2023-2024年山东省聊城市高一下学期4月期中物理试题（解析版）

2023-2024学年度第二学期期中教学质量检测高一物理试题一、单项选择题1.下列有关生活中的圆周运动的实例分析正确的是（）A.图甲中自行车正常行驶时大齿轮上点和后轮上点的线速度大小相同B.图乙为演员表演竖直“水流星”节目，小桶通过最高点时一定不受绳子的拉力C.图丙中的小球在竖直面内做圆周运动，过最高点的速度至少等于D.图丁中的、两小球在同一水平面做圆锥摆运动，、的角速度相等【答案】D【解析】图甲中自行车正常行驶时大齿轮上点和后轮上点的线速度相同，后轮上点的角速度与点的角速度相同，由可知，点和点的线速度大小不同，A错误；图乙为演员表演竖直“水流星”节目，只有当小桶恰好通过最高点时重力提供向心力，此时绳子拉力为零，故B错误；图丙中小球固定在杆一端，在竖直面内绕杆的另一端做圆周运动，小球过最高点的速度至少等于零，故C错误；图丁中、两小球在同一水平面做圆锥摆运动，则，可得，则、的角速度相等，故D正确。故选D。2.年月日，在成都第届世界大学生夏季运动会田径项目男子三级跳远决赛中，中国某运动员以的成绩夺得冠军。不计空气阻力，起跳后的腾空运动过程中该运动员（）A.惯性不断改变B.上升过程中处于超重状态C.下落过程中速度与水平方向的夹角变大D.下落过程中加速度变大【答案】C【解析】惯性与运动员的质量有关，起跳后的腾空运动过程中不会改变。故A错误；上升过程中，加速度方向竖直向下，处于失重状态。故B错误；下落过程中运动员的水平分速度不变，竖直分速度逐渐增加，根据，可知速度与水平方向的夹角变大。故C正确；下落过程中加速度保持不变，为重力加速度。故D错误。故选C。3.木星的卫星中有颗是伽利略发现的，称为伽利略卫星，其中三颗卫星的周期之比为。小华同学收集到了如下一些数据：木卫二绕木星做匀速周运动的轨道半径为，公转周期为；木星的自转周期为，万有引力常量。根据以上信息可以求得（）A.木卫二的质量 B.木星的质量C.木星的密度 D.木星表面的重力加速度【答案】B【解析】根据，已知木卫二绕木星做匀速周运动轨道半径和公转周期可求解木星的质量，但是不能求解木卫二的质量；因木星的半径未知，则不能求解木星的密度，也不能求解木星表面的重力加速度。故选B。4.年的“天宫课堂”上，航天员用绳子一端系住装有水油混合液体的瓶子，做如图所示的圆周运动，一段时间后水和油成功分层，已知水的密度大于油的密度，下列说法正确的是（）A.瓶子中的水和油均不受重力B.水油分层后，油在瓶子底部C.水油分层后，油的线速度大于水的线速度D.水油分层后，水的向心加速度大于油的向心加速度【答案】D【解析】因为空间站所受重力全部用来提供向心力而处于完全失重状态，故瓶子中的水和油均受重力。故A错误；水的密度大于油的密度，在混合液体中取半径相同处体积相等的水和油的液体小球，水球的质量大，根据可知，水需要的向心力更大，故当向心力不足时，将会做离心运动，水会向瓶底移动，圆周运动让瓶子里的水和油产生了离心现象，密度较大的水将集中于试管的底部。故B错误；油和水绕圆心转动的角速度相等，根据可知，因水在外层，转动半径较大，可知油的线速度小于水的线速度。故C错误；根据可知，水的向心加速度大于油的向心加速度。故D正确。故选D。5.某次排球比赛中，甲运动员在离地处将排球垫起，垫起瞬间球的速度大小为，与水平方向成，球飞向距甲水平距离为的运动员乙，乙竖直跳起将球击回，取重力加速度，、，不计空气阻力。以下关于击球点的说法正确的是（）A.在排球的上升阶段 B.在排球的下落阶段C.在排球运动的最高点 D.击球点高度为【答案】B【解析】球到达乙处的时间为，则此时球的竖直速度，可知击球点在排球下落阶段；击球点的高度，击球点高度为。故选项B正确，ACD错误。故选B。6.有一质量为、半径为、密度均匀的球体，在距离球心为的地方有一质量为的质点，球体与质点间的万有引力大小为。现从中挖去半径为的球体，如图所示，则剩余部分对的万有引力大小为（）A. B. C. D.【答案】D【解析】质量为的球体对质点的万有引力，挖去的球体的质量，质量为的球体对质点的万有引力，则剩余部分对质点的万有引力，故选D。7.汽车越野爱好者往往会在爱车上加装汽车绞盘，周定在汽车上的绞盘通过电动机拉动缆线，从而实施救援或者自我脱困。某次实施救援时，利用绞盘把被困汽车拖出困境，某段时间内被困汽车以的速度做匀速直线运动，已知绞盘的直径为，在这段时间里，下列说法正确的是（）A.绞盘转动的角速度为 B.绞盘转动的周期为C.绞盘转动的转速为 D.绞盘转动的频率为【答案】A【解析】根据，解得，故A正确；绞盘转动的周期为，故B错误；根据，解得绞盘转动的转速为，故C错误；绞盘转动的频率为，故D错误。故选A。8.如图所示，半径为的水平圆盘绕中心点做匀速圆周运动，在圆盘中心点正上方处沿半径方向水平抛出一个小球，小球初速度沿直径方向，从上向下看圆盘沿顺时针方向转动，小球恰好击中点，重力加速度大小为不计空气阻力，下列说法正确的是（）A.小球从抛出到击中点所用的时间为B.小球击中点时速度为C.圆盘转动的周期可能为D.圆盘转动的角速度大小可能为【答案】C【解析】小球竖直方向做自由落体运动，由，可得，故A错误；小球击中点时竖直方向的速度为，因为，故B错误；小球平抛过程中，圆盘运动的时间为（，，，…），解得可知，当时，故C正确；由可知角速度为（，，，…），故D错误。故选C。二、多项选择题9.如图甲，对花样跳水的最早描述出现在宋人孟元老《东京梦华录》中：“又有两艘船，上立秋千，……筋斗掷身入水，谓之水秋千。”某次“水秋千”表演过程如图乙，质量为的表演者，以点为圆心，从最低点荡到与竖直方向夹角为的点时松手。若在空中经过最高点时的速度大小为，表演者可视为质点.整个过程船体静止不动，不计空气阻力和绳的质量，重力加速度为。则下列说法正确的是（）A.松手时表演者的速度大小为B.从运动到的过程中绳对表演者的拉力逐渐变小C.从到的过程中表演者相同时间内的速度变化量变小D.从到的过程中表演者的水平速度不变【答案】BD【解析】表演者在点时的水平速度为，则在点松手时表演者的速度大小为，选项A错误；从运动到的过程中绳对表演者的拉力，随速度减小和的变大，则绳的拉力逐渐变小，选项B正确；从到的过程中表演者的加速度恒定不变，均为，则相同时间内的速度变化量不变，选项C错误；从到的过程中表演者做斜抛运动，水平速度不变，选项D正确。故选BD。10.如图所示为某同学利用无人机玩“投弹”游戏。无人机悬停在距水平地面高度处，某时刻以的加速度水平向右飞行，经过释放一个小球。空气阻力忽略不计，取。下列说法正确的是（）A.小球落地时的速度大小为B.小球落地时的速度大小为C.小球落地点与开始悬停点之间的水平距离为D.小球落地时与开始悬停点之间的水平距离为【答案】AD【解析】小球竖直方向做自由落体运动由，可得，故，小球飞离飞机时水平方向的速度为，落地速度为，A正确，B错误；前飞机水平方向飞行的距离为，小球平抛的水平距离为，故小球落地点与开始悬停点之间的水平距离为，C错误，D正确。故选AD。11.如图所示，一半径为r的圆形转盘放在水平放置的圆形餐桌上，转盘中心为，在离转盘中心处放置一质量为的碟子（可视为质点）。现使转盘绕中心点由静止开始转动，缓慢增加转盘转动的角速度，当转盘的角速度达到时，碟子开始相对转盘滑动。认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为。则（）A.碟子随转盘一起转动时，碟子受到的摩擦力方向与速度方向相反B.碟子与转盘间的摩擦因数为C.若将碟子放在转盘边缘，当转盘转动的角速度为时，碟子开始相对转盘滑动D.将两个这种相同的碟子叠在一起放在离转盘中心处，使碟子相对转盘开始滑动的角速度为【答案】BC【解析】碟子随转盘一起转动时，碟子受到的摩擦力提供碟子做圆周运动的向心力，故摩擦力方向指向圆心，A错误；当转盘的角速度达到时，碟子开始相对转盘滑动，则，解得，B正确；若将碟子放在转盘边缘，碟子开始相对转盘滑动时，设转盘角速度为，则，，代入得，C正确；将两个这种相同的碟子叠在一起放在离转盘中心处，使碟子相对转盘开始滑动的角速度为，则，代入得，D错误；故选BC。12.年月日时分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭与远征一号成功发射第五十七颗、五十八颗北斗导航卫星，该组卫星属中圆地球轨道卫星。卫星发射可简化为如图所示过程，卫星首先进入圆形停泊轨道进行数据确认，后择机在点点火进入经转移轨道，再在轨道的点点火进入运行轨道。已知停泊轨道和运行轨道都是圆形轨道，停泊轨道的半径近似为地球半径，轨道距地面的高度为，、分别为轨道的近地点和远地点，则下列说法正确的是（）A.卫星在轨道与轨道上的线速度大小之比为B.卫星在轨道与轨道上的角速度大小之比为C.卫星在轨道与轨道上的周期之比为D.卫星在轨道与轨道上的点的加速度大小之比为【答案】ABD【解析】依题意，卫星在轨道与轨道的半径之比为，根据，解得，可知卫星在轨道与轨道上的线速度大小之比为。故A正确；同理，有，解得，可知卫星在轨道与轨道上的角速度大小之比为。故B正确；根据开普勒第三定律，又轨道的半长轴为，可知卫星在轨道与轨道上的周期之比为，故C错误；根据，可知卫星在轨道与轨道上的点的加速度大小之比为。故D正确。故选ABD。三、非选择题13.某同学利用如图甲所示的装置探究影响向心力大小因素，已知小球在挡板、、处做圆周运动的轨迹半径之比为，变速塔轮自上而下按如图乙所示三种组合方式，左右每层半径之比由上至下分別为、和。回答以下问题：（1）在探究向心力与半径、质量、角速度的关系时，用到的实验方法是______。A.微元法 B.控制变量法 C.等效替代法 D.理想模型法（2）探究向心力大小与质量的关系时，选择两个质量不同的小球，分别放在挡板的______（选填“”或“”）和挡板处，传动皮带调至变速塔轮的第______层（填“一”、“二”或“三”）。【答案】（1）；（2）①.，②.一【解析】（1）本实验探究向心力的大小与小球质量关系时，保持、不变；探究向心力的大小与角速度的关系时，保持、不变；探究向心力的大小和半径之间的关系时，保持m、不变，所以实验中采用的实验方法是控制变量法。故选B。（2）[1]探究向心力大小与质量的关系时，需控制小球运动半径、角速度相同，质量不同，应将小球分别放在挡板A处和挡板C处。[2]实验需控制角速度相同，变速塔轮边缘处的线速度相等，根据，故需要将传动皮带调至第一层塔轮。14.高中课外兴趣小组采用如图甲所示的装置完成“研究平抛物体的运动”实验。（1）关于实验中的操作及要求，下列说法正确的是______。（填正确答案标号）A.斜槽轨道末端必须水平B.斜槽轨道必须光滑C.挡板高度必须等间距变化D.小球每次必须从斜槽上同一高度释放（2）如图乙所示，为一次实验记录中的一部分，图中背景方格的边长表示实际的长度为。由图乙分析可得，点______（填“是”或“不是”）抛出点，小球做平抛运动的水平初速度大小是______，点的速度大小为______（重力加速度为g）。【答案】（1）AD；（2）①.不是，②.，③.【解析】（1）调节斜槽轨道末端水平，是为了保证小球抛出的初速度水平，A正确；只要小球从斜槽的同一位置静止释放，无论斜槽光滑还是粗糙，都能保证平抛的初速度相等，B错误；调节挡板高度目的是获得若干钢球做平抛运动的轨迹点，所以挡板高度不需要等间距变化，C错误；为了保证每次小球平抛运动的初速度大小相等，让小球每次从斜槽的同一高度静止释放，D正确；故选AD。（2）[1]若是从点水平抛出，竖直方向做初速度为零的匀加速运动，相同时间的位移比应为，而小球从到到再到的过程，竖直方向的位移为，，，故小球的抛出点不是点。[2]由平抛运动知，水平方向有，竖直方向有，代入得；[3]点竖直方向的速度为，则点速度为。15.年月日，中国火星探测器“天问一号”在火星表面的目标着陆点成功着陆，“祝融号”火星车开展巡视探测。若在火星“地面”附近高处自由释放一物块，落至“地面”时的速度为。已知火星的半径为，引力常量为，将火星看作是质量分布均匀的球体，忽略火星自转，不计火星大气的阻力。求：（1）火星的密度；（2）火星的第一宇宙速度。【答案】（1）；（2）【解析】（1）依题意，有，又，火星的密度为联立，解得；（2）火星的第一宇宙速度是卫星贴近火星表面做匀速圆周运动的线速度，根据万有引力提供向心力，可得，解得。16.俄乌战争中大量无人机投入了使用，如图所示，一架在的高空飞行的无人机发现了停在路边的一辆敌军车辆，无人机以大小的速度沿水平方向飞向敌军车辆，欲使无人机投下的炸弹击中汽车。不计空气阻力，重力加速度。求：（1）无人机应在距离汽车的水平距离多远处投弹；（2）击中汽车时炸弹速度的大小。【答案】（1）；（2）【解析】（1）由题知，炸弹在空中做平抛运动，设下落时间为，由平抛运动规律知，竖直方向有，水平方向有，代入得；（2）设竖直方向速度为，则竖直方向有，则击中汽车时炸弹速度为。17.两段轻杆与一端各固定一个小球甲与乙，按如图所示的方式连接在一起。将杆的一端与光滑竖直轴连接在一起，两杆在同一直线上，整个系统可以在光滑水平面上绕竖直轴转动。已知杆长为，杆长为，