辽宁省沈阳市五校2023-2024学年高一下学期期中考试物理试卷(含答案)

这是一份辽宁省沈阳市五校2023-2024学年高一下学期期中考试物理试卷(含答案)，共16页。试卷主要包含了单选题，多选题，计算题，实验题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．在科学发展的历程中，许多科学家做出了杰出的贡献，下列叙述符合史实的是( )
A.第谷经过多年的天文观测，发现了行星绕太阳运动的轨道是椭圆
B.牛顿力学适用于分析高速运动的μ子的寿命
C.相对论的出现使经典物理学在自己的适用范围内不再继续发挥作用
D.牛顿将行星与太阳、地球与月球、地球与地面物体之间的引力规律推广到宇宙中的一切物体，得出了万有引力定律
2．如图所示.正常工作的电风扇扇叶上两质点A、B到转轴O的距离之比为，则( )
A.质点转动的角速度之比为
B.质点转动的线速度大小之比为
C.质点转动的周期之比为
D.质点转动的向心加速度大小之比为
3．使用高压水枪作为切割机床的切刀具有独特优势，得到广泛应用。如图所示，若水柱截面积为S，水流以速度v垂直射到被切割的钢板上，之后水速减为零，已知水的密度为ρ，则水对钢板的冲力为( )
A.B.C.D.
4．如图所示，一质量为M的人站在台秤上，一根长为R的悬线一端系一个质量为m的小球，手拿悬线另一端，小球绕悬线另一端点在竖直平面内做圆周运动，且小球恰好能通过圆轨道最高点，则下列说法正确的是( )
A.小球运动到最高点时，小球的速度为零
B.当小球运动到a点时，人受到台秤给其向左的静摩擦力
C.小球在a、b、c三个位置时，台秤的示数相同
D.小球运动到最低点时，台秤的示数为
5．海洋馆中一潜水员把一小球以初速度从手中竖直向上抛出。从抛出开始计时，时刻小球返回手中。小球始终在水中且在水中所受阻力大小不变，抛出后小球的速度随时间变化的图像如图所示。下列说法正确的是( )
A.上升过程与下降过程中阻力的冲量大小之比为1:4
B.小球在时间内动量变化量的大小为
C.小球返回手中时速度的大小为
D.小球在过程中阻力所做的功为
6．质量为m的汽车在平直的路面上启动，启动过程的速度—时间图象如图所示，其中OA段为直线，AB段为曲线，B点后为平行于横轴的直线.已知从时刻开始汽车的功率保持不变，整个运动过程中汽车所受阻力的大小恒为f，以下说法正确的是( )
A.时间内，汽车牵引力的功率保持不变
B.时间内，汽车的功率等于
C.时间内，汽车的平均速率小于
D.汽车运动的最大速率
7．华为mate60实现了手机卫星通信，只要有卫星信号覆盖的地方，就可以实现通话。如图所示三颗赤道上空的通信卫星就能实现环赤道全球通信，已知三颗卫星离地高度均为h，地球的半径为R，地球同步卫星离地高度为6R，地球表面重力加速度为g，引力常量为G，下列说法正确的是( )
A.三颗通信卫星受到地球的万有引力的大小相等
B.能实现全球通信时，卫星离地高度至少2R
C.其中一颗质量为m的通信卫星的动能为
D.通信卫星和地球自转周期之比为
二、多选题
8．如图所示，三个相同的小球A、B、C，其中小球A沿高为h、倾角为θ的光滑斜面以初速度从顶端滑到底端，小球B以同样大小的初速度从同等高度处竖直上抛，小球C在同等高度水平抛出.则( )
A.小球A到达地面的速度最大
B.从开始至落地，重力对它们做功相同
C.三个小球到达地面时，小球B重力的瞬时功率最大
D.从开始运动至落地过程中，重力对它们做功的平均功率一定相同
9．如图所示，在竖直平面内有一半径为R的四分之一固定圆弧轨道BC，它与竖直轨道AB和水平轨道CD相切，轨道均光滑.长为R的轻杆的两端分别固定小球a、b（可视为质点），小球a的质量为m，小球b的质量为3m，现使轻杆竖直且小球b与B点等高，然后将其由静止释放，小球a、b沿轨道下滑且始终与轨道接触，重力加速度为g，下列说法正确的是( )
A.下滑过程中a球的机械能减小
B.下滑过程中b球的机械能减小
C.小球a滑过C点后，a球的速度大小为
D.从释放至a球滑过C点的过程中，轻杆对b球做的功为
10．如图所示，传送带与水平面间的夹角为30°，其中A、B两点间的距离为3.5m，传送带在电动机的带动下以的速度顺时针匀速转动。现将一质量为4kg的小物块（可视为质点）轻放在传送带的B点，已知小物块与传送带间的动摩擦因数，g取，则在传送带将小物块从B点传送到A点的过程中( )
A.小物块经过s后与传送带共速
B.摩擦力对小物块做的功为24J
C.摩擦产生的热量为24J
D.因放小物块而使得电动机多消耗的电能为102J
三、计算题
11．已知火星半径约为地球半径的一半，质量约为地球的十分之一，地球上男子跳高的世界纪录为2.45m，其重心上升的最大高度。把地球和火星都看作质量分布均匀的球体，忽略地球和火星的自转及空气阻力，假设火星大气经人类改造后火星成为适宜人类居住的星球，运动员离地时的速度不变，地球表面的重力加速度。求：
（1）火星表面的重力加速度大小；
（2）在火星上男子跳高的世界纪录。
12．如图所示，粗糙水平面NQ右侧固定一个弹性挡板（滑块与挡板碰撞前后速度大小不变），左侧在竖直平面内固定一个半径、圆心角的光滑圆弧轨道MN。半径ON与水平面垂直，N点与挡板的距离。可视为质点的滑块质量，从P点以初速度水平抛出，恰好在M点沿切线进入圆弧轨道。已知重力加速度g取，。
（1）求滑块经过N点时对圆弧轨道的压力大小；
（2）若滑块与挡板只发生一次碰撞且不能从M点滑出轨道，求滑块与水平面间的动摩擦因数μ的取值范围。
13．如图所示，粗糙轻杆水平固定在竖直轻质转轴上A点，质量为m的小球和轻弹簧套在轻杆上，小球与轻杆间的动摩擦因数为，弹簧原长为0.6L，左端固定在A点，右端与小球相连，长为L的细线一端系住小球，另一端系在转轴上B点，AB间距离为0.6L，装置静止时将小球向左缓慢推到距A点0.4L处时松手，小球恰能保持静止。接着使装置由静止缓慢加速转动。已知小球与杆间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，不计转轴所受摩擦。
（1）求弹簧的劲度系数k；
（2）求小球与轻杆间恰无弹力时，装置转动的角速度ω；
（3）从开始转动到小球与轻杆间恰无弹力过程中，外界提供给装置的能量为E，求该过程摩擦力对小球做的功W。
四、实验题
14．某同学用如图甲所示装置验证动能定理或动量定理：铁架台下端固定一个光电门，小球从光电门上方某处由静止下落，穿过光电门时，与光电门相连的计时器测量挡光时间为。测量小球释放时球心距光电门的距离为h，小球从开始下落到光电门开始挡光的时间为t，小球直径为d(d远小于h),重力加速度为g，回答下列问题：
（1）验证动能定理的表达式为_______。
（2）验证动量定理的表达式为_______。
15．在验证机械能守恒定律的实验中，某同学采用如下图装置，绕过轻质定滑轮的细线上悬挂质量相等的重物A和B，在B下面再挂钩码C。已知打点计时器所用交流电源的频率为50Hz。
（1）如图所示，在重物A下方固定打点计时器，用纸带连接A，测量A的运动情况。下列操作过程正确的是____________；
A.选择同材质中半径较大的滑轮
B.安装打点计时器时要竖直架稳，使其两限位孔在同一竖直线上
C.接通电源前让重物A尽量靠近打点计时器
D.应选取最初第1、2两点间距离接近2mm的纸带
（2）某次实验结束后，打出的纸带的一部分如图所示，A、B、C为三个相邻计时点。则打下B点时重锤的速度____________m/s；（结果保留三位有效数字）
（3）如果本实验室电源频率大于50Hz，则瞬时速度的测量值____________（选填“偏大”或“偏小”）；
（4）已知重物A和B的质量均为M，钩码C的质量为m，某次实验中从纸带上测量重物A由静止上升高度为h时对应计时点的速度为v，取重力加速度为g，则验证系统机械能守恒定律的表达式是____________；
（5）为了测定当地的重力加速度，改变钩码C的质量m，测得多组m和对应的加速度a，作出图像如图所示，图线与纵轴截距为b，则当地的重力加速度为____________。
参考答案
1．答案：D
解析：A.开普勒发现了行星绕太阳运动的轨道是椭圆，故A项错误;B.牛顿力学适用于宏观低速，而不适用于微观高速，所以牛顿力学不适用于分析高速运动的μ子的寿命，故B项错误;C.相对论的出现，使得经典物理学在微观高速的范围不再适用，但经典物理学在自己的适用范围内仍继续发挥作用，故C项错误;D.牛顿将行星与太阳、地球与月球、地球与地面物体之间的引力规律推广到宇宙中的一切物体，得出了万有引力定律，故D项正确。故选D。
2．答案：D
解析：A.质点同轴转动，则角速度相等，即两点转动的角速度之比为1:1,故A错误;B.根据可知，质点转动的线速度大小之比为，故B错误;C.根据可知，质点转动的周期之比为1:1，故C错误;D.根据可知，质点转动的向心加速度大小之比为1:2，故D正确。故选:D。
3．答案：B
解析：在t时间内射到被切割的钢板上水流的质量，设钢板对水流的作用力为F，根据动量定理可得，解得，根据牛顿第三定律，可得水对钢板的冲力大小为，选项B正确。
4．答案：C
解析：A.小球运动到最高点时，重力提供向心力，小球的速度为，故A错误;B.当小球运动到a点时，细绳对人的拉力向左，人水平方向受力平衡，人受到台秤给其向右的静摩擦力，故B错误;C.小球在三个位置时，竖直方向的加速度均为g，小球均处于完全失重状态，台秤示数相同，故C正确;D.小球运动到最低点时，根据动能定理有,在最低点，根据牛顿第二定律有,解得,台秤的示数为,故D错误。故选C。
5．答案：B
解析：
6．答案：D
解析：A、时间内，汽车做匀变速直线运动，牵引力不变，所以牵引力的功率，牵引力的功率随时间均匀增加，A错误；B、时间内汽车的功率不变等于时刻的功率，可得，B错误C、时间内汽车做加速度逐渐减小的加速运动，位移大于相应匀变速直线运动的位移，所以平均速率大于，C错误；D、汽车的最大速度，D正确。
7．答案：C
解析：A.通信卫星受到的万有引力大小为
由于不知道三颗通信卫星的质量大小关系，所以三颗通信卫星受到地球的万有引力大小不一定相等，故A错误；
B.三颗通信卫星若要全面覆盖，则其如图所示
由几何关系可知，，，其OA为地球半径R，所以由几何关系有
解得
所以解得
所以通信卫星高度至少为R，故B错误；
C.对卫星有，其万有引力提供做圆周运动的向心力，有
在地球表面有
其动能为
故C正确；
D.对通信卫星有
地球的自转周期与同步卫星相同，对同步卫星有
整理有
故D错误。
故选C。
8．答案：BC
解析：A.三个小球在运动的过程中都是只有重力做功，机械能守恒，所以根据机械能守恒可以知三物体落地时动能相同，速度的大小相同，故A错误;B.重力做功只与初末位置有关，三个物体的起点和终点的高度差一样，所以重力做的功相同，故B正确;C.由于两个物体落地时的速度的大小相等而方向不同，由于两球都有水平方向的分速度，而B球没有水平方向的分速度，所以B球竖直方向的速度最大，由瞬时功率的公式可以知道，重力的瞬时功率B最大，故C正确;D.由题可知，B与C在空中运动的时间显然不同，平均功率等于做功的大小与所用的时间的比值，物体重力做的功相同，但是时间不同，所以平均功率不同，故D错误。故选BC。
9．答案：AD
解析：根据题意，对于两个小球组成的系统，下降过程中，只有重力做功，系统的机械能守恒，由机械能守恒定律有，解得，则小球a的机械能变化量为，小球b的机械能变化量为，即下滑过程中a球机械能减小球机械能增加，故A正确，B、C错误；根据题意，设从释放至a球滑过C点的过程中，轻杆对b球做功为W，对小球b，由动能定理有，解得，即从释放至a球滑过C点的过程中，轻杆对b球做的功为，故D正确.
10．答案：CD
解析：A.小物块刚放在B点时，受到的滑动摩擦力沿传送带向上，由于,小物块做匀加速直线运动，由牛顿第二定律,可得,假设小物块能与传送带达到相同速度，则小物块上滑的位移,假设成立。小物块与传送带达到相同速度后，将向上匀速运动，到达A点的速度仍为2m/s。小物块匀加速时间，小物块经过0.8s后与传送带共速，故A错误;B.匀加速阶段摩擦力对小物块做的功，小物块匀速运动过程中，小物块受到的摩擦力为静摩擦力，大小与重力沿斜面向下的分力相等。匀速阶段摩擦力对小物块做的功，所以摩擦力对小物块做的功为，故B错误;C.小物块与传送带的相对位移，摩擦产生的热量，故C正确;D.因放小物块而使得电动机多消耗的电能为，故D正确。故选CD。
11．答案：（1）（2）
解析：（1）忽略地球和火星的自转，在星球表面有
解得
把跳高看作竖直上抛运动，设运动员离开地面时的竖直分速度为，在火星上男子跳高对应重心上升的最大高度为，
有
解得
则可知在火星上男子跳高的世界纪录为4.325m。
12．答案：（1）（2）
解析：（1）依题意，滑块到达M点时，速度分解为水平和竖直两个方向，可得
滑块从M点运动到N点过程，由动能定理可得
滑块在最低点N时，由牛顿第二定律可得
联立，解得
根据牛顿第三定律可知滑块经过N点时对圆弧轨道的压力大小为
（2）动摩擦因数μ取最大值时，滑块第一次向右运动恰好与挡板碰撞，有
解得
滑块恰好可以再次滑到M点，由动能定理可得
解得
滑块恰好不与挡板发生第二次碰撞，即
解得
所以动摩擦因数的取值范围为
13．答案：（1）（2）（3）
解析：（1）依题意，有
解得
（2）小球与轻杆间恰无弹力时受力情况如图，由勾股定理得此时弹簧长度为0.8L
有
解得
（3）题设过程中弹簧最开始的压缩量与最后的伸长量相等，故弹性势能改变量
设小球克服摩擦力做功为W，则由功能关系有
其中
解得
则摩擦力对小球做功
14．答案：（1）（2）
解析：（1）小球经过光电门时的速度为
小球动能的增加量为
重力做的功为
则验证动能定理的表达式为
（2）验证动量定理的表达式为
即
15．答案：（1）BC（2）1.05（3）偏小（4）（5）
解析：（1）A.滑轮质量越小，其动能越小，对机械能实验的影响越小，故A错误
B.安装打点计时器时要竖直架稳，使其两限位孔在同一竖直线上，B正确；
C.为了能在长度有限的纸带上尽可能多地获取间距适当的数据点，接通电源前让重锤A尽量靠近打点计时器，C正确；
D.本实验研究对象不是做自由落体运动，无需选取最初第1、2两点间距离接近2mm的纸带，D错误。
故选BC。
（2）打B点时重锤的瞬时速度等于打A、C两点间的平均速度，即
（3）如果本实验室电源频率大于50Hz，则计算瞬时速度时所代入的T值比实际值偏大，从而使瞬时速度的测量值偏小。
（4）根据机械能守恒定律有
整理得
（5）对A、B、C整体根据牛顿第二定律有
整理得
由题意可知
解得