[物理]河南省南阳市六校2023-2024学年高一下学期6月联考试题(解析版)

这是一份[物理]河南省南阳市六校2023-2024学年高一下学期6月联考试题(解析版)，共18页。试卷主要包含了 有一种叫“飞椅”的游乐项目等内容，欢迎下载使用。

（考试时间：75分钟 试卷满分：100分）
注意事项：
1.答题前，考生务必将自己的姓名、准考证号、考场号填写在答题卡上。
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，再选涂其它答案标号。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。
一、单项选择题（本题共6小题，每小题4分，共24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. 在物理学的发展过程中，许多科学家作出了卓越贡献。以下对有关科学家的贡献描述正确的是（ ）
A. 第谷通过天文观测发现了行星绕太阳运动的三条定律
B. 开普勒指出，行星与太阳的连线在相同时间内扫过的面积，在近日点较大，远日点较小
C. 笛卡尔通过理想斜面实验，提出力是改变物体运动状态的原因
D. 卡文迪什利用扭秤装置在实验室里比较准确地测出了引力常量
【答案】D
【解析】A．开普勒通过研究第谷观测天文的数据发现了行星绕太阳运动的三条定律，故A错误；
B．根据开普勒第二定律可知，同一轨道上行星与太阳的连线在相同时间内扫过的面积相等，故B错误；
C．伽利略通过理想斜面实验，提出力不是维持物体运动状态的原因，故C错误；
D．卡文迪什利用扭秤装置在实验室里比较准确地测出了引力常量，故D正确。
故选D。
2. 如图所示，光滑水平面与竖直面内光滑半圆形轨道在最低点B点相接，轻弹簧左端固定在竖直墙面上，已知半圆形导轨半径为R。现用一质量为m的小球将轻弹簧压缩至A点后由静止释放（小球与弹簧不拴接），小球获得向右的速度并脱离弹簧，之后恰好能经过导轨最高点C，则弹簧压缩至A点所具有的弹性势能Ep的值为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】小球恰好能经过导轨最高点C，则有
根据能量守恒可得
联立解得
故选B。
3. 某高中开设了糕点制作的选修课，小明同学在体验糕点制作“裱花”环节时，他在绕中心匀速转动的圆盘上放了一块直径8英寸（20cm）的蛋糕，在蛋糕上每隔4s均匀“点”一次奶油，蛋糕一周均匀“点”上10个奶油，则下列说法正确的是（ ）
A. 圆盘转动的周期为36s
B. 圆盘转动的角速度大小为
C. 蛋糕边缘的奶油线速度大小约为
D. 蛋糕边缘的奶油向心加速度约为
【答案】C
【解析】A．蛋糕一周均匀“点”上10个奶油，每隔4s均匀“点”一个点，则共有10个时间间隔，则圆盘转动的周期为T=40s，选项A错误；
B．圆盘转动的角速度大小为
选项B错误；
C．蛋糕边缘奶油线速度大小约为
选项C正确；
D．蛋糕边缘的奶油向心加速度约为
选项D错误。
故选C。
4. 如图所示，将圆珠笔的弹簧取出并固定在水平桌面上。再用硬卡纸做个小纸帽，套在弹簧上。用力把小纸帽往下压，使弹簧产生一定的弹性形变，然后迅速放手，小纸帽被高高弹起。忽略弹簧自身质量和空气阻力影响。在小纸帽上升到最高点的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 小纸帽与弹簧脱离前，一直在做加速运动
B. 小纸帽的动能先增加后减小，机械能一直增加
C. 小纸帽的机械能守恒
D. 小纸帽的动能和弹簧的弹性势能之和一直减小
【答案】D
【解析】A．小纸帽与弹簧脱离前，弹力先大于小纸帽的重力，小纸帽向上做加速运动；当弹力等于小纸帽的重力时，小纸帽速度达到最大；之后弹力小于小纸帽的重力，小纸帽向上做减速运动，直到弹簧恢复原长，小纸帽与弹簧脱离，故A错误；
BC．在小纸帽上升到最高点的过程中，根据A选项分析可知，小纸帽先向上加速后向上减速，则小纸帽的动能先增加后减小，小纸帽与弹簧脱离前，弹簧弹力一直对小纸帽做正功，小纸帽机械能增加，小纸帽与弹簧脱离后，小纸帽做竖直上抛运动，只受重力作用，小纸帽的机械能守恒，故BC错误；
D．以弹簧和小纸帽组成的系统满足机械能守恒，在小纸帽上升到最高点的过程中，由于小纸帽的重力势能一直增加，则小纸帽的动能和弹簧的弹性势能之和一直减小，故D正确。
故选D。
5. 将扁平的石子向水面快速抛出，石子可能会在水面上一跳一跳地飞向远方，俗称“打水漂”。要使石子从水面跳起产生“水漂”效果，石子接触水面时的速度方向与水面的夹角不能大于θ。为了观察到“水漂”，一同学将一石子以速度v0水平抛出，则抛出点距水面的最大高度为（不计石子在空中飞行时的空气阻力，重力加速度大小为g）（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】设抛出点距水面的高度为，竖直方向有
解得
根据题意有
可得
解得
故选A。
6. 2024年5月1日凌晨，广东梅大高速发生路面坍塌事故，造成多人伤亡。劫后余生，有车主讲述亲身遭遇时感慨：“当时，高德导航救了我，它提示前方发生事故让减速”。高德基于北斗系统的高精度定位技术，针对异常占道（修路、路障等）、车辆急刹车或慢行、后车快速逼近等情况提供预警服务。北斗卫星使用的是地球静止轨道卫星（GEO卫星）、倾斜地球同步轨道卫星（IGSO卫星）和中圆地球轨道卫星（MEO卫星）这三种轨道卫星。假设地球静止轨道卫星（GEO卫星），所受的向心力为F1，向心加速度为a1，线速度为v1，周期为T1；一颗人造卫星在地球表面附近绕地球做圆周运动，所受的向心力为F2，向心加速度为a2，线速度为v2，周期为T2；地球赤道上有一物体随地球自转，所受的向心力为F3，向心加速度为a3，线速度为v3，周期为T3，则（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】A．由于不清楚卫星之间的质量关系，所以无法比较卫星的向心力大小关系，故A错误；
B．卫星绕地球做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力可得
可得
可知
故B错误；
CD．地球静止轨道卫星的周期与地球自转周期相等，则地球静止轨道卫星的角速度与地球自转角速度相等，则有
根据
可知
故C正确，D错误。
故选C。
二、多项选择题（本题共4小题，每小题5分，共20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。）
7. 如图，某同学把质量为m的足球从水平地面踢出，足球达到最高点时速度为v，离地高度为h，足球从踢出到最高点的过程中克服空气阻力做的功为W，选水平地面为零势能的参考平面，重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A. 该同学踢球时对足球做功
B. 足球上升过程重力做功mgh
C. 足球在最高点处的机械能为
D. 足球在水平地面被踢出后瞬间的动能为
【答案】CD
【解析】B．足球上升过程重力做功
故B错误；
C．以水平地面为零势能的参考平面，则足球在最高点处的机械能为
故C正确；
AD．足球从踢出到最高点过程，根据动能定理可得
可得足球在水平地面被踢出后瞬间的动能为
则该同学踢球时对足球做功
故A错误，D正确。
故选CD。
8. 有一种叫“飞椅”的游乐项目。如图所示，长为L的钢绳一端系着座椅，另一端固定在半径为r的水平转盘边缘。转盘可绕穿过其中心的竖直轴转动。当转盘以角速度ω匀速转动时，钢绳与转轴在同一竖直平面内，与竖直方向的夹角为θ，不计钢绳的重力，人和座椅的总质量为m。以下说法正确的是（ ）
A. 座椅和人受到重力、钢绳的拉力和向心力作用
B. 座椅受到钢绳的拉力为
C. 缓慢增大转盘转速，钢绳对座椅的拉力逐渐增大
D. 转盘转动的角速度ω与夹角θ的关系为
【答案】CD
【解析】A．选择游客和座椅为研究对象，受到重力、钢绳的拉力这两个力的合力提供游客和座椅做圆周运动所需的向心力，故A错误；
BCD．对游客和座椅进行受力分析可得
联立可得
，
可知缓慢增大转盘转速，即角速度缓慢增大，则逐渐增大，逐渐减小，钢绳对座椅的拉力逐渐增大，故B错误，CD正确。
故选CD。
9. 从地面以大小为v0的速度竖直向上抛出一个物体，不计空气阻力，重力加速度为g，以地面为重力势能的零势能面，下列说法正确的是（ ）
A. 物体的重力势能为动能的一半时，物体距离地面高度为
B. 物体速率为时，物体的动能和重力势能相等
C. 物体的动能和重力势能相等时，物体距离地面的高度
D. 物体的动能为重力势能的一半时，物体的速率为
【答案】AD
【解析】A．物体运动过程只受重力作用，机械能守恒，物体的重力势能为动能的一半时，则有
又
解得
故A正确；
BC．物体的动能和重力势能相等时，有
又
解得
，
故BC错误；
D．物体的动能为重力势能的一半时，则有
又
解得
故D正确。
故选AD。
10. 2024年3月28日小米SU7汽车正式上市，短短几天时间锁单量突破10万台。假设小米SU7质量为2000kg，行驶中所受阻力恒定，最大车速为45m/s。该车沿平直公路行驶过程中的牵引力为F，速度为v。该车由静止开始运动的图像如图所示。下列说法正确的是（ ）
A. 小米SU7所受阻力为6000N
B. 小米SU7车速为20m/s时，加速度为1.25m/s2
C. 小米SU7匀加速行驶所用时间为7.5s
D. 小米SU7从15m/s行驶450m时已达到最大速度，行驶这450m所需时间为30s
【答案】BCD
【解析】A．由图像可知，汽车做匀速运动的速度为，此时牵引力等于阻力，则有
故A错误；
B．由图像可知，当汽车速度达到时，汽车保持功率不变，且功率为
则小米SU7车速为时，牵引力大小为
根据牛顿第二定律可得加速度为
故B正确；
C．由图像可知，汽车做匀加速过程的末速度为，根据牛顿第二定律可得
则汽车做匀加速运动的时间为
故C正确；
D．小米SU7从15m/s行驶450m时已达到最大速度，设行驶这450m所需时间为，根据动能定理可得
解得
故D正确。
故选BCD。
三、非选择题（本题共5小题，共56分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后结果的不能给分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）
11. 用如图甲所示的装置研究平抛运动。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在硬板上，钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点飞出，落在水平挡板MN上，由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点，在如图乙所示的白纸上建立以抛出点为坐标原点、水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系。
（1）以下是实验过程中的一些做法，其中合理的是 。
A. 斜槽轨道必须光滑且其末端水平
B. 需要用天平测量钢球的质量
C. 上下调节挡板时必须每次等间距移动
D. 应使钢球每次从斜槽上相同的位置由静止释放
（2）如图乙所示，根据印迹描出平抛运动的轨迹。在轨迹上取C、D两点，OC与CD的水平间距相等且均为x，测得OC与CD的竖直间距分别是y1和y2；重复上述步骤，测得多组数据，计算发现始终满足__________，由此可初步得出结论：平抛运动的水平分运动是匀速直线运动。
（3）如图丙所示，若实验过程中遗漏记录平抛轨迹的起始点，也可按下述方法处理数据：在轨迹上取A、B、C三点，AB和BC的水平间距相等且均为x，测得AB和BC的竖直间距分别是y1和y2，可求得钢球平抛的初速度大小为__________，A点距离抛出点的高度差为__________。（已知当地重力加速度为g，结果用y1、y2、x表示）
【答案】（1）D （2） （3）
【解析】
【小问1详解】
A．为了保证小球抛出后做平抛运动，安装斜槽轨道，使其末端保持水平，但斜槽不需要光滑，故A错误；
B．不需要测量钢球的质量，故B错误；
C．上下调节挡板时不需要每次等间距移动，故C错误；
D．为了保证每次小球抛出的初速度相同，每次小球必须在同一位置静止释放，故D正确。
故选D。
【小问2详解】
若平抛运动的水平分运动是匀速直线运动，则OC与CD所用时间相等，设为t，则有
所以
【小问3详解】
在轨迹上取A、B、C三点，AB和BC的水平间距相等且均为x，测得AB和BC的竖直间距分别是y1和y2，可知AB和BC所用时间相等，则
所以钢球平抛的初速度大小为
B点的竖直分速度为
则A点距离抛出点的高度差为
12. “用落体法验证机械能守恒定律”的实验装置如图所示。电磁打点计时器工作频率为50Hz。
（1）在本实验中，否能使用直流电源？__________（填“是”或“否”）；是否应该利用公式来求解瞬时速度？__________（填“是”或“否”）。
（2）实验中，先接通电源，再释放重物，得到下图所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC。已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T。设重物的质量为m。从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能变化量__________，动能变化量__________。
（3）该同学继续应用纸带上各点到起始点O的距离h，计算出相应点对应的速度v，以h为横轴、v2为纵轴作出了如下图所示的图线，当地重力加速度为g，该图线的斜率应为____________。
（4）某同学分析数据得出的实验结果发现：重物重力势能的减小量小于动能的增加量。对造成该实验结果的原因，可能是 。（填序号）
A. 交流电源的实际频率大于50Hz
B. 交流电源的实际频率小于50Hz
C. 先释放纸带，后接通电源
D. 存在空气阻力和摩擦阻力的影响
【答案】（1）否 否 （2）
（3） （4）BC
【解析】
【小问1详解】
在本实验中，打点计时器只能使用交流电源，不能使用直流电源；
不可以利用公式来求解瞬时速度，因为这样直接认为加速度为重力加速度，失去了验证的意义。
【小问2详解】
从打O点到打B点过程中，重物的重力势能变化量
打B点时，重物的速度为
则从打O点到打B点的过程中，重物的动能变化量为
【小问3详解】
根据机械能守恒可得
可得
可知图线的斜率应为。
【小问4详解】
A．交流电源的实际频率大于50Hz，则计算速度时，代入计算的时间偏大，使得速度测量值偏小，动能的增加量测量值偏小，则重物重力势能的减小量应大于动能的增加量，故A错误；
B．交流电源实际频率小于50Hz，则计算速度时，代入计算的时间偏小，使得速度测量值偏大，动能的增加量测量值偏大，则重物重力势能的减小量可能小于动能的增加量，故B正确；
C．先释放纸带，后接通电源，则打第一点时重物的初速度不为0，使得动能的增加量测量值偏大，则重物重力势能的减小量可能小于动能的增加量，故C正确；
D．存在空气阻力和摩擦阻力的影响，则重物重力势能的减小量有一部分转化为内能，则重物重力势能的减小量应大于动能的增加量，故D错误。
故选BC。
13. 动画片“熊出没”中有这样一个情节：某天熊大和熊二中了光头强设计的陷阱，被挂在了树上（如图甲），聪明的熊大想出了一个办法，让自己和熊二荡起来使绳断裂从而得救，其过程可简化如图乙所示，设悬点为O，离地高度为2L。两熊及整个装置可视为质点且总质量为m，绳长为L且保持不变，绳子能承受的最大张力为Fm=2mg，不计一切阻力，重力加速度为g，设熊大和熊二刚好在向右摆到最低点时绳子恰好断裂，求：
（1）熊大和熊二摆动到最低点时的速度；
（2）熊大和熊二落地点离O点的水平距离；
（3）熊大和熊二偏离竖直方向的最大偏角。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）熊大和熊二刚好在向右摆到最低点时绳子恰好断裂，根据牛顿第二定律可得
又
解得摆动到最低点时的速度为
（2）绳子断裂后，熊大和熊二做平抛运动，竖直方向有
水平方向有
联立解得熊大和熊二落地点离O点的水平距离为
（3）设熊大和熊二偏离竖直方向的最大偏角为，根据动能定理可得
解得
则
14. 2023年5月30日9时31分，我国自主研发的长征二号F遥十六运载火箭，搭载景海鹏、朱杨柱、桂海潮三名航天员的神舟十六号载人飞船，在酒泉卫星发射中心成功发射。神舟十六号飞船入轨后在停泊轨道（I）上进行数据确认，后择机经转移轨道（II）于当日16时29分与中国空间站组合体完成自主快速交会对接，其变轨过程可简化如下右图所示，已知空间站的轨道可近似看成距地面高度为h的圆轨道，其周期为T，停泊轨道近似看成轨道半径为地球半径的圆轨道，地球半径为R，引力常量G。求：
（1）地球的平均密度；
（2）飞船在P点点火加速后至少经历多长时间才能在Q点与空间站完成交会对接。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）根据
可得地球质量
地球平均密度
（2）根据开普勒第三定律
解得飞船在转移轨道上的周期
飞船在P点点火加速后在Q点与空间站完成交会对接所需的最短时间为
15. “品尝一碗面，记住一座城”，南阳市方城县第三届烩面文化旅游节于2024年4月3日在七峰山景区举办。七峰主峰是方城县的最高峰，游客可攀登九百九十九个台阶通往主峰山顶，而在主峰山脉旁有一条“七彩金龙”，它长约500米，身宽2尺，沿七峰主峰山脚直通山顶，巍峨雄壮，这便是七峰山“七彩云梯”。可以把“七彩云梯”的结构理想化为下图所示的倾斜传送带，假设下图中倾斜传送带AB之间的长度为500m，传送带与水平面的夹角为θ=30°，始终以v0=2m/s的速度顺时针匀速运动。小明同学（可视为质点）无初速度的坐到“七彩云梯”上，由主峰山脚到达山顶，假设小明的质量为50kg，与传送带间的动摩擦因数，重力加速度g取10m/s2，求：
（1）小明乘坐“七彩云梯”从主峰山脚到达山顶，用了多长时间；
（2）小明乘坐“七彩云梯”从主峰山脚到达山顶，系统摩擦产生的热量；
（3）电动机由于传送小明比空载时多输出的电能。
【答案】（1）250.4s；（2）300J；（3）125400J
【解析】（1）小明同学无初速度的坐到“七彩云梯”上时，根据牛顿第二定律可得
解得
，，
当二者达到共速后，由于
所以共速后，小明随传送带一起向上做匀速直线运动，有
所以
（2）匀加速阶段，传送带的位移大小为
所以摩擦生热为
（3）根据能量守恒可得，电动机由于传送小明比空载时多输出的电能为
代入数据解得