精品解析：甘肃省酒泉市四校联考2023-2024学年高一下学期5月期中物理试题

高一年级期中考试 物理试题 注意事项： 1.答卷前，考生务必将自己的姓名、考场号、座位号、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，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。 3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 考试时间为75分钟，满分100分 一、选择题：本题共10小题，共43分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，每小题5分，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 1. 小车在水平地面上沿轨道从左向右运动，速度一直增大。如果用带箭头的线段表示小车在轨道上相应位置处所受合力，下列四幅图可能正确的是（　　） A. B. C. D. 2. 如图，将地球看成圆球，地球赤道上某点有一物体A，北纬45°线上某点有一物体B，在地球自转过程中，A、B两物体均相对于地面静止且看作质点，下列说法正确的是（ ） A. A、B两物体线速度大小之比为 B. A、B两物体角速度之比为2∶1 C. A、B两物体向心加速度大小之比为2∶1 D. A、B两物体向心力大小之比为 3. 如图所示，八大行星沿椭圆轨道绕太阳公转，下列说法中正确的是（ ） A. 土星比地球的公转周期小 B. 火星绕太阳运行过程中，速率不变 C. 太阳处在八大行星的椭圆轨道的一个公共焦点上 D. 地球和土星分别与太阳的连线在相同时间内扫过的面积相等 4. 如图所示，甲、乙两艘小船在静水中的速度大小相等，渡河时甲船头向河的上游偏，乙船头向河的下游偏，两小船的船头与河岸的夹角大小相等。水流速度恒定，则下列说法正确的是（　　） A. 甲过河的位移一定大于乙过河的位移 B. 在渡河过程中，两小船不可能相遇 C. 甲过河的时间一定大于乙过河的时间 D 无论水流速度多大，只要适当改变角，甲总能到达正对岸 5. 假设地球可视为质量均匀分布的球体，地球表面重力加速度在两极的大小为g0，在赤道的大小为g，若在地球赤道上有一质点，则质点位置的向心加速度为（　　） A. g B. g0 C. D. g0-g 6. 如图所示，在不计滑轮摩擦和绳子质量的条件下，小车A在水平外力作用下沿水平地面向左做直线运动，绳子跨过定滑轮拉着物体B以速度竖直匀速上升，下列判断正确的是（ ） A. 小车A做加速直线运动 B. 小车A受到地面支持力逐渐变大 C. 小车A的速度大小可表示为 D. 绳子拉力大于物体B的重力 7. 有一质量为m、半径为R、密度均匀的球体，在距离球心O为2R的地方有一质量为m0的质点。现从m中挖去半径为0.5R的球体，如图所示，则剩余部分对m0的万有引力大小为（　　） A. B. C. D. 8. 铁路在弯道处的内外轨高低是不同的。如图所示，已知轨道平面的倾角为，弯道处的轨道圆弧半径为R，火车以轨道的设计速度行驶时，车轮轮缘与内外轨恰好没有挤压，重力加速度为g。质量为m的火车转弯时，下列说法正确的是（ ） A. 轨道的设计速度 B. 轨道的设计速度 C. 火车实际速度小于设计速度时，内轨与轮缘之间有挤压 D. 火车实际速度大于设计速度时，铁轨对火车的作用力等于 9. 已知地球半径为R，质量为M，中国空间站在离地面的高度为的轨道上做匀速圆周运动，引力常量为G，则（　　） A. 空间站运行的角速度为 B. 空间站运行的速度大小为 C. 空间站运行的周期为 D. 空间站运行的加速度大小为 10. 如图所示，固定在水平面上的光滑斜面的倾角，斜面长，宽，一小球（可视为质点）从顶端B处水平向左射入，沿图中轨迹到达斜面底端A点，重力加速度g取，则下列说法正确的是（　　） A. 小球在斜面上运动的加速度大小为 B. 小球在B点的速度大小为4m/s C. 小球从B运动到A的过程中速度、加速度不断变化 D. 小球从B运动到A过程中，速度变化量大小为10m/s 二、非选择题：本题共5小题，共57分。 11. 用如图所示的向心力演示器探究向心力的表达式，已知小球在挡板A、B、C处做圆周运动的轨迹半径之比为1∶2∶1。 （1）在这个实验中，利用了______来探究向心力的大小F与小球质量m、角速度和半径r之间的关系。 A. 理想实验法 B. 等效替代法 C. 控制变量法 （2）探究向心力大小F与质量m的关系时，选择两个质量______（选填“相同”或“不同”）的小球，分别放在挡板______（选填“A”或“B”）和挡板C处。 （3）探究向心力大小F与角速度的关系时，将传动皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上，选择正确的小球并将小球放在正确的位置，匀速转动手柄。若左右轮盘半径之比为3∶1，则左右两球的角速度之比为______，所受向心力大小之比为______。 12. 高中课外兴趣小组在做“研究平抛物体的运动”实验中，准备了以下实验器材：图钉、铅笔、弧形斜槽、小球、薄木板、铁架台、重垂线。 （1）实验过程还需要下列器材中的______。（填正确答案标号） A. 刻度尺 B. 天平 C. 白纸 D. 秒表 （2）图甲是“研究平抛物体的运动”的实验装置简图，关于实验中的操作及要求，下列说法正确的是______。（填正确答案标号） A. 斜槽轨道末端可以不水平 B. 斜槽轨道不必光滑 C. 本实验不需要平衡摩擦力 D. 小球每次不用从斜槽上同一高度释放 （3）小球离开斜槽末端后，在水平方向上做的是______。（填正确答案标号） A. 匀速直线运动 B. 匀变速直线运动 C. 变加速直线运动 D. 曲线运动 （4）如图乙所示，为一次实验记录中一部分，图中背景方格的边长表示实际长度。从图像上分析，记录间隔______：小球做平抛运动的水平初速度大小是______，小球从抛出运动到点时，已经在空中飞行了______s。（此问取） 13. 抛石机是古代远程攻击的一种重型武器，某同学制作了一个简易模型，如图所示。支架固定在地面上，O为转轴，长为L的轻质硬杆A端的凹槽内放置一质量为m的石块，B端固定质量为20m的重物，，。为增大射程，在重物B上施加一向下的瞬时作用力后，硬杆绕O点在竖直平面内转动。硬杆转动到竖直位置时，石块立即被水平抛出，此时重物的速度为，石块直接击中前方倾角为的斜坡，且击中斜坡时的速度方向与斜坡成角。重力加速度为g，忽略空气阻力影响，求： （1）石块抛出时的速度大小； （2）石块击中斜坡时的速度大小及石块抛出后在空中运动的水平距离； （3）石块抛出前的瞬间，重物和石块分别受到硬杆（包括凹槽）的作用力的大小和方向。 14. 宇航员乘坐航天飞船绕某星体做匀速圆周运动，已知环绕周期为T，星体半径为R，星体表面重力加速度为g，引力常量为G，不考虑地球自转的影响，星体的体积，求： （1）星体密度； （2）航天飞船距星体表面的高度。 15. 一光滑圆锥固定在水平地面上，其圆锥角为74°，圆锥底面的圆心为。用一根长为0.5m的轻绳一端系一质量为0.1kg的小球（可视为质点），另一端固定在光滑圆锥顶点O上，如图所示，如果使小球在光滑圆锥表面上做圆周运动。（取，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8） （1）当小球的角速度不断增大，求小球恰离开圆锥表面时的角速度； （2）当小球的角速度为2rad/s时，求轻绳中的拉力F的大小； （3）逐渐增加小球角速度，若小球的速度增大到时轻绳会被拉断，求轻绳能承受的最大拉力的大小（结果可用分数表示）。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 高一年级期中考试 物理试题 注意事项： 1.答卷前，考生务必将自己的姓名、考场号、座位号、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，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。 3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 考试时间为75分钟，满分100分 一、选择题：本题共10小题，共43分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，每小题5分，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 1. 小车在水平地面上沿轨道从左向右运动，速度一直增大。如果用带箭头的线段表示小车在轨道上相应位置处所受合力，下列四幅图可能正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】AB．小车做曲线运动，所受合外力总是指向曲线的凹侧，故AB错误； CD．小车沿轨道从左向右运动，速度一直增大，故合外力与运动方向夹角为锐角，故C错误，D正确。 故选D。 2. 如图，将地球看成圆球，地球赤道上某点有一物体A，北纬45°线上某点有一物体B，在地球自转过程中，A、B两物体均相对于地面静止且看作质点，下列说法正确的是（ ） A. A、B两物体线速度大小之比为 B. A、B两物体角速度之比为2∶1 C. A、B两物体向心加速度大小之比为2∶1 D. A、B两物体向心力大小之比为 【答案】A 【解析】 【详解】地球自转时，各点角速度大小相等，有 设地球半径为r，由几何关系知 A．由线速度与角速度、半径的关系得 故A正确； B．地球自转时，各点角速度大小相等，故B错误； C．由知，又角速度相等，故向心加速度之比等于半径之比，应为√2：1，故C错误； D．由知，因不知A、B两物体质量关系，故无法求解向心力之比，故D错误。 故选A。 3. 如图所示，八大行星沿椭圆轨道绕太阳公转，下列说法中正确的是（ ） A. 土星比地球的公转周期小 B. 火星绕太阳运行过程中，速率不变 C. 太阳处在八大行星的椭圆轨道的一个公共焦点上 D. 地球和土星分别与太阳的连线在相同时间内扫过的面积相等 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据开普勒第三定律可得 由于土星的轨道半长轴大于地球的轨道半长轴，则土星比地球的公转周期大，故A错误； B．由于火星绕太阳的运行轨道为椭圆，运行过程中，速率发生变化，故B错误； C．根据开普勒第一定律可知，太阳处在八大行星的椭圆轨道的一个公共焦点上，故C正确； D．根据开普勒第二定律可知，同一行星与太阳的连线在相同时间内扫过的面积相等，但地球和土星分别与太阳的连线在相同时间内扫过的面积不相等，故D错误。 故选C。 4. 如图所示，甲、乙两艘小船在静水中的速度大小相等，渡河时甲船头向河的上游偏，乙船头向河的下游偏，两小船的船头与河岸的夹角大小相等。水流速度恒定，则下列说法正确的是（　　） A. 甲过河的位移一定大于乙过河的位移 B. 在渡河过程中，两小船不可能相遇 C. 甲过河的时间一定大于乙过河的时间 D. 无论水流速度多大，只要适当改变角，甲总能到达正对岸 【答案】B 【解析】 【详解】AC．甲、乙两船渡河的时间分别为 ， 由于 可知甲过河的时间等于乙过河的时间；船过河的位移为 由于河岸宽度一定，甲、乙两船渡河时间相等，而乙船沿河岸方向的速度一定大于甲船沿河岸方向的速度，则乙船沿河岸方向的位移一定大于甲船沿河岸方向的位移，即甲过河的位移一定小于乙过河的位移，故AC错误； B．甲、乙两船从同一点出发，垂直河岸方向分速度相等，沿河岸方向分速度不相等，则两船不可能相遇，故B正确； D．如果河水流速大于甲的船速，则甲不能达到正对岸，故D错误。 故选B。 5. 假设地球可视为质量均匀分布的球体，地球表面重力加速度在两极的大小为g0，在赤道的大小为g，若在地球赤道上有一质点，则质点位置的向心加速度为（　　） A. g B. g0 C. D. g0-g 【答案】D 【解析】 【详解】物体在地球的两极处，自转向心力为零，有 而物体在赤道处，万有引力的两个分力为重力和自转向心力，有 联立解得向心加速度为 故选D。 6. 如图所示，在不计滑轮摩擦和绳子质量的条件下，小车A在水平外力作用下沿水平地面向左做直线运动，绳子跨过定滑轮拉着物体B以速度竖直匀速上升，下列判断正确的是（ ） A. 小车A做加速直线运动 B. 小车A受到地面的支持力逐渐变大 C. 小车A的速度大小可表示为 D. 绳子拉力大于物体B的重力 【答案】B 【解析】 【详解】C．将小车A的速度沿绳和垂直绳方向分解，矢量关系如图所示 沿绳方向的分速度大小即为物体B上升的速度大小 由几何关系得 故C错误； A．由可知，物体B匀速上升，小车A向左运动，减小，则小车A的速度减小，所以小车A做减速直线运动，故A错误； B．物体B竖直匀速上升，绳子拉力等于物体B的重力，而小车A向左运动，θ减小，绳子拉力在竖直方向的分力减小，根据小车在竖直方向受力平衡，小车A受到地面的支持力逐渐变大，故B正确； D．物体B竖直匀速上升，绳子拉力等于物体B的重力，拉力大小不变，故D错误。 故选B。 7. 有一质量为m、半径为R、密度均匀球体，在距离球心O为2R的地方有一质量为m0的质点。现从m中挖去半径为0.5R的球体，如图所示，则剩余部分对m0的万有引力大小为（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】根据题意，由万有引力公式可得，未挖去之前，球体和质点间的引力为 挖去部分球体和质点间的引力为 由公式及可得 则有 则剩余部分对的万有引力为 故选C。 8. 铁路在弯道处的内外轨高低是不同的。如图所示，已知轨道平面的倾角为，弯道处的轨道圆弧半径为R，火车以轨道的设计速度行驶时，车轮轮缘与内外轨恰好没有挤压，重力加速度为g。质量为m的火车转弯时，下列说法正确的是（ ） A. 轨道的设计速度 B. 轨道的设计速度 C. 火车实际速度小于设计速度时，内轨与轮缘之间有挤压 D. 火车实际速度大于设计速度时，铁轨对火车的作用力等于 【答案】AC 【解析】 【详解】AB．火车以某一速度v通过某弯道时，内、外轨道均不受侧压力作用，其所受的重力和支持力的合力提供向心力，如图 则 解得 故A正确，B错误； C．当转弯的实际速度小于规定速度时，火车所受的重力和支持力的合力大于所需的向心力，火车有近心运动趋势，故其内侧车轮轮缘会与铁轨内轨相互挤压，故C正确； D．由受力分析图可知，当火车速度为设计速度时，铁轨对火车的作用力等于，当火车实际速度大于设计速度时，铁轨对火车的作用力不等于，由于外轨对火车车轮的挤压作用力沿着轨道平面，可以把这个力分解为水平和竖直向下两个分力，由于竖直向下的分力的作用，使铁轨对火车的作用力变大。故D错误。 故选AC。 9. 已知地球半径为R，质量为M，中国空间站在离地面的高度为的轨道上做匀速圆周运动，引力常量为G，则（　　） A. 空间站运行的角速度为 B. 空间站运行的速度大小为 C. 空间站运行的周期为 D. 空间站运行的加速度大小为 【答案】AD 【解析】 【详解】A．空间站运行半径 根据牛顿第二定律有 解得 A正确； B．根据牛顿第二定律 解得 B错误； C．空间站运动的周期 C错误； D．根据 得 D正确。 故选AD。 10. 如图所示，固定在水平面上的光滑斜面的倾角，斜面长，宽，一小球（可视为质点）从顶端B处水平向左射入，沿图中轨迹到达斜面底端A点，重力加速度g取，则下列说法正确的是（　　） A. 小球在斜面上运动的加速度大小为 B. 小球在B点的速度大小为4m/s C. 小球从B运动到A的过程中速度、加速度不断变化 D. 小球从B运动到A的过程中，速度变化量大小为10m/s 【答案】BD 【解析】 【详解】A．对小球受力分析，受到重力和斜面的支持力，根据牛顿第二定律，可得 解得 方向沿斜面向下，选项A错误； B．小球从B到A做类平抛运动，设球从B点水平射入时的速度为，从B运动到A所用时间为t；水平方向有 沿斜面向下方向有 联立解得 选项B正确； C．小球从B运动到A的过程中，速度不断变化，加速度不变，选项C错误； D．小球从B运动到A的过程中，速度变化量为 选项D正确。 故选BD。 二、非选择题：本题共5小题，共57分。 11. 用如图所示的向心力演示器探究向心力的表达式，已知小球在挡板A、B、C处做圆周运动的轨迹半径之比为1∶2∶1。 （1）在这个实验中，利用了______来探究向心力的大小F与小球质量m、角速度和半径r之间的关系。 A. 理想实验法 B. 等效替代法 C. 控制变量法 （2）探究向心力大小F与质量m的关系时，选择两个质量______（选填“相同”或“不同”）的小球，分别放在挡板______（选填“A”或“B”）和挡板C处。 （3）探究向心力大小F与角速度的关系时，将传动皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上，选择正确的小球并将小球放在正确的位置，匀速转动手柄。若左右轮盘半径之比为3∶1，则左右两球的角速度之比为______，所受向心力大小之比为______。 【答案】（1）C （2） ①. 不同 ②. A （3） ①. ②. 【解析】 【小问1详解】 在研究向心力的大小F与质量m的关系时，控制角速度和半径r不变，在研究向心力的大小F与角速度的关系时，控制质量m和半径r不变，在研究向心力的大小F与和半径r之间的关系时，控制角速度和质量m不变，主要用到了物理学中的控制变量法，故AB错误，C正确。 故选C。 【小问2详解】 [1][2]在探究向心力大小F与质量m的关系时，应控制角速度和半径r不变，选择两个质量不同的小球，并将两个小球分别放在挡板A处和C处。 【小问3详解】 [1]皮带传动的两个塔轮的边缘的线速度大小相等，由可知左右轮盘半径之比为，则左右两球的角速度之比为。 [2]探究向心力大小F与角速度的关系时，小球的质量与小球转动半径相等,由可知所受向心力大小之比为。 12. 高中课外兴趣小组在做“研究平抛物体运动”实验中，准备了以下实验器材：图钉、铅笔、弧形斜槽、小球、薄木板、铁架台、重垂线。 （1）实验过程还需要下列器材中的______。（填正确答案标号） A. 刻度尺 B. 天平 C. 白纸 D. 秒表 （2）图甲是“研究平抛物体的运动”的实验装置简图，关于实验中的操作及要求，下列说法正确的是______。（填正确答案标号） A. 斜槽轨道末端可以不水平 B. 斜槽轨道不必光滑 C. 本实验不需要平衡摩擦力 D. 小球每次不用从斜槽上同一高度释放 （3）小球离开斜槽末端后，在水平方向上做是______。（填正确答案标号） A. 匀速直线运动 B. 匀变速直线运动 C. 变加速直线运动 D. 曲线运动 （4）如图乙所示，为一次实验记录中的一部分，图中背景方格的边长表示实际长度。从图像上分析，记录间隔______：小球做平抛运动的水平初速度大小是______，小球从抛出运动到点时，已经在空中飞行了______s。（此问取） 【答案】（1）AC （2）BC （3）A （4） ①. 0.04 ②. 0.6 ③. 0.08 【解析】 【小问1详解】 除所给器材外，还需要白纸，并且需要刻度尺测量距离。由于实验不需要测量小球的质量以及运动的时间，所以不需要天平、秒表。 故选AC。 【小问2详解】 A．为了保证小球离开斜槽轨道后做平抛运动，需调节使斜槽轨道的末端水平，故A错误； BD．为了保证小球每次平抛的初速度大小相等，应使小球每次均从斜槽的同一位置由静止开始下滑，以保证每次克服阻力做功相同，斜槽不需要光滑，故B正确D错误； C．本实验中不需要平衡摩擦力，故C正确。 故选BC。 【小问3详解】 小球离开斜槽末端后，在水平方向上不受力的作用，做的是匀速直线运动。 故选A。 【小问4详解】 （4）[1][2][3]竖直方向上有 解得 小球做平抛运动的水平初速度大小是 小球到点时，竖直方向上的速度为 飞镖到点时，已经在空中飞行了时间为 13. 抛石机是古代远程攻击的一种重型武器，某同学制作了一个简易模型，如图所示。支架固定在地面上，O为转轴，长为L的轻质硬杆A端的凹槽内放置一质量为m的石块，B端固定质量为20m的重物，，。为增大射程，在重物B上施加一向下的瞬时作用力后，硬杆绕O点在竖直平面内转动。硬杆转动到竖直位置时，石块立即被水平抛出，此时重物的速度为，石块直接击中前方倾角为的斜坡，且击中斜坡时的速度方向与斜坡成角。重力加速度为g，忽略空气阻力影响，求： （1）石块抛出时的速度大小； （2）石块击中斜坡时的速度大小及石块抛出后在空中运动的水平距离； （3）石块抛出前的瞬间，重物和石块分别受到硬杆（包括凹槽）的作用力的大小和方向。 【答案】（1）；（2），81L；（3）220mg，方向竖直向上，89mg，方向竖直向下 【解析】 【详解】（1）已知重物转至最低点的速度为 设石块转至最高点的速度大小为，根据同轴转动角速度相同，由公式，有 又 联立解得，石块抛出时的速度大小为 （2）设石块击中斜坡时的速度为，将分解如下图所示 根据几何知识可得 解得 根据几何知识可得 根据运动学公式得 ， 联立解得 （3）设重物转至最低点时受到杆的作用力为，石块转至最高点时受到杆的作用力为，以竖直向上为力的正方向，对重物和石块分别进行受力分析如图所示 根据牛顿第二定律可得 其中 ， 联立解得 ， 则石块抛出前的瞬间，重物受到硬杆的作用力大小为220mg，方向竖直向上，石块受到硬杆的作用力大小为89mg，方向竖直向下。 14. 宇航员乘坐航天飞船绕某星体做匀速圆周运动，已知环绕周期为T，星体半径为R，星体表面重力加速度为g，引力常量为G，不考虑地球自转的影响，星体的体积，求： （1）星体密度； （2）航天飞船距星体表面的高度。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）由题意有 解得 由关系式 得 （2）根据牛顿第二定律得 代入质量M得 15. 一光滑圆锥固定在水平地面上，其圆锥角为74°，圆锥底面的圆心为。用一根长为0.5m的轻绳一端系一质量为0.1kg的小球（可视为质点），另一端固定在光滑圆锥顶点O上，如图所示，如果使小球在光滑圆锥表面上做圆周运动。（取，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8） （1）当小球的角速度不断增大，求小球恰离开圆锥表面时的角速度； （2）当小球的角速度为2rad/s时，求轻绳中的拉力F的大小； （3）逐渐增加小球的角速度，若小球的速度增大到时轻绳会被拉断，求轻绳能承受的最大拉力的大小（结果可用分数表示）。 【答案】（1）5rad/s；（2）0.872N；（3） 【解析】 【详解】（1）当小球刚要离开圆锥表面时，支持力为零，根据牛顿运动定律有 代入数据解得 （2）当小球的角速度为2rad/s时，小球在圆锥表面上运动，根据牛顿运动定律有 代入数据解得 F＝0.872N （3）当轻绳断裂时，设绳子与竖直方向夹角为θ，根据牛顿运动定律有 联立代入数据解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$