[物理][期中]山东省青岛市2023-2024学年高一下学期期中考试试题(解析版)

这是一份[物理][期中]山东省青岛市2023-2024学年高一下学期期中考试试题(解析版)，共23页。试卷主要包含了考试结束后，只需要上交答题卡等内容，欢迎下载使用。

注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用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，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3．考试结束后，只需要上交答题卡。
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1. 关于做平抛运动的物体，下列说法正确的是（ ）
A. 物体在任意相等时间内位移的增量都相等
B. 物体做的是加速度大小、方向都不变的曲线运动
C. 水平射程由初速度决定，初速度越大，水平射程越大
D. 在空中运动的时间由初速度决定，初速度越大，时间越长
【答案】B
【解析】A．平抛运动在竖直方向上做自由落体运动，在相等的时间内，位移的增量是增大的，A错误；
B．平抛运动水平方向匀速运动，加速度为零，竖直方向自由落体运动，其加速度为重力加速度，大小和方向都不变，B正确；
C．平抛运动的水平射程为
其中
由此可知
故水平射程由初速度和高度共同决定的，C错误；
D．根据上述分析可知，平抛运动的时间由高度决定，与初速度无关，D错误。
故选B。
2. 神舟十四号载人飞船执行首次飞行任务时，历时7小时成功对接于天和核心舱径向端口。对接后组合体在高度约为的圆形轨道上近似做匀速圆周运动。下列说法正确的是（ ）
A. 对接后，载人飞船的质量比静止在地面上时小
B. 对接后组合体做圆周运动的角速度比地球自转角速度小
C. 飞船和核心舱先在同一轨道上运行，然后飞船加速追上核心舱实现对接
D. 飞船先在比核心舱半径小的轨道上运行，加速后飞船逐渐靠近核心舱，两者速度接近时实现对接
【答案】D
【解析】A．质量是物体本身具有的特性，与物体的位置、状态、形状等因素无关，故飞船的质量不变，A错误；
B．对接后组合体的轨道半径小于地球同步卫星的轨道半径，根据
解得
可见，组合体的角速度大于地球自转的角速度，B错误；
C．飞船和核心舱先在同一轨道上运行时，一旦加速，会导致其圆周运动所需的向心力大于其受到的万有引力，组合体会做离心运动，跑到更高的轨道上，无法实现对接，C错误；
D．飞船先在比核心舱半径小的轨道上运行，加速后飞船逐渐靠近核心舱，也逐渐上升至与核心舱相同的轨道上，两者速度接近时实现对接，D正确。
故选D。
3. 有一条两岸平直，河宽为，河水流速恒为的大河。现驾着小船渡河，小船在静水中的速度为，下列说法正确的是（ ）
A. 小船可以垂直到达对岸
B. 小船不可能到达对岸的上游位置
C. 小船相对于河岸的速度可能是
D. 小船能到达对岸的最短时间是
【答案】A
【解析】A．根据平行四边形定则，由于船在静水中的速度大于水速，则合速度可能垂直于河岸，即船可能垂直到达对岸，合速度也可能斜指向上游方向，即小船可能到达对岸的上游位置。故A正确；B错误；
C．小船相对于河岸的速度大小范围
故C错误；
D．当船在静水中的速度与河岸垂直时，过河的时间最短，最短渡河时间为
故D错误。
故选A。
4. 仰卧起坐是《国家学生体质健康标准》中规定的女生测试项目之一。一高三女生质量约为，上半身质量为总质量的0.60倍。某次测试中，该女生一分钟内连续做了50个仰卧起坐，仰卧起坐时其下半身重心位置不变，上半身重心升高约为，每次仰卧起坐时间近似相等。已知重力加速度，在这段时间内，下列说法正确的是（ ）
A. 重力做功约为
B. 重力做功平均功率约为
C. 克服重力做功平均功率为零
D. 克服重力做功的平均功率约为
【答案】D
【解析】A．上去下来，重力做功为，故A错误；
B．重力做功平均功率约为，故B错误；
CD．克服重力做功的平均功率为
故C错误，D正确。
故选D。
5. 一质点在直角坐标系xOy平面上运动，图甲和图乙分别是它在x方向运动的速度-时间图像和y方向运动的位移-时间图像。已知时刻质点位于y轴上，下列说法正确的是（ ）
A. 质点做匀变速直线运动B. 质点的初速度大小为
C. 质点的加速度大小为D. 时，质点的速度为
【答案】C
【解析】A．质点在x方向上做匀加速直线运动，在y方向上做匀速直线运动，故质点的合运动时匀变速曲线运动，A错误；
B．质点初速度的大小应是两个方向上的合速度，由图可知
故质点初速度
B错误；
C．由图可知，质点加速度
C正确；
D．由图可知，时
故此时质点的速度
D错误。
故选C。
6. 引力波可以高速传播且在传播过程中不会衰减，科学家借助引力波能够观察到三种致密双星系统（白矮星、中子星和黑洞）。如图，质量分别为和的A、B两天体构成双星系统，它们在彼此间的万有引力作用下绕共同的圆心O做匀速圆周运动，两天体之间的距离为L。下列说法正确的是（ ）
A. A、B做圆周运动的线速度大小相等
B. A、B做圆周运动的半径之比为
C. A、B做圆周运动所需向心力大小之比为
D. A、B做圆周运动的向心加速度大小之比为1∶1
【答案】B
【解析】BC．依题意，两天体之间的万有引力提供向心力，可得
即A、B做圆周运动所需向心力大小相等。由二者角速度相等，可得
故B正确；C错误；
A．根据
可知A、B做圆周运动的线速度大小之比为
故A错误；
D．根据
可知
故D错误。
故选B。
7. 如图，一质量为的小朋友由高，倾角的滑梯顶端静止滑下，已知滑到底端时的速度大小为，重力加速度，下列说法正确的是（ ）
A. 重力做功B. 支持力做功
C. 阻力做功D. 合力做功
【答案】D
【解析】A．重力做功为
故A错误；
B．由于支持力方向总是与速度方向垂直，所以支持力做功为0，故B错误；
CD．根据动能定理可得
解得阻力做功为
合力做功为
故C错误，D正确。
故选D。
8. 如图，质量相等的两个物体A、B用细绳相连，沿半径方向放在匀速转动的水平圆盘上，它们与盘间的动摩擦因数相同，细绳长度是B做圆周运动半径的两倍。当圆盘转速缓慢增大到A、B刚要发生滑动时，下列说法正确的是（ ）
A. A、B做圆周运动所需要的向心力大小相等
B. 烧断细线，物体B仍随圆盘一起做匀速圆周运动，所受摩擦力不变
C. 若圆盘对A、B的摩擦力和绳子拉力分别为、和F，则它们的关系为
D. 细绳对B的拉力与向心力方向相反，对A的拉力与向心力方向相同，因此B受到的摩擦力比A受到的摩擦力大
【答案】C
【解析】A．设B做圆周运动半径为，A、B做圆周运动所需要的向心力大小分别为
，
故A、B做圆周运动所需要的向心力大小不相等，故A错误；
C．当圆盘转速加快到两物体刚要发生滑动时，A物体靠细线的拉力与圆盘的最大静摩擦力的合力提供向心力做匀速圆周运动，B靠指向圆心的静摩擦力和拉力的合力提供向心力，两者同轴转动角速度相同，对A受力分析有
对B分析有
联立可得
故C正确；
B．烧断细线，物体B仍随圆盘一起做匀速圆周运动，所受摩擦力为
故物体B所受摩擦力减小，故B错误；
D．由上述分析可知，细绳对B的拉力与向心力方向相反，对A的拉力与向心力方向相同，当圆盘转速缓慢增大到A、B刚要发生滑动时，A、B受到的摩擦力均为最大静摩擦力，设A、B与盘间的动摩擦因数为，则A、B受到的摩擦力均为
故因此B受到的摩擦力等于A受到的摩擦力，故D错误。
故选C。
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9. “火星地球化”是将火星改造成人类可居住的星球，也就是改造成类似地球的环境。火星和地球绕太阳的公转均可视为匀速圆周运动，火星一年的时间约为687个地球日。下列说法正确的是（ ）
A. 火星公转的半径比地球的小B. 火星公转的加速度比地球的小
C. 火星公转的角速度比地球的大D. 火星公转的线速度比地球的小
【答案】BD
【解析】A．由万有引力提供向心力可得
解得
故轨道半径越大周期越长，火星公转的半径比地球的大，A错误；
B．由万有引力提供向心力可得
解得
故轨道半径越大向心加速度越小，火星公转加速度比地球的小，B正确；
C．由万有引力提供向心力可得
解得
故轨道半径越大角速度越小，火星公转的角速度比地球的小，C错误；
D．由万有引力提供向心力可得
解得
故轨道半径越大线速度越小，火星公转的线速度比地球的小，D正确。
故选BD。
10. 如图，某次体能训练中，运动员拖着轮胎从静止开始沿笔直跑道匀加速奔跑，末轮胎速度大小为。已知轻绳与地面夹角，轻绳对轮胎的拉力大小为，，。下列说法正确的是（ ）
A. 前内轻绳拉力对轮胎所做的功为
B. 第内运动员克服轻绳拉力所做的功为
C. 第末轻绳拉力对轮胎做功的功率为
D. 前内轻绳拉力对轮胎做功的功率为
【答案】AD
【解析】AD．前内的位移为
前内轻绳拉力对轮胎所做的功为
前内轻绳拉力对轮胎做功的功率为
故AD正确；
B．加速度大小
则第2s末的速度大小为
则第3s内的位移为
可知第内运动员克服轻绳拉力所做的功为
故B错误；
C．第末轻绳拉力对轮胎做功的功率为
故C错误。
故选AD。
11. 如图，一内壁光滑圆锥筒的轴线垂直于水平面，圆锥筒固定不动，两质量相等的小球A和B紧贴着内壁分别在图中所示的水平面内做匀速圆周运动，下列说法正确的是（ ）
A. 球A的周期大于球B的周期
B. 球A的线速度大于球B的线速度
C. 球A的向心力大于球B的向心力
D. 球A对筒壁的压力等于球B对筒壁的压力
【答案】ABD
【解析】C．受力情况如图
则向心力为
两小球质量相等，故向心力大小相等，C错误；
B．两小球的向心力大小相等。A球做圆周运动半径大于B球，由
可知，球A的线速度大于球B的线速度，B正确；
A．由
球A的周期大于球B的周期，A正确；
D．小球受到的支持力为
故支持力相等，由牛顿第三定律，球A对筒壁的压力等于球B对筒壁的压力，D正确。
故选ABD。
12. 大坝被广泛用于电力发动、稳定水流量和洪水预防，杭州良渚古城外围发现的水利系统是迄今所知中国最早的大型水利工程，也是世界最早的大坝。如图是湖边一倾角为的大坝横截面示意图，水面与大坝的交点为O。一人站在A点以速度水平拋出一小石子，不考虑石子反弹过程，已知，重力加速度，不计空气阻力。下列说法正确的是（ ）
A. 若，则石子刚好落在水面与大坝的交点O处
B. 若，则石子落在AO的中点
C. 若石子能直接落入水中，则越小，末速度与竖直方向夹角越小
D. 若石子不能直接落入水中，则越大，末速度与竖直方向的夹角越大
【答案】AC
【解析】A．石子刚好落在水面与大坝的交点O处，有
，
联立，解得
故A正确；
B．同理，可得
，
解得
故B错误；
C．若石子能直接落入水中，有
即石子落到水面时，竖直分速度相等，设末速度与竖直方向夹角为，根据
可知越小，末速度与竖直方向夹角越小。故C正确；
D．若石子不能直接落入水中，则有
可知，末速度与竖直方向的夹角与 无关。故D错误。
故选AC。
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13. 某实验小组学习了用向心力演示器“探究向心力大小的表达式”实验后，考虑用传感器探究物体做圆周运动的向心力大小与角速度的关系。如图，将带孔的小滑块套在可绕转轴做匀速圆周运动的光滑水平细杆上，小滑块通过细线与固定在转轴上的拉力传感器相连，每经过光电门一次，通过力传感器和光电门就同时获得一组向心力F和挡光时间。已知小滑块到转轴的距离为R，小滑块上固定的挡光片宽度为d。
（1）该实验小组采用的实验方法主要是_______；
A. 理想模型法B. 微元法
C. 控制变量法D. 等效替代法
（2）以F为纵坐标，为横坐标，可在坐标纸中描出数据点作一条直线，从而验证向心力大小与角速度的平方成正比；若所得图像斜率为k，则滑块质量为________（用题干中物理量表示）；
（3）若水平杆不光滑，根据（2）得到图线的斜率将________。（选填“增大”“不变”或“减小”）
【答案】（1）C （2） （3）不变
【解析】
【小问1详解】
该实验小组采用的实验方法主要是控制变量法。
故选C。
【小问2详解】
小滑块经过光电门的速度为
则小滑块的角速度为
根据
可得
可知图像的斜率为
解得滑块的质量为
【小问3详解】
若水平杆不光滑，则有
可得
可知图像的斜率将不变。
14. 实验小组通过如图甲所示的装置做“探究平抛运动的特点”的实验，用一张印有小方格的坐标纸记录轨迹，坐标纸中每个小方格的边长。已知重力加速度。
（1）实验中，下列说法正确的是_______；
A. 安装斜槽轨道时其末端切线可以不水平
B. 应选择密度小体积大的小球
C. 小球与斜槽之间有摩擦不会影响实验结论
D. 小球每次须从斜槽上同一位置由静止开始释放
（2）小球在平拋运动途中的几个位置如图乙中的a、b、c、d所示，小球平拋初速度的计算式为_______（用l，g表示）；
（3）小球在b点的速度大小_______，小球抛出点到a点的水平距离_______。
【答案】（1）CD （2） （3）1.77 5
【解析】
【小问1详解】
A．安装斜槽轨道时其末端切线必须水平，故A错误；
B．应选择密度大体积小的小球，以减小空气阻力对实验影响，故B错误；
C．小球与斜槽之间有摩擦不会影响实验结论，故C正确；
D．小球每次须从斜槽上同一位置由静止开始释放，以保证以相同水平速度平抛，故D正确。
故选CD。
【小问2详解】
竖直方向运用匀加速直线运动分析由公式
解得
水平方向求平抛初速度
【小问3详解】
b点的水平速度为
竖直方向速度为
所以b点速度为
由b点竖直速度可以得到到达b的时间为
所以b点距离抛出点的水平距离为
所以a点距离抛出点的水平距离为
15. 宇航员在月球表面附近自h高处以初速度水平拋出一个小球，测出小球的水平射程为L。若在月球上发射一颗卫星，它绕月球做圆周运动。已知月球半径为R，万有引力常量为G，卫星做圆周运动的周期为T。求：
（1）月球表面的重力加速度；
（2）卫星离月球表面的高度。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）设月球表面重力加速度为，根据平拋运动规律有
，
联立解得月球表面的重力加速度为
（2）物体在月球表面有
设卫星离月球表面的高度为H，根据万有引力提供向心力可得
联立解得
16. 新能源电动车额定功率为，电动车在平直路面上由静止开始以的加速度启动，达到额定功率后，保持该额定功率继续行驶达到最大速度，电动车运动过程中受到的阻力恒定。已知电动车质量为，阻力大小始终为车重的0.1倍，重力加速度。求：
（1）电动车的最大速度；
（2）电动车匀加速运动的时间；
（3）电动车由静止开始至达到最大速度过程中行驶位移大小。
【答案】（1）300m/s；（2）2.5s；（3）67.5m
【解析】（1）电动车速度最大时，牵引力与阻力相等
电动车在平直路面上行驶的最大速度为，有
解得
（2）电动车匀加速启动阶段有
根据牛顿第二定律有
电动车的额定功率
代入数据得
（3）电动车由静止开始匀加速有
设电动车由静止开始达到最大速度所行驶的位移为x，由动能定理得
解得
17. 官渡之战中曹军曾使用“投石机”来攻打城墙，其装置简化原理如图所示。在某次攻城训练中，敌人城墙高度，长，宽，士兵们为了能将石块投入敌人城中，在城外正前方堆出了高的小土丘，在小土丘上使用“投石机”对敌人进行攻击，“投石机”短臂长度，长臂长度。士兵将质量的石块装在长臂末端的弹框中，开始时长臂处于静止状态，与水平底面夹角。现对短臂施力，当长臂转到竖直位置时立即停止转动，石块被水平抛出且恰好击中城墙正面与小土丘等高的P点，P点与拋出位置间的水平距离。不计空气阻力，已知重力加速度。求：
（1）石块在最高点时的速度；
（2）要使石块能投入敌人城内，士兵对石块做功的最小值；
（3）训练中，城墙后方有一仅能沿与城墙垂直的AB的延长线方向移动的敌人，为保证安全，敌人在垂直城墙方向能移动的最远距离。（结果保留2位小数，）
【答案】（1）15m/s；（2）5924J；（3）43.4m
【解析】（1）石块抛出后做平抛运动，竖直方向做自由落体运动，则有
解得
水平方向做匀速直线运动，有
解得
（2）要投入城内，最近要到达C点，则
联立解得
假设对石块做功为W，有
解得
（3）若石块刚好越过城墙C点，则
，
联立解得
则有
故该敌人离城墙最远为。
18. 如图，光滑斜面AB与水平传送带BC相接，传送带顺时针匀速转动。现将一小物块（可视为质点）由斜面顶端A静止释放，小物块到达水平传送带右端C点后，立即沿切线进入竖直固定光滑半圆轨道最高点并做圆周运动，经圆周最低点D后滑上足够长的木板。已知斜面长度，斜面倾角为，传送带长度，传送带转动速度，半圆轨道半径，小物块质量，木板质量，小物块与传送带间动摩擦因数，小物块与木板间动摩擦因数，木板与水平地面间动摩擦因数，重力加速度。求：
（1）小物块到达C点时速度的大小；
（2）小物块经过半圆轨道最低点D时对轨道的压力；
（3）整个过程中小物块克服摩擦力做的功。
【答案】（1）5m/s；（2），方向竖直向下；（3）60J
【解析】（1）物块由A到B过程中由动能定理得
物块在传送带上由B到C过程中由动能定理得
物块在C点的速度
可知物块一直做匀减速直线运动，结论成立。
（2）物块由C到D过程中由动能定理得
在D点，根据牛顿第二定律可得
计算得出
根据牛顿第三定律可知，小物块在D点对轨道的压力为，方向竖直向下。
（3）物块在长木板上滑行的过程中，做匀减速运动，由牛顿第二定律可知
解得
对长木板受力分析可知
解得
经过达到共同速度，则
解得
时小物块的速度为
对小物块从A到小物块与木板共速时应用动能定理得
解得
小物块与长木板共速到停下来有
则