2023~2024学年湖北省宜荆荆随恩高一下学期3月联考物理试卷（解析版）

这是一份2023~2024学年湖北省宜荆荆随恩高一下学期3月联考物理试卷（解析版），共19页。试卷主要包含了选择题的作答，非选择题的作答等内容，欢迎下载使用。
考试时间：2024年3月27日上午10：30-11：45 试卷满分：100分
注意事项：
1．答题前，先将自己的姓名、准考证号、考场号、座位号填写在试卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2．选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3．非选择题的作答：用黑色签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，1-7题只有一项符合题目要求，8-10题有多项符合题目要求。每小题全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
1. 在天文学的发展过程中，许多物理学家做出了巨大的贡献，对于他们的科学研究与发现，下列说法错误的是（ ）
A. 开普勒根据第谷对行星运动的观测数据，应用严密的数学运算，发现了行星运动的规律
B. 英国物理学家卡文迪什在实验室里通过几个铅球之间万有引力的测量，测出了引力常量G的数值
C. 由于哈雷在万有引力定律方面的杰出成就，所以被称为能“称量地球质量”的人
D. 海王星是利用万有引力计算出轨道的，故其被称为“笔尖下发现的行星”
【答案】C
【解析】A．开普勒根据第谷对行星运动的观测数据，应用严密的数学运算，发现了行星运动的规律，故A正确，不满足题意要求；
B．英国物理学家卡文迪什在实验室里通过几个铅球之间万有引力的测量，测出了引力常量G的数值，故B正确，不满足题意要求；
C．因为卡文迪什测出了万有引力常量，故被称为能“称量地球质量”的人，故C错误，满足题意要求；
D．海王星是利用万有引力计算出轨道的，故其被称为“笔尖下发现的行星”，故D正确，不满足题意要求。
2. 小明分别在篮筐正前方的甲、乙位置投掷篮球，篮球都垂直击中篮板上的同一点，已知篮球两次出手时的高度相同，不计空气阻力，关于两次投篮，下列说法正确的是（ ）
A. 篮球出手时的速度大小相同
B. 小明两次投篮，篮球击中篮板时的速度相同
C. 两次投篮过程中篮球速度的变化量相同
D. 篮球从甲位置抛出后速度变化比从乙位置抛出后的速度变化快
【答案】C
【解析】AB．篮球在空中的运动是平抛运动的逆运动，竖直方向上，已知篮球两次出手时的高度相同，所以篮球在空中运动的时间相同，由可知竖直方向的初速度大小相等；水平方向是匀速直线运动，甲位置抛出的篮球水平位移大，由可知甲位置抛出的篮球水平速度大，所以甲位置投出的篮球，篮球击中篮板时的速度大；篮球出手时的速度大小为
所以甲位置篮球出手时的速度大，故AB错误；
C．投篮过程中篮球速度的变化量为
所以两次投篮过程中篮球速度的变化量相同，故C正确；
D．加速度表示速度变化的快慢，篮球抛出后只受重力作用，加速度都是g，所以篮球从甲位置抛出后的速度变化与从乙位置抛出后的速度变化一样快，故D错误。
故选C。
3. 北斗卫星导航系统是我国自行研制的全球卫星导航系统。2023年5月17日，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功发射第五十六颗北斗导航卫星。如图所示是北斗导航系统中部分卫星的轨道示意图，已知a、b、c三颗卫星的运动均看做匀速圆周运动，其中a是静止地球同步轨道卫星，b是倾斜同步轨道卫星，c是中轨道卫星，地球半径为R，地球表面附近的重力加速度为g，忽略地球的自转，则（ ）
A. 卫星a向心加速度大于卫星c的向心加速度
B.
C. 卫星c的环绕速度应该大于
D. 卫星a运行时可以经过湖北荆州的正上方，且离地面的高度一定
【答案】B
【解析】A．根据万有引力提供向心力可得
可得
可知卫星a的向心加速度小于卫星c的向心加速度，故A错误；
B．根据万有引力提供向心力可得
可得
由于
则有
故B正确；
C．卫星c绕地球做匀速圆周运动时，有
又
联立可得卫星c的环绕速度应满足
故C错误；
D．a是静止地球同步轨道卫星，所以卫星a一定处于赤道的正上方，则卫星a运行时不可以经过湖北荆州的正上方，故D错误。
故选B。
4. 如图所示，在不计滑轮摩擦和绳子质量的条件下，小车A以速度v向左做匀速直线运动，小车通过跨过定滑轮的绳子拉着物体B向上运动。某时刻连接小车端的绳子与水平方向的夹角为θ，则此时B的速度大小为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】将A的速度分解为沿绳子方向分速度和垂直绳子方向分速度，则有
故选A。
5. 如图所示，在粗糙水平地面上与墙平行放着一个截面为半圆的柱状物体A，A与竖直墙之间放一光滑圆球B，整个装置处于静止状态．现将A向右缓慢移动一段距离后，B仍卡在A与墙壁之间，整个装置保持静止，对比移动前，A移动后（ ）
A. 地面对A的支持力变大B. 地面对A的摩擦力变大
C. 墙壁对B的支持力变小D. 物体A与B之间的弹力变小
【答案】B
【解析】A．把A、B看成整体，竖直方向根据受力平衡可得
可知地面对A的支持力一直等于整体的重力，保持不变，故A错误；
CD．以B为对象，受力如图所示
根据受力平衡可得
，
将A向右缓慢移动一段距离后，变大，变大，变小，则墙壁对B的支持力变大，物体A与B之间的弹力变大，故CD错误；
B．把A、B看成整体，水平方向根据受力平衡可得
由于墙壁对B的支持力变大，则地面对A的摩擦力变大，故B正确。
故选B。
6. 如图所示，一长为l的轻杆的一端固定在水平转轴上，另一端固定一质量为m的小球，轻杆随转轴在竖直平面内做角速度为ω的匀速圆周运动，重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）
A. 小球运动到最低点时，球对杆的作用力向上
B. 小球运动到水平位置A时，杆对球的作用力指向O点
C. 若，小球通过最高点时，杆对球的作用力为零
D. 小球从最高点运动到最低点的过程中，重力的功率保持不变
【答案】C
【解析】A．小球运动到最低点时，小球的合力向上，杆对球的作用力向上，则球对杆的作用力向下，故A错误；
B．根据题意可知，小球做匀速圆周运动，则小球运动到水平位置A时，合力指向圆心，对小球受力分析可知，小球受重力和杆的作用力，由平行四边形法则可知，杆对球的作用力不可能指向O点，故B错误；
C．若，小球通过最高点时，有
可知此时重力刚好提供所需的向心力，则杆对球的作用力为零，故C正确；
D．根据
小球从最高点运动到最低点的过程中，小球的竖直分速度发生变化，则重力的功率发生变化，故D错误。
故选C。
7. 汽车由静止开始从A点沿直线ABC做匀加速直线运动，汽车从A点运动到C点用时2s，前一半时间汽车的平均速度大小为1m/s，后一半时间的平均速度大小为3m/s，B点为AC的位置中点，汽车可以视为质点，下列说法正确的是（ ）
A. 汽车的加速度为1m/sB. AC两点的距离为8m
C. 汽车在C点的速度为6m/sD. 汽车在B点的速度为
【答案】D
【解析】A．根据匀变速直线运动中间时刻速度等于该段过程的平均速度，可知时汽车的速度为
时汽车的速度为
则汽车的加速度为
故A错误；
B．AC两点的距离为
故B错误；
C．汽车在C点的速度为
故C错误；
D．根据
可得汽车在B点的速度为
故D正确。
故选D。
8. 我国新能源汽车发展迅猛，从技术到生产都已经走在世界最前列。某辆新能源汽车在水平路面上由静止启动做直线运动，汽车先做加速度为的匀加速直线运动，达到额定功率后保持功率不变继续运动，最后做匀速直线运动，已知汽车的质量，汽车受到的阻力为所受重力的，取重力加速度大小，则下列说法正确的是（ ）
A. 汽车做匀加速直线运动的时间为5s
B. 汽车的最大速度为30m/s
C. 汽车从启动到最大速度所经历的时间为15s
D. 汽车从启动到最大速度的过程中，牵引力一直不变
【答案】AB
【解析】A．汽车受到的阻力为
汽车做匀加速直线运动时，根据牛顿第二定律可得
解得牵引力大小为
汽车刚达到额定功率时的速度为
则汽车做匀加速直线运动的时间为
故A正确；
B．当牵引力等于阻力时，汽车速度达到最大，则有
故B正确；
C．若汽车从启动到最大速度一直做匀加速直线运动，则所有时间为
但汽车做匀加速到后，开始做加速度逐渐减小的加速运动，所以汽车从启动到最大速度所经历的时间一定大于15s，故C错误；
D．汽车做匀加速直线运动过程，牵引力保持不变；当汽车功率达到额定功率后，保持功率不变，汽车做加速度逐渐减小的加速运动，则牵引力逐渐减小，故D错误。
9. 如图所示，水平传送带始终以的速度顺时针匀速转动。时，地面上的工人将1kg的物体以放在传送带的左端。已知物体与传送带间的动摩擦因数为0.2，传送带的水平长度为7m，物体可以看成质点，重力加速度取。下列说法正确的是（ ）
A. 刚开始物块的加速度大小为
B. 物体匀速过程中，受到向右的静摩擦力作用
C. 物体从A点运动到B点所用时间为2s
D. 若仅增大传送带的转动速率，物体从左端运动到右端的时间将变小
【答案】ACD
【解析】A．刚开始物块的加速度大小为
故A正确；
B．物体匀速过程中，根据受力平衡可知不受到摩擦力作用，故B错误；
C．物体从放上传送带到与传送带公式所用时间为
物体加速阶段通过的距离为
则物体匀速阶段的时间为
则物体从A点运动到B点所用时间为
故C正确；
D．若仅增大传送带的转动速率，作出物体在传送带上运动的图像如图所示
可知物体从左端运动到右端的时间将变小，故D正确。
故选ACD。
10. 如图所示，物块A、B、C的质量均为m，其中物块A、B上下叠放，A放在轻弹簧上，B、C通过一绕过光滑轻质定滑轮的轻绳相连，用手托住C使绳子处于恰好伸直无拉力的状态。某一时刻突然释放C，一段时间后A、B分离，此时C还未触地，重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A. 释放C后瞬间，A、B间的弹力大小为mg
B. A、B分离之前物块B做匀加速运动
C. A、B分离时，物块A的速度恰好达到最大值
D. A、B分离时，连接B、C的绳子拉力大小为mg
【答案】CD
【解析】释放C前，弹簧上的弹力为
释放C后瞬间，弹簧弹力瞬时不变，对A、B、C整体，根据牛顿第二定律，有
解得
对A，有
解得
A错误；
B．A、B分离前，A、B、C加速度相同，对整体，有
C向下运动，弹力T减小，所以加速度减小，B错误；
C．A、B分离时，对B、C整体，有
解得
此时，A加速度也恰好为0，弹簧弹力为
之后A继续向上运动，弹簧弹力小于重力，A减速，所以在A、B分离时，物块A的加速度为0，速度恰好达到最大值，C正确；
D．A、B分离时，对B、C整体，有
解得
对C，绳上拉力为
D正确。
故选CD。
二、实验题：本题共2小题，共18分。请把正确答案填在横线上，不要求写出计算过程。
11. 为探究“加速度与物体受力、物体质量的关系”，某同学用如图1所示的实验装置进行实验。
（1）在实验操作的过程中，以下说法正确的是______。
A. 验证a与F两者关系时，钩码质量不变，改变小车质量（含车内重物），不需要满足小车质量远大于钩码质量
B. 定滑轮和小车间的细绳要保持水平
C. 此实验用一条纸带就可以完成
D. 测量相邻两点间的距离时，应该用毫米刻度尺靠近计数点，一次读出所有计数点对应的刻度值，然后逐一相减，得出相邻计数点间距离的数值
（2）图2是实验中的一条纸带，已知交流电频率为50Hz，两相邻计数点间均有四个计时点未画出，根据纸带可求出小车在C点的速度______m/s，加速度______m/s。（结果均保留两位有效数字）。
（3）该同学从每一个计数点处将纸带剪开分成几段，将这些纸带由短到长紧靠但不重叠地粘在坐标系中，如图3所示，最后将纸条上端中心连起来，于是得到图像，用该图像探究小车速度随时间变化的规律是否可行？______（选填“可行”或“不可行”）。
【答案】（1）D （2）0.83 2.5 （3）可行
【解析】
【小问1解析】
A．验证F与a两者关系时，钩码质量不变，改变小车质量（含车内砝码），对小车由
对钩码由
可得
当时认为小车受到的拉力等于钩码的重力，本实验需要满足小车质量远大于钩码质量，故A错误；
B．定滑轮和小车间的细绳要与木板平行而不是保持水平，故B错误；
C． 验证a与F两者关系时，钩码质量不变，改变小车质量（含车内重物），重复实验，此实验用一条纸带不可以完成，故C错误；
D．测量相邻两点间距离，应该用毫米刻度尺零刻度对准起始计数点0，读出各计数点对应刻度值，然后逐一相减，得出相邻计数点间距离的数值，故D正确。
故选D。
【小问2解析】
两相邻计数点时间间隔
匀变速直线运动，中间时刻的瞬时速度等于该段时间内的平均速度，则
由逐差法求加速度
【小问3解析】
因为剪断的纸带所用的时间都是t=0.1s，即时间t相等，所以纸带的长度之比等于此段纸带的平均速度之比；还等于各段纸带中间时刻的速度之比，即纸带的高度之比等于中间时刻速度之比，各纸条上端中心连线是一条倾斜直线，所以可以直观的看出小车是做匀变速直线运动；用该图像探究小车速度随时间变化的规律可行。
12. 如图所示，某物理兴趣小组验证“向心力与线速度大小关系”的实验装置。
实验步骤如下：
①按照图示安装仪器，轻质细线上端固定在力的传感器上，下端悬挂一小钢球。小钢球静止时刚好位于光电门中央；
②将小钢球悬挂静止不动，此时力的传感器示数为，用米尺量出细线长L；
③将小钢球拉到适当高度处且细线拉直，静止释放小钢球，光电计时器记录小钢球遮光时间t，力的传感器示数最大值为F；
④改变小钢球的释放位置，重复上述过程：
已知小钢球的直径是d，当地的重力加速度大小为g，请用上述测得的物理量及已知量表示下列问题的答案：
（1）小钢球经过光电门时瞬时速度表达式为______。
（2）小钢球经过光电门时所受合力的表达式为______。（用F、表示）
（3）小钢球经过光电门时所需向心力的表达式为______。
A. B.
C. D.
（4）处理实验数据时，在误差允许的范围内，小钢球经过光电门时所需向心力和所受合力的关系为______（填“相等”或“不相等”），则能验证向心力与线速度大小的关系。
【答案】（1） （2） （3）C （4）相等
【解析】
【小问1解析】
已知小钢球的直径为d，小钢球遮光时间为t，则小钢球经过光电门时瞬时速度表达式为
【小问2解析】
由题知，将小钢球悬挂静止不动，此时力的传感器示数为，则有
小钢球经过光电门时力的传感器示数为F，则小钢球经过光电门时所受合力为
联立可得
【小问3解析】
钢球经过光电门时所需向心力表达式为
又
，，
联立可得
故选C。
【小问4解析】
处理实验数据时，在误差允许的范围内，小钢球经过光电门时所需向心力和所受合力的关系为相等，则能验证向心力与线速度大小的关系。
三、计算题：本题共3小题，共42分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案必须明确写出数值和单位。
13. 宇航员站在某一质量分布均匀的星球表面用频闪相机拍摄做平抛运动的小球，得到如图所示的照片，小球在平抛运动中的几个位置如图中的a、b、c、d所示，已知频闪相机频闪周期为T，每个小方格的边长为L，该星球半径为R，万有引力常量为G，不考虑星球的自转，忽略空气阻力，求：
（1）小球做平抛运动的初速度以及该星球表面的重力加速度g；
（2）该星球的密度ρ；
（3）该星球的第一宇宙速度v。
【答案】（1），；（2）；（3）
【解析】（1）平抛运动在水平方向上的分运动是匀速直线运动，则小球做平抛运动的初速度为
在竖直方向上的分运动是自由落体运动，则有
可得
（2）物体在该星球表面上有
可得
该星球的密度为
（3）该星球的第一宇宙速度等于该星球的近地卫星的线速度，则有
可得
14. 如图所示，质量为的小球由轻绳AC和BC分别系于一轻质细杆的A点和B点，绳AC长为，绳BC长，A、B两点的距离。当竖直轻杆绕轴开始缓慢加速转动，直至角速度增大至某一值后细杆转速保持不变，小球在水平面内做匀速圆周运动。重力加速度g为，小球可视为质点，忽略空气阻力。求：
（1）绳BC刚好伸直无张力时，小球做匀速圆周运动的角速度的大小；
（2）若小球做匀速圆周运动的角速度，此时绳AC和BC的拉力与的大小。
【答案】（1）；（2），
【解析】（1）若BC绳恰好伸直而无张力时，小球随杆转动的角速度为，由几何关系可知此时绳AC与竖直杆的夹角为，则有
，
联立解得
（2）由于
所以绳BC松弛，则有
绳AC绷紧有张力，设绳AC此时与竖直方向的夹角为，对小球有
解得
15. 如图所示，一质量为的木板B在光滑水平面上向右运动，某时刻速度为，同时一个质量为（可视为质点）以的速度从右侧滑上长木板。已知物块A与木板B间的动摩擦因数，重力加速度，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。试求：
（1）物块A刚滑上木板时，物块A的加速度大小、木板B的加速度大小；
（2）从A滑上B物体到两物体共速，摩擦力对A物体做的功的大小；
（3）为保证A不从B上滑出，木板B的长度至少为多少？
【答案】（1），；（2）；（3）
【解析】（1）物块A刚滑上木板时，对物块A，根据牛顿第二定律可得
解得
对木板B，根据牛顿第二定律可得
解得
（2）以水平向右为正方向，两物体从开始运动到共速有
解得
A物体运动的位移为
从开始运动到两物体共速，A受到的滑动摩擦力一直水平向右，所以摩擦力对A物体做的功的大小
（3）从开始运动到两物体共速，B向右运动的位移为
所以B、A的相对位移
要使A不从B上滑出，B长度至少为