陕西省西安市2023-2024学年高一下学期4月期中联考物理试题（原卷版+解析版）

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注意事项：
1.本试卷满分100分，考试时间75分钟。
2.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
3.回答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。回答非选择题时，将答案直接写在答题卡上。
4.考试结束后将答题卡收回。
第I卷（选择题）
一．选择题（共10小题，每小题3分，共30分）
1. 如图所示，斜面与水平面之间的夹角为45°，在斜面底端A点正上方高度为6m处的O点，以1m/s的初速度水平抛出一个小球，飞行一段时间后撞在斜面上，这段飞行所用的时间为（g=10m/s2）（ ）
A. 1sB. 1.2sC. 1.5sD. 2s
2. 竖直放置两端封闭的玻璃管内注满清水和一个用红蜡做成的圆柱体，玻璃管倒置时圆柱体能匀速运动．已知圆柱体运动的速度大小为5cm/s，与水平方向夹角=530，如图所示，则玻璃管水平方向运动的速度为
A. 5cm/sB. 4cm/s
C. 3cm/sD. 无法确定
3. 如图所示，从某高度水平抛出一小球，经过时间t到达一竖直墙面时，小球速度与竖直方向的夹角为，不计空气阻力，重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）
A. 小球水平抛出时的初速度大小为
B. 小球在时间t内的位移方向与水平方向的夹角一定为
C. 若小球初速度增大，则平抛运动的时间变短
D. 若小球初速度增大，则减小
4. 如图所示，A、B、C分别是自行车的大齿轮、小齿轮和后轮的边缘上的三个点，到各自转动轴的距离分别为3r、r和10r。支起自行车后轮，在转动踏板的过程中，A、B、C三点（ ）
A. 角速度大小关系是ωA >ωB =ωCB. 线速度大小关系是vA < vB C. 转速之比是nA︰nB︰nC = 1︰3︰3D. 加速度之比是aA︰aB︰aC = 1︰30︰3
5. 金星是太阳系八大行星之一，在中国古代称为太白。金星的质量约为地球质量的五分之四，半径和地球的半径几乎相等，金星离太阳的距离比地球略近，地球和金星各自的卫星公转周期的平方与公转半径的三次方的关系图像如图所示，下列判断正确的是（ ）
A. 图线P表示的是地球的卫星
B. 金星的第一宇宙速度比地球的大
C. 环绕金星表面运行卫星的周期大于绕地球表面运行卫星的周期
D. 金星绕太阳运行向心加速度小于地球绕太阳运行的向心加速度
6. 在实际修筑铁路时,要根据弯道半径和规定的行驶速度,适当选择内外轨的高度差,如果火车按规定的速率转弯,内、外轨与车轮之间没有侧压力．则当火车以小于规定的速率转弯时
A. 仅内轨对车轮有侧压力B. 仅外轨对车轮有侧压力
C. 内、外轨对车轮都有侧压力D. 内、外轨对车轮均无侧压力
7. 如图所示，是行星m绕恒星M运动情况的示意图，下列说法正确的是( )
A. 速度最大的点是B点
B. 速度最小的点是C点
C. 行星m从A到B做减速运动
D. 行星m从B到A做减速运动
8. 如图，地球在椭圆轨道上运动，太阳位于椭圆的一个焦点上。A、B、C、D是地球运动轨道上的四个位置，其中A距离太阳最近，C距离太阳最远；B和D点是弧线ABC和ADC的中点。则地球绕太阳（ ）
A. 做匀速率的曲线运动
B. 经过A点时的加速度最小
C. 从B经A运动到D的时间小于从D经C运动到B的时间
D. 从A经D运动到C的时间大于从C经B运动到A的时间
9. 如图1所示，固定粗糙斜面长为10m，一小滑块自斜面顶端由静止开始沿斜面下滑的过程中，小滑块的动能Ek随位移x的变化规律如图2所示，取斜面底端为重力势能的参考平面，小滑块的重力势能Ep随位移x的变化规律如图3所示，重力加速度g＝10m/s2。根据上述信息能求出（ ）
A. 斜面的倾角
B. 小滑块与斜面之间的动摩擦因数
C. 小滑块下滑的加速度的大小
D. 小滑块受到的滑动摩擦力的大小
10. 从地面竖直向上抛出一物体，其机械能E总等于动能Ek与重力势能Ep之和。取地面为重力势能零点，该物体的E总和Ep随它离开地面的高度h的变化如图所示。由图中数据可知，下列说法错误的是（ ）
A. 物体质量为2 kg
B. h=0时，物体的速率为20 m/s
C. h=2 m时，物体的动能Ek=50 J
D. 从地面至h=4 m处过程中，物体动能减少100 J
二．多项选择题（共4小题，每小题4分，共16分。本小题答案至少为两个及以上选项，选对得4分，少选得2分，选错不得分）
11. 甲、乙两光滑小球（均可视为质点）用轻直杆连接，球处于粗糙水平地面上甲球紧靠在粗糙的竖直墙壁上，初始时轻杆竖直，杆长为4m。施加微小的扰动使得乙球沿水平地面向右滑动，当乙球距离起点3m时，下列说法正确的是（ ）
A. 甲、乙两球的速度大小之比为∶3
B. 甲、乙两球的速度大小之比为3∶7
C. 甲球即将落地时，乙球的速度与甲球的速度大小相等
D. 甲球即将落地时，乙球的速度为零
12. 如图所示是水流星表演示意图，A、B是系在同一根绳子上的完全相同的水杯，表演者手握住对称中心O，两水杯绕O在竖直面内做圆周运动，两水杯里面盛有质量均为m的水。某时刻，两水杯恰好在如图所示的最高点与最低点，A水杯里的水恰好不流出，此时A水杯的速度恰好为，针对图示位置，重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A. 水恰好不流出的临界速度与绳长无关
B. 此时表演者的手对绳子需要施加向下的力
C. 此时绳子对A、B两水杯的拉力大小相等
D. 此时B水杯里的水对杯子底部的压力一定大于mg
13. 如图所示，中心为O的硬币在桌面上沿直线向右匀速滚动，虚线为硬币边缘最高点P的运动轨迹，位置2为轨迹最高点，位置3为轨迹与桌面接触点。下列说法不正确的是（ ）
A. 硬币滚动一周，P点与O点位移大小相等
B. P点运动到位置1时速度方向为水平向右
C. P点运动到位置2时向心加速度大小为零
D. P点运动到位置3时的速度与O点的速度相同
14. 已知月球半径为R，地心与月球中心之间的距离为r，月球绕地球公转周期为T1，嫦娥4号飞船绕月球表面的运行周期为T2，万有引力常量为G，由以上条件可知正确的选项是（ ）
A. 地球质量为B. 月球质量为
C. 地球的密度为D. 月球的密度为
第II卷（非选择题）
三、实验题（共3小题，总分20分）
15. 某次实验中用频闪照相技术拍下的两小球运动的频闪照片如图所示，拍摄时，光源的频闪频率为，a球从A点水平抛出的同时，b球从与A点等高的B点开始无初速度下落，背景小方格为相同的正方形，重力加速度g取，不计空气阻力。
（1）比较a、b两小球的运动轨迹能确定平抛运动在竖直方向的运动是________________（填标号）。
A．自由落体运动 B．匀速直线运动
（2）照相机拍摄相邻两张照片的时间间隔为________________s，并结合照片可知背景小方格的边长为________________m．
16. 未来在一个未知星球上用如图甲所示装置研究平抛运动的规律。悬点O正下方P点处有水平放置的炽热电热丝，当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断，小球由于惯性向前飞出做平抛运动， 现对小球采用频闪数码相机连续拍摄，在有坐标纸的背景屏前拍下了小球在做平抛运动过程中的多张照片，经合成后照片如图乙所示，a、b、c、d为连续四次拍下的小球位置，已知照相机连续拍照的时间间隔是0.10 s，照片大小如图中坐标所示，又知该照片的长度与实际背景屏的长度之比为1∶4，则：
（1）由以上信息，可知a点________（填“是”或“不是”）小球的抛出点；
（2）由以上信息，可以推算出该星球表面的重力加速度为________m/s2 ；
（3）由以上信息可以算出小球平抛的初速度大小是________m/s；
（4）由以上信息可以算出小球在b点时的速度大小是________m/s。
17. 某同学利用气垫导轨来验证机械能守恒定律，实验主要步骤如下：
①将气垫导轨放到水平桌面上，将导轨调至水平，将光电门安装在长木板的点处；
②将细线一端连接在质量为的滑块上，另一端绕过定滑轮悬挂总质量为的托盘和砝码；
③将滑块从A点由静止译放，测得A、B两点间的距离为，遮光条的宽度为d，滑块通过光电门记录遮光条的遮光时间为，保障托盘和砝码不落地；
④保持滑块质量不变，多次改变托盘和砝码质量m，每次都将滑块从A点由静止释放，测得多组与值；
将遮光片通过光电门的平均速度看做小车经过该点时的瞬时速度，回答下列问题：
（1）滑块通过光电门时的速度可表示为______；
（2）根据所测数据，为得到线性关系图线，应作出______（选填“”、“”或“”）图线。
（3）根据第（2）问得到的图线，若图线在纵轴上的截距为，则当地重力加速度______。（用题给的已知量表示）
四、计算题（18题7分，19题8分，20题9分，21题10分，共34分）
18. 如图所示，一小球自平台上水平抛出，恰好落在邻近平台的一倾角为α=53°的光滑斜面顶端，并刚好沿光滑斜面下滑，已知斜面顶端与平台的高度差h=0.8 m，重力加速度g取10 m/s2，sin 53°=0.8，cs 53°=0.6，求：
（1）小球水平抛出的初速度v0是多大？
（2）斜面顶端与平台边缘的水平距离x是多大；
（3）若斜面顶端高H=20.8 m，则小球离开平台后经多长时间到达斜面底端。
19. 很多青少年在山地自行车上安装了气门嘴灯，夜间骑车时犹如踏着风火轮，格外亮眼。如图甲是某种自行车气门嘴灯，气门嘴灯内部开关结构如图乙所示：弹簧一端固定，另一端与质量为m的小滑块（含触点a）连接，当触点a、b接触，电路接通使气门嘴灯发光，触点b位于车轮边缘。车轮静止且气门嘴灯在最低点时触点a、b距离为L，弹簧劲度系数为，重力加速度大小为g，自行车轮胎半径为R，不计开关中的一切摩擦，滑块和触点a、b均可视为质点。（L与R相比可以忽略）
（1）若自行车匀速行驶过程中气门嘴灯每次到达最低点时刚好发光，求自行车的速度大小；
（2）若自行车匀速行驶过程中气门嘴灯可以一直发光，求自行车行驶的最小速度；
（3）若自行车以的速度匀速行驶，求车轮每转一圈，气门嘴灯的发光时间。

20. 宇宙飞船绕地球做匀速圆周运动，飞船与地心的距离为地球半径R0的2倍，飞船圆形轨道平面与地球赤道平面重合。由于地球遮挡阳光，会经历“日全食”过程。如图4所示，已知地球表面重力加速度为g，近似认为太阳光是平行光，忽略地球自转，试估算
（1）飞船做匀速圆周运动的周期；
（2）飞船“日全食”过程中绕地球转过圆心角；
（3）飞船绕地球一周，“日全食”的时间；
21. 如图所示，光滑曲面AB与水平面BC平滑连接于B点，BC右端连接内壁光滑、半径为r的细圆管CD，管口D端正下方直立一根劲度系数为k的轻弹簧，轻弹簧下端固定，上端恰好与管口D端齐平，质量为m的小球在曲面上距BC的高度为2r处从静止开始下滑，进入管口C端时与管壁间恰好无作用力，通过CD后压缩弹簧，在压缩弹簧过程中速度最大时弹簧的弹性势能为Ep，已知小球与BC间的动摩擦因数μ＝0.5求：
（1）小球达到B点时的速度大小vB；
（2）水平面BC的长度s；
（3）在压缩弹簧过程中小球的最大速度vm。