2023-2024學(xué)年湖北省武漢市六校高一下學(xué)期4月期中聯(lián)考物理試題（解析版）

高級中學(xué)名校試卷PAGEPAGE2武漢市部分重點中學(xué)2023—2024學(xué)年度下學(xué)期期中聯(lián)考高一物理試卷本試卷共6頁，15題。滿分100分。考試用時75分鐘。注意事項：1.答題前，先將自己的姓名、準(zhǔn)考證號填寫在試卷和答題卡上，并將準(zhǔn)考證號條形碼貼在答題卡上的指定位置。2.選擇題的作答：每小題選出〖答案〗后，用2B鉛筆把答題卡上對應(yīng)題目的〖答案〗標(biāo)號涂黑。寫在試卷、草稿紙和答題卡上的非答題區(qū)域均無效。3.非選擇題的作答：用黑色簽字筆直接答在答題卡上對應(yīng)的答題區(qū)域內(nèi)。寫在試卷、草稿紙和答題卡上的非答題區(qū)域均無效。4.考試結(jié)束后，請將本試卷和答題卡一并上交。一、選擇題：本題共10小題，每小題4分，共40分。在每小題給出的四個選項中，第1~7題只有一項符合題目要求，第8~10題有多項符合題目要求。每小題全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分。1.下列說法中，正確的是（）A.牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律，并測定了引力常量GB.第谷根據(jù)自己多年的天文觀測數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)了行星沿橢圓軌道繞太陽運動，且太陽位于橢圓軌道的一個焦點上C.沖量是描述力對物體作用的時間積累效應(yīng)的物理量，力的沖量是一個狀態(tài)量D.功是描述力對物體作用的空間積累效應(yīng)的物理量，功是一個過程量〖答案〗D〖解析〗A．牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律，卡文迪許測定了引力常量G，故A錯誤；B．開普勒根據(jù)第谷多年的天文觀測數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)了行星沿橢圓軌道繞太陽運動，且太陽位于橢圓軌道的一個焦點上，故B錯誤；C．沖量是描述力對物體作用的時間積累效應(yīng)的物理量，力的沖量是一個過程量，故C錯誤；D．功是描述力對物體作用的空間積累效應(yīng)的物理量，功是一個過程量，故D正確。故選D。2.相關(guān)科研發(fā)現(xiàn)，近年地球的自轉(zhuǎn)速率呈現(xiàn)加快趨勢。這樣的極細(xì)微差別，盡管在人們的日常生活中無從體現(xiàn)，但卻會在通訊、電力、導(dǎo)航等領(lǐng)域產(chǎn)生重要影響。由于地球自轉(zhuǎn)加快引起的影響，下列描述正確的是（）A.地球同步衛(wèi)星的高度要略調(diào)高一些B.地球的第一宇宙速度增大C.在北京的物體重力減小，方向改變D.在武漢的物體重力減小，方向不變〖答案〗C〖解析〗A．地球自轉(zhuǎn)加快，則自轉(zhuǎn)周期減小，則地球的同步衛(wèi)星的周期減小，根據(jù)可得則同步衛(wèi)星的軌道半徑減小，即地球同步衛(wèi)星的高度要略調(diào)低一些，A錯誤；B．根據(jù)可得可知，地球的第一宇宙速度不變，B錯誤；CD．向心力和重力的合力為萬有引力，地球自轉(zhuǎn)加快所需向心力變大，萬有引力不變，所以武漢和北京的物體重力減小，則除極點外重力大小和方向都會變化，故C正確，D錯誤。故選C。3.一物體靜止在光滑水平面上，從時刻起，受到的水平外力F如圖所示，以向右運動為正方向，物體質(zhì)量為2.5kg，則下列說法正確的是（）A.前1s內(nèi)力F對物體的沖量為 B.時物體回到出發(fā)點C.時物體的速度大小為1m/s D.第3s內(nèi)物體的位移為1m〖答案〗D〖解析〗A．前1s內(nèi)力F對物體的沖量為A錯誤；B．物體先向右加速運動，1s后向右減速運動，又由圖可知可知時物體速度變?yōu)?，沒有回到原點，B錯誤；C．由圖解得C錯誤；D．第內(nèi)物體做初速度為0的勻加速直線運動，位移D正確。故選D。4.“復(fù)興號”動車組用多節(jié)車廂提供動力，從而達(dá)到提速的目的。總質(zhì)量為m的動車組在平直的軌道上行駛。該動車組有三節(jié)動力車廂，每節(jié)車廂發(fā)動機(jī)的額定功率均為P，若動車組所受的阻力與其速率成正比（，k為常量），動車組能達(dá)到的最大速度為。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.若三節(jié)動力車廂輸出功率均為額定值，則動車組從靜止開始做勻加速運動C.若三節(jié)動力車廂輸出的總功率為，則動車組勻速行駛的速度為D.若三節(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(dá)到最大速度，則這一過程中該動車組克服阻力做的功為〖答案〗C〖解析〗A．對動車由牛頓第二定律有若動車組在勻加速啟動，即加速度a恒定，但隨速度增大而增大，則牽引力也隨阻力增大而變大，故A錯誤；B．若三節(jié)動力車廂輸出功率均為額定值，則總功率為3P，由牛頓第二定律有故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錯誤；C．若三節(jié)動力車廂輸出的總功率為，當(dāng)動車組勻速行駛時加速度為零，有而以額定功率勻速時，有聯(lián)立解得故C正確；D．若三節(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(dá)到最大速度，由動能定理可知可得動車組克服阻力做的功為故D錯誤；故選C。5.如圖所示，直角桿AOB位于豎直平面內(nèi)，OA水平，OB豎直且光滑，用不可伸長的輕細(xì)繩相連的兩小球a和b分別套在OA和OB桿上，b球的質(zhì)量為1.2kg，在作用于a球的水平拉力F的作用下，a、b均處于靜止?fàn)顟B(tài)。此時a球到O點的距離為0.3m。b球到O點的距離為0.4m。改變力F的大小，使a球向右加速運動，已知a球向右運動0.1m時速度大小為6m/s。，則在此過程中繩對b球的拉力所做的功為（）A.39.6J B.38.6J C.33J D.40J〖答案〗A〖解析〗a球向右運動0.1m時，由幾何關(guān)系得，b上升距離為此時細(xì)繩與水平方向夾角的正切值為可知由運動的合成與分解知識可知可得以b球為研究對象，由動能定理得代入數(shù)據(jù)解得故選A。6.如圖所示，某實驗小組用電池、電動機(jī)等器材自制風(fēng)力小車。為測試小車電機(jī)性能，將小車固定不動，接通電源讓葉片勻速轉(zhuǎn)動將空氣以速度v向后排開，葉片旋轉(zhuǎn)形成的圓面積為S，空氣密度為，則下列說法正確的是（）A.風(fēng)力小車的原理是將電動機(jī)發(fā)熱的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為小車的動能B.葉片勻速旋轉(zhuǎn)時，空氣對小車的推力為C.t時間內(nèi)葉片排開的空氣質(zhì)量為D.葉片勻速旋轉(zhuǎn)時，單位時間內(nèi)空氣流動的動能為〖答案〗B〖解析〗A．風(fēng)力小車的原理是消耗電能，先轉(zhuǎn)化成風(fēng)能，推動小車運動，所以是電能轉(zhuǎn)化為小車的動能，故A錯誤；C．t時間內(nèi)葉片排開的空氣質(zhì)量為故C錯誤；B．由動量定理可得葉片勻速旋轉(zhuǎn)時，空氣受到的推力為根據(jù)牛頓第三定律可知空氣對小車的推力為，故B正確；D．葉片勻速旋轉(zhuǎn)時，單位時間內(nèi)空氣流動的動能為故D錯誤。故選B。7.天問一號是我國首個火星探測器，已知火星距離地球最遠(yuǎn)時有4億公里，最近時大約0.55億公里。由于距離遙遠(yuǎn)，地球與火星之間的信號傳輸會有長時間的時延。當(dāng)火星離我們最遠(yuǎn)時，從地球發(fā)出一個指令，約22分鐘才能到達(dá)火星。為了節(jié)省燃料，我們要等火星與地球之間相對位置合適的時候發(fā)射探測器。為簡化計算，已知火星的公轉(zhuǎn)周期約是地球公轉(zhuǎn)周期的1.9倍，認(rèn)為地球和火星在同一平面內(nèi)、沿同一方向繞太陽做勻速圓周運動，如圖所示。根據(jù)上述材料，結(jié)合所學(xué)知識，判斷下列說法正確的是（）A.地球的公轉(zhuǎn)線速度小于火星的公轉(zhuǎn)線速度B.當(dāng)火星離地球最近時，地球上發(fā)出的指令需要約5分鐘到達(dá)火星C.下一個發(fā)射時機(jī)需要再等約2.1年D.若火星運動到B點、地球恰好在A點時發(fā)射探測器，則探測器沿橢圓軌道運動到C點時，恰好與火星相遇〖答案〗C〖解析〗A．由可得因為火星的軌道半徑大于地球的軌道半徑，所以火星的公轉(zhuǎn)線速度小于地球的公轉(zhuǎn)線速度。故A錯誤；B．由可得故B錯誤；C．假設(shè)兩次發(fā)射探測器的時間間隔為t,則解得故C正確；D．由開普勒第三定律可得由圖可知探測器橢圓軌道的半長軸小于火星軌道的半徑，所以探測器的周期小于火星的周期，故探測器與火星不能在C點相遇。故D錯誤。故選C。8.中國天眼FAST觀測某脈沖雙星系統(tǒng)如圖所示。該雙星系統(tǒng)由兩顆相距較近的天體組成，并遠(yuǎn)離其他天體，它們在相互之間的萬有引力作用下，繞連線上的一點做勻速圓周運動。若較大天體質(zhì)量為M、運動軌道半徑為R，較小天體質(zhì)量為m、運動軌道半徑為r，引力常量為G，則（）A.兩天體質(zhì)量與半徑之間的關(guān)系式為B.兩天體質(zhì)量與半徑之間關(guān)系式為C.天體運動的角速度為D.天體運動的角速度為〖答案〗BD〖解析〗兩天體具有相同的角速度，設(shè)兩天體之間的距離為L，根據(jù)萬有引力提供向心力，對M，有對m，有所以故選BD。9.過山車是一種深受年輕人喜愛的游樂項目。實驗表明：當(dāng)普通人所承受的加速度約為5倍的重力加速度時就會發(fā)生暈厥。圖甲中，過山車軌道的回環(huán)部分是半徑為R的經(jīng)典圓環(huán)軌道，A為圓軌道最高點、B為最低點；圖乙中，過山車軌道的回環(huán)部分是倒水滴形軌道，上半部分是半徑為R的半圓軌道、C為最高點，下半部分為兩個半徑為2R的四分之一圓弧軌道、D為最低點。若載從過山車可視為質(zhì)點，分別從兩軌道頂峰上部由靜止開始下降，沿軌道內(nèi)側(cè)經(jīng)過A、C點時均恰好和軌道沒有相互作用，點B、D等高，忽略空氣阻力和摩擦。則下列說法正確的是（）A.過山車經(jīng)過A、C點時速度為0B.圖甲過山車軌道比圖乙軌道更安全C.圖乙過山車軌道比圖甲軌道更安全D.“圖乙中軌道頂峰的高度”比“圖甲中軌道頂峰的高度”高R〖答案〗CD〖解析〗A．已知過山車經(jīng)過A、C點時和軌道沒有相互作用，重力充當(dāng)向心力有解得故A錯誤；BC．分別運動到軌道最低點B、D時，人所受加速度最大，由動能定理，對圖甲圓環(huán)軌道有經(jīng)過B點時加速度解得圖甲過山車軌道存在安全隱患；對圖乙倒水滴形軌道有經(jīng)過D點時加速度解得故圖乙過山車軌道比圖甲軌道更安全，故B錯誤，C正確；D．相同載人過山車在頂峰處動能為0，經(jīng)A、C點時動能相等，根據(jù)機(jī)械能守恒，有其中可得即“圖乙中軌道頂峰的高度”比“圖甲中軌道頂峰的高度”高R，故D正確。故選CD。10.如圖所示，一傾角為的足夠長的傳送帶由電動機(jī)帶動，始終保持恒定速率順時針轉(zhuǎn)動，物塊從傳送帶底端由靜止釋放，物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為，物塊從傳送帶底端運動到頂端時恰好與傳送帶速度相等。在此過程中，傳送帶對物塊做的功為；傳送帶克服摩擦力做的功為，物塊與傳送帶之間因摩擦產(chǎn)生的熱量為Q，物塊機(jī)械能變化量為，電動機(jī)多消耗的電能為E。下列表達(dá)式正確的是（）A. B.C. D.〖答案〗ABD〖解析〗A．由功能關(guān)系可知，物塊機(jī)械能的變化等于除物塊重力之外的其他力所做的功，所以故A正確；B．傳送帶對物塊做的功為傳送帶克服摩擦力做的功為物塊與傳送帶之間因摩擦產(chǎn)生熱量為故B正確；C．由題意可知結(jié)合B項分析知故C錯誤；D．由能量守恒可知電動機(jī)多消耗的電能轉(zhuǎn)化為物塊的機(jī)械能和系統(tǒng)的熱能，所以故D正確。故選ABD。二、非選擇題：本題共5小題，共60分。11.下圖為某實驗小組利用氣墊導(dǎo)軌驗證機(jī)械能守恒定律的裝置，實驗的主要步驟有：A.將氣墊導(dǎo)軌放在水平桌面上并調(diào)至水平；B.測出擋光條的寬度；C.分別測出滑塊與擋光條的總質(zhì)量及托盤與砝碼的總質(zhì)量；D.將滑塊移至圖示位置，測出擋光條到光電門的距離；E.由靜止釋放滑塊，讀出擋光條通過光電門的時間；F.改變擋光條到光電門距離，重復(fù)步驟D、E，測出多組和。已知重力加速度為，請回答下列問題：（1）本實驗中______________（填“需要”或“不需要”）滿足遠(yuǎn)小于。（2）若某次測得擋光條到光電門的距離為，擋光條通過光電門的時間為，滑塊由靜止釋放至光電門的過程，系統(tǒng)的重力勢能減少了______________；若系統(tǒng)機(jī)械能守恒，應(yīng)滿足______________（用以上物理量表示）。（3）若利用圖像法處理實驗數(shù)據(jù)，下列選項中能符合實驗要求的是______________。A．B.C.D.〖答案〗（1）不需要（2）（3）D〖解析〗（1）對砝碼和滑塊系統(tǒng)來說，驗證機(jī)械能守恒律，系統(tǒng)減少重力勢能和增加的動能均可以測量，不必測拉力，故不需要滿足遠(yuǎn)小于。（2）只有砝碼下降了，所以系統(tǒng)減少的重力勢能滑塊經(jīng)過光電門時的瞬時速度可近似認(rèn)為是滑塊經(jīng)過光電門的平均速度，則滑塊通過光電門時速度大小為砝碼的重力勢能減少了，系統(tǒng)動能增加了則系統(tǒng)機(jī)械能守恒成立的表達(dá)式是（3）根據(jù)機(jī)械能守恒整理得由上述分析知是一條過原點直線。故選D。12.如圖所示，某同學(xué)采用重物自由下落的方法“驗證機(jī)械能守恒定律”。打點計時器所用電源頻率為50Hz，當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊闹禐?。?）下面是他實驗時的操作步驟：其中不必要以及不恰當(dāng)?shù)牟襟E有______。A.按照圖示的裝置安裝器件B.將打點計時器接到電源的直流輸出端上C.用天平測量出重錘的質(zhì)量D先釋放紙帶，然后再接通電源E.測量打出的紙帶上某些點之間的距離F.計算重錘下落過程中減少的重力勢能和增加的動能G.改換紙帶，重做幾次（2）本實驗選擇紙帶的要求是：紙帶上打下的第1、2點間距離接近______。若已知重物的質(zhì)量為1.00kg，按實驗要求正確地選出紙帶，用毫米刻度尺測量連續(xù)三點A、B、C到第一個點O的距離如圖（乙）所示，那么：從打下O點到打下計數(shù)點B的過程中重力勢能的減少量______J（保留3位有效數(shù)字）；而動能的增加量______J（保留3位有效數(shù)字）。（3）某同學(xué)想用下述方法研究機(jī)械能是否守恒，在紙帶上選取多個計數(shù)點，測量它們到起始點O的距離h，計算對應(yīng)計數(shù)點的重物速度v，描繪圖像，并做如下判斷：若圖像是一條過原點的直線，則重物下落過程中機(jī)械能守恒，請你分析論證該同學(xué)的判斷是否正確：______（填“正確”或“不正確”）。（4）若實驗中經(jīng)過計算發(fā)現(xiàn)增加的動能大于減少的重力勢能，則可能的原因是（）A.用公式算各點瞬時速度（設(shè)t為紙帶上打下O點到打下其它記錄點的時間）B.由于紙帶和打點計時器的限位孔之間存在摩擦阻力C.先釋放紙帶后接通電源，導(dǎo)致打第一個O點時便有了初速度D.重錘下落過程中受到空氣阻力〖答案〗（1）BCD（2）2mm0.4760.473（3）不正確（4）AC〖解析〗【小問1詳析】A．按照圖示的裝置安裝器件，該步驟有必要；B．將打點計時器接到電源的交流輸出端上，該步驟不恰當(dāng)；C．要驗證的關(guān)系式中兩邊都有質(zhì)量，可以消掉，則沒必要用天平測量出重錘的質(zhì)量，該步驟沒必要；D．先接通電源，然后再釋放紙帶，該步驟不恰當(dāng)；E．測量打出的紙帶上某些點之間的距離，該步驟有必要；F．計算重錘下落過程中減少的重力勢能和增加的動能，該步驟有必要；G．改換紙帶，重做幾次，該步驟有必要。故選BCD。【小問2詳析】打點計時器的打點頻率為50Hz，打點周期為0.02s，重物開始下落后，第一個打點周期內(nèi)重物下落的高度為本實驗選擇紙帶的要求是：紙帶上打下的第1、2點間距離接近2mm。從打下O點到打下計數(shù)點B的過程中重力勢能的減少量動能的增加量【小問3詳析】該同學(xué)的判斷依據(jù)不正確。在重物下落h的過程中，若阻力f恒定，根據(jù)可得則此時-h圖像就不是過原點的一條直線，所以要想通過-h圖像的方法驗證機(jī)械能是否守恒，還必須看圖像的斜率是否接近2g?！拘?詳析】A．通過計算出瞬時速度v往往大于物體的實際速度，則造成動能增加量偏大，A正確；BD．由于紙帶和打點計時器的限位孔之間存在摩擦阻力、重錘下落過程中受到空氣阻力，則由于能量損失，造成動能增加量偏小，BD錯誤；C．先釋放紙帶后接通電源，導(dǎo)致打第一個O點時便有了初速度先釋放紙帶，后接通電源，導(dǎo)致打第一個O點時的速度已經(jīng)不是零，而計算時視為初動能為零，則計算動能增加量時會造成偏大，C正確。故選AC。13.把籃球從距地板某一高度處由靜止釋放，觀察籃球與水平地板撞擊后反彈上升的最大高度，是判斷籃球是否充好氣的一種簡單方法。某次，運動員將一質(zhì)量的籃球從的高度處由靜止釋放，與水平地板撞擊后反彈上升的最大高度為，于是運動員確定該籃球充氣較好。已知籃球與地面接觸的時間為，忽略空氣阻力，重力加速度取。求：（1）籃球彈起瞬間的速度為多大？（2）籃球與地板碰撞過程中，地板對籃球的平均沖力的大小?！即鸢浮剑?）5m/s；（2）72N〖解析〗（1）籃球彈起瞬間的速度大小為（2）籃球落地時的速度大小為以豎直向下為正，籃球與地板碰撞過程中由動量定理可得解得籃球與地板碰撞過程中，地板對籃球的平均沖力的大小為72N。14.中國空間站的機(jī)械臂具有七個自由度，類似于人類手臂的靈活性，可實現(xiàn)抓取、拖拽、爬行、對接等功能。如圖所示，在長為d的機(jī)械臂作用下，微型衛(wèi)星、空間站、地球位于同一直線，伸直的機(jī)械臂沿該直線方向抓住微型衛(wèi)星，微型衛(wèi)星與空間站一起做角速度為的勻速圓周運動。已知地球表面的重力加速度為g，地球半徑為R，微型衛(wèi)星質(zhì)量為m，空間站軌道半徑為r，求：（1）在軌運行時，空間站的線速度和微型衛(wèi)星的線速度之比；（2）機(jī)械臂對微型衛(wèi)星的作用力大小F；（忽略空間站與衛(wèi)星之間的萬有引力以及機(jī)械臂對空間站的作用力，用m，g，R，r，d表示）（3）物體在引力場中具有的勢能叫做引力勢能。若取無窮遠(yuǎn)處為引力勢能零點，質(zhì)量為m的物體在地球引力場中具有的引力勢能為（式中G為引力常量，M為地球的質(zhì)量，r為物體到地心的距離）。若讓機(jī)械臂松開衛(wèi)星，通過控制衛(wèi)星上自帶的火箭發(fā)動機(jī)，使衛(wèi)星由當(dāng)前半徑為r的圓軌道變軌到離地球更遠(yuǎn)的半徑為的圓軌道，則在此過程中，萬有引力對衛(wèi)星做的功為多少？（用g、R、m、r、表示）〖答案〗（1）；（2）；（3）〖解析〗（1）根據(jù)可知在軌運行時，空間站的線速度和微型衛(wèi)星的線速度之比為（2）以空間站為對象，由萬有引力提供向心力可得在地球表面處有以微型衛(wèi)星為對象，根據(jù)牛頓第二定律可得聯(lián)立解得機(jī)械臂對微型衛(wèi)星的作用力大小為（3）衛(wèi)星由當(dāng)前半徑為r的圓軌道變軌到離地球更遠(yuǎn)的半徑為的圓軌道，則衛(wèi)星在半徑為r的圓軌道時具有的引力勢能為衛(wèi)星在半徑為的圓軌道時具有的引力勢能為根據(jù)可得在此過程中，萬有引力對衛(wèi)星做的功為15.如圖甲所示，下端帶有擋板、光滑且足夠長的斜面固定在水平地面上，物塊a、b用輕彈簧連接，一不可伸長的輕繩跨過光滑定滑輪后一端與物塊b連接，另一端連接輕質(zhì)掛鉤，滑輪左側(cè)輕繩與斜面平行。開始時物塊a、b靜止，在掛鉤上掛一物塊c（圖中未畫出）并由靜止釋放，當(dāng)物塊b的速度減為零時，物塊a剛要開始滑動。物塊b運動過程中不會碰到定滑輪，彈簧的形變始終在彈性限度內(nèi)，彈簧的彈力F隨物塊b的位移x變化的關(guān)系如圖乙所示。已知斜面與水平地面之間的夾角為，物塊a的質(zhì)量為，取重力加速度。求：（1）物塊b的質(zhì)量；（2）從物塊b“剛要滑動”到“速度減為零”的過程中，彈簧彈力對物塊b做的功以及物塊c的質(zhì)量；（3）物塊b在運動過程中速度的最大值?！即鸢浮剑?）；（2），；（3）〖解析〗（1）對物塊b，根據(jù)共點力的平衡條件可得由圖乙可知初始位置彈簧彈力大小為解得（2）由圖乙可知，未掛物塊c時，彈簧的彈力大小為彈簧的壓縮量為根據(jù)胡克定律可得解得彈簧勁度系數(shù)為當(dāng)物塊a剛要開始滑動時，設(shè)彈簧的伸長量為，根據(jù)共點力的平衡條件可得解得物塊b剛要滑動到速度減為零的過程中，彈簧彈力對物塊b做的功為該過程，根據(jù)能量守恒定律可得又聯(lián)立解得物塊c的質(zhì)量為（3）當(dāng)物塊b的加速度為零時，物塊b的速度最大，設(shè)此時彈簧的伸長量為，則有解得由于說明初始時彈簧的彈性勢能與物塊b速度最大時彈簧的彈性勢能相等，對物塊b、c組成的系統(tǒng)，從物塊b開始運動到速度達(dá)到最大的過程中，根據(jù)能量守恒可得解得物塊b在運動過程中速度的最大值為武漢市部分重點中學(xué)2023—2024學(xué)年度下學(xué)期期中聯(lián)考高一物理試卷本試卷共6頁，15題。滿分100分?？荚囉脮r75分鐘。注意事項：1.答題前，先將自己的姓名、準(zhǔn)考證號填寫在試卷和答題卡上，并將準(zhǔn)考證號條形碼貼在答題卡上的指定位置。2.選擇題的作答：每小題選出〖答案〗后，用2B鉛筆把答題卡上對應(yīng)題目的〖答案〗標(biāo)號涂黑。寫在試卷、草稿紙和答題卡上的非答題區(qū)域均無效。3.非選擇題的作答：用黑色簽字筆直接答在答題卡上對應(yīng)的答題區(qū)域內(nèi)。寫在試卷、草稿紙和答題卡上的非答題區(qū)域均無效。4.考試結(jié)束后，請將本試卷和答題卡一并上交。一、選擇題：本題共10小題，每小題4分，共40分。在每小題給出的四個選項中，第1~7題只有一項符合題目要求，第8~10題有多項符合題目要求。每小題全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分。1.下列說法中，正確的是（）A.牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律，并測定了引力常量GB.第谷根據(jù)自己多年的天文觀測數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)了行星沿橢圓軌道繞太陽運動，且太陽位于橢圓軌道的一個焦點上C.沖量是描述力對物體作用的時間積累效應(yīng)的物理量，力的沖量是一個狀態(tài)量D.功是描述力對物體作用的空間積累效應(yīng)的物理量，功是一個過程量〖答案〗D〖解析〗A．牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律，卡文迪許測定了引力常量G，故A錯誤；B．開普勒根據(jù)第谷多年的天文觀測數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)了行星沿橢圓軌道繞太陽運動，且太陽位于橢圓軌道的一個焦點上，故B錯誤；C．沖量是描述力對物體作用的時間積累效應(yīng)的物理量，力的沖量是一個過程量，故C錯誤；D．功是描述力對物體作用的空間積累效應(yīng)的物理量，功是一個過程量，故D正確。故選D。2.相關(guān)科研發(fā)現(xiàn)，近年地球的自轉(zhuǎn)速率呈現(xiàn)加快趨勢。這樣的極細(xì)微差別，盡管在人們的日常生活中無從體現(xiàn)，但卻會在通訊、電力、導(dǎo)航等領(lǐng)域產(chǎn)生重要影響。由于地球自轉(zhuǎn)加快引起的影響，下列描述正確的是（）A.地球同步衛(wèi)星的高度要略調(diào)高一些B.地球的第一宇宙速度增大C.在北京的物體重力減小，方向改變D.在武漢的物體重力減小，方向不變〖答案〗C〖解析〗A．地球自轉(zhuǎn)加快，則自轉(zhuǎn)周期減小，則地球的同步衛(wèi)星的周期減小，根據(jù)可得則同步衛(wèi)星的軌道半徑減小，即地球同步衛(wèi)星的高度要略調(diào)低一些，A錯誤；B．根據(jù)可得可知，地球的第一宇宙速度不變，B錯誤；CD．向心力和重力的合力為萬有引力，地球自轉(zhuǎn)加快所需向心力變大，萬有引力不變，所以武漢和北京的物體重力減小，則除極點外重力大小和方向都會變化，故C正確，D錯誤。故選C。3.一物體靜止在光滑水平面上，從時刻起，受到的水平外力F如圖所示，以向右運動為正方向，物體質(zhì)量為2.5kg，則下列說法正確的是（）A.前1s內(nèi)力F對物體的沖量為 B.時物體回到出發(fā)點C.時物體的速度大小為1m/s D.第3s內(nèi)物體的位移為1m〖答案〗D〖解析〗A．前1s內(nèi)力F對物體的沖量為A錯誤；B．物體先向右加速運動，1s后向右減速運動，又由圖可知可知時物體速度變?yōu)?，沒有回到原點，B錯誤；C．由圖解得C錯誤；D．第內(nèi)物體做初速度為0的勻加速直線運動，位移D正確。故選D。4.“復(fù)興號”動車組用多節(jié)車廂提供動力，從而達(dá)到提速的目的?？傎|(zhì)量為m的動車組在平直的軌道上行駛。該動車組有三節(jié)動力車廂，每節(jié)車廂發(fā)動機(jī)的額定功率均為P，若動車組所受的阻力與其速率成正比（，k為常量），動車組能達(dá)到的最大速度為。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.若三節(jié)動力車廂輸出功率均為額定值，則動車組從靜止開始做勻加速運動C.若三節(jié)動力車廂輸出的總功率為，則動車組勻速行駛的速度為D.若三節(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(dá)到最大速度，則這一過程中該動車組克服阻力做的功為〖答案〗C〖解析〗A．對動車由牛頓第二定律有若動車組在勻加速啟動，即加速度a恒定，但隨速度增大而增大，則牽引力也隨阻力增大而變大，故A錯誤；B．若三節(jié)動力車廂輸出功率均為額定值，則總功率為3P，由牛頓第二定律有故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錯誤；C．若三節(jié)動力車廂輸出的總功率為，當(dāng)動車組勻速行駛時加速度為零，有而以額定功率勻速時，有聯(lián)立解得故C正確；D．若三節(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(dá)到最大速度，由動能定理可知可得動車組克服阻力做的功為故D錯誤；故選C。5.如圖所示，直角桿AOB位于豎直平面內(nèi)，OA水平，OB豎直且光滑，用不可伸長的輕細(xì)繩相連的兩小球a和b分別套在OA和OB桿上，b球的質(zhì)量為1.2kg，在作用于a球的水平拉力F的作用下，a、b均處于靜止?fàn)顟B(tài)。此時a球到O點的距離為0.3m。b球到O點的距離為0.4m。改變力F的大小，使a球向右加速運動，已知a球向右運動0.1m時速度大小為6m/s。，則在此過程中繩對b球的拉力所做的功為（）A.39.6J B.38.6J C.33J D.40J〖答案〗A〖解析〗a球向右運動0.1m時，由幾何關(guān)系得，b上升距離為此時細(xì)繩與水平方向夾角的正切值為可知由運動的合成與分解知識可知可得以b球為研究對象，由動能定理得代入數(shù)據(jù)解得故選A。6.如圖所示，某實驗小組用電池、電動機(jī)等器材自制風(fēng)力小車。為測試小車電機(jī)性能，將小車固定不動，接通電源讓葉片勻速轉(zhuǎn)動將空氣以速度v向后排開，葉片旋轉(zhuǎn)形成的圓面積為S，空氣密度為，則下列說法正確的是（）A.風(fēng)力小車的原理是將電動機(jī)發(fā)熱的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為小車的動能B.葉片勻速旋轉(zhuǎn)時，空氣對小車的推力為C.t時間內(nèi)葉片排開的空氣質(zhì)量為D.葉片勻速旋轉(zhuǎn)時，單位時間內(nèi)空氣流動的動能為〖答案〗B〖解析〗A．風(fēng)力小車的原理是消耗電能，先轉(zhuǎn)化成風(fēng)能，推動小車運動，所以是電能轉(zhuǎn)化為小車的動能，故A錯誤；C．t時間內(nèi)葉片排開的空氣質(zhì)量為故C錯誤；B．由動量定理可得葉片勻速旋轉(zhuǎn)時，空氣受到的推力為根據(jù)牛頓第三定律可知空氣對小車的推力為，故B正確；D．葉片勻速旋轉(zhuǎn)時，單位時間內(nèi)空氣流動的動能為故D錯誤。故選B。7.天問一號是我國首個火星探測器，已知火星距離地球最遠(yuǎn)時有4億公里，最近時大約0.55億公里。由于距離遙遠(yuǎn)，地球與火星之間的信號傳輸會有長時間的時延。當(dāng)火星離我們最遠(yuǎn)時，從地球發(fā)出一個指令，約22分鐘才能到達(dá)火星。為了節(jié)省燃料，我們要等火星與地球之間相對位置合適的時候發(fā)射探測器。為簡化計算，已知火星的公轉(zhuǎn)周期約是地球公轉(zhuǎn)周期的1.9倍，認(rèn)為地球和火星在同一平面內(nèi)、沿同一方向繞太陽做勻速圓周運動，如圖所示。根據(jù)上述材料，結(jié)合所學(xué)知識，判斷下列說法正確的是（）A.地球的公轉(zhuǎn)線速度小于火星的公轉(zhuǎn)線速度B.當(dāng)火星離地球最近時，地球上發(fā)出的指令需要約5分鐘到達(dá)火星C.下一個發(fā)射時機(jī)需要再等約2.1年D.若火星運動到B點、地球恰好在A點時發(fā)射探測器，則探測器沿橢圓軌道運動到C點時，恰好與火星相遇〖答案〗C〖解析〗A．由可得因為火星的軌道半徑大于地球的軌道半徑，所以火星的公轉(zhuǎn)線速度小于地球的公轉(zhuǎn)線速度。故A錯誤；B．由可得故B錯誤；C．假設(shè)兩次發(fā)射探測器的時間間隔為t,則解得故C正確；D．由開普勒第三定律可得由圖可知探測器橢圓軌道的半長軸小于火星軌道的半徑，所以探測器的周期小于火星的周期，故探測器與火星不能在C點相遇。故D錯誤。故選C。8.中國天眼FAST觀測某脈沖雙星系統(tǒng)如圖所示。該雙星系統(tǒng)由兩顆相距較近的天體組成，并遠(yuǎn)離其他天體，它們在相互之間的萬有引力作用下，繞連線上的一點做勻速圓周運動。若較大天體質(zhì)量為M、運動軌道半徑為R，較小天體質(zhì)量為m、運動軌道半徑為r，引力常量為G，則（）A.兩天體質(zhì)量與半徑之間的關(guān)系式為B.兩天體質(zhì)量與半徑之間關(guān)系式為C.天體運動的角速度為D.天體運動的角速度為〖答案〗BD〖解析〗兩天體具有相同的角速度，設(shè)兩天體之間的距離為L，根據(jù)萬有引力提供向心力，對M，有對m，有所以故選BD。9.過山車是一種深受年輕人喜愛的游樂項目。實驗表明：當(dāng)普通人所承受的加速度約為5倍的重力加速度時就會發(fā)生暈厥。圖甲中，過山車軌道的回環(huán)部分是半徑為R的經(jīng)典圓環(huán)軌道，A為圓軌道最高點、B為最低點；圖乙中，過山車軌道的回環(huán)部分是倒水滴形軌道，上半部分是半徑為R的半圓軌道、C為最高點，下半部分為兩個半徑為2R的四分之一圓弧軌道、D為最低點。若載從過山車可視為質(zhì)點，分別從兩軌道頂峰上部由靜止開始下降，沿軌道內(nèi)側(cè)經(jīng)過A、C點時均恰好和軌道沒有相互作用，點B、D等高，忽略空氣阻力和摩擦。則下列說法正確的是（）A.過山車經(jīng)過A、C點時速度為0B.圖甲過山車軌道比圖乙軌道更安全C.圖乙過山車軌道比圖甲軌道更安全D.“圖乙中軌道頂峰的高度”比“圖甲中軌道頂峰的高度”高R〖答案〗CD〖解析〗A．已知過山車經(jīng)過A、C點時和軌道沒有相互作用，重力充當(dāng)向心力有解得故A錯誤；BC．分別運動到軌道最低點B、D時，人所受加速度最大，由動能定理，對圖甲圓環(huán)軌道有經(jīng)過B點時加速度解得圖甲過山車軌道存在安全隱患；對圖乙倒水滴形軌道有經(jīng)過D點時加速度解得故圖乙過山車軌道比圖甲軌道更安全，故B錯誤，C正確；D．相同載人過山車在頂峰處動能為0，經(jīng)A、C點時動能相等，根據(jù)機(jī)械能守恒，有其中可得即“圖乙中軌道頂峰的高度”比“圖甲中軌道頂峰的高度”高R，故D正確。故選CD。10.如圖所示，一傾角為的足夠長的傳送帶由電動機(jī)帶動，始終保持恒定速率順時針轉(zhuǎn)動，物塊從傳送帶底端由靜止釋放，物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為，物塊從傳送帶底端運動到頂端時恰好與傳送帶速度相等。在此過程中，傳送帶對物塊做的功為；傳送帶克服摩擦力做的功為，物塊與傳送帶之間因摩擦產(chǎn)生的熱量為Q，物塊機(jī)械能變化量為，電動機(jī)多消耗的電能為E。下列表達(dá)式正確的是（）A. B.C. D.〖答案〗ABD〖解析〗A．由功能關(guān)系可知，物塊機(jī)械能的變化等于除物塊重力之外的其他力所做的功，所以故A正確；B．傳送帶對物塊做的功為傳送帶克服摩擦力做的功為物塊與傳送帶之間因摩擦產(chǎn)生熱量為故B正確；C．由題意可知結(jié)合B項分析知故C錯誤；D．由能量守恒可知電動機(jī)多消耗的電能轉(zhuǎn)化為物塊的機(jī)械能和系統(tǒng)的熱能，所以故D正確。故選ABD。二、非選擇題：本題共5小題，共60分。11.下圖為某實驗小組利用氣墊導(dǎo)軌驗證機(jī)械能守恒定律的裝置，實驗的主要步驟有：A.將氣墊導(dǎo)軌放在水平桌面上并調(diào)至水平；B.測出擋光條的寬度；C.分別測出滑塊與擋光條的總質(zhì)量及托盤與砝碼的總質(zhì)量；D.將滑塊移至圖示位置，測出擋光條到光電門的距離；E.由靜止釋放滑塊，讀出擋光條通過光電門的時間；F.改變擋光條到光電門距離，重復(fù)步驟D、E，測出多組和。已知重力加速度為，請回答下列問題：（1）本實驗中______________（填“需要”或“不需要”）滿足遠(yuǎn)小于。（2）若某次測得擋光條到光電門的距離為，擋光條通過光電門的時間為，滑塊由靜止釋放至光電門的過程，系統(tǒng)的重力勢能減少了______________；若系統(tǒng)機(jī)械能守恒，應(yīng)滿足______________（用以上物理量表示）。（3）若利用圖像法處理實驗數(shù)據(jù)，下列選項中能符合實驗要求的是______________。A．B.C.D.〖答案〗（1）不需要（2）（3）D〖解析〗（1）對砝碼和滑塊系統(tǒng)來說，驗證機(jī)械能守恒律，系統(tǒng)減少重力勢能和增加的動能均可以測量，不必測拉力，故不需要滿足遠(yuǎn)小于。（2）只有砝碼下降了，所以系統(tǒng)減少的重力勢能滑塊經(jīng)過光電門時的瞬時速度可近似認(rèn)為是滑塊經(jīng)過光電門的平均速度，則滑塊通過光電門時速度大小為砝碼的重力勢能減少了，系統(tǒng)動能增加了則系統(tǒng)機(jī)械能守恒成立的表達(dá)式是（3）根據(jù)機(jī)械能守恒整理得由上述分析知是一條過原點直線。故選D。12.如圖所示，某同學(xué)采用重物自由下落的方法“驗證機(jī)械能守恒定律”。打點計時器所用電源頻率為50Hz，當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊闹禐?。?）下面是他實驗時的操作步驟：其中不必要以及不恰當(dāng)?shù)牟襟E有______。A.按照圖示的裝置安裝器件B.將打點計時器接到電源的直流輸出端上C.用天平測量出重錘的質(zhì)量D先釋放紙帶，然后再接通電源E.測量打出的紙帶上某些點之間的距離F.計算重錘下落過程中減少的重力勢能和增加的動能G.改換紙帶，重做幾次（2）本實驗選擇紙帶的要求是：紙帶上打下的第1、2點間距離接近______。若已知重物的質(zhì)量為1.00kg，按實驗要求正確地選出紙帶，用毫米刻度尺測量連續(xù)三點A、B、C到第一個點O的距離如圖（乙）所示，那么：從打下O點到打下計數(shù)點B的過程中重力勢能的減少量______J（保留3位有效數(shù)字）；而動能的增加量______J（保留3位有效數(shù)字）。（3）某同學(xué)想用下述方法研究機(jī)械能是否守恒，在紙帶上選取多個計數(shù)點，測量它們到起始點O的距離h，計算對應(yīng)計數(shù)點的重物速度v，描繪圖像，并做如下判斷：若圖像是一條過原點的直線，則重物下落過程中機(jī)械能守恒，請你分析論證該同學(xué)的判斷是否正確：______（填“正確”或“不正確”）。（4）若實驗中經(jīng)過計算發(fā)現(xiàn)增加的動能大于減少的重力勢能，則可能的原因是（）A.用公式算各點瞬時速度（設(shè)t為紙帶上打下O點到打下其它記錄點的時間）B.由于紙帶和打點計時器的限位孔之間存在摩擦阻力C.先釋放紙帶后接通電源，導(dǎo)致打第一個O點時便有了初速度D.重錘下落過程中受到空氣阻力〖答案〗（1）BCD（2）2mm0.4760.473（3）不正確（4）AC〖解析〗【小問1詳析】A．按照圖示的裝置安裝器件，該步驟有必要；B．將打點計時器接到電源的交流輸出端上，該步驟不恰當(dāng)；C．要驗證的關(guān)系式中兩邊都有質(zhì)量，可以消掉，則沒必要用天平測量出重錘的質(zhì)量，該步驟沒必要；D．先接通電源，然后再釋放紙帶，該步驟不恰當(dāng)；E．測量打出的紙帶上某些點之間的距離，該步驟有必要；F．計算重錘下落過程中減少的重力勢能和增加的動能，該步驟有必要；G．改換紙帶，重做幾次，該步驟有必要。故選BCD?！拘?詳析】打點計時器的打點頻率為50Hz，打點周期為0.02s，重物開始下落后，第一個打點周期內(nèi)重物下落的高度為本實驗選擇紙帶的要求是：紙帶上打下的第1、2點間距離接近2mm。從打下O點到打下計數(shù)點B的過程中重力勢能的減少量動能的增加量【小問3詳析】該同學(xué)的判斷依據(jù)不正確。在重物下落h的過程中，若阻力f恒定，根據(jù)可得則此時-h圖像就不是過原點的一條直線，所以要想通過-h圖像的方法驗證機(jī)械能是否守恒，還必須看圖像的斜率是否接近2g?！拘?詳析】A．通過計算出瞬時速度v往往大于物體的實際速度，則造成動能增加量偏大，A正確；BD．由于紙帶和打點計時器的限位孔之間存在摩擦阻力、重錘下落過程中受到空氣阻力，則由于能量損失，造成動能增加量偏小，BD錯誤；C．先釋放紙帶后接通電源，導(dǎo)致打第一個O點時便有了初速度先釋放紙帶，后接通電源，導(dǎo)致打第一個O點時的速度已經(jīng)不是零，而計算時視為初動能為零，則計算動能增加量時會造成偏大，C正確。故選AC。13.把籃球從距地板某一高度處由靜止釋放，