江苏省苏州市常熟市2023-2024学年高一下学期期中考试物理试卷（原卷版+解析版）

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注意事项：
1.答题前，考生务必用黑色签字笔将自己的姓名和考试号填写在答题卷上，并用2B铅笔填涂考试号下方的涂点。
2.选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卷上对应的答案信息点涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案。答案写在试题卷上无效。
3.非选择题必须用0.5mm黑色签字笔作答，必须在答题卷上各题目的答题区域作答.超出答题区域书写的答案无效，在试题纸上答题无效。
第I卷 选择题（共44分）
一、选择题：共11小题，每小题4分，共计44分，每小题只有一个选项符合题意.
1. 引力常量G的单位用国际单位制中的基本单位可表示为（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】国际单位制中质量、距离、力的单位分别是：kg、m、，根据牛顿的万有引力定律
则
可得G的单位为。
故选C。
2. 一辆汽车在水平公路上转弯，沿曲线由M向N行驶，速度逐渐增大。图中分别画出了汽车转弯时所受合力F的四个方向，其中正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】汽车从M点运动到N，做曲线运动，其运动轨迹必定夹在合力与速度之间，由于速度方向为轨迹上该点的切线方向，且物体做加速运动，可知合力方向与速度方向的夹角要小于90°，结合选项图像。
故选B。
3. 下列说法正确的是（ ）
A. 滑动摩擦力一定做负功
B. 静摩擦力一定不做功
C. 一对静摩擦力所做的功的代数和总为零
D. 作用力做正功，反作用力也一定做正功
【答案】C
【解析】
【详解】A．滑动摩擦力的方向可以与物体的运动方向相同，所以滑动摩擦力可以做正功，故A错误；
B．运动的物体也可以受到静摩擦力作用，所以静摩擦力也可以做功，故B错误；
C．一对静摩擦力总是大小相等，方向相反，而相互作用的相对静止的两个物体发生的位移相同，所以一对静摩擦力所做的功的代数和总为零，故C正确；
D．作用力做正功，反作用力不一定做正功，也可以不做功，或做负功；比如在运行的水平传送带上轻放一物块，传送带对物块的摩擦力做正功，物块对传送带的摩擦力做负功，故D错误。
故选C。
4. 如图是北斗导航系统中部分卫星的轨道示意图，已知P、Q、M三颗卫星均做匀速圆周运动，卫星P的轨道半径等于卫星Q的轨道半径且大于卫星M的轨道半径，其中P是地球同步静止卫星，下列选项正确的是（ ）
A. 卫星Q也可能相对地面静止
B. 卫星P的周期小于卫星M的周期
C. 地球对卫星P引力一定小于地球对卫星M的引力
D. 卫星P的线速度大小小于卫星M的线速度大小
【答案】D
【解析】
【详解】A．地球静止同步卫星只能位于赤道的正上方，所以卫星Q不可能相对地面静止，故A错误；
BD．根据万有引力提供向心力可得
可得
，
由于卫星P的轨道半径大于卫星M的轨道半径，可知卫星P的周期大于卫星M的周期，卫星P的线速度大小小于卫星M的线速度大小，故B错误，D正确；
C．根据
由于不知道卫星P的质量与卫星M的质量关系，所以无法比较地球对卫星P的引力与地球对卫星M的引力的大小关系，故C错误。
故选D。
5. 如图所示，甲、乙圆盘的半径之比为1∶3，两水平圆盘紧靠在一起，乙靠摩擦随甲不打滑转动，两圆盘上分别放置质量为m1和m2的小物体a、b，，两小物体与圆盘间的动摩擦因数相同。a距甲盘圆心r，b距乙盘圆心2r，此时它们正随盘做匀速圆周运动。下列判断正确的是（ ）
A. a和b的线速度之比为1∶2
B. a和b的向心加速度之比为9∶2
C. a和b的角速度之比为1∶3
D. 随转速慢慢增加，b先开始滑动
【答案】B
【解析】
【详解】AC．甲、乙两圆盘边缘上的各点线速度大小相等，由关系式
可得甲、乙两圆盘的角速度之比为
物体相对圆盘静止时物体的角速度等于圆盘的角速度，故m1与m2的角速度之比为，则有
故AC错误；
B．根据
r
可得m1与m2的向心加速度之比为
故B正确；
D．根据
可得临界角速度
可知，m1先达到临界角速度，可知当转速增加时，m1先开始滑动，故D错误。
故选B。
6. 室内足球运动的某次传球过程，足球在地面位置1被踢出后落到位置3，2为空中达到的最高点，速度大小为vC，则（ ）
A. 足球在空中的最大水平速度为vC
B. 足球在位置1和位置3的动能相等
C. 与下落过程相比，足球在上升过程中克服重力做功的平均功率更大
D. 若在位置2以大小为vC的速度水平向左抛出，足球将沿原轨迹返回位置1
【答案】C
【解析】
【详解】A．由足球运动轨迹可知，足球运动过程中受到空气阻力作用，所以水平方向的分速度一直减小，则足球在空中的最大水平速度一定大于vC，故A错误；
B．由于空气阻力对足球做负功，足球的机械能减小，则足球在位置1的动能大于在位置3的动能，故B错误；
C．上升过程空气阻力的竖直分力向下，下落过程空气阻力的竖直分力向上，可知上升过程竖直方向的平均加速度大于下落过程竖直方向的平均加速度，根据
可知上升过程的时间小于下落过程的时间；根据
可知与下落过程相比，足球在上升过程中克服重力做功的平均功率更大，故C正确；
D．若在位置2以大小为vC的速度水平向左抛出，根据对称性可知，足球的运动轨迹为2、3的对称轨迹，所以足球不沿原轨迹返回位置1，故D错误。
故选C。
7. 如图所示，一个质量均匀分布的半径为R的球体对球外质点P的万有引力为F。如果在球体中央挖去半径为r的一部分球体，且，则原球体剩余部分对质点P的万有引力大小变为（ ）

A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】设原球体的质量为M，质点P的质量为，球心与质点P的距离为L。根据
知，挖去部分的小球的质量
没挖去前，原球体对质点P的引力
挖去的部分对质点P的引力
则剩余部分对质点P的引力
故选A。
8. 如图为神舟十七号的发射与交会对接过程示意图，图中①为飞船的近地圆轨道，其轨道半径为R1，②为椭圆变轨轨道，③为天和核心舱所在的圆轨道，其轨道半径为R2，P、Q分别为②轨道与①、③轨道的交会点。关于神舟十七号载人飞船与天和核心舱交会对接过程，下列说法正确的是（ ）
A. 飞船从②轨道变轨到③轨道需要在Q点点火减速
B. 飞船在③轨道上运行的速度大于第一宇宙速度
C. 飞船在①轨道上P点加速度小于在②轨道上P点加速度
D. 若核心舱在③轨道运行周期为T，则飞船在②轨道从P到Q的时间为
【答案】D
【解析】
【详解】A．飞船在Q点由②轨道到变轨到③轨道，由近心运动变为圆周运动，需要点火加速，故A错误；
B．设飞船在圆轨道上的运行速度为v，根据牛顿第二定律有
解得
第一宇宙速度是飞船在轨道①时的运行速度，而轨道③的半径大于轨道①的半径，所以飞船在轨道③上运行的速度小于第一宇宙速度，故B错误；
C．根据牛顿第二定律
可得
可知飞船在①轨道上P点加速度等于在②轨道上P点加速度，故C错误；
D．设飞船在②轨道从P到Q的时间为t，根据开普勒第三定律有
解得
故D正确。
故选D。
9. 如图所示，斜面固定且光滑。分别用力F1、F2将同一物体由静止起以相同的加速度，从斜面底端拉到斜面顶端。物体到达斜面顶端时，力F1、F2所做的功分别为W1、W2，则（ ）
A. F1F2,W1>W2D. F1>F2,W1=W2
【答案】B
【解析】
【详解】斜面固定且光滑，将同一物体由静止起以相同的加速度，从斜面底端拉到斜面顶端。物体的速度相同，动能相同，上升的高度相同，由
W=Gh+Ek
可知，F1、F2做功
W1=W2
设斜面长为L，由功的公式，可得力F1做功
W1=F1L
力F2做功
W2= F2csαL
可有
F1= F2csα
csα<1
F1< F2
ACD错误，B正确。
故选B。
10. 如图所示，轻质弹簧下端固定在粗糙斜面底端，一小物块从斜面顶端由静止滑下并压缩弹簧，弹簧始终处于弹性限度内，则物块下滑过程中，物块的速度v、重力势能Ep、弹簧的弹力F、弹性势能E弹随时间t或位移x的关系图像可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】A．物块沿斜面下滑时，合外力先不变，做匀加速直线运动，接触弹簧后所受的合外力先逐渐减小，做加速度减小的加速运动，当向上的弹力和向上的摩擦力之和等于重力沿斜面向下的分量时，此时合力为零，速度达到最大；然后继续向下运动时合力向上变大，在最低点时合力最大，做加速度增大的减速运动，可知图像的斜率先不变、后减小，再反向增加，故A正确；
B．根据
可知重力势能随x线性减小，故B错误；
C．物块接触弹簧之前，弹簧弹力零；接触弹簧之后，根据可知弹簧弹力随位移x按线性增加，故C错误；
D．物块接触弹簧之前，弹簧弹性势能为零；接触弹簧之后，弹簧弹性势能随x逐渐变大，根据可知图像为开口向上的抛物线形状，故D错误。
故选A。
故选A。
11. 如图所示，一小物块被夹子夹紧，夹子通过轻绳悬挂在小环上，小环套在水平光滑细杆上，物块质量为M，到小环的距离为L，其两侧面与夹子间的最大静摩擦力均为F。小环和物块以速度v向右匀速运动，当小环碰到杆上的钉子P后立刻停止，物块向上摆动，整个过程中，物块在夹子中没有滑动，小环和夹子的质量均不计，小环、夹子和物块均可视为质点，重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）
A. 物块向右匀速运动时，绳中的张力大于
B. 小环碰到钉子P时，绳中的张力等于
C. 速度v不能超过
D. 物块上升的最大高度为
【答案】B
【解析】
【详解】A．向右匀速时，以物块和夹子组成的整体为研究对象，竖直方向上受力平衡，所以绳子的张力等于物体的重力Mg。故A错误；
B．小环碰到钉子以后，物块做圆周运动，以物块和夹子组成的整体为研究对象，小环碰到钉子P时，有
即
故B正确；
C．当夹子的摩擦力等于最大静摩擦力时，物块的速度最大，可得
整理得
故C错误；
D．小环碰到钉子以后，物块做圆周运动，机械能守恒，如果小环上升的最高点在细杆以下则运动到最高点的过程有
解得
如果上升到细杆上方最高点速度不为零则有
则
故D错误。
故选B
第II卷 非选择题（共56分）
二、非选择题：共5题，共56分。其中第13~16题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位.
12. 某实验小组的同学利用如图甲所示的实验装置完成了“探究向心力与质量、角速度以及半径之间的关系”实验。实验时转动手柄，通过皮带带动两个轮塔转动，使得槽内的钢球做圆周运动，钢球对挡板的作用通过连杆使测力筒下降，露出的标尺刻度能表示两钢球所受的向心力的大小。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，该同学设计了如图乙所示的三种组合方式，变速塔轮自上而下每层左右半径之比分别为1∶1、2∶1和3∶1。
（1）本实验的思想方法是 （填选项前字母）
A. 理想模型法B. 等效法C. 推理法D. 控制变量法
（2）在某次实验中，探究向心力的大小与质量的关系，则需要将传动皮带调至第__________层塔轮（选填“一”“二”或“三”）；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）在另一次实验中，把两个质量相等的钢球放在A、C位置，传动皮带位于第三层，转动手柄，当塔轮匀速转动时，左右两标尺露出的格子数之比约为 。
A. 1∶3B. 1∶4C. 6∶1D. 1∶9
【答案】（1）D （2） ①. 一 ②. 不同 ③. A
（3）D
【解析】
【小问1详解】
本实验考查的是向心力与质量、角速度以及半径之间的关系，涉及多个物理量，应采用控制变量法。
故选D。
【小问2详解】
[1][2][3]探究向心力的大小与质量关系时，应保持角速度和运动半径相同，仅让小球的质量不同，分别放在挡板A和挡板C处。根据可知需要将传动皮带调至第一层轮塔。
【小问3详解】
两钢球质量和转动半径形同，传动皮带位于第三层，根据可知角速度之比为，由可得左右两标尺露出的格子数之比约为。
故选D。
13. 波轮洗衣机中的脱水筒如图所示，在脱水时，衣服紧贴在筒壁上做匀速圆周运动。某洗衣机的有关规格如下表所示。在运行脱水程序时，有一质量的纽扣脱落后被甩到桶壁上，随桶壁一起做匀速圆周运动。求纽扣的线速度大小和受到的弹力大小。在解答本题时可以选择表格中有用的数据。（重力加速度g取10m/s2，答案可保留π）

【答案】3πm/s，
【解析】
【详解】脱水筒的转速
角速度
脱水筒的直径
半径
筒壁对纽扣的弹力提供纽扣做圆周运动的向心力，所以线速度
弹力
14. 2023年11月3日，我国文昌卫星发射中心成功将通信技术试验卫星十号发射升空。若卫星在距地球表面某高度处绕地球做匀速圆周运动的周期为T，已知地球赤道处的重力加速度为g，两极处重力加速度为，地球可视为均匀球体，其半径为R，引力常量为G，求：
（1）地球的质量M及地球自转的角速度ω；
（2）卫星距地球表面的高度。
【答案】（1），；（2）
【解析】
【详解】（1）设地球质量为M，在两极处满足
解得
在地球赤道处
解得
（2）设卫星质量m，由万有引力提供向心力
联立解得卫星距地球表面的高度
15. 一质量为m=1kg，额定功率为P=40W电动玩具车，从水平轨道的某处以加速度a=2m/s2静止出发，欲冲上倾角为θ=18°的倾斜轨道，t1时刻到达倾斜轨道的底端且功率达到最大值，之后保持该功率不变继续运动，运动的图像如图所示，其中AB段为曲线，其他部分为直线。已知玩具车运动过程中所受水平轨道的摩擦阻力为自身重力的0.3倍，倾斜轨道的摩擦阻力为自身重力的0.1倍，不计空气阻力，不计轨道衔接处的速率变化。取重力加速度g=10m/s2，sin18°=0.30，cs18°=0.95。
（1）求玩具车运动到倾斜底端的速度v1及时间t1；
（2）求玩具车运动过程中的最大速度vm；
（3）求玩具车12s内克服轨道摩擦阻力所做的功。
【答案】（1），；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）玩具车在内做匀加速直线运动，设牵引力为F1，水平轨道的摩擦阻力为f1，由牛顿第二定律得
又
解得
由
，
联立解得
，
（2）当玩具车达到最大速度vm匀速运动时，牵引力为F，倾斜轨道的阻力为f2，根据受力平衡可得
又
，
联立解得
（3）玩具车在内运动位移为
阻力做功为
玩具车在功率恒定，设运动位移为x2，设木时玩具车速度为，由动能定理得
代入数据解得
阻力做功为
所以全程克服阻力做功
16. 如图所示为一游戏装置的简化图，其轨道由U型对称光滑水平圆管轨道ABCD、一段粗糙的竖直倾斜轨道DE和竖直光滑圆轨道EF组成。DE与EF轨道相切于E点。图中半圆弧型轨道BC和圆轨道EF对应的半径均为R=1m、DE的长度L=5m、倾角θ=37°、摩擦因数μ=0.8。游戏开始时，一质量为m=1kg的小球（小球直径略小于圆管口径，可视作质点）在管口A以初速度向管内运动。已知重力加速度g取10m/g2，sin37°=0.6，cs37°=0.8，忽略空气阻力，各轨道间平滑衔接，不计衔接处的能量损失。求：
（1）小球运动到BC圆管轨道时，受到轨道的作用力的大小；
（2）小球运动到倾斜轨道E点时，重力的功率P；
（3）若要保证小球在EF圆轨道上运动时不脱离轨道，小球初速度v0的范围？
【答案】（1）；（2）；（3）或
【解析】
【详解】（1）小球在圆管轨道内受力分析得，竖直方向有
水平方向有
管道对小球作用力大小为
代入数据求解得
（2）小球从D点到E点过程中，由动能定理得
代入数据得
小球在E点的功率
代入数据得
（3）情况1：小球恰能到F点，满足
球从A点到F点由动能定理得
代入数据得
所以满足
情况2：小球恰能到与圆心O等高位置，球从A点到O点等高位置处，由动能定理得
代入数据得
小球恰能到E点，球从A点到E点，由动能定理得
代入数据得
所以满足
综上分析可知
或型号
xx
额定电压、频率
220V、50Hz
额定脱水功率
225W
质量
31kg
脱水转速
600r/min
脱水筒尺寸
直径300mm，高370mm
外形尺寸
长555mm，宽510mm，高870mm