广东省深圳市名校联考2023-2024学年高一下学期4月期中物理试卷(解析版)

这是一份广东省深圳市名校联考2023-2024学年高一下学期4月期中物理试卷(解析版)，共16页。试卷主要包含了本卷命题范围等内容，欢迎下载使用。
考生注意：
1．本试卷满分100分，考试时间75分钟。
2．答题前，考生务必用直径0.5毫米黑色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚。
3．考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。
4．本卷命题范围：新人教必修第二册第五章至第七章。
一、选择题（本题共12小题，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1~8题只有一项符合题目要求，每小题3分，第9~12题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）
1. 科学的发展离不开科学家的不断探索。关于科学家的贡献，下列说法正确的是（ ）
A. 卡文迪什首次通过实验测出了引力常量
B. 牛顿根据万有引力定律测出了地球的质量
C. 开普勒总结了行星运动的规律，并指出这是万有引力作用的结果
D. 伽利略提出了惯性概念，卫星保持匀速率做圆周运动的性质就是惯性
【答案】A
【解析】AB．卡文迪什首次通过实验测出了引力常量，同时根据万有引力定律，测出了地球的质量，故A正确，B错误；
C．开普勒总结了行星运动的规律，并未发现万有引力定律，故C错误；
D．伽利略根据小球在斜面上运动的实验，提出惯性的概念，但匀速圆周运动是变速运动，卫星保持匀速率做圆周运动的性质不是惯性，故D错误。
故选A。
2. 如图所示为模拟过山车，小球安全通过轨道内侧最高点，则小球通过最高点时（ ）
A. 受重力和向心力
B. 重力和弹力提供向心力
C. 受重力、弹力和向心力
D. 受竖直向上的离心力作用
【答案】B
【解析】向心力是效果力，可以是几个力的合力也可以是某个力的分力，不是物体受到的力；也不存在所谓的离心力的说法，所以小球通过最高点时重力和弹力提供向心力。
故选B。
3. 甲、乙两个质点间的万有引力大小为，若甲质点的质量不变，乙质点的质量增大为原来的4倍，同时它们间的距离减为原来的，则甲、乙两个质点间的万有引力大小将变为（ ）
A. B. C. 3FD. 9F
【答案】D
【解析】ABCD．由万有引力定律得
，
解得
故ABC错误，D正确。
故选D。
4. 如图所示，一块橡皮用细线悬挂于O点，现用一支铅笔贴着细线的左侧水平向右以速度匀速移动，运动过程中保持铅笔的高度不变，悬挂橡皮的那段细线始终保持竖直。当细线与竖直方向夹角为时，橡皮的速度大小为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】将铅笔与绳子接触的点的速度分解为沿绳方向和垂直于绳方向，如图所示
则沿绳子方向上的分速度为
则橡皮在竖直方向上的速度大小为
合速度大小为
故选A。
5. 如图所示为某同学对着竖直墙面练习投篮，在同一高度的A、B两点先后将球斜向上投出，篮球均能垂直打在竖直墙上的同一点P点，不计空气阻力。关于篮球投出后在空中的运动，下列说法正确的是（ ）
A. A点投出在空中的运动时间长
B. B点投出在空中运动的时间长
C. B点投出打到P点的速度大
D. A、B两点投出打到P点的速度大小无法比较
【答案】C
【解析】AB．篮球在空中的运动时间由竖直方向的高度差决定，根据，可知点、点投出的篮球在空中的运动时间相等，故AB错误；
CD．由逆向思维可知，从点出来的篮球做平抛运动，根据
可知，水平位移越大初速度越大，则点投出打到点的速度大，故C正确，D错误。
故选C。
6. 如图所示，剪刀在使用过程中，剪刀上的A、B两点绕O点转动的角速度分别为ωA和ωB，线速度大小分别为vA和vB，则（ ）
A. ωA=ωB，vAvB
C. ωAωB，vA=vB
【答案】B
【解析】剪刀上的A、B两点绕O点转动，则角速度相等，即
ωA=ωB
根据
因为
rA>rB
可知
vA>vB
故选B。
7. 长为L的悬线固定在O点，在O点正下方处有一钉子B，把悬线另一端的小球拉到跟悬点在同一水平面上无初速度释放，小球到悬点正下方时悬线碰到钉子，则小球的（ ）
A. 线速度突然增大B. 角速度突然减小
C. 向心力突然增大D. 悬线拉力突然减小
【答案】C
【解析】A．碰到钉子瞬间，线速度不突变，所以线速度不变，故A错误；
B．碰到钉子瞬间，圆周运动半径减小，根据
可知角速度突然增大，故B错误；
C．碰到钉子瞬间，圆周运动半径减小，根据
可知向心力增大，故C正确；
D．根据牛顿第二定律
小球重力不变，向心力增大，悬线拉力增大，故D错误。
故选C。
8. 生活中的很多现象往往都可从物理的角度进行解释。在下面的四幅图中，甲图展示的是正在脱水的衣物，乙图展示的是火车正在水平面内转弯，丙图展示的是儿童正在荡秋千，丁图展示的是摩托车骑于正在球形铁笼竖直面内沿内壁进行“飞车走壁”表演。下列对四幅图中有关现象的说法正确的是（ ）
A. 甲图衣物中的水分因受到离心力的作用而被甩出
B. 乙图中外轨高于内轨，但是火车的轮缘可能对外轨产生侧向挤压
C. 丙图中秋千摆至最低点时，儿童处于失重状态
D. 丁图中在竖直面内做圆周运动的麾托车，在最高点时的速度可以为零
【答案】B
【解析】A．甲图脱水桶的脱水原理是：当水滴的附着力小于需要的向心力时，水滴做离心运动，从而沿切线方向甩出，水滴并非受到离心力的作用，故A错误；
B．乙图中只要火车的速度满足规定的速度时，火车的轮缘对内轨和外轨均无侧向作用力，当火车的速度超过规定的速度时，火车有做离心运动的趋势，此时火车的轮缘就会对外轨产生侧向挤压，故B正确；
C．丙图中秋千从高处摆至最低点时，加速度向上，则儿童一定处于超重状态，故C错误；
D．丁图中在竖直面内做圆周运动的摩托车，在最高点时的最小速度满足
即
即速度一定不为零，故D错误。
故选B。
9. 下列关于三种宇宙速度的说法正确的是（ ）
A. 第一宇宙速度是人造卫星绕地球做匀速圆周运动最大运行速度
B. 第一宇宙速度，第二宇宙速度，则人造卫星绕地球在圆轨道上运行时的速度大于等于，小于
C. 第二宇宙速度是使物体可以挣脱地球引力束缚，成为绕太阳运行的小行星的最小发射速度
D. 我国发射的“天问一号”火星探测器，其发射速度大于第三宇宙速度
【答案】AC
【解析】A．第一宇宙速度是人造卫星绕地球做匀速圆周运动的最大运行速度，故A正确；
B．第一宇宙速度，第二宇宙速度，则人造卫星发射时的速度大于等于，小于，故B错误；
C．第二宇宙速度是使物体可以挣脱地球引力束缚，成为绕太阳运行的小行星的最小发射速度，故C正确；
D．我国发射的“天问一号”火星探测器，其发射速度大于第二宇宙速度，小于第三宇宙速度，故D错误。
故选AC。
10. 小船过河，河宽300m，水流速度为4m/s，船在静水中的速度为3m/s，下列说法错误的是（ ）
A. 船不可能到达正对岸
B. 船的最短过河时间为100s
C. 船头指向正对岸过河到达对岸过程，船的运动轨迹为曲线
D. 船头指向正对岸过河到达对岸，船到达正对岸下游400m处
【答案】C
【解析】A．由于船速小于水速，不管船头朝哪，都不可能到达正对岸，A正确，不符合题意；
B．船头垂直河岸，过河时间最短，为
B正确，不符合题意；
C．船头指向正对岸过河到达对岸的过程，合速度保持不变，故船的运动轨迹为直线，C错误，符合题意；
D．船头指向正对岸过河到达对岸，渡河时间为100s，可得
故船到达正对岸下游400m处，D正确，不符合题意
故选C。
11. 有一个质量为2kg的质点在平面内运动，在x方向的速度—时间图像和y方向的位移—时间图像分别如图甲、乙所示。已知时质点在坐标原点上，关于该质点的运动，下列说法正确的是（ ）
甲 乙
A. 时，质点的速度大小为7m/s
B. 质点所受的合外力大小为3N
C. 在0~2s内，质点速度变化量大小为4m/s
D. 质点的运动轨迹是一条曲线
【答案】CD
【解析】A．时质点在方向的初速度，在方向的初速度
合速度
故A错误；
B．在方向的加速度大小为
质点的合力
故B错误；
C．质点在0~2s时间内速度的变化量大小为
故C正确；
D．质点在方向上做匀加速直线运动，在方向上做匀速直线运动，所以质点做匀变速曲线运动，故D正确。
故选CD。
12. 如图所示，一长为r的轻杆一端固定一质量为m的小球，以另一端O为圆心，使小球在竖直面内做圆周运动。以下说法正确的是（ ）
A. 小球过最高点时，杆对球的作用力可能为零
B. 小球恰能过最高点时的速度为
C. 小球过最低点时，杆对球的作用力一定竖直向下
D. 小球恰能过最高点时的速度为0
【答案】AD
【解析】A．当小球通过最高点的速度为 时，设杆对球的力为F，则
解得杆对球的作用力为零， A正确；
BD．小球在最高点，由重力和杆对球的作用力提供向心力，若杆对球的支持力
根据
可知小球的速度为零，所以小球过最高点的最小速度是零，B错误D正确；
C．在最低点，球受到重力和杆的拉力，其合力提供向心力，故杆对球的作用力一定竖直向上，C错误。
故选AD。
二、实验题（本题共2小题，共16分）
13. 用如图所示的实验装置探究影响向心力大小的因素。已知长槽上的挡板B到转轴的距离是挡板A的2倍，长槽上的挡板A和短槽上的挡板C到各自转轴的距离相等，转动手柄使长槽和短槽分别随塔轮匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动。挡板对球的支持力提供了向心力，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，根据标尺上的等分格可以粗略估算出两个球所受向心力的比值。
（1）本实验所采用的实验探究方法是______。
（2）探究向心力和角速度的关系时，应将皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上，将质量相同的两个小球各自放在挡板______处。（选填“A和B”或“A和C”或“B和C”）
（3）皮带套左右两个塔轮的半径分别为，某次实验使，则A、C两处的角速度之比为______。
【答案】（1）控制变量法 （2）A和C （3）1:3
【解析】（1）实验装置是为了探究影响向心力大小的因素，因此实验所采用的实验探究方法是控制变量法。
（2）探究向心力和角速度的关系时，应控制圆周运动的半径不变，即应将皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上，将质量相同的两个小球各自放在挡板A和C处。
（3）皮带连接的边缘的线速度相等，根据
解得
14. 如图甲所示是“研究平抛运动”的实验装置，斜槽末端口N与小球Q离地面的高度均为H。实验时，当小球P从斜槽末端飞出与挡片相碰，立即断开电路使电磁铁释放小球Q，发现两小球同时落地，改变H大小，重复实验，P、Q仍同时落地。
（1）关于实验条件，下列说法正确的有_______
A. 斜槽轨道必须光滑
B. 斜槽轨道末段N端必须水平
C. 小球P可以从斜槽上不同的位置无初速度释放
D. 小球P每次必须从斜槽上相同的位置无初速度释放
（2）该实验结果可表明_______
A. 小球P在水平方向的分运动是自由落体运动
B. 小球P在水平方向的分运动是匀速直线运动
C. 小球P在竖直方向的分运动是匀速直线运动
D. 小球P在竖直方向的分运动是自由落体运动
（3）某同学记录了小球P运动过程中经过A、B、C三点，取A点为坐标原点，建立了如图乙所示的坐标系，各点坐标值图中已示出，重力加速度g取，则小球P从A运动到C的时间为_______s，小球P平抛的初速度大小为_______s，小球P经过B点时的速度大小为_______。
【答案】（1）BC （2）D
（3） 0.4 3 5
【解析】
【小问1详解】
A．斜槽轨道是否光滑，对实验没有影响，不需要光滑，故A错误；
B．为使小球从斜槽末端飞出时初速度沿水平方向，斜槽轨道末段端必须水平，故B正确；
CD．这个实验只验证小球做平抛运动在竖直方向是自由落体运动，与水平方向无关，所以不需要每次实验小球P离开水平槽时初速度相同，小球P可以从斜槽上不同的位置无初速度释放，故C正确，D错误。
故选BC。
【小问2详解】
AB．本实验，无法验证小球P在水平方向的分运动，故AB错误；
CD．该实验结果可表明：小球P在竖直方向的分运动与小球Q的运动相同，即自由落体运动，故C错误，D正确。
故选D。
【小问3详解】
由图乙可知，中相邻两点间水平距离相等，所以运动时间相等，设均为，根据运动学公式有
解得
则小球P从A运动到C的时间为
小球P平抛的初速度大小为
[3]小球P经过B点时竖直方向上的速度大小为
则小球P经过B点的速度大小为
三、计算题（本题共3小题，共36分。作答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
15. 一物体在地面上受到的重力大小为，现把物体放在以加速度为竖直向上做匀加速直线运动的火箭中，取地面重力加速度大小，地球半径，求当物体对火箭的压力为时。
（1）物体受到的万有引力的大小F；
（2）火箭离地面的高度h。
【答案】（1）；（2）
【解析】解：（1）设物体的质量为m、加速度为a，物体对火箭的压力为，火箭对物体的支持力为，则
解得
（2）设当物体对火箭的压力为时，地球的质量为M，引力常量为G
解得
16. 风洞是研究空气动力学的实验设备。如图所示，将刚性杆水平固定在风洞内距地面高度处，杆上套一可沿杆滑动、质量为的小球，将小球所受的风力调节为方向水平向左、大小为，小球以大小为的初速度向右离开杆端。假设小球所受风力不变，重力加速度g取，求：
（1）小球在空中运动的时间；
（2）小球落地时的水平位移大小；
（3）小球落地时的速度。
【答案】（1）；（2）；（3），水平方向的夹角的正切值为2
【解析】（1）小球在竖直方向做自由落体运动，有
解得
（2）小球在水平方向，由牛顿第二定律有
小球落地时的水平位移大小为
（3）小球落地前瞬间，竖直分速度大小为
水平分速度大小为
小球落地时的速度大小为
设落地速度方向与水平方向的夹角为，则有
17. 如图所示，一个半径为的圆盘浮在水面上．圆盘表面保持水平且与水平道路AB的高度差为，C、D为圆盘直径边缘的两点。某时刻将小球以一定的初速度从B点水平向右抛出，初速度方向与圆盘直径CD在同一竖直平面内，重力加速度g取，不计空气阻力，小球可看做质点。求：
（1）若，小球恰好能落到圆盘的C点，则B点与圆盘左边缘C点的水平距离x；
（2）若小球正好落在圆盘圆心O处．则小球落到O处的速度；
（3）若小球从B点水平抛出的同时，圆盘绕过其圆心O的竖直轴以角速度ω匀速转动，要使小球能落到D点，则圆盘转动的角速度ω。
【答案】（1）；（2），与水平方向的夹角为；（3）
【解析】（1）小球从点抛出后做平抛运动，竖直方向上有
解得
点与圆盘左边缘点的水平距离为
（2）小球刚好落在圆盘的圆心处，水平方向有
解得
竖直方向有
则小球落到处的速度大小为
设速度方向与水平方向夹角为，则
解得
（3）圆盘做匀速圆周运动的周期为
要使小球落到点，有
联立解得