河南省南阳市2023-2024学年高一下学期4月期中考试物理试题（原卷版+解析版）

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注意事项：
1.答题前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.选择题答案使用2B铅笔填涂，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号；非选择题答案使用0.5毫米的黑色中性（签字）笔或碳素笔书写，字体工整、笔迹清楚。
3.请按照题号在各题的答题区域（黑色线框）内作答，超出答题区域书写的答案无效。
4.保持卡面清洁，不折叠，不破损。
5.本试卷分试题卷和答题卷两部分，满分100分，考试时间75分钟。
第Ⅰ卷 选择题（共44分）
一、单选题（本题共6小题，每小题4分，共24分。每小题只有一个选项符合题意）
1. 套圈游戏是一项趣味活动。如图所示，某次游戏中，一个小孩从距地面高0.45m处水平抛出半径为0.1m的圆环（圆环面始终水平），套住了距圆环前端水平距离为1.0m、高度为0.25m的竖直细圆筒状物体。若，忽略空气阻力，则小孩抛出圆环的初速度可能是（ ）
A. 5.6m/sB. 6.5m/sC. 7.5m/sD. 8.5m/s
2. 排球比赛中，运动员在A处水平发球，对方一传在B处垫球过网，排球经最高点C运动到D处，轨迹如图所示。已知A、B、C、D在同一竖直平面内，A与C、B与D分别在同一水平线上，A、D在同一竖直线上，不计空气阻力。下列说法正确的是（ ）
A. 排球从A运动到B与从B运动到D的时间相等
B. 排球在空中运动过程中相同时间内速度的变化量相同
C. 排球在A、C两点时速度大小相等
D. 排球在B、D两点时的速度相同
3. 如图所示，双手端着半球形的玻璃碗，碗内放有三个相同的小玻璃球，晃动玻璃碗，当碗静止后碗口水平，三小球沿着碗的内壁在不同的水平面内做匀速圆周运动。不考虑摩擦作用，下列说法中正确的是（ ）
A. 距碗口最近的小球线速度最大B. 处于中间位置的小球周期最小
C. 距碗底最近的小球向心加速度最大D. 三个小球受到的合力大小相等
4. 一架无人机在飞行过程中水平方向速度vx、竖直方向速度与飞行时间t的关系图像如图甲、乙所示。下列说法正确的是（ ）
A. 时间内无人机一定做曲线运动
B. 时刻无人机运动到最高点
C. 时刻无人机的速度大小为
D. t3~t4时间内无人机做匀变速曲线运动
5. 如图所示，太空中有A、B双星系统绕O点逆时针做匀速圆周运动，运动周期为，它们的轨道半径分别为、，。C为B的卫星，绕B做逆时针匀速圆周运动，周期为。忽略A、C间引力，已知引力常量为G，，A与B之间的引力远大于C与B之间的引力。则（ ）
A. A的线速度大于B的线速度
B. B的质量为
C. 若A也有一颗运动周期为的卫星，则其轨道半径一定大于C的轨道半径
D. 若知道C绕B运动的轨道半径，则可求出C的质量
6. 如图所示，矩形金属框MNQP竖直放置，其中MN、PQ足够长，且PQ杆光滑，一根轻弹簧一端固定在M点，另一端连接一个质量为m的小球，小球穿过PQ杆。金属框绕MN轴分别以角速度ω和ω'匀速转动时，小球均相对PQ杆静止，若，则与以ω匀速转动时相比，以ω'匀速转动时（ ）
A. 小球的高度升高B. 弹簧弹力的大小保持不变
C. 小球对杆压力一定变大D. 小球对杆的压力一定变小
二、多选题（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个选项符合题意，全部选对得5分，选对但不全得3分，有选错或不选得0分）
7. 如图所示，一个圆盘在水平面内匀速转动，角速度为4rad/s，盘面上与圆盘中轴OO'相距0.1m的位置有两个质量均为0.1kg的物体A、B叠放在一起，A、B随圆盘一起做匀速圆周运动。A、B间，B与圆盘间动摩擦因数均为0.2，重力加速度g取。则（ ）
A. B对A的摩擦力大小为0.16N
B. 圆盘对B的摩擦力大小为0.4N
C. A相对于B有背离中轴水平向外滑动的趋势
D. A、B整体相对于圆盘有沿圆周切线向前滑动的趋势
8. 如图所示，坐标系的x轴水平向右，质量为的小球从坐标原点O处，以初速度斜向右上方抛出，同时受到斜向右上方恒定的风力的作用，风力与的夹角为30°，风力与x轴正方向的夹角也为30°，重力加速度g取。下列说法正确的是（ ）
A. 小球的速度先减小后增大
B. 小球的加速度方向保持不变
C. 小球加速度与初速度的夹角为60°
D. 小球的加速度大小为
9. 2023年10月26日11时14分，搭载神舟十七号载人飞船的长征二号F遥十七运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，17时46分，神舟十七号载人飞船与空间站组合体完成自主快速交会对接。飞船的发射过程可简化为：飞船从预定轨道Ⅰ的A点第一次变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达椭圆轨道的远地点B时，再次变轨进入空间站的运行轨道Ⅲ，与变轨空间站实现对接。假设轨道Ⅰ和Ⅲ都是圆轨道，不计飞船质量的变化，空间站轨道距地面的高度为h，地球半径为R，地球表面的重力加速度为g。则（ ）
A. 飞船在椭圆轨道Ⅱ经过A点的加速度比飞船在圆轨道Ⅰ经过A点的加速度大
B. 飞船在椭圆轨道Ⅲ上经过B点的速度大于在轨道Ⅱ上经过B点的速度
C. 飞船沿轨道Ⅱ由A点运动到B点的时间为
D. 在轨道Ⅰ上飞船与地心连线单位时间内扫过的面积小于在轨道Ⅲ上飞船与地心连线单位时间内扫过的面积
10. 如图甲所示，长为L的轻绳上装有力传感器（图中未画出），轻绳一端连接着可视为质点的小球，小球上装有宽为d的遮光条（长度较短，宽度较窄，图中未画出），小球可在竖直平面内做圆周运动。当小球通过最高点时，光电门（图中未画出）可测出遮光条的遮光时间t，力传感器可测出绳上的拉力F。利用该装置在地球赤道和南极测得的图像如图乙所示，两直线的斜率均为k，在横轴上的截距分别为a、b。已知引力常量为G，地球半径为R。则（ ）
A. 小球的质量为
B. 地球南极处的重力加速度为
C. 地球的质量为
D. 小球在圆周最高点时向心加速度的大小总是等于当地的重力加速度
第Ⅱ卷 非选择题（共56分）
三、填空题（本题共2小题，共14分。把答案填在答题卡上对应位置）
11. 某实验小组做探究影响向心力大小因素的实验。如图甲所示，已知小球在挡板A、B、C处做圆周运动的轨迹半径之比为1:2:1，变速塔轮自上而下按如图乙所示三种组合方式，左右每层半径之比由上至下分别为1:1、2:1和3:1。
（1）在某次实验中，把两个质量相等的钢球放在B、C位置，探究向心力的大小与半径的关系，则需要将传动皮带调至第________层塔轮（填“一”“二”或“三”）。
（2）若两个钢球质量和转动半径相等，且标尺上红白相间的等分标记显示出左右两个钢球所受向心力的比值为1:4，则与皮带连接的左塔轮与右塔轮的半径之比为________。
12. 填空
（1）平抛物体的运动规律可以概括为两点：①水平方向做匀速运动，②竖直方向做自由落体运动。为了研究平抛物体的运动，可做下面的实验：如图甲所示，用小锤打击弹性金属片，A球水平飞出，同时B球被松开，做自由落体运动，两球同时落到水平地面，这个实验（ ）
A. 只能说明上述规律中的第①条
B. 只能说明上述规律中的第②条
C. 不能说明上述规律中的任何一条
D 能同时说明上述两条规律
（2）某同学用如图乙所示的装置描绘做平抛运动物体的运动轨迹，并求出初速度大小。
①实验时，下列要求合理的是（ ）
A .小球每次必须从斜槽上同一位置由静止释放
B.斜槽轨道必须光滑
C.斜槽轨道末端必须水平
D.记录小球的位置时，水平方向的间距必须相等
②某同学记录了抛物线轨迹的一部分，如图丙所示，x轴沿水平方向，y轴沿竖直方向。取，由图中信息可求得小球平抛的初速度大小为________m/s，小球平抛起点的横坐标为________cm，纵坐标为________cm。
四、计算题（本题共3小题，共42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. 某同学做了如下实验：如图甲所示，在水平地面上固定一个倾角为的粗糙斜面，使一个小物块以速度沿斜面向上运动，经过时间，物块运动到最高点。利用速度传感器得到其往返运动的v-t图像如图乙所示。已知地球的半径为R，万有引力常量为G，不考虑地球自转的影响。求：
（1）地球表面的重力加速度；
（2）地球的平均密度。
14. 如图所示，水平桌面上固定一半径为R、所对圆心角为60°的光滑圆弧轨道，圆弧轨道的最左端与水平桌面相切，最右端与倾角为30°的斜面体紧靠在一起，斜面体顶端和圆弧轨道顶端均为B点。质量为m的小球由圆弧轨道最低点A冲入轨道，到达B处速度大小为，g为当地的重力加速度。忽略一切阻力，经过一段时间小球落到斜面体上的D点。求：
（1）小球运动到B点时轨道对小球压力大小；
（2）小球由B运动到D所用的时间；
（3）小球到达D点时的速度大小。
15. 一离心调速装置如图所示，两根轻杆a、b与小球Q及圆环P通过铰链（杆可以绕铰链自由转动）连接，轻杆长均为L，Q、P的质量均为m，轻杆a的上端通过铰链固定在竖直转轴上的O点，套在转轴上的轻质弹簧连接在O点与圆环P之间，弹簧原长为。装置静止时，轻杆与转轴的夹角均为37°。绕转轴转动该装置并缓慢增大转速，圆环缓慢上升，使轻杆与转轴的夹角均变为53°。弹簧始终在弹性限度内，忽略一切摩擦和空气阻力，重力加速度为g，，。求：
（1）装置静止时，轻杆a对小球Q弹力的大小；
（2）弹簧的劲度系数；
（3）轻杆与竖直方向夹角为53°时该装置转动的角速度大小。