2023-2024学年安徽省池州市贵池区高一（下）期中教学质量检测物理试卷（含解析）

这是一份2023-2024学年安徽省池州市贵池区高一（下）期中教学质量检测物理试卷（含解析），共17页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题，综合题等内容，欢迎下载使用。

1.小车在水平地面上沿轨道从左向右运动，动能一直增加。如果用带箭头的线段表示小车在轨道上相应位置处所受合力，下列四幅图可能正确的是( )
A. B.
C. D.
2.如图，一质点在恒力作用下经过时间t从a点运动到b点，速度大小由2v0变为v0，速度方向偏转60°角，则质点的加速度大小为( )
A. 3v03tB. v0tC. 3v0tD. 2v0t
3.暴雨之后，古城墙会出现龙吐水现象，水柱从城墙孔洞中喷涌而出，良好的排水设计保护城墙几百年屹立不倒，如图有一横截面积为10cm2的孔洞离地高度为h=80cm，水柱水平喷出后落地点离垂直墙脚d=40cm，求该孔洞排雨水的流量Q(流量Q为单位时间流出水的体积)( )
A. 500mL/sB. 1000mL/sC. 1500mL/sD. 2000mL/s
4.2024年3月下旬出现了较为强烈的地磁暴现象对卫星的运行带来一定的影响，原本风云三号G星运行在400多公里的高度，地磁暴发生时，卫星的轨道高度下降明显。认为下降前后均绕地球做匀速圆周运动。比较下列各物理量的变化，正确的是( )
A. 风云三号G星高度下降后周期变小
B. 风云三号G星高度下降后向心加速度大小变小
C. 风云三号G星高度下降后向线速度变小
D. 风云三号G星高度下降后万有引力变小
5.近些年短视频催生了许多网红游乐项目，某地开发了一种“八卦坑”项目，如图主要设计成倒置的圆锥深坑，游客能在坑壁上奔跑而不掉落，合理的调整速度才能顺利出来。某次游客A与B尝试时，其重心轨迹几乎为水平面内的圆周，忽略静摩擦力对向心力的影响，简化示意图如下，下列说法合理的是( )
A. 游客A和游客B的向心加速度一定大小相等
B. 游客A和游客B的向心力一定大小相等
C. 游客A和游客B的线速度一定大小相等
D. 游客在游玩时应该不断地减慢奔跑速度，才能逐步攀升逃离成功
6.如图(a)，我国某些农村地区人们用手抛撒谷粒进行水稻播种。某次抛出的谷粒中有两颗的运动轨迹如图(b)所示，其轨迹在同一竖直平面内，抛出点均为O，且轨迹交于P点，抛出时谷粒1和谷粒2的初速度分别为v1和v2，其中v1方向水平，v2方向斜向上。忽略空气阻力，关于两谷粒在空中的运动，下列说法正确的是( )
A. 谷粒1的加速度小于谷粒2的加速度B. 谷粒2在最高点的速度小于v1
C. 两谷粒从O到P的运动时间相等D. 两谷粒从O到P的平均速度相等
7.有一容器如图，上半部分是内壁粗糙的圆柱，动摩擦因数μ=0.8，下半部分是内壁光滑的半球形，半径为R=0.5m。已知容器以角速度ω绕竖直中心轴匀速转动，此时甲、乙两物体均恰好与容器保持相对静止。( )
A. 物体甲的静摩擦力提供向心力
B. 图中θ对应sinθ=0.8
C. 容器的角速度为5rad/s
D. 增加容器转动的角速度，甲乙物体均能在原位置相对容器保持不动
8.如图工地上有一盏探照灯，正在水平面内绕轴O匀速转动，对面有一堵竖直平整高墙。某时刻探照灯正好垂直照向高墙上A点，2s后光点从A点移动到B点，已知OA=100 3m，AB=100m。试求光点移动到B点时的速度大小是多少( )
A. 50m/sB. 50 3m/sC. 50π3m/sD. 100 3π9m/s
二、多选题：本大题共2小题，共12分。
9.2013年12月14日21时11分，“嫦娥三号”在月球正面的虹湾以东地区成功实现软着陆。已知月球表面的重力加速度为16 g，地球表面的重力加速度为g。月球的半径为R，引力常量为G。则下列说法正确的是( )
A. “嫦娥三号”着陆前，在月球表面附近绕月球做匀速圆周运动的速度v= gR
B. “嫦娥三号”着陆前，在月球表面附近绕月球做匀速圆周运动的周期T=2π 6Rg
C. 月球的质量m月=gR2G
D. 月球的平均密度ρ=g8π GR
10.竹蜻蜓是中国传统的民间儿童玩具之一，流传甚广。竹蜻蜓由两部分组成。一是竹柄，二是“翅膀”。玩时，双手一搓，竹蜻蜓就会飞上天空。二十世纪三十年代，德国人根据“竹蜻蜓”的形状和原理发明了直升机的螺旋桨。某款竹蜻蜓竹柄的半径为3mm，两侧翅膀总长16cm，已知某次试飞时在0.5s内，从手掌后方到指端搓动10cm使其起飞。下列估算值合理的是( )
A. 竹蜻蜓的转速约为11r/sB. 竹蜻蜓的转速约为110r/s
C. 竹蜻蜓翅膀最远端的线速度约为5m/sD. 竹蜻蜓翅膀最远端的线速度约为10m/s
三、实验题：本大题共2小题，共14分。
11.如图所示，这是探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间关系的实验装置。图中A、B、C到转轴的距离之比为1:2:1。
(1)本实验采用的实验方法是_______。
A.微元法 B.放大法 C.控制变量法 D.等效替代法
(2)在探究向心力的大小F与m的关系时，将质量不同的两小球分别放在长槽的A处和短槽的C处，与皮带连接的变速塔轮相对应的半径_______(填“相同”或“不同”)。实验中观察到左、右标尺上黑白相间的等分格显示出两小球所受的向心力大小之比为1:2。
(3)现仅将长槽上A处的小球移动到B处，重复实验观察到左、右标尺上黑白相间的等分格显示出两小球所受的向心力大小之比为_______。
12.某实验小组用图(a)所示装置研究平抛运动。装置中，竖直硬板上依次固定着白纸和复写纸。MN是一个水平放置、稍微向纸面内倾斜且可上下调节的挡板，小钢球从斜槽中某高度由静止释放，从斜槽末端Q飞出的钢球落到挡板上会挤压复写纸，在白纸上留下印记：上下调节挡板，通过多次实验，白纸上会留下钢球经过的多个位置，最终用平滑曲线将其连接。得到钢球做平抛运动的轨迹。
(1)下列说法正确的是___________(填选项序号字母)；
A.安装斜槽时，应保证斜槽末端Q的切线水平
B.钢球与斜槽间的摩擦是造成实验误差的主要原因
C.钢球每次都应从斜槽中同一高度由静止释放
D.移动挡板MN时，其高度必须等距变化
(2)图(b)所示为实验中得到的一张平抛运动轨迹图，在轨迹上取水平间距均为x=0.20m的a、b、c三点，测得竖直间距y1=0.30m，y2=0.40m，重力加速度g=10m/s2，则钢球从a运动到b的时间为__________s，钢球在斜槽末端Q的速度大小为__________m/s，小球平抛至b点时的时间为__________s。(结果保留两位有效数字)
四、计算题：本大题共2小题，共24分。
13.为了解决了月球背面的通信问题，2024年3月20日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，3月25日成功近月制动后，顺利进入环月轨道飞行，后续通过调整环月轨道高度和倾角，进入24小时周期的环月固定轨道。某同学想了解鹊桥二号的环月轨道半径，查询未果。但了解到了其它相关数据：数据资料一：地球的质量约为月球的81倍；数据资料二：地球同步卫星周期也是24小时，轨道半径约42000km。请利用所学知识帮助该同学估算鹊桥二号环月轨道半径(将环月轨道按圆轨道处理，381≈4.33，结果保留两位有效数字)
14.某校环境优美，台阶路段众多。体育课，一同学经过台阶路段，准备把球扔给前方同学。如图A点到B点为高h=20cm宽d=40cm的台阶，B点到C点为水平路面。为简化计算，把球看成做平抛运动的质点，抛出点O点在A点正上方h0=60cm处，且球未被同学接住。试分析计算落点位置，落在BC上请计算出到B点的距离，若落在台阶上请确定台阶数即可：
(1)当抛出速度为6m/s时，球落在BC面上何处？
(2)当抛出速度为2m/s时，球又落在何处？
五、综合题：本大题共1小题，共18分。
15.在竖直面内有一个半径为R的四分之三圆轨道，如图以圆轨道圆心为坐标原点，建立xy坐标系。将一质量为m的小球从−R,R点静止释放，小球从B点进入圆轨道，经过最低点C，最后从D点恰好脱离圆轨道，已知在该过程中小球的速度大小与其所在纵坐标值y满足关系式v2=2g⋅R−y。求：
(1)小球经过圆轨道最低点C时，对轨道的压力大小；
(2)脱离圆轨道D点的坐标；
(3)脱离圆轨道D点后，求小球能到达最高点E点的坐标。
答案和解析
1.【答案】D
【解析】【分析】
本题考查曲线运动，解题关键是知道曲线运动受力方向特点和速度方向特点。
曲线运动速度方向沿运动轨迹的切线方向，合力方向指向运动轨迹的凹侧；小车动能增加，则小车所受合力方向与运动方向夹角为锐角，据此分析即可。
【解答】
小车做曲线运动，所受合外力指向曲线的凹侧，故AB错误；
小车沿轨道从左向右运动，动能一直增加，故合外力与运动方向夹角为锐角，故C错误，D正确。
故选D。
2.【答案】C
【解析】【分析】
本题主要考查了加速度的定义式的计算，明确加速度是矢量，根据分加速度即可求得合加速度，利用好a=△v△t即可。根据运动轨迹可知，质点做曲线运动，根据a=△v△t求得水平方向和竖直方向的加速度大小，根据加速度的合成求得合加速度即可。
【解答】
在水平方向加速度大小为a1=△vxt=v0cs60°−2v0t=−3v02t，竖直方向的加速度为a2=△vyt=v0sin60°t= 3v02t，故在运动过程中质点运动的加速度为a= a12+a22，解得：a= 3v0t，故ABD错误，C正确；
3.【答案】B
【解析】将水喷出过程近似看为平抛运动，则有
h=12gt2 ， d=v0t
解得
v0=1m/s
该孔洞排雨水的流量Q为
Q=Sv0ΔtΔt=Sv0
解得
Q=1000mL/s
故选B。
4.【答案】A
【解析】A.根据万有引力提供向心力有
GMmr2=m4π2T2r
解得
T= 4π2r3GM
可知，风云三号G星高度下降后周期变小，故A正确；
B.根据万有引力提供向心力有
GMmr2=man
解得
an=GMr2
可知，风云三号G星高度下降后向心加速度大小变大，故B错误；
C.根据万有引力提供向心力有
GMmr2=mv2r
解得
v= GMr
可知，风云三号G星高度下降后向线速度变大，故C错误；
D.由万有引力公式
F=GMmr2
可知，风云三号G星高度下降后万有引力变大，故D错误。
故选A。
5.【答案】A
【解析】A.设游客受到的支持力与竖直方向的夹角为 θ ，有
mgtanθ=ma
整理有
a=gtanθ
有几何关系可知，两个游客受到的支持力与竖直方向的夹角 θ 相等，所以游客A和游客B的向心加速度一定大小相等，故A项正确；
B.结合之前的分析有
F向=mgtanθ
由于不知道两个游客的质量关系，所以游客A和游客B的向心力不一定大小相等，故B项错误；
C.结合之前的分析有
mgtanθ=mv2R
整理有
v= gRtanθ
由于两个游客做圆周运动的半径不同，所以游客A和游客B的线速度大小不相等，故C项错误；
D.结合上述分析以及题意可知，越往上，则游客做圆周运动的半径越大，所以游客的线速度应该变大，即游客在游玩时应该不断地增加奔跑速度，才能逐步攀升逃离成功，故D项错误。
故选A。
6.【答案】B
【解析】【分析】
本题考查抛体运动的内容，掌握运动的合成与分解的应用，水平方向不受力做匀速直线运动，竖直方向只受重力做匀变速直线运动，通过水平方向的位移比较水平方向的速度，根据平均速度的定义式比较平均速度。
【解答】
A.抛出的两谷粒在空中均仅受重力作用，加速度均为重力加速度，故谷粒1的加速度等于谷粒2的加速度，A错误；
C.谷粒2做斜向上抛运动，谷粒1做平抛运动，均从O点运动到P点，故位移相同。在竖直方向上谷粒2做竖直上抛运动，谷粒1做自由落体运动，竖直方向上位移相同故谷粒2运动时间较长，C错误；
B.谷粒2做斜抛运动，水平方向上为匀速直线运动，故运动到最高点的速度即为水平方向上的分速度。与谷粒1比较水平位移相同，但运动时间较长，故谷粒2水平方向上的速度较小即最高点的速度小于 v1 ，B正确；
D.两谷粒从O点运动到P点的位移相同，运动时间不同，故平均速度不相等，谷粒1的平均速度大于谷粒2的平均速度，D错误。
故选B。
7.【答案】C
【解析】A.对物体甲进行受力分析，其容器对甲的支持力提供甲做圆周运动的向心力，故A项错误；
BC.对物体甲，竖直方向有
μF压=mg
水平方向有
F压=mω2R
对物体乙进行受力分析其容器受到的支持力与重力的合力提供做圆周运动的向心力，有
mgtanθ=mω2Rsinθ
解得
θ=37∘
ω=5rad/s
所以有
sinθ=0.6
故B错误，C正确；
D.若增大加速度，结合之前的分析可知，对于甲来说，则容器对甲的支持力变大，相当于甲的最大静摩擦力变大，但是甲受到的静摩擦力不变，仍是与重力等大反向，所以甲可以在原位置保持动。对于乙来说
mgtanθ=mω2Rsinθ
整理有
ω= gRcsθ
当加速度变大，所以角度变大，即物体乙的位置将向上变化，所以乙物体不能再原位置保持不变，故D项错误。
故选C。
8.【答案】D
【解析】根据题意，由几何关系有
OB= AB2+OA2=200m ， tan∠AOB=ABOA= 33
解得
∠AOB=30∘
探照灯转动的角速度为
ω=θt=π12rad/s
则探照灯转动B点的线速度为
vB=ωrOB=50π3m/s
在B点速度关系，如图所示
则有
v=vBcs30∘=100 3π9m/s
故选D。
9.【答案】BD
【解析】【分析】
根据“嫦娥三号”在月球表面附近绕月球做匀速圆周运动时所受到的重力和万有引力相等可求在月球表面附近绕月球做匀速圆周运动的速度和运动的周期；再根据万有引力等于向心力，列式求出月球的质量，再由ρ=m月V求出月球的密度即可。解决本题的关键掌握万有引力的两个重要理论：1" id="MathJax-Element-7461-Frame" rle="presentatin" style="display: inline-blck; line-height: 0; wrd-wrap: nrmal; white-space: nwrap; flat: nne; directin: ltr; max-width: nne; max-height: nne; min-width: 0 px; min-height: 0 px; brder: 0 px; margin: 0 px; padding: 5 px 2px; fnt-family: " Micrsft YaHei", arial, SimSun, sans-serif, tahma; psitin: relative;" tabindex="0">1、在星体表面物体所受的万有引力等于重力；2、万有引力提供向心力。A" id="MathJax-Element-7449-Frame" rle="presentatin" style="display: inline-blck; line-height: 0; wrd-wrap: nrmal; white-space: nwrap; flat: nne; directin: ltr; max-width: nne; max-height: nne; min-width: 0 px; min-height: 0 px; brder: 0 px; margin: 0 px; padding: 5 px 2px; fnt-family: " Micrsft YaHei", arial, SimSun, sans-serif, tahma; psitin: relative;" tabindex="0">【解答】
A
A.“嫦娥三号” 在月球表面附近绕月球做匀速圆周运动时，有mg6=mv2R，所以在月球表面附近绕月球做匀速圆周运动的速度为v= gR6，故A错误；
B.由T=2πRv可知：“嫦娥三号”着陆前，在月球表面附近绕月球做匀速圆周运动的周期为：T=2πRv=2πR gR6=2π 6Rg，故B正确；
C.由在月球表面物体受到的万有引力与重力相等可知：Gm月mR2=mg月，所以有：m月=gR26G，故C错误；
D.由密度公式可知月球的密度为：ρ=m月V，而m月=gR26G，V=4πR33，所以ρ=m月V=gR26G×34πR3=g8πGR，故D正确。
故选BD。
10.【答案】AC
【解析】AB.根据题意，把竹蜻蜓从手掌后方到指端搓动使其起飞，起飞时竹蜻蜓竹柄边缘的线速度大小约为
v=xt=0.2m/s
则竹蜻蜓的转速约为
n=v2πr≈11r/s
故A正确，B错误；
CD.竹蜻蜓翅膀最远端的线速度约为
v=2π⋅L2⋅n≈5m/s
故C正确，B错误。
故选AC。
11.【答案】 C 相同 1:1
【解析】1)[1]探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系实验，每次只改变一个变量，控制其他变量不变，采用的实验方法是控制变量法。
故选C。
(2)[2]在探究向心力的大小F与m的关系时，将质量不同的两小球分别放在长槽的A处和短槽的C处，为了使两小球的角速度相等，与皮带连接的变速塔轮相对应的半径相同。
(3)[3]实验中观察到左、右标尺上黑白相间的等分格显示出两小球所受的向心力大小之比为 1:2 ，由于两小球的角速度和半径均相等，则有m左:m右=F左:F右=1:2
现仅将长槽上A处的小球移动到B处，则有rB:rC=2:1
重复实验观察到左、右标尺上黑白相间的等分格显示出两小球所受的向心力大小之比为F′左:F′右=m左ω2rB:m右ω2rC=1:1
12.【答案】(1)AC
(2) 0.10 2.0 0.35

【解析】(1)A.安装斜槽时，应保证斜槽末端Q的切线水平，以保证小球做平抛运动，故A正确；
BC.只要钢球每次都从斜槽中同一高度由静止释放，无论钢球与斜槽间是否有摩擦，小球到达斜槽底端时的速度就相同，则钢球与斜槽间的摩擦对实验无影响，故B错误，C正确；
D.移动挡板MN时，其高度不一定必须等距变化，故D错误。
故选AC。
(2)[1][2]由公式 x=v0t 可知，由于水平间距相等，则运动时间相等，设时间为 T ，竖直方向上有
y2−y1=aT2
解得
T= y2−y1g=0.10s
钢球在斜槽末端Q的速度大小为
v0=xT=2.0m/s
[3]由中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度可得，小球平抛至b点时，小球的竖直分速度为
vy=y1+y22T=3.5m/s
则运动时间为
t=vyg=0.35s
13.【答案】 9700km
【解析】根据题意，由万有引力提供向心力有
GMmr2=m4π2T2r
解得
r=3GMT24π2
由于鹊桥二号的环月周期与地球同步卫星环地球周期相等，地球的质量约为月球的81倍，地球同步卫星的轨道半径约42000km，则有
r鹊桥=3GM地T281×4π2=r同381≈9700km
14.【答案】(1)球落在BC面上到 B 点的距离为 1.6m ；(2)台阶4上
【解析】(1)根据题意可知，若球落在 BC 上，则下落的高度为
Δh=h0+6h=1.8m
下落时间为
t= 2Δhg=0.6s
水平位移为
x=v0t=3.6m
球落在BC面上到B点的距离为
x0=x−5d=1.6m
(2)根据题意，把所有台阶的顶点连成一条直线，如图所示
可知，小球落在斜面上，设水平位移为 x ，由几何关系可得，竖直位移为
h1=h0+12x
竖直方向上有
h0+12x=12gt2
水平方向上有
x=v0t
联立解得
x=1+ 135m ， x=1− 135m (舍)
又有
2d可知，球又落在何处台阶4上。
15.【答案】(1) 5mg ；(2) 53R,23R ；(3) 5 527R,2327R
【解析】(1)根据题意，由小球的速度大小与其所在纵坐标值y关系式可得，小球在 C 点的速度大小为
vC= 2g⋅2R=2 gR
在 C 点，由牛顿第二定律有
FN−mg=mvC2R
解得
FN=5mg
由牛顿第三定律可得，小球经过圆轨道最低点C时，对轨道的压力的大小为
FN′=FN=5mg
(2)根据题意，设脱离圆轨道D点的坐标为 a,b ，则有
vD2=2g⋅R−b
在 D 点，由牛顿第二定律有
mgcsθ=mvD2R
又有
csθ=bR
联立解得
b=23R
则
a= R2−49R2= 53R
即脱离圆轨道D点的坐标 53R,23R 。
(3)结合(2)分析可知，小球在D点的速度为
vD= 2gR3
小球从D点离开后做斜抛运动，竖直方向上有
vDsinθ=gt ， h=vDsinθ22g
水平方向上有
x=vDcsθ⋅t
联立解得
x=4 527R ， h=527R
则小球能到达最高点E点的横坐标为
xE=a−x=5 527R
纵坐标为
yE=b+h=2327R
即小球能到达最高点E点的坐标为 5 527R,2327R 。