甘肃省武威市2023-2024学年高一下学期期中考试物理试卷(解析版)

这是一份甘肃省武威市2023-2024学年高一下学期期中考试物理试卷(解析版)，共16页。试卷主要包含了本试卷分选择题和非选择题两部分，答题前，考生务必用直径0，本卷命题范围等内容，欢迎下载使用。
考生注意：
1.本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分，考试时间75分钟。
2.答题前，考生务必用直径0.5毫米黑色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚。
3.考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。
4.本卷命题范围：必修第二册第五章至第七章第3节。
一、选择题（本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题中只有一项符合题目要求，每小题4分，第8~10题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）
1. 关于做曲线运动或圆周的物体，下列说法正确的是（ ）
A. 物体做圆周运动时，速度大小一定变化
B. 物体做平抛运动时，加速度一定变化
C. 物体所受的合外力方向一定指向轨迹弯曲方向的内侧
D. 物体所受的合外力方向可能与初速度方向在同一直线上
【答案】C
【解析】A．若物体做匀速圆周运动时，速度大小不变，故A错误；
B．物体做平抛运动时，只受重力作用，加速度为重力加速度，加速度不变，故B错误；
C．物体所受的合外力方向一定指向轨迹弯曲方向的内侧，故C正确；
D．物体做曲线运动的条件是物体所受的合外力方向与初速度方向不在同一直线上，故D错误。
故选C。
2. 关于图中物体的运动情况和受力情况，下列说法正确的是（ ）
A. 图甲，摩托车在水平路面拐弯时，车手受到重力、支持力、向心力的作用
B. 图乙，货物相对水平传送带始终静止，传送带速度越大，货物拐弯时所受的静摩擦力越大
C. 图丙，空间站离地高度为400~450km，宇航员在空间站中受地球的引力比在地面上时大
D. 图丁，过山车上的乘客在竖直圆轨道的最高点和最低点的向心加速度一定等大、反向、共线
【答案】B
【解析】A．向心力是效果力，不是真实存在的力，图甲，摩托车在水平路面拐弯时，车手受到重力、支持力作用，选项A错误：
B．图乙，货物相对传送带始终静止，货物拐弯时所受的静摩擦力提供向心力，由向心力公式可知，传送带速度越大，货物所需向心力也越大，静摩擦力就越大，选项B正确：
C．图丙，空间站离地高度为400~450km，由万有引力定律可得
R是地球半径，因此宇航员在空间站中受地球的引力比在地面上时小，选项C错误；
D．图丁，过山车上的乘客在竖直圆轨道的最高点和最低点时的速度大小一般不同，由向心加速度公式可知，速度越大，加速度越大，因此向心加速度大小不一定相等，选项D错误。
故选Ｂ。
3. 下列有关万有引力的说法中，正确的是（ ）
A. 物体落到地面上，说明地球对物体有引力，物体对地球没有引力
B. 中的是比例常数，牛顿亲自测出了这个常数
C. 地球围绕太阳做圆周运动是因为地球受到太阳的引力和向心力的作用
D. 地面上自由下落的苹果和天空中运行的月亮，受到的都是地球的引力
【答案】D
【解析】A．根据牛顿第三定律，地球对物体有引力，物体对地球也有引力，且等大反向，故A错误；
B．万有引力常量是卡文迪什的扭秤实验测出的，故B错误；
C．地球围绕太阳做圆周运动是因为受到太阳的引力，向心力是一个效果力，不是真实存在的力，故C错误；
D．下落的苹果和天空中的月亮受到的力都是同一种力，故D正确。
故选D。
4. 如图所示，堤坝倾角为，一小朋友在安全地带边缘，以的水平速度扔出一个小石子，小石子恰好扔到水中。小石子离开手的位置距离地面。重力加速度取，，，则堤坝离水面高度为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】小石子离开手后做平抛运动，根据平抛运动规律有
，
小石子恰好扔到水中，表明小石子落在斜坡与水面交界位置，根据几何关系有
解得
故选B。
5. 火星一直被科学家视为人类的第二家园，人类很可能在二十一世纪内成功移民火星。如图所示，火星的半径为，甲、乙两种探测器分别绕火星做匀速圆周运动与椭圆轨道运动，两种轨道相切于椭圆轨道的近火点A，圆轨道距火星表面的高度为，椭圆轨道的远火点与近火点A之间的距离为，若甲的运动周期为，则下列说法正确的是（ ）
A. 乙的运动周期为
B. 乙的运动周期为
C. 甲、乙两探测器在相同时间内与火星中心连线扫过的面积相等
D. 乙从飞向的过程中加速度逐渐增大
【答案】A
【解析】AB．根据题意可得，甲的公转轨道半径为
乙的椭圆运动的半长轴为
设乙的运动周期为，由开普勒第三定律
综合解得
A正确,B错误；
C．开普勒第二定律中相同时间内扫过的面积相等是对于同一天体，C错误；
D．由近火点向远火点运动，根据可知其所受引力变小，根据牛顿第二定律可知其加速度变小，D错误。
故选A。
6. 机动车检测站进行车辆尾气检测原理如下：车的主动轮压在两个相同粗细的有固定转动轴的滚动圆筒上，可在原地沿前进方向加速，然后把检测传感器放入尾气出口，操作员把车加速到一定程度，持续一定时间，在与传感器相连的电脑上显示出一系列相关参数。现有如下检测过程简图：车轴A的半径为，车轮B的半径为，滚动圆筒C的半径为，车轮与滚动圆筒间不打滑，当车轮以恒定转速n（每秒钟n转）运行时，下列说法正确的是（ ）
A. C的边缘线速度为B. A、B的角速度大小相等
C. A、B、C边缘上的点的线速度相等D. B、C的角速度之比为
【答案】B
【解析】A．根据题意可知，车轮B边缘线速度为
由于B和C为摩擦传动，则B和C边缘的线速度相等，则C的边缘线速度为，选项A错误；
BCD．由图可知，A、B为同轴转动，得A、B的角速度大小相等，又B、C线速度相同，B、C角速度比为半径的反比，则
故CD错误，B正确
故选B。
7. 如图所示，武装直升机解救士兵之后，水平向右做匀速直线运动，机内人员将士兵匀加速提升到直升机内，提升过程中轻绳总保持竖直方向，士兵与绳子没有相对运动。不计空气阻力，直升机及舱内人员质量为M，士兵质量为m，重力加速度为g。在士兵进入直升机之前，以下说法正确的是（ ）
A. 士兵可能做直线运动B. 士兵的实际速度大小可能不变
C. 空气对直升机的“升力”大于D. 绳子对士兵拉力等于mg
【答案】C
【解析】A．士兵水平方向做匀速直线运动，竖直方向做匀加速直线运动，则士兵的合运动为匀变速曲线运动，故A错误；
B．根据
由于水平分速度不变，竖直分速度逐渐增大，则士兵的实际速度大小逐渐增大，故B错误；
CD．由于士兵的加速度方向竖直向上，则竖直方向有
可知绳子对士兵拉力大于；直升机水平向右做匀速直线运动，以直升机为对象，根据受力平衡可得
可知空气对直升机的“升力”大于，故C正确，D错误。
故选C。
8. 河面宽度为90m，河水流速为，小船在静水中的速度恒为，则下列说法正确的是（ ）
A. 小船渡河的最短位移大于90m
B. 若小船船头始终与河岸垂直，渡河位移最小
C. 若要使小船渡河位移最短，则需使船头与上游河岸的夹角为
D. 若小船船头始终与河岸成某一角度，河水流速突然增大，渡河所需时间不变
【答案】CD
【解析】A．因为小船在静水中的速度大于河水流速，所以小船可以垂直河岸渡河，最短位移为90m，选项A错误；
B．若小船的船头始终与河岸垂直，渡河所需时间最短，渡河位移不是最小，选项B错误；
C．设船头与上游河岸的夹角为，如图所示，则有
解得
C正确；
D．根据运动独立性，渡河途中河水流速突然增大，因小船在静水中的速度恒为，则渡河所需时间不变，选项D正确。
故选CD。
9. 已知某彗星绕太阳做椭圆轨道运动，远日点和近日点到太阳的距离分别和。另外，已知地球绕太阳做圆周运动轨道半径为R。如果还知道引力常量G和地球公转周期T，结合已知数据，则可以推算下列哪些物理量（ ）
A. 彗星质量B. 太阳质量
C. 地球质量D. 彗星绕太阳运动的周期
【答案】BD
【解析】ABC．设太阳质量为M，地球质量为，已知地球公转周期为T和引力常数G，太阳的引力提供向心力，有
由此可推导中心天体太阳的质量，地球是环绕天体，不能推导地球的质量，同理，彗星也是环绕天体，也不能推导彗星的质量，故B正确，AC错误；
D．设某彗星绕太阳运动的周期为，根据开普勒第三定律有
由此可推导出彗星绕太阳运动的周期，故D正确。
故选BD。
10. 如图甲所示，竖直平面内固定有一光滑的圆环，圆心为O，半径为R。小球穿过圆环，绕圆心O做圆周运动。某同学使用传感器记录下小球运动到最高点时圆环与小球间弹力F，以及在最高点的速度v，图乙为图像，重力加速度g取，则（ ）
A. 小球的质量为1.5kg
B. 固定圆环的半径R为0.3m
C. 当时，小球受到圆环弹力大小为5N，方向竖直向上
D. 当时，小球受到圆环弹力大小为17.5N，方向竖直向下
【答案】BC
【解析】A．对小球在最高点受力分析，当速度为0时
结合图像可知
kg=0.75kg
故A错误；
B．当在最高点F=0时，重力提供向心力
结合图像可知
=0.3m
故B正确；
C．当时，小球受到的弹力
故小球受到的弹力方向竖直向上，且大小等于5N，故C正确；
D．当时，小球受到的弹力
故小球受到的弹力方向竖直向下，且大小等于12.5N，故D错误。
故选BC。
二、实验题（本题共2小题，共14分）
11. 某学习小组用频闪法“研究平抛运动”：
（1）图甲为实验装置，图乙为得到的频闪照片，根据频闪照片可分析得到平抛运动在竖直方向做自由落体运动的理由是______；水平方向做匀速直线运动的理由是______。
（2）已知图乙中每一方格的边长为l，那么频闪周期T＝______（用l、g表示），小球在图乙中P点位置的速度大小为______（用l、T表示）。
【答案】（1）竖直方向平抛小球始终与自由下落小球等高 平抛小球水平方向相等时间位移相等
（2）
【解析】
小问1详解】
得到平抛运动在竖直方向做自由落体运动的理由是竖直方向平抛小球始终与自由下落小球等高；
水平方向做匀速直线运动的理由是平抛小球水平方向相等时间位移相等。
【小问2详解】
根据连续相等时间，位移之差为，解得
点水平速度为
竖直速度
小球在图乙中P点位置的速度大小为
12. 某同学用向心力演示器探究向心力大小的表达式，实验情景如图甲、乙、丙所示，其中球的尺寸相等，只有乙情景皮带两端塔轮的半径不相等。
（1）三个情景中_________（选填“甲”“乙”或“丙”）是探究向心力大小F与角速度的关系。
（2）在图乙情景中，若左右两钢球所受向心力的比值为4∶1，则实验中选取左右两个变速塔轮的半径之比为__________。
（3）另一同学运用小球竖直平面做圆周运动，经过最低点时需要的向心力与提供的向心力是否相等来验证向心力大小的表达式，实验装置如图丁所示。已知当地重力加速度为g，主要实验步骤如下：
①用天平测出小钢球的质量m；
②用游标卡尺测出小钢球直径d；
③轻质细线一端与小钢球相连，另一端固定在拉力传感器上，并测出悬挂点至球心的距离L，小球静止时光电门的光正好对准小钢球的球心处；
④将小钢球拉到适当的高度处释放，测出小钢球通过光电门的时间t，则此时小钢球向心力表达式可表示为F向=___________（用题中字母表示）﹔
⑤读出力传感器示数的最大值Fm，则向心力还可表示为F'向=_________（用题中字母表示）；
⑥对比F向和F'向大小，可得出结论。
【答案】（1）乙 （2）1：2
（3）④ ⑤
【解析】
【小问1详解】
三个情景中，根据向心力公式
可知，情景乙可用来探究向心力大小F与关系。
【小问2详解】
乙情景中所用钢球相同，根据牛顿第二定律有
两个塔轮边缘的线速度相等，有
根据已知
F1：F2=4：1
联立可得
r1：r2=1：2
【小问3详解】
④小钢球通过光电门的速度
钢球在最低点时，向心力
联立可得
⑤钢球在最低点时，根据牛顿第二定律有
三、计算题（本题共3小题，共计40分。解答时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. 九重之际向天问，天宫掠影惊苍穹。“天宫”空间站中三名宇航员正环绕地球运行，与此同时，“天问”探测器在环绕火星运行，假设它们的运行轨道都是圆轨道，地球与火星的质量之比为p，“天宫”与“天问”的轨道半径之比为q。求：
（1）“天宫”空间站与“天问”探测器运行周期之比；
（2）“天宫”空间站与“天问”探测器环绕速度之比；
（3）“天宫”空间站与“天问”探测器加速度之比。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）由万有引力提供向心力可得
得
则有
（2）由万有引力提供向心力可得
解得
则有
（3）根据牛顿第二定律可得
解得
则有
14. 我国拥有全球领先的无人机技术，无人机具有广泛的应用前景。当洪涝灾害发生时，可以利用无人机运送救灾物资。一架无人机以的速度水平匀速飞行，正准备向受灾人员空投急救用品，急救用品的底面离水面高度。不计空气阻力，重力加速度大小取。
（1）为了使投下的急救用品落在指定地点，无人机应该在离指定地点水平距离多远的地方进行投放？
（2）投放的急救用品落到水面时的速度大小为多少？
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）设无人机投放点到指定地点的距离为，由平抛运动规律有
，
解得
（2）急救用品落到水面上时，竖直方向上
速度大小
解得
15. 如图所示，水平转台上可视为质点的小物体A、B通过轻绳连接，A静止在转台边缘处，轻绳刚好伸直，现从静止开始缓慢增大转台的转速（在每个转速下都可认为转台匀速转动），已知A、B的质量分别为m，2m，A、B与转台间的动摩擦因数均为μ=0.5，A、B离转台中心转轴的距离分别为2r、r，转台距地面的高度为h，绳子能承受的最大拉力大小为17.5mg，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为g，求：
（1）当转台的角速度至少为多少时，绳子开始出现张力？
（2）当绳子断裂时，转台的角速度为多大？
（3）绳子断裂后物体A的落地点离飞出点的水平距离（物体A飞出后，转盘不再转动）。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】解：（1）由
故
A的最大静摩擦力为
B的最大静摩擦力为
故A先达到最大静摩擦力，此时绳子开始出现张力，则
解得
则当
出现张力。
（2）绳子断裂前
当T=17.5mg，时，解得
（3）绳子断裂后A做平抛运动，初速度大小为
时间
得水平距离