2023-2024学年四川省绵阳市三台县高一（下）期中考试物理试卷（含解析）

这是一份2023-2024学年四川省绵阳市三台县高一（下）期中考试物理试卷（含解析），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。
1.关于生活中的圆周运动，下列说法正确的是( )
A. 如图甲，物体随水平圆盘匀速转动时，受到重力、支持力、摩擦力和向心力作用
B. 如图乙，衣物在内壁随滚筒一起转动，转速越大，则衣物所受摩擦力也越大
C. 如图丙，火车转弯时，为避免轮缘与内外轨发生侧向挤压，倾角θ应根据火车的质量设计
D. 如图丁，“水流星”表演中，在最低点处水对桶底一定有压力
2.天王星绕太阳运行的轨道是一个椭圆，下列关于天王星的说法中正确的是( )
A. 天王星绕太阳运动的线速度大小保持不变
B. 天王星的运行轨道与由万有引力定律计算出的轨道存在偏差，其原因是天王星受到轨道外的行星的引力作用，由此人们发现的海王星
C. 近日点处线速度小于远日点处线速度
D. 天王星和月球椭圆轨道半长轴的三次方与公转周期二次方的比值相同
3.如图所示，在竖直平面内有一半圆形轨道，圆心为O。一小球(可视为质点)从与圆心等高的圆形轨道上的A点以速度v0=10m/s水平向右抛出，落于圆轨道上的C点。已知OC的连线与OA的夹角为θ=53∘，重力加速度为g=10m/s2，则小球从A运动到C的时间为(sin53∘=0.8,cs53∘=0.6)( )
A. 4sB. 6sC. 8sD. 3s
4.“嫦娥三号”携带“玉兔”探测车在月球虹湾成功软着陆，在实施软着陆过程中，“嫦娥三号”离月球表面某高度处最后一次悬停，确认着陆点。若总质量为M的“嫦娥三号”在最后一次悬停时，反推发动机对其提供反推力大小为F，方向竖直向上，引力常量为G，月球半径为R，则月球的质量为( )
A. GMFRB. GMFR2C. FR2GMD. FRGM
5.飞镖游戏是一种非常有趣味性的娱乐活动，如图所示，某次飞镖比赛，某选手在距地面某相同的高度，向竖直墙面发射飞镖。每次飞镖均水平射出，且发射点与墙壁距离相同，某两次射出的飞镖插入墙面时速度与水平方向夹角第一次为30°和第二次为60°，若不考虑所受的空气阻力，则飞镖前后两次的初速度之比为( )
A. 1：3B. 3：1C. 1： 3D. 3：1
6.在光滑水平面上，有一转轴垂直于此平面，交点O的上方h处固定一细绳，绳的另一端连接一质量为m的小球B，绳长l>h，小球可随转轴转动在光滑水平面上做匀速圆周运动，如图所示，要使小球不离开水平面，转轴角速度的最大值是( )
A. hgB. ghC. glD. lg
7.如图所示，竖直平面内固定有一个半径为R的光滑圆环形细管，现给质量为m的小球(直径略小于管内径)一个初速度，使小球在管内做圆周运动，小球通过最高点时的速度为v，已知重力加速度为g，则下列叙述中正确的是( )
A. v的最小值为 gR
B. 当v= gR时，小球处于平衡状态
C. 当v= 2gR时，轨道对小球的弹力方向竖直向下
D. 当v= gR2时，轨道对小球的弹力大小为mg2
8.固定在竖直平面内的光滑圆弧轨道ABCD，其A点与圆心等高，D点为轨道的最高点，DB为竖直线，AC为水平线，AE为水平面，如图所示。今使小球自A点正上方某处由静止释放，且从A点进入圆弧轨道运动，只要适当调节释放点的高度，总能使球通过最高点D，则小球通过D点后( )
A. 一定会落到水平面AE上B. 一定会再次落到圆弧轨道上
C. 可能会落在A点D. 可能会再次落到圆弧轨道上
二、多选题：本大题共4小题，共16分。
9.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，可以预防因汽车轮胎胎压异常而引发的事故。一辆装有胎压报警器的载重汽车在高低不平的路面上行驶，其中一段路面的水平观察视图如图所示，图中虚线是水平线，下列说法正确的是( )
A. 若汽车速率不变，经过图中A处最容易超压报警
B. 若汽车速率不变，经过图中B处最容易超压报警
C. 若要尽量使胎压报警器不会超压报警，应在A处减小汽车的速度
D. 若要尽量使胎压报警器不会超压报警，应在A处增大汽车的速度
10.某段江面宽80m，水流速度5m/s，有一木船在A点要过江，如图所示，A处下游60m的B处是一片与河岸垂直的险滩，则下列说法正确的是( )
A. 若木船相对静水速度大小为8m/s，则木船最短渡江时间为10s
B. 若木船相对静水速度大小为8m/s，则木船最短渡江时间为12s
C. 若木船相对静水速度大小为4m/s，则木船能安全渡河
D. 若木船相对静水速度大小为4m/s，则木船不能安全渡河
11.如图为某品牌自行车的部分结构。A、B分别是飞轮边缘和大齿盘边缘上的一个点。现在提起自行车后轮，转动脚蹬子，使大齿盘和飞轮在链条带动下转动，则下列说法中正确的是( )
A. A、B两点的角速度大小相等
B. A、B两点的线速度大小相等
C. 由图中信息可知，A、B两点的角速度之比为1:3
D. 由图中信息可知，A、B两点的向心加速度之比为3:1
12.如图甲所示为农场扬场机分离谷物示意图。某次抛出的谷粒中有两颗的运动轨迹如图乙所示，其轨迹在同一竖直平面内，抛出点均为O，且轨迹交于P点，抛出时谷粒1和谷粒2的初速度分别为v1和v2，其中v1方向水平，v2方向斜向上。忽略空气阻力，关于两谷粒在空中的运动，下列说法中正确的是( )
A. 谷粒1和谷粒2在水平方向都做匀速直线运动
B. 谷粒1和谷粒2在竖直方向都做自由落体运动
C. 两谷粒从O到P的平均速度相等
D. 谷粒2在最高点的速度小于v1
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
13.某同学利用如图甲所示的向心力演示器探究小球做圆周运动所需的向心力F与小球质量m、运动半径r和角速度ω之间的关系。左右塔轮自上而下有三层，每层半径之比由上至下分别是1∶1，2∶1和3∶1(如图乙所示)，它们通过不打滑的传动皮带连接，并可通过改变传动皮带所处的层来改变左右塔轮的角速度之比。实验时，将两个小球分别放在短槽的C处和长槽的A(或B)处，A、C分别到左右塔轮中心的距离相等，B到左塔轮中心的距离是A到左塔轮中心距离的2倍，转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮一起匀速转动，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套筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值。请回答相关问题：
(1)本实验采用的主要实验方法为________
A.等效替代法 B.控制变量法 C.放大法
(2)若要探究向心力的大小F与半径r的关系，可以将相同的钢球分别放在挡板C和挡板B处，将传动皮带置于第________层(填“一”、“二”或“三”)。
(3)某次实验时，将质量为m1和m2的小球分别放在B、C位置，传动皮带位于第三层，转动手柄，则当塔轮匀速转动时，左右两标尺的露出的格子数之比1∶3，由此可知m1:m2=________。
14.利用实验室的斜面小槽等器材研究平抛运动。每次都使钢球在斜槽上同一位置滚下，要想得到钢球在空中做平抛运动的轨迹就得设法用铅笔描出小球经过的位置(每次使用铅笔记下小球球心在木板上的水平投影点O)。通过多次实验，把在竖直白纸上记录的钢球的多个位置，用平滑曲线连起来就得到了钢球做平抛运动的轨迹。
(1)研究平抛运动，下面做法可以减小实验误差的是____________。
A.尽量减小钢球与斜槽间的摩擦
B.使用密度小、体积大的钢球
C.实验时，让小球每次都从同一位置由静止开始滚下
D.使斜槽末端切线保持水平
(2)实验过程中，要建立直角坐标系，在下图中，建系坐标原点选择正确的是____________。
A. B．C。 D．
(3)若某同学只记录了小球运动途中的A、B、C三点的位置，如图，取A点为坐标原点，各点的位置坐标如图所示g=10m/s2，小球平抛的初速度大小v0=____________m/s(重力加速度g取10m/s2，结果保留两位有效数字)；小球抛出点的位置坐标是____________(以cm为单位，答案不用写单位，注意正负号)。
四、计算题：本大题共3小题，共36分。
15.如图所示，质量m=2.0×103kg的汽车先后驶过凹形桥面和凸形桥面，两桥面的圆弧半径均为r=20m。如果汽车行驶的速率恒为10m/s，取g=10m/s2。求：
(1)汽车驶到凹形桥底部时，汽车受到的支持力；
(2)汽车在凸形桥最高点对桥面的压力。
16.如图甲是运动员跳台滑雪时的场景，其运动示意图如图乙所示。运动员在雪道上获得一定初速度后从跳台末端O点水平飞出，并在空中飞行一段距离后着陆，已知雪道斜坡的长度L=75m，与水平面的夹角θ=37∘，不计空气阻力。
(1)若运动员以初速度v1=22m/s离开跳台后，着陆在水平雪道上的A点，求运动员在该过程中的水平位移的大小x；
(2)若运动员离开跳台后，想先落到斜坡上做缓冲，则运动员离开跳台的初速度v2的大小不能超过多少；
(3)运动员以初速度v3=16m/s离开跳台直接落在斜坡上B点，求OB间的距离l。
17.如图所示，A点距水平面BC的高度h=1.25m，BC与圆弧轨道CDE相接于C点，D为圆弧轨道的最低点，圆弧轨道DE对应的圆心角θ=37∘，圆弧的半径R=0.5m，圆弧与斜面EF相切于E点。一质量m=1kg的小球从A点以v0=5m/s的速度水平抛出，从C点沿切线进入圆弧轨道，当经过E点时，该球受到圆弧的摩擦力f=40N，经过E点后沿斜面向上滑向洞穴F。已知球与圆弧上E点附近以及斜面EF间的动摩擦因数μ均为0.5，sin37∘=0.6，cs37∘=0.8，重力加速度取g=10m/s2，空气阻力忽略不计。求：
(1)小球在C点的速度；
(2)小球到达E处时的速度大小；
(3)要使小球正好落到F处的球洞里，则EF的长度为多少。
答案和解析
1.【答案】D
【解析】A.如图甲，物体随水平圆盘匀速转动时，受到重力、支持力、摩擦力的作用，其中的摩擦力做向心力，故A错误；
B.衣物所受摩擦力与其重力等大反向，故B错误；
C.如图丙，火车转弯时，为避免轮缘与内外轨发生侧向变压，倾角θ应满足
mgtanθ=mv2r
即
tanθ=v2gr
与火车的质量无关，故C错误；
D.如图丁，“水流星”表演中，在最低点处桶底对水的支持力和水的重力的合力提供向心力，即桶底对水一定有支持力，根据牛顿第三定律，水对桶底一定有压力，故D正确。
故选D。
2.【答案】B
【解析】【分析】
根据开普勒第二定律、第三定律分析判断；明确海王星的发现过程。
本题考查了开普勒行星运动定律的掌握与理解、万有引力定律发现未知天体，基础题。
【解答】
AC.天王星绕太阳运行的轨道是一个椭圆，根据开普勒第二定律可知，近日点处线速度大于远日点处线速度，故 AC错误;
B.天王星的运行轨道与由万有引力定律计算出的轨道存在偏差，其原因是天王星受到轨道外的行星的引力作用，由此人们发现的海王星，故 B正确;
D.天王星和月球不是绕同一中心天体转动，所以天王星和月球椭圆轨道半长轴的三次方与公转周期二次方的比值不相同，故 D错误。
3.【答案】A
【解析】【分析】
平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动，结合几何关系列式求解。
解决本题的关键掌握平抛运动的规律，知道平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动。
【解答】
水平方向：R(1−csθ)=v0t，
竖直方向Rsinθ=12gt2，
联立解得t=4s。
故选A。
4.【答案】C
【解析】【分析】
嫦娥三号悬停时，月球对它的万有引力等于发动机的反推力，根据万有引力定律和F关系，列式求解．
【解答】
据题知嫦娥三号悬停时，月球对它的万有引力等于发动机的反推力，即GMM月R2=F
解得月球的质量M月=FR2MG，故C正确、ABD错误．
5.【答案】D
【解析】解：飞镖做平抛运动，设初速度为v0，插入墙面时速度与水平方向夹角为α，有vy=v0tanα
又vy=gt，x=v0t
联立，解得v0= gxtanα
代入数据，可得飞镖前后两次的初速度之比为v01v02= tan60°tan30∘= 31，故ABC错误，D正确。
故选：D。
飞镖在空中做平抛运动，根据飞镖碰到墙面时与水平方向夹角得到竖直分速度与初速度的关系，再根据水平位移等于初速度与时间的乘积列式，可求得初速度之比，从而求得运动时间之比，
对于平抛运动，关键要掌握研究的方法：运动的分解法，要掌握水平方向和竖直方向的运动规律，结合几何关系解答。
6.【答案】B
【解析】【分析】
要使球不离开水平面，临界情况是对水平面的压力为零，靠拉力和重力的合力提供向心力，结合牛顿第二定律求出转动轴的最大角速度。
解决本题的关键抓住小球不脱离水平面的临界状态，结合牛顿第二定律进行求解。
【解答】
当小球对水平面的压力为零时，设细绳与转轴的夹角为θ，有：Tcsθ=mg，，解得最大角速度为：，故B正确，ACD错误。
故选B。
7.【答案】C
【解析】A.小球通过最高点时细管可以提供竖直向上的支持力，当支持力的大小等于小球重力的大小，小球的最小速度为零，故A错误；
B.当 v= gR 时，小球的加速度为
a=v2R=g
方向竖直向下，则小球只受重力作用，处于完全失重状态，故B错误；
C.当 v= 2gR 时，小球需要的向心力为
Fn=mv2R=2mg
且
Fn=FN+mg
故轨道对小球的弹力大小为 mg ，方向竖直向下，故C正确；
D.当 v= gR2 时，小球需要的向心力
Fn=mv2R=14mg
且
Fn=FN+mg
故轨道对小球的弹力大小为 34mg ，方向竖直向上，故D错误。
故选C。
8.【答案】A
【解析】小球通过D点的临界条件是在D点重力提供其做圆周运动的向心力，设圆的半径为R，有
mg=mvD2R
解得
vD= gR
离开D点后小球做平抛运动，竖直方向有
R=12gt2
水平方向有
x=vt
整理有
x= 2R>R
即小球若通过D点，则其一定落在AE平面上。
故选A。
9.【答案】AC
【解析】如图所示，在A点可以看成时竖直圆周运动的最低点，则有
FN低−mg=mv2r
整理有
FN低=mg+mv2r
若要尽量使胎压报警器不会超压报警，应在A处减小汽车的速度；在B点可以看成竖直圆周运动的最高点，有
mg−FN高=mv2r
整理有
FN高=mg−mv2r