四川省成都东部新区养马高级名校2023-2024学年高一下学期期中考试物理试题（含答案）

四川省成都东部新区养马高级名校2023-2024学年高一下学期期中考试物理试题姓名：__________班级：__________考号：__________题号一二三四总分评分一、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意）1．关于功的概念，下列说法正确的是（）A．功是标量，但有正负，功的正负表大小B．滑动摩擦力既可能做正功，也可能做负功C．一对相互作用力做功之和一定为零D．合外力做功为零，则物体一定做匀速直线运动2．为了探测引力波，“天琴计划”预计发射地球卫星P，其轨道半径约为地球半径的16倍；另一地球卫星Q的轨道半径约为地球半径的4倍。P与Q的周期之比约为（）A．2：1 B．4：1 C．8：1 D．16：13．如图，一光滑大圆环固定在桌面上，环面位于竖直平面内，在大圆环上套着一个小环，小环由大圆环的最高点从静止开始下滑，在小环下滑的过程中，大圆环对它的作用力（）A．一直不做功 B．一直做正功C．始终指向大圆环圆心 D．始终背离大圆环圆心4．假设摩托艇受到的阻力的大小正比于它的速率。如果摩托艇发动机的输出功率变为原来的2倍，则摩托艇的最大速率变为原来的（）A．4倍 B．2倍 C．3倍 D．2倍5．一质量为m的汽车原来在平直路面上以速度v匀速行驶，发动机的输出功率为P，从某时刻开始，司机突然加大油门将汽车发动机的输出功率提升至某个值并保持不变，结果汽车在速度到达2v之后又开始匀速行驶，若汽车行驶过程所受路面阻力保持不变，不计空气阻力，下列说法正确的是（）A．汽车加速过程的平均速度为3B．汽车加速过程的最大加速度为PC．汽车速度从v增大到2v过程做匀加速运动D．汽车速度增大时发动机产生的牵引力随之不断减小6．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，一圆锥摆，若增加绳长，增大θ，而保持圆锥的高度不变，则圆锥摆的角速度也跟着增大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，则小球在A位置处所受筒壁的支持力大于B位置处的支持力D．如图d，火车转弯若超过规定速度行驶时，外轨对火车轮缘会有挤压作用7．如图所示，一辆汽车以18m/s的速度匀速经过一段水平弯道，汽车轮胎与路面间的动摩擦因数为0.6，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，汽车可视为质点，重力加速度=10m/sA．不小于54m B．不大于54m C．不小于30m D．不大于30m8．如图甲，质量m=10kg的物体静止在水平地面上，在水平推力F作用下开始运动，水平推力（F）随位移（x）变化的图像如图乙。已知物体与地面间的动摩擦因数μ=0.5，取重力加速度大小A．在0～10m的过程中，推力F对物体所做的功为1000JB．在0～10m的过程中，滑动摩擦力对物体所做的功为500JC．物体的位移x=5m时，其速度大小为5m/sD．物体的位移x=10m时，其速度大小为10m/s二、多项选择题（本题共6小题，每小题4分，共24分，每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有错的得0分）9．质量为m的汽车在平直公路上从静止开始以加速度a做匀加速直线运动，发动机的牵引力恒为F，受到的阻力恒为f，则当汽车的速度为v时，汽车受到合力的功率为（）A．(F−f)v B．mav C．fv10．甲、乙两个质量相同的物体，用大小相等的力F分别拉它们在水平面上从静止开始运动相同的距离s。如图所示，甲在光滑面上，乙在粗糙面上，则下列关于力F对甲、乙两物体做的功和甲、乙两物体获得的动能的说法中正确的是（）A．力F对甲物体做功多B．力F对甲、乙两个物体做的功一样多C．甲物体获得的动能比乙大D．甲、乙两个物体获得的动能相同11．2020年6月23日上午，北斗三号全球卫星导航系统的“收官之星”成功发射，标志着北斗三号全球卫星导航系统全球星座组网部署最后一步完成，中国北斗将点亮世界卫星导航的天空。“收官之星”最后静止在地面上空（与地面保持相对静止），该卫星距地面的高度为h。已知地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g，万有引力常量为G，由此可知（）A．“收官之星”运动的周期为2πB．“收官之星”运动的轨道一定与赤道共面C．“收官之星”运动的加速度为gRD．地球的平均密度为3g12．一质量为1kg的物体置于升降机的水平地板上，t=0时刻升降机由静止沿竖直方向运动。取竖直向下的方向为正，其加速度a随时间t变化的图像如图，g=10 m/A．在0～2s内，升降机对物体做功48JB．在2～6s内，升降机对物体做功－160JC．第7s末，重力对物体做功的瞬时功率为20WD．在0～8s内，重力对物体做功平均功率为20W13．质量为m的汽车，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f，汽车速度能够达到的最大值为v，那么当汽车的速度为v4A．汽车的牵引力大小为4f B．汽车的牵引力大小为fC．汽车的瞬时加速度大小为3fm D．汽车的瞬时加速度大小为14．如图所示，质量均为m的A、B两物块用长为3r的细线相连后，放置在水平台面上，A、B到转轴的距离分别为2r和r，A、B均可看成质点。现使A、B在水平台面上随转台一起做匀速圆周运动，物块和水平面间的动摩擦因数为μ，假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，下列说法正确的是（）A．ω≤μgB．当ω=μgC．A，B物块相对转台静止时，细线的最大拉力为2μmgD．当ω=2μg三、实验题：（本题共2小题，共16分）15．如图所示，图甲为“向心力演示器验证向心力公式”的实验示意图，图乙为俯视图。图中A、B槽分别与a、b轮同轴固定，且a、b轮半径相同。当a、b两轮在皮带的传动下匀速转动。（1）两槽转动的角速度ωAω（2）现有两质量相同的钢球，①球放在A槽的边缘，②球放在B槽的边缘，它们到各自转轴的距离之比为2：1。则钢球①、②的线速度之比为；受到的向心力之比为16．用如图所示装置研究合外力做功与物体动能变化关系，现有如下器材∶打点计时器、学生电源、导线、复写纸、纸带、小木块、细砂、垫块。要完成该项实验，则：（1）除上述器材外，还需要的实验器材有、。（2）当滑块连接上纸带，不挂砂桶滑块处于静止状态。为了把挂上小砂桶后绳中拉力当成滑块所受的合外力，这时应做的步骤是：。（3）实验测得滑块质量为0.1kg，所受拉力为0.1N，打点计时器打出纸带如下图所示，相邻计数点间时间间隔为0.1s，则从O到B过程中拉力对滑块做功为J，滑块动能增量为J。（保留3位有效数字）四、计算题（本题共3小题，共36分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值运算的题，答案中必须明确写出数值和单位）17．在距离地面5m处将一个质量为1kg的小球以10m/s的速度水平抛出，若g=10m/s2求∶（1）小球在空中的飞行时间是多少？（2）水平飞行的距离是多少米？（3）小球落地时的速度？18．如图，光滑水平轨道AB与竖直面内的半圆形光滑轨道BCD相连，半圆形轨道的BD连线与AB垂直，半圆形的半径为R=0.90m。质量为m=1.0kg的小滑块在恒定外力F=20N作用下从水平轨道上的A点由静止开始向右运动到达水平轨道的末端B点时撤去外力，已知AB间的距离为x=1.8m，滑块经过（1）求物体在AB段运动时外力做功的大小；（2）求物体在D点的速度大小；（3）求小物块在D点时对圆弧面的压力大小；（4）求小物块从D点抛出后在水平地面的落点与B的距离。19．2022年2月16日，我国运动员齐广璞在北京冬奥会男子自由滑雪空中技巧赛上获得冠军，图甲为比赛大跳台的场景。现将部分赛道简化，如图乙所示，若运动员从雪道上的A点由静止滑下后沿切线从B点进入半径R=15m的竖直冰面圆弧轨道BDC，从轨道上的C点飞出。AB之间的竖直高度h=27m，OB与OC互相垂直，∠BOD=37°。运动员和装备的总质量m=60kg且视为质点，摩擦和空气阻力不计。取重力加速度g=10m/（1）在轨道最低点D时，运动员对轨道的压力大小；（2）运动员滑至C点的速度大小；（3）运动员滑离C点后在空中飞行过程中距D点的最大高度。

答案解析部分1．【答案】B【解析】【解答】A.功是标量，只有大小没有方向，但有正负，功的正负不表示大小，正功表示动力对物体做功，负功表示阻力对物体做功，A不符合题意；

B.因为滑动摩擦力既可以做动力，也可以做阻力，所以滑动摩擦力既可以做正功，也可以做负功，B符合题意；

C.一对相互作用力一定大小相反，方向相反，但相互作用的物体运动位移的大小不一定相等，所以做功之和不一定为零，C不符合题意；

D.由公式的公式

W=Fxcosθ

可知，合外力做功为零，可能是合力为零，也可能是力的方向上没有位移，所以物体不一定做匀速直线运动，D不符合题意；

故答案为：B。

【分析】功是标量，只有大小没有方向，但是功有正负，功的大小可以由2．【答案】C【解析】【解答】设地球半径为R，根据题述，地球卫星P的轨道半径为RP=16R，地球卫星Q的轨道半径为RQ=4R，根据开普勒定律，TP2TQ2=RP3RQ3=64，所以故答案为：C【分析】利用开普勒第二定律解答或根据万有引力提供向心力GMmr3．【答案】A【解析】【解答】解：AB、大圆环是光滑的，则小环和大环之间没有摩擦力；大环对小环的支持力总是垂直于小环的速度方向，所以大环对小环没有做功，A符合题意，B不符合题意；CD、小环在刚刚开始运动时，在大环的接近顶部运动时，大环对小环的支持力背离大环圆心，小环运动到大环的下半部分时，支持力指向大环的圆心，故CD不符合题意．故答案为：A．【分析】大圆环是光滑的，则小环和大环之间没有摩擦力；大环对小环的支持力总是垂直于小环的速度方向，所以大环对小环没有做功。4．【答案】D【解析】【解答】设f=kv，当阻力等于牵引力时，速度最大，输出功率变化前，有P=Fv=fv=kv=kv-v-kv2，变化后有2P=F'v'=kv'-v'=kv'2，联立解得v'=2v，D正确。【分析】本题考查功率的计算问题，意在考查考生的简单推理能力。本题的关键是知道当阻力等于牵引力时，速度最大，然后根据公式P=Fv计算。5．【答案】B,D【解析】【解答】ACD.由汽车在加大油门后做匀加速运动，速度由v增大至2v，则加速过程中的平均速度

v=v+2v2=3v2

但汽车在加速过程中，由

P=Fv

可知，汽车受到的牵引力减小，汽车的加速度

a=F-fm

减小，所以汽车做的是加速度减小的加速运动，故平均速度不等于32v，AC不符合题意，D符合题意；

B.设汽车所受的阻力为f，则开始时P=fv，加大油门后，汽车在速度到达2v之后又开始匀速行驶有

P1=f·2v

则6．【答案】D【解析】【解答】A.汽车通过拱桥最高点时重力与桥面给的支持力的合力提供向心力mg-F=mV2R，mg>F，故处于失重状态，故A错误；

B.设摆长为L，重力与绳子的拉力的合力提供向心力：F=mgtanθ=mω2r；r=Lsinθ，解得ω=gh，而高度不变，故角速度不变，故B错误；

C.对两球受力分析可知，受力情况相同，设侧面与竖直方向的夹角为α，则侧面对小球的弹力F=mgsinα7．【答案】A【解析】【解答】汽车经过弯路时静摩擦力提供向心力，当静摩擦力达到最大静摩擦力时，向心力最大，由向心力公式

F=mv2R

可知，此时弯道半径最小，有

μmg=mv2Rmin

代入数据解得

8．【答案】C【解析】【解答】A.根据F-x图像与坐标轴所围的面积表示F的功，可得在0～10m的过程中，推力F对物体所做的功为

WF==12×100×10J=500J

A不符合题意；

B.在0～10m的过程中，滑动摩擦力与物体的位移方向相反，所以滑动摩擦力对物体所做的功为

WF=-μmgx=-500J

B不符合题意；

D.对物体在0～10m的运动过程，根据动能定理有

WF-μmgx=12mv2

解得物体的位移9．【答案】A,B【解析】【解答】对汽车受到的合力

F合=F-f=ma

所以根据功率的公式

P=Fv

可得，汽车受到合力的功率为

P=F合v=(F-f)v=mav

10．【答案】B,C【解析】【解答】AB.由

W=Fs

知，拉力的大小相同，物体的位移也相同，所以拉力对两物体做的功一样多，A不符合题意，B符合题意；

CD.对物体向前滑动s的过程，由动能定理可得，在光滑水平面上有

Fs=Ek光滑

在粗糙水平面上有

Fs-fs=Ek粗糙11．【答案】B,D【解析】【解答】A.根据万有引力提供向心力可得

GMm(R+h)2=m(R+h)4π2T2

根据万有引力等于重力可得

GMmR2=mg

解得“收官之星”运动的周期为

T=2π(R+h)3gR2

A不符合题意；

B.同步卫星的轨道与赤道共面，由题意可知，“收官之星”是同步卫星，所以运动的轨道一定与赤道共面，B符合题意；

C.由牛顿第二定律可得

GMm(R+h)2=ma12．【答案】B,C【解析】【解答】A.因为向下为正方向，所以由图像可以看出，在0~2s内，物体竖直向下做匀加速运动，升降机对物体的作用力方向竖直向上，与物体的位移方向相反，故升降机对物体做负功，A不符合题意；

B.2s末，物体速度为

v=at02=4m/s

在2～6s内物体加速度为0，做匀速直线运动，升降机对物体支持力

F=mg

位移为

x26=vt26=16m

故升降机对物体做功

W=-Fx26=-mgx26=-160J

B符合题意；

C.第7s末，物体速度为

v7=v-at67=2m/13．【答案】A,C【解析】【解答】AB.当汽车以最大速度行驶时，牵引力与阻力大小相等，此时有

P=Fv=fv

当汽车的速度为v4时，汽车的牵引力大小为

F1=Pv4=4f

A符合题意，B不符合题意；

CD.由牛顿第二定律得

F1=f=ma

解得汽车的速度为v4时加速度的大小为

a=14．【答案】B,D【解析】【解答】A．当细线拉力未零时，A、B的向心力都由各自静摩擦力提供，不能超过各自受水平台面的最大静摩擦力，对A和B，由牛顿第二定律ff联立对比可得ω≤A不符合题意；B．当B受的摩擦力为零时，其圆周运动向心力来源于细线的拉力，对A和B，有T+μmg=mT=m解得ω=B符合题意；CD．当A、B物块刚要相对转台滑动时，对A、B分别有TT联立解得Tm=3μmgC不符合题意，D符合题意。故答案为：BD。

【分析】当细线拉力为零时，根据向心力和摩擦力的大小关系得出角速度的表达式；当B受的摩擦力为零时，根据牛顿第二定律合力提供向心力得出角速度的表达式，当A、B物块刚要相对转台滑动时对AB进行受力分析，根据牛顿第二定律得出周期和角速度的表达式。15．【答案】（1）=（2）2：1；2：1【解析】【解答】（1）a、b两轮边缘上的点做的是同缘传动，所以两轮边缘上的点线速度相同，A、B槽分别与a、b轮同轴固定，所以A、B槽与a、b两轮的角速度相同，根据v=ωr可知，a、b轮半径相同，所以A、B两槽转动的角速度相等；

（2）由于A、B两槽转动的角速度相等，有v=ωr可知，钢球①、②的线速度之比为v1：v2=r1：r2=2：1，根据向心力公式F=mω2r，可得钢球16．【答案】（1）毫米刻度尺；天平（2）平衡摩擦力（3）0.0216；0.0211【解析】【解答】（1）进行数据分析时，要通过纸带上的点间距计算滑块的速度，所以需要刻度尺测量距离，因为计算滑块动能时需要知道滑块的质量，所以还需要天平。

（2）为了把挂上小砂桶后绳中拉力当成滑块所受的合外力，这时应做的步骤是平衡摩擦力。

（3）从O到B过程中拉力对滑块做功为

W=FxOB=0.1×0.216J=0.0216J

根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，可得打B点时滑块的速度

v=17．【答案】（1）解：小球做平抛运动，则h=解得小球在空中的飞行时间为t=1s（2）解：小球水平方向做匀速运动，则水平飞行的距离x=（3）解：小球落地时竖直方向的速度为v所以，小球落地时的速度为v=方向与水平方向的夹角为45【解析】【分析】（1）小球在空中做平抛运动，根据