河南省南阳市社旗县第一高级中学2023-2024学年高一下学期4月期中物理试题

这是一份河南省南阳市社旗县第一高级中学2023-2024学年高一下学期4月期中物理试题，共12页。

注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名和座位号填写在答题卡上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡的相应位置上。写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
单选题（共7小题，每题4分，共28分）
1．如图所示，在一端封闭的光滑玻璃管中注满清水并封口，水中有一由红蜡块做成的大小适宜的小圆柱体，恰好在玻璃管中匀速上升，同时将玻璃管由静止开始水平向右先做匀加速运动，再做匀减速运动，关于红蜡块的运动轨迹正确的是( )
A.B.C.D.
2．下列说法正确的是( )
A.相同时间内，火星和太阳连线扫过的面积与地球和太阳连线扫过的面积相等
B.牛顿通过扭秤实验测定了引力常量G
C.由万有引力定律可知，两物体相距无穷小时，两者间的万有引力趋于无穷大
D.所有绕同一中心天体运动的行星轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比都相等
3．如图所示，某救援队利用如下装置转运救灾物资，物资穿在竖直固定光滑杆上.若汽车速度为v，物资运动速度为，定滑轮左右两侧轻绳与竖直方向夹角分别为.不计滑轮质量以及绳与滑轮间的摩擦，下列关系正确的是( )
A.B.C.D.
4．如图为荷球的篮筐（无篮板），某同学距球柱不同位置，从相同高度先后将甲、乙两球斜向上抛出，两次均命中篮筐。已知甲、乙两球初速度与水平方向夹角分别为60°和45°，且两球运动的最大高度相同。不计空气阻力，从球出手到进入篮筐过程中，下列说法正确的是( )
A.乙球飞行时间大于甲球飞行时间B.甲球在最高点的速度比乙球在最高点的速度大
C.甲球初速度是乙球初速度的倍D.甲球初速度是乙球初速度的倍
5．已知地球的半径为R，月球的公转周期是T，月球表面的重力加速度为a，地心到月心距离为r，引力常量为G，下列说法正确的是( )
A.月球的质量B.地球的质量为
C.地球的密度为D.地球的密度为
6．中国科学家利用天眼对武仙座球状星团展开脉冲星观测研究，发现了脉冲星为掩食双星“黑寡妇”。在这一双星系统中，主星（质量为）是一颗毫秒脉冲星，伴星（质量为）的物质会被主星的星风加热并吸走一部分，两星之间的距离L会逐渐增大。下列说法正确的是( )
A.主星掩食伴星是因为它对伴星的引力大于伴星对它的引力
B.由于双星之间的距离L逐渐增大，双星绕其连线上某点转动的角速度会减小
C.由于双星之间的距离L逐渐增大，双星绕其连线上某点转动的角速度会增大
D.由于双星的总质量不变，即使L逐渐变大，双星绕其连线上某点转动的周期不变
7．如图所示，从倾角为θ的斜面上某点先后将同一小球以不同的初速度水平抛出，小球均落在斜面上．当抛出的速度为时，小球到达斜面时速度方向与斜面的夹角为；当抛出速度为时，小球到达斜面时速度方向与斜面的夹角为，则( )
A.当时，B.当时，
C.无论关系如何，均有D.的关系与斜面倾角θ有关
二．多选题（共3小题，每题6分，共18分。每题给出的四个选项中有多个选项符合题意，全部选对得6分，选对但不全得3分，有选错或不选得0分）
8．如图所示，质量为m的小球在光滑竖直圆锥筒中绕圆心O做匀速圆周运动，小球至圆锥顶点的距离为l，圆锥面的母线与竖直线的夹角为α。下列说法正确的是( )
A.若小球角速度增大，则l减小B.若小球角速度增大，则l增大
C.小球质量越大，向心加速度越大D.小球做圆周运动的向心加速度与其质量无关
9．如图1所示，轻绳一端固定在O点，另一端系一质量为m的小球，绳上有一拉力传感器（质量可忽略）。初始时，小球静止在最低点，现给小球一水平向右的初速度使其绕O点在竖直面内做圆周运动，在其轨迹最高点设置一光电门，可测量小球在最高点的速度。多次改变小球初速度，记录小球运动到最高点时的拉力F和对应速度平方并绘制图像如图2所示。下列说法正确的是( )
A.重力加速度等于
B.轻绳长度等于
C.当时，向心加速度为
D.当时，小球所受的拉力等于其重力的两倍
10．高山跳台滑雪是冬奥会上很惊险、刺激、具有观赏性比赛项目。运动员离开跳台时速度方向与水平方向成θ角斜向上，到达最高点时速度大小为v，从最高点到落到地面所用时间为t，设运动员在空中运动时只考虑重力的作用，且可视为质点，重力加速度为g。下列判断正确的是( )
A.运动员离开跳台时的速度大小是
B.运动员在空中运动的总时间是
C.运动员在竖直方向发生的位移大小是
D.运动员做的是匀变速运动
三．填空题（共2小题，共16分）
11．（12分）（1）某同学利用频闪照相法研究平抛运动并测量当地重力加速度，得到图1所示频闪照片和表1所示数据，表中g表示重力加速度，表示平抛的初速度。请利用表1中数据点3采集到的数据将表1补充完整：_______，________。
表1
（2）分析表1中的数据，由于拍摄角度的变化，采集的数据随数据点的不同有较大偏差，最终使测得的重力加速度g存在较大误差。为减小实验误差，实验小组使用改进后的装置重做实验，得到图2所示频闪照片和表2所示实验数据。
表2
该实验小组使用图像法处理实验数据，并以为纵轴，以t为横轴，建立直角坐标系，其函数表达式为__________。由图3可知，实验所在地的重力加速度_______（结果保留2位有效数字）。
12．（4分）某同学用如图甲所示的装置探究向心力跟质量、半径、角速度关系。一根光滑的水平杆可绕竖直杆在水平面内转动，质量不同的小物块可以穿在水平杆上，用细线通过定滑轮与力传感器相连，调节细线长度可改变物块转动的半径。水平杆绕竖直杆转动时，力传感器上显示物块受到的拉力大小。
(1)（2分）为探究向心力跟半径的关系，实验中需要控制_________________和_________________两个物理量保持不变。
(2)（2分）该同学在探究向心力跟角速度ω的关系时，选用质量适当的物块和长度适当的细线，多次改变竖直杆转速后，记录多组力与对应角速度数据，用图像法来处理数据，画出了如图乙所示的图像，该图线是一条过原点的直线，则图像横坐标x表示的物理量是_______。
A.ωB.C.D.
四．计算题（共3小题，共38分）
13．(12分)高速转动的转盘重心若不在转轴上，运行将不稳定，且转轴会承受很大的作用力，加速磨损。图中转盘半径为R，为转动轴。正常转动时，转动轴受到的水平作用力为零。现在转盘边缘处叠放质量均为m、可视为质点的两物块并由静止缓慢增大转速，间动摩擦因数为μ，B与转盘间的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。求：
（1）若保持相对静止，转盘角速度的取值范围；
（2）若都脱离转盘，转盘角速度的取值范围。
14．(12分)太阳系各行星几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动。当地球恰好运行到火星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线的时候，天文学称为“火星冲日”。已知火星公转半径与地球公转半径的比值为（C为常数），地球的公转周期为T，求：
（1）火星公转周期；
（2）相邻两次火星冲日的时间间隔。
15．(14分)如图所示，将一质量为m的光滑小球从斜面不同高度先后释放。第一次释放后，小球冲上右侧竖直半圆环圆形管道，从A点水平射出，落点距A点最近；第二次释放后，小球从A点飞出后垂直砸在斜面上。已知斜面倾角，圆环半径为R，重力加速度为g，不计空气阻力。求：
（1）第一次释放小球后，小球对圆环轨道A点的弹力（可用分式表示）；
（2）第二次释放小球后，小球对圆环轨道A点的弹力（可用分式表示）。
物理答案
1．答案：A解析：由题可知，蜡块加速度方向先向右，后向左；所以合力方向先向右，后向左，并且受力方向为曲线凹侧。故选A。
2．答案：D解析：A、根据开普勒第二定律：对每一个行星而言，行星与太阳的连线在相同时间内扫过的面积相等，故A错误；
B、卡文迪许通过扭秤实验测定了引力常量G，故B错误；
C、万有引力定律公式适用范围是：两质点间的作用力，当两物体相距无穷小时，万有引力定律不适用，所以万有引力不趋于无穷大，故C错误；
D、根据开普勒第三定律可知，所有绕同一中心天体运动的行星轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比都相等，故D正确；故选：D。
3．答案：C解析：因为轻绳不可伸长，所以汽车在绳子上的分速度与物资在绳子上的分速度相等，所以有，解得，故ABD错误，C正确。故选C。
4．答案：D解析：A.两球被抛出后，在竖直方向均作竖直上抛运动，并目两球抛出点和最大高度相同，根据竖直上抛是反向的自由落体可知两球飞行时间相同。A错误；
B.由平行四边形定则可知，甲在最高点的速度为，由自由落体公式甲抛出时，竖直方向的分速度为，解得，同理可得，B错误；
CD.由平行四边形定则可知，两球出的速度为，，所以，C错误，D正确。
5．答案：D解析：A.对月球表面物体m，根据题意得,解得，因为月球的半径未知，所以无法求出月球的质量，A错误；
B.对月球，根据牛顿第二定律得，解得，B错误；
CD.根据，解得，C错误，D正确。故选D。
6．答案：B解析：A.由牛顿第三定律可知，主星对伴星的引力等于伴星对主星的引力；A错误。
BC.双星的角速度相等，由牛顿第二定律可知，由题意，解得，所以由于双星之间的距离L逐渐增大，双星绕其连线上某点转动的角速度会减小。B正确，C错误；
D.由角速度与周期关系，结合上述分析，可得，故双星的总质量不变L变大，T变大。D错误。故选B。
7．答案：C解析：物体从斜面顶端抛出后落到斜面上，物体的位移与水平方向的夹角等于斜面倾角θ，即
，
物体落到斜面上时速度方向与水平方向的夹角的正切值，故可得.
只要小球落到斜面上，位移方向与水平方向夹角就总是θ，则小球的速度方向与水平方向的夹角也总是φ，故速度方向与斜面的夹角就总是相等，与的关系无关，C选项正确．
8．答案：AD
解析：AB.由牛顿第二定律可知，解得，所以角速度增大，则减小，A正确，B错误；
CD.由牛顿第二定律，所以，C错误，D正确。
9．答案：BC
解析：A.在最高点，由牛顿第二定律可知，所以，结合图像可知，解得，A错误；
B.由上述分析可知，解得，B正确；
C.由几何知识可得，图2中的直线表达式为，当时，由牛顿第二定律可知，此时向心加速度为，C正确；
D.由上述分析，当时，D错误。
10．答案：CD
解析：A.由题意可知，运动员水平方向的分速度为v，所以在离开跳台时由平行四边形定则，可知离开跳台时的速度为,A错误；
B.在出发点由平行四边形定则,竖直方向为竖直上抛运动，所以运动员从出发到达最高点的时间,所以总时间为,B错误；
C.竖直方向全程可看作为加速度为的匀变速直线运动，所以由位移时间公式,所以运动员在竖直方向发生的位移大小是，C正确；
D.设运动员在空中运动时只考虑重力的作用，故运动员做的是匀变速运动。D正确。
11．答案：（1）0.65;9.8（2）;9.8
解析：（1）平抛运动水平方向上的分运动为匀速直线运动，所以有，平抛运动竖直方向做自由落体运动可知，解得。
（2）综合上述分析可得，由图可知。
12．答案：(1)物块的质量；竖直杆的转速(或周期)
(2)C
解析：(1)本实验采用控制变量法的实验方法，为探究向心力跟半径的关系，实验中需要控制物块的质量和竖直杆的转速(或周期)不变。
(2)由公式
可知F与成正比，所以x轴表示物理量。
故选C。
13．答案：（1）（2）
解析：（1）A恰要发生滑动，由牛顿第二定律
解得
此时对B，由牛顿第二定律
解得
故此时B不会发生相对滑动；所以若保持相对静止，转盘角速度的取值范围为
（2）B恰巧可以发生相对滑动时，由牛顿第二定律
解得
所以若都脱离转盘，转盘角速度的取值范围为
14．答案：（1）（2）
解析：（1）由开普勒第三定律
解得
（2）由题意
由角速度和周期关系
解得
15．答案：（1），方向竖直向上（2），方向竖直向下
解析：（1）小球从A点飞后，做平抛运动，所以水平方向做匀速直线运动，所以有
竖直方向做自由落体运动，有
结合题意，由几何知识可得
联立可得
在A点，由牛顿第二定律
解得
所以弹力大小为，方向竖直向上
（2）同理可得
在落点，由平行四边形定则
有几何知识可得
解得
在A点由牛顿第二定律
解得
所以弹力大小为，方向竖直向下
数据点
1
2
3
4
5
0
3.4
6.5
9.8
13
0
0.9
4.9
11.3
20.5
0
0.05
0.1
0.15
0.2
\
0.68
0.65
0.65
\
7.2
10.0
10.3
数据
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0
1.7
3.4
5.2
7
8.7
10.4
12.2
13.9
15.5
0
0.3
1.2
2.7
4.9
7.6
11
15
19.6
24.7
0
0.025
0.05
0.075
0.1
0.125
0.15
0.175
0.2
0.225