福建省莆田市第二中学2023-2024学年高一下学期期中考试物理试题（原卷版+解析版）

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一、单项选择题（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，只有一项是符合题目要求的）
1. 关于曲线运动，下列说法正确的是（ ）
A. 做圆周运动物体的加速度都指向圆心B. 做曲线运动的物体，加速度的方向可能不变
C. 物体保持速率不变沿曲线运动，其加速度一定为零D. 曲线运动一定是变加速运动
2. 下列情形中可看作机械能守恒的是（ ）
A. 空中运动的铅球B. 旋转的摩天轮上的乘客
C. 飘落的海棠花D. 无动力翼装飞行
3. 一电动玩具汽车启动时，以额定功率沿直线加速并达到最大速度，其加速度a与速度倒数的关系图像如图所示。已知电动玩具汽车受到的阻力大小恒为100N，取重力加速度大小。则电动玩具汽车的额定功率和最大速度分别为（ ）
A. 200W 2m/sB. 100W 4m/sC. 100W 2m/sD. 200W 4m/s
4. 如图甲所示，某同学为了比较不同物体与转盘间动摩擦因数的大小设计了该装置。已知固定于转轴上的角速度传感器和力传感器可直接测出角速度ω和绳的拉力F，通过一不可伸长的细绳连接物块，细绳刚好拉直，测得物块以不同的角速度随圆盘做匀速圆周运动时拉力F与角速度ω的大小。在电脑上绘出图乙所示图像。换用形状和大小相同但材料不同的物块重复实验，得到物块a、b、c分别对应的三条直线，发现a与c的纵截距相同，b与c的横截距相同，且符合一定的数量关系。（最大静摩擦力等于滑动摩擦力）以下说法正确的是（ ）

A. 物块a、b、c的质量之比为1∶2∶1
B. 物块a、b、c的质量之比为2∶1∶1
C. 物块a、b、c与转盘之间动摩擦因数之比为1∶2∶1
D. 物块a、b、c与转盘之间的动摩擦因数之比为1∶2∶2
二、双项选择题（本题共4小题，每小题6分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有两项是符合题目要求的。全选对得6分，漏选得3分，错选得0分.）
5. 如图所示，I为北斗卫星导航系统中的静止轨道卫星，其对地张角为2θ，II为地球的近地卫星。已知地球的自转周期为T0，万有引力常量为G，根据题中条件，可求出（ ）
A. 卫星II运动的线速度小于卫星I的线速度
B. 卫星II运动的角速度大于卫星I的角速度
C. 卫星I和卫星II的加速度之比为sin2θ
D. 地球的质量为
6. 一快递小哥用无人机配送快递，某次配送快递无人机在飞行过程中，水平方向的速度vx及竖直方向的速度vy与飞行时间t的关系图像如图甲、乙所示。关于无人机的运动，下列说法正确的是（ ）
A. 0~t1时间内，无人机做曲线运动
B. t2刻，无人机运动到最高点
C. 在t2~t4时间内，无人机做匀变速曲线运动
D. t2时刻，无人机的速度大小为
7. 如图所示，一位网球运动员以拍击球，使网球沿水平方向飞出。第一只网球飞出时的初速度为，落在自己一方场地上后弹跳起来，刚好擦网而过，落在对方场地的A点处。第二只网球飞出时的初速度为，直接擦网而过，也落在A点处。设第一只网球与地面碰撞前后其竖直方向速度按原速率弹回，而水平方向速度不变，不计空气阻力，则（ ）
A. 网球两次飞出时的初速度之比
B. 网球两次飞出时的初速度之比
C. 运动员击球点的高度H与网高h之比
D. 运动员击球点的高度H与网高h之比
8. 如图，半圆环半径为R，固定在水平桌面上，其半圆面竖直。半圆环圆心O的正上方A点固定一个可视为质点的定滑轮，在左侧与A点等高的B点再固定一个同样的定滑轮，将带有小孔的小球a穿入半圆环后与细绳的一端拴接，再将细绳的另一端绕过两个定滑轮后与小球b拴接，然后将小球a拉到半圆环上的C点，静止释放小球a。已知小球a和b的质量分别为m和，OC与OA的夹角为且，半圆弧的最高点为P，半圆环上的D点和C点关于OP对称，重力加速度为g，，不计一切摩擦和空气阻力，细绳不可伸长，下列说法正确的是（ ）
A. 小球a释放瞬间，其加速度大小为
B. 小球a不能到达D点
C. 小球a从C到P，绳的拉力对小球b做的功为
D. 小球a到达P点时的动能为
三、填空题（本题共2小题，每小题4分，共8分。）
9. “嫦娥五号”探测器着陆月球前的运动轨道示意图如图所示，“嫦娥五号”沿轨道I运动到P点时点火减速，之后沿轨道II运动，再次运动到P点时点火减速，之后沿近月（到月球表面的距离不计）轨道运动。月球的半径为R，轨道II上的远月点a到月心的距离为3R，“嫦娥五号”在轨道II上运行的周期为T，引力常量为G。则探测器在近月圆轨道III运动的周期T1为______________，月球的第一宇宙速度为_____________。
10. 如图所示。沿水平地面向右运动汽车通过定滑轮的轻绳将重物匀速提起的过程中。汽车做___________（填“加速”、“减速”或“匀速”）运动。汽车对地面的压力___________（填“增大”、“减小”或“不变”）
四、实验题（本题共2小题，共16分）
11. 在“探究平抛运动的特点”实验中，某学习小组用如图所示装置研究平抛运动。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上。钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点飞出，落在水平挡板MN上。由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点。
（1）下列实验条件必须满足有 。
A. 斜槽轨道光滑
B. 斜槽轨道末段水平
C. 每次从斜槽上相同位置无初速度释放钢球
D. 图中档条MN每次必须等间距下移
（2）在某次实验中，甲同学每次都将小球从斜槽的同一位置无初速释放，并从斜槽末端水平飞出。改变水平挡板的高度，就改变了小球在板上落点的位置，从而可描绘出小球的运动轨迹。某同学设想小球先后三次做平抛，将水平板依次放在如图中1、2、3的位置，且1与2的间距等于2与3的间距。若三次实验中，小球从抛出点到落点的水平位移依次为x1、x2、x3，忽略空气阻力的影响，下面分析正确的是 。
A. B.
C. D. 无法判断
（3）乙同学利用频闪相机对做平抛运动的小球进行拍摄，频闪仪每隔0.05s发出一次闪光，照片如图。方格的边长为5cm。则小球运动到图中位置A时，其速度的水平分量大小为____________m/s；根据图中数据可得，当地重力加速度的大小为____________m/s2。（结果均保留两位有效数字）
12. 图为某实验小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律的装置，实验的主要步骤有：
A.将气垫导轨放在水平桌面上并调至水平；
B.测出挡光条的宽度d；
C.分别测出滑块与挡光条总质量M及托盘与砝码的总质量m；
D.将滑块移至图示位置，测出挡光条到光电门的距离L；
E.由静止释放滑块，读出挡光条通过光电门的时间t；
F.改变挡光条到光电门的距离，重复步骤D、E，测出多组L和t。已知重力加速度为g，请回答下列问题：
（1）本实验中____________（填“需要”或“不需要”）满足m远小于M。
（2）若某次测得挡光条到光电门的距离为L，挡光条通过光电门的时间为t，滑块由静止释放至光电门的过程，系统的重力势能减少了____________________；若系统机械能守恒，应满足____________________。（用实验步骤中各测量量符号表示）
（3）多次改变挡光条到光电门的距离，重复步骤D、E，测出多组L和t，作出L随的变化图像如图所示，图线为过坐标原点的直线，如果在误差允许的范围内当地的重力加速度大小为g=__________时，可以判断槽码带动滑块运动过程中机械能守恒。（用题中已知量和测得的物理量符号表示）
五、解答题（本题共3小题，共36分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）
13. 2021年我国第一颗人造火星探测器“天问一号”成功着陆于火星南部。若火星的质量约为地球的0.1倍，半径约为地球的0.5倍，地球表面的重力加速度大小为g，忽略火星大气阻力，忽略火星的自转。质量为m的“天问一号”着陆器在着陆火星前，会在火星表面附近经历一个制动过程，在制动力和万有引力的共同作用下，“天问一号”着陆器经历了一个时长为t0、速度由v0减速到零的过程，若该减速过程可视为一个竖直向下的匀减速直线运动，求：
（1）火星表面的重力加速度大小；
（2）此过程中着陆器受到的制动力大小约为多少？
14. 如图甲所示，在竖直平面内，倾角为θ斜面和半圆形轨道分别在B点、C点与光滑水平面相切。质量为m的小物块从斜面上A点由静止开始下滑，恰能通过圆形轨道的最高点D，离开D后又刚好落在B点。已知A、B两点间沿斜面的距离为l，小物块与斜面间的动摩擦因数随到A点距离变化的图像如图乙所示（其中），半圆形轨道的半径为R，重力加速度为g，小物块通过轨道连接处的B、C点时无机械能损失，忽略空气阻力。求：
（1）小物块通过D点的速度vD及B、C两点间的距离s；
（2）小物块第一次到达B点时，重力的功率P；
（3）小物块沿半圆形轨道运动的过程中，摩擦力对小物块做的功W。
15. 如图所示，在光滑水平台面上，一压缩弹簧将质量m=0.2kg的物块推出，恰好从B点沿切线方向入光滑竖直的圆弧轨道BC，圆弧轨道BC所对应的圆心角θ=53°，圆弧轨道BC的半径。已知A、B两点的高度差h=0.8m，圆弧轨道BC与水平光滑地面相切于C点，物块在水平地面上运动一段距离后从D点滑上顺时针转动的倾斜传送带DE，假设滑上D点前后瞬间速率不变。传送带两端DE的长度L=2.35m，传送带的倾角为37°，其速度大小v=2m/s。已知物块与传送带间的动摩因数μ=0.5，不计空气阻力，取重力加速度大小g=10m/s2，sin53°=0.8，cs53°=0.6，求：
（1）初始时弹簧弹性势能Ep；
（2）物块经过C点时对轨道的压力；（结果保留两位有效数字）
（3）物块在传送带上运动的过程中因摩擦产生的热量。