2022~2023学年河北省张家口市高一（下）期中物理试卷
一、单选题（本大题共8小题，共32.0分）
1. 关于曲线运动，下列说法正确的是( )
A. 速度发生变化的运动，一定是曲线运动
B. 物体在恒力作用下不可能做曲线运动
C. 做匀速圆周运动的物体，其线速度不变
D. 做曲线运动的物体所受合外力的方向一定指向其轨迹的凹侧
2. 如图所示，蹦床是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳、翻滚并做各种空中动作的运动项目，一个质量为的运动员，从离水平网面高处自由下落，着网后蹦回到离水平网面高处，已知重力加速度取，则在此整个过程中( )
A. 运动员重力做的功为 B. 运动员重力做的功为
C. 运动员的重力势能减少了 D. 运动员的重力势能增加了
3. 如图，空客飞机在无风条件下，以一定速率在水平面内转弯．则机身倾角机身与水平面的夹角与转弯半径的关系正确的是( )
A. B. C. D.
4. 年月日，长征二号丁运载火箭顺利将宏图号组颗卫星送入距地面高度约为的轨道，该组卫星在轨构成国际上首个车轮式卫星编队。只考虑该组卫星绕地球做圆周运动的加速度、线速度及周期，则宏图号组颗卫星与距地面高度约为的同步卫星相比( )
A. 宏图号组颗卫星运行时的加速度大小比同步卫星的小
B. 宏图号组颗卫星运行时的线速度大小比同步卫星的大
C. 宏图号组颗卫星的运行周期比同步卫星的大
D. 宏图号组颗卫星的发射速度比同步卫星的大
5. 如图所示，、、三个物体放在匀速转动的水平旋转台上随转台一起绕竖直轴转动。已知三个物体与旋转台间的动摩擦因数均为，且认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力；的质量为，、的质量均为，、离轴的距离均为，离轴的距离为。下列说法正确的是( )
A. 的向心加速度最小 B. 受到的摩擦力最大
C. 当旋转台转速增加时，比先滑动 D. 当旋转台转速增加时，比先滑动
6. 在“天宫课堂”中，航天员王亚平说他们在距离地球表面的空间站中一天内可以看到次日出。已知地球半径为，引力常量，同步卫星的周期为，忽略地球的自转。若只知上述条件，则不能确定的是( )
A. 地球的平均密度
B. 地球表面的重力加速度和地球的第一宇宙速度
C. 空间站与地球间的万有引力
D. 地球同步卫星与空间站的线速度大小的比值
7. 如图所示，仰卧起坐是体育课上经常锻炼的项目。某次测试中，一质量为的女同学分钟内做了个仰卧起坐。假设该同学上半身质量为全身的，每次做仰卧起坐时下半身重心位置不变，则该同学在这次测试中克服重力做功的平均功率约为( )
A. B. C. D.
8. 如图所示，四个质量相等的小球在距地面相同的高度以相同的速率分别竖直向下、竖直向上、水平和斜向上抛出，不计空气阻力，关于这四个小球从抛出到落地的过程，下列说法正确的是( )
A. 每个小球在空中的运动时间一定相等
B. 每个小球落地时的速度可能相同
C. 重力对每个小球做的功一定相等
D. 每个小球落地时重力的瞬时功率可能相等
二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）
9. 下列对物理必修教材中出现的四幅图分析正确的是( )
A. 图：小球在水平面做匀速圆周运动时，向心力是细线拉力的水平分力
B. 图：物体随水平圆盘一起做匀速圆周运动时，受到重力、支持力、摩擦力和向心力四个力作用
C. 图：汽车过拱桥最高点时，处于失重状态，速度越大，对桥面的压力越大
D. 图：若轿车转弯时速度过大，可能因离心运动造成交通事故
10. 年月日，神舟十五号载人飞船与中国空间站的核心舱成功交会对接。神舟十五号载人飞船与中国空间站对接前某段时间的运行可简化为在轨道上的匀速圆周运动，如图所示。神舟十五号飞船绕轨道运行的周期为，中国空间站绕轨道运行的周期为。在某时刻二者相距最近，下列说法正确的是( )
A. 神舟十五号飞船与中国空间站下一次相距最近需经过时间
B. 神舟十五号飞船与中国空间站绕地球做匀速圆周运动的轨道半径之比为
C. 神舟十五号飞船为了与中国空间站对接，由轨道变轨到轨道时需要减速
D. 神舟十五号飞船与核心舱对接后的向心加速度小于地球近地卫星的向心加速度
11. 如图所示，电动机带动水平传送带以速度匀速运动，一质量为的物体轻放在传送带上，经过一段时间后物体与传送带相对静止。已知物体与传送带间的动摩擦因数为，则对于物体从静止释放到相对传送带静止这一过程，下列说法正确的是( )
A. 物体运动的时间为 B. 传送带克服摩擦力做的功为
C. 物体在传送带上的划痕长度为 D. 电动机增加的功率为
12. 一辆电动汽车由静止开始沿平直公路行驶，达到的最大速度为，利用传感器测得此过程中不同时刻电动汽车的牵引力与对应的速度，并描绘出图像，图中、均为直线。若电动汽车行驶过程中所受的阻力恒定，由图像可知下列说法正确的是( )
A. 电动汽车在行驶过程中所受的阻力为
B. 到阶段，牵引力的功率保持不变
C. 电动汽车的额定功率为
D. 若已知汽车总质量为，则汽车做匀加速直线运动的时间是
三、实验题（本大题共2小题，共18.0分）
13. 如图甲为探究向心力的大小与质量、角速度和半径之间关系的实验装置，图乙为示意图，图丙为俯视图。图乙中、槽分别与、轮同轴固定，、两轮在皮带的带动下匀速转动。
在该实验中应用了__________选填“理想实验法”、“控制变量法”、“理想模型法”来探究向心力的大小与质量，角速度和半径之间的关系。
如图乙所示，如果两个钢球质量相等，且、轮半径相同，则是在验证向心力的大小与______。
A.质量 半径 角速度
现有两个质量相同的钢球，球放在槽的边缘，球放在槽的边缘，、轮半径相同，它们到各自转轴的距离之比为：。则钢球、的线速度之比为______。
14. 某研究小组利用如图所示装置测定动摩擦因数，是可固定于水平桌面上任意位置的滑槽滑槽末端与桌面相切，是质量为的滑块可视为质点。
第一次实验：如图甲所示，将滑槽末端与桌面右端点对齐并固定，让滑块从滑槽最高点由静止滑下，最终落在水平地面上的点，测出点距离地面的高度、点与点间的水平距离。
第二次实验：如图乙所示，将滑槽沿桌面向左移动一段距离并固定，让滑块从________位置由静止滑下，最终落在水平地面上的点，测出滑槽末端与桌面右端点的距离、与点间的水平距离。
第二次实验中，横线处应填__________。
第一次实验中，滑块运动到点时的速度大小为___________。用实验中所测物理量的符号表示，已知重力加速度为
通过上述测量和进一步的计算，可求出滑块与桌面间的动摩擦因数，下列能引起实验误差的是__________。
A.的测量 的测量 值的准确程度
若实验中测得、、、，则滑块与桌面间的动摩擦因数________。
四、计算题（本大题共4小题，共40.0分）
15. 如图甲所示的“滑滑梯”是小朋友们喜爱的游戏活动之一。“滑滑梯”可简化为如图乙所示的模型，斜面滑道的倾角，长。一个质量为的小朋友可视为质点从点由静止开始下滑，最后停在水平滑道上。设小朋友与滑道、间的动摩擦因数均为，且经过点时速度的大小不变。忽略空气阻力，已知，，重力加速度取。求：
小朋友在斜面上下滑过程中重力所做的功；
小朋友在水平滑道上滑行的距离。
16. 如图所示，长的细线一端系一小球，另一端悬挂在竖直转轴上，缓慢增加转轴的转动速度使小球在水平面内做圆周运动。已知小球的质量，细线能承受的最大拉力，点到水平地面的距离，重力加速度取，求：
小球能在水平面内做圆周运动的最大角速度；
细线被拉断后，小球的落地点到点在水平地面上的竖直投影点的距离。
17. 一质量的行星探测器从所探测的行星表面竖直升空，升空途中发动机突发故障被迫关闭，探测器从开始升空到落地过程中的速度时间图像如图所示。已知行星表面没有大气，不考虑行星自转的影响，此行星半径，引力常量，求：
发动机突发故障后探测器落回该行星表面所需时间；
该行星的密度大约为多少。该结果保留位有效数字
18. 如图所示，在高处的光滑水平平台上，质量的小物块可视为质点压缩弹簧后被锁扣锁住。若打开锁扣，小物块将以一定的水平速度向右滑出平台做平抛运动，经过恰好能从光滑圆弧形轨道的点沿切线方向进入圆弧形轨道。该圆弧形轨道的圆心角，半径，圆弧形轨道右侧是长的粗糙水平轨道，为一半径的光滑竖直圆轨道，各轨道间平滑连接，取。，。求：
小物块过点时的速度大小；
小物块在点时对轨道的压力大小；
要使小物块在运动过程中不与轨道脱离，小物块与水平轨道段间的动摩擦因数应满足什么要求？
答案和解析
1.【答案】
【解析】A.物体做变速直线运动时速度发生变化，A错误；
B.物体在恒力作用下可能做曲线运动，如平抛运动，B错误；
C.做匀速圆周运动的物体，其线速度大小不变，方向时刻变化，C错误；
D.做曲线运动的物体的轨迹总是沿合力的方向弯曲，即做曲线运动的物体所受合外力的方向一定指向轨迹的凹侧，D正确。
故选D。
2.【答案】
【解析】整个过程中，重力做功，B正确，A错误；
重力做正功，重力势能减少，即重力势能减少，CD错误。
故选B。
3.【答案】
【解析】飞机受力如图所示：

飞机受重力和升力，升力垂直机身向上，合力提供向心力，根据牛顿第二定律，竖直方向平衡，即：，则 。
故选A。
4.【答案】
【解析】根据，可得，，，因宏图号组颗卫星的轨道半径比同步卫星轨道半径小，则加速度较大，线速度较大，周期较小，选项B正确，AC错误；
D.宏图号组颗卫星的轨道半径较同步卫星轨道半径小，则发射速度比同步卫星小，选项D错误。
故选B。
5.【答案】
【解析】A.物体绕轴做匀速圆周运动，角速度相等，且，由于的转动半径最大，故加速度最大，故A错误；
B.物体绕轴做匀速圆周运动，角速度相等，静摩擦力提供向心力，根据牛顿第二定律可得，故B的摩擦力最小，故B错误；
物体恰好滑动时，静摩擦力达到最大，有，解得，即半径最大的最容易滑动，故C先滑动，然后、一起滑动，故D正确，C错误。
故选D。
6.【答案】
【解析】A.空间站中一天内可以看到次日出，则空间站绕地球运行的周期可求，空间站距地球表面，已知地球半径为，可求出空间站运行的轨道半径，根据可求出地球的质量，由地球半径可求出地球的体积，根据可求出地球的密度，故A正确，不符合题意；
B.根据 ， 可知可以求出地球表面的重力加速度和地球的第一宇宙速度，故B正确，不符合题意；
C.根据万有引力公式空间站的质量未知，可知不能确定空间站与地球间的万有引力，故C错误，符合题意；
D.地球同步卫星的周期已知，根据可知同步卫星运行的轨道半径，根据可以计算地球同步卫星线速度及与空间站的线速度大小的比值，故D正确，不符合要求。
故选C。
7.【答案】
【解析】该同学身高约，每次上半身重心上升的距离约为，则她每一次克服重力做的，
内她克服重力所做的总功，她克服重力做功的平均功率为，与最接近。
故选C。
8.【答案】
【解析】
【分析】
由题四个小球抛出后，只受重力作用，加速度都是，从抛出到落地，竖直方向的位移大小相等，根据运动学公式可比较时间；落地时各个速度方向的不全相同，可知速度不全相同；重力做功，起点与终点的竖直高度相等，重力相等，重力做功即相等；小球落地时重力做功的瞬时功率公式为，是竖直方向的分速度。
本题是运动学公式、功的概念，功率公式的综合运用，抓住四个小球的加速度相同的条件进行分析。
【解答】
A.四个小球抛出后，加速度都是，竖直方向都做匀变速直线运动，设高度为，则有：
对于第个球：；
第二个球：先上升后下落，返回出发点时，速率等于，则知竖直上抛小球的运动时间大于竖直下抛小球运动时间；
第三个球做平抛运动，；
第四个球竖直方向：做竖直上抛运动，运动时间比平抛运动的时间长；
故可知竖直下抛的小球运动时间最短，竖直上抛的小球运动时间最长，故A错误；
B.平抛和斜抛的两个小球，落地时速度方向与竖直上抛和竖直下抛的小球速度方向不同，则每个小球落地时的速度不全相同，故B错误；
C.重力做功，高度相等，重力相等，则重力对每个小球做的功相同，故C正确；
D.重力在小球落地时做功的瞬时功率公式为，是竖直方向的分速度，四个球落地时竖直方向的分速度不全相同，竖直下抛、竖直上抛最大，重力落地时重力的功率最大，故D错误。
故选C。

9.【答案】
【解析】A.小球受重力和细线的拉力作用，细线拉力竖直向上的分力与重力平衡，水平分力提供向心力，故A正确；
B.向心力是效果力，匀速圆周运动中向心力由合外力提供，物体受到重力、支持力和摩擦力三个力作用，故B错误；
C.汽车过凸形桥最高点时，加速度向下，处于失重状态，速度越大，所需要的向心力越大，对桥面的压力越小，故C错误；
D.汽车在水平路面转弯时，受到重力、支持力、摩擦力三个力的作用，摩擦力提供向心力，速度过大，可能导致汽车做离心运动，容易造成交通事故，故D正确。
故选AD。
10.【答案】
【解析】A.设需经过时间为 两飞船下一次相距最近，则，得，A错误；
B.神舟十五、十四两飞船绕地球做匀速圆周运动的轨道半径分别为 、 ，质量分别为 、 ，地球质量为，则有，，解得，B正确；
C.神舟十五号飞船要与在轨的神舟十四号飞船对接，需要向其运动方向反方向喷气，飞船加速后做离心运动向更高轨道运动，C错误；
D.由，得，神舟十五号飞船与核心舱对接后的轨道半径大于地球半径，则神舟十五号飞船对接后的向心加速度小于地球近地卫星的向心加速度，D正确。
故选BD。
11.【答案】
【解析】A.根据牛顿第二定律，有，解得，物体运动的时间为，故A正确；
C.物体运动的位移为，物体在传送带上的划痕长度为，故C正确；
B.传送带克服摩擦力做的功就是电动机多做的功，电动机多做的功转化成了物体的动能和摩擦产生的内能，物体在这个过程中获得的动能为 ，所以电动机多做的功一定大于，故B错误；
D.电动机增加的功率为，故D正确。
故选ACD。
12.【答案】
【解析】A.根据图像可知，电动汽车最大速度为时，汽车所受外力的合力为零，即牵引力与阻力平衡，则有，A错误；
C.根据上述，电动机速度达到最大值时，汽车的功率达到额定功率，则，C正确；
B.根据上述可知，阻力为，在到阶段，牵引力恒为，该过程汽车做匀加速直线运动，根据，速度增大，牵引力恒定，则到阶段，牵引力的功率增大，B错误；
D.到阶段有，在点，功率为额定功率，则有，根据速度时间公式有，解得，D正确。
故选CD。
13.【答案】控制变量法；
；
：
【解析】在该实验中应用了控制变量法来探究向心力的大小与质量 ，角速度 和半径 之间的关系。
如图乙所示，如果两个钢球质量相等，且、轮半径相同，两球转动的角速度相同，则是在验证向心力的大小 与转动半径的关系。
钢球、的角速度相等，则根据可知，线速度之比为。
14.【答案】滑槽最高点由静止滑下；
；
；

【解析】第二次实验中，应让滑块仍从滑槽最高点由静止滑下；
第一次实验中，滑块到达点后将做平抛运动，有，，解得；
第二次实验中，滑块依然在点做平抛运动，其此时的速度为 ，有，，解得，滑块在水平桌面上运动，由动能定理有，解得，由表达式可知，会引起误差的可能的测量，可能是的测量，也可能是 、 的测量。
故选AB。
将题中的数据带入解得。
15.【答案】解：小朋友在斜面上下滑过程中重力所做的功为；
根据动能定理有，
解得小朋友在水平滑道上滑行的距离为。

【解析】见答案
16.【答案】解：设小球转动角速度最大时细线与转轴的夹角为，分析可知
。
解得：。
细线拉断时，小球的速度
解得：
细线拉断后小球做平抛运动有
；
小球的落地点到在水平地面上的投影点的距离
解得：
答：小球能在水平面内做圆周运动的最大角速度为。
细线被拉断后，小球的落地点到点在水平地面上的竖直投影点的距离为。
【解析】对小球进行受力分析，结合共点力的平衡和牛顿运动定律列式即可求出该临界角速度。
细线拉断后小球做平抛运动有和，小球的落地点到在水平地面上的投影点的距离代入数据解得。
该题考查给点力的平衡与向心力的来源，解答本题要求同学们能正确对物体进行受力分析，找出向心力的来源，难度适中。
17.【答案】解：末达到最高点，图线与坐标轴包围的面积即探测器在该行星表面达到的最大高度为，
发动机关闭后，探测器减速上升的过程中，只受重力，故加速度即为重力加速度，
则该星球表面重力加速度大小为，
从最高点开始做自由落体运动，设自由落体运动时间为，则，代入数据可得 ，
发动机故障后探测器落回地面总时间为；
物体在行星表面受到的万有引力大小等于重力，即，又，
代入数据可得。

【解析】见答案
18.【答案】解：物块离开平台后做平抛运动，恰好沿点切线进入圆弧形轨道，
由几何关系知，
解得；
由到根据动能定理得，
由几何关系得，
解得，
物块在点由牛顿第二定律得，
解得，
由牛顿第三定律知，物块在点对轨道的压力为；
要使物块在运动过程中不与轨道脱离，物块恰能运动到 圆周处时，
由动能定理得，
解得，
物体恰能做完整的圆周运动时，在最高点由重力提供向心力得，
解得，
由动能定理得，
解得，
要使物块在运动过程中不与轨道脱离，段动摩擦因数 满足或。

【解析】见答案
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