海口市第一中学2023-2024学年高一下学期期中考试物理（B卷）试卷(含答案)

这是一份海口市第一中学2023-2024学年高一下学期期中考试物理（B卷）试卷(含答案)，共17页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。


一、单选题
1．一蹦极运动员身系弹性蹦极绳从水面上方的高台下落，到最低点时距水面还有数米距离。假定空气阻力可忽略，运动员可视为质点，则该过程中( )
A.蹦极绳张紧前动能一直增加，之后动能一直减小
B.蹦极绳张紧后的下落过程中，弹力做正功，等于弹性势能增加
C.合外力做的总功为零
D.重力势能的改变与重力势能零点的选取有关
2．如图所示a为静止于赤道地面上的物体，b为低轨道卫星，c为同步卫星，则下列说法中正确的是( )
A.b卫星的周期可能为
B.若某时刻b卫星经过a的正上方，则b再运动一圈会再次经过a的正上方
C.b的线速度比c的线速度大
D.a的向心加速度比c的向心加速度大
3．有关生活中的圆周运动的基本模型，下列说法正确的是( )
A.汽车转弯时所受的力有重力、弹力、摩擦力和向心力
B.两个质量不同的小球用长度不等的细线拴在同一点，并在同一水平面内做匀速圆周运动，则它们的周期相同
C.两个质量相同的小球A和B紧贴着内壁分别在图中所示的水平面内做匀速圆周运动，则两球周期必定相同
D.火车转弯超过规定速度时，内轨对轮缘会有挤压的作用
4．宇宙中，两颗靠得比较近的恒星，只受到彼此之间的万有引力作用互相绕转，称之为双星系统，设某双星系统绕其连线上的O点做匀速圆周运动，如图所示，若，则不正确的是( )
A.星球A的质量大于B的质量
B.星球A的向心力大于B的向心力
C.星球A的线速度小于B的线速度
D.双星的总质量一定，双星之间的距离越大，其转动周期越大
5．2021年4月，我国自主研发的空间站“天和”核心舱成功发射并入轨运行。若核心舱绕地球的运行可视为匀速圆周运动，已知引力常量，由下列物理量能计算出地球质量的是( )
A.核心舱的质量和绕地半径B.核心舱的质量和绕地周期
C.核心舱的绕地角速度和绕地周期D.核心舱的绕地线速度和绕地半径
6．2019年3月10日，全国政协十三届二次会议第三次全体会议上，相关人士透露：未来十年左右，月球南极将出现中国主导、多国参与的月球科研站，中国人的足迹将踏上月球。假设你经过刻苦学习与训练后成为宇航员并登上月球，你站在月球表面沿水平方向以大小为的速度抛出一个小球，小球经时间t落到月球表面上的速度方向与月球表面间的夹角为θ，如图所示。已知月球的半径为R，引力常量为G。下列说法正确的是( )
A.月球表面的重力加速度为
B.月球的质量为
C.月球的第一宇宙速度为
D.绕月球做匀速圆周运动的人造卫星的最小周期为
7．我国航空航天技术已居于世界前列。如图所示，飞行器P绕某星球做匀速圆周运动，星球相对飞行器的张角为θ。已知万有引力常量G，下列说法正确的是( )
A.轨道半径越大，周期越小
B.若测得周期和张角，可得到星球的平均密度
C.若测得周期和张角，可得到星球的质量
D.若测得周期和轨道半径，可得到星球的平均密度
8．2017年4月，被称为“快递小哥”的“天舟号”飞船与“天宫号”空间实验室在太空实现自动对接，完成对“天宫号”的物资补给.如图所示，在对接前的某段时间内，若“天舟号”和“天宫号”分别处在不同的圆形轨道上逆时针运行.下列说法正确的是( )
A.“天舟号”的运行速率小于“天宫号”的运行速率
B.“天舟号”的运行周期大于“天宫号”的运行周期
C.“天舟号”沿切向加速有可能与“天宫号”实现对接
D.“天舟号”沿切向减速有可能与“天宫号”实现对接
9．如图所示，一根不可伸长的轻绳一端拴着一个小球，另一端固定在竖直杆上，当竖直杆以角速度ω转动时，小球跟着杆一起做匀速圆周运动，此时绳与竖直方向的夹角为θ，下列关于ω与θ关系的图象是下图中的( )
A.B.C.D.
10．如图，在一半径为R的球面顶端放一质量为m的物块，现给物块一初速度，则下列正确的是( )
A.若，则物块落地点离A点
B.若球面是粗糙的，当时，物块一定会沿球面下滑一段，再斜抛离球面
C.若，则物块落地点离A点为R
D.若，则物块落地点离A点至少为2R
二、多选题
11．我们可以用如图所示的实验装置来探究影响向心力大小的因素。长槽横臂的挡板B到转轴的距离是挡板A的2倍，长槽横臂的挡板A和短槽横臂的挡板C到各自转轴的距离相等。转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动。横臂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下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格显示出两个球所受向心力的相对大小。则关于这个实验，下列说法正确的是( )
A.探究向心力和角速度的关系时，应将传动皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上，将质量相同的小球分别放在挡板B和挡板C处
B.探究向心力和角速度的关系时，应将传动皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上，将质量相同的小球分别放在挡板A和挡板C处
C.探究向心力和半径的关系时，应将传动皮带套在两塔轮半径相同的轮盘上，将质量相同的小球分别放在挡板B和挡板C处
D.探究向心力和质量的关系时，应将传动皮带套在两塔轮半径相同的轮盘上，将质量不同的小球分别放在挡板A和挡板B处
12．质量为m的物体，在距地面h高处以加速度由静止竖直下落到地面。下列说法中正确的是( )
A.物体的重力势能减少mghB.物体的动能增加
C.物体的机械能减少D.重力做功
13．我国发射的第一颗探月卫星“嫦娥一号”，进入距月面高度h的圆形轨道正常运行.已知月球半径为R，月球表面的重力加速度为g，万有引力常量为G，则( )
A.嫦娥一号绕月球运行的周期为
B.嫦娥一号绕行的速度为
C.嫦娥一号绕月球运行的角速度为
D.嫦娥一号轨道处的重力加速度
14．如图所示，有一半径为R的粗糙半圆轨道，处处粗糙程度相同，与圆心O等高，有一质量为m的物块（可视为质点），从A点以初速度滑下，滑至最低点B时，对轨道的压力为，下列说法正确的是( )
A.物块在AB段克服摩擦力做功为0.5mgR
B.物块在AB段克服摩擦力做功为1.0mgR
C.物块刚好能到达C点
D.物块能到达C点，且还要从C点竖直上抛一段距离
三、实验题
15．一艘宇宙飞船飞近某一新发现的行星，并进入靠近行星表面的圆形轨道绕行数圈后，着陆在该行星上，飞船上备有以下实验器材：
A.精确秒表一个
B.已知质量为m的物体一个
C.弹簧测力计一个
D.天平一台附砝码
已知宇航员在绕行时测量了绕行一圈的周期T和着陆后测量了物体重力F，依据测量数据，可求出该行星的半径R和行星质量M。
（1）绕行时和着陆时都不需要的测量器材为___________用序号ABCD表示。
（2）其中___________，质量为___________。用序号ABCD表示
A.B.C.D.
16．成都七中某兴趣小组的同学们用圆锥摆验证向心力表达式的实验情景。将一轻细线上端固定在铁架台上，下端悬挂一个质量为m的小球，将画有几个同心圆周的白纸置于悬点下方的水平平台上，调节细线的长度使小球自然下垂静止时恰好位于圆心处。手带动小球运动使它在放手后恰能在纸面上方沿某个画好的圆周做匀速圆周运动。调节平台的高度，使纸面贴近小球但不接触，重力加速度为g。
（1）在某次实验中，小球沿半径为r的圆做匀速圆周运动，用秒表记录了小球运动n圈的总时间t，则小球做此圆周运动的向心力大小______（用m、n、t、r及相关的常量表示）。用刻度尺测得细线上端悬挂点到画有圆周纸面的竖直高度为h，那么对小球进行受力分析可知，小球做此圆周运动所受的合力大小______（用m、h、r及相关的常量表示）；
（2）保持n的取值不变，改变h和r进行多次实验，可获取不同时间t。兴趣小组的同学们想用图像来处理多组实验数据，进而验证小球在做匀速圆周运动过程中，小球所受的合力与向心力大小相等。为了直观，应合理选择坐标轴的相关变量，使待验证关系是线性关系。为此不同的组员尝试选择了不同变量并预测猜想了如图所示的图像，若小球所受的合力与向心力大小相等，则这些图像中合理的是______（选填选项的字母）；
A.B.C.D.
（3）最适合完成本实验的小球是______（选填选项前的字母）。
A.小钢球B.大钢球C.小塑料球D.大塑料球
四、计算题
17．已知地球质量约为月球质量的82倍，地球半径约为月球半径的4倍，月球绕地球公转的轨道半径r约为地球半径的60倍。设地球表面的自由落体加速度为g，月球绕地球公转的向心加速度为a，月球表面的自由落体加速度为。忽略地球和月球的自转。求：
（1）地球的第一宇宙速度与月球的第一宇宙速度之比；
（2）地球表面的自由落体加速度g与月球绕地球公转的向心加速度a的大小之比；
（3）地球表面的自由落体加速度g与月球表面的自由落体加速度的大小之比。
18．动车组是城际间实现小编组、大密度的高效运输工具，以其编组灵活、方便、快捷、安全、可靠、舒适等特点而备受世界各国铁路运输和城市轨道交通运输的青睐，动车组就是几节自带动力的车厢加几节不带动力的车厢编成一组，就是动车组，假设有一动车组由8节车厢连接而成，每节车厢的总质量均为。其中第一节、第二节带动力，他们的额定功率分别为和，车在行驶过程中阻力恒为重力的0.1倍（）。
（1）求该动车组只开动第一节的动力的情况下能达到的最大速度；
（2）若列车从A地沿直线开往B地，先以恒定的功率（同时开动第一、第二节的动力）从静止开始启动，达到最大速度后匀速行驶，最后除去动力，列车在阻力作用下匀减速至B地恰好速度为0，已知间距为，求列车从A地到B地的总时间。
19．一辆质量的小轿车驶过半径的一段圆弧形桥面，取.问：
（1）若桥面为凹形，汽车以20m/s的速度通过桥面最低点时，对桥面的压力是多少？
（2）若桥面为凸形，汽车以10m/s的速度通过桥面最高点时，对桥面的压力是多少？
（3）汽车以多大的速度通过凸形桥面顶点时，对桥面刚好没有压力？
20．如图所示，地球和某行星在同一轨道平面内同向绕太阳做匀速圆周运动。地球的轨道半径为R，运转周期为T，地球和太阳中心的连线与地球和行星中心的连线所夹的角叫地球对该行星的观察视角（简称视角），已知该行星的最大视角为θ，当行星处于最大视角时是地球上的天文爱好者观察该行星的最佳时期。某时刻该行星恰好处于最佳观察期，求：
（1）行星绕太阳运转的周期T；
（2）该行星下一次处于最佳观察期至少经历的时间。
参考答案
1．答案：C
解析：
2．答案：C
解析：
3．答案：B
解析：A.汽车转弯时所受的力有重力、弹力、摩擦力和牵引力。A错误；
B.设悬点到圆心的距离为h，细线与竖直方向的夹角为α，则根据牛顿第二定律得，解得，B正确；
C.因为AB可能受到摩擦力，并且摩擦力的方向不确定，所以两球运动的周期关系不确定。C错误；
D.火车转弯超过规定速度时，火车需要更大的向心力，所以车轮会挤压外轨，即外轨对轮缘会有挤压的作用。D错误。
故选B。
4．答案：B
解析：
5．答案：D
解析：核心舱绕地球做匀速圆周运动，有，核心舱的质量在求地球质量时会被约掉，已知核心舱绕地线速度和半径或者绕地角速度和半径或者绕地周期和半径即可求出地球质量，则D正确。
6．答案：C
解析：
7．答案：B
解析：A、根据开普勒第三定律可知：,轨道半径越大，飞行器的周期越大，故A错误；C、设星球的质量为M，半径为R，平均密度为ρ，张角为θ，飞行器的质量为m，轨道半径为r，周期为T。对于飞行器，根据万有引力提供向心力得：，解得星球质量：,若测得周期和张角，不能得到星球的质量，故C错误；B、由几何关系有：星球的平均密度：,测得周期和张角，可得到星球的平均密度，故B正确；D、由上述分析可知，若测得周期和轨道半径可以得到星球质量，不能得到星球的平均密度，故D错误。
故选：B。
8．答案：C
解析：
9．答案：D
解析：
10．答案：D
解析：在最高点，根据牛顿第二定律得，，若，则解得，物块仅受重力，做平抛运动，由平抛运动规律得，，解得，物块的水平位移,A错误；当时，由知，，如果物块所受的摩擦力足够大，物块可能滑行一段距离后停止，如果物块受到的摩擦力较小，物块可能在某一位置离开球面做斜下抛运动，B、C错误；若，则由选项A分析知，物块落地点离A点至少为2R,D正确.
11．答案：BC
解析：
12．答案：AB
解析：
13．答案：CD
解析：
14．答案：AD
解析：
15．答案：（1）D（2）A；D
解析：（1）因而需要用计时表测量周期T，用弹簧秤测量物体的重力F，已知质量为m的物体一个，不需要天平；故选D。
（2）对于在轨道上的飞船，万有引力等于向心力和重力
故选A。
由题意可知
把R的值代入得
故选D。
16．答案：（1）；（2）B（3）A
解析：（1）圆周运动的周期
圆周运动所需要的向心力为
解得
令细线与竖直方向夹角为θ，对小球体进行分析有
根据几何关系有
解得
（2）根据上述，若小球所受的合力与向心力大小相等，则有
解得
可知，若保持n的取值不变，则图像为一条过坐标原点的倾斜的直线，因此图像中合理的是图像。ACD错误，B正确。
故选B。
（3）为了减小空气阻力的影响，实验中应该选择体积小，质量大，即密度大的球体，可知，为了减小误差，最适合完成本实验的小球是小钢球。BCD错误，A正确。
故选A。
17．答案：（1）（2）3600（3）
解析：（1）地球的第一宇宙速度等于近地卫星的环绕速度，则有
月球的第一宇宙速度等于近月卫星的环绕速度，则有
解得
（2）在地球表面有
月球绕地球公转过程有
解得
（3）在地球表面有
在月球表面有
结合上述解得
18．答案：（1）60m/s（2）600s
解析：（1）只开动第一节动力的前提下，当第一节以额定功率运行且列车的牵引力等于阻力时达到最大速度
其中阻力
，
得
（2）设列车从C点开始做匀减速运动，令A到C的时间为，AC间距为；C到B的时间为，CB间距为；在CB间匀减速运动的加速度大小为a，列车的总重量，运动示意图如下
从C到B由牛顿第二定律得
解得
最大速度为
则
所以
从A到C的动能定理得
解得
所以
19．答案：（1）（2）（3）30m/s
解析：（1）汽车通过凹形桥面的最低点时，在水平方向上受到牵引力F和阻力f的作用，在竖直方向上受到桥面向上的支持力和向下的重力的作用，如图甲所示.圆弧形轨道的圆心在汽车的正上方，支持力与重力的合力为，这个合力就是汽车通过桥面的最低点时的向心力，即.由向心力公式有：
解得桥面对汽车的支持力大小为：
根据牛顿第三定律知，汽车行驶在桥面最高点时对桥面的压力大小是.
（2）汽车通过凸形桥面最高点时，在水平方向上受到牵引力F和阻力f的作用，在竖直方向上受到竖直向下的重力和桥面向上的支持力的作用，如图乙所示.圆弧形轨道的圆心在汽车的正下方，重力与支持力的合力为，这个合力就是汽车通过桥面顶点时的向心力，即：
由向心力公式有：
桥面的支持力大小为：
根据牛顿第三定律知，汽车行驶在桥面最高点时对桥面的压力大小是.
（3）设汽车的速度为时，汽车通过凸形桥面顶点时对桥面的压力为零.根据牛顿第三定律，这时桥面对汽车的支持力也为零，汽车在竖直方向上只受到重力G的作用，重力就是汽车驶过桥顶点时的向心力，即，由向心力公式有：
解得：
所以汽车以30m/s的速度通过凸形桥面的顶点时，对桥面刚好没有压力.
20．答案：（1）（2）
解析：（1）由题意可知行星的轨道半径r为
设行星绕太阳的运动周期为，由开普勒第三定律
联立可得
（2）设经过时间t地球转过α角，行星再次处于最佳观察期，则行星转过的角度β
那么
联立可得