高一第二学期期中考试(物理)试卷含答案解析

高一期中考试（物理）

（考试总分：100 分）

一、 单选题 （本题共计10小题，总分30分）

1.（3分）在一棵大树将要被伐倒的时候,有经验的伐木工人会紧盯树梢,根据树梢的运动情形就能判断大树正在朝哪个方向倒下,从而避免被倒下的大树砸伤,从物理知识角度来解释,以下说法正确的是（ ）

A.树木开始倒下时,树梢的线速度较大,易于判断 B.树木开始倒下时,树梢的角速度最大,易于判断

C.树木开始倒下时,树梢的向心加速度较小,易于判断 D.伐木工人的经验缺乏科学依据

2.（3分）计算机中的硬磁盘磁道如图所示,硬磁盘绕磁道的圆心O转动,A、B两点位于不同的磁道上,线速度分别为 𝑣𝐴 和𝑣𝐵,向心加速度分别为𝑎A和𝑎B,则下列关于它们的大小关系正确的是（ ）

A.𝑣A<𝑣B,𝑎A<𝑎B

B.𝑣A>𝑣B,𝑎A<𝑎B

C.𝑣A<𝑣B,𝑎A>𝑎B

D.𝑣A>𝑣B,𝑎A>𝑎B

3.（3分）光滑桌面上一个小球由于细线的牵引,绕桌面上的图钉做匀速圆周运动,下面关于小球描述正确的是（ ）

A.小球的速度、角速度都不变 B.小球的加速度保持不变 C.小球受到重力、支持力、拉力和向心力的作用 D.小球受到重力、支持力、拉力的作用

4.（3分）一轿车正在通过交通标志如图所示的路段,关于该轿车在转弯的过程中,正确的是（ ）

A.轿车处于平衡状态 B.轿车的速度大小不一定变化 C.轿车加速度的方向一定沿运动轨迹的切线方向

D.轿车加速度的方向一定垂直于运动轨迹的切线方向

5.（3分）如图所示,地球可以看成一个巨大的拱形桥,桥面半径R=6400km,地面上行驶的汽车中驾驶员的重力G=800N,且汽车不离开地面的前提下,下列分析中正确的是（ ）

A.汽车的速度越大,则汽车对地面的压力也越大 B.不论汽车的行驶速度如何,驾驶员对座椅压力大小都等于800N

C.不论汽车的行驶速度如何,驾驶员对座椅压力大小都小于他自身的重力

D.如果某时刻速度增大到使汽车对地面压力为零,则此时驾驶员会有超重的感觉

6.（3分）汽车在公路上行驶一般不打滑,轮子转一周,汽车向前行驶的距离等于车轮的周长。某汽车的车轮的半径约为30cm,当该车在公路上行驶时,速率计的指针指在"120km/h"上,可估算该车轮的转速约为（ ）

A.1000r/s B.1000r/min C.1500r/min D.2000r/min

7.（3分）如图所示,一圆盘可以绕一个通过圆盘中心且垂直于盘面的竖直轴转动,在圆盘上放置一木块,当圆盘匀速转动时,木块随圆盘一起运动,那么（ ）

A.木块受到圆盘对它的摩擦力,方向背离圆盘中心 B.木块受到圆盘对它的摩擦力,方向指向圆盘中心

C.因为木块随圆盘一起做运动,所以圆盘对它的摩擦力方向与木块运动方向相同

D.因为摩擦力总是阻碍物体的运动,所以圆盘对它的摩擦力方向与木块运动方向相反

8.（3分）在高速公路的拐弯处,通常路面都是外高内低。如图所示,在某路段汽车向左拐弯,司机左侧的路面比右侧的路面低一些。汽车的运动可看作是做半径为R的圆周运动。设内外路面高度差为h,路基的水平宽度为d,路面的宽度为L。已知重力加速度为g。要使车轮与路面之间的横向摩擦力(即垂直于前进方向)等于零,则汽车转弯时的车速应等于（ ）

A.√𝑔𝑅ℎ𝐿 B.√𝑔𝑅𝐿ℎ

C.√𝑔𝑅ℎ𝑑 D.√𝑔𝑅𝑑ℎ

9.（3分）如图甲是滚筒洗衣机滚筒的内部结构,内筒壁上有很多光滑的突起和小孔。洗衣机脱水时,衣物紧贴着滚筒壁在竖直平面内做顺时针的匀速圆周运动,如图乙。a、b、c、d分别为一件小衣物(可理想化为质点)随滚筒转动过程中经过的四个位置,a为最高位置,c为最低位置,b、d与滚筒圆心等高。下面说法正确的是（ ）

A.衣物在四个位置加速度大小相等 B.衣物对滚筒壁的压力在a位置比在c位置的大

C.衣物转到a位置时的脱水效果最好

D.衣物在b位置受到的摩擦力和在d位置受到的摩擦力方向相反

10.（3分）如图所示,将完全相同的两小球A、B用长L=1.0m的细绳悬于以v=10m/s向右匀速运动的小车顶部,两球与小车前后壁接触,由于某种原因,小车突然停止,此时悬线的拉力之比FB:FA为（ ）

A.1:11 B.1:6 C.1:4 D.1:2

二、 多选题 （本题共计5小题，总分15分）

11.（3分）小球质量为m,用长为L的轻质细线悬挂在O点,在O点的正下方𝐿2处有一钉子P,把细线沿水平方向拉直,如图所示,无初速度地释放小球,当细线碰到钉子的瞬间,设线没有断裂，则下列说法正确的是（ ）

A.小球的角速度突然增大 B.小球的线速度突然增大 C.小球的向心加速度突然增大 D.小球的向心加速度不变

12.（3分）如图所示,某型号自行车的大齿轮半径𝑟1 =12cm,小齿轮半径𝑟2=4cm,后轮半径𝑟3=40cm,它们的边缘有三个点A、B、C。当C点的线速度为𝑣𝑐=10m/s时,下列说法正确的是（ ）

A.𝜔𝐶=𝜔𝐵=25rad/s B.𝑣𝐵=𝑣𝐴=10m/s

C.A、B两点的向心加速度大小之比𝑎𝐴:𝑎𝐵=3:1

D.B、C两点的向心加速度大小之比𝑎𝐵:𝑎𝐶=1:10

13.（3分）如图所示,一个内壁光滑的圆锥形筒的轴线垂直于水平面,圆锥形筒固定不动,有两个质量相等的小球A和B紧贴着内壁分别在图中所示的水平面内做匀速圆周运动,则以下说法中正确的是（ ）

A.A球的线速度大于B球的线速度 B.A球的角速度小于B球的角速度 C.A球的向心加速度等于B球向心加速度

D.A球对筒壁的压力大于B球对筒壁的压力

14.（3分）质量为m的小球由轻绳a和b分别系于一轻质木架上的A点和C点,如图所示,当轻杆绕轴BC以角速度ω匀速转动时,小球在水平面内做匀速圆周运动,绳a在竖直方向,绳b在水平方向,当小球运动到图示位置时,绳b被烧断的同时杆子停止转动,则（ ）

A.小球仍在水平面内做匀速圆周运动 B.在绳被烧断瞬间,a绳中张力突然增大

C.若角速度ω较小,小球在平行于垂直ABC的竖直平面内摆动

D.若b未被烧断时,绳a的拉力大于mg,绳b的拉力为𝑚𝜔2𝑙

15.（3分）如图所示,竖直平面内有一固定的圆形轨道,质量为m的小球在其内侧做圆周运动,在某次运动中,小球以速度v通过最高点时,恰好对轨道没有压力,经过轨道最低点时受到大小为2v,已知重力加速度为g,下列说法正确的是（ ）

A.圆形轨道半径为𝑔𝑣2 B.小球在轨道最高点的加速度大小为g

C.小球在轨道最低点受到轨道的支持力大小为4mg D.小球在轨道最低点受到轨道的支持力大小为5mg

三、 实验题 （本题共计1小题，总分6分）

16.（6分）在一根细绳的下端拴一个可视为质点的小物体,绳子上端固定,使小物体在水平圆周上以大小恒定的速度旋转,细绳所掠过的路径为圆锥表面,这就是圆锥摆。某同学设计了一个用圆锥摆验证向心力的表达式的实验,如图甲所示,细绳的固定悬点P刚好与一个竖直的刻度尺的零刻度线对齐,细绳的下端系一个小钢球Q(视为质点),将画着同心圆的白纸固定在水平桌面上,并使同心圆的圆心O刚好位于固定悬点的正下方。用手带动钢球,并使小钢球刚好沿纸上某个半径为r的匀速圆周运动,小钢球的质量为m,重力加速度为g。

（1）.测量小钢球刚好完成n个圆周的总时间t,由此可以得到小钢球做匀速圆周运动时需要的向心力为𝐹需=________;

（2）.利用竖直的刻度尺求出小钢球做水平面内的匀速圆周运动时球心所在的水平面与悬点所在的水平面之间的高度差为h,那么小钢球做匀速圆周运动时由外力提供的向心力表达式为𝐹供=________;

（3）.改变小钢球做圆周运动的半径,多次实验,得到如图乙所示的关系图像,该图线的斜率表达式为________。

四、 计算题 （本题共计5小题，总分49分）

17.（7分）一根长L=0.5m的轻质细杆一端固定一个小球,给小球一定的初速度使之在竖直平面内做圆周运动。已知球的质量m=0.3kg,g=10 m/s2.

（1）.若小球通过最高点时的速率𝑣1=2.0 m/s,求此时细杆对小球作用力的大小和方向;

（2）.若小球通过最低点时,细杆对小球作用力大小为3.8mg,方向竖直向上,求此时小球的速度大小。(结果保留两位有效数字)

18.（10分）如图所示,长度为L的细绳上端固定在天花板上O点,下端拴着质量为m的小球。当把细绳拉直时,细绳与竖直线的夹角为θ=60°,此时小球静止于光滑的水平面上。

（1）.当球以角速度𝜔1=√𝑔𝐿,做圆锥摆运动时,水平面受到的压力𝐹𝑁是多大?

（2）.当球以角速度𝜔2=√4𝑔𝐿做圆锥摆运动时,细绳的张力𝐹𝑇为多大?

19.（10分）如图所示,半径为R的半球形陶罐,固定在可以绕竖直轴旋转的水平转台上,转台转轴与过陶罐球心O的对称轴OO′重合,转台以一定角速度ω匀速旋转,一质量为m的小物块落入陶罐内,经过一段时间后,小物块随陶罐一起转动且相对罐壁静止,它和O点的连线与OO′之间的夹角θ为60°。已知重力加速度大小为g,小物块与陶罐之间的最大静摩擦力大小为𝐹𝑓=√34mg。

（1）.若小物块受到的摩擦力恰好为零,求此时的角速度ω;

（2）.若小物块一直相对陶罐静止,求陶罐旋转的角速度的取值范围。

20.（10分）"太极球''是近年来在广大市民中较流行的一种健身器材。做该项运动时,健身者半马步站立,手持太极球拍,拍上放一橡胶太极球,健身者舞动球拍时,球却不会掉落地上。现将太极球简化成如图甲所示的平板和小球,熟练的健身者让球在竖直面内始终不脱离板而做匀速圆周运动,且在运动到图中的A、B、C、D位置时小球与板间无相对运动趋势。A为圆周的最高点,C为最低点,B、D与圆心O等高,圆的半径为R。已知小球的重力为1N,不计平板的重力,且在A处板对小球的作用力为F。

（1）.设小球在A处的速度大小为v,写出在A处板对小球的作用力与小球速度大小的关系式;

（2）.求在C处板对小球的作用力比在A处大多少;

（3）.当球运动到B、D位置时,板与水平方向需有一定的夹角θ,才能使小球在竖直面内做匀速圆周运动,请作出tan⁡𝜃−F的关系图象。(画到答题卡的图像上)

21.（12分）定在水平面上不动,其轴线沿竖直方向,母线与轴线之间的夹角为30∘,物体以速率v绕圆锥体的轴线做水平匀速圆周运动。

（1）.当𝑣1=√𝑔𝑙6时,求绳对物体的拉力。

（2）.当𝑣2=√3𝑔𝑙2时,求绳对物体的拉力。