2023-2024年重庆市西北狼教育联盟高一下学期期中考试物理试题（解析版）

2023—2024（下）西北狼教育联盟半期联合测试高一物理试卷一、单选题1.等效替代是在保证某种效果（特性和关系）相同的前提下，将实际的、复杂的物理问题和物理过程转化为等效的简单的易于研究的物理问题和物理过程来研究和处理的方法。请分析小强同学在荡秋千的过程中，分别保持坐姿和站姿，使秋千板以等大的速度通过最低点时（）A.秋千对小强作用力一样大 B.小强可能均做匀变速运动C.坐着时秋千绳更易断 D.秋千绳越长越容易断【答案】C【解析】设小强做圆周运动重心到悬点的距离为，使秋千板以等大的速度通过最低点时，绳子长度一定时，保持坐姿和站姿的角速度相等，以小强为对象，根据牛顿第二定律可得，可得，由于保持坐姿和站姿，不相等，则秋千对小强的作用力不一样大，由于小强做圆周运动，向心加速度方向时刻发生变化，所以小强不可能做匀变速运动，故A、B错误；使秋千板以等大的速度通过最低点时，绳子长度一定时，小强和秋千板组成的整个系统角速度一定，根据牛顿第二定律可得，可得，由于坐着时更大，则绳子拉力更大，秋千绳更易断，故C正确；使秋千板以等大的速度通过最低点时，以小强和秋千板为整体，根据牛顿第二定律可得，可得，秋千绳越长，则越大，绳子拉力越小，秋千绳越不容易断，故D错误。故选C。2.如图所示，水平旋转魔盘上的物块，当魔盘转动的角速度时，物块相对转台静止。关于这种情况下物块的情况，下列说法正确的是（）A.物块所受到的摩擦力越来越大 B.物块受重力、台面的支持力、指向圆心的摩擦力C.物块的向心加速度大小可能不变 D.魔盘对物块永远不做功【答案】A【解析】物块逐渐加速，则指向圆心的摩擦力，随角速度的增加，切向速度也逐渐增加，则摩擦力越来越大，选项A正确；物块受重力、台面的支持力、因物块受指向圆心和沿切线方向的摩擦力分量，则摩擦力方向不是指向圆心，选项B错误；物块的向心加速度大小逐渐增加，选项C错误；物块动能增加，则魔盘对物块做正功，选项D错误。故选A。3.开普勒被誉为“天空的立法者”，关于开普勒行星运动定律，下列说法正确的是（）A.太阳系的行星绕太阳做匀速圆周运动B.同一行星在绕太阳运动，经过近日点后做“离心运动”C.绕太阳运行的八大行星中，离太阳越近的行星公转周期越大D.相同时间内，地球与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积【答案】B【解析】太阳系的行星绕太阳运动的轨道是椭圆，同一行星在绕太阳运动，经过近日点后做“离心运动”，故A错误，B正确；根据开普勒第三定律，可知绕太阳运行的八大行星中，离太阳越近的行星公转周期越小，故C错误；根据开普勒第二定律可知，相同时间内，同一轨道行星与太阳连线扫过的面积相等，但相同时间内，地球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D错误。故选B。4.一架直升机沿水平方向匀速飞行，速度为，离地面高度为，它要将救灾物资安全投放在接收场，接收场为半径的圆形区域。则可能是在到达接收场前水平距离多远释放物资（）A. B. C. D.【答案】A【解析】物资做平抛运动，竖直方向有，解得，物资水平方向通过的位移为，则释放物资与接收场前的水平距离应满足，故选A。5.一艘动力小船在宽度为的河流中船头正对河对岸过河，到达河对岸。电动机正常工作时动力小船在静水中的速度为，河水的流速（为观测点距河岸的距离，）则（）A.该小船全程的位移大小为 B.该小船全程一定是匀变速运动C.该小船的最大航行速度为 D.该小船在由岸边向河中心航行的过程中轨迹一定是抛物线【答案】D【解析】设河宽为，则垂直河岸方向有，解得过河的时间，根据，可知小船沿水流方向做匀加速运动，加速度，则到达河中间时沿水流方向位移，该小船全程的位移大小为，该小船全程上半段时间和下半段时间内加速度方向相反，则全程不是匀变曲速运动，选项A、B错误；该小船的最大航行速度为，选项C错误；该小船在由岸边向河中心航行的过程中沿水流方向做匀加速运动，垂直水流方向做匀速运动，则轨迹一定是抛物线，选项D正确。故选D。6.我国航天员在“天宫课堂”中演示了多种有趣的实验，提高了青少年科学探索的兴趣。某同学设计了如下实验：细绳一端固定，另一端系一小球，给小球一初速度使其在竖直平面内做圆周运动。无论在“天宫”还是在地面做此实验（）A.小球的速度大小均发生变化 B.小球的向心加速度大小均发生变化C.细绳的拉力对小球均不做功 D.细绳的拉力大小均发生变化【答案】C【解析】在地面上做此实验，忽略空气阻力，小球受到重力和绳子拉力的作用，拉力始终和小球的速度垂直，不做功，重力会改变小球速度的大小；在“天宫”上，小球处于完全失重的状态，小球仅在绳子拉力作用下做匀速圆周运动，绳子拉力仍然不做功，A错误，C正确；在地面上小球运动的速度大小改变，根据和（重力不变）可知小球的向心加速度和拉力的大小发生改变，在“天宫”上小球的向心加速度和拉力的大小不发生改变，B、D错误。故选C。7.木匠师傅用铁锤把钉子砸进木梁，每次砸击对铁钉做功相同。已知钉子所受阻力与其进入木梁中的深度成正比，木匠砸击次，就把一枚长为的钉子全部砸进木梁，那么他第锤将铁钉砸进木梁的深度是（）A. B. C. D.【答案】B【解析】作出钉子所受阻力与进入深度的关系图，可知前一半深度与后一半深度过程中，阻力做功之比为，由题意可知，每次砸锤，锤对钉做功相同，将钉全部砸进木梁需要砸次，则第锤将铁钉砸进木梁的深度是。故选B。二、多选题8.2021年2月，“天问一号”探测器成功实施近火制动，进入环火椭圆轨道，并于5月实施降轨，软着陆火星表面。如图“天问一号”在点被火星捕获后，假设进入大椭圆环火轨道，一段时间后，在近火点变轨至中椭圆环火轨道运行，再次经过点变轨至近火圆轨道运行。下列说法正确的是（）A.“天问一号”在轨道上经过的加速度小于在轨道上经过的加速度B.“天问一号”在轨道上运行时，经过点的线速度小于点的线速度C.地球上发射“天问一号”环火卫星速度必须小于D.“天问一号”从轨道变轨至轨道需要在点减速【答案】B、D【解析】根据可知，“天问一号”在轨道上经过的加速度等于在轨道上经过的加速度，选项A错误；根据开普勒第二定律可知，“天问一号”在轨道上运行时，经过远点点的线速度小于经过近点点的线速度，选项B正确；在地球上发射“天问一号”环火卫星要脱离地球的引力，则发射速度必须大于，选项C错误；“天问一号”从轨道变轨至轨道Ⅱ需要在点减速做向心运动才能完成，选项D正确。故选B、D。9.如图所示，质量为的光滑大圆环用细轻杆固定在竖直平面内，两个质量均为的小环（可视为质点）套在大圆环上，将两个小环同时从大圆环的最高点由静止释放，两小环分别沿大圆环两侧下滑。已知重力加速度为，从两小环开始下滑到运动至大圆环最低点的过程中，下列说法正确的是（）A.小环从运动到的过程中，大圆环对小环的弹力始终指向大圆环的圆心B.小圆环的重力的功率一直增大C.小环运动到点时，大圆环与小环间的作用力一定不为零D.大圆环对轻杆作用力的最大值为【答案】C、D【解析】小环从运动到的过程中，运动到图示位置点时，设大圆环半径为，小环与圆心的连线与竖直方向的夹角为，对小环由动能定理可得，如果小环与大环恰好无弹力，重力的分力提供向心力，则，解得，在该点上方大圆环对小环的弹力方向背离大圆环圆心，在该点下方大圆环对小环的弹力方向指向大圆环的圆心，故A错误；根据，小环从开始下滑到运动至大圆环最低点的过程中，竖直分速度先增大后减小，则小圆环的重力的功率先增大后减小，故B错误；小环运动到点时，大圆环对小环的弹力提供小环的向心力，大圆环与小环间的作用力一定不为零，故C正确；当其中一个小环到大圆环最低点时，由动能定理得，由牛顿第二定律可得，解得，小环到大圆环最低点时，大环对小环的作用力最大；由牛顿第三定律可知小环对大环向下的作用力最大，所以大圆环对轻杆作用力的最大值为，故D正确。故选C、D。10.半圆弧轨道与斜面体，与圆弧的直径等长，与圆弧半径等长，不同质量两小球分别同时由及以相同的速度水平抛出，分别落在圆弧面和斜面上，（）A.小球可能先落在圆弧面上 B.小球可能垂直于圆弧面落在圆弧上C.两小球平抛的末速度可能相同 D.在两小球平抛的过程中，重力的瞬时功率可能始终相等【答案】A、C【解析】如图，假如小球抛出时的初速度较大，小球能落到圆弧上，此时小球一定是先落在圆弧面上，选项A正确；若小球垂直于圆弧面落在圆弧上，则速度的反向延长线经过圆心，根据平抛运动的推论，其速度的反向延长线又经过水平位移的中点，两者相矛盾，则小球不可能垂直于圆弧面落在圆弧上，选项B错误；如图，若两球均能落到点，则两小球平抛的末速度相同，选项C正确；两球同时抛出，则任意时刻小球速度的竖直分量始终相同，根据，两球重力不等，则重力的瞬时功率不可能始终相等，选项D错误。故选A、C。11.2021年5月15日“祝融号”火星车成功着陆火星表面，是我国航天事业发展中具有里程碑意义的进展。此前我国“玉兔二号”月球车首次实现月球背面软着陆，若“祝融号”的质量是“玉兔二号”的倍，火星的质量是月球的倍，火星的半径是月球的倍，火星与月球均视为球体，则（）A.火星的平均密度是月球的倍B.火星的第一宇宙速度是月球的倍C.火星的重力加速度大小是月球表面的倍D.火星对“祝融号”引力的大小是月球对“玉兔二号”引力的倍【答案】A、D【解析】根据密度的定义有，体积，可知火星的平均密度与月球的平均密度之比为，即火星的平均密度是月球的倍，故A正确；由，可知火星的重力加速度与月球表面的重力加速度之比为，即火星的重力加速度是月球表面的重力加速度的，由，，可知火星的第一宇宙速度与月球的第一宇宙速度之比为，故B、C错误；由万有引力定律，可知火星对“祝融号”引力大小与月球对“玉兔二号”引力大小之比为，即火星对“祝融号”引力大小是月球对“玉兔二号”引力大小的倍，故D正确。故选A、D。12.额定功率相同的甲、乙两车在同一水平路面上从静止启动，其发动机的牵引力随时间的变化曲线如图所示。两车分别从和时刻开始以额定功率行驶，从和时刻开始牵引力均视为不变。若两车行驶时所受的阻力大小与重力成正比，且比例系数相同，则（）A.甲车的总重比乙车大 B.甲车比乙车先开始运动C.甲车在时刻和乙车在时刻的速率相同 D.甲车在时刻和乙车在时刻的速率相同【答案】A、B、C【解析】由于两车分别从和时刻开始以额定功率行驶，从和时刻开始牵引力均视为不变，两车额定功率相同，则和时刻开始做匀速直线运动，匀速运动后牵引力等于阻力，因此匀速直线运动过程，甲车阻力大于乙车阻力，甲车时刻后和乙车时刻后两车牵引力不变，甲车牵引力大于乙车可知，可知甲车的总重比乙车大，故A正确；如图所示甲车在点所对应的时刻牵引力与阻力瞬间相等，所以甲车从这个时刻开始，做加速运动；乙车在点所对应的时刻牵引力与阻力瞬间相等，乙车从这个时刻开始加速，所以甲车比乙车先开始运动，故B正确；两车分别从和时刻开始以额定功率行驶，这两个时刻，两车的牵引力等大，由于可知，甲车在时刻和乙车在时刻的速率相同，故C正确；时刻甲车达到最大速度，时刻乙车达到最大速度，根据汽车的额定功率，由于甲车的总重比乙车大，所以甲车在时刻的速率小于乙车在时刻的速率，故D错误。故选A、B、C。三、实验题13.一艘宇宙飞船飞近月球，并进入靠近月球表面圆形轨道运行（运行圈数用表示），宇宙飞船上备有以下实验器材：A.精确秒表一只（测量时间用表示） B.质量为的物体一个C.弹簧测力计一只（读数用表示） D.天平一架（包括砝码一套）为了给研究月球的结构提供参考，需要测出月球的平均密度，已知引力常量为。（1）测量所选用的器材有_______（用该器材前的字母序号表示）；（2）测量的物理量为______________________________________；（3）用所测值求出月球的平均密度___________________________；（4）上述三个测量工具中在宇宙飞船里一定不能使用的是_______，因为__________________________。【答案】（1）A；（2）运行圈的时间；（3）；（4）D，飞船中物体完全失重【解析】（1）根据，，可得，则要测量月球的密度，只需知道飞船绕月球表面运动的周期，则需要的器材为秒表，故选A；（2）测量的物理量为飞船运行圈的时间；则周期；（3）月球的平均密度；（4）上述三个测量工具中在宇宙飞船里一定不能使用的是天平，即D；因为飞船内的物体都处于完全失重态。14.某同学用如图所示装置做“探究向心力与速度的关系”的实验。半径均为的半圆轨道和四分之一圆弧轨道固定在竖直面内，过部分最高点的切线水平，、、在同一水平面上，在点固定一个力传感器，点在地面的投影为，从点正上方点处由静止释放一个质量为的小球，小球沿轨道运动到点并从点水平抛出，落地点在点（图中未标出）。（1）对实验的要求，下列说法正确的是________。A．圆弧轨道越光滑越好 B．应选用密度大、体积小的小球C.点位置比点高即可 D．为了使力传感器的示数大些，应选用质量小些的球（2）若实验记录力传感器的示数为，小球落地点到点的距离为，改变点位置进行多次实验，测得多组、，作图像，如果图像是一条倾斜的直线，当图像与纵轴的截距为________、图像的斜率为________时（用已知量、、表示），则说明向心力与速度平方成正比。【答案】（1）B；（2）；【解析】（1）圆弧轨道是否光滑对实验没有影响，故A错误；选用密度大、体积小的小球，可以减小空气阻力的影响，故B正确；根据题意，若小球恰好通过点，由牛顿第二定律有，可得，由能量守恒定律可知，若点位置比点略高些，则小球可能到不了点，故C错误；同样的实验过程，质量小些的球通过点时，对力传感器压力会小些，不利于实验的测量，产生误差较大，故D错误。故选B。（2）根据题意可知，在点，小球受到的合力提供向心力，则有，根据题意可知，小球离开点做平抛运动，竖直方向上有，水平方向上有，联立解得，在点，根据牛顿第二定律有，联立整理可得，则当图像与纵轴的截距为，斜率为时，向心力与速度平方成正比。四、解答题15.天和核心舱环绕地球做匀速圆周运动，离地高度为。已知地球表面的重力加速度为，万有引力常量为，地球半径为。忽略地球自转影响，求：（1）地球的第一宇宙速度；（2）核心舱做匀速圆周运动的周期。【答案】（1）；（2）【解析】解：（1）地球的第一宇宙速度是物体在地球表面附近绕地球做匀速圆周运动的线速度，而地球表面附近万有引力等于重力，则根据牛顿第二定律有，解得。（2）对核心舱，根据牛顿第二定律有，在地球表面有，解得。16.大年初一晚上，架无人机从秋水广场滩涂起飞，以一江两岸为背景，流光溢彩点亮云端之上。通过无人机编队的排列组合，呈现“天下英雄城”“南昌第一枪”“白鹭”“江豚”等多个极具江西南昌特色的造型。图甲为某型号无人机，它的铭牌如表所示。【型号】YU﹣2【动力】电动【质量】【最大上升速度】（1）该无人机在空中悬停时受到的升力是多大？（取）（2）该无人机以最大速度匀速上升，忽略空气阻力，升力对无人机做功的功率是多大？（3）某次飞行时，该无人机的飞行路线如图乙所示，无人机先从点匀速上升到点，后水平匀速飞行到点，从到的过程中，无人机受到的重力对无人机所做的功是多少？【答案】（1）；（2）；（3）【解析】（1）当无人机在空中悬停时，处于平衡状态，升力为。（2）无人机以最大速度匀速直线上升时，由于空气阻力忽略不计，升力与重力平衡，大小相等，所以升力，升力对无人机做功的功率为。（3）重力的方向为竖直向下，从到的过程中，无人机水平匀速飞行，重力的方向和运动方向垂直，重力不做功，即重力做功是。17.激光高速特技车（以下简称小车）依靠强磁电机提供动力，能以很大的速度在空心圆体中运动，如图甲所示。某同学将鱼缸固定在示数已调零的台秤上，打开小车开关，使小车在半径为的竖直面内做匀速圆周运动。已知鱼缸的质量，小车的质量，不考虑空气阻力等影响，运动模型如图乙所示。（1）求小车恰能过最高点时速度大小；（2）若小车在最高点时，台秤的示数为，求此时小车速度大小；（3）在（2）的前提下，求小车在最低点时台秤的示数。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】（1）小车在最高点刚好由重力提供做圆周运动所需的向心力，则有，解得。（2）小车在最高点时，以小车为对象，设鱼缸