湖北省鄂东南省级示范高中教学改革联盟2023-2024学年高一下学期期中联考物理试卷

这是一份湖北省鄂东南省级示范高中教学改革联盟2023-2024学年高一下学期期中联考物理试卷，共16页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.生活中曲线运动随处可见。关于曲线运动，下列说法正确的是( )
A. 匀速圆周运动是一种匀速运动
B. 平抛运动是匀变速曲线运动，斜抛运动是变加速曲线运动
C. 速度方向有时与曲线上的某点相切，有时与曲线上某点的切线垂直
D. 物体所受合外力恒定时，可能做曲线运动
2.如图所示为A， B两质点在同一直线上运动的位移——时间图像。质点A的图像为直线，质点 B的图像为过原点的抛物线，两图像交点 C、D坐标如图所示，下列说法正确的是( )
A. t2时刻质点A第一次与质点B相遇
B. 质点B做曲线运动
C. t1∼t2时间内质点A的平均速度等于质点B的平均速度
D. t1∼t2时间内质点A的速度一直大于质点B的速度
3.如图所示，轻质弹簧固定在光滑斜面底端，弹簧轴线与斜面平行，将一物块从斜面顶端无初速度释放，物块从开始运动，到弹簧被压缩到最短的整个过程中，下列说法正确的是( )
A. 物块的速度先变大后变小
B. 物块的加速度先变大后交小
C. 该物块速度达到最大时，弹簧处于原长
D. 从刚接触弹簧到压缩弹簧至最短的过程中，该物块机械能守恒
4.2024年央视春晚舞蹈节目《锦鲤》华丽登场，舞者巧借威亚展现别样东方美，寓意鱼跃龙门好运连连。如图所示，图甲为吊威亚表演者的照片，图乙为其简化示意图，工作人员 A以速度v沿直线水平向左匀速拉轻绳，表演者 B在空中升起，则在此过程中( )
A. 表演者B匀速上升
B. 表演者B上升速度越来越小
C. 表演者B处于超重状态
D. 经过图示位置θ=30∘时， A与B的速度大小之比为 3:2
5.2024年2月21至25日，湖北中东部地区出现冻雨天气，冻雨落地成冰，在地面形成坚硬冰层，影响交通正常运行。为了方便出行，如甲图所示，志愿者们拿起锹、冰铲等工具在地上铲冰，保证道路畅通。现将在水平地面上铲起的冰块视为质点，其在空中所做的运动简化成斜抛运动，如乙图所示，设冰块刚被铲起时的速度为 v，经最高点时离地面的高度为 h。空气阻力不计，重力加速度为 g。则此冰块在空中运动过程，下列说法正确的是( )
A. 所用时间t= 2hgB. 水平位移大小x=2v0 2hg
C. 在最高点时速度大小为v0- 2ghD. 初速度的水平分量大小为 v02-2gh
6.北斗卫星导航系统是我国自行研制的全球卫星导航系统，由55颗卫是组成。如图所示，人造地球卫星A、B均做匀速圆周运动，卫星B为地球静止卫星，C为地球赤道表面随地球一起自转的物体。若某时刻A、B、C与地心O在同一平面内，且OA⊥AB，下列说法正确的是( )
A. 卫星B的线速度小于物体c的线速度
B. 卫星A、B的线速度之比为vAvB= 1csθ
C. 卫星A、B周期之比TATB= cs2θ
D. 物体C的向心加速度大于卫星A的向心加速度
7.小孩静止坐在竖直悬挂的秋千上，模型简化如图所示。大人用水平拉力 F把坐在秋千上的小孩从最低点拉到与竖直方向成θ角的位置，整个过程小孩与秋千始终相对静止。已知小孩和秋千的总质量为 m，悬挂点与秋千和小孩的重心距离为 L，重力加速度为 g，忽略空气阻力的作用，下列说法正确的是( )
A. 若大人用水平拉力F缓慢将坐在秋千的小孩拉到该位置，则在此过程中 F逐渐变小
B. 若大人用水平拉力F缓慢将坐在秋千的小孩拉到该位置，则在此过程中F做功为FLsinθ
C. 若大人用水平恒力F将坐在秋千的小孩拉到该位置，则在此过程中F做功为FLcsθ
D. 若大人用F=mg的水平恒力将坐在秋千的小孩拉到该位置，则小孩在该位置时的速度大小为 2gL(sinθ+csθ-1)
二、多选题：本大题共3小题，共12分。
8.关于功和能量的说法，下列说法正确的是( )
A. 做变速运动的物体机械能可能守恒
B. 动能不变的物体，一定处于平衡状态
C. 在有阻力的情况下，物体重力做功不等于重力势能的减少量
D. 合外力做功为零，物体的机械能不一定守恒
9.小鹏汽车是一家专注未来出行的科技公司，致力于探索科技，引领未来出行变革。若已知小鹏汽车旗下的 P7汽车质量为m，额定功率为P;当汽车在水平路面上行驶时受到的阻力为车对路面压力的k倍。若汽车从静止开始在水平路面上以恒定的加速度a启动，t1时刻恰好达到额定功率P，此后汽车以额定功率运动，t2时刻速度达到最大值vm，汽车的v-t图像如图所示，其中m、P、k、a、t2已知，重力加速度为g。下列说法正确的有( )
A. 该汽车匀加速运动持续时间t1=Pm(a+kg)a
B. 该汽车的最大速度为vm=Pkmg
C. 该汽车在0∼t2时间内位移为x=vm2t2
D. 该汽车在0∼t1时间内牵引力做功为W=P22m(a+kg)a
10.竖直平面内有一个固定的四分之一圆弧AB，OA为水平半径，现从圆心O处以不同的初速度水平抛出许多个相同质量的小球。小球可以看作质点，不计空气阻力，当小球落到圆弧上时( )
A. 小球速度的反向延长线不可能过OA的中点
B. 小球落在圆弧AB中点处时的动能最大
C. 小球动能最小的位置在圆弧AB中点的上方
D. 小球落到圆弧上时的动能从圆弧A点到B点先增大后减小
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.某同学用如图甲所示装置测量当地的重力加速度，器材如下：一端有挡板、长为 L的光滑木板，一把刻度尺，一个质量为 m的重物，一劲度系数为 k的轻弹簧。实验步骤如下：
甲
(1)将木板水平放置，弹簧的左端固定在挡板上；
(2)将重物贴近弹簧右端;
(3)将木板的右端缓慢抬高不同的高度，测出弹簧的长度 xt、x2⋯和此时木板右端到水平面的高度h1、h2⋯，以x为纵轴，__________(选填“h”或“1h”)为横轴，作出的图像如图乙所示，其图像斜率大小为P，则当地的重力加速度为__________，图像纵轴截距的物理意义是__________。
12.洗手后我们往往都有“甩水”的动作，某实验小组对此进行了“关于甩手动作物理原理”的研究。如图所示是由每秒25帧的频闪照片合成的图片，记录了手臂各部位在不同时刻的位置信息。以下面的简化模型分析甩手运动：将人的上肢简化由上臂、前臂和手掌组成，认为在甩手过程中，上臂可以绕肩关节转动，前臂可以绕肘关节 M转动，手掌可以绕腕关节 N转动。图中的A、B、C是甩手动作最后3帧照片指尖的位置，M、N是最后1帧照片的时关节和腕关节的位置。已知图中任意两点间的实际距离都可以通过照片上的距离根据比例尺折算测得。
(1)甩手时很容易将手上的水滴甩掉，这是因为水滴做 (选填“近心”或“离心”或“匀速圆周”)运动。
(2)照片中实验者手臂自然下垂时肩膀到指尖的距离为13cm，而相应的实际距离为65cm:照片中A、B两点间距离为5.2cm，则A、B两点的实际距离为 cm:由此可以计算指尖实际在A、B间运动的平均速度为 m/s，并粗略认为这就是指尖过B点的线速度。同理，得到BN的实际距离为17cm:计算指尖在B处绕N点转动的向心加速度为an= m/s2。(结果均保留两位有效数字)
(3)下列各项分析中最不合理的一项是( )
A.近似认为指尖在A、B 间运动时绕M点转动，在 B、C间运动时绕N点转动
B.将指尖在A、B间运动的平均速度大小近似认为是指尖经过B点时的瞬时速度大小
C.指尖在B、C间运动的加速度是指尖经过B点时的向心加速度
D.指尖在A、B之间运动的速度比在B、C之间的大
四、计算题：本大题共3小题，共44分。
13.一根长L=1.44m的滑杆固定在竖直平面内，且与竖直方向夹角θ=37∘如图所示。一个质量m=1.0kg的小球套在滑杆上，小球与滑杆的动摩擦因数μ=0.75。最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g=10m/s2，sin37∘=0.6，cs37∘=0.8。试求：
(1)小球在水平向右的F1作用下恰好不下滑，F1值为多大?
(2)若改成水平向左的力F2=7.5N作用，使小球从A点运动到B点.小球到达B点时拉力F2的瞬时功率为多大?
14.我国在航天和星际探测上取得了令世界瞩目的成就，并计划于2033年实现首次载人探测火星。据资料显示火星质量是地球的320，直径约为地球的12，地球半径为 R，地球表面重力加速度为 g，忽略火星自转的影响。试求：(用已知量g， R来表示)
(1)火星表面重力加速度?
(2)火星的第一宇宙速度为多大?
(3)2022年12月1日，火星距离地球最近，约为81452214km，此时是发射火星探测器的最佳时期。
已知火星的公转周期约是地球公转周期的1.9倍，认为地球和火星在同一平面上、沿同一方向绕太阳做匀速圆周运动，求下一次火星与地球相距最近要再过多少年?(结果保留两位有效数字)
15.如图所示，一光滑圆弧轨道ABCD固定在竖直平面内，半径R=163m，圆弧轨道的圆心O在圆弧最低点B的正上方，其中∠AOB=53∘。圆弧轨道左侧有一顺时针方向匀速转动的水平传送带，传送带上表面与圆弧轨道的圆心O在同一高度。现将可视为质点的物块P从传送带左端M由静止释放，离开传送带右端N时恰好与传送带共速，随后物块P从N点水平抛出，恰好从A点沿切线方向进入圆弧轨道，已知物块P与传送带之间的动摩擦因数为0.5，物块P的质量m=3kg，重力加速度 g取10m/s2，sin53∘=0.8，cs53∘=0.6求：
(1)传送带两端M、N之间的距离?
(2)与不放物块P时相比，电动机要多消耗多少能量?
(3)物块P第一次脱离圆弧时的位置和圆心的连线与水平方向的夹角为多大?(可用三角函数表示)
答案和解析
1.【答案】D
【解析】【分析】
本题考查了物体做曲线运动。
曲线运动的条件，合外力与速度不一条直线上，合力指向弯曲的内侧，速度方向时刻变化，故曲线运动一定是变速运动，曲线运动的速度的方向与该点曲线的切线方向相同；平抛运动、斜抛运动的加速度不变，做匀变速曲线运动。
【解答】
A.匀速圆周运动的物体速度大小不变，但速度方向时刻改变，是变速运动，故A错误；
B.斜抛运动和平抛运动都是斜抛运动仅受重力，都是匀变速曲线运动，故B错误；
C.在曲线运动中，质点的速度方向一定是沿着轨迹的切线方向，故C错误；
D.物体所受合外力恒定时，也可能做曲线运动，比如平抛运动，故D正确。
2.【答案】C
【解析】【分析】
在位移-时间图象中，纵坐标表示质点的位置。位移等于纵坐标的变化量。位移时间图象只能表示直线运动的规律，倾斜的直线表示物体做匀速直线运动，斜率表示速度，由此分析。
解决本题的关键要理解位移-时间图象点和斜率的物理意义，知道两图线相交表示两质点相遇，斜率表示速度。
【解答】
A、t1时刻前，A在B的后方，t1时刻两图象相交，说明A追上B.t1∼t2时间段之内，A在B的前方，t2时刻B追上A，故A错误；
C、t1∼t2时间段内，两质点通过的位移相等，所用时间相等，则B质点的平均速度与A质点的平均速度相等，故C正确；
B、位移时间图象只能表示直线运动的规律，可知两质点都做直线运动，故B错误；
D、根据位移-时间图象斜率表示速度，可知，两物体速度相等的时刻定在t1∼t2时间段内的某时刻，故D错误。
3.【答案】A
【解析】【分析】
解决本题的关键是分析小球的受力情况，才能进一步判断其运动情况;注意弹簧弹力与形变量有关，故在运动中为变力，从而导致合力为变力，加速度也在发生变化.
通过分析小球的受力情况，由牛顿第二定律分析加速度的变化，来分析其运动情况，确定速度的变化.
【解答】
ABC.物块从开始运动到刚接触弹簧过程，做加速度恒定的加速运动，物块从开始压缩弹簧，直到弹簧被压缩到最短的过程中，随着弹簧压缩量的逐渐增大，根据牛顿第二定律mgsinθ-kx=ma可知，物块先做加速度逐渐减小的加速运动;当物块重力沿斜面方向的分力等于弹簧弹力时，物块加速度等于零，速度达最大;接着物块重力沿斜面方向的分力小于弹簧弹力，物块做加速度逐渐增大的减速运动，直到物块速度减为零，故A正确，BC错误;
D.从刚接触弹簧到压缩弹簧至最短的过程中，弹簧弹力对物块做功，物块机械能不守恒，D错误。
4.【答案】C
【解析】【分析】
本题考查速度关联问题，根据沿绳方向速度大小相等。列式分析B的速度变化，进而判断加速度方向，根据加速度方向判断超失重；根据角度得出速度之比。
【解答】
根据沿绳方向速度大小相等可知vB=vAcsθ，当θ=30∘时，A与B的速度大小之比为2： 3，故D错误；
工作人员A以速度v沿直线水平向左匀速拉轻绳，θ角变小，则vB变大，即B向上做加速运动，加速度向上，处于超重状态，故A、B错误，C正确。
5.【答案】D
【解析】【分析】
可将该斜抛运动等效为两个的平抛运动，再由平抛运动的规律结合运动学公式求解。
本题关键是可将该斜抛运动等效为两个平抛运动，再由平抛运动公式求解本题。平抛运动分解要熟练掌握。
【解答】
A、冰块达到最高点后做平抛运动的时间为t'，竖直方向运动学公式h=12gt'2得t'= 2hg，该斜上抛运动上升过程中经过的时间等于下落过程中经过的时间，则t=2t'=2 2hg，故A错误;
B、冰块在水平方向做匀速直线运动，水平位移x=vxt=2vx 2hg，因为冰块刚被铲起时的速度为v0，vxaC，故D错误。
7.【答案】D
【解析】A.根据平衡条件可知，若大人用水平拉力F缓慢将坐在秋千的小孩拉到该位置，则F=mgtanθ，故此过程中F逐渐变大，故A错误；
B.若大人用水平拉力F缓慢将坐在秋千的小孩拉到该位置，根据动能定理有WF-mgL1-csθ=0，故此过程F做功为WF=mgL1-csθ，故B错误；
C.若大人用水平恒力F将坐在秋千的小孩拉到该位置，则此过程中F做功为WF=FLsinθ，故C错误；
D.若大人用F=mg的水平恒力将坐在秋千的小孩拉到该位置，则此过程中F做功为WF=FLsinθ=mgLsinθ，根据动能定理有：W合=WF-mgL(1-cs⁡θ)=mgL(sin⁡θ+cs⁡θ-1)=12mv2，解得小孩在该位置时的速度大小为v= 2gL(sin θ+cs θ-1)，故D正确。
故选D。
本题主要考查了恒力做功的计算、变力做功的计算及动能定理的应用，知道计算恒力做功一般根据W=Flcsθ，而变力做功可以利用动能定理分析计算。
8.【答案】AD
【解析】A.做变速运动的物体，可知只有重力做功，比如自由落体运动，机械能守恒，故A正确；
B.动能不变的物体速度大小不变，但速度方向可能改变，比如匀速圆周运动，不处于平衡状态，故B错误；
C.任意情况下，重力做功都等于重力势能的减少量，故C错误；
D.合外力做功为0，说明物体动能不变，但重力势能可能发生变化，机械能不一定守恒，故D正确。
故选AD。
根据机械能守恒的条件分析答题，只有重力或只有弹力做功，机械能守恒。
本题考查了判断机械能守恒的条件，明确判断机械能守恒的方法一是根据只有重力做功判断；二是系统的机械能保持不变。
9.【答案】ABD
【解析】解：A.匀加速过程中，根据牛顿第二定律F-kmg=ma，可得F=kmg+ma，故匀加速的最大速度v1=PF=Pma+kmg，匀加速持续的时间t1=v1a=Pm(a+kg)a，故A正确；
B.当牵引力等于阻力时，速度最大，此时vm=Pf=Pkmg，故B正确；
C.v-t图像的面积表示位移，可知，0∼t2时间内汽车的位移x>vm2t2，故C错误；
D.0∼t1时间内，牵引力做功W=Fx1=kmg+mav12t1=P22ma+kga，故D正确。
故选ABD。
本题考查了汽车以恒定加速度启动问题，知道汽车在整个过程中的运动规律，结合牛顿第二定律、运动学公式和功率的公式进行求解，难度中等。
10.【答案】AC
【解析】【分析】
做平抛运动的物体速度方向的反向延长线过水平位移的中点；
小球做平抛运动，根据平抛运动的规律得到初速度与下落高度的关系；
根据动能定理得到小球落到圆弧上时的动能与下落高度的关系，再根据数学知识分析即可．
本题考查平抛运动规律与动能定理的应用，本题采用数学上函数法，得到动能与y的解析式，由数学不等式法分析动能的变化情况是解题的关键；要注意应用数学知识解决物理问题能量的培养．
【解答】
解：A、做平抛运动的物体速度方向的反向延长线过水平位移的中点，如果速度的反向延长线可能过OA的中点，则小球的水平位移为R，从O抛出的小球做圆周运动，由于圆弧的约束，小球的水平位移不可能是R，速度的反向延长线不可能过OA的中点，故A正确；
BCD、设小球落到圆弧上时下落竖直高度为y，水平位移为x，动能为Ek.小球平抛运动的初速度为v0，圆弧AB的半径为R.
水平方向：x=v0t，竖直方向：y=12gt2，解得：v0=x g2y，由几何关系得：x2+y2=R2；
对小球，由动能定理得：Ek-12mv02=mgy，解得：Ek=mg4(R2y+3y)，
由数学知识可知：R2y+3y≥2 3R，当R2y=3y，即y= 33R时，R23y+3y有最小值，则此时Ek最小，
因此小球落到圆弧上时的动能从A到B先减小后增大，小球动能最大的位置，在AB中点的上方，故BD错误，C正确．
故选：AC.
11.【答案】(3)h； kLPm ； 弹簧原长 。
【解析】【分析】受力分析根据平衡条件和胡克定律列方程，根据方程分析图象的斜率和截距所表示的物理量。
此题考查平衡条件和胡克定律的应用，注意与数学函数的结合，对于图象一定要知道斜率和截距的物理意义。
【解答】设木板与水平面的夹角为θ，弹簧劲度为k，原长为x0，根据题意，有：
sinθ=hL
mgsinθ=k(x0-x)
即为：x=x0-mgLkh
因此以h为横轴，又因为斜率-mgLk，故有：P=mgkL，当地的重力加速度为g=kLPm，图象纵轴的截距为弹簧原长。
12.【答案】(1)离心；
(2)26；6.5； 2.5×102；
(3)C
【解析】【分析】
本题考查圆周运动的运动规律以及平均速度与瞬时速度的概念，掌握运动时间很短，平均速度近似为瞬时速度，注意加速度是矢量，需按平行四边形法则进行合成与分解。
(1)甩手时很容易将手上的水滴甩掉，这是因为水滴做离心运动；
(2)根据比例关系可知A、B两点的实际距离，根据平均速度的公式求解指尖的平均速度；再根据向心加速度公式求出N静止之后的向心加速度；
(3)由圆周运动的运动规律可知指尖在A、B、C间做圆周运动的圆心分别是肘关节M和腕关节N；由于指尖在A、B、C间运动时间很短，可以用平均速度代替瞬时速度，同时加速度为向心加速度和切向加速度的矢量和
【解答】
(1)甩手时很容易将手上的水滴甩掉，水滴远离了手，所以可认为水滴做离心运动；
(2)根据比例关系可知A、B两点的实际距离为：1365=5.2AB
AB=65×5.213cm=26cm
指尖平均速度v-=xt=26125cm/s=650cm/s=6.5m/s
N静止之后的向心加速度为a向=v2R=≈2.5×102m/s2
(3)A.根据图中信息，近似认为在甩手过程中A、B间运动时，肘关节M以肩关节为圆心做圆周运动，腕关节N及指尖以肘关节M为圆心做圆周运动，B、C间运动时，指尖以腕关节N为圆心做圆周运动，故A合理；
B.指尖在A、B、C间运动时速度先增大后减小，由于每秒25帧的频闪拍照，相邻两帧照片的时间间隔极短，指尖在A、B间的平均速度可近似认为是指尖经过B点时的瞬时速度，故B合理；
C.指尖在B、C间运动的加速度等于向心加速度和切向加速度的矢量和，不等于指尖经过B点时的向心加速度，故C不合理；
D.由于AB间的距离大于BC间的距离，而频闪照片时间间隔相等，则根据v=xt可知指尖在A、B之间运动的速度比在B、C之间的大，故D合理。
故选：C。
13.【答案】解：(1)恰好不下滑，Ff沿BA向上，建立直角坐标系如图：
x轴：F1sin37∘+Ff=mgcs37∘
y轴：N=mgsin37∘+F1cs37∘
Ff=μN
联立得：F1=3512N(或者2.92N)
(2)F2cs37∘=mgsin37∘
可得N=0，f=0
mgcs37∘+F2sin37∘=ma
v2=2aL
带入数据可得v=6m/s
P=F2vsin37∘
P=27W

【解析】对小球受力分析，根据平衡条件求解F1；对小球分析，根据牛顿第二定律求解加速度，根据运动学公式求解到达B的速度大小，根据瞬时功率的公式求解瞬时功率。
本题考查了平衡条件、牛顿第二定律的应用、瞬时功率，正确受力分析，知道加速度是联系力和运动的桥梁。
14.【答案】解：(1)由于忽略地球自转GMmR2=mg
对火星表面有GM火mR火2=mg
代入则有mg火=G320Mm(R2)2
联立求得g火=35g
(2)由万有引力提供向心力得
GM火mR火2=mv2r或mg火=mv2r
其中r≈R火 R火=R2
代入则v= 310gR
(3)设经过t年它们再一次相遇最近，则有
2πT地t-2πTxt=2π
其中T火=1.9T地，解得t≈2.1年

【解析】本题主要考查了万有引力定律在天体运动中的应用，对于该类问题关键是抓住两个关系的应用：①星球表面，万有引力提供重力；②对于卫星，万有引力提供向心力。
15.【答案】解：(1)设传送带速度v0，由于物块从A点沿切线方向进入圆弧轨道，则在A点时
tan53∘=vyv0
在竖直方向上，根据v2-v02=2ax得，vy= 2gRcs53∘
根据牛顿第二定律μmg=ma
代入可得L=v022μg
联立上式，得
v0=6m/s
L=3.6m
(2)解法一：物块从M到N点用时t=v0a
物块与传送带相对位移为x相=v0t-v0-02t(或x相=3.6m)
系统摩擦过程产生的热量为Q=μmgx相
电动机消耗能量E电=Q+12mv02
联立得E电=108J
解法二：从传送带多做的功思考E电=W=μmgv0t，E电=W，带入数据得E电=108J
(3)设P脱离轨道点与O点连线与水平方向的夹角为α从N点到脱离轨道点，由机械能守恒定律得，12mv02=12mv2+mgRsinα
在脱离点弹力为零，分析得
mgsinα=mv2R
联立得sinα=940
故脱离点与圆心O点连线与水平面的夹角正弦为940

【解析】(1)N到A物块做平抛运动，到达A点时速度沿切线方向，可以确定速度的水平夹角为53∘，利用平抛运动规律结合牛顿第二定律和运动学的公式即可求解；
(2)根据能量守恒的角度来求解；
(3)根据机械能守恒定律结合重力的分力提供向心力求解。
本题考查了平抛运动、牛顿第二定律、机械能守恒定律等知识点。不同的概念、规律之间往往存在内在的联系，弄清相关概念、规律之间的联系，有助于提升高中物理学习的水平。