上海市崇明区民本中学-2023-2024学年高一第二学期期中等级考试物理试题

高一期中物理等级考 一、曲线运动（16分) 在日常生活中，物体的运动轨迹一般是比较复杂的曲线。物体沿曲线所做的运动叫 曲线运动。根据牛顿第二定律，物体的加速度方向与物体受到的合力方向一致。当合力 的方向与速度方向不同时，加速度方向也就与速度方向不同，物体运动的速度方向就会发 生改变，从而做曲线运动。 1 曲线运动的特点：运动质点在某一点的瞬时速度的方向，沿曲线在该点的 方 向。因此，质点在曲线运动中的速度方向时刻 （选填“改变”或“不变”)。曲 线运动一定是 (选填“变速”或“匀速”)运动。 2 物体做曲线运动的条件：从运动学角度来说，物体的加速度方向与运动方向 时，物体就做曲线运动；从动力学角度来说，物体所受合外力的方向跟物体 的速度方向 时，物体就做曲线运动。（均选填“在同一直线上”或“不 在同一直线上”) 3 汽车在水平公路上转弯，沿曲线由M向N行驶。下列选项给出了汽车转弯时所受合 力F可能的四种方向，你认为其中可能正确的是( ）。 N M. D A. B. D 一个物体在一对平衡力的作用下运动。现保持其中一个力大小不变，方向转过90°， 另一个力大小、方向均不变。试判断物体将做什么运动，并给出简要说明。 二、实验研究平抛运动(14分) 某同学用如图(a)所示的装置研究平抛物体的运动。两个相 同的弧形轨道M、N,分别用于发射小铁球P、Q,其中N的末端 与光滑的水平板相切，且连接处平滑过渡。两轨道上端分别装有 、M 电磁铁C、D,调节电磁铁C、D的高度，使AC=BD,从而保证小 滑块（铁质）P、Q在轨道出口处的水平初速度相等。现将小滑块 P、Q分别吸在电磁铁C、D上，然后切断电源，使两个小滑块能以 (a) 相同的初速度同时分别从轨道M、N的下端射出，此后可以看到 第二题图 P、Q两滑块相碰。 1① 该同学继续试验，只改变弧形轨道M相对于地面的高度（不改变AC),重复上述实 验， (选填“能”或“不能”)观察到相同的现象。 2(多选)关于平抛运动，下列说法中正确的是()。 A.平抛运动是一种不受任何外力作用的运动 B.平抛运动是曲线运动，它的速度方向不断改变，不可能是匀变速运动 C.平抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动 D.平抛运动的落地时间与初速度大小无关，落地时的水平位移与抛出点的高度有关 3 如图(b)所示，运动员驾驶摩托车在水平路面上以3/s的速度行驶，成功飞越高度差 为0.8m的壕沟。取重力加速度g=10m/s2,则运动员飞越壕沟所用的时间为 s,壕沟的水平宽度不大于 m,摩托车即将落地时瞬时速度大小为 m/s。 0.8m 77 (b) (c) (d) 第二题图 4游乐场内两游客分别用甲、乙两支玩具枪在同一位置先后沿水平方向各射出一颗子 弹，打在远处的同一个靶上，A为甲枪子弹留下的弹孔，B为乙枪子弹留下的弹孔，两 弹孔在竖直方向上高度差为h,如图(c)所示。不计空气阻力，关于两枪射出的子弹的 初速度大小，下列判断中正确的是()。 A.甲枪射出的子弹初速度较大 B.乙枪射出的子弹初速度较大 C.甲、乙两枪射出的子弹初速度一样大 D.无法比较甲、乙两枪射出的子弹初速度的大小 5 如图()所示，从同一水平线上的不同位置，沿水平方向抛出A、B两小球。不计空气 阻力，要使两小球在空中相遇，则必须( ). A.先抛出A球 B,先抛出B球 C.同时抛出两球 D.两球质量相等 三、地球的自转（24分) 地球绕自转轴自西向东的转动，从北极点上空看呈逆时针旋转，从南极点上空看呈顺 时针旋转。地球自转轴与黄道面（地球绕太阳公转的轨道平面）成66°34'夹角，与赤道面 垂直。地球自转是地球的一种重要运动形式，自转的平均角速度为7.292Xl05rad/s, 在地球赤道地面上物体的自转线速度为465m/s。地球自转一周耗时23h56min4s。 1在一个匀速转动的物体上，除轴线上的点外，各点都在做 运动，描 述各点运动快慢的物理量中相同的是 ;可能不同的是 ;只 有运动轨迹 相同的点，线速度大小才相同。 2已知甲地和乙地的纬度分别约为45°和30°，物体A在甲地地面上，物体B在乙地地 面上，则随地球自转的周期TA TB,线速度0A 0g,自转加速度 an aB。(均选填“>”“=”或“<”) 3 根据材料信息和匀速圆周运动周期、线速度、加速度、向心加速度和半径的关系，可以 计算出地球的半径约为 km(精确到个位)。已知甲地和乙地的纬度分别约 为45°和30°，则甲地地面上物体A随地球自转的线速度v= m/s(精确到个 位)，乙地地面上物体B随地球自转的加速度aB= m/s2(保留至小数点后3 位小数)。 4请在图中标出随地球自转的物体B、C所受的向心力的方 向，并简要说明向心力由什么力提供。 赤道 第三题图 四、汽车的运动(24分) 某高速公路的一个出口路段如图所示。小铭同 学为定量分析车辆运动，将情景简化为：车辆从出口 A进入匝道，先做匀减速直线运动通过下坡路段至 收费r B,点（通过B点前后速率不变），再匀速率通过水平 D 圆孤路段至C,点，最后从C点沿平直路段匀减速到 D点停下。 关于圆周运动，下列说法中正确的是()。 第四题图 A.做圆周运动的物体加速度一定指向圆心 B.在匀速圆周运动中，向心加速度是恒量 C.做匀速圆周运动的物体向心加速度越大，物体运动的线速度变化越快 D.做匀速圆周运动的物体向心加速度越大，物体运动的角速度变化越快 2 在BC段的匀速率运动过程中，车辆处于 (选填“平衡”或“不平衡”)状态，其 速度方向为 ,所受合外力方向为 ,向心力由 提供。 已知一辆轿车在A,点处的速度vo=72km/h,AB长L1=150m;BC为四分之一水 平圆弧段，限速（允许通过的最大速度）v=36km/h,轮胎与BC段路面间的动摩擦因数 μ=0.5，最大静摩擦力约等于滑动摩擦力，CD段为平直路段，长L2=50m,重力加速度 g取10m/s2。 3若轿车到达B点时速度刚好为36km/h,求轿车在AB下坡段加速度的大小。 4 为保证行车安全，需确保车轮不打滑。求水平圆弧段BC的半径R的最小值。 ⑤若水平圆弧段BC的半径R为最小值，求轿车从A点到D点全程所用的时间。 五、火车转弯（22分) 火车转弯时，若铁路弯道处的内、外轨一样高，则由外轨对轮缘[如图()所示]的弹力 F提供火车转弯的向心力[如图(b)所示]。但是靠这种办法得到向心力，铁轨和车轮极 易受损。在修筑铁路时，弯道处的外轨会略高于内轨[如图（©）所示]，当火车以规定的行 驶速度)转弯时，内、外轨均不会受到轮缘的挤压。 M b (c) (d) 第五题图 请在如图()所示的示意图中作图说明火车转弯时的受力情况（作用点画在质心M 处)，并指出其向心力的来源。 2 根据材料分析可知，当不同质量的火车经过同一弯道时，规定的行驶速度 (选填“相同”或“不同”)；若火车经过弯道的实际行驶速度大于规定速度v,则 (选填“内轨”或“外轨”)会受到轮缘的挤压。 3 如下表所示为铁路设计人员技术手册中弯道半径x及与之对应的轨道的高度差h。 根据表中数据，求出当r=440m时，h的设计值。 湾道半径r/m 660 330 220 165 132 110 内、外轨高度差h/mm 50 100 150 200 250 300 4随着生活节奏加快，人们对交通运输的快捷性提出了更高的要求。为了提高运输力， 国家对列车运行不断进行提速，这就要求列车转弯速度也需要提高。请根据上述计 算原理和上表分析并回答：要达到提速的目的，可采取哪些有效措施？ 四、 ①c 2不平衡轨迹的切线方向轨迹的半径方向 并指向圆心摩擦力 答案参考 3轿车在AB段做匀减速直线运动，有 v2-w8=-2aL1 一、 可得 ①切线改变变速 ②不在同一直线上不在同一直线上 a=6-02_202-10 2L1 2X150m/s2=1m/s2 3D 4④轿车在圆弧路段做圆周运动，由静摩擦力提 4可能是直线运动，也可能是曲线运动/合外 供向心力，根据题意有 力（或加速度）和速度若在同一直线上，则做 直线运动，若不在同一直线上，则做曲线运 v2 mR≤umg 动。但初始状态速度方向和两个力的方向未 知，所以物体可能会做直线运动，也可能会做 解得 随 曲线运动 R≥ 。102 480.5X10m=20m 永读2 二、 ①能2CD③0.41.254A 故水平圆弧段BC的半径R的最小值是 5c 20m 三、 5设AB段做匀减速运动的时间为t1,BC段 ①匀速圆周角速度和周期线速度半径 做匀速圆周运动的时间为t2,CD段做匀减 ②=<< 速直线运动的时间为t3,全程所用时间为t。 363773290.029 根据题意有 4如答图所示。向心力由万有引力和地面支持 力的合力提供。 b=,司R=mL:-+ 得 4=2L1=2×150 +v20+10s=10s t2=迟-3.14X20 赤道 2w2X10s=3.14s 44=2L2-2×509 10$=10s 第三题答图 则 t=1+t2+t3=23.14s 五、 ng tan0=m之 1如答图所示。重力和弹力的合力提供向 心力。 因为0很小，有 tan0≈sinf=i 其中L为轨距。可得 ghr NL T G 因此，可采取的措施有：适当增大内、外轨的 第五题答图 高度差h;适当增大铁路弯道的轨道半径r。 2相同外轨解析：设弯道半径为，倾角 为0，火车质量为M,则有 Fwcos0-Mg,Fxsin0-M 可得 v=√grtan0 即0只与r、0有关，与M无关，故对于同一 弯道，不同质量的火车规定行驶速度相同。 若实际行驶速度大于o,则F、与G的合力 将小于实际所需的向心力，火车有向弯道外 运动的趋势，故外轨会受到轮缘的挤压。 3分析表中数据可知，每组的h与r的乘积均 等于常量，有 C=660m×50×10-3m=33m2 因此， h÷33 当r=440m时，有 33 h=440m=0.075m=75mm 4④转弯过程中，当内、外轨对车轮没有侧向压力 时，火车的受力如答图所示，有