广东省深圳市罗湖区深圳中学2023-2024学年高一下学期4月期中考试物理试题

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注意事项：
1、答案写在答题卡指定的位置上，写在试题卷上无效。选择题作答必须用2B铅笔，修改时用橡皮擦干净。
一、单项选择题（每小题只有一个答案符合题意，共7小题，每小题4分，共28分）
1．以下说法正确的是（ ）
A．匀速圆周运动一定是变速运动
B．物体做圆周运动，其所受合力一定指向圆周的圆心
C．汽车在水平路面上转弯时，轨迹切线方向上的摩擦力提供向心力
D．狭义相对论只适用于高速运动的物体，不适用于低速运动的物体
2．设地球的质量为，地球的半径为，物体的质量为，万有引力常量为，关于物体与地球间的万有引力的说法，正确的是（ ）
A．地球对物体的引力大于物体对地球的引力
B．物体距地面的高度为时，物体与地球间的万有引力为
C．物体离地面的高度为时，则引力为
D．物体放在地心处，因，所受引力无穷大
3．载人航天进行宇宙探索过程中，经常要对航天器进行变轨。如图所示是某次从轨道1变轨到轨道3的示意图，点火变速在轨道、两点，轨道1和轨道3为圆轨道，轨道2为椭圆轨道。设轨道1、轨道2和轨道3上航天器运行周期分别为、和，轨道1和轨道2相切于点，轨道2和轨道3相切于点。下列说法正确的是（ ）
A．在椭圆轨道上运行时，飞船在点的加速度比点的小
B．轨道3上点的速度大于轨道2上点的速度
C．在点应该点火加速变轨，在点应该点火减速变轨
D．运行周期关系满足
4．如图所示，半径为的光滑细圆环固定在竖直平面内，一质量为、中心有小孔的小球（可视为质点）穿在圆环上，并在竖直平面内做圆周运动，以大小为（为重力加速度）的速度经过圆环最高点，则下列说法正确的是（ ）
A．要保证小球可以到达最高点，不可能等于0
B．若，则小球在点与圆环的弹力大小为0
C．若，则小球在点对圆环产生方向竖直向下，大小为的弹力
D．若，则小球在点对圆环产生方向竖直向上，大小为的弹力
5．在有大风的情况下，一小球自点以初速度竖直上抛，其运动轨迹如图所示，小球运动轨迹上的、两点在同一水平直线上，点为轨迹的最高点。若风力的大小恒定，方向水平向右，小球在点抛出时的速率是在点时的2倍，落回到点时速度记为，此时加速度记为，小球上升时间记为，下落时间记为，和分别为上升时间和下降时间内的水平位移，不计其它阻力，则（ ）
A．B．C．D．
6．如图所示，一块橡皮用细线悬挂于点，现用一支铅笔贴着细线的左侧水平向右以速度匀速移动，运动过程中保持铅笔的高度不变，悬挂橡皮的那段细线始终保持竖直。在铅笔未碰到橡皮前，下列说法正确的是（ ）
A．橡皮做曲线运动且速度大小不变B．橡皮受到细线拉力大于其重力
C．直线运动且速度大小不变D．直线运动且速度大小改变
7．一物体放在水平地面上，如图1所示，已知物体所受水平拉力随时间的变化情况如图2所示，物体相应的速度随时间的变化关系如图3所示，则（ ）
图1 图2 图3
A．时间内水平拉力的做功大小为
B．时间内合外力的做功大小为
C．时合外力做功功率为
D．时间内物体克服摩擦力所做的功为
二、多项选择题（共3小题，全对得6分，错选得0分，漏选得3分，共18分）
8．游乐场中一种叫“魔盘”的娱乐设施，游客坐在转动的魔盘上，当魔盘转速增大到一定值时，游客就会滑向盘边缘，其装置可以简化如图。若魔盘转速缓慢增大，则滑向盘边缘，其装置可以简化如图。若魔盘转速缓慢增大，则（ ）
A．在滑动之前，游客受到的支持力缓慢增大
B．在滑动之前，游客受到的摩擦力缓慢增大
C．在滑动之前，游客受到的作用力缓慢增大
D．质量较大的游客一定先发生滑动
9．如图甲所示，A、B两颗卫星在同一平面内围绕中心天体做匀速圆周运动，且绕行方向相同，时刻A、B两颗卫星相距最近，图乙是两颗卫星的间距随时间的变化图像。已知卫星的周期，结合图像给出的信息可知（ ）
甲 乙
A．B卫星的周期
B．A卫星的轨道半径是B卫星轨道半径的
C．A卫星的向心加速度是B卫星的4倍
D．A、B两颗卫星的轨道半径在单位时间内扫过的面积之比为
10．摩擦传动是传动装置中的一个重要模型，如图所示的两个水平放置的轮盘靠摩擦力传动，其中、分别为两轮盘的轴心，已知两个轮盘的半径之比，且在正常工作时两轮盘不打滑。今在两轮盘上分别放置两个同种材料制成的完全相同的滑块、，两滑块与轮盘间的动摩擦因数相同，两滑块与轴心、的间距。若轮盘乙由静止开始转动，且转速缓慢增加，则下列叙述正确的是（ ）
甲 乙
A．滑块和均与轮盘相对静止时，角速度之比为
B．滑块和均与轮盘相对静止时，向心加速度之比为
C．转速增加后滑块先发生滑动
D．转速增加后两滑块一起发生滑动
三、实验题（共2小题，11题6分，12题10分，共16分）
11．如图甲所示为向心力演示仪，可探究小球做圆周运动所需向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系．长槽的、处和短槽的处分别到各自转轴中心距离之比为．变速塔轮自上而下有三种组合方式，左右每层半径之比由上至下分别为、和，如图乙所示。
甲 乙
（1）本实验采用的科学方法是__________。（填选项前字母）
A．理想实验法B．等效替代法C．控制变量法D．演绎法
（2）在某次实验中，把两个质量相等的钢球放在、位置，探究向心力的大小与半径的关系，则需要将传动皮带调至第__________层塔轮（选填“一”“二”或“三”）；
（3）在另一次实验中，把两个质量相等的钢球放在、位置，传动皮带位于第三层，转动手柄，则当塔轮匀速转动时，左右两标尺露出的格子数之比约为__________。
A．B．C．D．
12．宇航员登陆某星球做了一个平抛运动实验，并用频闪照相机记录小球平抛运动的部分轨迹，已知小球在斜槽末端的初速度为。将相片放大到实际大小后在水平方向和竖直方向建立平面直角坐标系，小球在A、B和C点的坐标分别为和。那么
（1）频闪照相机的频闪频率为__________。
（2）该星球表面的重力加速度为__________。
（3）A点__________（选填“是”或“不是”）小球开始做平抛运动的初始位置。
（4）宇航员做完实验后发现斜槽末端并未水平，则实验测量得到的重力加速度__________（选填“大于”、“小于”或“等于”）真实值。
（5）伽利略曾研究过平抛运动，他推断：从同一炮台水平发射的炮弹，如果不受空气阻力，不论它们能射多远，在空中飞行的时间都一样。这实际上揭示了平抛物体__________。
A．在水平方向上做匀速直线运动B．在竖直方向上做自由落体运动
C．在下落过程中速度与时间成正比D．在下落过程中位移与时间成正比
四、计算题（共3小题，13题10分，14题12分，15题16分，共38分）
13．地球可看作半径为的均匀球体，赤道处的重力加速度大小为，北极处的重力加速度大小为，引力常量为。
（1）求地球的密度。
（2）求地球的第一宇宙速度。
（3）求地球同步卫星的轨道半径。
14．如图所示，某迫击炮从地面发射炮弹的发射角为，发射速率为，重力加速度为，忽略空气阻力。
（1）炮弹飞行的最大高度和落回地面时离发射点的水平距离．（用题干中的符号表示）
（2）若在山脚下向倾角为的山坡（图中虚线）上发射炮弹，炮弹的发射角，初速度，求炮弹落点到发射点的距离。（第2问中取，，，，）
15．如图所示，在足够长的水平桌面上放着一质量为的小铁球（可看作质点），在水平向右拉力作用下，由静止向右运动，作用后撤去。铁球与水平桌面间的摩擦力为。铁球到达水平桌面边缘点后飞出，恰好落到竖直圆弧轨道的端，并沿切线进入圆弧轨道，且铁球恰好能通过圆弧轨道的最高点。已知，、、、四点在同一竖直平面内，水平桌面离端的竖直高度，圆弧轨道半径。不计空气阻力。（取，，）求：
（1）铁球运动到圆弧轨道最高点点时的速度大小；
（2）铁球运动到点时对轨道的压力；
（3）初始时小球到点的距离。
2023-2024学年第二学期物理期中考试答案
选择题：
A卷
1A2C3D4D5C
6B7D8BC9AB10ABC
B卷
1A2B3D4C5B
6D7C8CD9AB10ABD
实验题
11．（1）C（2）一（3）C
12．（1）10（2）25（3）不是（4）大于（5）B
计算题
13．（1）北极：或
且
（2）北极：或
第一宇宙速度：或
（3）赤道：
同步卫星与地球相同周期/角速度
14．（1）竖直方向：，解得
空中时间
水平方向：，，
（2）
解得
（1）；（2），；（3）
【详解】（1）小球恰好通过点时，重力提供向心力，由牛顿第二定律可得
可得
（2）小球从点到点的过程中做平抛运动，根据平抛运动规律有
解得
或，，解得
小球沿切线进入圆弧轨道，则
小球在点的向心力由支持力和重力在半径方向的分力的合力提供，则有根据牛顿第三定律：球受支持力大小等于球对轨道压力
方向沿向下
（3）小球从点到点的过程中做平抛运动，水平方向的分速度不变，可得
小球在水平面上做加速运动时：，可得：
故：最大速度
加速阶段位移：
小球做减速运动时：，可得：
减速阶段位移：
故初始时小球到点距离：