[物理][期中]广东省惠州市博罗县2023-2024学年高一下学期5月期中试题(解析版)

这是一份[物理][期中]广东省惠州市博罗县2023-2024学年高一下学期5月期中试题(解析版)，共17页。试卷主要包含了单项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

本试卷共6页，15小题考试时间：75分钟满分；100分
一、单项选择题：本题共7小题，每小随4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1. 3月29日晚博罗局部发生强对流天气，强对流天气具有较强的破环力，在气流作用下一个玩具球在空中上下飞舞，则对于做曲线运动的玩具球（ ）
A. 加速度大小始终为g
B. 加速度方向可能与速度方向始终在同一直线上
C. 一定在做变速运动
D. 所受的合力可能为0
【答案】C
【解析】AD．玩具球受到重力以及空气作用力做曲线运动，故合力不为0，,且加速度大小不一定始终为g，可能会发生变化，故AD错误；
B．加速度方向与速度方向始终在同一直线上，则玩具球做直线运动，不是曲线运动，故B错误；
C．玩具球做曲线运动，故速度方向不停发生变化，故一定在做变速运动，故C正确。
故选C。
2. 小球在水平地面上方做平抛运动，如图所示，其在空中运动的时间由哪个选项中的数据决定（ ）
A. 高度h和当地重力加速度g
B. 初速度大小v0
C. 水平射程x
D. 小球质量m
【答案】A
【解析】小球在竖直方向上做自由落体运动
解得
小球在空中运动的时间由高度h和当地重力加速度g决定，与初速度、水平射程、小球的质量均无关。
故选A。
3. 如图所示，当汽车以一定的速度过拱形桥和凹形路面时，下列说法正确的是（ ）
A. 图甲中汽车对桥面的压力大于车的重力
B. 图乙中汽车对路面的压力小于车的重力
C. 图甲中汽车的速度越大，汽车对桥面的压力越小
D. 图乙中汽车的速度越大，汽车对路面的压力越小
【答案】C
【解析】AC．甲图中在最高点时，根据牛顿第二定律有
解得
根据牛顿第三定律可知最高点车对路面的压力比汽车的重力小，且汽车的速度越大，汽车对桥面的压力越小，故A错误，C正确；
BD．乙图中，根据
知
根据牛顿第三定律可知汽车对路面的压力大于车的重力，速度越大，汽车对路面的压力越大。故BD错误。
故选C。
4. 关于功和能的概念，以下说法正确的是（ ）
A. 力是矢量，位移是矢量，所以功也是矢量
B. 功虽有正、负之分，但功是标量
C. 若某一个力对物体不做功，说明该物体一定没有位移
D. 若物体动能发生变化，其运动过程中合力可能没有做功
【答案】B
【解析】A．力是矢量，位移是矢量，功没有方向，功的运算不符合平行四边形定则，所以是标量，A错误；
B．功虽有正、负之分，但功是标量，B正确；
C．若某一个力对物体不做功，说明该物体一定在该力的方向上没有位移，C错误；
D．根据动能定理，若物体动能发生变化，其运动过程中合力一定做功，D错误。
故选B。
5. 如图所示，用长为l的细绳拴着质量为m的小球在竖直平面内做圆周运动，重力加速度为g，下列说法中正确的是（ ）
A. 小球在圆周最高点时的向心力一定只由重力提供
B. 小球在最高点时绳子的拉力不可能为零
C. 小球通过圆周最高点时的速率可能为
D. 小球通过最低点时绳子的拉力一定大于小球重力
【答案】D
【解析】A．小球在圆周最高点时的向心力可能等于重力，也可能等于重力与绳子拉力之和，取决于小球的瞬时速度的大小，故A错误；
BC．小球在最高点时，受到的最小的合外力为重力，要做完整的圆周运动需满足
解得
当在最高点速度为时，绳子拉力为零，小球刚好能做完整的圆周运动，故小球通过圆周最高点时的速率不可能为，故BC错误；
D．小球在最低点时，具有竖直向上的向心加速度，处于超重状态，拉力大于重力，故D正确。
故选D。
6. 如图所示，北斗导航卫星的发射需要经过几次变轨，某次变轨，先将卫星发射至近地圆轨道1上，然后在P处变轨到椭圆轨道2上，最后由轨道2在Q处变轨进入圆轨道3，轨道1、2相切于P点，轨道2、3相切于Q点。忽略空气阻力和卫星质量的变化，则以下说法正确的是（ ）
A. 该卫星从轨道1变轨到轨道2需要在P处减速
B. 该卫星从轨道1到轨道3，重力势能逐渐减小
C. 该卫星在轨道3的速度小于在轨道1的速度
D. 该卫星在轨道3上运动周期小于在轨道2上运动周期
【答案】C
【解析】A．该卫星从轨道1变轨到轨道2需要在P处加速，A错误；
B．该卫星从轨道1到轨道3，高度增加，根据，重力势能逐渐增大，B错误；
C．根据牛顿第二定律得
解得
轨道半径越大，线速度越小，该卫星在轨道3的速度小于在轨道1的速度，C正确；
D．根据开普勒第三定律，半长轴越大，公转周期越大，所以该卫星在轨道3上运动周期大于在轨道2上运动周期，D错误。
故选C。
7. 如图所示，在水平地面上放置一边长为0.8m的正方形水箱，一水管可在ABCD面内绕A点转，已知出水口截面积为5cm2，出水速率为2.5m/s，不计水管管口长度及一切阻力，水落至液面打至侧壁不再弹起，水的密度为1.0×103kg/m3，则（ ）
A. 水在空中运动时间的最大值为0.4s
B. 任何方向喷出的水柱都能打到DCGH或CGFB侧面
C. 空中运动的水的质量最大值为0.8kg
D. 若保持θ不变，则随着液面上升，水在空中运动的时长一定逐渐缩短
【答案】A
【解析】AB．根据平抛知识，如果全都落在水平面上，则在竖直方向上
水平方向上
求得
，
而由几何关系可知
所以不是所有方向喷出的水都能达到DCGH或CGFB侧面，水在空中运动时间的最大值为，故A正确，B错误；
C．水的流量为
空中运动的水的质量最大值为
故C错误；
D．若保持与AD边一个较小的角或者与AB边一个较小的角不变，使喷出的水打到侧面一个较高位置处，则随着液面上升，水在空中运动的时长先不变，然后再减小，故D错误。
故选A。
二、多项选择题；本题共3小题，每小题6分，共18分，在每小题给出的四个选项中，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。
8. 有a、b、c、d四颗地球卫星，卫星a还未发射，在地球赤道上随地球表面一起转动，卫星b在地面附近近地轨道上正常运动，c是地球同步卫星，d是高空探测卫星，各卫星排列位置如图所示，则有（ ）
A. a向心加速度小于重力加速度g
B. c在4小时内转过的圆心角是30°
C. b在相同时间内转过的弧长最长
D. d的运动周期有可能是26小时
【答案】ACD
【解析】A．同步卫星的周期与地球自转周期相同，角速度相同，则a与c的角速度相同，根据可知，c的向心加速度大于a的向心加速度。由万有引力等于重力有
解得
可知，卫星的轨道半径越大，向心加速度越小，则c的向心加速度小于b的向心加速度，而b的向心加速度约为g，则a的向心加速度小于重力加速度g，故A正确；
B．c是地球同步卫星，周期是24h，则c在4h内转过的圆心角是
故B错误；
C．由万有引力提供向心力有
可得
可知
由公式可知
则b的速度最大，在相同时间内转过的弧长最长，故C正确；
D．由开普勒第三定律得可知，卫星的半径r越大，周期T越大，则d的运动周期大于c的周期24h，有可能是26h，故D正确。
故选ACD。
9. 如图所示，从倾角为的斜面的顶点O以水平速度抛出一个小球，经时间t后落在斜面上的A点，A、O的竖直距离为h，小球落到斜面上时速度的方向与斜面的夹角为，若以的速度将其沿水平方向抛出，不计空气阻力，斜面足够长，则下列分析正确的是（ ）

A. 飞行时间为
B. 落点离顶点的竖直距离为
C. 落到斜面上时速度的方向与斜面的夹角仍为
D. 落到斜面上时速度的方向与斜面的夹角大于
【答案】AC
【解析】A．斜面足够长，还会落在斜面上
则
若以的速度将其沿水平方向抛出，飞行时间为，故A正确；
B．落点离顶点的竖直距离为
时间变为2倍，竖直距离变为4倍，故B错误；
CD．速度与水平夹角满足
所以落到斜面上时速度的方向与斜面的夹角仍为，故C正确，D错误。
故选AC。
10. 如图所示，在投掷铅球比赛中，某同学先后从同一位置抛出同一铅球，铅球第1次落在地面上M点，第2次落在地面上的N点，两次铅球到达的最大高度相同。 不计空气阻力，关于两次铅球在空中运动情况的描述，下列说法正确的是（ ）
A. 铅球在空中飞行时间相同
B. 推球过程，合外力对铅球做功相等
C. 从脱手后到落地前的过程，铅球动能变化量相等
D. 铅球落地前瞬间，重力的瞬时功率不等
【答案】AC
【解析】A．两次铅球到达的最大高度相同，则由
可知
两次都是从同一位置抛出，以向下为正，由
由于，可知两次铅球从抛出到落地的时间相等，故A正确；
B．设抛出时的速度与水平夹角为，由
可知
由图可知
θ1>θ2
可得
推出铅球的过程中，根据动能定理
可知对铅球做的功等于铅球获得的动能，同一铅球速度越大，动能越大，可知
故B错误；
C．脱手后，由于两小球距离地面的高度相同，再运动过程中根据动能定理可得小球动能的变化量等于重力做功的大小，故从脱手后到落地前的过程，铅球动能变化量相等，故C正确；
D．铅球落地时，重力的瞬时功率为
又
由于抛出时竖直向上的初速度相同，从抛出到落地过程中所用时是相同，可知铅球落地时，重力的瞬时功率相同，故D错误。
故选AC。
三、非选择题：本题共5小题，共54分。考生根据要求作答。
11. 物理小组的同学设计了一个粗测玩具小车通过凹形桥最低点时的速度的实验.所用器材有：
玩具小车、压力式托盘秤、凹形桥模拟器，（圆弧部分的半径为）。完成下列填空：将凹形桥模拟器静置于托盘秤上，如图（a）所示，托盘秤的示数为；
（1）将玩具小车静置于凹形桥模拟器最低点时，托盘秤的示数如图（b）所示，该示数为__________kg；则玩具小车的质量为_________kg。将小车从凹形桥模拟器某一位置释放，小车经过最低点后滑向另一侧。此过程中托盘秤的最大示数为m；多次从同一位置释放小车，记录各次的m值如下表所示。
（2）根据以上数据，可求出小车经过凹形桥最低点时对桥的压力为__________N；小车通过最低点时的速度大小为__________m/s（重力加速度大小取10m/s2）。
【答案】（1） （2）
【解析】（1）由图（b）可知，最小分度为，则该示数为
则玩具小车的质量为
（2）由题中表中数据可知，托盘秤的最大示数为
设小车经过凹形桥最低点时对桥的压力为,对凹形桥，根据平衡条件有
解得
根据牛顿第三定律可知，凹形桥对小车的支持力为
当小车运动到最低点时，根据牛顿第二定律有
解得
12. 图（a）是某同学设计的“研究平抛运动“实验装置，目的是想研究做平抛运动的小球P与做自由落体的小球Q在某方向上的运动关系。导电斜槽与电源、电磁铁和轻质金属挡片构成通电回路，小球Q被吸在电磁铁下端，斜槽末端口N与小球Q离地面的高度均为H，实验时，当小球P从斜槽末端飞出时与挡片相碰，立即断开电路使电磁铁释放小球Q，发现两小球同时落地，改变H大小，重复实验，P、Q仍同时落地，实验过程中两球均未在空中相撞。
（1）为了观察到上述实验现象，下列实验条件正确的有 （多选）
A. 斜槽轨道末段N端切线保持水平
B. 小球P可以从斜槽上不同的位置无初速度释放
C. 斜槽轨道必须光滑
（2）该实验结果可表明
A. 小球P竖直方向的分运动与小球Q的运动相同
B. 小球P水平方向的分运动是匀速直线运动
C. 小球P竖直方向的分运动与小球Q的运动相同，水平方向的分运动是匀速直线运动
（3）另一位同学利用频闪照相的方法以印有小方格（小方格的边长为L=2.5cm）的纸为背景记录小球P的轨迹，小球在平抛运动途中经过的几个位置如图10（b）中的a、b、c、d所示，重力加速度，则小球P依次通过a、b、c、d四点的间隔时间_________（填“相等”或者“不等”），以a点位置为坐标原点建立如图所示的直角坐标系，则a点位置_________（填“是”或者“不是”）平抛运动的起点，通过计算小球P经过b点的速度为_________m/s，
【答案】（1）AB （2）A （3）相等 不是 1.25
【解析】
【小问1详解】
AC．为了使小球P每次离开斜槽轨道末端N之后能够做平抛运动，要求小球P在N端速度沿水平方向，所以斜槽轨道末段N端必须水平，而斜槽轨道是否光滑对实验无影响，故A正确，C错误；
B．本实验前半部分探究平抛运动的竖直分运动规律，后半部分通过频闪照相拍摄小球在同一次平抛运动过程中的几个位置来测量相关运动学参量，所以都不要求小球P每次到达N端的速度大小相等，所以小球P可以从斜槽上不同的位置无初速度释放，故B正确。
故选AB。
【小问2详解】
实验现象中发现两小球同时落地，改变H的大小，重复实验，PQ仍同时落地，表明小球P竖直方向的分运动与小球Q的运动相同。
故选A。
【小问3详解】
由图乙可知a、b、c、d四点中相邻两点间水平距离相同，而小球在水平方向做匀速直线运动，则相邻两点间的时间间隔相同。
以a点位置为坐标原点建立如图所示的直角坐标系，则竖直方向上做自由落体运动，相等时间间隔内位移比为，但此时的相等时间间隔位移比为，故a点位置不是平抛运动起点。
时间间隔设为T，根据运动学规律有
解得
b点水平方向上速度大小为
b点竖直方向上速度大小为
小球P经过b点的速度为
13. 如图所示，水平地面上放置一个直径、高的无盖薄油桶，沿油桶底面直径距左桶壁处的正上方有一点，点的高度，从点沿直径方向水平抛出一小球，不考虑小球的反弹，试求：
（1）当小球刚好击中点时，小球被抛出时的初速度；
（2）为使小球击中油桶内下底，求小球被抛出时的初速度范围。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）由平抛运动规律得
（2）为使小球击中油桶内的下底，小球至少应能通过D点；当小球落在油桶底部B点时，有
解得
故为使小球击中油桶内的下底，求小球被抛出时的初速度范围为
14. 长为L=2.0m的细线，拴一质量为m=1.0kg的小球，一端固定于O点，让其在水平面内做匀速圆周运动（这种运动通常称为圆锥摆运动，重力加速度为g=10m/s2），如图所示，当细线与竖直方向的夹角是α=37°时，求
（1）线的拉力F大小
（2）小球运动线速度的大小
（3）小球运动的角速度是多少
【答案】（1）12.5N；（2）3m/s；（3）2.5rad/s
【解析】（1）竖直方向根据平衡条件得
解得
（2）根据牛顿第二定律得
解得
（3）根据牛顿第二定律得
解得
15. 如图所示，表面粗糙的斜面直轨道与水平面夹角为60°，两光滑圆轨道与斜面直轨道相切连接，切点分别为B、C。 上圆轨道半径为R，下圆轨道半径未知，BC间的距离为，圆形轨道的出入口错开，现有一质量为m的小球自A点由静止释放，运动到B点进入上圆形轨道，并能做完整的圆周运动，在上圆轨道最低点受到的支持力是小球重力的6倍，接着通过BC轨道后进入下圆轨道运动，已知小球与斜面间的动摩擦因，重力加速度为g，小球可视为质点，求：
（1）小球沿斜面下滑过程中加速度a的大小；
（2）AB间的距离s0；
（3）小球进入下圆轨道后，能顺利通过轨道最高点做完整圆周运动，则下圆轨道半径r满足什么条件。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）根据牛顿第二定律得
解得
（2）根据牛顿第二定律得
解得
从A点到上圆轨道最低点，根据动能定理得
解得
（3）若刚好能通过下圆轨道最高点，从A点到下圆轨道最高点，根据动能定理得
根据牛顿第二定律得
解得
故下圆轨道半径r满足条件为。
序号
1
2
3
4
5
m（kg）
2.20
2.19
2.20
2.21
2.20