[物理]河北省沧州市2023-2024学年高一下学期期末阶段考模拟（三）试题（解析版）

这是一份[物理]河北省沧州市2023-2024学年高一下学期期末阶段考模拟（三）试题（解析版），共16页。

第Ⅰ卷（选择题）
一、单选题（每题4分，共28分）
1. 在2023年12月12日公布的世界乒乓球联合会的世界排名中，中国队球员樊振东、王楚钦、马龙和梁靖崑强势占据前四位。大家都知道比赛中被击飞的乒乓球在空中做曲线运动且空气阻力不可忽略，那么关于该运动下列说法中正确的是（ ）
A. 乒乓球的速度有可能是不变的B. 乒乓球的加速度有可能是不变的
C. 乒乓球的位移有可能不随时间变化D. 乒乓球所受的合力必然会发生变化
【答案】D
【解析】由于乒乓球运动过程中空气阻力始终在变化，故合力必然在变化，根据牛顿第二定律，加速度也在变化，则速度在变，由于乒乓球在空中做曲线运动，故乒乓球位移时刻在变。
故选D。
2. 关于圆周运动，下列情境中说法正确的是（ ）
A. 图甲，运动员在过弯道时做圆周运动，所受到的力有重力、支持力、摩擦力以及向心力
B. 图乙，自由式滑雪U型场地看作是半圆形轨道，运动员经过最低点时，处于失重状态
C. 图丙，在铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高，目的是让火车以设计速度行驶时，轮缘与轨道间无挤压
D. 图丁，洗衣机筒在转动脱水过程中，增大洗衣机筒的转速，衣服受到筒内壁的摩擦力一定增大
【答案】C
【解析】A．运动员过弯时所做的圆周运动，受到重力、支持力以及摩擦力，向心力是由合力提供，并非真实存在的力，选项A错误；
B．滑雪运动员做圆周运动，经过最低点时，向心力
所以
属于超重，选项B错误；
C．火车转弯处，通常要求外轨比内轨高，当火车按设计速度转弯，恰好由重力和支持力的合力完全提供向心力，此时轮轨与轨道间无挤压，选项C正确；
D．转速增大，水滴所需要的向心力增大，但衣服受到的摩擦力等于重力，随着衣服内水滴的甩出，重力减小，摩擦力减小，故选项D错误。
故选C。
3. 一质量为1kg的物体被人用手由静止向上提升1m时物体的速度是，在此过程中下列说法错误的是 （ ）
A. 手对物体做的功为12Ｊ
B. 物体克服重力做功为10Ｊ
C. 合外力对物体做的功为２Ｊ
D. 合外力对物体做的功为12Ｊ
【答案】D
【解析】A．手对物体做的功等于物体机械能的变化量，则
W手=mgh+mv2=1×10×1+×1×22J=12J
故A正确；
B．物体克服重力做的功
WG=mgh=1×10×1=10J
故B正确；
CD．由动能定理可得，合外力所做的功等于动能的变化
W合=mv2=×1×22J=2J
故C正确，D错误；
此题选择错误的选项，故选D。
4. 如图所示，小木块a、b和c(均可视为质点)放在水平圆盘上，a、b的质量均为，c的质量为，a与转轴的距离为，b、c与转轴的距离为且均处于水平圆盘的边缘。木块与圆盘间的最大静摩擦力为木块所受重力的倍，重力加速度大小为。若圆盘从开始绕转轴缓慢地加速转动，下列说法正确的是（ ）
A. b、c所受的摩擦力始终相等
B. 当a、b和c均未滑落时，a、c所受摩擦力的大小相等
C. b和c均未滑落时线速度一定相等
D. b开始滑动时的角速度是
【答案】B
【解析】AB．当a、b和c均未滑落时，三个小木块的角速度相等，由静摩擦力提供向心力，可知a、b和c受到的静摩擦力分别为
，，
可知当a、b和c均未滑落时，三个小木块受到的摩擦力大小关系为
故A错误，B正确；
C．b和c均未滑落时，b和c的角速度相等，根据
由于b和c的半径相等，可知b和c的线速度大小相等，但方向不同，故C错误；
D．设b开始滑动时的角速度为，则有
解得
故D错误。
故选B。
5. 2023年5月28日，中国东方航空使用全球首架国产C919大型客机，从上海虹桥机场起飞开启商业首航。假设客机运行过程中受到的阻力与速度的平方成正比，客机以0.6马赫（1马赫相当于）的速度匀速水平飞行，发动机的功率为。当客机以0.8马赫的速度匀速水平飞行，发动机的功率为（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】根据题意，阻力
（为常数）
匀速飞行时，牵引力与阻力大小相等，以v＝0.6马赫飞行时
以的速度匀速水平飞行时，发动机的功率为
故选D。
6. 假设地球可视为质量均匀分布的球体，地球表面重力加速度在两极的大小为g0，在赤道的大小为g，地球自转的周期为T，若地球表面上的质点与地心O的连线与赤道平面的夹角为60°。其他条件不变，则质点位置的向心加速度为（ ）
A. B. C. D. g0－g
【答案】A
【解析】根据重力和万有引力的关系，在两极有
在赤道有
则在与赤道平面的夹角为60°的质点的向心加速度为
解得
故选A。
7. 如图甲所示，为测定物体冲上粗糙斜面能达到的最大位移x与斜面倾角的关系，将某一物体每次以不变的初速率沿足面向上推出，调节斜面与水平方向的夹角，实验测得x与斜面倾角的关系如图乙所示，g取10 m／s2，根据图象可求出( )
A. 物体的初速率
B. 物体与斜面间的动摩擦因数
C. 取不同的倾角，物体在斜面上能达到的位移x的最小值
D. 当某次时，物体达到最大位移后将沿斜面下滑
【答案】C
【解析】A、由图可知，当θ=90°时物体做竖直上抛运动，位移为x=1.80m；由竖直上抛运动规律可知:v02=2gh，代入数据解得v0=6m/s，故A错误.
B、当θ=0°时，位移为 x=2.40m；由动能定理可得：，代入数据解得：μ=0.75，故B错误.
C、由动能定理得：，解得：，当θ+α=90°时，sin(θ+α)=1；此时位移最小，x=1.44m；故C正确.
D、若θ=30°时，物体的重力沿斜面向下的分力为，最大静摩擦力为,小球达到最高点后,不会下滑，故D错误.
故选C.
【点睛】本题综合考查动能定理、受力分析及竖直上抛运动；并键在于先明确图象的性质，再通过图象明确物体的运动过程；结合受力分析及动能定理等方法求解．
二、多选题（全选对得6分，少选或者漏选得3分，选错0分，共18分）
8. 节气是指二十四个时节和气候，是中国古代订立的一种用来指导农事的补充历法，早在《淮南子》中就有记载。现行二十四节气划分是以地球和太阳的连线每扫过15°定为一个节气，如图所示为北半球二十四个节气时地球在公转轨道上位置的示意图，其中冬至时地球在近日点附近。根据下图，下列说法正确的是（ ）
A. 芒种时地球公转速度比小满时小
B. 芒种到小暑的时间间隔比大雪到小寒的长
C. 立春时地球公转的加速度与立秋时大小相等
D. 春分、夏至、秋分、冬至四个节气刚好将一年的时间分为四等份
【答案】AB
【解析】A．从图中我们可以着到，冬至时地球位于近日点附近，公转速度最快。随着地球向远日点移动，公转速度逐渐减慢。因此，芒种 （位于远日点附近）时的公转速度应该比小满 （位于近日点和远日点之间）时慢，故A正确；
B．地球公转轨道是椭圆形的，但轨道上的速度并不是均匀分布的。由于公转速度的变化，芒种到小暑的时间间隔与大雪到小寒的时间间隔并不相等。从图中可以看出，芒种到小暑的时间间隔要大于大雪到小寒的时间间隔。故B正确；
C．地球公转的加速度与地球到太阳的距离有关。立春时和立秋时，地球到太阳的距离并不相等（立春时离太阳较近，立秋时离太阳较远），因此公转加速度也不相等，故C错误；
D．春分、夏至、秋分、冬至四个节气虽然分别代表了春、夏、秋、冬四季的开始，但它们并不刚好将一年的时间分为四等份。实际上，由于地球公转轨道是椭圆形的，各季节的长度并不相等，故D错误。
故选AB。
9. 如图甲所示是一对相互环绕旋转的双黑洞系统，其示意图如图乙所示。双黑洞A、B在相互之间的万有引力作用下，绕其连线上O点做匀速圆周运动。不计其他天体对A、B的作用，若黑洞A、B做圆周运动的半径之比。则黑洞A、B做匀速圆周运动的（ ）
A. 角速度大小之比为B. 线速度大小之比为
C. 向心力大小之比为D. 质量之比为
【答案】AD
【解析】A．一对相互环绕旋转双黑洞系统，在相互之间的万有引力的作用下，绕其连线上的O点做匀速圆周运动，绕它们连线上某点做匀速圆周运动，具有相同的角速度
ωA：ωB=1：1
故A正确；
B．根据，双黑洞A、B做圆周运动的线速度之比为l∶n，B错误；
C．两者间万有引力提供向心力，故双黑洞A、B做圆周运动的向心力之比为1：1，C错误；
D．设两黑洞之间距离为L，根据万有引力提供向心力
双黑洞A、B的质量之比为
故D正确。
故选AD。
10. 如图所示，质量为m的圆环套在足够长光滑竖直杆上，质量为M=2.5m的木块放在倾角为30°的足够长光滑固定斜面上，圆环与木块用轻质细线通过光滑定滑轮连接，图中滑轮与木块间的细线与斜面平行，滑轮与a位置等高且水平距离L=3m。现让圆环从a位置由静止释放运动到b位置。已知a、b两位置的高度差为H=4m，不计空气阻力，重力加速度g。下列判断正确的是（ ）

A. 刚释放圆环的瞬间，圆环的加速度大于g
B. 当圆环到达b位置时，圆环与木块的速度大小之比为5∶4
C. 圆环在从a运动到b的过程中，圆环与物块的平均速度大小之比为2∶1
D. 圆环在从a运动到b的过程中，减少的重力势能等于木块增加的机械能
【答案】BC
【解析】A．对圆环进行分析，刚释放圆环的瞬间，圆环在竖直方向仅仅受到重力作用，可知，此时圆环的加速度等于g，故A错误；
B．当圆环到达b位置时，令细线与杆之间夹角为，则有
解得
令圆环与木块的速度分别为，，则有
解得
故B正确；
C．圆环在从a运动到b的过程中，对圆环有
对木块有
解得
故C正确；
D．圆环在从a运动到b的过程中，圆环与木块构成的系统的机械能守恒，可知圆环减少的重力势能等于木块增加的机械能与圆环增加的动能之和，故D错误。
故选BC。
第Ⅱ卷（非选择题）
三、实验题（共18分）
11. 如图甲所示的装置叫作阿特伍德机，是英国数学家和物理学家阿特伍德创制的一种著名力学实验装置，用来研究匀变速直线运动的规律。某同学对该装置加以改进后用来验证机械能守恒定律，如图乙所示，已知重力加速度为。

（1）实验时，该同学进行了如下搰作：
①将质量均为M（A的含挡光片，B的含挂钩）的重物用轻质细绳连接后，跨放在定滑轮上，处于静止状态，测量出___________（填“的上表面”“的下表面”或“遮光片中心”）到光电门中心的竖直距离；
②在的下端挂上质量为的物块，让系统（重物以及物块）由静止开始运动，光电门记录挡光片遮光的时间为；
③为了验证机械能守恒定律，还需要测量的物理量有___________（单选）；
A.遮光片的宽度 B.重物的厚度
（2）如果系统（重物A、B以及物块C）的机械能守恒，应满足的关系式为___________；
（3）如果系统（重物A、B以及物块C）的机械能守恒，不断增大物块的质量，重物的加速度也将不断增大，那么与之间的定量关系是___________，不断增大时，会趋于___________。
【答案】（1）①. 遮光片中心 ③. A （2）
（3）
【解析】（1）光电门可以测出重物A的瞬时速度，为验证机械能守恒，还需测量重物A上升的高度，即遮光片中心到光电门中心的竖直距离。
重物A的瞬时速度为
可知要得到重物A的瞬时速度，还需测量的物理量是遮光片的宽度。
故选A。
（2）系统的机械能守恒，应满足的关系式为
（3）根据牛顿第二定律可得
整理得
根据
不断增大时，式子的分母趋近于1，则会趋于。
12. 某物理兴趣小组做“研究平抛运动”实验时，分成两组，其中一个实验小组让小球做平抛运动，用频闪照相机对准方格背景照相，拍摄到如图所示的照片，已知每个小方格边长，当地的重力加速度取。其中点处的位置坐标已被污迹覆盖。
（1）下列注意事项必须要满足的是______；
A.斜槽末端水平
B.选用密度小，体积大的小球
C.尽量减小小球与斜槽之间的摩擦
D.用平滑的曲线把所有的点都连接起来
（2）若以拍摄的第一点为坐标原点，水平向右和竖直向下为正方向建立直角坐标系，被拍摄到的小球在点位置的坐标为______m，______m。小球平抛的初速度大小为______；
（3）另一个实验小组的同学正确地进行实验并正确地描绘了运动轨迹，测量了轨迹上的不同点的坐标值.根据所测到的数据以为纵轴，以为横轴，在坐标纸上画出对应的图像，发现为过原点的直线，并测出直线斜率为2，则平抛运动的初速度______。
【答案】（1） A （2） 0.6 0.6 2 （3）
【解析】（1）AC．为了保证小球做平抛运动，斜槽可以粗糙但末端必须水平，故A正确，C错误；
B．为了减小实验误差，小球选用密度大，体积小的材料，故B错误；
D．为较准确描绘出小球的运动轨迹，应舍弃不符合要求的点，故D错误。
故选A
（2）根据平抛运动的特点：水平方向的坐标为
竖直方向的坐标为
由得
则
（3）小球做平抛运动，在竖直方向上有
水平方向上有
则
故图象的斜率
解得
四、解答题（36分）
13. 2024年4月下旬，我国神舟十八号载人飞船将3名宇航员送入中国空间站“天宫”，与神舟十七号宇航员进行交接．飞船进入空间站前需先进入近地轨道（绕行半径约为地球半径），再通过变轨进入空间站轨道．已知近地轨道和空间站轨道均为圆周轨道，地球半径为R，空间站高度为h，地球表面重力加速度为g，试求：
（1）神舟十八号在近地轨道时的运行速度；
（2）神舟十八号在空间站时的运行周期．
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）近地卫星由重力提供向心力
解得
（2）再由万有引力提供向心力
由黄金代换
解得
或
14. 一质量的物块从半径的圆弧顶端下滑从底端A点水平抛出，恰好无碰撞落在倾斜角度的粗糙斜面上，斜面摩擦因数，最后到达斜面底端速度，已知物块在A点所受轨道的支持力大小为，，试求：
（1）物块在A点的速度大小；
（2）物块在斜面BC上的运动时间；
（3）物块从A点到C点过程中，重力对小球做功及摩擦力对小球做功．
【答案】（1）；（2）；（3），
【解析】（1）在A点所受合外力提供向心力
解得物块在A点的速度大小为
（2）已知B点速度方向，分解速度
物体在斜面BC上时，由受力分析
解得物块在斜面BC上的运动时间为
（3）平抛运动竖直分运动
由运动学公式
重力做功
摩擦力做功
解得
15. 如图所示，处于自然状态的轻弹簧下端固定在斜面上，上端位于斜面上的O点，跨过定滑轮的轻绳一端连接物块A，另一端连接物块B。某时刻物块A以3m/s的初速度沿斜面向下运动，物块A运动1m的距离后开始压缩弹簧，当物块A再返回到O点时其速度恰好为零。已知物块A、B质量分别为4kg、2kg，斜面倾角为30°，弹簧劲度系数为75N/m，物块A与斜面间的滑动摩擦力为其重力的，重力加速度g取，整个运动过程物块B既没有与滑轮相撞也没有落到地面。求：
（1）未接触弹簧前物块A、B一起运动的加速度大小；
（2）弹簧被压缩过程的最大形变量；
（3）物块A返回O点过程中速度最大时弹簧弹性势能为1.5J，物块A的最大速度为多少。
【答案】（1）；（2）04m；（3）
【解析】（1）以B为研究对象，根据牛顿第二定律有
以物块A为研究对象，根据牛顿第二定律有
解得
（2）设弹簧最大压缩量为，此时弹簧弹性势能最大为。由初始位置至物块A运动到最低点过程中，选弹簧、物块A、物块B及轻绳组成的系统为研究对象，根据能量守恒有
根据已知条件，上式中的，物块A从最低点返回到O点过程中，选弹簧、物块A、物块B及轻绳组成的系统为研究对象，根据能量守恒有
代入数据解得弹簧最大压缩量为
（3）设物块A向上运动速度最大时弹簧的形变量为，轻绳拉力为，选A为研究对象，根据平衡条件有
选B为研究对象，根据平衡条件有
联立解得
物块A由速度最大位置返回到O点过程中，选物块A、B、轻绳和弹簧组成的系统，根据能量守恒有
根据已知条件，式中，解得