精品解析：安徽省安庆市太湖中学2023-2024学年高一下学期第一次段考物理试题

太湖中学2023级高一下学期第一次段考物理试题 第Ⅰ卷（选择题 共42分） 一、单项选择题（本题共8小题，，每小题4分，共32分。每小题只有一个正确答案） 1. 如图所示为某钟表的表盘，时针、分针、秒针的针尖到转动轴的距离之比为，下列说法正确的是（　　） A. 时针转动的角速度为 B. 秒针转动的角速度为 C. 时针、分针、秒针的周期之比为 D. 时针、分针、秒针的针尖的线速度之比为 2. 有一条两岸平直、河水均匀流动且流速恒定的小河。小明驾着船渡河，去程时船头方向始终与河岸垂直，回程时船的行驶路线与河岸垂直。去程与回程所经过的路程之比为k，船在静水中的速度大小不变，则船在静水中的速度大小与河水流速大小之比为（　　） A B. k C. D. 3. 如图所示皮带转动轮，大轮直径是小轮直径的3倍，A是大轮边缘上一点，B是小轮边缘上一点，C是大轮上一点，C到圆心O1的距离等于小轮半径。转动时皮带不打滑，则A、B、C三点的向心加速度大小之比为（　　） A. 3∶9∶1 B. 2∶3∶3 C. 4∶9∶3 D. 9∶16∶3 4. 如图所示，竖直固定的圆锥形漏斗内壁是光滑的，内壁上有两个质量相等的小球A和B，在各自不同的水平面内做匀速圆周运动以下关于A、B两球做圆周运动时的线速度大小（、）、角速度（、）、向心力大小（、）和对内壁的压力大小（、）的说法正确的是（　　） A. B. C. D. 5. 如图所示，将质量为的重物悬挂在轻绳的一端，轻绳的另一端系一质量为m的小环，小环套在竖直固定的光滑直杆上，光滑定滑轮与直杆的距离为d。现将小环从与定滑轮等高的A处由静止释放，当小环沿直杆下滑距离也为d时（图中B处），下列说法正确的是（重力加速度为g）（　　） A. 小环刚释放时轻绳中的张力一定小于 B. 小环到达B处时，重物上升的高度h为d C. 小环在从A下滑到B的过程中，小环的速度与重物上升的速度之比在逐渐增大 D. 小环在B处的速度与重物上升的速度大小之比等于 6. 如图所示，长度为L=0.50 m的轻质细杆OA，A端有一质量为m=1kg的小球，小球以O点为圆心在竖直平面内做圆周运动，已知小球过最高点时的速率为1m/s，取g=10 m/s2，则此时小球受到杆（　　） A. 8 N向下的拉力 B. 8 N向上的支持力 C. 12 N向下的拉力 D. 12 N向上的支持力 7. 如图所示，钢球从斜槽轨道末端以的水平速度飞出，经过时间t落在斜靠的挡板AB中点。若钢球以的速度水平飞出，则（　　） A. 下落时间仍为t B. 下落时间为 C. 落点速度为原来落点速度的两倍 D. 落在挡板底端B点 8. 无人配送小车某次性能测试路径如图所示，半径为半圆弧与长的直线路径相切于B点，与半径为的半圆弧相切于C点。小车以最大速度从A点驶入路径，到适当位置调整速率运动到B点，然后保持速率不变依次经过和。为保证安全，小车速率最大为。在段的加速度最大为，段的加速度最大为。小车视为质点，小车从A到D所需最短时间t及在段做匀速直线运动的最长距离l为（　　） A B. C. D 二、多项选择题（本题共2小题，每小题5分，共10分。每题有多项符合题目要求，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分） 9. 如图所示，轻质细绳一端系着质量M=1kg的物体，静止在水平平台上，另一端通过光滑的小孔吊着质量m=0.5kg的物体，M与圆孔距离为r=1m，并知M和水平平台的动摩擦因数。现使此平台绕中心轴线转动，取g=10m/s2，两物体均可视为质点，则当角速度等于下列选项中哪个数值时，物体M刚好不滑动（　　） A. 1rad/s B. 2 rad/s C. rad/s D. rad/s 10. 如图所示，半径为R的半圆形槽竖直放置，其圆心为О，且直径AC水平。一可视为质点的小球从A点正上方的P处以速度（大小未知）水平向右抛出，恰好垂直打在槽上，此时小球速度与竖直方向的夹角为53°。已知重力加速度大小为g，sin53°=0.8，cos53°=0.6，不计空气阻力，则（　　） A. 小球的初速度 B. PA之间的高度 C. 若将小球以不同速率从A点水平抛出，也有可能垂直打到槽上 D. 若将小球以不同速率从О点水平抛出，小球落到槽上时的速度最小值为 第Ⅱ卷（非选择题共58分） 三、实验题（本题共2小题，共16分） 11. 某同学用如图甲所示装置结合频闪照相研究平抛运动。重力加速度g=10m/s2。 （1）关于实验要点，下列说法正确的是_______。 A．选用的斜槽越光滑越好 B．调节斜槽，使斜槽槽口切线水平 C．调节纸板，使纸板面竖直且与小球运动轨道所在平面平行 D．画平抛运动轨迹时，将槽口在纸板上的水平投影作为平抛运动的起点 （2）让小球从斜槽上合适位置由静止释放，频闪照相得到小球的位置如图乙所示，A、B、C是相邻三次闪光小球成像的位置，坐标纸每小格边长为5cm，则小球从槽口抛出的初速度大小为v0=_______m/s，小球从槽口抛出到运动到B点位置所用的时间为t=_______s；B点离槽口的水平距离x=_______m。 12. 为探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系，某实验小组A通过如图甲所示装置进行实验。滑块套在水平杆上，随水平杆一起绕竖直杆做匀速圆周运动，力传感器通过一细绳连接滑块，用来测量向心力F的大小。滑块上固定一遮光片，宽度为d，光电门可以记录遮光片通过的时间，测得旋转半径为r。滑块随杆匀速圆周运动，每经过光电门一次，通过力传感器和光电门就同时获得一组向心力F和角速度的数据。 （1）本实验采用的方法是___________。 （2）以F为纵坐标，以为横坐标，可在坐标纸中描出数据点作一条如图乙所示直线，图线斜率为k，则滑块的质量为___________（用k、r、d表示）；图线不过坐标原点的原因是___________。 （3）实验小组B用向心力演示仪探究向心力的大小F与角速度的关系，向心力演示器标尺上红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力之比为1：9，则与皮带连接的两个变速塔轮的半径之比为___________。 A.1：3 B.3：1 C.1：9 D.9：1 四．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，只写出答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位） 13. 小船要横渡一条d=200m宽的河，水流速度为v水=4m/s，船在静水中的航速是v船=5m/s，求： （1）要使小船渡河时间最短，渡河时间是多少？位移大小是多少？ （2）要使小船渡河位移最短，船头应指向何处？多长时间能到达对岸？ 14. 一种离心测速器的简化工作原理如图所示。细杆的一端固定在竖直转轴上的O点，并可随轴一起转动。杆上套有一轻质弹簧，弹簧一端固定于O点，另一端与套在杆上的圆环相连。当测速器稳定工作时，圆环将相对细杆静止，通过圆环的位置可以确定细杆匀速转动的角速度。已知细杆长度，杆与竖直转轴的夹角a始终为，弹簧原长，弹簧劲度系数，圆环质量；弹簧始终在弹性限度内，重力加速度大小取，摩擦力可忽略不计 （1）若细杆和圆环处于静止状态，求圆环到O点的距离； （2）求弹簧处于原长时，细杆匀速转动的角速度大小； （3）求圆环处于细杆末端P时，细杆匀速转动的角速度大小。 15. 如图所示，细线一端连接小球，另一端固定在竖直墙面上的点将小球拉至使细线伸直且偏离竖直方向角（）后由静止释放，当小球摆至最低点时，细线对小球的拉力大小；在点正下方点钉上一细铁钉，保持角不变，仍由静止释放小球，在细线接触铁钉后的瞬间，细线被拉断，小球落到水平地面上。已知细线长，能够承受的最大拉力，小球质量，点离水平地面的高度，取重力加速度大小。求： （1）小球运动至最低点时的速度大小； （2）小球在水平面上的落点到的水平距离； （3）为使细线被拉断，、间距离应满足的条件。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 太湖中学2023级高一下学期第一次段考物理试题 第Ⅰ卷（选择题 共42分） 一、单项选择题（本题共8小题，，每小题4分，共32分。每小题只有一个正确答案） 1. 如图所示为某钟表的表盘，时针、分针、秒针的针尖到转动轴的距离之比为，下列说法正确的是（　　） A. 时针转动的角速度为 B. 秒针转动的角速度为 C. 时针、分针、秒针的周期之比为 D. 时针、分针、秒针的针尖的线速度之比为 【答案】D 【解析】 【详解】A．时针每12个小时转一周，因此转动的角速度 A错误； B．秒针每分钟转一周，因此转动的角速度 B错误； C．时针、分针、秒针的周期之比为 C错误； D．根据 可知时针、分针、秒针的针尖的线速度之比 D正确。 故选D。 2. 有一条两岸平直、河水均匀流动且流速恒定的小河。小明驾着船渡河，去程时船头方向始终与河岸垂直，回程时船的行驶路线与河岸垂直。去程与回程所经过的路程之比为k，船在静水中的速度大小不变，则船在静水中的速度大小与河水流速大小之比为（　　） A. B. k C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】设回程的路程为s，则去程的路程为ks，设船在静水中的速度为v0，水速为v1。所以有 解得 故选C。 3. 如图所示皮带转动轮，大轮直径是小轮直径的3倍，A是大轮边缘上一点，B是小轮边缘上一点，C是大轮上一点，C到圆心O1的距离等于小轮半径。转动时皮带不打滑，则A、B、C三点的向心加速度大小之比为（　　） A. 3∶9∶1 B. 2∶3∶3 C. 4∶9∶3 D. 9∶16∶3 【答案】A 【解析】 【详解】因为A、B同皮带传动，则有 因大轮直径是小轮直径的3倍，则 A、C同轴，则 则三点角速度之比为 依题意有三点半径之比为 因向心加速度 则A、B、C三点的向心加速度大小之比为 故BCD错误，A正确。 故选A。 4. 如图所示，竖直固定的圆锥形漏斗内壁是光滑的，内壁上有两个质量相等的小球A和B，在各自不同的水平面内做匀速圆周运动以下关于A、B两球做圆周运动时的线速度大小（、）、角速度（、）、向心力大小（、）和对内壁的压力大小（、）的说法正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】CD．小球受重力和支持力，二力的合力提供其做圆周运动的向心力，如图所示 由于两个小球的质量相同，并且都是在水平面内做匀速圆周运动，所以两个小球的受力情况相同，它们的向心力大小相等，受到的支持力大小也相等，则根据牛顿第三定律可知，它们对内壁的压力大小也相等，即 C、D错误； A．由于它们的向心力的大小相等，由向心力的公式 可知运动半径大的小球线速度大，所以，A正确； B．由向心力的公式 可知运动半径大的小球角速度小，所以，B错误； 故选A。 5. 如图所示，将质量为的重物悬挂在轻绳的一端，轻绳的另一端系一质量为m的小环，小环套在竖直固定的光滑直杆上，光滑定滑轮与直杆的距离为d。现将小环从与定滑轮等高的A处由静止释放，当小环沿直杆下滑距离也为d时（图中B处），下列说法正确的是（重力加速度为g）（　　） A. 小环刚释放时轻绳中的张力一定小于 B. 小环到达B处时，重物上升的高度h为d C. 小环在从A下滑到B的过程中，小环的速度与重物上升的速度之比在逐渐增大 D. 小环在B处的速度与重物上升的速度大小之比等于 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】A. 小环刚释放时速度为零，小环加速度竖直向下，小环沿绳子方向的加速度为0，则重物此时的加速度也为0，故轻绳中的张力等于，故A错误； B. 小环到达B处时，绳子收缩的长度等于重物上升的高度，有 故B错误； C. 小环在从A下滑到B的过程中，小环的速度与重物上升的速度之比 小环下落时， 减小，故比值减小，故C错误； D. 小环在B处的速度与重物上升的速度大小之比等于 故D正确。 故选D。 6. 如图所示，长度为L=0.50 m的轻质细杆OA，A端有一质量为m=1kg的小球，小球以O点为圆心在竖直平面内做圆周运动，已知小球过最高点时的速率为1m/s，取g=10 m/s2，则此时小球受到杆（　　） A. 8 N向下的拉力 B. 8 N向上的支持力 C. 12 N向下的拉力 D. 12 N向上的支持力 【答案】B 【解析】 【详解】对最高点有重力和杆的合力提供向心力，现假设杆给球的力沿杆向上，则有 解得 结果为正值，说明假设方向正确。 故选B。 7. 如图所示，钢球从斜槽轨道末端以的水平速度飞出，经过时间t落在斜靠的挡板AB中点。若钢球以的速度水平飞出，则（　　） A. 下落时间仍为t B. 下落时间为 C. 落点速度为原来落点速度的两倍 D. 落在挡板底端B点 【答案】B 【解析】 【详解】ABD．设A点距离地面的高度为h，由于钢球做平抛运动，可知 解得 ， 假设第二从落到水平地面上，则 解得 ， 由于第二次水平位移是第一次的 倍，满足假设条件，因此第二次落到水平地面上，且下落时间为。AD错误，B正确； C．落地时水平分速度为 ，竖直分速度 因此落地速度不是原来落点速度的2倍，C错误。 故选B。 8. 无人配送小车某次性能测试路径如图所示，半径为的半圆弧与长的直线路径相切于B点，与半径为的半圆弧相切于C点。小车以最大速度从A点驶入路径，到适当位置调整速率运动到B点，然后保持速率不变依次经过和。为保证安全，小车速率最大为。在段的加速度最大为，段的加速度最大为。小车视为质点，小车从A到D所需最短时间t及在段做匀速直线运动的最长距离l为（　　） A. B. C. D 【答案】B 【解析】 【详解】在BC段的最大加速度为a1=2m/s2，则根据 可得在BC段的最大速度为 在CD段最大加速度为a2=1m/s2，则根据 可得在CD段的最大速度为 可知在BCD段运动时的速度为v=2m/s，在BCD段运动的时间为 AB段从最大速度vm减速到v的时间 位移 在AB段匀速的最长距离为 l=8m-3m=5m 则匀速运动的时间 则从A到D最短时间为 故选B。 二、多项选择题（本题共2小题，每小题5分，共10分。每题有多项符合题目要求，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分） 9. 如图所示，轻质细绳一端系着质量M=1kg的物体，静止在水平平台上，另一端通过光滑的小孔吊着质量m=0.5kg的物体，M与圆孔距离为r=1m，并知M和水平平台的动摩擦因数。现使此平台绕中心轴线转动，取g=10m/s2，两物体均可视为质点，则当角速度等于下列选项中哪个数值时，物体M刚好不滑动（　　） A. 1rad/s B. 2 rad/s C. rad/s D. rad/s 【答案】BD 【解析】 【详解】ABCD．当具有最小值时，M有向圆心运动趋势，故平台对M的静摩擦力沿半径方向向外，且等于最大静摩擦力。根据牛顿第二定律隔离M有 ， 代入数据解得 =2 rad/s 当具有最大值时，M有远离圆心趋势，平台对M静摩擦力方向指向圆心，大小也为最大静摩擦力，对M有 ， 代入数据解得 故AC不符合题意，BD符合题意。 故选BD。 10. 如图所示，半径为R的半圆形槽竖直放置，其圆心为О，且直径AC水平。一可视为质点的小球从A点正上方的P处以速度（大小未知）水平向右抛出，恰好垂直打在槽上，此时小球速度与竖直方向的夹角为53°。已知重力加速度大小为g，sin53°=0.8，cos53°=0.6，不计空气阻力，则（　　） A. 小球的初速度 B. PA之间的高度 C. 若将小球以不同速率从A点水平抛出，也有可能垂直打到槽上 D. 若将小球以不同速率从О点水平抛出，小球落到槽上时的速度最小值为 【答案】AD 【解析】 【详解】A．小球竖直方向的速度为 小球做平抛运动，水平方向有 竖直方向有 解得小球的初速度为 故A正确； B．PA之间的高度 故B错误； C．若小球垂直打在槽上，则速度方向延长线过圆心，根据平抛运动的推论平抛运动速度的反向延长线过水平位移的中点，小球打在槽上，水平位移小于半圆形槽直径，速度方向延长线不可能过圆心，故若将小球以不同速率从A点水平抛出，不可能垂直打到槽上，故C错误； D．将小球以不同速率从О点水平抛出，设小球、圆心连线与水平方向的夹角为，则 小球落到槽上时的速度为 根据数学关系可得，当 时，小球落到槽上时的速度最小，为 故D正确。 故选AD。 第Ⅱ卷（非选择题共58分） 三、实验题（本题共2小题，共16分） 11. 某同学用如图甲所示装置结合频闪照相研究平抛运动。重力加速度g=10m/s2。 （1）关于实验要点，下列说法正确的是_______。 A．选用的斜槽越光滑越好 B．调节斜槽，使斜槽槽口切线水平 C．调节纸板，使纸板面竖直且与小球运动轨道所在平面平行 D．画平抛运动轨迹时，将槽口在纸板上的水平投影作为平抛运动的起点 （2）让小球从斜槽上合适的位置由静止释放，频闪照相得到小球的位置如图乙所示，A、B、C是相邻三次闪光小球成像的位置，坐标纸每小格边长为5cm，则小球从槽口抛出的初速度大小为v0=_______m/s，小球从槽口抛出到运动到B点位置所用的时间为t=_______s；B点离槽口的水平距离x=_______m。 【答案】 ①. BC ②. 1.5 ③. 0.2 ④. 0.3 【解析】 【分析】 【详解】（1）[1]A.由于小球每次都从同一位置由静止开始运动，到达斜槽末端速度相同，与斜槽是否光滑无关，A错误； B．由于本实验研究平抛运动，因此斜槽槽口切线必须水平，B正确； C．调节纸板，使纸板面竖直且与小球运动轨道所在平面平行，以便于在白纸上描点，C正确； D．画平抛运动轨迹时，将小球放到槽口末端，球心在纸板上水平投影作为平抛运动的起点，D错误。 故选BC。 （2）[2]由于平抛运动在水平方向时匀速运动，由于AB与BC水平距离相等，因此时间间隔相等，在竖直方向上，根据 可得相邻两点间的时间间隔 因此抛出的水平速度 [3]运动到B点时的竖直速度 而 因此小球从槽口抛出到运动到B点位置所用的时间 [4] B点离槽口的水平距离 12. 为探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系，某实验小组A通过如图甲所示装置进行实验。滑块套在水平杆上，随水平杆一起绕竖直杆做匀速圆周运动，力传感器通过一细绳连接滑块，用来测量向心力F的大小。滑块上固定一遮光片，宽度为d，光电门可以记录遮光片通过的时间，测得旋转半径为r。滑块随杆匀速圆周运动，每经过光电门一次，通过力传感器和光电门就同时获得一组向心力F和角速度的数据。 （1）本实验采用的方法是___________。 （2）以F为纵坐标，以为横坐标，可在坐标纸中描出数据点作一条如图乙所示直线，图线斜率为k，则滑块的质量为___________（用k、r、d表示）；图线不过坐标原点的原因是___________。 （3）实验小组B用向心力演示仪探究向心力的大小F与角速度的关系，向心力演示器标尺上红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力之比为1：9，则与皮带连接的两个变速塔轮的半径之比为___________。 A.1：3 B.3：1 C.1：9 D.9：1 【答案】 ①. 控制变量法 ②. ③. 滑块和水平杆之间有摩擦力 ④. B 【解析】 【详解】（1）[1]本实验采用控制变量法，只让一个物理量发生变化，从而判断向心力与该物理量的关系。 （2）[2]滑块通过光电门时的线速度 滑块通过光电门时的角速度 根据 整理得 图像的斜率 故 [3] 滑块和水平杆之间有摩擦力，开始一段时间，摩擦力提供向心力，当摩擦力达到最大值后，才存在绳子拉力。 （3）[4]两个塔轮靠皮带连接，边缘的线速度相等，因此 而两个小球质量相等，旋转的半径相等，根据题意可得 解得 故选B。 四．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，只写出答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位） 13. 小船要横渡一条d=200m宽的河，水流速度为v水=4m/s，船在静水中的航速是v船=5m/s，求： （1）要使小船渡河时间最短，渡河时间是多少？位移大小是多少？ （2）要使小船渡河位移最短，船头应指向何处？多长时间能到达对岸？ 【答案】（1）40s，；（2）船头与上游河岸的夹角为， 【解析】 【详解】（1）要使小船渡河时间最短，船头要垂直河岸，如图1所示 渡河时间为 合速度 位移大小为 （2）由于船速大于水速，当合速度垂直于河岸时，位移最短，如图2所示 设船头与上游河岸的夹角为，则 则 所以要使小船渡河位移最短，船头与上游河岸的夹角为。 合速度大小为 到达对岸时间为 14. 一种离心测速器的简化工作原理如图所示。细杆的一端固定在竖直转轴上的O点，并可随轴一起转动。杆上套有一轻质弹簧，弹簧一端固定于O点，另一端与套在杆上的圆环相连。当测速器稳定工作时，圆环将相对细杆静止，通过圆环的位置可以确定细杆匀速转动的角速度。已知细杆长度，杆与竖直转轴的夹角a始终为，弹簧原长，弹簧劲度系数，圆环质量；弹簧始终在弹性限度内，重力加速度大小取，摩擦力可忽略不计 （1）若细杆和圆环处于静止状态，求圆环到O点的距离； （2）求弹簧处于原长时，细杆匀速转动角速度大小； （3）求圆环处于细杆末端P时，细杆匀速转动的角速度大小。 【答案】（1）0.05m；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）当细杆和圆环处于平衡状态，对圆环受力分析得 根据胡克定律得 弹簧弹力沿杆向上，故弹簧处于压缩状态，弹簧此时的长度即为圆环到O点的距离 （2）若弹簧处于原长，则圆环仅受重力和支持力，其合力使得圆环沿水平方向做匀速圆周运动。根据牛顿第二定律得 由几何关系得圆环此时转动的半径为 联立解得 （3）圆环处于细杆末端P时，圆环受力分析重力，弹簧伸长，弹力沿杆向下。根据胡克定律得 对圆环受力分析并正交分解，竖直方向受力平衡，水平方向合力提供向心力，则有 ， 由几何关系得 联立解得 15. 如图所示，细线一端连接小球，另一端固定在竖直墙面上的点将小球拉至使细线伸直且偏离竖直方向角（）后由静止释放，当小球摆至最低点时，细线对小球的拉力大小；在点正下方点钉上一细铁钉，保持角不变，仍由静止释放小球，在细线接触铁钉后的瞬间，细线被拉断，小球落到水平地面上。已知细线长，能够承受的最大拉力，小球质量，点离水平地面的高度，取重力加速度大小。求： （1）小球运动至最低点时的速度大小； （2）小球在水平面上的落点到的水平距离； （3）为使细线被拉断，、间距离应满足的条件。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）在最低点，由牛顿第二定律 解得 （2）钉上铁钉后，小球到最低点的速度大小不变，细线断后，小球做平抛运动 水平方向有 竖直方向有 联立解得 （3）小球运动至最低点，速度大小不变，设小球绕做圆周运动时半径为，细线的拉力为，由牛顿第二定律有 由几何关系 细线被拉断满足 联立解得 故、间距离应满足的条件为。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$