重庆市南开中学2020-2021学年高一下学期期中考试物理试题

重庆南开中学20202021学年第二学期高2023级期中考试物理试题说明：本试卷分为第Ⅰ卷和第Ⅱ卷，其中第Ⅰ卷为选择题；第Ⅱ卷为实验题和计算题。满分120分，考试时间120分钟。第Ⅰ卷（选择题，共60分）一、单项选择题（以下各小题只有一个答案符合题目要求，共10小题，每题4分，共40分）下列说法正确的是A．牛顿利用扭秤实验装置测量出了万有引力常量，并在此基础上提出了万有引力定律B．处于平衡状态的物体机械能不一定守恒C．经典力学适用于微观高速运动的物体D．一对相互作用力做功之和一定为零2．下列关于地球的卫星和空间站，说法正确的是A．卫星绕地球做匀速圆周运动过程中，受到恒力的作用B．近地卫星绕地球做匀速圆周运动的速度是所有地球卫星中最小速度C．在空间站内，宇航员没有受到重力的作用，处于完全失重的状态D．要成功发射卫星，发射速度至少是7.9km/s3．一艘绕地球飞行的宇宙飞船，经历了从轨道1→轨道2→轨道3的变轨过程。若轨道1为地球的近地卫星轨道，已知引力常量为G，下列说法正确的是A．飞船在轨道2上运行时，飞船经过P点（近地点）时的速度小于飞船经过Q点（远地点）时的速度B．飞船在轨道1上的机械能大于飞船在轨道3上的机械能C．飞船在轨道2上经过P点的加速度大于飞船在轨道1上经过P点的加速度D．若飞船在轨道1上运行的周期为T，则地球的平均密度为4．位于地球123光年之外的天枢是一个双星系统。如图所示,天枢A、天枢B可视为质点,它们围绕连线上O点做匀速圆周运动,且AO大于BO,不考虑其他天体的影响。下列说法正确的是A．天枢A受到的向心力小于天枢B受到的的向心力B．天枢A的线速度小于天枢B的线速度C．天枢A和天枢B的旋转周期相同D．天枢A的质量大于天枢B的质量5．如图所示，M为固定在水平桌面上的有缺口的方形木块，abcd为圆周的光滑轨道,其半径为R，a为轨道的最高点，de面水平且有一定长度。今将质量为m的小球从d点正上方h高处静止释放，自由下落到d处，然后沿着切线平滑的进入圆轨道内运动，不计空气阻力，则A．在时，释放后小球刚好可以运动到a点B．改变h的大小，能使小球通过a点后，既可能落回轨道内，又可能落到de面上C．无论怎样改变h的大小，都不可能使小球通过a点后落回轨道内D．小球从d到c运动的过程中，重力的瞬时功率不断变大Oh1h2hEk6．某物体在竖直方向上的拉力和重力作用下，由静止向上运动，物体的动能随位移变化的图像如图所示，已知段不为零，Oh1h2hEkA．段，合力的瞬时功率为零的地方有三处B．段，F先增大后减小C．段，重力先做负功再做正功D．在动能最大的瞬间，物体刚好上升到最高点7．某星球因为自转的原因，使得同一物体在赤道的重力大小是其在两极重力大小的n倍（）.已知该星球的自转角速度为，则该星球的近地卫星角速度为A．B．C．D．8．如图所示，质量为m的木块A和质量为2m的木块B叠放在一起，B通过轻绳与质量C为2m的木块C相连，三木块放在水平转台上随转台一起绕固C定转轴OO′以角速度ω转动，木块A、B、C与转轴OO′的距离均为L。A与B间的动摩擦因数为μ，B、C与转台间的动摩擦因数为2μ。若ω缓慢增大，当某木块最先刚刚要发生相对运动时，绳子上产生的张力F大小是(取最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g)A．0B．μmgC．2μmgD．4μmg9．2018年，探月工程嫦娥四号任务“鹊桥”中继卫星成功实施近月制动，进入月球至地月拉格朗日转移轨道.“鹊桥”在拉格朗日点L1、L2、L3、L4、L5时，均可以在月球与地球的共同引力作用下，几乎不消耗燃料而保持与月球同步绕地球做圆周运动。则关于“鹊桥”在这几个可能的拉格朗日点上运动状态的说法中，错误的是A．“鹊桥”位于L2点时，绕地球运动的周期和月球的公转周期相等B．“鹊桥”位于L3点时，“鹊桥”绕地球运动的向心加速度大于月球绕地球运动的向心加速度C．“鹊桥”在L2点所受月球和地球引力的合力比在其余四个点都要大D．L3和L2到地球中心的距离相等10．固定在地面的斜面上开有凹槽，槽内紧挨放置六个半径均为r的相同小球，各球编号如图所示。斜面与水平轨道OA平滑连接，OA长度为6r。将六个小球由静止同时释放小球离开A点后均做平抛运动，不计一切摩擦。则在各小球运动过程中，下列说法正确的是A．球1的机械能守恒 B．六个球离开轨道时的速度大小各不相同 C．球6离开轨道时的速度最小 D．球2在OA段机械能不断增大二、多项选择题（以下各小题中，至少有两个选项符合题目要求，全部选对得4分，漏选得2分，选错或未选得0分，共20分）11．以下关于能量转换的说法，正确的是A．物体受到的合力对物体做了多少功，物体就具有多少机械能B．在物体的机械能减少的过程中，动能有可能是增大的C．摩擦力一定对物体做负功，导致物体机械能一定减少D．物体除受重力外，还受其他力，但其他力不做功，则物体的机械能一定守恒12．如图所示,水平地面上有一个半球形大坑,O为球心,AB为沿水平方向的直径。若在A点以初速度v1沿AB方向向右平抛一小球甲,小球甲将击中坑内的最低点D;若在甲球抛出的同时,在C点以初速度v2沿平行BA方向向左平抛另一小球乙,也恰能击中D点。已知∠COD=60°,甲球质量为乙球质量的2倍,不计空气阻力,则A．甲、乙两小球初速度的大小之比B．在击中D点前的瞬间,重力对甲、乙两小球做功的瞬时功率之比为C．逐渐增大小球甲抛出速度v1的大小,甲球可能垂直撞到坑BCD内D．甲、乙两球在运动过程中，速度的变化量大小之比为2:113．如图所示是游乐园里一种叫旋转飞椅的游乐设施的简单示意图．已知飞椅用钢绳系着，钢绳上端的悬点固定在顶部水平转盘上的边沿处．转盘绕穿过其中心的竖直轴匀速转动．稳定后，每根钢绳(含飞椅及游客)与转轴在同一竖直平面内．图中P、Q两位乘客悬于同一水平面高度处的圆周上，P所在钢绳的长度大于Q所在钢绳的长度，钢绳与竖直方向的夹角分别为θ1、θ2.不计钢绳的重力．下列判断正确的是A．P、Q两个飞椅的线速度大小相同B．无论两个游客的质量关系如何，θ1一定大于θ2C．如果两个游客的质量相同，则有θ1等于θ2D．两个游客做圆周运动的圆心不在游乐设施中心的竖直轴上14．如图所示，水平传送带以速度v1=2m/s向右匀速运动，小物体P、Q质量均为1kg，由通过定滑轮且不可伸长的轻绳相连，t=0时刻P在传送带左端具有向右的速度v2=5m/s，P与定滑轮间的绳水平，不计定滑轮质量和摩擦。小物体P与传送带之间动摩擦因数μ=0.2，传送带长度L=6m，绳足够长，g=10m/s2。关于小物体P的描述正确的是A．小物体P离开传送带时速度大小为m/sB．小物体P在传送带上运动的时间为5sC．小物体P将从传送带的左端滑下传送带D．小物体P在传送带上运动的全过程中，合外力对它做的功为15．如图所示，滑块A、B的质量均为m，A套在固定倾斜直杆上，倾斜直杆与水平面成45°角，B套在固定水平直杆上，两直杆分离不接触，两直杆间的距离忽略不计且杆足够长，A、B通过铰链用长度为L的刚性轻杆(初始时轻杆与水平面成30°角)连接，A、B从静止释放，B沿水平面向右运动，不计一切摩擦，滑块A、B均视为质点，重力加速度为g,在运动的过程中，下列说法正确的是A．当A到达与B同一水平面时vA＝eq\f(\r(2),2)vBB．当A到达与B同一水平面时，A的速度为eq\r(\f(gL,3))C．滑块B到达最右端时，A的速度为vA＝eq\r(（1＋\r(2)）gL)D．滑块B的最大动能为eq\f(3,2)mgL第Ⅱ卷（实验题、计算题，共60分）三、实验题（共两道题，共14分）16．（5分）如图所示是南开中学某实验小组学习向心力表达式之后设计的验证“做圆周运动的物体所受向心力大小与线速度关系”的实验装置。已知重庆的重力加速度为g。主要实验步骤如下：（1）用天平测出小铁球的质量m；（2）用游标卡尺测出小铁球直径D；（3）轻质细线一端与小铁球相连，另一端固定在拉力传感器上。小铁球静止时刚好位于光电门中央，用米尺量出线长L；（4）将小铁球拉到适当的高度后静止释放，测出小铁球通过光电门的时间t，小铁球经过光电门时的速度大小为，则此时小铁球向心力表达式F向=；（5）读出拉力传感器示数的最大值，则此时向心力还可表示为F´向=。17．（9分）某兴趣小组设计了如图所示的“验证机械能守恒定律”的实验，已知实验中所用的交流电频率为50Hz，重力加速度g=9.80m/s2，测得所用的重物的质量为2.00kg，实验中得到一条点迹清晰的纸带如图所示。把第一个点记做O，另选连续的四个点A、B、C、D作为测量的点。经测量知道A、B、C、D四个点到O点的距离分别为19.00cm、23.02cm、27.43cm、32.23cm根据以上数据可以计算出：（1）打点计时器打下计数点C时，物体的速度vc=m/s结果保留三位有效数字)；（2）重物由O点运动到C点，重力势能的减少量=J(结果保留三位有效数字)；动能的增加量ΔEkJ(结果保留三位有效数字；（3）通过计算，数值上ΔEk(填“<”、“>”或“=”)，这是实验存在误差的必然结果，该误差产生的主要原因是；四、计算题（共四道大题，共46分）18．（8分）体育课上某同学在踢足球时，用力将一质量为m的足球踢出，踢出去的足球做斜抛运动，足球离开脚的瞬时速度大小为v0，忽略空气阻力，重力加速度为g。求：(1)该同学踢足球时脚对足球做的功W；(2)足球离地高为h时足球的速度大小v。19.（10分）为了温暖度过冬天，许多建筑都会在外墙做保温层，但恰恰是这层保温层，容易引起火灾……某次消防救援中，质量为m=4t、额定功率为60kw的消防车在水平的道路上由静止开始以恒定的加速度启动，加速度大小为a=2m/s2，最终末速度达到最大值vm=30m/s，且以这一最大速度做匀速直线运动。已知在整个运动过程中消防车所受到的阻力大小恒定，g=10m/s2。求：(1)消防车所受到的阻力大小f；(2)当消防车速度为v1=5m/s时，消防车的功率P；(3)当消防车速度为v2=10m/s时，求消防车的加速度a的大小。20．（12分）中国的快递物流行业发展迅速。如图所示，某快递收发站需将质量m=50kg的快递（可视为质点）从高处运送至地面，为避免快递与地面发生撞击，现利用粗糙倾斜轨道SP、竖直面内弧形光滑轨道PQ，使快递由倾斜轨道顶端距底端高度h=2m处无初速度滑下。两轨道相切于P，倾斜轨道与水平面夹角为θ=60º，弧形轨道半径R=2m，末端切线水平。地面上紧靠轨道依次排放两块完全相同的木板A、B，长度均为l=4m，质量均为M=50kg，木板上表面与弧形轨道末端Q相切。快递与SP轨道之间的摩擦因数为μ=，快递与木板间的动摩擦因数为，地面光滑。（不考虑快递与各轨道相接处能量损失，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取g=10m/s2）。求：(1)快递到达弧形轨道末端时对轨道的压力；(2)若μ1=0.5，试判断快递能否滑上木板B？并计算快递滑上木板后与木板间产生的热能Q。21.（16分）已知构成某一弹射器的轻质弹簧原长为3l，若将弹簧竖直静止放置在水平地面上，在其顶端将一质量为6m的物体由静止释放，当弹簧被压缩到最短时，弹簧长度为l。现将该弹簧水平放置，一端固定在A点，另一端与物块Р接触但不连接。如图所示，AB是长度为9l的水平轨道，B端与半径为l的光滑半圆轨道BCD相切，半圆的直径BD竖直。物块P与AB间的动摩擦因数μ=0.5。用外力推动物块P，将弹簧压缩至长度为l，然后放开，P开始沿轨道运动。重力加速度大小为g。求：(1)竖直弹簧压缩到长度为l时具有的弹性势能(2)若Р恰能滑上圆轨道最高点D点，求P的质量；(3)在B点连接半径可以变化的半圆轨道BCD，P的质量为m，若P在竖直轨道BCD上E点脱离轨道，已知E点与圆心的连线和竖直的夹角为α=60°，求轨道BCD的半径R和脱离轨道后落回地面距B点的距离x。ααE重庆南开中学20202021学年第二学期高2023级期中考试物理试题答案123456789101112131415BDDCCADADCBDABABCDACDCD16．（4），；（5）17.（1）2.29~2.31；（2）5.38，5.29或5.30；（3）>，存在空气阻力做功；18．（1）踢出去的球获得的初动能等于脚对足球做功，即（2）从踢出球位置到h高度时，由动能定理：解得：19.（1）由得N（2）匀加速最大的速度为；解得m/s，Nm/s<m/s，则kw（3）m/s时，解得a=1m/s220.（1）快递从S点滑到PQ轨道的末端：对Q点：解得N根据牛顿第三定律知快递对轨道的压力N方向竖直向下（2）由（1）知m/s快递滑上木板后在木板上匀减速，木板在匀加速，当两者共速时：解得：m/s，s此过程快递位移：m；木板AB的位移