广东省广州市天河中学2023-2024学年高一下学期期中考物理试卷

这是一份广东省广州市天河中学2023-2024学年高一下学期期中考物理试卷，共16页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题等内容，欢迎下载使用。
本试卷分选择题和非选择题两部分，共5页，满分100分，考试用时75 分钟。
第I卷选择题(共48分)
一、单项选择题(本题共8小题，每小题4分，共32分，每小题的四个选项中只有一个选项符合题目要求。)
1．关于机械能，下列说法正确的是（ ）
A．如果物体所受的合外力不为零，则机械能一定发生变化
B．做匀速直线运动的物体，其机械能一定守恒
C．做变速运动的物体，其机械能可能守恒
D．物体不受摩擦力，机械能一定守恒
2．如图，三角形滑块从右向左做匀速直线运动，滑块上的物体M与滑块保持相对静止，M受到重力G、摩擦力f和支持力N的作用。以地面为参考系，此过程中力对M做功的情况，下列说法正确的是（ ）
A．G做正功B． f做正功
C．N做正功D．G、f和N均不做功
3．如图，表面光滑的固定斜面顶端安装一定滑轮，小物块A、B用轻绳连接并跨过滑轮（不计滑轮的质量和摩擦）．初始时刻，A、B处于同一高度并恰好静止状态．剪断轻绳后A下落、B沿斜面下滑，则从剪断轻绳到物块着地前瞬间的过程中，两物块（ ）
A．动能的变化量相同B．机械能的变化量不同
C．重力势能的变化量相同D．重力做功的平均功率相同
4．我国研制并成功发射了“嫦娥一号”探月卫星．若卫星在距月球表面高度为h的轨道上以速度v绕月球做匀速圆周运动，月球的半径为R，则（ ）
A．卫星运行时的向心加速度为
B．卫星运行时的角速度为
C．月球表面的重力加速度为
D．卫星绕月球表面飞行的速度为
5．如图，窗子上、下沿间的高度，墙的厚度，某人在离墙壁距离、距窗子上沿处的P点，将可视为质点的小物件以v的速度水平抛出，小物件能够直接穿过窗口并落在水平地面上，取。则以下v的取值范围满足条件的是（ ）
A．B．
C．D．
6．如图所示，两段长均为L的轻质细线共同系住一个质量为m的小球，另一端分别固定在等高的A、B两点，A、B两点间距也为L，今使小球在竖直平面内做圆周运动，当小球到达最高点时速率为v，两段细线中张力恰好均为零，若小球到达最高点时速率为3v，则此时每段细线中张力大小为 ( )．
A．mgB．mgC．3mgD．2mg
7．如图所示，转动轴垂直于光滑平面，交点O的上方h处固定细绳的一端，细绳的另一端拴接一质量为m的小球B，绳AB长为l，且l>h，小球可随转动轴转动并在光滑水平面上做匀速圆周运动。要使球不离开水平面，转动轴的转速的最大值是（ ）
A．B．C．D．
8．如图所示，一固定斜面高h，用大小为F、沿斜面向上的恒力恰好能拉着质量为m的物块能沿斜面向上匀速运动。假设物块与斜面之间的动摩擦因素增大一倍，且用大小为2F 、沿斜面向下的恒力使此物块从静止开始沿斜面顶端向下滑动，重力加速度大小为g，则物块滑至斜面底端时的动能为（ ）
A．2FhB．3FhC．2mghD．3mgh
二、多项选择题(本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，至少有两项符合题目要求。)
9．如图所示，某同学在研究运动的合成时做了下述活动：用左手沿黑板推动直尺竖直向上运动，运动中保持直尺水平，同时，用右手沿直尺向右移动笔尖。若该同学左手的运动为匀速运动，右手相对于直尺的运动为初速度为零的匀加速运动，则关于笔尖的实际运动，下列说法中正确的是（ ）
A．笔尖做匀速直线运动B．笔尖做匀变速直线运动
C．笔尖做非匀变速曲线运动D．笔尖的速度方向与水平方向夹角逐渐变小
10．质量为m的汽车，以恒定的功率P从静止开始在平直路面上行驶一段距离s后达到最大速度vm，经历时间为t．若行驶中阻力f恒定，则以下关系式正确的是（ ）
A．B．C．D．
11．假设宇宙中有两颗相距无限远的行星A和B，半径分别为RA和RB．这两颗行星周围卫星的轨道半径的三次方（r3）与运行周期的平方（T2）的关系如图所示；两行星表面附近运行的星的周期均为T0．则（ ）
A．行星A的质量大于行星B的质量
B．行星A的密度小于行星B的密度
C．行星A的第一宇宙速度小于行星B的第一宇宙速度
D．当两行星的卫星轨道半径相同时，行星A的卫星向心加速度大于行星B的卫星向心加速度
12．把质量是0.5kg的小球从A处自由释放，小球正下方有一竖直放置的弹簧（图甲）。小球下落途中经过位置B时弹簧正好处于自由状态（图乙），小球下落能够压缩弹簧到最低点C（图丙）已知A、B的高度差为0.6m， B、C的高度差为0.5m，弹簧的质量和空气的阻力均可忽略。重力加速度g取。则下列说法正确的是（ ）
A．A到C过程中小球机械能守恒
B．状态乙中小球的动能为3J
C．B到C过程中小球对弹簧做功为2.5J
D．状态甲中弹簧的弹性势能为5.5J
第Ⅱ卷非选择题(共52分)
13．（6分）在“验证机械能守恒定律”的实验中。
图（甲）是打点计时器打出的一条纸带，选取其中连续的计时点标为A、B、C……G、H、I，对BH段进行研究，已知打点计时器电源频率为50Hz。

(1)用刻度尺测量距离时如图（乙），读出A、C两点间距为 cm，B点对应的速度 m/s（保留三位有效数字）；
(2)若H点对应的速度为，重物下落的高度为，当地重力加速度为，为完成实验，要比较与 大小（用字母表示）。
14．（8分）某同学用如图a所示装置探究向心力与角速度和运动半径的关系。装置中竖直转轴固定在电动机的转轴上（未画出），光滑的水平直杆固定在竖直转轴上，能随竖直转轴一起转动。水平直杆的左端套上滑块，用细线将滑块与固定在竖直转轴上的力传感器连接，细线处于水平伸直状态，当滑块随水平直杆一起匀速转动时，细线拉力的大小可以通过力传感器测得。水平直杆的右端最边缘安装了宽度为的挡光条，挡光条到竖直转轴的距离为，光电门可以测出挡光条经过光电门所用的时间（挡光时间）。滑块与竖直转轴间的距离可调。
（1）若某次实验中测得挡光条的挡光时间为，则电动机的角速度为 。
（2）若保持滑块P到竖直转轴中心的距离为不变，仅多次改变竖直转轴转动的快慢，测得多组力传感器的示数F和挡光时间。画出图像，如图b所示。实验中，测得图线的斜率为，则滑块的质量为 。
（3）若保持竖直转轴转速不变，调节滑块P到竖直转轴中心的距离r，测得多组力F和r的数据，以F为纵轴，以 (填“r”“”或“”)为横轴，将所测量的数据描绘在坐标系中，可以更直观地反映向心力大小与圆周运动半径r之间的关系。现测得挡光条的挡光时间为，则图线的斜率应为 。
15．（8分）（1）甲、乙两个物体都做匀速圆周运动，其质量之比为1∶2，转动半径之比为1∶2，在相同时间里甲转过60°角，乙转过45°角．则甲、乙两物体的向心力之比为 。
（2）如图，A、为物体平抛运动轨迹上的两点，已知物体在A点的速度大小为，方向与竖直方向的夹角为，物体运动到点时速度方向与竖直方向的夹角为，重力加速度为，求A、两点间的高度差为 。(重力加速度为g)
（3）宇航员成功登上半径为R的某星球后，在该星球表面上固定一倾角为θ=30°的斜面，使小物块以速度v0从斜面底端沿斜面向上运动，得到其往返运动v-t图像如图，若图中t0已知，万有引力常量为G。则物块在斜面向下运动时的加速度大小为 ；该星球的密度为 。
16．（8分）如图所示，一玩滚轴溜冰的小孩（可视为质点）质量为，他在左侧平台上滑行一段距离后平抛，恰能无碰撞地沿圆弧切线从A点进入光滑竖直圆弧ABC轨道，并沿轨道滑动，已知圆弧半径为R=1.0m，圆心为O，AO连线与竖直方向夹角为θ=53°，平台与A点位置的高度差为h=0.8m，OC连线在水平方向上。取g=10m/s2，sin53°=0.8，cs53°=0.6.求：
（1）小孩平抛的初速度大小；
（2）小孩运动到圆弧轨道最低点B时对轨道的压力大小。

17．（10分）如图所示，有两个高低不同的水平面，高水平面光滑，低水平面粗糙。一质量为5kg、长度为2m的长木板靠在高水平面边缘的A点，其表面恰好与高水平面平齐，长木板与低水平间的动摩擦因数为0.05．在处，质量为1kg可视为质点的滑块静止放置，距A点距离为3m，现用大小为6N、水平向右的力拉滑块，当滑块运动到A点时撤去拉力，滑块以此时的速度滑上长木板。滑块与长木板间的动摩擦因数为0.5，取g=10m/s2．求：
（1）滑块到A点时的速度大小；
（2）滑块滑动到长木板上时，滑块和长木板的加速度大小分别为多少？
（3）通过计算判断滑块能否从长木板的右端滑出。
18．（12分）如图是翻滚过山车的模型，光滑的竖直圆轨道半径，入口的平直轨道和出口的平直轨道均是粗糙的，质量的小车与水平轨道之间的动摩擦因数均为，加速路段的长度，小车从A点由静止开始受到水平拉力的作用，在B点撤去拉力，g取。
（1）要使小车恰好通过圆轨道的最高点，小车在C点的速度为多大？
（2）满足第（1）的条件下，小车能沿着出口平直轨道滑行多远的距离？
（3）要使小车不脱离轨道，平直轨道段的长度范围？
参考答案：
1．C
【解析】A．如果物体所受的除重力和弹力外其它力做功不为零，则机械能一定发生变化，故A错误；
B．在拉力作用下匀速上升物体，拉力做功，其机械能不守恒，故B错误；
C．自由下落的物体，做变速运动，只有重力做功其机械能能守恒，故C正确；
D．在拉力作用下物体匀速上升，拉力做功，物体不受摩擦力，机械能不守恒，故D错误。
故选C。
2．B
【解析】AD．G与位移垂直，G不做功，AD错误。
BC．由功的定义可得
由题图可知，N与位移的夹角为钝角，N做负功，f与位移的夹角为锐角，f做正功，B正确，C错误；
故选B。
3．D
【解析】AC. 初始时刻，小物块和小物块处于同一高度并恰好静止状态，根据平衡条件可得：
则有：
重力势能的变化量为：
由于两个滑块的高度差相等，所以物块重力势能的变化量小于物块重力势能变化量，根据动能定理可得小物块的动能的变化量小于小物块的动能的变化量，故AC错误；
B. 小物块和小物块下滑过程机械能守恒，机械能的变化量都为零，故B错误；
D. 剪断轻绳后小物块自由下落，小物块沿斜面下滑，都只有重力做功，根据动能定理得：
解得：
落地速度大小相等，但方向不同，小物块的重力的平均功率：
小物块的重力的平均功率：
所以：
故D正确．
故选D。
4．A
【解析】A、卫星运行时轨道半径为r=R+h，向心加速度为：
；
故A正确，符合题意；
B、卫星运行时轨道半径为r=R+h，角速度：
；
故B错误，不符合题意；
C、对于近月卫星，有：
；
对于探测卫星，有：
；
联立解得：
；
故C错误，不符合题意；
D、对于近月卫星，有：
；
解得：
故D错误，不符合题意；
故选A。
5．B
【解析】小物体做平抛运动，恰好擦着窗子上沿右侧穿过时v最大。此时有
代入数据解得
恰好擦着窗口下沿左侧时速度v最小，则有
代入数据解得
故v的取值范围是
四个选项中只有B是在以上取值范围内，因此最符合本题的是选项B。
故选B。
6．B
【解析】当小球到达最高点速率为v时，有；当小球到达最高点速率为3v时，应有，所以，此时最高点各力如图所示：
设每根线上的张力为FT，满足：2FTcs30°=F，所以，故B正确，ACD错误。
7．A
【解析】如图所示
以小球为研究对象，小球受三个力的作用，重力mg、水平面支持力、绳子拉力F。在竖直方向合力为零，得
由几何关系知
在水平方向所需向心力
当球即将离开水平面时
转速n有最大值，即
解得
故A正确，BCD错误。
故选A。
8．D
【解析】依题意，物块匀速上滑时，根据动能定理得
①
物块下滑时，根据功的定义结合动能定理得
②
联立两式②－①×2解得
故选D。
9．CD
【解析】笔尖同时参与了直尺竖直向上匀速运动和水平向右初速度为零的匀加速运动，合运动为匀变速曲线运动；由于水平速度增大，所以合速度的方向与水平方向夹角逐渐变小。
故选CD。
10．BD
【解析】A．根据
若保持功率P不变，可知汽车做加速度减小的加速运动达到最大速度后，做匀速运动，所以A错误；
B．匀速运动时
所以
故B正确；
CD．对加速过程，根据动能定理可得
所以C错误、D正确。
故选BD。
11．AD
【解析】A．根据万有引力提供向心力得出：，得：，根据图象可知，A的比B的大，所以行星A的质量大于行星B的质量，故A正确；
B．根图象可知，在两颗行星表面做匀速圆周运动的周期相同，密度，所以行星A的密度等于行星B的密度，故B错误；
C．第一宇宙速度，A的半径大于B的半径，卫星环绕行星表面运行的周期相同，则A的第一宇宙速度大于行星B的第一宇宙速度，故C错误；
D．根据，得，当两行星的卫星轨道半径相同时，A的质量大于B的质量，则行星A的卫星向心加速度大于行星B的卫星向心加速，故D正确．
故选AD.
12．BD
【解析】A．小球从A到B的过程中，弹力做正功，则小球的机械能增加；小球从状态乙到状态丙的过程中，只有重力做功，小球的机械能不变，选项A错误；
B．甲状态到乙状态，由动能定理得
解得
选项B正确；
CD．小球和弹簧组成的系统从甲状态到丙状态，小球的重力势能相当于转化为弹簧的弹性势能，若设丙状态中重力势能为零，则状态丙中，弹簧的弹性势能为
弹簧弹性势能的增加量等于小球对弹簧做的功，所以选项C错误，选项D正确。
故选BD。
13． 5.40(5.33~5.43) 1.35(1.33~1.36)
【解析】（1）A点距离零刻度
C点距离零刻度
AC之间距离
相邻两点间时间为
B点对应的速度为
（2）由机械能守恒可知
即为完成实验，要比较与的大小。
14． r
【解析】（1）由
可得
（2）由题意可得
故
因此滑块的质量
（3）由
可知，当m、一定时，，所以以r为横轴；
画图象，则图线的斜率为
15．（1）4：9；（2）；（3）；
【解析】（1）相同时间里甲转过60°角，乙转过45°角，根据角速度定义可知甲、乙的角速度之比为ω1：ω2=4：3，由题意r1：r2=1：2，m1：m2=1：2，根据公式式F向=mω2r，可得：F1：F2=m1ω12r1：m2ω22r2=4：9．
（2）平抛水平速度不变，有
解得
A到由动能定理得
解得
（3）由题意及图象可知
解得物块回到斜面底端时速度大小
物块向上滑动时，根据牛顿第二定律有
其中
物块向下滑动时，根据牛顿第二定律有
其中
联立解得
在星球表面重力等于万有引力，故
联立解得
该星球的密度
16．（1）；（2）
【解析】（1）由于小孩无碰撞进入圆弧轨道，即小孩落到A点时速度方向沿A点切线方向，有

又
解得
（2）从P到B根据动能定理有：
在B点，由牛顿第二定律得
代入数据解得
N=1290N
根据牛顿第三定律可知小孩运动到圆弧轨道最低点B时对轨道的压力大小为
N'=N=1290N
17．（1）6m/s；（2）5m/s2，0.4m/s2；（3）能
【解析】（1）设a是滑块的加速度。v是滑块到A点时的速度大小，根据牛顿第二定律：
根据运动学公式有
解得
（2）设a1、a2分别此过程中滑块和长木板的加速度，对滑块有
解得
对木板
解得
（3） 设小滑块不滑出长木板，从小滑块上长木板到两者相对静止所用的时间为t，则有：
解得
则此过程中小滑块的位移为
长木板的位移为
解得
所以小滑块滑出长木板右端。
18．（1）10m/s；（2）10m；（3）要使不脱离轨道长度可以小于等于或大于等于
【解析】(1)要使小球通过最高点，则有
解得
对过程由机械能守恒定律可得
解得
(2)对小球从点到最后停止过程由动能定理可得
解得
(3)要使小车不脱离轨道，有两种可能：
①小车能通过最高点，即到达点的速度大于；则对AC过程由动能定理可得
解得
要使到通过最高点，应小于；
②小车无法通过最高点，但到达的高度为时速度为零，小球同样不会脱离轨道；则对全程由动能定理可得
解得
故要使不脱离轨道长度可以小于等于或大于等于。