黑龙江省齐齐哈尔市讷河市2023-2024学年高一下学期期中联合考试物理试题（含答案）

黑龙江省齐齐哈尔市讷河市20232024学年高一下学期期中联合考试物理试题姓名：__________班级：__________考号：__________题号一二三四总分评分一、单选题（每题4'，共28分）1．许多科学家在物理学的发展过程中做出了重要贡献，下列说法正确的是（）A．牛顿通过“月—地”检验验证了重力与地球对月球的引力是同一性质的力B．在牛顿万有引力定律的指导下，开普勒发现了开普勒三大定律C．在不同星球上，万有引力常量G的数值不一样D．牛顿用实验的方法测定了引力常量的值，被称为“测出地球质量的人”2．如图所示，工人利用滑轮组将重物缓慢提起，下列说法正确的是（）A．工人受到的重力和支持力是一对平衡力B．工人对绳的拉力大于绳对工人的拉力C．重物缓慢拉起过程，绳子拉力不变D．重物缓慢拉起过程，人受到的支持力变小3．有关圆周运动的基本模型，下列说法正确的是（）A．如图a，汽车通过拱桥的最高点处于超重状态B．如图b所示是一圆锥摆，增大θ，若保持圆锥的高不变，则圆锥摆的角速度不变C．如图c，同一小球在光滑而固定的圆锥筒内的A、B位置先后分别做匀速圆周运动，则在A、B两位置小球的运动周期相等D．如图d，火车转弯超过规定速度行驶时，内侧轨道对火车轮缘会有侧向挤压作用4．图甲为电影《封神第一部：朝歌风云》中攻打冀州时用到的一种投石装置工作时候的场景，展现了我国古代人民的智慧，图乙为投石装置的简化模型。在一次投石过程中，将一可视为质点的石块放在与转轴O相距L=5m的长臂末端网袋中，众人共同用力快速向下拉动短臂，使石块在长臂转到竖直位置时被水平抛出，刚好砸在正前方30m处与O点等高的城门上。不计空气阻力，g取10m/s2，下列说法正确的是（）A．石块被抛出后在空中运动时间为1.2sB．石块抛出时的速度大小为15m/sC．石块被抛出前的瞬间机械臂转动的角速度为5rad/sD．石块砸在城门上的瞬间速度大小为10105．2021年6月17日，神舟十二号载人飞船与天和核心舱完成对接，航天员聂海胜、刘伯明、汤洪波进入天和核心舱，标志着中国人首次进入了自己的空间站。对接过程的示意图如图所示，天和核心舱处于半径为r2的圆轨道Ⅲ；神舟十二号飞船处于半径为r1的圆轨道Ⅰ，运行周期为T1，通过变轨操作后，沿椭圆轨道Ⅱ运动到B点与天和核心舱对接。则下列说法正确的是（）A．神舟十二号飞船需要减速才能由轨道Ⅰ进入轨道ⅡB．神舟十二号飞船沿轨道Ⅰ运行的周期大于天和核心舱沿轨道Ⅲ运行的周期C．神舟十二号飞船沿轨道Ⅱ运行的周期为TD．正常运行时，神舟十二号飞船在轨道Ⅱ上经过B点的加速度大于在轨道Ⅲ上经过B点的加速度6．如图甲，小球用不可伸长的轻绳连接绕定点O在竖直面内做圆周运动，小球经过最高点的速度大小为v，此时绳子拉力大小为FT，拉力FT与速度的平方v2的关系如图乙所示，图像中的数据a和bA．数据a与小球的质量有关B．数据b与小球的质量无关C．比值baD．利用数据a、b和g不能够求出小球的质量和圆周轨道半径7．在某科学报告中指出，在距离我们大约1600光年的范围内，存在一个四星系统。假设四星系统离其他恒星较远，通常可忽略其他星体对四星系统的引力作用。假设某种四星系统的形式如图所示，三颗星体位于边长为L的等边三角形的三个顶点上，并沿外接于等边三角形的圆形轨道运行，而第四颗星体刚好位于三角形的中心不动。设每颗星体的质量均为m，引力常量为G，则（）A．位于等边三角形三个顶点上的每颗星体做圆周运动的向心加速度大小与m无关B．位于等边三角形三个顶点上的每颗星体做圆周运动的线速度大小为(C．若四颗星体的质量m均不变，距离L均变为2L，则周期变为原来的2倍D．若距离L不变，四颗星体的质量m均变为2m，则角速度变为原来的2倍二、多选题（每题6′，共18分）8．以相同的初速率，不同的抛射角同时抛出三个小球，A、B、C三球在空中的运动轨迹如图所示，下列说法正确的是（）A．A、B、C三球在运动过程中，加速度都相同B．B球的射程最远，所以最迟落地C．A球的射高最大，所以最迟落地D．A、C两球的射程相等，两球的抛射角互为余角，即θA＋θC＝π9．如图所示，两个可视为质点的、相同的木块A和B放在转盘上且木块A、B与转盘中心在同一条直线上，两木块用长为L的细绳连接，木块与转盘的最大静摩擦力均为各自重力的k倍，A放在距离转轴L处，整个装置能绕通过转盘中心的转轴O1A．当ω>kgB．当ω>2kgC．当ω在ω>2kgD．当ω在kg2L10．如图甲所示，A、B两颗卫星在同一平面内围绕中心天体做匀速圆周运动，且绕行方向相同，t=0时刻A、B两颗卫星相距最近，图乙是两颗卫星的间距Δr随时间t的变化图像。已知卫星A的周期TAA．B卫星的周期TB．A卫星的轨道半径是B卫星轨道半径的1C．A卫星的向心加速度是B卫星的4倍D．A、B两颗卫星的轨道半径在单位时间内扫过的面积之比为1三、实验题（共14'）11．某探究小组用如图所示的向心力演示器探究向心力大小的表达式。已知小球在挡板A、B、C处做圆周运动的轨迹半径之比为1:（1）在该实验中，主要利用了____来探究向心力与质量、半径、角速度之间的关系；A．理想实验法 B．微元法 C．控制变量法 D．等效替代法（2）探究向心力与角速度之间的关系时，应选择半径（填“相同”或“不同”）的两个塔轮；同时应将质量相同的小球分别放在处；A.挡板A与挡板BB.挡板A与挡板CC.挡板B与挡板C（3）探究向心力与角速度之间的关系时，若图中标尺上红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值为1:A．1:9 B．1:3 C．12．在探究平抛运动规律的实验中：（1）在做“研究平抛运动”的实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法画小球做平抛运动的轨迹。关于该实验下列说法正确的是____。A．斜槽轨道必须光滑B．斜槽轨道末端要保持水平C．挡板的高度需要等间距变化D．每次应该从斜槽上相同的位置无初速度释放小球E．为确保小球每次能落进挡板，可调节底座螺丝使木板后仰，小球即可沿板面滚入挡板（2）实验得到平抛小球的运动轨迹，在轨迹上取一些点，以平抛起点О为坐标原点，测量它们的水平坐标x和竖直坐标y，图2中y−xA． B．C． D．（3）某同学在做“研究平抛运动”的实验中，忘记记下小球抛出点的位置O。如图所示，A为小球运动一段时间后的位置。以A为坐标原点，沿水平向右为x轴，竖直向下为y轴建立坐标系，g取10m/s2，根据图像，可知小球的初速度为m/s，小球抛出点的位置О的坐标为。四、解答题13．长L=0.5m、质量可忽略的硬杆，其一端固定于O点，另一端连有质量m=2kg的小球，它绕O点做竖直平面内的圆周运动，当通过最高点时，如图所示，求下列情况下杆对小球的作用力（计算出大小，并说明是拉力还是支持力）．（1）当v=1m/s时；（2）当v=4m/s时．14．2022年4月16日，神舟十三号载人飞船成功返回。我国空间站关键技术完成验证，进入建造阶段。畅想未来，假如宇航员乘坐宇宙飞船到达某行星，在该行星“北极”距地面h处由静止释放一个小球（引力视为恒力，阻力可忽略），经过时间t落到地面。已知该行星半径为R，自转周期为T，引力常量为G，已知半径为R的球体体积V=4（1）该行星的第一宇宙速度v；（2）该行星的平均密度ρ；（3）如果该行星有一颗同步卫星，其距行星表面的高度H为多少？15．质量m=1kg的小物块在长为L=0.5m的细绳作用下，恰能在竖直平面内做圆周运动，细绳能承受的最大拉力Tmax=42N，转轴离地高度（1）小物块经过最高点的速度是多少？（2）若小物块在某次运动到最低点时细绳恰好被拉断，求此时小物块的速度大小以及对应落地时的水平射程x。（3）若小物块落地时恰好落到一块质量为M=1kg的薄木板上（厚度可忽略），且竖直方向速度瞬间变为零，水平速度不变在板上滑行，小物块与薄板之间的摩擦因数为μ=0.

答案解析部分1．【答案】A【解析】【解答】A．牛顿通过“月—地”检验验证了重力与地球对月球的引力是同一性质的力，A正确；

B．开普勒三大定律是开普勒在第谷的观测数据的基础上总结出来的，在1609-1619年之间分别发表，牛顿万有引力定律是牛顿于1687年在《自然哲学的数学原理》发表的，B错误；

C．万有引力常量的一个常数，与星球无关，C错误；

D．万有引力常量是亨利·卡文迪许利用扭秤实验测量出来的，因此亨利·卡文迪许被称为“测出地球质量的人”，D错误。

故答案为：A。

【分析】本题考查物理学史，熟记物理学史上发生的每件事情是解题关键。2．【答案】D【解析】【解答】A．对人受力分析有则有F可知工人受到的重力和支持力不是一对平衡力，A错误；B．工人对绳的拉力和绳对工人的拉力是一对相互作用力，大小相等，方向相反，故B错误；CD．对滑轮做受力分析有则有F则随着重物缓慢拉起过程，θ逐渐增大，则FT逐渐增大，根据F可知人受到的支持力变小，D正确，C错误。故答案为：D。【分析】对工人做受力分析，平衡力大小相等方向相反作用在同一物体，相互作用力作用在不同物体。3．【答案】B【解析】【解答】A．如图a，汽车通过拱桥的最高点时，有向下的加速度，处于失重状态，A错误；B．设圆锥的高为h，由重力与绳子的合力提供向心力可得

mg圆锥摆的半径为

r=h圆锥摆的角速度为

ω=ghC．设圆锥母线与水平方向的夹角为θ，由重力与支持力的合力提供向心力可得

mg周期为

T=4πD．火车以规定速度行驶时，重力和支持力的合力提供向心力，车轮对内、外轨道均无挤压，当火车超过轨道速度行驶时，重力和支持力的合力不足以提供向心力，火车有做离心运动的趋势，外侧轨道对火车轮缘会有侧向挤压作用，D错误。故答案为：B。【分析】火车过拱桥，处于失重状态，过凹形桥是超重状态。对b和c图中情况求出相关物理量的函数关系然后作出判断。火车超过最佳转弯速度，有离心趋势。4．【答案】D【解析】【解答】A．石块被抛出后在空中做平抛运动，竖直方向有L=解得运动时间为t=1sA错误；B．石块抛出时的速度大小为vB错误；C．石块被抛出前的瞬间机械臂转动的角速度为ω=C错误；D．石块砸在城门上的瞬间速度大小为v=D正确。故答案为：D。【分析】石块飞出去后做平抛运动，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动。5．【答案】C【解析】【解答】A、由低轨道进入高轨道，即由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ需要加速做离心运动，故A错误；

B、根据开普勒第三定律，轨道Ⅰ的轨道半径小于轨道Ⅲ的轨道半径，则沿轨道Ⅰ运行的周期小于天和核心舱沿轨道Ⅲ运行的周期，故B错误；

C、根据开普勒第三定律r13T12=r1+r26．【答案】C【解析】【解答】A．当v2=a时，此时绳子的拉力为零，物体的重力提供向心力，则有解得

v2=gr

即

a=grB．当v2=2a时，对物体受力分析，则

mg+b=mv2r

C．根据以上分析可知

ba=D．若F=0，由图知

v2=a

则有

mg+b=mv2r

解得

故答案为：C。【分析】最高到点拉力与重力合力提供向心力，结合牛顿第二定律以及乙图列式求解。7．【答案】B【解析】【解答】A．根据题意可得每颗星轨道半径为r=每颗星受到的万有引力的合力为F=由万有引力提供向心力得F=解得a向心加速度与质量有关，A错误；B．由万有引力提供向心力得F=解得v=则位于等边三角形三个顶点上的每颗星体做圆周运动的线速度大小为

(3+1CD．由万有引力提供向心力得F=解得T=2π若距离L变为原来的2倍，则周期变为原来的22；若每颗星的质量m都变为原来的2倍，则周期变为原来的22倍，即角速度变为原来的故答案为：B。【分析】求出万有引力的合力，合力提供圆周运动向心力，结合牛顿第二定律以及圆周运动各个物理量的关系列式求解。8．【答案】A,C,D【解析】【解答】A．三个小球在运动的过程中，仅受重力，则加速度相同，A正确；B．因为初速率相同，所以C球在竖直方向上初速度最小，则运动的时间最短，A球在竖直方向上的分速度最大，则运动时间最长，B错误；C．A球在竖直方向上初速度最大，则运动时间最长，根据h=可知，射高最大，C正确；D．A球的水平射程xC球的水平射程x两球的初速度大小相等，水平射程相同，则有sin解得θAθD正确。故答案为：ACD。【分析】三个小球做斜抛运动，仅受重力，则加速度相同，每段轨迹可以看成两段平抛运动轨迹组合而成，结合平抛运动规律求解。9．【答案】C,D【解析】【解答】A、B做共轴转动，所以角速度相等，开始角速度较小，两木块都靠静摩擦力提供向心力，根据向心力公式F=m可知，B先到达最大静摩擦力，角速度继续增大，则绳子出现拉力，A的静摩擦力继续增大，当增大到最大静摩擦力时，开始发生相对滑动。

A.由以上分析可知，当B达到最大静摩擦力时，绳子即将产生弹力，此时，对B有kmg=m·2L解得ω=知ω>kg2L时，绳子具有弹力，A不符合题意；kmg-T=mL对B有kmg+T=m·2L解得ω=当ω>2kg3L时，A、B相对于转盘会滑动，B不符合题意；

0<ω<B所受的摩擦力变大，在kg范围内增大时，B所受摩擦力不变，等于最大静摩擦力，当在kg范围内增大时，A所受摩擦力—直增大，CD符合题意。

故答案为：CD。

【分析】先定性分析转盘转动过程中，随着角速度增大，A、B与转盘之间摩擦力和绳上的拉力的变化情况，然后由牛顿第二定律求出绳上即将出现弹力和系统即将发生滑动时的角速度大小，得出在不同的角速度范围，两物体的受力情况。10．【答案】A,B【解析】【解答】A．0∼t2π又T解得TA正确；B．根据开普勒第三定律有r可得rB正确；C．根据向心加速度a=可得aC错误；D．根据v=可得v根据扇形面积公式S=A、B两颗卫星的轨道半径在单位时间内扫过的面积之比为SD错误。故答案为：AB。【分析】相当于卫星追击问题，再次相距最近时，跑得快的卫星比跑得慢的卫星多跑一圈。根据圆周运动相关物理量关系列式求解。11．【答案】（1）C（2）不同；B（3）B【解析】【解答】（1）探究向心力、质量、半径与角速度之间的关系采用的是控制变量法。故答案为：C。（2）探究向心力与角速度之间的关系时，要让两球质量和圆周半径相同而角速度不等，故应选择半径不同两个塔轮；为保证半径相同，应将质量相同的小球分别放在挡板A与挡板C。故答案为：B。（3）两个小球所受的向心力的比值为1：9，根据公式F=m可得角速度之比为1：3。故选B。【分析】（1）过个因素对实验结果产生影响，采用控制变量法。

（2）探究向心力与角速度之间的关系时，只能改变角速度，其他因素保持不变；

（3）利用向心力与角速度关系列式求解。12．【答案】（1）B；D（2）C（3）2；（−20，−5）【解析】【解答】（1）AD．为了保证每次小球抛出时的速度相同，每次应该从斜槽上相同的位置无初速度释放小球，但斜槽轨道不需要光滑，A错误，D正确；B．为了保证小球抛出时的初速度处于水平方向，斜槽轨道末端要保持水平，故B正确；C．挡板的高度不需要等间距变化，故C错误；E．木板应与小球轨迹平面平行，即木板应处于竖直平面内，不可以调节底座螺丝使木板后仰，故E错误。故答案为：BD。（2）根据y=12可得y=可知y−x故答案为：C。（3）由题图可知，A~E五个点中相邻两点的水平距离相等，所以小球在相邻两点间的运动时间相等，均设为T，竖直方向根据Δy=代入数据解得T=0所以小球的初速度为v小球运动到D点时的竖直分速度大小为v则小球运动到C点时的竖直分速度大小为v小球从O运动到C的时间为t=则O点的横坐标为x纵坐标为y则有小球抛出点的位置О的坐标为（−20，−5）。

【分析】（1）考查平抛运动规律实验注意事项；

（2）求解函数关系式，从而求解函数图象；

（3）水平方向匀速直线运动，竖直方向自由落体运动，结合匀变速直线运动的规律求解。13．【答案】（1）解：杆对球没有作用力时vv1由牛顿第