[物理][期中]江西省上饶市蓝天教育集团2023-2024学年高一下学期期中考试试题(解析版)

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1.本试卷分第I卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，共100分。考试时间75分钟。
2.选择题必须使用2B铅笔填涂，写在试题卷、草稿纸和非答题区域无效。
3.本试卷主要考试内容：人教版必修二第六章至第八章第3节。
第I卷（选择题共46分）
一、选择题：本题共10小题，共46分，第1-7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8-10题多选，多选题全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1. 下列各组物理量均属于矢量的一组是（ ）
A. 位移、路程B. 向心力、角速度
C. 时间、向心加速度D. 线速度、速率
【答案】B
【解析】矢量既有大小又有方向，运算法则符合平行四边形法则，标量只有大小没有方向，运算法则符合代数运算法则。
A．位移是矢量，路程标量，故A错误；
B．向心力、角速度均是矢量，故B正确；
C．时间是标量，向心加速度矢量，故C错误；
D．线速度是矢量，速率是标量，故D错误。
故选B。
2. 如图所示，自行车大齿轮、小齿轮、后轮半径不相同，关于它们边缘上的三个点A、B、C的描述，以下说法正确的是（ ）
A. A点和C点的线速度大小相等B. A点和B点的角速度相等
C. A点和B点的线速度大小相等D. B点和C点的线速度大小相等
【答案】C
【解析】ACD．大齿轮、小齿轮通过链条传动，A、B两点是大、小齿轮的边缘点，所以A、B两点的线速度大小相等；小齿轮和后轮同轴转动，B、C两点分别在小齿轮和后轮边缘，故角速度相等，根据
v=ωr
可知B点线速度小于C点的线速度，所以A点的线速度小于C点的线速度，故A、D错误，C正确。
B．A、B两点的线速度大小相等，A的半径大于B的半径，根据
ω=
得B点的角速度大于A点的角速度，故B错误。
故选C。
3. 大型游乐场中有一种叫“摩天轮”的娱乐设施，如图所示，坐在其中的游客随座舱的转动而做匀速圆周运动，以下说法正确的有（ ）
A. 游客处于一种平衡状态
B. 游客做的是一种变加速曲线运动
C. 游客做的是一种匀变速运动
D. 游客速度不变，加速度在变化
【答案】B
【解析】A．游客随座舱转动而做匀速圆周运动，合力提供向心力，不是平衡状态，故A错误；
BC．游客随座舱的转动而做匀速圆周运动，加速度方向始终指向圆心，方向时刻改变，游客做的是一种变加速曲线运动，故B正确C错误；
D．游客随座舱的转动而做匀速圆周运动，速度和加速度的大小不变，但方向时刻改变，故游客的速度和加速度都是不断变化的，故D错误。
故选B。
4. 下列关于离心现象的说法中错误的是（ ）
A. 当物体所受到离心力大于向心力时产生离心现象
B. 洗衣机脱水时是利用离心运动把附着在衣服上的水分甩掉的
C. 做匀速圆周运动的物体，当外界提供的向心力突然消失或数值变小时将做离心运动
D. 做匀速圆周运动的物体，当外界提供的向心力突然消失后，物体将沿着圆周切线方向运动
【答案】A
【解析】A．离心力是不存在的，因为它没有施力物体。所以物体不会受到离心力，A选项符合题意，故A正确。
B．洗衣机脱水时，附着在衣服上的水份被甩掉，是因为提供的向心力不满足所需要的向心力，做离心运动，B选项不合题意，故B错误；
C．做圆周运动的物体，在受到指向圆心的合外力突然消失，或者不足以提供圆周运动所需的向心力的情况下，就做逐渐远离圆心的运动，这种运动叫做离心运动。C选项不合题意，故C错误；
D．当物体不受力或受到的合外力为零时，物体保持静止或匀速直线运动状态。所以做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都消失时，由于惯性，物体继续保持该速度沿切线做直线运动。D选项不合题意，故D错误。
故选A。
5. 金星、地球和火星绕太阳的公转均可视为匀速圆周运动，它们的向心加速度大小分别为a金、a地、a火，它们沿轨道运行的速率分别为v金、v地、v火．已知它们的轨道半径R金A. a金>a地>a火B. a火>a地>a金
C. v地>v火>v金D. v火>v地>v金
【答案】A
【解析】AB．由万有引力提供向心力可知轨道半径越小,向心加速度越大,故知A项正确，B错误；
CD．由得可知轨道半径越小,运行速率越大,故C、D都错误．
6. 若物体在某一运动过程中动能保持不变，则在该过程中（ ）
A. 物体一定做匀速直线运动
B. 重力对物体一定做正功
C. 合外力可能对物体做正功
D. 物体的加速度可能与速度始终垂直
【答案】D
【解析】A．动能保持不变，速度的大小不变，不代表速度方向不变，比如匀速圆周运动，故A错误；
B．由动能定理知，动能保持不变，说明合外力的功为零，不说明重力对物体一定做正功，比如水平面内的匀速圆周运动，重力不做功，故B错误；
C．由动能定理知，若合外力对物体做正功，动能一定增加，不会保持不变，故C错误；
D．物体的加速度可能与速度始终垂直，比如匀速圆周运动，故D正确。
故选D。
7. 2023年10月26日11时14分，我国三名航天员乘坐“神舟十七号”载人飞船沿椭圆轨道经过6.5小时的飞行，顺利与“天和号”空间站（运行周期小于24h）核心舱在B点对接，A、B两点分别为椭圆轨道的近地点和远地点，如图所示。则（ ）
A. 对接时，二者的速度方向相反
B. 对接时，“神舟十七号”的加速度大于“天和号”的加速度
C. 对接前，“神舟十七号”的周期大于“天和号”的周期
D. 对接前，“天和号”的速度大于赤道上物体随地球自转的速度
【答案】D
【解析】A．对接时，二者的速度方向相同，选项A错误；
B．对接时，“神舟十七号”与“天和号”距离地球距离相等，根据
可知“神舟十七号”的加速度等于“天和号”的加速度，选项B错误；
C．根据开普勒第三定律
对接前，“神舟十七号”轨道半长轴小于“天和号”的轨道半径，可知“神舟十七号”的周期小于“天和号”的周期，选项C错误；
D．根据
可得
则对接前，“天和号”的速度大于地球同步卫星的线速度，而根据v=ωr可知，同步卫星的线速度大于赤道上物体随地球自转的速度，可知“天和号”的速度大于赤道上物体随地球自转的速度，选项D正确。
故选D。
8. 如图所示，在水平转台上放置有质量相同的滑块P和Q（可视为质点），它们与转台之间的动摩擦因数相同，P与转轴OO′的距离为r1，Q与转轴OO′的距离为r2，且r1A. P需要的向心力小于Q需要的向心力
B. P所受到的摩擦力等于Q所受到的摩擦力
C. 若角速度ω缓慢增大，Q一定比P先开始滑动
D. 若角速度ω缓慢增大，P一定比Q先开始滑动
【答案】AC
【解析】AB．转动过程中，两滑块相对转台静止，两滑块有相同角速度，都由静摩擦力提供向心力，则有
因两滑块的质量相同，而r1CD．设两滑块与转台的动摩擦因数为，则最大静摩擦力为
则两滑块的最大静摩擦力相同；根据A项分析可知，在没有滑动前，Q所需要的向心力总是大于P所需要的向心力，则Q所受的静摩擦力总是大于P所受的静摩擦力，当角速度ω缓慢增大时，Q先达到最大静摩擦力，则Q一定比P先开始滑动，故C正确，D错误。
故选AC。
9. 关于如图所示的四种圆周运动模型，下列说法正确的是（ ）
A. 如图a所示，汽车安全通过拱桥最高点时，车对桥面的压力小于车的重力
B. 如图b所示，在光滑固定圆锥筒的水平面内做匀速圆周运动的小球，受重力、弹力和向心力
C. 如图c所示，轻质细杆一端固定一小球，绕另一端O点在竖直面内做圆周运动，在最高点小球所受的弹力方向一定向上
D. 如图d所示，火车以某速度经过外轨高于内轨的弯道时，车轮可能对内外轨均无侧向压力
【答案】AD
【解析】A．图a汽车安全通过拱桥最高点时，重力和支持力的合力提供向心力，方向竖直向下，所以支持力小于重力，根据牛顿第三定律，车对桥面的压力小于车的重力，故A正确；
B．图b沿固定圆锥筒内做匀速圆周运动的小球，受重力和弹力作用，向心力是二者的合力，故B错误；
C．图c中轻质细杆一端固定的小球，当小球在最高点压力为零时，重力提供向心力，有
解得，当速度小于v时，杆对小球有支持力，方向竖直向上；当速度大于v时，杆对小球有拉力，方向竖直向下，故C错误；
D．图d中火车以某速度经过外轨高于内轨的弯道时，受到的重力和轨道的支持力的合力恰好等于向心力时，车轮对内外轨均无侧向压力，故D正确。
故选AD。
10. 如图所示，半径为R的半球形容器固定在水平转台上，转台绕过容器球心O的竖直轴线以角速度ω匀速转动。质量相同的小物块A、B随容器转动且相对器壁静止，A、B和球心O点连线与竖直方向的夹角分别为α和β，，，此时物块A受到的摩擦力恰好为零，重力加速度为g。则（ ）

A. B受到的摩擦力可能为零
B. 转台转动的角速度大小为
C. B受沿容器壁向下的摩擦力
D. 若ω改变，A受到的摩擦力可能不变
【答案】BC
【解析】A．当B摩擦力恰为零时，受力分析如图

根据牛顿第二定律得
解得
同理可得
由于，所以
即A、B受到的摩擦力不可能同时为零，故A错误；
BC．如果转台角速度从A不受摩擦力开始增大，A、B的向心力都增大，所受的摩擦力增大，因A受的静摩擦力为零，所以B有沿容器壁向上滑动的趋势，即B受沿容器壁向下的摩擦力，对物体A有
解得
故 BC正确；
D．若ω改变，则A的向心力改变，所以A受到的摩擦力一定改变，故D错误。
故选BC。
第Ⅱ卷（非选择题共54分）
11. 如图甲所示，用力的传感器做“探究加速度与力、质量的关系”实验。
（1）关于该实验的说法正确的是（ ）；
A. 实验时，应先接通电源后释放小车
B. 打点计时器应接8V低压交流电源
C. 重物的质量应远小于小车的质量
D. 每次改变小车总质量时，都需要重新调节木板倾角以补偿阻力
（2）实验中获得一条纸带如图乙所示，其中两相邻计数点间还有四个计时点未画出，已知所用电源的频率为50Hz，则打B点时小车运动的速度大小______m/s，小车运动的加速度大小______；（计算结果保留三位有效数字）
（3）改变悬挂重物的质量多次实验，测得多组加速度a及对应力传感器的示数F。作出图像如图丙所示，该图线不过坐标原点，造成这一结果的可能原因是______；
【答案】（1）AB （2）0.560 2.01 （3）平衡摩擦力时木板倾角过大
【解析】
【小问1详解】
A．为了充分利用纸带，应先接通电源后释放小车，故A正确；
B．电磁打点计时器应接8V低压交流电源，故B正确；
C．实验中通过力传感器可直接获得小车的拉力大小，不需要把重物的重力近似等于小车的拉力，所以不需要重物的质量远小于小车的质量，故C错误；
D．平衡摩擦力时，对小车受力分析，设木板倾角为，则根据牛顿第二定律有
等式两边可同时消掉小车质量M，所以每次改变小车总质量时，都不需要重新调节木板倾角以补偿阻力，故D错误。
故选AB。
小问2详解】
两相邻计数点间还有四个计时点未画出，则两相邻计数点间的时间间隔为
则打B点时小车运动的速度大小为
小车运动的加速度大小为
【小问3详解】
由图可知，当拉力F为零时，小车的加速度已经大于0，说明实验中平衡摩擦力过度，即平衡摩擦力时木板倾角过大。
12. 用如图所示的实验装置来探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系，转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对球的压力提供了向心力，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下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值。
（1）本实验采用的科学研究方法是______（填字母代号）；
A．控制变量法 B．等效代替法 C．理想实验法
（2）在某次实验中，某同学把两个质量和转动半径相等的钢球放在A、C位置，将皮带处于左右塔轮的半径不等的层上。转动手柄，观察左右标出的刻度，此时可研究向心力的大小与______的关系。
（3）在（2）的实验中，某同学匀速转动手柄时，左边标尺露出4个格，右边标尺露出1个格，则皮带连接的左、右塔轮半径之比为______；其他条件不变若增大手柄转动的速度，则左右两标尺的示数将______，两标尺示数的比值______。（以上两空均选填“变大”、“变小”或“不变”）
【答案】（1）A （2）角速度 （3）1：2 变大 不变
【解析】
【小问1详解】
本实验采用的科学研究方法是控制变量法，故选A；
【小问2详解】
由题意可知两球的质量和转动半径都相等，可知此时可研究向心力的大小与角速度的关系。
【小问3详解】
某同学匀速转动手柄时，左边标尺露出4个格，右边标尺露出1个格，则左右两球的向心力之比为4:1，根据
可知角速度之比2:1；皮带连接的左、右塔轮边缘线速度相等，根据
可知，半径之比为1:2；
其他条件不变若增大手柄转动的速度，则角速度变大，根据
可知左右两标尺的示数将变大，但半径之比不变，则角速度比值不变，两标尺示数的比值不变。
13. 如图所示，在光滑水平面上竖直固定一半径为R=1.6m的光滑半圆槽轨道，其底端恰与水平面相切。质量为m=1kg的小球以大小为v0的初速度经半圆槽轨道最低点B滚上半圆槽，小球恰能通过最高点C后落回到水平面上的A点。（不计空气阻力，重力加速度为g=10m/s2）求：
（1）小球通过C点时的速度是多少？
（2）A、B之间的距离为多少？
【答案】（1）4m/s；（2）3.2m
【解析】（1）根据题意，当小球到达C点时，有
解得
（2）通过C点后，小球做平抛运动，则
解得
14. 中国北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统。图甲是北斗导航系统卫星分布示意图，乙所示为其中一颗北斗卫星的轨道示意图。已知该卫星绕地球做匀速圆周运动的周期为T，地球半径为R，地球表面附近的重力加速度为g，引力常量为G。
（1）求地球的质量M；
（2）求该卫星的轨道距离地面的高度h。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）设一物体的质量为，在地球表面附近万有引定律等于重力
解得地球质量
（2）设卫星质量为，根据牛顿第二定律
解得
15. 如图所示，质量为的木块在倾角的足够长的固定斜面上由静止开始下滑，木块与斜面间的动摩擦因数为，已知：，，g取10m/s2，求：
（1）前2s内重力做的功；
（2）前2s内重力的平均功率；
（3）2s末重力的瞬时功率。
【答案】（1）48J；（2）24W；（3）48W
【解析】（1）木块所受的合外力
木块的加速度
前内木块
所以，重力在前内做的功为
（2）重力在前内的平均功率为
（3）木块在末的速度
末重力的瞬时功率