）mgl=【解析】【解答】（1）遮光板通过光电门的平均速度近似等于瞬时速度v=动能为E（2）系统所受合力为钩码的总重力，则做功为W