[物理]安徽省天一大联考2023-2024学年高一下学期阶段性检测（5月）试卷B卷（解析版）

这是一份[物理]安徽省天一大联考2023-2024学年高一下学期阶段性检测（5月）试卷B卷（解析版），共17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：本大题共8小题，共32分。
1. 如图所示，一运动员在驾驶无动力滑翔伞飞行过程中，在同一竖直平面内沿一段曲线轨迹飞行，而且越飞越快，该过程中关于运动员所受的合力和速度方向的关系，可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】运动员在飞行过程中，在竖直平面内做曲线运动，根据物体曲线运动的合外力指向运动轨迹的内侧；同时，运动员在飞行过程中加速（越飞越快），故合外力与速度的方向的夹角要小于。
故选B。
2. 如图所示，修正带有两个半径不同的齿轮，通过齿轮相互咬合进行工作，A、B两点分别为两个齿轮边缘处的点，大、小齿轮的半径之比为。若两齿轮匀速转动，则下列说法中正确的是（ ）
A. 大、小齿轮转动的角速度大小之比为
B. A、B两点的线速度大小之比为
C. 大、小齿轮转动的周期之比为
D. A、B两点的向心加速度大小之比为
【答案】D
【解析】AB．由于两个齿轮相互咬合，所以边缘线速度大小相等，即A、B两点的线速度大小之比为，根据角速度与线速度的关系式可知，角速度与半径成反比，所以大、小齿轮转动的角速度大小之比为，故AB错误；
C．由公式，大、小齿轮转动的周期之比等于角速度的反比为，故C错误；
D．根据向心加速度与线速度的关系式可知，A、B两点的向心加速度大小之比为，故D正确。
故选D。
3. 我国于2023年5月30日成功发射“神舟十六号”载人飞船。如图所示，“神舟十六号”载人飞船发射后先在近地圆轨道Ⅰ上运动，到达轨道上a点时点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达b点时，再次点火进入圆轨道Ⅲ上运行。下列说法正确的是（ ）
A. 飞船在a点处的速度一定大于在b点处的速度
B. 飞船在轨道Ⅰ上运行的周期大于在轨道Ⅲ上运行的周期
C. 飞船在轨道Ⅰ上经过a点的加速度小于在轨道Ⅱ上经过a点的加速度
D. 飞船在轨道Ⅱ上经过b点时受到地球的万有引力大于飞船在轨道Ⅲ上做匀速圆周运动所需的向心力
【答案】A
【解析】A．飞船所受的万有引力提供向心力，有
可得
因，则有
再结合变轨要加速两次，可知
可知飞船在a点处的速度一定大于在b点处的速度，故A正确；
B．根据开普勒第三定律可得，运行的轨道半径越大，周期越大，飞船在轨道Ⅰ上运行的轨道半径小于在轨道Ⅲ上运行的轨道半径，所以飞船在轨道Ⅰ上运行的周期小于在轨道Ⅲ上运行的周期，故B错误；
C．根据可知，飞船在轨道Ⅰ上经过a点和在轨道Ⅱ上经过a点时受到的万有引力相同，故加速度相等，故C错误；
D．船在轨道Ⅲ上做匀速圆周运动所需的向心力等于所受的万有引力，飞船在轨道Ⅱ上经过b点时受到地球的万有引力等于船在轨道Ⅲ上经过b点时受到地球的万有引力，故D错误。
故选A。
4. 军事演习中，甲、乙两炮兵以相同的速率向位于正前方与炮口处于同一水平高度的目标P 发射炮弹，要求同时击中目标，忽略空气阻力，炮弹发射轨迹如图，下列说法正确的是（ ）
A. 乙炮弹比甲先发射
B. 两炮弹击中目标时速度方向相同
C. 两炮弹在各自轨迹最高点的速度均为0
D. 乙炮弹在轨迹最高点的速度大于甲炮弹在轨迹最高点的速度
【答案】A
【解析】A．斜抛运动可视为水平方向匀速直线运动和竖直方向的竖直上抛运动的合运动。设竖直方向速度为，则上升的最大高度为
由图可知，乙炮弹上升的高度大于甲炮弹上升的高度，则
飞行时间
则
即乙炮弹比甲先发射，A正确；
B．发射速率
因为发射速率相等，所以
发射速度与水平方向夹角
不相同，即方向不同，由对称性，两炮弹击中目标时速度方向不同，B错误；
C．两炮弹在各自轨迹最高点的竖直速度为零，水平速度不为零，C错误；
D．两炮弹在轨迹最高点速度为水平速度，由上述分析可知，乙炮弹在轨迹最高点的速度小于甲炮弹在轨迹最高点的速度，D错误。
5. 宇宙中某两个星球可以看成双星，它们只在相互间的万有引力作用下，绕两球心连线上的某一固定点做周期相同的匀速圆周运动。根据宇宙大爆炸理论，双星间的距离在不断缓慢增加，设双星仍做匀速圆周运动，则该过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 双星相互间的万有引力增大B. 星球B的质量大于星球A的质量
C. 双星做圆周运动的周期增大D. 双星做圆周运动的加速度增大
【答案】C
【解析】A．双星间的距离在不断缓慢增加，根据万有引力定律
知万有引力减小，故A错误；
B．根据
可知
知轨道半径比等于质量之反比，由题图可知，A的轨道半径小于B的轨道半径，故A的质量大于B的质量，故B错误；
CD．双星间的距离变大，则双星的轨道半径都变大；根据万有引力提供向心力
设
整理可得角速度
周期
加速度
，
可知角速度变小，周期变大，加速度变小，故C正确，D错误。
故选C。
6. 运送装修材料时，工作人员A通过一根绕过定滑轮的轻绳吊着装修材料B匀速上升，设工作人员A水平向右和装修材料竖直向上的速度大小分别为和，某时刻拉绳与水平地面夹角为，则下列说法正确的是（ ）
A.
B.
C. 工作人员A水平向右做匀加速直线运动
D. 工作人员A水平向右做减速直线运动
【答案】D
【解析】AB．将工作人员A的速度沿绳子和垂直于绳子的方向进行分解可得
解得
AB均错误；
CD．工作人员向右运动时，减小，变大，根据
可知，当物体匀速上升时，工作人员A的速度减小，C错误，D正确。
故选D。
7. 长度为2L的轻绳，穿过有光滑圆孔、质量为m的纽扣，两手在等高的A、B两点摇动使纽扣在竖直面内以AB为轴做圆周运动。如图所示，A、B两点间的距离为L，重力加速度大小为g，纽扣在最高点速率为v时，轻绳的张力恰好为0。改变其运动的速度，当它在最高点时，轻绳的张力大小为，忽略纽扣的大小，则此时纽扣的速率为（ ）
A. B. 2vC. D.
【答案】B
【解析】小球在运动过程中，A、B两点与小球所在位置构成等边三角形，由此可知，小球圆周运动的半径
两绳与小球运动半径方向间的夹角为，由题意，小球在最高点的速率为v时
改变小球速度，在最高点应有
解得此时小球速率为
故选B。
8. 丢沙包游戏是孩子们特别喜欢的活动。一儿童在高度为的B处以某一速度将沙包水平投出，沙包正好垂直穿过前方框架中的圆洞，圆洞的圆心A离地高度为，如图所示。已知框架倾角为，沙包可看作质点，不计空气阻力，重力加速度g取，，。下列选项不正确的是（ ）
A. 沙包的出手速度大小为
B. 沙包从B到A的飞行时间为
C. 沙包穿过圆洞时的速度大小为
D. 出手点B距A点的直线距离为
【答案】C
【解析】AB．沙包在空中做平抛运动，则
，
联立，解得
，
故AB正确，与题意不符；
CD．根据
，
联立，解得
，
故C错误，与题意相符；D正确，与题意不符。
本题选不正确故选C。
二、多选题：本大题共2小题，共10分。
9. 若中国空间站绕地球做匀速圆周运动，一名宇航员手拿一个小球“静立”在“舱底面”上做实验，如图所示。下列说法正确的是（ ）
A. 宇航员“静立”在“舱底面”，所以处于平衡状态，所受合外力为零
B. 若宇航员相对于太空舱无初速度地释放小球，小球将做自由落体运动
C. 宇航员在舱内实验中不能用天平测出小球质量
D. 为了在太空中锻炼身体，宇航员可以用弹簧臂力器健身
【答案】CD
【解析】A．宇航员“静立”在“舱底面”，即宇航员随空间站绕地球做匀速圆周运动，其所受的合外力不为0，宇航员不处于平衡状态。故A错误；
B．若宇航员相对于太空舱无初速度地释放小球，小球会在万有引力作用下随空间站绕地球做匀速圆周运动，不会做自由落体运动。故B错误；
C．宇航员在舱内处于完全失重状态，此时小球对天平无压力，不能用天平测出小球的质量。故C正确；
D．弹簧受到外力作用下会发生形变，与所处的完全失重状态无关，则为了在太空中锻炼身体，宇航员可以用弹簧臂力器健身。故D正确。
故选CD。
10. 如图1所示，在“蹦极跳”中，游戏者身系一根原长为L、弹性优良的轻柔蹦极绳，从水面上方的高台由静止开始下落到达最低点过程中，游戏者所受的合外力F随位移x变化规律如图2所示。假定空气阻力可忽略，游戏者视为质点，整个过程视为在竖直线上运动，下列说法正确的是（ ）
A. 蹦极绳的劲度系数为
B. 整个过程中游戏者机械能守恒
C. 游戏者的最大动能为
D. 在最低点处蹦极绳的弹性势能为
【答案】AC
【解析】A．根据图像可知
当合力为零时，满足
联立解得
故A正确；
B．整个过程中游戏者受到蹦极绳拉力做负功，机械能不守恒，故B错误；
C．根据图像可知，当时，动能最大，结合动能定理及图像面积表示合力做的功，可得
解得
故C正确；
D．由静止开始下落到达最低点过程中，根据游戏者和蹦极绳系统机械能守恒，得
故D错误。
故选AC。
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11. 某同学用小球的自由落体运动来研究机械能守恒定律。由打点计时器打点得到的一条点迹清晰的纸带如图所示。O为打下的第一个点，打点计时器所用交流电源的频率为f，重力加速度为g。

（1）实验中的小球应该选________________。（填选项序号）
A．塑料球 B．铁球 C．木球
（2）打A、B两点时小球的速度大小分别为vA = ________、vB = ________（用已知量和纸带上的字母表示），只需验证关系式________（用vA、vB、g和纸带上的字母表示）成立，便能验证小球从A到B的过程中机械能守恒。
【答案】（1）B （2）
【解析】（1）用小球的自由落体运动来研究机械能守恒定律，要求小球受到的阻力、浮力影响较小，则应该选择体积小、质量大的铁球。
故选B。
（2）用平均速度代表中间时刻的瞬时速度，则
，
若A点到B点重物下落过程中机械能守恒，则减小的重力势能转化为增加的动能，则有
则只需验证关系式
12. 在“探究平抛运动的规律”实验中，某小组先利用如图1所示装置进行实验，并用频闪照相机记录下两小球在空中运动过程如图2所示。
（1）该小组先利用小锤击打图1所示装置中弹性金属片，使B球沿水平方向抛出的同时A球由静止自由下落，此实验应该选择密度__________（填“较大”或“较小”）的小球。观察到图2中同一时刻A、B两球在同一高度，通过此现象可以得到，平抛运动在竖直方向做__________（填“匀速直线”或“自由落体”）运动。
（2）实验中，用一张印有小方格的透明纸覆盖在照片上，小方格的边长对应的实际长度为。若小球B在平抛运动过程中的几个位置如图3中的a、b、c、d所示，则小球B平抛的初速度计算式为__________（用l、g表示），其值是__________重力加速度g取），小球在b点的速率是__________。
【答案】（1）较大 自由落体 （2） 1.0 1.25
【解析】
【小问1详解】
为减小空气阻力对实验的影响，应选择密度较大的小球。
同一时刻A、B两球在同一高度，说明B小球在竖直方向的运动与A小球相同，通过此现象可以得到，平抛运动在竖直方向做自由落体运动。
【小问2详解】
相邻两点间时间间隔t，竖直方向有
水平方向
联立，解得
代入数据平抛运动初速度
时间间隔
则b点竖直方向速度
所以
四、计算题：本大题共3小题，共42分。
13. 胎压监测器可以实时监测汽车轮胎内部的气压，在汽车上安装胎压监测报警器，可以预防因汽车胎压异常而引发的事故。如图所示，一辆质量为800kg的小汽车行驶在山区的波浪形路面，路面可视为圆弧且左右圆弧半径相同，根据胎压可计算出汽车受到的支持力，当支持力达到时检测器报警。当汽车某次在凹形路面段最低点A时速度为，支持力为，重力加速度g取。
（1）汽车在A点速度多大时会触发报警?
（2）汽车要想不脱离路面，在最高点B时的最大速度是多少?
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）汽车在凹形路面最底端受到重力和支持力作用，根据牛顿第二定律有
代入数据，解得
同理，由
解得
（2）若汽车在最高点B对路面没有压力时，只受到重力作用提供向心力，则有
代入数据，解得
14. 如图所示，某商家为了吸引顾客而设计了一个趣味游戏，游戏轨道由一个水平直轨道ABC和一半径为R的竖直半圆光滑轨道CDE组成，水平直轨道AB段光滑，BC段粗糙。在半圆轨道圆心O左侧同一水平线上且距离O点2R处固定一个小网兜P，将原长小于AB段长度的轻弹簧水平置于AB段上，左端固定在竖直挡板上，物块1静置于B处。游戏者将物块2向左压缩弹簧到某一位置释放，物块2与物块1碰撞后不粘连，物块1从半圆轨道最高点E飞出并落入网兜P内获一等奖，在DE圆弧段脱离轨道获二等奖，能够进入半圆轨道内获三等奖，其他情况都不能获奖。已知物块1的质量，，，物块1与粗糙水平面间的动摩擦因数为，重力加速度g取，两物块均可视为质点。求：
（1）获得一等奖时，物块1在E点对轨道的压力大小;
（2）获得二等奖时，物块1碰后的速度大小范围（结果可保留根号）。
【答案】（1）2N；（2）
【解析】（1）获一等奖时，物块1从半圆轨道最高点E飞出后做平抛运动，在最高点E，根据
根据牛顿第三定律
平抛运动中
解得
故获得一等奖时物块1对轨道的压力大小为2N；
（2）在DE圆弧段脱离轨道获二等奖，在最高点E对轨道压力为零时
从B到E根据动能定理
2
解得
在圆轨道最右侧D点速度为零时，从B到D根据动能定理
解得
物块1碰后的速度范围为
15. 杂技演员可通过快速转动餐桌中心处的同心玻璃托盘，使餐具从托盘滑到餐桌指定位置。如图所示，托盘半径，近似认为餐桌圆面与托盘同轴且在同一水平面内，忽略两者之间的高低间隙，将某物体放置在托盘边缘，该物体与托盘间的动摩擦因数为，与餐桌面间的动摩擦因数为，设物体与托盘以及餐桌面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，物体可视为质点，重力加速度g取，结果可用根式表示。
（1）缓慢增大玻璃托盘的角速度，求物体刚好从托盘上甩出时的角速度大小
（2）在（1）情景中，为使物体不滑落到地面，求餐桌半径的最小值;
（3）在（1）情景中，若餐桌半径，餐桌高度，求物体从餐桌滑出落地时落地点距餐桌中心的水平距离。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）由题意可得，当物体在托盘上随托盘一起转动时，托盘对物体的静摩擦力提供向心力，所以随着托盘转速的增大，物体受到的静摩擦力增大，当静摩擦力最大时，物体将从托盘上滑出，则有
解得
由题意可得，当物体滑到餐桌边缘速度恰好减为零时，对应的餐桌半径最小。设物体在餐桌上滑动的位移为，物体在餐桌上做匀减速运动的加速度大小为a，则有：
故
物体刚从托盘滑到餐桌上的速度为
由运动学公式有
解得
可得餐桌半径的最小值
由于餐桌半径，所以物体在餐桌上滑动的位移为
设离开餐桌的速度为，由运动学公式有
解得
由
解得
则物体脱离餐桌后水平位移
故物体落地点到餐桌中心的水平距离