甘肃省五校2023-2024学年高一下学期期末学业水平质量测试物理试卷

这是一份甘肃省五校2023-2024学年高一下学期期末学业水平质量测试物理试卷，共11页。
物理
本试卷满分100分，考试时间75分钟
注意事项：
1．答题前，考生务必将自己的学校、姓名、班级、准考证号填写在答题卡上相应的位置。
2．全部答案在答题卡上完成，答在本试卷上无效。
3．回答选择题时，选出每小题答案后，用2B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，将答案用0.5毫米黑色笔迹签字笔写在答题卡上。
4．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分。每小题只有一个选项符合题目要求）
1．如图所示，图1、图2分别为物理教材上伽利略的斜面实验图和理想实验设计图，关于这两幅图说法正确的是（ ）
图1 伽利略的斜面实验（油画）图2 伽利略的理想实验设计
A．伽利略利用图1斜面实验证明了力不是维持物体运动状态的原因
B．伽利略利用图1斜面实验证明了自由落体是匀加速直线运动
C．伽利略利用图2理想实验设计推导出牛顿第一定律
D．伽利略利用图2理想实验设计证明了力是维持物体运动状态的原因
2．如图为某国产品牌新能源汽车的测试画面，质量为的汽车正以恒定功率在一水平路面上行驶，速度的最大值为30m/s，则汽车行驶速度最大时所受到的阻力为（ ）
A．2000NB．3000N
C．4000ND．由于不知道汽车和路面间的动摩擦因数，汽车所受到的阻力无法计算
3．如图所示为一轻杆拴一个可视为质点的小球，图中O点为固定的圆心，现操控小球在竖直面内做匀速圆周运动。关于小球在运动过程中重力的功率，以下说法正确的是（ ）
A．小球在最低点重力的功率最大B．小球在最高点重力的功率最大
C．小球在与圆心等高处重力的功率为零D．小球在与圆心等高处重力的功率最大
4．现有A、B两个不同的物体，它们以相同的初速度v₀在粗糙的水平面上做匀减速直线运动，直到停下，其图像如图所示，则关于两个物体的运动情况，下列说法正确的是（ ）
A．A、B两个物体运动的位移大小之比为1∶1B．A、B两个物体运动的位移大小之比为2∶1
C．A、B两个物体运动的加速度大小之比为1∶1D．A、B两个物体运动的加速度大小之比为2∶1
5．2023年12月27日，我国在酒泉卫星发射中心使用快舟一号甲固体运载火箭以“一箭四星”方式成功将天目一号掩星探测星座的四颗卫星送入预定轨道。如图所示为掩星和导航卫星绕地球的运动轨道图，设掩星和导航卫星的运动均可视为匀速圆周运动。下列说法正确的是（ ）
A．掩星比导航卫星线速度小B．掩星比导航卫星动能大
C．掩星比导航卫星周期小D．掩星比导航卫星加速度小
6．如图甲所示为生活中拉旅行箱的方式，可以简化为如图乙所示的模型，一质量为m的物块在拉力F的作用下做匀速直线运动，拉力F与水平方向的夹角为。已知物块与地面间的动摩擦因数为，重力加速度为g，则下列说法错误的是（ ）
A．物块受到地面的摩擦力大小为B．物块受到地面的摩擦力大小为
C．物块受到地面的摩擦力大小为D．物块受到地面的支持力大小为
7．如图所示，一固定斜面倾角为，在斜面底端正上方A点把小球以初速度正对斜面水平抛出，小球恰好运动最小的位移到达斜面（即小球的抛出点和落点的连线垂直于斜面），重力加速度为g，不计一切阻力，则小球在空中运动的时间为（ ）
A．B．C．D．
二、多项选择题（本题共3小题，每小题5分，共15分。每小题有多个选项符合题目要求。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．如图所示，把一根轻弹簧上端固定在小木板上，下端悬挂0.9N重物静止时，指针指向木板上刻度为C的位置；悬挂1.0N重物静止时指针指示的位置标记为0，以后该重物就固定在弹簧上，和小木板上的刻度构成了一个“竖直加速度测量仪”。当该装置沿竖直方向运动时，发现指针指向图中刻度为C的位置，不计一切阻力，g取，则关于该装置下列说法正确的是（ ）
A．指针指向图中刻度为C的位置，说明弹簧的弹力为0.9N
B．指针指向图中刻度为C的位置，说明弹簧的弹力为1.0N
C．重物的加速度大小为，方向竖直向上
D．重物的加速度大小为，方向竖直向下
9．如图所示，为某滑雪爱好者滑雪的画面，已知滑雪坡的倾角为，该滑雪爱好者从滑雪坡的顶端O点以初速度水平滑出，在斜坡上A点落地，在空中飞行的时间为，不计一切阻力，滑雪爱好者可视为质点，g取，则（ ）
A．B．
C．OA的长度为D．OA的长度为75m
10．在宇宙中当一颗恒星靠近黑洞时，黑洞和恒星可以相互绕行，从而组成双星系统，在相互绕行的过程中，质量较大的恒星上的物质会逐渐被吸入到质量较小的黑洞中，从而被吞噬掉，如图甲就是黑洞吞噬恒星的过程，该过程也被称为“潮汐瓦解事件”。如图乙是一个由质量较小的黑洞和质量较大的恒星组成的双星系统，它们以两者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动，在黑洞刚开始吞噬恒星的较短时间内，恒星和黑洞的总质量、距离保持不变，则在这段时间内，结合图乙判断以下说法正确的是（ ）
A．两者之间的万有引力变大B．两者之间的万有引力变小
C．图中为黑洞D．该双星系统的周期不变
三、非选择题（本题共5小题，共57分）
11．（6分）某同学在学习牛顿第二定律后，为验证小车的加速度与合外力的关系，自己设计了如图1所示的装置，图中已经平衡了摩擦力，他用力传感器测量小车受到的合外力，用打点计时器得到的纸带计算小车的加速度，并利用实验数据绘出如图2所示的图像。
图1 图2
根据上述信息，请回答以下问题：
（1）已知小车的质量为M、砂桶的质量为m，结合题干内容判断______（选填“是”或“否”）需要m远小于M的条件。
（2）根据图2所示的图像，图线甲和乙对应的小车质量关系为_______（选填“大于”或“小于”）。
（3）实验中，该同学得到了如图3所示的一条纸带，纸带上相邻两个计数点时间间隔为T。为了充分利用实验数据，减小偶然误差，利用纸带计算小车加速度大小时，应该采用的物理方法是______．
12．（9分）用如图甲所示的装置“验证机械能守恒定律”，让重物从静止开始下落，打出一条清晰的纸带，如图乙所示，当地重力加速度为g，他选取从O点到C点验证机械能守恒定律。
（1）打点计时器的工作电源的频率为50Hz，g取，如果O点的速度为零，则最初第1、2两计时点间距离接近______mm（结果保留一位有效数字）。
（2）图乙中每两个计时点取一个计数点，设C点的速度为，BD的间距为x，则打点计时器的打点周期可以表示为______（用、x表示）。
（3）如果纸带上打O点时的速度为零，OC的距离为h，C点的速度为，则验证机械能守恒的表达式为______（用h、g、表示）。
（4）在“验证机械能守恒定律”的过程中，如果发现动能的增加量大于重力势能的减小量，出现这一结果的原因可能是______。
A．工作电压偏高B．接通电源前释放了纸带C．存在空气阻力和摩擦力
（5）某同学想用下述方法探究机械能是否守恒：在纸带上选取多个计数点，测量它们到计数起始点O的距离h，计算对应计数点的重物速度v，描绘图像，以下判断正确的是______。
A．若图像是一条过原点的直线，则重物下落过程中机械能一定守恒
B．若图像是一条过原点的直线，则重物下落过程中机械能可能不守恒
13．（12分）小刚在家里竖直墙面上悬挂一个飞镖盘练习投掷飞镖，已知飞镖盘的下边缘离地面高度为，圆形飞镖盘的直径为，如图甲、乙所示。他站在飞镖盘的盘面正前方，飞镖掷出点距离飞镖盘的水平距离，离地面高处，将飞镖垂直飞镖盘面水平掷出。不计空气阻力，忽略飞镖盘厚度和飞镖的尺寸，重力加速度g取。试求飞镖正对飞镖盘水平掷出时能击中飞镖盘的速度的最大值和最小值。
14．（14分）如图所示，一半径为的内壁光滑的圆形管道固定在竖直平面内，内有质量为的小球，小球在管道内运动时不计阻力作用，g取，小球可视为质点，管道的粗细忽略不计。
（1）当小球在管道内经过最高点时，和管道内、外壁均无作用力，试计算小球经过管道最高点时速度的大小。
（2）当小球在管道内经过最高点时，和管道内壁的作用力大小为6N，试计算小球经过管道最高点时速度的大小。
（3）若小球开始静止在最高点，由于受到某种微扰使小球从静止开始沿管道下滑，当小球滑到管道最低点时，求管道对小球的作用力的大小。
15．（16分）如图所示为某快递企业的货物传输装置，BC间距为的水平传送带以的速率顺时针匀速转动，左端与半径为的四分之一圆弧轨道相切于B点（不接触）。质量为的滑块P（可视为质点）与传送带间的动摩擦因数为，重力加速度g取。现将滑块P从圆弧轨道顶端A点由静止释放，滑块P运动到圆弧轨道底端B点时对轨道的压力大小为52N，求：
（1）滑块P从A点下滑到B点的过程中摩擦力做的功；
（2）滑块P通过传送带BC过程中所用的时间；
（3）如果传送带逆时针匀速转动，转动速度为，滑块P仍以原来的速度冲上传送带，则从滑块冲上传送带到第一次离开传送带的过程中，系统产生的热量。
高一下学期期末学业水平质量测试卷·物理参考答案
1．选B 伽利略利用图1斜面实验证明了自由落体是匀加速直线运动，故B正确；伽利略利用图2理想实验设计证明了力不是维持物体运动状态的原因，牛顿第一定律是牛顿推导出的，故A、C、D错误。
2．选C 由可知，当时，汽车的速度最大，代入数据可得，故C正确，A、B、D错误。
3．选D 小球在竖直面内做匀速圆周运动，其速率不变，由重力功率的瞬时值表达式，其中为重力与速度的夹角，小球在圆周的最高点和最低点时，重力与速度的夹角为，重力的功率为零，故A、B错误；当小球运动到与圆心等高处时，重力与速度的夹角为0，该位置重力的功率最大为，故C错误，D正确。
4．选D 因为图像中图线和坐标轴所围的面积表示位移，可知两个物体运动的位移大小之比为，故A、B错误；因为图像的斜率大小表示加速度的大小，可知两个物体运动的加速度大小之比为，故C错误，D正确。
5．选C 对绕地球做匀速圆周运动的卫星，由牛顿第二定律得：，解得、，由于掩星的轨道半径小，所以掩星的线速度大、周期小、加速度大，故A、D错误，C正确；由于不知道掩星和导航卫星的质量大小关系，所以二者的动能大小关系无法判断，故B错误。
6．选B 对物块受力分析如图所示，由于物块做匀速直线运动，根据平衡条件可得，水平方向：，竖直方向：，解得，故B错误，A、C、D正确。
7．选A 小球在点平拋恰好以最小位移到达斜面，即位移垂直于斜面，设平抛运动的水平位移为，竖直位移为，则由几何关系得：，解得，故A正确。
8．选AD 由题意可知重物的质量，图中刻度为的位置表示弹簧的弹力为，故A正确，B错误；对的重物由牛顿第二定律得：，代入数据解得，方向竖直向下，故C错误，D正确。
9．选BD 滑雪爱好者的运动为平抛运动，水平方向：，竖直方向：，代入数据解得，故A、C错误，B、D正确。
10．选AD 设二者间距为，二者间的万有引力为，恒星和黑洞的距离不变，随着黑洞吞噬恒星，与的乘积变大，它们之间的万有引力变大，故A正确，B错误；双星做匀速圆周运动，设分别为的轨道半径，由，可得，由题图乙知，所以，即质量小的为黑洞，质量大的为恒星，故C错误；对该双星系统，由，解得，因为双星的质量之和不变，间距不变，所以周期不变，故D正确。
11．解析：（1）由于题图1中有力传感器测量合外力，小车受到的合外力可以直接测得，所以本实验不需要满足的条件。
（2）在图像中，图线的斜率表示小车质量的倒数，由题图2可判断甲的质量小于乙的质量。
（3）利用纸带上的多个数据计算加速度时，为了充分利用实验数据，减小偶然误差，计算小车加速度的大小时，应该采用的物理方法是逐差法。
答案：（1）否 （2）小于 （3）逐差法
12．解析：（1）两计时点的时间间隔为，根据，可知最初第1、2两计时点间距离接近。
（2）纸带上点的速度，解得打点计时器打点的周期。
（3）如果纸带上打点时的速度为零，的距离为，点的速度为，则根据机械能守恒定律得，即。
（4）工作电压偏高不会影响实验的误差；存在空气阻力和摩擦力会使重力势能的减少量大于动能的增加量；提前释放了纸带，纸带的初速度不为零，下落到同一位置的速度偏大会导致动能的增加量大于重力势能的减少量，故只有B正确。
（5）根据机械能守恒定律可得，整理得，所以图像是一条过原点的直线，且斜率为时，重物下落过程中机械能守恒，故A错误，B正确。
答案：（1）2 （2） （3） （4）B （5）B
13．解析：飞镖掷出后恰好射中飞镖盘上边沿时速度最大，则有，解得
则飞镖水平掷出时的最大速度为
解得
飞镖掷出后恰好射中飞镖盘下边沿时速度最小，
则，解得
飞镖水平掷出时的最小速度为
解得。
答案：
14．解析：（1）当小球做圆周运动经过管道最高点时，小球和管道内、外壁均无作用力，由牛顿第二定律得代入数据解得。
（2）当小球做圆周运动经过管道最高点时，管道内壁对小球的作用力竖直向上，由牛顿第二定律得，代入数据解得。
（3）小球从最高点由静止释放，下滑到最低点的过程中，由机械能守恒定律得
小球在最低点，由牛顿第二定律得
代入数据解得。
答案：（1） （2） （3）
15．解析：（1）滑块运动到点时，由牛顿第三定律得圆弧轨道对滑块的支持力
由牛顿第二定律得解得
滑块从点下滑到点的过程中，设摩擦力做功为，根据动能定理得
解得。
（2）滑块刚冲上传送带的速度，故开始时做匀减速运动，由牛顿第二定律得一
滑块匀减速运动到与传送带同速时
解得
所以滑块在传送带上先做匀减速运动再做匀速运动
匀减速运动中：
匀速运动中：
滑块通过传送带过程中所用的时间为。
（3）传送带逆时针匀速转动，滑块向右做匀减速运动到速度为零的过程中：
解得
该过程滑块与传送带的相对位移为
滑块向左做匀加速运动的过程中：
解得
该过程滑块与传送带的相对位移为系统产生的热量为。
答案：（1） （2） （3）