精品解析：江苏省扬州市邗江中学2023-2024学年高一下学期期中考试物理试卷(选修)

江苏省邗江中学2023~2024学年度第二学期 高一物理（选修）期中试卷 说明：本试卷分为第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，全卷满分100分，考试时间75分钟。 第Ⅰ卷（选择题，共40分） 一、选择题：本题包括10小题，每小题4分，共40分。每小题只有一个选项符合题意。 1. A、B、C是三个完全相同的时钟，A放在地面上，B、C分别放在以速度和朝同一方向飞行的两个火箭上，且。地面上的观察者认为走得最慢的时钟是（　　） A. A时钟 B. B时钟 C. C时钟 D. 无法确定 2. 在水平公路上行驶的汽车，当汽车以一定速度运动时，车轮与路面间的最大静摩擦力恰好等于汽车转弯所需要的向心力，汽车沿如图的圆形路径（虚线）运动、当汽车行驶速度突然增大，则汽车的运动路径可能是 （　　） A. Ⅰ B. Ⅱ C. Ⅲ D. Ⅳ 3. 某颗彗星绕太阳运行的轨道为较扁的椭圆，其轨道近日点与太阳距离恰为1个天文单位（即地球与太阳的距离）。忽略地球和彗星间的引力作用，当该彗星经过近日点时（　　） A. 与地球的加速度大小相等 B. 与地球的线速度大小相等 C 与地球所受太阳引力大小一定相等 D. 彗星与太阳连线和地球与太阳连线在相同时间内扫过的面积相同 4. 神舟十七号载人飞船于北京时间2023年10月26日11时14分成功发射，航天员将进行一系列空间科学研究。神舟飞船与空间站对接后，组合体在距地表高度约为的倾斜轨道上做匀速圆周运动，周期约为，下列说法正确的是（　　） A. 组合体的线速度略大于 B. 组合体的加速度比地球同步卫星的加速度小 C. 飞船可以从较低轨道通过加速追上空间站完成对接 D. 空间站内的航天员每天经过赤道正上方30次 5. 三个相同的小球ABC从相同高度开始运动，A水平抛出，B自由下落，C由静止开始沿光滑固定斜面滚动。则（　　） A. 三个小球运动时间相同 B. 落地时的动能B球比C球大 C. A球落地时的动能增加量最大 D. 落地时的重力的瞬时功率B球等于A球 6. 小明用如图甲所示向心力演示器探究向心力的大小与半径、角速度、质量的关系。某次实验中他将两个质量相等的钢球放在A、C位置，传动皮带连接左右塔轮如图乙所示。匀速转动手柄时，左边标尺与右边标尺露出的格子数之比为（　　） A. B. C. D. 7. 双星系统由两颗相距较近的恒星组成，每个恒星的线度远小于两个星体之间的距离，而且双星系统一般远离其他天体。如图所示，两颗星球组成的双星，在相互之间的万有引力作用下，绕连线上的O点做周期相同的匀速圆周运动。现测得两颗星之间的距离为L，设质量分别用、表示，且。则可知（　　） A. 、做圆周运动的角速度之比为 B. 、做圆周运动的线速度之比为 C. 双星的质量一定，双星之间的距离越大，其转动周期越大 D. 双星间距离一定，双星的总质量越大，其转动周期越大 8. 链球是奥运会比赛项目，研究运动员甩动链球做匀速圆周运动的过程，简化模型如图所示，不计空气阻力和链重，则（　　） A. 链球受重力、拉力和向心力三个力的作用 B. 转速不变，链长越大，角越小 C. 链长不变，转速越大，角越大 D. 链长不变，转速越大，链条张力越小 9. 一物体在竖直向上恒力作用下，由静止开始向上运动，在某一高度时撤去该力，不计空气阻力，则在整个上升过程中，物体的重力势能随时间t或位移x变化的关系图像可能正确的是（　　） A. B. C. D. 10. 如图所示，轻质弹簧的左端固定，并处于自然状态。小物块的质量为m，从A点向左沿水平地面运动，压缩弹簧后被弹回，运动到A点恰好静止。物块向左运动的最大距离为s，与地面间的动摩擦因数为，重力加速度为g，弹簧未超出弹性限度。在上述过程中（　　） A. 弹簧的最大弹力为 B. 弹簧的最大弹性势能为 C. 物块克服摩擦力做的功为 D. 物块在A点的初动能为 第Ⅱ卷（非选择题，共60分） 二、非选择题：本题包括5小题，共60分。其中第12题~第15题解答时请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；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。 11. 某物理兴趣小组利用如图1所示装置验证机械能守恒定律，该小组同学让重物带动纸带从静止开始自由下落，按正确操作得到了一条完整的纸带如图2所示。 （1）下列关于该实验说法正确的是__________。 A 实验时重锤可以用木质小球替代 B. 打点计时器工作时的电压应选择直流 C. 安装实验器材时，必须使打点计时器的两个限位孔在同一竖直线上 D. 实验时应先手掌托住重锤使其紧靠打点计时器，待接通电源后，再释放重锤 （2）在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O（O点与下一点的间距接近）的距离分别为、、。已知当地重力加速度为g，打点计时器的打点周期为T。设重物质量为m。从打O点到B点的过程中，重物的重力势能变化量__________，动能变化量__________。（用已知字母表示） （3）若通过计算发现，物体动能的增加量大于重力势能减少量，则原因可能是下列选项的__________。 A. 重物受到空气阻力的影响 B. 打点计时器的电压较低 C. 纸带和打点计时器间存在摩擦 D. 实验时先释放纸带再接通电源 （4）若该小组用质量分别为、的重物P和Q进行实验，多次记录下落高度h和相应的速度大小v，作出的图像如图所示。对比图像分析正确的有__________。 A 可能等于 B. 一定小于 C. 若图线斜率k略小于g，亦可验证重物下落过程机械能守恒 D. 若图线斜率k略小于，亦可验证重物下落过程机械能守恒 12. 光滑圆管轨道固定在竖直平面内，轨道半径为R，一光滑的小球开始时位于轨道底端A点，小球的直径略小于管的直径，且远远小于轨道半径R，现给小球一初速度，小球开始在竖直面内做圆周运动，整个过程轨道与底座一直处于静止状态，B点位于轨道顶端，轨道上的C、D两点位于过圆心O的水平线上（如图所示），重力加速度为g，求： （1）小球经过最高点B时对管道的作用力； （2）小球经过C点时的加速度大小。 13. 宇航员驾驶宇宙飞船绕质量分布均匀的一星球做匀速圆周运动，测得飞船线速度大小的二次方与轨道半径的倒数的关系图像如图中实线所示，该图线（直线）的斜率为k，图中（该星球的半径）为已知量。引力常量为G。求： （1）该星球的密度； （2）该星球的第一宇宙速度。 14. 如图所示，可绕固定转轴O在竖直平面内无摩擦转动的刚性轻质支架两端分别固定质量分别为m、的小球A、B，支架两条边的长度均为L，用手将B球托起至与转轴O等高，此时连接A球的细杆与竖直方向的夹角为，，。重力加速度大小为g，现突然松手，两小球在摆动的过程中，求： （1）当A球与转轴O等高时A球的动能； （2）当A球与转轴O等高时，轻杆对A球做的功； （3）要使A球能转到O点正上方，则在图示位置释放时，B球初动能至少多大？ 15. 如图所示，水平轨道BC的左端与固定的光滑竖直圆轨道相切与B点，右端与一倾角为的光滑斜面轨道在C点平滑连接（即物体经过C点时速度的大小不变），斜面顶端固定一轻质弹簧，一质量的滑块从圆弧轨道的顶端A点由静止释放，经水平轨道后滑上光滑斜面并压缩弹簧，第一次可将弹簧压缩至D点，此过程滑块克服弹簧弹力做功。已知光滑圆轨道的半径，水平轨道BC长为，其动摩擦因数，g取，求： （1）滑块第一次经过B点时的角速度； （2）在光滑斜面上升的最大高度； （3）滑块在圆弧轨道上运行时经过B点时的最小向心加速度的大小。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 江苏省邗江中学2023~2024学年度第二学期 高一物理（选修）期中试卷 说明：本试卷分为第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，全卷满分100分，考试时间75分钟。 第Ⅰ卷（选择题，共40分） 一、选择题：本题包括10小题，每小题4分，共40分。每小题只有一个选项符合题意。 1. A、B、C是三个完全相同的时钟，A放在地面上，B、C分别放在以速度和朝同一方向飞行的两个火箭上，且。地面上的观察者认为走得最慢的时钟是（　　） A. A时钟 B. B时钟 C. C时钟 D. 无法确定 【答案】B 【解析】 【详解】根据公式 可知相对于观察者的速度v越大，其上的时间进程越慢，B时钟相对于观察者的速度最大，所以B走的最慢。地面上的钟A的速度v=0，它所记录的两事件的时间间隔最大，即地面上的钟走得最快，故B正确，ACD错误。 故选B 2. 在水平公路上行驶的汽车，当汽车以一定速度运动时，车轮与路面间的最大静摩擦力恰好等于汽车转弯所需要的向心力，汽车沿如图的圆形路径（虚线）运动、当汽车行驶速度突然增大，则汽车的运动路径可能是 （　　） A. Ⅰ B. Ⅱ C. Ⅲ D. Ⅳ 【答案】B 【解析】 【详解】当汽车行驶速度突然增大时，最大静摩擦力不足以提供其需要的向心力，则汽车会发生离心运动，且合外力为滑动摩擦力，又因为合外力在运动轨迹的凹侧，即汽车的运动路径可能沿着轨迹Ⅱ。 故选B。 3. 某颗彗星绕太阳运行的轨道为较扁的椭圆，其轨道近日点与太阳距离恰为1个天文单位（即地球与太阳的距离）。忽略地球和彗星间的引力作用，当该彗星经过近日点时（　　） A. 与地球的加速度大小相等 B. 与地球的线速度大小相等 C. 与地球所受太阳引力大小一定相等 D. 彗星与太阳连线和地球与太阳连线在相同时间内扫过的面积相同 【答案】A 【解析】 【详解】A．彗星与地球的加速度都有万有引力提供，由，解得 在近日点位置时，因为彗星与地球到太阳的距离相等，则彗星和地球的加速度大小相等，故A正确； B．彗星绕太阳运行的轨道为较扁的椭圆，彗星与地球的轨道不同，当该彗星经过近日点时彗星经过近日点时做离心运动的线速度大于地球的线速度，故B错误； C．由万有引力定律公式，知由于彗星与地球质量不同，所以当该彗星经过近日点时彗星与地球所受太阳引力大小不相等，故C错误； D．彗星与太阳连线在相同时间内扫过的面积相同，地球与太阳连线在相同时间内扫过的面积相同，彗星与太阳连线和地球与太阳连线在相同时间内扫过的面积不一定相同，故D错误。 故选A。 4. 神舟十七号载人飞船于北京时间2023年10月26日11时14分成功发射，航天员将进行一系列空间科学研究。神舟飞船与空间站对接后，组合体在距地表高度约为的倾斜轨道上做匀速圆周运动，周期约为，下列说法正确的是（　　） A. 组合体的线速度略大于 B. 组合体的加速度比地球同步卫星的加速度小 C. 飞船可以从较低轨道通过加速追上空间站完成对接 D. 空间站内的航天员每天经过赤道正上方30次 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据 解得 可知组合体的线速度略小于。故A错误； B．根据 解得 组合体的周期比地球同步卫星的小，所以其轨道半径小于同步卫星的。由 解得 可知组合体的加速度比地球同步卫星的加速度大。故B错误； C．飞船可以从较低轨道通过加速，做离心运动，可以追上空间站完成对接。故C正确； D．空间站内的航天员每天经过赤道正上方的次数为 故D错误。 故选C。 5. 三个相同的小球ABC从相同高度开始运动，A水平抛出，B自由下落，C由静止开始沿光滑固定斜面滚动。则（　　） A. 三个小球运动时间相同 B. 落地时的动能B球比C球大 C. A球落地时的动能增加量最大 D. 落地时的重力的瞬时功率B球等于A球 【答案】D 【解析】 【详解】A．AB两球竖直加速度相同，均为g，可知AB两球运动时间相同；C球竖直加速度小于g，可知C球运动时间最长，选项A错误； B．对BC两球根据动能定理 可知，落地时的动能B球与C球相等，选项B错误； C．对三球根据动能定理 即三个球落地时的动能增加量相等，选项C错误； D．根据 可知BC落地时竖直速度相等，则根据 PG=mgvy 可知，落地时的重力的瞬时功率B球等于A球，选项D正确。 故选D。 6. 小明用如图甲所示向心力演示器探究向心力的大小与半径、角速度、质量的关系。某次实验中他将两个质量相等的钢球放在A、C位置，传动皮带连接左右塔轮如图乙所示。匀速转动手柄时，左边标尺与右边标尺露出的格子数之比为（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】将两个质量相等的钢球放在A、C位置，可知质量和转动半径相同，因两个塔轮的半径之比为1:3，塔轮边缘的线速度相等，根据v=ωr可知，两塔轮的角速度之比为3:1，根据可知向心力之比为9:1，即左边标尺与右边标尺露出的格子数之比为9:1。 故选D 7. 双星系统由两颗相距较近的恒星组成，每个恒星的线度远小于两个星体之间的距离，而且双星系统一般远离其他天体。如图所示，两颗星球组成的双星，在相互之间的万有引力作用下，绕连线上的O点做周期相同的匀速圆周运动。现测得两颗星之间的距离为L，设质量分别用、表示，且。则可知（　　） A. 、做圆周运动的角速度之比为 B. 、做圆周运动的线速度之比为 C. 双星的质量一定，双星之间的距离越大，其转动周期越大 D. 双星间距离一定，双星的总质量越大，其转动周期越大 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据圆周运动的特点，同轴的圆周上角速度相等，所以、做圆周运动的角速度之比为，A错误； B．根据圆周运动时，万有引力提供向心力，可得 解得 又因为 解得 即、做圆周运动的线速度之比为，B错误； CD．根据圆周运动规律可知 解得 由此可知，双星质量一定时，二者距离越大，周期越大；距离一定时，双星的总质量越大，周期越小，C正确，D错误。 故选C。 8. 链球是奥运会比赛项目，研究运动员甩动链球做匀速圆周运动的过程，简化模型如图所示，不计空气阻力和链重，则（　　） A. 链球受重力、拉力和向心力三个力的作用 B. 转速不变，链长越大，角越小 C. 链长不变，转速越大，角越大 D. 链长不变，转速越大，链条张力越小 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据题意，对链球受力分析可知，受重力mg和拉力F，合力提供做圆周运动的向心力，如图所示 故A错误； BCD．由图可知 ， 设链长为L，则做圆周运动的半径为 由牛顿第二定律有 整理可得 若链长不变，转速越大，越大，则链条张力越大，若转速不变，链长越大，角越大。故C正确；BD错误。 故选C。 9. 一物体在竖直向上的恒力作用下，由静止开始向上运动，在某一高度时撤去该力，不计空气阻力，则在整个上升过程中，物体的重力势能随时间t或位移x变化的关系图像可能正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】CD．设物体运动的起点为零势面，则有恒力作用时，物体的重力势能 重力势能与位移x变化关系的图象斜率表示重力，且不变，因此，图象是一条过原点的倾斜直线，故CD错误； AB．恒力撤前，由匀变速度直线运动的位移 则重力势能与时间的关系 因此重力势能与时间t变化关系的图象是开口向上的抛物线。 经一段时间t1后撤去恒力，物体位移 则重力势能与时间的关系 因此重力势能与时间t变化关系的图象是开口向下的抛物线，故A正确，B错误； 故选A。 10. 如图所示，轻质弹簧的左端固定，并处于自然状态。小物块的质量为m，从A点向左沿水平地面运动，压缩弹簧后被弹回，运动到A点恰好静止。物块向左运动的最大距离为s，与地面间的动摩擦因数为，重力加速度为g，弹簧未超出弹性限度。在上述过程中（　　） A. 弹簧的最大弹力为 B. 弹簧的最大弹性势能为 C. 物块克服摩擦力做的功为 D. 物块在A点的初动能为 【答案】B 【解析】 【详解】A．物块向左运动压缩弹簧，弹簧最短时，弹簧弹力最大，此时物块具有向右的加速度，弹簧弹力大于摩擦力，即 故A错误； B．从物块将弹簧压缩到最短至物块运动到A点静止的过程中，根据能量守恒，有 故B正确； C．根据 可知物块克服摩擦力做的功为。故C错误； D．由动能定理，可得 解得 故D错误。 故选B。 第Ⅱ卷（非选择题，共60分） 二、非选择题：本题包括5小题，共60分。其中第12题~第15题解答时请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；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。 11. 某物理兴趣小组利用如图1所示装置验证机械能守恒定律，该小组同学让重物带动纸带从静止开始自由下落，按正确操作得到了一条完整的纸带如图2所示。 （1）下列关于该实验说法正确的是__________。 A. 实验时重锤可以用木质小球替代 B. 打点计时器工作时的电压应选择直流 C. 安装实验器材时，必须使打点计时器的两个限位孔在同一竖直线上 D. 实验时应先手掌托住重锤使其紧靠打点计时器，待接通电源后，再释放重锤 （2）在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O（O点与下一点的间距接近）的距离分别为、、。已知当地重力加速度为g，打点计时器的打点周期为T。设重物质量为m。从打O点到B点的过程中，重物的重力势能变化量__________，动能变化量__________。（用已知字母表示） （3）若通过计算发现，物体动能的增加量大于重力势能减少量，则原因可能是下列选项的__________。 A. 重物受到空气阻力的影响 B. 打点计时器的电压较低 C. 纸带和打点计时器间存在摩擦 D. 实验时先释放纸带再接通电源 （4）若该小组用质量分别为、的重物P和Q进行实验，多次记录下落高度h和相应的速度大小v，作出的图像如图所示。对比图像分析正确的有__________。 A. 可能等于 B. 一定小于 C. 若图线斜率k略小于g，亦可验证重物下落过程机械能守恒 D. 若图线斜率k略小于，亦可验证重物下落过程机械能守恒 【答案】（1）C （2） ①. ②. （3）D （4）AD 【解析】 【小问1详解】 A．为减小空气阻力的影响，实验时应该选择体积小，密度较大，下端有胶垫的重锤，不可以用木质小球替代。故A错误； B．打点计时器工作时的电压应选择交流。故B错误； C．安装实验器材时，必须使打点计时器的两个限位孔在同一竖直线上，来减小纸带与限位孔之间的摩擦阻力。故C正确； D．实验时如果先手掌托住重锤使其紧靠打点计时器，会使纸带弯曲，下落时阻力过大，误差较大。故D错误。 故选C。 【小问2详解】 [1]从打O点到B点的过程中，重物的重力势能变化量 [2]动能变化量 又 联立，解得 【小问3详解】 A．重物受到空气阻力的影响，会使物体动能的增加量小于重力势能减少量。故A错误； B．打点计时器的电压较低，不会影响实验中计算的结果。故B错误； C．纸带和打点计时器间存在摩擦，会使物体动能的增加量小于重力势能减少量。故C错误； D．实验时先释放纸带再接通电源，物体动能的增加量大于重力势能减少量。故D正确。 故选D。 【小问4详解】 AB．依题意，重锤下落过程中，设阻力为f，则有 整理，可得 由图可知，斜率不等，则阻力不为零，虽然斜率不相等，但不知道两重物所受阻力的情况，则两重物的质量关系不确定，即可能等于。故A正确；B错误； CD．图线的斜率 可知若图线斜率k略小于，亦可验证重物下落过程机械能守恒。故C错误；D正确。 故选AD。 12. 光滑的圆管轨道固定在竖直平面内，轨道半径为R，一光滑的小球开始时位于轨道底端A点，小球的直径略小于管的直径，且远远小于轨道半径R，现给小球一初速度，小球开始在竖直面内做圆周运动，整个过程轨道与底座一直处于静止状态，B点位于轨道顶端，轨道上的C、D两点位于过圆心O的水平线上（如图所示），重力加速度为g，求： （1）小球经过最高点B时对管道的作用力； （2）小球经过C点时的加速度大小。 【答案】（1）；竖直向上；（2） 【解析】 【详解】（1）根据机械能守恒，有 小球在最高点，由牛顿第二定律，可得 联立，解得 方向竖直向下，根据牛顿第三定律可知小球经过最高点B时对管道的作用力大小为mg，方向竖直向上。 （2）同理，可得 解得 在C点，水平方向，根据牛顿第二定律，有 则小球经过C点时的加速度大小为 13. 宇航员驾驶宇宙飞船绕质量分布均匀的一星球做匀速圆周运动，测得飞船线速度大小的二次方与轨道半径的倒数的关系图像如图中实线所示，该图线（直线）的斜率为k，图中（该星球的半径）为已知量。引力常量为G。求： （1）该星球的密度； （2）该星球第一宇宙速度。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）根据 解得 结合图像有 星球的密度为 解得 （2）星球的第一宇宙速度为围绕星球表面运行的圆周运动的线速度，则有 结合上述解得 14. 如图所示，可绕固定转轴O在竖直平面内无摩擦转动的刚性轻质支架两端分别固定质量分别为m、的小球A、B，支架两条边的长度均为L，用手将B球托起至与转轴O等高，此时连接A球的细杆与竖直方向的夹角为，，。重力加速度大小为g，现突然松手，两小球在摆动的过程中，求： （1）当A球与转轴O等高时A球的动能； （2）当A球与转轴O等高时，轻杆对A球做的功； （3）要使A球能转到O点正上方，则在图示位置释放时，B球初动能至少多大？ 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）根据题意知A、B两球共轴转动，无论何时两球的角速度均相同，二者的转动半径相同则线速度大小也相等，设A球与转轴O等高时的速度为v，由动能定理有 又 联立，解得 （2）由动能定理，可得 解得 （3）取O点所在平面为零势能面，当A球转到O点正上方速度为零时，释放时B球初动能最小，则有 且 解得 15. 如图所示，水平轨道BC的左端与固定的光滑竖直圆轨道相切与B点，右端与一倾角为的光滑斜面轨道在C点平滑连接（即物体经过C点时速度的大小不变），斜面顶端固定一轻质弹簧，一质量的滑块从圆弧轨道的顶端A点由静止释放，经水平轨道后滑上光滑斜面并压缩弹簧，第一次可将弹簧压缩至D点，此过程滑块克服弹簧弹力做功。已知光滑圆轨道的半径，水平轨道BC长为，其动摩擦因数，g取，求： （1）滑块第一次经过B点时的角速度； （2）在光滑斜面上升的最大高度； （3）滑块在圆弧轨道上运行时经过B点时的最小向心加速度的大小。 【答案】（1）；（2）0.22m；（3）0.8m/s2 【解析】 【详解】（1）从A到B由机械能守恒定律可知 解得 （2）从A到D由能量关系可知 其中 可得 h=0.22m （3）物块最终将停在水平面上，由能量关系可知 解得 x=2.5m 因 可知物块最终停在距离B点0.1m的位置，则最后一次经过B点时的速度 经过B点时的最小向心加速度 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$