2020年江苏省扬州市高邮市高一(下)期中物理试卷

期中物理试卷
题号一二三四总分
得分
一、单选题（本大题共8小题，共24.0分）
1.两个质点之间万有引力的大小为F，如果将这两个质点之间的距离变为原来的3倍，
那么它们之间万有引力的大小变为（）
A. 9F
B. 3F
C.
D.
2.以一定的初速度竖直向上抛出一个小球，小球上升的最大高度为h，则从抛出到落
回到抛出点的过程中，重力对小球做的功为
A. 0
B. －mgh
C. mgh
D. 2mgh
3.下列现象中，与离心运动无关的是（）
A. 汽车转弯时速度过大，乘客感觉往外甩
B. 汽车急刹车时，乘客身体向前倾
C. 洗衣机脱水桶旋转，将衣服上的水甩掉
D. 运动员投掷链球时，在高速旋转的时候释放链球
4.有两颗行星环绕某恒星运动，它们的运动周期比为27：1，则它们的轨道半径比为
（）
A. 3：1
B. 27：1
C. 9：1
D. 1：9
5.如图所示，两轮用皮带传动，皮带不打滑。

图中有A、
B、C三点，这三点所在处半径r A＞r B=r C，则这三点的
向心加速度a A、a B、a C间的关系是（）
A. a A=a B=a C
B. a C＞a A＞a B
C. a C＜a A＜
a B D. a C=a B＞a A
6.汽车以恒定功率P、初速度v0冲上倾角一定的斜坡时，汽车受到的阻力恒定不变，
则汽车上坡过程的v-t图象不可能是选项图中的（）
A. B. C. D.
7.如图所示，某质点运动的v-t图象为正弦曲线。

从图象可以判
断（）
A. 质点做曲线运动
B. 在t1时刻，合外力的功率最大
C. 在t2～t3时间内，合外力做负功
D. 在0～t1和t2～t3时间内，合外力的平均功率相等
8.如图所示，某同学用硬塑料管和一个质量为m的铁质螺丝帽研究匀
速圆周运动，将螺丝帽套在塑料管上，手握塑料管使其保持竖直并
在水平方向做半径为r的匀速圆周运动，则只要运动角速度合适，
螺丝帽恰好不下滑，假设螺丝帽与塑料管间的动摩擦因数为μ，认
为最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力。

则在该同学手转塑料管使螺丝帽恰好不下滑时，下述分析正确的是（）
A. 螺丝帽受到的静摩擦力提供向心力
B. 螺丝帽的线速度大小为
C. 若杆的转动加快，螺丝帽有可能相对杆向上运动
D. 若螺丝帽的质量变为原来的2倍，则转动的角速度至少要变成原倍才能使其
在原来轨道做圆周运动
二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）
9.很多大型商场都安装了台阶式自动扶梯方便乘客购物，如图
所示，扶梯水平台阶上的人随扶梯一起斜向上匀加速运动，
下列说法中正确的有（）
A. 重力对人做负功
B. 支持力对人做正功
C. 摩擦力对人做正功
D. 合外力对人做功为零
10.我国的北斗卫星导航系统（BDS）空间段计划由35颗卫星组成，包括5颗静止轨
道卫星（地球同步卫星）和30颗非静止轨道卫星，下列有关同步卫星说法正确的是（）
A. 运行速度大于7.9km/s
B. 5颗同步卫星离地高度都相同
C. 绕地球运行的周期比近地卫星的周期大
D. 运行稳定后可能经过高邮上空
11.如图所示，地球卫星a、b分别在椭圆轨道、圆形轨道上运行，
椭圆轨道在远地点A处与圆形轨道相切，则（）
A. 卫星a的运行周期比卫星b的运行周期短
B. 两颗卫星分别经过A点处时，a的速度大于b的速度
C. 两颗卫星分别经过A点处时，a的加速度小于b的加速度
D. 卫星a在A点处通过加速可以到圆轨道上运行
12.如图所示，轻杆长3L，在杆两端分别固定质量均为m的球A和B，
光滑水平转轴穿过杆上距球A为L处的O点，外界给系统一定能
量后，杆和球在竖直平面内转动，球B运动到最高点时，杆对球
B恰好无作用力。

忽略空气阻力。

则球B在最高点时（）
A. 球B的速度为
B. 球A的速度大小为
C. 水平转轴对杆的作用力为1.5mg
D. 水平转轴对杆的作用力为2.5mg
三、实验题（本大题共1小题，共12.0分）
13.某物理小组对轻弹簧的弹性势能进行探究，实验装置如图所示，轻弹簧放置在光滑
水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一物块接触而不连接，纸带穿过打点计时器并与物块连接。

向左推物块使弹簧压缩一段距离，由静止释放物块，通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能。

（1）打点计时器使用的电源是______
A．直流电源B．交流电源C．都可以
（2）实验中涉及下列操作步骤：
①把纸带向左拉直
②松手释放物块
③接通打点计时器电源
④向左推物块使弹簧压缩，并测量弹簧压缩量
上述步骤正确的操作顺序是______（填入代表步骤的序号）。

（3）如图中M和L纸带是分别把弹簧压缩到不同位置后所得到的实际打点结果。

打点计时器所用交流电的频率为50Hz，物块质量为200g。

比较两纸带可知，______（填“M”或“L”）纸带对应的实验中弹簧被压缩后的弹性势能大，相应的弹簧的弹性势能为______J（结果保留两位有效数字）。

（4）若实际中物块与桌面间的动摩擦因数μ，开始时弹簧的压缩量△x，物块的质量为m，当弹簧恢复原长时物块获得的速度大小为v，则开始时弹簧的弹性势能表达式为______。

四、计算题（本大题共4小题，共48.0分）
14.如图所示，质量m＝2kg的物体A在倾角θ＝30°的足够长的光滑固定斜面上，在沿
斜面向上的力F＝15N推力作用下，从底端由静止开始向上运动。

（取g＝10m/s2）求：
（1）物体向上运动4m过程中推力F做的功W1；
（2）物体向上运动4m过程中合力做的功W总；
（3）物体向上运动4m时推力F做功的功率P。

15.宇航员驾驶宇宙飞船到达月球，他在月球表面做了一个实验：在离月球表面高度为
h处，将一小球以初速度v0水平抛出，水平射程为x。

已知月球的半径为R，万有引力常量为G．不考虑月球自转的影响。

求：
（1）月球表面的重力加速度大小g月；
（2）月球的质量M；
（3）飞船在近月圆轨道绕月球做匀速圆周运动的线速度大小v。

16.单板滑雪U型池如图所示，由两个完全相同的圆弧滑道AB、CD和水平滑道BC
构成，圆弧滑道的半径R=4m，B、C分别为圆弧滑道的最低点，B、C间的距离s=7.5m，假设某次比赛中运动员向右经过滑道B点时的速度v0=16m/s，从D点跃起时的速度v D=8m/s。

设运动员连同滑板的质量m=50kg，忽略空气阻力的影响，已知圆弧上
A、D两点的切线沿竖直方向，滑板与水平滑道BC之间的动摩擦因μ=.04，重力加
速度g取10m/s2．求：
（1）运动员在B点对圆弧轨道的压力；
（2）运动员从D点跃起后在空中上升的最大高度；
（3）运动员从C点到D点运动的过程中克服摩擦阻力所做的功。

17.一个半径为R=0.5m的水平转盘可以绕竖直轴O′O″转动，
水平转盘中心O′处有一个光滑小孔，用一根长L=1m细线
穿过小孔将质量分别为m A=0.2kg、m B=0.5kg的小球A和小
物块B连接，小物块B放在水平转盘的边缘，与水平转盘
间的动摩擦因数μ=0.3，如图所示。

现用竖直向下的力F按
住小物块B并让小球A在水平面做匀速圆周运动，细线与
竖直方向的夹角θ=37o（取g=10m/s2，最大静摩擦力等于滑
动摩擦力，sin37°=0.6）
（1）小球A在水平面做匀速圆周运动的角速度ωA；
（2）保持小物块B静止，F的最小值；
（3）如撤去力F并使水平转盘转动起来，使小球A竖直悬挂且小物块B与水平转盘间保持相对静止，求水平转盘角速度ωB。

答案和解析
1.【答案】D
【解析】解：两质点间的万有引力之比：=，则：F′=，故D正
确，ABC错误；
故选：D。

根据万有引力公式求出两质点间的万有引力，然后求出万有引力之比。

本题考查了万有引力定律的应用，根据题意应用万有引力公式即可解题，掌握基础知识是解题的关键，要注意基础知识的学习与积累。

2.【答案】A
【解析】【分析】
根据功的计算为力与力的方向上位移的乘积，小球抛出到落回到抛出点的过程中的位移为零，可解
本题考查重力做功的特点，重力始终竖直向下，重力做功只与重力和高度差有关，与路径无关，此题简单，不宜出错，需要理解重力做功的特点；
【解答】
根据功的计算为力与力的方向上位移的乘积，重力始终竖直向下，小球抛出到落回到抛出点的过程中的位移为零，故重力做功W=mg×0=0，故A正确，故BCD错误；
故选：A。

3.【答案】B
【解析】解：A、汽车在转弯时，由于汽车的速度快，需要的向心力大，乘客感觉往外甩，这是离心运动属于离心现象，故A错误；
B、公共汽车急刹车时，乘客都向前倾倒，这是由于惯性的作用，不是离心现象，故B 正确；
C、脱水桶高速转动时，需要的向心力的大小大于了水和衣服之间的附着力，水做离心运动被从衣服上甩掉，属于离心现象，故C错误。

D、链球原来做的是圆周运动，当松手之后，由于失去了向心力的作用链球做离心运动，所以投掷链球属于离心现象，故D错误；
本题选择与离心现象无关的
故选：B。

当物体受到的合力的大小不足以提供物体所需要的向心力的大小时，物体就要远离圆心，此时物体做的就是离心运动。

本题考查的是学生的基础知识的掌握情况，在平时的学习过程中基础知识一定要掌握牢固。

4.【答案】C
【解析】解：万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得：G=m r，
解得：r=，则两行星的轨道半径之比：=，故C正确，ABD错误；
故选：C。

行星绕恒星做圆周运动万有引力提供向心力，应用牛顿第二定律求出其轨道半径，然后求出半径之比。

本题考查了万有引力定律的应用，知道万有引力提供向心力是解题的前提与关键，应用万有引力公式与牛顿第二定律即可解题。

5.【答案】C
【解析】解：AB两点通过同一根皮带传动，线速度大小相等，即：v A=v B，
而，由于r A＞r B，可知：a A＜a B，
A、C两点绕同一转轴转动，有ωA=ωC，
又因为a=ω2r，由于r A＞r C，可知a C＜a A，
所以a C＜a A＜a B
所以ABD错误，C正确，
故选：C。

两轮通过皮带传动，边缘的线速度相等；A、C两点共轴传动，角速度相等；再结合a=ω2r 和，可比较三质点的向心加速度的大小。

解决本题的关键知道靠传送带传动轮子边缘上的点具有相同的线速度，共轴转动的点具有相同的角速度。

掌握线速度与角速度的关系，以及线速度、角速度与向心加速度的关系。

6.【答案】A
【解析】解：汽车冲上斜坡，受重力mg、支持力N、牵引力F和阻力f，设斜面的坡角为θ，根据牛顿第二定律，有：
F-mg sinθ-f=ma
其中P=Fv，故有：-mg sinθ-f=ma
AC、若a＞0，则物体加速运动，加速度会减小，当加速度减为零时，速度达到最大，故C可能，A不可能；
B、若a=0，则物体速度不变，做匀速运动，故B可能；
D、若a＜0，即加速度沿斜面向下，物体减速，故加速度会减小（因为加速度的绝对值减小，负号表示方向，不表示大小），故D可能；
本题选不可能的，故选：A。

根据P=Fv，结合速度的变化得出牵引力的变化，根据牛顿第二定律得出加速度的变化。

分加速、匀速和减速三种情况讨论即可。

本题关键是先对物体受力分析，然后根据牛顿第二定律列式求解出加速度的一般表达式，再结合实际情况判断速度的改变情况。

7.【答案】D
【解析】解：A、在v-t图象中，描述的使物体作直线运动，故A错误；
B、在t1时刻，斜率为零，加速度为零，合外力为零，功率为零，故B错误；
C、在t2～t3时间内，由图象可知，物体的速度沿负方向，加速度为负值且减小，故力与速度方向相同反，故外力做正功，故C错误；
D、根据动能定理可知，在在0～t1和t2～t3时间内合外力做功相同，时间相同，故平均功率相同，故D正确；
故选：D。

由v-t图象可知物体的运动方向，由图象的斜率可知拉力的方向，则由功的公式可得出
外力做功的情况，根据动能定理判断出做功，有P=求得平均功率。

本题要求学生能熟练掌握图象的分析方法，由图象得出我们需要的信息，知道速度时间图象的斜率表示加速度。

8.【答案】B
【解析】解：A、螺丝帽恰好不下滑，知螺丝帽受到重力和最大静摩擦力平衡。

螺丝帽在水平方向受到的弹力提供向心力，弹力的方向指向圆心。

故A错误；
B、根据mg=f=μN，解得：N=，根据N=m，解得：v=，故B正确；
C、若杆转动加快，则向心力增大，弹力增大，最大静摩擦力增大，螺丝帽受重力和静摩擦力仍然平衡。

故C错误。

D、根据mg=f=μN，解得：N=，根据N=mrω2，解得：ω=．角速度与质量无关，故
D错误。

故选：B。

分析螺丝帽的受力情况，根据牛顿第二定律研究重力与最大静摩擦力的关系，并判断弹力的方向。

螺丝帽做匀速圆周运动，由弹力提供向心力，由牛顿第二定律求出线速度。

解决本题的关键搞清向心力的来源，运用牛顿第二定律进行求解。

9.【答案】ABC
【解析】解：
A、B、C、对人受力分析如图，根据功的计算公式W=Fx co sθ，重力与位移夹角为钝角，做负功，支持力与位移夹角为锐角，做正功，摩擦力与位移夹角为锐角，做正功，故A 正确，故B正确，故C正确
D、人随扶梯一起斜向上匀加速运动，合外力方向与位移方向同向，做正功，故D错误故选：ABC。

人随扶梯一起斜向上匀加速运动，故电梯对人的支持力大于重力，电梯对人有水平向右的摩擦力，根据做功计算公式可解。

本题考查功的简单计算，简单易解，容易出错的是可能会把人随扶梯一起斜向上匀加速运动看作匀速运动，忽视了摩擦力。

10.【答案】BC
【解析】解：A、7.9km/s是绕地球匀速圆周运动的最大速度，故同步卫星的运行速度小于第一宇宙速度，故A错误；
B、万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得：G=m r，解得：r=，对于同
步卫星，由于G、M、T都相等，则同步卫星的轨道半径相等，5颗同步卫星离地面的高度相同，故B正确；
C、万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得：G=m r，解得：T=2π，同步卫
星轨道半径大于近地卫星轨道半径，则同步卫星的周期比近地卫星周期大，故C正确；
D、同步卫星的轨道平面与赤道平面共面，同步卫星不可能经过高邮上空，故D错误；故选：BC。

地球同步卫星的角速度必须与地球自转角速度相同。

物体做匀速圆周运动，它所受的合力提供向心力，也就是合力要指向轨道平面的中心。

第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度，也是最大的圆周运动的环绕速度。

地球质量一定、自转速度一定，同步卫星要与地球的自转实现同步，就必须要角速度与地球自转角速度相等，这就决定了它的轨道高度和线速度大小。

11.【答案】AD
【解析】解：A、卫星a的半长轴小于卫星b的轨道半径，根据开普勒第三定律=k可
知，卫星a的运行周期比卫星b的运行周期短，故A正确；
BD、卫星在轨道a上做椭圆运动，要过度到轨道b，在A点应该增大速度，做离心运动，所以两颗卫星分别经过A点处时，a的速度小于b的速度，故B错误，D正确；
C、万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得：G=ma，解得：a=，所以两颗卫星
分别经过A点处时，a的加速度等于于b的加速度，故C错误；
故选：AD。

根据开普勒第三定律判断卫星a的运行周期比卫星b的运行周期关系。

卫星在轨道a上做椭圆运动，要过度到轨道b，在A点应该做离心运动，增大速度。

速度可以短时间内变化，但是在同一个位置万有引力相等，加速度相等。

本题考查卫星的变轨和离心运动等知识，关键抓住万有引力提供向心力，先列式求解出加速度的表达式，再进行讨论。

12.【答案】BC
【解析】解：A、球B运动到最高点时，球B对杆恰好无作用力，即重力恰好提供向心
力，则有：mg=m
解得v=，故A错误；
B、由于A、B两球的角速度相等，由v=ωr得球A的速度大小为：v A==，故B正
确；
CD、B球到最高点时，对杆无弹力，此时A球受重力和拉力的合力提供向心力，有：
F-mg=m，解得：F=1.5mg，可得水平转轴对杆的作用力为1.5mg，故C正确，D错误。

故选：BC。

球B运动到最高点时，球B对杆恰好无作用力，重力恰好提供向心力，可以求出B的线速度，转动过程中，两球角速度相等，根据v=ωr求解A球线速度，B球到最高点时，对杆无弹力，此时A球受重力和拉力的合力提供向心力，根据向心力公式求解水平转轴对杆的作用力。

本题中两个球角速度相等，线速度之比等于转动半径之比，根据球B对杆恰好无作用力，重力恰好提供向心力，求出B的线速度是解题的关键。

13.【答案】B④①③②M0.17 μmg△x+mv2
【解析】解：（1）打点计时器使用交流电源，故选B；
（2）实验中应先将物块推到最左侧，测量压缩量，再把纸带向左拉直；先接通电源，稳定后再释放纸带，故步骤为④①③②；
（3）由图示纸带可知，对纸带M、物块脱离弹簧时，物块的速度：v==1.29m/s；对L纸，物块脱离弹簧时的速度：v′==0.78m/s，
物块脱离弹簧时，弹簧的弹性势能转化为物体的动能，
物块脱离弹簧时速度越大，弹簧的弹性势能越大，
M的速度大于L的速度，则M纸带对应的弹性势能大。

打L纸带的情况下，物块获得最大动能为：≈0.17J；（4）由能量守恒定律可知，弹簧的弹性势能：E P=μmg△x+mv2；
故答案为：（1）B；（2）④①③②；（3）M；0.17；（4）μmg△x+mv2。

（1）打点计时器使用交流电源；
（2）根据实验原理可明确实验方法以及步骤；
（3）分析纸带，根据纸带上距离的变化可明确物体何时离开弹簧，再根据平均速度法可求得脱离时的速度；根据对应的长度可明确速度大小，从而比较弹性势能；
（4）根据题意应用能量守恒定律求出弹簧弹性势能的表达式。

本题考查探究弹性势能的实验，要注意通过题意分析实验原理，然后再结合我们所学过的规律分析求解即可；同时要求能注意实验中的注意事项以及实验方法。

14.【答案】解：（1）根据功的公式得推力F做的功W1=Fx=60J
（2）重力做功为：W2=-mgx sinθ=-40J
支持力做功为：W3=mg cosθx cos90°=0J
合力做功为：W总=W1+W2+W3=20J
（3）设物体向上运动4m时的速度为v，
由动能定理得：W总=
解得：v=m/s
推力F做功的功率：P=Fv=30W。

答：（1）物体向上运动4m过程中推力F做的功是60J；
（2）物体向上运动4m过程中合力做的功是20J；
（3）物体向上运动4m时推力F做功的功率是30W。

【解析】（1）（2）根据功的公式W=Fx co sθ可求得推力F、重力、支持力的功，相加可求得总功；
（3）由动能定理可求得物体向上运动4m时的速度，再由功率的公式P=Fv可求得推力F做功的功率。

本题考查了功的公式、功率的公式、动能定理的应用，知道各个力做功的代数和即为总功即可正确求解。

15.【答案】解：（1）设飞船质量为m，设小球落地时间为t，根据平抛运动规律
水平方向：x=v0t
竖直方向：h=
解得：g月=；
（2）在月球表面忽略地球自转，万有引力等于重力，即：G=mg月，
解得月球质量：M=；
（3）万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得：G=m，
解得：v=；
答：（1）月球表面的重力加速度大小g月为；
（2）月球的质量M为；
（3）飞船在近月圆轨道绕月球做匀速圆周运动的线速度大小v为。

【解析】（1）物体做平抛运动，根据分运动公式列式求解重力加速度；
（2）在月球表面，不计月球自传时，重力等于万有引力，列式求解即可；
（3）飞船在近月圆轨道绕月球做匀速圆周运动，重力提供向心力，列式求解即可。

本题首先要通过平抛运动的知识求解月球表面的重力加速度，然后结合月球表面的重力等于万有引力、万有引力提供卫星圆周运动的向心力列式分析。

16.【答案】解：（1）在B点由牛顿第二定律得：N-mg=
解得：N=3700 N
由牛顿第三定律知，对圆弧轨道的压力大小为3700 N，方向竖直向下
（2）运动员从D点跃起后在空中做竖直上抛运动
由动能定理得：-mgH=0-
解得：H=3.2m
（3）运动员从B点到D点，由动能定理得：-mgR-μmgs+W f=-
解得：W f=1300J
克服摩擦阻力所做的功W克=1300J
答：（1）运动员在B点对圆弧轨道的压力是3700 N；
（2）运动员从D点跃起后在空中上升的最大高度是3.2m；
（3）运动员从C点到D点运动的过程中克服摩擦阻力所做的功是1300J。

【解析】（1）根据牛顿第二定律求出运动员在B点受到的支持力，再根据牛顿第三定律球场运动员在B点对圆弧轨道的压力。

（2）离开D点做竖直上抛运动，由动能定理可求得从D点跃起后在空中上升的最大高度；
（3）根据动能定理求出运动员从C点到D点运动的过程中需要克服摩擦阻力所做的功。

本题综合考查了动能定理、牛顿第二定律，涉及到圆周运动运动，匀变速直线运动，竖直上抛运动，综合性较强，难度中等。

17.【答案】解：（1）对小球A运用牛顿第二定律得：，其中r A=
（L-R）sinθ，解得：ωA=5rad/s；
（2）对小球A有：，
对小物块B，绳子拉力小于或等于B与圆台的最大静摩擦力：T≤μ（m B g+F），解得：
；
（3）对小球A：T′=m A g=2N，
当小物块B刚好不向内侧滑动时：，解得：，
当小物块B刚好不向外侧滑动时：，解得：，
故有：；
答：（1）小球A在水平面做匀速圆周运动的角速度ωA为5rad/s；
（2）保持小物块B静止，F的最小值为2N；
（3）如撤去力F并使水平转盘转动起来，使小球A竖直悬挂且小物块B与水平转盘间保持相对静止，水平转盘角速度≤ωB≤。

【解析】（1）对小球A受力分析其向心力来源，找到其半径，即可求解其角速度；（2）但绳子拉力小于或等于物块所受最大静摩擦力，物块B保持静止，可求最小F值；（3）但物块B刚好不向内侧滑动和刚好不向外侧滑动时，据牛顿第二定律即可求解角速度的最大值和最小值；
解决本题的关键知道圆周运动向心力的来源，能根据向心力公式以及数学知识求解，难度较大，属于难题。