2024郑州宇华实验学校高一下学期4月期中考试物理含解析

这是一份2024郑州宇华实验学校高一下学期4月期中考试物理含解析，共14页。试卷主要包含了有一种叫“飞椅”的游乐项目等内容，欢迎下载使用。

物 理
考生注意：
1.答题前，考生务必用黑色签字笔将自己的姓名、准考证号、座位号在答题卡上填写清楚；
2.每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，在试卷上作答无效；
3.考试结束后，请将本试卷和答题卡一并交回。
一、选择题：本题共10小题，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1至7小题只有一项符合题目要求，每小题4分。第8至10小题有多项符合题目的要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分。
1.如图所示，a、b两细绳一端系着质量为m的小球，另一端系在竖直放置的圆环上，小球位于圆环的中心，开始时绳a水平，绳b倾斜，现将圆环在竖直平面内顺时针缓慢地向右滚动至绳a竖直，在此过程中（ ）
A.a上的张力逐渐增大，b上的张力逐渐增大
B.a上的张力逐渐减小，b上的张力逐渐减小
C.a上的张力先减小后增大，b上的张力逐渐增大
D.a上的张力先增大后减小，b上的张力逐渐减小
2.M、N两辆小汽车在平直公路上同向行驶，其速度随时间变化的关系如图所示，t=0时，M车在前，N车在后，两车间的距离为4m，则M、N两车（ ）
A.会相遇2次B.会相遇1次
C.不会相遇D.无法判断是否会相遇
3.如图是“中国天眼”500m口径球面射电望远镜维护时的示意图。为不损伤望远镜球面，质量为m的工作人员被悬在空中的氦气球拉着，当他在离底部有一定高度的望远镜球面上缓慢行走时，氮气球对其有大小恒为、方向竖直向上的拉力作用，若将人视为质点，此时工作人员（ ）
A.受到的重力大小为B.受到的合力大小为
C.对球面的作用力大小为D.对球面的压力大小为
4.如图所示，物体叠放在物体上，的质量均为，且上、下表面均与斜面平行，它们沿倾角为的固定斜面一起以加速度加速下滑，已知重力加速度为，与斜面间的动摩擦因数为，则（ ）
A.可能不受静摩擦力作用
B.若受到静摩擦力作用，则方向可能沿斜面向上
C.受到斜面的滑动摩擦力大小为
D.与斜面间的动摩擦因数
5.如图所示，两个完全相同的小球分别从水平地面上A点和A点正上方的O点抛出，O点抛出小球做平抛运动，A点斜抛出的小球能达到的最高点与O点等高，且两球同时落到水平面上的B点，关于两球的运动，下列说法正确的是（ ）
A.两小球应该是同时抛出
B.两小球着地速度大小相等
C.平抛小球的初速度是斜抛小球初速度的两倍
D.平抛小球的飞行时间是斜抛小球飞行时间的一半
6.如图所示，半径为R的光滑细圆环固定在竖直平面内，一质量为m、中心有小孔的小球（可视为质点）穿在圆环上，并在竖直平面内做圆周运动，以大小为（g为重力加速度）的速度经过圆环最高点A，则下列说法正确的是（ ）
A.要保证小球可以到达最高点A，k不可能等于0
B.若，则小球在A点对圆环的压力大小为0
C.若，则小球在A点对圆环产生方向竖直向下、大小为的压力
D.若，则小球在A点对圆环产生方向竖直向上、大小为的拉力
7.神舟十五号载人飞船与离地高度约400km的天和核心舱对接的示意图如图所示，圆形轨道I为核心舱的运行轨道，椭圆轨道II为载人飞船的运行轨道，两轨道相切于A点，载人飞船与核心舱在A点实现完美对接。设圆形轨道I的半径为r，地球表面的重力加速度为g，地球的半径为R，忽略地球自转，椭圆轨道II的半长轴为a。下列说法正确的是（ ）
A.载人飞船在轨道II上运行经过A点时的加速度大于核心舱在轨道I运行的加速度
B.天和核心舱在圆形轨道I上运行速度小于地球赤道上物体的运动速度
C.核心舱绕地球运行的线速度为
D.核心舱在轨道I上运行的周期与载人飞船在轨道II上运行的周期之比为
8.如图所示，半径为R的竖直光滑圆轨道与光滑水平面相切，质量均为m的小球A、B与轻杆连接，置于圆轨道上，A位于圆心O的正下方，B与O等高.它们由静止释放，最终在水平面上运动.下列说法正确的是（ ）
A.下滑过程中重力对B做功的功率先增大后减小
B.当B滑到圆轨道最低点时，轨道对B的支持力大小为3mg
C.下滑过程中B的机械能增加
D.整个过程轻杆对A做的功为
9.有一种叫“飞椅”的游乐项目。如图所示，长为的钢绳一端系着座椅，另一端固定在半径为的水平转盘边缘。转盘可绕穿过其中心的竖直轴转动。当转盘以角速度匀速转动时，钢绳与转轴在同一竖直平面内，与竖直方向的夹角为，不计钢绳的重力。以下说法正确的是（ ）
A.钢绳的拉力大小为
B.钢绳的拉力大小为
C.如果角速度足够大，可以使钢绳水平拉直
D.两个体重不同的人，摆开的夹角一样大
10.如图所示，固定在水平面上的足够长粗糙斜面倾角为37°，物体与斜面间摩擦因数，一质量为0.4kg的物体（视为质点）在沿斜面向上的外力F作用下沿斜面运动，时刻开始，外力的图像如图所示，已知时刻物体的速度为0.2m/s。则（ ）
A.第2秒内拉力做功为0.4JB.摩擦力做功为
C.2s末重力的功率为0.4WD.2s内重力势能增加了1.8J
二、非选择题：本题共6小题，共70分。
11.（9分）某物理兴趣小组在实验室选择合适器材后，按如图甲所示安装好实验器材，探究“加速度与力的关系”。
请回答下列问题：
（1）图甲中的沙桶和沙的总质量 （填“需要”或“不需要”）满足远小于滑块的质量，图中安装好的器材有一处不合理之处是 ；
（2）物理小组仍利用图甲装置做实验，利用沙桶和沙提供拉力，拉动滑块及纸带运动，打出如图乙所示的一条纸带，已知电源频率为50 Hz，纸带上每两个计数点间还有4个点未画出，则由图中数据可求得此时滑块的加速度大小 （保留2位有效数字）；
（3）将力传感器的示数记为F，保持滑块质量不变，多次改变沙桶中沙的质量，测得多组数据，绘制出加速度a与F的关系图像，如图丙所示。小组同学经过讨论发现利用图丙可以求出滑块的质量以及滑块与长木板间的动摩擦因数，重力加速度，则由图丙可得，滑块质量 kg，滑块与长木板间的动摩擦因数 。
12.（6分）(1)在研究平抛运动的实验中，为了减小实验误差，某同学进行了如下操作，以下操作可行的是_________（填选项前的字母）。
A.尽量增大钢球与斜槽间的摩擦
B.使用密度小、体积大的钢球
C.实验时，让小球每次都从不同位置滚下
D.使斜槽末端切线保持水平
(2)某探究小组在做研究小球做平抛运动”的实验时，做了一段小球运动轨迹的图线.图中，A为小球运动一段时间后的位置，由图可求出小球做平抛运动的初速度为________m/s，小球做平抛运动的起点位置的坐标是________（g取10m/s2，计算结果均保留两位有效数字）。
13.（10分）在真空环境内探测微粒在重力场中能量的简化装置如图所示.P是个微粒源，能持续水平向右发射质量相同、初速度不同的微粒，高度为h的探测屏AB竖直放置，离P点的水平距离为L，上端A与P点的高度差也为h，已知重力加速度为g.
（1）若微粒打在探测屏AB的中点，求微粒在空中飞行的时间；
（2）求能被屏探测到的微粒的初速度范围；
14.（12分）如图所示，一水平放置的内表面光滑对称“V”型二面体AB－CD－EF，可绕其竖直中心轴在水平面内匀速转动，置于AB中点P的小物体（视为质点）恰好在ABCD面上没有相对滑动。二面体的二面角为120°。面ABCD和面CDEF的长和宽均为L＝20cm，CD距水平地面的高度为h＝1.1m，取重力加速度。
（1）求“V”型二面体匀速转动的角速度的大小；
（2）若“V”型二面体突然停止转动，求小物体从二面体上离开的位置距A点的距离。
15.（15分）已知某卫星在赤道上空的圆形轨道运行，轨道半径为r1，运行周期为T，卫星运动方向与地球自转方向相同，不计空气阻力，万有引力常量为G。求：
（1）地球质量M的大小；
（2）如图所示，假设某时刻，该卫星在A点变轨进入椭圆轨道，近地点B到地心距离为r2，求卫星在椭圆轨道上的周期T1；
（3）卫星在赤道上空轨道半径为r1的圆形轨道上运行，小明住在赤道上某城市，某时刻，该卫星正处于小明的正上方，在后面的一段时间里，小明观察到每两天恰好三次看到卫星掠过其正上方，求地球自转周期T0。
16.（18分）山区公路会有连续较长的下坡，常常会造成刹车失灵，会在长下坡公路边修建的表面是粗糙的碎石沙子的“避险车道”，其作用是供下坡的汽车在刹车失灵的情况下避险。质量m=2.0×103 kg的汽车沿下坡行驶，当驾驶员发现刹车失灵的同时发动机失去动力，此时速度表示数v1=36 km/h，汽车继续沿下坡匀加速直行l=350 m、下降高度h=50 m时到达“避险车道”，此时速度表示数v2=72 km/h，然后冲上上坡的“避险车道”避险。（g取10 m/s2）
（1）求到达“避险车道”时汽车的动能；
（2）求汽车在下坡过程中所受的阻力；
（3）若“避险车道”是与水平面间的夹角为17°上坡，汽车在“避险车道”受到的阻力是在下坡公路上的3倍，求汽车在“避险车道”上运动的最大位移（sin 17°≈0.3）。（结果保留一位小数）
参考答案
一、选择题：本题共10小题，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1至7小题只有一项符合题目要求，每小题4分。第8至10小题有多项符合题目的要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分。
1.【答案】D
【解析】对小球进行受力分析，如图所示.
mg的对角不变，设为γ，设Fa的对角为α，Fb的对角为β，在缓慢转动的过程中，小球始终处于平衡状态，由正弦定理得：；α角由钝角减小至直角，再变为锐角，sinα先逐渐增大后减小，可得Fa先逐渐增大，后减小.β角由直角增加至平角，sinβ逐渐减小，可得，Fb逐渐减小.故ABC错误，D正确.故选D.
2.【答案】A
【解析】由图可知，两车均做匀加速运动，M车的加速度为，位移为，N车的加速度为，位移为，t时刻两车间的距离为，若两车相遇，则，解得，说明两车相遇2次。选A。
3.【答案】C
【解析】A.工作人员受到的重力不会变化，仍为mg，A错误；
B.工作人员在望远镜球面上缓慢移动的过程中，处于平衡状态，受到的合力大小为0，B错误；
CD.工作人员在望远镜球面上缓慢移动的过程中，处于平衡状态，如图
受到重力、支持力、和拉力和摩擦力，其合力为零，球面对人的作用力：支持力和摩擦力的合力F竖直向上，由平衡条件得，由牛顿第三定律得，人对球面的作用力大小为，对球面的压力大小小于，D错误C正确。选C。
4.【答案】D
【解析】A.以P、Q整体为研究对象，根据牛顿第二定律得 ，得，设P受到的静摩擦力大小为f，方向沿斜面向下，对P，由牛顿第二定律得，解得f=-μmgcsθ，方向沿斜面向上，A错误；
B.Q对P的静摩擦力方向沿斜面向上，根据牛顿第三定律知，Q受到静摩擦力作用，则方向沿斜面向下，B错误；
C.Q受到斜面的滑动摩擦力大小为，C错误；
D.因a＞0，即，μ＜tanθ，D正确。选D。
5.【答案】D
【解析】AD.斜抛运动在竖直方向的分运动是竖直上抛运动，根据竖直上抛运动的时间对称性，可知斜抛物体的运动时间下降时间的两倍，而由于斜抛物体的最高点与另一小球的抛出点的高度一样，则可知做斜抛运动的小球运动时间是做平抛运动的小球运动时间的两倍，要使两小球同时落地，两小球不能同时抛出，A错误，D正确；
B.由前面的分析可知两小球落地时竖直方向的分速度大小相等，由于水平方向均做匀速直线运动，且两小球大水平的分位移一样，根据x=vt结合时间关系可知，做斜抛运动的小球在水平的分速度大小为做平抛运动的小球在水平方向的分速度的一半，根据，可知两小球落地时速度大小不相等，B错误；
C.由于做斜抛运动的小球在水平的分速度大小为做平抛运动的小球在水平方向的分速度的一半，但斜抛小球还有竖直方向的分速度，C错误。选D。
6.【答案】D
【解析】A.由于小球穿在圆环上，当小球到达最高点受到的支持力等于重力时，小球的速度为0，则要保证小球可以到达最高点A，k可以等于0，A错误；
BCD.当小球在A点对圆环的压力大小为0时，根据牛顿第二定律可得，解得，可知若，则小球在A点对圆环的压力大小为0；若，则小球在A点对圆环的压力大小不为0；若，小球受到的重力不足以提供向心力，则圆环对小球有竖直向下的弹力，根据牛顿第二定律可得，解得，根据牛顿第三定律可知，小球在A点对圆环产生方向竖直向上、大小为的拉力，BC错误，D正确。选D。
7.【答案】C
【解析】A.根据，解得，可知载人飞船在轨道II上运行经过A点时的加速度等于核心舱在轨道I运行的加速度，A错误；
B.根据，解得，可知天和核心舱在圆形轨道I上运行速度大于同步卫星的运行速度，由，可知同步卫星的运行速度大于地球赤道上物体的运动速度，所以天和核心舱在圆形轨道I上运行速度大于地球赤道上物体的运动速度，B错误；
C.由黄金代换，可得，联立，解得，C正确；
D.根据开普勒第三定律，可得，核心舱在轨道I上运行的周期与载人飞船在轨道II上运行的周期之比为，D错误。选C。
8.【答案】AD
【解析】A.因为初位置速度为零，则重力对B做功的功率为0，最低点速度方向与重力的方向垂直，重力对B做功的功率也为零，可知重力的功率先增大后减小，A正确；
B.AB小球组成的系统，在运动过程中机械能守恒，设B到达轨道最低点时速度为v，根据机械能守恒定律得：，解得：，在最低点，根据牛顿第二定律得：N−mg=m，解得：N=2mg，B错误；
C.下滑过程中,B的重力势能减小△EP=mgR，动能增加量，所以B的机械能减小，C错误；
D.整个过程中对A，根据动能定理得：，D正确。选：AD
9.【答案】AD
【解析】AB：对座椅受力分析，如图所示，
竖直方向，解得，水平方向根据牛顿第二定律有，钢绳的拉力大小为，A正确，B错误；
C：因钢绳拉力的竖直分量等于人的重力，则即使角速度足够大，也不可以使钢绳水平拉直，C错误；
D：根据A、B项分析知，两边可消掉m，夹角不受人的质量影响，即两个体重不同的人，摆开的夹角θ一样大，D正确。选AD。
10.【答案】ABD
【解析】在，物体受力分析知，解得，末物体的速度为，物体的位移为，后，物体先向上减速，则，解得，设经过后减速为0，则有，物体的位移为，段物体向下加速，摩擦力反向，则有，解得，末物体的速度为，物体的位移为
A.第2秒内拉力做功为，A正确；
B.物体受到的摩擦力为，摩擦力做功为，B正确；
C.2s末重力的功率为，C错误；
D.2s内重力做功为，则物体重力势能增加，D正确。选ABD。
二、非选择题：本题共6小题，共70分。
11.（9分）【答案】（1）不需要；没有平衡摩擦力；（2）0.50；（3）0.2；0.1
【解析】（1）由于图中装置，可以通过力传感器得到细线拉力大小，所以沙桶和沙的总质量不需要满足远小于滑块的质量；图中安装好的器材有一处不合理之处是没有平衡摩擦力。
（2）纸带上每两个计数点间还有4个点未画出，则相邻计数点的时间间隔为，根据逐差法可得滑块的加速度大小为。
（3）以滑块为对象，根据牛顿第二定律可得，可得，可知图像的斜率为，解得滑块的质量为，图像的横轴截距为，解得滑块与长木板间的动摩擦因数为。
12.（6分）【答案】(1)BD，(2)2.0；（，）
【解析】（1）A.钢球与斜槽间的摩擦对实验无影响，只要到达斜槽末端的速度相等即可，A错误；
B.使用密度大、体积小的钢球可减小相对的阻力，从而减小误差，B正确；
C.实验时，让小球每次都从同一位置由静止开始滚下，以保证初速度相同，C错误；
D.使斜槽末端切线保持水平，以保证抛出时的初速度水平，D正确。选BD。
（2）[1]由于物体在竖直方向做自由落体运动，在竖直方向有，，解得，水平方向，解得
[2]小球在B位置的竖直方向的速度为，设小球从抛出点到B位置所用时间为t，则，得，小球从抛出点到B点的水平位移为，小球从抛出点到B点的竖直位移为，所以小球平抛的起点横坐标为，小球平抛的起点纵坐标为，所以小球平抛的起点坐标为（，）。
13.（10分）【答案】（1） （2）
【解析】(1) 对打在中点的微粒有：，解得：；
(2) 打在B点的微粒，，解得：，同理，打在A点的微粒初速度：，微粒初速度范围：.
14.（12分）【答案】（1）；（2）y＝0.025m
【解析】（1）设小物体受到的支持力为F，受力如图所示。
根据牛顿第二定律得，，解得
（2）“V”型二面体突然停止转动，设小物体在二面体上运动的时间为t，运动的初速度大小为，加速度大小为a，沿AD方向向下运动的距离为y，则
，，小物体沿BA方向的速度为，小物体沿BA方向的位移为，小物体沿AD方向的位移为，代入数据联立解得y＝0.025m
15.（15分）【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）卫星做匀速圆周运动，得
（2）根据开普勒第三定律，得
（3）每2T0时间小明与卫星相遇3次，即每时间相遇一次，得，得
16.（18分）【答案】（1）；（2）；（3）33.3m
【解析】解析：（1）根据公式，代入数据，解得
（2）由动能定理可得，汽车在下坡过程中有，代入数据，解得
（3）设向上运动的最大位移是，由动能定理可得，代入数据，解得