天津市河西区2023-2024学年高一下学期期中物理试卷

这是一份天津市河西区2023-2024学年高一下学期期中物理试卷，共16页。试卷主要包含了单选题，解答题等内容，欢迎下载使用。

1．下列说法中正确的是（ ）
A．做曲线运动的物体不一定具有加速度
B．做曲线运动的物体，加速度一定是变化的
C．物体在恒力的作用下，不可能做曲线运动
D．物体在变力的作用下，可能做直线运动，也可能做曲线运动
2．在物理学建立、发展的过程中，许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步。关于科学家和他们的贡献，下列说法中正确的是（ ）
A．牛顿认为在足够高的高山上以足够大的水平速度抛出一物体，物体就不会再落在地球上
B．英国物理学家牛顿利用“扭秤实验”首先较准确的测定了万有引力常量
C．伽利略用“月—地检验”证实了万有引力定律的正确性
D．德国天文学家开普勒对伽利略观测的行星数据进行了多年研究，得出了开普勒三大行星运动定律
3．钱学森弹道是我国科学家钱学森于上世纪40年代提出的一种新型导弹弹道的设想。这种弹道的特点是将弹道导弹和飞航导弹的轨迹融合在一起，使之既有弹道导弹的突防性能力，又有飞航式导弹的灵活性。如图是导弹的一段飞行轨迹，A、B、C、D是轨迹上的四个位置点，导弹在这四个位置点的速度v与所受合外力F的关系可能正确的是（ ）
A．A点B．B点C．C点D．D点
4．下列物理情景中， 经典的牛顿力学不再适用的是（ ）
A．电子以接近光的速度运动
B．射击场上，从枪膛射出的子弹
C．在武汉大学校园观赏樱花的游客
D．体育课上， 被小明同学抛出的篮球
5．在“探究向心力大小的表达式”实验中，某同学利用图的实验装置探究向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系。下列实验与本实验采用的方法相同的是（ ）
A．探究平抛运动的特点
B．探究小车速度与时间的关系
C．探究加速度与力和质量的关系
D．探究两个互成角度的力的合成规律
6．河北杂技，历史悠久，源远流长。如图甲所示，在杂技表演中，演员A沿竖直杆匀减速向上爬，同时演员B顶着杆匀速水平向右移动。若建立如图乙所示的坐标系，其中x与y分别表示演员A在水平方向、竖直方向的位移，则在该过程中演员A的运动轨迹可能是下图中的（ ）
A．B．
C．D．
7．用频闪照相技术拍下的两小球运动的频闪照片如图所示，a球从A点水平抛出的同时，b球自B点开始下落，背景的小方格均为边长L的正方形，重力加速度为g，不计空气阻力.根据照片显示的信息，下列说法中正确的是（ ）

A．照相机的频闪周期为
B．a球的水平初速度为
C．该实验只能证明水平方向的分运动是匀速直线运动
D．该实验只能证明竖直方向的分运动是自由落体运动
8．如图所示，在A点以大小为，的水平速度向左抛出一个质量m=1.0kg的小球，小球抛出后始终受到水平向右恒定风力的作用，风力大小为F=10N。经过一段时间小球到达B点，B点位于A点正下方，取重力加速度，下列说法正确的是（ ）
A．小球从A运动到B的时间为1s
B．小球从A到B运动过程中，速度的最小值为10m/s
C．A、B两点间的距离y=20m
D．小球水平方向的速度为零时，距A点的水平距离x=10m
9．如图是《天工开物》中的牛力齿轮水车的插图，记录了我国古代劳动人民的智慧。在牛力的作用下，通过A齿轮带动B齿轮，B、C齿轮装在同一根轴上，A、B边缘轮齿大小间距相同，齿轮A、B、C半径的大小关系为，下列说法不正确的是（ ）
A．A、B、C的角速度之比为5∶5∶3
B．A、B、C边缘质点的线速度大小之比为3∶3∶1
C．A、B、C周期之比为5∶3∶3
D．A、B、C边缘质点的向心加速度大小之比为9∶15∶5
10．有关圆周运动的基本模型，下列说法正确的是（ ）
A．如图甲，火车转弯超过规定速度行驶时，内轨和轮缘间会有挤压作用
B．如图乙，“水流星”表演中，过最高点时水没有从杯中流出，水对杯底压力不可以为零
C．如图丙，小球竖直面内做圆周运动，过最高点的速度至少等于
D．如图丁，A、B两小球在同一水平面做圆锥摆运动，则A与B的角速度相等
11．如图所示，摩天轮悬挂的座舱在竖直平面内做匀速圆周运动，这个过程简化为下图的情景，水平板上放一个物体，使水平板和物体一起在竖直平面内做匀速圆周运动，为水平直径，为竖直直径，在运动过程中木板始终保持水平，物块相对木板始终静止，下列说法正确的是（ ）
A．在最低点时，物块所受支持力等于物块的重力
B．物块所受合外力不变
C．除c、d两点外，物块都要受摩擦力
D．c、d两点，物块所受支持力相同
12．如图所示，点L1和点L2称为地月连线上的拉格朗日点。在拉格朗日点处的物体在地球与月球的共同作用下，可与月球同步绕地球转动。中国探月工程中的“鹊桥号”中继卫星是世界上首颗运行于地月拉格朗日点L2的通信卫星，已知地球质量是月球质量的81倍，地月球心距离约为L2点与月球球心距离的6倍，则地球对“鹊桥号”中继卫星的引力与月球对“鹊桥号”中继卫星的引力大小之比约为（ ）
A．B．C．D．
13．有a、b、c、d四颗地球卫星，a还未发射，在地球赤道上随地球表面一起转动，b处于地面附近近地轨道上正常运动，c是地球同步卫星，d是高空探测卫星，各卫星排列位置如图，则下列说法中错误的有（ ）
A．a的向心加速度小于重力加速度g
B．b在四个卫星中线速度最大
C．c在4h内转过的圆心角是
D．d的运动周期有可能是26h
14．如图所示，直径为d的竖直圆筒绕中心轴线以恒定的转速匀速转动。一子弹以水平初速度沿圆筒直径方向从左侧射入圆筒，从右侧射穿圆筒后发现两弹孔在同一竖直线上且相距为h，空气阻力及圆筒对子弹的作用力均可忽略不计，则（ ）
A．子弹水平初速度为B．子弹水平初速度为
C．圆筒转动的角速度可能为D．圆筒转动的角速度可能为
15．在长期的太空生活中以及未来星际旅行过程中，失重会影响人的健康。如图所示，通过让圆形空间站旋转的方法可获得人工重力。已知空间站半径为1000米，为了使宇航员感觉跟在地球表面上的时候一样“重”，g取10m/s2，空间站转动的角速度为（ ）
A．10rad/sB．1rad/s
C．0.1rad/sD．0.01rad/s
二、解答题
16．如图所示，某同学利用无人机玩“投弹”游戏。无人机在空中某高度处水平匀速飞行，某时刻释放了一个小球，小球经2s后恰好落在水平地面，小球释放点与落地点之间的水平距离为30m，空气阻力忽略不计，重力加速度，求：
（1）小球释放时距地面的高度；
（2）无人机水平飞行的速度大小；
（3）小球落地时的速度大小。
17．如图所示，一个光滑的圆锥体固定在水平桌面上，其轴线竖直，母线与轴线之间夹角为θ=37°，一条长度为l=2m的轻绳，一端固定在圆锥体的顶点O处的一个小突起上，另一端拴着一个质量为m=0.5kg的小球（可看作质点，轻绳与锥面平行），小球以角速度（未知，可调节）绕圆锥体的轴线做匀速圆周运动，重力加速度g取10m/s2，已知：sin37°=0.6，cs37°=0.8。求：
（1）当角速度=1rad/s时，求细绳的拉力T1和锥面对小球的支持力F1；
（2）小球即将离开锥面时的角速度。

18．我国自行研制的“天问号”火星探测器于年月日成功着陆火星。设着陆前探测器对火星完成了“绕、着、巡”三项目标考查。如图所示，探测器经过一系列的制动减速进入火星近地圆轨道绕火星做匀速圆周运动，之后再经过制动在火星表面着陆。着陆后，探测器上的科研装置，将一个小球从离地面的高度由静止释放，做自由落体运动，测得小球经过时间落地。已知引力常量为，火星的半径为，求：
（1）火星表面重力加速度；
（2）火星的质量及平均密度；
（3）探测器在火星近地圆轨道速度。
参考答案：
1．D
【详解】A．做曲线运动的物体速度方向一定改变，做变速运动，则一定具有加速度，故A错误；
BC．做曲线运动的条件是物体所受合力与速度不在一条直线上，例如平抛运动，物体只受重力保持不变，加速度不变，物体做曲线运动，故BC错误；
D．物体在变力的作用下，若力与物体速度方向在一条直线上，做直线运动，不在一条直线上，做曲线运动，故D正确。
故选D。
2．A
【详解】A．牛顿认为在足够高的高山上以足够大的水平速度抛出一物体，物体就不会再落在地球上，故A正确；
B．英国物理学家卡文迪什利用“卡文迪什扭秤”首先较准确的测定了万有引力常量，故B错误；
C．牛顿用“月—地检验“证实了万有引力定律的正确性，故C错误；
D．德国天文学家开普勒对他的导师——第谷观测的行星数据进行了多年研究，得出了开普勒三大行星运动定律，故D错误。
故选A。
3．D
【详解】做曲线运动的物体速度方向为轨迹在该点的切线方向，而合外力应指向轨迹的凹侧，二者分居于轨迹两侧。
故选D。
4．A
【详解】经典的牛顿力学适用于宏观、低速（远小于光速）运动的物体，可知经典的牛顿力学不再适用的是：电子以接近光的速度运动。经典的牛顿力学适用的是：射击场上，从枪膛射出的子弹；在武汉大学校园观赏樱花的游客；体育课上， 被小明同学抛出的篮球。
故选A。
5．C
【详解】在“探究向心力大小的表达式”实验中，实验采用的方法是控制变量法。
A．“探究平抛运动的特点”采用的是分解法，故A错误；
B．“探究小车速度与时间的关系”采用的是图像法，故B错误；
C．“探究加速度与力和质量的关系”也是利用控制变量法，故C正确；
D．“探究两个互成角度的力的合成规律”采用的是等效替代法，故D错误。
故选C。
6．C
【详解】由题意知，演员B水平向右做匀速直线运动，加速度为零；演员A沿杆向上做匀减速直线运动，加速度向下，故演员A的实际加速度竖直向下；初速度与加速度不在一条直线上，所以演员A的运动轨迹可能为向下弯曲的曲线。
故选C。
7．A
【详解】CD．竖直方向均为自由落体运动，他们竖直方向距离保持不变；水平方向每相同时间内唯一相等，证明其水平方向做匀速直线运动，故CD错误；
A．根据
根据图象可知
解得
故A正确；
B．根据图象可知相同时间水平方向位移均为2L，水平速度为
故B错误。
故选A。
8．C
【详解】A．球在水平方向上受风力做匀减速运动，设水平方向的加速度大小为ax，据牛顿第二定律可得
F=max
解得
ax=10m/s2
小球从A运动到B的时间为
故A错误；
B．因F=mg，则力F与mg的合力方向沿右下方成45°角，则当沿合力方向速度减为零时小球的速度最小，最小速度
故B错误；
C．沿AB方向做自由落体运动，则A、B两点间的距离
故C正确；
D．小球水平方向的速度为零时，距A点的水平距离
故D错误。
故选C。
9．A
【详解】A．A、B通过边缘齿轮连接，边缘的线速度大小相同，根据可知
B和C是同轴传动，则角速度相同，所以A、B、C的角速度之比为3：5：5，故A错误；
B．B和C是同轴传动，角速度相同，根据可知
所以A、B、C边缘的线速度大小之比为3：3：1，故B正确；
C．根据可得齿轮A、B、C的周期之比为5：3：3，故C正确；
D．根据，可得A、B、C边缘质点的向心加速度大小之比为9：15：5，故D正确。
故选A。
10．D
【详解】A．火车转弯超过规定速度行驶时，需要更大的向心力，则外轨和轮缘间会有挤压作用，故A错误；
B．在最高点时，当只有重力提供向心力时，杯底对水的支持力为零，由牛顿第三定律得水对杯底压力为零，故B错误；
C．轻杆对小球可以提供支持力，则小球能通过最高点的临界速度为0，故C错误；
D．设两球与悬点的竖直高度为h，根据牛顿第二定律
又
联立得
所以A、B两小球在同一水平面做圆锥摆运动，角速度相等，故D正确。
故选D。
11．C
【详解】AD．物块做匀速圆周运动，向心力大小始终不变，根据牛顿第二定律，在c点有
解得
在d点有
解得
故AD错误；
B．物块所受合外力提供向心力，大小不变，但方向始终变化，故B错误；
C．物体所受重力和支持力始终在竖直方向，而向心力方向始终指向圆心，只有在c、d两点，仅靠重力和支持力的合力就可以提供向心力，而在c、d两点外，物块都要受摩擦力，才能使合外力满足指向圆心，故C正确。
故选C。
12．B
【详解】由万有引力定律及题设条件可知所求两个引力的大小之比约为
故选B。
13．C
【详解】A．地球同步卫星的周期c必须与地球自转周期相同，角速度相同，则知a与c的角速度相同，根据
a=ω2r
知，c的向心加速度大。由
得
卫星的轨道半径越大，向心加速度越小，则同步卫星c的向心加速度小于b的向心加速度，而b的向心加速度约为g，故知a的向心加速度小于重力加速度g。故A正确；
B．由
解得
可知，卫星的轨道半径越大，速度越小，所以bcd三个卫星中b的速度最大，而a与c的角速度相同，根据v=ωr知，a的线速度小于c的线速度，可知b在四个卫星中线速度最大，选项B正确。
C．ｃ的周期为24h，则在4h内转过的圆心角是
选项C错误；
D．根据
可知，因c的周期为24h，d的周期大于c的周期，则d的运动周期有可能是26h，选项D正确。
此题选择错误选项，故选C。
14．C
【详解】AB．子弹做平抛运动，在竖直方向上
水平方向子弹做匀速运动
联立求得
故AB错误；
CD．因子弹从右侧射穿圆筒后发现两弹孔在同一竖直线上，则圆筒转过的角度为
(n=1.2.3…)
则角速度为
(n=1.2.3…)
故角速度可能为，不可能为，故C正确，D错误。
故选C。
15．C
【详解】空间站中宇航员做匀速圆周运动，宇航员感觉跟在地球表面上的时候一样“重”，说明此时宇航员所需的向心力等于地球表面时受到的重力，则有
可得空间站转动的角速度为
故选C。
16．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）根据题意可知，小球做平抛运动，竖直方向上，由可得，小球释放时距地面的高度
（2）水平方向上有
解得，无人机水平飞行的速度大小为
（3）竖直方向上，由可得，小球落地时竖直分速度为
则小球落地时的速度大小
17．（1），；（2）
【详解】（1）对小球进行受力分析，并沿水平和竖直方向建立坐标系，根据牛顿第二定律和平衡条件可知
在水平方向
在竖直方向
解得
，
（2）小球即将离开锥面时锥面对小球无支持力，即
，
解得
18．（1）；（2），；（3）
【详解】（1）由自由落体运动得
解得
（2）设火星表面有一质量为m的物体，则
解得
密度为
解得
（3）探测器在近地圆轨道做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律
解得