2021学年高一下学期期中考试物理试题含答案

一、选择题（本道题共12道小题，每小题5分，共计60分，其中1-7题为单向选择题，8-12题为多项选择题，漏选得3分，错选不得分） 1．在科学的发展历程中，许多科学家做出了杰出的贡献。下列叙述符合物．．理学史实的是（ ）

A．牛顿总结出了行星运动的三大规律 B．开普勒测出了万有引力常量 C．爱因斯坦发现了万有引力定律

D．以牛顿运动定律为基础的经典力学只适用于宏观物体的低速运动问题 2. 关于曲线运动，下列说法中正确的是() A．做曲线运动的物体，加速度一定变化 B．做曲线运动的物体，加速度可能不变

C．做曲线运动的物体，速度与加速度方向可以始终在一条直线上 D．做曲线运动的物体，速度与加速度的方向不可能垂直

3．某小船在河宽为d，水速恒定为v的河中渡河，第一次用最短时间从渡口向对岸开去，此时小船在静水中航行的速度为v1，所用时间为t1；第二次用最短航程渡河从同一渡口向对岸开去，此时小船在静水中航行的速度为v2，所用时间为t2，结果两次恰好抵达对岸的同一地点，则

dA．第一次所用时间t1=

vvdC．两次渡河的位移大小为v

1dB．第二次所用时间t2=v

22t1v2D．两次渡河所用时间之比2

t2v11 / 17

4．在水平地面上做匀速直线运动的小车，通过定滑轮用绳子吊起一个物体，若小车和被吊的物体在同一时刻速度分别为v1和v2，绳子对物体的拉力为

FT，物体所受重力为G，则下面说法正确的是

A．物体做匀速运动，且 v1v2B．物体做加速运动，且v2v1

C．物体做加速运动 ，且 FTGD．物体做匀速运动，且FTG

5．若在某行星和地球上相对于各自的水平地面附近相同的高度处、以相同的速率平抛一物体，它们在水平方向运动的距离之比为2:7．已知该行星质量约为地球的7倍，地球的半径为R．由此可知，该行星的半径约为（ ）

1A．R

27B．R

2C．2R

7D．R

26．如图所示，水平地面上固定有一个斜面，斜面倾角为θ，从斜面顶端向右平抛一个小球（可视为质点），当初速度为v0时，小球恰好落到斜面底端，平抛的飞行时间为t0，现用不同的初速度v从该斜面顶端向右平抛这个小球，则平抛运动结束时，末速度方向与水平方向夹角的正切值tanα随初速度v变化的图像，以及平抛运动飞行时间t随初速度v变化的图像正确的是（ ）

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A．B．C．D．

7．人类对自然的探索远至遥远的太空，深至地球内部。若地球半径为R，把地球看做质量分布均匀的球体。某地下探测器P的质量为m，深入地面以下h处，假设h以上的地球球壳物质对探测器P的引力为零；另一太空探测器Q质量也为m，围绕地球做圆周运动，轨道距离地面高度为d，则地球对太空探测器Q和地下探测器P的引力之比为（ ）

RhA．

RdR3B．

(Rd)2(Rh)(Rh)2C．

(Rd)2R2D．

(Rd)(Rh)8．在马戏团表演的场地里，表演者骑在大象背上，大象绕着场地走动，若大象是沿着半径为R的圆周做匀速走动，则关于大象和表演者的受力情况，下面说法正确的是

A．表演者骑在大象背上不动，他受到的力是平衡力 B．表演者的向心力是地面摩擦力通过大象作用于他的 C．大象和表演者所受向心力大小与两者的质量成正比

D．大象与人两者做匀速圆周运动的向心力是地面摩擦力提供的

9．牛顿在1687年出版的《自然哲学的数学原理》中设想，物体抛出的速度很大时，就不会落回地面，它将绕地球运动，成为人造地球卫星．如图所示，将物体从一座高山上的O点水平抛出，抛出速度一次比一次大，落地点一次比一次远，设图中A、B、C、D、E是从O点以不同的速度抛出

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的物体所对应的运动轨道．已知B是圆形轨道，C、D是椭圆轨道，在轨道E上运动的物体将会克服地球的引力，永远地离开地球，空气阻力和地球自转的影响不计，则下列说法正确的是（ ）

A．物体从O点抛出后，沿轨道A运动落到地面上，物体的运动可能是平抛运动

B．在轨道B上运动的物体，抛出时的速度大小为11.2km/

C．使轨道C、D上物体的运动轨道变为圆轨道，这个圆轨道可以过O点 D．在轨道E上运动的物体，抛出时的速度一定等于或大于16.7km/s 10．如图所示，A、B、C三物体放在旋转水平圆台上,它们与圆台间的动摩擦因数均相同，已知A的质量为2m，B和C的质量均为m，A、B离轴距离为R，C离轴距离为2R．当 圆台转动时,三物均没有打滑，则：（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力） ( ) A．这时C的向心加速度最大 B．这时B物体受的摩擦力最小 C．若逐步增大圆台转速，C比B先滑动 D．若逐步增大圆台转速，B比A先滑动

11．如图所示，半径为R的半球形容器固定在水平转台上，转台绕过容器球心O的竖直轴线以角速度ω匀速转动。质量不同的小物块

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A、B随容器转动且相对器壁静止，A、B和球心O点连线与竖直方向的夹角分别为α和β，α＞β。则（ ） A．当B的摩擦力为零时，角速度为ωB＝g RcosB．若A不受摩擦力，则整体转动的角速度为：ωA＝C．A、B受到的摩擦力可能同时为零 D．若ω增大，A、B受到的摩擦力可能都增大

g Rcos12．宇宙员驾驶宇宙飞船到达某行星表面，在离该行星表面高度为h处，将一小球大小为v0的初速度水平抛出，小球水平射程为x．已知该行星的半径为R，引力常量为G．则下列判断正确的是（ ）

222hv0RA．该行星的质量为

Gx23hv0B．该行星的密度为

2GRx2Rhv0C．该行星的第一宇宙速度大小为 D．该行星表面的重力加速度大小

x22hv0为2

x二、实验题（本道题共两道小题，其中13小题，每问3分，14小题，每问2分，第三问每空1分，共15分）

13．卫星绕地球做匀速圆周运动时处于完全失重状态，物体对支持面几乎没有压力，所以在这种环境中已无法用天平称量物体的质量．假设某同学在这种环境设计了如图所示的装置（图中O为光滑小孔）来间接测量物体的质量：给待测物体一个初速度，使它在桌面上做匀速圆周运动． 设航天器中还有刻度尺、秒表等基本测量工具．

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(1)物体与桌面间的摩擦力可以忽略不计，原因是______________．

(2)在物体运动周期T已知的情况下，实验还需要测量的物理量是________． (3)待测质量的表达式为m=________.

14．一小球在某未知星球上作平抛运动，现对小球在有坐标纸的背最屏前采用频闪数码照相机连续拍摄，然后对照片进行合成，如图所示．A、B、C为连续三次拍下的小球位置，已知照相机连续拍照的时间间隔是0.10s，照片大小如图所示，已知该照片的实际背景屏方格的边长均为4cm(不计空气阻力），则由以上及图信息可推知： (1)小球平抛的初速度大小是_______m/s； (2)该星球表面的重力加速度为_______m/s²； (3)若取A为坐标原点，水平向右为x轴正方向， 竖直向下为y轴正方向，建立直角坐标系，则小球 做平抛运动的初位置坐标为：x=_____cm；y=______cm．

三、计算题(本道题共3道题，其中15题6分，每问2分，16题8分，第一问2分，第二问2分，第三问4分，17题11分，第一问3分，第二问3分，第三问5分)

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15．2013年6月13日，搭载聂海胜、张晓光、王亚平3名航天员的“神舟十号”飞船与“天宫一号”目标飞行器成功实现自动交会对接.对接后距离地面高度为h，地球半径为R，地球表面重力加速度为g，万有引力常量为G，求：

1地球的质量（2分） 2推导第一宇宙速度（2分）

3对接后天空一号的线速度大小（2分）

16. 物体做圆周运动时，所需的向心力F需由运动情况决定，提供的向心力F供由受力情况决定．若某时刻F需＝F供，则物体能做圆周运动；若F需＞F

供，物体将做离心运动；若

F需＜F供，物体将做向心运动．现有一根长L＝

1 m的不可伸长的轻绳，其一端固定于O点，另一端系着质量m＝0.5 kg的小球(可视为质点)，将小球提至正上方的A 点处，此时绳刚好伸直且无张力，如图所示．不计空气阻力，g取10 m/s2，则：

(1)为使小球能在竖直面内做完整的圆周运动，在A点至少应给小球多大的水平速度？（2分）

(2)若将小球以速度v1＝4 m/s水平抛出的瞬间，绳中的张力为多大？（2分）

(3)若将小球以速度v2＝1 m/s水平抛出的瞬间，绳中若有张力，求其大小？若无张力，试求从抛出小球到绳子再次伸直时所经历的时间？（4分）

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17．如图所示,在某次自由式滑雪比赛中,一运动员从弧形雪坡底部以大小为v0=10 m/s的初速度沿水平方向飞出,最终落回到倾角为θ=37°的足够长斜面雪坡上.若运动员飞出后在空中的姿势保持不变,不计空气阻力的影响,重力加速度g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8. (1)求该运动员在空中飞行的时间t;（3分）

(2)求该运动员落到斜面雪坡上的位置到斜面雪坡顶端的距离L;（3分） (3)科学研究表明,若运动员在空中飞行时能够控制好滑雪板与水平方向之间的夹角,便可在空中飞行时获得一定的升力.若在某次滑雪中,某运动员获得了相当于其自身重力5%的升力,试求该运动员在斜面上的实际落点到斜面顶端的距离S(保留两位小数).（5分）

高一物理期中考试试题答案 题号 答案 1．D

A．开普勒利用第谷的行星运动数据总结出了行星运动的三大规律，故A错误；

B．卡文迪许利用扭称实验测出了万有引力常量，故B错误；

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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 D B D B C B B CD AC ABC ABD AD C．牛顿发现了万有引力定律，故C错误；

D．根据爱因斯坦的相对论理论可知，以牛顿运动定律为基础的经典力学只适用于宏观物体的低速运动问题，故D正确。故选D。 2．B

A．曲线运动的速度方向是切线方向，时刻改变，一定是变速运动，一定具有加速度，但加速度可以不变，如平抛运动的加速度为g，是不变的，故A错误；

B．做曲线运动的物体，加速度可以不变，如平抛运动的加速度为g，是不变的，故B正确；

C．曲线运动的条件是合力与速度方向不在同一条直线上，根据牛顿第二定律，加速度与合力同方向，故曲线运动中速度与加速度的方向不共线，故C错误；

D．做曲线运动的物体，速度与加速度可以垂直，如匀速圆周运动中加速度与速度一直垂直，故D错误；故选B。 3．D

dA. 第一次所用时间t1=v，选项A错误；

1B.第二次渡河时船头方向与合速度方向垂直，即船速方向不是指向河对岸，

d则渡河的时间不等于v，选项B错误；

2C.两船抵达的地点相同，位移相同，由第一次渡河可知，位移为s选项C错误；

dv2v12，v1D.两船抵达的地点相同，知合速度方向相同，甲船静水速垂直于河岸，乙

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船的静水速与合速度垂直。如图。

两船的合位移相等，则渡河时间之比等于两船合速度之反比。则：

2v乙v甲t1v乙合v2 ：2，D正确. t2v甲合tansinv14．B

AB.小车的运动可分解为沿绳子方向和垂直绳子的方向两个运动，设两段绳子的夹角为，由几何知识可得v2v1sin

所以v2v1，小车向右运动，逐渐增大，故v2逐渐增大，物体有向上的加速度，故A错误，B正确；

CD. 物体由向上的加速度，处于超重状态，所以FTG，故CD错误． 5．C

通过平抛运动的规律求出在星球上该行星表面的重力加速度与地球表面的重力加速度之比，再由万有引力等于重力，求出行星的半径；对于任一行星，设其表面重力加速度为g 根据平抛运动的规律得：h122h2hgt，得到：txvtv，则水平射程 00g2g2g行x地7 可得该行星表面的重力加速度与地球表面的重力加速度之比g 2x4地行2g行M行R地MmGM2 根据G2mg，得g2，可得 gMrr地地R行10 / 17

R行R地解得行星的半径 M行g地4R72R，故选项C正确，ABDg行M地7错误． 6．B

当速度vv0，小球将落在斜面上，根据落在斜面上的小球的位移方向与水平方向夹角的正切值等于小球落在斜面上末速度方向与水平方向夹角正切值的一半可知，此时末速度方向与水平方向夹角的正切值tanα为定值，小球运动时间为tanvtanv2tangt2tan ，则t ggv小球落在斜面上时为定值，则此过程时间与速度v成正比，当速度vv0，小球将落到水平面，则有

tanvyvgt，由于高度一定，则时间t为定值，则tan与v成反比，故ACDv错误，B正确。 故选B。 7．B

设地球的密度为ρ，地球的质量为M43πR 34πR3Gm所以地球对太空探测器Q的引力FGMm3

22(Rd)(Rd)根据题意有，质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零，则深入地下为h处探测器P受到地球的万有引力即为半径等于（R-h）的球体在其表面产生

3的万有引力，此时Mπ(Rh)

43FR34故探测器P受到的引力FπG(Rh)，所以有

F(Rd)2(Rh)311 / 17

故B正确，ACD错误。故选B。 8．CD

AB．表演者骑在大象背上做匀速圆周运动，向心力是由大象对他作用力和重力的合力提供，不是受到平衡力的作用，故AB错误；

mv2C．由向心力公式F可知大象和表演者所受向心力大小与两者的质量

r成正比，故C正确；

D．大象与人两者整体做匀速圆周运动的向心力是地面摩擦力提供的，故D正确． 故选CD。 9. AC

（1）第一宇宙速度是最小的卫星发射速度，却是最大的环绕速度； （2）当物体以第一宇宙速度被抛出，它的运动轨道为一圆周；当物体被抛出的速度介于第一和第二宇宙速度之间，它的运动轨迹为一椭圆；当物体被抛出时的速度介于第二和第三宇宙速度之间，物体将摆脱地球引力，成为绕太阳运动的行星；当被抛出的初速度达到或超过第三宇宙速度，物体必然会离开太阳系；

（3）卫星变轨时的位置点，是所有轨道的公共切点． 【详解】

A、物体抛出速度v＜7.9km/s时必落回地面，若物体运动距离较小时，物体所受的万有引力可以看成恒力，故物体的运动可能是平抛运动，A正确； B、在轨道B上运动的物体，相当于地球的一颗近地卫星，抛出线速度大小为7.9km/s，B错误；

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C、轨道C、D上物体，在O点开始变轨到圆轨道，圆轨道必然过O点，C正确；

D、当物体被抛出时的速度等于或大于16.7km/s时，物体将离开太阳系，故D错误． 10. ABC

A．A、B、C的角速度相等，根据ar2知，C的半径最大，则C的向心加速度最大，A错误；

B．物体与圆盘一起做圆周运动，靠静摩擦力提供向心力fA2mR，

2fBmR2，fCm2R2

可知A、C所受的摩擦力相等且最大，B物体受的摩擦力最小，故B错误；

g2CD．根据mgmr，得，知C的半径最大，则C的临界角速度

r最小，则C最先滑动，A、B的临界角速度相等，则A、B一起滑动，故C正确D错误．故选ABC。 11. ABD

A．当B摩擦力恰为零时，物块与圆心连线与竖直方向的夹角为β，受力如上图所示，根据牛顿第二定律得mgtanβ=mrωB2，r=Rsinβ，解得

Bg，选项A正确； Rcos

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B．同理可球，若A不受摩擦力，则整体转动的角速度为ωA＝项B正确；

g，选RcosC．由AB选项分析可知，ωA和ωB不可能相等，即A、B受到的摩擦力不可能同时为零，选项C错误；

D．若ω缓慢增大，则A、B受到的摩擦力方向会发生变化，当所受的摩擦力都沿切线向上时，随ω增加，摩擦力会都增大，选项D正确。故选ABD。 12. AD

2GMm122v0hxvthgtmggA、D项：由公式，联立解得：，由公式可0，2R2x22hR2gR22v0得：M，故A、D正确； GGx222R2hv02243hv0M3GxB项：行星的体积为：VR，由公式42，故B错3V2GRx3R3误；

22v0hRC项：该星系的第一宇宙速度大小为v1gR，故C错误．故应选：

x2AD．

13．物体与接触面间没有压力（或物体处于完全失重状态） 圆周运动

FT2的半径R、绳子的拉力Fm2

4r (1)由于卫星绕地球做匀速圆周运动时处于完全失重状态，物体与接触面间的几乎没有压力，则摩擦力几乎为零．

42(2)小球做匀速圆周运动，靠拉力提供向心力，则有：Fm2r，需要测量

T14 / 17

弹簧秤的示数F，圆周运动的半径r，物体做圆周运动的周期T．

42FT2(3)根据Fm2r,得:m2.

T4r14．1.6m/s 8m/s2 -16cm -4cm

44102m1.6m； (1) 水平方向小球做匀速直线运动，所以初速度为v0ss 0.1(2)小于在竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动，由公式yaT2，由图可知，

(53)4102a0.12，解得：a8ms2；

yAB84102m1.6m， (3)小球在B点时的竖直方向的速度为vyss2T20.122由平行四边形定则可知，小球在B点的合速度为vv0vy1.62ms；

小球在B点时的竖直方向的速度为vy1.6ms，所以小球从抛出点到B点运动的时间为t1.6s0.2s， 8122所以B点距抛出点竖直方向的距离为y80.216cm，

B点距抛出点水平距离为xv0t1.60.2m0.32m32cm 所以小球做平抛运动的初位置坐标为（-16cm，-4）．

gR2? 2?VgR 15．1MG1已知地球半径为R，地球表面重力加速度为g，万有引力常量为G，根

据重力等于万有引力，求地球的质量．2卫星绕地球表面附近做匀速圆周运动的速度即为第一宇宙速度，根据重力等于向心力求解．3根据万有引力等于向心力和重力等于万有引力，结合解答． 【详解】

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MmgR21物体在地面上，有：mgG2(1分) 可得地球的质量为M（1分）

RGv22卫星绕地球表面附近做匀速圆周运动时，有：mgm（1分）

R则第一宇宙速度为：VgR（1分）

Mm'v2gR2m3对接后，对天空一号有：G又 M（1分）可得

(Rh)2RhGgR2V（1分）

Rh16. (1)10m/s (2)绳中张力为：T＝3 N (3)绳中无张力，0.6 s （1）要使小球在竖直面内能够做完整的圆周运动，在最高点时至少应该是

2v0重力作为所需要的向心力，所以mgm（1分）得v0gL10m/s（1分）

Lv12（2）因为v1v0，故绳中有张力，由牛顿第二定律得，Tmgm（1分），

L代入数据解得，绳中的张力为T=3N（1分）

（3）因为v2v0，故绳中没有张力，小球将做平抛运动，如图所示

水平方向：xv2t（1分）

2222竖直方向：ygt（1分），L(yL)x（1分）

12解得：t22glv20.6s．（1分） g17. (1)1.5s；(2)18.75m；(3)19.74m

2 (1)平抛的水平位移xv0t竖直位移：ygt（1分）

1212gtygt （1分） 解得：t1.5s ；o2根据几何关系：tan37（1分） xv0t2v016 / 17

(2)平抛的水平位移xv0t101.5m15m（1分），l（2分）

x15m18.75m ；ocoss370.8(3)设运动员飞行过程中在竖直方向运动的加速度为a，由于升力是重力的0.05倍，由牛顿第二定律得：

mg0.05mgma，解得：a0.95g（2分），运动员的位移为sx2y2 212y2v0tan19.74m．其中yat，xv0t ，tan，(2分)解得：s（1分）

2xacos

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