精品解析：江苏省扬州市第一中学2023-2024学年高一下学期期中考试物理试卷

扬州市第一中学2023-2024学年度第二学期 高一物理期中考试试卷 （满分：100分 考试时间：75分钟） 一、单选题（每题4分，共40分） 1. 摩托车正沿圆弧弯道以不变的速率行驶，则它（　　） A. 所受的合力可能不变 B. 受到重力、支持力和向心力的作用 C. 所受的合力始终变化 D. 所受地面的作用力恰好与重力平衡 【答案】C 【解析】 【详解】AC．摩托车做匀速圆周运动，合力方向始终指向圆心，所以所受合力始终变化，故A错误，C正确； B．摩托车沿圆弧弯道以不变的速率行驶时，受到重力、支持力、和摩擦力的作用，向心力是合力的效果，不是实际受力，故B错误； D．地面的作用力是摩擦力和支持力的合力，与重力不平衡，故D错误。 故选C 2. 如图所示，粗糙水平圆盘上，质量相等的A、B两物块叠放在一起，随圆盘一起做匀速圆周运动，则下列说法正确的是（　　） A. A、B都有沿切线方向且向后滑动的趋势 B. B运动所需的向心力大于A运动所需的向心力 C. 盘对B的摩擦力是B对A的摩擦力的2倍 D. 若B相对圆盘先滑动，则A、B间的动摩擦因数μA小于盘与B间的动摩擦因数μB 【答案】C 【解析】 【详解】A．把A、B当成一个整体，在水平方向上只受摩擦力作用，所以，摩擦力即物块所受合外力，提供向心力，摩擦力方向指向圆心，物块有沿径向向外滑动的趋势，故A错误； B．物块做匀速圆周运动，向心力 F＝m A、B质量相同，一起做匀速圆周运动的角速度、半径也相等，所以，两者运动所需的向心力相等，故B错误； C．由受力分析可知B对A的摩擦力等于F，盘对B的摩擦力等于2F，故C正确； D．若B相对圆盘先滑动，则 即 故D错误。 故选C。 3. 城市中许多停车场出入口都设立了智能道闸，有车辆出入时能实现自动抬杆，其简化模型如图所示。初始时闸门OMN处于静止状态，当有车辆靠近时，点即绕点做匀速圆周运动，运动过程中始终保持在同一高度，段和段的杆长相同。匀速率抬杆的过程中，下列说法正确的是（ ） A. 点的加速度不变 B. 点在竖直方向做匀速运动 C. 点的加速度不相等 D. 点的速度大小相等 【答案】D 【解析】 【详解】A．M绕O做匀速圆周运动，M点加速度大小不变，方向变化指向圆心，故A错误； BCD．由于M、N始终保持在同一高度，则M、N相对静止，两点的运动情况完全相同，所以N在复制M的运动轨迹（即绕M的初始位置做匀速率圆周运动），所以N的加速度和M相等，速度也始终和M的速度相同，故BC错误，D正确。 故选D。 4. 如图为北半球二十四个节气时地球在公转轨道上位置的示意图，其中冬至时地球离太阳最近。地球公转线速度最小的节气是（ ） A. 春分 B. 夏至 C. 秋分 D. 冬至 【答案】B 【解析】 【详解】根据开普勒第二定律，相同时间内行星与太阳的连线扫过的面积相同，夏至时地球与太阳的连线最长，所以速度最小。 故选B。 5. 两个质量均匀分布可看作质点的球体之间的万有引力为，如果将它们之间距离增加为原来两倍，且将其中一个球体的质量减小为原来一半，则两球体之间的万有引力变为（ ） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】设两个质点相距r，它们之间的万有引力大小为 若它们间的距离增加为原来的2倍，其中一个球的质量减小为原来的一半，则它们之间的万有引力大小为 故选D。 6. 静止卫星离地心距离为，运行速度为，加速度，地球赤道上的物体随地球自转的同心加速度，第一宇宙速度为，地球的半径为，则（ ） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】AB．静止卫星绕地于做匀速圆周运动，第一宇宙速度是近地轨道上绕地球做匀速圆周运动的线速度，两者都满足万有引力提供圆周运动的向心力，即 由此可得 所以有 故A正确，B错误； CD．静止卫星和地球自转的周期相同，运行的角速度亦相等，则根据向心加速度 可知，静止卫星的加速度与地球赤道上物体随地球自转的向心加速度之比等于半径比，即 故CD错误。 故选A。 7. 如图所示，载人飞船先后在圆形轨道Ⅰ、椭圆轨道Ⅱ和圆形轨道Ⅲ上运行，与天和核心舱刚好B点成功对接．已知轨道Ⅰ、Ⅲ的半径分别为、，轨道Ⅰ和Ⅱ、Ⅱ和Ⅲ分别相切于A、B两点，则飞船（　　） A. 在轨道Ⅱ上运行的周期小于在轨道Ⅰ上运行的周期 B. 在轨道Ⅱ上的A点和B点的速度的大小之比为： C. 在轨道Ⅱ上从A点运行到B点的过程中机械能减小 D. 先到Ⅲ轨道，然后再加速，才能与天和核心舱完成对接 【答案】B 【解析】 详解】A．根据开普勒第三定律，有 可得 因为 所以 故A错误； B．根据开普勒第二定律，有 则 故B正确； C．在椭圆轨道上只受引力作用，万有引力做负功，引力势能增大，动能减小，机械能守恒，故C错误； D．飞船在Ⅱ轨道上经过B点时加速变轨进入Ⅲ轨道时，才能与天和核心舱完成对接，若在Ⅲ轨道加速，则飞船将做离心运动离开Ⅲ轨道，不能与天和核心舱完成对接，故D错误。 故选B。 8. 如图所示为运动员参加撑杆跳高比赛的示意图，对运动员在撑杆跳高过程中的能量变化描述正确的是（ ） A. 起跳上升过程中，运动员和撑杆组成的系统的机械能守恒 B. 起跳上升过程中，杆的弹性势能一直增大 C. 撑杆离开手后，运动员的动能一直减小 D. 撑杆离开手后，运动员的重力势能一直增大 【答案】A 【解析】 【详解】A．运动员起跳上升过程中，只有运动员的重力和运动员与撑杆间的弹力做功，所以运动员和撑杆组成的系统的机械能守恒，故A正确； B．运动员起跳上升过程中，撑杆的形变量逐渐减小，杆的弹性势能减少，转化为运动员的机械能，故B错误； CD．撑杆离开手后，只有运动员的重力做功，运动员做斜抛运动，运动员动能先减小转化为重力势能，到达最高点后，运动员的重力势能减小转化为运动员的动能，即撑杆离开手后，运动员的动能先减小后增大，运动员的重力势能先增大后减小，故CD错误。 故选A。 9. 如图所示，一个内壁光滑的弯管处于竖直平面内，其中管道半径为．现有一个半径略小于弯管横截面半径的光滑小球在弯管里运动，小球通过最高点时的速率为时，小球对管壁恰好没有压力，重力加速度为，则下列说法中正确的是（ ） A. 最高点时的速率 B. 若，则小球对管外壁有压力 C. 若，则小球对管内下壁有压力 D. 不论多大，小球对管内下壁都有压力 【答案】B 【解析】 【详解】A．在最高点，小球对管壁恰好没有压力，只有重力提供向心力时，有 解得 故A错误； BCD．若 则有 此时小球应受向下的压力，这表明小球对管外壁有压力，故B正确，CD错误。 故选B。 10. 如图所示，在粗糙斜面的顶端固定一个轻质弹簧，弹簧的另一端在O点时，弹簧处于原长。 在 t=0时刻，一物块以初速度 v0从斜面上的A点冲上斜面，直至运动到最高点B点的过程中，设沿斜面向上为正方向，物块的速度v和加速度a随时间t、物块的机械能E和动能Ek随位移x变化的关系图像可能正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】AB．对物块受力分析，未接触弹簧时，有 解得 即此过程加速度为定值，物块做匀减速。同理，物块接触弹簧上升过程，有 解得 即此过程加速度逐渐增大，与位移是线性关系，与时间非线性关系。物块做加速度增大减速运动。故AB错误； C．根据 未接触弹簧时，有 即物块的机械能E随x均匀减小。接触弹簧上升过程，有 即物块的机械能E随减小的越来越快。故C正确； D．根据动能定理，可得物块未接触弹簧时，有 即 即物块动能随x的增大均匀减小。同理，物块接触弹簧上升过程，有 即 即物块动能随增大，减小的越来越快。故D错误。 故选C。 二、实验题（每空3分，共9分） 11. 某同学利用如图所示的向心力演示器“探究小球做匀速圆周运动向心力F的大小与小球质量m、转速n和运动半径r之间的关系”。匀速转动手柄1，可使变速塔轮2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动，槽内的小球也随之做匀速圆周运动。使小球做匀速圆周运动的向心力由横臂6的挡板对小球的弹力提供。球对挡板的反作用力，通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒7下降，从而露出标尺8。根据标尺8上露出的红白相间等分标记，可以粗略计算出两个球所受向心力的比值。实验过程如下： （1）把两个质量相同的小球分别放在长槽和短槽上，使它们的运动半径相同，调整塔轮上的皮带的位置，探究向心力的大小与_______的关系，将实验数据记录在表格中； （2）保持两个小球质量不变，调整塔轮上皮带的位置，使与皮带相连的左、右两轮半径r左________r右（选填“>”“=”或“<”），保证两轮转速相同，增大长槽上小球的运动半径，探究向心力的大小与运动半径的关系，将实验数据记录在表格中； （3）使两小球的运动半径和转速相同，改变两个小球的质量，探究向心力的大小与质量的关系，将实验数据记录在表格中： 次数 转速之比 球的质量m/g 运动半径r/cm 向心力大小F/红白格数 m左 m右 r左 r右 F左 F右 1 2 12 12 10 10 8 2 2 1 12 12 20 10 4 2 3 1 12 24 10 10 2 4 （4）根据表中数据，向心力F的大小与小球质量m、转速n和运动半径r之间的关系是_______。 A．F∝m nr B.F∝m n2r C.F∝m2n2r D.F∝m nr2 【答案】 ①. 转速 ②. = ③. B 【解析】 【详解】（1）[1]根据题意知控制小球的质量和运动半径相同，探究向心力的大小与转速的关系； （2）[2]需保持两个小球质量不变，调整塔轮上皮带的位置，使与皮带相连的左、右两轮半径r左＝r右，保证两轮转速相同，增大长槽上小球的运动半径，探究向心力的大小与运动半径的关系； （4）[3]根据表中数据第1次： ； ； ； 结论1：质量相等，运动半径相等，向心力的大小与转速的平方成正比，即F∝n2； 第2次： ； ； ； 结论2：转速相等，质量相等时，向心力的大小与运动半径成正比，即F∝r； 第3次： ； ； ； 结论3：转速相等，运动半径相等时，向心力的大小与质量成正比，即F∝m； 综上所述：向心力F的大小与小球质量m、转速n和运动半径r之间的关系是F∝mn2r，故选B。 三、计算题：（10+10+15+16） 12. 如图所示，质量为的木块在倾角的足够长的光滑固定斜面上由静止开始下滑，已知：取求： （1）前内重力做功； （2）末重力的瞬时功率。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）木块在光滑斜面上下滑时，加速度为 则，木块在前3s内的位移为 木块下降的高度为 前3s内重力做功为 （2）3s末的木块的瞬时速度大小为 此时木块在竖直方向的分速度为 则，此时重力的瞬时功率为 13. 双人花样滑冰比赛是一项极具观赏性的项目。比赛中，女运动员有时会被男运动员拉着离开冰面在空中做水平面内的匀速圆周运动，如图所示。通过目测估计男运动员的手臂与水平冰面的夹角约为，女运动员与其身上的装备总质量约为，重力加速度。仅根据以上信息，可估算： （1）男运动员对女运动员拉力 （2）女运动员旋转的向心加速度 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）女运动员做圆锥摆运动，由对女运动员受力分析可知，受到重力、男运动员对女运动员的拉力，竖直方向合力为零，由 解得 （2）水平方向的合力提供匀速圆周运动的向心力，有 解得 14. 如图，粗糙水平面与光滑竖直面内的半圆形导轨在点相接，导轨半径为，一个质量为的物体将弹簧压缩至点后由静止释放，它经过点的速度为，重力加速度为。 （1）物体能否到达点； （2）物体到达处时对轨道的压力； （3）水平面长度为，动摩擦因数0.1，求弹簧压缩至点时的弹性势能。 【答案】（1）不能；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）物体恰好通过最高点时，重力提供向心力 解得 假设物体能到达C点，根据动能定理 解得 故物体不能通过C点； （2）物体到达B处时，重力和轨道对物体的支持力的合力提供向心力 解得 根据牛顿第三定律，物体对轨道的压力等于轨道对物体的支持力 （3）根据能量守恒 解得 15. 已知地球质量约为，近地卫星在以内的高度飞行，远小于地球半径（），可以近似用地球半径代替卫星到地心的距离（引力常量） （1）计算出物体在地球附近绕地球做匀速圆周运动的速度； （2）飞行器贴地绕地表一周的时间（以分钟为单位，小数点后保留一位）； （3）地球静止卫星的轨道半径（24小时约为，）。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）万有引力提供向心力，根据牛顿第二定律 代入数据，解得 （2）万有引力提供向心力 解得 （3）设地球静止卫星的轨道半径为，则 其中 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 扬州市第一中学2023-2024学年度第二学期 高一物理期中考试试卷 （满分：100分 考试时间：75分钟） 一、单选题（每题4分，共40分） 1. 摩托车正沿圆弧弯道以不变的速率行驶，则它（　　） A. 所受的合力可能不变 B. 受到重力、支持力和向心力的作用 C. 所受的合力始终变化 D. 所受地面的作用力恰好与重力平衡 2. 如图所示，粗糙水平圆盘上，质量相等的A、B两物块叠放在一起，随圆盘一起做匀速圆周运动，则下列说法正确的是（　　） A. A、B都有沿切线方向且向后滑动的趋势 B. B运动所需向心力大于A运动所需的向心力 C. 盘对B的摩擦力是B对A的摩擦力的2倍 D. 若B相对圆盘先滑动，则A、B间的动摩擦因数μA小于盘与B间的动摩擦因数μB 3. 城市中许多停车场出入口都设立了智能道闸，有车辆出入时能实现自动抬杆，其简化模型如图所示。初始时闸门OMN处于静止状态，当有车辆靠近时，点即绕点做匀速圆周运动，运动过程中始终保持在同一高度，段和段的杆长相同。匀速率抬杆的过程中，下列说法正确的是（ ） A. 点的加速度不变 B. 点在竖直方向做匀速运动 C. 点的加速度不相等 D. 点的速度大小相等 4. 如图为北半球二十四个节气时地球在公转轨道上位置的示意图，其中冬至时地球离太阳最近。地球公转线速度最小的节气是（ ） A. 春分 B. 夏至 C. 秋分 D. 冬至 5. 两个质量均匀分布可看作质点的球体之间的万有引力为，如果将它们之间距离增加为原来两倍，且将其中一个球体的质量减小为原来一半，则两球体之间的万有引力变为（ ） A. B. C. D. 6. 静止卫星离地心的距离为，运行速度为，加速度，地球赤道上的物体随地球自转的同心加速度，第一宇宙速度为，地球的半径为，则（ ） A. B. C. D. 7. 如图所示，载人飞船先后在圆形轨道Ⅰ、椭圆轨道Ⅱ和圆形轨道Ⅲ上运行，与天和核心舱刚好B点成功对接．已知轨道Ⅰ、Ⅲ的半径分别为、，轨道Ⅰ和Ⅱ、Ⅱ和Ⅲ分别相切于A、B两点，则飞船（　　） A. 在轨道Ⅱ上运行的周期小于在轨道Ⅰ上运行的周期 B. 在轨道Ⅱ上的A点和B点的速度的大小之比为： C. 在轨道Ⅱ上从A点运行到B点过程中机械能减小 D. 先到Ⅲ轨道，然后再加速，才能与天和核心舱完成对接 8. 如图所示为运动员参加撑杆跳高比赛示意图，对运动员在撑杆跳高过程中的能量变化描述正确的是（ ） A. 起跳上升过程中，运动员和撑杆组成的系统的机械能守恒 B. 起跳上升过程中，杆的弹性势能一直增大 C. 撑杆离开手后，运动员的动能一直减小 D. 撑杆离开手后，运动员的重力势能一直增大 9. 如图所示，一个内壁光滑的弯管处于竖直平面内，其中管道半径为．现有一个半径略小于弯管横截面半径的光滑小球在弯管里运动，小球通过最高点时的速率为时，小球对管壁恰好没有压力，重力加速度为，则下列说法中正确的是（ ） A. 最高点时的速率 B. 若，则小球对管外壁有压力 C. 若，则小球对管内下壁有压力 D. 不论多大，小球对管内下壁都有压力 10. 如图所示，在粗糙斜面的顶端固定一个轻质弹簧，弹簧的另一端在O点时，弹簧处于原长。 在 t=0时刻，一物块以初速度 v0从斜面上的A点冲上斜面，直至运动到最高点B点的过程中，设沿斜面向上为正方向，物块的速度v和加速度a随时间t、物块的机械能E和动能Ek随位移x变化的关系图像可能正确的是（　　） A. B. C. D. 二、实验题（每空3分，共9分） 11. 某同学利用如图所示的向心力演示器“探究小球做匀速圆周运动向心力F的大小与小球质量m、转速n和运动半径r之间的关系”。匀速转动手柄1，可使变速塔轮2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动，槽内的小球也随之做匀速圆周运动。使小球做匀速圆周运动的向心力由横臂6的挡板对小球的弹力提供。球对挡板的反作用力，通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒7下降，从而露出标尺8。根据标尺8上露出的红白相间等分标记，可以粗略计算出两个球所受向心力的比值。实验过程如下： （1）把两个质量相同的小球分别放在长槽和短槽上，使它们的运动半径相同，调整塔轮上的皮带的位置，探究向心力的大小与_______的关系，将实验数据记录在表格中； （2）保持两个小球质量不变，调整塔轮上皮带的位置，使与皮带相连的左、右两轮半径r左________r右（选填“>”“=”或“<”），保证两轮转速相同，增大长槽上小球的运动半径，探究向心力的大小与运动半径的关系，将实验数据记录在表格中； （3）使两小球的运动半径和转速相同，改变两个小球的质量，探究向心力的大小与质量的关系，将实验数据记录在表格中： 次数 转速之比 球的质量m/g 运动半径r/cm 向心力大小F/红白格数 m左 m右 r左 r右 F左 F右 1 2 12 12 10 10 8 2 2 1 12 12 20 10 4 2 3 1 12 24 10 10 2 4 （4）根据表中数据，向心力F的大小与小球质量m、转速n和运动半径r之间的关系是_______。 A．F∝m nr B.F∝m n2r C.F∝m2n2r D.F∝m nr2 三、计算题：（10+10+15+16） 12. 如图所示，质量为的木块在倾角的足够长的光滑固定斜面上由静止开始下滑，已知：取求： （1）前内重力做功； （2）末重力的瞬时功率。 13. 双人花样滑冰比赛是一项极具观赏性的项目。比赛中，女运动员有时会被男运动员拉着离开冰面在空中做水平面内的匀速圆周运动，如图所示。通过目测估计男运动员的手臂与水平冰面的夹角约为，女运动员与其身上的装备总质量约为，重力加速度。仅根据以上信息，可估算： （1）男运动员对女运动员的拉力 （2）女运动员旋转的向心加速度 14. 如图，粗糙水平面与光滑竖直面内的半圆形导轨在点相接，导轨半径为，一个质量为的物体将弹簧压缩至点后由静止释放，它经过点的速度为，重力加速度为。 （1）物体能否到达点； （2）物体到达处时对轨道的压力； （3）水平面长度为，动摩擦因数0.1，求弹簧压缩至点时的弹性势能。 15. 已知地球质量约为，近地卫星在以内的高度飞行，远小于地球半径（），可以近似用地球半径代替卫星到地心的距离（引力常量） （1）计算出物体在地球附近绕地球做匀速圆周运动的速度； （2）飞行器贴地绕地表一周时间（以分钟为单位，小数点后保留一位）； （3）地球静止卫星轨道半径（24小时约为，）。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$