山东省菏泽市2022-2023学年高一下学期4月期中物理试卷（B）(含答案)

这是一份山东省菏泽市2022-2023学年高一下学期4月期中物理试卷（B）(含答案)，共18页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．如图所示的虚线是一位跳水运动员高台跳水时头部的运动轨迹，关于运动员头部的速度，下列说法正确的是( )
A.a点速度方向水平向右B.b点速度为零
C.c点速度方向竖直向下D.d点速度方向水平向左
2．如图所示是火星绕太阳公转的轨道示意图，由a到b和由c到d过程，火星与太阳连线扫过的面积均为S，则火星( )
A.由a到b过程速度先减小后增大
B.由c到d过程速度一直增大
C.由a到b所用的时间等于由c到d所用的时间
D.由a到b所用的时间大于由c到d所用的时间
3．如图所示为某游乐场的大型摩天轮，乘客随座舱在竖直平面内做匀速圆周运动。下列说法正确的是( )
A.乘客的速度不变B.乘客的加速度不变
C.乘客所受合力方向始终指向圆心D.在最低点时乘客处于失重状态
4．波轮洗衣机中的脱水筒在运行脱水程序时一枚硬币被甩到桶壁上，随桶壁一起做匀速圆周运动，其运动示意图如图所示，脱水筒转动的越快，则硬币( )
A.所受支持力越大B.所受支持力越小C.所受摩擦力越大D.所受摩擦力越小
5．某次演习中，轰炸机沿水平方向飞行，某时刻投放一枚炸弹，炸弹正好垂直击中山坡上的目标，如图所示。已知炸弹的水平初速度大小为v，山坡的倾角为θ，重力加速度大小为g，不计空气阻力，则炸弹在空中的飞行时间为( )
A.B.C.D.
6．一皮带传动装置的示意图如图所示，右轮半径是左轮半径的2倍，a是左轮边缘上的一点，b是右轮边缘上的一点。传动过程中皮带不打滑，则a、b两点( )
A.角速度之比为2:1B.线速度之比为1:2
C.周期之比为2:1D.加速度之比为4:1
7．一架无人机沿与竖直方向夹角为60°的直线匀速上升，速度大小为4m/s，某时刻关闭电动机电源让其无动力飞行，不计空气阻力，重力加速度大小取，则落地前无人机的最小速度为( )
A.4m/sB.C.2m/sD.0
8．“天问一号”是我国发射的第一颗火星探测器。某气象卫星绕地球运行，其轨道半径恰好与“天问一号”绕火星运动的轨道半径相等。已知地球表面重力加速度是火星表面重力加速度的a倍，地球半径是火星半径的b倍，若气象卫星的线速度为v，则“天问一号”绕火星运动的线速度为( )
A.B.C.D.
二、多选题
9．如图所示，a、b、c是北斗卫星导航系统中的3颗卫星，b、c位于同一轨道，a的轨道半径小于b、c的轨道半径，则( )
A.a的线速度最小B.a的向心加速度最大
C.a的周期最小D.c加速可追上b
10．某同学进行篮球投篮训练，先后两次从同一位置将篮球投出，球两次均垂直打在篮板上，第二次打在篮板上的位置比第一次高。篮球击中篮板前均未碰到篮圈，不计空气阻力，则先后两次( )
A.第一次在空中运动时间长B.第一次击中篮板时速度大
C.击中篮板时球速度大小相等D.投出时球速度大小可能相等
11．如图所示，管壁光滑的圆形轨道固定在竖直平面内，半径为R。质量为m的小球在管道内做圆周运动，管道内径远小于轨道半径，下列有关说法中正确的是( )
A.小球通过最高点的最小速度为0
B.小球通过最高点的最小速度为
C.若小球经过最低点时速度大小为，则此时小球对管道的作用力大小为6mg
D.若小球经过最高点时速度大小为，则此时小球对管道作用力大小为mg
12．倾角为θ的斜面固定在水平桌面上，从斜面顶端先后将两个完全相同的小球水平抛出，先后两次小球的速度大小之比为1:2，小球分别落在斜面上的a、b两点。不计空气阻力，以下说法正确的是( )
A.两次落在斜面上时小球速度方向相同
B.两次落在斜面上时小球速度方向不同
C.从抛出到落在斜面上，先后两次小球的运动时间之比为
D.从抛出到落在斜面上，先后两次小球的运动时间之比为1：2
三、实验题
13．某同学用如图甲所示的装置探究向心力跟质量、半径、角速度关系。一根光滑的水平杆可绕竖直杆在水平面内转动，质量不同的小物块可以穿在水平杆上，用细线通过定滑轮与力传感器相连，调节细线长度可改变物块转动的半径。水平杆绕竖直杆转动时，力传感器上显示物块受到的拉力大小。
(1)为探究向心力跟半径的关系，实验中需要控制_________________和_________________两个物理量保持不变。
(2)该同学在探究向心力跟角速度ω的关系时，选用质量适当的物块和长度适当的细线，多次改变竖直杆转速后，记录多组力与对应角速度数据，用图像法来处理数据，画出了如图乙所示的图像，该图线是一条过原点的直线，则图像横坐标x表示的物理量是_______。
A.ωB.C.D.
14．某兴趣小组用频闪照相的方法结合不同器材探究平抛运动的特点：
(1)该小组先用如图甲所示的装置进行实验，在小球A、B处于同一高度时，用小锤轻击弹性金属片，使A球水平飞出，同时B球被松开，得到两球运动过程中的频闪照片如图乙所示。从照片分析可知，A球在水平方向做____________________运动，在竖直方向做____________________运动。
(2)该小组又用如图丙所示装置进行实验。
①下列实验条件必须满足的有____________
A.斜槽轨道光滑
B.斜槽轨道末段水平
C.纸板平面与小球运动的轨迹平面平行
D.每次从斜槽上相同的位置无初速度释放小球
②让小球从斜槽上合适的位置由静止释放，频闪照相得到小球的位置如图丁所示，a、b、c是相邻三次闪光小球成像的位置，图中背景方格的边长均为5cm，重力加速度大小取，则小球从槽口抛出的初速度大小为__________m/s，小球在b点的速度大小为__________m/s。
四、计算题
15．河流某段左右两岸平行，河水流速是2m/s。某时刻开始，汽艇从左岸出发向对岸行驶，船头方向始终垂直于河岸，汽艇相对静水的速度大小随时间t变化的规律如图所示，时到达右岸。求渡河过程：
(1)汽艇的最大速度；
(2)汽艇的位移。
16．一探险队员到达地球北极点后，在离地面h高处由静止释放一小铜球，小球经t时间落至地面。已知地球半径为R，万有引力常量为G，求：
(1)地球的第一宇宙速度v；
(2)地球的平均密度ρ。
17．如图所示，水平地面AD之间有一位于竖直平面内的圆弧轨道BC，AB段长，BC段圆弧半径。从A点正上方距离A点处将一小球水平向右抛出，小球恰能从B点沿圆弧切线进入圆弧轨道并沿轨道下滑。已知小球质量，重力加速度大小取，空气阻力不计。
(1)求小球的初速度；
(2)求小球到达B点时的速度v；
(3)若到达轨道最低点时速度大小为6m/s，求此时小球对轨道的压力。
18．水平转台AB上固定一侧面光滑的圆锥，圆锥的高，轴截面如图所示，轴截面顶角的一半。一根长为的细线，一端系一质量为的小球，另一端固定在圆锥顶端。平台绕圆锥轴线匀速转动，小球随平台一起转动。已知，，重力加速度大小取。
(1)若小球恰好对锥面无压力，求平台转动的角速度；
(2)若平台的角速度，求小球受到的拉力和支持力；
(3)若平台的角速度，小球突然从绳上脱落，求小球的落地点到圆锥底面圆心的距离s。
参考答案
1．答案：D
解析：ACD.由于曲线运动的速度方向为该点轨迹的切线方向并指向运动方向，所以a点速度方向水平向左，c点速度方向竖直向上，d点速度方向水平向左，故AC错误，D正确；
B.运动员从b点还要继续运动到c点，所以b点的速度不为0，故B错误；
故选D。
2．答案：C
解析：AB.设火星在近日点的线速度为，距离太阳的距离为，远日点的线速度为，距离太阳的距离为，根据开普勒第二定律，设在极短时间内，则有
可知
即近日点的线速度大于远日点的线速度，结合开普勒第二定律可知，火星从近日点向远日点运动的过程中，线速度在逐渐减小，从远日点向近日点运动的过程中，线速度逐渐增大，因此可知，火星由a到b过程速度先增大后减小，由c到d过程速度减小，故AB错误；
CD.根据开普勒第二定律，行星与中心天体的连线在相同时间内扫过的面积相等，而根据题意，由a到b和由c到d过程，火星与太阳连线扫过的面积均为S，则可知由a到b所用的时间等于由c到d所用的时间，故C正确，D错误。
故选C。
3．答案：C
解析：A.乘客随座舱在竖直平面内做匀速圆周运动，则可知乘客的速度大小不变，但速度的方向时刻在发生改变，故A错误；
BC.乘客做匀速圆周运动，合外力始终指向圆心，根据牛顿第二定律可知，加速度方向始终与合外力方向一致，即加速度方向始终指向圆心，加速度始终在变化，故B错误，C正确；
D.在最低点时，乘客所受支持力大于重力，乘客的加速度竖直向上，乘客处于超重状态，故D错误。
故选C。
4．答案：A
解析：硬币随筒做匀速圆周运动，所需向心力由筒对它的支持力提供，由公式
可知当筒转得越快，所需向心力越大，即硬币所受的支持力越大。
故选A。
5．答案：B
解析：设炸弹在空中飞行的时间为t，落在斜面上时竖直分速度为，则根据平抛运动的研究方法，结合几何关系可得
，
联立解得
故选B。
6．答案：A
解析：AB.皮带传动，两轮边缘的线速度大小相等，设左轮半径为，右轮半径为，根据题意有
，
由线速度与角速度之间的关系
可得
故A正确，B错误；
C.根据周期与角速度之间的关系
可得
故C错误；
D.根据加速度与线速度即半径之间的关系
可得
故D错误。
故选A。
7．答案：B
解析：某时刻关闭电动机电源让其无动力飞行，无人机做斜抛运动，在升至最高点的过程中，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做竖直上抛运动，当竖直方向速度减为零时，在无人机落地前的整个过程中，其速度有最小值，根据运动的分解可得落地前无人机的最小速度为
故选B。
8．答案：D
解析：设地球质量为M，火星质量为，地球半径为，则火星半径为R，地球表面重力加速度为，则火星表面的重力加速度为g，设在地球表面与火星表面同有质量为m的物体，则分别有
，
设“天问一号”与气象卫星的质量分别为、，轨道半径均为，“天问一号”绕火星运动的线速度为，则有
，
联立以上各式可得
故选D。
9．答案：BC
解析：ABC.据万有引力提供向心力得
得
，，
由于
可知b、c的线速度大小相等，小于a的线速度；则b、c的周期相同，大于a的周期；b、c的向心加速度大小相等，小于a的向心加速度；故BC正确，A错误；
D.卫星c加速会发生离心运动不能追上同轨道的b，故D错误。
故选BC。
10．答案：BD
解析：ABC.由于球两次均垂直打在篮板上，则可用逆向思维将两次抛球看成从不同高度平抛落于同一位置的平抛运动，即竖直高度不同，水平距离相同，根据平抛运动的研究方法有
，
联立解得
，
因第二次打在篮板上的位置比第一次高，则可得
，
故AC错误，B正确；
D.设投球时速度为v，方向与水平方向之间的夹角为θ，则有
，，
可得
第二次打在篮板上的位置比第一次高，若投出时球速度大小相等，则第二次比第一次投球时速度方向与水平面之间的夹角更大，即
而根据
即有
显然，若，则上式能成立，即投出时球速度大小可能相等，故D正确。
故选BD。
11．答案：AC
解析：AB.小球在管道内做圆周运动，在最高点时管道能给小球竖直向上的支持力，则小球能够通过最高点的最小速度为零，故A正确，B错误；
C.若小球经过最低点时速度大小为，根据牛顿第二定律有
解得
根据牛顿第三定律可知，此时小球对管道的作用力大小为6mg，故C正确；
D.若小球经过最高点时速度大小为，则根据牛顿第二定律有
解得
则可知此时小球对管道恰好无作用力，即作用力大小为0，故D错误。
故选AC。
12．答案：AD
解析：AB.根据平抛运动的推论，速度偏向角的正切值为位移偏向角正切值的两倍，而根据题意可知，两次以不同速度平抛后小球都落在斜面上，则小球两次做平抛运动位移的偏向角相同，由此可知，小球落在斜面上时速度的偏向角必然相同，即两次落在斜面上时小球速度方向相同，故A正确，B错误；
CD.设两次平抛小球速度的偏向角均为a，则有
，
联立解得
故C错误，D正确。
故选AD。
13．答案：(1)物块的质量；竖直杆的转速(或周期)
(2)C
解析：(1)本实验采用控制变量法的实验方法，为探究向心力跟半径的关系，实验中需要控制物块的质量和竖直杆的转速(或周期)不变。
(2)由公式
可知F与成正比，所以x轴表示物理量。
故选C。
14．答案：(1)匀速直线运动；自由落体运动
(2)BCD；1.5；2.5
解析：(1)根据图乙所示照片分析可知，B球做自由落体运动，而A球与B球同时落地，则说明A球在竖直方向也做自由落体运动；在水平方向，A球在相同时间内通过的位移相等，则说明水平方向A球做匀速直线运动。
(2) AD.斜槽轨道不需要光滑，只需要每次从斜槽上相同的位置无初速度释放小球，就可保证小球每次平抛时的初速度相同，故A错误，D正确；
B.斜槽轨道末端必须水平，才能保证小球在离开轨道末端做抛体运动时获得水平的初速度，故B正确；
C.平抛运动是竖直平面内的运动，纸板平面与小球运动的轨迹平面平行才能保证获得的实验数据为真实的实验数据，故C正确。
故选BCD。
根据平抛运动的研究方法，结合运动轨迹可得
联立解得
小球在b点的竖直速度为
则
15．答案：(1)；(2)
解析：(1)水流速度不变，当汽艇相对静水速度最大时，汽艇速度最大，由图像可知，汽艇相对静水速度的最大速度为
则可知汽艇的最大速度
代入数据解得
(2)汽艇垂直河岸的位移大小即为河宽由图像可知，河宽
汽艇沿河岸的位移大小
渡河过程汽艇的位移
代入数据解得
16．答案：(1)；(2)
解析：(1)设北极处重力加速度大小为g，小球释放后做自由落体运动
设一质量为m的物体绕地球表面做匀速圆周运动，则
又
两式联立解得地球的第一宇宙速度
(2)设北极处有一质量为的物体，其所受地球引力等于其重力
地球密度
解得
17．答案：(1)
(2)，速度方向与水平方向夹角为45°
(3)，方向竖直向下
解析：(1)设小球经时间t到达B点，则有
小球水平方向做匀速直线运动有
两式联立代入数据解得
(2)小球在B点时水平速度
水平速度
竖直速度
小球速度的大小
解得
设速度方向与水平方向夹角为θ，则
即速度方向与水平方向夹角为45°。
(3)小球到达圆弧轨道最低点时竖直方向受重力和支持力由牛顿第二定律有
解得
由牛顿第三定律知小球对轨道的压力
，方向竖直向下
18．答案：(1)
(2)；
(3)
解析：(1)小球恰好对锥面无压力，则小球只受到重力和拉力，其做圆周运动的向心力由重力与拉力的合力提供，由牛顿第二定律有
解得
(2)由于
则此时小球未离开锥面，设小球受到的支持力为，细线张力为，沿竖直方向有
沿水平方向有
代入数据解得
，
(3)由于
则此时小球离开锥面，设细线与轴线的夹角为α由牛顿第二定律有
解得
小球脱落瞬间的线速度
小球到地面的高度
设小球落到平台所用时间为t，则
小球平抛的水平位移
小球的落地点到圆锥底面圆心的距离
代入数据解得