河北省石家莊市部分學校2023-2024學年高一下學期期中考試物理試卷（解析版）

高級中學名校試卷PAGEPAGE12023—2024學年第二學期4月高一年級期中考試物理注意事項：1.考試時間為75分鐘，滿分100分。2.答題前，考生務(wù)必將自己的姓名、準考證號填寫在答題卡相應的位置。一、選擇題：本題共7小題，每小題4分，共28分。在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。1.下列說法正確的是（）A.+5J的功與5J的功大小相等方向相反B.功是標量，正、負表示外力對物體做功還是物體克服外力做功C.動能是矢量，方向與速度方向相同D.重力勢能的大小與參考平面的選取無關(guān)2.關(guān)于萬有引力定律的表達式，下列說法不正確的是（）A.只有能看做質(zhì)點的兩物體間的引力才能用計算B.兩物體間距離r減小時（沒有無限靠近），它們之間的引力增大C.在國際單位制中引力常量G的單位是N?m2/kg2D.m1對m2的萬有引力與m2對m1的萬有引力是一對相互作用力3.嫦娥四號探測器的成功發(fā)射完成了億萬中華兒女探月飛天夢想，實現(xiàn)人類航天器首次在月球背面巡視探測，率先在月球背面刻上了中國足跡，如圖所示。已知月球的質(zhì)量為M、半徑為R，探測器的質(zhì)量為m，引力常量為G，嫦娥四號探測器圍繞月球做半徑為r的勻速圓周運動，則（）A.探測器的線速度為 B.探測器的角速度為C.月球受到探測器的引力為 D.月球表面的重力加速度為4.在大型游樂場里，小明乘坐如圖所示勻速轉(zhuǎn)動的摩天輪，正在從最低點向最高點運動。對此過程，下列說法正確的是（）A.小明所受合外力為零B.小明所受合外力不做功C.小明的機械能守恒D.小明所受重力的功率不變5.某人在一星球上以速率v豎直上拋一物體，經(jīng)時間t后，物體以速率v落回手中。已知該星球的半徑為R，引力常量為G，則下列說法正確的是（）A.該星球表面的重力加速度為 B.該星球的質(zhì)量C.該星球的第一宇宙速度 D.該星球的密度6.如圖，一不可伸長的柔軟輕繩跨過光滑輕質(zhì)定滑輪，繩兩端各系一小球A和B。A球靜置于地面，B球用手托住，離地高度為h，此時輕繩剛好拉緊。從靜止開始釋放B后，在B觸地的瞬間，B球的速度大小為（g為重力加速度，不計空氣阻力），在此過程中（）A.A球與B球組成的系統(tǒng)機械能不守恒B.A、B球的重力對A球與B球組成的系統(tǒng)不做功C.A球與B球質(zhì)量的比值為3∶5D.A球的加速度為7.“復興號”動車組用多節(jié)車廂提供動力，從而達到提速的目的?？傎|(zhì)量為m的動車組在平直的軌道上行駛，該動車組有四節(jié)動力車廂，每節(jié)車廂發(fā)動機的額定功率均為P，若動車組所受的阻力與其速率成正比（F阻=kv，k為常量），動車組能達到的最大速度為vm。下列說法正確的是（）A.動車組在勻加速啟動過程中，牽引力恒定不變B.若四節(jié)動力車廂輸出功率均為額定值，則動車組從靜止開始先做加速度減小的加速運動后做勻速運動C.若四節(jié)動力車廂輸出的總功率為2P，則動車組勻速行駛的速度為D.若四節(jié)動力車廂輸出功率均為額定值，動車組從靜止啟動，經(jīng)過時間t達到最大速度vm，則這一過程中該動車組克服阻力做的功為二、選擇題：本題共3小題，每小題6分，共18分。在每小題給出的四個選項中，有多項符合題目要求。全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分。8.如圖所示，足夠長的水平傳送帶以恒定速率v勻速運動，某時刻一個質(zhì)量為m的小物塊，以大小也是v、方向與傳送帶的運動方向相反的初速度沖上傳送帶，最后小物塊的速度與傳送帶的速度相同，在此過程中，則下列判斷中正確的是（）A.滑動摩擦力對小物塊做的功為零B.滑動摩擦力對傳送帶做的功為2mv2C.小物塊與傳送帶間因摩擦產(chǎn)生的熱量為mv2D.小物塊與傳送帶間因摩擦產(chǎn)生的熱量為2mv9.北斗導航衛(wèi)星的發(fā)射需要經(jīng)過幾次變軌，例如某次變軌，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1上，然后在P處變軌到橢圓軌道2上，最后由軌道2在Q處變軌進入圓軌道3，軌道1、2相切于P點，軌道2、3相切于Q點，如圖所示。忽略空氣阻力和衛(wèi)星質(zhì)量的變化，則以下說法正確的是（）A.該衛(wèi)星從軌道2變軌到軌道3需要在Q處減速B.該衛(wèi)星從軌道1到軌道2再到軌道3，周期逐漸增大C.該衛(wèi)星在軌道3的速率大于在軌道1的速率D.該衛(wèi)星穩(wěn)定運行時，在軌道3上經(jīng)過Q點的加速度等于在軌道2上Q點的加速度10.如圖甲所示，質(zhì)量為0.1kg的小球從最低點A沖入豎直放置在水平地面上、半徑為0.4m的半圓形軌道，此后小球速度的平方與其距離水平地面的高度的關(guān)系圖象如圖乙所示。已知小球恰能到達最高點C，軌道粗糙程度處處相同，空氣阻力不計。g取10m/s2，B為AC軌道中點。下列說法正確的是（）A.圖乙中x=4B.小球從A到C損失了0.25J的機械能C.小球運動到B點時對軌道的壓力為3.625ND.小球從C拋出后，落地時的動能為1J三、非選擇題：本題共5小題，共54分。解答題應寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后〖答案〗的不能得分。有數(shù)值計算的題，〖答案〗中必須明確寫出數(shù)值和單位。11.（8分）如圖所示，打點計時器固定在鐵架臺上，使重物帶動紙帶從靜止開始自由下落，利用此裝置“驗證機械能守恒定律”。（1）下列做法不必要的是。A.測量重物的質(zhì)量B.重物應該選用質(zhì)量和密度較大的C.先接通電源，后釋放重物D.手應提住紙帶上端，使紙帶豎直（2）實驗中，某實驗小組得到如圖所示的一條理想紙帶，在紙帶上選取三個連續(xù)打出的點A、B、C，紙帶上所打的點記錄了重錘在不同時刻的位置，那么紙帶的（填“左”或“右”）端與重物相連。已知當?shù)刂亓铀俣葹間，打點計時器打點的周期為T，重物的質(zhì)量為m，若O點為打下的第一個點，從打O點到打B點的過程中，重物的重力勢能減小量為，動能增加量為。（用題中所給字母表示）12.（6分）在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，一實驗小組讓小球自傾角為30°的斜面上滑下，用頻閃相機記錄了小球沿斜面下滑的過程，如圖所示，測得B、C、D、E到A的距離分別為x1、x2、x3、x4，已知相機的頻閃頻率為f，重力加速度g=9.8m/s2。（1）小球經(jīng)過位置C時的速度大小vC=。（2）選取A為位移起點，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出圖像，若圖像斜率k=，則小球下滑過程機械能守恒。（3）若斜面的摩擦力不可忽略，則通過增大斜面傾角可以（“減小”或“增大”）實驗誤差。13.（10分）我國首個月球探測計劃“嫦娥工程”分三個階段實施，大約用十年左右時間完成，這極大地提高了同學們對月球的關(guān)注程度。以下是某同學就有關(guān)月球的知識設(shè)計的兩個問題，請你解答：（1）已知地球半徑為R，地球表面的重力加速度為g，引力常量為G，月球繞地球運動的角速度為ω，且把月球繞地球的運動近似看做勻速圓周運動，忽略地球的自轉(zhuǎn)。試求出月球繞地球運動的軌道半徑r。（2）若某位宇航員隨登月飛船登陸月球后，在距月球表面高度為h處以速度v0水平拋出一個小球，測得水平位移為x。已知月球半徑R月，引力常量G，忽略月球的自轉(zhuǎn)。試求出月球的質(zhì)量M月。14.（14分）廠家為了提高場地的利用率大多選擇多層建筑，因此升降機被廣泛用于生產(chǎn)、生活中。如圖所示，升降機內(nèi)斜面的傾角θ=30°，在升降機以2m/s2的加速度從靜止開始勻加速上升4s的過程中，質(zhì)量為2kg的物體置于斜面上始終不發(fā)生相對滑動。g取10m/s2，求：（1）斜面對物體的支持力所做的功；（2）合外力對物體所做的功；（3）斜面對物體的摩擦力所做功的平均功率；（4）物體機械能的增加量。15.（16分）如圖甲所示，游樂場的過山車可以底朝上在豎直圓軌道上運行，可抽象為圖乙所示的模型。傾角為45°的直軌道AB、半徑為R的光滑豎直圓軌道和傾角為37°的直軌道EF，分別通過水平光滑銜接軌道BC、C'E平滑連接，另有水平減速直軌道FG與EF平滑連接，EG間的水平距離l=40m?，F(xiàn)有質(zhì)量m=500kg的過山車，從高h=40m處的A點由靜止下滑，經(jīng)BCDC'EF最終停在G點。過山車與軌道AB、EF間的動摩擦因數(shù)均為μ1=0.2，與減速直軌道FG間的動摩擦因數(shù)為μ2，其他部分光滑。過山車可視為質(zhì)點，運動中不脫離軌道，g取10m/s2。求：甲 乙（1）若光滑豎直圓軌道的半徑R=10m，則過山車運動至圓軌道最低點C時對軌道的作用力大?。唬?）若過山車能夠通過光滑豎直圓軌道的最高點，則光滑豎直圓軌道半徑的最大值為多大：（3）若過山車恰好能夠通過光滑豎直圓軌道的最高點，且減速直軌道FG的長度x=30m，求減速直軌道FG間的動摩擦因數(shù)μ2。（已知sin37°=0.6，cos37°=0.8）——★參考答案★——1.B〖解析〗功是標量，功的正負既不表示功的方向也不表示功的大小，而是表示力對物體起動力作用（即力對物體做功），還是力對物體起阻力作用（即物體克服外力做功），動能是標量沒有方向，物體的重力勢能與參考平面的選取有關(guān)，同一物體在同一位置相對不同的參考平面的重力勢能不同，故B正確，A、C、D錯誤。2.A〖解析〗自然界中任何兩個物體都相互吸引，可以利用公式計算，故A錯誤；物體間的萬有引力與它們間距離r的二次方成反比，r減小，它們間的引力增大，故B正確；由得，所以在國際單位制中單位為N·m2/kg2，故C正確；m1與m2受到的引力因作用在兩個物體上，故是一對相互作用力，故D正確。3.D〖解析〗嫦娥四號探測器環(huán)繞月球做勻速圓周運動時，萬有引力提供其做勻速圓周運動的向心力，有，解得、，由，解得，由以上可知D正確，A、B、C錯誤。4.B〖解析〗摩天輪在轉(zhuǎn)動的過程中為勻速圓周運動，故小明所受合外力不為零，故A錯誤；摩天輪勻速轉(zhuǎn)動，所以小明的動能保持不變，由動能定理可知，小明所受合外力不做功，故B正確；小明所具有的機械能等于他的動能與重力勢能之和，當其上升時，機械能增加，故C錯誤；小明所受重力與速度的夾角時刻在變化，由公式，可知小明所受重力的功率也時刻在變，故D錯誤。5.C〖解析〗根據(jù)勻變速直線運動的規(guī)律可得，該星球表面的重力加速度為，由得，該星球的第一宇宙速度即為衛(wèi)星在其表面附近繞其做勻速圓周運動的線速度大小，由得，該星球的第一宇宙速度為，該星球的密度，由以上可知C正確，A、B、D錯誤。6．C〖解析〗設(shè)A、B兩球的質(zhì)量分別為m、M，對A、B組成的系統(tǒng)，機械能守恒，則，解得，A球、B球質(zhì)量不相等，故A球、B球重力不相等，此過程中A球上升的高度與B球下降的高度相等，則A、B球的重力對A球與B球組成的系統(tǒng)做正功，對A球分析，根據(jù)運動學公式可知，解得，由以上可知C正確，A、B、D錯誤。7．B〖解析〗對動車組由牛頓第二定律有F牽F阻=ma，動車組勻加速啟動，即加速度a恒定，但F阻=kv隨速度增大而增大，則牽引力也隨阻力增大而增大，故A錯誤；若四節(jié)動力車廂輸出功率均為額定值，則總功率為4P，由牛頓第二定律有，可知加速啟動的過程，牽引力減小，阻力增大，則加速度逐漸減小，故B正確；若四節(jié)動力車廂輸出的總功率為2P，動車組勻速行駛時加速度為零，有，而以額定功率勻速行駛時，有，聯(lián)立解得，故C錯誤；若四節(jié)動力車廂輸出功率均為額定值，動車組從靜止啟動，經(jīng)過時間t達到最大速度vm，由動能定理，可得動車組克服阻力做的功為，故D錯誤．8.AD〖解析〗對小物塊，由動能定理有，設(shè)小物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為μ，小物塊向左做減速運動時，二者間的相對路程，小物塊向右做加速運動時，二者間的相對路程，又，則小物塊與傳送帶間的相對路程，小物塊與傳送帶因摩擦產(chǎn)生的熱量，滑動摩擦力對傳送帶做的功，選項A、D正確．9.BD〖解析〗該衛(wèi)星從軌道2變軌到軌道3需要在Q處加速，故A錯誤；該衛(wèi)星從軌道1到軌道2再到軌道3，軌道半徑逐漸增大，由開普勒第三定律可知周期逐漸增大，故B正確；根據(jù)可知，該衛(wèi)星在軌道3的速度小于在軌道1的速度，故C錯誤；根據(jù)可知，該衛(wèi)星穩(wěn)定運行時，在軌道3上經(jīng)過Q點的加速度等于在軌道2上Q點的加速度，故D正確.10.ABD〖解析〗當h=0.8m時小球在C點，由于小球恰能到達最高點C，故，所以，故A正確；小球從A到C，機械能的損失，故B正確；由功能關(guān)系可知，小球從A到C摩擦力做功為0.25J。若A到C過程中小球?qū)壍赖膲毫κ冀K不變，列動能定理，B點可列向心力公式，解得，根據(jù)牛頓第三定律小球?qū)壍赖膲毫?.625N，但是由于A到B的過程中壓力大于B到C過程中的壓力，則A到B過程中的摩擦力大于B到C過程中的摩擦力，所以A到B過程中的摩擦力做功大于，故小球?qū)壍赖膲毫π∮?.625N，故C錯誤；小球離開C點到落地由動能定理，解得，故D正確。11.（1）A （2）左 〖解析〗（1）不稱量重物的質(zhì)量也可驗證機械能守恒定律，重物應選用質(zhì)量大、體積小、密度大的材料，以減小阻力影響，實驗前，手應提住紙帶上端，并使紙帶豎直，減小紙帶與打點計時器限位孔之間的摩擦，應先給打點計時器通電打點，然后再釋放重物，讓它帶著紙帶一同落下，如果先放開紙帶讓重物下落，再接通打點計時器的電源，由于重物加速度較大，打的點較少，會對實驗產(chǎn)生較大的誤差，故A不必要；（2）因為是自由落體運動，下落的距離應該是越來越大，所以紙帶左端與重物相連。重力勢能減小量mghB，根據(jù)勻變速直線運動中間時刻的瞬時速度等于該過程中的平均速度，則B點的速