山东省聊城市2023-2024学年高一下学期4月期中物理试题（原卷版+解析版）

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注意事项：
1.本试卷分为选择题和非选择题两部分.考试时间90分钟，满分100分。
2.答题前，考生务必将自己的姓名、考生号、座号等填写在答题卡指定位置。
3.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，请按照题号在答题卡上各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效。
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1. 下列有关生活中的圆周运动的实例分析正确的是（ ）
A. 图甲中自行车正常行驶时大齿轮上A点和后轮上C点的线速度大小相同
B. 图乙为演员表演竖直“水流星”节目，小桶通过最高点时一定不受绳子的拉力
C. 图丙中的小球在竖直面内做圆周运动，过最高点的速度至少等于
D. 图丁中A、B两小球在同一水平面做圆锥摆运动，A、B的角速度相等
2. 2023年8月3日，在成都第31届世界大学生夏季运动会田径项目男子三级跳远决赛中，中国某运动员以的成绩夺得冠军。不计空气阻力，起跳后的腾空运动过程中该运动员（ ）
A. 惯性不断改变
B. 上升过程中处于超重状态
C. 下落过程中速度与水平方向的夹角变大
D. 下落过程中加速度变大
3. 木星的卫星中有4颗是伽利略发现的，称为伽利略卫星，其中三颗卫星的周期之比为。小华同学收集到了如下一些数据：木卫二绕木星做匀速周运动的轨道半径为，公转周期为；木星的自转周期为，万有引力常量。根据以上信息可以求得（ ）
A. 木卫二质量B. 木星的质量
C. 木星的密度D. 木星表面的重力加速度
4. 2022年的“天宫课堂”上，航天员用绳子一端系住装有水油混合液体的瓶子，做如图所示的圆周运动，一段时间后水和油成功分层，已知水的密度大于油的密度，下列说法正确的是（ ）
A. 瓶子中的水和油均不受重力
B. 水油分层后，油在瓶子底部
C. 水油分层后，油的线速度大于水的线速度
D. 水油分层后，水的向心加速度大于油的向心加速度
5. 某次排球比赛中，甲运动员在离地0.5m处将排球垫起，垫起瞬间球的速度大小为，与水平方向成53°，球飞向距甲水平距离为6m的运动员乙，乙竖直跳起将球击回，取重力加速度，、，不计空气阻力。以下关于击球点的说法正确的是（ ）
A. 在排球的上升阶段B. 在排球的下落阶段
C. 在排球运动最高点D. 击球点高度为3.2m
6. 有一质量为M、半径为R、密度均匀的球体，在距离球心O为的地方有一质量为m的质点，球体与质点间的万有引力大小为F。现从M中挖去半径为的球体，如图所示，则剩余部分对m的万有引力大小为（ ）
A. B. C. D.
7. 汽车越野爱好者往往会在爱车上加装汽车绞盘，周定在汽车上的绞盘通过电动机拉动缆线，从而实施救援或者自我脱困。某次实施救援时，利用绞盘把被困汽车拖出困境，某段时间内被困汽车以的速度做匀速直线运动，已知绞盘的直径为，在这段时间里，下列说法正确的是（ ）
A. 绞盘转动的角速度为B. 绞盘转动的周期为
C. 绞盘转动的转速为D. 绞盘转动的频率为
8. 如图所示，半径为R的水平圆盘绕中心O点做匀速圆周运动，在圆盘中心O点正上方H处沿半径方向水平抛出一个小球，小球初速度沿直径方向，从上向下看圆盘沿顺时针方向转动，小球恰好击中B点，重力加速度大小为g不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A. 小球从抛出到击中B点所用的时间为
B. 小球击中B点时的速度为
C. 圆盘转动的周期可能为
D. 圆盘转动的角速度大小可能为
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9. 如图甲，对花样跳水的最早描述出现在宋人孟元老《东京梦华录》中：“又有两艘船，上立秋千，……筋斗掷身入水，谓之水秋千。”某次“水秋千”表演过程如图乙，质量为m的表演者，以O点为圆心，从最低点A荡到与竖直方向夹角为的B点时松手。若在空中经过最高点C时的速度大小为v，表演者可视为质点.整个过程船体静止不动，不计空气阻力和绳的质量，重力加速度为g。则下列说法正确的是（ ）
A. 松手时表演者的速度大小为
B. 从A运动到B的过程中绳对表演者的拉力逐渐变小
C. 从B到C的过程中表演者相同时间内的速度变化量变小
D. 从B到C的过程中表演者的水平速度不变
10. 如图所示为某同学利用无人机玩“投弹”游戏。无人机悬停在距水平地面3.2m高度处，某时刻以的加速度水平向右飞行，经过6s释放一个小球。空气阻力忽略不计，g取。下列说法正确的是（ ）
A. 小球落地时的速度大小为
B. 小球落地时的速度大小为
C. 小球落地点与开始悬停点之间的水平距离为4.8m
D. 小球落地时与开始悬停点之间的水平距离为22.8m
11. 如图所示，一半径为r圆形转盘放在水平放置的圆形餐桌上，转盘中心为O，在离转盘中心处放置一质量为m的碟子（可视为质点）。现使转盘绕中心点O由静止开始转动，缓慢增加转盘转动的角速度，当转盘的角速度达到时，碟子开始相对转盘滑动。认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为g。则（ ）
A. 碟子随转盘一起转动时，碟子受到的摩擦力方向与速度方向相反
B. 碟子与转盘间的摩擦因数为
C. 若将碟子放在转盘边缘，当转盘转动的角速度为时，碟子开始相对转盘滑动
D. 将两个这种相同的碟子叠在一起放在离转盘中心处，使碟子相对转盘开始滑动的角速度为
12. 2023年12月26日11时26分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭与远征一号成功发射第五十七颗、五十八颗北斗导航卫星，该组卫星属中圆地球轨道卫星。卫星发射可简化为如图所示过程，卫星首先进入圆形停泊轨道I进行数据确认，后择机在点P点火进入经转移轨道II，再在轨道II的点Q点火进入运行轨道III。已知停泊轨道I和运行轨道III都是圆形轨道，停泊轨道I的半径近似为地球半径R，轨道III距地面的高度为，P、Q分别为轨道II的近地点和远地点，则下列说法正确的是（ ）
A. 卫星在轨道I与轨道III上的线速度大小之比为
B. 卫星在轨道I与轨道III上的角速度大小之比为
C. 卫星在轨道I与轨道II上的周期之比为
D. 卫星在轨道II与轨道III上的Q点的加速度大小之比为
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13. 某同学利用如图甲所示的装置探究影响向心力大小因素，已知小球在挡板A、B、C处做圆周运动的轨迹半径之比为，变速塔轮自上而下按如图乙所示三种组合方式，左右每层半径之比由上至下分別为、和。回答以下问题：
（1）在探究向心力与半径、质量、角速度的关系时，用到的实验方法是______。
A. 微元法B. 控制变量法C. 等效替代法D. 理想模型法
（2）探究向心力大小F与质量m的关系时，选择两个质量不同的小球，分别放在挡板的______（选填“A”或“B”）和挡板C处，传动皮带调至变速塔轮的第______层（填“一”、“二”或“三”）。
14. 高中课外兴趣小组采用如图甲所示的装置完成“研究平抛物体的运动”实验。
（1）关于实验中的操作及要求，下列说法正确的是______。（填正确答案标号）
A. 斜槽轨道末端必须水平
B. 斜槽轨道必须光滑
C. 挡板MN高度必须等间距变化
D. 小球每次必须从斜槽上同一高度释放
（2）如图乙所示，为一次实验记录中的一部分，图中背景方格的边长表示实际的长度为d。由图乙分析可得，A点______（填“是”或“不是”）抛出点，小球做平抛运动的水平初速度大小是______，B点的速度大小为______（重力加速度为g）。
15. 2021年5月15日，中国火星探测器“天问一号”在火星表面的目标着陆点成功着陆，“祝融号”火星车开展巡视探测。若在火星“地面”附近高h处自由释放一物块，落至“地面”时的速度为v。已知火星的半径为R，引力常量为G，将火星看作是质量分布均匀的球体，忽略火星自转，不计火星大气的阻力。求：
（1）火星的密度；
（2）火星的第一宇宙速度。
16. 俄乌战争中大量无人机投入了使用，如图所示，一架在的高空飞行的无人机发现了停在路边的一辆敌军车辆，无人机以大小的速度沿水平方向飞向敌军车辆，欲使无人机投下的炸弹击中汽车。不计空气阻力，重力加速度。求：
（1）无人机应在距离汽车的水平距离多远处投弹；
（2）击中汽车时炸弹速度v的大小。
17. 两段轻杆与一端各固定一个小球甲与乙，按如图所示的方式连接在一起。将杆的一端O与光滑竖直轴连接在一起，两杆在同一直线上，整个系统可以在光滑水平面上绕竖直轴转动。已知杆长为，杆长为，小球甲质量为m，线速度大小为v，乙球质量是甲球质量的2倍。求：
（1）小球乙的线速度的大小；
（2）轻杆与的拉力与的大小。
18. 跳台滑雪运动员穿着专用滑雪板，总质量为，在助滑雪道上获得速度后从跳台上的A点水平飞出，如图所示，运动员在空中飞行一段距离后滑雪板正好与一段半径为、圆心角为的圆弧轨道相切并进入该圆弧轨道，运动员在圆弧轨道上运动的速率保持不变，通过圆弧轨道段后进入水平滑雪道，最终停在水平滑雪道上。已知滑雪板与水平滑雪道间的摩擦因数为，重力加速度，，，不计空气阻力，将运动员视为质点。求：
（1）圆弧轨道上B离抛出点A的竖直高度h和刚进入圆弧形轨道B点时的速度的大小；
（2）运动员运动到圆弧轨道最低点C时对轨道的压力；
（3）运动员运动进入水平滑雪道上滑行的距离l。