北京市通州区2023-2024学年高一下学期期中物理试卷（原卷版+解析版）

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1. 本试卷共两部分，共8页。满分为100分，考试时间为90分钟。
2. 试题答案一律填涂在答题卡上，在试卷上作答无效。
3. 在答题卡上，选择题用2B铅笔作答，其他试题用黑色字迹签字笔作答。
4. 考试结束，请将答题卡交回。
一、单项选择题(本题共20小题。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是最符合题意的。每题3分,共60分)
请阅读下述文字，完成第1题、第2题、第3题、第4题、第5题。
图中所示在一端封闭的光滑细玻璃管中注满清水，将玻璃管紧靠在竖直墙壁上，水中放一个由蜡块做成的小圆柱体R。R从图中坐标原点位置以速度匀速上浮的同时，玻璃管沿x轴正方向以cm/s做匀速直线运动，10s后蜡块到达玻璃管顶端。
1. 玻璃管长约（ ）
A. 20 cmB. 30 cmC. 40 cmD. 50 cm
2. 蜡块相对于墙壁做（ ）
A. 匀速直线运动B. 匀加速直线运动
C. 匀变速曲线运动D. 不规则曲线运动
3. 下列说法正确的是（ ）
A. 蜡块的速度与水平方向夹角等于45°
B. 蜡块的速度与水平方向夹角大于45°
C. 蜡块的速度大小是5cm/s
D. 蜡块的速度大小是7cm/s
4. 蜡块移动的距离是（ ）
A. 30 cmB. 40 cmC. 50 cmD. 70 cm
5. 要让蜡块相对于墙壁竖直向上运动，下列操作可行的是（ ）
A. 适当增加玻璃管水平运动的速度
B. 适当减小玻璃管水平运动的速度
C. 把玻璃管向右倾斜一定角度后开始实验
D. 把玻璃管向左倾斜一定角度后开始实验
【答案】1. B 2. A 3. C 4. C 5. D
【解析】
【1题详解】
蜡块到达玻璃管顶端的时间取决于竖直方向上的运动，则
故选B。
【2题详解】
蜡块相对于墙壁在y轴方向上是匀速直线运动，在x轴方向上也是匀速直线运动，故合运动也是匀速直线运动，故选A。
【3题详解】
AB．设蜡块的速度与水平方向夹角为，则
则蜡块的速度与水平方向夹角小于45°，故AB错误；
CD．蜡块的合速度为
故C正确、D错误；
故选C。
【4题详解】
蜡块的合速度为
蜡块移动的距离是
故选C。
【5题详解】
A．适当增加玻璃管水平运动速度，蜡块依然有水平方向的分速度，不能相对于墙壁竖直向上运动，故A错误；
B．适当减小玻璃管水平运动的速度，蜡块依然有水平方向的分速度，不能相对于墙壁竖直向上运动，故B错误；
C．把玻璃管向右倾斜一定角度后开始实验，蜡块依然有水平向右方向的分速度，不能相对于墙壁竖直向上运动，故C错误；
D．把玻璃管向左倾斜一定角度后开始实验，蜡块水平方向上的分速度可能为0，可以让蜡块相对于墙壁竖直向上运动，故D正确。
故选D。
某场地自行车比赛圆形赛道的路面与水平面的夹角为37°，A、B、C三个运动员骑自行车在各自赛道上做匀速圆周运动，如图所示。已知运动员和自行车的总质量均为100 kg，三个运动员的骑行半径 其中A运动员的自行车恰好不受场地摩擦力作用，A、B两运动员保持相对静止。 不考虑空气阻力，g取
6. A运动员骑行过程中，不发生变化的物理量是（ ）
A. 线速度B. 周期C. 向心加速度D. 向心力
7. 下列关于A、B 两运动员说法正确的是（ ）
A. 两人线速度大小相等B. 两人角速度相等C. 两人向心加速度大小相等D. 两人所受的向心力大小相等
8. A运动员做匀速圆周运动的向心力大小为（ ）
A. 550 NB. 600 NC. 750 ND. 800 N
9. 关于 B运动员自行车所受的摩擦力作用，说法正确的是（ ）
A. 受到沿倾斜路面指向外侧的摩擦力作用
B. 受到沿倾斜路面指向内侧的摩擦力作用
C. 不受摩擦力作用
D. 以上三种情况都有可能
10. C运动员成功从内道超越B 运动员，下列说法正确是（ ）
A. C运动员的线速度一定大于B 运动员的线速度
B. C运动员的角速度可能小于B 运动员的角速度
C. C运动员的向心加速度一定大于B 运动员的向心加速度
D. C运动员的自行车可能受到沿倾斜路面指向外侧的摩擦力作用
【答案】6. B 7. B 8. C 9. A 10. D
【解析】
【6题详解】
A运动员骑行过程中，不发生变化的物理量是周期，而线速度、向心加速度和向心力都是大小不变，方向不断变化。
故选B。
【7题详解】
A、B 两运动员保持相对静止，可知两人角速度相等，根据
v=ωr
两人运动半径不等，则两人线速度大小不相等；根据
a=ω2r
可知两人向心加速度大小不相等；根据
F=ma
可知两人所受的向心力大小不相等。
故选B。
【8题详解】
A运动员做匀速圆周运动的向心力大小为
故选C。
【9题详解】
因A运动员的自行车恰好不受场地摩擦力作用，即路面的支持力和重力的合力恰好等于A做圆周运动的向心力，而路面对B的支持力和重力的合力与A相等，但是B的运动半径小于A，需要的向心力比A小，则B有做向心运动的趋势，则路面给B的摩擦力沿路面向外。
故选A。
【10题详解】
ABC．C运动员成功从内道超越B 运动员，C运动员的角速度一定大于B 运动员的角速度，根据v=ωr因C的运动半径小于B，则C运动员的线速度不一定大于B 运动员的线速度；根据a=ω2r可知，C运动员的向心加速度不一定大于B 运动员的向心加速度，选项ABC错误；
D．因A运动员的自行车恰好不受场地摩擦力作用，即路面的支持力和重力的合力恰好等于A做圆周运动的向心力，而路面对C的支持力和重力的合力与A相等，但是C的运动半径小于A，需要的向心力可能比A小，则C可能有做向心运动的趋势，则C运动员的自行车可能受到沿倾斜路面指向外侧的摩擦力作用，选项D正确。
故选D。
图所示细绳的一端固定于O点，另一端系一个小球，在O点的正下方钉一个钉子A，小球从某位置静止释放后在竖直面内运动，M是小球运动过程中经过的位置，P为小球运动的最低点。O点连接有力传感器，可以测量细绳上产生的拉力大小，g取10 m/s²，忽略细绳质量和小球大小，不计空气阻力。
11. 小球从M运动到P的过程中，关于细绳对小球的拉力大小变化说法正确的是（ ）
A 保持不变B. 逐渐变小C. 逐渐变大D. 与小球质量有关
12. 小球在M点所受合力F的方向可能是（ ）
A. B.
C. D.
13. 多次释放小球到达P点（细绳与钉子碰撞之前）得到传感器读数与小球速度平方关系如图所示，则小球质量为（ ）
A 0.1 kgB. 0.2 kgC. 0.01 kgD. 0.02 kg
14. 细绳长度为（ ）
A. 0.4 mB. 0.8 mC. 1 mD. 2 m
15. 小球从M点运动到P点细绳与钉子发生碰撞，碰到钉子的瞬间（细绳保持完好） （ ）
A. 小球线速度突然增大B. 小球角速度保持不变C. 小球向心加速度突然减小D. 细绳拉力突然增大
【答案】11. C 12. B 13. D 14. C 15. D
【解析】
【11题详解】
小球受力分析如图所示
小球受到的拉力为
小球从M运动到P的过程中夹角减小，增大，得拉力逐渐变大，故选C；
【12题详解】
小球做变速圆周运动，具有沿绳方向指向圆心的加速度和切向加速度，故合加速度可能沿水平方向，即所受合力F的方向可能沿水平方向，故选B。
【13题详解】
小球在最低点时根据牛顿第二定律得
得
由图知纵轴截距为重力，得
解得
故选D。
【14题详解】
小球在最低点时根据牛顿第二定律得
由传感器读数与小球速度平方关系图的斜率可知
解得
故选C。
【15题详解】
ABC．小球从M点运动到P点细绳与钉子发生碰撞，碰到钉子的瞬间速度大小不变，由
知细绳长度变小，角速度变大；由
知细绳长度变小，向心加速度变大；故ABC错误；
D．由
知细绳长度变小，细绳拉力突然增大，故D正确。
故选D。
如图是某学生小组制作的可以模拟炮弹发射的玩具。炮口与地面持平，调整炮口使炮弹落地时速度与水平方向夹角为45°。炮弹落地点到发射点距离20m，g取10m/s2，不计空气阻力。
16. 关于炮弹在水平方向和竖直方向的分运动，下列说法正确的是（ ）
A. 水平方向是匀速直线运动，竖直方向是自由落体运动
B. 水平方向匀速直线运动，竖直方向是匀变速直线运动
C. 水平方向是匀变速直线运动，竖直方向是匀变速直线运动
D. 水平方向是匀变速直线运动，竖直方向是匀速直线运动
17. 炮弹从抛出到落地过程中竖直方向分速度v，随时间t的变化关系正确的是（ ）
A. B.
C. D.
18. 炮弹在空中飞行的时间是（ ）
A. 0.5sB. 1sC. 2sD. 3s
19. 炮弹到达最高点时的速度大小是（ ）
A. 5m/sB. 10m/sC. 15m/sD. 20m/s
20. 炮弹落地点较预定位置偏右了一些，为使炮弹落在预定位置，可以采取的操作是（ ）
A. 保持炮口发射角度不变，适当减小初速度
B. 保持炮口发射角度不变，适当增大初速度
C. 保持初速度不变，发射位置水平向右移动一段距离
D. 保持初速度不变，垫高玩具使发射位置竖直向上移动一段距离
【答案】16. B 17. A
18. C 19. B
20. A
【解析】
【16题详解】
炮弹在水平方向做匀速直线运动，在竖直方向做竖直上抛运动。
故选B。
【17题详解】
由于炮弹在竖直方向做竖直上抛运动，则
故选A。
【18题详解】
水平方向有
解得炮弹在空中飞行的时间为
故选C。
【19题详解】
炮弹到达最高点时的速度大小为
故选B。
【20题详解】
炮弹落地点较预定位置偏右了一些，为使炮弹落在预定位置，即x偏大，可以通过保持炮口发射角度不变，适当减小初速度。
故选A。
二、填空题(本题共2道题，共10分)
21. 某学生小组做探究平抛运动特点的实验。
（1）该小组同学用图所示装置做探究实验。实验中用小锤击打弹性金属片后，A球沿水平方向抛出，B球自由下落。分别改变小球距地面的高度和小锤打击力度重复上述实验，发现两球每次都是同时落地。该实验表明平抛运动竖直分运动是__________运动(选填“匀速直线”或“自由落体”)。
（2）该学生小组用图所示装置研究平抛运动水平分运动的特点，其中重锤线的作用是__________________。
（3）在白纸上建立直角坐标系时，坐标原点应选 。
A. 轨道槽口末端端点
B. 小球处于轨道槽口末端时球心的位置
C. 小球处于轨道槽口末端时球的上端
D. 小球处于轨道槽口末端时球的下端
（4）探究平抛运动水平分运动的特点的实验操作中，下列说法正确的是 。
A. 每次使小球从斜槽上同一位置由静止释放
B. 斜槽轨道必须光滑
C. 斜槽轨道的末端必须保持水平
D. 挡板高度必须等间距变化
【答案】（1）自由落体
（2）观察并调节硬板使之处于竖直平面内 （3）B （4）AC
【解析】
【小问1详解】
由于两球同时运动，A球做平抛运动，B球自由落体运动，由于两球同时落地，因此说明A、B在竖直方向运动规律是相同的，即平抛运动在竖直方向的分运动是自由落体运动。
【小问2详解】
为了使硬板与小球运动轨迹在同一竖直平面内，需要用重锤线来观察并调节硬板使之处于竖直平面内。
【小问3详解】
由于小球有一定的大小，所以在白纸上建立直角坐标系时，坐标原点应选小球处于轨道槽口末端时球心的位置。
故选B。
【小问4详解】
AB．为了保证小球初速度相同，让小球多次从斜槽的同一点由静止释放，斜槽不一定需要光滑，故A正确，B错误；
C．为了保证初速度水平，应使斜槽末端的切线水平，故C正确；
D．挡板只要能记录下小球下落在不同高度时的不同位置即可，不需要等间距变化，故D错误。
故选AC。
22. 图所示为向心力演示仪，某学生小组通过操作该仪器探究向心力大小的表达式。长槽的A、B处和短槽的C处到各自转轴中心距离之比为1：2：1，变速塔轮自上而下有三种组合方式，如图 9所示，左右每层半径之比由上至下分别为1：1、2 : 1和 3 : 1。
（1）某次实验传动皮带位于第二层。则此时长、短槽转动的角速度之比为___________。
（2）该学生小组要探究向心力大小与半径的关系，应把传动皮带套在第________层(选填“一”“二”或“三”)变速塔轮上，将质量________(选填“相同”或“不同”)的两个小球分别放置在________、________(选填“A”“B”或“C”)挡板处。
【答案】（1）1∶2 （2） ①. 一 ②. 相同 ③. B ④. C
【解析】
【小问1详解】
由于传动装置中，其边缘的线速度相等，设左边塔轮的线速度、角速度为、，半径为，右边塔轮的线速度、角速度为、，半径为，则有
根据线速度与角速度的关系可知
解得
【小问2详解】
[1][2]要探究向心力大小与半径的关系，两球除了圆周运动的半径不同，质量及角速度必须相等，而传动装置中，边缘的线速度相等，因此两边塔轮的半径应相等，故传动皮带套在第一层变速塔轮上；
[3][4]根据控制变量法可知，两球的圆周运动的半径应是不同的，故应放在B、C挡板处。
三、计算及论述题(本题共4 小题。第23题5分、第24题7分、第25题9分、第26题9分，共30分)。
23. 图所示质量为 的汽车在水平公路上行驶，轮胎与路面间的最大静摩擦力为 汽车经过半径为60 m的弯路时
（1）计算说明车速达到72 km/h会不会发生侧滑；
（2）根据（1）中的计算结果，就如何避免车辆在弯路发生侧滑提出两条合理建议。
【答案】（1）会发生侧滑；（2）减小转弯速度、增大轮胎与地面的最大静摩擦力、道路设计时增大转弯半径、车辆减重
【解析】
【详解】（1）假设汽车以72 km/h的速度转弯时不发生侧滑，则此时汽车所需向心力大小
可见汽车以72 km/h的速度转弯时会发生侧滑。
（2）根据（1）中的计算结果可知，若要转弯时不发生侧滑，可以减小转弯速度、增大轮胎与地面的最大静摩擦力、道路设计时增大转弯半径、车辆减重。
24. 跳台滑雪是一项勇敢者的运动。图所示运动员穿专用滑雪板，在滑雪道上获得一定速度后从跳台A点处沿水平方向飞出，在空中飞行一段距离后在斜坡B点处着陆。测得AB间的距离为40 m，斜坡与水平方向夹角为 ，已知运动员及装备的总质量为 80 kg，不计空气阻力，g取 求：
（1）运动员从A点飞出时的速度大小；
（2）运动员从A点飞出到离坡面距离最大时所用的时间t。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）物体在空中平抛运动的高度为
y=lsinθ=40×0.5 m=20m
则平抛的时间为
平抛的水平位移为
则平抛的初速度为
（2）运动员在空中离坡面的距离最大时，运动员的速度方向与坡面平行，有
则可得
25. 某学生小组设计实验体会力对物体运动的影响。将质量为m的小球以初速度v0水平向右抛出，如图所示。小球在空中做平抛运动，运动时间t后立即给小球施加一个水平方向的恒力作用，恰能使其在接下来做直线运动，又经过时间t后小球落到地面。求：
（1）小球在平抛运动过程中竖直下落的高度h；
（2）小球受到的恒力大小F；
（3）小球落地点到抛出点的水平距离x。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）物体在平抛运动过程中，竖直方向有
（2）物体运动t时间后，竖直方向分速度为
设此时速度方向与水平方向夹角θ，则
给小球施加一个水平方向的恒力作用，则需要物体所受重力与水平恒力的合力方向与此时的速度方向共线，则
解得
（3）平抛过程水平分位移为
直线运动过程中水平方向分运动是匀加速直线运动，其加速度大小为
直线运动过程中水平分位移为
则落地点到抛出点的水平距离
26. 用手托住一个质量为m的物体在竖直平面内做半径为r的匀速圆周运动，如图所示。当物体运动到最高点A时手心对物体的支持力大小为，运动过程中手心保持水平且与物体没有相对滑动，重力加速度g，不计空气阻力。求：
（1）物体做圆周运动的角速度；
（2）运动到最低点时物体受到的支持力大小；
（3）以轨迹圆心为坐标原点建立直角坐标系，A、B、C、D分别是运动轨迹与坐标轴的交点。设物体和圆心的连线与x轴正方向夹角，计算得出物体从B点运动到C 点的过程中支持力 与的函数关系。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】(1)物体随手心在竖直面内做匀速圆周运动，在最高点时
解得
(2)运动到最低点时
解得
(3)由受力分析可知物体由B运动到C的过程中，重力、支持力、静摩擦力三者的合力提供向心力，如图所示
由几何关系可知
其中
联立解得