广东省广州实验外语学校2023-2024学年高一下学期期中考物理试卷

这是一份广东省广州实验外语学校2023-2024学年高一下学期期中考物理试卷，共14页。试卷主要包含了单项选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的)
1．下面四个选项中的虚线均表示小鸟在竖直平面内沿曲线从左向右减速飞行的轨迹，小鸟在轨迹最低点时的速度v和空气对它的作用力F的方向可能正确的是（ ）
A．B．
C．D．
2．小船从河岸处A点出发渡河。若河宽为100m，河水流速v1=4m/s，方向平行于河岸指向河的下游，船在静水中速度v2=4m/s，船头方向与河岸垂直，船视为质点，则下列说法正确的是（ ）
A．小船从A点出发经过20s到达对岸
B．小船到达对岸的位置在河正对岸下游125m处
C．若河水流速变慢，小船从A点到对岸的时间可能低于20s
D．若小船行驶到河中央时水流变快，小船的实际速度方向会改变
3．公路在通过小型水库的泄洪闸的下游时，常常要修建凹形路面，也叫“过水路面”。如图所示，汽车通过凹形路面的最低点时（ ）
A．汽车的加速度为零，受力平衡
B．汽车对路面的压力比汽车的重力大
C．汽车对路面的压力比汽车受到路面的支持力小
D．汽车的速度越大，汽车对路面的压力越小
4．现代化教学手段进入课堂后，教室里安装的黑板可以左右移动，杜老师用粉笔在黑板上竖直向下画一条直线，同时黑板以某一速度水平匀速移动，在黑板上所画抛物线轨迹如图所示。关于黑板的移动方向和粉笔在黑板上竖直方向的运动，下列判断正确的是（ ）
A．黑板向左移动，粉笔向上匀加速运动B．黑板向左移动，粉笔向下匀加速运动
C．黑板向右移动，粉笔向上匀加速运动D．黑板向右移动，粉笔向下匀加速运动
5．有关圆周运动的基本模型，下列说法正确的是（ ）
A．如图甲，火车转弯超过规定速度行驶时，内轨和轮缘间会有挤压作用
B．如图乙，“水流星”表演中，过最高点时水没有从杯中流出，水对杯底压力不可以为零
C．如图丙，小球竖直面内做圆周运动，过最高点的速度至少等于
D．如图丁，A、B两小球在同一水平面做圆锥摆运动，则A与B的角速度相等
6．如图所示为航天员在空间站“胜利会师”以及航天员出舱与地球同框的珍贵画面，已知空间站绕地球飞行可视为做匀速圆周运动，其运行的轨道离地面高度为h，地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，则（ ）
A．航天员在空间站工作生活时不受地球的引力作用
B．空间站绕地球运行的速度大于7.9km/s
C．空间站绕地球运行的周期为24小时
D．空间站在轨道处的向心加速度大小为
7．电梯上升过程中，某同学用智能手机记录了电梯速度随时间变化的关系，如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．从20.0s到30.0s，支持力做负功
B．从30.0s到35.0s，支持力不做功
C．从40.0s到50.0s，支持力做正功
D．从50.0s到60.0s，支持力做正功
二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，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．某马戏团上演的飞车节目如图所示，在竖直平面内有半径为R的固定圆轨道。表演者骑着摩托车在圆轨道内做圆周运动。已知人和摩托车的总质量为m，重力加速度大小为g，摩托车以的速度通过圆轨道的最高点B．关闭摩托车的动力，不计摩擦，忽略空气阻力，人和摩托车整体可视为质点，下列说法正确的是（ ）
A．摩托车经过B点时对轨道的压力大小为2mg
B．摩托车经过A点时的速度大小为
C．摩托车从B点到A点的过程中，重力的功率先增大后减小
D．摩托车从B点到A点的过程中，先超重后失重
9．我国新能源汽车发展迅猛，已成为全球最大的新能源汽车产销国。质量为m的某新能源汽车在水平路面上以恒定加速度a启动，其图像如图所示，其中OA段和BC段为直线。已知汽车动力系统的额定功率为P，汽车所受阻力大小恒为f，则下列说法正确的是（ ）
A．汽车做匀加速运动的最大速度
B．汽车能达到的最大行驶速度
C．汽车速度为时的功率为
D．汽车速度为时的加速度大小为
10．如图所示，水平地面上放置一个直径d=1.2m、高h=0.25m的无盖薄油桶，沿油桶底面直径距左桶壁s=1.8m处的正上方有一P点，P点的高度H=0.45m，从P点沿直径方向水平抛出一小球，不考虑小球的反弹，下列说法正确的是（取，不计空气阻力，小球可视为质点）（ ）
A．小球的速度范围为时，小球击中油桶的内壁
B．小球的速度范围为时，小球击中油桶的下底
C．小球的速度范围为时，小球击中油桶外壁
D．小球的高度低于，无论怎么样也击不中下底
三、实验题
11．（6分）用如图所示的实验装置探究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系。转动手柄1使长槽4和短槽5分别随变速轮塔2、3匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动。横臂6的挡板对球的压力提供了向心力，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒7下降，从而露出标尺8，标尺上的红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值。
（1）本实验采用的科学研究方法是 （填字母代号）；
A．控制变量法 B．累积法 C．微元法
（2）把两个质量相同的小球分别放在长槽和短槽内，使它们的转动半径相同，将塔轮上的皮带分别置于第一层、第二层和第三层，匀速转动手柄，可以探究 （填字母代号）；
A．向心力的大小与质量的关系
B．向心力的大小与半径的关系
C．向心力的大小与角速度的关系
（3）某次实验中把两个大小相同的钢球和铝球（钢球质量更大）分别放在长槽和短槽如图中所在位置，皮带所在左、右塔轮的半径相等，在逐渐加速转动手柄过程中，观察左、右标尺露出红白等分标记长度，发现露出的长度之比会 （选填“变大”、“不变”、“变小”或“无法确定”）。
12．（10分）小明用如图甲所示的装置“研究平抛运动及其特点”，他的实验操作是：在小球A、B处于同一高度时，用小锤轻击弹性金属片使A球水平飞出，同时B球被松开。
（1）他观察到的现象是：小球A、B （填“同时”或“先后”）落地；
（2）让A、B球恢复初始状态，用较大的力敲击弹性金属片，A球在空中运动的时间 （填“变长”“不变”或“变短”）；
（3）上述现象说明：平抛运动的竖直分运动是 运动；
（4）如图乙，为了能较准确地描绘运动轨迹，下面列出了一些操作要求，正确的是
A．调节斜槽使其末端保持水平
B．每次释放小球的位置可以不同
C．每次释放小球的速度可以不同
D．将小球的位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将点连成折线
（5）小明用图乙所示方法记录平抛运动的轨迹，如图丙所示，数据处理时选择A点为坐标原点（0，0），则A点 （填“是”或“不是”）抛出点；
（6）结合实验中重锤方向确定坐标系，丙图中小方格的边长均为0.05m，g取，则小球运动中水平分速度的大小为 m/s。
四、计算题（要求写出解题过程，只有结果不得分，共38分）
13．（10分）一探月卫星绕月球做匀速圆周运动时距月球表面的距离为h，已知引力常量G、月球质量M、月球半径R，不计其他星体和月球自转的影响。求：
（1）探月卫星绕月做匀速圆周运动的周期；
（2）探月卫星绕月球做匀速圆周运动的向心加速度与月球表面附近的重力加速度的大小之比。
14．（13分）游乐园中“空中飞椅”的游戏设施如图甲所示，它的基本装置是将绳子上端固定在转盘的边缘上，绳子的下端连接座椅，人坐在座椅上随转盘旋转而在空中飞旋。若将人和座椅看成一个质点，则可简化为如图乙所示的物理模型，其中P为处于水平面内的转盘，可绕竖直转轴转动，设绳长，质点的质量，转盘静止时质点与转轴之间的距离，转盘逐渐加速转动，经过一段时间后质点与转盘一起做匀速圆周运动，此时绳与竖直方向的夹角不计空气阻力及绳重，且绳不可伸长，（，，）求质点与转盘一起做匀速圆周运动时，求：
（1）绳子拉力的大小及转盘角速度的大小；
（2）调整转盘转速，绳长不变，使绳与竖直方向的夹角，求此时转盘的角速度；
（3）调整转盘转速使绳与竖直方向夹角由变成的过程中，飞椅（可看成质点）在竖直方向的高度变化值。

15．（15分）“智勇大冲关”最后一关有如图所示的滑道，冲关者坐上坐垫（冲关过程中人和坐垫不分离）从A点静止开始沿倾斜直轨道滑下，斜道倾角；是一长的水平传送带，B与C两点平滑衔接，A点距传送带垂直距离为，冲关者经C点到D点后水平抛出，落在水面上一点E。已知：传送带末端距水面高度，坐垫与斜道间动摩擦因数为，坐垫与传送带间动摩擦因数为，冲关者的质量为，坐垫质量忽略不计，，，；求：
（1）冲关者到达B点时的速度大小；
（2）如果传送带不动，求冲关者落到水面E点与D点的水平距离x；
（3）如果传送带速率为沿逆时针方向转动，求冲关者与传送带之间因摩擦产生的热量Q。
参考答案：
1．C
【解析】根据曲线运动规律可知，速度方向沿曲线的切线方向，减速飞行说明重力和的合力的方向指向运动轨迹的凹侧且与速度方向成钝角。
故选C。
2．D
【解析】A．船头方向与河岸垂直，则垂直河岸方向的运动最快，渡河时间最短，有
故A错误；
B．小船沿着河岸方向的位移为
即小船到达对岸的位置在河正对岸下游80m处，故B错误；
C．若河水流速变慢，小船在垂直河岸方向的分运动不变，则渡河时间不变，即从A点到对岸的时间还是20s，故C错误；
D．小船的合速度是相互垂直的船速和水速的合成，则小船行驶到河中央时水流变快，即水速变大，小船合速度的大小和方向都会变，故D正确。
故选D。
3．B
【解析】汽车通过凹形路面的最低点时，汽车的加速度方向向上，根据牛顿第二定律可得
汽车对路面的压力与汽车受到路面的支持力是一对相互作用力，大小相等，则有
可知汽车对路面的压力比汽车的重力大，汽车的速度越大，汽车对路面的压力越大。
故选B。
4．B
【解析】合运动轨迹为抛物线，说明合运动是由水平方向的匀速运动和竖直方向的匀加速直线合成的结果。抛物线是向下开口的，这表明粉笔在竖直方向上做了一个向下的匀加速运动。水平方向速度向右，故黑板向左移动，粉笔获得相对黑板向右的水平分速度。
故选B。
5．D
【解析】A．火车转弯超过规定速度行驶时，需要更大的向心力，则外轨和轮缘间会有挤压作用，故A错误；
B．在最高点时，当只有重力提供向心力时，杯底对水的支持力为零，由牛顿第三定律得水对杯底压力为零，故B错误；
C．轻杆对小球可以提供支持力，则小球能通过最高点的临界速度为0，故C错误；
D．设两球与悬点的竖直高度为h，根据牛顿第二定律
又
联立得
所以A、B两小球在同一水平面做圆锥摆运动，角速度相等，故D正确。
故选D。
6．D
【解析】A．航天员在空间站工作生活时受到地球的引力作用，故A错误；
B．空间站绕地球运行的速度小于7.9km/s，故B错误；
C．根据
得
空间站轨道比同步卫星低，周期小于24h，故C错误；
D．空间站在轨道处满足
在地表时满足
得
故D正确。
故选D。
7．C
【解析】ABC．从20.0s到50.0s，电梯向上运动，支持力做正功，故AB错误，C正确；
D．从50.0s到60.0s，电梯静止，支持力不做功，故D错误。
故选C。
8．BC
【解析】A．由题意可知，摩托车在B点时，有
解得
由牛顿第三定律可知，摩托车经过B点时对轨道的压力大小为mg，选项A错误；
B．摩托车从B点到A点的过程中，由机械能守恒定律有
其中
解得
选项B正确；
C．摩托车从B点到A点的过程中，竖直速度vy先增大后减小，重力的功率
重力的功率先增大后减小，选项C正确；
D．摩托车从B点到A点的过程中，加速度竖直分量先向下后向上，即先失重后超重，选项D错误。
故选BC。
9．CD
【解析】A．据牛顿第二定律有
解得
则汽车做匀加速运动的最大速度
故A错误；
B．当牵引力与阻力平衡时，汽车达到最大行驶速度，即
故B错误；
C．汽车速度为时，功率为
故C正确；
D．汽车速度为时，牵引力大小为
根据牛顿第二定律有
解得
故D正确。
故选CD。
10．ACD
【解析】ABC．当小球落在A点时，有
，
联立解得
同理可知，当小球落在D点时，有
当小球落在B点时，有
当小球落在C点时，有
则小球的速度范围为时，小球击中油桶的内壁；小球的速度范围为时，小球击中油桶的下底；小球的速度范围为时，小球击中油桶外壁；故AC正确，B错误；
D．若P点的高度变为轨迹同时过点和B点，则此时初速度为
解得
可知小球的高度低于，无论怎么样也击不中下底，故D正确。
故选ACD。
11． A C 不变
【解析】（1）在研究向心力F的大小与质量m、角速度和半径r之间的关系时，需要分别保持质量m、角速度和半径r中的两个量不变，研究向心力F与另一个量的关系，所以该实验采用的科学研究方法是控制变量法。
故选A。
（2）两个小球质量相同，它们的转动半径相同，将塔轮上的皮带分别置于第一层、第二层和第三层，匀速转动手柄，从而改变小球的转动角速度，这可以探究向心力的大小与角速度的关系。
故选C。
（3）[3]钢球质量大于铝球质量，分别放在如图中所在位置，则圆周运动半径相同，皮带所在左、右塔轮的半径相等，则转动的角速度相同，由向心力公式可知，露出的长度之比为
所以逐渐加速转动手柄过程中，即角速度增大时，露出的长度之比不变。
12． 同时 不变 自由落体（或加速度为g的匀加速直线运动） A 不是 1.5
【解析】（1）他观察到的现象是：小球A、B同时落地；
（2）让A、B球恢复初始状态，用较大的力敲击弹性金属片，A球下落的高度不变，则在空中运动的时间不变；
（3）上述现象说明：平抛运动的竖直分运动是自由落体运动（或加速度为g的匀加速直线运动）；
（4）A．调节斜槽使其末端保持水平，以保证小球能做平抛运动，选项A正确；
B．每次释放小球的位置必须相同，以保证小球做平抛运动的速度相同，选项B错误；
C．每次必须要从相同的位置由静止释放小球，选项C错误；
D．将小球的位置记录在纸上后，取下纸，用平滑的曲线连接各点，选项D错误。
故选A。
（5）因三点竖直方向的位移之比为3:5，不是1:3，可知A点不是抛出点；
（6）根据
解得
13．（1）；（2）
【解析】（1）依题意，可得
解得
（2）探月卫星绕月球做匀速圆周运动的向心加速度为
月球表面附近的重力加速度满足
解得
则有
14．（1）500N，；（2）；（3）1m
【解析】（1）根据题意，对人和座椅受力分析，如图所示，由平衡条件

解得
根据题意，由牛顿第二定律有
由几何关系可知
解得
（2）根据题意，由牛顿第二定律有
由几何关系可知
解得
（3）由几何关系可知
15．（1）4m/s；（2）0.8m；（3）400J
【解析】（1）在斜道上运动时，对人与坐垫分析，由动能定理有
解得
（2）若传送带不动，则从C到D有
解得
从D到E，竖直方向
水平方向
解得
（3）当传送带速度为逆时针转动时，冲关者从C到D过程做匀减速运动，则有
其中
解得
冲关者相对于传送带位移
冲关者与传送带之间因摩擦产生的热量
解得