山西省吕梁市2023-2024学年高一下学期期中考试物理试题
展开考生注意:
1.本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分,考试时间75分钟。
2.答题前,考生务必用直径0.5毫米黑色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚。
3.考生作答时,请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑;非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答,超出答题区域书写的答案无效,在试题卷、草稿纸上作答无效。
4.本卷命题范围:必修二第五章至第七章第3节。
一、选择题(本题共10小题,共46分.在每小题给出的四个选项中,第1~7题中只有一项符合题目要求,每小题4分,第8~10题有多项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
1.关于曲线运动的有关描述,下列说法正确的是( )
A.如果物体受到的合力是恒力,则物体一定做直线运动
B.做曲线运动的物体所受的合外力可以为零
C.物体做曲线运动时受到的合外力方向指向曲线内侧
D.做匀速圆周运动的物体的速度大小和加速度大小均不变,所以也叫匀变速运动
2.下雨天有的同学会转动手中的雨伞将伞上过多的雨水清除,先将雨伞竖直握好,并绕伞柄沿逆时针方向匀速转动(俯视),则被甩出的雨水的径迹俯视图可能是下列的( )
A.B.C.D.
3.已知均匀球体对球外物体的万有引力相当于将球体的质量集中于球心的质点对物体的万有引力,将地球看成均匀球体,假设在紧贴地球表面处挖去一半径为的球体(为地球半径),如图所示,在图中点放置一质量为的可视为质点的物体,则该物体在挖空前后受到的万有引力大小之比为( )
A.B.C.D.
4.一条河的两侧河岸相互平行,河宽为40m,河中水流速度处处相同,大小为3m/s,且沿河岸方向,一名游泳运动员在静水中沿直线游动的速度大小为4m/s且不变,则下列说法正确的是( )
A.运动员游过河的最短时间为8s
B.运动员在河水中的运动轨迹可能为曲线
C.通过调整游泳方向,运动员能够到达正对岸
D.若以最快时间渡河,运动员的位移大小为40m
5.如图所示,从地面上同一位置同时斜抛出相同的两小球、,两球均落在地面上同一点,空气阻力不计,下列说法正确的是( )
A.球比球先落地
B.球落地时的速度更大
C.球在最高点的速度大于球在最高点的速度
D.两球在空中的速度变化率不同
6.一辆运输矿石的小货车(可视为质点),以某一速度匀速经过一坑洼路面,若坑洼路面可视作半径为的圆弧形轨道,重力加速度大小为,当货车经过坑洼路面最低点时,货舱内部中间质量为的一块小矿石受到其他矿石的作用力大小为( )
A.B.C.D.
7.如图所示,半径为的半球形塑料容器和容器内的物块(视为质点)绕竖直轴从静止开始缓慢加速转动,当达到某一转速时,物块受到的摩擦力减为零,此时物块和半球球心点的连线与之间的夹角,此后保持该转速做匀速圆周运动,重力加速度大小为,,,下列说法正确的是( )
A.此时物块匀速转动的角速度大小为
B.此时物块匀速转动的线速度大小为
C.此时物块受到重力、支持力和向心力三个力的作用
D.若继续增大转速,物块将有下滑的趋势
8.如图所示,木星是太阳系内质量和体积最大的行星,木星绕太阳沿椭圆轨道运动,点为近日点,点为远日点,点到太阳的距离为距离的四分之一,、为轨道短轴的两个端点,木星运行的周期为,若只考虑木星和太阳之间的引力作用,下列说法正确的是( )
A.木星从到的加速度越来越小
B.木星与太阳连线和地球与太阳连线在相同时间内扫过的面积相等
C.若木星的轨道长轴是地球轨道长轴的4倍,则木星绕太阳一圈的周期为4年
D.木星经过、两点的速度大小之比为3:1
9.如图所示,倾角为30°的足够长的斜面体固定在水平地面上,斜面体上表面光滑,质量的物块放在斜面上,其与不可伸长的细绳一端相连,细绳另一端通过光滑的滑轮与质量为的小车相连.与物块相连的细绳始终与斜面体上表面平行,不计所有摩擦阻力,开始时小车离斜面体较远,现由静止释放物块,则下列判断正确的是( )
A.物块和小车的速度大小始终相等
B.当小车运动至细绳与水平方向夹角为60°时,小车的速度大小是物块的两倍
C.小车的加速度大小始终大于物块的加速度大小
D.物块将做匀加速直线运动
10.如图所示,有一水平圆转台上放有质量均为的物块和,两物块间用轻绳连接,分别放置在转台同一直径的两侧,物块和距离转台中心转轴的距离分别为和,且轻绳刚好伸直,物块和与转台间的动摩擦因数均为,现逐渐增大转台的转速,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,物块和均可视为质点,重力加速度大小为,则下列说法正确的是( )
A.当转台的角速度大于时绳子将产生张力
B.当两物块都相对转台滑动时,转台的角速度为
C.当两物块都将相对转台滑动时,绳子的拉力大小为
D.当转台的角速度等于时,物块不受摩擦力
二、实验题(本题共2小题,共16分)
11.(8分)研究平抛运动的实验装置如图甲所示,实验过程中用频闪照相法来获取小球做平抛运动时不同时刻的位置.
图甲图乙
回答下列问题:
(1)某次实验过程中获得小球连续三个时刻的位置如图乙所示,若频闪照相机的频率为,用刻度尺测得照片竖直方向上,,照片上物体影像的大小与物体的实际大小的比值为,则当地的重力加速度_________m/s2(计算结果保留两位有效数字).
(2)若照片上间水平距离为2cm,则小球平抛时的初速度大小为________m/s(结果保留两位有效数字);小球到达点时的速度大小为___________m/s(结果可保留根号).
(3)若实验中斜槽末端切线不水平,则仅从这一影响因素分析,重力加速度的测量值________(选填“偏大”“偏小”或“没有影响”).
12.(8分)某实验小组利用如图所示的装置进行“探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系”实验.转动手柄,可使塔轮、长槽和短槽随之匀速转动.塔轮自上而下有三层,每层左、右半径之比分别是1:1、2:1和3:1.左、右塔轮通过皮带连接,并可通过改变皮带所处层来改变左,右塔轮的角速度之比.实验时,将两个小球分别放在长槽处和短槽的处,、到左、右塔轮中心的距离相等,两个小球随塔轮做匀速圆周运动,向心力大小关系可由标尺露出的等分格的格数判断.
(1)在研究向心力的大小与质量,角速度和半径之间的关系时我们主要用到了物理学中的__________.
A.微元法B.等效替代法C.控制变量法D.转化放大法
(2)如图所示,实验中某同学把两个质量相等的小球放在、位置,将皮带处于左、右两边半径不等的塔轮上,转动手柄,观察左、右标尺的刻度,这是在探究向心力大小与_________(填选项前的字母).
A.质量的关系B.半径的关系C.角速度的关系
(3)若两个质量相等的小球放在、位置,与皮带连接的左、右两个变速塔轮半径之比为2:1,发现标尺上的等分格显示出两个小球所受向心力大小之比为1:4;再改变两个变速塔轮半径之比为3:1,则标尺上的等分格显示出两个小球所受向心力大小之比为__________,则说明当做圆周运动的物体的质量、半径不变时,物体所受向心力大小与_________(选填“”“”或“”)成正比.
三、计算题(本题共3小题,共计38分.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤.只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
13.(12分)如图所示,某次军事演习时,红军飞机在离地面高高处水平飞行,现发现远处地面有一辆静止的蓝军坦克,飞机为了保证安全,需要在距离坦克水平距离时投下炸弹,若坦克发现飞机投下炸弹时立即以与飞机运动方向相同的加速度开始做匀加速直线运动,不计空气阻力(),求:
(1)炸弹从投出至命中坦克经过的时间;
(2)为使炸弹能命中坦克,则飞机释放炸弹时的飞行速度应为多少?
14.(12分)假如你将来成为一名航天员并成功登陆火星,你驾驶一艘宇宙飞船飞临火星表面轨道,当你关闭动力装置后,你的飞船紧贴着火星表面做匀速圆周运动飞行一周的时间为,已知火星的半径为,引力常量为,火星可视为质量分布均匀的球体,不考虑火星自转影响.求:
(1)飞船绕火星表面做匀速圆周运动的向心加速度大小;
(2)火星的密度;
(3)火星表面重力加速度.
15.(14分)如图甲所示,在同一竖直平面内有两正对着的相同半圆形光滑轨道,两轨道的最高点和最低点切线水平,两圆心相隔一定的距离,虚线沿竖直方向,一小球能在其间运动.在最低点与最高点均安放压力传感器和速度传感器,测得小球经过最高点与最低点时的压力大小和速度,改变轨道间距,使小球在轨道间做完整运动,测得每次运动时最低点和最高点压力差与轨道最低点和最高点速度平方差关系图像如图乙所示.小球可视为质点,不计空气阻力,取10m/s2.求:
(1)小球的质量;
(2)半圆形轨道的半径;
(3)若某次运动中小球到达与上半圆圆心连线和竖直方向夹角为60°时脱离轨道,求在该位置小球脱离轨道时的速度大小(结果可保留根号).
2023~2024学年高一期中质量检测卷·物理
参考答案、提示及评分细则
1.C 物体所受合力为恒力时可以做直线运动,也可以做曲线运动,A错误;做曲线运动的物体所受合力一定不为零,B错误;物体做曲线运动时所受合力方向指向曲线内侧,C正确;匀速圆周运动是非匀变速运动,D错误.
2.C 雨水离开伞边缘后在水平方向做匀速直线运动,方向沿切线方向,由于是逆时针方向转动,C正确.
3.A 挖去前所受万有引力大小为,挖去后引力大小为,则有,,得,A正确.
4.C 运动员最短游过河的时间,A错误;不论运动员向哪个方向游动,运动员在河中的运动轨迹一定为直线,B错误;当运动员在静水中的速度大于河水流速时,可到达正对岸,C正确;以最快时间渡河时位移,D错误.
5.C 球到达的最高点更高,故球抛出时的竖直分速度更大,在空中运动的时间更长,故球后落地,A错误;球抛出时的竖直分速度大于球,水平分速度小于球,故无法判定抛出时哪个速度更大,落地时速度与抛出时速度大小相等,故无法判定哪个落地时速度更大,B错误;最高点速度为水平分速度,球水平分速度大于球,C正确;两球的速度变化率均为重力加速度,D错误.
6.D 设其他矿石对质量为的矿石作用力大小为,则,得,D正确.
7.A 由,得,A正确;,B错误;此时物块受重力、支持力两个力作用,C错误;若增大转速,物块将有上滑趋势,D错误.
8.AD 根据万有引力定律,从近日点到远日点,万有引力变小,加速度变小,A正确;开普勒第二定律只适用于同一个天体,B错误;根据开普勒第三定律,木星绕太阳一圈的周期为8年,C错误;木星经过、两点的速度大小之比为3:1,D正确.
9.BC 由关联速度可知,物块和小车沿绳子方向的速度和加速度大小始终相等,设与车连接的绳子与水平方向夹角为,由,故,同理小于,A错误,B、C正确;对物块由牛顿第二定律有,对小车有,,联立解的,变小,D错误.
10.ACD 两物块向心力大小分别为、,故物块先达到最大静摩擦力,绳子将产生张力,则有,,A正确;当物块也达到最大静摩擦力时,对有,对有,,,B错误,C正确;不受摩擦力时有,,,D正确.
11.(1)9.6(2)2.0 (3)没有影响
解析:(1)由,,解得.
(2),.
(3)斜槽末端不水平对结果无影响.
12.(1)C(2)C(3)1:9
解析:(1)本实验使用了控制变量法.
(2)两个变速塔轮的线速度大小相等,小球做圆周运动的半径相等,塔轮半径不同,导致塔轮转动角速度不同,故在探究向心力大小与角速度的关系.
(3)线速度相等,半径比为2:1,则角速度比为1:2,之比为1:4,向心力之比为1:4,同理半径之比为3:1,则之比为1:9,向心力之比为1:9,重复实验仍得到此结论,说明当做圆周运动的物体的质量、半径不变时,物体所受向心力大小与成正比.
13.解:(1)炸弹在竖直方向做自由落体运动
由得
(2)设飞机投弹时的速度为
水平方向有解的
14.解:(1)由向心加速度公式
联立解得
(2)由,
万有引力提供向心力联立解得
(3)由
联立解得
15.解:(1)在最高点有
在最低点有
得
由图像可知,
(2)由和图像可知,为斜率
(3)脱轨时,由
解得
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