广东省江门市培英高级中学2023-2024学年高一下学期期中考试物理试题

这是一份广东省江门市培英高级中学2023-2024学年高一下学期期中考试物理试题，共16页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。

一、单项选择题（本题共8小题，每小题3分，共24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．近年来我国在太空探索中取得多项重大突破。以下关于宇宙相关知识说法正确的是（ ）
A．哥白尼对第谷观测的行星数据进行多年研究，提出了行星运动定律
B．伽利略通过实验推算出来引力常量G的值，被誉为第一个能“称量地球质量”的人
C．托勒密进行了“月-地检测”，得出了天上和地下的物体都遵循万有引力定律
D．牛顿经过长期研究发现了万有引力定律
2．如图所示，运动员双手握住柄环，站在投掷圈后缘，经过预摆和3~4圈连续加速旋转及最后用力，将链球掷出。整个过程可简化为圆周运动和斜抛运动，忽略链条质量和空气阻力，则下列说法中正确的是（ ）
A．链球圆周运动过程中，钢绳的拉力提供向心力
B．链球圆周运动过程中受到重力、拉力和向心力
C．链球掷出后运动到最高点时合外力不为零
D．链球掷出后运动到最高点时速度为零
3．现在很多教室都安装可以沿水平方向滑动的黑板，如图所示，在黑板以某一速度水平向左匀速运动的同时，一位教师用粉笔在黑板上划线，粉笔相对于墙壁从静止开始先匀加速竖直向下画，接着匀减速竖直向下画，直到停止，则粉笔在黑板画出的轨迹可能为（ ）
A． B． C． D．
4．如图为某校学生跑操的示意图，跑操队伍宽，某时刻队伍前排刚到达出口的B端，正在A点的体育老师准备从队伍前沿直线匀速横穿到达对面出口区域，且不影响跑操队伍，已知学生跑操的速度，出口区域宽度，则以下说法正确的是（ ）
A．体育老师到达对面出口速度可以为2m/s
B．体育老师到达对面出口速度可以为1.5m/s
C．体育老师到达对面出口的时间可以大于
D．体育老师到达对面出口的时间不能大于
5．如图所示的四幅图表示的是有关圆周运动的基本模型，下列说法正确的是（ ）
A．如图a，汽车通过拱桥的最高点时速度最小值为
B．如图b，同一小球在光滑且固定的圆锥内的A、B位置先后做匀速圆周运动，则在A、B两位置小球的角速度及所受筒壁的支持力大小均相等
C．如图c，A、B两个物体随转台一起做匀速圆周运动，，，转台转速缓慢加快时，物体A先开始滑动
D．如图d，火车转弯超过规定速度行驶时，内轨对内轮缘会有挤压作用
6．中国预计将在2028年实现载人登月计划，把月球作为登上更遥远行星的一个落脚点。如图所示是“嫦娥一号”奔月的示意图，“嫦娥一号”卫星发射后经多次变轨，进入地月转移轨道，最终被月球引力捕获，成为绕月卫星。关于“嫦娥一号”下列说法正确的是（ ）
A．在绕地轨道中，48h轨道的公转半长轴的三次方与公转周期的二次方之比最大
B．发射时的速度必须达到第二宇宙速度
C．卫星在轨道Ш经过Q点时的速度小于其在轨道Ⅱ上经过Q点时的速度
D．卫星在轨道Ш经过Q点时的加速度等于其在轨道Ⅱ上经过Q点时的加速度
7．明代出版的《天工开物》一书中，有牛力齿轮（牛转翻车）的图画，如图所示，这说明勤劳勇敢的先辈们已经掌握了齿轮传动技术。A、B两轮边缘质点做匀速圆周运动的半径分别为、（），A、B两轮边缘的齿轮数分别为、，，在两轮转动过程中（不打滑），下列说法正确的是（ ）
A．A、B两轮边缘质点的线速度相同
B．A、B两轮的转速之比
C．A、B两轮的角速度ω1：ω2=r1：r2
D．A、B两轮边缘质点的向心加速度相同
8．游乐园的醒狮秋千广受欢迎。如下右图，当质量为m的游客（可视为质点）坐在质量不计的秋千板上，此时绳子与竖直方向成θ角，人与拴绳子的横梁距离为l，如果秋千板摆动经过最低点时速度大小为v，重力加速度为g，不计人与绳子作用力，则（ ）
A．每根绳子对秋千板的拉力大小为 B．每根绳子对秋千板的拉力大小为
C．此时秋千板给人的支持力为 D．此时秋千板给人的支持力为m
二、多项选择题（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．如图甲所示，滚筒洗衣机脱水时， 衣物紧贴着滚筒壁在竖直平面内做顺时针方向的高速匀速圆周运动。可简化为图乙所示模型，A、B分别为小衣物经过的最高位置和最低位置，测得小衣物过A点线速度大小为 v，做圆周运动的周期为T。已知重力加速度为g，小衣物可视为质点。下列说法正确的是（ ）
A．衣物转到 A 位置时的脱水效果最好
B．衣物转到 B 位置时的脱水效果最好
C．转筒半径为
D．转筒半径为
10．水车是我国劳动人民利用水能的一项重要发明。如图为某水车模型，从槽口水平流出的水初速度大小为v0，垂直落在与水平面成30°角的水轮叶面上，落点到轮轴间的距离为R。在水流不断冲击下，轮叶受冲击点的线速度大小接近冲击前瞬间水流速度大小，忽略空气阻力，重力加速度为g，有关水车及从槽口流出的水，以下说法正确的是（ ）
A．水流在空中运动时间为B．水流在空中运动时间为
C．水车受冲击点最大线速度接近D．水车受冲击点最大线速度接近
11．如图所示，一辆货车利用跨过光滑定滑轮的轻质不可伸长的缆绳提升一箱货物，已知货箱的质量为，货物的质量为m，货车向左做匀速直线运动，货箱速度为，连接货车的缆绳与水平方向夹角为，不计一切摩擦，则下列说法正确的是（ ）
A．货车的速度等于
B．货车对地面的压力等于货车的重力
C．缆绳中的拉力=
D．货物处于超重状态
12．我国首颗量子科学实验卫星于2016年8月16日1点40分成功发射。量子卫星成功运行后，我国将在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信，构建天地一体化的量子保密通信与科学实验体系。假设量子卫星轨道在赤道平面，如图所示。已知量子卫星的轨道半径是地球半径的m倍，同步卫星的轨道半径是地球半径的n倍，图中P点是地球赤道上一点，由此可知（ ）
A．同步卫星与量子卫星的运行周期之比为
B．同步卫星与P点的速度之比为
C．量子卫星与同步卫星的速度之比为
D．量子卫星与P点的速度之比为
三、实验题（本大题共2小题，共16分，考生根据要求作答）
13．（每空2分，共8分）某小组通过频闪拍照装置探究平抛运动规律，如图甲所示，固定在演示仪正上方A处和右侧正前方B处的频闪仪，每隔一定时间同时发出闪光使底片曝光，通过记录小球在闪光时刻的位置分别获得小球水平、竖直两个方向上的运动信息。得到的频闪照片如图乙，O为抛出点，P为某时刻小球的影像，g取9.80m/s2.请分析下列问题：

（1）下面实验操作正确的是 （填选项前的字母）。
A．实验需要用天平测出小球的质量
B．使用密度大、体积小的小球能减少实验误差
C．必须保证斜槽轨道末端切线水平
D．尽量减小小球与斜槽之间的摩擦力
（2）图乙的频闪照片与实验中实际距离的比例为1：10，从刻度尺上读出OP长度为 cm，则可知（b）中OP的真实距离为 cm。
（3）同理测得（a）中OP真实距离为60.0cm，则钢球平抛的初速度大小v0= m/s（结果保留两位有效数字）。
14．（每空2分，共8分）如图甲所示为向心力演示仪，可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ω和半径r之间的关系。长槽的A、B处和短槽的C处分别到各自转轴中心距离之比为1:2:1。变速塔轮自上而下有三种组合方式，左右每层半径之比由上至下分别为1:1、2:1和3:1，如图乙所示。
（1）本实验的目的是探究向心力的大小与小球质量m、角速度ω和半径r之间的关系，下列实验中采用的实验方法与本实验相同的是( )
A．卡文迪许利用扭秤测量引力常量
B．探究平抛运动的特点
C．探究加速度与物体受力、物体质量的关系
（2）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。（选填“一”、“二”或“三”）
（3）在另一次实验中，把两个质量相等的钢球放在A、C位置，传动皮带位于第二层，转动手柄，则当塔轮匀速转动时，左右两标尺露出的格子数之比约为 (填选项前的字母)
A．1:2 B．2:1 C．1:4 D．4:1
由此可以得出的实验结论： 。
四、解答题(本题共3小题,共44分，考生根据要求作答)
15．（10分）2022年6月5日“神舟十四号”载人飞船在酒泉卫星发射中心成功发射，3名航天员陈冬、刘洋、蔡旭哲将在天和核心舱中在轨驻留6个月。为计算简便，现假设“神舟十四号”飞船绕地球做匀速圆周运动，地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g，飞船离地面的高度为，已知万有引力常量为G，不计地球的自转影响，求：
（1）地球的质量M；
（2）地球的第一宇宙速度v；
（3）飞船在离地球表面高度为2R处绕地球做匀速圆周运动的周期T。
16．（17分）如图甲所示为游乐场中的“旋转飞椅”，带有水平直杆的转盘可绕穿过其中心的竖直轴转动。图乙是其中一个座椅的连接示意图，水平直杆边缘到转轴中心的距离，水平直杆边缘用长的钢绳连接着座椅。经过一段时间后,小张坐在座椅上随着转盘一起做匀速圆周运动,此时，钢绳与竖直方向的夹角，水平直杆到地面的高度，若小张和座椅的总质量，将小张和座椅看成一个质点，不计钢绳的重力及空气的阻力，，，，，求：
（1）钢绳上的拉力F大小；
（2）小张绕转轴运动的周期T；
（3）若地面水平，小张口袋中的皮球不慎脱落，皮球的第一次落地点到转轴中心的水平距离S是多少？
17．（17分）如图，一长为L的轻杆一端固定在水平转轴上，另一端固定一质量为m的小球。轻杆随转轴在竖直平面内做角速度为的匀速圆周运动，重力加速度。
（1）小球运动到最低点时，求杆对球的拉力F1大小；
（2）小球运动到水平位置A时，求杆对球的向心力F向大小；
（3）小球运动到最高点时，求杆对球的作用力F2。
参考答案：
单选1-8：D C D D C D B A 多选9-12：BC AD AD BD
1．D
【解析】
【详解】A．对第谷观测的行星数据进行多年研究，提出了行星运动定律的人是开普勒，哥白尼主要贡献是日心说，故A错误；
B．引力常量G的值是卡文迪许通过实验推算出来的，并且被誉为第一个能“称量地球质量”的人，故B错误；
C．牛顿进行了“月-地检测”，得出了天上和地下的物体都遵循万有引力定律，故C错误；
D．发现万有引力定律的人是牛顿，故D正确。
故选D。
2．C
【详解】AB．球做加速圆周运动，拉力和重力的合力提供两方面的效果，一是径向的合力提供向心力，切向的合力提供切向力，AB错误；
CD．松手后链球做斜抛运动，在最高点时，速度不为零，仍受重力作用，故C正确,D错误。
故选C。
3．D
【分析】根据运动的合成与分解，结合曲线运动条件，及矢量合成法则，即可求解．
【详解】粉笔以某一速度水平向左匀速运动，同时从静止开始先匀加速向下滑动，再匀减速向下滑动至停止，根据做曲线运动的物体所受合外力一定指向曲线凹侧，则粉笔在水平方向始终匀速，在竖直方向先向下加速时，曲线向下弯曲；后向下减速，则曲线向上弯曲，故D正确；A，B，C错误.故选D.
【点睛】考查运动的合成与分解，掌握矢量合成法则的内容，注意曲线运动条件的应用，是解题的关键．
4．D
【详解】由题可知，老师需跑在学生前面且不影响跑操队伍，所以将老师的速度分解在平行BC方向和垂直BC方向，在平行于BC方向，老师的速度需要大于等于学生的速度，即
故AB错误；
学生通过出口的时间
所以老师到达对面出口的时间不能大于2s，否则体育老师不能从队伍前沿直线匀速横穿到达对面出口，故C错误，D正确。
故选D
5．C
【详解】A．当汽车在B点的速度为时，由以上计算可知，此时桥对汽车的支持力是零，即汽车的最大速度是，A错误；
B．同一小球在光滑而固定的圆锥筒内的A、B位置先后分别做匀速圆周运动，设圆锥筒的母线与竖直方向的夹角为θ，根据竖直方向受力平衡可得
所以小球在两位置所受支持力相等；
水平方向，根据牛顿第二定律，有
所以
所以小球在A位置角速度小于B位置角速度，故B错误；
C．A、B两个物体的最大静摩擦力为
，
A、B两个物体所需的向心力分别为
，
可知转台转速缓慢加快时，物体A最先开始滑动，故C正确；
D．火车转弯超过规定速度行驶时，外轨对外轮缘有挤压作用，D错误。
故选C。
6．D
【详解】A．由开普勒第三定律可得，则有公转半长轴的立方与公转周期的平方之比不变，故A错误；
B．“嫦娥一号”卫星发射后经多次变轨，进入地月转移轨道，没有脱离地球的引力范围，发射时的速度小于第二宇宙速度，故B错误；
C．卫星由轨道Ш变轨至轨道Ⅱ需要在Q点减速制动，因此在轨道Ш经过Q点时的速度大于其在轨道Ⅱ上经过Q点时的速度，故C错误；
D．根据牛顿第二定律得
得
卫星经过同一点时r相同，M也相同，所以加速度相同，故D正确。
故选D。
7．B
【详解】A．A、B两轮是齿轮传动，边缘质点线速度大小相等，但是线速度方向不同
故A错误；
B．两轮的周期之比
转速
所以两轮的转速之比
B正确；
C．由公式可知，两轮的角速度
C错误；
D．向心加速度方向不同。故D错误。
故选B。
8．A
【详解】
CD．对人分析，人受重力G、秋千板支持力FN作用，根据牛顿第二定律
所以
故CD错误；
AB．对秋千板和人整体分析，设每根绳的拉力为F，根据牛顿第二定律
解得
故A正确，B错误；
故选A。
9．BC
【详解】
AB．衣物转到 B 位置时由牛顿第二定律
可知在B位置的脱水效果最好，选项A错误，B正确；
CD．根据
可得转筒半径为

选项C正确,D错误。故选BC。

10．AD
【详解】AB．根据平抛运动规律可得，水落到水轮叶面上水平分速度
，
得
，
又
得
故A正确，B错误；
CD．因为轮叶受冲击点的线速度大小接近冲击前瞬间水流速度大小
故C错误，D正确；
故选AD。
11．AD
【详解】A．将货车的速度进行正交分解，其分解成沿着缆绳方向与垂直缆绳方向，如图所示：

由于缆绳不可伸长，货箱向上运动的速度和货车的速度沿着缆绳方向的分量相等，故
则货车运动的速度
故A正确；
B．由于货车受到缆绳的拉力，货车的对地面的压力小于货车的重力，故B错误；
CD．因不变，减小，由上式知，货箱向上运动的速度增大，货箱和货物整体向上做加速运动，处于超重状态，由牛顿第二定律知缆绳中的拉力大于，故C 错误，D正确。
故选AD。
12．BD
【详解】A．根据
解得
可得同步卫星与量子卫星的运行周期之比为，故A错误；
B．同步卫星与地面上物体角速度相同，根据可得同步卫星与P点的速度之比为，故B正确；
C．根据
解得
可知量子卫星与同步卫星的速度之比为，故C错误；
D．结合BC选项可得量子卫星与P点的速度之比为，故D正确。
故选BD。
13． BC/CB 4.40 44.0 2.0
【详解】（1）[1]A．该实验不需要用天平测出小球的质量，选项A错误；
B．使用密度大、体积小的小球可减小空气阻力的影响，能减少实验误差，选项B正确；
C．必须保证斜槽轨道末端切线水平，以保证小球做平抛运动，选项C正确；
D．小球与斜槽之间的摩擦力对实验无影响，选项D错误。
故选BC。
（2）[2]由刻度尺读数4.40cm可知，（b）中OP的真实距离为y=10×4.40cm=44.0cm
（3）[3]根据
解得
14． C 一 C 在物体质量和圆周运动半径一定时，向心力大小于角速度的平方成正比。
【详解】（1）[1]探究向心力的大小与小球质量m、角速度和半径r之间的关系，采用的实验方法是控制变量法。
A．卡文迪许利用扭秤测量引力常量，应用的是放大法，故A错误；
B．探究平抛运动的特点，采用的实验方法是用曲化直的方法，故B错误；
C．探究加速度与物体受力、物体质量的关系，采用的实验方法是控制变量法，故C正确。
故选C。
（2）[2]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，应使两球的角速度相同，则需要将传动皮带调至第一层塔轮。
（3）[3]在另一次实验中，把两个质量相等的钢球放在A、C位置，则两球做圆周运动的半径相等；传动皮带位于第二层，则两球做圆周运动的角速度之比为
根据
可知当塔轮匀速转动时，左右两标尺露出的格子数之比约为
故选C。
由此可以得出的实验结论：在物体质量和圆周运动半径一定时，向心力大小与角速度的二次方成正比。
15．（10分）（1）；（2）；（3）
【详解】（1）根据地球表面物体的重力等于万有引力,有
……2分
得
……1分
（2）地表附近卫星做匀速圆周运动，重力提供向心力
……2分
联立解得
……1分
（3）卫星的轨道半径为
……1分
根据万有引力提供向心力
……2分
联立解得
……1分
16．（17分）1．（1）1000N；（2）6s；（3）20m
【详解】（1）设钢绳上的拉力大小为F，对小张和座椅进行受力分析，竖直方向合力为零，有
①……2分
解得
②……1分
（2）根据几何关系可得小张绕转轴运动的半径为
③……1分
设小张绕转轴运动的周期为T，对小张和座椅，在水平面上由牛顿第二定律得
④……2分
联立②③④解得
⑤……1分
（3）脱落的皮球沿着飞椅运动轨迹的切线方向飞出做平抛运动，设皮球脱落瞬间的速度大小为v，根据牛顿第二定律有
⑥……2分
皮球脱落时离地的高度为
⑦……1分
根据平抛运动规律，有
⑧……2分
⑨……2分
设皮球的第一次落地点到转轴中心的水平距离为S，位置关系俯视图如图所示。
则有
⑩……2分
联立②⑥⑦⑧⑨⑩解得
⑪……1分
17．（17分）（1）；（2）；（3）见解析
【详解】（1）小球运动到最低点时，设杆对球的作用力，由牛顿第二定律可得
……2分
可得杆对球的拉力大小为
……1分
（2）小球运动到水平位置A时，水平方向有
……2分
（3）小球运动到最高点时，设杆对球的作用力大小，方向竖直向下为正方向，由牛顿第二定律可得
……2分
可得
……1分
当，即时，，即杆对球没有作用力；……3分
当时，，，杆对球的作用力竖直向下；……3分
当时，，，杆对球的作用力竖直向上。……3分