精品解析：安徽省黄山市屯溪第一中学2023-2024学年高一下学期期中物理试题

屯溪一中2023-2024学年度第二学期期中测试 高一物理 一、选择题（本题共10小题，42分；在每小题给出的四个选项中，第1~8题只有一项符合题目要求，每小题4分；第9~10题有多项符合题目要求，全部选对得5分，选对但不全得3分，有选错的得0分） 1. 一辆汽车在水平公路上转弯，沿曲线由向行驶，速度逐渐减小，下图中A、B、C、D分别画出了汽车转弯时所受合力的四种方向，正确的是 （　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】汽车做曲线所受合力方向位于轨迹的凹侧，且由向行驶，速度逐渐减小，则合力与速度方向（沿轨迹切线方向）的夹角大于。 故选C。 2. 关于物理科学史或行星的运动，下列说法正确的是（　　） A. 卡文迪什测出了引力常量，促使牛顿发现了万有引力定律 B. 万有引力定律中的比例系数，与中心天体质量有关 C. 相同时间内，火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积 D. 火星与木星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方 【答案】D 【解析】 【详解】A．牛顿先发现了万有引力定律，之后卡文迪什测出了引力常量，故A错误； B．万有引力定律中的比例系数，与中心天体质量无关，故B错误； C．根据开普勒第二定律可知，在同一轨道运行时，在相同时间内，行星与太阳连线扫过的面积相等，但火星与木星不是同一轨道，所以相同时间内，火星与太阳连线扫过的面积与木星与太阳连线扫过的面积不相等，故C错误； D．根据开普勒第三定律可知，火星与木星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方，故D正确。 故选D。 3. 如图所示，用一沿水平面运动的小车通过轻绳提升一滑块，滑块沿竖直杆上升，某一时刻，小车的速度大小，拴在小车上的绳子与水平方向的夹角，拴在滑块上的绳子与竖直方向的夹角。则此时滑块竖直上升的速度大小为（ ） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】由速度的分解知识可知 解得 故选C。 4. 如图，小船从河岸A点过河，船头与河岸所成的夹角始终为，航行轨迹是从A点到点的直线，航行轨迹与河岸的夹角为。已知河宽为，船在静水中的速度，，，，下列说法正确的是（　　） A. 河水的流速大小为 B. 船的实际速度大小为 C. 渡河时间为 D. 是小船渡河的最短路径 【答案】D 【解析】 【详解】AB．由于，可知船在静水中的速度与船的合速度垂直，如图所示 由图示的几何关系可知 ， 可得河水的流速大小 船实际速度大小 故AB错误； C．船在垂直河岸的分速度为，渡河时间 代入数据可得 故C错误； D．以末端为圆心，以为半径做圆如图所示，此圆恰好与相切，可知是船渡河的最短路径，故D正确。 故选D。 5. 某旅展开的实兵实弹演练中，某火箭炮在山坡上发射炮弹，所有炮弹均落在山坡上，炮弹的运动可简化为斜面上的平抛运动，如图所示，重力加速度为g。则下列说法错误的是（ ） A. 若将炮弹初速度由v0变为，炮弹落在斜面上速度方向与斜面的夹角不变 B. 若将炮弹初速度由v0变为，则炮弹下落的竖直高度变为原来的 C. 若炮弹初速度为v0，则炮弹运动到距斜面最大距离L时所需要的时间为 D. 若炮弹初速度为v0，则运动过程中炮弹距斜面的最大距离 【答案】B 【解析】 【详解】A．炮弹落在山坡上时，竖直方向的位移与水平方向的位移关系为 可得 可知速度偏转角的正切值不变，则有若将炮弹初速度由变为，炮弹落在斜面上的速度方向与斜面的夹角不变，A正确； B．由炮弹落在山坡上时，竖直方向的位移与水平方向的位移关系，可解得炮弹的飞行时间为 可知若将炮弹初速度由变为，飞行时间则变为，由竖直位移公式可知，炮弹下落的竖直高度变为原来的，B错误； C．炮弹与斜面距离最大时，速度方向与斜面平行，此时竖直方向的速度与水平方向的速度关系为 解得飞行时间为 C正确； D．炮弹与斜面距离最大时，速度方向与斜面平行，对速度和加速度分解，如图所示 则有 ，， 解得 故D正确； 选择错误的一项，故选B。 6. 如图所示，放于竖直面内的光滑金属细圆环半径为R，质量为m的带孔小球穿在环上，同时有一长为R的细绳一端系于球上，另一端系于圆环最低点，绳上的最大拉力为2mg，当圆环以角速度ω绕竖直直径转动，且细绳伸直时，则ω不可能为（　　） A. B. 2 C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】因为圆环光滑，所以小球受到重力、环对球的弹力、绳子的拉力等三个力。细绳要产生拉力，绳要处于拉伸状态，根据几何关系可知，此时细绳与竖直方向的夹角为60°，如图所示 当圆环旋转时，小球绕竖直轴做圆周运动，向心力由三个力在水平方向的合力提供，其大小为 根据几何关系，其中 一定，所以当角速度越大时，所需要的向心力越大，绳子拉力越大，所以对应的临界条件是小球在此位置刚好不受拉力，此时角速度最小，需要的向心力最小，对小球进行受力分析得 即 解得 当绳子的拉力达到最大时，角速度达到最大， 可得 同理可知，最大角速度为 则不在范围内，故选D。 7. 如图所示，为地球赤道上的物体，随地球表面一起转动，为近地轨道卫星，为同步轨道卫星，为高空探测卫星。若、、、绕地球转动的方向相同，且均可视为匀速圆周运动。则（　　） A. 、、、中，的加速度最大 B. 、、、中，的线速度最大 C. 、、、中，的周期最大 D. 、、、中，的角速度最大 【答案】B 【解析】 【详解】A．a、c的角速度相同，则根据 可知，a的加速度小于c的加速度，则a的加速度不是最大的，A错误； B．a、c的角速度一样，根据 可知，a的线速度小于c，根据 可知b的速度大于c、d的速度，可知b的线速度最大，B正确； CD．根据开普勒第三定律可知，b、c、d中d的周期最大，而a、c周期相等，可知a、b、c、d中，d的周期最大，d的角速度最小，CD错误； 故选B。 8. 如图所示为恒星A、B组成的双星系统，A、B的质量关系为，A和B的中心相距为L，引力常量为G，下列说法正确的是（ ） A. A和B的线速度大小之比为1∶3 B. A和B的线速度大小之比为2∶1 C. A运动的周期为 D. B运动的周期为 【答案】C 【解析】 【详解】CD．假设双星系统的周期为T，由双星运动的特点，对于恒星A，万有引力提供向心力，有 同理对于恒星B有 又 解得 故C正确、D错误； AB．由 可知A和B的线速度大小之比为，故AB错误。 故选C 9. 如图所示，水平屋顶高，围墙高，围墙到房子的水平距离，围墙外马路宽，为使小球从屋顶水平飞出落在围墙外的马路上，小球离开屋顶时的速度的大小的可能值为取（　　） A. B. C. D. 【答案】BC 【解析】 【详解】若小球紧贴围墙落到马路上，此时水平抛出的速度最小，则有 平抛的最小速度 代入数据联立可得 若小球抛到马路的外边缘，此时水平抛出的速度最大，则有 平抛的最小速度 联立可得 则小球离开屋顶时的速度的大小 故选BC 10. 如图甲所示，小木块和（可视为质点）用轻绳连接置于水平圆盘上，的质量为，的质量为m。它们分居圆心两侧，与圆心的距离分别为，，、与盘间的动摩擦因数相同且均为。圆盘从静止开始绕转轴极缓慢地加速转动，木块和圆盘保持相对静止。表示圆盘转动的角速度，在角速度增大到一定值的过程中，、与圆盘保持相对静止，所受摩擦力大小与满足如图乙所示关系，图中。下列判断正确的是（　　） A. 图线（1）对应物体a B. C. D. 时绳上张力大小为 【答案】BD 【解析】 【详解】A．角速度较小时，两物体受静摩擦力提供向心力，对a有 对b有 则角速度较小时，b的静摩擦力较小，则图（1）对应物体b，故A错误； B．当角速度达到时，设绳子拉力为，对a、b有 当角速度达到时，设绳子拉力为，对a、b有 解得 故B正确； C．当角速度达到时，b受最大静摩擦力提供向心力，有 当角速度达到时，设绳子拉力为，对a、b有 解得 故C错误； D．由上述分析可知 联立解得 故D正确。 故选BD。 二、实验题（本大题共2小题，共16分。） 11. 小晗同学利用图1所示装置研究平抛运动的规律。实验时该同学使用手机连拍功能对做平抛运动的小球进行拍摄，手机每秒拍摄7张照片并能自动将拍摄到图片进行叠加处理在一张照片中，图中的背景是放在竖直平面内的带有方格的纸板，纸板与小球轨迹所在平面平行，其上每个方格的边长为10cm。 （1）下列说法正确的是___________。 A．实验所用斜槽应尽量光滑 B．斜槽末端必须保持水平 C．必须无初速度释放小球 （2）图3是实验中小球从斜槽上不同位置由静止释放获得的两条轨迹，图线①所对应的小球在斜槽上释放的位置___________（选填“较低”或“较高”）。 （3）某次拍摄后得到的照片如图2所示，小球做平抛运动的初速度大小___________。 （4）该小组利用实验数据绘制“”图线，发现是一条过原点的直线，由此判断小球下落的轨迹是抛物线，并求得斜率k，当地的重力加速度表达式为___________（用斜率k和初速度表示）。 【答案】 ①. B ②. 较高 ③. 2.8 ④. 【解析】 【详解】（1）[1]A．实验所用斜槽不需要尽量光滑，A错误； B．斜槽末端必须保持水平，使物体做平抛运动，B正确； C．本实验使用手机连拍功能对做平抛运动的小球进行拍摄，故无须静止释放小球，C错误。 故选B。 （2）[2]由图像可知两小球做平抛运动下落相同高度时，图线①水平位移更大，故图线①所对应的小球初速度较大，在斜槽上释放的位置较高； （3）[3]由题知，手机每秒拍摄7张照片并能自动将拍摄到图片进行叠加处理在一张照片中，则 由水平分运动，可得 （4）[4]根据平抛运动规律可得 ， 联立可得 可知图像的斜率为 当地的重力加速度表达式为 12. 某同学用如图a所示装置探究向心力与角速度和运动半径关系。装置中竖直转轴固定在电动机的转轴上（未画出），光滑的水平直杆固定在竖直转轴上，能随竖直转轴一起转动。水平直杆的左端套上滑块，用细线将滑块与固定在竖直转轴上的力传感器连接，细线处于水平伸直状态，当滑块随水平直杆一起匀速转动时，细线拉力的大小可以通过力传感器测得。水平直杆的右端最边缘安装了宽度为的挡光条，挡光条到竖直转轴的距离为，光电门可以测出挡光条经过光电门所用的时间（挡光时间）。滑块与竖直转轴间的距离可调。 （1）若某次实验中测得挡光条的挡光时间为，则电动机的角速度为_______。 （2）若保持滑块P到竖直转轴中心的距离为不变，仅多次改变竖直转轴转动的快慢，测得多组力传感器的示数F和挡光时间。画出图像，如图b所示。实验中，测得图线的斜率为，则滑块的质量为_______。 （3）若保持竖直转轴转速不变，调节滑块P到竖直转轴中心的距离r，测得多组力F和r的数据，以F为纵轴，以_______(填“r”“”或“”)为横轴，将所测量的数据描绘在坐标系中，可以更直观地反映向心力大小与圆周运动半径r之间的关系。现测得挡光条的挡光时间为，则图线的斜率应为_______。 【答案】 ①. ②. ③. r ④. 【解析】 【详解】（1）［1］由 可得 （2）［2］由题意可得 故 因此滑块的质量 （3）［3］由 可知，当m、一定时，，所以以r为横轴； ［4］画图象，则图线的斜率为 三、计算题（本大题共3小题，共42分。） 13. （1）开普勒行星运动第三定律指出：行星绕太阳运动的椭圆轨道的半长轴a的三次方与它的公转周期T的二次方成正比，即，k是一个对所有行星都相同的常量。将行星绕太阳的运动按圆周运动处理，请你推导出太阳系中该常量k的表达式。已知引力常量为G，太阳的质量为。 （2）开普勒定律不仅适用于太阳系，它对一切具有中心天体的引力系统（如地月系统）都成立。经测定月地距离为，月球绕地球运动的周期为，试计算地球的质量。（，结果保留两位有效数字） 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 因行星绕太阳做匀速圆周运动，于是轨道的半长轴a即为轨道半径r。根据万有引力定律和牛顿第二定律有 可得 即 【小问2详解】 在月地系统中，设月球绕地球运动的轨道半径为R，周期为T，由（1）中可得 代入数据解得 14. 如图甲所示，一长L=1m的轻杆的一端固定在水平转轴O上，另一端固定一质量m=1kg的小球，小球随轻杆绕转轴在竖直平面内做线速度v=1m/s的匀速圆周运动，重力加速度g取10m/s2，不计空气阻力。 (1)小球运动到最高点时，求杆对球的作用力F1； (2)小球运动到水平位置A时，求杆对球的作用力大小F2； (3)若将轻杆换成轻绳，再将小球提至转轴正上方的B点，此时绳刚好伸直且无张力，然后将球以水平速度v=1m/s抛出，如图乙所示。求从抛出小球到绳再次伸直的时间t。 【答案】(1)；(2)；(3)0.6s 【解析】 【详解】(1)假设F1的方向向下，对小球有 解得 所以杆对球的作用力F1的大小为9N，方向竖直向上 (2)小球运动到水平位置A时，杆对球的竖直方向分力 水平分力 故杆对球的作用力大小 代入数据解得 (3)小球将做平抛运动，运动轨迹如图中实线所示，有 又 ， 代入数据解得：t=0.6s 15. 如图所示，一水平传送带以ν=3m/s的速度顺时针转动，左右两端A、B间距离L=9m，右端B点与水平台面平滑对接，水平台面上有一个倾角为45°、高度h=0.5m的固定斜面（水平台面与斜面由平滑圆弧连接），斜面的右侧有一固定的水平桌面，桌面左侧放有一木板（厚度不计）。现有一可视为质点的物块以水平初速度从A点滑上传送带。已知物块质量和木板质量均为0.1kg，物块与传送带之间的动摩擦因数和物块与木板之间的动摩擦因数均为0.2，其它接触面间的摩擦均不计，g取。求： （1）物块到达B点时的速度大小； （2）若物块离开斜面后恰好在它运动的最高点滑上木板，桌面与台面之间的高度H； （3）若水平桌面足够长，且物块恰好不滑离木板，求木板的长度d和位移大小x。 【答案】（1）；（2）；（3）， 【解析】 【详解】（1）物块在传送带上的加速度为 假设物块到达B点前一直做匀减速运动，则 解得物块到达B点时的速度大小为 故假设成立，物块到达B点时的速度大小为。 （2）物块在斜面上滑过程，做匀减速直线运动，加速度大小为 根据运动学公式可得 可得物块离开斜面时的速度大小为 物块离开斜面时的水平分速度和竖直分速度分别为 物块离开斜面后恰好在它运动的最高点滑上木板，竖直方向有 桌面与台面之间的高度为 （3）物块刚滑上木板时，在摩擦力作用下，物块做匀减速直线运动，木板做匀加速直线运动，由于两者的质量相等，则两者的加速度大小相等，物块恰好不滑离木板，则物块与木板达到共速时，物块恰好运动至木板最右端。共速前，两者的加速度大小均为 设从物块滑上木板经过时间，两者达到共速，则有 解得 ， 木板的长度为 木板的位移大小为 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 屯溪一中2023-2024学年度第二学期期中测试 高一物理 一、选择题（本题共10小题，42分；在每小题给出的四个选项中，第1~8题只有一项符合题目要求，每小题4分；第9~10题有多项符合题目要求，全部选对得5分，选对但不全得3分，有选错的得0分） 1. 一辆汽车在水平公路上转弯，沿曲线由向行驶，速度逐渐减小，下图中A、B、C、D分别画出了汽车转弯时所受合力的四种方向，正确的是 （　　） A. B. C. D. 2. 关于物理科学史或行星的运动，下列说法正确的是（　　） A. 卡文迪什测出了引力常量，促使牛顿发现了万有引力定律 B. 万有引力定律中的比例系数，与中心天体质量有关 C. 相同时间内，火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积 D. 火星与木星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方 3. 如图所示，用一沿水平面运动的小车通过轻绳提升一滑块，滑块沿竖直杆上升，某一时刻，小车的速度大小，拴在小车上的绳子与水平方向的夹角，拴在滑块上的绳子与竖直方向的夹角。则此时滑块竖直上升的速度大小为（ ） A. B. C. D. 4. 如图，小船从河岸A点过河，船头与河岸所成的夹角始终为，航行轨迹是从A点到点的直线，航行轨迹与河岸的夹角为。已知河宽为，船在静水中的速度，，，，下列说法正确的是（　　） A. 河水的流速大小为 B. 船的实际速度大小为 C. 渡河时间为 D. 是小船渡河最短路径 5. 某旅展开的实兵实弹演练中，某火箭炮在山坡上发射炮弹，所有炮弹均落在山坡上，炮弹的运动可简化为斜面上的平抛运动，如图所示，重力加速度为g。则下列说法错误的是（ ） A. 若将炮弹初速度由v0变为，炮弹落在斜面上的速度方向与斜面的夹角不变 B. 若将炮弹初速度由v0变为，则炮弹下落的竖直高度变为原来的 C. 若炮弹初速度为v0，则炮弹运动到距斜面最大距离L时所需要的时间为 D. 若炮弹初速度为v0，则运动过程中炮弹距斜面的最大距离 6. 如图所示，放于竖直面内的光滑金属细圆环半径为R，质量为m的带孔小球穿在环上，同时有一长为R的细绳一端系于球上，另一端系于圆环最低点，绳上的最大拉力为2mg，当圆环以角速度ω绕竖直直径转动，且细绳伸直时，则ω不可能为（　　） A. B. 2 C. D. 7. 如图所示，为地球赤道上的物体，随地球表面一起转动，为近地轨道卫星，为同步轨道卫星，为高空探测卫星。若、、、绕地球转动的方向相同，且均可视为匀速圆周运动。则（　　） A. 、、、中，的加速度最大 B. 、、、中，的线速度最大 C. 、、、中，的周期最大 D. 、、、中，的角速度最大 8. 如图所示为恒星A、B组成的双星系统，A、B的质量关系为，A和B的中心相距为L，引力常量为G，下列说法正确的是（ ） A. A和B的线速度大小之比为1∶3 B. A和B的线速度大小之比为2∶1 C. A运动的周期为 D. B运动的周期为 9. 如图所示，水平屋顶高，围墙高，围墙到房子的水平距离，围墙外马路宽，为使小球从屋顶水平飞出落在围墙外的马路上，小球离开屋顶时的速度的大小的可能值为取（　　） A B. C. D. 10. 如图甲所示，小木块和（可视为质点）用轻绳连接置于水平圆盘上，的质量为，的质量为m。它们分居圆心两侧，与圆心的距离分别为，，、与盘间的动摩擦因数相同且均为。圆盘从静止开始绕转轴极缓慢地加速转动，木块和圆盘保持相对静止。表示圆盘转动的角速度，在角速度增大到一定值的过程中，、与圆盘保持相对静止，所受摩擦力大小与满足如图乙所示关系，图中。下列判断正确的是（　　） A 图线（1）对应物体a B. C. D. 时绳上张力大小为 二、实验题（本大题共2小题，共16分。） 11. 小晗同学利用图1所示装置研究平抛运动的规律。实验时该同学使用手机连拍功能对做平抛运动的小球进行拍摄，手机每秒拍摄7张照片并能自动将拍摄到图片进行叠加处理在一张照片中，图中的背景是放在竖直平面内的带有方格的纸板，纸板与小球轨迹所在平面平行，其上每个方格的边长为10cm。 （1）下列说法正确是___________。 A．实验所用斜槽应尽量光滑 B．斜槽末端必须保持水平 C．必须无初速度释放小球 （2）图3是实验中小球从斜槽上不同位置由静止释放获得的两条轨迹，图线①所对应的小球在斜槽上释放的位置___________（选填“较低”或“较高”）。 （3）某次拍摄后得到的照片如图2所示，小球做平抛运动的初速度大小___________。 （4）该小组利用实验数据绘制“”图线，发现是一条过原点的直线，由此判断小球下落的轨迹是抛物线，并求得斜率k，当地的重力加速度表达式为___________（用斜率k和初速度表示）。 12. 某同学用如图a所示装置探究向心力与角速度和运动半径的关系。装置中竖直转轴固定在电动机的转轴上（未画出），光滑的水平直杆固定在竖直转轴上，能随竖直转轴一起转动。水平直杆的左端套上滑块，用细线将滑块与固定在竖直转轴上的力传感器连接，细线处于水平伸直状态，当滑块随水平直杆一起匀速转动时，细线拉力的大小可以通过力传感器测得。水平直杆的右端最边缘安装了宽度为的挡光条，挡光条到竖直转轴的距离为，光电门可以测出挡光条经过光电门所用的时间（挡光时间）。滑块与竖直转轴间的距离可调。 （1）若某次实验中测得挡光条的挡光时间为，则电动机的角速度为_______。 （2）若保持滑块P到竖直转轴中心的距离为不变，仅多次改变竖直转轴转动的快慢，测得多组力传感器的示数F和挡光时间。画出图像，如图b所示。实验中，测得图线的斜率为，则滑块的质量为_______。 （3）若保持竖直转轴转速不变，调节滑块P到竖直转轴中心的距离r，测得多组力F和r的数据，以F为纵轴，以_______(填“r”“”或“”)为横轴，将所测量的数据描绘在坐标系中，可以更直观地反映向心力大小与圆周运动半径r之间的关系。现测得挡光条的挡光时间为，则图线的斜率应为_______。 三、计算题（本大题共3小题，共42分。） 13. （1）开普勒行星运动第三定律指出：行星绕太阳运动的椭圆轨道的半长轴a的三次方与它的公转周期T的二次方成正比，即，k是一个对所有行星都相同的常量。将行星绕太阳的运动按圆周运动处理，请你推导出太阳系中该常量k的表达式。已知引力常量为G，太阳的质量为。 （2）开普勒定律不仅适用于太阳系，它对一切具有中心天体的引力系统（如地月系统）都成立。经测定月地距离为，月球绕地球运动的周期为，试计算地球的质量。（，结果保留两位有效数字） 14. 如图甲所示，一长L=1m的轻杆的一端固定在水平转轴O上，另一端固定一质量m=1kg的小球，小球随轻杆绕转轴在竖直平面内做线速度v=1m/s的匀速圆周运动，重力加速度g取10m/s2，不计空气阻力。 (1)小球运动到最高点时，求杆对球的作用力F1； (2)小球运动到水平位置A时，求杆对球作用力大小F2； (3)若将轻杆换成轻绳，再将小球提至转轴正上方的B点，此时绳刚好伸直且无张力，然后将球以水平速度v=1m/s抛出，如图乙所示。求从抛出小球到绳再次伸直的时间t。 15. 如图所示，一水平传送带以ν=3m/s的速度顺时针转动，左右两端A、B间距离L=9m，右端B点与水平台面平滑对接，水平台面上有一个倾角为45°、高度h=0.5m的固定斜面（水平台面与斜面由平滑圆弧连接），斜面的右侧有一固定的水平桌面，桌面左侧放有一木板（厚度不计）。现有一可视为质点的物块以水平初速度从A点滑上传送带。已知物块质量和木板质量均为0.1kg，物块与传送带之间的动摩擦因数和物块与木板之间的动摩擦因数均为0.2，其它接触面间的摩擦均不计，g取。求： （1）物块到达B点时的速度大小； （2）若物块离开斜面后恰好在它运动的最高点滑上木板，桌面与台面之间的高度H； （3）若水平桌面足够长，且物块恰好不滑离木板，求木板的长度d和位移大小x。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$