广东省茂名市高州市2023-2024学年高一下学期期中考试物理试题

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全卷满分100分，考试时间75分钟。
注意事项：
1.答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试卷和答题卡上，并将条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2.请按题号顺序在答题卡上各题目的答题区域内作答，写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3.选择题用2B铅笔在答题卡上把所选答案的标号涂黑；非选择题用黑色签字笔在答题卡上作答；字体工整，笔迹清楚。
4.考试结束后，请将试卷和答题卡一并上交。
5.本卷主要考查内容：粤教版必修第二册第一章到第三章。
一、选择题：本题共7小题，每小题4分，共28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.周末的下午阳光明媚，好学、精进、志高、行远四位同学相约游乐场共度美好时光，在坐过山车的时候不由想起几天前刚刚学过的曲线运动知识，但是对于曲线运动的特点却产生了分歧，对于四位同学各自的观点，下列四位同学的说法正确的是（ ）
A.好学：物体只有在受到变力的情况下，才会做曲线运动
B.精进：物体的加速度为0时，也可能做曲线运动
C.志高：做曲线运动的物体，加速度和速度的方向可能是垂直的
D.行远：物体的运动状态发生改变，说明物体一定在做曲线运动
2.如图所示，汽车在水平地面转弯时，坐在车里的人发现车内挂饰偏离了竖直方向.设转弯时汽车所受的合外力为F，关于本次转弯，下列图示可能正确的是（ ）
A. B. C. D.
3.如图所示，一部机器与电动机通过皮带连接，机器皮带轮的半径是电动机皮带轮半径的3倍，皮带与两轮之间不发生滑动，已知A为机器皮带轮上一点，且到转轴距离为轮半径的一半，B、C两点分别为电动机皮带轮和机器皮带轮边缘的两点，则下列关系正确的是（ ）
A.A、B、C三点角速度大小之比为3∶1∶3
B.A、B、C三点线速度大小之比为1∶2∶2
C.A、B、C三点向心加速度大小之比为1∶3∶2
D.A、B、C三点周期之比为1∶2∶1
4.如图所示，水平固定的半球形碗的球心为O点，最低点为B点.在碗的边缘向着球心分别以初速度v1，v2，v3平抛出三个小球，分别经过t1，t2，t3的时间落在A、B、C点，抛出点及落点A、B、C点在同一个竖直面内，且A、C点等高，则下列说法正确的是（ ）
A.三个小球平抛运动时间的大小关系为
B.三个小球平抛初速度的大小关系为
C.落在C点的小球，在C点的瞬时速度可能与C点的切线垂直
D.落在B点的小球，在B点的瞬时速度方向与水平方向夹角小于60°
5. 2022年我国公布了下一次探月计划，重点对准了月球南极，认为在月球南极永久阴影区里可能存在大量的冰，这对于人类探索太空意义重大.已知地球与月球的半径之比为4∶1，地球表面和月球表面的重力加速度大小之比为6∶1，地球的第一宇宙速度大小为7.9km/s，，则月球的第一宇宙速度大小为（ ）
A.400m/sB.800m/s
6.港珠澳大桥总长约55km，是世界上总体跨度最长、钢结构桥体最长、海底沉管隧道最长的路海大桥，设计时速100km/h.如图所示，该路段是港珠澳大桥的一段半径r=150m的圆弧形弯道，总质量m=1800kg的汽车通过该圆弧形弯道时以速度v=90km/h做匀速圆周运动（汽车可视为质点，路面视为水平且不考虑车道的宽度）.已知路面与汽车轮胎间的径向最大静摩擦力为汽车所受重力的，重力加速度g取10m/s2，则（ ）
A.汽车过该弯道时受到重力、支持力、摩擦力、牵引力和向心力
B.汽车过该弯道时所受径向静摩擦力大小为4000N
C.汽车过该弯道时的向心加速度大小为4m/s2
D.汽车能安全通过该弯道的最大速度为m/s
7.如图所示是发动机的曲柄连杆结构，连杆下端连接活塞Q，上端连接曲轴P.在工作过程中，活塞在汽缸内上下做直线运动，带动曲轴绕圆心O旋转，若P做线速度大小为v0的匀速圆周运动，则下列说法正确的是（ ）
A.活塞在竖直方向做匀速直线运动
B.当OP与OQ垂直时，活塞运动的速度等于v0
C.当OP与PQ垂直时，活塞运动的速度小于v0
D.当OPQ在同一直线时，活塞运动的速度等于v0
二、选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分.在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求.全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分.
8.中国志愿者王跃参与了人类历史上第一次全过程模拟从地球往返火星的试验“火星-500”.假设将来人类一艘飞船从火星返回地球时，经历如图所示的变轨过程，下列说法正确的是（ ）
A.飞船在轨道I上运动时，在P点的速度大于在轨道II上运动时在P点的速度
B.飞船在轨道II上运动时，在P点的速度大于在Q点的速度
C.若轨道I贴近火星表面，已知万有引力常量为G，测出飞船在轨道I上运动的周期，就可以推知火星的密度
D.飞船在轨道I上运动到P点时的加速度小于飞船在轨道II上运动到P点时的加速度
9.如图甲、乙所示，分别用长度均为1m的轻质细绳和轻质细杆的一端拴质量均为1kg的小球A、B，另一端分别固定在O、O'点，现让A、B两小球分别绕O、O'点在竖直平面内做圆周运动，小球均可视为质点，不计空气阻力，重力加速度g=10m/s2.下列说法正确的是（ ）
甲乙
A.A球做圆周运动到最高点的最小速度为0
B.B球做圆周运动到最高点的最小速度为0
C.某次A、B两球运动到最高点对绳、杆的作用力大小分别为2N、5N，则此时A、B两球经过最高点时的速度大小之比可能为
D.某次A、B两球运动到最高点对绳、杆的作用力大小分别为2N、5N，则此时A、B两球经过最高点时的速度大小之比可能为
10.如图所示，斜坡面与水平地面夹角为θ的光滑直角斜劈.坡面ABCD为正方形，边长为L，E为BC的中点.两个可视为质点的小球P和Q，小球P从A点以某速度沿AB方向水平抛出，同时小球Q由B点无初速度释放，经过时间t，P、Q两小球恰好在C点相遇，若两小球质量均为m，重力加速度为g，空气阻力不计.则下列说法正确的是（ ）
A.小球P、Q均做匀变速运动
B.在两小球释放后的任意相同时间内（未相遇前），速度变化量都相等
C.若小球P的速度变为原来的2倍，两小球将会在E处相遇
D.
三、非选择题：本题共5小题，共54分.
11.（6分）某同学设计了一个研究平抛运动的实验装置，如图甲所示.在水平桌面上放置一个斜面，让钢球从斜面上由静止滚下，钢球滚过桌边后便做平抛运动.在钢球抛出后经过的途中放置一块水平木板，木板由支架固定成水平，木板所在高度可通过竖直标尺（未画出）读出，木板可以上下自由调节.在木板上固定一张白纸.该同学在完成装置安装后进行了如下步骤的实验：
A.实验前在白纸上画一条直线，并在线上标出a、b、c三点，且ab=bc=20.00cm，如图乙所示；
B.让钢球从斜面上的某一位置由静止滚下，调节木板高度，使得钢球正好击中a点，记下此时木板与桌面的高度差h1=h；
C.让钢球从斜面上的同一位置由静止滚下，调节木板高度，使得钢球正好击中b点，记下此时木板与桌面的高度差；
D.让钢球从斜面上的同一位置由静止滚下，调节木板高度，使得钢球正好击中c点，记下此时木板与桌面的高度差.
（1）下列说法中正确的是 （填字母）.
A.实验时应保持桌面水平
B.必须选择对钢球摩擦力尽可能小的斜面
C.必须选择对钢球摩擦力尽可能小的桌面
（2）已知当地的重力加速度为g=10m/s2，空气阻力不计，则该同学由上述测量结果即可粗测出钢球的平抛初速度大小v0= m/s，钢球击中b点时的速度大小vb= m/s.（结果均保留2位有效数字）
12.（8分）实验探究小组用如图所示的实验装置来探究影响向心力大小的因素.长槽横臂的挡板C到转轴的距离是挡板A的2倍，长槽横臂的挡板A和短槽横臂的挡板B到各自转轴的距离相等.转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动.横臂的挡板对球的压力提供了向心力，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格显示出两个球所受向心力的相对大小.
（1）下列实验与本实验中采用的实验方法一致的是 （填字母）.
A.探究一根弹簧弹力与形变量的关系
B.探究两个互成角度的力的合成规律
C.探究加速度与力、质量的关系
（2）关于本实验，下列说法正确的是 （填字母）.
A.探究向心力和角速度的关系时，应将传动皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上，将质量相同的小球分别放在挡板B和挡板C处
B.探究向心力和角速度的关系时，应将传动皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上，将质量相同的小球分别放在挡板A和挡板B处
C.探究向心力和半径的关系时，应将传动皮带套在两塔轮半径相同的轮盘上，将质量相同的小球分别放在挡板B和挡板C处
D.探究向心力和质量的关系时，应将传动皮带套在两塔轮半径相同的轮盘上，将质量不同的小球分别放在挡板A和挡板B处
（3）若传动皮带套住左、右两个塔轮的半径分别为R1、R2，某次实验使R1=2R2，则B、C两处的角速度大小之比为 ；将质量相同的小球分别放在B、C两处，左、右两侧露出的标尺格数之比为 .
13.（12分）如图所示，一架直升机现需要将机舱内两箱物资（均可视为质点）分别准确地投送（物资放出时与直升机相对静止）至位于山脚、山顶的A、B两处，直升机在距水平地面高为H=180m的空中水平向右匀速飞行，在飞行至与A处水平距离为x1=180m的位置时，从舱内放出第一箱物资恰好能落到A处，此后继续保持原速飞行到适当的位置从舱内放出第二箱物资恰好能落到B处.已知山顶B处到水平地面的高度为h=135m，重力加速度g=10m/s2，不计空气阻力.
（1）求直升机在空中匀速飞行的速度大小v；
（2）为保证第二箱物资能准确落到B处，求从舱内放出第二箱物资时直升机与B处间的水平距离x.
14.（12分）如图所示，卫星A是位于赤道平面内、绕行方向与地球自转方向相同的近地卫星，B是高分四号地球同步卫星，此时刻A、B连线与地心恰在同一直线上且相距最近.已知A的角速度为ω1，地球自转角速度为ω2，万有引力常量为G.
（1）估算地球的密度；
（2）由图示时刻开始，至少经过多长时间A、B相距最远？
15.（16分）如图所示，在水平路面上骑自行车转弯时容易发生侧滑或侧翻，所以除了控制速度外，车手要将车身倾斜一个适当角度，使车轮受到路面的径向静摩擦力与路面对车支持力的合力沿车身（过重心）.已知自行车和人的总质量M=80kg，自行车轮胎与路面的动摩擦因数μ=0.4.设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，水平弯道可看成一段圆弧，半径r=100m，重力加速度g=10m/s2.求：
甲乙
（1）自行车受到地面沿半径方向的最大静摩擦力fm的大小；
（2）自行车转弯时不发生侧滑的最大速度vm的大小；
（3）设转弯过程中车身与水平地面间的夹角为θ.请推导v2与θ的关系式，并选择合适的横坐标参量，在乙图坐标系横轴的“（ ）”中填入合适的关于θ的物理量，且画出该关系式对应的图象.
2024年高一第二学期期中测试卷•物理
参考答案、提示及评分细则
1.C 物体做曲线运动的条件为：初速度不为0，合外力不为0，初速度与合外力不共线.若合外力为恒力，则做匀变速曲线运动，若合外力为变力，则做非匀变速曲线运动，故AB错误，C正确；做匀变速直线运动的物体，其速度大小发生改变，即运动状态发生改变，但不是曲线运动，故D错误.
2.B 由曲线运动的合力方向与运动轨迹的关系可知，AD错误；由牛顿第二定律的矢量性可知，B正确、C错误.
3.B A、C两点角速度大小相等，B、C两点线速度大小相等，由，，综合计算可知，B正确、ACD错误.
4.B B小球竖直位移最大，时间最长，A、C两个小球竖直位移相等，时间相同，故A错误；三个小球下落相同高度的情况下，C小球抛得最远，A小球抛得最近，故平抛初速度满足，故B正确；做平抛运动的物体，其某点的瞬时速度反向延长线交于此时水平位移的中点，落在C点的小球，在C点的瞬时速度若与碗垂直，则速度反向延长线交于碗心O点，并不是水平位移中点，故C错误；落在B点的小球，此时位移与水平方向的夹角为45°，设速度与水平方向夹角为，则，速度与水平方向夹角大于60°，故D错误.
5.D 根据万有引力定律，得地球的第一宇宙速度为，月球第一宇宙速度为，只有选项D正确.
6.D 汽车过该弯道时受到重力、牵引力、支持力和摩擦力作用，摩擦力提供做圆周运动的向心力，故A错误；汽车过该弯道时所受径向静摩擦力大小为，故B错误；汽车过该弯道时的向心加速度大小为，故C错误；汽车能安全通过该弯道速度最大时满足，解得，故D正确.
7.B 当OP与OQ垂直时，设∠PQO=α，此时活塞的速度为v，将P的速度分解为沿杆方向和垂直杆方向的速度，将活塞的速度v分解为沿杆方向和垂直杆方向的速度，则此时，即，故B正确；当OP和PQ垂直时，设∠PQO=β，此时P点速度方向刚好沿杆，将活塞的速度v分解为沿杆方向和垂直杆方向的速度，则此时，，故C错误；当OPQ在同一直线时，P点沿杆方向的速度为零，则活塞运动的速度等于0，故D错误；由以上分析可知，选项A错误.
8.BC 飞船从轨道I到轨道II需要在P点加速，则飞船在轨道I上运动时，在P点的速度小于在轨道II上运动时在P点的速度，选项A错误；根据开普勒第二定律可知，飞船在轨道II上运动时，在近点P点的速度大于在远点Q点的速度，选项B正确；若轨道I贴近火星表面，已知万有引力常量为G，测出飞船在轨道I上运动的周期，根据，，解得火星的密度，选项C正确；根据，可知，飞船在轨道I上运动到P点时的加速度等于飞船在轨道II上运动到P点时的加速度，选项D错误.
9.BD A球与细绳相连，则恰好能到最高点时有，解得，A错误；B球与杆相连，则恰好能到最高点的速度大小为，B正确；对A球在最高点时由牛顿第二定律有，代入数据解得，对B球有两种情况：a.杆对小球B为支持力时，则有，代入数据解得，b.杆对小球B为拉力时，则有，代入数据解得，则小球A、B在最高点的速度大小之比为（或），和（或），C错误，D正确.
10.ABD P、Q两小球所受合外力均恒定不变，故均做匀变速运动，A正确；P、Q两小球在坡面上运动过程中所受的合力均为，加速度均相等，相同时间内速度变化量相等，故B正确；由，可得，可知当P的速度变为原来的倍时，两小球在E处相遇，故C错误；由，可知，故D正确.
11.（1）A（2分）
（2）2.0（2分，有效数字错误不得分）2.5（2分，有效数字错误不得分）
解析：（1）为了保证小钢球抛出桌面时做的是平抛运动，则实验时需要保持桌面水平，故A正确；只要保证小钢球从桌面水平抛出时的速度相等即可，所以只需要保证小钢球每次从同一位置由静止释放即可，斜面与桌面可以不光滑，故B、C错误.
（2）在竖直方向，水平方向，其中，，联立并代入数据解得，b点对应时刻为hac段时间的中间时刻，因此有，则.
12.（1）C（1分）
（2）BCD（3分，每个正确选项1分，有错选得0分）
（3）2∶1（2分，如果答2可得1分）1∶2（2分，如果答可得1分）
解析：（1）本实验采用了控制变量法进行实验研究.探究弹簧弹力与形变量的关系没有涉及多个变量的相互影响，没有使用控制变量法，A错误；探究两个互成角度的力的合成规律采用的是等效替代法，B错误；探究加速度与力、质量的关系采用了控制变量法，C正确.
（2）当探究向心力和角速度的关系时，应使两个质量相同的小球放到半径相同的挡板处，以不同的角速度转动，因此应将传动皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上，将质量相同的小球分别放在挡板A和挡板B处，A错误，B正确；探究向心力和半径的关系时，应使两个质量相等的小球放在半径不同的挡板处，以相同的角速度运动，因此应将传动皮带套在两塔轮半径相同的轮盘上，将质量相同的小球分别放在挡板B和挡板C处，C正确；探究向心力和质量的关系时，应使两个质量不同的小球放到半径相同的挡板处，以相同的线速度运动，因此应将传动皮带套在两塔轮半径相同的轮盘上，将质量不同的小球分别放在挡板A和挡板B处，D正确.
（3）两塔轮用皮带传动，所以塔轮边缘线速度大小相等，由，可得，所以B、C两处的角速度之比为2∶1.由可得：，所以B、C两处小球所需向心力之比，即左、右标尺露出的长度（格数）之比为1∶2.
13.解：（1）物资投放后做平抛运动，在竖直方向有
可解得第一箱物资投放后在空中飞行的时间为
水平方向做匀速直线运动，有
（2）设第二箱物资从投放到落到B处，在空中飞行的时间为t1，在竖直方向有
代入数据解得
则第二箱物资投放时飞机与B处的水平距离
解得x=90m
14.解：（1）设地球半径为R，地球质量为M，卫星A的质量为m，有
得
地球体积为
所以密度为
（2）当A和B转过得圆心角相差为π时，第一次相距最远有
得
即至少经过时间，A、B相距最远.
15.解：（1）受力分析如图甲所示，设自行车受到地面的弹力为N，则有
由平衡条件有
代入数据解得
（2）根据牛顿第二定律有
代入数据解得
（3）地面对自行车的弹力N与摩擦力f的合力过人与车的重心，则
联立解得
图像如图乙所示