【物理】四川省绵阳市三台县2023-2024学年高一下学期期中考试试题（解析版）

这是一份【物理】四川省绵阳市三台县2023-2024学年高一下学期期中考试试题（解析版），共17页。试卷主要包含了本大题3小题，共36分等内容，欢迎下载使用。
本试卷分为试题卷和答题卡两部分，其中试题卷由第I卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）组成，共6页；答题卡共2页，满分100分，考试结束后只将答题卡交回。
第I卷（选择题，共48分）
一、本大题8小题，每小题4分，共32分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。
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
【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
即
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. 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，由此人们发现了海王星
C. 近日点处角速度小于远日点处角速度
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
【答案】B
【解析】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，故天王星绕太阳运动的线速度大小是变化的，根据
近日点距太阳较近，故近日点处角速度大于远日点处角速度，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，故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。
故选B。
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，重力加速度为，则小球从A运动到C的时间为（，）（ ）
A. 4sB. 6sC. 8sD. 3s
【答案】A
【解析】小球抛出后做平抛运动，设圆形轨道半径为R，竖直方向有
水平方向有
解得
故选A。
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. B. C. D.
【答案】C
【解析】当“嫦娥三号”在最后一次悬停时，由平衡知识可知
Mg=F
在月球表面
解得
故选C。
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. B. C. D.
【答案】D
【解析】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，有
又
，
联立，解得
代入数据，可得飞镖前后两次的初速度之比为
故选D。
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，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. B. C. D.
【答案】B
【解析】小球不离开水平面的临界条件是水平面对小球的支持力为零，设此时细绳与转轴的夹角为，有
有几何关系有
整理有
故选B。
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
B. 当时，小球处于平衡状态
C. 当时，轨道对小球的弹力方向竖直向下
D. 当时，轨道对小球的弹力大小为
【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．当时，小球的加速度为
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．当时，小球需要的向心力为
且
故轨道对小球的弹力大小为，方向竖直向下，故C正确；
D．当时，小球需要的向心力
且
故轨道对小球的弹力大小为，方向竖直向上，故D错误。
故选C。
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
【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
解得
离开D点后小球做平抛运动，竖直方向有
水平方向有
整理有
即小球若通过D点，则其一定落在AE平面上。
故选A。
二、本大题4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0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
【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
整理有
若要尽量使胎压报警器不会超压报警，应在A处减小汽车速度；在B点可以看成竖直圆周运动的最高点，有
整理有
所以若汽车速率不变，经过图中A处最容易超压报警。
故选AC。
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
【答案】AC
【解析】AB．当船头垂直河岸渡河时，渡河时间最短，所以
故A正确，B错误；
CD．若船恰好能安全渡河，如图所示
根据几何关系有
解得
若木船相对静水速度大小为4m/s，能够安全渡河。故C正确，D错误。
故选AC。
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
D. 由图中信息可知，A、B两点的向心加速度之比为
【答案】BD
【解析】B．同轴转动角速度相等，同一条皮带相连线速度相等，A、B两点通过同一链条传动，线速度大小相等。故B正确；
AC．由公式
可知，A、B两点的角速度大小不相等，且
故AC错误；
D．由题可知大齿盘和飞轮的周长之比为
则半径之比为
由
可知，A、B两点的向心加速度与飞轮、大齿盘半径成反比，即
故D正确。
故选BD。
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的初速度分别为和，其中方向水平，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
【答案】AD
【解析】AB．谷粒1做平抛运动，谷粒2做斜抛运动，故谷粒1和谷粒2在水平方向都做匀速直线运动，谷粒1在竖直方向做自由落体运动，谷粒2在竖直方向做竖直上抛运动。故A正确；B错误；
C．谷粒1在竖直方向做自由落体运动，有
谷粒2在竖直方向做竖直上抛运动，设谷粒2的初速度与水平方向的夹角为，有
可得
两谷粒从O到P的位移l相同，由
可知平均速度不相等。故C错误；
D．根据
可知谷粒2的水平速度小于和谷粒1的水平速度，即谷粒2在最高点的速度小于。故D正确。
故选AD。
第Ⅱ卷（非选择题，共52分）
三、本大题2小题，每空2分，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，将质量为和的小球分别放在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________。
【答案】（1）B （2）一 （3）3：2
【解析】（1）在探究向心力与半径、质量、角速度的关系时，用到的实验方法是控制变量法。故选B。
（2）若要探究向心力的大小F与半径r的关系，则角速度和质量相等，需将传动皮带调制第一层塔轮。
（3）将质量为和的小球分别放在B、C位置，其半径之比为2：1；
根据
若传动皮带套在塔轮第三层，则塔轮转动时，A、C两处的角速度之比为1：3；
根据
由于左右两标尺的露出的格子数之比为1：3，由此可知
3：2
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）。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_____________。
（3）若某同学只记录了小球运动途中的三点的位置，如图，取点为坐标原点，各点的位置坐标如图所示，小球平抛的初速度大小_____________（重力加速度取，结果保留两位有效数字）；小球抛出点的位置坐标是_____________（以为单位，答案不用写单位，注意正负号）。
【答案】（1） CD##DC （2） C （3） 1.0 （-10、-5）或（-10cm、-5cm）
【解析】（1）A．对斜槽轨道是否光滑无要求，根据动能定理，每次合外力做功相同，就会获得相同大小的速度。故有无摩擦力对实验没有影响。A错误；
B．使用密度小、体积大的钢球，实验误差会增大。B错误；
C．实验中为保证速度大小恒定，则要求每次从斜槽上相同的位置无初速度释放。实验误差会减小。C正确；
D．斜槽的作用是提供一个恒定的水平速度，水平速度要求斜槽轨道末端水平。实验误差会减小。D正确；
故选CD。
（2）建立坐标系时，应将小球在斜槽末端时，球心在竖直面上的投影为坐标原点。
故选C。
（3）如图所示，根据平抛运动规律知，在竖直方向
代入得
水平方向初速度为
代入得
由图知，小球经过B点时的速度为
代入得
则小球从抛出点到B点的时间为
根据竖直方向小球做自由落体运动，小球从抛出点到B点的竖直方向位移为
代入得
则抛出点坐标为（-10，-5）
四、本大题3小题，共36分。要求须写出必要的文字说明、主要的计算步骤和明确的答案。
15. 如图所示，质量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。如果汽车行驶的速率恒为10m/s，取。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。
【答案】（1），竖直向上；（2），方向竖直向下
【解析】（1）汽车驶过凹形桥底部时，根据牛顿第二定律可得
代入数据解得
方向竖直向上。
（2）汽车驶过凸形桥顶部时，根据牛顿第二定律可得
代入数据解得
由牛顿第三定律可知汽车对桥面的压力是，方向竖直向下。
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，与水平面的夹角，不计空气阻力。
（1）若运动员以初速度离开跳台后，着陆在水平雪道上的点，求运动员在该过程中的水平位移的大小；
（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的大小不能超过多少；
（3）运动员以初速度离开跳台直接落在斜坡上点，求间的距离。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）由题意可得
运动员竖直方向上自由落体
解得
运动员在水平方向上匀速直线运动
（2）刚好落在斜坡底端时离开跳台初速度最大
（3）当运动员落在斜面上时，位移与水平方向的夹角为，根据平抛运动的推论，速度与水平方向夹角的正切值等于位移与水平方向夹角正切值的2倍
解得
17. 如图所示，A点距水平面BC的高度，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，圆弧的半径，圆弧与斜面EF相切于E点。一质量的小球从A点以的速度水平抛出，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，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，，，重力加速度取，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】（1），方向与水平方向成；（2）（3）
【解析】（1）小球从A点做平抛运动，在竖直方向有
则小球到达点时速度大小
又速度方向与水平方向夹角满足
即小球在点速度方向与水平方向成。
（2）小球在点，根据
代入解得
在点，对小球根据牛顿第二定律可得
解得
（3）小球斜面上做匀减速直线运动，根据牛顿第二定律得加速度
根据
解得