湖南省衡阳市衡阳县第二中学2023-2024学年高一下学期4月期中物理试题

这是一份湖南省衡阳市衡阳县第二中学2023-2024学年高一下学期4月期中物理试题，共12页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

第Ⅰ卷（选择题）
一、选择题：本题共10小题，在每小题给出的四个选项中，第1～6题只有一项符合题目要求，每小题4分。第7～10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分，共48分。
1．下列说法正确的是（ ）
A．牛顿提出了万有引力定律，并测出了万有引力常量
B．丹麦天文学家第谷坚持对天体进行系统观测20余年，发现了行星运动定律
C．英国物理学家卡文迪什应用“放大法”的方法较精确的测出了万有引力常量
D．由功率的定义式P=可知，功率P与功W成正比，与做功时间t成反比
2．某人将一静止在地面上的物体提到高空的过程中，重力做功，空气阻力做功，人对物体做功，取地面重力势能为零，则（ ）
A．物体的重力势能的变化量等于 B．物体的动能等于
C．物体的机械能等于 D．物体的机械能等于
3．站在向左运行的汽车上的人手推车的力为F，脚对车向后的摩擦力为f，下列说法中正确的是（ ）
A．当车匀速运动时F和f对车做功的代数和不为零
B．当车加速运动时F和f对车做功的代数和为正
C．当车减速运动时F和f对车做功的代数和为正
D．不管车做何种运动F和f对车的总功和总功率都为零
4．成语“簸扬糠秕”常用于自谦，形容自己无才而居前列。成语源于如图所示劳动情景，在恒定水平风力作用下，从同一高度由静止释放的米粒和糠秕落到地面不同位置。空气阻力忽略不计，下列说法正确的是（ ）
A．从释放到落地的过程中，糠秕的运动时间大于米粒的运动时间
B．落地时，米粒重力的瞬时功率大于糠秕重力的瞬时功率
C．从释放到落地的过程中，米粒和糠重力做功相同
D．从释放到落地的过程中，米粒和糠风力做功相同
5．作为浙江省投资最大的水运项目，位于临平区的运河二通道水面宽70m，全长约26.4公里，总投资167.7亿元，其中河上永玄大桥长约500m。某天质量为m的小明驾驶质量为M的小轿车以恒定功率P用时t经过该桥，设大桥全长s，顶部曲率半径为R，桥的两端不在同一水平面，过桥全程汽车与桥面间阻力f大小可近似看作保持不变。下列说法正确的是（ ）
A．为了更易上坡，小明应将汽车调至高速挡
B．汽车在桥顶时速率为v，对桥面的压力大小为
C．计算汽车过桥时间时可以把汽车当作质点
D．汽车过桥全程动能变化量为
6．如图，竖直放置的弧形轨道固定在地面上，小球以1m/s的初速度从P点沿切线滑下，离开轨道时速率为1m/s；若该小球以2m/s的初速度从P点沿切线滑下，离开轨道时速率（ ）（不计空气阻力）
A．大于2m/s B．小于2m/s C．等于2m/s D．无法确定
7．“天问一号”火星探测器被火星捕获，经过系列变轨后从“调相轨道”进入“停泊轨道”，为着陆火星做准备。如图所示，阴影部分为探测器在不同轨道上绕火星运行时与火星的连线每秒扫过的面积，下列说法正确的是（ ）
A．探测器在P点的加速度大于在N点的加速度
B．从“调相轨道”进入“停泊轨道”探测器周期变小
C．从“调相轨道”进入“停泊轨道”探测器需点火加速
D．图中两阴影部分的面积相等
8．某物体以初动能级冲上一足够长斜面，再次回到出发点时，其动能为，若使物体以的初动能第二次冲上斜面，则从第二次冲上斜面到其再次返回出发点的过程中，以下说法正确的是（ ）
A．第二次运动的总路程是第一次的两倍
B．第二次运动回到出发点时，速度是第一次回到出发点的两倍
C．第二次运动回到出发点时，动能为
D．第二次运动到达最高点时，其机械能为（以出发点所在平面为参考平面）
9．一质量为1kg的物体置于升降机的水平地板上，t=0时刻升降机由静止沿竖直方向运动。取竖直向下的方向为正，其加速度a随时间t变化的图像如图，，则（ ）
A．在0～2s内，升降机对物体做功48J
B．在2～6s内，升降机对物体做功－160J
C．第7s末，重力对物体做功的瞬时功率为20W
D．在0～8s内，重力对物体做功平均功率为20W
10．如图所示，两个质量均为m用轻弹簧相连接的物块A、B放在倾角为的光滑斜面上，系统静止。现用一平行于斜面向上的恒力F拉物块A，使之沿斜面向上运动，当物块B刚要离开固定在斜面上的挡板C时，物块A运动的距离为d、瞬时速度为v，已知弹簧劲度系数为k，重力加速度为g，则（ ）
A．物块A运动的距离d可表示为
B．物块A此时的动能可表示为
C．此过程中，弹簧对物体A先做负功后做正功
D．弹簧弹性势能的改变量为
第Ⅱ卷（非选择题）
二、非选择题：本题共6小题，共52分。按题目要求作答。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，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。
11．(8分)某同学用图甲所示的实验装置探究恒力做功与小车动能变化的关系。
(1)完成本实验还需要下列那些实验器材_____。
A．天平 B．秒表 C．刻度尺 D．交流电源
(2)图乙为实验得到的一条清晰的纸带， A、B、C、D、E、F、G是纸带上7个连续的点，= cm。已知电源频率为50Hz，则打点计时器在打D点时纸带的速度 v = m/s（保留两位有效数字）。
(3)某同学画出了小车动能变化与拉力对小车所做的功的关系图像（理论线），由于实验前遗漏了平衡摩擦力这一关键步骤，他得到的实验图线为图中实验线，若已知小车与水平木板间的动摩擦因数为μ，小车与砂桶和砂的质量关系满足，则实验线的斜率为 （用μ、k表示）。
12．(10分)如图甲所示，是利用自由落体运动进行“验证机械能守恒定律”的实验。所用的打点计时器通以50Hz的交流电。
(1)某同学按照正确的实验步骤操作后，选出一条纸带如图乙所示，其中O点为打点计时器打下的第一个点，A、B、C为三个计数点，用刻度尺测得OA=12.41cm，OB=18.60cm，OC=27.21cm，在计数点A和B、B和C之间还各有一个点。已知重物的质量为1.00kg，取g=9.80m/s2、在OB段运动过程中，重物重力势能的减少量ΔEP= J；重物的动能增加量ΔEk= J（结果均保留三位有效数字）。
(2)该实验没有考虑各种阻力的影响，这属于本实验的 误差（选填“偶然”或“系统”）。由此看，该同学数据处理的结果比较合理的应当是ΔEP ΔEk（选填“大于”、“等于”或“小于”）。
(3)该同学多次实验，以重物的速度平方v2为纵轴， 以重物下落的高度h为横轴，作出如图乙所示的v2－h图像，则当地的重力加速度g= m/s2。（结果保留3位有效数字）
13．(6分)如图所示，光滑曲线轨道 ABCD，其中 BC段水平，CD段为半径R=0.2m的半圆形轨道在C点与 BC 相切，一质量为m=0.2kg的小球从轨道上距水平面 BC 高为h=0.8m的A点由静止释放，沿轨道滑至D点后飞出，最终落至水平轨道 BC上的E点，（g=10m/s2，水平面为参考平面）求：
（1）小球在 A点时的重力势能；
（2）小球运动到 C点时的速度；
（3）小球从D运动到E的过程中重力做的功。

14．(8分)科学家通过天文望远镜在一个河外星系中，发现了一对相互环绕旋转的超大质量双星系统。双星a、b以两者连线上的O点为圆心做匀速圆周运动，引力常量为G。若a、b到圆心的距离分别为和，圆周运动的周期为T。求：
（1）双星a、b的质量之比；
（2）双星系统的总质量。
15．(8分)质量m=1kg的物体，在水平恒定拉力F（拉力方向与物体初速度方向相同）的作用下，沿粗糙水平面运动，经过的位移为4 m时，拉力F停止作用，运动到位移为8 m时物体停止运动，运动过程中Ek-x图像如图所示。取g=10 m/s2，求：
（1）物体的初速度大小；
（2）物体和水平面间的动摩擦因数；
（3）拉力F的大小。
16．(12分)如图甲所示，一物块放置在水平台面上，在水平推力的作用下，物块从坐标原点由静止开始沿轴运动，与物块的位置坐标的关系如图乙所示。物块在处从平台飞出，同时撤去，物块恰好由点沿其切线方向进入竖直圆轨道，随后刚好从轨道最高点飞出。已知物块质量为，物块与水平台面间的动摩擦因数为0.7，轨道圆心为，半径为，为竖直直径，，重力加速度取：，，不计空气阻力。求：
（1）物块飞出平台时的速度大小；
（2）物块运动到点时的速度大小以及此时轨道对铁球的支持力大小；
（3）物块在圆轨道上运动时克服摩擦力做的功。
答 案
1.【答案】C
【解析】牛顿提出了万有引力定律，卡文迪什测出了万有引力常量，故A错误；丹麦天文学家第谷坚持20余年对天体的系统观测，获得了大量的精确资料；他的弟子德国天文学家开普勒提出了行星运动定律，故B错误；英国的物理学家卡文迪什通过扭秤实验，同时应用微小量放大法的物理学方法测得了引力常量G的值，故C正确；由功率的定义式P=是比值定义式，在相同时间内做功越多，功率P越大，做相等的功，所用时间越少，功率P越大，故D错误。
2.【答案】D
【解析】物体的重力势能的变化量等于，A错误；物体的动能等于，B错误；物体的机械能等于，C错误，D正确。
3.【答案】C
【解析】当车匀速运动时，车对人的推力和摩擦力的大小相等，人对车的推力做正功，脚对车的摩擦力做负功，做功的代数和为零，故A错误；当车加速时，车对人的摩擦力大于车对人的推力，则人对车推力所做的正功小于脚对车摩擦力做的负功，做功的代数和为负功，故B错误；当车减速时，车对人的摩擦力小于车对人的推力，则人对车推力所做的正功大于脚对车摩擦力做的负功，做功的代数和为正功，故C正确；只有车做匀速运动时，和总功和总功率才为零，故D错误。
4.【答案】B
【解析】糠秕和米粒在竖直方向均做自由落体运动，下落的高度相同，可知从释放到落地的过程中，糠秕的运动时间等于米粒的运动时间，A错误；落地时，米粒的竖直速度等于糠秕的竖直速度，根据P=mgvy，因米粒的重力大于糠秕的重力，则米粒重力的瞬时功率大于糠秕重力的瞬时功率，B正确；根据W=mgh因米粒和糠秕质量不同，则从释放到落地的过程中，米粒和糠秕重力做功不相同，C错误；从释放到落地的过程中，因米粒质量较大，则加速度较小，落地时水平位移较小，根据W=Fx可知，米粒和糠秕风力做功不相同，D错误。
5.【答案】C
【解析】根据题意，由公式可知，功率保持不变，将汽车调至低速挡，获得更大的牵引力，更容易上坡，故A错误；由牛顿第二定律有，解得，由牛顿第三定律可得，对桥面的压力大小为，故B错误；计算汽车过桥时间时，汽车的长度可以忽略，可以把汽车看成质点，故C正确；由于桥的两端不在同一水平面，由功能关系可知，汽车过桥全程动能变化量不为，故D错误。
6.【答案】B
【解析】一小球以1m/s的初速度从P点沿切线方向滑下，离开轨道时速率为1m/s，根据动能定理可得，若小球以2m/s的速度从P点沿切线方向入轨，由于第二次在圆弧轨道滑动过程与第一次在圆弧轨道滑动过程相比，小球处于同一位置时，第二次的速率大于第一次的速率，根据牛顿第二定律可知，第二次小球对轨道的压力大于第一次小球对轨道的压力，则第二次的摩擦力大于第一次的摩擦力，整个滑动过程第二次克服摩擦力做功大于第一次克服摩擦力做功，根据动能定理可得，则小球到达B点时速率小于2m/s。故选B。
7.【答案】AB
【解析】根据牛顿第二定律有，解得，可知卫星在轨道上离地心的距离越远，则其所处位置的加速度越小，P为停泊轨道的近地点，N为停泊轨道的远地点，因此可知探测器在P点的加速度大于在N点的加速度，故A正确；根据开普勒第三定律有，即对于环绕同一中心天体的物体而言，轨道半径或半长轴越大，其环绕周期就越大，而“调相轨道”的半长轴大于“停泊轨道”的半长轴，因此从“调相轨道”进入“停泊轨道”探测器周期变小，故B正确；从“调相轨道”进入“停泊轨道”探测器需点火制动减速，使自身做近心运动才能实现，故C错误；根据开普勒第二定律可知，只有在同一轨道上运行，在任意相等时间内与地心连线扫过的面积才相等，故D错误。
8.【答案】AD
【解析】设以初动能为Ek冲上斜面的初速度为v0，则以初动能为2Ek冲上斜面时，初速度为，加速度相同，根据，可知第二次冲上斜面的位移是第一次的两倍，第二次运动的总路程是第一次的两倍，故A正确；设第一次沿斜面向上运动的位移为L，根据功能关系有，第二次运动回到出发点时，动能为，第二次运动回到出发点时，速度是第一次回到出发点的两倍，故BC错误；第二次运动到达最高点时，其机械能为，故D正确。
9.【答案】BC
【解析】由题图可知，在0~2s内，物体竖直向下做匀加速运动，且升降机对物体的作用力方向竖直向上，与物体的运动方向相反，故升降机对物体做负功，故A错误；2s末，物体速度为，在2～6s内物体加速度为0，做匀速直线运动，位移为，升降机对物体做功，故B正确；第7s末，物体速度为，重力对物体做功的瞬时功率为，故C正确；0～2s物体位移为，6～8s物体位移为，在0～8s内，重力对物体做功平均功率为，故D错误。
10.【答案】AB
【解析】物块A原来静止时弹簧被压缩，设压缩量为，根据平衡关系有，解得，物块B刚离开挡板时，弹簧被拉长，设伸长量为，根据平衡关系有，解得，物块A运动的距离d为，A正确；弹簧从被压缩到被拉长，形变量不变，弹性势能不变，所以弹性势能的该变量为，根据功能关系，可得物块A此时的动能为，B正确，D错误；弹簧先被压缩，对A有沿斜面向上的弹力，所以先做正功，后被拉长，对A有沿斜面向下的弹力，后做负功，C错误。
11.【答案】(1)ACD (2)2.10 (3)
【解析】（1）根据探究恒力做功与小车动能变化的关系的原理知，完成本实验还需要交流电源计量时间和刻度尺测量计数点之间的距离以及天平测小车和砂桶的质量，故选ACD。
（2）根据图乙知，
打点计时器在打D点时纸带的速度。
（3）根据题意理论上，实验时，又，联立解得，则实验线的斜率为。
12.【答案】(1)1.82 1.71 (2)系统 大于 (3)9.67
【解析】（1）在OB段运动过程中，重物重力势能的减少量，
打B点时的速度，
重物的动能增加量。
（2）该实验没有考虑各种阻力的影响，这属于本实验的系统误差。由此看，该同学数据处理的结果比较合理的应当是△Ep大于△Ek。
（3）根据v2=2gh，结合图像可知，解得g=9.67m/s2。
13.【答案】（1）1.6J；（2）4m /s；（3）0.8J
【解析】（1）小球在A点时的重力势能 。
（2）小球运动到C点时的速度v，由机械能守恒定律
得v=4m/s。
（3）小球从D运动到E的过程中重力做的功
。
14.【答案】（1）；（2）
【解析】（1）根据
可得。
（2）由
可得
相加可得。
15.【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）从图中可看出物体初动能为，有
解得。
（2）撤去后，物体在水平方向上只受摩擦力作用，根据动能定理，有
解得。
（3）有拉力作用时，根据动能定理，有
解得。
16.【答案】（1）；（2），；（3）
【解析】（1）由与物块的位置坐标的关系图像面积分析可知当物块运动到处时所做的功
设物块运动到处时的速度为，由动能定理
解得。
（2）分析可知物块从平台飞出后做平抛运动，且从点沿切线方向进入竖直圆轨道，设物块运动到点时的速度为，可得物块在点的速度
对点处的小球进行受力分析可知物块在点的向心力由支持力和重力沿半径方向的分力的合力提供，则有
解得此时轨道对铁球的支持力大小。
（3）设物块恰好由轨道最高点飞出时的速度为，由圆周运动知识
可得
设物块在圆轨道时，克服摩擦力做的功为，由动能定理
解得。