四川省大数据学考大联盟2023-2024学年高一下学期半期质量检测物理试卷(解析版)

这是一份四川省大数据学考大联盟2023-2024学年高一下学期半期质量检测物理试卷(解析版)，共15页。
1. 如图所示，一个钢球在水平面上做直线运动，然后在钢球运动路线的旁边放一块磁铁钢球做曲线运动。据此判断物体做曲线运动的条件为（ ）

A. 合力为零
B. 合力方向与速度方向相同
C. 合力方向与速度方向相反
D. 合力方向与速度方向不在同一直线上
【答案】D
【解析】钢球受到的重力与水平面 支持力平衡，合力等于磁铁对钢球的引力，钢球做曲线运动，磁铁的引力直线轨迹的内侧，与速度方向不在同一条直线上，即据此判断物体做曲线运动的条件为合力方向与速度方向不在同一直线上。
故选D。
2. 吊车用竖直向上的拉力拉货箱竖直向上加速运动，则（ ）
A. 拉力做正功，拉力与货箱重力的合力做正功
B. 拉力做正功，拉力与货箱重力合力做负功
C. 拉力做负功，拉力与货箱重力的合力做正功
D. 拉力做负功，拉力与货箱重力的合力做负功
【答案】A
【解析】拉力方向与位移方向都竖直向上，方向相同，拉力做正功；货箱向上加速运动，拉力与货箱重力的合力方向与位移方向相同，做正功。
故选A。
3. 某条河宽度为，河水流速恒为，小船在静水中的速度大小为，则（ ）
A. 若船以最短时间渡河，渡河时间为
B. 若船以最短时间渡河，渡河路程为
C. 船不能到达出发点正对岸
D. 若河水流速增大，则渡河最短时间将增大
【答案】A
【解析】AB．小船渡河时间最短时，则船头始终垂直河岸方向，则最短时间
沿水流方向位移
渡河路程为
故A正确，B错误；
C．小船在静水中的速度大于河水的流速，当合速度与河岸垂直，小船到达正对岸，故C错误；
D．只要船速恒定，无论水速如何变化，小船的最短渡河时间都为120s，故D错误。
故选A。
4. 如图所示，在排球比赛中如果运动员在近网处沿水平方向扣球，若把扣后排球的运动近似看作质点的平抛运动，则下列四种情况中，排球最有可能出界的是（ ）
A. 扣球点较高，扣出时排球的速度较大
B. 扣球点较高，扣出时排球的速度较小
C. 扣球点较低，扣出时排球的速度较大
D. 扣球点较低，扣出时排球的速度较小
【答案】A
【解析】排球的运动近似看作质点的平抛运动，有
联立，可得
可知扣球点较高，扣出时排球的速度较大时，排球最有可能出界。
故选A。
5. 如图所示，质量为的小孩坐在质量约为的蹬板上荡秋千，悬挂蹬板的两根绳长均为。当该小孩荡到秋千支架横梁的正下方时，每根绳子平均承受的拉力为。则此时小孩速度大小为约为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】以小孩和秋千整体作为研究对象，质量为
根据牛顿二定律有
解得
故选B。
6. 如图，A、B两点分别位于大、小轮的边缘上，C点位于大轮半径的中点，大轮的半径是小轮的2倍，它们之间靠摩擦传动，接触面不打滑。下列说法正确的是（ ）
A. A与B线速度大小相等
B B与C线速度大小相等
C. A与B角速度大小相等
D. B与C角速度大小相等
【答案】A
【解析】A．据题意，这是摩擦传递装置，两轮边缘接触部分线速度大小相等，即，故选项A正确；
C．由于两轮半径不相同，据可知A、B两点角速度不相等，故选项C错误；
BD．由于A、C两点在同一轮上，角速度相等，，据可知
，
故BD错误；
故选A。
【点睛】摩擦传递装置，接触边远部分线速度相等，可以判断A、B两点线速度相等；A、C两点在同一转动轮上，属于同轴转动体，同轴转动体除了转动轴，其他任意两点角速度相等，可以判断A、C两点角速度大小，进而比较B、C两点的线速度大小。
7. 太阳系各行星几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做近似圆周运动，已知地球到太阳的平均距离为，地球和火星的公转周期分别为和，则火星到太阳的平均距离为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】地球和火星均绕太阳公转，设火星到太阳的平均距离为R，由开普勒第三定律有
解得
故选C。
8. 某景区喷泉喷出水柱的场景如图所示，水管喷嘴的横截面积为S，驱动该水管喷水的电动机输出功率为P。已知水的密度为，重力加速度为g，不计空气阻力，且令，则喷泉喷出水柱的高度可表示为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】设水的出口速度为v，水柱高度为h，经过时间t，喷出水的质量为m，则由题意可得
由动能定理可得
二、本题共4小题，每小题4分，共16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4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9. 同学们要认真阅读课本，课本中对概念、规律的阐述深入浅出，思想方法丰富。下列关于课本中相关案例的说法正确的是（ ）

A. 图1所示的演示实验中，若用玻璃球进行实验，同样可以看到小球靠近磁体做曲线运动
B. 图2所示为论述“曲线运动速度特点”的示意图，这里运用了“极限”的思想方法
C. 图3所示的演示实验中，敲击振片，A球做平抛运动而B球做自由落体，两球同时落地。该实验只需做一次，即可证明平抛运动在竖直方向做自由落体运动
D. 图4所示为“感受向心力”活动，保持小球质量及绳长（圆周运动半径）不变，当增大小球转速时会感到拉力亦增大，这说明“向心力与转速成正比”
【答案】B
【解析】A．图1所示的演示实验中，若用玻璃球进行实验，磁体对玻璃球没有吸引作用，不会出现小球靠近磁体做曲线运动，故A错误；
B．图2所示为论述“曲线运动速度特点”的示意图，这里运用了“极限”的思想方法，故B正确；
C．图3所示的演示实验中，应改变装置的高度和敲击振片的力度，进行多次实验，若两球同时落地，则证明平抛运动在竖直方向做自由落体运动，故C错误；
D．图4所示“感受向心力”活动，保持小球质量及绳长（圆周运动半径）不变，当增大小球转速时会感到拉力亦增大，只能说拉力随着转速增大而增大，并不能证明向心力与转速成正比，故D错误。
10. 铁路在弯道处的内外轨道高低是不同的。已知内、外轨所在平面与水平地面的夹角为，弯道处轨道的圆弧半径为，当火车通过此弯道时（ ）
A. 若火车速度大小为，则火车受的重力与轨道平面支持力的合力沿轨道平面向下
B. 若火车速度大小为，则火车轮缘与内、外轨间无侧向作用力
C. 若火车速度大于，则火车轮缘对内轨有侧向作用力
D. 若火车速度小于，则火车轮缘对内轨有侧向作用力
【答案】BD
【解析】AB．火车的重力和轨道对火车的支持力的合力恰好等于需要的向心力时，向心力方向指向轨道圆心，如图
根据牛顿第二定律可得
解得此时火车的速度正好是
此时火车轮缘与内、外轨无侧向作用力，故A错误，B正确；
CD．当火车转弯的速度小于，需要的向心力减小，而重力与支持力的合力不变，所以合力大于需要的向心力，内轨就要对火车产生一个向外的力来抵消多余的力，所以此时内轨对内侧车轮轮缘有挤压。同理当火车转弯的速度大于时火车轮缘对外轨有侧向作用力，故D正确，C错误。
故选BD。
11. 若我国某人造卫星与空间站均在同一轨道平面内绕地球同方向做匀速圆周运动，它们运动的轨道离地高度分别为、，运行周期分别为、（与已知）；地球的半径为，引力常量，则下面说法正确的是（ ）
A. 人造卫星的周期比空间站的周期小
B. 人造卫星的环绕速度比空间站的环绕速度小
C. 可算出地球的质量
D. 可算出空间站的质量
【答案】BC
【解析】A．设地球质量为M，卫星质量为m，地球半径为R，由牛顿第二定律得
解得
由题知人造卫星离地高度大于空间站离地高度，所以运行周期大于，故A错误；
B．由
解得
由题知人造卫星离地高度大于空间站离地高度，所以环绕速度小于，故B正确；
CD．由
得地球质量为
而空间站运动情况与其质量无关，故无法计算卫星质量，故C正确，D错误。
选BC。
12. 如图1所示，固定斜面的倾角，一物体（可视为质点）在沿斜面向上的恒定拉力作用下，从斜面底端由静止开始沿斜面向上滑动，经过距斜面底端处的A点时撤去拉力。该物体的动能与它到斜面底端的距离的部分关系图像如图2所示。已知该物体的质量，该物体两次经过A点时的动能之比为，该物体与斜面间动摩擦因数处处相同，，重力加速度取，不计空气阻力。则（ ）
A. 物体与斜面间动摩擦因数为0.3
B. 物体与斜面间动摩擦因数为0.45
C. 拉力的大小为
D. 拉力的大小为
【答案】BD
【解析】CD．依题意，设物体在运动过程中受到的滑动摩擦力大小为f，当物体沿斜面向上运动到处时，根据动能定理有
运动到处时，根据动能定理有
物体从斜面顶端向下运动到处时，根据动能定理有
联立以上三式，解得
故C错误，D正确；
AB．根据
解得
故A错误，B正确。
故选BD。
三、本大题2小题，每空2分，共16分。
13. 某学习小组用如图甲所示的装置研究“平抛运动”并描绘平抛运动的轨迹，背景小方格为边长为的正方形。
（1）下列关于实验条件的说法，正确的有________。
A. 斜槽轨道必须光滑
B. 斜槽轨道末端必须水平
C. 小球可以从斜槽上不同的位置无初速度释放
D. 小球每次必须从斜槽上相同的位置无初速度释放
（2）某次试验中，小球做平抛运动的几个位置如图乙中的、、、所示，若地重力加速度取，则小球平抛的初速度的大小为________，运动到点时小球竖直方向的速度为________。（结果保留2位有效数字）
【答案】（1）BD （2）1.0 2.0
【解析】
【小问1详解】
A．斜槽轨道是否光滑与否对实验没有影响，故斜槽轨道不需要光滑，故A错误；
B．为了保证小球离开斜槽末端时的初速度方向是水平方向，故斜槽末端必须水平，故B正确；
CD．为了保证小球每一次从斜槽末端平抛的初速度相同，故要求每次必须从斜槽上相同位置无初速度释放，故C错误，D正确。
故选BD。
【小问2详解】
设相邻两点时间间隔为t，竖直方向上有
解得
水平方向有
解得小球平抛的初速度的大小为
小球运动到c点时，竖直分速度为
14. 用如图甲所示的向心力演示器探究向心力的表达式，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）在这个实验中，利用了__________来探究向心力的大小与小球质量、角速度和半径之间的关系。
A．理想实验法 B.等效替代法 C.控制变量法
（2）探究向心力大小与质量的关系时，选择两个质量__________（选填“相同”或“不同”）的小球，分别放在挡板__________（选填“A”或“B”）和挡板C处。
（3）如图乙所示，一类似于实验装置的皮带传动装置，A、B、C三点到各自转轴的距离分别为、、，已知，若在传动过程中，皮带不打滑。则A点与C点的角速度之比__________，B点与C点的向心加速度大小之比__________。
【答案】（1） C （2）不同 A （3）
【解析】（1）本实验采用的科学方法是控制变量法，故选C。
（2）探究向心力大小与质量的关系时，两小球的质量应不同，而旋转半径应相同，故分别放在挡板A和挡板C处。
（3）因为皮带不打滑，所以A点与C点的线速度相等，即
则
所以
而B点与A点角速度相同，则B点与C点的向心加速度大小之比为
四、本大题3小题，共36分，要求写出必要的文字说明、主要的计算步骤和明确的答案。
15. 2021年11月8日，天问一号火星探测器的“环绕器”成功实施第五次近火制动，准确进入遥感轨道绕火星做匀速圆周运动，开展火星全球遥感探测。若环绕器的运行周期为，其绕火星运行的轨道半径为，火星的半径为，万有引力常量为。求：
（1）火星的质量；
（2）火星表面的重力加速度为。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）环绕器绕火星做匀速圆周运动，设环绕器的质量为m，由万有引力提供向心力得
解得火星的质量为
（2）假设在火星表面有一质量为的物体，则有
联立解得火星的质量
16. 货车总质量为，以的恒定功率由静止开始在水平路面上运动，经时间速度达到最大速度，最终做匀速直线运动，取。求：
（1）货车受到水平路面的摩擦力大小；
（2）货车速度为时的加速度大小；
（3）货车在加速运动过程中通过的位移大小。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）货车达到最大速度后匀速运动，设此时牵引力为F，摩擦力为f，最大速度，则
解得
（2）货车速度为时，设此时牵引力为，加速度大小为a，则
解得
（3）货车从静止到最大速度过程，一直在加速运动，设通过的位移大小为x，根据动能定理
解得
17. 如图为某游戏装置原理示意图。水平桌面上固定一半圆形竖直挡板，其半径为2R、内表面光滑，挡板的两端A、B在桌面边缘，B与半径为R的固定光滑圆弧轨道在同一竖直平面内，过C点的轨道半径与竖直方向的夹角为60°。小物块以某一水平初速度由A点切入挡板内侧，从B点飞出桌面后，在C点沿圆弧切线方向进入轨道内侧，并恰好能到达轨道的最高点D。小物块与桌面之间的动摩擦因数为，重力加速度大小为g，忽略空气阻力，小物块可视为质点。求：
（1）小物块到达D点的速度大小；
（2）B和D两点的高度差；
（3）小物块在A点的初速度大小。
【答案】（1）；（2）0；（3）
【解析】（1）由题知，小物块恰好能到达轨道的最高点D，则在D点有
解得
（2）由题知，小物块从C点沿圆弧切线方向进入轨道内侧，则在C点有
小物块从C到D的过程中，根据动能定理有
则小物块从B到D的过程中，根据动能定理有
联立解得
，HBD = 0
（3）小物块从A到B的过程中，根据动能定理有
S = π∙2R
解得