2023-2024學(xué)年江西省南昌市新建二中高一（上）開學(xué)物理試卷（含解析）

第=page11頁，共=sectionpages11頁2023-2024學(xué)年江西省南昌市新建二中高一（上）開學(xué)物理試卷一、單選題（本大題共7小題，共35.0分）1.下列關(guān)于向心力的說法正確的是(

)A.物體由于做圓周運動而產(chǎn)生一個向心力

B.向心力不改變勻速圓周運動物體的速度

C.勻速圓周運動的物體其向心力就是它所受的合外力

D.做勻速圓周運動物體其向心力是不變的2.從某一高度以2m/s的初速度水平拋出一物體，落地時的速度為4m/A.0.2s B.0.1s C.33.如圖所示，物體以恒定的速率沿圓弧做曲線運動，下列對它運動分析正確的是(

)A.因為它的速率恒定不變，做勻速運動

B.該物體受的合外力一定不等于零

C.該物體受的合外力可能等于零

D.它的加速度方向與速度方向有可能在同一直線上

4.如圖所示，某同學(xué)疫情期間在家鍛煉時，對著墻壁練習(xí)打乒乓球，球拍每次擊球后，球都從空中同一位置斜向上飛出，其中有兩次球在不同高度分別垂直撞在豎直墻壁上，不計空氣阻力，則球在這兩次從飛出到撞擊墻壁前(

)

A.在空中飛行的時間可能相等 B.飛出時的初速度豎直分量可能相等

C.飛出時的初動能可能相等 D.撞擊墻壁的速度大小可能相等5.如圖所示，下列有關(guān)生活中圓周運動實例分析，其中說法正確的是(

)

A.甲圖中，汽車通過凹形橋的最低點時，速度不能超過gR

B.乙圖中，“水流星”勻速轉(zhuǎn)動過程中，在最低處水對桶底的壓力最大

C.丙圖中，火車轉(zhuǎn)彎超過規(guī)定速度行駛時，內(nèi)軌對內(nèi)輪緣會有擠壓作用

D.丁圖中，同一小球在光滑而固定的圓錐筒內(nèi)的A、B位置先后分別做勻速圓周運動，則在A、6.2022年10月31日，“夢天實驗艙”發(fā)射任務(wù)取得圓滿成功！中國空間空間站將形成三艙“T”字型基本構(gòu)型。假定空間站在距地面450km高度處做理想的勻速圓周運動，某時刻“北斗”系統(tǒng)中的中軌道衛(wèi)星A與空間站相距最近如圖所示，該中軌道衛(wèi)星A距地面高度為2.1×107m，地球半徑為6.4×106m，衛(wèi)星A和空間站的運行軌道在同一平面內(nèi)且運行方向相同，則從圖示位置往后開始計數(shù)(A.7次 B.8次 C.9次 D.14次7.如圖，海王星順時針繞太陽沿橢圓軌道運動，P為近日點，Q為遠日點，M、N為軌道短軸的兩個端點，運行的周期為T0。若只考慮海王星和太陽之間的相互作用，則海王星在從P經(jīng)過M、Q到N的運動過程中(

)

A.從P到M所用的時間等于T04

B.海王星在P點加速度小于Q點的加速度

C.從P到Q階段，速率逐漸變大

二、多選題（本大題共3小題，共15.0分）8.如圖所示，AC、BC兩繩系一質(zhì)量為m=0.1kg的小球，AC繩長L=2m，兩繩的另一端分別固定于軸的A、B

A.2

rad/s B.2.5

rad/s C.9.如圖所示，從傾角為θ的斜面的頂點O以水平速度v0拋出一個小球，經(jīng)時間t后落在斜面上的A點，A、O的豎直距離為h，小球落到斜面上時速度的方向與斜面的夾角為α，若以2v0的速度將其沿水平方向拋出，不計空氣阻力，斜面足夠長，則下列分析正確的是(

)

A.飛行時間為2t

B.落點離頂點的豎直距離為2h

C.落到斜面上時速度的方向與斜面的夾角仍為α

D.10.豎直平面內(nèi)固定的光滑圓軌道外側(cè)，一小球以某一水平速度v0從最高點A出發(fā)沿圓軌道運動，至B點時脫離軌道，最終落在水平面上的C點，不計空氣阻力，重力加速度為g，圓軌道半徑為R，下列說法正確的是(

)A.經(jīng)過A點時，小球?qū)A軌道壓力小于其重力

B.經(jīng)過B點時，小球的加速度方向指向圓心

C.水平速度v0<gR

D.三、實驗題（本大題共2小題，共18.0分）11.探究向心力大小F與小球質(zhì)量m、角速度ω和半徑r之間關(guān)系的實驗裝置如圖所示，轉(zhuǎn)動手柄，可使變速塔輪、長槽和短槽隨之勻速轉(zhuǎn)動。皮帶分別套在塔輪的圓盤上，可使兩個槽內(nèi)的小球分別以不同角速度做勻速圓周運動，小球做圓周運動的向心力由橫臂的擋板提供，同時，小球?qū)醢宓膹椓κ箯椈蓽y力筒下降，從而露出測力筒內(nèi)的標(biāo)尺，標(biāo)尺上露出的紅白相間的等分格數(shù)之比即為兩個小球所受向心力的比值。已知小球在擋板A、B、C處做圓周運動的軌跡半徑之比為1：2：1。

(1)在這個實驗中，利用了______(填“理想實驗法”“等效替代法”或“控制變量法”)來探究向心力的大小與小球質(zhì)量m、角速度ω和半徑r之間的關(guān)系。

(2)探究向心力的大小與圓周運動半徑的關(guān)系時，應(yīng)選擇兩個質(zhì)量______(填“相同”或“不同”)的小球，分別放在擋板C與______(填“擋板A”或“擋板B”)處，同時選擇半徑______(填“相同”或“不同”)的兩個塔輪。

(3)若放在長槽和短槽的三個小球均為質(zhì)量相同的鋼球，皮帶所在塔輪的半徑為1：1，逐漸加大轉(zhuǎn)速，左右標(biāo)尺露出的紅色、白色等分標(biāo)記之比會______12.用如圖甲所示裝置研究平拋運動。將白紙和復(fù)寫紙對齊重疊并固定在豎直的硬板上。鋼球沿斜槽軌道PQ滑下后從Q點飛出，落在水平擋板MN上。由于擋板靠近硬板一側(cè)較低，鋼球落在擋板上時，鋼球側(cè)面會在白紙上擠壓出一個痕跡點。移動擋板，重新釋放鋼球，如此重復(fù)，白紙上將留下一系列痕跡點。

(1)下列實驗條件必須滿足的有______。

A.斜槽軌道光滑

B.斜槽軌道末端水平

C.擋板高度等間距變化

D.每次從斜槽上相同的位置無初速度釋放鋼球

(2)為定量研究，建立以水平方向為x軸、豎直方向為y軸的坐標(biāo)系。

a.取平拋運動的起始點為坐標(biāo)原點，將鋼球靜置于Q點，鋼球的______(選填“最上端”“最下端”或者“球心”)對應(yīng)白紙上的位置即為原點：在確定y軸時______(選填“需要”或者“不需要”)y軸與重錘線平行。

b.若遺漏記錄平拋軌跡的起始點，也可按下述方法處理數(shù)據(jù)：如圖乙所示，在軌跡上取A、B、C三點，AB和BC的水平間距相等且均為x，測得AB和BC的豎直間距分別是y1和y2，則y1y2______1四、簡答題（本大題共1小題，共3.0分）13.開普勒用二十年的時間研究第谷的行星觀測數(shù)據(jù)，分別于1609年和1619年發(fā)表了下列定律：

開普勒第一定律所有行星繞太陽運動的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個焦點上。

開普勒第二定律對任意一個行星來說，它與太陽的連線在相等的時間內(nèi)掃過的面積相等。

開普勒第三定律所有行星軌道的半長軸a的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期T的二次方的比都相等，即a3T2=k，k是一個對所有行星都相同的常量。

(1)在研究行星繞太陽運動的規(guī)律時，將行星軌道簡化為一半徑為r的圓軌道

a.如圖1所示，設(shè)行星與太陽的連線在一段非常非常小的時間Δt內(nèi)，掃過的扇形面積為ΔS。求行星繞太陽運動的線速度的大小v，并結(jié)合開普勒第二定律證明行星做勻速圓周運動；(提示：扇形面積=12×半徑×弧長)

b.請結(jié)合開普勒第三定律、牛頓運動定律，證明太陽對行星的引力F與行星軌道半徑r的平方成反比。

(2)牛頓建立萬有引力定律之后，人們可以從動力學(xué)的視角，理解和解釋開普勒定律。已知太陽質(zhì)量為MS、行星質(zhì)量為MP、太陽和行星間距離為L、引力常量為G，不考慮其它天體的影響。

a.通常認為，太陽保持靜止不動，行星繞太陽做勻速圓周運動。請推導(dǎo)開普勒第三定律中常量k的表達式：

b.實際上太陽并非保持靜止不動，如圖2所示，太陽和行星繞二者連線上的O點做周期均為T0的勻速圓周運動。依照此模型，開普勒第三定律形式上仍可表達為五、計算題（本大題共2小題，共20.0分）14.如圖所示，一個固定在豎直平面上的光滑半圓形管道，管道里有一個直徑略小于管道內(nèi)徑的小球，小球在管道內(nèi)做圓周運動，從B點脫離管道后做平拋運動，落在管道底端A點左側(cè)距離s=10m處。已知半圓形管道的半徑R=2.5m，小球可看成質(zhì)點且其質(zhì)量m=0.5kg，取重力加速度大小g=10m/s2。求：

(15.如圖所示，常見的圓形餐桌的中部是一個半徑為r=1.5m的圓玻璃盤，圓玻璃盤是可以繞中心軸轉(zhuǎn)動的。本題近似認為圓玻璃盤與餐桌在同一水平面內(nèi)，且兩者之間的間隙可忽略不計。一只茶杯放置在圓玻璃盤邊緣，茶杯與圓玻璃盤間的動摩擦因數(shù)為μ1=0.6，茶杯與餐桌間的動摩擦因數(shù)為μ2=0.225。設(shè)茶杯與圓盤、茶杯與餐桌之間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，重力加速度g取10m/s2。

答案和解析1.【答案】C

【解析】解：A、物體做圓周運動就需要有向心力，向心力是由外界提供的，不是物體本身產(chǎn)生的．故A錯誤．

B、向心力總是與速度方向垂直，對物體不做功，不能改變速度的大小，但改變速度的方向．故B錯誤．

C、做勻速圓周運動的物體其向心力就是其所受的合外力，故C正確．

D、向心力方向始終指向圓心，方向時刻在改變，則向心力是變化的．故D錯誤．

故選：C

物體做圓周運動就需要有向心力，向心力是由外界提供的，不是物體產(chǎn)生的．向心力改變速度的方向，不改變速度的大?。鰟蛩賵A周運動的物體向心力是由合外力提供的．向心力的方向時刻改變，向心力也改變．

本題考查對向心力的理解能力．向心力不是什么特殊的力，其作用產(chǎn)生向心加速度，改變速度的方向，不改變速度的大小．2.【答案】C

【解析】解：由于平拋運動是水平方向上的勻速直線運動與豎直方向上的自由落體運動的合運動，

故任意時刻的速度是這兩個分運動速度的合速度，當(dāng)一個物體從某一確定的高度以v0的初速度水平拋出，已知它落地時的速度為v，

故v是物體運動的末速度，由速度的分解法則可知，vy2=v2?v02，∴3.【答案】B

【解析】解：A、物體運動的軌跡為曲線，速度的方向不斷變化，雖然速率不變，但是變速運動，故A錯誤；

BC、既然是曲線運動，它的速度的方向必定是改變的，所以曲線運動一定是變速運動，受到的合外力一定不等于0，故B正確，C錯誤；

D、所有做曲線運動的物體，所受的合外力一定與瞬時速度方向不在一條直線上，或加速度方向與瞬時速度方向不在一條直線上，故D錯誤。

故選：B。

物體運動軌跡是曲線的運動，稱為“曲線運動”.當(dāng)物體所受的合外力和它速度方向不在同一直線上，物體就是在做曲線運動。

4.【答案】C

【解析】解：AB.將乒乓球的運動逆過程處理，即為平拋運動，兩次豎直高度不同，根據(jù)：t=2hg，可知兩次運動時間一定不同。再根據(jù)vy=gt，可知初速度在豎直方向分量一定不同，故AB錯誤；

D.兩次撞擊墻壁的速度大小等于水平分速度。兩次水平射程(x)相等，但兩次運動的時間不同，根據(jù)vx=xt，可知兩次撞擊墻壁的速度大小一定不相等，故D錯誤；

5.【答案】B

【解析】解：A、甲圖中，汽車通過凹形橋的最低點時加速度豎直向上，處于超重狀態(tài)，速度大小可以超過gR，故A錯誤；

B、乙圖中，“水流星”勻速轉(zhuǎn)動過程中，在最低處桶底對水的支持力為FN1，則由牛頓第二定律得FN1?mg=mv2R

得FN1=mv2R+mg

由牛頓第三定律得，水對桶底的壓力大小為F′N1=mv2R+mg

在最高處桶底對水的壓力為FN2，則FN26.【答案】A

【解析】解：空間站的軌道半徑r1=R+h1=6.4×106m+4.50×105m=6.85×106m

北斗衛(wèi)星中軌道衛(wèi)星A的軌道半徑r2=R+h2=6.4×106m+2.1×107m=2.74×107m

可得r1r2=14

根據(jù)開普勒第三定律7.【答案】D

【解析】解：AC、根據(jù)橢圓軌道的對稱性可知，從P到Q所用的時間等于T02，而根據(jù)開普勒第二定律可知，近日點的速率大于遠日點的速率，即從P點到Q點的過程中，海王星的環(huán)繞速率在逐漸減小，由此可知海王星從P到M所用的時間小于T04，而從M到Q的時間大于T04，故AC錯誤；

B、萬有引力即為海王星所受的合力，由牛頓第二定律有

GMmr2=ma

可得

a=GMr2

可知離中心天體越遠，r越大，加速度越小，則可知海王星在P點加速度大于Q點的加速度，故B錯誤；

D、根據(jù)開普勒第三定律

a3T2=k

即環(huán)繞太陽運行的行星，其橢圓軌道半長軸的立方與公轉(zhuǎn)周期的平方之比，是一個與中心天體太陽的質(zhì)量有關(guān)的常數(shù)，故D正確。

故選：D。

根據(jù)海王星在PM段和MQ段的速率大小比較兩段過程中的運動時間，從而得出8.【答案】BC【解析】解：當(dāng)上繩繃緊，下繩恰好伸直但無張力時，小球受力如下圖

由牛頓第二定律得：mgtan30°=mω12r；

又有：r=Lsin30°

解得：ω1=1033rad/s；

9.【答案】AC【解析】解：AB、設(shè)小球從A點O點水平方向的位移為x，則有：tanθ=hx

豎直方向有：h=12gt2，水平方向有：x=v0t

代入數(shù)據(jù)可得：t=2v0tanθg，初速度變?yōu)?v0，可知運動時間變?yōu)?t，則落點離頂點的豎直距離變?yōu)樵瓉淼?倍，即4h，故A正確，B錯誤；

10.【答案】AC【解析】解：A、小球在A點時，根據(jù)牛頓第二定律得：mg?N=mv2r，可得：小球受到的支持力小于其重力，即小球?qū)A軌道壓力小于其重力，故A正確。

B、小球在B點剛離開軌道，則小球?qū)A軌道的壓力為零，只受重力作用，加速度豎直向下，故B錯誤。

C、小球在A點時合力沿豎直方向，在B點時合力也沿豎直方向，根據(jù)牛頓第二定律得：mg?N=mv2r，可得v0=(mg?N)Rm<gR，故11.【答案】控制變量法

相同

擋板B

相同

不變

【解析】解：(1)在這個實驗中，利用了控制變量法來探究向心力的大小F與小球質(zhì)量m、角速度ω和半徑r之間的關(guān)系。

(2)探究向心力的大小與圓周運動半徑的關(guān)系時，應(yīng)保持質(zhì)量不變，所以應(yīng)選擇兩個質(zhì)量相同的小球；分別放在擋板C與擋板B處，同時應(yīng)保持運動的角速度相同，因為相同半徑的塔輪，線速度大小相同時角速度相同，所以選擇半徑相同的兩個塔輪。

(3)根據(jù)向心力公式F向=mω2r

因為塔輪的半徑為1：1，逐漸加大轉(zhuǎn)速，各小球運動的角速度相同，同時三個小球質(zhì)量相同，所以各小球所受向心力之比即為運動的半徑之比，比值大小不變，即左右標(biāo)尺露出的紅色、白色等分標(biāo)記之比不變。

故答案為：(1)控制變量法；(212.【答案】BD

球心

需要

>

x【解析】解：(1)ABD、為了能畫出平拋運動軌跡，首先保證小球做的是平拋運動，所以斜槽軌道不一定要光滑，但必須是水平的。同時要讓小球總是從同一位置釋放，這樣才能找到同一運動軌跡上的幾個點；故A錯誤，BD正確；

C、檔板只要能記錄下小球下落在不同高度時的不同的位置即可，不需要等間距變化；故C錯誤；

(2)a、小球在運動中記錄下的是其球心的位置，故拋出點也應(yīng)是小球靜置于Q點時球心的位置；故應(yīng)以球心在白紙上的位置為坐標(biāo)原點；小球在豎直方向為自由落體運動，故y軸必須保證與重錘線平行；

b、如果A點是拋出點，則在豎直方向上為初速度為零的勻加速直線運動，則AB和BC的豎直間距之比為1：3；

但由于A點不是拋出點，故在A點已經(jīng)具有豎直分速度，故豎直間距之比大于1：3；

由于兩段水平距離相等，故時間相等，

根據(jù)y2?y1=gt2可知：t=y2?y1g，

則初速度為：v=13.【答案】解：(1)a.根據(jù)扇形面積公式可得，Δt時間內(nèi)行星掃過的扇形面積為ΔS=12rvΔt

解得v=2ΔSrΔt

根據(jù)開普勒第二定律，對任意一個行星來說，它與太陽的連線在相等的時間內(nèi)掃過的面積相等，即ΔSΔt為常量，則行星繞太陽運動的線速度大小v也為常量，所以行星做勻速圓周運動。

b.設(shè)行星質(zhì)量為m，根據(jù)題意可知行星的圓周運動由太陽對行星的引力F提供向心力，根據(jù)牛