梅河口市第五中学2023-2024学年高一下学期期中考试物理试卷(含答案)

这是一份梅河口市第五中学2023-2024学年高一下学期期中考试物理试卷(含答案)，共14页。试卷主要包含了单选题，多选题，计算题，实验题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．下列说法中正确的是( )
A.平抛运动即被抛出的物体所做的运动
B.牛顿做了大量的实验，从而发现了万有引力定律
C.做圆周运动的物体，其所受合外力不一定指向轨迹圆的圆心
D.以牛顿运动定律为基础的经典力学是大到宏观宇宙小到分子、原子都普遍适用的基本物理学规律
2．如图所示，在盛满清水竖直放置的玻璃管内，红烛块可沿玻璃管匀速上升。若当红烛块沿玻璃管匀速上升的同时，玻璃管水平向右由静止开始做匀加速直线运动，则红烛块相对地面的运动轨迹可能为( )
A.B.C.D.
3．体验式学习是一种非常有效的学习方法。如图所示，某同学按照课本“做一做”的建议对向心力进行了亲身感受：他用一段细绳一端系一小沙袋，另一端握在手中，将手举过头顶，使沙袋在水平面内做匀速圆周运动。关于该实践活动，下列说法中正确的是( )
A.沙袋做匀速圆周运动的半径一定等于沙袋与“握点”间的绳长
B.沙袋做匀速圆周运动的向心力即手通过绳对沙袋的拉力
C.当沙袋及沙袋与“握点”间的绳长保持不变时，能感觉到拉力随沙袋做圆周运动的速度的增大而增大，这说明向心力与线速度成正比
D.若沙袋及沙袋与“握点”间的绳长保持不变，当沙袋的速度增大时，沙袋所受向心力及绳受到的拉力均增大
4．如图所示，一位同学在篮球场上进行定点罚球投篮训练，已知罚球线距篮筐的水平距离为4.6m。某次投球，篮球的抛出点B位于罚球线的正上方，与篮筐的边缘A点的竖直高度差为，篮球恰好沿水平方向擦着篮筐边缘A点进入篮筐。若篮球可视为质点，不计空气阻力，重力加速度g取，则下列说法正确的是( )
A.在空中篮球的速度变化的越来越慢
B.篮球被推出时速度的竖直分量大小为
C.篮球擦着篮筐边缘A点前瞬间的速度大小为
D.设篮球被抛出时的速度方向与水平面的夹角为θ，则
5．如图所示，a为地球赤道上的物体，b为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星，c为地球同步卫星。关于a、b、c做匀速圆周运动的说法的正确的是( )
A.向心力关系为B.周期关系为
C.向心加速度的大小关系为D.线速度的大小关系为
6．太阳系各行星几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动，当地球恰好运动到某地外行星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线的现象，天文学称为“行星冲日”。已知地球及各地外行星绕太阳运动的轨道半径如下表所示，则哪颗地外行星相邻两次冲日的时间间隔最短( )
A.火星B.木星C.天王星D.海王星
7．“双星系统”是由两颗相距较近的恒星组成，每个恒星的线度（个头大小）远小于两个星体之间的距离，而且双星系统一般远离其他天体。质量分别为的两颗星球组成的双星，相距L，在相互之间的万有引力作用下绕连线上的O点做匀速圆周运动。下列说法中正确的是( )
A.的线速度是B.的轨道半径是
C.的周期是D.的角速度是
二、多选题
8．潜艇从海水的高密度区驶入低密度区，浮力急剧减小的过程称为“掉深”。如图甲所示，某潜艇在高密度区水平方向向右做匀速直线运动，时，该潜艇开始“掉深”，潜艇“掉深”后其竖直方向的速度随时间t变化的图像如图乙所示，水平速度始终保持不变。下列说法正确的是( )
A.内潜艇做直线运动
B.内潜艇做曲线运动
C.内潜艇竖直方向上的位移大小为300m
D.内潜艇的速度变化量大小为20m/s
9．如图甲所示，质量为2kg的物块在水平恒力F的作用下由静止开始在粗糙地面上做直线运动，经0.6s撤去F，物块运动的速度一时间（）图像如图乙所示，则下列说法正确的是( )
A.恒力F的大小为24N
B.物块与地面间的动摩擦因数为0.8
C.物块在0.7s时的加速度大小为
时物块的速度大小为0.8m/s
10．如图所示，三个物体放在可绕竖直转轴转动的水平圆台上，已知的质量分别为3m、2m，m，离转轴的距离均为R，C离转轴的距离为2R，与圆台间的动摩擦因数均为μ，B与圆台间的动摩擦因数为，各接触面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为g。当圆台旋转的角速度由0开始缓慢增大时，不考虑物体相对于圆台滑动后可能出现的碰撞，下列说法正确的是( )
A.物体均未发生相对滑动前，C的向心加速度最大
B.物体均未发生相对滑动前，C的向心力最大
C.当圆台旋转的角速度为时，只有A仍相对于圆台静止
D.随着圆台角速度的增大，C比B先开始相对于圆台滑动
三、计算题
11．我国计划在2030年前实现载人登月，设宇航员乘坐嫦娥号载人登月飞船来到月球先做近月飞行，测得飞行的速度大小为v，在月球表面着陆后，宇航员将一个铁球从h高处由静止释放，测得经过t时间铁球落到月球表面，已知万有引力常量为G，求：
（1）月球表面的重力加速度g；
（2）月球的半径R。
12．某连队举行匍匐投弹比赛，即人匍匐在倾角的山坡脚下向山坡上投掷手榴弹。某战士投掷后，手榴弹落在山坡上的D点，到达D点时速度恰好沿水平方向，测得AD长为L，重力加速度大小为g，忽略战士的投弹高度（可认为手榴弹从斜面底端投出），不计空气阻力，，，求：
（1）手榴弹在空中运动的时间；
（2）手榴弹到达D点时速度大小；
（3）手榴弹出手时的速度大小v及出手速度与水平方向夹角的正切值。
13．如图1所示，在静止的水平转盘上沿某条直径放置有两个小物块A和B。间用一恰好伸直的轻绳连接，且知到圆盘中心的距离分别为和，的质量分别为和，与转盘间的动摩擦因数均为。若使转盘绕竖直转轴做匀速圆周运动，且不断改变做匀速圆周运动的角速度，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取，求：
（1）绳上开始产生张力时，转盘的角速度的大小；
（2）当转盘的角速度为时，依然相对转盘保持静止，此时A所受摩擦力的大小及方向；
（3）当开始相对转盘滑动时，转盘的角速度为多大？并在图2所给的坐标系中分别画出从静止开始到角速度达到的过程中所受摩擦力和与转盘角速度的平方的关系图线（取指向圆心的方向为力的正方向）。
四、实验题
14．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__________.
15．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8mm.从图像上分析，记录间隔______s：小球做平抛运动的水平初速度大小是______m/s，小球从抛出运动到B点时，已经在空中飞行了______s.（此问g取）
参考答案
1．答案：C
解析：A.平抛运动即被水平抛出，只受重力的物体所做的运动，故A错误;B.牛顿通过理论研究，从而发现了万有引力定律，故B错误;C.做变速圆周运动的物体，其期所受合外カ不指向轨迹圆的圆心，故C正确;D.以牛顿运动定律为基础的经典力学是只适用宏观低速，不适用微观高速，故D错误，故选C。
2．答案：A
解析：合速度的方向与合(合加速度)的方向不在同一条直线上时，物体将做曲线运动，且轨迹夹在速度与合力方向之间，轨迹的凹向大致为合力的方向。蜡块的合速度方向斜向右上方，合加速度方向水平向右，不在同一直线上，轨迹的凹向大致为合力的方向，由于开始水平向右的速度为零，故轨迹开始偏向竖直向上方向后逐渐偏向右侧。故选A。
3．答案：D
解析：AB.依题意，沙袋在水平面内做匀速圆周运动，受自身重力和细绳拉力作用，沙袋所受合力即拉力沿半径方向的分力提供向心力。拉力的竖直分力与重力平衡，绳子不是水平的，匀速圆周运动的圆心在“握点”下方。沙袋做匀速圆周运动的半径一定不等于沙袋与“握点”间的绳长，故AB错误;C.设绳子与竖直方向的夹角为θ，根据牛顿第二定律有，解得，可知当沙袋及沙袋与“握点”间的绳长保持不变时当沙袋做圆周运动的速度增大时，绳子与竖直方向的夹角变大，沙袋所受的向心力增大，则拉力的水平分力增大，又竖直方向上拉力的分力与小球的重力大小相等，由，可知绳子拉力增大，故C错误;D.设绳子与水平方向夹角为θ，根据牛顿第二定律有，得，若沙袋质量及沙袋做圆周运动的角速度保持不变，当沙袋与“握点”间的绳长增加时，0应该变大，沙袋所受的向心力增大，由平衡条件有绳子拉力为，可知绳子拉力增大。故D正确。故选:D。
4．答案：C
解析：A.依题意，在空中篮球做斜上抛运动，其加速度为重力加速度，由，可知篮球的速度变化保持不变。故A错误;B.篮球的运动，可以分解成冰平方向的匀速直线运动和竖直方向的竖直上抛运动，可得，解得篮球被推出时速度的竖直分量大小为，故B错误;C.根据，解得，则篮球擦着篮筐边A点前瞬间的速度大小为，故C正确;D.设篮球被抛出时的速度方向与水平面的夹角为θ，则，故D错误。故选C。
5．答案：D
解析：
6．答案：D
解析：设相邻两次冲日的时间间隔为t，根据，解得，则行星做圆周运动的周期T越大，则相邻两次冲日的时间间隔最短;而根据开普勒第三定律,海王星的轨道半径最大，则周期最大，则海王星相邻两次冲日的时间间隔最短。故选D。
7．答案：C
解析：
8．答案：BC
解析：A.0~10s内潜艇水平方向做匀速运动，竖直方向做匀加速运动，可知合运动为曲线运动，选项A错误;B.20s~30s内潜艇水平方向做匀速运动，竖直方向做匀减速运动，则合运动为曲线运动，即潜艇做曲线运动，选项B正确;C.由图像可知，0~30s内潜艇竖直方向上的位移大小为，选项C正确;D.20s~30s内潜艇水平速度不变，竖直速度变化量大小为10m/s，则潜艇的速度变化量大小为10m/s选项D错误。故选BC。
9．答案：AB
解析：BC、由图乙可知，撤去恒力后，物块做匀减速运动的加速度大小为，根据牛顿第二定律可得，解得物块与地面间的动摩擦因数为，故B正确，C错误;A、由图乙可知，物块做匀減减速运动的加速度大小为，根据牛顿第二定律可得，解得恒力F的大小为，故A正确;D.撤去恒力后，物块做匀减速运动到停下来所用时间为，可知物块在0.9s时已经处于静止状态，则1.0s时物块的速度大小为0，故D错误。故选AB。
10．答案：AC
解析：A.物体均未发生相对滑动前，根据，由于角速度相等，C的半径最大，则C的向心加速度最大，故A正确;B.物体均未发生相对滑动前，三个物体的向心力大小分别为，，，可知A的向心力最大，故B错误;CD.设三个物体相对于圆台滑动的临界角速度分别为，则有，，，解得，可知圆台旋转的角速度为时，只有A仍相对于圆台静止;随着圆台角速度的增大，B比C先开始相对于圆台滑动，故C正确，D错误。故选AC。
11．答案：（1）见解析（2）
解析：（1）由
解得月球表面的重力加速度，竖直向下
（2）飞船近月飞行时
解得
12．答案：（1）（2）（3）
解析：（1）手榴弹在空中的逆运动为平抛运动，根据题意有
根据几何关系，
解得
（2）到D点时手榴弹的速度大小为，则
解得
（3）手榴弹刚出手时竖直方向的初速度
则手榴弹出手时的速度
设手榴弹出手时的速度与水平方向的夹角为α，则
13．答案：（1）（2），方向与绳子拉力方向相反（3）见解析
解析：（1）由题可知，在绳子出现拉力前，摩擦力提供物体做圆周运动的向心力，对A有
代入得
此时对B有
代入得
则可知，当时，B与转盘之间的摩擦力达到最大静摩擦力，绳上开始产生张力。
（2）当其大于，未发生相对滑动时，对B有
代入得
对A有
代入得
则可知，此时A所受摩擦力的大小为0.3N，方向与绳子拉力方向相反;
（3）当AB均达到最大静摩擦力后，ω再增大，开始相对转盘滑动，则对A有
对B有
代入得
由以上可知，对A有，当时，A相对圆盘静止，此时摩擦力为方向指向圆心;继续增加角速度，A相对圆盘静止，此时绳子拉力增大，A与圆盘之间摩擦力变小，当摩擦力为0时，对A有
对B有
代入得
当时，此时摩擦力由0.3N变为0，方向指向圆心;
继续增加角速度，当时,此时摩擦力为，方向背离圆心;对B有，当时，B相对圆盘静止，此时摩擦力为，方向指向圆心;
当时，B相对圆盘静止，绳子拉力增加，此时摩擦力为方向指向圆心;则从静止开始到角速度达到的过程中所受摩擦力和与转盘角速度的平方的关系图线，如图所示(粉色代表A，蓝色代表B)
14．答案：（1）C（2）B（3）2:1
解析：（1）研究向心力与各物理量的关系，主要用到控制变量法，选项C正确.
（2）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，选项A，C错误；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，选项B正确；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，选项D错误.
（3）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，可得两个塔轮转动的角速度之比为，而根据题意可知，则可得.
15．答案：（1）AC（2）BC（3）A（4）0.04；0.6；0.08
解析：（1）除所给器材外，还需要刻度尺测量长度，需要白纸作图.由于实验不需要测量小球的质量以及运动的时间，故不需要天平、秒表，选项A、C正确.
（2）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，选项A错误；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，斜槽不需要光滑，选项B正确，D错误；本实验中不需要平衡摩擦力，选项C正确.
（3）小球在水平方向上不受力，所以水平方向的运动是匀速直线运动.选项A正确.
（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B点时，竖直方向是速度为，飞镖到B点时，已经在空中飞行了的时间为.
地球
火星
木星
土星
天王星
海王星
轨道半径R/AU
1.0
1.5
5.2
9.5
19
30