四川省绵阳南山名校2023-2024学年高一下学期期中考试物理试卷（含答案）

四川省绵阳南山名校2023-2024学年高一下学期期中考试物理试卷姓名：__________班级：__________考号：__________题号一二三四总分评分一、单项选择题（本大题8小题，每小题4分，共32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．下列物理学史中说法正确的是（）A．第谷经过多年的观测，总结出了开普勒行星运动定律B．卡文迪许测量出引力常量G，也被称为“第一个称量地球质量”的人C．火星的发现是利用了万有引力定律计算出的轨道发现的D．牛顿发现了万有引力定律，计算出了万有引力常量2．关于功的概念下列说法正确的是（）A．由于功是标量，所以+5J的功大于−8J的功B．若一个力对物体做功为零，则该物体一定处于静止状态C．两物体间的一对滑动摩擦力做功之和一定等于零D．物体所受多个力做功的代数和等于这几个力的合力做的功3．如图所示，拖拉机后轮的半径是前轮半径的两倍，A和B是前轮和后轮边缘上的点，C点是后轮半径一半处的一点，若拖拉机行进时车轮没有打滑，则（）A．两轮转动的转速相等B．两轮转动的周期相等C．A、B、C三点的线速度大小之比为2∶2∶1D．A、B、C三点的向心加速度大小之比为2∶2∶14．如图所示，有两条位于同一竖直平面内的水平轨道，轨道上有两个物体A和B，它们通过一根绕过定滑轮O的不可伸长的轻绳相连接，物体A以速率vA＝10m/s匀速运动，在绳与轨道成30°角时，物体B的速度大小vB为（）A．533m/s B．20m/s C．5．如图所示，A、B、C三个物体放在旋转的水平圆盘面上，物体与盘面间的最大静摩擦力均是其重力的k倍，三物体的质量分别为2m、m、m，它们离转轴的距离分别为R、R、2R。当圆盘旋转时，若A、B、C三物体均相对圆盘静止，则下列判断中正确的是（）A．A物的向心加速度最大B．B和C所受摩擦力大小相等C．当圆盘转速缓慢增大时，C比A先滑动D．当圆盘转速缓慢增大时，B比A先滑动6．地球同步卫星轨道在距离地面36000km的Ⅲ轨道处，依靠人类目前的火箭发射能力不能直接把卫星送到如此远的空间位置．想要进入高轨道Ⅲ需先将卫星发射到近地轨道Ⅰ，再经转移轨道Ⅱ进行变轨到达轨道Ⅲ．以下关于卫星变轨过程描述正确的是（）A．通过调整同步卫星可以定点在绵阳上空B．无论在那个轨道上运行，卫星的速率始终不会大于7C．Ⅱ轨道上B点速率在整个变轨过程中最小D．卫星在Ⅱ轨道上A点的加速度大于在Ⅰ轨道上A点的加速度7．如图所示，质量为m的小球刚好静止在竖直放置的光滑圆管道内的最低点，管道的半径为R（不计内外径之差），水平线ab过轨道圆心，现给小球一向右的初速度，下列说法正确的是（）A．若小球刚好能做完整的圆周运动，则它通过最高点时的速度为gRB．若小球通过最高点时的速度为gR2C．小球在水平线ab以下的管道中运动时，内侧管壁对小球也可能有作用力D．小球在水平线ab以上的管道中运动时，外侧管壁对小球不一定有作用力8．地球赤道上的一个物体A，离地高度约200km的卫星B，地球的同步卫星C，它们运行的轨道示意图如图所示，它们都绕地心做匀速圆周运动．下列有关说法中正确的是（）A．它们运动的线速度大小关系是vB．它们运动的向心加速度大小关系是aC．已知A运动的周期TA=24hD．已知B运动的周期TB及地球半径rB二、多项选择题（本大题4小题，每小题4分，共16分．在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求．全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有错或不选的得0分．）9．生活中常见的电梯有三种：斜行电梯（甲）、直升电梯（乙）、阶梯式电梯（丙），若三种电梯均处于匀速运动阶段，将三个质量一样的物块分别放在三个电梯上，则在三种电梯中各力做功说法正确的是（）A．从一楼到二楼，乙图重力对物体做功最小B．上升过程，甲图中摩擦力对物体做正功C．上升过程，三个图中支持力均对物体做正功D．从一楼到二楼，三个图中合力对物体做功大小相同10．已知人造航天器在月球表面上空绕月球做匀速圆周运动，经过时间t（t小于航天器的绕行周期），航天器运动的弧长为s，航天器与月球的中心连线扫过的角度为θ，引力常量为G，则（）A．航天器的轨道半径为θs B．航天器的环绕周期为C．月球的质量为s3Gt11．公路急转弯处通常是交通事故多发地带．如图所示，某公路急转弯处是一半径为R的圆弧，当质量为m的汽车行驶速率为v0时，汽车恰好没有向公路内外两侧滑动的趋势，重力加速度为gA．汽车所受支持力为mgB．当路面结冰时，与未结冰时相比，v0C．车速低于v0D．转弯处为斜坡，坡面与水平方向夹角为θ，tan12．如图所示，同一竖直平面内有四分之一圆环BC和倾角为53°的斜面AC，A、B两点与圆环BC的圆心O等高。现将甲、乙小球分别从A、B两点以初速度v1、v2沿水平方向同时抛出，两球恰好在C点相碰（不计空气阻力），已知sin53°=0A．初速度v1、vB．若v1大小变为原来的两倍，让两球仍在OC竖直面相遇，则vC．若v1大小变为原来的一半，则甲球恰能落在斜面的中点D．若要甲球垂直击中圆环BC，则v1应变为原来的4三、填空题（每空2分，共计16分）13．在“用圆锥摆验证向心力的表达式”实验中，如图甲所示，悬点刚好与一个竖直的刻度尺零刻度线对齐。将画着几个同心圆的白纸置于水平桌面上，使钢球静止时刚好位于圆心正上方。用手拨动钢球，设法使它在空中做匀速圆周运动，通过俯视观察发现其做圆周运动的半径为r，钢球的质量为m，重力加速度为g。（1）用秒表记录运动n圈的总时间为t，那么钢球做圆周运动需要的向心力的表达式为F=。（2）通过刻度尺测得钢球轨道平面距悬点的高度为h，那么钢球做圆周运动时外力提供向心力的表达式为F=。（3）改变钢球做圆周运动的半径，多次实验，得到如图乙所示的t2n2h关系图像，可以达到粗略验证向心力表达式的目的，该图线的斜率表达式为14．用如图甲所示的装置研究平抛运动．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PQ滑下后从Q点飞出，落在水平挡板MN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．移动挡板，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点．（1）下列实验条件必须满足的有____．A．斜槽轨道光滑B．斜槽轨道末端水平C．挡板高度等间距变化D．每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球（2）为定量研究，建立以水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系．①改变水平挡板的高度，就改变了小球在板上落点的位置，从而可描绘出小球的运动轨迹．某同学设想小球先后三次做平抛运动，将水平板依次放在如图乙中1、2、3的位置，且1与2的间距等于2与3的间距．若三次实验中，小球从拖出点到落点的水平位移依次为x1、x2、x3A．x2−C．x2②若遗漏记录平抛轨迹的起始点，也可按下述方法处理数据：如图丙所示，在轨迹上取A、B、C三点，AB和BC的水平间距相等且均为x，测得AB和BC的竖直间距分别是y1和y2，则y1y21（3）为了得到平抛物体的运动轨迹，同学们还提出了以下三种方案，其中可行的是____．A．从细管水平喷出稳定的细水柱，拍摄照片，即可得到平抛运动轨迹B．用频闪照相在同一底片上记录平抛小球在不同时刻的位置，平滑连接各位置，即可得到平抛运动轨迹C．将铅笔垂直于竖直的白纸板放置，笔尖紧靠白纸板，铅笔以一定初速度水平抛出，将会在白纸上留下笔尖的平抛运动轨迹四、本大题3小题，共36分．要求写出必要的文字说明、主要的计算步骤和明确的答案．15．2024年4月下旬，我国神舟十八号载人飞船将3名宇航员送入中国空间站“天宫”，与神舟十七号宇航员进行交接．飞船进入空间站前需先进入近地轨道（绕行半径约为地球半径），再通过变轨进入空间站轨道．已知近地轨道和空间站轨道均为圆周轨道，地球半径为R，空间站高度为h，地球表面重力加速度为g，试求：（1）神舟十八号在近地轨道时的运行速度；（2）神舟十八号在空间站时的运行周期．16．掷飞镖是在现在体育项目中一个重要的比赛项目．如图所示，现有一运动员从同一位置先后水平掷出两支相同的飞镖，落在同一竖直标靶上，飞镖A与竖直标靶成角53°，B与竖直标靶成角37°，落点相距为d，不计空气阻力，则：（1）飞镖A与B在空中飞行的时间之比为多少？（2）该运动员郑飞镖的位置与标靶的水平距离为多少？17．一质量m=1kg的物块从半径R=1m的圆弧顶端下滑从底端A点水平抛出，恰好无碰撞落在倾斜角度θ=30°的粗糙斜面上，斜面摩擦因数μ=35，最后到达斜面底端速度v=4m/s，已知物块在A点所受轨道的支持力大小为（1）物块在A点的速度大小；（2）物块在斜面BC上的运动时间；（3）物块从A点到C点过程中，重力对小球做功及摩擦力对小球做功．

答案解析部分1．【答案】B【解析】【解答】A.开普勒根据第谷多年的观测数据，总结出了开普勒行星运动定律，A不符合题意；

B.卡文迪许测量出了引力常量G，也被称为“第一个称量地球质量”的人，B符合题意；

C.海王星的发现是利用了万有引力定律计算出的轨道发现的，C不符合题意；

D.牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许通过扭秤实验测量出引力常量，D不符合题意。

故答案为：B。

【分析】根据物理学史分析。2．【答案】D【解析】【解答】A.由于功是标量，但有正负，正负不表示共的大小和方向，而代表的是动力做功还是阻力做功，所以+5J的功小于-8J的功，A不符合题意；

B.根据功的定义式

W=Fxcosθ

可知，若一个力对物体做功为零，可能是力与物体的位移方向垂直，并不一定是物体的位移为零，故B不符合题意；

C.发生相对滑动的两个物体之间相互的的滑动摩擦力一定等大反向，因为二者之间存在相对运动，所以二者的位移一定不相同，故两物体间的一对滑动摩擦力做功之和一定不等于零，C不符合题意；

D.功是标量，所以物体所受多个力做功的代数和等于这几个力的合力做的功，D符合题意。

故答案为：D。

【分析】功的正负不表示大小；根据功的定义式3．【答案】C【解析】【解答】AB.拖拉机行进时，两轮边缘的线速度相同，即

vB=vA

根据

v=2πrT=2πrn

可知，两轮的周期和转速不相等，AB不符合题意；

C.因为B、C两点为共轴转动，所以角速度相同，根据

v=ωr

可得

vB:vC=rB:rC=2:1

所以A、B、C三点的线速度大小之比为

vA:vB:vC=2:2:1

C符合题意；

D.根据向心加速度公式

4．【答案】C【解析】【解答】将B的速度沿绳的方向和垂直绳的方向分解，如图所示：

根据牵连速度规律可得

v2=vA

又

v2=vBcos30°

5．【答案】C【解析】【解答】A．三物体均相对圆盘静止，角速度相同；由于C物体的转动半径最大，根据a=rωB．B物体所受摩擦力fC物体所受摩擦力fB项错误；CD．A物体恰相对圆盘静止时k⋅2mg=2mRB物体恰相对圆盘静止时kmg=mRC物体恰相对圆盘静止时kmg=m⋅2R解得ω所以C物体最先滑动，A、B两物体同时滑动，C项正确，D项错误。故答案为：C。

【分析】利用角速度相等结合半径大小可以比较向心加速度的大小；利用向心加速度大小可以比较摩擦力的大小；利用最大静摩擦力结合牛顿第二定律可以求出最大的角速度大小。6．【答案】C【解析】【解答】A.同步卫星轨道与赤道共面，所以同步卫星只能定点在赤道的上空，不可以定点在绵阳上空，A不符合题意；

B.卫星在近地轨道上运动时的速度等于地球的第一宇宙速度7.9km/s，当卫星由轨道Ⅰ的A点进入轨道Ⅱ时需在A加速做离心运动，所以卫星在轨道Ⅱ的A点的速率大于7.9km/s，B不符合题意；

C.Ⅱ轨道上B点是椭圆轨道的最远点，根据开普勒第二定律可知，卫星在该点速率在整个变轨过程中最小，C符合题意；

D.根据牛顿第二定律可得

GMmr2=ma

解得

a=GMr7．【答案】D【解析】【解答】A.因小球在最高点时圆管轨道可以对小球提供向上的支持力，所以小球在最高点受到的合力可以等于零，故若小球刚好能做完整的圆周运动，则它通过最高点时的速度为零，A不符合题意；

B.若小球通过最高点时的速度为gR2，设小球受到圆管对它的作用力方向向下，根据牛顿第二定律可得

FN+mg=mv2R

解得

FN=-12mg

8．【答案】B【解析】【解答】AB.因为同步卫星的角速度等于地球自转的角速度，故有

ωA=ωC

根据

v=ωr，a=ω2r

可知

vC>vA，aC>aA

对于B、C，根据万有引力提供向心力可得

GMmr2=mv2r=ma

解得

v=GMr，a=GMr2

可知

vC<vB，aC<aB

则它们运动的线速度大小关系和加速度大小关系是

vA<vC<vB，aA<a9．【答案】B,D【解析】【解答】A.重力做功只与起点和末点的高度差有关，与路径无关，所以从一楼到二楼，三个图中重力对物体做功相同，A不符合题意；

B.上升过程，甲图中电梯对物体的摩擦力沿斜面向上，摩擦力力与位移成锐角，由功的定义式

W=Fxcosθ

可知，摩擦力对物体做正功，B符合题意；

C.上升过程，甲图中支持力与位移方向垂直，由功的定义式

W=Fxcosθ

可知，支持力对物体不做功，乙图和丙图中支持力竖直向上，对物体做正功，C不符合题意；

D.因为三个图中物体均处于匀速运动状态，合力为零，所以，合力对物体做功均为零，D符合题意。

故答案为：BD。10．【答案】B,C【解析】【解答】A.由数学知识可得，航天器的轨道半径为

r=sθ

A不符合题意；

B.航天器的角速度为

ω=θt

可得航天器的环绕周期为

T=2πω=2πtθ

B符合题意；

C.对月球，根据万有引力充当向心力可得

GMmr211．【答案】C,D【解析】【解答】AD.由题意可知，汽车恰好没有向公路内外两侧滑动的趋势，说明汽车不受地面的摩擦力，则由重力和支持力的合力提供向心力，所以转弯处应为内低外高的斜坡，设坡面与水平方向夹角为θ，则汽车所受支持力为

FN=mgcosθ

由牛顿第二定律可得

mgtanθ=mv02R

解得

tanθ=v02gR

A不符合题意，D符合题意；

B.由题意可知，当质量为m的汽车行驶速率为v0时，汽车恰好没有向公路内外两侧滑动的趋势，由重力和支持力的合力提供向心力，当路面结冰时，动摩擦因数减小，但并不影响重力和支持力的合力，所以当路面结冰时，与未结冰时相比，12．【答案】A,D【解析】【解答】A.两小球竖直位移相同，根据

h=12gt2

可知，两球的运动时间相同，根据水平方向上的分运动可得，初速度v1、v2大小之比为

v1v2=xAOxBO=Rtan37°R=34

A符合题意；

B.若v1大小变为原来的两倍，让两球仍在OC竖直面相遇，则有

xOA=2v1t'=v1t

可知，若v1大小变为原来的两倍，则时间t变为原来的一半，对B球，有

xOB=v2't'=v2t

可知，要能相遇，则B球的速度v2要增大为原来的2倍，B不符合题意；

C.甲球分别落在D、C两点时的竖直位移之比为

y1'y1=12

根据

t=2yg

可知，甲球落在D、C两点时的时间之比为

t1't13．【答案】（1）m（2）mg（3）4【解析】【解答】（1）因为钢球运动n圈的总时间为t，可得钢球做圆周运动的线速度大小为

v=2πrnt

根据向心力公式

F=mv2r

解得

F=m4π2n2t2r

（2）小球受重力和拉力作用，受力图如图所示，由几何关系可得

F=mgtanθ=mgrh

（3）由上面分析可得

mg14．【答案】（1）B；D（2）C；大于；x（3）A；B【解析】【解答】（1）ABD.本实验中要求小球多次以相同的速度从槽口水平抛出，所以要保证斜槽轨道末端水平，并且每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球，斜槽轨道是否光滑对结果没有影响，A不符合题意，BD符合题意；

C.挡板高度不一定要等间距变化，C不符合题意。

故答案为：BD。

（2）①因为1与2的间距等于2与3的间距，因小球下落的速度逐渐变大，可知小球在竖直方向从1到2的时间t12大于从2到3的时间t23，水平方向上，根据

x=vt

可得

x2-x1＞x3-x2

C符合题意，ABD不符合题意。

故答案为：C。

②如果A点是抛出点，根据初速度为零的匀变速直线运动中，相邻的相等的时间内的位移比为1：3：5，可得AB和BC的竖直间距之比为1：3，但由于A点不是抛出点，故在A点已经具有竖直分速度，故竖直间距之比大于1