[物理][期中]河南省开封市五县联考2023-2024学年高一下学期6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6月期中试题(解析版)，共16页。试卷主要包含了选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

一、选择题（本题共10个题，共44分。其中1—6题是单选，每题4分；7—10是多选，每题5分，多选题有两个或两个以上选项正确，全部选对得5分，选对但不全的得3分，有错选或不答的得0分）
1. 下列运动过程机械能不守恒的是（ ）
A. 物体做平抛运动
B. 物体沿竖直方向做匀速直线运动
C. 物体做自由落体运动
D. 物体沿固定的光滑斜面下滑
【答案】B
【解析】A．做平抛运动的物体只有重力对其做功，所以机械能守恒，故A项不符合题意；
B．物体沿竖直方向做匀速运动，则物体受重力和一个竖直向上，大小与重力相等的外力，其运动过程，因为匀速运动，所以其动能不变，重力做功，即重力势能变化。物体的机械能等于物体的动能加上物体的势能，所以其机械能不守恒，故B项符合题意；
C．做自由落体的物体，其只有重力做功，所以机械能守恒，故C项不符合题意；
D．沿固定的光滑斜面下滑的物体，只有重力做功，所以机械能守恒，故D项不符合题意。
故选B。
2. 小车在水平地面上沿轨道从左向右运动，动能一直增加。如果用带箭头的线段表示小车在轨道上相应位置处所受合力，下列四幅图可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】AB．小车做曲线运动，所受合外力指向曲线的凹侧，故AB错误；
CD．小车沿轨道从左向右运动，动能一直增加，故合外力与运动方向夹角为锐角，C错误，D正确。
3. 如图甲是滚筒式洗衣机。洗衣机脱水完成前的某段时间内，可认为水已脱干，衣物紧贴着滚筒壁在竖直平面内做匀速圆周运动，如图乙所示。若一件小衣物在此过程中随滚筒转动经过最高位置a、最低位置c、与滚筒圆心等高位置b、d，则该件小衣物在（ ）
A. 衣物a、b、c、d四点的线速度相同
B. 衣物在整个运动过程中所受的合外力不变
C. 衣物在c位置对滚筒壁的压力大小等于重力
D. 衣物在b、d位置对滚筒壁的压力大小相等
【答案】D
【解析】A．小衣物在a、b、c、d位置的线速度大小相等，但方向不同，故A错误；
B．衣物在整个运动过程中所受的合外力大小不变，但方向一直在变，故B错误；
C．c点时根据牛顿第二定律可知
结合牛顿第三定律可知，衣物在c位置对滚筒壁的压力大于重力，故C错误；
D．在b、d两位置受到的摩擦力方向都竖直向上，与重力平衡，方向相同，故D正确。
故选D。
4. 如图是梁同学做引体向上的示意图。若每次完整的引体向上分为身体“上引”（身体由静止开始从最低点升到最高点）和“下放”（身体从最高点回到最低点的初始状态）两个过程，单杠在整个过程中相对地面静止不动，下列说法正确的是（ ）
A. 单杠对双手的弹力是由于梁同学的手发生了弹性形变产生的
B. 一次完整的引体向上过程中，梁同学的机械能守恒
C. “上引”过程中，单杠对梁同学不做功
D. “下放”过程中，单杠对梁同学做负功
【答案】C
【解析】A．单杠对双手弹力是由于单杠发生了弹性形变产生的，故A错误；
B．一次完整的引体向上过程中，梁同学有消耗自身的内能，故其机械能不守恒，故B错误；
CD．“上引”过程中，单杠对梁同学的作用力向上，但该力作用下手没有发生位移，故单杠对梁同学不做功，同理“下放”过程中，单杠对梁同学也不做功，故C正确，D错误。
故选C。
5. 如图所示是北斗导航系统中部分卫星的轨道示意图，已知P、Q、M三颗卫星均做匀速圆周运动，其中P是地球同步卫星，则（ ）
A. 卫星Q不可能相对地面静止
B. 卫星P的周期等于卫星M的周期
C. 卫星P的线速度大小等于卫星M的线速度大小
D. 地球对卫星P的引力一定小于地球对卫星M的引力
【答案】A
【解析】A．据万有引力提供向心力
可得
卫星P的轨道半径等于卫星Q的轨道半径，则卫星P的角速度大小等于卫星Q的角速度大小，但两者的绕行方向不一致；P相对地球静止，所以Q相对地球运动，故A正确；
B．根据万有引力提供向心力得
可得
卫星P的轨道半径大于卫星M的轨道半径，卫星P的周期大于卫星M的周期，故B错误；
C．根据万有引力提供向心力得
可得
卫星P的轨道半径大于卫星M的轨道半径，则卫星P的线速度大小小于卫星M的线速度大小，故C错误；
D．卫星P、卫星M质量大小未知，无法比较地球对卫星P和地球对卫星M的引力大小，故D错误。
故选A。
6. 如图（甲）所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复，通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一过程弹簧弹力F随时间t变化的图像如图（乙）所示，则（ ）
A. 时刻小球动能最大
B. 从的过程中，小球的动能先增大后减小
C. 从的过程中，小球的动能一直在增大
D. 段时间内，小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能
【答案】B
【解析】A．小球落到弹簧表面后，开始压缩弹簧，此后弹簧的弹力开始增大，小球受到的合力减小，但方向仍然向下，当重力等于弹力时合力为零，速度达最大，故时刻小球动能没有达到最大，故A错误；
B．这段时间内，弹簧处于开始压缩到达到最大压缩量的过程，小球受到的弹力开始时小于重力，后来大于重力，所以小球的动能先增大后减小，在时刻小球的动能是0，故B正确；
CD．这段时间内，小球的弹力从最大开始减小，说明小球在由最低点上升，小球受到的弹力开始时大于重力，小球向上做加速运动，后来小于重力，小球做减速运动，所以小球的动能先增大后减小，小球增加的动能变化量等于弹簧减少的弹性势能与增加的重力势能之和，选项CD错误。
故选B。
7. 如图所示，质量为的物体在水平拉力作用下，从静止开始沿光滑水平面向右运动，则4s内拉力F所做的功W及其平均功率分别为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】BC
【解析】物体的加速度为
4s内的位移为
4s内拉力F所做的功
平均功率
故选BC。
8. 皮带传送在生产和生活中有着广泛应用，一电动机带动传送带始终以的速率运动，传送带两端A、B间的距离。工作时，机器手臂将一个工件无初速度放到A点，当该工件刚离开B点时，机器手臂将下一个工件放到A点，之后不断重复此过程。已知每个工件的质量，与传送带间的动摩擦因数均为，工件可视为质点且不发生滚动，重力加速度g取。从第一个工件放到A点开始计时，则（ ）
A. 工件在传送带上一直做匀加速直线运动
B. 工件在传送带上匀加速阶段的加速度为
C. 每个工件在传送带上运动的时间为1.5s
D. 电动机多消耗的电能等于工件增加的动能
【答案】BC
【解析】B．据牛顿第二定律可得
解得工件在传送带上匀加速阶段的加速度为
B正确；
AC．工件在传送带上先做匀加速直线运动后做匀速运动，工件加速时间和位移分别为
工件匀速运动的时间为
故每个工件在传送带上运动的时间为
A错误，C正确；
D．电动机多消耗的电能等于工件增加的动能与摩擦生热之和，选项D错误。
故选C。
9. 如图甲所示，一物块以一定初速度冲上倾角为30°的固定斜面。物块在斜面上运动的过程中，其动能与运动路程s的关系如图乙所示。已知物块所受的摩擦力大小恒定，g取。下列说法正确的是（ ）
A. 物块质量为0.7kg
B. 物块所受摩擦力大小为0.7N
C. 0—20m过程中，物块克服摩擦力做功为10J
D. 0—10m过程中与10m—20m过程中物块所受合力之比为4∶3
【答案】ACD
【解析】AB.物块在沿斜面向上运动中，由动能定理可得
物块在沿斜面向下滑运动中，由动能定理可得
代入数据联立解得
故A正确，B错误；
C.0～20m过程中，物块克服摩擦力做功为
故C正确；
D.0～10m过程中物块所受合外力为
10m～20m过程中物块所受合力
则有合力之比为
故D正确。
故选ACD。
10. 如图所示，一质量为M长为l的木板静止在光滑水平桌面上，另一质量为m的小物块（可视为质点）从木板上的左端以速度开始运动。已知物块与木板间的滑动摩擦力大小为f，当物块从木板右端离开时（ ）
A. 木板的动能一定等于fl
B. 木板的动能一定小于fl
C. 物块的动能一定等于
D. 物块的动能一定小于
【答案】BD
【解析】AB．画出物块与木板运动示意图和速度图像。
对物块，由动能定理
对木板，由动能定理
根据速度图像面积表示位移可知
且
故
故A错误，B正确；
CD．对系统，由能量守恒定律
物块动能
故C错误，D正确。
故选BD。
二、实验题（本题共2个小题，11题8分，12题8分，共16分。）
11. 杲同学用如图所示的装置“探究物体做圆同运动的向心力大小与半径、线速度、质量的关系”。用一根细线系住小钢球，另一端连接在固定于铁架台，上端的力传感器上，小钢球静止于A点，将光电门固定在A点的正下方靠近A点处。在小钢球底部竖直地粘住一片宽度为d的遮光条（质量不计，长度很小），小钢球的质量为m，重力加速度为g。将小钢球竖直悬挂，测出悬点到小钢球球心之间的距离，得到小钢球运动的半径为R。
（1）将小钢球拉至某一位置静止释放，读出小钢球经过A点时力传感器的读数F及遮光条的挡光时间为，则小钢球通过A点时的速度大小可视为___________m/s。
（2）从动力学角度小钢球通过A点时的向心力大小为___________（用F、m、g表示），将其计算的结果与向心力公式计算的结果进行比较。
（3）改变小钢球释放的位置，重复实验，比较发现总是略小于，分析表明这是系统造成的误差，该系统误差的可能原因是___________。
A.小钢球的质量偏大 B.小钢球的初速度不为零
C.总是存在空气阻力 D.小钢球速度的测量值偏大
（4）小钢球从静止释放位置运动到A点的过程中，重力做功的功率___________。
A.一直增大 B.一直减小 C.先增大后减小 D.先减小后增大
【答案】（1） （2） （3）D （4）C
【解析】（1）由光电门的原理可知，其通过光电门的瞬时速度为
（2）在小钢球到达A点时，对其进行受力分析，小钢球受重力和绳子的拉力，并且由这两个力的合力提供向心力，所以其向心力为
（3）向心力的计算公式
由上述公式可知，若偏大，则可能原因是小钢球的速度测量偏大，故ABC错误，D正确。
故选D。
（4）初始时，小球静止，没有速度，根据公式
可知，初始时重力的功率为零，到达A点时，小球在竖直方向上没有速度，故其重力的功率也为零，而在下落过程中，存在竖直方向的速度，即下落过程中重力功率不为零，由上述分析可知，重力的功率先增大后减小。故ABD错误，C正确。
故选C。
12. 同学用让重锤自由下落的方法进行“验证机械能守恒定律”的实验。实验装置如图所示。试回答以下问题：
（1）除带夹子的重锤、纸带铁架台（含夹子）、打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还需要使用的器材是______（选填选项前字母）。
A. 低压直流电源B. 天平（含砝码）C. 低压交流电源D. 刻度尺
（2）实验过程中他们进行了如下操作，其中操作不当的步骤是_____（选填选项前字母）。
A. 将打点计时器竖直固定在铁架台上
B. 先释放纸带，后接通电源
C. 在纸带上选取适当的计数点，并测量计数点间的距离
D. 根据测量结果分别计算重锤下落过程中减少的重力势能及增加的动能
（3）甲同学按照正确的实验步骤操作后，选出一条纸带如图所示，其中O点为打点计时器打下的第一个点，为三个计数点，用刻度尺测得，，，在计数点A和B、B和C之间还各有一个点。打点计时器打点的周期为0.02s，当地重力加速度为，经过B点时的速度大小为______m/s。（结果保留两位有效数字）
（4）某同学根据另一纸带算出相关各点的速度v，量出下落的距离h，以为纵轴，以h为横轴画出的图线如图所示，由图象可知机械能损失占机械能的______%（结果保留两位有效数字）。由此数据可以得出结论，在误差允许的范围内，机械能损失可忽略不计，重力势能减少量等于功能增加量，机械能守恒。
【答案】（1）CD （2）B （3）1.9 （4）4.1
【解析】
【小问1详解】
需要交流电源为打点计时器供电，需要刻度尺测量点迹间的距离，不需要测出质量，故不需要天平。
故选CD。
【小问2详解】
A．将打点计时器竖直固定在铁架台上，符合实验操作要求，故A正确，不符合题意；
B．为充分利用纸带，应先接通电源，后释放纸带，故B错误，符合题意；
C．在纸带上选取适当的数据点，并测量数据点间的距离，符合实验操作要求，故C正确，不符合题意；
D．根据测量结果分别计算重锤下落过程中减少的重力势能及增加的动能，符合实验要求，故D正确，不符合题意。
故选B。
【小问3详解】
根据题意，相邻计数点间时间间隔为
经过B点时速度大小为
【小问4详解】
根据动能定理有

故物体下落加速度
机械能损失占机械能的
三、计算题（本题共3个小题，13题12分，14题14分，15题14分，共40分。）
13. 图甲为“海洋和谐号”游轮，它是目前世界上最大的游轮，假设其总质量，发动机额定输出功率，某次航行过程中，“海洋和谐号”游轮从静止开始在海面上做直线运动，其加速度—时间图像如图乙所示，在时，发动机输出功率达到额定输出功率，此后保持不变假设航行过程中所受阻力恒定不变，求：
（1）游轮航行过程中所受的阻力大小；
（2）游轮行驶的最大速度
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）由图像可知，在内，游轮的加速度，在时游轮的速度
由牛顿第二定律有
又，解得
（2）当游轮达到最大速度时，则有
又

解得
14. 智能呼啦圈轻便美观，深受大众喜爱。如图甲，腰带外侧带有轨道，将带有滑轮的短杆穿入轨道，短杆的另一端悬挂一根带有配重的轻绳，其简化模型如图乙所示。可视为质点的配重质量为，绳长为，悬挂点P到腰带中心点O的距离为，水平固定好腰带，通过人体微小扭动，使配重随短杆做水平匀速圆周运动，绳子与竖直方向夹角为，运动过程中腰带可看成不动。重力加速度取，，，求：
（1）配重运动的半径以及向心力大小；
（2）配重的角速度；
（3）若轻绳所能承受的最大拉力为，则配重的角速度不能超过多少？
【答案】（1），；（2）；（3）
【解析】（1）根据图乙，由几何关系可知，配重运动的半径为
对配重受力分析，如图所示

由于配重随短杆做水平匀速圆周运动，配重所受合力提供向心力，方向指向轴线，则有
（2）根据题意，由公式可得，配重的角速度为
（3）由（2）的受力分析图可知，竖直方向上，由平衡条件有
当绳子拉力达到最大值时，有
此时绳子与竖直方向夹角为
则配重运动的半径变为
由牛顿第二定律有
解得
即配重的角速度不能超过。
15. 如图所示，水平面AB（摩擦因数为0.3，长度）与竖直面内的半圆形导轨在B点相接，导轨半径为。一个质量为的物块（可视为质点）将弹簧压缩至A点后由静止释放，在弹力作用下物块获得某一向右速度后脱离弹簧，当它经过B点进入导轨瞬间对导轨的压力为其重力的7.25倍，之后向上运动恰能完成半个圆周运动到达C点。（）试求：
（1）物块运动到B点和C点时速度分别是多少？
（2）弹簧开始时的弹性势能是多少？
（3）物块从B点运动至C点克服阻力做的功？
【答案】（1），；（2）；（3）
【解析】（1）物块在B点时
解得
物块在C点时
解得
（2）在物体从A点到B点的过程中，根据能量转化，弹簧的弹性势能
解得
（3）物块从B点运动到C点，有动能定理得
解得