河北省张家口市2023-2024学年高一下学期4月期中考试物理试题（原卷版+解析版）

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物理试卷
班级 姓名
注意事项：
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、班级和考号填写在答题卡上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上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。
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24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. 如图所示，两小孩在玩“跷跷板”，为“跷跷板”的支点，A、为“跷跷板”上的两点，大于。设“跷跷板”转动过程中A、两点线速度的大小分别为、，角速度分别为、，则（ ）
A. B.
C D.
【答案】A
【解析】
【详解】CD．两点同轴转动，则角速度相等，故CD错误；
AB．根据
角速度相等且大于，则
故A正确，B错误。
故选A。
2. 如图所示为表演杂技“飞车走壁”的示意图，一杂技演员驾驶摩托车在一个圆筒形结构的内壁上飞驰，在距地面高度为h的水平面内做匀速圆周运动，若不考虑车轮受到的摩擦力，当增大高度h时，下列关于摩托车的说法正确的是（ ）
A. 对侧壁的压力FN增大B. 做圆周运动的周期T不变
C. 做圆周运动的线速度v增大D. 做圆周运动的向心力Fn增大
【答案】C
【解析】
【详解】A．对摩托车受力分析，如图所示
摩托车所受合力提供向心力，设筒壁与竖直方向的夹角为θ，竖直方向，根据力的平衡，有
与h无关，故A错误。
B．摩托车做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律和向心力公式，有
h变大，r变大，所以T变长了，故B错误；
C．又因为
h变大，r变大，所以v变大了，故C正确；
D．摩托车做圆周运动的向心力
与h无关，所以高度变化，向心力并没有变化，故D错误。
故选C。
3. 如图所示，水上乐园有一半径R=4m、末端水平的圆弧形滑梯，末端到水面的高度h=0.8m。质量m=30kg的小孩（可视为质点）沿滑梯滑下落入水中，落水点到滑梯末端的水平距离x=3.2m，重力加速度g取，不计空气阻力，则小孩滑到滑梯底端时对滑梯的压力大小为（ ）
A. 700NB. 780NC. 800ND. 880N
【答案】B
【解析】
【详解】小孩离开滑梯后，做平抛运动，有
解得
小孩在滑梯底端时，由牛顿第二定律可得
解得
根据牛顿第三定律可知则小孩滑到滑梯底端时对滑梯的压力大小为780N。
故选B。
4. 在天文学上，春分、夏至、秋分、冬至将一年分为春、夏、秋、冬四季。如图所示，从地球绕太阳的运动规律分析，下列判断正确的是（ ）
A. 在冬至日前后，地球绕太阳的运行速率较小
B. 在夏至日前后，地球绕太阳的运行速率较小
C. 春夏两季比秋冬两季时间短
D. 春夏两季和秋冬两季时间相同
【答案】B
【解析】
【详解】AB．根据开普勒第二定律，对每一个行星而言，太阳行星的连线在相同时间内扫过的面积相等，行星在此椭圆轨道上运动的速度大小不断变化。近日点连线短，在冬至日前后，地球绕太阳的运行速率较大，远日点连线长，在夏至日前后，地球绕太阳的运行速率较小，故A错误，B正确；
CD．由上述可知，春夏两季比秋冬两季时间长，故CD错误。
故选B。
5. 地球静止同步轨道仅有一个，世界各国的静止同步卫星均在此轨道绕地球做匀速圆周运动，卫星在轨道环绕过程中发生故障或到达使用寿命后便成为“死亡卫星”。在地球静止同步轨道上有一颗北斗导航卫星失效，我国发射的“实践二十一号”卫星将该失效卫星拖到如图所示的“墓地轨道”，为后续新发射的卫星腾出空间，已知“墓地轨道”比同步轨道高300m，下列说法正确的是（ ）
A. 地球静止同步轨道可以经过北京正上方
B. 在“墓地轨道”运动的卫星的角速度比地球自转的角速度小
C. 北斗导航卫星在同步轨道上的动能比在“墓地轨道”上的动能小
D. 北斗导航卫星在同步轨道上的加速度比在“墓地轨道”上的加速度小
【答案】B
【解析】
【详解】A．地球静止同步轨道在赤道正上方。故A错误；
B．根据
解得
依题意，“墓地轨道”比同步轨道高，所以“墓地轨道”上的卫星角速度比同步轨道上的卫星角速度小，即比地球自转的角速度小。故B正确；
C．同理，可得
解得
又
可知北斗导航卫星在同步轨道上的动能比在“墓地轨道”上的动能大。故C错误；
D．同理，可得
解得
北斗导航卫星在同步轨道上的加速度比在“墓地轨道”上的加速度大。故D错误。
故选B。
6. 组成星球的物质靠万有引力吸引在一起随星球自转。若某质量分布均匀的星球的角速度为ω，为使该星球不瓦解，该星球的密度至少为ρ。下列图象可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】星球恰好不解体时，赤道物体受引力恰好提供向心力，根据牛顿第二定律
质量为
联立解得
即ω2与ρ成正比，故B正确，ACD错误。
7. 音乐喷泉是一种为了娱乐而创造出来的可以活动的喷泉，宣化区的广场喷泉不仅展示出了古城丰富多彩的形态，更是一道靓丽的风景线，其中一个喷水管单位时间竖直喷出体积Q=0.04m3的水，喷射高度可达20m。已知水的密度ρ=1.0×103kg/m3，不计空气阻力，则电动机用于该喷水管的功率约为（ ）
A. 8×103WB. 1.6×104WC. 1.0×105WD. 2.0×105W
【答案】A
【解析】
【详解】设水喷出的速度为，由竖直上抛运动得
设在接近管口很短一段时间内从喷口喷出的水柱质量为，则
根据动能定理可得
代入数据解得
故A正确，BCD错误。
故选A。
8. 如图甲所示，不可伸长的轻绳连接小球绕定点O在竖直面内做圆周运动，小球经过最高点的速度大小为v，此时绳子拉力大小为FT，拉力FT与速度的平方v2的关系如图乙所示，图像中的数据a和b以及重力加速度g都为已知量，不计空气阻力，以下说法正确的是（ ）
A. 若小球在竖直面内做完整圆周运动，则经过最高点的速度
B. 若小球在竖直面内做完整圆周运动，最低点与最高点拉力大小之差与v无关
C. 小球的质量等于
D. 圆周轨道半径为
【答案】B
【解析】
【详解】A．若小球在竖直面内做完整圆周运动，则小球在最高点速度最小时，重力恰好提供向心力，此时绳子拉力为零，由图乙可知，此时
即
故A错误；
B．如果小球能完成竖直面内做圆周运动，设在最高点、最低点的速度分别为v1、v2，据向心力公式分别可得
从最高点到最低点过程，据动能定理可得
最低点与最高点拉力大小之差为
联立解得
则，最低点与最高点拉力大小之差与v无关，故B正确；
CD．当时，恰好由重力作为向心力，可得
当时，由向心力公式可得
联立解得小球的质量
故CD错误。
故选B。
二、多项选择题：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，有多个选项是正确的。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分。
9. 下列有关受力分析正确的是（ ）
A. 图甲中钩码和轻质铅笔静止，铅笔中的弹力沿铅笔方向
B. 图乙中人随自动扶梯一起沿斜面以加速度a运动，人受的摩擦力水平向右
C. 图丙中与水平转盘一起匀速转动的物块受到的摩擦力与物块的速度方向相同
D. 图丁中运动火车车轮在不侧向挤压铁轨的转弯路段时，其所受重力与支持力的合力沿路面向下
【答案】AB
【解析】
【详解】A．图甲中钩码和铅笔静止，轻质铅笔相当于一个轻质活杆，则轻质铅笔中的弹力沿铅笔方向，故A项正确；
B．图乙中人随自动扶梯一起沿斜面以加速度 a 运动中，加速度可以分解为水平和竖直两个方向，水平的加速度是扶梯对人水平向右的摩擦产生的，故人受的摩擦力水平向右，故B项正确；
C．图丙中与水平转盘一起匀速转动的物块受到的静摩擦力一定指向圆心，提供物块做圆周运动向心力，向心力与物块的速度方向垂直，故C项错误；
D．图丁中运动火车车轮在不挤压铁轨的转弯路段所受重力与支持力的合力提供做圆周运动的向心力，合力的方向沿水平方向指向轨道的圆心，故D项错误。
故选AB。
10. 长征五号遥四运载火箭直接将我国首次执行火星探测任务的“天问一号”探测器送入地火转移轨道，自此“天问一号”开启了奔向火星的旅程。如图所示为“天问一号”的运动轨迹图，“天问一号”从地球发射后进入地火转移轨道，靠近火星时依次进入火星捕获轨道、火星停泊轨道及科学探测轨道。已知探测器在这三个火星轨道上的运行周期依次为T1、T2、T3，则下列说法正确的是（ ）
A. 探测器从地火转移轨道进入火星捕获轨道的过程中，在A点处需要减速
B. 探测器从火星停泊段到科学探测段变轨的过程中，在A点处需要加速
C. 探测器沿不同轨道经过图中A点时的加速度都相同
D. 火星的三个轨道周期大小关系为T1