浙江省环大罗山联盟2023-2024学年高一下学期4月期中物理试题

2023学年第二学期环大罗山联盟期中考试高一年级物理学科试题考生须知：1.本卷共6页，满分100分，考试时间90分钟；2.答题前，在答题卷指定区域填写班级、姓名、考场号、座位号及准考证号并填涂相应数字；3.所有答案必须写在答题纸上，写在试卷上无效；4.考试结束后，只需上交答题纸。选择题部分一、选择题Ⅰ（本题共13小题，每小题3分，共39分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。）1.万有引力常量G的单位用国际单位制中的基本单位表示正确的是（）A.N⋅m/kg B.N⋅m/kg C.m/kg D.【答案】D【解析】【详解】ABCD．国际单位制中质量、距离、力的单位分别是：kg、m、N，根据牛顿的万有引力定律得到G的单位是故ABC错，D正确。故选D。2.美国科学家2016年2月11日宣布，他们探测到引力波的存在，引力波是实验验证爱因斯坦相对论的最后一块缺失的“拼图”，相对论在一定范围内弥补了牛顿力学的局限性。关于牛顿力学，下列说法正确的是（）A.牛顿进行了著名的“月—地检验”但没有测出引力常量B.牛顿力学取得了巨大成就，适用于一切领域C.两物体间的万有引力总是质量更大的物体受到的万有引力大D.牛顿认为惯性是物体的固有属性，速度大的物体惯性大【答案】A【解析】【详解】A．牛顿进行了著名的“月—地检验”，卡文迪什测得了引力常量，故A正确；B．牛顿力学适用于宏观、低速的物体，故B错误；C．两物体间的万有引力是相互作用力，总是大小相等，故C错误；D．牛顿认为惯性是物体的固有属性，物体的惯性只与物体的质量有关，与速度无关，故D错误。故选A。3.下列关于运动的说法中正确的是（）A.曲线运动速度大小一定发生变化B.平抛运动相同时间内速度变化量一定相同C.分运动是直线运动，则合运动必是直线运动D.物体做圆周运动时，相等时间内通过的弧长一定相等【答案】B【解析】【详解】A．曲线运动速度大小可能不变，比如匀速圆周运动，故A错误；B．平抛运动的加速度为恒定的重力加速度，则相同时间内速度变化量一定相同，故B正确；C．分运动是直线运动，合运动可以是曲线运动，比如平抛运动，故C错误；D．物体做匀速圆周运动时，相等时间内通过的弧长相等，做变速圆周运动时，相等时间内通过的弧长不相等，故D错误。故选B。4.如图所示，河水沿轨迹ABCD运动，图中画出了河水在A、B、C、D处的速度v的方向与所受合力F的方向，其中可能正确的是（）A.A位置 B.B位置 C.C位置 D.D位置【答案】B【解析】【详解】A．当F＝0时，质点将做直线运动。故A错误；BCD．曲线上点的速度方向为该点的切线方向，轨迹向合力的方向一侧弯曲。故B正确；CD错误。故选B。5.如图所示，在高出地面H的A点将质量为m的小球向上抛出，初速度为，上升一段距离h后落回地面，以抛出点为零势能面，则下列说法中正确的是（）A.小球在A点时，重力势能为mgHB.小球落回地面时，重力势能为mgHC.整个运动过程，重力势能的变化量为D.整个运动过程，动能的变化量为【答案】C【解析】【详解】A．以抛出点为零势能面，小球在A点时，重力势能为零，故A错误；B．小球落回地面时，重力势能为故B错误；C．整个运动过程，重力势能的变化量为故C正确；D．根据动能定理，整个运动过程，动能的变化量为故D错误。故选C。6.华为Mate60搭载我国自主研发的麒麟9000s芯片，该最大的亮点就是可以连接天通一号01星实现卫星通信。天通一号01星是地球同步静止卫星，另外已知我国的“天宫”号空间站运行周期约为90分钟，“天宫”号空间站和天通一号01星的运动均可看作绕地球做匀速圆周运动，“天宫”号空间站和天通一号01星均可视为质点，忽略地球自转对重力大小的影响，则下列说法正确的是（）A.天通一号01星运行的线速度大于“天宫”号空间站运行的线速度B.天通一号01星运行的向心加速度大于“天宫”号空间站运行的向心加速度C.“天宫”号空间站中的宇航员由于受到离心力而处于漂浮状态D.“天宫”号空间站运行的角速度大于地球自转的角速度【答案】D【解析】【详解】ABD．根据万有引力提供向心力可得，，由于“天宫”号空间站运行周期为90分钟，而天通一号01星运行周期为24h，则即天通一号01星运行的轨道半径大于“天宫”号空间站运行的轨道半径，故天通一号01星运行的线速度小于“天宫”号空间站运行的线速度；天通一号01星运行的向心加速度小于“天宫”号空间站运行的向心加速度；“天宫”号空间站运行的角速度大于地球自转的角速度，故AB错误，D正确；C．“天宫”号空间站中的宇航员由于受到地球引力刚好提供向心力而处于漂浮状态，故C错误。故选D。7.在一次紧急救灾行动中，一架飞机在空中沿水平方向向左做匀减速直线运动，过程中连续（相等时间间隔）释放沙袋。若不计空气阻力，则在一段时间后下列各图中能反映空中沙袋排列关系的是（）A. B. C. D.【答案】A【解析】【详解】以某个沙袋抛出点为坐标原点O，初速度方向为x轴，竖直向下为y轴，设该沙袋抛出瞬间水平方向速度为，经时间t位置坐标为P（x，y）。根据平抛运动公式有设此时飞机坐标为Q（x1，y1），飞机向左做匀减速直线运动，则如图则不变，则说明沙袋相对飞机的运动方向不变。故选A。8.奥陌陌是人类发现的第一个来自太阳系之外的星际物体。它于2017年被观测到。由于其飞行轨迹几乎垂直于太阳系中行星的轨道平面，天文学家们很快就确定它来自太阳系之外。奥陌陌的飞行轨迹如图所示，其中N点是奥陌陌飞行轨迹中距离太阳最近的点，P点为地球绕太阳运行轨道上的一点，且N点离太阳的距离比P点离太阳的距离更近。若在太阳系内只考虑太阳引力作用，则下列说法正确的是（）A.奥陌陌从Q点飞向N点的过程中，动能逐渐增大B.在相等时间内，奥陌陌、地球与太阳中心的连线扫过的面积一定相等C.奥陌陌在N点的速度可能小于第三宇宙速度16.7km/sD.奥陌陌在N点的加速度不一定大于地球在P点的加速度【答案】A【解析】【详解】A．奥陌陌从Q点飞向N点的过程中，万有引力做正功，动能逐渐增大，故A正确；B．根据开普勒第二定律可知，在同一个轨道上，在相等的时间内行星与太阳的连线扫过的面积相等，故B错误；C．奥陌陌是人类发现的第一个来自太阳系之外的星际物体，故奥陌陌在N点的速度必须等于或大于第三宇宙速度16.7km/s，故C错误；D．根据牛顿第二定律有解得其中M为太阳的质量，r为天体离太阳的距离，可知，奥陌陌在N点的加速度大于地球在P点的加速度，故D错误。故选A。9.“移动靶射击”是模仿猎取走兽的射击竞赛项目，射手用步枪向移动的野兽靶进行射击。移动靶做快速的横方向移动，射手站在移动靶前方不移动。图乙为简化的比赛现场图，设移动靶移动的速度为，射手射出的子弹的速度为，移动靶离射手的最近距离为d，要想在最短的时间内射中目标，则（）A.子弹射中目标的最短时间为B.子弹射中目标的最短时间为C.射击时，枪口离目标的距离为D.射击时，枪口离目标的距离为【答案】C【解析】【详解】AB．子弹射中目标的最短时间为选项AB错误；CD．射击时，枪口离目标的距离为选项C正确，D错误。故选C。10.如图所示，水平地面上固定有一个斜面，斜面上有B、C两点，D为地面上的点，AB的水平距离等于BC的水平距离等于CD，若从斜面顶端向右平抛一个小球（可视为质点），当初速度为时，小球恰好落到斜面底端C，现用不同的初速度v从该斜面顶端向右平抛这个小球，则以下说法正确的是（）A.小球落在B点和小球落在C点瞬时速度的方向不相同B.小球落在C点和小球落在D点动能相同C.小球从A到B与小球从A到D的重力做功之比为1∶4D.若以初速度斜抛小球，所有落在地面上小球的末速度大小相同【答案】D【解析】【详解】A．依题意，小球做平抛运动，根据平抛运动推论可知小球落在B点和小球落在C点位移与水平方向夹角相同，则它们的瞬时速度的方向也相同。故A错误；B．根据可知小球落在C点和小球落在D点下落高度相同，飞行时间相同，由可知它们的初速度不同，根据易知小球落在C点和小球落在D点动能不相同。故B错误；C．由几何关系，可知由可知小球从A到B与小球从A到D的重力做功之比为1∶2。故C错误；D．若以初速度斜抛小球，根据解得可知所有落在地面上的小球的末速度大小相同。故D正确。故选D。11.如图所示，正方体框架的底面处于水平地面上。从顶点A沿不同方向水平抛出相同的小球（可视为质点），不计空气阻力。关于小球的运动，下列说法正确的是（）A.落点在棱上的小球，落在点时平抛的初动能最大B.落点在点的小球，运动时间是落点在中点的小球的2倍C.落点在三角形内的小球，平抛初速度的最小值与最大值之比是1∶2D.落点在面内的小球，落地时重力的瞬时功率均不相同【答案】C【解析】【详解】A．根据可得落点在棱上的小球，落在点时竖直位移最大，则小球落在点时，运动时间最长，设正方向棱长为l，根据可知小球落在点时平拋的初速度最小，初动能最小，故A错误；B．根据落点在点的小球，运动时间是落点在中点的小球的倍，故B错误；C．落点在三角形内的小球运动时间相等，最大的水平位移为，最小水平位移为，最小水平位移与最大水平位移之比为，则平抛初速度的最小值与最大值之比是，故C正确；D．落点在面内的小球，竖直方向有竖直速度均为落地时重力的瞬时功率为落点在面内的小球，落地时重力的瞬时功率相同，故D错误。故选C。12.随着科技的发展，无人机越来越多的走进人们的生活。如图是一架无人机正在对一只趴在地上不动的小刺猬进行拍摄。无人机从水平地面上由静止开始升空，此后立即在刺猬的上空以刺猬所在竖直线为中轴线，在水平面内做半径的匀速圆周运动。已知无人机的质量为，飞行的角速度大小为，其圆轨道中心距小刺猬高度为，小刺猬和无人机均可看作质点，不计空气阻力，重力加速度g取10m/s2，下列说法正确的是（）A.空气对无人机的作用力方向竖直向上B.空气对无人机的作用力大小为20NC.当无人机运动到B点时，突然从无人机上掉落一个小物体，小物体落地时距离小刺猬mD.无人机从静止到做匀速圆周运动的过程中，无人机做了260J的功【答案】CD【解析】【详解】A．对无人机受力分析，无人机向心力由空气对它的作用力与重力的合力提供，如图所以空气对无人机的作用力方向与竖直向上成角，故A错误；B．因为无人机在水平面内做匀速圆周运动，由牛顿第二定律其中联立解得，空气对无人机的作用力大小为故B错误；C．当无人机运动到B点时，突然从无人机上掉落一个小物体，小物体做平抛运动，则，联立可得作出物体下落过程中的俯视图，如图所示则小物体落地时距离小刺猬为故C正确；D．无人机从静止到做匀速圆周运动的过程中，由动能定理解得无人机做的功为故D正确。故选CD。13.为了减少环境污染，适应能源结构调整的需要，我国对新能源汽车实行了发放补贴、免征购置税等优惠政策鼓励购买。在某次直线运动性能检测实验中，根据两辆新能源汽车运动过程分别作出甲车速度随时间变化的图像和乙车输出功率随时间变化的图像。甲车0至8s以恒定加速度行驶，8s至28s以额定功率行驶。乙车的速度增大到10m/s后保持额定功率不变，能达到的最大速度为20m/s。两辆汽车的质量均为kg，均由静止开始沿水平直公路行驶，最终匀速运动。假设甲车行驶中所受阻力恒定，乙车行驶中所受阻力恒为车重的0.25倍，重力加速度g取10m/s2。则在此次检测中（）A.乙车的速度为5m/s时，它的加速度大小是7.5m/s2B.甲车额定功率大于乙车额定功率C.若乙车的速度从10m/s增至20m/s所通过的位移为80m，则所用时间将是sD.8s至28s，甲车牵引力做功为J【答案】B【解析】【详解】A．当乙车速度为20m/s时，速度达到最大值，则乙车的速度为5m/s时，由图乙可知，此时功率为额定功率的一半，由牛顿第二定律代入数据解得故A错误；B．当甲车速度达到16m/s时，刚好达到额定功率，可得当甲车达到最大速度30m/s时，牵引力等于阻力，可得联立解得，故甲车额定功率大于乙车额定功率，B正确；C．乙车的速度从10m/s增至20m/s的过程中由动能定理代入数据解得故C错误；D．8s至28s，甲车牵引力做功为D错误。故选B。二、选择题Ⅱ（本题共2小题，每小题3分，共6分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得3分，选对但不选全的得2分，有选错的得0分）14.有关圆周运动的基本模型，下列说法正确的是（）A.如图甲，火车转弯超过规定速度行驶时，内轨和轮缘间会有挤压作用B.如图乙，“水流星”表演中，过最高点时水没有从杯中流出，水对杯底压力可以为零C.如图丙，小球竖直面内做圆周运动，过最高点的速度至少等于D.如图丁，A、B两相同小球在同一水平面做圆锥摆运动，则A和B的受到的拉力不一样大【答案】BD【解析】【详解】A．火车转弯超过规定速度行驶时，需要更大的向心力，则外轨和轮缘间会有挤压作用。故A错误；B．在最高点时，当只有重力提供向心力时，杯底对水的支持力为零，由牛顿第三定律得水对杯底压力为零。故B正确；C．轻杆对小球可以提供支持力，则小球能通过最高点的临界速度为0。故C错误；D．对小球受力分析，竖直方向平衡，可得由图可知，两小球在同一水平面做圆锥摆运动过程中，悬线与竖直方向夹角不同，所以A和B的受到的拉力不一样大。故D正确。故选BD。15.在跳高比赛中，运动员跳跃过程可视为斜抛运动，不计空气阻力。下列反映跳跃过程中运动员水平方向位移大小x、竖直方向位移的大小y、动能Ek、重力瞬时功率大小P与时间t之间关系的图像，可能正确的是（）A. B.C. D.【答案】CD【解析】【详解】A．运动员跳跃过程做斜抛运动，水平方向是匀速直线运动，竖直方向是竖直上抛运动，设水平速度为，竖直速度为，所以水平方向位移即x与t成正比，A错误；B．在竖直方向上，竖直位移图像应为开口向下的抛物线，故B错误；C．竖直方向是竖直上抛运动，速度方向的速度为则合速度为动能为化简可得则为开口向上的二次函数，C正确；D．速度的水平分量不变，竖直分量先减小到零，后反向增加，故根据重力的功率随x先均匀减小后均匀增加，D正确。故选CD。非选择题部分三、非选择题（本题5小题，共55分）16.用如图甲所示的装置“探究平抛运动的特点”。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上。钢球沿斜槽轨道M滑下从末端飞出，落在水平放置的倾斜挡板N上。由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。上下调节挡板N，通过多次实验，白纸上将留下一系列痕迹点。（1）以下是实验过程中的一些做法，其中合理的有______A.应选用光滑斜槽轨道，且使其末端保持水平B.硬板应保持竖直，小球采用密度大的钢球C.每次小球需从斜槽任一位置由静止释放D.每次必须等距离的下降挡板，记录钢球位置（2）本实验需要选择合适的点作为坐标原点O，建立直角坐标系，下面4幅图中，原点选择正确的是______。A. B.C. D.（3）在“探究平抛运动水平方向分运动的特点”的实验中，将白纸换成方格纸，每个小方格边长cm。如图乙所示，实验记录了钢球在运动中的A、B、C、D四个点迹，则______（填“>”“=”或“<”），该小球经过C点速度大小为______m/s。（g取10m/s计算结果保留三位有效数字）【答案】（1）B（2）C（3）①.>②.1.25【解析】【小问1详解】AC．为使小球做平抛运动的初速度大小相等，方向水平，每次钢球需从斜槽同一位置由静止释放，斜槽轨道不必须光滑，轨道末端需保持水平，故AC错误；B．平抛运动的轨迹位于竖直方向，因此硬板应保持竖直，为减小阻力的影响，应采用密度大的钢球，故B正确；D．实验中只需要多记录几个小球的位置，作出轨迹，并不需要每次必须等距离的下降挡板，记录钢球位置，故D错误。故选B。【小问2详解】小球平抛运动的抛出点位置应选择在斜槽末端上方的球心位置。故选C。【小问3详解】[1]平抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动与竖直方向的自由落体运动，由图可知AB水平位移大于BC水平位移，根据可知[2]由图可知AC水平位移与CD水平位移相等，则AC的时间与CD时间相等，设为，则水平方向有竖直方向，根据匀变速直线运动的推论有解得，根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于该过程平均速度，过C点时竖直方向速度该小球做经过C点速度17.用如图甲所示的实验装置探究影响向心力大小的因素。已知长槽上的挡板B到转轴的距离是挡板A的2倍，长槽上的挡板A和短槽上的挡板C到各自转轴的距离相等，转动手柄使长槽和短槽分别随塔轮匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动。挡板对球的支持力提供了向心力，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，根据标尺上的等分格可以粗略估算出两个球所受向心力的比值。（1）在探究向心力与质量的关系时，如图甲，选用转速比1∶1挡位，两个不同质量的小球分别放在挡板C和挡板______处。（选填“A”、“B”）（2）在探究向心力与角速度的关系时，实验情境如图乙所示，根据实验数据做出的图像如图丙，则横坐标x代表的物理量是______；如果直线的斜率为k，且小球的轨道半径r已知，则可得小球的质量为______。【答案】（1）A（2）①.②.【解析】【小问1详解】探究向心力和角速度的关系时，利用控制变量法，根据可知控制质量相同和半径相同，所以将质量相同的小球分别放在挡板C和挡板A处。【小问2详解】[1]由前面得出的向心力与角速度关系式，结合丙图可知，横坐标x代表的物理量是。[2]如果直线的斜率为k，且小球的轨道半径r已知，则有解得18.2023年12月15日我国在文昌航天发射场使用长征五号遥六运载火箭，成功将遥感四十一号卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，该星是高轨光学遥感卫星。已知遥感四十一号卫星在距地面高度为h的轨道做圆周运动，地球的半径为R，自转周期为，地球表面的重力加速度为g，引力常量为G，忽略地球自转的影响，求：（1）遥感四十一号卫星绕地球做圆周运动的向心加速度；（2）遥感四十一号卫星运行周期；【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）根据题意，由牛顿第二定律有根据万有引力与重力的关系联立解得（2）根据万有引力提供向心力解得遥感四十一号卫星运行的周期为19.“跳一跳”小游戏模拟了斜抛运动．玩家通过按压屏幕时间的长短控制棋子跳动的水平距离。某次游戏中，棋子从正方体平台上表面中心跳向正方体平台B，初速度方向在过平台A、B中心的竖直面内。平台的边长和平台间距离均为，空气阻力不计，棋子的大小忽略不计，重力加速度为，（斜抛运动的轨迹关于通过最高点的竖直线对称）。（1）若某次游戏中棋子上升的最大高度为，求棋子从最高点落到平台B上表面中心的时间；（2）求（1）情形下，棋子落到平台B上表面中心速度与水平方向夹角的正切值；（3）保持棋子初速度与水平方向夹角不变，为使棋子能落在平台B上，求棋子初速度大小的取值范围。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【分析】【详解】（1）棋子从最高点落到平台B上表面中心可视为平抛运动，则运动的时间（2）棋子从最高点落到平台B上表面中心时的竖直速度水平速度速度与水平方向夹角的正切值（3）若棋子落到平台B的左边缘，则解得若棋子落到平台B的右边缘，则解得则初速度的范围20.如图所示，管道ABCDE竖直放置，ABCD段内壁光滑，其圆形轨道部分半径，管道左侧A处放有弹射装置，被弹出的物块可平滑进入管道，管道右端出口D恰好水平，且与圆心等高。直管DE内壁粗糙，动摩擦因数为，长度为，出口E的右侧平滑串接内壁光滑且半径为的半圆形细圆管道EPF，圆管轨道DEPF固定在水平桌面上，该圆管轨道的F端与一竖直面内半径为的光滑圆弧轨道平滑串接。质量为的滑块甲通过弹射装置获得初动能，弹簧的弹性势能与压缩量的平方成正比。当弹射器中的弹簧压缩量为d时，滑块甲到达与圆心等高的C处时刚好对管壁无挤压。所有管道内径远小于圆形轨道半径，滑块大小略小于管的内径，滑块视为质点，空气阻力忽略不计，。（1）求弹射器释放的弹性势能和滑块经过B点时对管道的压力F；（2）当弹射器中的弹簧压缩量为2d时，求滑块甲经过P点时，管道对滑块的作用力大小；（3）将滑块甲从GF圆弧轨道上某个位置静止释放，释放位置与圆心的连线跟竖直方向夹角为θ，滑块甲能运动到A点，求最小夹角θ的余弦值。【答案】（1）N，方向竖直向下；（2）；（3）【解析】【详解】（1）根据题意可知，从释放到