[物理][期中]河南省开封市五县联考2023-2024学年高一下学期4月期中试题(解析版)

这是一份[物理][期中]河南省开封市五县联考2023-2024学年高一下学期4月期中试题(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，3s等内容，欢迎下载使用。
考生注意：
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：必修第二册第五章至第八章第2节。
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题中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，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. 对做功的理解，下列说法正确的是（ ）
A. 功有大小有正负，则功是矢量
B. 力对物体所做的功等于力和路程的乘积
C. 物体的位移为零，该过程中外力对物体做功一定为零
D. 恒力与位移的夹角为锐角，则该恒力做正功
【答案】D
【解析】A．功是标量，只有大小没有方向，但有正功、负功之分，选项A错误；
B．由功的定义式：可知，一个力对物体做的功等于这个力的大小、物体位移大小及力和位移夹角的余弦三者的乘积，选项B错误：
C．物体在粗糙的水平面上绕行一周的过程中，物体的位移是零，摩擦力对物体做的功不等于零，选项C错误；
D．恒力与位移的夹角为锐角，由力对物体做功公式可知，则该恒力做正功，选项D正确。
故选D。
2. 关于图中物体的运动情况和受力情况，下列说法正确的是（ ）
A. 图甲，摩托车在水平路面拐弯时，车手受到重力、支持力、向心力的作用
B. 图乙，货物相对水平传送带始终静止，传送带速度越大，货物拐弯时所受的静摩擦力越大
C. 图丙，空间站离地高度为400~450km，宇航员在空间站中受地球的引力比在地面上时大
D. 图丁，过山车上的乘客在竖直圆轨道的最高点和最低点的向心加速度一定等大、反向、共线
【答案】B
【解析】A．向心力是效果力，不是真实存在的力，图甲，摩托车在水平路面拐弯时，车手受到重力、支持力作用，选项A错误：
B．图乙，货物相对传送带始终静止，货物拐弯时所受的静摩擦力提供向心力，由向心力公式可知，传送带速度越大，货物所需向心力也越大，静摩擦力就越大，选项B正确：
C．图丙，空间站离地高度为400~450km，由万有引力定律可得
R是地球半径，因此宇航员在空间站中受地球的引力比在地面上时小，选项C错误；
D．图丁，过山车上的乘客在竖直圆轨道的最高点和最低点时的速度大小一般不同，由向心加速度公式可知，速度越大，加速度越大，因此向心加速度大小不一定相等，选项D错误。
故选Ｂ。
3. “夸父一号”卫星运行在距地球表面约720公里的太阳同步晨昏轨道，下列关于“夸父一号”说法正确的是（ ）
A. 发射速度一定大于第二宇宙速度
B. 加速度小于地球同步卫星的加速度
C. 运行速度可能大于第一宇宙速度
D. 角速度大于地球同步卫星的角速度
【答案】D
【解析】A．“夸父一号”是地球卫星，发射速度小于第二宇宙速度，故A错误；
BD．根据
可知
因为“夸父一号”比地球同步卫星的轨道半径小，所以“夸父一号”的加速度大于同步卫星的加速度，角速度大于同步卫星角速度，故B错误，D正确；
C．“夸父一号”其运行半径大于地球半径，根据卫星运行速度
可知，运行速度小于第一宇宙速度，故C错误。
故选D。
4. 如图所示是一只半径为R的光滑半球形碗，现有一质量为m的物体由静止从碗口滑到碗底中心。重力加速度为g，则该过程中
A. 物体受到的合外力不变
B. 物体支持力的瞬时功率始终为零
C. 物体到达碗底中心时，重力的瞬时功率大于0
D. 物体到达碗底中心时，重力势能变化量为
【答案】B
【解析】A．碗的内壁对物体的支持力方向不断变化，则物体受到的合外力不断变化，选项A错误；
B．支持力始终与速度垂直，则支持力的瞬时功率始终为零，选项B正确；
C．物体到达碗底中心时，重力的瞬时功率等于0，选项C错误；
D．物体到达碗底中心时，重力势能变化量为，选项D错误。
故选B。
5. 景德镇传统圆器最重要的一道工序是做坯，即是依据最终的器型作出大致相应的坯体，来供后期制作印坯的时候使用。制作时将泥料放在陶车上，使其做匀速圆周运动，图中A、B、C三点到转轴的距离分别为3cm、1.5cm、6cm。已知陶车1min转过90圈，则下列说法正确的是（ ）
A. 陶车每秒转过的角度为
B. A、B、C三点的线速度之比为1：1：1
C. A、B、C三点的向心加速度之比为2：1：2
D. 陶车转速加快时，A、B两点线速度的比值变大
【答案】A
【解析】A．由已知陶车1min转过90圈，可知陶车的转动周期为
陶车的角速度为
陶车单位时间转过的角度为
故A正确；
B．由于坯体随陶车做匀速圆周运动，则A、B、C三点的角速度相同，由公式
可知线速度与圆周运动的半径成正比，则A、B、C三点的线速度之比
故B错误；
C．由公式
可知，在角速度相同的情况下，向心加速度与圆周运动的半径成正比，则A、B、C三点的向心加速度之比
故C错误；
D．陶车的转速加快时，A、B两点的角速度仍相同，则A、B两点的线速度之比仍为
故D错误。
故选A
6. 随着“碳中和、碳达峰”的提出，新能源汽车的发展日臻成熟，某新能源汽车生产厂家在测试汽车的性能时，司机驾驶汽车静止在平直的公路上，从t=0时刻开始汽车由静止开始以恒定的加速度启动，汽车的速度达到某值后保持该速度不变，假设汽车所受的阻力恒定。则下列能正确反映该过程汽车的输出功率关于时间变化规律的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】汽车从静止开始做匀加速直线运动，加速度一定，根据牛顿第二定律有
得出
汽车的功率为
故开始时P与t的图像是一条过原点的直线；当汽车达到最大功率时，据题意汽车运动状态立刻变为匀速，此时牵引力瞬间从变成，而速度没有突变，故汽车的功率变小且为恒定值，选项A正确，BCD错误。
故选A。
7. 图为汽车在水平路面上匀速行驶时车轮边缘上M点的运动轨迹。已知时刻M点与坐标原点O重合，车轮半径，汽车的速度，则（ ）
A. M点运动到最高点A时的速度为零
B. M点在OA与AB的平均速度大小相同
C. 最高点A坐标为
D. M点从O运动到B的时间为0.3s
【答案】B
【解析】A．M点运动到最高点A时的速度不为零，方向水平向右，故A错误；
B．由运动轨迹的对称性可知，OA段与AB段的位移大小和运动时间均相同，则M点在OA与AB的平均速度大小相同，故B正确；
C．M点的运动可看成匀速圆周运动与匀速直线运动的合成，则最高点A的纵坐标为
匀速圆周运动的周期为
O点运动至A点的时间为
最高点A的横坐标为
最高点A的坐标为，故C错误；
D．根据对称性，M点从O运动到B的时间为
故D错误。
故选B。
8. 如图所示，固定在水平面上光滑斜面的倾角，斜面长，宽，一小球（可视为质点）从顶端B处水平向左射入，沿图中轨迹到达斜面底端A点，重力加速度g取，则下列说法正确的是（ ）
A. 小球在斜面上运动的加速度大小为
B. 小球在B点的速度大小为4m/s
C. 小球从B运动到A的过程中速度、加速度不断变化
D. 小球从B运动到A的过程中，速度变化量大小为10m/s
【答案】BD
【解析】A．对小球受力分析，受到重力和斜面的支持力，根据牛顿第二定律，可得
解得
方向沿斜面向下，选项A错误；
B．小球从B到A做类平抛运动，设球从B点水平射入时的速度为，从B运动到A所用时间为t；水平方向有
沿斜面向下方向有
联立解得
选项B正确；
C．小球从B运动到A的过程中，速度不断变化，加速度不变，选项C错误；
D．小球从B运动到A的过程中，速度变化量为
选项D正确。
故选BD。
9. 地球、火星绕太阳运动的轨道均可看成圆轨道，轨道半径之比为。现要从地球向火星发射一飞行器，其离开地球运动到火星的过程绕太阳运动的轨道为椭圆，且在该轨道的远日点被火星俘获，如图所示，则该飞行器（ ）
A. 发射速度小于11.2km/s
B. 离开地球运动到火星的过程速度逐渐增大
C. 到达火星时，地球在飞行器与太阳连线下方
D. 绕太阳的运行周期小于火星绕太阳的运行周期
【答案】CD
【解析】A．该卫星的发射速度要大于地球的第二宇宙速度11.2km/s才能摆脱地球引力，选项A错误；
B．飞行器脱离地球运动到火星的过程，绕太阳运动，由开普勒第二定律可知，飞行器与太阳中心的连线（逐渐变长）在相同时间内扫过的面积相同，则从离开地球运动到火星的过程飞行器速度逐渐减小，选项B错误；
C．设地球绕太阳运动的轨道半径为，结合题图和题述可知，飞行器的轨道半长轴
由开普勒第三定律可知飞行器与地球绕太阳运动的周期之比为
则飞行器运动半个周期时，地球逆时针转过的角度大于小于，由题图可知，飞行器到达火星时，地球在飞行器与太阳连线下方，选项C正确；
D．飞行器的轨道半长轴小于火星的轨道半径，根据开普勒第三定律可知，飞行器的周期小于火星的公转周期，选项D正确。
故选CD。
10. 如图甲所示，质量均为m的两个滑块A、B用不可伸长的轻绳相连，放在水平转盘上，初始状态绳子松弛。已知两物块与转盘之间的动摩擦因数均为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为g。现让转盘从静止缓慢增加转速。两物块所受摩擦力随角速度平方的变化图像如图乙所示，取摩擦力由B指向A为正方向，下列说法正确的是（ ）
A. 乙图中b对应B物块所受摩擦力随角速度平方的变化图像
B. A、B两物块到转盘圆心的距离为
C.
D. 当时，绳子的张力大小为
【答案】ABC
【解析】A．转盘角速度开始从静止加速转动，A、B两物块靠静摩擦力提供向心力，A受摩擦力向右，B受摩擦力向左，由图乙可知b图像为B物块所受摩擦力随角速度平方的变化图像，故A正确；
B．当B达到最大静摩擦力时有
此时对A物块，有
联立上述两式可解得
，
故B正确；
CD．设绳子拉力为T，A做圆周运动的半径为r，B做圆周运动的半径为2r，当时，对B有
对A有
解得
当时，对A有
联立以上各式可解得
，
可得
故C正确，D错误。
故选ABC。
二、实验题（本题共2小题，共14分）
11. 如图所示的装置为向心力演示器，可以探究向心力大小与哪些因素有关。匀速转动手柄1，可以使变速塔轮2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动，槽内的小球也随着做匀速圆周运动。使小球做匀速圆周运动的向心力由横臂6的挡板对小球的支持力提供。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7下降，从而露出标尺8。根据标尺8上露出的红白相间等分标记，可以粗略计算出两个球所受向心力的比值。
（1）在研究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时，我们主要用到了物理学中______。（填正确答案标号）
A. 理想实验法B. 等效替代法C. 控制变量法
（2）通过本实验可以得到的结论有______。（填正确答案标号）
A. 在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度成反比
B. 在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比
C. 在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度成正比
D. 在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成反比
（3）在一次实验中，一同学把两个质量相等的小球分别放在两个卡槽内，将皮带连接在左、右塔轮半径之比为2:1的塔轮上，实验中匀速转动手柄1时，得到左、右标尺露出的等分格数之比约为1:2，则左、右两小球做圆周运动的半径之比为______。
【答案】（1）C （2）B （3）2:1
【解析】
【小问1详解】
研究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时，在研究某两个物理量时，需要确保其它物理量一定，可知，实验采用了控制变量法。
故选C。
【小问2详解】
AC．根据向心力的公式
可知，在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度的平方成正比，故AC错误；
B．根据向心力的公式
在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比，故B正确；
D．根据向心力的公式
在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成正比，故D错误。
故选B。
【小问3详解】
左右两塔轮属于皮带传动，其线速度大小相同，而半径之比为2:1，根据线速度与角速度之间的关系有
可得两个塔轮转动角速度之比为
而根据题意可知
则可得
12. 高中课外兴趣小组在做“研究平抛物体的运动”实验中，准备了以下实验器材：图钉、铅笔、弧形斜槽、小球、薄木板、铁架台、重垂线。
（1）实验过程还需要下列器材中的______。（填正确答案标号）
A. 刻度尺B. 天平C. 白纸D. 秒表
（2）图甲是“研究平抛物体的运动”的实验装置简图，关于实验中的操作及要求，下列说法正确的是______。（填正确答案标号）
A. 斜槽轨道末端可以不水平B. 斜槽轨道不必光滑
C. 本实验不需要平衡摩擦力D. 小球每次不用从斜槽上同一高度释放
（3）小球离开斜槽末端后，在水平方向上做的是______。（填正确答案标号）
A. 匀速直线运动B. 匀变速直线运动
C. 变加速直线运动D. 曲线运动
（4）如图乙所示，为一次实验记录中的一部分，图中背景方格的边长表示实际长度。从图像上分析，记录间隔______：小球做平抛运动的水平初速度大小是______，小球从抛出运动到点时，已经在空中飞行了______s。（此问取）
【答案】（1）AC （2）BC （3）A （4）0.04 0.6 0.08
【解析】
【小问1详解】
除所给器材外，还需要白纸，并且需要刻度尺测量距离。由于实验不需要测量小球的质量以及运动的时间，所以不需要天平、秒表。
故选AC。
【小问2详解】
A．为了保证小球离开斜槽轨道后做平抛运动，需调节使斜槽轨道的末端水平，故A错误；
BD．为了保证小球每次平抛的初速度大小相等，应使小球每次均从斜槽的同一位置由静止开始下滑，以保证每次克服阻力做功相同，斜槽不需要光滑，故B正确D错误；
C．本实验中不需要平衡摩擦力，故C正确。
故选BC。
【小问3详解】
小球离开斜槽末端后，在水平方向上不受力的作用，做的是匀速直线运动。
故选A。
【小问4详解】
（4）竖直方向上有
解得
小球做平抛运动的水平初速度大小是
小球到点时，竖直方向上的速度为
飞镖到点时，已经在空中飞行了的时间为
三、计算题（本题共3小题，共计40分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
13. 我国拥有全球领先的无人机技术，无人机具有广泛的应用前景。当洪涝灾害发生时，可以利用无人机运送救灾物资。一架无人机以的速度水平匀速飞行，正准备向受灾人员空投急救用品，急救用品的底面离水面高度。不计空气阻力，重力加速度大小取。
（1）为了使投下的急救用品落在指定地点，无人机应该在离指定地点水平距离多远的地方进行投放？
（2）投放的急救用品落到水面时的速度大小为多少？
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）设无人机投放点到指定地点的距离为，由平抛运动规律有
，
解得
（2）急救用品落到水面上时，竖直方向上
速度大小
解得
14. 九重之际向天问，天宫掠影惊苍穹。“天宫”空间站中三名宇航员正环绕地球运行，与此同时，“天问”探测器在环绕火星运行，假设它们的运行轨道都是圆轨道，地球与火星的质量之比为p，“天宫”与“天问”的轨道半径之比为q。求：
（1）“天宫”空间站与“天问”探测器运行周期之比；
（2）“天宫”空间站与“天问”探测器环绕速度之比；
（3）“天宫”空间站与“天问”探测器加速度之比。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）由万有引力提供向心力可得
得
则有
（2）由万有引力提供向心力可得
解得
则有
（3）根据牛顿第二定律可得
解得
则有
15. 游乐场中的大型娱乐设施旋转飞椅的简化示意图如图所示，圆形旋转支架半径为，悬挂座椅的绳子长为，游客坐在座椅上随支架一起匀速旋转时可将其和座椅组成的整体看成质点，旋转飞椅以角速度匀速旋转时，绳子与竖直方向的夹角为，不计绳子的重力，重力加速度为。
（1）旋转飞椅以角速度匀速旋转时，分析角速度与夹角的关系（关系式用、g、R、l、等符号表示）；
（2）当旋转飞椅以最大角速度旋转时，绳子与竖直方向的夹角，求圆形旋转支架边缘游客运动的线速度大小（，计算结果可用根式表示）；
（3）为防止游客携带的物品掉落伤人，需以支架的轴心为圆心修建圆形栅栏，圆形栅栏的半径为，求旋转飞椅角速度最大时，绳子悬点到地面的垂直距离H。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）游客和座椅组成的整体受到绳子拉力和重力作用做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律可得
解得
（2）当旋转飞椅以最大角速度旋转时，绳子与竖直方向的夹角，根据牛顿第二定律可得
解得
（3）游客携带的物品掉落后做平抛运动，物品的落点在以轴心为圆心的一个圆周上，竖直方向有
平抛运动的水平距离为
由数学知识有
联立解得