山东省临沂市沂水县2023-2024学年高一下学期期中考试物理试题（解析版）

2023-2024学年第二学期高一期中质量检测物理注意事项：1．答卷前，考生务必将自己的姓名，考生号等填写在答题卡和试卷指定位置。2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。1.关于下列物理学家所做科学贡献的叙述，正确说法的是（）A.卡文迪什发现了万有引力定律，并通过扭秤实验测量了引力常量B伽利略研究力与运动关系时，利用了实验测量法C.牛顿开创了实验与逻辑推理相结合的研究方法，研究了力与运动的关系D.开普勒在第谷的天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律【答案】D【解析】【详解】A．牛顿发现了万有引力定律，卡文迪什通过扭秤实验测量了引力常量故A错误；BC．伽利略研究力与运动关系时，利用和开创了实验与逻辑推理相结合的研究方法。故BC错误；D．开普勒在第谷的天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的三大定律。故D正确。故选D。2.关于运动场上的物理知识，下列描述正确的是（）A.运动员手持哑铃将其从空中轻放回地面的过程中，运动员对哑铃做负功B.运动员在跑步加速过程中，跑道对运动员做正功C.立定跳远时，运动员在空中运动过程中，速度大小不变D.足球运动员踢出的“香蕉球”的运动轨迹，是因为运动员对足球一直有作用【答案】A【解析】【详解】A．运动员手持哑铃将其从空中轻放回地面的过程中，重力做正功，运动员对哑铃做负功，故A项正确；B．运动员在跑步过程中，跑道对运动员竖直向上的支持力和脚与跑道的静摩擦力，这两个力均不做功，所以跑道对运动员不做功，故B项错误；C．立定跳远时，向上运动过程要克服重力做功，速度减小，故C项错误；D．当足球与运动员分开后，两者之间就没有力的作用了，故D项错误。故选A。3.为空间站补给物质时，我国新一代货运飞船“天舟五号”实现了2小时与“天宫空间站”快速对接，对接后的“结合体”仍在原空间站轨道运行，对接前“天宫空间站”与“天舟五号”的轨道如图所示，则（）A.对接前后“天宫空间站”运行的速度保持不变B.对接后“结合体”受到地球的引力等于“天宫空间站”受到地球的引力C.对接前“天宫空间站”的运行速度大于“天舟五号”的运行速度D.对接前“天宫空间站”运行的加速度小于“天舟五号”运行的加速度【答案】D【解析】【详解】AC．“天宫空间站”绕地运行时，万有引力提供向心力，则有整理有由上式可知，“天宫空间站”的圆周运动半径不变时，则其运行速度大小始终不变，但速度方向一直在变，所以速度一直在变；由于“天宫空间站”的运动半径大于“天舟五号”的运动半径，所以“天宫空间站”的运行速度小于“天舟五号”的运行速度，故AC错误；B．由公式可知，轨道半径相同时，由于“结合体”的质量大于对接前“天宫空间站”的质量，则“结合体”受到地球的引力比“天宫空间站”受到地球的引力大，故B项错误；D．由于整理有可知，轨道半径越小，向心加速度越大，即“天宫空间站”的向心加速度小于“天舟五号”的向心加速度，故D项正确。故选D。4.在空中同一点沿相反方向同时水平抛出两个小球，它们的初速度大小分别为和。重力加速度为g，不计空气阻力，当两个小球速度之间的夹角为时，下落的高度为（）A. B. C. D.【答案】A【解析】【详解】当两个小球速度之间的夹角为时，二者速度的偏角互余，设初速度大小为的小球速度偏角为，则有解得则下落的高度为故选A。5.诗句“辘轳金井梧桐晚，几树惊秋”中的“辘轳”是一种取水装置。如图所示，井架上装有可用手柄摇转的圆柱体，圆柱体上缠绕长绳索，长绳索一端系水桶。摇转手柄，使水桶上升，提取井水，A是圆柱体边缘上的一质点，B是手柄上的一质点，假设人转动手柄向上提水时，手柄绕轴转动的角速度恒定，上升过程中长绳会缠绕在圆柱体上，绳子粗细不能忽略，则（）A.上升过程中重力对水桶做正功B.向上提水过程中A点的向心加速度比B点的小C.上升过程中水桶竖直向上做匀速直线D.向上提水过程中A点的线速度比B点的大运动【答案】B【解析】【详解】A．上升过程中水桶重力方向竖直向下，水桶位移方向向上，因此重力对水桶做负功，A错误；B．向上提水过程中A点和B点是同轴转动，两点角速度相同，A点的转动半径小于B点的转动半径，由向心加速度公式可知，A点的向心加速度比B点的小，B正确；C．上升过程中绳会缠绕在圆柱体上，在缠绕过程中长绳缠绕的半径变大，由可知，手柄绕轴转动的角速度恒定，半径变大，线速度变大，因此水桶竖直向上做加速直线运动，C错误；D．向上提水过程中A点和B点是同轴转动，两点的角速度相同，A点的转动半径小于B点的转动半径，由可知，A点的线速度比B点的小，D错误。故选B。6.质量为m的小球用长为L的轻质细线悬挂在O点，在O点的正下方处有一光滑小钉子P，把细线沿水平方向拉直，如图所示，无初速度地释放小球，当细线碰到钉子的瞬间（瞬时速度不变），细线没有断裂，则下列说法正确的是（）A.小球的线速度突然增大B.小球的角速度突然减小C.小球对细线的拉力突然增大D.小球对细线的拉力保持不变【答案】C【解析】【详解】AB．根据题意，细线碰到钉子的瞬间，小球的瞬时速度v不变，但其做圆周运动的半径从L突变为，由可知小球的角速度突然增大，故AB错误；CD．根据可知小球其做圆周运动的半径减小，则向心力增大，则小球受到的拉力增大，由牛顿第三定律知，小球对细线的拉力增大，故C正确，D错误。故选C。7.如图为场地自行车比赛的圆形赛道。某运动员骑自行车在赛道上做匀速圆周运动，圆周的半径为R，路面与水平面的夹角为，不计空气阻力，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（）A.当自行车的速度大小为时，自行车受侧向摩擦力作用B.当自行车的速度大小为时，自行车不受侧向摩擦力作用C.当自行车的速度大于时，自行车所受侧向摩擦力的方向沿倾斜路面向下D.当自行车的速度大于时，自行车所受侧向摩擦力的方向沿倾斜路面向上【答案】C【解析】【详解】AB．设人和自行车的总质量为m，若不受摩擦力作用，由重力与支持力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律有解得故AB错误；CD．当自行车的速度大于时，重力与支持力的合力不足以提供所需向心力，所以自行车有沿倾斜路面向上运动的趋势，此时受到自行车所受侧向摩擦力的方向沿倾斜路面向下，故C正确，D错误。故选C。8.卫星是人类的“千里眼”、“顺风耳”，如图所示三颗静止卫星就能实现全球通信，已知卫星之间的距离均为L，地球自转的角速度为ω，地球的半径为R，引力常量为G，下列说法正确的是（）A.地球的质量为B.三颗静止卫星的轨道可以经过南极点上空C.三颗静止卫星受到的万有引力的大小均相等D.地球的第一宇宙速度与静止卫星的线速度之比为【答案】A【解析】【详解】A．根据万有引力提供向心力有由几何关系有联立解得故A正确；B．三颗静止卫星为地球同步卫星，只能定点在赤道上空，不经过南极点上空，故B错误；C．根据由于三颗卫星的质量不一定相等，所以其受到的万有引力不一定大小相等，故C错误；D．地球的第一宇宙速度有对于卫星有所以有故D错误。故选A。二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。9.质点在n个恒力作用下做匀速运动，突然撤去其中的一个力F，其余的力大小和方向都不变，则质点的运动情况可能是()A.匀速圆周运动 B.匀变速直线运动C.匀变速曲线运动 D.变加速曲线运动【答案】BC【解析】【详解】突然撤去其中的一个力F，其余的力大小和方向都不变，则质点所受合力大小为F，方向与速度方向关系未知，当二者共线时，质点做匀变速直线运动，当二者不共线时，质点做匀变速曲线运动。故选BC。10.质量为1.5吨的长城汽车，启动后沿平直路面行驶过程中发动机的功率恒定，受到恒定的阻力1000N，汽车速度能够达到的最大值为36m/s，那么当汽车的速度为9m/s时（）A.汽车的牵引力大小为2000NB.汽车的牵引力大小为4000NC.汽车的瞬时加速度大小为1.5m/s2D.汽车的瞬时加速度大小为2m/s2【答案】BD【解析】【详解】AB．当汽车的牵引力大小与阻力大小相等时，其汽车达到了最大速度，有当汽车的速度为9m/s时，有解得故A错误，B正确；CD．对此时汽车受力分析有解得故C错误，D正确。故选BD。11.如图所示，在匀速转动的水平盘上，沿半径方向放着用细线相连的质量相等的两个物体A和B，质量都为1kg，它们分居圆心两侧，与圆心距离分别为，两物体与盘间的动摩擦因数均为0.4，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，当圆盘转速缓慢加快到两物体刚好将要发生滑动时，。下列说法正确的是（）A.此过程细线拉力最大为12NB.圆盘的最大角速度为C.当转速最大时A所受摩擦力方向沿半径指向圆内D.当转速最大时剪断细线，A和B都将沿做离心运动【答案】AD【解析】【详解】ABC．两物块A和B随着圆盘转动，角速度相同，有可知B的半径比A的半径大，所以B所需向心力大，绳子拉力相等，所以当圆盘转速加快到两物体刚好还未发生滑动时，B的最大静摩擦力方向指向圆心，A的最大静摩擦力方向指向圆外，根据牛顿第二定律，对A有对B有解得，故A正确，BC错误；D．若此时剪断绳子，B的摩擦力不足以提供所需的向心力，B将会做离心运动，此时A所需要的向心力将角速度代入可求得由此可知A的摩擦力也不足以提供所需的向心力，A也将会做离心运动，故D项正确。故选AD。12.如图所示，在光滑水平桌面上有一个质量1kg的质点，在沿平行于桌面方向的恒定外力F作用下，以初速度v0=10m/s从A点开始做曲线运动，图中曲线是质点的运动轨迹。已知在4s末质点的速度达到最小值v=6m/s，到达B点时的速度方向与初速度v0的方向垂直，则（）A.外力F的方向与初速度的反方向成θ，且sinθ=0.6B.质点所受外力F的大小为2NC.质点的速度先增大后减小，加速度保持不变D.质点到达B点时的速度大小为7.5m/s【答案】ABD【解析】【详解】AB．到达B点时的速度方向与初速度v0的方向垂直，恒力F的方向与初速度的反方向成θ角指向曲线内侧，如图所示在x′方向上在y′方向根据牛顿第二定律有解得故AB正确；C．A点到B点运动过程中，恒定外力F方向与方向夹角从大于然后减小到B点等于，质点的速度减小，外力F大小恒定由牛顿第二定律得加速度大小恒定不变，方向变化，故C错误；D．设在v0方向上的加速度大小为a1，在垂直v0方向上的加速度大小为a2，根据牛顿第二定律可得根据运动学公式可得解得质点到达B点时的速度大小为故D错误。故选ABD。三、非选择题：本题共6小题，共60分。13.（1）在用描点法做“研究平抛运动”的实验时，如下图让小球多次沿同一轨道运动，通过描点画出小球做平抛运动的轨迹，为了能较准确的描绘运动轨迹，下面列出了一些操作要求，你认为正确的选项有。A.通过调节，使斜槽的末端保持水平B.每次必须从同一位置由静止释放小球C.记录小球经过不同高度的位置时，每次必须严格地等距离下降D.将球经过不同高度的位置记录在纸上后取下纸，用直尺将点连成折线（2）某次实验画出小球运动的轨迹如下图中曲线，A、B、C是曲线上的三个点的位置，A点为坐标原点，得到如图所示坐标。取，A到B的时间______s，小球经过B点时的速度v=______（结果可以用根号表示）。【答案】（1）AB（2）①.0.1②.【解析】【小问1详解】A．斜槽的末端保持水平，使得小球有水平初速度。故A正确；B．每次必须由静止从同一高度下落，使得小球离开时具有相同的速度。故B正；C．记录小球经过不同高度的位置时，不需等距离下降。故C错误；D．小球的运行轨迹是平滑曲线，不能画成折线、故D错误。故选AB。【小问2详解】在竖直方向有则有[2]水平方向速度为小球经过B点时的竖直速度为则小球经过B点时的速度14.某实验小组的同学利用如图甲所示的实验装置完成了“向心力与线速度关系”的探究，将小球用质量不计的细线系于固定在铁架台上的力传感器上，小球的下端有一宽度为d的很短的遮光片，测得小球的直径为D、线长为L，重力加速度用g表示。请回答下列问题：（1）游标卡尺测量遮光片的宽度为d，如果遮光片经过光电门时的遮光时间为t，则小球通过光电门时的速度为v=___________，向心加速度______。（2）小球通过光电门时力传感器示数为，改变小球释放点的高度，多次操作，记录多组、的数据，作出的图像，如果图线的斜率为，则小球（含挡光片）的质量为______。（用已知物理量的符号表示）。（3）如上操作，结果发现向心力的理论值总大于F，则主要原因是。（填选项前字母）A.小球的质量偏大 B.小球不是由静止释放的C.测量的速度大于小球实际速度 D.小球运动过程中受阻力的作用【答案】（1）①.②.（2）（3）C【解析】【小问1详解】[1]遮光片的宽度为d，遮光片经过光电门时的遮光时间为t，由于d和t都很小，因此用平均速度近似等于小球通过光电门时的速度，则为[2]由向心加速度公式可得【小问2详解】由牛顿第二定律可得整理可得如果图线的斜率为，则有解得【小问3详解】AB．由牛顿第二定律可得向心力理论值总大于F，可知不是由于小球质量大，也与小球是不是由静止释放无关，AB错误；C．由实验装置可知，由于遮光片在小球的下方，可知遮光片的速度大于小球的速度，小球的速度用遮光片的速度代替，由可知理论值总大于F，说明小球测量的速度大于小球实际速度，C正确；D．小球经最低点的速度由遮光片的遮光速度代替，测得的速度大小与运动过程中是否受阻力无关，则产生的实验误差与运动过程中是否受阻力无关，D错误。故选C。15.2020年12月19日，中国“嫦娥五号”任务月球样品正式交接。一位勤于思考的同学，为未来探月宇航员设计了如下的实验：在月球表面以初速度v0竖直向上抛出一个物体，上升的最大高度为h（远小于月球半径）。通过查阅资料知道月球的半径为R，引力常量为G，若物体只受月球引力的作用，请你求出：（1）月球的平均密度；（2）宇宙飞船环绕月球表面运行时的第一宇宙速度。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）根据竖直上抛运动规律有物体在月球的表面，根据万有引力等于重力有又而月球的体积为联立解得，月球的平均密度为（2）宇宙飞船环绕月球表面运行时，根据万有引力提供向心力有联立可得宇宙飞船环绕月球表面运行时的第一宇宙速度为16.年月日，岁的中国选手苏翊鸣夺得北京冬奥会单板滑雪男子大跳台金牌，为国家争得荣誉。现将比赛某段过程简化成如图所示的运动，苏翊鸣从倾角为α=37°的斜面顶端点以v0=15m/s的速度飞出，且与斜面夹角为θ=53°。图中虚线为苏翊鸣在空中的运动轨迹，且A为轨迹上离斜面最远的点，为在斜面上的落点，已知苏翊鸣的质量为（含装备）。重力加速度取，不计空气阻力。（sin37°=0.6cos37°=0.8）求：（1）从运动到A点所用时间；（2）之间的距离.【答案】（1）1.5s；（2）54m【解析】【详解】（1）由题意可知，在O点将运动情况分解，如图所示，从点到A点过程中，运动员在垂直斜面方向上有联立代入数据可得t=1.5s（2）由对称性可知，从到B点的时间为，则从到B过程有代入数据解得x=54m17.小华站在水平地面上，手握不可伸长的轻绳一端，绳的另一端系有质量为m=0.4kg的小球，甩动手腕，使球在竖直平面内做圆周运动。当球某次运动到最低点时，绳恰好受到所能承受的最大拉力被拉断，球以绳断时的速度水平飞出，球飞行水平距离x＝1.2m后落地，如图所示，已知握绳的手离地面高度h＝1.4m，手与球之间的绳长l＝0.6m，重力加速度g取10m/s2。忽略手的运动半径和空气阻力。（1）求绳断时球的速度大小；（2）问绳能承受的最大拉力多大；（3）保持h不变，改变绳长，使球重复上述运动，若绳仍在球运动到最低点时断掉，要使球抛出的水平距离最大，绳长应为多少？最大水平距离为多少？【答案】（1）3m/s；（2）10N；（3）0.7m，【解析】【详解】（1）设绳断后球飞行时间为t，由平抛运动规律，有竖直方向水平方向x=vt解得抛出时小球