湖北省2023-2024學(xué)年高一下學(xué)期期中考試物理試卷（解析版）

高級(jí)中學(xué)名校試卷PAGE2024學(xué)年湖北省高一下學(xué)期期中考試高一物理試卷試卷滿分：100分注意事項(xiàng)：1．答題前，先將自己的姓名、準(zhǔn)考證號(hào)、考場(chǎng)號(hào)、座位號(hào)填寫在試卷和答題卡上，并將準(zhǔn)考證號(hào)條形碼粘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(duì)應(yīng)題目的〖答案〗標(biāo)號(hào)涂黑。寫在試卷、草稿紙和答題卡上的非答題區(qū)域均無(wú)效。3．非選擇題的作答：用黑色簽字筆直接答在答題卡上對(duì)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(wú)效。一、單項(xiàng)選擇題（每小題4分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)符合題目要求。）1.在物理學(xué)的研究中用到的思想方法很多，對(duì)下圖中描述正確的是（）A.甲圖中，測(cè)定引力常量的實(shí)驗(yàn)運(yùn)用了放大法測(cè)微小量B.乙圖中，研究小船渡河問(wèn)題時(shí)，主要運(yùn)用了類比法C.丙圖中，觀察AB割線的變化得到B點(diǎn)的瞬時(shí)速度方向的過(guò)程，運(yùn)用了控制變量法D.丁圖中，研究力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系時(shí)，運(yùn)用了等效替代法〖答案〗A〖解析〗A．甲圖中，卡文迪什測(cè)定引力常量的實(shí)驗(yàn)運(yùn)用了放大法測(cè)微小量，故A正確；B．乙圖中，研究小船渡河問(wèn)題時(shí)，主要運(yùn)用了等效法，故B錯(cuò)誤；C．丙圖中，A點(diǎn)逐漸向B點(diǎn)靠近時(shí)，觀察AB割線的變化，就是曲線在B點(diǎn)的切線方向，運(yùn)用了極限思想，得到B點(diǎn)的瞬時(shí)速度方向，故C錯(cuò)誤；D．丁圖中，伽利略研究力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系時(shí)，運(yùn)用了理想實(shí)驗(yàn)方法，巧妙地設(shè)想了兩個(gè)對(duì)接斜面的實(shí)驗(yàn)，故D錯(cuò)誤。故選A。2.一物體在光滑水平面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，某時(shí)刻對(duì)該物體施加一水平恒力，關(guān)于物體此后可能運(yùn)動(dòng)及該力做功情況的判斷，下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是（）A.物體做直線運(yùn)動(dòng)，該力對(duì)物體做正功B.物體做直線運(yùn)動(dòng)，該力對(duì)物體先做正功后做負(fù)功C.物體做曲線運(yùn)動(dòng)，該力對(duì)物體做正功D.物體做曲線運(yùn)動(dòng)，該力對(duì)物體先做負(fù)功后做正功〖答案〗B〖解析〗A．如果水平恒力的方向與運(yùn)動(dòng)方向相同，則物體做直線運(yùn)動(dòng)，該力對(duì)物體做正功，所以A正確，不符題意；B．如果水平恒力的方向與運(yùn)動(dòng)方向相反，則物體做直線運(yùn)動(dòng)，該力對(duì)物體先做負(fù)功后做正功，所以B錯(cuò)誤，符合題意；C．如果水平恒力的方向與運(yùn)動(dòng)方向夾角為銳角，則物體做曲線運(yùn)動(dòng)，該力對(duì)物體做正功，所以C正確，不符題意；D．如果水平恒力的方向與運(yùn)動(dòng)方向夾角為鈍角，則物體做曲線運(yùn)動(dòng)，該力對(duì)物體先做負(fù)功后做正功，所以D正確，不符題意；故選B。3.質(zhì)量為的小球，從離桌面高的A處由靜止下落，桌面離地面B處高度為，如圖所示。若以桌面為參考平面，重力加速度，下列說(shuō)法正確的是（）A.小球在A點(diǎn)的重力勢(shì)能為12JB.小球在B點(diǎn)的重力勢(shì)能為4JC.由A點(diǎn)下落至B點(diǎn)過(guò)程中重力做功為12JD.由A點(diǎn)下落至B點(diǎn)過(guò)程中重力勢(shì)能的變化量為12J〖答案〗C〖解析〗A．若以桌面為參考平面，小球在A點(diǎn)的重力勢(shì)能為故A錯(cuò)誤；B．若以桌面為參考平面，小球在B點(diǎn)的重力勢(shì)能為故B錯(cuò)誤；C．由A點(diǎn)下落至B點(diǎn)過(guò)程中重力做功為故C正確；D．由A點(diǎn)下落至B點(diǎn)過(guò)程中重力勢(shì)能勢(shì)能變化量故D錯(cuò)誤。故選C。4.如圖所示，輕桿的一端固定在通過(guò)O點(diǎn)的水平轉(zhuǎn)軸上，另一端固定一個(gè)小球，輕桿繞O點(diǎn)在豎直平面內(nèi)沿順時(shí)針?lè)较蜃鰟蛩賵A周運(yùn)動(dòng)，其中A點(diǎn)為最高點(diǎn)、C點(diǎn)為最低點(diǎn)，B點(diǎn)與O點(diǎn)等高，下列說(shuō)法正確的是（）A.小球經(jīng)過(guò)A點(diǎn)時(shí)，所受桿的作用力一定豎直向下B.從A點(diǎn)到C點(diǎn)的過(guò)程，小球合力始終指向圓心C.從A點(diǎn)到C點(diǎn)的過(guò)程，小球重力的功率保持不變D.小球經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)，所受桿的作用力沿著BO方向〖答案〗B〖解析〗A．小球經(jīng)過(guò)A點(diǎn)時(shí)，合外力提供向心力，則當(dāng)小球速度較小時(shí)則所受桿的作用力豎直向上；當(dāng)小球速度較大時(shí)則所受桿的作用力豎直向下；當(dāng)小球速度滿足則桿對(duì)小球無(wú)作用力。故A錯(cuò)誤；B．依題意，小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，合外力提供向心力，從A點(diǎn)到C點(diǎn)的過(guò)程，小球合力始終指向圓心。故B正確；C．由圖可知A點(diǎn)和C點(diǎn)處重力與速度方向垂直，則小球重力的功率為0，與B點(diǎn)對(duì)稱的位置處重力與速度共線，故重力功率不為0，則從A點(diǎn)到C點(diǎn)的過(guò)程，小球重力的功率先增大再減小。故C錯(cuò)誤；D．合外力提供向心力，小球受重力和桿給的作用力，則小球所受桿的作用力為右上方。故D錯(cuò)誤。故選B。5.如圖所示，一輛貨車?yán)每邕^(guò)光滑定滑輪的輕質(zhì)不可伸長(zhǎng)的纜繩提升一箱貨物，已知貨箱的質(zhì)量為，貨物的質(zhì)量為m，貨車向左做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在將貨物提升到圖示的位置時(shí)，貨箱速度為v，連接貨車的纜繩與水平方向夾角為，不計(jì)一切摩擦，下列說(shuō)法正確的是（）A.貨車的速度等于 B.貨物處于失重狀態(tài)C.纜繩中的拉力大于 D.貨車對(duì)地面的壓力大于貨車的重力〖答案〗C〖解析〗A．關(guān)聯(lián)速度可知，沿著繩上的速度相等，可知解得A錯(cuò)誤；B．減小，增大，貨車向左做勻速直線運(yùn)動(dòng)，v增大，加速度向上，則貨物處于超重狀態(tài)，B錯(cuò)誤；C．由加速度向上，則纜繩中的拉力大于，C正確；D．對(duì)貨車受力分析可得即貨車的對(duì)地面的壓力小于貨車的重力，D錯(cuò)誤；故選C。6.粗糙的水平地面上一物體在水平拉力作用下做直線運(yùn)動(dòng)，水平拉力F及物體的運(yùn)動(dòng)速度v隨時(shí)間t變化的圖像如圖甲和圖乙所示。取重力加速度。則（）A.前2s內(nèi)水平拉力F做功為120JB.前4s內(nèi)物體的位移為10mC.物體的質(zhì)量為7.5kgD.時(shí)水平拉力F的功率為30W〖答案〗D〖解析〗A．圖像與時(shí)間軸所圍幾何圖形的面積表示位移，前2s內(nèi)物體的位移則水平拉力F做功為故A錯(cuò)誤；B．前4s內(nèi)物體的位移為故B錯(cuò)誤；C．根據(jù)圖像可知，2s后物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，水平拉力與摩擦力平衡，即摩擦力大小為5N，2s前物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓第二定律有根據(jù)圖乙可知解得故C錯(cuò)誤；D．根據(jù)圖乙可知，1s時(shí)物體的速度為2m/s，則時(shí)水平拉力F的功率為故D正確。故選D。7.如圖所示，豎直平面的圓環(huán)，ab為水平直徑，cd為另一條直徑，一個(gè)小球（可以看成質(zhì)點(diǎn)）在c點(diǎn)以水平向右的初速度拋出，剛好落在d點(diǎn)，已知直徑ab與直徑cd的夾角（，；），不計(jì)空氣阻力，則（）A.圓環(huán)的半徑為0.75mB.拋出點(diǎn)c距水平直徑ab的高度為0.225mC.若小球從c點(diǎn)以不同的速度水平向右拋出，一定不可能垂直落在圓環(huán)上D.〖答案〗B〖解析〗ABD．小球做平拋運(yùn)動(dòng)如圖所示設(shè)小球拋出經(jīng)過(guò)t時(shí)間落d點(diǎn)，根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律有，根據(jù)幾何知識(shí)有解得，則圓環(huán)的半徑為拋出點(diǎn)c距水平直徑ab的高度為若小球從c點(diǎn)以不同的速度水平向右拋出，無(wú)論落在cd上的何處，其位移偏角均為，則有設(shè)速度偏角為，則有則則為定值，可知若小球從c點(diǎn)以不同的速度水平向右拋出，經(jīng)過(guò)直徑cd上不同位置時(shí)的速度方向相同，故AD錯(cuò)誤，B正確；C．若小球從c點(diǎn)水平向右拋出垂直落在圓環(huán)上f點(diǎn)如圖所示則f點(diǎn)速度反向延長(zhǎng)線過(guò)圓心，由平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)可知速度反向延長(zhǎng)線過(guò)水平位移的中點(diǎn)g，由圖可知g點(diǎn)可以為水平位移的中點(diǎn)，故可能垂直落在圓環(huán)上，故C錯(cuò)誤。故選B。二、多項(xiàng)選擇題（每小題4分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得4分，選對(duì)但不全的得2分，有選錯(cuò)的得0分。）8.下列有關(guān)生活中的圓周運(yùn)動(dòng)實(shí)例分析，其中說(shuō)法正確的是（）A.鐵路的轉(zhuǎn)彎處，外軌比內(nèi)軌高的原因是為了利用輪緣與內(nèi)軌的側(cè)壓力幫助火車轉(zhuǎn)彎B.汽車通過(guò)拱橋的最高點(diǎn)時(shí)處于失重狀態(tài)C.滾筒洗衣機(jī)里衣物隨著滾筒做高速勻速圓周運(yùn)動(dòng)，衣物運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)A和最低點(diǎn)B點(diǎn)時(shí)對(duì)滾筒壁彈力大小相等D.同一小球在光滑而固定的圓錐筒內(nèi)的A、B位置先后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則在A、B兩位置小球所受筒壁的支持力大小相等〖答案〗BD〖解析〗A．在鐵路的轉(zhuǎn)彎處，通常要求外軌比內(nèi)軌高，當(dāng)火車按規(guī)定速度轉(zhuǎn)彎時(shí)，由重力和支持力的合力完全提供向心力，從而減輕輪緣對(duì)外軌道的擠壓，A錯(cuò)誤；B．對(duì)汽車在最高點(diǎn)，根據(jù)牛頓第二定律得因?yàn)楣势囂幱谑е貭顟B(tài)，B正確；C．根據(jù)牛頓第二定律，在最低點(diǎn)有在最高點(diǎn)時(shí)有可得，C錯(cuò)誤；D．小球在兩位置做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由其合力提供向心力，受筒壁的支持力為（為錐體頂角的一半），故支持力大小相等，D正確；故選BD。9.2024年3月21日13時(shí)27分，我國(guó)在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功將云海二號(hào)02組衛(wèi)星發(fā)射升空，衛(wèi)星順利進(jìn)入預(yù)定軌道，如圖所示，發(fā)射過(guò)程簡(jiǎn)化如圖所示，衛(wèi)星首先升空抵達(dá)半徑為的近地圓軌道Ⅰ上Q點(diǎn)，然后在Q點(diǎn)短暫加速進(jìn)入過(guò)渡的橢圓軌道Ⅱ，在橢圓軌道Ⅱ的遠(yuǎn)地點(diǎn)P點(diǎn)經(jīng)合適調(diào)節(jié)便可穩(wěn)定于預(yù)定所在的半徑為的圓軌道Ⅲ上。下列判斷正確的是（）A.“云海二號(hào)”由軌道Ⅱ的P點(diǎn)轉(zhuǎn)移到軌道Ⅲ需要在P點(diǎn)加速B.“云海二號(hào)”在軌道Ⅱ上的運(yùn)行周期小于在軌道Ⅲ上的運(yùn)行周期C.“云海二號(hào)”在軌道Ⅱ上經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)的加速度等于在軌道Ⅰ上經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)的加速度D.“云海二號(hào)”在軌道Ⅰ與地心連線和在軌道Ⅲ與地心連線在相同時(shí)間內(nèi)掃過(guò)的面積相等〖答案〗ABC〖解析〗A．衛(wèi)星的發(fā)射與變軌，發(fā)射過(guò)程在兩個(gè)切點(diǎn)位置需要加速，故“云海二號(hào)”由軌道Ⅱ的P點(diǎn)轉(zhuǎn)移到軌道Ⅲ需要在P點(diǎn)加速，A正確；B．由開普勒第三定律可知，因?yàn)椤霸坪６?hào)”在軌道Ⅱ上的半長(zhǎng)軸小于在軌道Ⅲ上的軌道半徑，故“云海二號(hào)”在軌道Ⅱ上的運(yùn)行周期小于在軌道Ⅲ上的運(yùn)行周期，B正確；C．根據(jù)牛頓第二定律，同一位置受到的萬(wàn)有引力相同，產(chǎn)生的加速度也相同，C正確；D．開普勒第二定律面積定律是針對(duì)同一軌道上，連線在相同時(shí)間掃過(guò)的面積才相等。不同軌道連線掃過(guò)的面積不相同，D錯(cuò)誤。故選ABC。10.如圖，在豎直平面內(nèi)，半徑為R的圓弧軌道ABC和水平軌道PA在A點(diǎn)相切，BC為圓弧軌道的直徑，O為圓心，OA和OB之間的夾角為，一個(gè)質(zhì)量為m的小球沿水平軌道向右運(yùn)動(dòng)，經(jīng)A點(diǎn)沿圓弧軌道通過(guò)C點(diǎn)，落至水平軌道；在整個(gè)過(guò)程中，除受到重力及軌道作用力外，小球還一直受到一個(gè)水平恒力的作用。已知小球在C點(diǎn)所受合力的方向指向圓心，且此時(shí)小球?qū)壍赖膲毫η『脼榱恪ｋx開C點(diǎn)后立即撤去水平恒力，不計(jì)一切摩擦，重力加速度大小為g。則下列說(shuō)法正確的是（）A.小球在A點(diǎn)時(shí)速度最大B.小球在B點(diǎn)時(shí)速度最大C.小球到達(dá)C點(diǎn)時(shí)速度的大小為D.小球到達(dá)水平地面時(shí)距A點(diǎn)的距離為〖答案〗BC〖解析〗AB．由于小球在C點(diǎn)所受合力的方向指向圓心，且此時(shí)小球軌道的壓力恰好為零，表明水平恒力與重力的合力方向與直徑BC平行，即B為圓周運(yùn)動(dòng)的等效的物理最低點(diǎn)，C為圓周運(yùn)動(dòng)的等效的物理最高點(diǎn)，類比于一般的圓周運(yùn)動(dòng)，可知，小球在等效物理最低點(diǎn)B點(diǎn)時(shí)速度最大，小球在等效物理最高點(diǎn)C點(diǎn)時(shí)速度最小，A錯(cuò)誤，B正確；C．結(jié)合上述，在C點(diǎn)，對(duì)小球分析有代入得C正確；D．水平豎直建立直角坐標(biāo)，豎直方向速度為豎直方向位移為代入得水平方向速度為水平方向位移為代入得所以距A點(diǎn)距離為，D錯(cuò)誤；故選BC。三、實(shí)驗(yàn)題（2小題，共16分。把〖答案〗填寫在答題卡中的橫線上。）11.探究向心力大小F與物體的質(zhì)量m、角速度和軌道半徑r的關(guān)系實(shí)驗(yàn)。（1）本實(shí)驗(yàn)所采用的實(shí)驗(yàn)探究方法與下列哪個(gè)實(shí)驗(yàn)是相同的；A.探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)B.探究?jī)蓚€(gè)互成角度的力的合成規(guī)律C.探究勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律D.探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系（2）某同學(xué)用如下圖所示實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行探究，圓柱體放置在水平圓盤上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，圓柱體與圓盤之間的摩擦可忽略不計(jì)。力傳感器測(cè)量向心力大小F，角速度傳感器測(cè)量角速度大小，該組同學(xué)通過(guò)保持圓柱體質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)半徑不變，來(lái)探究F與的關(guān)系。該組同學(xué)讓圓柱體做半徑為r的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，得到如圖1所示圖像，對(duì)圖線的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲得了如圖2所示的圖像，該圖像是一條過(guò)原點(diǎn)的直線，則圖像2的橫坐標(biāo)x代表的是____，如果直線的斜率為k，則可以得到圓柱體的質(zhì)量為____?！即鸢浮剑?）D（2）〖解析〗【小問(wèn)1詳析】本實(shí)驗(yàn)采用的實(shí)驗(yàn)探究方法是控制變量法，采用這個(gè)探究方法的實(shí)驗(yàn)還有“探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系”，D正確；故選D?！拘?wèn)2詳析】由向心力公式知可知，當(dāng)質(zhì)量m和運(yùn)動(dòng)半徑r不變時(shí)所以圖像橫坐標(biāo)x代表的是。圖像的斜率為則可以得到圓柱體的質(zhì)量為12.在“探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)”實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)小組從不同角度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。（g?。?）采用如圖所示的裝置做實(shí)驗(yàn)。在此實(shí)驗(yàn)中，下列操作或說(shuō)法正確的是________。A.將斜槽軌道的末端調(diào)成水平B.本實(shí)驗(yàn)不需要用天平測(cè)出小球質(zhì)量，也不需要配備鉛垂線C.小球釋放的初始位置越高越好D.圖甲中擋條每次必須等間距下移（2）實(shí)驗(yàn)中探究物體做平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)，它的速度方向與水平方向的夾角為θ，其正切值隨時(shí)間t變化的圖像如圖所示，則初速度_______m/s。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）（3）由（2）中實(shí)驗(yàn)測(cè)得落點(diǎn)和平拋起點(diǎn)連線與水平方向夾角為45°，則經(jīng)過(guò)的時(shí)間為_______s，位移為_______m。（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）（4）在此實(shí)驗(yàn)中，每次都要讓小球從斜槽上的同一位置由靜止?jié)L下，但小球與斜槽間有摩擦力，這個(gè)摩擦力_______（選填“會(huì)”或“不會(huì)”）使實(shí)驗(yàn)的誤差增大?！即鸢浮剑?）A（2）1.0（3）0.200.28（4）不會(huì)〖解析〗【小問(wèn)1詳析】A．為了保證小球沿水平方向飛出，應(yīng)將斜槽軌道的末端調(diào)成水平，A正確；B．本實(shí)驗(yàn)不需要天平測(cè)出小球的質(zhì)量，但需要配備鉛垂線以確定豎直方向，B錯(cuò)誤；C．實(shí)驗(yàn)中需要小球每次從斜槽上同一位置由靜止釋放，小球釋放的初始位置適合即可，不是越高越好，釋放位置過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致初速度較大，小球經(jīng)過(guò)紙面的時(shí)間較短，豎直方向下落的高度較低，描繪的軌跡不便于數(shù)據(jù)計(jì)算，C錯(cuò)誤；D．圖甲中擋條每次不需要等間距下移，D錯(cuò)誤。故選A。【小問(wèn)2詳析】由可得隨時(shí)間t變化的圖像斜率為解得【小問(wèn)3詳析】由解得水平分位移、豎直分位移分別為故位移為【小問(wèn)4詳析】斜槽軌道不需要光滑，只要保證小球每次從同一位置釋放即可，因?yàn)樾∏蛎看螐耐晃恢冕尫?，路徑相同，每次損失的機(jī)械能相同，到達(dá)斜面底端時(shí)速度相等。四、解答題（3小題，共44分。解答時(shí)要寫出必要的文字說(shuō)明和重要的演算步驟。）13.我國(guó)新能源汽車領(lǐng)先全球，2024年3月28日小米第一臺(tái)汽車XiaomiSU7正式上市，其技術(shù)領(lǐng)先且價(jià)格符合大眾消費(fèi)，一輛小米新能源汽車在平直公路上行駛，汽車的質(zhì)量為，發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率為，設(shè)汽車行駛過(guò)程中受到的阻力大小恒為。（1）在不超過(guò)額定功率的前提下，求該汽車所能達(dá)到的最大速度；（2）如果汽車從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。加速度的大小，在發(fā)動(dòng)機(jī)不超過(guò)額定功率的前提下，求汽車維持勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t?！即鸢浮剑?）50m/s；（2）1.25s〖解析〗（1）設(shè)汽車以額定功率啟動(dòng)后達(dá)到最大速度時(shí)牽引力為，汽車達(dá)到最大速度時(shí)有又聯(lián)立，解得（2）設(shè)汽車在勻加速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，牽引力為F，根據(jù)牛頓第二定律解得設(shè)保持勻加速的時(shí)間t，勻加速達(dá)到的最大速度為，則有解得由勻變速直線運(yùn)動(dòng)速度公式得解得14.宇航員站在某質(zhì)量分布均勻的星球表面一斜坡上P點(diǎn)，沿水平方向以初速度拋出一個(gè)小球，測(cè)得小球經(jīng)時(shí)間t落到斜坡另一點(diǎn)Q上，如圖所示，斜坡的傾角為，，，已知該星球的半徑為R，引力常量為G