福建省福州第二中学2023-2024学年高一下学期半期考试物理试卷(含答案)

这是一份福建省福州第二中学2023-2024学年高一下学期半期考试物理试卷(含答案)，共14页。试卷主要包含了单选题，多选题，填空题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。


一、单选题
1．下列物体的几种运动中机械能守恒的是( )
A.匀速下落的跳伞运动员
B.真空中自由下落的铁球
C.沿斜面匀速上滑的木块
D.在光滑水平面上压缩弹簧过程中的小球
2．2023年10月26日11时14分，搭载神舟十七号载人飞船的长征二号F遥十七运载火箭在酒泉点火发射，17时46分，与空间站组合体完成自主快速交会对接。若地球半径为R，质量为M，引力常量为G，对接前空间站组合体质量为m，距地球表面高度为h，则对接前空间站组合体对地球的万有引力大小是( )
A.B.C.D.
3．列车转弯时的受力分析如图所示，铁路转弯处的圆弧半径为R，两铁轨之间的距离为d，内外轨的高度差为h，铁轨平面和水平面间的夹角为α（α很小，可近似认为），下列说法正确的是( )
A.列车转弯时受到重力、支持力和向心力的作用
B.列车过转弯处的速度时，列车轮缘不会挤压内轨和外轨
C.列车过转弯处的速度时，列车轮缘会挤压外轨
D.若减小α角，可提高列车安全过转弯处的速度
4．如阁所示，一不可伸长的柔软轻绳跨过光滑的定滑轮，绳两端各系一小球和球质量为,静止于地面；球质量为，用手托住，高度为，此时轻绳刚好拉紧。从静止开始释放，则当球刚落地时球的速度为（ ）
A. B. C. D.
二、多选题
5．如图所示，有一个很大的圆形餐桌，水平桌面中间嵌着一可绕过圆心O的竖直轴转动的圆盘，圆盘上A处放一质量为m的菜盘，B处放一质量为的菜盘，，圆盘匀速转动，两菜盘均可视为质点且不打滑。下列说法正确的是( )
A.两处菜盘的周期之比为1:2
B.两处菜盘的线速度大小之比为2:1
C.两处菜盘的向心加速度大小之比为4:1
D.两处菜盘受到的静摩擦力大小之比为4:1
6． 复兴号动车在世界上首次实现了速度350km/h自动驾驶功能，成为我国高铁自主创新的又一重大标志性成果。一列质量为M的动车，以恒定功率P在平直轨道上由静止开始运动，经时间t达到该功率下的最大速度，设动车行驶过程所受到的阻力f保持不变。动车在时间t内（ ）
A.做匀加速直线运动，加速度大小为
B.在时间t内通过的位移为
C.牵引力的功率
D.牵引力做功等于Pt
7．如图所示，质量的物体从高为的光滑轨道上P点由静止开始下滑，滑到水平传送带上的A点，物体和传送带之间的动摩擦因数为，传送带AB之间的距离为，传送带一直以的速度匀速运动，则g取( )
A.物体从A运动到B的时间是1.5s
B.物体从A运动到B的过程中，摩擦力对物体做功为2J
C.物体从A运动到B的过程中，产生的热量为2J
D.物体从A运动到B的过程中，带动传送带转动的电动机多做的功为10J
8．2022年2月8日，谷爱凌夺得北京冬奥会自由式滑雪女子大跳台金牌。现有一质量为m的滑雪运动员从一定高度的斜坡自由下滑。如果运动员在下滑过程中受到的阻力恒定，斜面倾角为，运动员滑至坡底的过程中，其机械能和动能随下滑距离s变化的图像如图所示，下列说法正确的是( )
A.运动员下滑过程中只有重力做功
B.运动员下滑过程中受到的阻力为60N
C.运动员下滑时加速度的大小为
D.不能求出运动员质量m的数值
三、填空题
9．长1m的轻杆，一端连着质量0.5kg的小球，另一端绕过O点的水平固定轴在竖直平面内自由转动。当小球以2m/s的速率通过最高点时，受到轻杆的作用力为大小为_____N，是______（选填“拉力”或“支持力”）。。
10．一条小河，河宽60m，水流速度是6m/s，船在静水中的速度是3m/s，如果它能以最短的时间渡河，则时间至少是_________s，若它能以最短的航程渡河，则航程是__________m。
11．如图，一辆质量为1600kg的汽车驶过凹凸形路面。汽车驶过顶端P和底部Q两点时对路面的压力大小分别为，则______（选填“大于”“小于”或“等于”）。若已知汽车驶过P点时速度大小为10m/s，P点处圆弧半径为40m，重力加速度大小，则______N。
四、实验题
12．向心力演示器如图所示，用来探究小球做圆周运动所需向心力F的大小与质量m、角速度ω和半径r之间的关系。两个变速轮塔通过皮带连接，匀速转动手柄使长槽和短槽分别随变速轮塔1和变速轮塔2匀速转动，槽内的钢球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对钢球的压力提供向心力，钢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，标尺上的黑白相间的等分格显示出两个钢球所受向心力的比值。如图是探究过程中某次实验时装置的状态。
（1）在研究向心力F的大小与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时我们主要用到了物理学中的___________；
A.理想实验法B.等效替代法C.控制变量法D.演绎法
（2）图中所示，若两个钢球质量和运动半径相等，则是在研究向心力的大小F与___________的关系；
A.钢球质量mB.运动半径rC.角速度ω
（3）图中所示，若两个钢球质量和运动半径相等，图中标尺上黑白相间的等分格显示出钢球A和钢球C所受向心力的比值为，则与皮带连接的变速轮塔1和变速轮塔2的半径之比为___________。
A.B.C.D.
13．(1)某学校使用的是电磁式打点计时器，则该打点计时器要接下面的______（填“A”或“B”）电源。
(2)用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律，在下面所列举的该实验的几个操作步骤中，你认为没有必要进行的或者错误的步骤是___________（填字母代号）。
A.按照图示的装置安装器件
B.将打点计时器接到学生电源的直流输出端上
C.用天平测量出重物的质量
D.先放手让纸带和重物下落，再接通电源开关
E.选择一条纸带，用刻度尺测出重物从起始点O（此时重物的速度为零）下落的高度、、、、，计算出对应的瞬时速度、、、、
F.分别算出和，在实验误差允许范围内看是否相等。
(3)在“验证机械能守恒定律”的实验中，打点周期为0.02s，自由下落的重物质量为1kg，打出一条理想的纸带，数据如图所示，单位是cm，g取，O、A之间有多个点没画出，打点计时器打下点B时，物体的速度___________m/s，从起始点O（此时重物的速度为零）到打下B点的过程中，重力势能的减少量___________J，若考虑空气阻力，动能增加量应___________重力势能减少量。（填：大于、小于或等于）
五、计算题
14．如图所示，质量的物体放在水平面上，在水平拉力作用下，从A点静止开始向右匀加速直线运动到B点，AB间距。已知物体与水平面间的动摩擦因数以，重力加速度g取。求
(1)物体在B点的速度大小；
(2)从A到B拉力F的平均功率P。
15．如图所示，质量为m的小物块在粗糙水平桌面上做直线运动，经距离l后以速度v飞离桌面，最终落在水平地面上。已知，物块与桌面间的动摩擦因数，桌面高。不计空气阻力，重力加速度g取，求
(1)小物块落地点距飞出点的水平距离s；
(2)小物块落地时的动能；
(3)小物块的初速度大小。
16．如图，一个质量为的小球以某一初速度从P点水平抛出，从粗糙圆弧ABC的A点的切线方向进入（不计空气阻力，进入圆弧时无机械能损失）且恰好沿圆弧通过最高点C，已知圆弧的半径。试求：
(1)小球到达A点时的速度的大小；
(2)P点与A点的竖直高度H；
(3)小球从圆弧A点运动到最高点C的过程中克服摩擦力所做的功W。
参考答案
1．答案：B
解析：A、跳伞运动员匀速下落，动能不变，重力势能减少，机械能不守恒，A错误；
B、真空中的自由下落的铁球，只有重力做功，机械能守恒，B正确；
C、沿斜面匀速上滑的木块，动能不变，重力势能增大，机械能增大，C错误；
D、在光滑水平面上压缩弹簧过程中的小球，受弹簧弹力做功，小球的机械能不守恒，D错误.
2．答案：A
解析：根据万有引力定律可知，对接前空间站组合体对地球的万有引力大小为
故选A。
3．答案：B
解析：A.列车转弯时受到重力、支持力，重力和支持力的合力提供向心力，A错误；
B.当重力和支持力的合力提供向心力时，则
解得
列车轮缘不会挤压内轨和外轨，B正确；
C.列车过转弯处的速度时，转弯所需的合力
故此时列车内轨受挤压，C错误；
D.若要提高列车速度，则列车所需的向心力增大，故需要增大α，D错误。
故选B。
4．答案：A
解析：两球组成的系统机械能守恒，设刚落地时的速度大小为
，则整个过程动能增加量，重力势能的减少量
，由机械能守恒定律得，所以
,A项正确。
5．答案：BD
解析：圆盘上两个点属于同轴转动，有，根据可知两处菜盘的周期之比为1:1，A错误；依题意有，根据可知两处菜盘的线速度大小之比为2:1，B正确；根据可知两处菜盘的向心加速度大小之比，C错误；两处的菜盘所受的静摩擦力提供向心力，根据向心力公式有，所以，D正确。
6．答案：CD
解析：A.复兴号动车以恒定功率运动，由牛顿第二定律得
易知v增大，a变小，是变加速直线运动。故A错误；
B.若复兴号做匀变速直线运动，图像如图中直线所示
由图像面积可得位移为
复兴号动车实际做加速度逐渐减小的变加速直线运动，图像如图中曲线所示，其位移
故B错误；
C.当时，速度最大，故牵引力
即牵引力的功率
故C正确；
D.牵引力做功等于
故D正确。
故选CD。
7．答案：AC
解析：A.设物体下滑到A点的速度为，对PA过程，由机械能守恒定律有
代入数据得
则物体滑上传送带后，在滑动摩擦力作用下匀加速运动，加速度大小为
加速至速度与传送带相等时用时
匀加速运动的位移
所以物体与传送带共速后向右匀速运动，匀速运动的时间为

故物体从A运动到B的时间为
故A正确；
B.物体运动到B的速度是根据动能定理得：摩擦力对物体做功

故B错误；
C.在时间内，皮带做匀速运动的位移为
故产生热量
代入数据得
故C正确；
D.电动机多做的功一部分转化成了物体的动能，另一部分转化为内能，则电动机多做的功
故D错误。
故选AC。
8．答案：BC
解析：A.由图示图像可知，运动员下滑过程机械能减小，运动员的机械能不守恒，除重力外还有其他力做功，故A错误；
B.由功能关系可知，运动员下滑过程阻力做的功等于机械能的减小量，即
则运动员受到的阻力大小为，故B正确；
CD.运动员下滑到底端时的动能为
由匀变速直线运动的速度—位移公式得
由牛顿第二定律得
联立解得，
故C正确，D错误。
故选BC。
9．答案：①3②支持力
解析：当小球以2m/s的速率通过最高点时，小球做圆周运动所需的向心力大小为
所以轻杆对小球有向上的支持力，大小为
10．答案：20；120
解析：当静水速的方向与河岸垂直时，渡河时间最短，为
因为不能垂直渡河，所以当合速度的方向与静水速的方向垂直，渡河位移最短，设此时合速度的方向与河岸的夹角为θ，有
则渡河的最小位移为
11．答案：小于；
解析：汽车驶过顶端P点有，解得，车驶过底部Q点有，解得，可知小于；若已知汽车驶过P点时速度大小为10m/s，P点处圆弧半径为40m，根据上述解得。
12．答案：（1）C（2）C（3）D
解析：（1）本实验通过控制质量m、角速度ω和半径r中两个物理量相同，探究向心力F与另外一个物理量之间的关系，采用的科学方法是控制变量法。
故选C。
（2）若两个钢球质量和运动半径相等，则是在研究向心力的大小F与角速度ω的关系。
故选C。
（3）两钢球质量m相等，做匀速圆周运动的半径r相等，根据
可知二者角速度之比为
两变速塔轮边缘的线速度大小相等，所以有
与皮带连接的变速轮塔1和变速轮塔2的半径之比为
故选D。
13．答案：(1)A(2)BCD(3)0.98；0.49；小于
解析：(1)电磁式打点计时器应使用低压交流电源，故选A。
(2)B.打点计时器应接到学生电源的交流输出端上，故B错误；
C.验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，两边都有质量，可以约去，不必要用天平测量物体的质量，故C错误；
D.实验时应先接通电源，再释放纸带，故D错误。
故选BCD。
(3)根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出B点的速度
重力势能的减小量
若考虑空气阻力，重物下落过程中需要克服阻力做功，机械能有损失，故动能增加量应小于重力势能减少量。
14．答案：(1)8m/s(2)400W
解析：(1)对物体分析，从A到B，由动能定理得
代入数据得
(2)拉力F的平均功率
根据匀变速运动规律有
代入数据得
15．答案：(1)0.90m(2)0.90J(3)4.0m/s
解析：(1)物块飞出桌面后做平抛运动，在竖直方向上有
代入数据解得
在水平方向上有
代入数据解得
(2)对物块从飞出桌面到落地，由动能定理得
代入数据解得
(3)对滑块从开始运动到飞出桌面，根据动能定理有
代入数据解得
16．答案：(1)(2)(3)
解析：(1)小球恰好从圆弧ABC的A点的切线方向进入圆弧，则小球到A点的速度与水平方向的夹角为θ，所以
(2)
由平抛运动的规律得
代入数据解得
(3)物体刚好过C点，则有
A到C的运动过程中，运用动能定理得
联立并代入数据得