精品解析：广东省深圳明德实验学校2022-2023学年高一下学期期中物理试题(解析版)

2022~2023学年度高一第二学期期中考试
物理
考生注意
1. 本试卷满分100分，考试时间75分钟。

2. 答题前，考生务必用直径0.5毫米黑色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚。

3. 考生作答时，请将答案答在答题卡上，选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑：非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。

4. 本卷命题范围：新人教必修第二册第五章至第七章。

一、选择题（本题共10小题，共46分。

在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分，第8~10题有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）
1. 人类文明的进程离不开科学家们的不断探索，关于科学家和他们的贡献，下列说法正确的是（）
A. 卡文迪许用实验测出了万有引力常量G的数值
B. 牛顿发现了万有引力定律，并测出了地球的质量
C. 开普勒发现了行星运动定律，从而提出了“日心说”
D. 第谷通过长期的观测，积累了大量的天文资料，指出行星绕太阳的运动轨迹是椭圆【答案】A
【解析】
【详解】A．卡文迪许用扭称实验巧妙地测出了万有引力常量G的数值，故A正确；B．牛顿发现了万有引力定律，测出了万有引力常量而成为第一个计算出地球质量的人是卡文迪许，故B错误；
C．开普勒发现了行星运动定律，提出了“日心说”的是哥白尼，故C错误；
D．第谷通过长期的观测，积累了大量的天文资料，但指出行星绕太阳的运动轨迹是椭圆的是开普勒，故D错误。

故选A。

2. 在2022年的南开中学校运动会铅球投掷比赛中，小雨同学对铅球离手后的运动进行了
v，落地时的速度为v，空气阻力可忽略不计。

下列图研究．假设铅球离手时的初速度为
中能正确表示铅球速度变化规律的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】斜抛运动由于只受重力，故水平速度保持不变，而竖直分速度均匀变化，速度矢量的变化方向等于加速度的方向，故矢量的变化方向应沿竖直方向。

故选A 。

3. 地球质量大约是月球质量的81倍，一颗卫星在地球和月球之间。

当地球对它的引力和月球对它的引力大小之比为4：1时，该卫星距地心距离与距月心距离之比为（ ）
A. 2:4
B. 9：2
C. 1：81
D. 81：1
【答案】B
【解析】
【详解】设地球质量为81m ，月球质量为m ，卫星距离地心的距离为a ，距离月心的距离为b ，则 0
2028141mm G a mm G b
= 可得
92a b = 故选B 。

4. 旋转篮球是每个篮球爱好者都会努力提升的一种技能。

如图所示，半径约为13cm 的篮球在某同学的手指上旋转，测得篮球上的一个小泥点在1min 内随篮球旋转的圈数为60，由此可估算的物理量是（ ）
A. 篮球旋转的角速度大小
B. 篮球旋转的线速度大小
C. 小泥点的线速度大小
D. 小泥点做圆周运动的向心力大小
【答案】A
【解析】
【详解】A ．篮球旋转的周期为 60s 1s 60
t T n =
== 篮球旋转的角速度大小为 22rad /s T
πωπ=
= 故A 正确； B ．篮球旋转时，不同位置做圆周运动半径不一样，线速度大小也不一样，故B 错误； CD ．小泥点随篮球旋转，其圆周运动的轨道半径等于泥点到转轴的距离，由于题目中没有该数据，所以小泥点的线速度大小、向心力大小无法估算，故CD 错误。

故选A 。

5. 质量为m=0.5kg 的物体以初速度02m/s v =水平抛出，重力加速度g 取10m/s 2，当瞬时
速度大小为时，下列说法正确的是（ ）
A. 运动时间为0.1s
B. 运动的竖直位移大小为0.4m
C. 竖直分位移大小等于水平分位移大小
D. 此过程速度的变化量大小为2m/s
【答案】D
【解析】
【详解】AB ．当瞬时速度大小为v =时，竖直分速度为
2m/s y v ==
由竖直方向运动规律得，运动时间为
0.2s y v t g =
=
运动的竖直位移大小 210.2m 2
h gt =
= 故AB 错误；
C ．水平分位移大小为 00.4m x v t ==
竖直分位移大小不等于水平分位移大小，故C 错误；
D ．速度的变化量大小为
2m/s v gt ∆==
故D 正确。

故选D 。

6. 质量为40kg 的小孩坐在秋千上，小孩离系绳子的横梁为2m 。

若秋千板摆到最低点时，小孩运动速度的大小是4m/s ，忽略板的质量，则每一根绳上的拉力是（ ）
A. 200 N
B. 360 N
C. 400 N
D. 720 N
【答案】B
【解析】 【详解】设每一根绳上的拉力为T ，不计秋千板的质量，根据牛顿二定律
2
2mv T mg L
-= 解得
360N T =
故B 正确，ACD 错误。

故选B 。

7. 2022年11月30日，我国六名航天员在空间站首次“太空会师”，向世界展示了中国航
天工程的卓越能力。

已知空间站在远地点高度约394.9km 、近地点高度约384km 的轨道上运行，同步卫星离地高度约为36000km ，则关于空间站，下列说法正确的是（ ）
A. 空间站内宇航员不受重力作用
B. 空间站绕地球飞行周期小于24h
C. 空间站发射速度大于11.2km/s
D. 空间站绕地球飞行速度大于
7.9km/s
【答案】B
【解析】
【详解】A ．空间站内宇航员所受重力等于地球对宇航员的万有引力，A 错误； B ．根据万有引力提供向心力可知 2
2Mm v G m r r
= 解得
v =空间站的运动半径小于同步卫星的轨道半径，可知空间站绕地球飞行周期小于24h ，B 正确；
C ．空间站的发生速度大于第一宇宙速度，小于第二宇宙速度，即
7.9km/s 11.2km/s v <<
C 错误；
D ．第一宇宙速度是轨道半径等于星球半径时的速度， 根据万有引力提供向心力可知
2
2Mm v G m r r
= 解得
v =空间站的轨道半径大于地球半径，故空间站绕地球飞行速度小于于7.9km/s ，D 错误。

故选B 。

8. 削面是西北人喜欢的面食之一，全凭刀削得名。

如图所示，将一锅水烧开，将一块面团放在锅旁边较高处，用一刀片飞快地削下一片片很薄的面片儿，面片便水平飞向锅里，若面团到锅的上沿的竖直距离为0.45m ，面团离锅上沿最近的水平距离为0.3m ，锅的直径为0.6m 。

运动中忽略空气阻力，重力加速度g 取10m/s ，要使削出的面片落人锅中，则面片的水平初速度可能是（ ）
A. 1.2m/s
B. 2.4m/s
C. 3.6m/s
D. 4.8m/s
【答案】AB
【解析】 【详解】依题意，知面片做平抛运动，根据
212
h gt =
得
0.3s t === 要使削出的面片落入锅中，则面片平抛运动的水平位移需要满足
0.3m 0.9m x <<
根据
x vt =
知，面片初速度的范围为
1m/s 3m/s v <<
故选AB 。

9. 如图所示，发射同步卫星时，先将卫星发射至近地轨道1，然后经点火使其在椭圆轨道2上运行，最后再次点火将卫星送入同步轨道3。

轨道1、2相切于A 点，轨道2、3相切于B 点，则当卫星分别在1、2、3轨道正常运行时，下列说法正确的是（ ）
A. 卫星在轨道1上的速率小于在轨道3上的速率
B. 卫星在轨道1上的周期小于在轨道3上的周期
C. 卫星在轨道2上运行时，经过A 点时的速率大于经过B 点时的速率
D. 卫星在轨道1上运行时经过A 点的加速度小于在轨道2上运行时经过A 点的加速度
【答案】BC
【解析】
【详解】A ．根据卫星受到的万有引力提供向心力，即
2
2GMm m r v r
=
可知环绕速度为
v =可知卫星的轨道半径越小，运行速率越大，则卫星在轨道1上的速率大于在轨道3上的速率，故A 错误；
B ．根据开普勒第三定律
3
2r k T
= 知，卫星的轨道半径越大，则周期也越大，故卫星在轨道1上的周期小于在轨道3上的周期，故B 正确；
C ．根据开普勒第二定律知，卫星在轨道2上运行时，从A 点向B 点运动时，卫星到地心的连线的距离越来越远，故卫星的速度逐渐减小，经过A 点时的速率大于经过B 点时的速率，故C 正确；
D ．根据牛顿第二定律得
2
GmM ma r = 得
2GM a r
= 卫星经过同一点时r 相同，M 也相同，所以加速度相同，故D 错误。

故选BC 。

10. 有关圆周运动的基本模型，下列说法正确的是（ ）
A. 图a 中，增大圆锥摆的摆角θ，但保持圆锥的高度不变，则圆锥摆的角速度不变
B. 图b 中，在光滑固定圆锥筒的水平面内做匀速圆周运动的小球，受重力、弹力和向心力
C. 图c 中，小球绕轻质细杆一端O 点在竖直面内做圆周运动，到达最高点时速度可能为零
D. 图d 中，火车以某速度经过外轨高于内轨的弯道时，车轮可能对内、外轨均无侧向压力
【答案】ACD
【解析】
【详解】A ．如图所示，设摆长为l ，有
2tan sin mg m l θωθ=
解得
ω== 增大圆锥摆的摆角θ，但保持圆锥的高度不变，则圆锥摆的角速度不变，选项A 正确； B ．图b 中，在光滑固定圆锥筒的水平面内做匀速圆周运动的小球，受重力、弹力作用，两个力的合力充当向心力，选项B 错误；
C ．图c 中，小球绕轻质细杆一端O 点在竖直面内做圆周运动，到达最高点时速度可能为零，选项C 正确；
D ．图d 中，火车以某速度经过外轨高于内轨的弯道时，若速度满足
2
tan v mg m r
θ=
则此时重力和轨道支持力的合力充当火车做圆周运动的向心力，此时车轮对内、外轨均无侧向压力，选项D 正确。

故选ACD 。

二、实验题（本题共2小题，共16分）
11. 如图所示为“向心力演示仪”及配套小球，图中1、2、3为放置小球的卡槽，卡槽1和3到各自转轴的距离相等；变速盘由左、右两部分构成，两侧各有三个半径不等的圆盘。

实验中左、右圆盘可通过皮带连接，转动转子时左、右套筒下降，标尺露出的格子数可显示小球转动过程中向心力的大小。

结合图示，完成下列问题：
（1）本实验采用的实验方法是___________
A．控制变量法 B．等效法 C．模拟法
（2）在小球质量和转动半径相同的情况下，逐渐加速转动手柄到一定速度后保持匀速转动。

此时左、右标尺露出的红白相间等分标记的比值等于两小球的___________之比（填“线速度大小”“角速度平方”或“周期平方”）；在加速转动手柄过程中，左、右标尺露出红白相间等分标记的比值___________（填“不变”“变大”或“变小”）。

【答案】 ． A ．. 角速度平方 ．. 不变
【解析】
【详解】（1）[1]本实验探究向心力与质量、半径和角速度之间的关系，先控制其中两个物理量不变，探究向心力与另一个物理量的关系，则采用的实验方法是控制变量法。

故选A 。

（2）[2]根据
2F m r ω=
在小球质量和转动半径相同的情况下，逐渐加速转动手柄到一定速度后保持匀速转动。

此时左、右标尺露出的红白相间等分标记的比值等于两小球的角速度平方之比。

[3]在加速转动手柄过程中，由于两变速盘的半径之比不变，则两小球的角速度平方之比不变，左、右标尺露出红白相间等分标记的比值不变。

12. 在“探究平抛运动的特点”的实验中，如图所示为小球做平抛运动过程中的频闪照相得到的照片的一部分。

已知闪光频率为10Hz ，图中背景方格的边长均为5cm ，重力加速度g 取102m/s 。

（1）下列说法正确的是___________。

A.根据水平方向上的间隔相等，可判断平抛运动水平方向上是匀速直线运动
B.根据相邻点之间的竖直方向增加的距离相同，可判断竖直方向为自由落体运动
C.根据照片中的数据，可计算出B 点的速度
（2）小球经过B 点时的速度大小为B v ．___________m/s 。

（3）若已知平抛运动的特点，则A 点___________（填“是”或“不是”）平抛运动的抛出点；若不是抛出点，那么小球抛出点离A 点的水平距离为___________cm ，竖直距离为___________cm 。

【答案】 ．. C ．. 2.5 ．. 不是 ．. 15 ．. 5
【解析】
【详解】（1）[1]根据水平方向的距离间隔相等，且时间相同，所以可以判断平抛运动水平方向做的是匀速直线运动，不是仅仅根据时间相等就可以判断水平方向是匀速直线运动，A 错误；
自由落体运动，初速度是0，所以相邻点之间的竖直方向增加的距离相同，不可以判断竖直方向为自由落体运动，B 错误；
由图中数据，竖直方向
22y L gT ∆==
则
0.1s T =
由A 到B 的时间为0.1s ，所以平抛运动的初速度为
03 1.5m/s L v T
==
故B 点竖直方向的分速度
2.0m/s 2AC yB y v T
==
B 点速度为
2.5m/s B v ==
C 正确。

故选C 。

（2）[2] B 点速度为
2.5m/s B v ===
（3）[3]由于抛出点到B 点的时间为
0.2s yB
B v t g
==
而A 点到B 点的时间间隔为0.1s ，所以A 点不是抛出点。

[4]抛出点到A 点的时间为
=0.20.1s=0.1s B t t T =--
所以抛出点到A 点的水平距离为
0=0.15m x v t =．15cm
抛出点到A 点的竖直距离为
2
1=0.05m=5cm 2
y gt =
＝5cm 三、计算题（本题共3小题，共38分。

作答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤只写出最后答案的不能得分。

有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
13. 如图所示，一质量为m=0.5 kg 的小球，用长为0.4 m 的轻绳拴着在竖直平面内做圆周运动。

g 取10 m/s 2，求：
(1)小球要做完整的圆周运动，在最高点的速度至少为多大？ (2)当小球在最高点的速度为4 m/s 时，轻绳拉力多大？
(3)若轻绳能承受的最大张力为45 N ，小球的速度不能超过多大？
【答案】(1)2 m/s ；(2)15 N ；(3) 【解析】
【详解】(1)在最高点，对小球受力分析如图甲，由牛顿第二定律得
2
1v mg F m R
+=
由于轻绳对小球只能提供指向圆心的拉力，即F 1不可能取负值，亦即
F 1≥0
联立得
v
代入数值得
v ≥2 m/s
所以小球要做完整的圆周运动，在最高点的速度至少为2 m/s 。

(2)将v 2＝4 m/s 代入
2
1v mg F m R
+=
得
F 2＝15 N
(3)由分析可知，小球在最低点时轻绳张力最大，对小球受力分析如图乙，由牛顿第二定律得
23
3v F mg m R
-=
将F 3＝45 N 代入得
v 3＝
即小球的速度不能超过。

14. 2023年1月9日6时0分，我国在文昌航天发射场使用长征七号改运载火箭，成功将实践二十三号卫星和搭载的试验二十二号A/B 星发射升空，三颗卫星顺利进入预定轨道，发射任务获得圆满成功。

假设实践二十三号卫星绕地球做匀速圆周运动，离地球表面的高度等于地球的半径R 。

已知地球表面处的重力加速度大小为g ，引力常量为G ，忽略地球的自转，求：
（1）地球的密度；
（2）卫星绕地球转动的线速度 （3）卫星所在处的重力加速度大小。

【答案】（1）34g GR
π；（2（3）4g
【解析】
【详解】（1）根据黄金代换
2GM gR =
有
G
gR M 2
= 地球的体积为
34
3
V R π=
可得，地球的密度为
233344M gR g
V G R GR
ρππ==⨯=
（2）实践二十三号卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，有
22
(2)2GMm v m v R R =⇒=结合黄金代换，有
2GM gR =
联立得
v =
（3）卫星所在处的重力加速度
()
()
112
2
4
22GMm
GM
g mg g R R =⇒=
=
15. 如图甲所示，在科技馆中，“小球旅行记”吸引了很多小朋友的观看。

“小球旅行记”可简化为如图乙所示的示意图，质量为0.5kg m =的小球在P 点由静止沿半径为
0.4m R =的光滑圆弧轨道下滑到最低点Q 时速度为02m v =，小球从距地面高为
2
R 的Q 点水平飞出后落到地面上的S 点，不计摩擦和空气阻力，已知重力加速度g 取
210m s ，求：
（1）小球下滑到最低点Q 时对轨道的压力大小； （2）Q 点到S 点的水平距离； （3）小球落地的速度。

【答案】（1） 10N ；（2）0.4m ；（3）m s ，方向与水平方向夹角为45︒ 【解析】
【详解】（1）小球下滑到Q 点时，由向心力公式可得
2
N v F mg m R
-=
解得
N 10N F =
由牛顿第三定律可知，小球下滑到最低点Q 时对轨道的压力大小为10N 。

（2）小球由Q 点水平抛出，由平抛公式可知 竖直方向有
2
122
R gt = 解得
0.2s t =
水平方向有
00.4m x v t ==
（3）小球落地时的竖直分速度为
2m s y v gt ==
小球落地时速度大小为
m v ==
设小球落地时速度方向与水平方向夹角为θ，则
tan 1y v v θ=
=
解得
45θ=︒。