陕西省西安市第八十五中学2023-2024学年高一下学期期中考试物理试题（原卷版+解析版）

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注意事项：
1.答题前，考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。
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。
4.本试卷主要考试内容：人教版必修第二册第五章到第七章。
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. 测量引力常量的实验装置图如图所示，关于该实验说法正确的是（ ）
A 该实验最早由牛顿完成
B. 引力常量与物体质量有关
C. 实验测得的引力常量是一个没有单位的常量
D. 该实验应用了“微小量放大”的实验方法
2. 在击打乒乓球的过程中，球拍对乒乓球的切向摩擦会使得乒乓球旋转起来，若旋转的乒乓球在竖直平面内的运动轨迹如图中曲线所示，M点是运动轨迹上的一点，速度方向沿该点的切线方向，乒乓球在该点受到的合外力方向可能是（ ）
A. 斜向左下B. 斜向右上C. 与速度方向相反D. 与速度方向相同
3. 在三个不同的时间段，一只小船船头始终垂直于河岸且在静水中的速度大小相等，都从A点过河，三次过河时水流速度不同，但每次过河时水流速度各处相同且恒定，小船三次运动的轨迹如图中虚线所示，下列说法正确的是（ ）
A. 小船沿AC轨迹过河所用的时间最短
B. 小船沿AD轨迹过河所用的时间最长
C. 小船到达D点时速度最大
D. 小船到达C点时速度最大
4. 套圈游戏十分常见。如图所示，若大人与小孩在同一地点，从不同高度以相同的水平初速度v，先后将同样的套圈抛出，大人的抛出点比小孩的抛出点高，他们都套中了奖品，不计空气阻力，套圈落地后不反弹，下列说法正确的是（ ）
A. 他们套中的可能是同一位置的奖品。
B. 小孩想要套大人套中的奖品，小孩仅需适当增大套圈的水平初速度
C. 大人想要套小孩套中的奖品，大人仅需适当增大套圈的水平初速度
D. 小孩想要套大人套中的奖品，小孩仅需向左移适当的距离
5. 2024年3月20日8时31分，探月工程四期“鹊桥二号”中继星由“长征八号”遥三运载火箭在中国文昌航天发射场成功发射升空。某卫星沿椭圆轨道绕地球运行的示意图如图所示，地球半径为R，卫星的近地点Q在地球表面上方0.5R处，卫星的远地点P到地心的距离为3R，则下列说法正确的是（ ）
A. 卫星在Q点的运行速率小于在P点的运行速率
B. 在Q点和P点的卫星与地心的连线在相等时间内扫过的面积之比为1∶2
C. 卫星在Q点和P点受到的万有引力大小之比为4∶1
D. 卫星在Q点和P点的加速度大小之比为36∶1
6. 将一地球仪的“地轴”竖直放置，O为球心，P点和Q点位于同一条“经线”上且P点位于“北纬45°”、Q点和M点位于“赤道”上，此时若地球仪绕“地轴”匀速转动，如图所示。下列说法正确的是（ ）
A. P点和M点的线速度大小之比为
B. P点和Q点的角速度大小之比为1∶2
C. P点和M点的周期之比为2∶1
D. P点和M点的向心加速度大小之比为1∶2
7. 如图所示，在飞镖比赛中，某运动员先后两次将飞镖（可视为质点）从同一位置正对竖直固定靶上的O点水平抛出，抛出点到O点的水平距离为4L，第一次抛出的飞镖击中O点正下方的P点，第二次抛出的飞镖击中O点正下方的Q点。已知飞镖击中P点和Q点时速度大小相等，，不计空气阻力，重力加速度大小为g，则下列说法正确的是（ ）
A. 第一次抛出的飞镖在空中运动的时间为
B. 第一次抛出的飞镖落到P点时的速度大小为
C. 第二次抛出飞镖时飞镖的初速度大小为
D. P、Q点间的距离为3L
二、多项选择题：本题共3小题，每小题5分，共15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5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8. 对于万有引力定律的表达式，下列说法正确的是（ ）
A. 牛顿推理万有引力定律的过程用到了牛顿运动定律
B. 当物体间的距离趋近于0时，物体间的万有引力无穷大
C. 两物体对彼此的万有引力总是大小相等
D. 只有天体间存在万有引力，人与人间不存在万有引力
9. 2024年2月29日21时03分，在西昌卫星发射中心，互联网高轨卫星01星成功发射升空，顺利进入预定轨道，发射任务获得圆满成功。如图所示，互联网高轨卫星01星最终在距地面高度约为36000公里的轨道Ⅱ上运行，若该卫星先被发射到椭圆轨道Ⅰ上运行，在A处通过变轨转移至圆形轨道Ⅱ上运行，A、B分别为椭圆轨道Ⅰ的远地点和近地点，下列说法正确的是（ ）
A. 互联网高轨卫星01星先后在轨道Ⅰ、Ⅱ运行时经过A点的速率相等
B. 互联网高轨卫星01星沿轨道Ⅰ、Ⅱ经过A点时加速度相等
C. 互联网高轨卫星01星在轨道Ⅱ上运行的周期小于其在轨道Ⅰ上运行的周期
D. 互联网高轨卫星01星在轨道Ⅰ上运行时经过B点时的速率大于在轨道Ⅱ上运行时的速率
10. 如图所示，一可绕竖直中心轴转动的水平圆盘上面放置一劲度系数N/m的轻弹簧。轻弹簧的一端固定于中心轴上O点且轻弹簧始终保持水平，另一端连接质量为1kg的物块（可视为质点）。圆盘未转动时弹簧未发生形变，此时物块到中心轴的距离为0.5m。已知物块与圆盘间的动摩擦因数为0.1，且接触面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度大小m/s。现让圆盘以不同的角速度转动，稳定后物块随圆盘一起做匀速圆周运动，弹簧始终在弹性限度内且物块未脱离圆盘。下列说法正确的是（ ）
A. 无论圆盘的角速度（不为零）多大，物块受到的摩擦力方向均指向中心轴
B. 当圆盘的角速度大小为1rad/s时，物块受到的摩擦力大小为1N
C. 当圆盘的角速度大小为2rad/s时，物块受到的摩擦力大小为2N
D. 当圆盘的角速度大小为2rad/s时，弹簧上的弹力大小为1.08N
三、非选择题：本题共5小题，共57分。
11. 小李利用如图甲所示的实验装置探究平抛运动的规律。
（1）在做此实验中，应调节斜槽使得斜槽末端______，为确保小球从斜槽末端抛出时的速度相同，每次应将小球从斜槽上______。
（2）图乙是某同学按正确的操作完成实验并描绘出平抛运动的轨迹，以平抛运动的初始位置O为坐标原点建立xOy坐标系，若坐标纸中每小方格的边长为L，根据图乙中M点的坐标值，可以求得小球做平抛运动的初速度大小______（用g、L表示，其中g为当地的重力加速度大小）
12. 探究做匀速圆周运动的物体所需的向心力的大小与质量、角速度和半径之间关系的实验装置如图所示。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就能得到两个球所受向心力的比值。
（1）若探究的是向心力与半径之间的关系，必须保持小球的_____、______相同，这里用到的实验方法是____________。
（2）某次实验中，探究是向心力与质量之间的关系，左、右两边露出的标尺分别是1格和4格，则左、右两边所放小球的质量之比为______，若探究的是向心力与角速度之间的关系，左、右两边露出的标尺分别是4格和9格，则左、右两边所放小球转动的角速度大小之比为______。
13. 捶丸起源于唐代的步打球，是一种以杖击球的体育活动，类似今天的高尔夫。如图所示，某次捶丸游戏中游戏者将可视为质点的小球从斜面顶端A点以水平初速度m/s击出，小球落到斜面上某点。已知斜面AB的长度，m，倾角，不计空气阻力，取重力加速度大小m/s。
（1）求小球在空中运动时间t；
（2）求小球落到斜面前瞬间的速度大小；
（3）若仅将小球的初速度大小变为，请计算说明小球是落到斜面上还是落到水平地面上，并求出小球落到斜面上或水平地面上时的速度大小。
14. 如图所示，轻质细绳穿过内壁和端口均光滑的空心管，一端连有小球（可视为质点），另一端与装有足球的网袋连接。转动竖直放置的空心管，使小球在水平面内做匀速圆周运动，足球能静止在空中且未与空心管接触。已知小球的质量g，装有足球的网袋总质量g，，小球到空心管管口部分细绳的长度m，，取重力加速度大小m/s。求：
（1）连接小球细绳与竖直方向的夹角θ的余弦值；
（2）小球做匀速圆周运动所需的向心力大小；
（3）小球的线速度大小v。
15. 如图所示，一滑环套在水平光滑杆上，杆上P点处固定一挡板（挡板厚度不计）。长度为L的轻绳一端连接半径不计的小滑环，另一端悬挂可视为质点、质量为m的小球，轻绳能承受的最大拉力。水平面上固定有一倾角的斜面AB，斜面底端A点与P点在同一竖直线上。初始时，轻绳保持竖直，滑环和小球一起水平向右做匀速直线运动，一段时间后滑环与挡板碰撞，滑环立刻停止，小球的速度在滑环碰撞瞬间未受影响，轻绳恰好达到最大拉力而绷断，小球水平飞出，刚好能垂直打到斜面AB上的Q点（未画出）。不计空气阻力，重力加速度大小为g，，，求：
（1）滑环和小球一起做匀速直线运动的速度大小；
（2）轻绳绷断后小球在空中的运动时间t；
（3）Q点与A点之间的距离d。