2023-2024年山东省菏泽市高一下学期4月期中物理试题（B）（解析版）

2023—2024学年度第二学期期中考试高一物理试题（B）一、单项选择题1.如图所示，一个钢球在水平面上做直线运动，在其运动路线的旁边放一块磁铁，观察到钢球的运动轨迹为图中弯曲虚线。钢球做曲线运动过程，下列说法正确的是（）A.速度一定不变 B.加速度可能为零C.合力一定不为零 D.钢球受磁铁的引力一定不变【答案】C【解析】钢球做曲线运动，根据曲线运动特点可知，合力不为零，加速度不为零，速度时刻改变。故AB错误，C正确；钢球受磁铁的引力方向时刻在改变，故D错误。故选C。2.如图所示，圆盘在水平面内以角速度匀速转动，盘面上距圆盘中心处有一质量的小物块随圆盘一起转动。已知小物块与转盘间的动摩擦因数，重力加速度，下列说法正确的是（）A小物块所受摩擦力提供向心力B.小物块所受的摩擦力大小C.小物块所受摩擦力方向与运动方向相反D.小物块所受摩擦力方向与运动方向相同【答案】A【解析】小物块所受摩擦力提供向心力，故A正确；小物块所受的摩擦力大小，故B错误；小物块所受摩擦力方向指向圆心，故CD错误。故选A。3.北京时间年月日时分，由湖南科技大学与天仪研究院联合研制的天仪卫星搭载朱雀二号遥三运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射，卫星顺利进入预定圆形轨道，发射任务获得圆满成功。关于天仪卫星，下列说法正确的是（）A.发射过程处于失重状态B.在预定轨道上处于平衡状态C.在预定轨道上的运行速度大于第一宇宙速度D.在预定轨道上的向心加速度大于赤道上随地球自转物体的向心加速度【答案】D【解析】卫星在发射过程具有向上的加速度，则其处于超重状态，故A错误；地球对卫星的万有引力完全用来提供卫星做匀速圆周运动的向心力，则有向下的加速度，故卫星在预定轨道上处于失重状态，故B错误；卫星的轨道半径大于地球的半径，由可知，卫星在轨道上运行的速度小于地球的第一宇宙速度，故C错误；由可知，在预定轨道上的向心加速度大于同步卫星的向心加速度，而由可知，同步卫星的向心加速度大于赤道上随地球自转物体的向心加速度，则在预定轨道上的向心加速度大于赤道上随地球自转物体的向心加速度，故D正确；故选D。4.一小球从空中某点水平抛出，经过、两点。已知小球在点的速度大小为，方向与水平方向夹角为，在点的速度方向与水平方向夹角为。不计空气阻力，重力加速度，则小球经过点时速度大小为（）A. B. C. D.【答案】A【解析】设水平抛出时初速度为，则，解得小球经过点时速度大小为，故选A。5.如图为某品牌自行车的传动结构，其中大齿盘为齿，飞轮齿，、分别是飞轮边缘和大齿盘边缘上的一个点。现提起自行车后轮，转动脚蹬，使大齿盘和飞轮在链条带动下转动。则（）A.、两点的角速度大小之比为B.、两点的角速度大小之比为C.、两点的线速度大小之比为D.、两点的线速度大小之比为【答案】B【解析】、两点同链条传动，线速度大小相等，故CD错误；大齿盘为齿，飞轮齿，即，又根据，得、两点的角速度大小之比为，故A错误，B正确。故选B。6.在很多小时营业的餐厅，“欢乐送”送餐机器人足以承担深夜的送餐任务。某次送餐机器人（可视为质点）性能测试路径如图所示，半径为的半圆弧、与长为的直线路径、分别相切于、、、点。为保证安全，机器人做匀速圆周运动的加速度最大为，则机器人匀速率安全绕测试路径运行一圈的最短时间为（）A. B. C. D.【答案】D【解析】根据，得，机器人匀速率安全绕测试路径运行一圈的最短时间为，故选D。7.以相同大小的初速度将物体从同一水平面分别竖直上抛、斜上抛、沿光滑斜面（足够长）上滑，如图所示，三种情况达到的最大高度所用的时间分别为、、，不计空气阻力，则（）A. B. C. D.【答案】C【解析】由运动学公式可知左边小球到达最高点所用时间为，设中间小球速度方向与水平方向上的夹角为，则，设右边小球速度方向与水平方向上的夹角为，由牛顿第二定律得，又，联立解得，综上所述可知，故选C。8.某质点在平面内运动，时质点位于轴上。它在方向运动速度随时间变化的图像如图甲所示，在方向运动位移随时间变化的图像如图乙所示。关于该质点的运动，下列说法正确的是（）A.受沿轴负方向的恒力作用B.时的速度大小为C.时距出发点的距离为D.在平面内的运动轨迹为双曲线【答案】C【解析】由甲图可知方向的初速度、加速度分别为，，方向的速度为；方向没有加速度，方向加速度沿轴正方向，故质点相对地面的加速度沿轴正方向，由牛顿第二定律可知质点受沿轴正方向的恒力作用，A错误；s时，故，B错误；s时，，故距出发点的距离为，C正确；由于质点在轴方向做匀变速直线运动，轴方向做匀速直线运动，故合运动为匀变速曲线运动，轨迹为抛物线，D错误。故选C。二、多项选择题9.如图所示，质量为的小汽车驶上圆弧半径为的拱桥，汽车到达桥顶时的速度为。已知重力加速度大小为，下列说法正确的是（）A.汽车到达桥顶时受重力、支持力、阻力和向心力作用B.汽车到达桥顶时的向心力大小为C.汽车到达桥顶时对桥的压力大小为D.若汽车经过桥顶的速度为，汽车对桥顶的压力为零【答案】BD【解析】汽车到达桥顶时受重力、支持力、阻力作用，不受向心力作用，而是所受力沿径向的合力提供向心力，故A错误；汽车到达桥顶时的向心力大小为，故B正确；汽车到达桥顶时，在径向有重力和支持力，可得，可得支持力为，根据牛顿第三定律可知汽车到达桥顶时对桥的压力大小为，方向竖直向下，故C错误；若汽车经过桥顶的速度为，有，可得支持力为零，由牛顿第三定律可知汽车对桥顶的压力为零，故D正确。故选BD。10.哈雷彗星的公转轨道可看作较扁的椭圆。其在近日点到太阳中心的距离为，线速度大小为，加速度大小为；在远日点到太阳中心的距离为，线速度大小为，加速度大小为。则（）A. B. C. D.【答案】AD【解析】根据开普勒第二定律知，彗星在近日点的速度大于其在远日点的速度，即，故A正确，B错误；对近日点，根据牛顿第二定律有，对远日点，根据牛顿第二定律有，联立解得，故C错误，D正确。故选AD。11.有一种叫“飞椅”的游乐项目，简化后的示意图如图所示。长为L的钢绳一端系着座椅（可看成质点），另一端固定在半径为的水平转盘边缘，转盘可绕穿过其中心的竖直轴转动。当转盘以角速度匀速转动时，钢绳与转轴在同一竖直平面内，与竖直方向的夹角为，已知“飞椅”（包括人）总质量为，不计钢绳的重力。下列说法正确的是（）A.“飞椅”的线速度大小为B.钢绳的拉力大小为C.角速度越大，钢绳的拉力越大D.如果角速度足够大，可以使钢绳成水平拉直【答案】BC【解析】“飞椅”的线速度大小为，故A错误；对“飞椅”受力分析，如图可知，钢绳的拉力大小为，故B正确；依题意，角速度越大，钢绳与竖直方向夹角越大，钢绳的拉力越大。故C正确；因钢绳拉力竖直分量等于人的重力，则即使角速度足够大，也不可以使钢绳成水平拉直。故D错误。故选BC。12.如图所示为固定的半圆形竖直轨道，为水平直径，为圆心，同时从点水平抛出甲、乙两个小球，初速度分别为、，落在轨道上的、两点，、连线与竖直方向的夹角均为，忽略空气阻力，两小球均可视为质点。则（）A.甲、乙两球同时落到轨道上B.C.乙球速度变化量比甲球的大D.乙球在点速度的反向延长线一定过点【答案】AB【解析】由图可知，两个物体下落的高度是相等的，根据，又，可知甲乙两球下落到轨道的时间相等，甲乙两球下落到轨道的速度变化相等，故A正确，C错误；设圆形轨道的半径为，则甲水平位移为，乙水平位移为，可得，水平方向做匀速直线运动，则有，故B正确；设乙球在点速度偏转角为，有，设乙球在点位移偏转角为，有，可见，即在点速度反向延长线平分水平位移，所以乙球在点速度的反向延长线不过点，故D错误。故选AB。三、非选择题13.某实验兴趣小组在“向心力实验器”的基础上，简化设计了如图甲的装置探究向心力大小与角速度的关系，实验步骤如下：Ⅰ．选择合适的滑块和遮光条，测得遮光条的宽度为，将遮光条固定在滑块中心，并将滑块套在水平光滑杆上。Ⅱ．将力传感器固定在转速可以调节的竖直转轴上，并通过轻绳与滑块连接，滑块可以随杆一起绕竖直轴做匀速圆周运动。测得遮光条到转轴距离为。Ⅲ．改变转速，滑块每经过光电门一次，通过力传感器和光电门就同时获得一组拉力和挡光时间的数据，记录多组和的数据。请回答下列问题：（1）若测得遮光条的宽度mm，到转轴距离m，经过光电门时的挡光时间s，则滑块转动的角速度______。（结果保留两位有效数字）（2）按上述实验将测算得到的结果用作图法来处理，以力传感器读数为纵轴，以______（填“”或“”）为横轴，可得到如图乙所示的一条直线；若图像的斜率为k，则滑块的质量为______（用、、表达）。【答案】（1）；（2），【解析】（1）滑块经过光电门的线速度为，滑块转动的角速度，得；（2）[1][2]对滑块，由牛顿第二定律有，即，所以以力传感器读数为纵轴，以为横轴，可得到如图乙所示的一条直线；若图像的斜率为，即有，得。14.某学习小组在实验室探究平抛运动的特点，他们采用频闪照相的方式进行了实验，将所拍摄的照片中小球的位置、、、四个点描到坐标纸上，如图所示。已知小方格的边长为，重力加速度。（结果均保留两位有效数字）（1）该小组所用的频闪照相机的频率为______；（2）小球从点运动到点，速度的变化量为______；（3）小球做平抛运动的初速度为______；（4）点______（填“是”或“不是”）小球做平抛运动的起始点。【答案】（1）；（2）；（3）；（4）不是【解析】（1）根据竖直方向上连续相等相等时间内的位移之差相等，解得，该小组所用的频闪照相机的频率为（2）小球从点运动到点，速度的变化量为；（3）小球从点运动到点，在水平方向，解得；（4）小球在点时竖直方向的分速度为，小球在点时竖直方向的分速度为，所以点不是小球做平抛运动的起始点。15.年月日上午时分，鹊桥二号中继星由长征八号遥三运载火箭在中国文昌航天发射场成功发射升空，按计划开展与嫦娥四号和嫦娥六号的对通测试。已知月球的质量，半径m，引力常量，地球表面的重力加速度，忽略月球自转影响。（1）求月球表面的重力加速度大小（结果保留三位有效数字）；（2）在地面上最多能举起质量为kg的物体的人，在月球表面最多能举起质量为多少的物体？【答案】（1）；（2）【解析】（1）月球表面物体受重力等于万有引力，代入数据得；（2）人在地面上举起物体，对物体的支持力为，有，人在月球表面上举起物体，对物体的支持力也为，有，则有，代入数据，得。16.几名小朋友在玩投球游戏。如图所示，水平地面上放置一个直径、高的无盖薄油桶（桶壁厚度不计），沿油桶底面直径距左桶壁处的正上方有一点，点到地面的高度m。从点沿直径方向水平抛出一小球，不考虑小球的反弹和空气阻力，取重力加速度。（1）小球以多大速度从点抛出，恰能击中油桶底部的点？（2）通过计算，判断小球能否击中油桶底面直径的中点？【答案】（1）；（2）不能，计算过程见解析【解析】（1）小球平抛落入筒内壁点，，解得；（2）小球经由经点落入筒内过程，，小球平抛至筒底过程，，解得m，分析可知点到筒底中心的水平距离，因为，说明小球不能击中油桶下底中点。17.如图所示，半径为的圆环位于竖直平面内，可绕过其圆心点的竖直直径转动。圆环上套着一个可视为质点且能自由移动的小球，其质量为。圆环不动时，小球恰能静止于圆环上的点，此时与竖直方向夹角。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为。求：（1）小球与圆环间的动摩擦因数；（2）小球在点随圆盘一起转动，恰不受摩擦力时的角速度大小；（3）小球在点随圆环一起转动的最大角速度大小。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】（1）由平衡条件可得，解得；（2）在点，重力、支持力的合力充当向心力，则竖直方向有，水平方向有，联立解得；（3）受力分析可知，当角速度达到最大时，小球受到沿切线向下的摩擦力，则水平方向有…，竖直方向有，且，联立解得。18.如图所示，竖直圆盘绕过圆心的水平轴逆时针匀速转动，点是圆盘边缘上的点。圆盘转至水平时，将一小球从点右侧的P点（、、在同一直线上）斜向左上方抛出，初速度大