浙江省台州市六校联盟2023-2024学年高一下学期4月期中物理试题 含解析

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考生须知：
1.本试题卷分选择题和非选择题两部分。全卷共5页，满分100分，考试时间90分钟。
2.考生答题前，务必将自己的姓名、准考证号用黑色字迹的签字笔或钢笔填写在答题纸上。
3.可能用到的相关参数：g=10m/s2
选择题部分
一、选择题I（本题共13小题，每小题3分，共39分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分）
1. 关于匀速圆周运动，下列说法正确的是（ ）
A. 向心加速度保持不变
B. 线速度的大小保持不变
C. 角速度大小不断变化
D. 线速度和角速度都保持不变
【答案】B
【解析】
【详解】A．物体做匀速圆周运动，向心加速度的大小不变，方向总是指向圆心，即方向时刻发生变化，故A错误；
B．物体做匀速圆周运动，线速度的大小保持不变，故B正确；
C．物体做匀速圆周运动，角速度大小保持不变，故C错误；
D．物体做匀速圆周运动，线速度的大小不变，线速度方向时刻发生变化，角速度保持不变，故D错误。
故选B。
2. 关于功和功率，以下说法中正确的是（ ）
A. 汽车的最大行驶速度只由汽车的额定功率决定
B. 据可知，机器做功越多，其功率就越大
C. 一个力对物体做了负功，则说明这个力阻碍物体的运动
D. 只要物体受力的同时又发生了位移，则一定有力对物体做功
【答案】C
【解析】
【详解】A．当牵引力等于阻力时，汽车的速度最大，则有
可知汽车的最大行驶速度由汽车的额定功率和阻力决定，故A错误；
B．功率的定义式为
功率与做功的多少和所用时间没有直接关系，所以机器做功越多，其功率不一定越大，故B错误；
C．一个力对物体做了负功，则说明这个力阻碍物体的运动，故C正确；
D．物体受力的同时又发生了位移，如果力的方向与位移方向垂直，则力对物体不做功，故D错误。
故选C。
3. 如图所示，照片中的汽车在水平高速公路上做匀速圆周运动，则运动的汽车（ ）
A. 所受的合力可能为零
B. 只受重力和地面支持力作用
C. 所需的向心力由摩擦力提供
D. 所需的向心力由重力和支持力的合力提供
【答案】C
【解析】
【详解】汽车做匀速圆周运动，所受合力提供向心力，合力不可能为零，且重力和支持力都在竖直方向，这两个力的合力为零，不可能提供向心力，所以汽车一定受到水平方向的摩擦力作用，且由摩擦力提供向心力，综上所述可知ABD错误，C正确。
故选C。
4. 关于物理学家所做科学贡献的叙述，下列说法错误的是（ ）
A. 哥白尼提出“日心说”，揭开了近代自然科学革命的序幕
B. 开普勒研究第谷行星的观测记录，最后总结出了行星运动三大定律
C. 卡文迪许利用扭秤装置和科学放大思想，比较准确地测出了引力常量
D. 伽利略通过万有引力定律计算得出太阳系中在天王星外还存在着距离太阳更远的海王星
【答案】D
【解析】
【详解】A．哥白尼提出“日心说”，揭开了近代自然科学革命的序幕，故A正确，不满足题意要求；
B．开普勒研究第谷行星的观测记录，最后总结出了行星运动三大定律，故B正确，不满足题意要求；
C．卡文迪许利用扭秤装置和科学放大思想，比较准确地测出了引力常量，故C正确，不满足题意要求；
D．英国青年数学家亚当斯与法国数学家勒威耶分别独立地通过万有引力定律计算得出了太阳系中在天王星外还存在着距离太阳更远的海王星，故D错误，满足题意要求。
故选D。
5. 如图所示，A、B为某小区门口自动升降杆上的两点，A在杆的顶端处，B在杆的中点“STOP”处。杆从水平位置匀速转至竖直位置的过程中，下列判断正确的是（ ）
A. A、B两点角速度大小之比为2∶1
B. A、B两点线速度大小之比为2∶1
C. A、B两点向心加速度大小之比为4∶1
D. A、B两点转速之比为1∶1
【答案】BD
【解析】
【详解】AD．因为自动升降杆上的A、B两点是同轴转动，所以A、B 两点的角速度是相等的，转速也相等，故A错误，D正确；
B．由角速度与线速度关系式v=ωr，可知角速度相等时线速度之比等于半径之比，即A、B 两点线速度大小之比，故B正确；
C．由向心加速度公式a=ω2r，可知角速度相等时向心加速度之比等于半径之比，所以A、B 两点向心加速度大小之比为，故C错误。
故选BD。
6. 以下说法正确的是（ ）
A. 经典力学理论普遍适用，大到天体，小到微观粒子均适用
B. 在相对论中，运动物体的长度与物体运动状态无关
C. 经典力学理论有一定的局限性，适用于宏观低速运动物体
D 相对论与量子力学否定了经典力学理论
【答案】C
【解析】
【详解】AC．经典力学理论有一定的局限性，适用于宏观低速运动物体，不适用于微观粒子和高速运动的物体，故A错误，C正确；
B．在相对论中，运动物体的长度与物体运动状态有关；沿运动方向，物体的长度相对于静止时变短，故B错误；
D．相对论与量子力学并没有否定经典力学理论，经典力学理论是相对论在低速情况下和量子力学在宏观世界中的特殊情形，故D错误。
故选C。
7. 关于万有引力定律，下列说法中正确的是（ ）
A. 行星与太阳各自受到对方引力的大小并不相等
B. 牛顿通过“月—地检验”发现地面物体、月球所受地球引力都遵从同样的规律
C. 由可知两物体间距离r减小时，它们之间的引力增大，距离r趋于零时，万有引力无限大
D. 引力常量G值大小与中心天体选择有关
【答案】B
【解析】
【详解】A．行星与太阳各自受到对方引力是一对相互作用力，大小相等，故A错误；
B．牛顿通过“月—地检验”发现地面物体、月球所受地球引力都遵从同样的规律，故B正确；
C．距离r趋于零时，万有引力定律表达式不再成立，不能得到万有引力无限大的结论，故C错误；
D．引力常量G值大小与中心天体选择无关，故D错误。
故选B。
8. 汽车发动机的转动通过变速箱中的齿轮传递到车轮上，转速比可以通过变速杆来改变，将变速杆推至不同挡位，可获得不同的运行速度，从“1”~“5”挡速度增大。发动机输出功率不能无限制地增大，所以汽车上坡时必须“换档”，如图所示。有关汽车上坡“换档”动作，下列说法正确的是（ ）
A. 换高速5档，减小牵引力
B. 换高速5档，增大牵引力
C. 换低速1档，减小牵引力
D. 换低速1档，增大牵引力
【答案】D
【解析】
【详解】根据
可知，在功率一定的情况下，当速度减小时，汽车的牵引力就会增大，此时更容易上坡；故换低速1档，增大牵引力。
故选D。
9. 如图所示，八大行星沿椭圆轨道绕太阳公转，下列说法中正确的是（ ）
A. 土星比地球的公转周期小
B. 火星绕太阳运行过程中，速率不变
C. 太阳处在八大行星的椭圆轨道的一个公共焦点上
D. 地球和土星分别与太阳的连线在相同时间内扫过的面积相等
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据开普勒第三定律可得
由于土星的轨道半长轴大于地球的轨道半长轴，则土星比地球的公转周期大，故A错误；
B．由于火星绕太阳的运行轨道为椭圆，运行过程中，速率发生变化，故B错误；
C．根据开普勒第一定律可知，太阳处在八大行星的椭圆轨道的一个公共焦点上，故C正确；
D．根据开普勒第二定律可知，同一行星与太阳的连线在相同时间内扫过的面积相等，但地球和土星分别与太阳的连线在相同时间内扫过的面积不相等，故D错误。
故选C。
10. 某同学用300N的力将质量为0.46kg的足球踢出，足球以10m/s的初速度沿水平草坪滚出60m后静止，则足球在水平草坪上滚动过程中阻力做的功是（ ）
A. 23JB. 18000JC. 23JD. 18000J
【答案】A
【解析】
【详解】根据动能定理可知，足球在水平草坪上滚动过程中阻力做的功为
故选A。
11. 一个0.1kg的球从1.8m的高A处落到地上又弹回到的1m高度的B处，选B处为参考面（g=10m/s2）下列说法正确的是（ ）
A. 整个过程重力做功为1.8J
B. 整个过程重力做了0.8J
C. 物体的重力势能减少了0.8J
D. 物体落地面时的重力势能为0
【答案】C
【解析】
【详解】ABC．整个过程重力做功为
根据
可知物体的重力势能减少了，故AB错误，C正确；
D．选B处为参考面，则物体落地面时的重力势能为
故D错误。
故选C。
12. 若地球是半径为R的均匀球体，质量为m的近地卫星A受到地球的万有引力大小为F。距离地面高度为2R的卫星B的质量为160m，同步卫星C轨道半径为6R。卫星均绕地球做匀速圆周运动，不计卫星之间的万有引力，下列判断正确的是（ ）
A. 卫星A线速度大于7.9km/s
B. 卫星B的角速度小于卫星C的角速度
C. 卫星B受到的万有引力大小为10F
D. 卫星A的加速度大于卫星B的加速度
【答案】D
【解析】
【详解】A．地球第一宇宙速度是卫星绕地球做匀速圆周运动的最大线速度，等于近地卫星的线速度，即卫星A线速度等于7.9km/s，故A错误；
B．由万有引力提供向心力可得
可得
由于卫星B的轨道半径小于卫星C的轨道半径，则卫星B的角速度大于卫星C的角速度，故B错误；
C．近地卫星A受到地球的万有引力大小为
卫星B受到的万有引力大小为
联立可得
故C错误；
D．根据牛顿第二定律可得
可得
由于卫星A的轨道半径小于卫星B的轨道半径，则卫星A的加速度大于卫星B的加速度，故D正确。
故选D。
13. 如图所示，下列关于生活中圆周运动的实例分析，说法正确的是（ ）
A. 图1汽车通过凹形桥的最低点时，汽车处于失重状态
B. 图2“水流星”匀速转动过程中，在竖直最高点处绳子的拉力可能等于0
C. 图3铁路转弯处，通常要求外轨比内轨高，目的是利用轮缘与外轨的侧压力助火车转弯
D. 图4脱水桶脱水时，转速越大，衣服受到的摩擦力也越大
【答案】B
【解析】
【详解】A．图1汽车通过凹形桥的最低点时，加速度方向向上，处于超重状态，故A错误；
B．图2“水流星”匀速转动过程中，在竖直最高点处，当重力刚好提供向心力时，绳子拉力为0，故B正确；
C．图3铁路转弯处，通常要求外轨比内轨高，目的是利用重力和支持力的合力提供向心力，从而减轻轮缘对轨道的挤压，故C错误；
D．图4脱水桶脱水时，桶壁对衣物的摩擦力等于衣物的重力，不会随着转速的增大而增大，故D错误。
故选B。
二、选择题II（本题共3小题，每小题4分，共12分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）
14. 如图所示的四种情形中，利用离心现象的是（ ）

A. 甲图火车转弯时，不得超速通过
B. 乙图民间艺人在制作棉花糖
C. 丙图仪器通过高速旋转分离血液成分
D. 丁图洗衣机甩干时内筒在高速旋转
【答案】BCD
【解析】
【详解】A．火车转弯时，要按规定速度行驶，不得超速通过，这是为了防止火车做离心运动，故A错误；
B．制作“棉花糖”的过程中，糖熔化后被甩出，做离心运动，是利用了离心现象，故B正确；
C．通过高速旋转分离血液成分，是利用了离心现象，故C正确；
D．洗衣机脱水利用了水在高速旋转，附着力小于所需向心力时做离心运动，是利用了离心现象，故D正确。
故选BCD。
15. 嫦娥五号是中国探月工程第六次任务，标志着探月工程“绕、落，回”三步走的圆满完成。如图所示为“嫦娥五号”着陆月球前部分轨道的简化示意图：I是地月转移轨道。II、III是绕月球运行的椭圆轨道，IV是绕月球运行的圆形轨道。P，Q分别为椭圆轨道II的远月点和近月点。下列说法正确的是（ ）
A. 嫦娥五号由I轨道进入II轨道，需要在P处向后喷气加速
B. 嫦娥五号在椭圆轨道II上运行时，经过P点时的速度小于经过Q点时的速度
C. 嫦娥五号在II轨道上经过Q点的加速度等于IV轨道上稳定运行时经过Q点的加速度
D. 嫦娥五号在地面发射速度大于第二宇宙速度11.2km/s
【答案】BC
【解析】
【详解】A．卫星从高轨道变轨到低轨道，需要在变轨处点火减速，则嫦娥五号由I轨道进入II轨道，需要在P处向前喷气减速，故A错误；
B．根据开普勒第二定律可知，嫦娥五号在椭圆轨道II上运行时，经过P点（远月点）时的速度小于经过Q点（近月点）时的速度，故B正确；
C．根据牛顿第二定律可得
可得
可知嫦娥五号在II轨道上经过Q点的加速度等于IV轨道上稳定运行时经过Q点的加速度，故C正确；
D．嫦娥五号并没有脱离地球的约束，所以嫦娥五号在地面发射速度小于第二宇宙速度11.2km/s，故D错误。
故选BC。
16. 人们用滑道从高处向低处运送货物。如图所示，可看作质点的货物从四分之一圆弧滑道顶端P点静止释放，沿滑道运动到圆弧末端Q点时速度大小为6m/s。已知货物质量为20kg，滑道高度h为4m，且过Q点的切线水平，重力加速度取10m/s2。关于货物从P点运动到Q点的过程，下列说法正确的有（ ）
A. 重力做的功为800J
B. 克服阻力做的功为440J
C. 释放后过P点时向心加速度大小为10m/s2
D. 经过Q点时货物对轨道的压力大小为380N
【答案】ABD
【解析】
【详解】A．重力做的功为
故A正确；
B．下滑过程根据动能定理可得
代入数据解得，克服阻力做的功为
故B正确；
C．经过P点时速度为零，则向心加速度大小为零，故C错误；
D．经过点时，根据牛顿第二定律可得
解得货物受到的支持力大小为
根据牛顿第三定律可知，货物对轨道的压力大小为，故D正确。
故选ABD。
非选择题部分
三、非选择题（本题共5小题；其中第17小题12分，第18小题8分，第19小题9分，第20小题9分，第21小题11分；共49分）
实验题
17. 如图所示为向心力演示装置，匀速转动手柄1，可以使变速塔轮2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动，槽内的小球也随着做匀速圆周运动。使小球做匀速圆周运动的向心力由横臂6的挡板（即挡板A、B、C）对小球的压力提供。球对挡板的反作用力，通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒7下降，从而露出标尺8。根据标尺8上露出的红白相间等分标记，可以粗略计算出两个球所受向心力的比值。利用此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。已知小球在挡板A、B、C处做圆周运动的轨迹半径之比为1∶2∶1。
（1）该同学采用的实验方法为 。
A 等效替代法B. 理想化模型法C. 控制变量法
（2）要探究向心力与轨道半径的关系时，把皮带套在左、右两个塔轮的半径相同的位置，把两个质量相同的小球分别放置在挡板___________位置（选填“AB”、“BC”或“AC”）
（3）把两个质量相同的小球分别放在挡板A和C位置，皮带套在左、右两个塔轮的半径之比为2∶1，则放在挡板A处的小球与C处的小球角速度大小之比为___________。
（4）把两个质量相同的小球分别放在挡板B和C位置，皮带套在左、右两边塔轮的半径之比为3∶1，则转动时左、右标尺上露出的红白相间的等分格数之比约为___________。
（5）你认为本实验中产生误差的原因有：____________________________________（写出一条即可）
（6）为了更精确探究F与ω的关系，该同学再用如图所示接有传感器的向心力实验器来进行实验。力传感器可直接测量向心力的大小F，水平直杆的一端套一个滑块P，另一端固定一个宽度为d的挡光条，挡光条到竖直转轴的距离为r。某次旋转过程中挡光条经过光电门传感器，系统自动记录其挡光时间为，力传感器的示数为F，则角速度___________。
【答案】（1）C （2）BC
（3）
（4）
（5）①转动半径引起的误差、②质量测量误差引起的误差、③皮带打滑引起的误差、④弹簧测力套筒的读数引起的误差
（6）
【解析】
【小问1详解】
在探究向心力与轨道半径、质量、角速度的关系时，采用的实验方法控制变量法。
故选C
【小问2详解】
要探究向心力与轨道半径的关系时，应控制两小球的质量相等，做圆周运动的角速度相等，半径不相等；则把皮带套在左、右两个塔轮的半径相同的位置，把两个质量相同的小球分别放置在挡板BC位置。
【小问3详解】
由于左、右两个塔轮边缘的线速度大小相等，皮带套在左、右两个塔轮的半径之比为，根据
可知放在挡板A处的小球与C处的小球角速度大小之比为。
【小问4详解】
把两个质量相同的小球分别放在挡板B和C位置，则有
皮带套在左、右两边塔轮的半径之比为，则两小球的角速度之比为
则转动时左、右标尺上露出的红白相间的等分格数之比为
【小问5详解】
本实验中产生误差的原因有：①转动半径引起的误差、②质量测量误差引起的误差、③皮带打滑引起的误差、④弹簧测力套筒的读数引起的误差。
【小问6详解】
挡光条经过光电门时的线速度大小为
则角速度
18. 2022年2月19日，北京2022年冬奥会花样滑冰双人滑自由滑比赛在首都体育馆举行，中国选手隋文静/韩聪夺得双人滑冠军。如图所示是模拟韩聪（男）以自己为转动轴拉着隋文静（女）做匀速圆周运动的示意图，若韩聪的转速为，隋文静触地冰鞋的线速度为。求
（1）隋文静做圆周运动的角速度；
（2）隋文静触地冰鞋做圆周运动的半径；
（3）若他们手拉手绕他们连线上的某点做匀速圆周运动，已知男、女运动员触地冰鞋的线速度分别为和，则男、女运动员做圆周运动的半径之比为多少？
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）两人的角速度相同，转速相同，根据角速度与转速关系
（2）由公式
可得隋文静触地冰鞋做圆周运动的半径为
（3）他们各自做如图所示的圆周运动，他们的角速度相同，设男运动员做圆周运动的半径为，女运动员做圆周运动的半径为，根据
可得男、女运动员做圆周运动半径之比为
19. 我国计划2030年前实现登月开展科学探索，载人登月的初步方案是：采用两枚运载火箭分别将月面着陆器和载人飞船送至地月转移轨道。若载人飞船绕月球表面附近做匀速圆周运动的周期为，已知引力常量为，月球的半径为，忽略月球的自转。求：
（1）月球的质量；
（2）月球表面重力加速度的大小；
（3）月球第一宇宙速度的大小。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）设月球质量为，载人飞船做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力，有
解得
（2）根据
解得
（3）载人飞船绕月球表面附近做匀速圆周运动时的速度为月球的第一宇宙速度，则有
解得月球的第一宇宙速度为
20. 一辆新能源汽车在专用道上进行起步测试，通过车上装载的传感器记录了起步过程中速度随时间变化规律如图所示。已知OA段为直线，时汽车功率达到额定功率且此后功率保持不变，该车总质量为，所受到的阻力恒为，求：
（1）汽车在前5s内受到牵引力的大小F；
（2）汽车的额定功率；
（3）启动过程中汽车速度的最大值；

【答案】（1）6000N；（2）；（3）60m/s
【解析】
【详解】（1）汽车在前5s内做匀加速直线运动，结合图像，可得汽车加速度为
根据牛顿第二定律
解得
（2）汽车在5s时达到额定功率为，故汽车额定功率为
解得
（3）当速度最大时，汽车所受合外力为零，即有
此时汽车功率为额定功率，有
联立解得
【点睛】当汽车速度最大时，牵引力等于阻力。汽车运动过程中的功率按瞬时功率进行处理。
21. 如图所示，AB是倾角为37°的足够长的光滑倾斜轨道，底端B连接一段切线沿水平方向的微小圆弧，CD是以O为圆心，半径R=0.4m的光滑半圆轨道，半圆轨道CD与光滑倾斜轨道底端B之间留有间隙，DE段是长为L1=2m、滑动摩擦因数为μ的粗糙水平直轨道，FG是一宽度为L2=1.6m的壕沟，E、H两点高度差为h=0.8m。已知一质量为m=0.1kg的小球从AB段轨道的某处静止释放，小球恰好能沿CD圆弧轨道运动，小球运动过程中可以当作质点来处理，不计小球经过轨道衔接处的能量损失及空气阻力，g=10m/s2。求：
（1）小球经过C点时的速度：
（2）小球经过D点时对轨道的压力大小；
（3）若要求小球不掉入壕沟，则DE段轨道的滑动摩擦因数μ要满足什么条件。
【答案】（1）；（2）6N；（3）或
【解析】
【详解】（1）小球恰能沿CD圆弧运动，在C点由重力提供向心力，则有
得
（2）小球从C到D过程，根据动能定理可得
得到
在D点，由牛顿第二定律可得
得到
由牛顿第三定律可知，小球经过D点时对轨道的压力大小为。
（3）①小球到达E点时速度恰好减为零，由动能定理可得
解得
②小球到达E点后做平抛运动，恰好能够到达H点，竖直方向有
解得
由
可得
由动能定理可得
解得
综上所述，DE段轨道的滑动摩擦因数要满足或。