2023-2024年浙江省台金七校高一下学期4月期中物理试题（解析版）

2023学年第二学期台金七校联盟期中联考高一年级物理学科试题一、单选题1.对下列物理量的正负表述正确的是（）A.功有正负所以功是矢量B.重力势能有正负，一个物体的重力势能为和一样大C.动能变化量的正负表示动能增大或减少D.速度变化量的正负表示速度增大或减少【答案】C【解析】功有正负，但功是标量，故A错误；重力势能有正负，且正负表示大小，则重力势能比小，故B错误；动能变化量的正负表示动能增大或减少，故C正确；速度变化量是矢量，速度变化量的正负表示方向与规定的正方向相同还是相反，故D错误。故选C。2.以下关于物理学史和物理学方法叙述正确的是（）A.伽利略用理想斜面实验得出了机械能守恒的结论B.线速度、角速度是用比值定义法定义的C.牛顿发现了万有引力定律，并测出了引力常量D.爱因斯坦相对论时空观认为空间和时间是两个独立的观念【答案】B【解析】伽利略用理想斜面实验得出了力不是维持运动的原因，故A错误；线速度、角速度是用比值定义法定义的，故B正确；牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许测出了引力常量，故C错误；爱因斯坦相对论时空观认为空间和时间有着密切的联系，时间、空间与物质的运动是不可分割的，故D错误。故选B。3.下图是意大利建筑师戴维•菲舍尔在迪拜设计的摩天大楼达芬奇旋转塔，该楼的每一层都可以围绕一个混凝土中心独立自由旋转，大楼通过风力涡轮机提供能量，旋转一周要分钟，在旋转的时候大楼呈现不同的形状，也被称为“舞动的摩天大楼”。当某楼层正在匀速转动时，以下说法正确的是（）A.楼层上的任一点都处于平衡状态B.楼层的转速等于C.楼层上任意两点角速度相同D.楼层上的任意两点线速度相同【答案】C【解析】当某楼层正在匀速转动时，楼层上除圆心外的任一点都做匀速圆周运动，合力不为零，处于非平衡状态，故A错误；楼层的转速等于，故B错误；楼层上的任意两点同轴转动，角速度相同，故C正确；由可知离转轴距离不等的点，线速度大小不等，故D错误。故选C。4.如图，足球在地面上的点被踢出后落到地面上的点，在空中运动轨迹的最高点为点。设足球在点受到的合力为，不计足球转动的影响，足球在最高点时的方向可能是（）A.的方向 B.的方向 C.的方向 D.的方向高【答案】B【解析】由图可知，足球在点时，受到竖直向下的重力和水平向左的空气阻力，合力方向偏向左下方，可能如图中的方向。故选B。5.下列说法正确的是（）A.中国空间站在轨运行的速度一定大于第一宇宙速度B.在地面附近向月球发射“嫦娥二号”卫星的发射速度要大于C.可以发射一颗这样的人造地球卫星，使其圆轨道与地球表面上某一纬线（非赤道）是共面同心圆D.近地卫星的动能可能比同步卫星大【答案】D【解析】第一宇宙速度等于近地卫星的环绕速度，根据，得，由于空间站的运行轨道半径大于近地卫星的半径，可知空间站的运行速度小于第一宇宙速度，故A错误；在地面发射卫星脱离地球束缚，最小发射速度为，即第二宇宙速度。但是月球所在位置仍在地球引力作用之内，且因月球引力作用，发射速度应在之间，故B错误；人造地球卫星运行时，由于地球对卫星的引力提供它做圆周运动的向心力，而这个力的方向必定指向圆心，即指向地心，也就是说人造地球卫星所在轨道圆的圆心一定要和地心重合，不可能是地轴上(除地心外)的某一点，故C错误；由A分析可知，由于近地卫星运行速度大于同步卫星，如果质量在满足一定条件，则近地卫星的动能可能大于同步卫星，故D正确。故选D。6.如图所示为西湖音乐喷泉某时刻的照片，水从喷口倾斜射出，空中呈现不同的抛物线，取其中四条抛物线，分别记作①②③④，空气阻力不计，下列说法正确的是（）A.条水柱中，①中的水上升较高，其出射速度一定最大B.②中的水比③中的水在空中运动的时间长C.在最高点，③中的水比④中的水速度大D.喷口与水平方向夹角越小，水射程越远【答案】B【解析】条水柱中，①中的水上升较高，水在空中的运动时间最大，出射时的竖直速度最大，而其水平位移最小，所以水平速度最小，则出射速度不一定最大，故A错误；②中的水的高度大于③中的水的高度，所以②中的水在空中运动的时间长，故B正确；在最高点，水的速度为水平方向速度，而③中的水的高度大于④中的水的高度，所以③中的水在空中运动的时间长，但③中水的水平位移小于④中水的水平位移，则在最高点，③中的水比④中的水速度小，故C错误；水的射程为，当喷口水平倾角为时，水射程最远，故D错误。故选B。7.如图所示，左端固定的轻质弹簧被物块压缩，物块被释放后，由静止开始从点沿粗糙水平面向右运动。离开弹簧后，经过点的动能为，该过程中，弹簧对物块做的功为，则物块克服摩擦力做的功为（）A. B. C. D.【答案】D【解析】从点到点过程，根据动能定理可得，解得物块克服摩擦力做的功为，故选D。8.如图所示，有一竖直转轴以角速度匀速旋转，转轴上的点有一长为的细绳系有质量为的小球，重力加速度大小为。要使小球在随转轴匀速转动的同时又不离开光滑的水平面，则点到水平面高度最大为（）A. B. C. D.【答案】A【解析】以小球为研究对象，小球受三个力的作用，重力、水平面支持力、绳子拉力，在竖直方向合力为零，在水平方向所需向心力为，设绳子与竖直方向的夹角为，则有，那么，，当球即将离开水平面时，最大，此时，即，，联立得，故选A。9.如图，某侦察卫星在赤道平面内自西向东绕地球做匀速圆周运动，对该卫星监测发现，该卫星离我国北斗三号系统中的地球静止轨道卫星的最近距离为，最远距离为。则下列判断正确的是（）A.该侦察卫星的轨道半径为B.该侦察卫星的运行周期为C.该侦察卫星和静止卫星前后两次相距最近的时间间隔为D.该侦察卫星与地心连线和静止卫星与地心连线在相等时间内扫过的面积之比为【答案】B【解析】设侦察卫星的轨道半径为，同步卫星的轨道半径为，根据题意，，解得，，故A错误；根据开普勒第三定律有，解得，故B正确；设该侦察卫星和静止卫星前后两次相距最近的时间间隔为，则有，解得，故C错误；由，，解得单位时间内星与地心连线扫过的面积为，因此该侦察卫星与地心连线和某地球静止卫星与地心连线在相等时间内扫过的面积之比为，故D错误。故选B。10.建筑工地用塔吊将地面上质量相等的甲、乙两物体送至高处，空气阻力忽略不计，物体上升过程的图线如图所示。在甲、乙两物体上升的整个过程中，下列说法正确的是（）A.减速阶段两物体机械能都减小B.减速阶段两物体机械能都不变C.重力的平均功率之比为D.牵引力的最大功率之比为【答案】C【解析】减速阶段两物体的斜率不同，加速度不同，至少有一个物体受到向上的牵引力作用，牵引力仍对物体做正功，因此至少有一个物体的机械能在增加，故AB错误；在图像中，图像与时间轴围成的面积等于物体的位移，可知两物体上升的高度相同，由于甲、乙两物体两质量相等，可知重力对甲、乙两物体做功相等，根据，可知重力的平均功率之比为，故C正确。根据，在加速上升阶段，两图像的斜率不同，加速度不同，因此牵引力不同，虽然最大速度之比为，但牵引力的最大功率之比不是，故D错误。故选C。11.年月日，回浦中学队获得高中男篮联赛全国总冠军。如图甲所示是淡厚然的某次投篮，篮球的运动过程简化为如图乙所示。已知篮球的质量为，投出时篮球的初速度为，距离篮框的竖直距离为，忽略篮球运动过程中的空气阻力，取篮框所在的平面为零势能面，篮球可看成质点。则下列说法正确的是（）A.篮球刚抛出时的重力势能为B.篮球刚进入篮框时的机械能为C.篮球在最高点的机械能大于D.篮球从最高点至进框的过程中，动能的变化量与对应时间的比值增大【答案】D【解析】取篮框所在的平面为零势能面，则篮球刚抛出时的重力势能为，故A错误；篮球在抛出时的机械能为，且运动过程中机械能守恒，篮球刚进入篮框时的机械能和篮球在最高点的机械能都为，故BC错误；根据动能定理知，合外力做功等于动能的变化，篮球抛出后只有重力做功，动能的变化量与对应时间的比值即重力做功的功率，由于篮球从最高点至进框的过程中，在竖直方向上一直加速，所以动能的变化量与对应时间的比值增大，故D正确。故选D。12.如图所示，质量为的小球从倾角为的斜面上水平抛出并且落在该斜面上。若不计空气阻力，已知小球的初速度为，则它落到斜面上的动能为（）A. B. C. D.【答案】C【解析】根据，解得，落到斜面上的动能为，得，故选C。13.如图所示为著名的“阿特伍德机”装置示意图。跨过轻质定滑轮的轻绳两端悬挂两个质量均为的物块，当左侧物块附上质量为的小物块时，该物块由静止开始加速下落，下落后小物块撞击挡板自动脱离，系统以匀速运动。忽略系统一切阻力，重力加速度为。若测出，则可完成多个力学实验。下列关于此次实验的说法，正确的是（）A.系统放上小物块后，轻绳的张力增加了B.可测得当地重力加速度C.要验证机械能守恒，需验证等式，是否成立D.要探究合外力与加速度的关系，需探究是否成立【答案】B【解析】【分析】对系统，由牛顿第二定律得，加速度，对，由牛顿第二定律得，解得，故A错误；对系统，由动能定理得，解得，故B正确；如果机械能守恒，则，整理得，故C错误；物体做初速度为零的匀加速直线运动，加速度，由牛顿第二定律得，整理得，要探究合外力与加速度的关系，需探究是否成立，故D错误。故选B。二、多选题14.下列说法正确的是（）A.图甲中滚筒洗衣机脱水时，如果认为湿衣服在竖直平面内做匀速圆周运动，那么，湿衣服上的水在最高点更容易甩出B.图乙中汽车通过拱形桥的最高点时，汽车处于失重状态C.图丙中当火车以大于规定速率转弯时，外轨对车轮有侧向压力D.图丁是在太空中用细线悬挂的小球，把小球拉到一定位置后用手指沿切线方向轻推，小球就会绕轴做匀速圆周运动。【答案】B、C、D【解析】滚筒洗衣机的脱水筒匀速旋转，衣服在最高点和最低点时附着在潮湿衣服上的水的重力和衣服与水之间的附着力的合力提供向心力，在最高点，在最低点，联立可得，所以在最低点时，所需要附着力较大，更容易被甩出，故A错误；图乙中汽车通过拱形桥的最高点时，加速度方向向下，汽车处于失重状态，故B正确；图丙中当火车以大于规定速率转弯时，火车重力和规定的支持力不足以提供向心力，火车有离心运动趋势，外轨对车轮有侧向压力，故C正确；图丁是在太空中用细线悬挂的小球，小球处于完全失重状态，把小球拉到一定位置后用手指沿切线方向轻推，细线拉力提供向心力，小球就会绕轴做匀速圆周运动，故D正确。故选BCD。15.近几年我国大力发展绿色环保动力，新能源汽车发展前景广阔。质量为的新能源实验小车在水平直轨道上以额定功率启动，达到最大速度后经一段时间关闭电源，其动能与位移的关系如图所示。假设整个过程阻力恒定，重力加速度取，下列说法正确的是（）A.小车的最大牵引力为B.小车的额定功率为C.小车减速时的加速度大小为D.前小车运动的时间为【答案】B、D【解析】当关闭电源后只有阻力对小车做功，根据动能定理有，结合图像可知，阻力大小为，故小车的最大牵引力一定大于，故A错误；小车的最大动能为，解得，小车的额定功率为，故B正确；关闭电源后，由牛顿运动定律可得，故C错误；设前4m小车运动的时间为，对小车由动能定理有，可得，故D正确。故选BD。三、实验题16.（1）实验题：（1）在“研究平抛运动的特点”实验中，图甲是横挡条卡住平抛小球，用铅笔标注小球最高点，确定平抛运动轨迹的方法，则实验中坐标原点应选小球在斜槽末端点时的___________位置。A.球心 B.球的上端 C.球的下端（2）在“探究向心力大小的表达式”实验中，用如图乙所示的装置进行实验，已知小球在挡板、、处做圆周运动的轨迹半径之比为，左右变速塔轮自上而下按如图丙所示三种组合方式，左右每层半径之比由上至下分别为、和。回答以下问题：①本实验所采用的实验探究方法与下列实验方法相同的是___________；A.探究平抛运动的规律B.探究两个互成角度的力的合成规律C.探究加速度与物体受力、物体质量的关系②在某次实验中，把两个质量相等的钢球放在、位置，将传动皮带调至第二层塔轮，则标尺的刻度之比为___________。【答案】（1）B（2）C；【解析】（1）题干中指出用铅笔标注小球的最高点作为小球轨迹的记录点，所以坐标原点也应选为球的最高点即球的上端，故B正确，AC错误。故选B。（2）“探究向心力大小的表达式”实验采用控制变量法，探究平抛运动的特点，采用的是等效法，故A错误；探究两个互成角度的力的合成规律，采用的是等效法，故B错误；探究加速度与物体受力、物体质量的关系，采用的实验方法是控制变量法，故C正确。故选C。、处做圆周运动的轨迹半径之比为,第二层塔轮由皮带传动，塔轮边缘的线速度大小相等，半径之比，由可知、两点的角速度之比为,由可知质量相等的钢球放在、位置，所受向心力之比为,标尺的刻度反映向心力大小，故标尺的刻度之比为。17.在“验证机械能守恒定律”的实验中：（1）下列实验器材中，必须选取的器材有（）A. B. C. D.（2）释放纸带前，手捏纸带的方式正确的是（）A. B. C. D.（3）如图所示是实验过程中打出的一条纸带，“”点为打点计时器打下的第一个点，已知重物的质量为，当地重力加速度。计算打点“”时的动能___________（结果保留位小数）。比较“”点到“”点过程重力势能的减少量和点“”的动能，___________（填“”“”或“”），可能的原因是___________。【答案】（1）D；（2）D；（3）；；先释放纸带，再接通电源（其他表述合理也可给分）【解析】（1）验证机械能守恒定律，由于验证的表达式中质量可以约去，所以不需要天平测质量；需要使用可以连接纸带的重锤，不需要钩码；由于打点计时器可以得到计数点间的时间间隔，所以不需要秒表；需要使用打点计数器在纸带上打出一系列点。故选D。（2）为了减小纸带与打点计时器间的摩擦，应用手提着纸带上端使纸带处于竖直方向，为了充分利用纸带，应使重物靠近打点计时器。故选D（3）根据匀变速直线运动中间时刻速度等于该段过程的平均速度，打点“”时的速度为，打点“”时的动能为，“”点到“”点过程重力势能的减少量为，则有，产生可能的原因是，先释放纸带，再接通电源，使得在“”点时重物具有一定的动能。四、解答题18.某质量为的质点在平面内运动。时刻，质点位于轴上。它在轴方向运动的速度—时间图像如图甲所示，它在轴方向运动的位移—时间图像如图乙所示。求：（1）质点受到的合力的大小和方向；（2）时质点速度的大小；（3）时质点在平面直角坐标系中的位置坐标。【答案】（1），其方向沿轴正方向；（2）；（3）【解析】（1）物体在方向上的加速度大小为，物体在方向上的加速度为，根据牛顿第二定律，可得质点受到的合力的大小为，方向沿轴正方向。（2）时质点在方向上的速度大小为，质点在方向上的速度大小，质点的合速度大小为；（3）时质点的坐标为，质点的坐标为，所以质点的位置坐标为。19.年月日时分，全球首个商用通信导航遥感一体星座——吉利未来出行星座组卫星，在西昌卫星发射中心以一箭星方式成功发射入轨。这颗卫星中，有一颗被命名为“浙江台州号”的卫星，重约公斤，运行在约为千米的轨道高度上，如图甲所示。若台州号卫星的轨道可视为圆轨道，已知其离地面高度为，地球表面重力加速度为，地球半径为，万有引力常量为。忽略地球自转对重力加速度的影响且地球视为理想球体。求：（1）地球质量；（2）此卫星绕地球运动的周期；（3）假设在不久的将来，卫星轨道调整为离地高度为的圆轨道，并且卫星轨道平面和地球公转轨道平面在同一平面内，如图乙所示。则在卫星飞行一个周期内，没有被太阳光照射到的时间是多少？（太阳光近似看作平行光）【答案】（1）；（2）；（3）【解析】（1）根据万有引力与重力的关系，有，解得地球质量为；（2）根据万有引力提供向心力，有，解得；（3）由（2）可知，当时，有，由几何关系可得，解得，则在卫星飞行一个周期内，没有被太阳光照射到的时间为，解得。20.如图所示，半径为的圆管轨道固定安装在竖直平面内，是最高点，圆管轨道形状按照平抛运动的轨迹制成，与在点平滑对接，的切线水平，点的切线与水平方向的夹角为。管道的内壁光滑，两段管道的内径相等且可忽略。第一次让质量为的小球（可视为质点）从点由静止释放，到达点时受到竖直向上的支持力为，小球继续向下运动到达点的过程中与圆管轨道始终不接触，且到达点时速度大小为，第二次让小球从点由静止释放，沿着圆