精品解析：安徽省合肥一中肥东分校2023-2024学年高一下学期期中考试物理试题

2023-2024学年合肥一中肥东分校高一（下）物理期中考试卷 （考试时间：75分钟 满分：100分） 一、选择题：本题共10小题，共46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6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 1. 发现万有引力定律和测出引力常量的科学家分别是（　　） A. 开普勒、卡文迪许 B. 牛顿、伽利略 C. 牛顿、卡文迪许 D. 开普勒、伽利略 【答案】C 【解析】 【详解】万有引力定律是由牛顿发现的，而万有引力常量是由卡文迪许通过扭秤实验测定的。 故选C。 2. 自行车转弯时，可近似看成自行车绕某个定点O（图中未画出）做圆周运动，如图所示为自行车转弯时的俯视图，自行车前、后两轮轴A、B相距L，虚线表示两轮转弯的轨迹，前轮所在平面与车身夹角θ＝30°，此时轮轴B的速度大小v2＝3m/s，则轮轴A的速度v1大小为（　　） A. m/s B. 2m/s C. m/s D. 3m/s 【答案】B 【解析】 【详解】将轮A的速度分解为沿后轮B方向的速度和与后轮B速度垂直的速度，则 解得 故选B。 3. 2024年3月，我国探月工程四期鹊桥二号中继星成功发射升空。鹊桥二号入轨后，通过轨道修正、近月制动等系列操作，最终进入近月点约200km、远月点约16000km、周期为24h环月大椭圆冻结轨道。已知月球半径约1800km，万有引力常量G=6.67×10-11N⋅m2/kg2。由上述数据可知月球的质量接近于（　　） A. 7.5×1018kg B. 7.5×1020kg C. 7.5×1022kg D. 7.5×1024kg 【答案】C 【解析】 【详解】环月大椭圆冻结轨道的周期与半长轴分别为 ， 令近月圆轨道卫星的周期为，则有 根据开普勒第三定律有 解得 可知月球的质量接近于7.5×1022kg。 故选C。 4. 无风时，雨滴受空气阻力的作用在地面附近会以恒定的速率竖直下落。一质量为m的雨滴在地面附近以速率v下落高度h的过程中，克服空气阻力做的功为（重力加速度大小为g）（　　） A. 0 B. mgh C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】在地面附近雨滴做匀速运动，根据动能定理得 故雨滴克服空气阻力做功为。 故选B。 5. 小车在水平地面上沿轨道从左向右运动，动能一直增加。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，所受合外力指向曲线凹侧，故AB错误； CD．小车沿轨道从左向右运动，动能一直增加，故合外力与运动方向夹角为锐角，C错误，D正确。 故选D。 6. 《天工开物》中记载了古人借助水力使用高转筒车往稻田里引水的场景。引水过程简化如下：两个半径均为R的水轮，以角速度ω匀速转动。水筒在筒车上均匀排布，单位长度上有n个，与水轮间无相对滑动。每个水筒离开水面时装有质量为m的水，其中的60%被输送到高出水面H处灌入稻田。当地的重力加速度为g，则筒车对灌入稻田的水做功的功率为（ ） A. B. C. D. nmgωRH 【答案】B 【解析】 【详解】由题知，水筒在筒车上均匀排布，单位长度上有n个，且每个水筒离开水面时装有质量为m的水、其中的60%被输送到高出水面H处灌入稻田，则水轮转一圈灌入农田的水的总质量为 m总 = 2πRnm × 60% = 12πRnm 则水轮转一圈灌入稻田的水克服重力做的功 W = 1.2πRnmgH 则筒车对灌入稻田的水做功的功率为 联立有 故选B。 7. 如图所示，是卡文迪什测量万有引力常数的实验示意图，根据胡克定律及转动理论可知，两平衡球受到的等大反向且垂直水平平衡杆的水平力F与石英丝N发生扭转的角度成正比，即，k的单位为，可以通过固定在T形架上平面镜M的反射点在弧形刻度尺上移动的弧长求出来，弧形刻度尺的圆心正是光线在平面镜上的入射点，半径为R。已知两平衡球质量均为m，两施力小球的质量均为，与对应平衡球的距离均为r，施加给平衡球的力水平垂直平衡杆，反射光线在弧形刻度尺上移动的弧长为，则测得万有引力常数为（平面镜M扭转角度为时，反射光线扭转角度为）（ ） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】所施加的力为万有引力，即 根据平面镜反射定律及几何关系可知，石英丝N发生扭转的角度 根据 得到 故选D。 8. 如图，固定在竖直面内的光滑轨道ABC由直线段AB和圆弧段BC组成，两段相切于B点，AB段与水平面夹角为θ，BC段圆心为O，最高点为C，A与C的高度差等于圆弧轨道的直径2R。小球从A点以初速度v0冲上轨道，能沿轨道运动恰好到达C点，下列说法正确的是（ ） A. 小球从B到C的过程中，对轨道的压力逐渐增大 B. 小球从A到C的过程中，重力的功率始终保持不变 C. 小球的初速度 D. 若小球初速度v0增大，小球有可能从B点脱离轨道 【答案】AD 【解析】 【详解】A．由题知，小球能沿轨道运动恰好到达C点，则小球在C点的速度为 vC = 0 则小球从C到B的过程中，有 联立有 FN= 3mgcosα－2mg 则从C到B的过程中α由0增大到θ，则cosα逐渐减小，故FN逐渐减小，而小球从B到C的过程中，对轨道的压力逐渐增大，A正确； B．由于A到B的过程中小球的速度逐渐减小，则A到B的过程中重力的功率为 P = －mgvsinθ 则A到B的过程中小球重力的功率始终减小，从B到C速度减小，速度的竖直分量减小，则重力的功率也减小，则B错误； C．从A到C的过程中有 解得 C错误； D．小球在B点恰好脱离轨道有 则 则若小球初速度v0增大，小球在B点的速度有可能为，故小球有可能从B点脱离轨道，D正确。 故选AD。 9. 如图所示，A、B、C在同一平面内，A是静止在地面上的物体，B、C是两颗人造卫星。其中B为近地卫星，C为静止卫星。则以下判断正确的是（　　） A. 卫星B的线速度大于地球的第一宇宙速度 B. A、B的角速度大小关系为 C. A、B、C周期的大小关系为 D. A、B、C都在赤道所在平面上 【答案】BD 【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 则知卫星C的运行角速度小于卫星B的运行角速度，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，所以 故B正确； 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．静止卫星所在轨道在赤道面内，A、B、C在同一平面内，所以A、B、C都在赤道所在平面上，故D正确。 故选BD。 10. 如图所示，用长为的轻绳（轻绳不可伸长）连接的A、B两物块（均可视为质点）放置在水平圆盘上，A、B连线的延长线过圆盘的圆心A与圆心的距离也为A、B两物块的质量均为，与圆盘间的动摩擦因数均为，物块与圆盘间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，A、B始终相对圆盘静止，则下列说法正确的是（　　） A. A、B所受的摩擦力始终相等 B. 是物块开始滑动的临界角速度 C. 轻绳最大弹力为 D. 当时，所受摩擦力的大小为 【答案】BD 【解析】 【详解】A．当较小时，甲乙均由静摩擦力提供向心力，增大，由可知，受到的静摩擦力越大，由于rB>rA，所以B受到的静摩擦力先达到最大，此后继续增大，要保证B不滑动，轻绳产生弹力并增大，甲受到的静摩擦力继续增大，直到甲受到的静摩擦力达到最大。此时达到最大，轻绳弹力也达到最大，故A错误； B．达到最大，轻绳弹力也达到最大时，对A、B整体 解得 故B正确； C．对A 得 故C错误； D．当时，B向心力 根据轻绳张力大小 A向心力 又 得所受摩擦力的大小为 故D正确。 故选BD。 第 II 卷（非选择题） 二、 实验题（每空2分，11题8分，12题8分，共16分） 11. 在探究平抛运动规律的实验中： （1）在做“研究平抛运动”的实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法画小球做平抛运动的轨迹。关于该实验下列说法正确的是___________。 A. 斜槽轨道必须光滑 B. 斜槽轨道末端要保持水平 C. 挡板的高度需要等间距变化 D. 每次应该从斜槽上相同的位置无初速度释放小球 E. 为确保小球每次能落进挡板，可调节底座螺丝使木板后仰，小球即可沿板面滚入挡板 （2）实验得到平抛小球的运动轨迹，在轨迹上取一些点，以平抛起点О为坐标原点，测量它们的水平坐标x和竖直坐标y，图2中图像能说明平抛小球的运动轨迹为抛物线的是_______________。 A. B. C. D. （3）某同学在做“研究平抛运动”的实验中，忘记记下小球抛出点的位置O。如图所示，A为小球运动一段时间后的位置。以A为坐标原点，沿水平向右为x轴，竖直向下为y轴建立坐标系，g取10m/s2，根据图像，可知小球的初速度为_________m/s，小球抛出点的位置О的坐标为____________。 【答案】（1）BD （2）C （3） ①. 2 ②. （，） 【解析】 【小问1详解】 AD．为了保证每次小球抛出时的速度相同，每次应该从斜槽上相同的位置无初速度释放小球，但斜槽轨道不需要光滑，故A错误，D正确； B．为了保证小球抛出时的初速度处于水平方向，斜槽轨道末端要保持水平，故B正确； C．挡板的高度不需要等间距变化，故C错误； E．木板应与小球轨迹平面平行，即木板应处于竖直平面内，不可以调节底座螺丝使木板后仰，故E错误 故选BD。 【小问2详解】 根据 ， 可得 可知图像为一条过原点的倾斜直线。 故选C。 【小问3详解】 [1]由题图可知，A~E五个点中相邻两点的水平距离相等，所以小球在相邻两点间的运动时间相等，均设为T，竖直方向根据 代入数据解得 所以小球的初速度为 [2]小球运动到D点时的竖直分速度大小为 则小球运动到C点时的竖直分速度大小为 小球从O运动到C的时间为 则O点的横坐标为 纵坐标为 则有小球抛出点的位置О的坐标为（，）。 12. 某实验小组通过如图所示的装置验证向心力公式。一个体积较小，质量为m的滑块套在水平杆上（不会翻到），力传感器通过一根细绳连接滑块，用来测量绳中拉力F的大小，最初整个装置静止，细绳刚好伸直但无张力，然后让整个装置逐渐加速转动，最后滑块随杆一起绕竖直杆做匀速圆周运动。滑块的中心固定一块挡光片，宽度为d，滑块的中心到转轴的距离为L，每经过光电门一次，通过力传感器和光电计时器就同时获得一组细绳拉力F和挡光片经过光电门时的挡光时间的数据。 （1）某次旋转过程中挡光片经过光电门时的挡光时间为，则滑块转动的线速______； （2）认为绳的张力充当向心力，如果______（用已知量和待测量的符号表示），则向心力的表达式得到验证。 （3）该小组验证向心力的表达式时，经多次实验，仪器正常，操作和读数均没有问题，发现拉力F的测量值与滑块的向心力的理论值相比______（填“偏大”或“偏小”），主要原因是____________。 【答案】（1） （2） （3） ①. 偏小 ②. 滑块与水平杆间有摩擦力 【解析】 【小问1详解】 挡光片宽度为d，挡光片经过光电门时的挡光时间为，则滑块转动的线速 【小问2详解】 绳的张力充当向心力，由向心力公式，如果 则向心力的表达式得到验证。 【小问3详解】 [1]滑块做圆周运动时，滑块受到水平杆的摩擦力，设滑块受水平杆的摩擦力大小是，方向沿水平杆指向圆心，对滑块由牛顿第二定律可得 解得 可知拉力F的测量值与滑块的向心力的理论值相比偏小。 [2]偏小的主要原因是由于滑块与水平杆间有摩擦力，因此会产生实验误差。 三、计算题（共3题，满分38分） 13. 某行星的平均密度为，靠近该行星表面运行的卫星运转周期是T，证明：是一个常量，即对任何行星都相同。 【答案】见解析 【解析】 【详解】卫星贴近行星表面运行时，运动半径为R，由万有引力提供向心力可知 可得 将行星看作球体，设半径为R，行星的平均密度为，则行星的质量为 由此可以解得 式中G为万有引力常量，可见是一个对任何行星都相同的常量。 14. 目前，上海有若干辆超级电容车试运行，运行中无须连接电缆，只需在乘客上车间隙充电30秒到1分钟，就能行驶3到5千米。假设有一辆超级电容车，质量，额定功率，当超级电容车在平直水平路面上行驶时，受到的阻力是车重的0.1倍，取。 （1）超级电容车在此路面上行驶所能达到的最大速度是多少？ （2）若超级电容车从静止开始，保持以的加速度做匀加速直线运动，这一过程能维持多长时间？ （3）若超级电容车从静止开始，保持额定功率做加速运动，后达到最大速度，求此过程中超级电容车的位移。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）当电容车速度达到最大时电容车的牵引力与阻力平衡，即 解得 （2）电容车做匀加速运动，由牛顿第二定律得 解得 设电容车刚达到额定功率时的速度为 设电容车匀加速运动的时间为，则 解得 （3）从静止到最大速度整个过程牵引力与阻力做功，由动能定理得 解得 15. 如图所示，在水平桌面上离桌面右边缘处放着一质量为的小铁块（可看作质点），铁块与水平桌面间的动摩擦因数。现用方向水平向右、大小为的推力F作用于铁块，作用一段时间后撤去F，铁块继续运动，到达水平桌面边缘A点时飞出，恰好从竖直圆弧轨道的B端沿切线进入圆弧轨道，碰撞过程速度不变，且铁块恰好能通过圆弧轨道的最高点D。已知，A、B、C、D四点在同一竖直平面内，水平桌面离B端的竖直高度，圆弧轨道半径，C点为圆弧轨道的最低点。（取，） （1）求铁块运动到圆弧轨道最高点D点时的速度大小； （2）若铁块以的速度经过圆弧轨道最低点C，求此时铁块对圆弧轨道的压力； （3）求铁块运动到B点时速度大小； （4）求水平推力F作用的时间t。 【答案】（1）m/s；（2）8.2N；（3）5m/s；（4）0.6s 【解析】 【详解】（1）小球恰好通过D点时，重力提供向心力，由牛顿第二定律可得 可得 （2）小球在C点受到的支持力与重力的合力提供向心力，则 代入数据可得 由牛顿第三定律可知，小球对轨道的压力 （3）小球从A点到B点的过程中做平抛运动，根据平抛运动规律有 得 小球沿切线进入圆弧轨道，则 （4）小球从A点到B点的过程中做平抛运动，水平方向的分速度不变，可得 小球在水平面上做加速运动时 可得 小球做减速运动时 可得 由运动学的公式可知最大速度 又因为 联立可得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2023-2024学年合肥一中肥东分校高一（下）物理期中考试卷 （考试时间：75分钟 满分：100分） 一、选择题：本题共10小题，共46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6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 1. 发现万有引力定律和测出引力常量的科学家分别是（　　） A. 开普勒、卡文迪许 B. 牛顿、伽利略 C. 牛顿、卡文迪许 D. 开普勒、伽利略 2. 自行车转弯时，可近似看成自行车绕某个定点O（图中未画出）做圆周运动，如图所示为自行车转弯时的俯视图，自行车前、后两轮轴A、B相距L，虚线表示两轮转弯的轨迹，前轮所在平面与车身夹角θ＝30°，此时轮轴B的速度大小v2＝3m/s，则轮轴A的速度v1大小为（　　） A. m/s B. 2m/s C. m/s D. 3m/s 3. 2024年3月，我国探月工程四期鹊桥二号中继星成功发射升空。鹊桥二号入轨后，通过轨道修正、近月制动等系列操作，最终进入近月点约200km、远月点约16000km、周期为24h的环月大椭圆冻结轨道。已知月球半径约1800km，万有引力常量G=6.67×10-11N⋅m2/kg2。由上述数据可知月球的质量接近于（　　） A. 7.5×1018kg B. 7.5×1020kg C 7.5×1022kg D. 7.5×1024kg 4. 无风时，雨滴受空气阻力的作用在地面附近会以恒定的速率竖直下落。一质量为m的雨滴在地面附近以速率v下落高度h的过程中，克服空气阻力做的功为（重力加速度大小为g）（　　） A. 0 B. mgh C. D. 5. 小车在水平地面上沿轨道从左向右运动，动能一直增加。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. 6. 《天工开物》中记载了古人借助水力使用高转筒车往稻田里引水的场景。引水过程简化如下：两个半径均为R的水轮，以角速度ω匀速转动。水筒在筒车上均匀排布，单位长度上有n个，与水轮间无相对滑动。每个水筒离开水面时装有质量为m的水，其中的60%被输送到高出水面H处灌入稻田。当地的重力加速度为g，则筒车对灌入稻田的水做功的功率为（ ） A. B. C. D. nmgωRH 7. 如图所示，是卡文迪什测量万有引力常数的实验示意图，根据胡克定律及转动理论可知，两平衡球受到的等大反向且垂直水平平衡杆的水平力F与石英丝N发生扭转的角度成正比，即，k的单位为，可以通过固定在T形架上平面镜M的反射点在弧形刻度尺上移动的弧长求出来，弧形刻度尺的圆心正是光线在平面镜上的入射点，半径为R。已知两平衡球质量均为m，两施力小球的质量均为，与对应平衡球的距离均为r，施加给平衡球的力水平垂直平衡杆，反射光线在弧形刻度尺上移动的弧长为，则测得万有引力常数为（平面镜M扭转角度为时，反射光线扭转角度为）（ ） A. B. C. D. 8. 如图，固定在竖直面内的光滑轨道ABC由直线段AB和圆弧段BC组成，两段相切于B点，AB段与水平面夹角为θ，BC段圆心为O，最高点为C，A与C的高度差等于圆弧轨道的直径2R。小球从A点以初速度v0冲上轨道，能沿轨道运动恰好到达C点，下列说法正确的是（ ） A. 小球从B到C的过程中，对轨道的压力逐渐增大 B. 小球从A到C过程中，重力的功率始终保持不变 C. 小球的初速度 D. 若小球初速度v0增大，小球有可能从B点脱离轨道 9. 如图所示，A、B、C在同一平面内，A是静止在地面上的物体，B、C是两颗人造卫星。其中B为近地卫星，C为静止卫星。则以下判断正确的是（　　） A. 卫星B的线速度大于地球的第一宇宙速度 B. A、B的角速度大小关系为 C. A、B、C周期的大小关系为 D. A、B、C都在赤道所在平面上 10. 如图所示，用长为的轻绳（轻绳不可伸长）连接的A、B两物块（均可视为质点）放置在水平圆盘上，A、B连线的延长线过圆盘的圆心A与圆心的距离也为A、B两物块的质量均为，与圆盘间的动摩擦因数均为，物块与圆盘间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，A、B始终相对圆盘静止，则下列说法正确的是（　　） A. A、B所受摩擦力始终相等 B. 是物块开始滑动的临界角速度 C. 轻绳最大弹力为 D. 当时，所受摩擦力的大小为 第 II 卷（非选择题） 二、 实验题（每空2分，11题8分，12题8分，共16分） 11. 在探究平抛运动规律的实验中： （1）在做“研究平抛运动”的实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法画小球做平抛运动的轨迹。关于该实验下列说法正确的是___________。 A. 斜槽轨道必须光滑 B. 斜槽轨道末端要保持水平 C. 挡板的高度需要等间距变化 D. 每次应该从斜槽上相同的位置无初速度释放小球 E. 为确保小球每次能落进挡板，可调节底座螺丝使木板后仰，小球即可沿板面滚入挡板 （2）实验得到平抛小球运动轨迹，在轨迹上取一些点，以平抛起点О为坐标原点，测量它们的水平坐标x和竖直坐标y，图2中图像能说明平抛小球的运动轨迹为抛物线的是_______________。 A. B. C. D. （3）某同学在做“研究平抛运动”的实验中，忘记记下小球抛出点的位置O。如图所示，A为小球运动一段时间后的位置。以A为坐标原点，沿水平向右为x轴，竖直向下为y轴建立坐标系，g取10m/s2，根据图像，可知小球的初速度为_________m/s，小球抛出点的位置О的坐标为____________。 12. 某实验小组通过如图所示的装置验证向心力公式。一个体积较小，质量为m的滑块套在水平杆上（不会翻到），力传感器通过一根细绳连接滑块，用来测量绳中拉力F的大小，最初整个装置静止，细绳刚好伸直但无张力，然后让整个装置逐渐加速转动，最后滑块随杆一起绕竖直杆做匀速圆周运动。滑块的中心固定一块挡光片，宽度为d，滑块的中心到转轴的距离为L，每经过光电门一次，通过力传感器和光电计时器就同时获得一组细绳拉力F和挡光片经过光电门时的挡光时间的数据。 （1）某次旋转过程中挡光片经过光电门时挡光时间为，则滑块转动的线速______； （2）认为绳的张力充当向心力，如果______（用已知量和待测量的符号表示），则向心力的表达式得到验证。 （3）该小组验证向心力的表达式时，经多次实验，仪器正常，操作和读数均没有问题，发现拉力F的测量值与滑块的向心力的理论值相比______（填“偏大”或“偏小”），主要原因是____________。 三、计算题（共3题，满分38分） 13. 某行星的平均密度为，靠近该行星表面运行的卫星运转周期是T，证明：是一个常量，即对任何行星都相同。 14. 目前，上海有若干辆超级电容车试运行，运行中无须连接电缆，只需在乘客上车间隙充电30秒到1分钟，就能行驶3到5千米。假设有一辆超级电容车，质量，额定功率，当超级电容车在平直水平路面上行驶时，受到的阻力是车重的0.1倍，取。 （1）超级电容车在此路面上行驶所能达到的最大速度是多少？ （2）若超级电容车从静止开始，保持以的加速度做匀加速直线运动，这一过程能维持多长时间？ （3）若超级电容车从静止开始，保持额定功率做加速运动，后达到最大速度，求此过程中超级电容车的位移。 15. 如图所示，在水平桌面上离桌面右边缘处放着一质量为的小铁块（可看作质点），铁块与水平桌面间的动摩擦因数。现用方向水平向右、大小为的推力F作用于铁块，作用一段时间后撤去F，铁块继续运动，到达水平桌面边缘A点时飞出，恰好从竖直圆弧轨道的B端沿切线进入圆弧轨道，碰撞过程速度不变，且铁块恰好能通过圆弧轨道的最高点D。已知，A、B、C、D四点在同一竖直平面内，水平桌面离B端的竖直高度，圆弧轨道半径，C点为圆弧轨道的最低点。（取，） （1）求铁块运动到圆弧轨道最高点D点时的速度大小； （2）若铁块以的速度经过圆弧轨道最低点C，求此时铁块对圆弧轨道的压力； （3）求铁块运动到B点时的速度大小； （4）求水平推力F作用的时间t。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$