安徽省马鞍山市高中六校2023-2024学年高一下学期4月联考物理试卷（Word版附解析）

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2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡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，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
第一部分（选择题，共44分）
一、选择题（本题共10小题，其中第1~8题只有一项符合题目要求．每小题4分，第9、10题有多项符合题目要求．全部选对得6分，选对但不全得3分，有选错的得0分）
1. 关于平抛运动与匀速圆周运动，下列说法正确的是（ ）
A. 两者都是匀变速曲线运动
B. 两者都是变加速曲线运动
C. 平抛运动是匀变速曲线运动，匀速圆周运动是变加速曲线运动
D. 平抛运动是变加速曲线运动，匀速圆周运动是匀变速曲线运动
【答案】C
【解析】
【详解】平抛运动的加速度为重力加速度，平抛运动是匀变速曲线运动；匀速圆周运动的加速度大小不变，方向时刻发生变化，匀速圆周运动是变加速曲线运动。
故选C。
2. 如图所示，在一端封闭的光滑玻璃管中注满清水并封口，水中有一由红蜡块做成的大小适宜的小圆柱体，恰好在玻璃管中匀速上升，同时将玻璃管由静止开始水平向右做匀加速运动，关于红蜡块的运动轨迹正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】由题可知，蜡块加速度方向向右；所以合力方向向右，并且受力方向为曲线凹侧。
故选B。
3. 飞机在500米高处水平做匀速直线运动，从飞机上每隔3秒释放一个铁球，当刚释放第五个铁球时，不计空气阻力，，则下图中符合铁球在空中实际情况的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】飞机水平做匀速直线运动，释放的铁球做平抛运动，水平方向做匀速运动，所以着地前，铁球总是位于飞机的正下方；铁球竖直方向做自由落体运动，相同时间内的下落高度越来越大。
故选D。
4. 小物块m与圆盘始终保持相对静止，并跟着圆盘一起做加速圆周运动，则下列关于物块m受到静摩擦力的方向可能是（ ）
A. 1B. 2C. 3D. 4
【答案】A
【解析】
【详解】物块跟着圆盘一起做加速圆周运动，则静摩擦力有指向圆心的分力提供向心力，还有沿切线方向与线速度方向相同的分力使物块加速运动，则物块m受到静摩擦力的方向可能是1。
故选A。
5. 如图所示，一条不可伸长轻绳长为L，一端用手握住，另一端系一质量为m的小球，今使手握的一端在桌面上做半径为R，角速度为ω的匀速圆周运动，且使绳始终与半径为R的圆相切，小球也将在同一水平面内做匀速圆周运动。则小球做匀速圆周运动线速度大小（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】由图中几何关系可知，小球做匀速圆周运动的半径为
则小球做匀速圆周运动线速度大小为
故选D。
6. 如图所示为锥形齿轮的传动示意图，大齿轮带动小齿轮转动，大、小齿轮的角速度大小分别为、，两齿轮边缘处的线速度大小分别为、，大小齿轮边缘处的转动半径之比为2：1，则（ ）
A. ，B. ，
C. ，D. ，
【答案】A
【解析】
【详解】两齿轮边缘处的线速度大小相等，则有
根据
可得
故选A。
7. 由上海飞往美国洛杉矶的飞机与洛杉矶返航飞往上海的飞机，若往返飞行时间相同，且飞经太平洋上空等高匀速飞行，飞行中两种情况相比较，飞机上的乘客对座椅的压力( )
A. 相等B. 前者一定稍大于后者
C. 前者一定稍小于后者D. 均可能为零
【答案】C
【解析】
【详解】飞机速度是相对地球，地球在从西向东转动，所以上海飞往美国洛杉矶的飞机的速度v1大于返航飞往上海的飞机的速度v2，对人受力分析，
G-N=m，
G不变，v大的N就小，所以由上海飞往美国洛杉矶的飞机上的乘客对座椅的压力较小．故C正确，A、B、D错误；故选C．
【点睛】解决本题的关键知道地球在从西向东转动，飞行时间相等，路程相等，上海飞往美国洛杉矶的飞机的速度v1大于返航飞往上海的飞机的速度v2，以及知道圆周运动向心力的来源，运用牛顿第二定律进行求解．
8. 将一平板折成如图所示形状，AB部分水平且粗糙，BC部分光滑且与水平方向成θ角，板绕竖直轴匀速转动，放在AB板E处和放在BC板F处的物体均刚好不滑动，其中，则物块与AB板的动摩擦因数为（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】设物块与AB部分动摩擦因数为，板转动的角速度为，两物块到B点的距离为L，由于物块刚好不滑动，则对AB板上的物体有
对BC板上的物体有
联立得
故选D。
9. 如图所示，竖直平面内固定有一个半径为R的光滑圆环形细管，现给小球（直径略小于管内径）一个初速度，使小球在管内做圆周运动，小球通过最高点时的速度为v。已知重力加速度为g，则下列叙述中正确的是（ ）
A. v的最小值为
B. 当时，小球处于完全失重状态，不受力的作用
C. 当时，轨道对小球的弹力方向竖直向下
D. 当v由逐渐减小的过程中，轨道对小球的弹力逐渐增大
【答案】CD
【解析】
【详解】A．小球通过最高点时细管可以提供竖直向上的支持力，当支持力的大小等于小球重力的大小，小球的最小速度为零，故A错误；
B．当时，小球的加速度为
方向竖直向下，则小球处于完全失重状态，只受重力作用，故B错误；
C．当时，根据牛顿第二定律可得
解得
可知轨道对小球的弹力大小为，方向竖直向下，故C正确；
D．当时，小球需要的向心力
可知小球受轨道竖直向上的弹力，由牛顿第二定律有
可得
则逐渐减小的过程中，轨道对小球的弹力逐渐增大，故D正确。
故选CD。
10. 如图甲所示，小球用不可伸长的轻绳连接后绕固定点O在竖直面内做圆周运动，小球经过最高点时的速度大小为v，此时绳子的拉力大小为，拉力与速度的平方的关系图像如图乙所示，图像中的数据a和b，包括重力加速度g均为已知量，则以下说法正确的是（ ）
A. 数据a与小球的质量有关
B. 数据b与小球的质量有关
C. 比值只与小球的质量有关，与圆周轨迹半径无关
D. 利用数据a、b和g能够求出小球的质量和圆周轨迹半径
【答案】BD
【解析】
【详解】A．由题图乙可知，当时，此时绳子的拉力为零，小球的重力提供向心力，由牛顿第二定律得
解得
即，与小球的质量无关，故A错误；
B．当时，对小球受力分析，由牛顿第二定律得
联立解得
即b与小球的质量有关，故B正确；
C．根据
，
可得
与小球的质量有关，与圆周轨迹半径也有关，故C错误；
D．根据
，
可得
，
故D正确。
故选BD。
第二部分（非选择题 共56分）
二、实验题（本题共3小题，合计14分）
11. 如图甲为探究向心力的大小与质量m、角速度ω和半径r之间关系的实验装置，图乙为示意图，图丙为俯视图。图乙中A、B槽分别与a、b轮同轴固定，a、b两轮在皮带的带动下匀速转动。
（1）该实验采用的方法为______；
A. 等效替代法B. 控制变量法
C. 理想化模型法D. 微小量放大法
（2）如图乙所示，如果两个钢球质量相等，且a、b轮半径相同，则是在验证向心力的大小与______之间的关系。
A. 质量mB. 半径rC. 角速度ω
（3）现有两个质量相同的钢球，①球放在A槽的边缘，②球放在B槽的边缘，a、b轮半径相同，它们到各自转轴的距离之比为2：1。则钢球①、②的线速度之比为______。
【答案】（1）B （2）B
（3）2：1
【解析】
【小问1详解】
在该实验中应用了控制变量法来探究向心力的大小与质量，角速度和半径之间的关系。
故选B。
小问2详解】
如图乙所示，如果两个钢球质量m相等，且a、b轮半径相同，两球转动的角速度相同，则是在验证向心力的大小与转动半径r的关系。
故选B。
【小问3详解】
钢球①、②的角速度相等，则根据可知，线速度之比为2:1。
12. 某物理兴趣小组开展了对平抛运动规律的创新性探究，设计了如图1所示的实验：将小钢球从坐标原点O水平抛出，小钢球做平抛运动。两束光分别沿着与坐标轴平行的方向照射小球，在两个坐标轴上的光屏上留下了小钢球的两个影子。
（1）影子1做______运动，影子2做______运动。
（2）如图2甲是研究小钢球在斜面上做平抛运动的实验装置，每次将小钢球从弧形轨道同一位置由静止释放，并逐渐改变斜面与水平地面之间的夹角θ，获得不同的水平位移x，最后作出了如图乙所示的图像。则由图乙可知，小钢球在斜面顶端水平抛出时的速度=______m/s。（结果保留一位有效数字）
【答案】（1） ①. 匀速直线 ②. 自由落体
（2）0.7
【解析】
【小问1详解】
[1]影子1反映小钢球在水平方向的运动，所以影子1做匀速直线运动；
[2]影子2反映小钢球在竖直方向的运动，所以影子2做自由落体运动。
【小问2详解】
根据平抛运动规律有
联立解得
由图可知斜率
解得
13. 某同学应用所学圆周运动的知识设计实验测速度：
（1）如图甲所示，A、B、C三点分别是自行车上大齿轮、小齿轮、后轮三个轮子边缘上的三点，该同学测得它们的半径分别是、、，在某次自行车匀速行驶过程中，测得脚蹬转动一周的时间为T，则自行车匀速行驶的速度表达式______。
（2）如图乙所示，让纸制圆筒绕轴O匀速转动，然后使子弹沿直径穿过圆筒。发现子弹在圆筒上仅留下一个弹孔。该同学测得圆筒直径为d，绕轴转动的角速度为ω，则子弹速度表达式______。
【答案】（1）
（2）（，，）
【解析】
【小问1详解】
在某次自行车匀速行驶过程中，测得脚蹬转动一周的时间为T，可知A点线速度大小为
A、B两点线速度大小相等，则有
则后轮角速度为
则自行车匀速行驶的速度为
【小问2详解】
设子弹速度为，子弹穿过圆筒所用时间为，则有
发现子弹在圆筒上仅留下一个弹孔，则有
（，，）
联立可得
（，，）
三．计算题（本题有3题，合计42分。解答写出必要的文字说明，方程式和重要演算步骤）
14. 铁路在弯道处的内、外轨高度是不同的，已知内、外轨所在平面与水平面的夹角为θ，如图1所示，弯道处的圆弧半径为R，若质量为m的火车在转弯时以规定的安全速度行驶时，车轮恰对内、外轨均无侧向挤压作用。求：
（1）该火车在转弯时的安全速度大小；
（2）火车对铁轨的正压力大小；
（3）图2是一张翻车事故现场照片，请简要分析事故原因。
【答案】（1）；（2）；（3）火车在转弯时，速度过快
【解析】
【详解】（1）火车的合外力提供向心力，根据牛顿第二定律
解得
（2）火车在竖直方向受力平衡，则
根据牛顿第三定律可得
（3）由图可知，火车向弯道外侧翻车，则火车做离心运动，火车所需向心力变大，故火车在转弯时，速度过快，超过规定安全速度。
15. 如图所示，不可伸长细绳长为L=1.2m，一端拴一质量为m=0.6kg的小球，另一端固定于距地面（未画出）高H=1.52m处的O点，让其在水平面内做匀速圆周运动（圆锥摆），摆线与竖直方向的夹角为α=37°。求：（sin37°=0.6，cs37°=0.8，取）
（1）小球运动的向心速度大小；
（2）若细绳能承受的最大拉力为，则当细绳刚断裂时，小球线速度的大小；
（3）从断裂到落地需要多少时间。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）小球的合外力提供向心力，根据牛顿第二定律
整理得
代入数据，得
（2）细绳水平方向分力提供向心力
小球在竖直方向受力平衡
其中
整理得
代入数据解即
（3）根据运动学公式
解得
16. 如图所示，倾角的光滑斜面底端平滑连接着半径R=0.4m的竖起光滑圆轨道。质量m=0.5kg的物块，沿斜面由静止开始下滑，滑到斜面底端B点时无能量损耗进入圆轨道，并恰好通过圆轨道的最高点A。若物块在圆轨道最高点A的速度与在最低点B的速度存在以下关系：。（sin37°=0.6，cs37°=0.8，取）求：
（1）物块恰好通过A点时的速度大小；
（2）物块通过圆轨道的最低点B时，对圆轨道的压力大小；
（3）欲使小球恰好通过圆轨道最高点，物块应从斜面多高处静止释放。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）物块恰好通过圆轨道的最高点A，则有
解得物块恰好通过A点时的速度大小为
（2）根据
可得
在B点，根据牛顿第二定律可得
解得
根据牛顿第三定律可知，物块通过圆轨道的最低点B时，对圆轨道的压力大小为
（3）物块在斜面上下滑时，根据牛顿第二定律可得
解得
根据运动学公式可得
解得物块从斜面静止释放的高度为