2023-2024学年第二学期期中试卷
高一物理试题
满分100分 考试时间75分钟
一、单选题 本大题共10小题，每小题4分，共40分。每题只有一个选项最符合题意。
1. 发现行星运动规律和万有引力定律的科学家分别是（ ）
A. 开普勒、牛顿 B. 伽利略、开普勒 C. 牛顿、卡文迪许 D. 伽利略、牛顿
【答案】A
【解析】
【详解】开普勒发现行星运动规律，牛顿发现万有引力定律。
故选A。
2. 一个圆盘绕竖直转轴
在水平面内匀速转动，盘面上距转轴一定距离的地方放置一小物块，小物块随圆盘一起做匀速圆周运动，则小物块所受力的个数为（ ）
A. 1个 B. 2个 C. 3个 D. 4个
【答案】C
【解析】
【详解】根据题意可知，小物块做匀速圆周运动，对小物块受力分析可知，竖直方向受重力和圆盘的支持力，水平方向受指向圆心的静摩擦力提供小物块最圆周运动的向心力，则小物块受3个力。
故选C。
3. 如图所示是某次实验探究时的情景，这是在探究（ ）
A. 向心力与质量之间的关系
B. 向心力与角速度之间的关系
C. 向心力与线速度之间的关系
D. 若研究向心力与半径关系时，可将小球放在A、B处
【答案】A
【解析】
【详解】ABC．由图可知，图中两小球做圆周运动的半径相同，角速度相同，质量不同，则这是在探究向心力与质量之间的关系，故A正确，BC错误；
D．若研究向心力与半径关系时，应将小球放在B、C处，故D错误。
故选A。
4. 山崖边的公路常被称为最险公路，如图所示，一辆汽车欲安全通过此弯道，下列说法正确的是（ ）
A. 该路面内侧低、外侧高
B. 汽车向心力方向与路面平行
C. 若汽车以相同速率转弯，选择内圈较为安全
D. 汽车在转弯时受到重力、支持力、摩擦力和向心力作用
【答案】A
【解析】
【详解】A．该路面内侧低、外侧高，这样可以利用路面对汽车支持力的水平分力提供一部分所需的向心力，故A正确；
B．汽车向心力方向沿水平方向指向圆心，与路面不平行，故B错误；
C．根据向心力表达式
若汽车以相同速率转弯，选择外圈时所需的向心力更小，则选择外圈较为安全，故C错误；
D．汽车在转弯时受到重力、支持力和摩擦力作用，向心力只是效果力，不是实际受到的力，故D错误。
故选A。
5. 如图所示，某卫星绕行星沿椭圆轨道运动，其轨道的半长轴为r，公转周期为T，图示中
、
两个面积大小相等。则（ ）
A. 行星可以不在椭圆
焦点上
B. 卫星从a到b
速率逐渐增大
C. 卫星从a到b的运行时间大于从c到d的时间
D. 椭圆轨道半长轴立方与公转周期平方的比值只与卫星的质量有关
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】A．根据开普勒第一定律知，卫星绕行星椭圆运动，行星处于椭圆的焦点上，故A错误；
B．卫星从a到b的过程中，万有引力做正功，根据动能定理可知，速率增大，故B正确；
C．根据开普勒第二定律可知，
、
两个面积大小相等，则卫星从a到b的运行时间等于从c到d的时间，故C错误；
D．根据开普勒第三定律可知，椭圆轨道半长轴立方与公转周期平方的比值是定值，只与中心天体的质量有关，与卫星无关，故D错误。
故选B。
6. 人造卫星发射场一般选择靠近赤道的地方，这是由于该处（ ）
A. 自转线速度大 B. 自转角速度小
C. 向心加速度小 D. 重力加速度大
【答案】A
【解析】
【详解】根据
可知，地球自转时，赤道处的轨道半径最大，所以该处的自转线速度大，有利于人造卫星的发射。
故选A。
7. 2022年11月30日，神舟十五号3名航天员顺利进驻中国空间站，两个航天乘组首次实现“胜利会师”留下一张足以载入史册的太空合影。中国空间站距离地面约400km，其重力加速度为g。设空间站围绕地球做匀速圆周运动，航天员在空间站受的重力为G、绕地球运动向心加速度为a，周期为T，速度为v。下列说法正确的是（ ）
A. 
B. 
C. 
D. 
【答案】A
【解析】
【详解】A．中国空间站距离地面约400km，其重力加速度为g。因为重力全部提供向心力，所以绕地球运动向心加速度
故A正确；
B．航天员在空间站受的重力为
全部提供向心力，故B错误；
C．根据开普勒第三定律可知，中国空间站轨道半径小于同步卫星轨道半径，所以周期小于24h，故C错误；
D．近地卫星环绕速度是圆轨道最大环绕速度，所以中国空间站速度小于
，故D错误。
故选A。
8. 如图所示表示物体在恒力F的作用下，在水平面上发生一段位移s，设在这四种情况下力F的大小、位移s的大小都相同，则力F对物体做功相同的是（ ）
A. 甲、乙 B. 甲、丙 C. 甲、丁 D. 乙、丙
【答案】A
【解析】
【详解】甲图中做功
乙图做功
丙图做功
丁图做功
所以甲乙两图做功相同
故选A。
9. 如图所示，质量为m的小球从高度为h的斜面上的A点滚下，经水平面
后再滚上另一斜面，当它到达
处的D点时，速度为零，在这个过程中，重力做功为（ ）
A. 
B. 
C. 
D. 0
【答案】B
【解析】
【详解】由题意可知，在这个过程中，小球高度下降了
，重力做功为
故选B。
10. 如图所示是小李同学在进行“引体向上”项目体能测试。若小李在1分钟时间内完成了8个合格的“引体向上”，则在测试过程中他克服重力做功的平均功率约为（ ）
A. 
B. 
C. 
D. 
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】体重为60kg，每次引体向上上升高度为0.5m，克服重力做功为
全过程克服重力做功的平均功率为
故选B。
二、非选择题：共5题，共60分。其中第12题~第15题解答时请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；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。
11. 用如图所示的实验装置来探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度
和半径r之间的关系，转动手柄使长槽和短槽分别随塔轮匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对球的压力提供了向心力，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值。实验用球分为钢球和铝球，请回答相关问题：
（1）在某次实验中，某同学把两个质量相等的钢球放在A、C位置，A、C到塔轮中心距离相等，将皮带处于左、右塔轮的半径不等的层上。转动手柄，观察左右标尺的刻度，此时可研究向心力的大小与______的关系。
A
质量m B. 半径r C. 角速度
（2）在（1）的实验中，某同学匀速转动手柄时，左边标尺露出1个格，右边标尺露出4个格，则皮带连摆的左、右塔轮半径之比为______。其他条件不变，若增大手柄转动的速度，则左、右两标尺的示数______，两标尺示数的比值______（均选填“变大”“变小”或“不变”）。
【答案】（1）C （2） ①. 2:1 ②. 变大 ③. 不变
【解析】
【小问1详解】
依题意，两球质量m相等、转动半径r相等，塔轮皮带边缘线速度大小相等，根据
可知，塔轮角速度不同，即小球角速度不同，此时可研究向心力的大小与角速度的关系。
故选C。
【小问2详解】
[1]左边标尺露出1个格，右边标尺露出4个格，则向心力之比为1：4，由
可知，小球的角速度之比为1：2，由
则皮带连接的左、右塔轮半径之比为2：1。
[2][3]其他条件不变，若增大手柄转动的速度，则两塔轮的角速度随之增大，但其比值保持不变。两小球所受向心力也随之增大，则左、右两标尺的示数变大。两标尺示数的比值不变。
12. 如图所示，质量m=10kg的物体，在斜向下的推力F作用下，沿水平面以
的速度匀速前进，已知与水平方向的夹角
，
，重力加速度g取10m/s2，求：
（1）推力F的功率；
（2）物体前进10m的过程中摩擦力所做的功。
【答案】（1）
；（2）
【解析】
【详解】（1）根据
解得
（2）对物体分析有
物体前进10m的过程中摩擦力所做的功
解得
13. 如图所示，质量为
石块从
高处以
角斜向上方抛出，初速度
。不计空气阻力，
取
。
（1）请用动能定理求出石块落地时的速度
是多大？
（2）石块落地时速度的大小与哪些量有关？
【答案】（1）15m/s；（2）由上式得知石块落地时速度的大小v，只与石块抛出时的高度h和初速度的大小v0有关，与其它量无关
【解析】
【详解】（1）根据动能定理得
得
（2） 由上式得知石块落地时速度的大小v，只与石块抛出时的高度h和初速度的大小v0有关，与其它量无关。
14. 如图所示，处于自然长度的轻质弹簧一端与墙接触，另一端与置于光滑地面上的物体接触，现在物体上施加一水平推力F，使物体缓慢压缩弹簧，当推力大小为20N时，弹簧被压缩5厘米。求：
（1）弹簧的弹力做的功
（2）以弹簧处于自然长度时的弹性势能为零，求此时弹簧的弹性势能。
【答案】（1）W弹=-0.5J；（2）EP=0.5J
【解析】
【详解】（1）根据F弹=kx可知，弹簧弹力与形变量成正比，可知弹簧的弹力做的功
（2）克服弹力做功等于弹簧弹性势能的增加，则以弹簧处于自然长度时的弹性势能为零，此时弹簧的弹性势能
EP=- W弹=0.5J
15. 如图1所示，游乐场的过山车可以底朝上在圆轨道上运行，游客却不会掉下来。我们把这种情形抽象为如图2所示的模型：弧形轨道的下端与半径为R的竖直圆轨道相接，B、C分别为圆轨道的最低点和最高点。质量为m的小球（可视为质点）从弧形轨道上的A点由静止滚下，到达B点时的速度为vB=
，且恰好能通过C点。已知A、B间的高度差为h=4R，重力加速度为g。求：
（1）小球运动到B点时，轨道对小球的支持力F的大小；
（2）小球通过C点时的速率vC；
（3）小球从A点运动到C点的过程中，克服摩擦阻力做的功W。
【答案】（1）7mg（2）
（3）1.5mgR
【解析】
【详解】（1）小球在B点时，根据牛顿第二定律有
解得：
F=7mg
（2）因为小球恰能通过C点，根据牛顿第二定律有
解得：
（3）在小球从A点运动到C点
过程中，根据动能定理有
解得
W=1.5mgR
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