湖南省衡阳市第八中学2023-2024学年高一下学期5月期中物理试题（原卷版+解析版）

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时量：75分钟：分值：100分
一、选择题：本大题共6小题，每题4分，共24分。每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求。
1. 相关科研发现，近年来地球的自转速率呈现加快趋势，这样的极细微差别，尽管在人们的日常生活中无从体现，但却会在通讯、电力、导航等领域产生重要影响。由于地球自转加快引起的影响，下列描述正确的是（ ）
A. 地球同步卫星高度要略调高一些
B. 地球的第一宇宙速度增大
C. 在北京的物体重力减小，方向不变
D. 在衡阳物体重力减小，方向改变
2. 物体的运动如图甲、乙、丙所示，均不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A. 甲图中，小球从某一高度由静止落入光滑半圆形固定轨道，全过程小球的机械能一定守恒
B. 乙图中，物体所受的合外力为零时，机械能一定守恒
C. 丙图中，弹簧越长，弹性势能越大
D. 丙图中光滑水平面上，被压缩的弹簧将小球向右弹出的过程中，小球的机械能守恒
3. 有关圆周运动的基本模型如图所示，下列说法正确的是（ ）

A. 如图甲，“水流星”在竖直面内做圆周运动的过程中，在最高点处水对碗底压力大于其在最低处水对碗底的压力
B. 如图乙，小球通过竖直光滑圆形管道（半径为R）最高点最小速度为（g为重力加速度）
C. 如图丙所示两个圆锥摆摆线与竖直方向夹角θ不同，但圆锥高相同，则两圆锥摆的角速度相同
D. 如图丁，链球由于受到离心力的作用而飞出去
4. 在静水中速度为的小船，为垂直渡过宽度为d的河流，船头与河岸成θ角斜向上游，如图甲所示。航行中发现河水流速与河岸间距离x的关系如图乙所示，为使小船仍能到达正对岸，下列措施中可行的是（ ）
A. 保持船头方向不变，先增大后变小
B. 保持船头方向不变，先变小后增大
C. 保持船速大小不变，θ先增大后减小
D. 保持船速大小不变，θ一直减小
5. “刀削面”是我国传统面食制作手法之一。操作手法是一手托面，一手拿刀，将面削到开水锅里，如图甲所示。某次削面的过程可简化为图乙，面片（可视为质点）以初速度水平飞出，正好沿锅边缘的切线方向掉入锅中，锅的截面可视为圆心在O点的圆弧，锅边缘与圆心的连线与竖直方向的夹角为45°，不计空气阻力，取重力加速度大小，下列说法正确的是（ ）
A. 面片在空中运动的水平位移为
B. 面片运动到锅边缘时的速度大小为
C. 若面片落入锅中后可沿锅内表面匀速下滑，则面片处于超重状态
D. 若面片落入锅中后可沿锅内表面匀速下滑，则所受摩擦力大小保持不变
6. 如图所示，以O为原点在竖直面内建立平面直角坐标系：第Ⅳ象限挡板形状满足方程（单位：m），小球从第Ⅱ象限内一个固定光滑圆弧轨道某处静止释放，通过O点后开始做平抛运动，击中挡板上P点时动能最小（P点未画出），重力加速度大小取，不计一切阻力，下列说法正确的是（ ）
A. P点的坐标为
B. 小球释放处的纵坐标为
C. 小球击中P点时的速度大小为5m/s
D. 小球从释放到击中挡板的整个过程机械能不守恒
二、选择题：本题共4小题，每小题5分，共20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。
7. 如图，某侦察卫星在赤道平面内自西向东绕地球做匀速圆周运动，对该卫星监测发现，该卫星离我国北斗三号系统中的地球同步轨道卫星的最近距离为r，最远距离为。则下列判断正确的是（ ）
A. 该侦察卫星的轨道半径为r
B. 该侦察卫星的运行周期为8h
C. 该侦察卫星和某地球同步卫星前后两次相距最近的时间间隔为
D. 该侦察卫星与地心连线和地球同步卫星与地心连线在相等时间内扫过的面积之比为
8. 小孩静止坐在竖直悬挂的秋千上，模型简化如图所示。大人用水平拉力 F把坐在秋千上的小孩从最低点拉到与竖直方向成角的位置，整个过程小孩与秋千始终相对静止。已知小孩和秋千的总质量为 m，悬挂点与秋千和小孩的重心距离为 L，重力加速度为 g，忽略空气阻力的作用，下列说法正确的是（ ）
A. 若大人用水平拉力F缓慢将坐在秋千的小孩拉到该位置，则在此过程中 F逐渐变小
B. 若大人用水平拉力F缓慢将坐在秋千的小孩拉到该位置，则在此过程中F做功为
C. 若大人用水平恒力F将坐在秋千的小孩拉到该位置，则在此过程中F做功为
D. 若大人用的水平恒力将坐在秋千的小孩拉到该位置，则小孩在该位置时的速度大小为
9. 如图所示，有一条柔软的质量为m、长为L的均匀链条，开始时链条的长在水平桌面上，而长垂于桌外，处于静止。若不计一切摩擦，桌子足够高。下列说法中正确的是（ ）
A. 若要把链条全部拉回桌面上，至少要对链条做功
B. 若要把链条全部拉回桌面上，至少要对链条做功
C. 若自由释放链条，则链条刚离开桌面时的速度
D. 若自由释放链条，则链条刚离开桌面时的速度
10. 如图所示，倾角为的足够长倾斜传送带沿逆时针方向以恒定速率运行，一个小物块无初速度的放在传送带上端，传送带与物块间动摩擦因数，取传送带底端为零势能面，下列描述小物块速度v，重力势能EP，动能Ek和机械能E四个物理量随物块沿传送带运动距离x的变化趋势中正确的有（ ）
A. B. C. D.
三、非选择题：本题共5小题，共56分。
11. 在“研究平抛运动的特点”实验中。图是横挡条卡住平抛小球，用铅笔标注小球最高点，确定平抛运动轨迹的方法，则实验中坐标原点应选小球在斜槽末端点时的______位置。
A. 球心B. 球的上端C. 球的下端
12. 在“探究向心力大小的表达式”实验中，用如图甲所示的装置，已知小球在挡板A、B、C处做圆周运动的轨迹半径之比为1：2：1，变速塔轮自上而下按如图乙所示三种组合方式，左右每层半径之比由上至下分别为1：1，2：1和3：1。回答以下问题：
（1）本实验所采用的实验探究方法与下列哪些实验是相同的______。
A. 探究小车速度随时间变化的观律
B. 探究平抛运动特点
C. 探究两个互成角度的力的合成规律
D. 探究加速度与物体受力、物体质量的关系
（2）在某次实验中，把两个质量相等的钢球放在B、C位置，探究向心力的大小与半径的关系，则需要将传动皮带调至第______层塔轮（填“一”、“二”或“三”）；
（3）在某次实验中，把两个质量相等的钢球放在B、C位置，将传动皮带调至第二层塔轮，则标尺的刻度之比为______。
13. 为验证机械能守恒定律，同学们采用分组实验用两套不同的方案分别验证，第一组同学采用如图所示装置进行实验：
（1）“验证机械能守恒定律”的实验中，下列说法正确的是（ ）
A. 必须用天平称出重锤的质量
B. 实验时，松开纸带让重锤下落的同时，接通电源
C. 开始时用夹子夹着纸带比用手提着纸带效果更好
D. 本实验需要使用学生交流电源0—12V档
（2）实验中打点计时器所接交流电频率为50Hz，当地重力加速度，实验选用的重物质量，纸带上打点计时器打下的计数点A、B、C到打下第一点O的距离如图所示，相邻两计数点间有一个点没有标出。则从打下O点至B点的过程中，重物重力势能的减少量________J；动能的增加量________J。（计算结果均保留3位有效数字）
（3）另一组同学采用数字化仪器验证机械能守恒定律，实验装置如图所示。不可伸长的轻质细线一端固定在O点，另一端与质量为m，直径为d的小钢球相连，忽略空气阻力。实验中每次质量为m的小钢球从同一位置A静止释放，将光电门先后放在B、C、D各点，测出摆球经过各点时的遮光时间为，并用刻度尺分别测出A、B、C各点相对D点的高度分别为。已知重力加速为g。
①小球运动到C位置时的速度大小为：________；
②该组同学想验证小球从A位置运动到C位置机械能是否守恒，需要验证的原理等式为：________。（用题目中所给的物理符号表示）
14. 火星是太阳系中和地球环境最相似的行星，100年后，人类或已能够方便地前往火星度假。地球人小明去火星度假前，在地球上用体重秤测得体重为F，到达火星后，小明参加了为期一个月的减肥训练营，他惊喜地发现，经过一个月的训练，在火星上测得的体重已变为。已知火星半径是地球半径的，火星第一宇宙速度是地球第一宇宙速度的，地球密度为ρ。（忽略地球和火星自转的影响，火星和地球均可看成质量分布均匀的球体）
（1）请通过计算小明在地球上和火星上的质量之比来判断他减肥是否成功？
（2）火星的密度是多少？
15. 质量为1t的汽车，沿一条平直公路由静止开始运动，汽车在运动过程中受摩擦阻力大小恒为2000N，汽车发动机的额定输出功率为40kW，开始时以的加速度做匀加速运动（g取），求：
（1）汽车所能达到的最大速率；
（2）汽车做匀加速运动的时间；
（3）若汽车达到最大速度后立即关闭发动机，从汽车开始运动到再一次静止共经历了20s时间，那么汽车加速阶段位移是多少。
16. 一闯关游戏装置处于竖直截面内，如图所示，该装置由倾角的直轨道AB，螺旋圆形轨道BCDEF，水平直轨道FG，传送带GH，水平直轨道HI，两个相同的四分之一圆管道拼接成的管道IJ，水平直轨道JK组成。其中螺旋圆形轨道与轨道AB、FG相切于B（E）和C（F）。直线轨道FG和HI通过传送带GH平滑连接，管道IJ与直线轨道HI相切于I点，直线轨道JK右端为弹性挡板，滑块与弹性挡板碰撞后能原速率返回。已知螺旋圆形轨道半径，FG长，传送带GH长，HI长，四分之一圆轨道IJ的半径。滑块与FG、HI、JK间的动摩擦因数，与传送带间的动摩擦因数，其余轨道光滑。现将一质量为的滑块从倾斜轨道AB上某高度h处静止释放（滑块视为质点，所有轨道都平滑连接，不计空气阻力，）
（1）若滑块恰好经过圆形轨道最高点D，求滑块过C点对轨道的压力及滑块静止释放时的高度；
（2）若滑块从AB上高处静止释放，且传送带静止，那么滑块最终静止的位置距离H点的水平距离有多远；
（3）若滑块从AB上高处静止释放，且传送带以恒定的线速度顺时针转动，要使滑块停在JK上（滑块不会再次通过轨道IJ回到HI上），求传送带的线速度v需满足的条件。