山东省德州市2021-2022学年高一下学期物理期中考试试卷（含答案）

山东省德州市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．如图为小区门禁道闸，道闸匀速转动抬起的过程，对杆上的某点，以下物理量中不变的是（）A．线速度 B．角速度 C．加速度 D．向心力2．关于功和功率的概念，下列说法正确的是（）A．功是标量，但功有正、负，说明功有方向B．由P=WC．由P=Fv可知，当汽车的速度一定时，若牵引力F变小，则汽车的功率变小D．由P=Wt可知，只要知道时间3．下列运动过程中，物体的机械能守恒的是（）A．火箭点火加速升空阶段B．铅球在空中做抛体运动C．物体沿着粗糙的斜面加速下滑D．拉着物体沿着光滑斜面匀速上升4．一物体同时受F1、F2、F3、F4四个力的作用，其中F1和F4垂直，在某运动过程中，这四个力对物体做的功分别为30J、A．力F2B．力F2C．力F4D．这四个力的合力对物体做的总功为05．中国空间站第二次太空授课于2022年3月23日取得圆满成功。空间站轨道可简化为高度约400km的圆轨道，认为空间站绕地球做匀速圆周运动。在400km的高空也有非常稀薄的空气，为了维持空间站长期在轨道上做圆周运动，需要补充能量。下列说法中正确的是（）A．假设不补充能量，空间站将做离心运动B．假设不补充能量，空间站与地球系统的机械能将减小C．空间站的运行速度可以大于地球的第一宇宙速度D．空间站中的航天员处于完全失重状态，因此不受重力6．近年来热气球在航空体育和娱乐活动方面得到广泛的应用。中国热气球运动开展十多年来，正越来越受到人们的欢迎，企业家和飞行爱好者都从不同角度关注这项时髦运动的发展。如图所示，在某次热气球表演赛中，总质量为300kg（质量保持不变）的热气球从静止开始、以0.5m/s2的加速度匀加速竖直向上运动了10m。不计空气阻力，g取A．重力对热气球做的功为3×B．浮力对热气球做的功为2.85×C．合力对热气球做的功为1.5×D．热气球的机械能增加了3.15×7．“月地检验”是想验证“地球与月球间的作用力”与“地球对苹果的吸引力”是同种性质的力。在已知月地距离约为地球半径60倍的情况下，需要验证（）A．月球表面的自由落体加速度约为地球表面的1B．苹果在月球表面受到的引力约为在地球表面的1C．月球公转的加速度约为苹果落向地面加速度的1D．地球吸引月球的力约为地球吸引苹果的力的18．对教材中圆周运动的图片，下列分析正确的是（）A．如图a，汽车通过拱桥的最高点时，速度越大，对桥的压力越大B．如图b，一圆锥摆在水平面内做匀速圆周运动，若改变绳长，而保持圆锥的高不变，则圆锥摆的角速度随着θ的增大而增大C．如图c，在固定的光滑圆锥筒内，同一小球先后在A、B位置做匀速圆周运动，则小球在A位置处所受筒壁的支持力大于在B位置处所受的支持力D．如图d，火车转弯时若超过规定速度行驶，外轨对火车轮缘会有挤压作用二、多选题9．某只走时准确的时钟，分针与时针由转动轴到针尖的长度之比是1.4：1。分针与时针的角速度分别记作ω1和ω2，分针针尖与时针针尖的线速度分别记作v1A．ω1：ωC．v1：v10．如图所示，一轻质细线一端固定在O点，另一端拴一小球。现将细线拉直且水平，从位置A静止释放小球，在小球运动到最低点B的过程中，不计空气阻力，下列说法正确的是（）A．细线对小球的拉力逐渐增大B．小球所受合力提供小球做圆周运动的向心力C．细线拉力的功率逐渐增大D．小球所受重力的功率先增大再减小11．2021年10月14日18时51分，我国成功发射首颗太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”。羲和号绕地球飞行的轨道视为圆轨道，轨道离地面高度为517km，该轨道经过地球的南北极且圆心是地心，能够24小时连续对太阳进行观测。已知地球同步卫星离地面的高度为35786km，对于羲和号和地球同步卫星，下列说法正确的是（）A．羲和号轨道平面可能与地球同步卫星轨道平面重合B．羲和号绕地球运行的线速度大于地球同步卫星的线速度C．羲和号绕地球做匀速圆周运动的加速度大于地球同步卫星的加速度D．羲和号绕地球做匀速圆周运动的周期大于地球同步卫星的周期12．质量m=1kg的玩具电动汽车在平直的赛道上由静止启动，图像甲表示玩具车运动的速度与时间的关系，图像乙表示玩具车牵引力的功率与时间的关系。两幅图像中只有甲图2~12s内为曲线，图像的其余部分均为直线。设玩具车在运动过程中所受阻力不变，在12s末玩具车的速度恰好达到最大。则下列说法正确的是（）A．玩具车受到的阻力为1.5NB．玩具车所受的最大牵引力为3NC．2s~12s过程中玩具车牵引力做的功为180JD．玩具车在做变加速运动过程中的位移大小为51m三、实验题13．如图为“感受向心力”的实验装置图：用一根轻质细绳一端栓一个物块（如小球或软木塞）在光滑水平桌面上抡动细绳使物块做匀速圆周运动。（1）下列说法错误的是___________。A．物块的加速度恒定不变B．细绳拉力提供物块做圆周运动的向心力C．物块转动半径不变时，物块转动越快，手感受到的拉力越大D．若增大物块的质量而转动的快慢和半径不变，手感受到的拉力变大（2）用长短不同、承受最大拉力相同的两根绳子各栓着一个质量相同的小球，若两个小球以相同的角速度转动，则绳容易断（填“长”或“短”）；若两个小球以相同的线速度转动，则绳容易断（填“长”或“短”）。14．某实验小组利用如图装置进行“验证机械能守恒定律”的实验。（1）下列说法正确的是___________A．实验中，应该先释放重物再接通打点计时器电源B．实验中可以不测重物的质量C．应选用质量较大的重物，使重物和纸带所受的重力远大于它们所受的阻力D．应选用质量较小的重物，使重物的惯性小一些，下落时更接近于自由落体运动（2）若甲同学按实验要求，规范操作，选出合适的纸带进行测量，量得连续三个计数点A、B、C到第一个点O的距离如图所示（相邻两点时间间隔为0.02s），O为打点计时器打出的第一个点。当地重力加速度g=9.80m/s2，重物质量为0.50kg，那么打下点B时重物的动能为J，从O到B的过程中重力势能的减少量为（3）乙同学用vB2=2ghOB计算出打下点B（4）在实验中，丙同学根据自己实验测得的数据，通过计算发现，重物在下落过程中，重物动能的增加量略大于重力势能的减少量。若实验测量与计算均无错误，则出现这一问题的原因可能是___________A．重物的质量偏大 B．交流电源的电压偏高C．交流电源的频率小于50Hz D．重物下落时受到的阻力过大四、解答题15．北京时间2021年5月19日12时03分，我国在酒泉卫星发射中心用“长征四号”乙运载火箭，成功将“海洋二号”卫星送入预定轨道，发射任务获得圆满成功。已知卫星入轨后绕地球做匀速圆周运动的轨道半径为r、运行周期为T，地球表面的重力加速度为g，引力常量为G。求：（1）“海洋二号”做匀速圆周运动的向心加速度的大小a；（2）地球的半径R。16．某同学学习匀速圆周运动知识后，制作了一个小实验，如图所示，一不可伸长的细轻绳穿过固定的光滑细管，两端分别拴着小球A和B，让小球A绕细管的中心轴在水平面内做匀速圆周运动，稳定时连接小球A的细绳与竖直方向的夹角α=53°，小球A的球心到细管上端管口的距离L=37.5cm，g取10m/s2，sin53°=0.8（1）小球A和B的质量之比是多少？（2）小球A的线速度大小是多少？17．钢架雪车被誉为冰雪运动中的“F1赛车”，北京冬奥会中钢架雪车部分赛道简图如图所示，半径R=90m的圆弧PQ与一倾斜直轨道QM相切于Q点，P为圆弧最低点，倾斜直轨道与水平面间的夹角θ=37°，运动员俯卧在雪车上沿轨道滑动，运动员和雪车的总质量m=100kg，经过最低点P时，对轨道的压力为2000N，再经过Q点时的速度vQ=20m/s。已知雪车与倾斜直轨道QM之间的动摩擦因数μ=0.025，取重力加速度g=10m/s2，（1）求钢架雪车经最低点P时的速度大小；（2）求从最低点P运动到Q点过程中，钢架雪车克服轨道摩擦力做的功；（3）若雪车到达直轨道最高点M时速度刚好减为零，则QM轨道的长度为多少？（计算结果保留两位小数）18．如图所示，一轻弹簧左端固定，弹簧处于原长时，右端点在O点位置。质量为m=1kg的物块A（可视为质点）以初速度v0=2m/s从O点右方的P点处向左运动，与弹簧接触后压缩弹簧，将弹簧右端压到O'点位置后，A又被弹簧弹回，A离开弹簧后，恰好回到P点。已知OP间的距离L=0.3m，物块A与水平面间的动摩擦因数为μ=0.2，重力加速度g取（1）物块A从P点出发到又回到P点的过程，克服摩擦力所做的功；（2）O点和O'点间的距离x；（3）若把物块A质量增大为M=1.25kg，记作物块A'，将物块A'压缩弹簧，使弹簧右端压缩到O'点，然后由静止释放物块A'，试通过计算，判断物块A'能否到达P点？若不能到达P点，求出最终物块A'停止时距P点的距离。

答案解析部分1．【答案】B【解析】【解答】AB．杆上的某点做匀速圆周运动的过程，线速度大小不变，方向沿切线方向时刻在变，而角速度保持不变，A不符合题意，B符合题意；CD．向心力、向心加速度大小不变，方向始终指向圆心，CD不符合题意；故答案为：B。

【分析】杆上某点做匀速圆周运动，其角速度不变，其线速度和向心加速度的大小不变，方向时刻改变。2．【答案】C【解析】【解答】A．功是标量，没有方向，正负表示是动力做功还是阻力做功，A不符合题意；BD．由P=Wt可知，平均功率的大小跟做功的多少和所用的时间均有关系，只要知道时间C．由P=Fv可知，当汽车的速度一定时，若牵引力F变小，则汽车的功率变小，C符合题意。故答案为：C。

【分析】功属于标量，其正负代表力的作用效果；功率的大小与做功的大小无关；当汽车速度一定时其牵引力变小汽车的功率则变小；其平均功率只能求出一段时间其机器做功的大小不能求出任意时刻其机器做功的大小。3．【答案】B【解析】【解答】A．只有重力做功的情况下物体的机械能守恒，火箭点火加速升空阶段，有推力做正功，机械能增加，A不符合题意；B．铅球在空中做抛体运动，只有重力做功，机械能守恒，B符合题意；C．物体沿着粗糙的斜面加速下滑，有摩擦阻力做负功，机械能减少，C不符合题意；D．拉着物体沿着光滑斜面匀速上升，有拉力做正功，机械能增加，D不符合题意。故答案为：B。

【分析】当火箭加速升空时其推力做正功其机械能增加；物体沿粗糙斜率加速下滑其摩擦力做负功其机械能减小；当物体沿斜面匀速上升时其拉力做正功机械能增加。4．【答案】A【解析】【解答】AC．功的绝对值表示大小，依题意力F2做功最少，力FB．当力F2D．物体所受合力的功等于各分力做功的代数和，有WD不符合题意。故答案为：A。

【分析】利用功的绝对值可以比较功的大小；其做功等于0有可能是物体的位移等于0；利用其各力做功累积可以求出总功的大小。5．【答案】B【解析】【解答】AB．假设不补充能量，空间站在空气阻力作用下，速率减小，将做近心运动，空间站与地球系统的机械能将减小。A不符合题意；B符合题意；C．第一宇宙速度是最大的环绕速度，所以空间站的运行速度小于地球的第一宇宙速度。C不符合题意；D．空间站中的航天员处于完全失重状态，受重力作用，而且重力提供了宇航员做匀速圆周运动的向心力。D不符合题意。故答案为：B。

【分析】空间站在阻力作用其速度减小将做近心运动其空间站与地球系统机械能将减小；利用引力提供向心力可以比较线速度的大小；宇航员受到重力作用，但处于完全失重状态。6．【答案】D【解析】【解答】A．热气球上升过程，重力做负功为WA不符合题意；C．合力对热气球做的功为WC不符合题意；B．合力做功可表示为W解得WB不符合题意；D．机械能的变化量等于除重力外的其他力所做的功，即ΔD符合题意。故答案为：D。

【分析】利用重力及高度的变化可以求出重力做功的大小；利用其合力和高度可以求出合力做功的大小；利用其合力做功及重力做功可以求出浮力做功的大小；利用其浮力做功的大小可以求出机械能变化量的大小。7．【答案】C【解析】【解答】“月-地检验”是检验地球上的物体受到地球的引力与月球受到地球的引力是否时同一性质的力，在地球表面上G在月球所在位置G可得a因此需要验证月球公转的加速度约为苹果落向地面加速度的160故答案为：C。

【分析】利用引力提供向心力结合牛顿第二定律可以求出月球加速度和苹果加速度之比。8．【答案】D【解析】【解答】A．根据牛顿第二定律mg−得F根据牛顿第三定律F速度越大，压力越小，A不符合题意；B．受力分析可得mg设圆锥高为h，则tan得ω=h和g不变，角速度不变，B不符合题意；C．设圆锥面与竖直方向夹角为α，则sin可知，小球在两个位置所受支持力相等，C不符合题意；D．设轨道平面与水平方向夹角为β，当火车与铁轨的侧向弹力为零时，有mg若火车速度变大，需要更大的向心力，由铁轨对货车的支持力与重力的合力提供的向心力不足，则需要外轨对火车提供侧向弹力，外轨对火车轮缘有挤压作用。D符合题意。故答案为：D。

【分析】利用牛顿第二定律可以求出汽车过拱形桥的压力与速度的大小关系；利用牛顿第二定律可以求出两个小球做匀速圆周运动的角速度大小；利用竖直方向的平衡方程可以求出小球在两个位置的支持力大小；利用重力和支持力的合力大小与向心力的大小比较可以判别其火车对轨道的压力方向。9．【答案】A,C【解析】【解答】AB．分针与时针的转动周期之比为T由ω=2πTA符合题意，B不符合题意；CD．由v=rω可得vC符合题意，D不符合题意。故答案为：AC。

【分析】利用其分针和时针转动的时间可以求出周期的大小，利用周期的大小可以求出角速度的大小；利用其角速度和半径可以求出线速度的大小。10．【答案】A,D【解析】【解答】AB．设细线与竖直方向的夹角为θ，由细线拉力和重力沿细线的分力的合力提供向心力，即F−mg小球加速运动，夹角θ减小，可知细线拉力F逐渐增大，A符合题意，B不符合题意；C．细线拉力与速度始终垂直，则细线拉力功率一直为零，C不符合题意；D．释放时速度为零，故重力功率为零；最低点时速度与重力垂直，重力功率也为零，运动过程中小球在重力方向的分速度先增大后减小，可知重力功率先增大后减小，D符合题意。故答案为：AD。

【分析】利用其重力和拉力的分力提供向心力可以判别其拉力与角度的大小关系；拉力方向与速度方向垂直其拉力的功率一直等于0；利用其竖直方向的速率可以判别重力功率的大小变化。11．【答案】B,C【解析】【解答】A．羲和号轨道平面通过地球的南北极，而地球同步卫星的轨道与赤道面重合，故羲和号轨道平面与地球同步卫星轨道平面不重合，A不符合题意；BCD．由引力作为向心力可得G解得v=a=T=由于羲和号绕地球运行的轨道半径较小，故其线速度、向心加速度较大，运行周期较小，BC符合题意，D不符合题意。故答案为：BC。

【分析】同步卫星运动轨道与赤道平面重合，其羲和号轨道平面通过地球的南北极；利用引力提供向心力可以比较线速度、加速度和周期的大小。12．【答案】A,B,D【解析】【解答】A．汽车最大速度和最大功率分别为vm=6m/s最大速度时，牵引力等于阻力，则P阻力为f=1.5NA符合题意；B．t=2s时，根据牛顿第二定律F−f=ma由图甲，汽车匀加速的加速度为a=最大牵引力为F=3NB符合题意；C．2s~12s过程中，汽车功率不变，则牵引力做功为W=Pt=90wC不符合题意；D．变加速运动过程中，根据动能定理W−fx=得x=51mD符合题意。故答案为：ABD。

【分析】利用其最大功率和最大速度的大小可以求出阻力的大小；利用牛顿第二定律可以求出匀加速过程加速度的大小，结合功率的表达式可以求出最大牵引力的大小；利用其功率和时间可以求出牵引力做功的大小，结合动能定理可以求出运行位移的大小。13．【答案】（1）A（2）长；短【解析】【解答】(1)A．物块的加速度指向圆心，方向时刻变化。A错误，符合题意；B．物块受到重力、支持力和拉力，其中重力和支持力平衡，拉力提供物块做圆周运动的向心力。B正确，不符合题意；CD．根据牛顿第二定律得F=m所以物块转动半径不变时，物块转动越快，手感受到的拉力越大；若增大物块的质量而转动的快慢和半径不变，手感受到的拉力变大。CD正确，不符合题意。故答案为：A。(2)根据F=mω根据F=mv【分析】（1）物块加速度方向指向圆心其方向时刻发生改变；细绳拉力提供物块做圆周运动的向心力；利用牛顿第二定律可以判别其拉力的大小变化；

（2）利用其向心力的表达式可以判别向心力的大小，结合拉力提供向心力可以判别拉力的大小。14．【答案】（1）B；C（2）1.00；1.05（3）不合理（4）C【解析】【解答】（1）A．实验中，应该先接通打点计时器电源再释放纸带，A不符合题意；B．由于机械能守恒表达式中质量可被消去，故实验中可以不测重物的质量而进行验证，B符合题意；CD．应选用质量较大的重物，使重物和纸带所受的重力远大于它们所受的阻力，下落时更接近于自由落体运动，C符合题意，D不符合题意。故答案为：BC。（2）打下点B时重物的速度大小为v重物的动能为E从O到B的过程中重力势能的减少量为E（3）若用vB2=2g（4）A．机械能是否守恒与重物的质量无关，A不符合题意；B．交流电源的电压高低不影响打点计时器的工作频率，对测量、计算结果没有影响，B不符合题意；C．交流电源的频率小于50Hz，导致计算所用时间间隔偏小，则瞬时速度偏大，会使重物动能的增加量略大于重力势能的减少量，C符合题意；D．重物下落时受到的阻力过大，则重物动能的增加量应小于重力势能的减少量，D不符合题意。故答案为：C。【分析】（1）实验应该先接通电源后释放纸带，利用机械能守恒定律可以判别实验重物的质量不需要测量；实验应该选择较重的物体减小阻力的影响；

（2）利用平均速度公式可以求出B点瞬时速度的大小；结合动能的表达式可以求出重物动能的大小；利用高度的变化可以求出重力势能的减少量；

（3）利用其速度位移公式计算瞬时速度时已经默认了系统机械能守恒；

（4）机械能是否守恒与物块质量无关；当交流电源的电压偏高对测量的结果没有影响；当阻力太大会导致其动能的增量小于重力势能的减少量。15．【答案】（1）解：卫星入轨后绕地球做匀速圆周运动，根据匀速圆周运动公式ω=a=联立解得a=（2）解：设地球质量为M，地球的半径R，地球表面的重力加速度为g，根据万有引力提供向心力G在地球表面G联立解得R=【解析】【分析】（1）已知卫星运动的周期，结合向心加速度的表达式可以求出向心加速度的大小；