[物理]湖北省新高考联考协作体2023-2024学年高一下学期5月联考试卷(解析版)

这是一份[物理]湖北省新高考联考协作体2023-2024学年高一下学期5月联考试卷(解析版)，共19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。

考试时间：2024年5月30日上午10：30-11：45试卷满分：100分
注意事项：
1.答题前，先将自己的姓名、准考证号、考场号、座位号填写在试卷和答题卡上，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：用黑色签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第１~7题只有一项符合题目要求，第8~10题有多项符合题目要求。每小题全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
1. 关于行星运动定律和万有引力定律，下列说法正确的是（ ）
A. 第谷通过研究行星观测记录，发现了行星运动三大定律
B. 牛顿在实验室里通过扭秤实验，测量出了引力常量的数值
C. 牛顿指出，地球绕太阳运动是因为受到来自太阳的引力
D. 天王星被称为“笔尖上发现的行星”
【答案】C
【解析】A．第谷通过研究行星观测记录，开普勒发现了行星运动三大定律，故A错误；
B．卡文迪什在实验室里通过几个铅球之间万有引力的测量，得出了引力常量的数值，故B错误；
C．牛顿提出地球绕太阳运动是因为受到来自太阳的引力，故C正确；
D．海王星被称为“笔尖上发现的行星”，故D错误。
故选C。
2. 下列有关受力分析正确的是（ ）
A. 图甲中钩码和轻质铅笔静止，铅笔中弹力沿竖直向上
B. 图乙中人随自动扶梯一起沿斜面以加速度a运动，人受的摩擦力水平向左
C. 图丙中与水平转盘一起匀速转动的物块受到的摩擦力一定指向圆心
D. 图丁中运动火车车轮在不侧向挤压铁轨的转弯路段时，其所受重力与支持力的合力沿路面向下
【答案】C
【解析】A．图甲中钩码和铅笔静止，轻质铅笔相当于一个轻质活杆，则轻质铅笔中的弹力沿铅笔方向，A错误；
B．图乙中人随自动扶梯一起沿斜面以加速度a运动中，加速度可以分解为水平和竖直两个方向，水平的加速度是扶梯对人水平向右的摩擦产生的，故人受的摩擦力水平向右，B错误；
C．图丙中与水平转盘一起匀速转动的物块受到的静摩擦力一定指向圆心，提供物块做圆周运动向心力，向心力与物块的速度方向垂直，C正确；
D．图丁中运动火车车轮在不挤压铁轨的转弯路段所受重力与支持力的合力提供做圆周运动的向心力，合力的方向沿水平方向指向轨道的圆心，D错误。
故选C。
3. 水平桌面上，一滑块在恒定的水平拉力作用下由静止开始运动一段时间后，撤去拉力。从某时刻开始计时，滑块速度随时间变化的图像如图所示。取重力加速度。不计空气阻力。下列说法正确的是（ ）
A. 滑块在内的平均速度大小为
B. 滑块加速与减速阶段的加速度大小之比为1∶4
C. 滑块所受的拉力与摩擦力大小之比为2∶1
D. 滑块与桌面之间的动摩擦因数为0.3
【答案】D
【解析】A．根据图像可知，滑块在内的位移为
则滑块在内的平均速度大小为
故A错误；
B．根据图像的斜率表示加速度，可知加速阶段的加速度大小为
减速阶段的加速度大小为
可知滑块加速与减速阶段的加速度大小之比为
故B错误；
C．加速阶段根据牛顿第二定律可得
减速阶段根据牛顿第二定律可得
联立可得滑块所受的拉力与摩擦力大小之比为
故C错误；
D．减速阶段根据牛顿第二定律可得
可得滑块与桌面之间的动摩擦因数为
D正确。
故选D。
4. “祝融号”火星车需要“休眠”以度过火星寒冷的冬季。假设火星和地球的冬季是各自公转周期的四分之一，火星和地球绕太阳的公转视为匀速圆周运动，已知火星和地球的公转方向一致，且火星的轨道半径大约是地球的1.5倍。当火星和太阳位于地球两侧时，称为火星冲日。忽略地球自转，只考虑太阳对行星的引力，下列说法正确的是（ ）
A. 火星的冬季时长约为地球的倍B. 火星公转的角速度比地球的大
C. 在冲日处，火星相对于地球的速度最大D. 火星公转的加速度比地球的大
【答案】A
【解析】A．根据
可得
故
因火星和地球的冬季是各自公转周期的四分之一，火星的冬季时长约为地球的倍，故A正确；
B．根据可知火星公转的角速度小于地球公转的角速度，故B错误；
C．由于火星和地球运动的线速度大小不变，在冲日处火星与地球的速度方向相同，故相对速度最小，故C错误；
D．根据
可得
可知火星公转的加速度小于地球公转的加速度，故D错误。
故选A。
5. 如图，某一小球以的速度水平抛出，在落地之前经过空中两点，在点小球的速度与水平方向的夹角为，在点小球的速度与水平方向的夹角为，空气阻力忽略不计，取，下列说法正确的是（ ）
A. 小球经过到达点B. 在B点的速度为
C. 小球从A点运动到B点的时间为D. 之间的水平距离为
【答案】C
【解析】A．在点，根据抛体运动的规律有
A错误；
B．同理在点有
解得
B错误；
C．在点有
在点有
解得
小球从点运动到点的时间
C正确；
D．根据上述分析，两点间的水平距离为
D错误。
故选C。
6. 如图所示，物块套在光滑水平杆上，连接物块的轻质细线与水平杆间所成夹角为，细线跨过同一高度上的两光滑定滑轮与质量相等的物块B相连，定滑轮顶部离水平杆距离为，现将物块B由静止释放，物块均可视为质点，重力加速度，不计空气阻力，则（ ）
A. 物块与物块B速度大小始终相等
B. 当物块经过左侧定滑轮正下方时，物块B的速度为0
C. 物块B下降过程中，B所受重力始终大于拉力
D. 物块能达到的最大速度为
【答案】B
【解析】A．根据关联速度得
所以二者的速度大小不相等，故A错误；
BC．当物块经过左侧定滑轮正下方时细线与杆垂直，则根据选项A可知，物块的速度为零，所以会经历向下减速过程，减速过程中重力会小于细线拉力，故C错误，B正确；
D．当物块经过左侧定滑轮正下方时，物块的速度最大，根据系统机械能守恒得
解得
故D错误。
故选B。
7. 如图所示为旋转脱水拖把，其工作原理：拖把杆向下压一个螺距，拖把头就转动一圈。现某拖把杆内有一段长度为的螺杆通过拖把杆下段与拖把头接在一起，螺杆的螺距（相邻螺纹之间的距离），拖把头的半径为，拖把杆上段相对螺杆向下运动时拖把头就会旋转，把拖把头上的水甩出去。某次脱水时，拖把杆上段内匀速下压了，该过程中拖把头匀速转动，则（ ）
A. 拖把杆向下运动的速度为B. 拖把头边缘的角速度为
C. 拖把头转动的线速度为D. 拖把头的转速为
【答案】B
【解析】A．拖把杆向下运动的速度
故A错误；
BCD．拖把杆上段内匀速下压了，则螺杆转动5圈，即拖把头转速为
拖把头转动的角速度
拖把头边缘的线速度
故B正确，CD错误。
故选B。
8. 质量为的石块从高处以角斜向上方抛出，初速度的大小为。不计空气阻力，取。关于石块落地的速度大小，下列说法中正确的是（ ）
A. 与石块质量无关B. 与石块的初速度无关
C. 与石块初速度的仰角有关D. 与石块抛出的高度有关
【答案】AD
【解析】以地面为零势能面，根据机械能守恒定律有
解得
可见，末速度与的大小和有关，与初速度的方向和质量均无关，AD正确，BC错误。
故选AD
9. 如图所示，真空中有两个点电荷，，分别固定在轴的坐标为0和的位置上。下列说法正确的是（ ）
A. 坐标轴上处的电场强度为0
B. 坐标轴上处的电场强度为0
C. 和区域的电场强度方向沿轴正向
D. 和区域的电场强度方向沿轴负向
【答案】AC
【解析】AB．设电场强度为0的点到的距离为。因为的电荷量比的多，所以电场强度为0的位置只能在右边，则有
解得
所以坐标轴上处的电场强度为0，只有一处。A正确，B错误；
CD．根据点电荷的电场强度公式和电场强度的叠加原理可知的区域电场强度沿轴正方向。在之间，正电荷和负电荷在该处产生的电场强度方向均沿轴正方向，所以实际电场也是沿轴正方向，所以轴上电场强度方向沿轴正方向的区域是
轴上电场强度方向沿轴负方向的区域是
C正确，D错误。
故选AC。
10. 如图所示，放在足够大的水平桌面上的薄木板的质量，木板中间某位置叠放着质量的小物块，整体处于静止状态。已知物块与木板间的动摩擦因数，木板与桌面间的动摩擦因数，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度大小，薄木板足够长。现对木板施加水平向右的恒定拉力，木板和物块保持相对静止一起向右运动，且运动位移为时，撤去拉力，木板和小物块继续运动一段时间后均静止。下列说法中正确的是（ ）
A. 撤去拉力时，木板的速度
B. 撤去拉力后，木板继续运动的位移为
C. 木板与物块之间的滑动摩擦力对两个物体所做的总功为
D. 全过程中产生的总热量为
【答案】BCD
【解析】A．设对木板施加水平向右的恒定拉力大小为时，小物块与木板恰好不发生相对滑动，此时小物块与木板间的摩擦力为最大静摩擦力
设小物块此时加速度大小为，根据牛顿第二定律有
对整体有
解得
故对木板施加水平向右的恒定拉力时，小物块与木板保持相对静止。从木板开始运动到撤去拉力，对木板和小物块整体分析，根据动能定理有
解得
故A错误；
B．撤去拉力后，对木板有
解得
木板继续滑行的位移
故B正确；
C．撤去拉力后，对物块有
物块继续滑动的位移为
一对滑动摩擦力对两个物体做的总功为
故C正确；
D．对木板和物块整体，全过程有
所以
故D正确。
故选BCD。
二、非选择题：本题共5小题，共60分。
11. 如图所示，利用光电门研究匀变速直线运动的实验装置。
（1）实验时，测出遮光条的宽度，在砝码盘中放上砝码，让滑块从光电门1的右侧由静止释放，用数字毫秒计测出遮光条经过光电门1和2的时间分别为和，测出从光电门1到光电门2所用的时间为，则计算滑块加速度的表达式为______（用和表示）
（2）某次测量得到的一组数据为：。，计算可得，滑块通过光电门1的速度大小______，滑块的加速度大小______（保留2位有效数字）。
（3）某同学采取另一种实验方案，撤去光电门1，在某位置静止释放滑块，记录滑块的释放位置到光电门2的距离，记录遮光条的遮光时间，多次改变滑块的释放位置，重复实验。记录下的距离为，时间为，以为纵轴，为横轴，描点作图得到一条过原点的倾斜直线，已知该直线的斜率为，则滑块匀变速运动过程中的加速度大小______（用和表示）。
【答案】（1） （2）0.25 0.50 （3）
【解析】
【小问1详解】
遮光条经过光电门1和2的速度大小分别为
滑块的加速度大小
【小问2详解】
滑块通过光电门1的速度大小
滑块加速度大小
【小问3详解】
滑块从静止开始做匀加速直线运动，有
整理得
依题意有
整理得
12. 在验证系统机械能守恒的实验中，某同学为了延长重物的下落时间，设计了如图甲所示的实验装置。让从高处由静止开始下落，拖着的纸带上打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量。如图乙是实验中获取的一条纸带，0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个点（图中未标出），计数点间的距离如图乙所示。已知打点计时器的频率为，（结果均保留两位有效数字），则
（1）在纸上打下计数点5的速度大小______；
（2）在打点的过程中，系统动能的增量______J，系统重力势能的减少量______J（当地的重力加速度取）。在实验中发现小球重力势能的减少量总是略大于小球动能的增加量，分析原因可能是______（只需说明一种即可）；
（3）若该同学作出图像如图丙所示，则重力加速度大小______。
【答案】（1）2.4 （2）0.46 0.47 由于纸带在下落过程中，①重锤和空气之间存在阻力；②纸带与限位孔、纸带和打点计时器之间存在摩擦力；③还有部分要克服空气阻力和摩擦力阻力做功，滑轮有质量具有转动动能；故重力势能的减少量大于动能的增加量。（写一条即可）
（3）9.7
【解析】
【小问1详解】
相邻计数点间时间间隔为0.1s，则在纸带上打下计数点5时的速度
【小问2详解】
初速度为零，则动能增量为
系统势能的减少量
【小问3详解】
由系统的机械能守恒有
整理有
斜率为
所以
13. 民用客机和航母上舰载机的起飞跑道长度有很大差别，查阅资料获悉：
（1）已知某民用客机的起飞跑道长为，起飞速度为。求飞机起飞的最小加速度；
（2）如图所示为舰载机起飞的简化模型。舰载机由静止开始在长为的水平跑道上以加速度匀加速直线运动，再在长为的倾斜跑道上以加速度匀加速直线运动，直到起飞。飞机可看作质点，倾斜跑道看作斜面，不计拐角处的影响，求舰载机从开始运动到起飞经历的时间。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）根据匀变速直线运动规律有
（2）水平跑道上的末速度
所以水平跑道上的时间为
在倾斜轨道上
代入数据解得
所以
可知
14. 如图所示，为竖直平面内固定轨道，其中光滑，为长度的粗糙水平面，为光滑的四分之一圆弧，半径。一个质量的物体，从斜面上点由静止开始下滑，点距离水平面的高度，物体与水平面间的动摩擦因数，轨道在两点平滑连接。当物体到达点时，继续竖直向上运动。不计空气阻力，取。求：
（1）物体运动到点时的速度大小；
（2）物体能到达点上方，距离点的最大高度差；
（3）物体最终停止的位置到点的距离。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）物体由点运动到点，根据动能定理得
代入数据解得
（2）解法一：物体由点运动到上方最高点，根据动能定理得
代入数据解得
解法二：物体由点运动到上方最高点，根据动能定理得
代入数据解得
（3）从物体开始下滑到最终停止，根据动能定理得
代入数据，解得
由于
所以物体最终停止的位置到点的距离为
15. 如图所示，质量均为的三个带电小球用三根长度均为的绝缘轻杆相互连接，放置在光滑绝缘的水平面上，在球上施加一个水平向右的恒力之后，三个小球一起向右运动，三根轻杆刚好都伸直且没有弹力，的作用线反向延长线与间轻杆相交于杆的中点，（已知为常量，为静电力常量），求：
（1）系统的加速度大小
（2）A、B、C三球电荷量的数值
（3）若恒力变为原来的倍，则三根轻杆的弹力分别是多少？
【答案】（1）；（2），；（3），，
【解析】（1）三个小球相对静止，由牛顿第二定律得系统加速度为
（2）通过对三个小球受力分析可知，A、B两球带等量同种电荷，C与A、B两球电性相反，设C球电荷量为，设A、B两球电荷量为、，则有
对分析
对分析
联立上述各式，解得
（3）若拉力变为原来倍，由上面分析可知三个小球之间库仑力大小与方向均不变，对球受力分析，设球对球向上的弹力为，球对球是拉力为，因为对称性所以球之间和球之间弹力相等。由于球受到库仑力的合力不变，所以、合力也是水平方向，则
对A球受力分析，由牛顿第二定律得
联立可得