2023-2024学年高一下学期期中达标测评物理试卷（B卷）

这是一份2023-2024学年高一下学期期中达标测评物理试卷（B卷），共15页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
1.（多选）如图所示，甲同学爬上山坡底端C点处的一棵树，从树上Q点正对着山坡水平抛出一个小石块，石块正好垂直打在山坡中点P上。乙同学（身高不计）在山坡顶端的A点水平抛出一个小石块，石块也落在P点。已知山坡长度，山坡与水平面的夹角为，重力加速度为g，空气阻力不计，，则( )
A.两点竖直高度差为
B.甲同学抛出的小石块初速度大小为
C.甲、乙两同学抛出的石块在空中飞行的时间之比为
D.若乙同学仅将小石块抛出的速度方向变为垂直山坡平面向上，则小石块运动到最高点时的速度大小为
2.如图是一种创新设计的“空气伞”，它的原理是从伞柄下方吸入空气，将空气加速，并从顶部喷出，形成辐射状气流，从而改变周围雨水的运动轨迹，形成一个无雨区，起到遮挡雨水的作用。在无风的雨天，若“空气伞”喷出的气流水平，则雨滴从气流上方某处下落并穿过气流区的运动轨迹图是( )
A.B.C.D.
3.如图1所示的马刀锯是一种木匠常用的电动工具，其内部安装了特殊的传动装置，简化后如图2所示，可以将电动机的转动转化为锯条的往复运动。电动机带动圆盘O转动，圆盘O上的凸起P在转动的过程中带动锯条左右往复运动。已知电动机正在顺时针转动，转速。当OP与锯条运动方向的夹角时，锯条运动的速度大小约为（）( )
A.3 m/sB.4 m/sC.5 m/sD.6 m/s
4.电动打夯机可以帮助筑路工人压实路面，大大提高了工作效率。如图所示为某电动打夯机的结构示意图，由偏心轮（飞轮和配重物组成）、电动机和底座三部分组成。电动机、飞轮和底座总质量为M，配重物质量为m，配重物的重心到轮轴的距离为r。重力加速度为g。在电动机带动下，偏心轮在竖直平面内匀速转动，皮带不打滑。当偏心轮上的配重物转到顶端时，刚好使整体离开地面。下列判断正确的是( )
A.电动机轮轴与偏心轮转动角速度相同
B.配重物转到最高点时，处于超重状态
C.偏心轮转动的角速度为
D.打夯机对地面压力的最大值为
5.某同学在练习投篮，篮球在空中的运动轨迹如图中虚线所示，篮球所受合力F的示意图可能正确的是( )
A.B.C.D.
6.如图所示，小球用不同细线连接，在同一高度做匀速圆周运动，圆心均为点O。在某时刻，细线同时断裂，两球做平抛运动，同时落在水平面上的同一点。连接的细线长度分别为做圆周运动的半径分别为，则O点到水平面的高度为（忽略物体的大小和细线质量）( )
A.B.C.D.
7.“旋转纽扣”是一种传统游戏.如图，先将纽扣绕几圈，使穿过纽扣的两股细绳拧在一起，然后用力反复拉绳的两端，纽扣正转和反转会交替出现.拉动多次后，纽扣绕其中心的转速可达50 r/s，此时纽扣上距离中心1 cm处的点向心加速度大小约为( )
A.B.C.D.
8.（多选）如图所示，圆弧形凹槽固定在水平地面上，其中ABC是位于竖直平面内以O为圆心的一段圆弧，OA与竖直方向的夹角为α，PA与竖直方向的夹角为β.一可视为质点的小球以速度从桌面边缘P水平抛出，恰好从A点沿圆弧的切线方向进入凹槽（不计槽壁厚度），重力加速度为g.以下说法正确的是( )
A.
B.
C.小球从P到A的运动时间为
D.小球从P到A的运动时间为
9.（多选）如图，矩形金属框MNQP竖直放置，其中MN、PQ足够长，且PQ杆光滑.一根轻弹簧一端固定在M点，另一端连接一个质量为m的小球，小球穿过PQ杆.金属框绕MN轴分别以角速度ω和匀速转动时，小球均相对PQ杆静止.若，则与以ω匀速转动时相比，以匀速转动时( )
A.小球的高度一定降低B.弹簧弹力的大小一定不变
C.小球对杆压力的大小一定变大D.小球所受合外力的大小一定变大
10.（多选）曲柄滑块机构是机械设计中最基础的机构之一，广泛应用于往复活塞式发动机、压缩机、冲床等机构中，可以把往复移动转换为不整周或整周的回转运动。某种曲柄滑块机构的构造如图，圆盘半径为R，以角速度ω做顺时针方向的匀速转动。P为圆盘边缘上的固定转轴，可以绕着O点做完整的圆周运动；Q为滑块，被固定槽限定只能沿着轴线往复运动；不可形变、足够长的连杆一端穿在转轴P上，另一端穿在固定在滑块上的转轴上。图示时刻连线垂直于轴线。以下说法正确的是( )
A.转轴P的加速度大小为
B.图示时刻滑块处于加速状态
C.图示时刻滑块的速度大小为
D.其他条件不变，改变连杆的长度有可能使滑块做匀速运动
二、非选择题：共5题，共60分。
11.（9分）在“探究平抛运动的特点”实验中
①用图1装置进行探究，下列说法正确的是________.
A.只能探究平抛运动水平分运动的特点
B.需改变小锤击打的力度，多次重复实验
C.能同时探究平抛运动水平、竖直分运动的特点
②用图2装置进行实验，下列说法正确的是_______.
A.斜槽轨道M必须光滑且其末端水平
B.上下调节挡板N时必须每次等间距移动
C.小钢球从斜槽M上同一位置静止滚下
③用图3装置进行实验，竖直挡板上附有复写纸和白纸，可以记下钢球撞击挡板时的点迹.实验时竖直挡板初始位置紧靠斜槽末端，钢球从斜槽上P点静止滚下，撞击挡板留下点迹0，将挡板依次水平向右移动x，重复实验，挡板上留下点迹1、2、3、4.以点迹0为坐标原点，竖直向下建立坐标轴y，各点迹坐标值分别为、、、，测得钢球直径为d，则钢球平抛初速度为________.
A.B.C.D.
12.（9分）“探究向心力大小的表达式”实验装置如图所示。
①采用的实验方法是______。
A.控制变量法B.等效法C.模拟法
②在小球质量和转动半径相同的情况下，逐渐加速转动手柄到一定速度后保持匀速转动。此时左右标尺露出的红白相间等分标记的比值等于两小球的之比______（选填“线速度大小”“角速度平方”或“周期平方”）；在加速转动手柄过程中，左右标尺露出红白相间等分标记的比值______（选填“不变”“变大”或“变小”）。
13.（8分）将扁平的石子向水面快速抛出，石子可能会在水面上一跳一跳地飞向远方，俗称“打水漂”.要使石子从水面跳起产生“水漂”效果，石子接触水面时的速度方向与水面的夹角不能大于θ.为了观察到“水漂”，一同学将一石子从距水面高度为h处水平抛出，抛出速度的最小值为多少？(不计石子在空中飞行时的空气阻力，重力加速度大小为g)
14.（16分）2022年北京冬奥会短道速滑混合团体2000米接力决赛中，我国短道速滑队夺得中国队在本届冬奥会的首金。
（1）如果把运动员起跑后进入弯道前的过程看作初速度为零的匀加速直线运动，若运动员加速到速度时，滑过的距离，求加速度a的大小；
（2）如果把运动员在弯道滑行的过程看作轨迹为半圆的匀速圆周运动，如图所示，若甲、乙两名运动员同时进入弯道，滑行半径分别为，滑行速率分别为，求甲、乙过弯道时的向心加速度大小之比，并通过计算判断哪位运动员先出弯道。
15.（18分）如图所示，倾角的斜面固定在可以绕竖直轴转动的水平转台上，斜面最低点在转轴上。将质量为m的小物块（可视为质点）放置于斜面的顶端，斜面底面长为L，小物块始终和斜面相对静止。已知小物块与斜面之间的动摩擦因数为，重力加速度为g，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。
（1）当小物块不受摩擦力时，水平转台的角速度为多少？
（2）要使小物块始终和斜面相对静止，水平转台的角速度ω的取值范围是多少？
（3）定性画出小物块和斜面相对静止时，小物块所受摩擦力f随角速度平方变化的关系图像。
答案以及解析
1.答案：BC
解析：设甲抛出石块的初速度为点相对于P点的竖直高度为H，则，甲抛出石块落在P点时速度的竖直分量，甲抛出石块的水平位移，又，联立可得点相对于P点的高度两点竖直高度差为，故选项A错误，B正确；对于乙抛出石块，有，结合前面式子可得，故选项C正确；改变石块抛出速度方向后，乙抛出石块运动到最高点时的速度等于初速度沿水平方向的分速度，大小为，故选项D错误。
2.答案：C
解析：当雨滴接近空气伞时，受到气流水平方向的作用力，雨滴将产生水平方向的加速度，此时雨滴所受的合力与运动的方向不在一条直线上，所以其运动轨迹将逐渐发生弯曲，速度的方向不能发生突变，故选项AB错误；雨滴原来的速度方向竖直向下，当受到水平方向的作用力后，水平方向做加速直线运动，竖直方向做加速直线运动，从受力点开始，合外力方向和速度方向成锐角，雨滴的运动轨迹一定是向合外力方向发生弯曲，穿过气流区后，由于雨滴的速度方向斜向下，与重力不在同一直线上，雨滴仍做曲线运动，故选项C正确，D错误。
3.答案：A
解析：根据题意，由公式可得，P点线速度为，将速度分解，如图所示，由几何关系有，即锯条运动的速度大小约为3 m/s，故选A。
4.答案：C
解析：电动机轮轴与偏心轮转动属于同传送带传动，线速度相等，根据，可知角速度不相等，A错误；配重物转到最高点时，加速度向下，处于失重状态，B错误；当偏心轮上的配重物转到顶端时，刚好使整体离开地面，则，对配重物有，解得，C正确；在最低点，对配重物有，对打夯机有，解得，根据牛顿第三定律可知打夯机对地面压力的最大值为，D错误。
5.答案：A
解析：在练习投篮时，篮球做曲线运动，篮球所受的合力F应指向曲线的凹侧，A正确.
6.答案：C
解析：两球落地时水平方向的位移关系如图1所示，由几何关系可得，由平抛运动规律可知水平方向有，下落的高度，小球做圆周运动时受力情况如图2所示，由相似关系可得，联立可得，只有C正确。
7.答案：C
解析：圆周运动向心加速度，由题干信息知，代入数据可得接近，故C正确.
8.答案：AD
解析：小球恰好沿圆弧的切线方向进入凹槽，则速度的方向与OA垂直，与水平方向的夹角为α，运动时间为，因为平抛运动速度方向与水平方向夹角的正切值是位移与水平方向夹角正切值的2倍，即，所以，则有，故A、D正确，B、C错误.
9.答案：BD
解析：小球受到重力、弹簧弹力、杆的支持力N，受力如图所示，竖直方向有，由于杆对小球的支持力方向不确定，故水平方向有或，角速度不同时，竖直方向小球受力平衡，若弹簧的形变量增加，则小球向下移动，夹角θ变大，增大，竖直方向合力不为零，小球不能平衡，若弹簧的形变量减小，小球向上移动，θ变小，减小，竖直方向合力不为零，小球不能平衡，因此小球的位置不变，故A错误，B正确；弹簧弹力不变，角速度增大，向心力增加，则小球所受合力增大，由于开始时杆对小球的支持力方向不确定，故杆对小球的支持力变化情况无法确定，由牛顿第三定律可知，小球对杆压力的大小变化情况无法确定，故C错误；小球所受合力提供做匀速圆周运动的向心力，角速度增大，则合力增大，故D正确.
10.答案：AC
解析：转轴P做匀速圆周运动，加速度大小为，故选项A正确；如图所示，设转轴P速度方向与连杆的夹角为θ，滑块速度方向与连杆的夹角为α，转轴P与滑块沿杆方向的分速度相等，则有，可得，根据几何关系可知图示时刻满足，则图示时刻滑块的速度大小为，由几何关系可知，，则，由几何关系可知对应O点到垂直OQ直线与PQ杆所在直线交点的距离，图示时刻正在减小，则图示时刻滑块处于减速状态，故选项B错误，C正确；根据可知，转动过程中不断变化，故滑块不可能做匀速运动，与杆的长度无关，故选项D错误。
11.答案：①B②C③D
解析：①图1装置只能探究竖直方向的运动特点，A、C错误；改变小锤击打的力度，多次重复实验，避免特殊情况，B正确.
②斜槽轨道M不光滑也可保证每次平抛的初速度相等，但轨道末端必须水平，以保证平抛的初速度在水平方向上，A错误；上下调节挡板N时，每次是否等间距不影响测量结果，B错误；小钢球从斜槽M上同一位置静止滚下，才能保证每次平抛的初速度都相等，C正确.
③作出钢球在坐标系中的位置图像如图所示，考虑钢球直径的影响，当钢球球心越过直线才开始算平抛运动.
第一段时间：水平方向有，竖直方向有，联立解得，A错误.
第二段时间：水平方向有，竖直方向有，联立解得，B错误.
前四段时间：水平方向有，竖直方向有，联立解得，C错误，D正确.
12.答案：①A；②角速度平方；不变
解析：①探究向心力大小的表达式时采用的实验方法是控制变量法，A正确，BC错误。②由向心力公式可知，左右标尺露出的红相间等分标记的比值等于两小球的线速度平方之比、角速度平方之比或周期平方的反比；在加速转动手柄的过程中，由于左右两塔轮的角速度之比不变，因此左右标尺露出红白相间等分标记的比值不变。
13.答案：
解析：当石子接触水面时的速度方向与水面夹角为θ时，抛出速度最小，石子做平抛运动，根据平抛运动的速度和位移公式可得
水平方向上有，
竖直方向上有，
又，
联立各式解得，
则抛出的最小速度为.
14.答案：（1）
（2）；甲先出弯道
解析：（1）由匀变速直线运动规律有
解得
（2）匀速圆周运动的向心加速度
则
运动时间
因为
则，故甲先出弯道
15.答案：（1）
（2）
（3）见解析
解析：（1）当小物块不受摩擦力时，有
得
（2）当小物块刚要沿斜面下滑时，受力分析如图1所示
水平方向有
竖直方向有
又，解得
当小物块刚要沿斜面上滑时，受力分析如图2所示
水平方向有
竖直方向有
又
解得
则要使小物块不下滑，水平转台的角速度ω的取值范围为
（3）如图3所示，以沿斜面向上为摩擦力正方向