广东省清远市四校联考2022-2023学年高一下学期4月期中考试物理试卷(含答案)

这是一份广东省清远市四校联考2022-2023学年高一下学期4月期中考试物理试卷(含答案)，共18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。


一、单选题
1．在天体物理学发展的历史上，许多科学家通过不懈的努力，取得了辉煌的成果，下列表述符合物理学史实的是( )
A.开普勒通过月地检验，验证了万有引力定律
B.卡文迪许通过实验测出了万有引力常量，并进一步算出了地球的质量
C.哥白尼提出了日心说，并发现了行星是沿椭圆轨道绕太阳运行的
D.牛顿通过大量运算分析第谷的天文观测数据，总结出了行星运动定律
2．2022年2月5日，中国短道速滑队以一场惊心动魄的胜利斩获北京冬奥会中国首金，为中国代表团在北京冬奥会实现了开门红。运动员在短道上的轨迹是曲线，关于曲线运动，下列说法正确的是( )
A.物体速度大小和方向一定时刻改变B.物体所受合力可能为零
C.物体一定受到变力的作用D.物体的加速度可能是恒定的
3．一棵大树将要被伐倒的时候，有经验的伐木工人就会双眼紧盯树梢，根据树梢的运动情形判断大树正在朝哪个方向倒下，从而避免被倒下的大树砸伤。从物理知识的角度来解释，以下说法正确的是( )
A.树木开始倒下时，树梢的角速度较大，易于判断
B.树木开始倒下时，树梢的线速度较大，易于判断
C.树木开始倒下时，树梢的周期较大，易于判断
D.伐木工人的经验缺乏科学依据
4．下列说法正确的是( )
A.匀速圆周运动是匀速运动
B.匀速圆周运动是匀变速曲线运动
C.圆周运动的合力一定指向圆心
D.平抛运动是匀变速曲线运动，相同时间内速度变化量相同
5．如图所示，质量为m的小车在与竖直方向成α角的恒定拉力F作用下，沿水平地面向左运动一段距离L，车与地面之间的动摩擦因数为μ。下列说法正确的是( )
A.拉力对小车做功B.拉力对小车做功为
C.摩擦力对小车做功为D.重力对小车做功为
6．某同学练习定点投篮，篮球从同一位置出手，两次均垂直撞在竖直篮板上，其运动轨迹如图所示，不计空气阻力，下列说法正确的是( )
A.两次篮球出手时速度大小可能相等
B.两次击中篮板时的速度相等
C.第1次击中篮板时的速度大
D.球在空中运动过程第2次速度变化比第1次快
7．质量的物体在光滑水平面上运动，其分速度和随时间变化的图线如图（a）、（b）所示，则下列说法中正确的是( )
A.质点的初速度大小为5m/s
B.质点所受合外力为4N，做匀变速曲线运动
C.8s内质点的位移大小约为40m
D.8s末质点速度大小为5m/s
8．如图所示，用一小车通过轻绳提升一货物。某一时刻，两段绳恰好垂直，且拴在小车一端的绳与水平方向的夹角为θ，此时小车的速度大小为，则此时货物的速度大小为( )
A.B.C.D.
9．两岸平行的河流，宽度为300m，各处河水流速均为4m/s。小船在静水中的速度为5m/s，则( )
A.若小船要以最短时间过河，则航程为300m
B.若船头与上游河岸夹角合适，则过河所需的时间可能为55s
C.若小船要以最短航程过河，则所需的时间为100s
D.船头垂直河岸过河时，如果途中河水流速突然增大，则过河时间将增大
10．如图所示，A是静止在赤道上随地球自转的物体，B、C是同在赤道平面内的两颗人造卫星。B位于离地高度等于地球半径的圆形轨道上，C是地球同步卫星。则下列关系正确的是( )
A.物体A随地球自转的角速度小于卫星B的角速度
B.卫星B的线速度小于卫星C的线速度
C.物体A随地球自转的向心加速度大于卫星C的向心加速度
D.物体A随地球自转的周期大于卫星C的周期
11．火星探测器的发射时间要求很苛刻，必须在每次地球和火星相距最近之前几个月内发射。设地球环绕太阳的运动周期为T，轨道半径为；火星环绕太阳的轨道半径为，火星的半径为R，引力常量为G。下列结论正确的是( )
A.太阳质量为
B.火星的公转周期为
C.火星表面的重力加速度为
D.从火星与地球相距最近开始计时到火星与地球第一次相距最远的时间为
二、多选题
12．在物理学的研究中用到的思想方法很多，下列关于教材的几幅插图的说法中正确的有( )
A.甲图中，A点逐渐向B点靠近时，观察AB割线的变化，说明质点在B点的瞬时速度方向就是曲线在B点的切线方向，运用了极限思想
B.乙图中，研究小船渡河问题时，主要运用了理想化模型的思想
C.丙图中，探究向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系时运用了控制变量法
D.丁图中，卡文迪许测定引力常量的实验运用了等效替代法
13．长为L的细绳，一端系一质量为m的小球，另一端固定于某点。当绳竖直时小球静止，再给小球一水平初速度，使小球在竖直平面内做圆周运动。关于小球的运动下列说法正确的是( )
A.小球过最高点时的最小速度为零
B.小球过最高点时最小速度大小为
C.小球开始运动时绳对小球的拉力大小为
D.小球在最低点时处于超重状态
14．3D地图技术能够为无人驾驶汽车分析数据，提供操作的指令。如图所示为一段公路拐弯处的地图，则( )
A.若弯道是水平的，汽车拐弯时受到重力、支持力、摩擦力和向心力
B.若弯道是水平的，为防止汽车侧滑，汽车拐弯时收到“降低车速”的指令
C.若弯道是倾斜的，为了防止汽车侧滑，道路应为内高外低
D.若弯道是倾斜的，为了防止汽车侧滑，道路应为外高内低
15．如图所示，某同学对着墙壁练习打乒乓球。若球与墙壁上的A点碰撞后沿水平方向弹离，恰好垂直拍面落在球拍的点B上。已知球拍与水平线间的夹角，A、B两点间的高度差。忽略空气阻力，取重力加速度，则( )
A.球从A运动到B所用的时间为0.4s
B.球从A运动到B的位移大小为1.6m
C.球刚弹离墙壁时，速度的大小为4m/s
D.球刚要落到球拍上时，速度的大小为8m/s
三、实验题
16．探究向心力大小F与小球质量m、角速度ω和半径r之间关系的实验装置如图所示，转动手柄，可使变速塔轮、长槽和短槽随之匀速转动。皮带分别套在塔轮的圆盘上，可使两个槽内的小球分别以不同角速度做匀速圆周运动。小球做圆周运动的向心力由横臂的挡板提供，同时，小球对挡板的弹力使弹簧测力筒下降，从而露出测力筒内的标尺，标尺上露出的红白相间的等分格数之比即为两个小球所受向心力的比值。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）探究向心力的大小与圆周运动半径的关系时，应选择两个质量_______（选填“相同”或“不同”）的小球，分别放在挡板C与______（选填“挡板A”或“挡板B”）处，同时选择半径______（选填“相同”或“不同”）的两个塔轮；
（2）当用两个质量相等的小球做实验，调整长槽中小球的轨道半径是短槽中小球半径的2倍，转动时发现左、右标尺上露出的红白相间的等分格数之比为1:2，则左、右两边塔轮的半径之比为________。
17．某同学采用甲图实验装置，进行“探究平抛运动特点”的实验。实验过程中，用铁锤打击弹片，使A球水平抛出，同时B球自由落下，并用频闪照相记录小球的运动情况，如图乙所示。
（1）下列判断正确的是____________；
A.实验中必须保证两球的质量相等
B.图甲实验说明平抛运动在竖直方向的分运动为自由落体运动
C.图甲实验说明平抛运动在水平方向的分运动为匀速直线运动
D.若增大打击弹片力度，A球在空中运动时间将延长
（2）该同学采用频闪摄影的方法拍摄到如图乙所示的照片。图中每个小方格的边长为，g取。小球从a运动到b的时间为____________s；
小球做平抛运动的初速度为____________m/s；
小球经过b点时的速度大小为____________m/s（该空保留三位有效数字）。
（3）该同学采用如图丙所示的装置。斜槽末端的切线必须是水平的，这样做的目的是____________。
A.保证小球飞出时，初速度水平
B.保持小球飞出时，速度既不太大，也不太小
C.保证小球在空中运动的时间每次都相等
D.保证小球运动的轨迹是一条抛物线
四、计算题
18．跳台滑雪是勇敢者的运动，它是利用山势特点建造一个特殊跳台。一运动员穿着专用滑雪板，不带雪杖，在助滑路上获得较高速度后从A点水平飞出，在空中飞行一段距离后在山坡上B点着陆，如图所示。已知可视为质点的运动员水平飞出的速度，山坡看成倾角为的斜面，不考虑空气阻力（，，），求：
（1）运动员在空中的飞行时间；
（2）落到斜面上时的位移大小。
19．如图所示，半径的摩天轮匀速转动，座舱的线速度大小为2m/s，质量为60kg的游客站在其中一个座舱的水平地板上进行观光。重力加速度g取，求：
（1）该座舱运动到最低点时，游客对地板的压力；
（2）该座舱运动到最高点时，游客对地板的压力；
（3）该座舱运动到与摩天轮转动圆心等高时，游客受到的摩擦力大小。
20．一光滑圆锥固定在水平地面上，其圆锥角为，圆锥底面的圆心为O。用一根长为0.5m的轻绳一端系一质量为0.1kg的小球（可视为质点），另一端固定在光滑圆锥顶上O点，O点距地面高度为0.75m，如图所示，如果使小球在光滑圆锥表面上做圆周运动。
（1）当小球的角速度不断增大，求小球恰离开圆锥表面时角速度的大小和此时轻绳中拉力的大小；
（2）当小球的角速度为2rad/s时，求轻绳中拉力的大小；
（3）逐渐增加小球的角速度，若轻绳受力为时会被拉断，求当轻绳断裂后小球落地点与点间的距离。（取，，）
参考答案
1．答案：B
解析：A.牛顿通过月地检验，验证了万有引力定律，故A错误;
B.卡文迪许通过实验测出了万有引力常量，并进一步算出了地球的质量，故B正确;
C.哥白尼提出了日心说，开普勒发现了行星是沿椭圆轨道绕太阳运行的，故C错误;
D.开普勒通过大量运算分析第谷的天文观测数据，总结出了行星运动定律，故D错误。
2．答案：D
解析：A.做曲线运动的物体，速度方向一定时刻在改变，但速度大小不一定改变，比如匀速圆周运动，A错误；
B.物体做曲线运动的条件是所受合外力不为零，且合外力的方向与速度方向不在同一直线上，B错误；
C.匀变速曲线运动的物体受到的合外力为恒力，C错误；
D.匀变速曲线运动的物体受到的合外力为恒力，物体的加速度也是恒定的，D正确。
故选D。
3．答案：B
解析：ABD.树木开始倒下时，以树根部是圆心做圆周运动，角速度较小，由角速度大小不能判断树木倒下的方向，由知，r较树梢的线速度较大，且线速度有方向性，易判断树木倒下的方向，AD错误，B正确。
C.树木开始倒下时，树梢的周期较大，周期没有方向，由周期不能判断树木倒下的方向，C错误。
4．答案：D
解析：A.匀速圆周运动只是速度的大小保持不变，速度的方向总是在变化，因此是一个变速运动，故A错误;
B.匀变速是指加速度的大小方向均保持不变，匀速圆周运动的加速度只有大小保持不变，方向总是在变化，匀速圆周运动不是匀变速曲线运动，故B错误;
C.做匀速圆周运动的物体由合外力提供向心力，加速度大小恒定，方向始终指向圆心，如果是非匀速圆周运动，则合力不一定指向圆心，故C错误;
D.平抛运动是匀变速曲线运动，根据可知，在相等的时间内速度变化相同，故D正确。
5．答案：B
解析：AB.拉力对小车做功为，A错误，B正确;
C.摩擦力对小车做功为，C错误;
D.在重力方向小车没有位移，则重力对小车做功为零，D错误。
6．答案：A
解析：ABC.将篮球的运动反过来看，则篮球两次做平抛运动，由于第1次平抛运动的高度更大，由
得
所以第1次运动的时间更长，由于两次的水平位移相等，有
则时间越长的水平初速度越小，所以第1次击中篮板时的速度小，第2次击中篮板时的速度大，根据抛出时的速度大小为
由于水平速度第二次大，竖直速度第一次大，故抛出时的速度大小不能确定，所以两次抛出时速率有可能相等，故A正确，故BC错误;
D.球在空中运动过程速度变化快慢即为加速度由于球只受重力作用，加速度为重力加速度，则
所以两次速度变化快慢相同，故D错误。
7．答案：D
解析：A.由x方向的速度图像可知，x方向初速度为
由y方向的位移图像可知在y方向做匀速直线运动初速度为
由平行四边形定则可知，质点的初速度为，故A错误;
B.由y方向的速度图像可知，在y方向的加速度为
y方向所受合力
由x方向的速度图像可知在x方向做匀速直线运动x方向所受合力
所以质点的合力为
由于质点的初速度方向与合外力方向相互垂直，所以质点做匀变速曲线运动，故B错误;
C.图像的图线与时间轴围成的面积等于位移,则8s内y轴方向的位移为
x轴方向的位移为
所以质点在8s末内的位移为，故C错误;
D.从图中可以看出8s末y轴方向的速度为
x轴方向的速度为
所以质点在8s末的速度为，故D正确。
8．答案：A
解析：连接货物这一端的绳与竖直方向间的夹角也为θ，小车沿水平方向向左运动,货物沿竖直方向向上运动。将两速度分别沿绳与垂直绳方向分解。因沿绳方向上分速度必须相等,则有
得，故A正确。
9．答案：C
解析：A.若小船要以最短时间过河，则需将船头垂直河岸行进，此时航程为
解得，故A错误;
B.船头垂直河岸过河时，渡河时间最短。小船最短过河时间为
解得
故过河所需的时间不可能为55s，故B错误;
C.由于船速大于水速，要航程最短，则需船的合速度垂直河岸过河，此时所需时间为
解得，故C正确。
D.船头垂直河岸过河时，如果途中河水流速突然增大，由以上分析可知，过河时间不变，故D错误。
10．答案：A
解析：A.C为地球同步卫星，其角速度和地球自转角速度相同，即AC的相等;B位于离地高度等于地球半径的圆形轨道上，C离地高度大于地球半径，根据公式
解得
即
则物体A随地球自转的角速度小于卫星B的角速度，A正确;
B.根据
解得
即卫星的轨道半径越大，卫星的线速度越小，故，B错误;
C.根据公式
可得物体A随地球自转的向心加速度小于卫星C的向心加速度，C错误;
D.C是地球同步卫星，和地球自转周期相同，则物体A随地球自转的周期与卫星C的周期相等，D错误。
11．答案：B
解析：设太阳质量为M，根据万有引力提供向心力可得，解得A项错误；设火星公转周期为，根据开普勒第三定律得，解得B项正确；根据题意无法求出火星的质量，所以无法求出火星表面的重力加速度，C错误；地球绕太阳运转角速度，火星绕太阳运转的角速度，设地球和火星相距最近到第一次相距最远时间为t，则，解得，D项错误。
12．答案：AC
解析：A.甲图中，A点逐渐向B点靠近时，观察AB割线的变化，就是曲线在B点的切线方向，运用了极限思想.说明质点在B点的瞬时速度方向，故A正确;
B.乙图中，研究小船渡河问题时，主要运用了等效替代，故B错误;
C.丙图中，探究向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系时运用了控制变量，故C正确;
D.丁图中，卡文迪许测定引力常量的实验运用了放大法测微小量，故D错误。
13．答案：BD
解析：AB.根据题意可知，在最高点时，当绳子的拉力为零时，速度最小，由牛顿第二定律有
解得,故A错误，B正确;
CD.根据题意，在最低点时，设绳对小球的拉力为F，由牛顿第二定律有
解得
即小球处于超重状态，故C错误，D正确。
14．答案：BD
解析：A.如果弯道是水平的，则无人驾驶汽车在拐弯时受到重力、支持力、摩擦力,不会受向心力，向心力是效果力，由物体受力提供，故A错误;
B.如果弯道是水平的，由静摩擦力提供向心力，根据
可知，速度越大，所需要的向心力越大，当需要的向心力大于最大静摩擦力时，汽车做离心运动，所以无人驾驶汽车在拐弯时收到的指令应让车速小一点，防止汽车做离心运动而发生侧翻，故B正确;
CD.如果弯道是倾斜的，重力和支持力的合力可以提供向心力，而向心力指向圆心，所以3D地图上应标出外（西南）高内（东北）低，故C错误，D正确。
15．答案：AD
解析：由自由落体的位移公式可得
可得
由
可得
球恰好垂直拍面落在球拍的B点上，有几何关系可得
球恰好垂直拍面落在球拍的B点上时的速度大小为
则B点到墙壁的距离为
则A点到B点的位移大小为，故AD正确，BC错误。
16．答案：（1）相同；挡板B；相同（2）2:1
解析：（1）探究向心力大小与圆周运动半径的关系时，需要控制小球的质量和运动角速度相同，所以应选择2个质量相同的小球，使小球的线速度不同，角速度相同，所以选择不同半径的挡板(挡板C与挡板B)以及相同的塔轮半径。
（2）根据向心力公式可知
同时根据题意可知
可得
由可得
因此左、右两边塔轮的半径之比是2:1。
17．答案：（1）B（2）0.05；1；1.25（3）A
解析：（1）A.因在误差允许的范围内，实验中两球的质量不一定必须相等，因为两球下落的时间与质量无关，A错误;
BC.因两球在同一高度，同时运动，又同时落地，因此球A在竖直方向的分运动为自由落体运动，甲实验只能探究竖直方向的运动情况，水平方向如何运动无法从甲实验中得到结论，故B正确，C错误;
D.A球在空中飞行时间与水平的初速度无关，因此增大打击弹片力度，A球在空中运动时间将不变，D错误。
（2）根据题意，由图乙可知，竖直方向上
由匀加速直线运动规律
可得频闪照片的时间间隔为
小球做平抛运动的初速度
b点竖直方向上的速度为
所以该小球经过b点时的速度大小
（3）小球每次自由滚下的位置必须相同，且由静止释放，才能保证小球飞出时，初速度水平，故A正确。
18．答案：（1）3s（2）75m
解析：（1）运动员做平抛运动，则
解得
（2）落到斜面上时的位移大小
19．答案：（1）610N，方向竖直向下（2）590N，方向竖直向下（3）10N
解析：（1）该座舱运动到最低点时，对于游客，由牛顿第二定律有
解得
由牛顿第三定律知游客对地板的压力大小为610N,方向竖直向下。
（2）该座舱运动到最高点时，有
解得
由牛顿第三定律知游客对地板的压力大小为590N,方向竖直向下。
（3）该座舱运动到与摩天轮转动圆心等高时，地板对游客的摩擦力提供向心力，有
解得
20．答案：（1）5rad/s；1.25N（2）0.871N（3）0.8m
解析：（1）当小球在圆锥表面上运动时,根据牛顿运动定律有
小球刚要离开圆锥表面时,支持力为零,解得
（2）当小球的角速度为2rad/s时,小球在圆锥表面上运动根据牛顿运动定律有
解得
（3）逐渐增加小球的角速度,小球已经离开了圆锥表面,设绳子断裂前与竖直方向的夹角为α,则有
其中
联立解得
轻绳断裂后,小球做平抛运动,此时距离地面的高度为
解得
由
解得
轻绳断裂后小球做平抛运动的水平位移
如图所示
抛出点与间的距离为
则有
由于
即小球做平抛运动没有落到圆锥表面上,所以落地点到的距离为0.8m。