山西省2023-2024学年高一下学期期中调研测试物理试卷(含答案)

这是一份山西省2023-2024学年高一下学期期中调研测试物理试卷(含答案)，共13页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．关于曲线运动，下列说法中正确的是( )
A.变速运动一定是曲线运动
B.物体在恒力的作用下，不可能做曲线运动
C.物体在变力的作用下，不一定做曲线运动
D.物体做曲线运动，合外力和速度方向可能共线
2．下列现象中，与离心现象无关的是( )
A.汽车紧急刹车时，乘客身体向前倾斜
B.旋转伞柄把伞边缘的水滴甩出去
C.利用棉花糖机制作棉花糖
D.用洗衣机脱水筒将湿衣服脱水
3．下列说法正确的是( )
A.开普勒通过观察天象以及深入研究第谷的数据提出了万有引力定律
B.牛顿发现了万有引力定律并测出了引力常量G
C.卡文迪什在利用扭秤实验装置测量引力常量G时，应用了微元法
D.牛顿进行了“月地检验”，他比较的是月球绕地球公转的向心加速度和地球表面上物体的重力加速度
4．如图所示，内壁光滑的锥形圆筒固定在水平地面上，小球沿内壁在某一水平面内做匀速圆周运动，该小球的向心力( )
A.由重力和支持力的合力提供
B.由重力、支持力和摩擦力的合力提供
C.只由重力提供
D.只由支持力提供
5．人造地球卫星B的质量是A的4倍，某时刻，A，B同时位于各自椭圆轨道的近地点，此时A，B所受到地球的万有引力大小相等。此后当A第四次经过其轨道的近地点时，B恰好第一次经过其轨道的远地点。已知A的近、远地点到地球球心距离分别为r和。则B的远地点到地球球心的距离为( )
A.B.C.D.
6．质量为的质点在平面上运动，x方向的速度时间图像和y方向的位移时间图像分别如图甲、乙所示，下列说法正确的是( )
A.质点的初速度大小为4m/s
B.质点所受的合力为2N
C.质点做直线运动
D.2s末质点的速度大小为8m/s
7．在光滑水平面上，用长为l的细线拴一质量为m的小球，以角速度ω做匀速圆周运动，下列说法正确的是( )
A.l不变，ω减半且m加倍时，细线的拉力大小不变
B.ω不变，l减半且m加倍时，细线的拉力大小不变
C.m不变，ω减半且l加倍时，细线的拉力大小不变
D.m不变，l减半且ω加倍时，细线的拉力大小不变
8．如图，一质量为m的质点做平抛运动，依次经过两点。两点间的竖直高度为，质点经过两点时速度方向与水平方向的夹角分别为，重力加速度大小为g，则物体的初速度大小为( )
A.B.C.D.
二、多选题
9．如图所示的传动装置，皮带轮O和上有三点和半径之比为，C是上某半径的中点，则皮带轮转动时，关于三点的线速度、角速度、周期、向心加速度大小之比，正确的是( )
A.B.
C.D.
10．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，圆盘最左端A点正上方H处有一小球沿圆心O方向被水平抛出，此时半径恰好与小球初速度方向垂直，从上向下看圆盘沿顺时针方向转动，小球恰好落在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.小球的初速度大小为
B.小球的初速度大小为
C.圆盘的角速度大小可能为
D.圆盘的角速度大小可能为
三、实验题
11．为了“探究向心力大小与角速度的关系”，某班级同学分成两个实验小组：第一小组采用甲图所示的装置进行探究，两个变速塔轮通过皮带连接，转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动，槽内的钢球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对钢球的压力提供向心力，钢球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格显示出两个钢球所受向心力的比值。
第二小组采用乙图所示的装置进行探究，滑块套在水平杆上，可随水平杆一起绕竖直杆做匀速圆周运动，力传感器通过细绳连接滑块，可测绳上拉力F的大小。滑块上固定一遮光片，宽度为d，光电门可以记录遮光片通过的时间，测得旋转半径为r。滑块随杆匀速圆周运动，每经过光电门一次，通过力传感器和光电门就同时获得一组拉力F和角速度ω的数据。
(1)通过本实验可以得到的结论有_____(选填正确答案标号)；
A.在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度成反比
B.在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比
C.在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度成正比
D.在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成反比
(2)若在某次第一小组实验时，两个钢球质量和转动半径相等，图中标尺上红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值为，与皮带连接的两个变速塔轮的半径之比为_____；
(3)某次第二小组实验时，某次旋转过程中遮光片经过光电门时的遮光时间为，则滑块的角速度_____(用表示)。
12．某兴趣小组在做“探究平抛物体的运动”实验。
(1)图甲是“探究平抛物体的运动”的实验装置简图，下面做法可以减小实验误差的是_____(选填选项前的字母)；
A.尽量减小钢球与斜槽间的摩擦
B.平抛小球使用密度大、体积小的钢球
C.实验时，让小球每次都从同一位置由静止滚下
D.使斜槽末端保持切线水平
(2)小球离开斜槽末端后，在水平方向上做的是______，在竖直方向上做的是______(均选填选项前的字母)；
A.匀速直线运动B.匀变速直线运动C.变加速直线运动D.曲线运动
(3)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为。从图像上分析，记录间隔_____；小球做平抛运动的水平初速度大小是_____，小球在B点的速度大小是_____(g取)。
四、计算题
13．质量为的A物块沿半径为的轨道做匀速圆周运动，转速为，计算结果保留π，求：
(1)物块做匀速圆周运动的线速度大小；
(2)物块做匀速圆周运动的向心加速度大小；
(3)物块在内的位移大小及转过的圆心角大小。
14．中国宇航员计划在2030年前登上月球，假设宇宙飞船落到月面前绕月球表面做角速度为ω的匀速圆周运动，运动半径可近似看为月球半径。宇航员登上月球后，做了一次斜上抛运动的实验。如图所示，在月面上，小球从A点斜向上抛出，经过最高点B运动到C点，已知小球在两点的速度与竖直方向的夹角分别为，小球在B点的速度为v，小球从A到C的运动时间为t，引力常量为G，，忽略月球的自转影响，求：
(1)月球的密度(假设月球为均匀物体)以及月面的重力加速度
(2)宇宙飞船绕月球表面做匀速圆周运动的线速度以及月球的质量。
15．如图所示，倾角均为的两个斜面体固定放置，粗糙斜面与光滑斜面均是正方形且在同一倾斜面上，的边长为L，的边长未知，E是的中点，a是的中点，O是的中心，在同一条直线上。质量为的小球(视为质点)用长为的轻细线系于O点，让小球在最低点a获得一个初速度，小球可绕O点做圆周运动，某次当小球运动到E点时，速度大小为，细线的拉力刚好为0，当小球运动到a点时，细线的拉力刚好为，此时突然剪断细线(不影响小球的速度)，小球从a点正好运动到c点，且在c点的速度大小为，重力加速度为g，求：
(1)两斜面体的倾角θ的值；
(2)小球在a点的速度大小；
(3)的边长。
参考答案
1．答案：C
解析：匀变速直线运动是变速运动，但不是曲线运动，A项错误；物体在恒力作用下可能做曲线运动，例如平抛运动，B项错误；物体在变力作用下不一定做曲线运动，例如当物体合外力方向与速度方向相同，在大小逐渐变大的力作用下的运动为加速度增大的变加速直线运动，C项正确；物体若做曲线运动，合外力和速度方向一定不共线，D项错误。
2．答案：A
解析：汽车紧急刹车时，乘客身体向前倾斜，是惯性现象，A项符合题意；旋转伞柄把伞边缘的水滴甩出去、用棉花糖机制作棉花糖、用洗衣机脱水筒将湿衣服脱水都是利用了离心运动，故BCD项不符合题意，故选A项。
3．答案：D
解析：开普勒通过观察天象以及深入研究第谷的数据提出了行星运动三大定律，牛顿提出了万有引力定律，A项错误；牛顿提出万有引力定律，卡文迪什通过扭秤实验测出了万有引力常量，B项错误；卡文迪什在利用扭秤实验装置测量引力常量G时，应用了微量放大法，C项错误；牛顿进行了“月地检验”，他比较的是月球绕地球公转的向心加速度和地球表面上物体的重力加速度，D项正确。
4．答案：A
解析：小球沿光滑内壁在某一水平面内做匀速圆周运动，小球受到重力和支持力，且重力和支持力的合力提供小球做匀速圆周运动所需的向心力，A项正确。
5．答案：C
解析：卫星B的质量是A的4倍，A、B同时位于各自椭圆轨道的近地点，此时A、B所受到地球的万有引力大小相等，此时由可得，B的近地点到地球球心的距离为，当A第四次经过其轨道的近地点时，B恰好第一次经过其轨道的远地点，则有，根据开普勒第三定律有联立可得，A、B轨道半长轴的关系为，又，联立可得，B的远地点到地球球心的距离为，C项正确。
6．答案：B
解析：由图像可知，质点在x方向做初速度为，加速度为的匀加速直线运动，在y方向做的匀速直线运动，故物体的合初速度，A项错误；由牛顿第二定律可知，质点所受的合力，B项正确；质点所受的合力方向与速度方向不在同一条直线上，一定做曲线运动，C项错误；末时，质点水平方向的速度，得末的速度，D项错误。
7．答案：B
解析：在光滑水平面上的物体的向心力由绳的拉力提供，由向心力公式可得，当l不变，ω减半且m加倍时，线的拉力变为原来的一半，A项错误；当ω不变，l减半且m加倍时，线的拉力不变，B项正确；当m不变，ω减半且l加倍时，线的拉力变为原来的一半，C项错误；当m不变，l减半且ω加倍时，线的拉力变为原来的2倍，D项错误。
8．答案：D
解析：设初速度大小为，根据平行四边形定则，正交分解得，竖直向上由运动学公式，联立解得，D项正确。
9．答案：ABD
解析：根据传动装置的特点可知，A、B两点的线速度大小相等，即，根据，可得，又因为共轴转动特点，可知B、C两点的角速度相等，即，综合可得，A项正确；根据，可得，综合可得，B项正确；根据可得，根据可得，综合解得，C项错误；根据可得，综合解得，D项正确。
10．答案：BC
解析：由题可知，小球做平抛运动，下落高度为H，水平位移为R，则根据平抛运动的规律有，联立可得，小球的初速度大小为，A项错误，B项正确；小球运动的时间为，根据题意可知，在该时间内圆盘转过的角度为，则圆盘的角速度为，当时，圆盘的角速度为，当时，圆盘的角速度为，故C项正确，D项错误。
11．答案：(1)B(2)(3)
解析：(1)根据向心力的公式可知，在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度的平方成正比，AC项错误；根据向心力的公式在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比，B项正确；根据向心力的公式，在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成正比，D项错误。
(2)若在某次实验时，两个钢球质量和转动半径相等，图中标尺上红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值为，根据
可知，两个钢球的角速度之比为，根据，可知与皮带连接的两个变速齿轮的半径之比为
(3)某同学实验时，某次旋转过程中遮光片经过光电门时的遮光时间为t，线速度大小为，滑块的角速度为
12．答案：(1)BCD(2)A；B(3)0.2s；3m/s；5m/s
解析：(1)钢球与斜槽间的摩擦对实验无影响，只要到达斜槽末端的速度相等即可，A项错误；使用密度大、体积小的钢球可减小相对的阻力，从而减小误差，B项正确；实验时，让小球每次都从同一位置由静止开始滚下，以保证初速度相同，C项正确；使斜槽末端保持切线水平，以保证抛出时的初速度水平方向，D项正确；
(2)小球离开斜槽末端后，在水平方向上不受力的作用，做的是匀速直线运动，故选A项；小球在竖直方向上只受重力的作用，做的是自由落体故选B项；
(3)竖直方向上有，解得，小球做平抛运动的水平初速度大小，小球到B点时，竖直方向上的速度为，故小球在B点的速度
13．答案：(1)(2)(3)；
解析：(1)物块A做匀速圆周运动的转速
物块A做匀速圆周运动的周期为
物块A做匀速直线运动的线速度大小为
(2)物块A做匀速圆周运动的向心加速度大小为
(3)因为
故物块A在内发生的位移大小为
物块A做匀速圆周运动的角速度大小为
故物块在内，转过的圆心角为
14．答案：(1)；(2)；
解析：设月球的质量与半径分别为
由万有引力充当向心力可得
结合
综合可得
把小球在两点的速度分别沿水平方向与竖直方向分解，由斜抛运动的规律可得，小球在两点沿竖直反向的分速度分别为
设月面的重力加速度为，则有
综合解得
(2)由万有引力充当向心力可得
由黄金代换可得
设宇宙飞船绕月球表面做匀速圆周运动的线速度为，则有
综合可得
由
可得
结合
综合解得
15．答案：(1)(2)(3)
解析：(1)小球在E点细线的拉力刚好为0，则重力沿着斜面向下的分力充当向心力
则有
结合解得
(2)小球在a点，由牛顿第二定律可得
结合综合解得
(3)设的边长为，把小球在c点的速度分别沿和垂直分解
则有
沿着斜面向下由匀加速直线运动的规律可得
结合
综合解得