2020年陕西省西安市莲湖区高一(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11小题，共44.0分）
1.物理学的发展丰富了人类对物质世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，促进
了物质生产的繁荣与人类文明的进步，下列表述正确的是（）
A. 开普勒发现了万有引力定律
B. 牛顿通过实验测出了万有引力常量
C. 相对论的创立表明经典力学已不再适用
D. 爱因斯坦建立了狭义相对论，把物理学推进到高速领域
2.关于万有引力定律的正确的说法是（）
A. 万有引力定律仅对质量较大的天体适用，对质量较小的一般物体不适用
B. 开普勒等科学家对天体运动规律的研究为万有引力定律的发现作了准备
C. 恒星对行星的万有引力都是一样大的
D. 两物体间相互吸引的一对万有引力是一对平衡力
3.质点做曲线运动，下列说法中不正确的是（）
A. 曲线运动肯定是一种变速运动
B. 变速运动不一定是曲线运动
C. 曲线运动可以是速度不变的运动
D. 曲线运动可以是加速度不变的运动
4.一小球从某高处以初速度为v0被水平抛出，落地时与水平地面夹角为60°，抛出点
距地面的高度为（）
A. B.
C. D. 条件不足无法确定
5.如图所示，小物体与水平圆盘保持相对静止，跟着圆盘一起
做匀速圆周运动，则A的受力情况（）
A. 受重力、支持力
B. 受重力、支持力和指向圆心的摩擦力
C. 受重力、支持力、向心力、摩擦力
D. 以上均不正确
6.如所示，a是地球赤道上的一点，某时刻在a的正上方有三颗轨
道位于赤道平面的卫星b、c、d，各卫星的运行方向均与地球自
转方向相同，图中已标出，其中d是地球同步卫星．从该时刻起，
经过一段时间t（已知在t时间内三颗卫星都还没有运行一周），
各卫星相对a的位置最接近实际的是图中的（）
A. B.
C. D.
7.如图所示，船从A处开出后沿直线AB到达对岸，若AB
与河岸成53°角，水流速度为4m/s，则从A点开出的船
相对于静水的最小速度为（）
A. 2m/s
B. 2.4m/s
C. 3.2m/s
D. 5.3m/s
8.在同一水平直线上的两位置分别沿同一方向水平抛出两
个小球A和B，其运动轨迹如图所示，不计空气阻力．要
使两球在空中相遇，则必须（）
A. 同时抛出两球
B. 先抛出A球
C. 先抛出B球
D. 使A质量小于B质量
9.质量为m的小木块从半球形的碗口下滑，如图所示，已知
木块与碗内壁间的滑动摩擦系数为μ，木块滑到最低点时的
速度为v，那么木块在最低点受到的摩擦力为（）
A. μmg
B.
C. μm（g+）
D. 0
10.在固定斜面体上放置物体B，B物体用绳子通过定滑轮与物体A相连，A穿在光滑
的竖直杆上，当B以速度v0匀速沿斜面体下滑时，使物体A到达如图所示位置，绳与竖直杆的夹角为θ，连接B的绳子始终与斜面体平行，则物体A上升的速度是（）
A. v0sinθ
B.
C. v0cosθ
D.
11.有一种杂技表演叫“飞车走壁”，由杂技演员驾驶摩托
车沿圆台形表演台的内侧壁高速行驶，做匀速圆周运动。

如图所示虚线圆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角速度将越大
C. h越高，摩托车做圆周运动的周期将越大
D. h越高，摩托车做圆周运动的向心力将越大
二、多选题（本大题共5小题，共18.0分）
12.太空舱绕地球飞行时，下列说法正确的是（）
A. 太空舱作圆周运动所需的向心力由地球对它的吸引力提供
B. 太空舱内宇航员感觉舱内物体失重
C. 太空舱内无法使用天平
D. 地球对舱内物体无吸引力
13.m为在水平传送带上被传送的小物体（可视为质点），A为终
端皮带轮，如图所示，已知皮带轮半径为r，传送带与皮带轮间
不打滑，当m可被水平抛出时（）
A. 皮带的最小速度为
B. 皮带的最小速度
为
C. A轮每秒的转数最少是
D. A轮每秒的转数最少是
14.2009年2月11日，一颗美国商业卫星与一颗俄罗斯废弃的军用通信卫星在俄罗斯
的西伯利亚北部上空距地面790km高处发生碰撞，两颗卫星的质量分别为450kg和560kg，若近似认为这两颗卫星的轨道为匀速圆周运动轨道，且相撞前两颗卫星都在各自预定的轨道上运行．则关于这两颗卫星的描述正确的是（）
A. 这两颗卫星均为地球同步卫星
B. 这两颗卫星的运行速度均大于7.9 km/s
C. 这两颗卫星的运行周期是相同的
D. 这两颗卫星的向心加速度的大小是相同的
15.土星的卫星众多，其中土卫五和土卫六的半径之比为，质量之比为，围绕土星
作圆周运动的半径之比为，下列判断正确的是（）
A. 土卫五和土卫六的公转周期之比为（）
B. 土星对土卫五和土卫六的万有引力之比为（）2
C. 土卫五和土卫六表面的重力加速度之比为（）2
D. 土卫五和土卫六的公转速度之比为（）
16.为了验证平抛运动的小球在竖直方向上做自由落体运
动，用如图所示的装置进行试验，小锤打击弹性金属片，
A球水平抛出，同时B球被松开，自由下落，关于该实验，
下列说法中正确的是（）
A. 两球的质量应相等
B. 两球应同时落地
C. 应改变装置的高度，多次实验
D. 实验也能说明A球在水平方向上做匀速直线运动
三、实验题（本大题共2小题，共10.0分）
17.“科学真是神奇”已知一个钩码的质量为m，地球的半径为R，现仅提供一只量程
合适的弹簧，你就可以获得地球的第一宇宙速度啦！（忽略地球的自转）
（1）要直接测量的物理量是______
（2）地球的第一宇宙速度V1的推理表达式为：V1=______（用已知和测量的物理量表示）
18.小文同学在探究物体做曲线运动的条件时，将一条形磁铁放在桌面的不同位置，让
小钢珠在水平桌面上从同一位置以相同初速度v0运动，得到不同轨迹，图中a、b、
c、d为其中四条运动轨迹，磁铁放在位置A时，小钢珠的运动轨迹是______（填
轨迹字母代号），磁铁放在位置B时，小钢珠的运动轨迹是______（填轨迹字母代号）。

实验表明，当物体所受合外力的方向跟它的速度方向______（选填“在”或“不在”）同一直线上时，物体做曲线运动。

四、计算题（本大题共3小题，共28.0分）
19.如图所示，一个人用一根长1m、只能承受74N拉力的绳子，
拴着一个质量为1kg的小球，在竖直平面内做圆周运动，己知
圆心离地面h=6m。

转动中小球在最低点时绳子恰好断了。

（取
g=10m/s2）
（1）绳子断时小球运动的角读度多大？
（2）绳断后，小球落地需要多长时间？
（3）小球落地点与抛出点间的水平距离是多少？
20.某星球的质量为地球的9倍，半径为地球的一半，若从地球上高h处平抛一物体，
物体射程为60m，地球表面重力加速度g地=10m/s2根据以上信息，求：
（1）星球表面的重力加速度；
（2）在该星球上，从同样的高度，以同样的初速度平抛同一物体在星球表面，物体的水平射程．
21.如图所示，水平光滑圆盘中心有一个光滑小孔O，一根
细线穿过小孔，一端连接盘面上可视为质点的物块A、
一端悬挂小球B，给物块A一个垂直于OA方向、大小
为2m/s的水平初速度，结果物块A恰好能在盘面上做
匀速圆周运动，盘面的半径为0.5m、盘面离地面的高度
为5m，已知物块与小球的质量相等，不计空气阳力，重力加速度大小为g=10m/s2，求：
（1）OA间的距离；
（2）某时刻剪断细线，则剪断细线后，物块经多长时间落地？落地时的速度多大？
（3）若换一个表面粗糙的圆盘，物块A与盘面间的动摩擦因数为0.6，物块A与盘面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，保持OA间的距离为（1）问中的距离，要使物块A不滑动，物块随圆盘一起做匀速圆周运动的角速度应在什么范围？
答案和解析
1.【答案】D
【解析】解：A、牛顿发现了万有引力定律，故A错误；
B、卡文迪许通过实验测出了万有引力常量，故B错误；
C、相对论的创立并不表明经典力学已不再适用，实际上在宏观、低速的情况下经典力学仍能适用。

故C错误。

D、爱因斯坦建立了狭义相对论，把物理学推进到高速领域，故D正确；
故选：D。

根据物理学史和常识解答，记住著名物理学家的主要贡献即可．
本题考查物理学史，是常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，这也是考试内容之一．
2.【答案】B
【解析】解：A、万有引力定律适用于宇宙万物任意两个物体之间的引力，是自然界一种基本相互作用的规律，故A错误。

B、牛顿在开普勒等科学家对天体运动规律的基础上，加以研究提出了万有引力定律，故B正确。

C、恒星对行星的万有引力与行星质量有关，不都是一样大的，故C错误。

D、两物体间相互吸引的一对万有引力是作用力与反作用力。

故D错误。

故选：B。

牛顿提出了万有引力定律，而万有引力恒量是由卡文迪许测定的．万有引力定律适用于质点间的相互作用．
对于物理学上重要实验、发现和理论，要加强记忆，这也是高考考查内容之一．从公式的适用条件、物理意义、各量的单位等等全面理解万有引力定律公式．
3.【答案】C
【解析】解：AC、曲线运动物体的速度方向在不断改变，是变速运动，故A正确，C
不正确；
B、变速运动不一定是曲线运动，如匀加速直线运动，故B正确；
D、曲线运动可以是加速度不变的运动，例如平抛运动，故D正确。

本题选不正确的，故选：C。

既然是曲线运动，它的速度的方向必定是改变的，所以曲线运动一定是变速运动。

在恒力作用下，物体可以做曲线运动，如平抛运动，而匀速圆周运动受到的是变力，是变加速曲线运动。

本题关键是对质点做曲线运动的条件的考查，匀速圆周运动，平抛运动等都是曲线运动，对于它们的特点要掌握住。

4.【答案】A
【解析】解：小球做平抛运动，据题意有：tan60°=
得：v y=v0
根据速度位移公式得，抛出点距地面的高度为：h==
故选：A。

根据落地时的速度，结合平行四边形定则求出竖直方向上的分速度，通过速度位移公式
求出抛出点距离地面的高度．
解决本题的关键要掌握平抛运动的研究方法：运动的分解法，知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，结合运动学公式进行解答．
5.【答案】B
【解析】解：物体在圆盘上，一定受到重力和支持力作用，物体在转动过程中，有背离圆心的运动趋势，因此受到指向圆心的静摩擦力，且静摩擦力提供向心力，故ACD错误，B正确。

故选：B。

向心力是根据效果命名的力，只能由其它力的合力或者分力来充当，不是真实存在的力，不能说物体受到向心力。

本题学生很容易错误的认为物体受到向心力作用，要明确向心力的特点，同时受力分析时注意分析力先后顺序，即受力分析步骤。

6.【答案】D
【解析】解：根据知，轨道半径越大，周期越大，则角速度越小，所以经
过相同的时间，三个卫星中，b转过的角度最大，c次之，d最小，d为同步卫星，与赤道上的a保持相对静止。

故A、B、C错误，D正确。

故选：D。

根据万有引力等于向心力：G=mr知，轨道半径越大，周期越大，则角速度越小，
所以经过相同的时间，可以比较出三卫星转过的角度，而同步卫星又与地球保持相对静止．
解决本题的关键掌握万有引力提供向心力，知道周期与轨道半径的关系以
及知道同步卫星的特点．
7.【答案】C
【解析】解：船参与了两个分运动，沿船头指向的分运动和顺水流而下的分运动，其中，合速度v合方向已知，大小未知，顺水流而下的分运动v水速度的大小和方向都已知，沿船头指向的分运动的速度v船大小和方向都未知，合速度与分速度遵循平行四边形定则（或三角形定则），如图
当v合与v船垂直时，v船最小，由几何关系得到v船的最小值为
v船=v水sin53°=4×0.8=3.2m/s。

故C正确，A、B、D错误。

故选：C。

本题中船参与了两个分运动，沿船头指向的分运动和顺水流而下的分运动，合速度方向已知，顺水流而下的分运动速度的大小和方向都已知，根据平行四边形定则可以求出船相对水的速度的最小值．
本题关键先确定分速度与合速度中的已知情况，然后根据平行四边形定则确定未知情况．
8.【答案】A
【解析】解：ABC、相遇时，A、B两球下落的高度相同，根据h=知，下落的时间
相同，因此两球应同时抛出。

故A正确，BC错误。

D、平抛运动的加速度为g，可知小球的运动情况与其质量无关，故D错误。

故选：A。

解决本题的关键知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，知道平抛运动的时间由高度决定，初速度和时间共同决定水平位移．
9.【答案】C
【解析】解：小木块经过碗底时，由重力和支持力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律得：
F N-mg=m
则碗底对球支持力：F N=mg+m
根据牛顿第三定律得：小木块对碗底的压力F N′=F N=mg+m
所以在过碗底时小木块受到摩擦力的大小：f=μF N′=μ（mg+m）=μm（g++）
故选：C。

小木块经过碗底时，由重力和碗底对球支持力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律求出碗底对球的支持力，再由摩擦力公式求解在过碗底时小木块受到摩擦力的大小．
解决本题的关键确定圆周运动向心力的来源，再运用牛顿运动定律和向心力公式进行求解．
10.【答案】D
【解析】解：将A的速度分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向的两个分速度，如图所示：
根据平行四边形定则得：v0=v cosθ
解得：v=
故选：D。

将物体A的速度分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向，沿绳子方向的速度等于B的速度．解决本题的关键知道物体A沿绳子方向的分速度等于B的速度大小，根据平行四边形定则进行分析．
11.【答案】C
【解析】解：A、摩托车做匀速圆周运动，提供圆周运动的向心力是重
力mg和支持力F的合力，作出力图。

侧壁对摩托车的支持力F=不变，则摩托车对侧壁的压力不变。

故A
错误。

B、如图向心力F n=mg tanθ，m，θ不变，向心力大小不变，根据牛顿根据牛顿第二定律得F n=mω2r，h越高，r越大，F n不变，则ω越小。

故BD错误。

C、根据牛顿根据牛顿第二定律得F n=m，h越高，r越大，F n不变，则T越大。

故C
正确。

故选：C。

摩托车做匀速圆周运动，提供圆周运动的向心力是重力mg和支持力F的合力，作出力图，得出向心力大小不变。

h越高，圆周运动的半径越大，由向心力公式分析周期、线速度大小。

本题考查应用物理规律分析实际问题的能力，是圆锥摆模型，关键是分析物体的受力情况，研究不变量。

12.【答案】ABC
【解析】解：AB、太空舱绕地球作匀速圆周运动，地球对它的吸引力提供向心力，太空舱内宇航员处于失重状态，故AB正确；
C、太空舱处于完全失重状态，与重力有关的实验与仪器不能进行和使用，故天平不能使用，故C正确；
D、舱内物体随舱一起匀速圆周运动，地球对它们的吸引力提供它们随舱一起圆周运动的向心力，故D错误。

故选：ABC。

太空舱绕地球作匀速圆周运动，万有引力提供向心力，在太空舱中，物体处于完全失重状态，与重力有关的实验不能进行．
本题主要考查了太空舱绕地球作匀速圆周运动时，万有引力提供向心力，要注意此时物体处于完全失重状态，与重力有关的实验不能进行．
13.【答案】AC
【解析】解：A、当物块恰好被水平抛出时，在皮带上最高点时由重力提供向心力，则由牛顿第二定律得：
mg=m，
解得：v=．故A正确，B错误；
C、设此时皮带转速为n，则有2πnr=v，得到：n==．故C正确，D错误。

故选：AC。

当物块恰好被水平抛出时，在皮带上最高点时由重力提供向心力，根据牛顿第二定律求出临界速度，再根据线速度与转速的关系求出A轮每秒的转数最小值．
本题运用牛顿第二定律和圆周运动规律分析临界速度问题．当一个恰好离开另一个物体时两物体之间的弹力为零，这是经常用到的临界条件
14.【答案】CD
【解析】解：A、同步卫星是相当于地面静止的卫星，同步卫星的轨道平面在赤道平面上，而题中的两颗卫星都经过西伯利亚的上空，所以都不是同步卫星。

故A错误；B、7.9km/s即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。

而两颗卫星的轨道半径要大于近地卫星的轨道半径，根据v的表达式可以发现，卫星运行的线速度一定小于第一宇宙速度。

故B错误；
C、由题可知，两颗卫星都做匀速圆周运动，相碰说明半径是相等的；根据万有引力提供向心力，得：
可知这两颗卫星的运行周期是相同的。

故C正确；
D、由题可知，两颗卫星都做匀速圆周运动，相碰说明半径是相等的；根据万有引力提供向心力，得：
可知这两颗卫星的向心加速度的大小是相同的。

故D正确。

故选：CD。

卫星运动过程中所受地球的万有引力提供卫星做圆周运动的向心力，由此列式可以求出卫星的同期、线速度和向心加速度与轨道半径间的关系，并由此进行选项判断．
本题考查万有引力在天体运动中的应用，注意本题中的质量为中心天体的质量，难度不大，属于基础题．
15.【答案】ACD
【解析】解：A、根据开普勒定律中的周期定律=k，土卫五和土卫六的公转周期之比为：=，故A正确；
B、根据万有引力定律公式F=G，土星对土卫五和土卫六的万有引力之比为，
故B错误；
C、根据重力加速度公式g=，土卫五和土卫六表面的重力加速度之比为，故C
正确；
D、根据v=，土卫五和土卫六的公转速度之比为，故D正确；
故选：ACD。

根据开普勒定律中的周期定律=k求解周期比；根据万有引力公式求解引力比；根据重力加速度公式g=求解重力加速度之比；根据v=求解线速度之比．
本题关键熟悉开普勒定律、万有引力定律、重力加速度公式、环绕速度公式，记住相关公式是关键，不难．
16.【答案】BC
【解析】解：根据装置图可知，两球由相同高度同时运动，A做平抛运动，B做自由落体运动，因此将同时落地，由于两球同时落地，因此说明A、B在竖直方向运动规律是相同的，故根据实验结果可知，平抛运动在竖直方向的分运动是自由落体运动，不需要两球质量相等，要多次实验，观察现象，则应改变装置的高度，多次实验，故BC正确。

故选：BC。

本题图源自课本中的演示实验，通过该装置可以判断两球同时落地，可以验证做平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动；
本题比较简单，重点考查了平抛运动特点，平抛是高中所学的一种重要运动形式，要重点加强。

17.【答案】G
【解析】解：（1）由重力提供向心力，有：mg=m
得：v=，g=，则要测量出重力G
（2）第一宇宙速度V1的推理表达式为：v1===。

故答案为：（1）G；（2）
由重力提供向心力可求得第一宇宙速度的表达式由式可确定要测量的量及第一宇宙速度的表达式。

明确第一宇宙速度的意义及表达式即可轻松求解。

18.【答案】b c不在
【解析】解：磁体对钢珠有相互吸引力，当磁铁放在位置A时，即在钢珠的正前方，所以钢珠所受的合力与运动的方向在一条直线上，所以其运动轨迹为直线，故应是b；当磁铁放在位置B时，先钢珠运动过程中有受到磁体的吸引，小钢珠逐渐接近磁体，所以其的运动轨迹是c；
当物体所受的合外力的方向与小球的速度在一条直线上时，其轨迹是直线；当不在一条直线上时，是曲线。

故答案为：b，c，不在。

首先知道磁体对钢珠有相互吸引力，然后利用曲线运动的条件判断其运动情况即可。

明确曲线运动的条件，即主要看所受合外力的方向与初速度的方向的关系，这是判断是否做曲线运动的依据。

19.【答案】解：（1）对小球受力分析，根据牛顿第二定律和向心力的公式可得，
F-mg=mrω2，
所以ω==8rad/s，
即绳子断时小球运动的角速度的大小是8rad/s。

（2）由v=rω可得，绳断是小球的线速度大小为v=8m/s，
绳断后，小球做平抛运动，
水平方向上：x=vt
竖直方向上：h′=gt2
代入数值解得t=1s
x=ωR×=8m
答：（1）绳子断时小球运动的角速度的大小是8rad/s；
（2）小球落地需要1s；
（3）小球落地点与抛出点间的水平距离是8m。

【解析】绳子断时，绳子的拉力恰好是74N，对小球受力分析，根据牛顿第二定律和向心力的公式可以求得角速度的大小；绳断后，小球做平抛运动，根据平抛运动的规律可以求得落地时间及落地点与抛出点间的水平距离。

小球在最低点时绳子恰好断了，说明此时绳的拉力恰好为74N，抓住这个临界条件，再利用圆周运动和平抛运动的规律求解即可。

20.【答案】解：（1）在星体表面上万有引力等于重力，故：
①
解得：g=
则
故
（2）在地球表面上
由s=v0t②
③
由②③得：
同理在某星体表面上：S星=v0=10m
答：（1）该星球表面的重力加速度为36m/s2．
（2）从该星球上，从同样高度以同样速度平抛一物体的水平射程为10m．
【解析】（1）在星体表面上根据卫星的万有引力等于重力，得到重力加速度大小表达式，进而通过求解该星球表面的重力加速度与地球表面重力加速度的比值，进一步得到星球表面的重力加速度；
（2）根据平抛运动的知识结合加速度比值可以求得从该星球上，从同样高度以同样速度平抛一物体的水平射程．
把星球表面的物体运动和天体运动结合起来是考试中常见的问题．
重力加速度g是天体运动研究和天体表面宏观物体运动研究联系的物理量．
21.【答案】解：（1）设物块与小球质量均为m
对小球B进行受力分析，受力平衡，有：T=mg
物块A由拉力提供向心力，根据向心力公式有：
解得：
所以OA间的距离为0.4m
（2）若在某时刻剪断细线，因为圆盘光滑，此后物块A在圆盘上将做匀速直线运动，离开圆盘后做平抛运动，在圆盘上匀速运动的位移为：
=
匀速时间为：
小球离开圆盘后做平抛运动，由代入数据解得：
所以剪断细线后经落地
落地时的速度为：
（3）物块A与圆盘间静摩擦力最大，方向沿半径向外时有：
物块A与圆盘间静摩擦力最大，方向沿半径向外时有：mg+μmg=
代入数据解得：
所以
答：（1）OA间的距离为0.4m；
（2）某时刻剪断细线，则剪断细线后，物块经1.15s时间落地，落地时的速度2m/s （3）物块随圆盘一起做匀速圆周运动的角速度范围
【解析】（1）对小球由平衡条件求出绳中拉力，对物块根据根据向心力公式求OA间的距离；
（2）剪断细线后，物块在光滑圆盘上做匀速直线运动，离开圆盘后做平抛运动，分别求出两个过程的时间，即可得到物块落地时间，由平抛运动的规律求解落地速度；（3）物块在圆盘上相对圆盘刚好沿半径向外和向内两个临界状态，根据向心力公式分别求出两个状态下的角速度；
本题属于平抛运动和圆周运动的综合应用题型，第三问注意静摩擦力与绳子的拉力充当向心力，注意临界状态静摩擦力已达到最大静摩擦力．。