精品解析：江西省南昌市第十中学2023-2024学年高一下学期期中考试物理试题

南昌十中2023-2024学年下学期期中考试 高一物理试题 说明：本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，全卷满分100分。考试用时75分钟。 注意事项： 考生在答题前请认真阅读本注意窜项及各题答题要求。 1.答题前。请您务必将自己的姓名、准考证号或IS号用书写黑色字迹的0.5毫米签字笔填写在答题卡和答题纸上。 2.作答非选择题必须用书写黑色字迹的0.5毫米签字笔写在答题纸上的指定位置，在其它位置作答一律无效。作答选择题必须用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，请用橡皮擦干净后，再选涂其它答案，请保持卡面清洁和答题纸清洁，不折叠、不破损。 3.考试结束后，请将答题纸交回。 一、选择题（本题共11小题；，共46分。其中1-7小题在每小题给出的四个选项中，只有一个是正确的，每题4分；8-10小题有多个选项是正确的，选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的或不答的得0分。） 1. 自远古以来，当人们仰望星空时，天空中壮丽璀璨的景象便吸引了他们的注意。智慧的头脑开始探索星体运动的奥秘。下列有关天体运动的说法中，正确的是（ ） A. 北半球的四季更替，秋冬季节比春夏天数少可以说明地球公转轨迹是椭圆 B. 绕太阳运转的所有行星轨道的半长轴的二次方跟它自转周期的三次方的比值都相等 C. 托勒密的日心说提出太阳是宇宙的中心，太阳是静止不动的 D. 引力常量G是由科学家库仑根据库仑扭秤实验所测 2. 如图所示，a、b两小球分别从半圆轨道顶端和斜面顶端以大小相等的初速度v0同时水平抛出，已知半圆轨道的半径与斜面竖直高度相等，斜面底边长是其竖直高度的2倍，若小球a能落到半圆轨道上，小球b能落到斜面上，则下列说法不正确的是 A. a球可能先落在半圆轨道上 B. b球可能先落在斜面上 C. 两球可能同时落在半圆轨道上和斜面上 D. a球可能垂直落在半圆轨道上 3. 如图所示，A是静止在赤道上的物体，B、C是同一平面内两颗人造卫星。B为绕地球表面的近地卫星，C是地球静止卫星。则以下判断正确的是（　　） A. 卫星B的速度大于地球的第一宇宙速度 B. A，B的线速度大小关系为 C. 周期大小关系为 D. 若卫星B要靠近C所在轨道，需要先加速 4. 铁路在弯道处的内外轨道高低是不同的，已知内外轨道对水平面倾角为（如图），弯道处的圆弧半径为R．若火车转弯速度为时，对内、外轨道侧向均没有挤压作用．下列正确的是（ ） A. 可知这时速度 B. 可知这时速度 C. 若火车转弯时速度大于，则内轨对内侧车轮的轮缘有挤压 D. 若火车转弯时速度小于，则外轨对外侧车轮的轮缘有挤压 5. 两个质量相同的小球用长度不等的细线拴在同一点并在同一水平面内做匀速圆周运动，则它们的（　　） A. 运动的线速度大小相等 B. 运动的角速度大小相等 C. 向心加速度大小相等 D. 向心力大小相等 6. 2021年5月15日，“天问一号”着陆巡视器成功着陆于火星乌托邦平原，中国首次火星探测任务着陆火星取得圆满成功。如果着陆前着陆器近火星绕行的周期为100min。已知地球平均密度为，地球近地卫星的周期为85min。估算火星的平均密度约为（　　） A. B. C. D. 7. “天狼星”是除太阳外人用肉眼能看到的最亮的恒星，“天狼星”实际上是一个双星系统，它由恒星“天狼星”A和白矮星“天狼星”B组成。“天狼星”A和“天狼星”B均绕它们连线上的O点做匀速圆周运动，运动周期为T，它们的轨道半径分别为、，如图所示．已知引力常量为G，则“天狼星”A的质量为（ ） A. B. C. D. 8. 如图所示，一个半径为的半圆柱体放在水平地面上，一小球从圆柱体左端点正上方的点水平抛出（小球可视为质点），恰好从半圆柱体的右上方点掠过。已知为半圆柱体侧面半圆的圆心，与水平方向夹角为，，，不计空气阻力，重力加速度取，则（ ） A. 小球从点运动到点所用时间为 B. 小球从点运动到点所用时间为 C. 小球做平抛运动的初速度为 D. 小球做平抛运动的初速度为 9. 如图所示，两个质量均为m的物体A、B用不可伸长的细线相连，放在匀速转动的水平转盘上，细线过圆心，A、B在圆心两侧，与圆心距离分别为r和2r，且与转盘之间的动摩擦因数相同为，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，当转盘由静止开始转速逐渐增大至两物体恰好相对转盘发生滑动过程中，说法正确的是（ ） A. B受到摩擦力先增大后不变 B. A受到的摩擦力一直增大 C. 两物体恰好相对转盘发生滑动时，细线上拉力最大为 D. 角速度为时物块A不受摩擦力 10. 宇航员在离地球表面高h处由静止释放一小球，经时间t小球落到地面；若他在某星球表面同样高处由静止释放一小球，需经时间4t小球落到星球表面。已知该星球的半径与地球的半径之比为，则星球与地球的（　　） A. 表面附近的重力加速度之比 B. 第一宇宙速度之比为 C. 质量之比为 D. 密度之比为 二、实验题：本大题共2小题，共16分。 11. 在做“研究平抛物体的运动”的实验时： (1)为使小球水平抛出，必须调整斜槽，使其末端的切线_______． (2)小球抛出点的位置必须及时记录在白纸上，然后从这一点画水平线和竖直线作为x轴和y轴，竖直线是用________来确定的． (3)某同学通过实验得到的轨迹如图所示，判断O点是否是抛出点：________(填“是”或“否”)． (4)该同学在轨迹上选取间距较大的几个点，测出其坐标，并在直角坐标系内绘出了y-x2图象，则此平抛物体的初速度v0＝________m/s．(取g＝10 m/s2) 12. 某实验小组为了测量当地的重力加速度g设计了如下实验，将一根长为L的轻绳,一端固定在过O点的水平转轴上,另一端固定一质量为m的小球,使整个装置绕O点在竖直面内转动．在小球转动过程中的最高点处放置一光电门，在绳子上适当位置安装一个力的传感器，如图甲，实验中记录小球通过光电门的时间以确定小球在最高点的速度v，同时记录传感器上绳子的拉力大小F，即可做出小球在最高点处绳子对小球的拉力与其速度平方的关系图如图乙； (1)根据实验所给信息，写出小球在最高点处F与v的关系式_____________； (2)请根据作出的F-v2图象的信息可以求出当地的重力加速度g=___________；（用b、L表示） (3)如果实验中保持绳长不变，而减小小球的质量m，则图像中b的位置_____________；（变化/不变），图像斜率_____________（不变/变小/变大）． 三、计算题：本大题共3小题，共38分。 13. 如图所示，在距地面高为处，有一小球A以初速度水平抛出，与此同时，在A的正下方有一物块B由静止开始在水平恒力F的作用下同方向滑出，已知B物体的质量为，，A、B均可看成质点，假设水平面光滑、空气阻力不计，，求： （1）A球从抛出到落地的时间； （2）A球从抛出到落地这段时间内的水平位移； （3）A球落地时，A、B之间的距离。 14. 动画片《熊出没》中有这样一个情节：某天熊大和熊二中了光头强设计的陷阱，被挂在了树上（如图甲），聪明的熊大想出了一个办法，让自己和熊二荡起来使绳断裂从而得救，其过程可简化如图乙所示，设悬点为O，离地高度为2L，两熊可视为质点且总质量为m，绳长为且保持不变，绳子能承受的最大张力为3mg，不计一切阻力，重力加速度为g，求： (1)设熊大和熊二刚好在向右摆到最低点时绳子刚好断裂，则他们的落地点离O点的水平距离为多少； (2)改变绳长，且两熊仍然在向右到最低点绳子刚好断裂，则绳长为多长时，他们的落地点离O点的水平距离最大，最大为多少； (3)若绳长改为L，两熊在水平面内做圆锥摆运动，如图丙，且两熊做圆锥摆运动时绳子刚好断裂，则他们落地点离O点的水平距离为多少。 15. 某航天飞机在地球赤道上空飞行，轨道半径为3R，飞行方向与地球的自转方向相同，设地球的自转角速度为。地球半径为R，地球两极处的重力加速度为g，引力常量为G，在某时刻航天飞机通过赤道上某建筑物的上方。求： （1）地球的密度； （2）航天飞机绕地球转动的周期T； （3）它下次通过该建筑物上方所需的时间。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 南昌十中2023-2024学年下学期期中考试 高一物理试题 说明：本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，全卷满分100分。考试用时75分钟。 注意事项： 考生在答题前请认真阅读本注意窜项及各题答题要求。 1.答题前。请您务必将自己的姓名、准考证号或IS号用书写黑色字迹的0.5毫米签字笔填写在答题卡和答题纸上。 2.作答非选择题必须用书写黑色字迹的0.5毫米签字笔写在答题纸上的指定位置，在其它位置作答一律无效。作答选择题必须用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，请用橡皮擦干净后，再选涂其它答案，请保持卡面清洁和答题纸清洁，不折叠、不破损。 3.考试结束后，请将答题纸交回。 一、选择题（本题共11小题；，共46分。其中1-7小题在每小题给出的四个选项中，只有一个是正确的，每题4分；8-10小题有多个选项是正确的，选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的或不答的得0分。） 1. 自远古以来，当人们仰望星空时，天空中壮丽璀璨的景象便吸引了他们的注意。智慧的头脑开始探索星体运动的奥秘。下列有关天体运动的说法中，正确的是（ ） A. 北半球的四季更替，秋冬季节比春夏天数少可以说明地球公转轨迹是椭圆 B. 绕太阳运转的所有行星轨道的半长轴的二次方跟它自转周期的三次方的比值都相等 C. 托勒密的日心说提出太阳是宇宙的中心，太阳是静止不动的 D. 引力常量G是由科学家库仑根据库仑扭秤实验所测 【答案】A 【解析】 【详解】A．地球公转轨迹是椭圆，地球绕日运行时，对北半球的观察者而言，在冬至经过近日点，夏至经过远日点，则由开普勒第二定律可知，地球在冬天比在夏天运行得快一些，所以秋冬季节比春夏天数少，故A正确； B．绕太阳运转的所有行星轨道的半长轴的三次方跟它公转周期的二次方的比值都相等，故B错误； C．托勒密提出的是地心说，哥白尼提出了日心说，提出太阳是宇宙的中心，太阳是静止不动的，故C错误； D．引力常量G是由科学家卡文迪什根据扭秤实验所测，故D错误。 故选A。 2. 如图所示，a、b两小球分别从半圆轨道顶端和斜面顶端以大小相等的初速度v0同时水平抛出，已知半圆轨道的半径与斜面竖直高度相等，斜面底边长是其竖直高度的2倍，若小球a能落到半圆轨道上，小球b能落到斜面上，则下列说法不正确的是 A. a球可能先落在半圆轨道上 B. b球可能先落在斜面上 C. 两球可能同时落在半圆轨道上和斜面上 D. a球可能垂直落在半圆轨道上 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】ABC．如图所示，将半圆轨道与斜面放在一起，交点为P，若抛出的速度合适小球落在P点，即两球同时落在半圆轨道和斜面上，若落在P点上方，则先落在斜面上，若落在P点下方，先落在半圆轨道上，所以ABC正确； D．小球的轨迹是抛物线，速度的反向延长线过水平位移的中点，若垂直打在半圆轨道上，速度反向延长线过圆心，而圆心不是水平位移的中点，所以a球不可能垂直打在半圆轨道上，故D错误。 本题不正确的选D。 3. 如图所示，A是静止在赤道上的物体，B、C是同一平面内两颗人造卫星。B为绕地球表面的近地卫星，C是地球静止卫星。则以下判断正确的是（　　） A. 卫星B的速度大于地球的第一宇宙速度 B. A，B的线速度大小关系为 C. 周期大小关系为 D. 若卫星B要靠近C所在轨道，需要先加速 【答案】D 【解析】 【详解】A．卫星B的运行速度大小等于地球的第一宇宙速度。第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度，故A错误； B．对于B绕地球表面的近地卫星B和地球静止卫星C，根据万有引力提供向心力，得 得 则知卫星C的运行速度大小小于卫星B的运行速度大小，地球静止卫星C和静止在赤道上的物体A是同步的，角速度相等，根据 v=rω 结合rA＜rC，知 vA＜vC 分析可得 vA＜vB 故B错误； C．地球静止卫星C和地球赤道上的物体A的角速度相等，周期一样 TC=TA 绕地球表面的近地卫星B和地球静止卫星C，根据开普勒第三定律可知 TC＞TB 故C错误； D．若卫星B要靠近C所在轨道，需要先加速，做离心运动，故D正确。 故选D。 4. 铁路在弯道处的内外轨道高低是不同的，已知内外轨道对水平面倾角为（如图），弯道处的圆弧半径为R．若火车转弯速度为时，对内、外轨道侧向均没有挤压作用．下列正确的是（ ） A. 可知这时速度 B. 可知这时速度 C. 若火车转弯时速度大于，则内轨对内侧车轮的轮缘有挤压 D. 若火车转弯时速度小于，则外轨对外侧车轮的轮缘有挤压 【答案】A 【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 由图可以得出： （为轨道平面与水平面的夹角）， 合力等于向心力，故： ， 解得： ， A正确B错误； C．当转弯的实际速度大于规定速度时，火车所受的重力和支持力的合力不足以提供所需的向心力，火车有离心趋势，故其外侧车轮轮缘会与铁轨相互挤压，C错误； D．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，火车有向心趋势，故其内侧车轮轮缘会与铁轨相互挤压，D错误． 5. 两个质量相同的小球用长度不等的细线拴在同一点并在同一水平面内做匀速圆周运动，则它们的（　　） A. 运动的线速度大小相等 B. 运动的角速度大小相等 C. 向心加速度大小相等 D. 向心力大小相等 【答案】B 【解析】 【详解】A．设悬挂点与圆心连线的长度为h，设绳与竖直方向上的夹角为θ，则有 可得 θ不同，线速度大小不同，A错误； B．根据 可得 二者角速度大小相同，B正确； C．根据 可得 θ不同，二者向心加速度大小不同，C错误； D．向心力大小为，θ不同，向心力大小不同，D错误。 故选B。 6. 2021年5月15日，“天问一号”着陆巡视器成功着陆于火星乌托邦平原，中国首次火星探测任务着陆火星取得圆满成功。如果着陆前着陆器近火星绕行的周期为100min。已知地球平均密度为，地球近地卫星的周期为85min。估算火星的平均密度约为（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】卫星在行星表面绕行星做匀速圆周运动时，根据万有引力提供向心力可得 设行星密度为，则有 联立可得 则有 解得火星的平均密度约为 B正确，ACD错误。 故选B。 7. “天狼星”是除太阳外人用肉眼能看到的最亮的恒星，“天狼星”实际上是一个双星系统，它由恒星“天狼星”A和白矮星“天狼星”B组成。“天狼星”A和“天狼星”B均绕它们连线上的O点做匀速圆周运动，运动周期为T，它们的轨道半径分别为、，如图所示．已知引力常量为G，则“天狼星”A的质量为（ ） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】对“天狼星”B，根据万有引力提供向心力可得 解得“天狼星”A的质量为 故选C。 8. 如图所示，一个半径为的半圆柱体放在水平地面上，一小球从圆柱体左端点正上方的点水平抛出（小球可视为质点），恰好从半圆柱体的右上方点掠过。已知为半圆柱体侧面半圆的圆心，与水平方向夹角为，，，不计空气阻力，重力加速度取，则（ ） A. 小球从点运动到点所用时间为 B. 小球从点运动到点所用时间为 C. 小球做平抛运动的初速度为 D. 小球做平抛运动的初速度为 【答案】AC 【解析】 【详解】AB．小球做平抛运动，飞行过程中恰好与半圆轨道相切于点，可知速度与水平方向的夹角为，设位移与水平方向的夹角为，则有 因为 解得 根据 可得小球从点运动到点所用时间为 故A正确，B错误； CD．小球平抛运动的初速度 故C正确，D错误。 故选AC。 9. 如图所示，两个质量均为m的物体A、B用不可伸长的细线相连，放在匀速转动的水平转盘上，细线过圆心，A、B在圆心两侧，与圆心距离分别为r和2r，且与转盘之间的动摩擦因数相同为，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，当转盘由静止开始转速逐渐增大至两物体恰好相对转盘发生滑动过程中，说法正确的是（ ） A. B受到摩擦力先增大后不变 B. A受到的摩擦力一直增大 C. 两物体恰好相对转盘发生滑动时，细线上拉力最大为 D. 角速度为时物块A不受摩擦力 【答案】AD 【解析】 【详解】A．随转速的增加，根据 f=mω2∙2r 可知，B受到摩擦力先增大到最大摩擦力后，细线出现拉力，此后静摩擦力保持在最大值不变，选项A正确； B．开始阶段，随着转速的增加， A受到的摩擦力先增大，等到细绳出现拉力后随转速的增加摩擦力减小，减到零后再反向增大，选项B错误； C．两物体恰好发生滑动时 对A 对B 细线上拉力最大为，选项C错误； D．B物体刚到达最大静摩擦力时，即细线刚要出现拉力时 解得角速度为 则当 时，对B 解得 此时A的向心力 可得物块A不受摩擦力，选项D正确。 故选AD。 10. 宇航员在离地球表面高h处由静止释放一小球，经时间t小球落到地面；若他在某星球表面同样高处由静止释放一小球，需经时间4t小球落到星球表面。已知该星球的半径与地球的半径之比为，则星球与地球的（　　） A. 表面附近的重力加速度之比 B. 第一宇宙速度之比为 C. 质量之比为 D. 密度之比为 【答案】D 【解析】 【详解】A．由题意得 两式相比得 故A错误； BC．由万有引力定律及牛顿第二定律得 解得星球的第一宇宙速度 所以星球与地球的第一宇宙速度之比 星球与地球的质量之比 故BC错误； D．星体的密度 星球与地球的密度之比 故D正确。 故选D。 二、实验题：本大题共2小题，共16分。 11. 在做“研究平抛物体的运动”的实验时： (1)为使小球水平抛出，必须调整斜槽，使其末端的切线_______． (2)小球抛出点的位置必须及时记录在白纸上，然后从这一点画水平线和竖直线作为x轴和y轴，竖直线是用________来确定的． (3)某同学通过实验得到的轨迹如图所示，判断O点是否是抛出点：________(填“是”或“否”)． (4)该同学在轨迹上选取间距较大的几个点，测出其坐标，并在直角坐标系内绘出了y-x2图象，则此平抛物体的初速度v0＝________m/s．(取g＝10 m/s2) 【答案】 ①. 水平 ②. 重垂线 ③. 是 ④. 0.5 【解析】 【详解】（1）如果小球无初速释放在斜槽的末端，不滚动，则表明斜槽末端水平． （2）竖直方向用重锤线确定，因为小球在竖直方向所受的重力是竖直向下的． （3）由轨迹可知，在相等的时间内，竖直方向的起始位移之比为1：3：5…，表明竖直方向是自由落体运动，O点就是抛出点． （4）根据y=gt2，x=v0t得，平抛运动的轨迹方程为y＝x2，则斜率，解得初速度v0=0.5 m/s． 点睛：此题考查研究平抛运动的实验；第3问要根据平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律得出竖直位移与水平位移的关系式，结合图线的斜率求出初速度的大小． 12. 某实验小组为了测量当地的重力加速度g设计了如下实验，将一根长为L的轻绳,一端固定在过O点的水平转轴上,另一端固定一质量为m的小球,使整个装置绕O点在竖直面内转动．在小球转动过程中的最高点处放置一光电门，在绳子上适当位置安装一个力的传感器，如图甲，实验中记录小球通过光电门的时间以确定小球在最高点的速度v，同时记录传感器上绳子的拉力大小F，即可做出小球在最高点处绳子对小球的拉力与其速度平方的关系图如图乙； (1)根据实验所给信息，写出小球在最高点处F与v的关系式_____________； (2)请根据作出的F-v2图象的信息可以求出当地的重力加速度g=___________；（用b、L表示） (3)如果实验中保持绳长不变，而减小小球的质量m，则图像中b的位置_____________；（变化/不变），图像斜率_____________（不变/变小/变大）． 【答案】 ①. ②. ③. 不变 ④. 变小 【解析】 【详解】(1)对最高处的小球受力分析，由牛顿第二定律可得，，解得：． (2)根据图像可得，当时，；则：，解得：． (3)实验中保持绳长不变，减小小球的质量m；因为，则图像的横截距不变，图像的斜率变小． 三、计算题：本大题共3小题，共38分。 13. 如图所示，在距地面高为处，有一小球A以初速度水平抛出，与此同时，在A的正下方有一物块B由静止开始在水平恒力F的作用下同方向滑出，已知B物体的质量为，，A、B均可看成质点，假设水平面光滑、空气阻力不计，，求： （1）A球从抛出到落地的时间； （2）A球从抛出到落地这段时间内的水平位移； （3）A球落地时，A、B之间的距离。 【答案】（1）；（2）；（3）。 【解析】 【详解】（1）小球A抛出后做平抛运动，竖直方向做自由落体运动，则有 解得 （2）小球A在水平方向做匀速直线运动，则有 （3）设B物体的加速度为，根据牛顿第二定律可得 解得 小球A与B物体的运动具有同时性，A球落地时，B物体走的位移大小为 故A、B之间的距离为 14. 动画片《熊出没》中有这样一个情节：某天熊大和熊二中了光头强设计的陷阱，被挂在了树上（如图甲），聪明的熊大想出了一个办法，让自己和熊二荡起来使绳断裂从而得救，其过程可简化如图乙所示，设悬点为O，离地高度为2L，两熊可视为质点且总质量为m，绳长为且保持不变，绳子能承受的最大张力为3mg，不计一切阻力，重力加速度为g，求： (1)设熊大和熊二刚好在向右摆到最低点时绳子刚好断裂，则他们的落地点离O点的水平距离为多少； (2)改变绳长，且两熊仍然在向右到最低点绳子刚好断裂，则绳长为多长时，他们的落地点离O点的水平距离最大，最大为多少； (3)若绳长改为L，两熊在水平面内做圆锥摆运动，如图丙，且两熊做圆锥摆运动时绳子刚好断裂，则他们落地点离O点的水平距离为多少。 【答案】(1)；(2)时，；(3) 【解析】 【详解】(1)在最低点 绳子断后，两熊做平抛运动，则 两熊落地点离O点的水平距离 联立可得 (2)设绳长为d 则在最低点 绳子断后，两熊做平抛运动，则 两熊落地点离O点的水平距离 即 则当时，两熊落地点离O点水平距离最远，此时最大值 (3)两熊做圆锥摆运动时，设绳子与竖直方向的夹角为时，绳子被拉断。 竖直方向 水平方向 此时两熊离地面的高度为 此后两熊做平抛运动 水平位移 由几何关系：落地点到O点的水平距离 联立可求得 15. 某航天飞机在地球赤道上空飞行，轨道半径为3R，飞行方向与地球的自转方向相同，设地球的自转角速度为。地球半径为R，地球两极处的重力加速度为g，引力常量为G，在某时刻航天飞机通过赤道上某建筑物的上方。求： （1）地球的密度； （2）航天飞机绕地球转动的周期T； （3）它下次通过该建筑物上方所需的时间。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）在地球两极处有 解得 则地球的体积为 地球的密度为 （2）对航天飞机有 解得 （3）航天飞机的角速度为 设时间t内飞机再次通过该建筑物上空，有 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $