天津市静海区第一中学2022-2023学年高一下学期3月学业能力调研物理试卷(含解析)

天津市静海区第一中学2022-2023学年高一下学期3月学业
能力调研物理试题
一、单项选择题
1.一质点在某段时间内做曲线运动，则在这段时间内（）
A.速度一定在不断改变，加速度也一定不断改变
B.速度可以不变，但加速度一定不断改变
C.质点不可能在做匀变速运动
D.质点在某点的速度方向一定是曲线上该点的切线方向
答案：D
解析：ABC．物体做曲线运动的条件是合力的方向与速度方向不在同一直线上，故速度方向时刻改变，所以曲线运动是变速运动，其加速度不为零，但加速度可以不变，例如平抛运动，就是匀变速运动；故选项ABC均错误。

D．曲线运动的速度方向时刻改变，质点在某点的速度方向一定是曲线上该点的切线方向，故D正确。

故选D。

2.如图所示，某人由A点划船渡河，船头方向始终与河岸垂直，下列说法正确的是（）
A.小船能到达正对岸的B点
B.小船能到达正对岸B点的左侧
C.小船到达对岸的时间与水流速度无关
D.小船到达对岸的位置与水流速度无关
答案：C
解析：AB．小船在垂直于河岸方向和沿河岸方向都有位移，根据运动的合成，合位移的方向指向下游方向，所以小船到达对岸的位置是正对岸B点的右侧，故AB错误；
CD．根据运动的合成与分解规律可知，到达对岸的位置与水流速度和运动时间有关，但小
船到达河对岸的时间只由船速和河宽决定，与水流速度无关，故C 正确，D 错误。

故选C 。

3.A 、B 分别是地球上的两个物体，A 在北纬某城市，B 在赤道上某地，如图所示．当它们随地球自转时，它们的角速度分别是ωA 、ωB ，它们的线速度大小分别是v A 、v B 下列说法正确的是（）
A.
ωA =ωB ，v A <v B B.
ωA =ωB ，v A >v B C.
ωA <ωB ，v A =v B D.ωA >ωB ，v A <v B
答案：A
解析：A 与B 均绕地轴做匀速圆周运动，在相同的时间转过的角度相等，由角速度的定义式t
θω∆=∆，A 、B 角速度相等，即ωA =ωB ；由角速度与线速度关系公式v =ωr ，B 的转动半径较大，故B 的线速度较大，即v A <v B ；
A.
ωA =ωB ，v A <v B ．与结论相符，故A 正确；B.
ωA =ωB ，v A >v B ．与结论不符，故B 错误；C
ωA <ωB ，v A =v B ．与结论不符，故C 错误；D.ωA >ωB ，v A <v B ．与结论不符，故D 错误．
4.一辆汽车在水平公路上减速转弯，沿曲线由M 向N 行驶．图中分别画出了汽车转弯时所受合力F 的四种方向，可能正确的是（）
A. B.
C. D.
答案：C
解析：AB ．做曲线运动的物体所受合力方向指向轨迹的凹侧，故AB 错误；
CD ．轨迹上某点的切线方向表示物体运动的速度方向，因汽车由M 向N 行驶，且是减速运动，故合力方向与速度方向成钝角，故C 正确，D 错误。

故选C 。

5.如图，一小球放置在木板与竖直墙面之间．设墙面对球的压力大小为N 1，球对木板的压力大小为N 2.以木板与墙连接点所形成的水平直线为轴，将木板从图示位置开始缓慢地转到水平位置．不计摩擦，在此过程中
A.N 1始终减小，N 2始终增大
B.N 1始终减小，N 2始终减小
C.N 1先增大后减小，N 2始终减小
D.N 1先增大后减小，N 2先减小后增大
答案：B 解析：对小球进行受力分析如图所示，
设：板与竖直方向夹角为θ，则：2sin mg N θ=，1tan mg N θ
=，随着板顺时针方向转动，θ越来越大，因此N 2越来越小，同样1N 也越来越小，答案B 正确．
6.从同一点水平拋出三个小球分别撞在竖直墙壁上A 点、B 点、C 点，则（）
A.撞在A 点的小球水平速度最小
B.撞在B 点的小球水平速度最小
C.撞在C 点的小球飞行时间最短
D.撞在A 点的小球飞行时间最短
答案：D
解析：CD.根据212h gt =解得
t 撞在A 点的小球h 最小，飞行时间最短，D 正确，C 错误；
AB .根据
0x v t
=解得
0v =撞在C 点的小球h 最大，水平速度v 0最小，AB 错误。

故选D 。

7.有一种杂技表演叫“飞车走壁”，由杂技演员驾驶摩托车沿圆台形表演台侧壁高速行驶，做匀速圆周运动。

如图所示，图中虚线表示摩托车的行驶轨迹，轨迹离地面的高度为h ，下列说法中正确的是（）
A.h 越高，摩托车对侧壁的压力将越大
B.h 越高，摩托车做圆周运动的线速度将越大
C.h 越高，摩托车做圆周运动的周期将越小
D.h 越高，摩托车做圆周运动的向心力将越大
答案：B
解析：A ．摩托车做匀速圆周运动，合外力完全提供向心力，所以小球在竖直方向上受力平衡
cos N mg
θ=可知侧壁对摩托车的支持力与高度h 无关，根据牛顿第三定律可知摩托车对侧壁的压力不变，故A 错误；
B ．根据牛顿第二定律可知
2tan v mg m r
θ=解得
v =
高度h 越大，r 越大，摩托车运动的线速度越大，故B 正确；
C ．根据牛顿第二定律可知
224tan mg m r T
πθ=解得
2T π=高度h 越大，r 越大，摩托车运动的周期越大，故C 错误；
D ．摩托车的向心力大小为tan mg θ，大小不变，故D 错误。

故选B 。

二、填空题
8.在做“研究平抛物体的运动”的实验时，通过描点法画出小球平抛运动的轨迹，并求出平抛运动的初速度，实验装置如图甲所示。

（1）为减小空气阻力对小球的影响，选择小球时，应选择________（填正确答案标号）。

A ．实心小铁球B ．空心小铁球C ．实心小木球D ．以上三种球都可以（2）关于这个实验，以下说法正确的是________（填正确答案标号）；
A ．小球释放的初始位置越高越好
B ．小球每次要从同一高度由静止释放
C ．实验前要用铅锤线检查坐标纸上的竖线是否竖直
D ．小球在平抛运动时要靠近但不接触木板
（3）图乙为小明同学通过实验得到的数据，其中O 点为抛出点，则此小球做平抛运动的初速度为________m/s （29.8m/s g =）。

（4）小红同学在实验中将白纸换成方格纸，每个格的边长5cm L =，实验记录了小球在运动过程中的三个位置，部分图象如图丙所示，则该小球做平抛运动的初速度为________m/s （210m/s g =），小球运动到B 点时的竖直分速度为________m/s 。

（5）在学习本实验的基础上，分析实验产生误差的原因，并提出改进方案_______。

答案：①.A ②.BCD ③.1.2④.1.5⑤.2.0⑥.见解析
解析：（1）[1]选取实心球和密度大的球可以使空气阻力与重力的比值减小，从而可以忽略空气阻力对实验产生的影响。

故选A 。

（2）[2]A ．小球释放的初始位置不是越高越好，要选取适当的位置，从而有效利用坐标纸，A 错误。

B ．小球每次要从同一高度由静止释放，这样使小球飞出轨道的初速度相同，B 正确。

C ．我们把坐标纸上的竖线的方向当做竖直方向，所以实验前要用铅锤线检查坐标纸上的竖线是否竖直，C 正确。

D ．小球在平抛运动时要靠近但不接触木板，靠近木板可以很好的描点，不接触木板是不影响小球的运动，D 正确。

故选BCD 。

（3）[3]
小球做平抛运动的初速度为
0 1.2m/s
x v t ===（4）[4][5]A 、B 、C 三点的水平间隔都是三个格，所以A 、B 、C 三点的时间间隔t 相同，在竖直方向有
2
53y L L gt ∆=-=解得
0.1s
t =所以初速度为
030.15m 1.5m/s 0.1s
L v t ===在竖直方向B 点为A 、C 两点的中间时刻点，所以B 点的竖直分速度为
8 2.0m/s 2y L v t
==（5）[6]本实验描绘小球轨迹点时用手描绘，误差较大，可改进为下列方案，用下如图所示装置来研究平抛运动，将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直硬板上，钢球沿斜槽轨道PO 滑下后在O 点飞出，落在水平挡板MN 上。

由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。

移动挡板，重新释放钢球，如此重复，白纸上
将留下一系列痕迹点。

9.用如图所示的装置来探究小球做圆周运动所需向心力的大小n F 与质量m 角速度ω和半径r 之间的关系。

两个变速轮塔通过皮带连接，转动手柄使长槽和短槽分别随变速轮塔匀速转动，槽内的钢球就做匀速圆周运动。

横臂的挡板对钢球的压力提供向心力，钢球对挡板的
反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格显示出两个钢球所受向心力的比值。

如图是探究过程中某次实验时装置的状态。

（1）在研究向心力的大小n F与质量m关系时，要保持___________相同；
A.ω和r
B.ω和m
C.m和r
D.m和n F
（2）图中所示，两个钢球质量和半径相等，则是在研究向心力的大小n F与___________的关系；
A.质量m
B.半径r
C.角速度ω
（3）在该实验中，主要利用了___________来探究向心力与质量、半径、角速度之间的关系；
A.理想实验法
B.控制变量法
C.微元法
D.等效替代法
答案：①.A②.C③.B
解析：(1)[1]在研究向心力的大小F n与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时，需先控制某些量不变，研究剩余两个物理量的关系，即是控制变量法，因此在研究n F的大小与质量m之间的关系时，要保持角速度ω和半径r不变，A正确，BCD错误。

故选A。

(2)[2]图中所示，两球的质量相同，转动的半径相同，则研究的是向心力的大小F n与角速度ω的关系，AB错误，C正确。

故选C。

(3)[3]在该实验中，主要利用了控制变量法来探究向心力与质量、半径、角速度之间的关系，ACD错误，B正确。

故选B。

10.关于基本概念，判断是否正确，对的标明√，不对的标明×，不对的改正：
（1）物体做曲线运动时，合力一定不为零。

（）。

（2）斜抛运动和平抛运动在水平方向上做的都是匀速直线运动（
）。

（3）运动的合成与分解遵循平行四边形定则（）。

（4）做匀速圆周运动的物体相等时间内通过的位移相同（
）。

（5）物体间的作用力与反作用力不一定同时产生、同时消失（
）。

答案：①.正确②.正确③.正确④.错误⑤.错误
解析：（1）物体做曲线运动时，速度一定发生变化，一定有加速度，合力一定不为零，故正确。

（2）斜抛运动和平抛运动在水平方向上做的都是匀速直线运动，故正确。

（3）运动的合成与分解遵循平行四边形定则，故正确。

（4）做匀速圆周运动的物体相等时间内通过的路程相同，位移不一定相同，故错误。

（5）物体间的作用力与反作用力一定同时产生、同时消失，故错误。

四、解答题
11.如图所示，用内壁光滑的薄壁细圆管弯成的由半圆形AB （圆半径比细管的内径大得多）和直线BC 组成的轨道固定在水平桌面上，已知AB 部分的半径 1.0m R =。

弹射装置将一个质量为0.1kg 的小球（可视为质点）以03m/s v =的水平初速度从A 点射入轨道，小球从C 点离开轨道随即水平抛出，桌子的高度0.8m h =，不计空气阻力，g 取210m/s 。

求：（1）小球在半圆轨道上运动时的角速度ω、向心力F 的大小；
（2）小球在空中做平抛运动的时间及落到地面D 点时的速度大小。

答案：（1）ω=3rad/s ；F =0.9N ；（2）5m/s
解析：（1）小球从A 点射入轨道，在半圆轨道上做匀速圆周运动，根据线速度与角速度的关系以及向心力公式，有
v 0=ωR
F=mω2R
代入数据有
ω=3rad/s
F=0.9N
（2）小球从C 点离开轨道，在空中做平抛运动，竖直方向有h=1
2gt 2
v y =gt
解得
t=0.4s
v y =4m/s
则D 点的速度大小为
v D =5m/s 12.2021年7月，河南郑州地区突降暴雨，道路被淹，需要调用直升飞机抢运被困人员。

如图甲所示，直升飞机放下绳索吊起被困人员，一边收缩绳索一边飞向安全地，前四秒内被困人员水平方向的v-t 图和竖直方向的v-t 图分别如图乙、图丙所示。

不计空气阻力，210m/s =g 。

以t =0时刻被困人员所在位置为坐标原点，水平向右为x 轴的正方向，竖直向上为y 轴正方向，求被困人员：
（1）在4s 末的速度v 大小；
（2）在4s 秒末的位置坐标（x ，y ）的值；
（3）在前4s 的轨迹方程。

答案：（1）5m/s v =；（2）（12m ，8m ）；（3）218x y
=解析：（1）在4s 末的速度v 大小为
5m/s
v ==（2）根据图像，4s 末水平方向的位移和竖直方向的位移分别为
34m 12m
x =⨯=44m 8m 2
y ⨯=
=在4s 秒末的位置坐标为（12m ，8m ）
（3）在前4s 的轨迹方程为3x t =212
y at =
224m/s 1m/s 4a =
=解得
218x y =13.在地面上匀速直线运动的汽车，通过定滑轮用绳子吊起一个物体，若汽车和被吊起物体在同一时刻的速度分别为1v 和2v ，1v v =，求：
（1）两绳夹角为θ时，物体上升的速度？
（2）若汽车做匀速直线运动过程中，物体是加速上升还是减速上升？
（3）绳子对物体拉力F 与物体所受重力mg 的大小关系如何？（定性说明理由）
答案：（1）sin v θ；（2）加速上升；（3）F mg
>解析：（1）根据实际效果可将汽车的运动分解为沿绳方向上的运动和垂直于绳方向上的运动，如图所示
则有
21sin sin v v v θθ
==（2）当汽车水平向左做匀速直线运动时，角度θ变大，由2sin v v θ=知，绳的运动速度变大，即物体将加速上升；
（3）物体加速上升，即物体所受合外力的方向竖直向上，而物体只受重力和拉力的作用，故拉力F 大于物体的重力mg ，即F mg >。

14.如图所示，BC 为半径r =竖直放置的用光滑细圆管制成的圆弧形轨道，O 为轨道的圆心，在圆管的末端C 连接倾斜角为45︒、动摩擦因数0.6μ=的足够长粗糙斜面，一质量为0.5kg m =的小球从O 点正上方某处A 点以速度0v 水平抛出，恰好能垂直OB 从B 点进入细圆管，小球从进入圆管开始受到始终竖直向上的力5N F =的作用，当小球运动到圆管的末端C 时作用力F 立即消失，小球能平滑地冲上粗糙斜面（取210m /s g =）求：（1）OA 的距离；
（2）分析判断小球在圆管中的运动性质，说明判断依据，并求出小球在圆管中O 点等高处对圆管的压力大小；
（3）小球在CD 斜面上运动的最大位移。

答案：（1）0.6m ；（2）匀速圆周运动，；（3）m 4
解析：（1）由于小球恰好能垂直OB 从B 点进入细圆管，有
tan 45gt v ︒=
小球的水平位移
0sin45x r v t
=︒=解得
0.2s t =，02m /s
v =小球的竖直位移
210.2m 2
y gt ==，||cos450.6m OA y r =+︒=（2）小球进入细圆管时的速度
0/s sin 45B v v ==︒
由于小球重力与外加力F 平衡，所以小球所受合力仅由管提供，始终指向圆心，与速度方向始终垂直，所以小球做匀速圆周运动。

根据牛顿第二定律
2N B mv F r
=解得
N F =根据牛顿第三定律小球对圆管的力
N N F F '==（3）小球在斜面上做匀减速直线运动，有
sin 45cos 45mg mg ma
μ︒+︒=解得
2
/s a =小球沿斜面向上运动的最大位移
22B m v x a
=解得
2m 4m x =。