[物理]安徽省“宣城七校”2023-2024学年高一下学期期末联考试卷(B卷)(解析版)

这是一份[物理]安徽省“宣城七校”2023-2024学年高一下学期期末联考试卷(B卷)(解析版)，共18页。试卷主要包含了本试卷分选择题和非选择题两部分，答题前，考生务必用直径0，本卷命题范围，9km/s，5m等内容，欢迎下载使用。
1.本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分，考试时间75分钟。
2.答题前，考生务必用直径0.5毫米黑色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚。
3.考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。
4.本卷命题范围：必修2的第五至第七章。
一、单项选择题：本题共8小题，每小题4分，共32分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1. 如图所示，虚线MN为一小球在水平面上由M到N的运动轨迹，P是运动轨迹上的一点. 四位同学分别画出了带有箭头 的线段甲、乙、丙、丁来描述小球经过P点时的速度方向. 其中描述最准确的是( )
A. 甲B. 乙C. 丙D. 丁
【答案】C
【解析】试题分析：某一时刻对应某一位置，此时的速度方向沿曲线上该点的切线方向，因此丙为P点的速度方向，故C正确，ABD错误．
故选C．
2. 变速箱是汽车的动力传递装置，由一排排大小不一的齿轮组成。如图所示，是某变速箱中的一部分齿轮，A、B、C齿轮的半径分别为2R、3R、4R，其中a点和b点分别位于A、B齿轮边缘，c点位于C齿轮半径的中点（图中未标出），当齿轮匀速转动时（ ）
A. A齿轮上的a点与B齿轮上b点的线速度之比为2:3
B. A齿轮上的a点与C齿轮上c点角速度之比为2:1
C. B齿轮上的b点与C齿轮上c点线速度之比为1:2
D. B齿轮上的b点与C齿轮上c点转速之比为1:1
【答案】B
【解析】A．A齿轮上的a点与B齿轮上b点分别位于A、B齿轮边缘，齿轮带动，边缘线速度大小相等，则两点线速度大小之比为1:1，故A错误；
B．结合上述可知，三个齿轮边缘的线速度大小均相等，令其为，则有
由于同轴转动的各点的角速度相等，可知，A齿轮上的a点与C齿轮上c点角速度之比为2:1，故B正确；
C．根据线速度与角速度的关系有
结合上述可知，B齿轮上的b点与C齿轮上c点线速度之比为3:2，故C错误；
D．结合上述可知，B齿轮上的b点与C齿轮上c点的角速度之比为4:3，根据角速度与转速的关系有
可知，B齿轮上的b点与C齿轮上c点转速之比为4:3，故D错误。
故选B。
3. 随着无人机行业迅速发展，“无人机+”的潜力不断被挖掘。某企业研发了一款可以灭火的重载无人机，可带50公斤水基弹飞行30分钟。假如该型无人机悬停在火场上空，一枚水基弹从无人机上自由下落（忽略空气阻力），一小段时间后受一恒定水平向右的风力的影响，但着地前一段时间风突然停止，则水基弹的运动的轨迹可能是图中的（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】自由下落刚开始其只受重力，做自由落体运动，其轨迹是直线，后受到水平向右的分力，该水基弹竖直方向做匀加速直线，水平方向做初速度为零的匀加速直线，所以其合运动为曲线运动；当风力消失后，其水平方向的受到的外力消失，即水平方向做匀速直线运动，竖直方向受到重力，继续做匀加速直线运动，其合运动轨迹仍然是曲线。再根据曲线运动合力指向轨迹的凹侧，可知只有D符合题意。
故选D。
4. 北京时间2024年2月3日11时06分，由哈尔滨工业大学威海校区牵头研制的人造地球卫星通遥一体化卫星系统“威海壹号”01/02星搭乘捷龙三号运载火箭在广东阳江附近海域点火升空，发射任务取得圆满成功。此次发射的“威海壹号”01/02星每颗重量约95公斤，做圆周运动的轨道高度为520公里。下列关于此卫星的说法正确的是（ ）
A. 运行速度大于7.9km/s
B. 运行周期小于地球同步卫星周期
C. 做圆周运动的向心加速度大于地球表面重力加速度
D. 受到的地球引力一定大于同步卫星受到的地球引力
【答案】B
【解析】A．第一宇宙速度是卫星最大的环绕速度，所以此卫星运行速度小于7.9km/s，故A错误；
B．根据
解得
此卫星轨道半径小于同步卫星的轨道半径，所以它的运行周期小于地球同步卫星周期，故B正确；
C．根据
，
此卫星的轨道半径大于地球的轨道半径，可知它做圆周运动的向心加速度小于地球表面重力加速度，故C错误；
D．由于此卫星与同步卫星的质量关系不明确，所以无法判断二者所受地球引力的大小，故D错误。
故选B。
5. 如图所示为某客车厂商的高环跑道测试场景，该弯道路面与水平面的夹角为30°。若该圆形跑道的半径为100m，当客车的速度为87km/h时，客车不受横向摩擦力作用（垂直车速方向）。若不考虑空气阻力，取重力加速度g=10m/s2，客车可视为质点，下列说法正确的是（ ）
A. 当客车的速度为87km/h时，客车受到摩擦力为0
B. 客车沿该圆形跑道做匀速圆周运动时的轨道平面平行于跑道平面
C. 当客车以90km/h的速度沿该跑道做匀速圆周运动时，客车所受到的摩擦力沿倾斜路面指向外侧
D. 当客车以80km/h的速度沿该跑道做匀速圆周运动时，客车所受到的摩擦力沿倾斜路面指向外侧
【答案】D
【解析】A．当客车的速度为87km/h时，客车不受横向摩擦力作用，由于汽车做匀速圆周运动，切向所受合力为0，可知，切向方向上的摩擦力与牵引力平衡，表明此时由重力与倾斜路面的支持力的合力提供圆周运动的向心力，即此时客车受到横向摩擦力为0，但切向的摩擦力不为0，故A错误；
B．客车沿该圆形跑道做匀速圆周运动时的轨道平面位于水平面上，故B错误；
C．当客车以90km/h的速度沿该跑道做匀速圆周运动时，与87km/h相比较，所需向心力增大，单独由重力与倾斜路面的支持力的合力已经不足以提供圆周运动的向心力，可知，客车所受到的横向摩擦力沿倾斜路面指向内侧，故C错误；
D．当客车以80km/h的速度沿该跑道做匀速圆周运动时，与87km/h相比较，所需向心力减小，若没有摩擦力作用，重力与倾斜路面的支持力的合力大于圆周运动所需的向心力，可知，客车所受到的横向摩擦力沿倾斜路面指向外侧，故D正确。
故选D。
6. 我国计划2030年前后发射天问三号，实施火星采样返回任务。已知火星的质量约为地球质量的，火星的半径约为地球半径的。下列关于发射天问三号的说法中正确的是（ ）
A. 发射速度只有达到第三宇宙速度才可以
B. 火星表面的重力加速度为地球表面重力加速度的
C. 天问三号在火星表面附近环绕火星运行的最大速度约为地球第一宇宙速度的
D. 若在火星表面和地球表面同一高度以同一速度分别平抛一小球，不计阻力情形下，在火星表面小球运动落地的水平距离为地球上的
【答案】C
【解析】A．火星探测器绕火星飞行，脱离了地球引力的束缚，故发射速度大于第二宇宙速度，小于第三宇宙速度，故A错误；
B．根据
解得
可得
故B错误；
C．探测器环绕火星运行的最大速度等于贴近火星表面做圆周运动的速度，地球的第一宇宙速度等于贴近地球表面做圆周运动的速度，根据
解得
可得
故C正确；
D．根据
解得
可得
故D错误。
故选C。
7. 如图所示，AB杆以恒定角速度ω绕A点在竖直平面内顺时针转动，并带动同时套在水平杆OC及转动杆AB上的小环M运动。已知A点到水平杆OC距离为h，运动开始时AB杆在竖直位置。从运动开始时计时，下列说法正确的是（ ）
A. 小环M向C端匀速运动
B. 小环M向C端减速运动
C. t时刻时，小环M的速度大小为
D. t时刻时，小环M的速度大小为
【答案】C
【解析】经过时间t，则有
AM的长度为
则AB杆上的M点绕A点的线速度为
将小环M的速度沿AB杆方向和垂直于AB杆方向分解，垂直于AB杆上分速度等于M点绕A点的线速度，则小环M的速度大小为
联立，解得
可知随着时间的增加，小环M向C端运动的速度增大，所以小环做加速运动。
故选C。
8. 如图甲所示，小球在竖直平面内光滑的固定圆管中，绕圆心O点做半径为R的圆周运动（小球直径略小于管的口径且远小于R）。当小球运动到最高点时，速度大小设为v，圆管与小球间弹力的大小设为F，改变速度v得到F-v2图像如图乙所示，重力加速度g取10m/s2，则下列说法正确的是（ ）
A. 小球的质量为2kg
B. 固定圆管的半径为0.5m
C. 小球在最高点的速度为2m/s时，小球受到圆管的弹力大小为24N，方向向上
D. 小球在最高点的速度为4m/s时，小球受到圆管的弹力大小为24N，方向向上
【答案】C
【解析】A．对小球在最高点受力分析，当速度为0时，有
F=mg
结合图像可知
故A错误；
B．当在最高点F=0时，重力提供向心力
结合图像可知
故B错误；
CD．小球在最高点的速度为2m/s时，由于
可知小球所受圆环的弹力方向向上，根据牛顿第二定律得
可得
小球在最高点的速度为4m/s时，由于
可知小球所受圆环的弹力方向向下，根据牛顿第二定律得
可得
故C正确、D错误。
故选C。
二、多项选择题：本题共2小题，每小题5分，共10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5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
9. 2024年5月8日，嫦娥六号探测器成功实施近月制动，顺利进入环月轨道飞行，将择机落入月球背面。图为此落月过程的简化示意图。探测器先进入大椭圆轨道3，再经椭圆轨道2，最终进入圆轨道1做匀速圆周运动。轨道2与轨道1、轨道3相切于近月点P点，Q点为轨道2的远月点。下列说法正确的是（ ）
A. 探测器在轨道3的P点需要加速制动才能进入轨道2
B. 探测器在轨道2上从P点运动到Q点过程中，速度越来越大
C. 探测器在轨道1上经过P点的加速度等于其在轨道2上经过P点的加速度
D. 探测器在轨道2上经过P点时的速率大于它在轨道1上经过P点时的速率
【答案】CD
【解析】A．探测器在轨道3的P点需要减速制动做近心运动才能进入轨道2。故A错误；
B．由开普勒第二定律可知，探测器在轨道2上从P点运动到Q点过程中，速度越来越小。故B错误；
C．根据
解得
可知探测器在轨道1上经过P点的加速度等于其在轨道2上经过P点的加速度。故C正确；
D．探测器在轨道2的P点需要减速制动做近心运动才能进入轨道1，所以探测器在轨道2上经过P点时的速率大于它在轨道1上经过P点时的速率。故D正确。
故选CD。
10. 如图所示，粗糙水平圆盘上，质量均为m的A、B两长方体物块（均可视为质点）叠放在一起，距轴心距离为L，随圆盘一起做匀速圆周运动。已知圆盘与B之间的动摩擦因数为μ，B与A之间的动摩擦因数为0.5μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，则下列说法正确的是（ ）
A. 物块A、B一起转动过程中所需向心力大小相等
B. 匀速转动过程中，A受到的摩擦力与圆盘的角速度成正比
C. A、B一起转动时，圆盘对B的最大摩擦力为
D. 当圆盘角速度大于时，A将沿背离圆心的方向离心运动
【答案】AD
【解析】A．根据
由于，A、B随圆盘一起做匀速圆周运动，质量、角速度与轨道半径均相等，则物块A、B一起转动过程中所需向心力大小相等，故A正确；
B．对A进行分析，其重力与B对A支持力平衡，由B对A的摩擦力提供向心力，则有
可知，匀速转动过程中，A受到的摩擦力与圆盘的角速度的平方成正比，故B错误；
C．A、B一起转动时，对A、B整体进行分析可知，圆盘对B的支持力大小等于2mg，则圆盘对B的最大摩擦力为，故C错误；
D．若B对A的摩擦力达到最大值，则有
解得
可知，当圆盘角速度大于时，B对A摩擦力不足以提供A圆周运动所需的向心力，此时A将沿背离圆心的方向离心运动，故D正确。
故选AD。
三、非选择题：本题共5小题，共58分。
11. 小红设计了探究平抛运动水平分运动特点的实验，装置如图甲所示。把白纸和复写纸叠放一起固定在竖直木板上，在桌面上固定一个斜面，斜面的底边与桌子边缘及木板平行。将木板插入自制水平槽中，槽口间距相等用以改变木板到桌边的距离，让小球从斜面顶端同一位置滚下，通过碰撞复写纸，在白纸上记录小球的落点，重力加速度为g。
（1）下列实验步骤必要的是______。
A. 在安装时，必须确保桌面水平
B. 为了减小实验误差，应选用体积小密度大的小球
C. 每次必须使小球从相同位置释放
D. 实验时只需要在卡槽1位置用铅垂线，其他位置不需要
（2）实验时将木板插入卡槽1，且紧靠桌子边缘，小球由某位置静止释放，白纸上小球的落点记为O，依次将木板插入槽2、3、4，小球从同一位置由静止释放，白纸上的落点分别记为a、b、c，选取落点清晰的白纸如图乙所示，用刻度尺测出相邻两点之间的距离分别为y1、y2、y3及相邻槽口间的距离x，若______，说明平抛运动在水平方向是匀速直线运动。小球平抛的初速度v0≡______（用测量所得的物理量y1、y2及x、g表示，计算时忽略小球自身半径）。
【答案】（1）ABC （2）
【解析】
【小问1详解】
A．为了确保小球飞出的速度方向沿水平方向，使小球做平抛运动，在安装时，必须确保桌面水平，故A正确；
B．为了减小小球所受空气阻力的影响，实验中应选用体积小密度大的小球，故B正确；
C．为了确保小球每次飞出的速度大小一定，实验时，每次必须使小球从相同位置释放，故C正确；
D．为了确保小球相邻两次打击点水平方向的分位移相等，实验时需要在所有卡槽位置均用铅垂线，故D错误。
故选ABC。
【小问2详解】
令相邻卡槽间距为L，若水平方向是匀速直线运动，则相邻卡槽经历的时间相等，令为T，则有
，，
解得
可知，若上述比例成立，说明平抛运动在水平方向是匀速直线运动；
小球竖直方向上，根据相邻相等时间内的位移差的规律有
水平方向上有
解得
12. 某同学用图甲所示的装置探究向心力大小与角速度的关系，实验装置是直流电动机带动上面玻璃管转动，放入其中的一个小球通过细绳与下面的力传感器相连，可测绳上拉力大小，在小球随玻璃管转动时，转速计可显示转速，定位插销可改变小球的转动半径。实验过程中细绳始终被拉直。
（1）小球随玻璃管转动做匀速圆周运动时，显示的转速（即每秒圈数）为，则小球转动的角速度ω=______rad/s。
（2）保持小球质量不变，用定位插销使得小球的转动半径为0.1m，改变转速n，多次测量，该同学测出了五组F、n数据，如下表所示：
该同学对数据分析后，图乙中坐标纸上描出了五个点。
①作出图线；（ ）
②由作出的图线计算小球的质量m=______kg。（结果保留两位小数）
【答案】（1）
（2） ①. 见解析 ②. 0.10
【解析】
【小问1详解】
当转速单位取转每秒时，转速即指频率，根据角速度与频率的关系有
【小问2详解】
将点迹用一条倾斜直线连接起来，使点迹均匀分布在直线两侧，作出图像如图所示
根据向心力与频率的关系式，结合上述有
结合上述图像可知
解得
13. 如图所示，空间有一底面处于水平地面上的正方体框架，棱长为L，从顶点A沿不同方向水平抛出一小球（可视为质点）。已知重力加速度为g，空气阻力不计。
（1）若改变小球平抛的初速度方向，能使小球落在平面的范围，求小球平抛初速度的最大值；
（2）若小球以初速度且与AB夹角为30°方向平抛，从平面离开，求离开时距的高度。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）小球平抛时，落点在C1时，初速度最大，有
联立，解得
（2）小球以初速度且与AB夹角为30°方向平抛时，水平方向，有
又
竖直方向，有
联立，解得
14. 一根轻质细线一端系一可视为质点的小球，小球的质量为m，细线另一端固定在一光滑圆锥顶上，细线与锥面平行，与竖直方向夹角为θ，如图甲所示，小球在水平面内做匀速圆周运动时细线的张力T随角速度平方ω2变化的图像如图乙所示。已知重力加速度为g，图像中、为已知值，求：
（1）小球的质量m；
（2）轻质细线的长度L；
（3）小球的角速度为时，细线的拉力大小。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）设线长为L，锥体母线与竖直方向的夹角为，当时，小球静止，此时有
解得
（2）增大时，T增大，N减小，当N=0时，角速度为，当时，由牛顿第二定律有
，
解得
当时，小球离开锥面，线与竖直方向夹角变大，设为，由牛顿第二定律得
即
此时图线的反向延长线经过原点，可知图线的斜率变大，结合图像可得
则细线的长度为
（3）小球的角速度为时，因为
可知
，
联立，解得
15. 宇宙中存在一些离其它恒星较远的、由质量相等的三颗星组成的三星系统，通常可忽略其它星体对它们的引力作用。如图所示，三颗星位于边长为R的等边三角形的三个顶点上，并沿外接于等边三角形的圆形轨道运行。设每个星体的质量均为m，万有引力常量为G。
（1）计算该三星系统的运动周期；
（2）若实验中观测到该三星系统的运动周期为，且，为了解释与的不同，目前有一种流行的理论认为，在宇宙中可能存在一种望远镜观测不到的暗物质，暗物质参与引力相互作用，是有质量的。我们假定一种简化模型，在以O为球心，以O到三角形顶点长为半径的球体内均匀分布着暗物质，不考虑其它暗物质的影响，试根据这一模型和上述观测结果确定该星系间这种暗物质的密度。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）三星中的一颗星受到其它两颗星的万有引力的合力为
该星由上述合力提供向心力，则有
解得
（2）根据题意有
令暗物质的质量为M，则有
该暗物质的密度
解得
2
3
5
8
10
4
9
25
64
100
F/N
1.6
3.6
9.8
25.2
39.4