江苏省南京市南京汉开书院高中部2023-2024学年高一下学期4月期中考试物理试题（原卷版+解析版）

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（分值：100分 考试时间：75分钟）
一、单项选择题：共11题，每题4分，共44分，每题只有一个选项最符合题意。
1. 在一次课外实践活动中，从水平光滑桌面上的A点向B点发射一个钢球，甲、乙、丙、丁四位同学将磁铁放在不同的位置（如图所示），试图使钢球进入球门C。预测四位同学成功率最高的是（ ）
A. 甲B. 乙C. 丙D. 丁
2. 天宫空间站运行过程中因稀薄气体阻力的影响，每经过一段时间要进行轨道修正，使其回到原轨道。修正前、后天宫空间站的运动均可视为匀速圆周运动，则与修正前相比，修正后天宫空间站运行的（ ）
A. 轨道半径减小B. 速率减小C. 向心加速度增大D. 周期减小
3. 如图是某电力机车雨刷器的示意图．雨刮器由刮水片和雨刮臂链接而成，M、N为刮水片的两个端点，P为刮水片与雨利臂的链接点，雨刮臂绕O轴转动的过程中，刮水片始终保持竖直，下列说法正确的是（ ）
A. P点的线速度始终不变B. P点的向心加速度不变
C. M、N两点的线速度相同D. M、N两点的运动周期不同
4. 研究表明，地球是一个表面带有大量负电荷的导体，晴天时大气中有很多带正电的离子，低空中正离子多，高空中正离子少。这使得大气中的电场分布有如下特点：电势随着高度的增加而升高，在低层大气中升高得最快，到20km以上的大气中，电势几乎保持不变，平均约为300000伏。根据以上信息，可知大气中的电场线分布应该是（ ）
A. B.
C. D.
5. 如图所示，细绳一端固定于O点，另一端系小球，在O点的左下方钉一个钉子，小球从Ⅰ位置由静止释放，细绳与钉子相碰，小球继续向右摆动到最高点Ⅳ位置。不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A. Ⅰ位置比Ⅳ位置高
B 通过Ⅲ位置前后小球速度将减小
C. 在Ⅲ位置细绳的拉力等于小球重力
D. 在Ⅳ位置细绳拉力小于小球重力
6. 如图所示，摩天轮在竖直平面内做匀速圆周运动。座舱从最高点到最低点的过程中，其重力功率随时间变化的图像是（ ）
A. B.
C. D.
7. 如图所示，河水流速以及渡船在静水中的划行速度大小均恒定，渡船从平直河岸边的A处开始渡河，当船头方向垂直河岸时，渡船到达正对岸岸边B处下游的C处，A、C连线与水流方向的夹角为60°。若要使渡船从A处开始渡河，能够沿直线到达B处，则船头方向与水流反方向的夹角θ的正切值应为（ ）
A. B. C. D.
8. 在一次海上消防救援过程中，消防船启动了多个喷水口进行灭火。喷水口所处高度和口径都相同，出水轨迹如图甲所示。其中两支喷水枪喷出水A、B轨迹在同一竖直面内且最高点高度相同，如图乙所示，不计空气阻力，则下列说法正确的是（ ）
A. 水A在空中运动时间较长B. 水A在最高点的速度较小
C. 水落到海面时A的速度比B的速度小D. 相同时间内水枪对A做功比水枪对B做功多
9. 质量为5t的汽车，在水平路面上以加速度a=2m/s2启动，所受阻力大小恒为1.0×103N，汽车启动后第1s末发动机的瞬时功率是（ ）
A. 2kWB. 22kWC. 1.1kWD. 20kW
10. 如图（a），一点电荷P（未画出）所在的水平直线上有M、N两点。在M、N两点分别放置试探电荷，其受到的静电力与试探电荷的电荷量的关系分别如图（b）中直线Ⅰ、Ⅱ所示。规定向右为正方向，则（ ）
A. P带正电B. P在M点左侧
C. M点电势比N点的低D. M点电场强度比N点的小
11. 在多年前的农村，人们往往会选择让驴来拉磨把食物磨成面，假设驴对磨杆的平均拉力为，半径为，转动一周为，则（ ）

A. 驴转动一周拉力所做的功为0
B. 驴转动一周拉力所做的功为
C. 驴转动一周拉力的平均功率为
D. 磨盘边缘的线速度为
二、非选择题：共5题，共56分，其中第12题~第15题解答时请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；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。
12. 某同学用如图（a）所示的装置验证机械能守恒定律。用细线把钢制的圆柱挂在架子上，架子下部固定一个小电动机，电动机轴上装一支软笔。电动机转动时，软笔尖每转一周就在钢柱表面画上一条痕迹（时间间隔为T）。如图（b），在钢柱上从痕迹O开始选取5条连续的痕迹A、B、C、D、E，测得它们到痕迹O的距离分别为hA、hB、hC、hD、hE。已知当地重力加速度为g。
（1）若电动机的转速为3000r/min，则T = ___________s。
（2）实验操作时，应该___________。（填正确答案标号）
A. 先打开电源使电动机转动，后烧断细线使钢柱自由下落
B. 先烧断细线使钢柱自由下落，后打开电源使电动机转动
（3）画出痕迹D时，钢柱下落的速度 ___________。（用题中所给物理量的字母表示）
（4）设各条痕迹到O的距离为h，对应钢柱的下落速度为v，画出图像，发现图线接近一条倾斜的直线，若该直线的斜率近似等于___________，则可认为钢柱下落过程中机械能守恒。
（5）由于软笔和钢柱之间存阻力，会导致图像倾斜___________（填“偏大”、“偏小”或“不变”）
13. 无缝钢管的制作原理如图所示，竖直平面内，管状模型置于两个支承轮上，支承轮转动时通过摩擦力带动管状模型转动，铁水注入管状模型后，由于离心作用，紧紧地覆盖在模型的内壁上，冷却后就得到无缝钢管。已知管状模型内壁半径R，转动的角速度ω，重力加速度为g。
（1）若支承轮半径为r，其转动的角速度为多大？
（2）管状模型转动的角速度ω最小为多少？
14. 如图所示，传送带保持以v=1 m/s的速度顺时针转动。现将一定质量的煤块（可视为质点）从离传送带左端很近的A点轻轻地放上去，设煤块与传送带间的动摩擦因数μ=0.1，A、B间的距离L=2.5 m，g取10 m/s2，求：
（1）煤块从A点运动到B点所经历的时间；
（2）煤块在传送带上留下痕迹长度。
15. 如图所示，在足够大的空间直角坐标系O-xyz内的正方体OABC-O1A1B1C1区域，边长为L。粒子源在y轴上OO1区域内沿x轴正方向连续均匀辐射出粒子，已知粒子的质量为m，初速度为v0，重力加速度为g。
（1）若不计空气阻力，求从O1射出的粒子到达x轴的时间。
（2）若粒子运动过程中受到的空气阻力f与速度v大小满足关系：，k为已知量，请描述粒子最终的运动情况和最后的收尾速度。
（2）若重力和空气阻力都不计，仅在正方体区域内加沿z轴正方向大小恒定的风力，所有的粒子都从A1ABB1面射出立方体，求风力的最小值F0；
16. 人们有时用“打夯”的方式把松散的地面夯实。某次打夯过程简化为以下模型：两人同时通过绳子对重物各施加一个大小为 320 N，方向与竖直方向成37°的恒力作用，使重物离开水平地面40cm后即停止施力，最后重物自由下落把地面砸深4cm。已知重物的质量为40kg，取重力加速度g=9.8 m/s2， sin37°=0.6， cs37°=0.8.忽略空气阻力，求：
（1）两人对绳子的合力大小；
（2）重物刚落地时的速度大小；
（3）地面对重物的平均阻力。