[物理][期中]吉林省普通高中友好学校联合体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]吉林省普通高中友好学校联合体2023-2024学年高一下学期期中考试试题(解析版)，共16页。试卷主要包含了选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

（2023-2024学年度下学期）
高一物理试卷
一、选择题（共46分，其中1-7题为单选，每题4分；8-10题为多选，每题6分选不全得3分，有选错的得0分）
1. 关于曲线运动，下列说法错误的是（ ）
A. 曲线运动一定是变速运动
B. 平抛运动是匀变速曲线运动
C. 匀速圆周运动是匀变速曲线运动
D. 做曲线运动的物体，其加速度方向与速度方向一定不在同一直线上
【答案】C
【解析】A．曲线运动的物体速度方向一直改变，所以曲线运动一定是变速运动，A正确；
B．平抛运动只受重力，加速度恒定且与速度不共线，所以平抛运动是匀变速曲线运动，B正确；
C．匀速圆周运动所受合力完全提供向心力，合力（加速度）方向一直改变，不是匀变速曲线运动，C错误；
D．做曲线运动的物体，其加速度方向与速度方向一定不在同一直线上，D正确。
本题选择错误选项，故选C。
2. 如图所示，汽车在岸上用轻绳拉船，若汽车行进速度为v，当拉船的绳与水平方向的夹角为30°时船的速度为（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】将小船速度沿着绳子和垂直绳子方向正交分解，如图所示
沿着绳子的分速度等于汽车拉绳子的速度，即
所以
故选C。
3. 如图所示，将内壁光滑、半径为R的圆形细管竖直固定放置，一质量为m的小球（视为质点）在管内做圆周运动，小球过最高点时的速度为v，则下列说法正确的是（ ）

A. 小球做的是匀速圆周运动
B. 小球通过最高点的最小速度为
C. 小球恰好到达最高点时，对细管的作用力为零
D. 若小球在最高点的速度，会对细管的外侧内壁有作用力
【答案】D
【解析】A．小球从最低点向最高点运动的过程中，重力势能减小，根据机械能守恒，动能减小，速度减小，故A错误；
B．由于细管内能支撑小球，所以小球能通过最高点的最小速度为零，故B错误；
C．小球恰好到达最高点时，细管对小球的作用力，根据牛顿第三定律，小球对细管的作用力为mg，故C错误；
D．根据牛顿第二定律，当只有重力提供向心力时
若小球在最高点的速度，会对细管的外侧内壁有作用力，故D正确。
4. 如图所示，两根长度不同的细线上端固定在天花板上的同一点，下端分别系着完全相同的小钢球1、2.现使两个小钢球在同一水平面内做匀速圆周运动。下列说法中正确的是（ ）
A. 球1受到的拉力比球2受到的拉力小B. 球1的向心力比球2的向心力小
C. 球1的运动周期比球2的运动周期大D. 球1的线速度比球2的线速度大
【答案】D
【解析】A．对球进行受力分析得，如下图所示，所以细线的拉力为
而球1对应的θ较大，故它对应的csθ就会较小，所以球1的细线的拉力较大，故A错误；
B．因为球的向心力为
F向=mgtanθ
而球1的θ较大，故它对应的tanθ就会较大，所以球1的向心力较大，故B错误；
C．由向心力公式可知

设悬点到圆心的距离为h，则R=htanθ，所以周期为
所以二者的周期相同，故C错误；
D．由于周期相同，则角速度相同，根据v=Rω可知球1的线速度比球2的线速度大，故D正确。
故选D。
5. 下列四幅图是有关生活中的圆周运动的实例分析，其中说法正确的是（ ）
A. 汽车通过凹形桥的最低点时，速度越快越容易爆胎
B. 铁路的转弯处，外轨比内轨高是为了利用轮缘与内轨的侧压力来帮助火车转弯
C. “水流星”表演中，在最高点处水对桶底一定有压力
D. 洗衣机的脱水是利用了失重现象
【答案】A
【解析】A．汽车通过凹形桥的最低点时，根据牛顿第二定律有
速度越大，汽车轮胎所受地面支持力越大，越容易爆胎，故A正确；
B．在铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高，目的是使火车自身重力与所受支持力的合力来提供转弯所需的向心力，减轻轮缘与轨道的挤压，故B错误；
C．表演“水流星”时，当“水流星”通过最高点时，若满足
则此时水对桶底的作用力为零，故C错误；
D．洗衣机脱水桶的脱水原理是利用了离心现象，故D错误。
故选A。
6. 如图所示为“天问一号”探测器经过多次变轨后登陆火星前的部分轨迹图，轨道Ⅰ、轨道Ⅱ、轨道Ⅲ相切于P点，轨道Ⅲ为环绕火星的圆形轨道，P、S两点分别是椭圆轨道Ⅱ的近火星点和远火星点，P、S、Q三点与火星中心在同一直线上，下列说法正确的是（ ）
A. 探测器在P点由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ需要点火加速
B. 探测器在轨道Ⅲ上Q点的速度大于在轨道Ⅱ上S点的速度
C. 探测器在轨道Ⅰ上经过P点时的加速度大于在轨道Ⅱ上经过P点时的加速度
D. 探测器在轨道Ⅱ上由P点运动到S点的时间小于在轨道Ⅲ上由P点运动到Q点的时间
【答案】B
【解析】A．探测器在P点由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ，轨道变成椭圆形，做近心运动，需要点火减速，故A错误；
B．根据
可知，探测器在轨道Ⅲ上Q点的速度大于以S点到地球距离为半径的圆轨道上的速度，而在轨道Ⅱ上S点的速度小于S点所在圆轨道的速度，可知探测器在轨道Ⅲ上Q点的速度大于在轨道Ⅱ上S点的速度，故B正确；
C．万有引力提供向心力，则加速度为
因两轨道上P点距离地心距离相同，故加速度也相同，故C错误；
D．由于轨道Ⅱ半长轴大于轨道Ⅲ的半径，根据开普勒第三定律可知，探测器在轨道Ⅱ的运行周期大于在轨道Ⅲ上的运行周期，故探测器在轨道Ⅱ上由P点运动到S点的时间大于在轨道Ⅲ上由P点运动到Q点的时间，故D错误。
故选B。
7. 我国“天问一号”火星探测器成功实现了在火星表面环绕飞行，其释放的着陆器成功实现了在火星表面的软着陆。已知火星的质量为地球的0.1倍，半径为地球的0.5倍，则“天问一号”环绕火星表面飞行的速度约为（ ）
A. 3.5km/sB. 7.9km/s
C. 4km/sD. 11.2km/s
【答案】A
【解析】，
设“天问一号”环绕地球表面飞行的速度为，则，根据万有引力提供向心力有
设“天问一号”环绕火星表面飞行的速度为，根据万有引力提供向心力有
解得
故选A。
8. 一船在静水中的速度是10 m/s，要渡过宽为240 m、水流速度为8 m/s的河流，sin 53°＝0.8，cs 53°＝0.6.则下列说法中正确的是（ ）
A. 此船过河的最短时间是24s
B. 船垂直到达正对岸的实际航行速度是6 m/s
C. 船头的指向与上游河岸的夹角为53°船可以垂直到达正对岸
D. 此船不可能垂直到达正对岸
【答案】AB
【解析】A．合运动和分运动之间具有等时性，所以当船速垂直河岸时用时最少，有
故A正确；
CD．因为，则船头指向斜上游方向，可以使河岸方向的速度为零，合速度垂直河岸从而垂直过河，设船头的指向与上游河岸的夹角为θ，有
可得
即
故CD错误；
B．垂直过河时，有
故B正确。
故选AB。
9. 如图所示，一个球绕中心轴线OO′以角速度ω做匀速圆周运动，a、b为球面上两点，b点所在大圆与转轴垂直，a点所在大圆与b点所在大圆夹角为θ，则（ ）
A. a、b两点线速度相同
B. a、b两点角速度相同
C. 若θ＝30°，则a、b两点的线速度之比va∶vb＝∶2
D. 若θ＝30°，则a、b两点的向心加速度之比aa∶ab＝2∶
【答案】BC
【解析】AB．a、b两点共轴转动，角速度相同，由于转动半径不同，根据
可知线速度不同，故A错误，B正确；
CD．若θ＝30°，则
由
可得
由
可得
故C正确，D错误。
故选BC。
10. 英国知名科学杂志《自然》发表文章，展望了2020年可能会对科学界产生重大影响的事件，其中包括中国的嫦娥五号任务。若嫦娥五号经过若干次轨道调整后，先在距离月球表面h的高度处绕月球做匀速圆周运动，然后开启反冲发动机，嫦娥五号着陆器暂时处于悬停状态，最后实现软着陆，自动完成月球表面样品采集，并从月球起飞，返回地球。月球的半径为R且小于地球的半径，月球表面的重力加速度为g0且小于地球表面的重力加速度，引力常量为G。不考虑月球的自转，则下列说法正确的是（ ）
A. 嫦娥五号的发射速度大于地球的第二宇宙速度
B. 嫦娥五号探测器绕月球做匀速圆周运动的速度可能大于地球的第一宇宙速度
C. 由题可知月球的平均密度
D. 嫦娥五号探测器在绕月球做匀速圆周运动的周期为
【答案】CD
【解析】A．发射速度大于第二宇宙速度就能脱离地球束缚，飞到太阳系成为太阳的卫星，而嫦娥五号还是在地月系内运动，故其发射速度大于地球的第一宇宙速度而小于第二宇宙速度，故A错误；
B．根据万有引力提供卫星做匀速圆周运动的向心力，有
可得星球的第一宇宙速度为
因，，则月球的第一宇宙速度小于地球的第一宇宙速度，而嫦娥五号的运行速度小于月球的第一宇宙速度，故嫦娥五号探测器绕月球做匀速圆周运动的速度一定小于地球的第一宇宙速度，故B错误；
C．对月表的物体，有
联立解得
故C正确；
D．对嫦娥五号做匀速圆周运动，有
联立可得嫦娥五号的周期为
故D正确。
故选CD。
二、实验题（共14分，每空2分）
11. 小明同学在“探究平抛运动规律”的实验中：
（1）除了平板、小球、弧形斜槽、铅笔、图钉之外，还需要下列的两项器材是________。
A. 重垂线B. 秒表C. 坐标纸D. 天平
（2）在实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法画出小球做平抛运动的轨迹。为了能较准确地描绘运动轨迹，
①通过调节使斜槽的末端保持水平；
②每次释放小球的位置必须______（选填“相同”或“不同”）；
③每次必须由______释放小球（选填“运动”或“静止”）；
④小球运动时不应与木板上的白纸相接触；
⑤将球的位置记录在纸上后，取下纸，将点连成平滑曲线。
（3）在实验时，小明同学用坐标纸记录了运动轨迹（图）其中小方格的边长为L。若小球在平抛运动途中的几个位置如图中a、b、c、d所示，则小球平抛的初速度的计算式为________（用L、g表示）。
【答案】（1）AC （2） ②. 相同 ③. 静止 （3）
【解析】
【小问1详解】
A．需要用重垂线矫正竖直方向，故A正确；
B．实验利用了分运动的等时性原理，则不需要秒表，故B错误；
C．需要用坐标纸画轨迹和测长度，故C正确；
D．研究平抛运动在竖直和水平方向上的分运动，不需要质量和力，则不需要天平，故D错误。
故选AC。
【小问2详解】
为了保证小球做平抛运动初速度相等，每次释放小球必须由相同位置静止释放；
【小问3详解】
竖直方向上，根据逐差法有
水平方向有
联立解得
12. 用如图所示的装置可以探究做匀速圆周运动的物体需要的向心力的大小与哪些因素有关。
（1）本实验采用的科学方法是_____
A.控制变量法 B.累积法 C.微元法 D.放大法
（2）图示情景正在探究的是_____
A.向心力的大小与半径的关系 B.向心力的大小与线速度大小的关系
C.向心力的大小与角速度大小的关系 D.向心力的大小与物体质量的关系
（3）通过本实验可以得到的结果是_____
A.在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度成正比
B.在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与线速度的大小成正比
C.在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比
D.在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成反比。
【答案】（1） A （2）D （3）C
【解析】（1）在探究“向心力的大小与哪些因素有关”的实验中，需要保证某些物理量不变（例如：钢球的质量及钢球做圆周运动的半径），从而便于研究其中两个物理量之间（例如：向心力及钢球做圆周运动的角速度）的关系，这种研究方法在物理中称为控制变量法。
故选A。
（2）从图中可以看出，两边圆盘是通过皮带连接转动的，则边缘线速度v相等，皮带连接的两个轮子半径相等，则角速度ω相等，两个球做圆周运动的半径r也相同，两个球其中一个是铝球，另一个是钢球，说明两个球的质量不一样，可知图示情景正在探究的是向心力的大小与物体质量的关系。
故选D。
（3）A．由公式可得，在质量和半径一定情况下，向心力大小与角速度的二次方成正比。故A错误；
B．在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与线速度二次方的大小成正比，故B错误；
C．由公式可得，在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比，故C正确；
D．由公式可得，在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成正比，故D错误。
故选C。
三、计算题（共40分）
13. 刀削面是西北人喜欢面食之一，全凭刀削得名。如图所示，将一锅水烧开，拿一块面团放在锅旁边较高处，用刀飞快地削下一片片很薄的面片，面片便水平飞向锅中，假定面团到锅的上沿的竖直距离为0.8m，到锅上沿最近的水平距离为0.8m，锅的直径为0.4m。已知重力加速度g取10m/s2，不计空气阻力，面片可视作质点。求：
(1)面片落到锅中所用时间；
(2)若保证削出的面片落入锅中，面片的水平初速度应满足什么条件。
【答案】（1）0.4s；（2）
【解析】（1）面片落到锅中所用时间
代入数据
（2）平抛的水平位移
因锅的直径为0.4m，若保证削出的面片落入锅中，面片水平位移应满足
所以，初速度的范围为
14. “天问一号”发射成功，为人类登陆火星迈出了坚实的一步。假设某载人飞行器先在贴近火星表面的轨道做周期为T的匀速圆周运动，然后成功登陆火星，已知火星半径为R，引力常量为G，求：
（1）火星的质量M；
（2）宇航员在火星表面以初速度竖直向上跳起最大高度h（不计阻力）。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）由万有引力提供向心力，有
解得火星的质量
（2）由
可得
15. 一个光滑的圆锥体固定在水平桌面，其轴线沿竖直方向，母线与轴线之间的夹角，如图所示。一条长度为L的绳（质量不计），一端固定在圆锥体的顶点O处，另一端系着一个质量为m的小球（可视为质点）。小球以角速度绕圆锥体的轴线做水平匀速圆周运动，重力加速度为g。（；）求：
（1）当角速度为某一定值时，小球与圆锥面的相互作用力恰好为零，求此状态的角速度大小；
（2）当角速度时，绳对小球的拉力大小；
（3）当角速度时，绳对小球的拉力大小。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）当小球与圆锥面的相互作用力恰好为零时，绳对小球的拉力和小球的重力的合力提供向心力，设此时小球的角速度为，根据力的合成以及牛顿第二定律有
解得

此时的线速度为
（2）当时，小球所受圆锥体的弹力，对小球受力分析如图1所示。在竖直方向上根据平衡条件有
在水平方向上根据牛顿第二定律有
解得
（3）当时，小球将离开圆锥体表面，设此时轻绳与竖直方向的夹角为α，对小球受力分析如图2所示。同（2）理有
解得