陕西西安市第八十三中学2023-2024学年度第二学期高一年级第一次阶段检测物理试题

**基本信息** 本试卷聚焦高一年级曲线运动模块，以无人机救灾、载人登月等科技情境为载体，融合平抛运动、圆周运动等核心知识，注重科学思维与问题解决能力考查。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |单选题|10/40|曲线运动性质、小船渡河、万有引力|结合无人机轨迹、智能卫星发射等情境，考查运动与相互作用观念| |多选题|5/20|圆周运动、平抛与斜面结合|通过半球形碗、圆形轨道模型，体现科学推理与模型建构| |实验题|2/18|平抛运动实验、卡文迪什扭秤|强调实验操作规范与微小量放大思想，培养科学探究能力| |解答题|2/22|运动合成、转盘摩擦力分析|综合应用运动学公式与牛顿定律，梯度设计提升问题解决能力|

西安市第八十三中学 2023~2024学年度第二学期高一年级第一次月考物理试题 命题人：郝萱 审题人：桑自力 一、单选题（共40分） 1．（本题4分）下列叙述中，正确的是（　　） A．牛顿发现了万有引力定律，并用实验方法测出万有引力恒量的数值，从而使万有引力定律有了真正的实用价值 B．物体做圆周运动，所受的合力一定指向圆心 C．做平抛运动的物体，速度变化的方向始终是斜向下的 D．曲线运动一定是变速运动，但加速度可能不变 2．（本题4分）一只小船过河，河中水流速度各处相同且恒定，小船的初速度大小为v、方向垂直于平直河岸，小船在河中的运动轨迹如图中虚线所示，其中虚线AB为直线。小船相对于水面分别做匀加速运动、匀减速运动、匀速运动。由此可以确定（　　）    A．船沿AB轨迹运动时，相对于静水做匀加速直线运动 B．船沿AC轨迹过河所用的时间最短 C．船沿三条不同路径渡河的时间相同 D．船沿AD轨迹到达对岸前瞬间的速度最大 3．（本题4分）无人驾驶飞机简称“无人机”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操控的不载人飞机。无人机按应用领域，可分为军用与民用。一架无人机某次飞行的轨迹如图所示，轨迹abcde是在竖直平面内一条光滑曲线，若此次飞行中飞机的速率近似保持不变，b点和d点分别为轨迹的最低点和最高点，则下列说法正确的是（　　） A．飞机在b点所受合外力沿水平向右 B．飞机在b点受到的升力大于在c点受到的升力 C．从b点到d点的飞行中，飞机的水平方向分速度不变 D．从b点到d点的飞行中，飞机一直处于超重状态 4．（本题4分）如图质量相等的两个物体A和B用轻绳连接跨过定滑轮(不计绳与滑轮、滑轮与轴之间的摩擦)．当用水平变力F拉物体B沿水平方向向右做匀速直线运动的过程中(      ) A．物体A上升过程中处于平衡状态 B．物体A上升过程中重力小于绳子的拉力 C．由于B物体一侧的绳子与水平方向的夹角逐渐减小，所以物体B的速率小于物体A的速率 D．地面对物体B的支持力逐渐减小 5．（本题4分）有一条小河，两岸平行，河水匀速流动的速度为v0，小船在静水中速度大小始终为v，且v>v0。若小船以最短位移过河所用的时间为t，若小船以最短时间过河，所用的时间为t，则河水流速与小船在静水中的速度之比为（　　） A． B． C． D． 6．（本题4分）如图所示，一竖直杆固定在小车上，杆与小车总质量为M。杆上套有一质量为m的物块，杆与物块间动摩擦因数为。对小车施加一水平恒力，同时释放物块，使小车和物块均由静止开始加速运动，测得t时刻小车的速度为，g为重力加速度，不计地面摩擦。则t时刻物块的速度为（　　） A． B． C． D． 7．（本题4分）“中国载人月球探测工程”计划在2030年前实现中国人首次登陆月球。设想在地球和月球上有两个倾角相同的山坡，简化为如图所示的足够长的倾角为θ的斜面。现分别从这两个山坡上以相同大小的速度v0水平抛出两个完全相同的小球，小球再次落到山坡上时速度大小分别记为v1、v2，速度方向与坡面的夹角分别记为θ1、θ2。已知地球与月球表面重力加速度分别为g、，不计小球在地球上运动时的空气阻力，以下关系正确的是（　　） A．θ2＞θ1 B．θ2＜θ1 C．v2＜v1 D．v2＝v1 8．（本题4分）如图所示，处于水平面内的圆盘可绕穿过盘心O的竖直轴匀速转动，盘边缘有标记为A、B的两点，且A、O、B三点在同一直线上，当A点转到盘的最左侧时，一小球自盘的边缘从A点以速度v0=5m/s的速度斜向上抛出，使小球在过直线AOB的竖直面内运动，速度方向与直线AOB的夹角θ=53°，已知当小球经过盘的右边缘时，标记为A的点也恰好运动到此，图中虚线为小球的运动轨迹，g取10m/s²，sin53°=0.8，cos53°=0.6，下列说法正确的是（　　）    A．圆盘的半径为0.8m B．小球离圆盘的最大高度为1.0m C．B点转过的路程可能为3m D．圆盘转动的角速度可能为 9．（本题4分）行星B绕着恒星A逆时针转动，运动的轨迹如图所示，行星B在M位置时两者距离最近，此时相距x1，行星B在N位置时两者距离最远，此时相距y1。M、N、P、Q为轨迹上四个对称点，若行星B的运行周期为T，则下列说法正确的是（　　） A．行星B在N位置和M位置的速率之比为 B．行星B在M位置和N位置的速率之比为 C．行星B从M位置运动到P位置的时间等于行星B从N位置运动到Q位置的时间 D．行星B从M位置运动到P位置的时间小于 10．（本题4分）2023年8月10日，我国首颗以人工智能载荷为核心、具备智能操作系统的智能应急卫星“地卫智能应急一号”在酒泉卫星发射中心成功发射并进入预定轨道，它标志着许多智能应用能够直接在卫星上实现。在火箭搭载该卫星加速升空的过程中，某时刻卫星上压力传感器显示卫星对支撑平台的压力示数为，高度传感器显示此时卫星离地面的高度为h。已知卫星质量为m，地球表面的重力加速度为g，地球的半径为R，忽略地球的自转影响，则此时火箭加速度的大小为（    ） A． B． C． D． 二、多选题（共20分） 11．（本题4分）如图所示，内壁光滑的半球形碗固定不动，其轴线垂直于水平面，两个质量相同的小球A和B紧贴着内壁分别在水平面内做匀速圆周运动，则下列说法正确的是（　　）    A．球A对碗壁的压力与球B对碗壁的压力大小相等 B．球A的线速度大于球B的线速度 C．球A的向心加速度大于球B的向心加速度 D．球A的角速度小于球B的角速度 12．（本题4分）如图所示，台秤上放一质量为M的竖直圆形光滑轨道ABCD，一质量为m的小球在轨道上做圆周运动，某一时刻恰好能通过轨道最高点A，B、D为轨道最左最右两点。已知轨道半径为R，重力加速度为g，轨道始终静止，下列说法正确的是（　　） A．小球到达最低点C的速度为 B．台秤示数最大值为 C．小球到达B点时台秤示数为 D．小球从A到B过程中轨道给台秤的摩擦力方向水平向左 13．（本题4分）如图所示，AC是倾角为的固定斜面，CD部分为水平面，小球从斜面顶端A点以初速度v0水平抛出，刚好落在斜面上的B点，。现将小球从斜面顶端A点以初速度2v0水平抛出（不计空气阻力，小球下落后均不弹起，重力加速度为g），则小球前后两次在空中运动过程中（　　） A．时间之比为 B．水平位移之比为1：3 C．当初速度为2v0时，小球从抛出到离斜面的最远的时间为 D．当初速度为v0时，小球在空中离斜面的最远距离为 14．（本题4分）如图所示，为竖直平面内矩形的四个顶点，边长为，边长为，水平。分别从A点和D点同时各平抛一个小球甲、乙，两小球能相遇在上的某点。第一次抛出时其速度分别为和，落在斜面上时乙球的速度恰好垂直于。第二次抛出时其速度分别为和，落在斜面上时乙球的位移恰好垂直于。重力加速度大小为g，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A． B． C． D． 15．（本题4分）如图所示，在光滑水平桌面上有一个质量为m的质点，在沿平行于桌面方向的恒定外力F作用下，以初速度从A点开始做曲线运动，图中曲线是质点的运动轨迹。已知在ts末质点的速度达到最小值v，到达B点时的速度方向与初速度的方向垂直，则（　　）    A．质点做斜向上抛运动 B．质点所受合外力的大小为 C．质点到达B点时的速度大小为 D．恒定外力F的方向与初速度的反方向成角指向曲线内侧，且 三、实验题（共18分） 16．（本题12分）某实验小组用图所示装置进行“研究平抛运动”实验。 (1)实验操作时每次须将小球从轨道同一位置无初速度释放，目的是使小球抛出后______。 A．只受重力 B．轨迹重合 C．做平抛运动 D．速度小些，便于确定位置 (2)关于该实验的一些做法，不合理的是______。 A．使用密度大、体积小的球进行实验 B．斜槽末端切线应当保持水平 C．建立坐标系时，以斜槽末端端口位置作为坐标原点 D．建立坐标系时，利用重垂线画出竖直线，定为y轴 (3)由于忘记记下小球做平抛运动的起点位置O，该小组成员只能以平抛轨迹中的某点A作为坐标原点建立坐标系，并标出B、C两点的坐标，如图所示。根据图示数据，可求出小球做平抛运动的初速度为______m/s。（取） (4)另一实验小组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图像，此平抛物体的初速度，则竖直方向的加速度______。（结果保留3位有效数字） 17．（本题6分）卡文迪什利用如图所示的扭称实验装置测量了引力常量： （1）如图所示，横梁一端固定有一质量为m、半径为r的均匀铅球A，旁边有一质量为m、半径为r的相同铅球B，A、B两球表面的最近距离为L，两球间的万有引力大小为F，则可以表示出引力常量________。    （2）为了测量石英丝极微的扭转角，该实验装置中采取“微小量放大”思想的措施是________。 A．增大石英丝的直径 B．增大刻度尺与平面镜的距离 C．利用平面镜对光线的反射 D．减小T形架横梁的长度 四、解答题（共22分） 18．（本题12分）在土耳其地震救灾中无人机大显身手，2023年02月21日01时04分，在土耳其发生6.3级地震，震源深度10千米。在救灾过程中经常调用无人机抢运被困人员。如图甲所示，直升机放下绳索吊起被困人员，一边收缩绳索一边飞向安全地，前5s内被困人员水平方向的图像和竖直方向的图像分别如图乙、图丙所示。不计空气阻力，。以时刻被困人员所在位置为坐标原点，水平向右为x轴的正方向，竖直向上为y轴正方向，求被困人员： （1）在5s末的速度v大小； （2）在5s末的位置坐标（x，y）的值； （3）在前5s的轨迹方程。 19．（本题10分）如左图所示，半径为的水平圆形转盘可绕竖直轴转动，圆盘上放有小物体、，质量至分别为，物块叠放在上，到转盘中心的距离分别为，已知C与圆盘间的动摩擦因数为与圆盘间的动摩擦因数为间动摩擦因数为。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为。A、B、C均可视为质点，现让圆盘从静止开始逐渐缓慢加速，求： （1）相对于圆盘恰好滑动时，圆盘的角速度为多少？ （2）B相对于圆盘恰好滑动，圆盘的角速度为多少？此时B对的摩擦力为多大？ （3）若B、C间用一轻质细线相连如右图所示，圆盘静止时，细线刚好伸直无拉力，当增加到某一数值时，哪个物体可以不受圆盘的摩擦力？求此时圆盘角速度大小（物体仍在圆盘上且圆盘角速度不为零）。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《西安市第八十三中学2023~2024学年度第二学期高一年级第一次月考物理试题》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 D B B B A B D D D A 题号 11 12 13 14 15 答案 BC ABD AD AD BCD 1．D 【难度】0.65 【知识点】曲线运动概念和性质、平抛运动的概念、向心力的定义及特征、万有引力常量 【详解】A．牛顿发现的万有引力定律，卡文迪许用实验方法测出万有引力恒量的数值，从而使万有引力定律有了真正的实用价值，故A错误； B．物体做匀速圆周运动时，所受的合力一定指向圆心，而变速圆周运动，所受的合力不一定指向圆心，故B错误； C．平抛运动的物体速度变化量 可知速度变化量的方向与加速度方向相同，始终是竖直向下的，故C错误； D．曲线运动一定是变速运动，但加速度不一定改变，可以为匀变速曲线运动，例如平抛运动，故D正确。 故选D。 2．B 【难度】0.4 【知识点】一个匀速和一个变速运动的合成、过河时间最短问题、物体运动轨迹、速度、受力(加速度)的相互判断 【详解】A．由于水的流速恒定，当船相对于水面做匀速运动时，船的运动轨迹是一条直线，若船相对于水面做匀变速运动，船的加速度方向与方向相同或者相反，但一定指向轨迹的凹侧，则船沿AC轨迹运动时做匀加速运动，沿AD轨迹运动时做匀减速运动，A项错误； BC．三种运动中的船头均垂直河岸，渡河时间取决于船相对于静水的速度，则船沿AC轨迹过河时所用时间最短，B项正确，C项错误； D．船到达对岸时的速度由水流速度与船相对于水的速度合成，可知船沿AC轨迹过河时到达对岸的速度最大，D项错误。 故选B。 3．B 【难度】0.65 【知识点】超重和失重的概念、物体运动轨迹、速度、受力(加速度)的相互判断、绳/单层轨道模型 【详解】A．曲线运动的合外力指向曲线的凹侧一方，故飞机在b点所受合外力向上，故A错误； B．飞机在b点受到升力和重力的合外力指向曲线的凹侧一方且与运动方向垂直，此时可以近似看为升力与重力的差值提供向心力，近似为 在c点轨迹近似直线，则受到升力和重力等大反向，则b点受到的升力大于在c点受到的升力，故B正确； C．b点和d点分别为轨迹的最低点和最高点，两点只有水平方向上的速度，竖直方向上速度为0，且此次飞行中飞机的速率近似保持不变，则从b点到d点的飞行中，竖直方向上的速度与水平方向上的速度的合速度大小等于b点和d点的速度大小，则此过程中水平方向分速度一定在改变，故C错误； D．从b点到d点的飞行中，合外力方向会发生变化，故从b点到d点的过程中，先超重，再失重，故D错误。 故选B。 4．B 【难度】0.4 【知识点】牛顿第二定律的初步应用、绳连接关联速度问题 【详解】AB．将B物体的速度进行分解如图所示, 运动过程中减小，B的速度不变，则A的速度逐渐增大，说明A物体在竖直向上做加速运动, 由牛顿第二定律可知物体A上升过程中重力小于绳子的拉力，故A错误；B正确； C．根据 可知A的速度小于B的速度，故C错误； D．由于，B在竖直方向上平衡，有：Tsin +N=mg，运用外推法：若绳子无限长，B物体距滑轮足够远，即当→0时，有vA→vB，这表明，物体A在上升的过程中，加速度必定逐渐减小，绳子对A物体的拉力逐渐减小，sin减小，则支持力增大．故D错误． 5．A 【难度】0.4 【知识点】过河时间最短问题、船速大于水速时最短过河位移问题 【详解】设水流动的速度为，小船在静水中的运动速度大小为v，当船以最短时间过河时，则有 以最短位移过河则有 解得 选项A正确。 故选A。 6．B 【难度】0.65 【知识点】两个变速直线运动的合成 【详解】由于t时刻小车的速度为 可知小车的加速度为g，方向水平向右，对物块在水平方向有 在竖直方向有 则t时刻物块的速度 解得 故选B。 7．D 【难度】0.65 【知识点】速度偏转角的正切值与位移偏转角正切值的关系、与斜面结合的平抛运动 【详解】AB．因为两个小球在相同大小的速度v0水平抛出，且都落到倾角为θ的斜面，因此两个小球的位移角是相同的都为θ，根据平抛的角度推论可知，速度角正切值是位移角正切值的两倍，因此两个球落地时的速度角也相等，因此速度方向与坡面的夹角也相等，即 θ2=θ1 AB错误； CD．根据位移角可知 解得 因此在竖直方向的速度为 竖直方向速度与加速度大小无关，因此合速度为 因此 v2＝v1 C错误D正确。 故选D。 8．D 【难度】0.65 【知识点】平抛运动位移的计算、线速度与角速度的关系 【详解】AB．设小球运动到最高点所用时间为t，对小球，竖直方向有 水平方向有 联立解得 故AB错误； C．B点转过的路程 则s不可能为3πm，故C错误； D．设圆盘转动的周期为T，则有 可得 当n=2时 故D正确。 故选D。 9．D 【难度】0.65 【知识点】开普勒第二定律 【详解】AB．根据开普勒第二定律可知 扇形面积 所以在M位置和N位置的速率之比 AB错误； CD．据对称性可知，行星从M经过P到达N位置的时间为 ，行星在MP段的速度大小大于PN段的速度大小，则MP段的时间小于PN段的时间，所以P到M所用的时间小于 ，C错误D正确。 故选D。 10．A 【难度】0.65 【知识点】牛顿第二定律的初步应用 【详解】在地球表面有 在卫星离地面的高度为h处有 根据牛顿第二定律有 联立解得 故选A。 11．BC 【难度】0.4 【知识点】水平转盘上的物体 【详解】A．对任意一球，设其轨道处半圆形碗对小球的弹力与竖直方向的夹角为，半球形碗的半径为R，如图所示    球所受的支持力 越大，支持力越大，则碗对球A的支持力较大，由牛顿第三定律可知，球A对碗的压力大于球B对碗的压力，故A错误； BCD．根据重力和支持力的合力提供圆周运动的向心力 又 联立得 ，，R一定，可知角度越大，线速度越大，角速度越大，向心加速越大，所以球A的线速度、角速度、向心加速度均大于球B。 故选BC。 12．ABD 【难度】0.4 【知识点】杆/管道模型 【详解】A．最高点有 A到C，由动能定理得 联立解得 故A正确； B．当小球对轨道压力最大时，台秤示数最大，即小球在C点，则 解得 台秤示数最大值为 故B正确； C．小球到达B点时，对轨道有横向压力，则台秤示数为轨道重力大小，即。故C错误； D．小球从A到B过程中，会对轨道有偏向左侧的压力，而轨道平衡，则轨道都受到台秤水平向右的摩擦力。相反轨道给台秤的摩擦力方向水平向左。故D正确。 故选ABD。 13．AD 【难度】0.4 【知识点】与斜面结合的平抛运动 【详解】A．设小球的初速度为v0时，落在斜面上时所用时间为t，小球落在斜面上时有 解得 设落点距斜面顶端距离为s，则有 若斜面足够长，两次小球均落在斜面上，落点距斜面顶端距离之比为1∶4，则第二次落在距斜面顶端4L处，根据题意，斜面长度为3L，大于斜面的长度，可知以2v0水平抛出时小球落在水平面上。根据题意，两次下落高度之比为1∶3，根据 解得 所以时间之比为，A正确； B．水平位移之比为 B错误； C．根据 解得 C错误； D．当小球的速度方向与斜面平行时，小球到斜面的距离最大。即在小球距离斜面最远时，垂直于斜面方向的速度等于零，建立沿斜面和垂直于斜面的平面直角坐标系，将初速度v0和重力加速度g进行分解，垂直于斜面的最远距离 D正确。 故选AD。 14．AD 【难度】0.4 【知识点】与斜面结合的平抛运动 【详解】AB．若乙球到达时，乙球速度恰好垂直于，则甲球位移偏角为，乙球速度偏角为，设运动时间为，对甲球有 对乙球有 联立可得 故A正确，B错误； CD．若乙球到达时，乙球位移恰好垂直于，则甲球位移偏角为，乙球位移偏角为，设运动时间为，对甲球有 对乙球有 联立可得 故C错误，D正确。 故选AD。 15．BCD 【难度】0.4 【知识点】斜抛运动 【详解】A．质点恒定外力F作用下，做类斜向上抛运动，斜向上抛运动的物体是在重力作用下，故A错误； BD．质点到达B点时的速度方向与初速度的方向垂直，根据曲线运动轨迹和受力的关系可知恒力F的方向与速度方向成钝角，如图所示：    在方向上根据数学知识可得 在方向根据数学知识可得 已知在ts末质点的速度达到最小值v，则有 根据牛顿第二定律有 解得 即恒定外力F的方向与初速度的反方向成角指向曲线内侧，且，故B，D正确； C．设质点从A点运动到B经历时间，设在方向上的加速度大小为，在垂直方向上的加速度大小为，根据牛顿第二定律可得 ， 根据运动学公式可得 ， 解得质点到达B点时的速度大小为 故C正确。 故选BCD。 16．(1)B (2)C (3)2 (4)9.60 【难度】0.65 【详解】（1）因为要画同一运动的轨迹，必须每次释放小球的位置相同，且由静止释放，以保证获得相同的初速度，抛出后轨迹重合。 故选B。 （2）A．为了减小空气阻力影响，使用密度大、体积小的球进行实验，故A正确，不满足题意要求； B．为了保证小球抛出时的速度处于水平方向，斜槽末端切线应当保持水平，故B正确，不满足题意要求； C．建立坐标系时，因为实际的坐标原点为小球在末端时球心在白纸上的投影，以斜槽末端端口位置为坐标原点，使得测量误差增大，故C错误，满足题意要求； D．建立坐标系，利用重锤线画出竖直线，定为y轴，故D正确，不满足题意要求。 故选C。 （3）由于物体在竖直方向做自由落体运动，故在竖直方向有 可得 水平方向做匀速直线运动，则有 可得小球做平抛运动的初速度为 （4）平抛运动水平方向有 竖直方向有 联立可得 可知图像的斜率为 可得 17． BC/ CB 【难度】0.65 【知识点】万有引力常量 【详解】（1）[1] 根据万有引力公式可得 得引力常量 （2）[2] A．当增大石英丝的直径时，会导致石英丝不容易转动，对“微小量放大”没有作用，故A错误； BC．为了测量石英丝极微小的扭转角，该实验装置中采用使“微小量放大”。利用平面镜对光线的反射，来体现微小形变的，或当增大刻度尺与平面镜的距离时，转动的角度更明显，故BC正确； D．当减小T型架横梁的长度时，会导致石英丝不容易转动，对“微小量放大”没有作用，故D错误； 故选BC。 18．（1）5m/s；（2）（20m，7.5m）；（3） 【难度】0.85 【知识点】一个匀速和一个变速运动的合成 【详解】（1）根据题意，由题图乙可知在5s末的水平速度为，由图丙知5s末的竖直速度，则5s末的速度大小为 （2）根据题图图像，5s末水平方向的位移和竖直方向的位移分别为 ， 在5s末的位置坐标为（20m，7.5m）。 （3）在前5s内 ， 解得 a＝m/s2 可得前5s的轨迹方程为 19．（1）；（2），；（3）B， 【难度】0.4 【知识点】水平转盘上的物体 【详解】（1）C随圆盘转动，其摩擦力达到最大时，由牛顿第二定律可知 解得C的角速度 即C相对于圆盘恰好滑动时，圆盘的角速度为； （2）AB一起随圆盘转动，圆盘对B摩擦力最大时，由牛顿第二定律 解得AB的角速度 B对A的摩擦力最大时，对A，由牛顿第二定律 解得A的角速度 由于 则B所受的摩擦力达到最大时，A与B间均相对静止，故B相对于圆盘恰好滑动，圆盘的角速度 对A，由牛顿第二定律 解得此时B对的摩擦力 （3）随着角速度增加，C、AB整体所需的向心力增加，则C所受的摩擦力方向一定指向圆心且为最大值不变，可见B可以不受摩擦力作用，此时，对C，由牛顿第二定律 对AB整体，由牛顿第二定律 联立解得圆盘的角速度大小 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $