甘肃省酒泉市四校联考2023-2024学年高一下学期5月期中物理试题

这是一份甘肃省酒泉市四校联考2023-2024学年高一下学期5月期中物理试题，共10页。试卷主要包含了5rad/s 0等内容，欢迎下载使用。

注意事项：
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、考场号、座位号、准考证号填写在答题卡上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上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。
考试时间为75分钟，满分100分
一、选择题：本题共10小题，共43分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，每小题5分，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1．小车在水平地面上沿轨道从左向右运动，速度一直增大。如果用带箭头的线段表示小车在轨道上相应位置处所受合力，下列四幅图可能正确的是（ ）
A．B．
C．D．
2．如图，将地球看成圆球，地球赤道上某点有一物体A，北纬45°线上某点有一物体B，在地球自转过程中，A、B两物体均相对于地面静止且看作质点，下列说法正确的是（ ）
A．A、B两物体线速度大小之比为B．A、B两物体角速度之比为2：1
C．A、B两物体向心加速度大小之比为2：1D．A、B两物体向心力大小之比为
3．如图所示，八大行星沿椭圆轨道绕太阳公转，下列说法中正确的是（ ）
A．土星比地球的公转周期小
B．火星绕太阳运行过程中，速率不变
C．太阳处在八大行星的椭圆轨道的一个公共焦点上
D．地球和土星分别与太阳的连线在相同时间内扫过的面积相等
4．如图所示，甲、乙两艘小船在静水中的速度大小相等，两船在同一点出发渡河时甲船头向河的上游偏，乙船头向河的下游偏，两小船的船头与河岸的夹角大小相等。水流速度恒定，下列说法正确的是（ ）
A．甲过河的位移一定大于乙过河的位移
B．在渡河过程中，两小船不可能相遇
C．甲过河的时间一定大于乙过河的时间
D．无论水流速度多大，只要适当改变θ角，甲总能到达正对岸
5．假设地球可视为质量均匀分布的球体，地球表面重力加速度在两极的大小为，在赤道的大小为g，若在地球赤道上有一质点，则质点位置的向心加速度为（ ）
A．gB．C．D．
6．如图所示，在不计滑轮摩擦和绳子质量的条件下，小车A在水平外力作用下沿水平地面向左做直线运动，绳子跨过定滑轮拉着物体B以速度竖直匀速上升，绳子与水平方向的夹角为θ，下列判断正确的是（ ）
A．小车A做加速直线运动B．小车A受到地面的支持力逐渐变大
C．小车A的速度大小可表示为D．绳子拉力大于物体B的重力
7．有一质量为m、半径为R、密度均匀的球体，在距离球心O为2R的地方有一质量为的质点。现从m中挖去半径为0.5R的球体，如图所示，则球体剩余部分对的万有引力大小为（ ）
A．B．C．D．
8．铁路在弯道处的内外轨高低是不同的。如图所示，已知轨道平面的倾角为θ，弯道处的轨道圆弧半径为R，火车以轨道的设计速度行驶时，车轮轮缘与内外轨恰好没有挤压，重力加速度为g。质量为m的火车转弯时，下列说法正确的是（ ）
A．轨道的设计速度
B．轨道的设计速度
C．火车实际速度小于设计速度时，内轨与轮缘之间有挤压
D．火车实际速度大于设计速度时，铁轨对火车的作用力等于
9．已知地球半径为R，质量为M，中国空间站在离地面的高度为的轨道上做匀速圆周运动，引力常量为G，则（ ）
A．空间站运行的角速度为B．空间站运行的速度大小为
C．空间站运行的周期为D．空间站运行的加速度大小为
10．如图所示，固定在水平面上的光滑斜面的倾角θ＝30°，斜面长a＝10m，宽b＝8m，一小球(可视为质点)从顶端B处水平向左射上斜面，沿图中轨迹到达斜面底端A点，重力加速度g取，下列说法正确的是（ ）
A．小球在斜面上运动的加速度大小为
B．小球在B点的速度大小为4m/s
C．小球从B运动到A的过程中速度、加速度不断变化
D．小球从B运动到A的过程中，速度变化量大小为10m/s
二、非选择题：本题共5小题，共57分。
11．(5分)用如图所示的向心力演示器探究向心力的表达式，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______来探究向心力的大小F与小球质量m、角速度ω和半径r之间的关系。
A．理想实验法B．等效替代法C．控制变量法
(2)探究向心力大小F与质量m的关系时，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)探究向心力大小F与角速度ω的关系时，将传动皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上，选择正确的小球并将小球放在正确的位置，匀速转动手柄。若左右轮盘半径之比为3：1，则左右两球的角速度之比为______，所受向心力大小之比为______。
12．(10分)“研究平抛物体的运动”的实验装置简图如图甲所示。
(1)高中课外兴趣小组准备了以下实验器材：图钉、铅笔、弧形斜槽、小球、薄木板、铁架台、重锤线。实验过程还需要下列器材中的______。(多选)
A．刻度尺B．天平C．白纸D．秒表
(2)关于实验中的操作及要求，下列说法正确的是______。(多选)
A．斜槽轨道末端可以不水平B．斜槽轨道不必光滑
C．本实验不需要平衡摩擦力D．小球每次不用从斜槽上同一高度释放
(3)小球离开斜槽末端后，在水平方向上做的是______。
A．匀速直线运动B．匀变速直线运动
C．变加速直线运动D．曲线运动
(4)某同学拍摄小球做平抛运动的频闪照片的一部分如图乙所示，图中小正方形的边长为8mm。从照片上分析，频闪照相的时间间隔T＝______s；小球做平抛运动的水平初速度大小是______m/s，小球从抛出运动到B点时，已经在空中飞行了______s。(此问g取)
13．(15分)抛石机是古代远程攻击的一种重型武器，某同学制作了一个简易模型，如图所示。支架固定在地面上，O为转轴，长为L的轻质硬杆A端的凹槽内放置一质量为m的石块，B端固定质量为20m的重物，AO＝0.9L，OB＝0.1L。为增大射程，在重物B上施加一向下的瞬时作用力后，硬杆绕转轴在竖直平面内转动。硬杆转动到竖直位置时，石块立即被水平抛出，此时重物的速度大小为，石块直接击中前方倾角为15°的斜坡，且击中斜坡时的速度方向与斜坡成60°角。重力加速度为g，忽略空气阻力影响，求：
(1)石块抛出时的速度大小；
(2)石块击中斜坡时的速度大小及石块抛出后在空中运动的水平距离；
(3)石块抛出前的瞬间，重物和石块分别受到硬杆(包括凹槽)的作用力的大小和方向。
14．(10分)宇航员乘坐航天飞船绕某星体做匀速圆周运动，已知环绕周期为T，星体半径为R，星体表面重力加速度为g，引力常量为G，不考虑地球自转的影响，星体的体积，求：
(1)星体密度；
(2)航天飞船距星体表面的高度。
15．(17分)一光滑圆锥固定在水平地面上，其圆锥角为71°，圆锥底面的圆心为。用一根长为0.5m的轻绳一端系一质量为0.1kg的小球(可视为质点)，另一端固定在光滑圆锥顶点O上，如图所示，如果使小球在光滑圆锥表面上做圆周运动。(取，sin37°＝0.6，cs37°＝0.8)
(1)当小球的角速度不断增大，求小球恰离开圆锥表面时的角速度；
(2)当小球的角速度为2rad/s时，求轻绳中的拉力F的大小；
(3)逐渐增加小球的角速度，若小球的速度增大到时轻绳会被拉断，求轻绳能承受的最大拉力的大小(结果可用分数表示)。
高一年级期中考试
物理参考答案及评分意见
1.D 【解析】小车做曲线运动，所受合外力总是指向曲线的凹侧，A、B错误；小车沿轨道从左向右运动，速度一直增大，故合外力方向与运动方向夹角为锐角，C错误，D正确。
2.A 【解析】两物体随地球自转的角速度相同，角速度之比为1：1，B错误；设地球半径为R，A、B两物体随地球自转做圆周运动的半径分别为R、，由v＝rω可知，A、B两物体的线速度大小之比为，A正确；由可知，加速度大小之比为，C错误；由于质量关系不明确，因此无法判断向心力大小关系，D错误。
3.C 【解析】根据开普勒第三定律可得，由于土星的轨道半长轴大于地球的轨道半长轴，则土星比地球的公转周期大，A错误；由于火星绕太阳的运行轨道为椭圆，运行过程中，速率发生变化，B错误；根据开普勒第一定律可知，太阳处在八大行星的椭圆轨道的一个公共焦点上，C正确；根据开普勒第二定律可知，同一行星与太阳的连线在相同时间内扫过的面积相等，但地球和土星分别与太阳的连线在相同时间内扫过的面积不一定相等，D错误。
4.B 【解析】甲、乙两船渡河的时间分别为，由于，可知甲过河的时间等于乙过河的时间，C错误；船过河的位移，由于河岸宽度d一定，甲、乙两船渡河时间相等，而乙船沿河岸方向的速度一定大于甲船沿河岸方向的速度，则乙船沿河岸方向的位移一定大于甲船沿河岸方向的位移，即甲过河的位移一定小于乙过河的位移，A错误；甲、乙两船从同一点出发，垂直河岸方向分速度相等，沿河岸方向分速度不相等，则两船不可能相遇，B正确；如果河水流速大于甲的船速，则甲不能到达正对岸，D错误。
5D 【解析】物体在地球的两极处，自转向心力为零，有，而物体在赤道处，万有引力的两个分力为重力和自转向心力，有，联立解得向心加速度，D正确。
6.B 【解析】将小车A的速度沿绳方向、垂直于绳方向分解，可得，小车A的速度大小可表示为，小车A在水平外力作用下沿水平地面向左做直线运动，θ逐渐减小，小车A的速度逐渐减小，小车A做减速直线运动，A、C错误；物体B匀速上升，受力平衡，可得，故绳子拉力等于物体B的重力，D错误；小车A受到地面的支持力，θ逐渐减小，小车A受到地面的支持力逐渐变大，B正确。
7.C 【解析】根据题意，由万有引力公式可得，未挖之前，球体和质点间的引力，挖去的部分球体和质点间的引力，由公式M＝ρV及可得，则有，则球体剩余部分对的万有引力，C正确。
8.AC 【解析】火车以某一速度v通过弯道时，内、外轨道均不受侧压力作用，其所受的重力和支持力的合力提供向心力，如图所示，由图可以得出，故，解得，A正确，B错误；当转弯的实际速度小于规定速度时，火车所受的重力和支持力的合力大于所需的向心力，火车有向心趋势，故其内侧车轮轮缘会与铁轨内轨相互挤压，C正确；根据几何关系可知当火车速度为设计速度时，铁轨对火车的作用力等于，火车实际速度大于设计速度时，铁轨对火车的作用力不等于，D错误。
9.AD 【解析】空间站运行半径，根据牛顿第二定律有，解得，A正确；根据牛顿第二定律解得，B错误；空间站运动的周期，C错误；根据得，D正确。
10.BD 【解析】对小球受力分析，受到重力和斜面的支持力，根据牛顿第二定律，可得，解得，方向沿斜面向下，A错误；小球从B到A做类平抛运动，设球从B点水平射上斜面时的速度为，从B运动到A所用时间为t，水平方向有，沿斜面向下方向有，联立解得t＝2s，，B正确；小球从B运动到A的过程中，速度不断变化，加速度不变，C错误；小球从B运动到A的过程中，速度变化量，D正确。
11.(1)C(1分) (2)不同(1分) A(1分) (3)1:3(1分) 1:9(1分)
【解析】(1)本实验采用的科学方法是控制变量法，C正确。
(2)探究向心力大小F与质量m的关系时，两小球的质量应不同，而旋转半径应相同，故分别放在挡板A和挡板C处。
(3)由于两轮盘边缘各点线速度大小相等，根据可知，左右两球的角速度之比为1：3；探究向心力大小F与角速度ω的关系时，要控制小球质量和轨迹半径相同，根据向心力公式可知，左右两球所受向心力大小之比为1：9。
12.(1)AC(2分) (2)BC(2分) (3)A(1分) (4)0.04(1分) 0.6(2分) 0.08(2分)
【解析】(1)除所给器材外，还需要白纸，并且需要刻度尺测量距离，由于实验不需要测量小球的质量以及运动的时间，所以不需要天平、秒表，A、C正确。
(2)为了保证小球离开斜槽轨道后做平抛运动，需调节使斜槽轨道的末端水平，A错误；为了保证小球每次平抛的初速度大小相等，应使小球每次均从斜槽的同一位置由静止开始下滑，斜槽不需要光滑，B正确，D错误；本实验中不需要平衡摩擦力，C正确。
(3)小球离开斜槽末端后，在水平方向上不受力的作用，做的是匀速直线运动，A正确。
(4)竖直方向上有，解得，小球做平抛运动的水平初速度大小为，小球运动到B点时，竖直方向上的速度，从抛出运动到B点时，已经在空中飞行了的时间。
13.(1) (2) 81L (3)220mg，方向竖直向上 89mg，方向竖直向下
【解析】(1)已知重物转至最低点的速度大小为
设石块转至最高点的速度大小为，根据同轴转动角速度相同，由公式v＝ωr，有(1分)
又
联立解得，石块抛出时的速度大小为(2分)
(2)设石块击中斜坡时的速度大小为，将分解如图所示
根据几何知识可得(1分)
解得(1分)
根据几何知识可得(1分)
根据运动学公式得(2分)
联立解得x＝81L(1分)
(3)设重物转至最低点时受到杆的作用力为，石块转至最高点时受到杆的作用力为，以竖直向上为力的正方向，对重物和石块分别进行受力分析如图所示
根据牛顿第二定律可得(1分)
(1分)
其中，联立解得
则石块抛出前的瞬间，重物受到硬杆的作用力大小为220mg，方向竖直向上(2分)
石块受到硬杆的作用力大小为89mg，方向竖直向下(2分)
14.(1) (2)
【解析】(1)由题意有(2分) 解得
由关系式(2分) 得(2分)
(2)根据牛顿第二定律得(2分)
代入质量M得(2分)
15.(1)5rad/s (2)0.872N (3)
【解析】(1)当小球刚要离开圆锥表面时，支持力为零，根据牛顿运动定律有(2分)
(2分)
代入数据解得(2分)
(2)当小球的角速度为2rad/s时，小球在圆锥表面上运动，根据牛顿运动定律有
(2分)
(2分)
代入数据解得F＝0.872N(2分)
(3)当轻绳断裂时，设绳子与竖直方向的夹角为θ，根据牛顿运动定律有
(2分)
(2分)
联立代入数据解得
(1分)