[物理]广东省佛山市S6高质量发展联盟2023-2024学年高一下学期期中联考试题(解析版)

这是一份[物理]广东省佛山市S6高质量发展联盟2023-2024学年高一下学期期中联考试题(解析版)，共18页。试卷主要包含了选择题的作答，非选择题的作答等内容，欢迎下载使用。

本试卷共8页，15题。全卷满分100分。考试用时75分钟。
注意事项：
1.答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2.选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3.非选择题的作答：用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
4.考试结束后，请将本试题卷和答题卡一并上交。
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1. 如图所示，蘸有墨水的小球从O点沿着竖直面内的轨道运动到C点的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 小球的运动速度保持不变
B. 小球在运动过程中，所受合外力一定保持不变
C. 小球在B处所受合外力的方向竖直向下
D. 小球的运动方向不可能和加速度方向共线
【答案】D
【解析】A．小球做曲线运动，曲线运动是变速运动，速度的方向时刻改变，因此小球的速度是变化的，故A错误；
BC．根据物体做变速曲线运动的条件可知，变速运动的物体所受合外力不为零，合外力指向轨迹的凹侧，小球在B处所受合外力的方向大致向上，不可能竖直向下，小球在A处所受合外力的方向大致向下，则小球在运动过程中，所受合外力是变力，故BC错误；
D．速度与加速度不共线是物体做曲线运动的条件，故小球的运动方向不可能和加速度方向共线，故D正确。
故选D。
2. 近年来，我国各地都有组织游泳横渡江河的活动以倡导环保意识和体育精神。在一次横渡河流的游泳活动中，人在静水中的速度为1.25m/s，要渡过宽为500m、水流速度为1.0m/s的河流，，，则下列说法正确的是（ ）
A. 人游到对岸的最短时间为400s
B. 人面对正对岸游动，其实际路线是曲线
C. 人沿着与上游河岸夹角53°的方向游泳时，可以到达正对岸
D. 人不可能垂直游到正对岸
【答案】A
【解析】A．合运动和分运动之间具有等时性，所以当人沿着垂直河岸的方向游泳时，游到对岸用时最短，最短时间为
故A正确；
B．人在静水中的速度恒定（匀速），水流速度恒定（匀速），其合运动一定是匀速直线运动，故B错误；
CD．因为
则人沿着斜向上游方向游泳时，可以使沿河岸方向的速度为零，合速度垂直河岸从而垂直过河，设人游泳的方向与上游河岸的夹角为，有
解得
即
故CD错误。
故选A。
3. 当自然灾害发生时，有时会利用无人机运送救灾物资空投给受灾人员。如图所示，一架无人机水平匀速飞行，某时刻释放急救用品，空气阻力忽略不计，下列说法正确的是（ ）
A. 释放后，急救用品在空中做自由落体运动
B. 释放后，急救用品在空中做平抛运动
C. 急救用品需在受灾人员的正上方释放
D. 急救用品在无人机到达受灾人员的正上方之前的任意位置释放都可以
【答案】B
【解析】AB．急救用品和无人机一起水平匀速飞行，释放后，有水平初速度，只受重力，所以是平抛运动，故A错误，B正确；
CD．急救用品做平抛运动，投到地面的受灾人员那里，由平抛规律可得
，
解得
因此急救用品必须在确定的位置释放才可以，故CD错误。
故选B。
4. 我国明代出版的《天工开物》中记录了我们祖先的劳动智慧，如图所示为“牛转翻车”，利用畜力转动不同半径齿轮来改变水车的转速，从而将水运送到高处。祖先的智慧在今天也得到了继承和发扬。我国自主研发的齿轮传动系统，打破了国外垄断，使中国高铁持续运行速度达到350km/h，中国高铁成为中国制造的一张“金名片”。图中A、B分别是两个齿轮边缘上的点，两齿轮的半径之比，在齿轮转动过程中（ ）
A. A、B两点的周期之比
B. A、B两点的线速度大小之比
C. A、B两点的角速度之比
D. A、B两点的向心加速度大小之比
【答案】C
【解析】B．两齿轮接触传动，故A、B两点的线速度大小相等，则
故B错误；
C．根据
可得A、B两点的角速度之比
故C正确；
A．根据
可得
故A错误；
D．根据
可得
故D错误。
故选C。
5. 如图所示，在洗衣机竖直圆桶内，有一件衣服贴着内壁随圆桶先以一定的角速度做匀速圆周运动，后以更大的角速度做匀速圆周运动，则角速度增大后（ ）
A. 衣服受重力、弹力、摩擦力、向心力的作用
B. 衣服受到的弹力增大，摩擦力不变
C. 衣服受到的弹力和摩擦力均增大
D. 衣服受到的弹力和摩擦力均减小
【答案】B
【解析】A．向心力是效果力，可以由单个力充当，也可以由其他力的合力提供，或者由某个力的分力提供，不是性质力，因此，衣服受重力、弹力和摩擦力的作用，故A错误；
BCD．衣服做匀速圆周运动，合力指向圆心，对衣服（可看成质点）受力分析如图所示
可知衣服的重力与摩擦力平衡，即
根据弹力提供向心力有
可知当角速度增大后，衣服受到的弹力增大，摩擦力仍与衣服的重力平衡大小不变，故B正确，CD错误。
故选B
6. 中国自行研制、具有完全自主知识产权的“神舟”飞船，目前已经达到或优于国际第三代载人飞船技术。如图所示，其发射过程可简化如下：飞船在酒泉卫星发射中心发射（简化模型为一级发射），由“长征”运载火箭先送入近地点为A、远地点为B的椭圆轨道，飞船再通过变轨进入预定圆轨道。下列说法正确的是（ ）
A. “神舟”飞船发射速度大于11.2km/s
B. “神舟”飞船在椭圆轨道运行时，经过A点时的线速度大于经过B点时的线速度
C. “神舟”飞船在椭圆轨道的运行周期大于其在预定圆轨道的运行周期
D. “神舟”飞船从椭圆轨道变轨到预定圆轨道时需要在B点减速
【答案】B
【解析】A．根据题意可知“神舟”飞船椭圆轨道在地球表面的上空，其发射速度一定要小于第二宇宙速度11.2km/s，故A错误；
B．根据开普勒第二定律可知，近日点的速度大于远日点的速度，以地球为焦点的椭圆轨道一样适用，故B正确；
C．根据开普勒第三定律，可知椭圆轨道的半长轴小于预定圆轨道的半径，故“神舟”飞船在椭圆轨道的运行周期小于其在预定圆轨道的运行周期，故C错误；
D．“神舟”飞船从椭圆轨道变轨到预定圆轨道，是从低轨道变轨到高轨道，需要在B点加速，故D错误。
故选B。
7. “套圈圈”是许多人喜爱的一种游戏。如图所示，小孩和大人在同一竖直线上的不同高度先后水平抛出小圆环，且小圆环都恰好套中前方同一个物体，小孩和大人的小圆环套上熊猫娃娃的瞬间的速度与水平方向的夹角分别为、。已知大人抛出的小圆环的离地高度是小孩的1.5倍，小圆环和熊猫娃娃均视为质点，空气阻力忽略不计，则下列说法正确的是（ ）
A. 小孩和大人抛出的小圆环的初速度大小之比为
B. 小孩和大人抛出的小圆环在空中运动的时间之比为
C.
D.
【答案】D
【解析】AB．由题意，假设小孩抛出的小圆环下落的高度为，则大人抛出的小圆环下落的高度为，竖直方向均做自由落体运动，则由公式
可得
即
，
所以小孩和大人抛出的小圆环在空中运动的时间之比为；水平方向有
则小孩和大人抛出的小圆环的初速度大小之比为，故AB错误；
CD．两小圆环落在O点时的竖直速度分别为
，
又
，
整理可得
则
故C错误，D正确。
故选D。
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8. 2023年10月2日，杭州第十九届亚运会田径项目，中国运动员熊诗麒夺得女子跳远的第一枚亚运会金牌。跳远可拆分为助跑、起跳、腾空、落地这四个过程，如图所示，不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A. 当腾空到达最高点时，运动员的速度为0
B. 在腾空上升阶段，运动员受到向上的升力和重力作用
C. 起跳时，运动员对地面的压力大于重力
D. 在助跑过程中，地面给人脚向前的静摩擦力
【答案】CD
【解析】A．在腾空的最高点，竖直方向速度为零，但水平速度不为零，故A错误；
B．在腾空上升阶段，运动员只受重力作用，具有向下的加速度，故B错误；
C．在起跳时，运动员具有向上的加速度，地面对运动员的支持力大于重力，根据牛顿第三定律可知运动员对地面的压力大于重力，故C正确；
D．在助跑过程中，地面给人脚的摩擦力为静摩擦力，方向向前，故D正确。
故选CD。
9. 北京时间2024年1月9日，我国在西昌卫星发射中心采用长征二号丙运载火箭，成功将“爱因斯坦探针”空间科学卫星发射升空，卫星顺利进入高度为600km、倾角为29°的近地轨道，发射任务取得圆满成功。已知地球同步卫星距地球表面高度约为35900km，地球表面的重力加速度，下列说法正确的是（ ）
A. “爱因斯坦探针”卫星的运行速度大于7.9km/s
B. “爱因斯坦探针”卫星所在轨道处的重力加速度小于
C. 正常运行时，“爱因斯坦探针”卫星的角速度大于地球同步卫星的角速度
D. 由题中数据可计算出“爱因斯坦探针”卫星的质量
【答案】BC
【解析】A．第一宇宙速度7.9km/s为人造地球卫星围绕地球做圆周运动的最大速度，则“爱因斯坦探针”卫星的运行速度不可能大于7.9km/s，故A错误；
B．设地球的半径为R，由牛顿第二定律可得
由于
联立可知
即“爱因斯坦探针”卫星所在轨道处的重力加速度小于，故B正确；
C．根据万有引力提供向心力
可得
由于“爱因斯坦探针”卫星的轨道半径小于地球同步卫星的轨道半径，故正常运行时，该卫星的角速度大于地球同步卫星的角速度，故C正确；
D．由题中数据不能计算出“爱因斯坦探针”卫星的质量，故D错误。
故选BC。
10. 如图所示，半径为R的球形大铁环竖直固定在铁板上，杂技演员骑摩托车在铁环内进行刺激而惊险的表演。摩托车以一定速度经过最低点时关闭引擎，在竖直平面内做圆周运动，铁板始终静止在地面上。假设铁环、铁板、杂技演员（包括摩托车）的质量均为m，杂技演员和摩托车整体可看作质点，重力加速度为g，则下列说法正确的是（ ）
A. 杂技演员经过最高点时的速度不能小于
B. 地面和铁板之间始终没有摩擦力
C. 当杂技演员经过最高点时的速度为时，铁板对地面的压力为零
D. 杂技演员经过最高点时，铁板对地面的压力不小于2mg
【答案】AC
【解析】A．杂技演员恰能经过最高点时，大铁环对杂技演员和摩托车整体的弹力为零，由重力提供向心力，则有
解得
即为杂技演员能经过最高点的最小速度，故A正确；
B．当杂技演员运动到与圆心等高点时，由弹力提供向心力，则杂技演员对铁环有水平向左或向右的作用力，因铁板始终静止在地面，故地面对铁板有水平向右或水平向左的静摩擦力，故B错误；
C．当杂技演员能经过最高点时，若铁板受到地面的支持力刚好为零，则杂技演员对圆环的最大压力等于铁环、铁板的重力之和，即
对杂技演员，有
解得
故C正确；
D．当杂技演员经过最高点时，支持力最小为零，仅由重力提供向心力，由以上分析和牛顿第三定律，可知杂技演员经过最高点时，铁板对地面的压力不大于，故D错误。
故选AC。
三、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. 探究向心力大小F与小球质量m、角速度和半径r之间关系的实验装置如图所示，转动手柄，可使变速塔轮、长槽和短槽随之匀速转动。皮带分别套在塔轮的圆盘上，可使两个槽内的小球分别以不同角速度做匀速圆周运动。小球做圆周运动的向心力由横臂的挡板提供，同时，小球对挡板的弹力使弹簧测力筒下降，从而露出测力筒内的标尺，标尺上露出的红白相间的等分格数之比即为两个小球所受向心力的比值。已知小球在挡板A、B、C处做圆周运动的轨迹半径之比为。
（1）在这个实验中，利用了___________（填“理想实验法”“等效替代法”或“控制变量法”）来探究向心力的大小与小球质量m、角速度和半径r之间的关系；
（2）探究向心力的大小与圆周运动半径的关系时，应选择两个质量___________（填“相同”或“不同”）的小球，分别放在挡板C与___________（填“挡板A”或“挡板B”）处，同时选择半径___________（填“相同”或“不同”）的两个塔轮。
【答案】（1）控制变量法 （2）相同 挡板B 相同
【解析】
【小问1详解】
在这个实验中，利用了控制变量法来探究向心力的大小与小球质量m、角速度和半径r之间的关系。
【小问2详解】
探究向心力大小与圆周运动半径的关系时，应控制质量和角速度一定，使两小球做圆周运动半径不同；则应选择两个质量相同的小球，分别放在挡板C与挡板B处，同时选择半径相同的两个塔轮。
12. 某同学用如图所示的装置研究平抛运动，请完成相关实验内容。
（1）将斜槽固定在桌面上，反复调节斜槽末端至水平。
（2）在斜槽末端出口处安装光电门并调节其到适当位置。将贴有坐标纸的木板紧靠在斜槽出口处竖直放置，并在坐标纸上将出口上方球心处标为O点，过O点作水平线为x轴、竖直线为y轴。
（3）用精密仪器测量出小球的直径。
（4）从斜槽上释放小球，用每隔T时间曝光一次的频闪照相机正对着木板照相，每次需让小球从同一位置由静止释放，是为了______。
（5）从数字计时器读得小球通过光电门的遮光时间为，则小球通过光电门时的瞬时速度为______m/s。（结果保留两位有效数字）
（6）已知每个方格的边长为a，当地重力加速度为g，根据频闪照片中记录的信息，可知曝光时间T=______（用a，g表示），小球做平抛运动的初速度______（用a，g表示）。
（7）多次实验发现总是有，导致这个结果的可能原因有______（填正确答案标号）。
A.小球在轨道斜面上受摩擦阻力
B.小球平抛运动过程受空气阻力
C.小球平抛运动轨迹平面与坐标纸不平行
D.小球经过光电门时，球心与光线不在同一高度
【答案】（4）每次平抛的初速度相同 （5）1.0 （6）
（7） BCD
【解析】（4）每次需让小球从同一位置由静止释放，是为了每次平抛的初速度相同。
（5）根据极短时间的平均速度表示瞬时速度，小球通过光电门时的瞬时速度为
（6）平抛运动竖直方向上的分运动是自由落体运动，水平方向上的分运动是匀速直线运动，由匀变速直线运动的推论
可得
小球做平抛运动的初速度
（7）A．轨道斜面的作用是使小球获得一个水平初速度，小球在轨道斜面上受摩擦阻力并不影响的大小，故A不符合题意；
B．小球平抛运动过程受空气阻力，使得小球水平方向做减速运动，水平位移偏小，值偏小，故B符合题意；
C．小球平抛运动轨迹平面与坐标纸不平行，会造成小球运动过程中在坐标纸上的水平投影位移偏小，值偏小，故C符合题意；
D．小球经过光电门，球心与光线不在同一高度，会造成遮光时间变短，则造成偏大，故D符合题意。
故选BCD。
13. 如图所示，内壁光滑的玻璃管内用长为L的轻绳悬挂一个质量为m的小球。当玻璃管绕竖直轴以角速度匀速转动时，轻绳与竖直方向的夹角为，小球与玻璃管间恰无压力，小球的直径略小于玻璃管的内径，重力加速度为g。求：
（1）请画出小球的受力分析图；
（2）试分析要满足题设情景，、、的关系；
（3）若仅将小球的质量变为2m，请分析质量改变前后玻璃管对小球的作用力的变化情况。
【答案】（1）；（2）；（3）作用力不变
【解析】（1）小球的受力分析如图所示
（2）由题意可得
根据几何关系
则
（3）若仅将小球的质量变为，假设玻璃管对小球的作用力为N，对小球受力分析如图所示
根据平衡条件可得
根据几何关系
联立可得
故质量改变前后玻璃管对小球的作用力不变。
14. 火星是距离地球较近的一颗大行星，而正因为火星距离地球较近，所以也帮地球抵挡了很多来自外太空的一些天体的撞击。设想数年后中国宇航员登上火星，宇航员在离火星表面高度H的地方水平抛出一小球，经过时间t后落到火星表面。已知火星的半径为R，引力常量为G，忽略空气阻力。求：
（1）火星表面的重力加速度；
（2）火星的平均密度。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）根据题意，由平抛规律可得
解得
（2）在火星表面，放一质量为m的物体，根据万有引力与重力的关系
火星的质量为
火星体积为
解得火星的平均密度
15. 一名同学看过“水流星”表演后，用一盛水的小杯子和细绳也制作了一个“水流星”。如图所示，他抡动细绳让杯子在竖直平面内做圆周运动。已知杯子与水的总质量为m，细绳的长度为L，杯子做圆周运动的圆心离地的高度为，细绳能承受的最大拉力为，重力加速度为g，忽略空气阻力，小杯子可视为质点。（结果可用根号表示）
（1）若杯子恰好通过最高点，则通过最高点时的速度为多大？
（2）若杯子通过最低点时细绳恰好被拉断，细绳断后杯子做平抛运动，如图所示，求水平距离x；
（3）仅改变细绳的长度，重复上述运动，细绳仍在杯子通过最低点时断掉，要使杯子抛出的水平距离最大，细绳的长度应为多少？杯子抛出的最大水平距离为多少？
【答案】（1）；（2）；（3），
【解析】（1）杯子在竖直平面内做圆周运动，恰好通过最高点，即通过最高点时细绳的拉力为零，根据牛顿第二定律可得
解得
（2）杯子在竖直面做圆周运动，运动到最低点时，重力和细绳拉力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律可得
解得
细绳断后，杯子做平抛运动，水平方向有
竖直方向有
联立可得
（3）多次改变细绳的长度，杯子抛出的水平距离
当且仅当
即时，杯子抛出的最大水平距离为