甘肃省兰州市第一中学2023-2024学年高一下学期期中考试物理试卷

这是一份甘肃省兰州市第一中学2023-2024学年高一下学期期中考试物理试卷，共6页。试卷主要包含了单选题，多选题，填空等内容，欢迎下载使用。
时长：100分钟 总分：100分
一、单选题（每题5分，共35分）
1．下列关于曲线运动的说法中，不正确的是( )
A．做曲线运动的物体，轨迹上某点的切线方向即为物体在该位置的速度方向
B．曲线运动可以是匀速运动
C．在曲线运动中，物体的加速度方向和速度方向是不相同的
D．当物体所受合力的方向与它的速度方向不在同一直线上时，物体做曲线运动
2．关于做匀速圆周运动的物体的线速度、角速度、周期的关系，下面说法中正确的是( )
A．线速度大的角速度一定大
B．线速度大的周期一定小
C．角速度大的运动半径一定小
D．角速度大的周期一定小
3.据报道，2018年12月22日，我国在酒泉卫星发射中心成功发射了“虹云工程技术验证卫星”，卫星环绕地球运行的周期约为1.8 h。与月球相比，该卫星的( )
A．角速度更小
B．环绕速度更小
C．向心加速度更大
D．离地球表面的高度更大
4.如图所示，在距河面高度h＝20 m的岸上有人用长绳拴住一条小船，开始时绳与水面的夹角为30°。人以恒定的速率v＝3 m/s拉绳，使小船靠岸，sin 53°＝0.8，cs 53°＝0.6，那么( )
A．5 s时绳与水面的夹角为60°
B．5 s时小船前进了15 m
C．5 s时小船的速率为4 m/s
D．5 s时小船到岸边的距离为15 m
5．如图所示，质量为m的小球固定在轻质细杆的一端，在竖直面内绕杆的另一端做圆周运动，当小球运动到最高点时，瞬时速度v＝eq \r(\f(3,2)gR)，R是球心到O点的距离，则球对杆的作用力是( )
A.eq \f(1,2)mg的拉力
B.eq \f(1,2)mg的压力
C.eq \f(3,2)mg的拉力
D.eq \f(3,2)mg的压力
6．一水平抛出的小球落到一倾角为θ的斜面上时，其速度方向与斜面垂直，运动轨迹如图中虚线所示。小球在竖直方向下落的距离与在水平方向通过的距离之比为( )
A．tan θ
B．2tan θ
C.eq \f(1,tan θ)
D.eq \f(1,2tan θ)
7．如图所示，一倾斜的匀质圆盘绕垂直于盘面的固定对称轴以恒定的角速度ω转动，盘面上离转轴2.5 m处有一小物体，小物体与圆盘始终保持相对静止，小物体与盘面间的动摩擦因数为eq \f(\r(3),2)。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，盘面与水平面间的夹角为30°，g取10 m/s2。则ω的最大值为( )
A．eq \r(5) rad/s
B．eq \r(3) rad/s
C．1 rad/s
D．0.5 rad/s
二、多选题（每题5分，共15分）
8.如图所示，两个质量不同的小球用长度不等的细线拴在同一点，并在同一水平面内做匀速圆周运动，则它们的( )
A．运动周期相同
B．运动线速度一样
C．运动角速度相同
D．向心加速度相同
9.在完成各项既定任务后，“神舟十一号”飞船于2016年11月18日返回地面，主着陆场位于内蒙古四子王旗地区。如图所示，飞船在返回地面时，要在P点从圆形轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ，Q为轨道Ⅱ上的一点，M为轨道Ⅰ上的另一点。关于“神舟十一号”的运动，下列说法中正确的有( )
A．飞船在轨道Ⅱ上经过P点的速度小于经过Q点的速度
B．飞船在轨道Ⅱ上经过P点的速度小于在轨道Ⅰ上经过M点的速度
C．飞船在轨道Ⅱ上运动的周期大于在轨道Ⅰ上运动的周期
D．飞船在轨道Ⅱ上经过P点的加速度小于在轨道Ⅰ上经过M点的加速度
10．如图所示，A、B两个小球质量相等，用一根轻绳相连，另有一根轻绳的两端分别连接O点和小球B，让两个小球绕O点在光滑水平桌面上以相同的角速度做匀速圆周运动，若OB绳上的拉力大小为F1，AB绳上的拉力大小为F2，OB＝AB，则( )
A．A球的向心力为F1，B球的向心力为F2
B．A球的向心力为F2，B球的向心力为F1
C．A球的向心力为F2，B球的向心力为F1－F2
D．F1∶F2＝3∶2
三、填空（每空3分，共16分）
11．（6分）在“探究平抛运动的特点”实验中，
(1)图1是用横挡条卡住平抛小球，用铅笔标注小球最高点，确定平抛运动轨迹的方法，坐标原点应选小球在斜槽末端点时的________。
A．球心 B．球的上端 C．球的下端
(2)在此实验中，下列说法正确的是________。
A．斜槽轨道必须光滑
B．记录的点应适当多一些
C．用光滑曲线把所有的点连接起来
D．y轴的方向根据重锤线确定
(3)图2是利用图1装置拍摄小球做平抛运动的频闪照片，由照片可判断实验操作错误的是________。
A．释放小球时初速度不为0
B．释放小球的初始位置不同
C．斜槽末端切线不水平
12.（10分）如图甲所示是某同学探究做圆周运动的物体质量、向心力、轨道半径及线速度关系的实验装置，做匀速圆周运动的圆柱体放置在水平光滑圆盘上，力传感器测量向心力F，速度传感器测量圆柱体的线速度v，该同学通过保持圆柱体质量和运动半径不变，来探究向心力F与线速度v的关系：
(1)该同学采用的实验方法为________。
A．等效替代法 B．控制变量法
C．理想化模型法 D．比值法
(2)改变线速度v，多次测量，该同学测出了五组F、v数据，如表所示：
该同学对数据分析后，在图乙坐标纸上描出了五个点。
①作出F­v2图线；
②若圆柱体运动半径r＝0.2 m，由作出的F­v2图线可得圆柱体的质量m＝________ kg(保留两位有效数字)。
三、计算题（34分）
13.（10分）长L＝0.5 m的轻杆一端连接着一个零件A，A的质量m＝2 kg。现让A在竖直平面内绕O点做匀速圆周运动，如图所示。在A通过最高点时，求下列两种情况下A对轻杆的作用力：(取g＝10 m/s2)
(1)A的速率为1 m/s。
(2)A的速率为4 m/s。
14.（10分）一个人用一根长1 m，只能承受35 N拉力的绳子，拴着一个质量为1 kg的小球，在竖直面内做圆周运动，已知转轴O离地面高为6 m，如图所示。(g取10 m/s2)
(1)小球做圆周运动到最低点的速度v达到多少时方能使小球到达最低点时绳子拉断？
(2)此时绳断后，小球落地点与抛出点的水平距离多大？
15.（14分）假设在半径为R的某天体上发射一颗该天体的卫星，若这颗卫星在距该天体表面高度为h的轨道做匀速圆周运动，周期为T，已知引力常量为G，求：
(1)该天体的质量是多少？
(2)该天体的密度是多少？
(3)该天体的第一宇宙速度是多少？
【答案】
1-5BDCDA 6-7DC 8.AC 9.AB 10.CD
11.【答案】(1)B BD (2)C
12.答案：(1)B (2)① 见解析图 ②0.18
13.解析 设轻杆转到最高点，轻杆对A的作用力恰好为0时，A的速度为v0，
由mg＝meq \f(v02,L)，
得v0＝eq \r(gL)＝eq \r(5) m/s。
(1)当A的速率v1＝1 m/s＜v0时，
轻杆对A有支持力，由牛顿第二定律得
mg－F1＝meq \f(v12,L)
解得F1＝mg－meq \f(v12,L)＝16 N，
由牛顿第三定律得
A对轻杆的压力F1′＝F1＝16 N，方向竖直向下。
(2)当A的速率v2＝4 m/s＞v0时，
轻杆对A有拉力，由牛顿第二定律得mg＋F2＝meq \f(v22,L)，解得F2＝meq \f(v22,L)－mg＝44 N，由牛顿第三定律得
A对轻杆的拉力F2′＝F2＝44 N，方向向上。
答案 (1)16 N，向下的压力 (2)44 N，向上的拉力
14.【解析】(1)设小球经过最低点的速度为v时，绳子刚好被拉断
则由牛顿第二定律得：T－mg＝meq \f(v2,R)
解得：v＝eq \r(\f(T－mgR,m))＝eq \r(\f(35－10×1,1)) m/s＝5 m/s。
(2)小球脱离绳子的束缚后，将做平抛运动，其竖直方向为自由落体运动，即h－R＝eq \f(1,2)gt2，
则飞行时间为t＝eq \r(\f(2h－R,g))＝ eq \r(\f(2×6－1,10)) s＝1 s
所以，小球的水平位移为：x＝vt＝5×1 m＝5 m。15解析：(1)卫星做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，根据牛顿第二定律，有：
Geq \f(Mm,R＋h2)＝m(R＋h)
解得：M＝eq \f(4π2R＋h3,GT2)。①
(2)天体的密度：
ρ＝eq \f(M,V)＝eq \f(\f(4π2R＋h3,GT2),\f(4,3)πR3)＝eq \f(3πR＋h3,GT2R3)。
(3)该天体的第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度，根据牛顿第二定律，有：
mg＝meq \f(v2,R)④
联立③④解得：
v＝eq \r(gR)＝eq \r(\f(4π2R＋h3,RT2))。
答案：(1)eq \f(4π2R＋h3,GT2) (2)eq \f(3πR＋h3,GT2R3) (3)eq \r(\f(4π2R＋h3,RT2))
v/(m·s－1)
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
F/N
0.88
2.00
3.50
5.50
7.90