2023-2024年高一物理下学期期中模拟卷01【测试范围：第5~7章章】（人教版）

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注意事项：
1．本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2．回答第Ⅰ卷时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。写在本试卷上无效。
3．回答第Ⅱ卷时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
4．测试范围：第5~7章（人教版2019必修第二册）。
5．难度系数：0.75
6．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
第Ⅰ卷
选择题：本题共12小题，每小题4分，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，第9~12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
1．如图，足球在地面上的A点被踢出后落到地面上的点，在空中运动轨迹的最高点为点。设足球在点受到的合力为，不计足球转动的影响，足球在最高点时的方向可能是（ ）
A．1的方向B．2的方向C．3的方向D．4的方向高
【答案】B
【详解】
由图可知，足球在B点时，受到竖直向下的重力和水平向左的空气阻力，合力方向偏向左下方，可能如图中2的方向。
故选B。
2．关于物体的运动和力的关系，下列说法正确的是（ ）
A．做匀速直线运动的物体，所受合力可能不为零B．做匀加速直线运动的物体，所受合力一定不变
C．做匀速圆周运动的物体，所受合力一定不变D．做曲线运动的物体，所受合力一定发生变化
【答案】B
【详解】A．做匀速直线运动的物体，所受合力一定零，A错误；
B．加速度不变的运动是匀变速运动，因此做匀加速直线运动的物体，所受合力一定不变，B正确；
C．做匀速圆周运动的物体，所受合力一定指向圆心，因此合力一定变化，C错误；
D．做曲线运动的物体，合力与运动方向不同向，但所受合力可能不变，比如平抛运动，D错误；
故选B。
3．如图所示，一辆可看成质点的小汽车以恒定的速率做圆周运动，汽车从M点经10s运动到N点，此过程中汽车与圆心O的连线转过30°角，下列说法正确的是（ ）

A．由M点运动至N点，汽车速度的方向改变角度为60°
B．行驶半周，汽车速度的方向改变角度为90°
C．汽车运动过程中加速度保持不变
D．汽车运动一周的时间为2min
【答案】D
【详解】A．由M点运动至N点，汽车速度的方向改变角度为30°，选项A错误；
B．行驶半周，汽车速度的方向改变角度为180°，选项B错误；
C．根据
可知，汽车运动过程中加速度大小保持不变，但是方向不断变化，选项C错误；
D．汽车运动一周的时间，即周期
选项D正确。
故选D。
4．如图所示，两艘飞船A，B沿同一直线同向飞行，相对地面的速度均为（接近光速）。地面上测得它们相距为，根据相对论时空观，则A测得两飞船间的距离（ ）

A．大于B．等于C．小于D．与无关
【答案】A
【详解】根据
为在相对静止参考系中的长度，为在相对运动参考系中的长度，地面上测得它们相距为，是以高速飞船为参考系，而A测得的长度为以静止参考系的长度，大于。
故选A。
5．2022年2月4日北京冬奥会开幕式以二十四节气为倒计时，最后定格于立春节气，惊艳全球，二十四节气代表着地球在公转轨道上的二十四个不同的位置。从天体物理学可知，地球沿椭圆轨道绕太阳运动所处如图所示的四个位置分别对应我国的四个节气，以下关于地球的运行正确的说法是（ ）
A．冬至时地球公转速度最小
B．从夏至到秋分的时间大于地球公转周期的四分之一
C．地球做匀速率椭圆轨道运动
D．地球绕太阳运行方向是顺时针方向
【答案】B
【详解】A．因为地球在近日点最快，远日点最慢，冬至时地球在近日点，所以冬至时地球公转速度最大，故A错误。
B．因为地球在近日点最快，远日点最慢，地球从夏至到秋分的时间大于地球公转的周期的四分之一，故B正确；
C．地球绕太阳做椭圆轨道运动，不是匀速率，地球在近日点最快，远日点最慢，故C错误；
D．一年四季的顺序是春夏秋冬，所以地球绕太阳运行方向（正对纸面）是逆时针方向，故D错误。
故选B。
6．图甲是某人在湖边打水漂的图片，石块从水面弹起到触水算一个水漂，若石块每次从水面弹起时速度与水面的夹角均为，速率损失30%。图乙是石块运动轨迹示意图，测得石块从第1个点到第2个点的空中飞行时间为0.8s，已知石块在同一竖直面内运动，当触水速度小于2m/s时石块就不再弹起。不计空气阻力，重力加速度，石块在湖面上能漂起的次数n为（ ）
A．B．C．D．
【答案】C
【详解】石块做斜上抛运动
根据
运动总时间
解得
设石块一共能打个水漂，则有
（取整数）
解得
故选C。
7．某新型自行车，采用如图甲所示的无链传动系统，利用圆锥齿轮90°轴交，将动力传至后轴，驱动后轮转动，杜绝了传统自行车“掉链子”问题。图乙是圆锥齿轮90°轴交示意图，其中A是圆锥齿轮转轴上的点，B、C分别是两个圆锥齿轮边缘上的点，两个圆锥齿轮中心轴到A、B、C三点的距离分别记为rA、rB和rC（）。下列有关物理量之间的大小关系的表述中正确的是（ ）
A．B点与C点的角速度B．C点与A点的线速度
C．B点与A点的线速度D．B点和C点的线速度
【答案】B
【详解】AD．由图可知，B与C点属于齿轮传动，两点的线速度大小是相等，即
由于
则
故AD错误；
BC．由图可知，A与B点属于同轴传动，具有相等的角速度，即
由
所以
化简可得
，
故B正确，C错误。
故选B。
8．我国计划在2030年前实现载人登月，如图所示为登月飞船飞行任务中的某个阶段。登月飞船绕月球做顺时针匀速圆周运动，轨道半径为r，周期为T；月球在同一平面内绕地球做顺时针匀速圆周运动，公转周期为。已知引力常量为G，下列说法正确的是（ ）
A．由已知信息可求出登月飞船的质量
B．由已知信息可求出地球的质量
C．由图示位置到地、月、飞船再次共线，所用时间为
D．由图示位置到地、月、飞船再次共线，所用时间为
【答案】D
【详解】设地球质量为，月球质量为，飞船质量为，月球到地球的距离为
A．飞船绕月球做圆周运动，由
飞船质量为被约掉，由已知信息不能求出登月飞船的质量，故A错误；
B．月球绕地球做圆周运动，由
得
因月球到地球的距离为未知，故由已知信息无法求出地球的质量，故B错误；
CD．由图示位置到地、月、飞船再次共线，所用时间为，则
解得
故C错误，D正确。
故选D。
9．2023年5月28日，中国商飞交付的全球首架C919，大型客机从上海到北京飞行成功。为研制大型客机，研究人员进行了大量的风洞实验。如图所示，某次实验数据是这样的：在A点以水平速度向左弹出一个质量为的小球，小球弹出后始终受到水平向右恒定风力的作用。经过一段时间小球将到达B点，B点位于A点正下方处，重力加速度g取。下列说法正确的是（ ）
A．风力大小为
B．从A到B的运动过程中经过小球速度有最小值
C．从A到B的运动过程中小球速度最小值为
D．小球水平方向的速度为零时，距A点的水平距离
【答案】ACD
【详解】
A．小球竖直方向做自由落体运动，水平方向先向左匀减速后向右匀加速，水平方向运动具有对称性。由
解得
水平方向的加速度为
风力大小
所以A正确；
D．当水平速度减为0，水平方向位移
所以D正确。
BC．由图所示
根据力的合成，可求得合力为
将初速度分解为垂直于合外力方向的和沿合外力方向的，当减为0时，速度有最小值
其中
解得从A到B的运动过程中小球速度最小值为
由运动学公式
其中
解得从A到B的运动过程中小球速度有最小值，所经过的时间为
所以B错误，C正确。
故选ACD
10．如图甲所示，小球用不可伸长的轻绳连接后绕固定点在竖直面内做圆周运动，小球经过最高点时的速度大小为，此时绳子的拉力大小为，拉力与速度的平方的关系如图乙所示。已知重力加速度为，以下说法正确的是（ ）
A．圆周运动半径
B．小球的质量
C．图乙图线的斜率只与小球的质量有关，与圆周运动半径无关
D．若小球恰好能做完整圆周运动，则经过最高点的速度
【答案】AB
【详解】A．当时，此时绳子的拉力为零，物体的重力提供向心力，则
解得
故
圆周运动半径为
故A正确；
B．当时，对物体受力分析，根据向心力方程得
解得小球的质量为
故B正确；
C．小球经过最高点时，根据向心力方程得
解得
图乙图线的斜率为
与小球的质量和圆周轨道半径有关，故C错误；
D．若小球恰好能做完整圆周运动，即小球在最高点有
由图知
即
故D错误。
故选AB。
11．2023年10月26日11时14分，搭载神舟十七号载人飞船的长征二号F遥十七运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射。17时46分，神舟十七号载人飞船与空间站组合体完成自主快速交会对接。飞船的发射过程可简化为：飞船从预定轨道Ⅰ的A点第一次变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达椭圆轨道的远地点B时，再次变轨进入空间站的运行轨道Ⅲ，与变轨空间站实现对接。假设轨道Ⅰ和Ⅲ都近似为圆轨道，不计飞船质量的变化，空间站轨道距地面的高度为h，地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A．飞船在椭圆轨道Ⅱ经过A点的速度大于飞船在圆轨道Ⅰ经过A点的速度
B．飞船在椭圆轨道Ⅱ经过A点的速度一定大于7.9km/s
C．飞船在椭圆轨道Ⅱ经过A点的加速度与飞船在圆轨道Ⅰ经过A点的加速度大小相等
D．飞船沿轨道Ⅱ由A点到B点的时间为
【答案】AC
【详解】
A．根据变轨原理，飞船在圆轨道Ⅰ的A点需加速做离心运动进入椭圆轨道Ⅱ，故飞船在椭圆轨道Ⅱ经过A点的速度大于飞船在圆轨道Ⅰ经过A点的速度，故A正确；
B．第一宇宙速度为7.9km/s，是最大环绕速度，故飞船在椭圆轨道Ⅱ经过A点的速度一定小于7.9km/s，故B错误；
C．根据牛顿第二定律
故飞船在椭圆轨道Ⅱ经过A点的加速度与飞船在圆轨道Ⅰ经过A点的加速度大小相等，故C正确；
D．根据万有引力与重力的关系
根据万有引力提供向心力
解得飞船在轨道Ⅲ的周期为
根据开普勒第三定律
轨道Ⅱ的半轴长小于轨道Ⅲ的半径，故飞船在轨道Ⅱ的周期小于轨道Ⅲ的周期，飞船沿轨道Ⅱ由A点到B点的时间为
故D错误。
故选AC。
12．如图所示，用长为的轻绳（轻绳不可伸长）连接的A、B两物块（均可视为质点）放置在水平圆盘上，A、B连线的延长线过圆盘的圆心A与圆心的距离也为A、B两物块的质量均为，与圆盘间的动摩擦因数均为，物块与圆盘间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，A、B始终相对圆盘静止，则下列说法正确的是（ ）

A．A、B所受的摩擦力始终相等B．是物块开始滑动的临界角速度
C．轻绳最大弹力为D．当时，所受摩擦力的大小为
【答案】BD
【详解】A．当较小时，甲乙均由静摩擦力提供向心力，增大，由可知，受到的静摩擦力越大，由于rB>rA，所以B受到的静摩擦力先达到最大，此后继续增大，要保证B不滑动，轻绳产生弹力并增大，甲受到的静摩擦力继续增大，直到甲受到的静摩擦力达到最大。此时达到最大，轻绳弹力也达到最大，故A错误；
B．达到最大，轻绳弹力也达到最大时，对A、B整体
解得
故B正确；
C．对A
得
故C错误；
D．当时，B向心力
根据轻绳张力大小
A向心力
又
得所受摩擦力的大小为
故D正确。
故选BD。
第Ⅱ卷
二、实验题：本题共2小题，共15分。
13．（6分）为“探究向心力大小与角速度的关系”，某实验小组通过如图甲所示的装置进行实验。滑块套在水平杆上，可随水平杆一起绕竖直杆做匀速圆周运动，力传感器通过细绳连接滑块，可测绳上拉力大小。滑块上固定一遮光片，宽度为d，光电门可以记录遮光片通过的时间，测出滑块中心到竖直杆的距离为l。实验过程中细绳始终被拉直。
（1）滑块随杆转动做匀速圆周运动时，每经过光电门一次。力传感器和光电门就同时获得一组拉力F和遮光时间t，则滑块的角速度 （用t、l、d表示）。
（2）为探究向心力大小与角速度的关系，得到多组实验数据后，应作出F与 （填“”、“”、“”或“”）的关系图像。若作出图像是一条过原点的倾斜直线，表明此实验过程中向心力与 成正比（选填“角速度”、“角速度平方”或“角速度二次方根”）。
（3）若作出图像如图乙所示，图线不过坐标原点的原因是 。
【答案】 角速度平方 滑块与水平杆之间有摩擦力
【详解】（1）[1]滑块的角速度为
（2）[2]根据
可知为探究向心力大小与角速度的关系，得到多组实验数据后，应作出F与的关系图像。
[3]若作出图像是一条过原点的倾斜直线，表明此实验过程中向心力与角速度平方成正比。
（3）[4]装置转速较小时，滑块与水平杆之间的摩擦力提供滑块做圆周运动的向心力。若作出图像如图乙所示，图线不过坐标原点的原因是：滑块与水平杆之间有摩擦力。
14．（9分）为了研究平抛运动，某同学用如图甲所示的装置进行实验。
(1)为了准确地描绘出平抛运动的轨迹，下列要求合理的是 。
A．斜槽轨道必须光滑
B．小球每次必须从斜槽上同一位置由静止释放
C．斜槽轨道末端必须水平
D．本实验必需的器材还有刻度尺和停表
(2)甲同学按正确的操作完成实验并描绘出平抛运动的轨迹，以平抛运动的初始位置O为坐标原点建立xOy坐标系，如图乙所示。若坐标纸中每小方格的边长为 L，根据图乙中M点的坐标值，可以求得小球做平抛运动的初速度大小 （已知当地的重力加速度大小为 g）。
(3)乙同学不小心将记录实验的坐标纸弄破损，导致平抛运动的初始位置缺失。他选取轨迹中任意一点O为坐标原点，建立xOy坐标系（x轴沿水平方向、y轴沿竖直方向），如图丙所示。在轨迹中选取A、B两点，坐标纸中每小方格的边长 ，取重力加速度大小 由此可知：小球从O 点运动到A 点所用时间t₁ 与从A 点运动到B 点所用时间t₂ 的大小关系为：t₁ t₂（填“>”“