重庆市名校2023-2024学年高一下学期4月期中联考物理试卷(含答案)

这是一份重庆市名校2023-2024学年高一下学期4月期中联考物理试卷(含答案)，共18页。试卷主要包含了单选题，多选题，计算题，实验题等内容，欢迎下载使用。


一、单选题
1．阳春三月，百花争艳，某片花瓣从空中飘落的轨迹为曲线，则该花瓣( )
A.加速度一定发生改变
B.加速度方向可能与速度方向始终在同一直线上
C.一定在做变速运动
D.所受的合力可能为0
2．重庆之眼—重庆欢乐谷摩天轮，有约40层楼（约120米）高，转动一圈大概需要30分钟。坐在其中游客随乘坐舱的转动可视为匀速圆周运动，下列说法正确的是( )
A.游客受到合力一直不变
B.该运动的线速度大小约为0.21m/s
C.该运动是一种匀变速曲线运动
D.当游客所处的乘坐舱运动到摩天轮最低点时，游客处于失重状态
3．如图所示，修正带是一种常见的学习用具，是通过两个齿轮的相互咬合进行工作的，其原理可简化为图中所示的模型。A、B是转动的大小齿轮边缘的两点，C是大轮上的一点，若A、B、C的轨道半径之比为3:4:2，则A、B、C的向心加速度大小之比( )
A.8:6:3B.9:6:4C.4:3:2D.6:3:2
4．质量为m的物体P置于倾角为的固定光滑斜面上，轻质细绳跨过光滑定滑轮分别连接着P与小车，P与滑轮间的细绳平行于斜面，小车以速率v水平向右做匀速直线运动。已知重力加速度为g。当小车和滑轮间的细绳与水平方向成夹角时（如图所示），下列判断正确的是( )
A.P的速率为B.P的速率为
C.运动过程中物体P做加速直线运动D.绳的拉力始终等于
5．2023年10月26日11时14分，神舟十七号载人飞船发射成功，并与我国空间站实现完美对接，六名航天员在“天和”顺利会师。此后环绕地球做匀速圆周运动，运行周期约为90min。某时刻“天和”、地球同步卫星与地心的连线在同一直线上，且“天和”与地球同步卫星的间距最近。则下列说法正确的是( )
A.“天和”与地球同步卫星从相距最近到下一次相距最近的时间为
B.对接后，“天和”运行速度大于地球的第一宇宙速度
C.“天和”与地球同步卫星的轨道半径之比约为
D.“天和”与地球同步卫星的线速度大小之比约为
6．关于如图所示的四种圆周运动模型，下列说法正确的是( )
A.如图甲所示，在光滑固定圆锥筒的水平面内做匀速圆周运动的小球，受到重力、弹力和向心力作用
B.如图乙所示，汽车安全通过拱桥最高点时速度越大，对桥面的压力越小
C.如图丙所示，轻质细杆一端固定一小球，绕另一端O点在竖直面内做圆周运动，通过最高点的最小速度为
D.如图丁所示，衣服上的水滴与衣服间的附着力大于所需的向心力时，水滴做离心运动
7．如图所示，从倾角为θ的足够长斜面上的A点将一小球以初速度水平抛出，空气阻力不计，小球落在斜面上，则( )
A.平抛运动可以分解为沿斜面向下的匀速直线运动和垂直于斜面的匀减速直线运动
B.小球离斜面距离最大和刚接触斜面时，沿斜面方向的位移之比为1:4
C.小球在空中运动的时间为
D.小球离斜面的最大距离为
二、多选题
8．民族运动会上有一骑射项目如图所示，运动员骑在奔跑的马上，弯弓放箭射击侧向的固定目标。如图甲所示，选手骑马沿如图乙所示直线匀速前进，速度大小为，运动员静止时射出的箭速度大小为，且有，靶中心P到的距离为d，垂足为D，忽略箭在竖直方向的运动，下列说法正确的是( )
A.为保证箭能命中靶心，选手应瞄准靶心P放箭
B.为保证箭能命中靶心，选手在D点放箭也可以命中靶心
C.为保证箭能命中靶心，且运动时间最短，箭射中靶心的最短时间为
D.为保证箭能命中靶心，且运动位移最短，箭射中靶心的时间为
9．宇宙中有一孤立星系，中心天体周围有三颗行星，如图所示。中心天体质量远大于行星质量，不考虑行星之间的万有引力，三颗行星的运动轨道中，有两个为圆轨道，半径分别为、，一个为椭圆轨道，半长轴为a，。在时间内，行星Ⅱ、行星Ⅲ与中心天体连线扫过的面积分别为、。行星I的速率为，行星II在B点的速率为，行星Ⅱ在E点的速率为，行星Ⅲ的速率为，下列说法正确的是( )
A.
B.行星Ⅱ与行星Ⅲ的运行周期不相等
C.行星Ⅱ与行星Ⅲ在P点时的加速度大小不相等
D.
10．如图甲所示，一长为L的轻绳，一端穿在过O点的水平转轴上，另一端固定一质量未知的小球，整个装置绕O点在竖直面内转动，忽略空气阻力的影响，小球通过最高点时，速度平方与绳对小球的拉力F的关系如图乙所示，图线与纵轴的交点坐标为a，下列判断正确的是( )
A.利用该装置可以得出重力加速度g，且
B.仅增加轻绳的长度，得到的图线斜率变小
C.仅增加小球的质量，得到的图线斜率变大
D.仅改变小球的质量，图线a点的位置不变
三、计算题
11．如图所示，在水平转台上放一个质量的木块，绳的一端系在木块上，穿过转台的中心光滑小孔O，另一端悬挂一个质量的物体，木块与O点间距离为，木块相对转台始终静止。
（1）若木块与转台间是光滑的，求转台的角速度？
（2）若木块与转台间的动摩擦因数为，求ω的取值范围。
12．航模比赛是广大青少年喜欢参与的一项活动。某航模比赛中，要求选手操控无人机在一定的高度上完成一系列水平动作。为了精准确定无人机的飞行坐标，在该高度建立一个平面直角坐标xOy，无人机在xOy平面上运动。时，无人机位于y轴上。它在x轴方向和y轴方向的运动图像分别如甲图和乙图所示。
（1）求时无人机的速度大小和方向；
（2）求时无人机的位置坐标P（x，y）。
（3）求无人机在前4s内运动的轨迹方程。
13．某人站在水平地面上，手握不可伸长的轻绳一端，绳的另一端系有质量为m的小球，甩动手腕，使球运动起来，最终在水平面内做匀速圆周运动。已知轻绳能承受的最大拉力为2mg，握绳的手离地面高度为6l，手与球之间的绳长为l，重力加速度为g，忽略空气阻力。
（1）当绳与竖直方向的夹角为α，且绳子的拉力小于最大值，求小球运动的周期；
（2）当小球的速度大小为时，轻绳刚好断掉，求此时绳与竖直方向的夹角θ及球的速度大小；
（3）保持手的高度不变，改变绳长，使小球重复上述运动，要使绳刚好被拉断后小球的落地点与抛出位置的竖直投影点O的水平距离最大，绳长应为多少，最大水平距离为多少。
四、实验题
14．如图甲所示为向心力演示仪，某同学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之间的关系。长槽的A、B处和短槽的C处分别到各自转轴中心距离之比为，该同学设计了如图乙所示的三种组合方式，变速塔轮自上而下每层左右半径之比分别为、和。
（1）本实验的目的是探究向心力的大小F与小球质量m、角速度ω和半径r之间的关系，实验中采用的实验方法是___________；
A.理想模型法B.等效替代法C.控制变量法D.放大法
（2）在某次实验中，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（选填“一”、“二”或“三”）；
（3）现有两钢球，在另一次实验中，把球1放在A位置，球2放在C位置，传动皮带位于第三层，转动手柄，当塔轮匀速转动时，左右两标尺露出的格子数之比约为___________。
A.B.C.D.
15．某实验小组用如图甲所示装置进行“研究平抛运动”实验。
（1）实验操作时每次须将小球从轨道同一位置无初速度释放，目的是使小球抛出后___________。
A.只受重力B.轨迹重合C.做平抛运动D.速度小些，便于确定位置
（2）关于该实验的一些做法，不合理的是___________。
A.使用密度大、体积小的球进行实验
B.斜槽末端切线应当保持水平
C.建立坐标系时，以斜槽末端端口位置作为坐标原点
D.建立坐标系时，利用重垂线画出竖直线，定为y轴
（3）由于忘记记下小球做平抛运动的起点位置O，该小组成员只能以平抛轨迹中的某点A作为坐标原点建立坐标系，并标出B、C两点的坐标，如图乙所示。根据图示数据，可求出小球做平抛运动的初速度为___________m/s。（取）（结果保留2位有效数字）
（4）另一实验小组该同学在轨迹上选取间距较大的几个点，测出其坐标，并在直角坐标系内绘出了图像，如图丙所示，此平抛物体的初速度，则竖直方向的加速度___________。（结果保留3位有效数字）
参考答案
1．答案：C
解析：A.若不计空气阻力，花瓣只受重力作用，则加速度不变，选项A错误；
B，花瓣做曲线运动，则加速度方向与速度方向一定不在同一直线上，选项B错误；
C.花瓣做曲线运动，速度一定变化，即一定在做变速运动，选项C正确；
D.花瓣做曲线运动，所受的合力一定不为0，选项D错误；
故选C。
2．答案：B
解析：A.游客做匀速圆周运动，则受到合力一直指向圆心，则合力大小不变，方向不断变化，选项A错误；
B.该运动的线速度大小约为
选项B正确；
C.该运动的加速度不断变化，不是匀变速曲线运动，选项C错误；
D.当游客所处的乘坐舱运动到摩天轮最低点时，加速度向上，游客处于超重状态，选项D错误。
故选B。
3．答案：A
解析：B、C两点同轴转动，则角速度相等，根据
可知B、C的向心加速度大小之比2:1；A、B两点的线速度相等，根据
可知A、B的向心加速度大小之比4:3：可知A、B、C的向心加速度大小之比8:6:3.
故选A.
4．答案：C
解析：
5．答案：A
解析：A.设“天和与地球同步卫星从相距最近到下一次相距最近的时间为t，则
解得
选项A正确；
B.第一宇宙速度是最大的环绕速度，可知对接后，“天和”的运行速度小于地球的第一宇宙速度，选项B错误；
C.根据开普勒第三定律可知，“天和”与地球同步卫星的轨道半径之比约为
选项C错误；
D.根据
可得
“天和”与地球同步卫星的线速度大小之比约为
选项D错误。
故选A。
6．答案：B
解析：A.如图甲所示，在光滑固定圆锥筒的水平面内做匀速圆周运动的小球，受到重力、弹力作用，两个力的合力充当向心力，选项A错误；
B.如图乙所示，根据
可知，汽车安全通过拱桥最高点时速度越大，对桥面的压力越小，选项B正确；
C.如图丙所示，轻质细杆一端固定一小球，绕另一端O点在竖直面内做圆周运动，通过最高点的最小速度为零，选项C错误；
D.如图丁所示，衣服上的水滴与衣服间的附着力小于所需的向心力时，水滴做离心运动，选项D错误。
故选B。
7．答案：D
解析：AD.采用正交分解法，将平抛运动分解到沿斜面和垂直于斜面两个方向上，沿斜面向下做匀加速直线运动，垂直于斜面方向做匀减速直线运动，有
设最远距离为h，则有
联立解得
A错误，D正确。
BC.将平抛运动分解为水平方向和竖直方向，在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动，球落在斜面上时，有
得
小球离斜面距离最大速度与斜面平行，设所用时间为，则有
得
可知
根据上面分析知，小球沿斜面向下做初速度不为零的匀加速直线运动，所以小球离斜面距离最大和刚接触斜面时，沿斜面方向的位移之比不为1:4.
BC错误。
故选D。
8．答案：BCD
解析：A.为保证箭能命中靶心，则箭的合速度方向应该指向靶心，而选手应瞄准靶心P左侧位置放箭，选项A错误；
B.为保证箭能命中靶心，选手在D点放箭也可以命中靶心，此时箭头应该指向P点左侧，合速度方向指向P点，选项B正确；
C.为保证箭能命中靶心，且运动时间最短，则箭应该垂直方向射出，此时箭射中靶心的最短时间为
选项C正确；
D.为保证箭能命中靶心，且运动位移最短，即合速度方向指向P点且垂直于方向，此时箭射中靶心的时间为
选项D正确。
故选BCD.
9．答案：AD
解析：AB.根据开普勒第三定律可知，对于行星Ⅱ、行星Ⅲ分别有
由于，所以，即行星Ⅱ和行星Ⅲ的周期相等，假设为一个周期，则它们与中心天体的连线扫过的面积分别为椭圆的面积和圆的面积，根据几何关系可知，椭圆的面积小于圆的面积，故A正确、B错误；
C.行星Ⅱ与行星Ⅲ在P点时距离中心天体的距离相等，根据牛顿第二定律有
可得
即二者的加速度大小相等，故C错误；
D.根据万有引力提供向心力可得
因此有
当行星从I变轨到Ⅱ时，运行半径增大，需要在B点加速，因此有
行星在轨道Ⅱ上从B点到E点，与中心天体的距离增大了，动能转化为重力势能，因此有
行星在E点的速度小于行星在E点能够绕中心天体做匀速圆周运动所需的速度，由于，根据万有引力定律可得
所以有
故D正确。
故选AD。
10．答案：AD
解析：A.根据
可得
由图可知
可得
选项A正确；
BC.图像的斜率为
可知，仅增加轻绳的长度，得到的图线斜率变大；仅增加小球的质量，得到的图线斜率变小，选项BC错误；
D.因点的位置坐标为gL，则仅改变小球的质量，图线a点的位置不变，选项D正确。
故选AD。
11．答案：（1）；（2）
解析：（1）在旋转的过程中物体受力平衡，木块做圆周运动。根据平衡条件和牛顿第二定律对m和M分别分析可知
解得
（2）最大静摩擦力
当转速较小，最大静摩擦力沿半径向外时
当转速较大，最大静摩擦力沿半径向内时
解得
故ω的取值范围为
12．答案：（1），方向与x轴正方向夹角的正切值为2；（2）（4.5m，4m）；（3）或或
解析:（1）时由甲图可知
由乙图可知y方向做匀速运动
时无人机的速度大小为
设与x轴正方向的夹角为θ，则
时无人机的速度方向与x轴正方向夹角的正切值为2；
（或设v与y轴负方向的夹角为α，求出）
（2）时由甲图可知图像所围面积表示x轴方向的位移
则时无人机的坐标为P（4.5m，4m）。
（3）由无人机在x方向和y方向的运动学规律有
联立消去时间t可得前4s的轨迹方程为
或或
13．答案：（1）；（2），；（3），
解析：（1）设小球做半径为r的圆周运动的周期为T，绳与竖直方向的夹角为α，根据受力情况和向心力公式
解得
（2）绳断时绳子的拉力
有
解得
θ=60°
做圆周运动的半径
由合力提供向心力有
解得
（3）改变绳长时，绳子能承受的最大拉力不变，绳与竖直方向的夹角为θ，则
可知绳子与竖直方向的角度θ不变，设绳长为时，小球的速度大小为，有
解得
绳断后球做平抛运动，竖直位移为，水平距离为x，时间为，有
整理可得
由数学知识可知当绳长时，水平距离x最大，最大距离为
14．答案：（1）C（2）一（3）A
解析：（1）实验中采用的实验方法是控制变量法。故选C。
（2）探究向心力的大小与半径的关系，需要保持角速度和质量一定，则需要将传动皮带调至第一层塔轮。
（3）现有两钢球，在实验中把球1放在A位置，球2放在C位置，即转动半径相等；传动皮带位于第三层，两塔轮半径之比3:1，则根据可知，角速度之比为1:3：根据
可知向心力之比为1:3，转动手柄，当塔轮匀速转动时，左右两标尺露出的格子数之比约1:3.
故选A.
15．答案：（1）B（2）C（3）3.0（4）9.70
解析：（1）实验操作时每次须将小球从轨道同一位置无初速度释放，目的是使小球抛出后沿相同的轨迹运动，即轨迹重合，故选B；
（2）A.使用密度大、体积小的球进行实验，以减小空气阻力影响，选项A合理;
B.斜槽末端切线应当保持水平，以保证小球做平抛运动，选项B合理;
C.建立坐标系时，以小球球心在白纸上的投影点作为坐标原点，选项C不合理;
D.建立坐标系时，利用重垂线画出竖直线，定为轴，选项D合理。
故选C。
（3）竖直方向根据
解得
初速度
（4）根据
可得
由图像可知
解得