重庆市永川萱花中学2023-2024学年高一下学期期中物理试题（Word版附解析）

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注意事项：
1.答卷前，考生务必用黑色字迹的钢笔或签字笔将自己的学校、班级、座位号、姓名和准考证号填写在答题卡相应的位置；
2.选择题每小题选出答案后，用2B铅笔将答题卡上对应题目选项的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案。作答在试卷上无效。
3.非选择题必须用黑色字迹钢笔或签字笔作答，答案必须写在答题卡各题目指定区域内的相应位置上。如需改动，先划掉原来的答案，然后再写上新的答案。不得使用铅笔或涂改液，否则答案无效。
一、选择题：本题共11小题，共47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，每小题4分；第9~11题有多项符合题目要求，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1. 生活中的曲线运动随处可见，关于曲线运动，下列说法正确的是（ ）
A. 做曲线运动的物体速度大小一定是变化的
B. 物体在变力作用下一定做曲线运动
C. 做曲线运动的物体所受合力一定不为零
D. 一个匀速直线运动与一个匀变速直线运动的合运动，一定是曲线运动
【答案】C
【解析】
【详解】A．做曲线运动的物体速度大小不一定变化，可能只有方向在不断改变，故A错误；
B．物体在变力作用下不一定做曲线运动，若力与速度方向共线，则物体将做直线运动，只有当力与速度不在一条直线上时物体才做曲线运动，故B错误；
C．做曲线运动的物体速度不断变化，一定存在加速度，所受合力一定不为零，故C正确；
D．当两个分运动的方向在同一条直线上时，则一个匀速直线运动与一个匀变速直线运动的合运动为匀变速直线运动，故D错误。
故选C。
2. 如图所示，甲、乙两小球都能视为质点，小球甲在竖直面内摆动的周期为T，悬线长为L；小球乙在水平面内做匀速圆周运动，悬点为O1、轨迹圆圆心为O2。下列说法正确的是（ ）
A. 小球甲的向心力由合力来充当
B. 小球甲的向心力由悬线拉力来充当
C. 小球乙的向心力由悬线拉力来充当
D. 小球乙的向心力由合力来充当
【答案】D
【解析】
【详解】AB．小球甲的向心力由拉力和重力沿悬线方向的分力的合力来充当，故AB错误；
CD．小球乙的向心力由合力来充当，故C错误，D正确。
故选D。
3. 如图所示，下列有关生活中圆周运动实例分析，其中说法正确是（ ）
A. 甲图中，汽车通过凹形桥的最低点时，速度不能超过
B. 乙图中，“水流星”匀速转动过程中，在最低处水对桶底的压力最大
C. 丙图中，火车转弯超过规定速度行驶时，内轨对内轮缘会有挤压作用
D. 丁图中，同一小球在光滑而固定的圆锥筒内的A、B位置先后分别做匀速圆周运动，则在A、B两位置小球向心加速度不相等
【答案】B
【解析】
【详解】A．汽车通过凹形桥最低点时为超重，速度大小可以超过，A错误；
B．“水流星”匀速转动过程中，在最低处桶底对水的支持力为，则
得
由牛顿第三定律得，水对桶底的压力大小为
在最高处桶底对水压力为，则
由牛顿第三定律得，在最高处水对桶底的压力大小为
所以在最低处水对桶底的压力最大，B正确；
C．丙图中，火车转弯超过规定速度行驶时，重力和支持力的合力不够提供向心力，外轨受到挤压，C错误；
D．丁图中，同一小球在光滑而固定的圆锥筒内的A、B位置先后分别做匀速圆周运动，设筒臂和竖直方向的夹角为，则
得
所以A、B两位置小球向心加速度相等，D错误。
故选B。
4. 如图所示的传动装置中，B、C两轮固定在一起绕同一轴转动，A、B两轮用皮带传动，三个轮的半径关系是。若皮带不打滑，则关于A、B、C三轮边缘a、b、c三点的下列物理量的比，错误的是（ ）
A. 角速度之比为1∶2∶2B. 线速度大小为1∶1∶2
C. 向心加速度大小之比为1∶2∶4D. 周期之比为2∶2∶1
【答案】D
【解析】
【详解】AB．A、B两轮通过皮带传动，两轮与皮带接触点的线速度大小相等，可知
由角速度和线速度的关系式可知，线速度大小相等的情况下，角速度与半径成反比，可知
B、C两轮同轴传动，两轮角速度相同，即
角速度相同的情况下，线速度与半径成正比，可知
联立对比可得
AB正确，不符合题意；
D．由可得，周期之比为2∶1∶1，D错误，符合题意；
C．向心力的表达式为
结合AB解析可得，向心加速度大小之比为1∶2∶4，C正确，不符合题意。
故选C。
5. 发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，变轨使其沿椭圆轨道2运行，最后变轨将卫星送入同步圆轨道3，轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点，则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是（ ）
A. 卫星在轨道1上运行的速率小于赤道上随地球自转物体的速率
B. 卫星在轨道3上经过P点时的加速度大于它在轨道2上经过P点时的加速度
C. 三条轨道中速率最大时刻为经过2上的Q点，速率最小时刻为经过2上的P点
D. 周期关系为T2>T3>T1
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据
可得
因为卫星在轨道1上的运动半径小于同步卫星的运动半径，可知卫星在轨道1上的线速度大于同步卫星的线速度；同步卫星的角速度等于地球自转的角速度，根据v=ωr可知，同步卫星的线速度大于赤道上随地球自转的物体的速率，可知卫星在轨道1上运行的速率大于赤道上随地球自转物体的速率，选项A错误；
B．根据
可得
卫星在轨道3上经过P点时的加速度等于它在轨道2上经过P点时的加速度，选项B错误；
C．卫星在轨道1上经过Q点时加速才能进入轨道2；在轨道2上经过P点时加速才能进入轨道3，在轨道2上从Q到P，引力做负功，速率减小，由
可知，卫星在轨道1上的速率大于在轨道3上的速率，则
可知三条轨道中速率最大时刻为经过2上的Q点，速率最小时刻为经过2上的P点，选项C正确；
D．根据开普勒第三定律可知，在轨道3上半径最大，在轨道1上的半径最小，轨道2的半长轴大于轨道1的半径，可知周期关系为
T3>T2>T1
选项D错误。
故选C。
6. 以大小相同的初速度、不同的抛射角同时从地面抛出3个小球A、B、C，3球从抛出到落地在空中的运动轨迹如图所示，下列叙述正确的是（ ）

A. A、B、C三球在运动过程中，A球的加速度最大
B. B球的射程最远，所以B最后落地
C. A、C两球的射程相等，所以它们的水平分速度相等
D. B球的射程最远，B抛出时速度与水平方向的夹角最接近45°
【答案】D
【解析】
【详解】A．A、B、C三球在运动过程中，只受重力作用，加速度均为g，选项A错误；
B．从最高点到落地可看做平抛运动，根据
可知，最大高度越大，则时间越长，故A运动的时间最长，所以A最后落地，选项B错误；
C．A、C两球的射程相等，但是A球运动时间较长，根据
可知，所以C的水平初速度较大，选项C错误；
D．根据射程
可知当时射程最大，因B球的射程最远，B抛出时速度与水平方向的夹角最接近45°，选项D正确。
故选D。
7. 如图所示，倾角为θ的斜面体固定在水平面上，两个可视为质点的小球甲和乙分别沿水平方向抛出，两球的初速度大小相等，已知甲的抛出点为斜面体的顶点，经过一段时间两球落在斜面上的A、B两点后不再反弹，落在斜面上的瞬间，小球乙的速度与斜面垂直。忽略空气阻力，重力加速度为g，则下列选项正确的是（ ）
A. 甲、乙两球在空中运动的时间之比为tan2θ∶1
B. 甲、乙两球下落的高度之比为2tan2θ∶1
C. 甲、乙两球的水平位移大小之比为tan θ∶1
D. 甲、乙两球落在斜面上瞬间的速度方向与水平方向夹角的正切值之比为2tan2θ∶1
【答案】D
【解析】
【详解】A．由小球甲的运动可知
解得
t=
落到斜面上的速度方向与水平方向夹角的正切值为
则
tan α甲=2tan θ
由小球乙的运动可知
解得
t′=
落到斜面上的速度方向与水平方向夹角的正切值为
tan α乙=
甲、乙两球在空中运动的时间之比为
t∶t′=2tan2 θ∶1
选项A错误；
B．由
h=gt2
可知甲、乙两球下落的高度之比为4tan4 θ∶1，B错误；
C．由
x=v0t
可知甲、乙两球的水平位移大小之比为2tan2 θ∶1，C错误；
D．甲、乙两球落在斜面上瞬间的速度方向与水平方向夹角的正切值之比为2tan2 θ∶1，D正确。
故选D。
8. 如图所示，内壁光滑半径为r的竖直圆桶，绕中心轴做匀速圆周运动，一物块用细绳系着，绳的另一端系于圆桶上表面圆心，绳与竖直方向的夹角为，物块贴着圆桶内表面随圆桶一起转动，重力加速度取g，则（ ）
A. 桶对物块的弹力不可能为零
B. 转动的角速度的最小值为
C. 随着转动的角速度增大，绳的张力保持不变
D. 随着转动的角速度增大，绳的张力一定增大
【答案】C
【解析】
【详解】AB．由于桶的内壁光滑，绳的拉力沿竖直向上的分力与重力平衡，若绳的拉力沿水平方向的分力恰好提供向心力，则桶对物块的弹力恰好为零，有
转动的角速度的最小值为
故AB错误；
CD．由题图知，若它们以更大的角速度一起转动，则绳子与竖直方向的夹角不变，因为绳的拉力满足
Tcsθ=mg
则绳子的拉力保持不变，故C正确，D错误。
故选C。
9. 如图所示，将质量为2m的重物悬挂在轻绳的一端，轻绳的另一端系一质量为m的小环，小环套在竖直固定的光滑直杆上，光滑定滑轮与直杆的距离为d。现将小环从与定滑轮等高的A处由静止释放，当小环沿直杆下滑距离也为d时（图中B处），下列说法正确的是（ ）
A. 小环刚释放时轻绳中的张力一定大于2mg
B. 小环到达B处时，重物上升的高度也为d
C. 小环在B处的速度与重物上升的速度大小之比等于
D. 小环在B处的速度与重物上升的速度大小之比等于
【答案】C
【解析】
【详解】A．对小环的加速度进行分析，如图所示
设重物的加速度为，则有
由于释放时是从水平A处，则有
由于v=0，则有，故绳子的拉力T=2mg，A错误；
B．小环到达B处时，重物上升的高度应为绳子竖直部分缩短的长度，即
B错误；；
B．小环到达B处时，重物上升的高度应为绳子竖直部分缩短的长度，即
B错误；
CD．根据题意，沿绳子方向的速度大小相等，将小环在B处的速度沿绳子方向与垂直于绳子方向正交分解有
即
D错误，C正确。
故选C。
10. 如图所示，置于竖直面内的光滑细圆环半径为R，质量为m的小球套在环上，原长为R的轻弹簧一端系于球上，另一端系于圆环最低点，圆环绕竖直直径转动，重力加速度为g。若角速度由零开始缓慢增大，下列说法正确的是（ ）
A. 当时，小球仅受两个力的作用
B. 当时，弹簧恰好处于原长状态
C. 当时，弹簧一定处于压缩状态
D. 无论大，小球都不能够到达与圆心等高的位置
【答案】BD
【解析】
【详解】AB．当弹簧恰好处于原长，小球只受两个力的作用，如图所示
由几何关系可知
此时由向心力公式
解得
故A错误，B正确；
C．当时，小球将做向上移动，弹簧一定处于伸长状态，故C错误；
D．假设当足够大时，小球能够到达与圆心等高的位置做圆周运动，此时弹簧处于伸长状态，弹力斜向左下，圆环的弹力在水平方向，小球在竖直方向的合力不为0，小球就不能在水平面做圆周运动，与假设矛盾。故当足够大时，小球都不能够到达与圆心等高的位置，故D正确。
故选BD。
11. 天文观测已经证实，三星系统是常见的，甚至在已知的大质量恒星群中占主导地位。如图所示，P、O、S三颗星位于等边三角形的三个顶点上，并沿外接于等边三角形的圆形轨道运行，已知等边三角形边长为l，三颗星做匀速圆周运动的周期为T，万有引力常量为G，忽略其他星体对它们的引力作用。则（ ）
A. 三颗星的质量可能不相等
B. 三颗星的质量均为
C. 三颗星的线速度大小均为
D. 任意一颗星所受的向心力大小为
【答案】BC
【解析】
【详解】A．根据题意可知其中任意两颗星对第三颗星的合力指向圆心，则这两颗星对第三颗星的万有引力等大，由于这两颗星到第三颗星的距离相同，故这两颗星的质量相同，同理可得三颗星的质量一定相同，故A错误；
B．轨道半径等于等边三角形外接圆的半径，为
设三颗星的质量为m，根据牛顿第二定律
解得三颗星的质量均为
故B正确；
C．线速度大小为
故C正确；
D．任意一颗星所受的向心力大小为
故D错误。
故选BC。
二、非选择题（本部分共5小题，共53分。）
12. 某同学利用图中所示的DIS向心力实验器来探究圆周运动向心力的影响因素。实验时，砝码随旋臂一起做圆周运动，其受到的向心力可通过牵引杆由力传感器测得，旋臂另一端的挡光杆每经过光电门一次，通过力传感器和光电门就同时获得一组向心力F和挡光时间t，换算生成ω。保持砝码的质量和转动半径不变，改变其转速得到多组F、ω的数据后，作出了F-ω2图线如图乙所示。牵引杆的质量和一切摩擦可忽略。
（1）该同学采用的主要实验方法为___________。
A.等效替代法 B.控制变量法 C.理想化模型法
（2）实验中，某次挡光杆经过光电门时的挡光时间为t，已知挡光杆到转轴的距离为d，挡光杆的挡光宽度为s，则可得挡光杆转动角速度ω的表达式为___________。
（3）根据图乙，得到的实验结论是∶___________。
【答案】 ①. B ②. ③. 在m、r一定的情况下，向心力大小与角速度的平方成正比
【解析】
【分析】
【详解】(1)[1]实验中保持砝码的质量和转动半径不变，改变其转速，所以采用的是控制变量法。故选B。
(2)[2] 挡光杆处的线速度为
角速度为
(3)[3] 在m、r一定的情况下，向心力大小与角速度的平方成正比。
13. 如图甲所示，在运动描述的演示实验中，老师在一端封闭、长约1.5m的玻璃管内注满清水，水中放一个蜡烛做的蜡块，将玻璃管的开口端用胶塞塞紧，然后将这个玻璃管倒置，在蜡块沿玻璃管上升的同时，将玻璃管水平向右移动。从某时刻开始计时，蜡块在玻璃管内每0.5s上升的距离都是10cm，玻璃管向右匀加速平移，每0.5s通过的水平位移依次是2.5cm、7.5cm、12.5cm、17.5cm。图乙中，y表示蜡块竖直方向的位移，x表示蜡块随玻璃管通过的水平位移，t＝0时蜡块位于坐标原点。
（1）请在图乙中画出蜡块2s内的轨迹；_____
（2）玻璃管向右平移的加速度a＝________m/s2；（保留2位有效数字）
（3）t＝1s时蜡块的速度v2＝________m/s。（保留2位有效数字）
【答案】 ①. ②. 0.20 ③. 0.28
【解析】
【详解】（1）[1]通过描点，可以得到图像如图所示
（2）[2]玻璃管向右匀加速平移，每通过的水平位移依次是2.5cm、7.5cm、12.5cm、17.5cm，根据公式
可以得到
（3）[3]蜡块在竖直方向做匀速直线运动，故竖直分速度
当时，水平分速度为
竖直分速度为
故合速度为
14. 2021年2月10日19时52分，我国首次火星探测任务“天问一号”探测器实施近火捕获制动，成功实现环绕火星运动，成为我国第一颗人造火星卫星。在“天问一号”环绕火星做匀速圆周运动时，周期为T，轨道半径为r。已知火星的半径为R，引力常量为G，不考虑火星的自转。求：
（1）“天问一号”环绕火星运动的线速度的大小v；
（2）火星的质量M；
（3）火星表面的重力加速度的大小g。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【分析】
【详解】（1）由线速度定义可得
（2）设“天问一号”的质量为m，引力提供向心力有
得
（3）忽略火星自转，火星表面质量为的物体，其所受引力等于重力
得
15. 如图所示，BC为半径等于竖直放置的光滑细圆管，O为细圆管的圆心，在圆管的末端C连接倾斜角为45°、动摩擦因数μ＝0.6的足够长粗糙斜面，一质量为m＝0.5kg的小球从O点正上方某处A点以v0水平抛出，恰好能垂直OB从B点进入细圆管，小球从进入圆管开始受到始终竖直向上的力F＝5N的作用，当小球运动到圆管的末端C时作用力F立即消失，小球能平滑地冲上粗糙斜面.(g＝10m/s2)求：

(1)小球从O点的正上方某处A点水平抛出的初速度v0为多少？OA的距离为多少？
(2)小球在圆管中运动时对圆管的压力是多少？
(3)小球在CD斜面上运动的最大位移是多少？
【答案】（1）2m/s （2）5N （3）m
【解析】
【详解】（1）小球从A运动到B为平抛运动,有:
在B点,有:
联立以上两式解得:v0=2m/s t=0．2s
AB竖直方向的距离为:
B竖直方向的距离为:,
（2）在B点据平抛运动的速度规律有：
小球在管中的受力分析为三个力：由于重力与外加的力F平衡，故小球所受的合力仅为管的外轨对它的压力，得小球在管中做匀速圆周运动，由圆周运动的规律得细管对小球的作用力为：
根据牛顿第三定律得小球对细管的压力为：
（3）在CD上滑行到最高点过程中,根据牛顿第二定律得:mgsin45°+μmgcs45°=ma
解得:
根据速度位移关系式,得:
16. 如图所示，水平转盘可绕竖直中心轴转动，盘上叠放着质量均为1kg的A、B两个物块，B物块用长为0.25m的细线与固定在转盘中心处的力传感器相连，两个物块和传感器的大小均可不计．细线能承受的最大拉力为8N，A、B间的动摩擦因数为0.4，B与转盘间的动摩擦因数为0.1，且可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力．转盘静止时，细线刚好伸直，传感器的读数为零．当转盘以不同的角速度匀速转动时，传感器上就会显示相应的读数F（g=10m/s2）．
（1）当B与转盘之间的静摩擦力达到最大值时，求转盘的角速度；
（2）当A与B恰好分离时，求F的大小和转盘的角速度；
（3）试通过计算在坐标系中作出图象．
【答案】（1）；（2）F=6N；（3）
【解析】
【详解】（1）当B与转盘之间的静摩擦力达到最大值时
对A、B物体：
解得：
（2）AB一起运动运时，绳子拉力
当A与B恰好分离时，物体所受的摩擦力等于最大静摩擦力
对有：
解得：，
此时绳子的张力为
故绳子末断且F=6N
（3）随角速度的进一步增大，A脱离B物体，只有B物体做匀速圆周运动，
绳子张力
当绳子拉力，设物体B角速度为，则对B受力分析有：
解得：
故有：当时，
当时，AB一起运动，绳子张力
当时，AB分离，对B，绳子张力
故坐标系中图象如图所示：