河南省创新发展联盟2023-2024学年高一下学期4月期中物理试题（原卷版+解析版）

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本试卷满分100分，考试用时75分钟。
注意事项：
1.答题前，考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用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。
4.本试卷主要考试内容：人教版必修第二册。
一、选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8～10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1. 测量引力常量的实验装置图如图所示，关于该实验说法正确的是（ ）
A. 该实验最早由牛顿完成
B. 该实验应用了“微小量放大”的实验方法
C. 实验测得的引力常量是一个没有单位的常量
D. 引力常量与物体质量有关
2. 飞镖运动是一项集趣味性、竞技性于一体的体育运动。投掷者将飞镖以某一初速度水平掷出，一段时间后恰好击中靶心。不计空气阻力，飞镖可视为质点，关于飞镖在空中的运动，下列说法正确的是（ ）
A. 飞镖的速度与加速度可能共线
B. 飞镖击中靶心时的速度可能竖直向下
C. 飞镖的运动轨迹切线方向是其加速度方向
D. 飞镖在相等时间内的速度变化量一定相同
3. 2024年国际体联蹦床世界杯首站巴库站比赛于北京时间2月25日落幕，中国蹦床队斩获3金2银，取得“开门红”。如图所示，某次比赛时，运动员从蹦床正上方点由静止下落，运动员在点接触蹦床并将蹦床压缩至最低点点，不计空气阻力，则下列说法正确的是（ ）
A. 运动员从点运动到点的过程中机械能减小
B. 运动员从点运动到点的过程中机械能守恒
C. 运动员在点的动能最大
D. 运动员在点的加速度为0
4. 北京时间2024年3月24日23时至3月25日23时，地球出现了3小时特大地磁暴、6小时中等地磁暴和3小时小地磁暴。受地磁暴的影响，某卫星绕地飞行的轨道高度略有降低，卫星轨道变化前后均可视为做匀速圆周运动。卫星的轨道高度降低后，下列物理量有所减小的是（ ）
A. 线速度大小B. 角速度大小C. 向心加速度大小D. 周期
5. 航空母舰上舰载机的起降被称为“刀尖上的舞蹈”，如图所示，在我国山东舰上，舰载机的阻拦系统由阻拦索、定滑轮和阻尼器组成，阻拦索绕过定滑轮与阻尼器连接，阻拦系统通过阻拦索对飞机施加一作用力，使飞机在甲板上短距离滑行后停止。若舰载机减速过程中，某一时刻，两端阻拦索的夹角是，阻拦索拉伸速度大小为，飞机挂钩与阻拦索间不发生滑动，则飞机此时沿中线运动的速度大小为（ ）
A. B. C. D.
6. 地球公转轨道的半径在天文学上叫作天文单位，用符号AU表示，用来量度太阳系内天体与太阳的距离。已知海王星公转的轨道半径是，海王星的质量为地球质量的17倍，地球和海王星绕太阳的公转均可视为匀速圆周运动，则下列说法正确的是（ ）
A. 海王星公转的向心加速度与地球公转的向心加速度大小之比为
B. 海王星受到太阳的万有引力与地球受到太阳的万有引力大小之比为
C. 海王星的公转周期与地球的公转周期之比为
D. 根据题目条件可推算出地球与海王星的密度之比
7. 某游戏转盘装置如图所示，游戏转盘水平放置且可绕转盘中心的转轴转动。转盘上放置两个相同的物块A、B，物块A、B通过轻绳相连。开始时，绳恰好伸直但无弹力，现让该装置从静止开始转动，使其角速度缓慢增大。整个过程中，物块A、B都相对于盘面静止，物块A、B到转轴的距离分别为，物块的质量均为且与转盘间的动摩擦因数均为，接触面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为。下列说法正确的是（ ）
A. 当转盘的角速度大小为时，物块B受到的摩擦力大小为
B. 当转盘角速度大小为时，物块受到的摩擦力大小为
C. 为了确保物块A、B都相对于转盘静止，转盘的角速度不能超过
D. 在转盘角速度从零开始逐渐增大的过程中，物块B受到的摩擦力一直增大
8. 修建高层建筑经常会用到塔式起重机，某塔式起重机某次提升质量为的建材（可视为质点），使得建材正在沿竖直方向以的速度向上做匀速直线运动，同时又使建材在水平方向上做匀加速运动，其水平方向的速度一时间关系图像如图甲所示（水平向右为正方向），下列说法正确的是（ ）
A. 内建材的加速度大小为
B. 末建材受到的合力大小为
C. 末建材的速度大小为
D. 建材的运动轨迹是图乙中的抛物线
9. 如图所示，质量一定的小球在光滑锥形漏斗内壁做水平面内的匀速圆周运动，小球做圆周运动所需的向心力大小为，漏斗内壁对小球的作用力大小为，小球做圆周运动的线速度大小为，周期为，半径为，若越小，则下列说法正确的是（ ）
A. 不变B. 越大C. 越大D. 越小
10. 如图甲所示，配重式抛石机出现于战国初期，是围攻和防守要塞重要器械。抛石机可简化为图乙，质量为的石块装在长臂末端的弹袋中，质量为的配重安装于短臂的末端，初始时长臂被固定，抛石机静止，杠杆与水平面的夹角。释放杠杆，配重下落，带动杠杆自由转动，当长臂转到竖直位置时，杠杆被制动而停止，石块以的速度被水平抛出。已知长臂的长度，不计一切摩擦和杠杆质量，取重力加速度大小。对于从释放杠杆到石块飞出的过程，下列说法正确的是（ ）
A. 石块增加的机械能为
B. 石块受到的合力对石块做的功为
C. 短臂的长度为
D. 配重增加的动能为
二、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. 某同学做“探究平抛运动特点”的实验，实验装置如图甲所示，用小锤击打弹性金属片，A球沿水平方向抛出，同时B球自由落下。若某次实验，频闪照相机记录了两小球在不同时刻的位置如图乙所示。
（1）实验时，有以下两个步骤：①用小锤击打弹性金属片；②打开频闪仪。正确的操作顺序是___。
A. 先①后②B. 先②后①C. ①和②同时进行
（2）根据图乙，任意时刻A、B两球竖直高度相同，可判断A球在竖直方向上做__________，为判断A球水平方向的运动特征，应测出__________________并做对比。
12. 某同学设计“验证机械能守恒定律”的实验装置如图甲所示。铁架台放在水平台面上，上端安装电磁铁，接通电磁铁的开关后能吸住小球，电磁铁正下方安装一个光电门，光电门连接的数字计时器能记录下小球下落时经过光电门的时间。实验中测出小球直径为、小球球心与光电门中心的高度差为，断开电磁铁开关，小球自由下落，记录小球通过光电门的挡光时间。已知当地的重力加速度大小为。
（1）下列关于实验的说法正确的是__________。
A. 实验时必须用天平测出小球的质量
B. 实验时应选用体积小、质量大小球
C. 可用来计算小球经过光电门时的速度大小，并用来验证小球的机械能守恒
D. 可用来计算小球经过光电门时的速度大小，并用来验证小球的机械能守恒
（2）小球经过光电门时的速度大小__________（用题目中给定的物理量符号表示）。
（3）调整电磁铁位置，得出多组数据，并画出了如图乙所示图像，若在误差允许范围内，图像的斜率__________（用题目中给定的物理量符号表示），则机械能守恒定律成立。
（4）考虑到断开电磁铁开关时电磁铁线圈对小球的吸引力不会马上消失，实际上小球的重力势能减少量__________（填“大于”“小于”或“等于”）动能增加量。
13. 如图所示，某车的车厢顶部用细线悬挂了一质量的小球（可视为质点），车厢的水平底部放置有质量的物块。当车厢在水平地面上拐弯时可视为车厢在做匀速圆周运动，小球、物块均与车厢相对静止，此时细线与竖直方向的夹角。已知车厢做匀速圆周运动的轨道半径且远大于车厢宽度，取重力加速度大小，求：
（1）细线上的弹力大小；
（2）物块受到的摩擦力大小；
（3）车厢的线速度大小。
14. 2024年3月20日8时31分，探月工程四期“鹊桥二号”中继星由“长征八号”遥三运载火箭在中国文昌航天发射场成功发射升空。假设在未来的月球基地中，宇航员将小球从月球表面以初速度竖直向上抛出，上升的最高点离月球表面高度为（远小于月球半径），已知月球的质量为，引力常量为，不计月球自转，求：
（1）月球表面重力加速度大小；
（2）月球的半径；
（3）月球的“第一宇宙速度”大小。
15. 如图所示，在以水平地面向右为轴正方向、竖直方向向上为轴正方向建立的直角坐标系内，一根长为、不可伸长的细线上端固定于坐标为的点，另一端系一质量为、可视为质点的小球。在轴上点（图中未画出）固定一个表面光滑、足够细的钉子。现将小球拉至细线绷直并水平，由静止释放小球，当细线碰到钉子后，小球以点为圆心在竖直面内做圆周运动。重力加速度大小为，不计空气阻力。
（1）求细线碰到钉子前瞬间细线上的拉力大小；
（2）若细线碰到钉子的瞬间细线绷断，求小球落到水平地面上时的坐标；
（3）若细线能承受的最大拉力，要使小球能绕点做完整的圆周运动，求点纵坐标的取值范围。