安徽省芜湖市第一中学2023-2024学年高一下学期期中考试物理试卷

这是一份安徽省芜湖市第一中学2023-2024学年高一下学期期中考试物理试卷，共8页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

个选项是符合要求的。
1.在足球场上罚任意球时，运动员踢出的“香蕉球”，在行进中绕过“人墙”转弯进入了球门，其轨迹如图所示．关于足球在这一飞行过程中的受力方向和速度方向，下列说法正确的是( )
A. 合外力的方向与速度方向在一条直线上
B. 合外力的方向沿轨迹切线方向，速度方向指向轨迹内侧
C. 合外力方向指向轨迹内侧，速度方向沿轨迹切线方向
D. 合外力方向指向轨迹外侧，速度方向沿轨迹切线方向
2.如图所示，一质点做平抛运动，落地时速度大小为v=20 m/s，速度方向与水平地面夹角为60°，则抛出点距离地面的高度是( )
A. 5 mB. 10mC.15 mD. 20m
3.有关圆周运动的基本模型，下列说法正确的是( )

A. 如图a，洗衣机脱水过程中，吸附在衣服上的水所受合力小于所需向心力
B. 如图b，所示是一圆锥摆，增大θ，但保持圆锥的高不变，则圆锥摆的角速度减小
C. 如图c，同一小球在光滑而固定的圆锥筒内的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都相等
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
4.2023年8月，受台风“杜苏芮”影响，我国京津冀等地发生了极端强降雨，导致部分地区被淹，中部战区组织官兵紧急救援。如图所示，在一次救援中，某河道水流速度大小恒为v，A处的下游C处有个半径为r的漩涡，其与河岸相切于B点，AB两点距离为 3r。若解放军战士驾驶冲锋舟把被困群众从河岸的A处沿直线避开漩涡送到对岸，冲锋舟在静水中的速度最小值为( )
A. 12vB. 32vC. 3vD. 33v
5.如图所示为内燃机部分结构的剖面简图，曲轴OA绕O点沿逆时针方向匀速转动，转速为n，曲轴与连杆AB连接在A点，连杆与活塞连接在B点，OA=R。此时OA⊥AB，连杆AB与OB的夹角为θ，则( )
A. 图示时刻活塞的速度大小为2πnRcsθ
B. 图示时刻活塞的速度大小为2πnRcsθ
C. 曲轴和活塞运动周期不相等
D. 从图示时刻至活塞到最高点，活塞一直处于超重状态
6.如图所示，甲、乙两人面对面的拉着弹簧测力计，在光滑的冰面上做互相环绕的匀速圆周运动，角速度相同均为2rad/s，两人的间距为0.9m，弹簧测力计的示数为96N，若两人质量的乘积为3200kg2，则两人的质量之和为( )
A. 100kgB. 120kgC. 130kgD. 150kg
7.松鼠小镇摩天轮高133米，不仅荣登全国摩天轮第一高（辐条式），更是跻身全球十大摩天轮之一，被称为“芜湖之眼”。摩天轮在竖直放置的圆轨道内围绕其圆心O点做半径为R的匀速圆周运动，角速度为ω，在匀速转动的过程中轿厢地板总保持水平状态。如图所示，放置在地板上的物体，其与地板之间的动摩擦因数为μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，为了保证物体在匀速转动的过程中始终不相对于地板滑动，则角速度ω的最大值为( )
A. 2μgR 1−μ2 B. μgR C. μgR 1−μ2D. μgR μ2+1
二、多选题：本大题共3小题，每题6分，共18分。在每小题给出的选项中，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.如图所示原来质量为m的小球用长L的细线悬挂而静止在竖直位置P点，用水平恒力F将小球从P点拉到Q点，已知小球在Q点的速度为v，则恒力F做的功为( )
A. mgLsinθ+12mv2B. FLcsθ
C. mgL(1−csθ)+12mv2D. FLsinθ
9.荷兰“Mars One”研究所推出了2023年让志愿者登陆火星、建立人类聚居地的计划，2013年该机构通过电视真人秀的方式招募首批4名志愿者，并于2024年前往火星，登陆火星需经历如图所示先从圆轨道Ⅲ变轨到椭圆轨道Ⅱ，再变轨到圆轨道Ⅰ的过程，已知引力常量为G，则下列说法正确的是( )
A. 飞船在轨道上运动时，运行的周期TⅢ>TⅡ>TⅠ
B. 飞船在轨道Ⅰ上的P点的加速度小于在轨道Ⅱ上的P点的加速度
C. 飞船在P点从轨道Ⅱ变轨到轨道Ⅰ，需要在P点加速
D. 若圆轨道Ⅰ贴近火星表面，已知飞船在圆轨道Ⅰ上运动的角速度，则可以推知火星的密度
10.足够长的光滑斜面固定在水平地面，斜面倾角θ=30∘，在斜面底端放一质量为m的物块，物块受到沿斜面向上的拉力F=mg，作用的时间为t，然后撤去F，已知重力加速度为g，取水平地面为零势能面，物块可视为质点，则物块从斜面底端开始在斜面上运动的全过程中( )
A. 物块在运动过程中的最大动能为14mg2t2
B. 撤去F的瞬间，重力的功率为14mg2t
C. 物块在运动过程中的最大重力势能为14mg2t2
D. 在物块上升过程中只有两个位置重力势能和动能相等
三、实验题：本大题共2小题，每空3分，共24分。
11.探究向心力大小F与小球质量m、角速度ω和半径r之间关系的实验装置如图所示，转动手柄，可使变速塔轮、长槽和短槽随之匀速转动。皮带分别套在塔轮的圆盘上，可使两个槽内的小球分别以不同角速度做匀速圆周运动，小球做圆周运动的向心力由横臂的挡板提供，同时，小球对挡板的弹力使弹簧测力简下降，从而露出测力筒内的标尺。已知小球在挡板A、B、C处做圆周运动的轨迹半径之比为1:2:1。
(1)在这个实验中，利用了_________(填“理想实验法”“等效替代法”或“控制变量法”)来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。
(2)在探究向心力的大小与圆周运动半径的关系时，应选择两个质量___________(填“相同”或“不同”)的小球，分别放在挡板C与___________(填“挡板A”或“挡板B”)处，同时选择半径____________(填“相同””或“不同”)的两个塔轮。
(3)当用两个质量相等的小球做实验，将小球分别放在挡板B和挡板C处，转动时发现左、右标尺上露出的红白相间的等分格数之比为1：2，则左、右两边塔轮的半径之比为_______。
12.为了研究平抛运动，某学习小组的同学设计了如图甲所示的实验装置进行探究。
(1)为了验证做平抛运动的小球在竖直方向上做自由落体运动，小锤打击弹性金属片，A球水平抛出，同时B球被松开，自由下落。关于该实验，下列说法中正确的有________；
A.两球的质量应相等 B.两球应同时落地
C.应改变装置的高度，多次实验 D.实验也能说明A球在水平方向上做匀速直线运动
(2)如图乙所示是实验得到的轨迹，从曲线上某点处画三段连续等长的水平直线，再在该水平线等间距处对应作三条竖直线与曲线交于三点，相应得到三段在竖直方向的位移大小ℎ1、ℎ2、ℎ3，则该三段位移大小应满足的关系是________
A.ℎ3=3ℎ2−3ℎ1 B．ℎ3=2ℎ2−ℎ1 C．2ℎ2=ℎ3+ℎ1 D．ℎ2=ℎ3−ℎ1
(3)图丙是某次实验采用频闪摄影的方法拍摄到的小球做平抛运动的照片，图中每个小方格的边长为L=2.5cm，则由图可求得该小球做平抛运动的初速度大小为________m/s。(保留两位有效数字，g取10m/s2)
四、计算题：本大题共3小题，其中13题7分，14题11分，15题13分，共31分。
13.如图所示，一质量为0.5 kg的小球，用0.4 m长的细线拴住在竖直面内做圆周运动(g=10 m/s2)，求：
(1)若小球恰好能过最高点，则小球在最高点的速度为多大？
(2)若在最低点给小球一个大小为4 2m/s的水平初速度时，则小球运动到与圆心等高处时细绳的拉力大小是多大？
14.2024年3月31日，据“中国载人航天”微信公众号报道，载人航天工程版月历公布，计划于4月下旬发射神州十八号载人飞船、迎接神州十七号乘组返回。假设神舟十八号在飞行的过程中绕地球圆轨道运行，地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g，飞船绕地球运行的周期为T，求：
(1)飞船离地面的高度ℎ；
(2)如图所示，卫星A与神舟十八号B在同一轨道平面，已知卫星A运行方向与神舟十八号B相同，A的轨道半径为B的2倍，某时刻A、B相距最近，则至少经过多长时间它们再一次相距最近。
15.如图为某游戏装置的示意图。AB、CD均为四分之一圆弧，E为圆弧DEG的最高点，各圆弧轨道与直轨道相接处均相切。GH与水平夹角为θ=37∘，底端H有一弹簧，A、O1、O2、D、O3、H在同一水平直线上。一质量为0.01kg的小钢球(其直径稍小于圆管内径，可视作质点，从距A点高为ℎ处的O点静止释放，从A点沿切线进入轨道，B处有一装置，小钢球向右能无能量损失的通过，向左则不能通过且小钢球被吸在B点。若小钢球能够运动到H点，则被等速反弹。各圆轨道半径均为R=0.6m，BC长L=2m，水平直轨道BC和GH的动摩擦因数μ=0.5，其余轨道均光滑，小钢球通过各圆弧轨道与直轨道相接处均无能量损失。某次游戏时，小钢球从O点出发恰能第一次通过圆弧的最高点E。(sin37∘=0.6,cs37∘=0.8,g=10m/s2)求：
(1)小钢球第一次经过C点时的速度大小vC；
(2)小钢球第一次经过圆弧轨道最低点B时受到的支持力大小FB；
(3)若改变小钢球的释放高度ℎ，求出小钢球在斜面轨道上运动的总路程s与ℎ的函数关系。
参考答案
一、单选题：本大题共7小题，每题5分，共35分。在每小题给出的四个选项中，只有一
个选项是符合要求的。
C 2. C 3. A 4. B 5.A 6.B 7.D
二、多选题：本大题共3小题，每题6分，共18分。在每小题给出的选项中，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.CD 9.AD 10.BC
三、实验题：本大题共2小题，每空3分，共24分。
11.(1)控制变量法；(2)相同；挡板B；相同；(3) 2：1。
12.(1) BC；(2) A；(3)1.0。
四、计算题：本大题共3小题，其中13题8分，14题10分，15题13分，共31分。
13.解：(1)当细线拉力为零时，有：mg=mv0​2L 2分
解得：v0= gL=2m/s； 1分
即小球恰好能通过最高点时的速度为2 m/s；
从最低点到与圆心等高点，由动能定理得 2分
根据牛顿第二定律得：T=mv2L； 2分
解得：T=30N； 1分
14.解：(1)飞船绕地球圆轨道运行，根据万有引力提供向心力GMm(R+ℎ)2=m4π2T2(R+ℎ) 2分
在地球表面，根据万有引力等于重力有GMmR2=mg 2分
解得，飞船离地面的高度为ℎ=3gR2T24π2−R 1分
(2)根据开普勒第三定律有rA3TA2=rB3TB2 2分
解得TA=2 2T 1分
设经过t时间它们再一次相距最近，则有tTA−tTB=1 2分
解得t=8+2 27T 1分

15.（1）小钢球从O点出发恰能第一次通过圆弧的最高点E，则小球到E点的速度为0，小球从C点到E点，根据动能定理得 1分
代入数据解得 1分
（2）从B点到C点，由动能定理得 1分
小钢球经过B点，由牛顿第二定律得 1分
代入数据联立解得
根据牛顿第三定律得，小钢球对轨道的压力大小 1分
（3）若小钢球恰能第一次通过E点，设小钢球释放点距A点为h1，从释放到E点，由动能定理得： 1分
代入数据解得 1分
若小钢球恰能第二次通过E点，设小球钢释放点距A点为h2，从释放到E点，由动能定理得： 1分
代入数据解得 1分
①若小球释放高度h＜1.6m，无法到达E点， 1分
②若小球释放高度1.6m≤h＜2.24m，小球能经过E点一次，μ＜tanθ，则小钢球最终停在H点，从释放点到停在H点，根据动能定理得 1分
代入数据解得 m 1分
③若小球释放高度2.24m≤h，小球经过E点两次 1分