陕西省西安市蓝田县田家炳中学大学区联考2023-2024学年高一下学期4月期中物理试题（原卷版+解析版）

这是一份陕西省西安市蓝田县田家炳中学大学区联考2023-2024学年高一下学期4月期中物理试题（原卷版+解析版），文件包含陕西省西安市蓝田县田家炳中学大学区联考2023-2024学年高一下学期4月期中物理试题原卷版docx、陕西省西安市蓝田县田家炳中学大学区联考2023-2024学年高一下学期4月期中物理试题解析版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共31页， 欢迎下载使用。
1.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.回答选择题时，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。回答非选择题时，用0.5毫米黑色签字笔将答案写在答题卡上。
3.考试结束后将本试卷与答题卡一并交回。
第I卷（选择题）
一、单项选择题（共10小题，每小题3分，共30分）
1. 如图，某同学在空旷的地面扔飞镖，曲线为飞镖飞行的轨迹。关于飞镖在空中飞行的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 飞镖速度的大小不变，速度方向时刻发生变化
B. 飞镖速度的大小不变，加速度方向时刻发生变化
C. 飞镖速度方向和加速度方向，始终在曲线每点的切线方向上
D. 飞镖的加速度方向跟它的速度方向不在同一直线上
【答案】D
【解析】
【详解】A．飞镖抛出后做曲线运动，速度方向不断改变，忽略空气阻力，飞镖做平抛运动，水平速度不变，竖直速度一直增大，合速度逐渐增大，即速度大小变化，故A错误；
B．忽略空气阻力飞镖只受重力，故根据牛顿第二定律可知，加速度恒定，为重力加速度，故B错误；
C、飞镖做曲线运动，速度方向是切线方向；合力方向竖直向下，故加速度方向竖直向下，故C错误；
D、飞镖做曲线运动，根据曲线运动条件，加速度方向跟速度方向不在同一直线上，故D正确。
故选D。
2. 一辆汽车在水平公路上转弯，沿曲线由M向N行驶，速度逐渐减小，下图中分别画出了汽车转弯时加速度a的四种方向，你认为正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】沿曲线由M向N行驶，速度逐渐减小，加速度应位于轨迹的凹侧，且加速度方向与速度方向（切线方向）的夹角大于。
故选B
3. 河水的流速随离一侧河岸的距离的变化关系如图甲所示，船在静水中的速度与时间的关系如图乙所示。若要以最短时间渡河，则（ ）
A. 船渡河的最短时间是60s
B. 船在行驶过程中，船头始终与河岸垂直
C. 船在河水中航行的轨迹是一条直线
D. 船在河水中的最大速度是3m/s
【答案】B
【解析】
【详解】AB．由题图甲可知河宽300m，船头始终与河岸垂直时，船渡河时间最短，则
故A错误，B正确；
C．由于船沿河漂流的速度大小始终在变化，故船的实际速度大小和方向也在时刻发生变化，船在河水中航行的轨迹是曲线，故C错误；
D．船沿河漂流的最大速度为4m/s，所以船在河水中的最大速度
D错误。
故选B。
4. 如图所示，两轮用皮带传动，皮带不打滑，图中有A、、三点，这三点所在处半径，且A、分别在两轮边缘上。则以下有关各点线速度、角速度的关系中正确的是：（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】AB．由图可知，A、B之间为皮带传动，则
A、C为同轴转动，则
由公式
可得
则
故A正确，B错误；
CD．由公式
得
又
则
故CD错误。
故选A。
5. 如图所示，一根细线下端拴一个金属小球P，细线的上端固定在金属块Q上，Q放在带小孔（小孔光滑）的水平桌面上，小球在某一水平面内做匀速圆周运动（圆锥摆）。现使小球改到一个更高一些的水平面上做匀速圆周运动（图中位置），两次金属块Q都静止在桌面上的同一点，Q、O之间的细线水平，则后一种情况与原来相比较，下列判断错误的是（ ）
A. Q受到桌面的支持力变大B. Q受到桌面的静摩擦力变大
C. 小球P运动线速度变大D. 小球P运动的角速度变大
【答案】A
【解析】
【详解】A．Q受到桌面的支持力总等于Q的重力，则不变，故A错误；
B．Q受到桌面的摩擦力等于细绳的拉力，若绳子与竖直方向夹角为θ，则
当θ变大时绳子的拉力变大，则Q受到桌面的摩擦力变大，故B正确；
D．设绳子长度为l，则有
r=lsinθ
解得
当小球位置升高时，θ变大，则角速度增大，故D正确；
C．线速度为
增大，则线速度增大，C正确。
本题选错的，故选A。
6. 如图为同一平面内绕地球的三个卫星轨道示意图，Ⅰ、Ⅲ为圆轨道，Ⅱ为椭圆轨道，Ⅲ的半径与Ⅱ的半长轴相等，且Ⅲ与Ⅱ相交于M点，Ⅰ与Ⅱ相切于N点。三颗不同的卫星A、B、C正沿轨道Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ稳定运行，则（ ）
A. A、B经过N点时的向心力一定相同B. A、B的速度可能等大
C. A的向心加速度比C小D. C的公转周期比B大
【答案】B
【解析】
【详解】A．由于不知道A、B的质量关系，则A、B经过N点时的万有引力大小关系不能确定，且在椭圆轨道时万有引力不是全部提供向心力，所以A、B经过N点时的向心力大小不一定相同，故A错误；
B．根据卫星变轨的原理可知，A在N点的速度小于B在N点的速度，而A的速度不变，A的速度又大于B在最远点的速度，所以A在某一时刻，A、B的速度可能等大，故B正确；
C．根据
可得
由于A卫星的轨道半径小于C卫星的轨道半径，所以可知A的向心加速度比C大，故C错误；
D．由于C的轨道半径与B椭圆轨道的半长轴相等，根据开普勒第三定律，可知B、C的周期相等，故D错误。
故选B。
7. 从中科院紫金山天文台获悉，该台新发现一颗已飞掠地球的近地小行星（编号2020FD2）。根据观测确定的轨道：近日点在水星轨道以内，远日点在木星轨道之木星地球水星外，小行星的半长轴远大于地球轨道半径，小于木星轨道半径。已知木星绕太阳公转的周期为11.86年，根据这些信息，可判断这颗小行星运动的周期最接近（ ）
A. 60天B. 1年C. 7年D. 12年
【答案】C
【解析】
【详解】将太阳系中八大行星的运行轨道近似为圆轨道，小行星的半长轴大于地球绕太阳的轨道半径，小于木星绕太阳的轨道半径，根据开普勒第三定律，可知小行星的运动周期介于1年与11.86年之间。
故选C。
8. 如图所示，在同一轨道平面上的几颗人造地球卫星、、，在某一时刻恰好在同一直线上，下列说法正确的是（ ）
A. 根据，可知三颗卫星的线速度
B. 根据万有引力定律，可知三颗卫星受到的万有引力
C. 三颗卫星的向心加速度
D. 三颗卫星运行的角速度
【答案】C
【解析】
【详解】A.由得，故，选项A不符合题意；
B.卫星受的万有引力，但三颗卫星的质量关系不知道，故它们受的万有引力大小不能比较，选项B不符合题意；
C.由得，故，选项C符合题意；
D.由知，，则，选项D不符合题意；
9. .如图所示，木块静止于光滑水平面上，与之相连的轻质弹簧处于自然伸直状态，现用恒定的水平外力F作用于弹簧右端，在向右移动一段距离的过程中拉力F做了10J的功．在上述过程中（ ）
A. 弹簧的弹性势能增加了10J
B. 滑块的动能增加了10J
C. 滑块和弹簧组成的系统机械能增加了10J
D. 滑块和弹簧组成的系统机械能守恒
【答案】C
【解析】
【详解】对弹簧和滑块系统而言，除弹力外其他力做的功等于系统机械能的增加量，故拉力对系统做的功等于系统机械能的增加量，所以滑块和弹簧组成的系统机械能增加了10J，即弹簧弹性势能增加量和滑块动能增加量之和等于10J，故ABD错误，C正确。
故选C。
10. 质量为m=1kg的小球，从图中A点下落到地面上的B点，已知，，重力加速度g取，则（ ）
A. 以地面为参考平面，小球在A点的重力势能为12J
B. 以桌面为参考平面，小球在B点的重力势能为8J
C. 从A点到B点的过程中，动能的增加量为12J
D. 从A点到B点的过程中，重力势能的减少量为20J
【答案】D
【解析】
【详解】AB．以地面为参考平面，小球在A点的重力势能为
以桌面为参考平面，小球在B点的重力势能为
AB错误；
CD．从A点到B点的过程中，根据机械能守恒定律可知动能的增加量为重力势能的减少量，即
C错误，D正确。
故选D。
二、多项选择题（共4小题，每小题4分，共16分。本小题答案至少为两个及以上选项，选对得4分，少选得2分，选错不得分）
11. 一小球以水平速度从点向右抛出，经恰好垂直落到斜面上点，不计空气阻力，取，点是点在斜面上竖直投影点，以下判断正确的是（ ）
A. 斜面的倾角约为
B. 小球距斜面的竖直高度约为
C. 若小球以水平速度向右抛出，它一定落在、的中点处
D. 若小球以水平速度向右抛出，它一定经过、的中点的上方
【答案】AD
【解析】
【详解】A．如图所示，将小球在点速度分解，设斜面的倾角为，则有
则

故A正确；
B．点到点的竖直高度
OB间的距离大于，故B错误；
CD．若小球以水平速度向右抛出，在下落高度不变的情况下，它一定落在、的中点处，但下落高度变大了，所以它一定经过、的中点的上方，故C错误，D正确。
故选AD。
12. 如图所示，半径为R的半球形容器固定在可以绕竖直转轴旋转的水平转台上，转轴与过容器球心O的竖直线重合，转台以一定角速度匀速旋转，有两个质量均为m的小物块落入容器内，经过一段时间后，两小物块都随容器一起转动且相对容器内壁静止，两物块和球心O点的连线相互垂直，且A物块和球心O点的连线与竖直方向的夹角=60°，已知重力加速度大小为g，则下列说法正确的是（ ）
A. 若A物块受到的摩擦力恰好为零，B物块受到的摩擦力的大小为
B. 若A物块受到的摩擦力恰好为零，B物块受到的摩擦力的大小为
C. 若B物块受到的摩擦力恰好为零，A物块受到的摩擦力的大小为
D. 若B物块受到的摩擦力恰好为零，A物块受到的摩擦力的大小为
【答案】AC
【解析】
【分析】
【详解】AB．当A物块受到的摩擦力恰好为零时，受力如图所示
根据牛顿第二定律可得
mgtan60°=mrω2
其中
r=Rsin60°
此时B物块有沿斜面向上滑的趋势，摩擦力沿罐壁切线向下，受力如图所示
正交分解，竖直方向满足
Ncs30°-fsin30°-mg=0
水平方向满足
Nsin30°+fcs30°=mr′ω2
其中
r′=Rsin30°
联立解得
A正确，B错误；
CD．当B物块受到的摩擦力恰好为零时，根据牛顿第二定律可得
mgtan30°=mr′ω′2
其中
r′=Rsin30°
此时A滑块有沿斜面向下滑的趋势，摩擦力沿罐壁切线向上，正交分解，竖直方向满足
N′cs60°+f′sin60°-mg=0
水平方向满足
N′sin60°-f′cs60°=mrω′2
其中
r=Rsin60°
联立解得
C正确，D错误。
故选AC。
13. 都江堰是全世界年代最久、唯一存留、一直使用至今的伟大水利工程。为了解决水利工程治沙的老大难问题，修建者李冰设计了“二八分沙”的绝妙方法，其某部分河道简化图如下图所示。则关于该段河道说法不正确的是（ ）
A. 水流在弯道处做离心运动，导致凹岸堆积泥沙B. 水流在弯道处做离心运动，导致凸岸堆积泥沙
C. 水流在弯道处做近心运动，导致凹岸堆积泥沙D. 水流在弯道处做近心运动，导致凸岸堆积泥沙
【答案】ACD
【解析】
【详解】水流和泥沙一起流入弯道后将做圆周运动其需要的向心力为，由于水流的密度比泥沙小则水流在弯道处做离心运动，导致凸岸堆积泥沙。
本题选择不正确的，故选ACD。
14. 宇宙中存在一些质量相等且离其他恒星较远的三颗星组成的三星系统．设三星系统中每个星体的质量均为m，半径均为R，三颗星的球心稳定分布在边长为a的等边三角形的三个顶点上．三颗星围绕等边三角形的重心做匀速圆周运动，已知引力常量为G．关于三星系统，下列说法正确的是（ ）
A. 三颗星的轨道半径均为a
B. 三颗星表面的重力加速度均为
C. 一颗星的质量发生变化，不影响其他两颗星的运动
D. 三颗星的周期均为2πa
【答案】AD
【解析】
【详解】A.由几何关系知：它们的轨道半径
故A正确；
B.在星球表面重力等于万有引力
解得
故B错误．
C.一颗星的质量发生变化，万有引力大小变化，合力不指向三角形中心，会影响其他两颗星的运动，故C错误．
D.任意两个星星之间的万有引力
每一颗星星受到的合力
F1=F
合力提供它们的向心力：
解得
故D正确．
第II卷（非选择题）
三、实验题（共3小题，总分20分）
15. 某同学用图甲装置及频闪照相的方法研究A、B两球的运动。用小锤轻击弹性金属片，A球向右水平飞出，同时B球被松开，竖直向下运动。图乙是小球A运动过程中用频闪相机拍下的四个连续的不同位置的照片，并取A点为坐标原点建立直角坐标系，已知背景方格纸每小格的边长为2.5cm，g取10m/s2。请完成下列填空。

（1）小球A在竖直方向做___运动，频闪照相相邻闪光的时间间隔为____。
（2）小球A水平抛出的初速度为____，抛出点的坐标为_______。（保留两位有效数字）
【答案】 ①. 自由落体 ②. 0.05s ③. 1.5m/s ④. （-3.8cm，-0.31cm）
【解析】
【详解】（1）[1]由题图甲知，小球A在竖直方向初速度为零，且只受重力作用，所以小球A在竖直方向做自由落体运动；
[2]由
可得频闪照相相邻闪光的时间间隔
（2）[3]由
x0=v0Δt
得小球A水平抛出的初速度
v0=1.5m/s
[4]小球在B点时竖直方向的速度为
由
vBy=gt
得
t=0.075s
所以抛出点的横坐标为
纵坐标为
即抛出点坐标为（-3.8cm，-0.31cm）。
16. 用如图所示的装置可以探究做匀速圆周运动的物体所需要的向心力的大小与哪些因素有关。
（1）本实验采用的科学方法是___________。
A．建立物理模型法 B．控制变量法
C．等效法 D．放大法
（2）图示情境正在探究的是___________。
A．向心力的大小与半径的关系
B．向心力的大小与线速度大小的关系
C．向心力的大小与角速度大小的关系
D．向心力的大小与物体质量的关系
（3）若上图中铝球和钢球的质量比为1:2，则铝球与钢球的向心加速度之比为___________，受到的向心力之比为___________。
【答案】 ①. B ②. D ③. 1:1 ④. 1:2
【解析】
【详解】（1）[1] 探究做匀速圆周运动的物体所需要的向心力的大小与哪些因素有关。因涉及的物理量较多。故本实验采用科学方法是控制变量法，故选B。
（2）[2]从图示中可以看出两组实验采用的是不同质量的物体，所以探究的是向心力的大小与物体质量的关系。故选D。
（3）[3] [4]根据向心加速度和向心力的公式
由于线速度和半径相等，所以向心加速度之比为1:1；向心力之比为1:2。
【点睛】当实验涉及到多物理量时，采用控制变量法进行实验。
17. 如图甲所示，A、B两铁块用细线连接，跨过轻质小滑轮.让A从高处由静止开始下落，与B连接的纸带上打下一系列点，对纸带上的点迹进行测量分析，即可验证机械能守恒定律。重力加速度为g.
（1）除了图甲中提供的器材，还需准备天平和______。
（2）实验的主要步骤如下，其中错误的是______。
A.把打点计时器、滑轮固定在铁架台上适当位置，使计时器两限位孔连线沿竖直方向
B.测出A、B两物块的质量分别为M、m
C.将纸带一端固定在B上并穿过打点计时器的两限位孔
D.将A、B在图示位置由静止释放，紧接着接通打点计时器电源
E.选取纸带，进行数据测量与分析
（3）正确实验得到的一条纸带如图乙，0、1、2、3、4…为选取的计数点，0是打下的第一个点，相邻两计数点间还有4个点未标出，测出计数点间的距离如图所示.交流电源的频率为f，打下计数点“5”时，A的速度大小为______，若打点0~5过程中系统机械能守恒，测得的物理量应满足的关系式为______。（用题中所给物理量的字母表示）
（4）计算出打下各计数点时A的速度v及A对应下落的高度h，作出图像，则利用该图像验证系统机械能守恒的依据是______。若所作图像的斜率小于理论值，其原因可能为______.（写出一条即可）
【答案】 ①. 刻度尺 ②. D ③. ④. ⑤. 在实验误差允许的范围内，图线经过原点，斜率接近于，则可认为系统机械能守恒 ⑥. 纸带与限位孔之间有摩擦或滑轮获得动能或细线与滑轮间有摩擦等
【解析】
【详解】（1）[1]需要测量纸带上两点之间的距离，所以还需要刻度尺。
（2）[2]A.把打点计时器、滑轮固定在铁架台上适当位置，使计时器两限位孔连线沿竖直方向，A正确；
B.测出A、B两物块的质量分别为M、m，B正确；
C.将纸带一端固定在B上并穿过打点计时器的两限位孔，C正确；
D.应选接通接通打点计时器电源，再将A、B在图示位置由静止释放，D错误；
E.选取纸带，进行数据测量与分析，E正确。
本题选错误的，故选D。
（3）[3]由匀变速直线运动推论知
[4]根据机械能守恒定律得
（4）[5]根据
解得
则在实验误差允许的范围内，图线经过原点，斜率接近于，则可认为系统机械能守恒
[6]若所作图像的斜率小于理论值，其原因可能为纸带与限位孔之间有摩擦或滑轮获得动能或细线与滑轮间有摩擦等。
四、计算题（18题7分，19题8分，20题9分，21题10分，共34分）
18. 如图所示，光滑斜面长，倾角为，一小球从斜面的顶端以的初速度水平射入，求：（g取）
（1）小球沿斜面运动到底端时的水平位移x；
（2）小球到达斜面底端时的速度大小。
【答案】（1）20m （2）
【解析】
【分析】
【详解】（1）小球在斜面上沿方向做匀速直线运动，沿垂直于方向做初速度为零、加速度为a的匀加速直线运动，根据牛顿第二定律有
解得
所以
（2）小球运动到斜面底端时的速度大小用v表示，则有
故
19. 地面上有一个半径为R的圆形跑道，高为h的平台边缘上的P点在地面上P'点的正上方，P'与跑道圆心O的距离为L（L>R），如图所示。跑道上停有一辆小车，现从P点水平抛出小沙袋，使其落入小车中（沙袋和小车均可视为质点，沙袋所受空气阻力不计，重力加速度为g）。问：
（1）当小车分别位于A点和B点时（∠AOB=90°），沙袋被抛出时的初速度各为多大?
（2）要使沙袋落在跑道上，则沙袋被抛出时的初速度v0在什么范围内?
（3）若小车沿跑道顺时针运动，当小车恰好经过A点时，将沙袋抛出，为使沙袋能在B处落入小车中，小车的速率v应满足什么条件?
【答案】（1）(L-R)，；（2）(L-R)≤v0≤(L+R)；（3）v=(4n+1)πR(n=0，1，2，…)
【解析】
【详解】（1）沙袋从P点被抛出后做平抛运动，设它的下落时间为t，则
h=gt2
解得
t=
当小车位于A点时，有
xA=vAt=L-R
联立解得
vA=(L-R)
当小车位于B点时，有
xB=vBt=
联立解得
vB=
（2）若小车在跑道上运动，要使沙袋落入小车，最小的抛出速度为
v0min=vA=(L-R)
若当小车经过C点时沙袋刚好落入，抛出时的初速度最大，有
xC=v0maxt=L+R
联立解得
v0max=(L+R)
故沙袋被抛出时的初速度范围为
(L-R)≤v0≤(L+R)
（3）要使沙袋能在B处落入小车中，小车运动的时间应与沙袋下落时间相同，即
tAB=(n=0，1，2，…)
tAB=t=
联立解得
v=(4n+1)πR(n=0，1，2，…)
20. 如图所示，地球的两个卫星同向逆时针绕地球在同一平面内做匀速圆周运动，已知卫星一运行的周期为，地球的半径为，卫星一和卫星二到地球中心之间的距离分别为，，引力常量为，某时刻，两卫星与地心之间的夹角为。（结果均用、、表示）
求：（1）卫星二围绕地球做圆周运动的周期；
（2）地球表面的重力加速度。
（3）从图示时刻开始，经过多长时间两卫星第一次相距最近。
【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】
【详解】（1）根据万有引力提供向心力，有
解得
则有
解得卫星二围绕地球做圆周运动的周期为
（2）在地球表面有
卫星一绕地球做圆周运动，有
联立解得
（3）两卫星第一次相距最近所用时间为，则有
解得
21. 如图所示，一个质量为m=2kg的物体受到与水平方向成37°角斜向上方的力F=10N作用，在水平地面上从静止开始向右移动的距离为l=2m，已知物体和地面间的动摩擦因数为0.3，g取10m/s2，cs37°=0.8，sin37°=0.6，求：
（1）拉力F所做的功W1；
（2）地面对物体的摩擦力Ff所做的功W2；
（3）重力G所做的功W3；
（4）地面对物体的支持力FN所做的功W4；
（5）合力F合所做的功W。
【答案】（1）16J；（2）-8.4J；（3）0；（4）0；（5）7.6J
【解析】
【详解】（1）拉力F对物体所做的功为
W1=Flcs37°=10×2×0.8J=16J
（2）物体受到的摩擦力为
摩擦力Ff对物体所做的功为
（3）重力对物体做功
W3=Glcs90°=0
（4）支持力对物体做功
W4=FNlcs90°=0
（5）合力为
F合与l方向相同，所以合力F合所做的功
W=F合l=3.8×2J=7.6J