广东省广州市第六中学2023-2024学年高一下学期期中考试物理试卷

这是一份广东省广州市第六中学2023-2024学年高一下学期期中考试物理试卷，共15页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
1．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．太阳处在八大行星的椭圆轨道的一个公共焦点上
B．火星绕太阳运行过程中，速率不变
C．土星比地球的公转周期小
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
2．体育课上两位同学在室内羽毛球场进行羽毛球比赛，羽毛球在空中上升的运动轨迹如图中虚线所示，羽毛球加速度方向示意图可能正确的是（ ）
A．B．
C．D．
3．如图所示，假设某同学能让笔绕其上的某一点做匀速转动，下列有关该同学转笔中涉及到的物理知识的叙述正确的是（ ）
A．笔杆上的点离点越远，角速度越大
B．笔杆上的点离点越近，做圆周运动的向心加速度越大
C．笔杆上的各点做圆周运动的向心力是由手的摩擦力提供的
D．若该同学使用中性笔，笔尖上的小钢珠有可能因快速转动被甩走
4．一阶梯如图所示（有很多级台阶，图中只画出了一部分），每级台阶的高度和宽度均为，一小球（视为质点）以大小为的速度水平飞出，取重力加速度大小，不计空气阻力，小球第一次将落在第n级台阶上，则n为（ ）
A．10B．11C．12D．13
5．体育课上，小壮将铅球水平推出。不计空气阻力。对铅球被水平推出后在空中运动的过程，下列关于铅球在空中运动时的加速度大小a与速度大小v随运动时间t变化的关系图像中，可能正确的是（ ）
A．B．
C．D．
6．天舟七号货运飞船采用快速交会对接方式。交会对接完成后，天舟七号将转入组合体飞行段。关于这次对接以及组合体运行，下列说法正确的是（ ）
A．对接前宇航员所受地球的引力为零
B．对接后空间站绕地球运行速度大于第一宇宙速度
C．对接后空间站绕地球运行速度小于第一宇宙速度
D．对接时天舟七号和天和核心舱因相互作用力而产生的加速度相同
7．一辆汽车在水平平直公路上由静止开始启动，汽车的输出功率与速度的关系如图所示，当汽车速度达到后保持功率不变，汽车能达到的最大速度为。已知汽车的质量为，运动过程中所受阻力恒为，速度从达到所用时间为，下列说法正确的是（ ）
A．汽车的最大功率为B．汽车速度为时，加速度为
C．汽车速度从0到的过程中，位移为D．汽车速度从到的过程中，位移为
二、多选题（本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）
8．关于机械能是否守恒的叙述，正确的是（ ）
A．做匀速直线运动的物体机械能一定守恒
B．做变速运动的物体机械能可能守恒
C．外力对物体做功为零时，机械能一定守恒
D．若只有重力对物体做功，物体的机械能一定守恒
9．如图甲，套圈是一种喜闻乐见的街头游戏，某次游戏中一位小朋友将套圈沿水平方向抛出，结果套中玩具A（如图乙），若他第二次将套圈沿相同方向水平抛出后恰好套中玩具B，忽略空气阻力和套圈转动的影响，套圈和玩具A、B均视为质点。对于两次游戏过程，下列说法正确的是（ ）
A．套中玩具B的套圈在空中运动时间更长
B．套中玩具B的套圈抛出时初速度更大
C．套中玩具A的套圈抛出时初速度更大
D．套中玩具B套圈的落地速度大于套中玩具A套圈的落地速度
10．如图所示，用汽车可将质量为m的工件由河底的M点运送到地面上的O点，整个过程中汽车对轻绳的拉力大小始终为F，工件始终没离开接触面，忽略轻绳与滑轮的摩擦。已知，工件在M点时轻绳与水平面的夹角为，工件与接触面之间的动摩擦因数为，重力加速度为。则整个运动过程中（ ）
A．工件克服重力所做的功为
B．接触面对工件的支持力做功为
C．轻绳的拉力对工件做功为
D．工件克服摩擦力做功为
三、实验题（本题共2小题，共16分。）
11．用如图所示的实验装置做“验证机械能守恒定律”实验时，将打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始下落：
(1)关于本实验，下列说法正确的是 （填字母代号）。
A．应选择质量大、体积小的重物进行实验
B．释放纸带之前，纸带必须处于竖直状态
C．先释放纸带，后接通电源
(2)实验中，得到如图2所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O（O点与下一点的间距接近2mm）的距离分别为hA、hB、hC．已知当地重力加速度为g，打点计时器的打点周期为T。设重物质量为m，从打O点到B点的过程中，重物的重力势能变化量ΔEp= ，动能变化量ΔEk= （用已知字母表示）。
(3)在误差允许范围内，当满足关系式 时，可验证机械能守恒。
12．某同学用向心力演示器探究向心力大小的表达式，实验情景如图中A、B、C所示，其中球的尺寸相等、只有B情景皮带两端塔轮的半径不相等。

（1）三个情景中 是探究向心力大小F与质量m关系（选填“A”、“B”或“C”）。
（2）在B情景中，若左右两钢球所受向心力的比值为9：1，则实验中选取左右两个变速塔轮的半径之比为 。
（3）另一同学运用小球竖直平面做圆周运动，经过最低点时需要的向心力与提供的向心力是否相等来验证向心力大小的表达式，实验装置如图所示。

已知当地重力加速度为g，主要实验步骤如下∶
①用天平测出小钢球的质量m；
②用游标卡尺测出小钢球直径d；
③轻质细线一端与小钢球相连，另一端固定在拉力传感器上，并测出悬挂点至球心的距离L，小球静止时光电门的光正好对准小球的球心处；
④将小钢球拉到适当的高度处释放，测出小钢球通过光电门的时间t，则此时小钢球向心力表达式可表示为= （用题中字母表示）；
⑤读出力传感器示数的最大值，则向心力还可表示为= （用题中字母表示）；
⑥对比和的大小，可得出结论。
四、解答题（本题共3小题，共38分。）
13．如图所示，人骑摩托车做特技表演时，以的初速度冲向高台，然后从高台水平飞出。若摩托车冲向高台的过程中以的额定功率行驶，冲到高台上所用时间，人和车的总质量，台高，摩托车的落地点到高台的水平距离。不计空气阻力，g取。求：
（1）摩托车从高台飞出到落地所用时间，
（2）摩托车落地时速度；
（3）摩托车冲上高台过程中克服摩擦力所做的功。
14．如图所示为风靡小朋友界的风火轮赛车竞速轨道的部分示意图。一质量为的赛车（视为质点）从A处出发，以速率驶过半径的凸形桥B的顶端，经CD段直线加速后从D点进入半径为的竖直圆轨道，并以某速度v2驶过圆轨的最高点E，此时赛车对轨道的作用力恰好为零。重力加速度g取10m/s2，试计算：
（1）赛车在B点受到轨道支持力的大小；
（2）若赛车以2v2的速率经过E点，求轨道受到来自赛车的弹力。
15．如图所示，水平轨道左端与长的水平传送带相接，传送带逆时针匀速运动的速度。轻弹簧右端固定在光滑水平轨道上，弹簧处于自然状态。现用质量的小物体（视为质点）将弹簧压缩后由静止释放，到达水平传送带左端B点后，立即沿切线进入竖直固定的光滑半圆轨道最高点并恰好做圆周运动，经圆周最低点C后滑上质量为的长木板上，竖直半圆轨道的半径，物块与传送带间动摩擦因数，物块与木板间摩擦因数。取。求：
（1）物块到达B点时速度的大小；
（2）弹簧被压缩时的弹性势能；
（3）要使小物块恰好不会从长木板上掉下，木板长度与木板和地面之间摩擦因素的关系（设最大静动摩擦力等于滑动摩擦力）。
参考答案：
1．A
【解析】A．根据开普勒第一定律可知，太阳处在每颗行星的椭圆轨道的一个焦点上，故必然处在八大行星的椭圆轨道的一个公共焦点上，故A正确；
B．根据开普勒第二定律可知，火星绕太阳运行过程中，在离太阳较近的位置运行速率较大，在离太阳较远的位置运行速率较小，故B错误；
C．由题图可知，土星轨道的半长轴比地球轨道的半长轴长，根据开普勒第三定律可知，土星比地球的公转周期大，故C错误；
D．根据开普勒第二定律可知，同一颗行星与太阳连线在相等的时间内扫过的面积相等，而地球和土星不是同一颗行星，二者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A。
2．C
【解析】AD．羽毛球在空中做曲线运动，可知羽毛球所受合力产生的加速度应指向轨迹的凹侧，故AD错误；
BC．羽毛球处于上升过程，速度在减小，可知所受合力产生的加速度与速度之间的夹角应为钝角，故B错误，C正确。
故选C。
3．D
【解析】AB．笔杆上的所有点属于同轴转动，则所有点转动的角速度相等，由公式可知，笔杆上的点离O点越近，做圆周运动的向心加速度越小，故AB错误；
C．笔杆上的点并不都与手接触，故各点不都与手存在摩擦，因此不应该都是由手的摩擦力提供向心力，故C错误；
D．当转速过大时，当提供的向心力小于需要向心力，笔尖上的小钢珠有可能做离心运动被甩走，故D正确。
故选D。
4．D
【解析】如图
设小球落到斜线上的时间t，水平方向
竖直方向
且
解得
相应的水平距离
台阶数
知小球第一次将落在第13级台阶上。
故选D。
5．A
【解析】AB．由于不计空气阻力，铅球被水平推出后只受重力作用，加速度等于重力加速度，不随时间改变，故A正确、B错误；
CD．铅球被水平推出后做平抛运动，竖直方向有
则抛出后速度大小为
可知速度大小与时间不是一次函数关系，故CD错误。
故选A。
6．C
【解析】A．对接前宇航员受地球的引力不为零，选项A错误；
BC．第一宇宙速度是所有地球卫星的最大的环绕速度，则对接后空间站绕地球运行速度小于第一宇宙速度，选项B错误，C正确；
D．天舟七号和天和核心舱的质量关系不确定，则对接时天舟七号和天和核心舱因相互作用力而产生的加速度不一定相同，选项D错误。
故选C。
7．C
【解析】AB．汽车速度为v0时，牵引力为 ，汽车速度为 时，牵引力为，从到汽车功率恒定，则有
解得
根据牛顿第二定律可知，汽车速度为v0时，加速度为
汽车的最大功率为
A B错误；
C． 阶段汽车做匀加速直线运动，位移为
故C正确；
D．阶段汽车的位移为，对汽车运用动能定理可得
解得
故D错误。
故选C。
8．BD
【解析】A．做匀速直线运动的物体机械能不一定守恒，如匀速下降的降落伞机械能减少，机械能不守恒，故A错误；
B．做变速运动的物体机械能可能守恒，如自由落体运动，故B正确；
C．外力做功为零，机械能不一定守恒，如在空中匀速下落的物体，外力对物体做功为零，机械能不守恒，故C错误；
D．若只有重力对物体做功，物体的机械能一定守恒，故D正确。
故选BD。
9．BD
【解析】A．根据题意，由公式可得，空中运动时间为
由于两次抛出的高度相同，则两次的运动时间相等，故A错误；
BC．水平方向上，由可得，抛出时初速度
由图可知，套中玩具B的水平位移大，则套中玩具B的套圈抛出时初速度更大，故B正确，C错误；
D．由公式可知，由于两次抛出的高度相同，则两次落地速度的竖直分速度相等，由
可知，由于套中玩具B的套圈抛出时初速度更大，则套中玩具B套圈的落地速度大于套中玩具A套圈的落地速度，故D正确。
故选BD。
10．AC
【解析】A．根据题意，由几何关系可得，斜面与河底夹角为，则整个运动过程中，工件克服重力所做的功为
故A正确；
B．整个运动过程中，工件始终没离开接触面，则接触面对工件的支持力与工件的速度一直垂直，则接触面对工件的支持力不做功，故B错误；
C．由能量守恒定律可得，轻绳对工件做的功等于小车对轻绳做的功。以绳子和汽车的结点为对象进行分析，在把工件从M拉到O的过程中，小车向右移动的距离为，由正弦定理有
解得
汽车对轻绳做功为
则轻绳的拉力对工件做功为，故C正确；
D．在河底平面上，工件克服摩擦力做的功
在斜面上，工件克服摩擦力做的功为
则工件克服摩擦力做功为
故D错误。
故选AC。
11． AB
【解析】(1) A．应选择质量大、体积小的重物进行实验，以减小阻力的影响，选项A错误；
B．释放纸带之前，纸带必须处于竖直状态，以减小纸带和打点计时器之间的摩擦力，选项B正确；
C．先接通电源，后释放纸带，选项C错误；
故选AB。
(2)从打O点到B点的过程中，重物的重力势能变化量
ΔEp=-mghB
打B点时的速度
动能变化量
(3)在误差允许范围内，当满足关系式
即
时，可验证机械能守恒
12． C 1∶3
【解析】（1）三个情景中，只有C情景皮带两端塔轮半径相等且所用小球质量不同，皮带两端塔轮半径相等保证了两球随塔轮转动时的角速度相同，根据向心力公式
可知，情景C可用来探究向心力大小F与质量m关系。
故选C。
（2）B情景中所用钢球相同，根据牛顿第二定律有
，
两个塔轮边缘的线速度相等，有
根据已知
联立可得
（3）小钢球通过光电门的速度
钢球在最低点时，向心力
联立可得
钢球在最低点时，根据牛顿第二定律有
13．（1）1.0s；（2），方向与水平方向夹角为向下；（3）
【解析】（1）摩托车在空中做平抛运动，则有
所以
（2）水平方向做匀速运动，则有
竖直方向做自由落体运动，则
摩托车落地时的速度大小
设落地时与水平方向的夹角为，则
得
故落地时速度方向与水平方向夹角为向下。
（3）摩托车冲上高台过程中，根据动能定理
代入数据解得
所以，冲上高台过程中摩托车克服摩擦力所做的功为。
14．（1）4.95N；（2）15N，方向竖直向上。
【解析】（1）根据牛顿第二定律，B处的赛车满足
即赛车在B点受到的支持力为
（2）赛车以某速度v2驶过圆轨的最高点E时，对轨道的作用力恰好为零，根据牛顿第二定律
即赛车的速率为
显然以过E点时，会受到轨道对其指向圆心的压力，故根据牛顿第二定律，E处的赛车满足
即
根据牛顿第三定律，赛车对轨道的弹力
方向竖直向上。
15．（1）；（2）；（3）
【解析】（1）物体在光滑半圆轨道最高点恰好做圆周运动，由牛顿第二定律得
解得
（2）设物块到达A点时的速度为，由题意可知，物块被弹簧弹出过程中，物块和弹簧组成的系统机械能守恒，有
由于
可知，物体在传送带上一直做匀减速运动，则物块在传送带上滑行过程由动能定理可得
联立以上各式解得
（3）根据题意，从B到C过程中，由机械能守恒定律有
解得
若有
即
此时，所以长木块静止不动，对物块在长木板上滑行的过程由动能定理得
解得
若，对物块有
解得
对长木板有
共速时有
木板的长度为
整理可得
综上所述，小物块恰好不会从长木板上掉下，木板长度与木板和地面之间摩擦因素的关系为