2023-2024年山東省濟(jì)寧市鄒城市高一下學(xué)期4月期中物理試題（解析版）

2023~2024學(xué)年度第二學(xué)期期中教學(xué)質(zhì)量檢測高一物理試題一、單選題1.一物體做勻速圓周運(yùn)動，下列說法正確的是（）A.線速度不變 B.角速度不變 C.加速度不變 D.向心力不變【答案】B【解析】勻速圓周運(yùn)動的物體線速度大小不變，方向時刻改變，所以線速度變化，故A錯誤；勻速圓周運(yùn)動的物體角速度大小和方向均不變，所以角速度不變，故B正確；根據(jù)可知，勻速圓周運(yùn)動的物體加速度大小不變，方向始終指向圓心，時刻在改變，所以加速度變化，故C錯誤；根據(jù)可知，勻速圓周運(yùn)動的物體向心力大小不變，方向始終指向圓心，時刻在改變，所以向心力變化，故D錯誤。故選B。2.如圖所示，兩箱相同的貨物，現(xiàn)要用電梯將它們運(yùn)上二樓，其中圖甲是臺階式電梯，圖乙是履帶式電梯，兩種情況下電梯都做勻速運(yùn)動，兩貨物相對電梯靜止，兩電梯在運(yùn)送貨物的過程中，下列說法正確的是（）A.電梯對貨物的支持力都做正功 B.電梯對貨物的摩擦力都做正功C.圖甲中合力對貨物做正功 D.圖乙中電梯對貨物做正功【答案】D【解析】甲圖中貨物受到的支持力豎直向上做正功，乙圖中貨物受到的支持力垂直于斜面不做功，故A錯誤；兩種情況下電梯都做勻速運(yùn)動，圖甲中合力對貨物也不做功，兩貨物相對電梯靜止，故甲圖中貨物不受摩擦力，則摩擦力不做功，乙圖中貨物所受摩擦力沿電梯向上，摩擦力做正功，故B、C錯誤；圖乙中貨物受到電梯的支持力和摩擦力的合力豎直向上，故圖乙中電梯對貨物做正功，故D正確。故選D。3.華為mate60實(shí)現(xiàn)了手機(jī)衛(wèi)星通信，只要有衛(wèi)星信號覆蓋的地方，就可以實(shí)現(xiàn)通話。如圖所示三顆赤道上空的通信衛(wèi)星就能實(shí)現(xiàn)環(huán)赤道全球通信，已知三顆衛(wèi)星離地面高度均為，地球的半徑為，下列說法正確的是（）A.三顆通信衛(wèi)星受到地球的萬有引力大小一定相等B.通信衛(wèi)星的運(yùn)行速度大于第一宇宙速度C.實(shí)現(xiàn)環(huán)赤道全球通信時，衛(wèi)星離地面高度至少為D.為了保證北京通信需求，一定有一顆衛(wèi)星靜止在北京正上方【答案】C【解析】根據(jù)萬有引力的公式，可知，由于不知道三顆衛(wèi)星的質(zhì)量大小，因此不能確定三顆衛(wèi)星所受地球萬有引力大小的關(guān)系，故A錯誤；由，得衛(wèi)星的線速度，同步衛(wèi)星的半徑大于貼地球表面的衛(wèi)星的半徑，通信衛(wèi)星的運(yùn)行速度小于第一宇宙速度，故B錯誤；三顆通信衛(wèi)星若要全覆蓋，則其如圖所示，由幾何關(guān)系可知，解得通信衛(wèi)星高度至少，故C正確；同步衛(wèi)星的軌道平面在赤道平面內(nèi)，不可能在北京的正上方，故D錯誤。故選C。4.如圖所示，走時準(zhǔn)確的時鐘，分針與秒針由轉(zhuǎn)動軸到針尖的長度之比是，下列說法正確的是（）A.分針與秒針的角速度之比為B.分針與秒針的周期之比為C.分針針尖與秒針針尖的線速度大小之比為D.分針針尖與秒針針尖的向心加速度大小之比為【答案】D【解析】秒針轉(zhuǎn)動一周的時間為，分針轉(zhuǎn)動一周的時間為，則分針與秒針的周期之比為，根據(jù)，分針與秒針的角速度之比為，故A、B錯誤；根據(jù)，分針針尖與秒針針尖的線速度大小之比為，故C錯誤；根據(jù)，分針針尖與秒針針尖的向心加速度大小之比為，故D正確。故選D。5.2024年1月5日，快舟一號甲運(yùn)載火箭成功發(fā)射一箭4星，實(shí)現(xiàn)了2024年中國航天發(fā)射“開門紅”！快舟一號的成功發(fā)射，不僅展示了中國航天的實(shí)力，也預(yù)示著新的一年里，我們將會有更多的航天驚喜。如圖為運(yùn)載火箭運(yùn)動過程的示意圖。運(yùn)載火箭先進(jìn)入近地圓軌道做勻速圓周運(yùn)動，再經(jīng)橢圓軌道，最終進(jìn)入圓軌道完成發(fā)射任務(wù)。橢圓軌道分別與軌道、軌道相切于點(diǎn)、點(diǎn)。則運(yùn)載火箭（）A.在軌道上的最大速率大于第一宇宙速度B.從軌道進(jìn)入軌道時需要在點(diǎn)處減速C.在軌道的運(yùn)行周期大于在軌道的運(yùn)行周期D.在軌道上經(jīng)過點(diǎn)時的加速度小于在軌道上經(jīng)過點(diǎn)時的加速度【答案】A【解析】在軌道穩(wěn)定運(yùn)行的速率等于第一宇宙速度，但在軌道的點(diǎn)需要加速才能到軌道，則，即在軌道上的最大速率大于第一宇宙速度，故A正確；從軌道進(jìn)入軌道時需要在點(diǎn)處加速做離心運(yùn)動，故B錯誤；根據(jù)開普勒第三定律，其中，故，所以在軌道的運(yùn)行周期小于在軌道的運(yùn)行周期，故C錯誤；根據(jù)萬有引力提供向心力，在點(diǎn)軌道半徑相同，則在軌道上經(jīng)過點(diǎn)時的加速度等于在軌道上經(jīng)過點(diǎn)時的加速度，故D錯誤。故選A。6.如圖所示，、兩個相同小球均可視為質(zhì)點(diǎn)，小球沿光滑固定斜面從靜止下滑，小球從斜面等高處自由下落，不計(jì)空氣阻力，下列說法正確是（）A.兩小球到達(dá)地面時速度相同 B.小球下滑過程中支持力的瞬時功率不斷增大C.到達(dá)地面時，小球重力的功率更大 D.從開始運(yùn)動至落地，兩小球重力的平均功率相等【答案】C【解析】小球沿光滑固定斜面從靜止下滑，小球從斜面等高處自由下落,均只有重力做功，有，可得，則兩小球到達(dá)地面時速度大小相同，而小球的速度沿斜面向下，小球的速度豎直向下，即兩者的速度方向不同，故兩球的速度不同，故A錯誤；小球下滑過程中支持力垂直斜面向上，與運(yùn)動速度始終垂直，即支持力的瞬時功率始終為零，故B錯誤；到達(dá)地面時，兩球所受重力的功率為，，則小球重力的功率更大，故C正確；從開始運(yùn)動至落地，兩小球重力所做功相等，而球沿斜面下滑時的豎直分速度偏小，則運(yùn)動時間較長，，由平均功率為，可知球所受重力的平均功率較小，故D錯誤。故選C。7.科學(xué)家相信宇宙是和諧的，1766年，德國科學(xué)家提丟斯研究了下表中太陽系中各個行星的軌道半徑（以地日間的平均距離為個天文長度單位），他發(fā)現(xiàn)了一個規(guī)律：各行星到太陽的距離可近似用公式表示，但同時又注意到公式中時少了一顆行星，1801年后，科學(xué)家陸續(xù)發(fā)現(xiàn)這一區(qū)域存在大量小行星。假設(shè)所有行星的公轉(zhuǎn)軌道均可近似看作圓，下列說法正確的是（）行星水星金星地球火星木星土星軌道平均半徑/天文單位A.小行星帶處于木星與土星之間B.木星的公轉(zhuǎn)周期大于年C.水星距離太陽最近，因此太陽對水星的引力最大D.金星公轉(zhuǎn)的線速度與地球公轉(zhuǎn)的線速度之比約為【答案】B【解析】當(dāng)時，天文單位，小行星帶處于火星與木星之間，故A錯誤；根據(jù)開普勒第三定律有，代入數(shù)據(jù)解得年，故B正確；受到太陽的引力除距離外，還與行星的質(zhì)量有關(guān)，故C錯誤；根據(jù)萬有引力提供向心力對地球有，對金星有，則有，代入數(shù)據(jù)解得，故D錯誤。故選B。8.如圖甲所示為一種叫“魔力陀螺”的玩具，其結(jié)構(gòu)可簡化為圖乙所示。半徑為的鐵質(zhì)圓軌道用支架固定在豎直平面內(nèi)，陀螺在軌道內(nèi)、外兩側(cè)均可以旋轉(zhuǎn)。陀螺的質(zhì)量為（視為質(zhì)點(diǎn)），陀螺磁芯對軌道的吸引力始終沿軌道的半徑方向（指向圓心或背離圓心），大小恒為。不計(jì)摩擦和空氣阻力，重力加速度為。下列說法正確的是（）A.陀螺沿軌道可能做勻速圓周運(yùn)動B.陀螺在軌道外側(cè)運(yùn)動，由到的過程中，軌道對其的支持力逐漸增大C.陀螺在軌道外側(cè)運(yùn)動到最低點(diǎn)時不脫離軌道，此時的最大速度為D.陀螺在軌道內(nèi)側(cè)運(yùn)動到最高點(diǎn)時的速度為，其對軌道的壓力大小為【答案】C【解析】陀螺磁芯對軌道的吸引力始終沿軌道的半徑方向（指向圓心或背離圓心），則可知，該力與重力的合力不是始終指向圓心，不可能做勻速圓周運(yùn)動，故A錯誤；陀螺在軌道外側(cè)運(yùn)動，由到與圓心等高點(diǎn)處，速度增大，所需向心力變大，重力沿徑向分力變小，則軌道對其的支持力逐漸變小，故B錯誤；設(shè)陀螺在軌道外側(cè)運(yùn)動到最低點(diǎn)時，軌道對小球的吸引力為，軌道對陀螺的彈力為，小球所受的重力為，最低點(diǎn)的速度為，受力分析如圖所示，則有，，由題意可知，當(dāng)時，陀螺通過最低點(diǎn)時的速度為最大值，有，故C正確；陀螺在軌道內(nèi)側(cè)運(yùn)動到最高點(diǎn)時的速度為，根據(jù)，解得，根據(jù)牛頓第三定律可知，其對軌道的壓力大小為，故D錯誤。故選C。二、多選題9.下列有關(guān)生活中的圓周運(yùn)動的實(shí)例分析，正確的是（）A.圖甲中汽車通過拱橋的最高點(diǎn)時速度越大，對拱橋的壓力越小B.圖乙為演員表演“水流星”，當(dāng)小桶恰好通過最高點(diǎn)時水對桶底沒有壓力C.圖丙中火車轉(zhuǎn)彎超過規(guī)定速度行駛時，內(nèi)軌對輪緣會有擠壓作用D.圖丁為洗衣機(jī)脫水桶，其脫水原理是水滴受到的離心力大于向心力，從而被甩出【答案】A、B【解析】圖甲中汽車通過拱橋的最高點(diǎn)時，根據(jù)牛頓第二定律可得，根據(jù)牛頓第三定律可得，可知汽車通過拱橋的最高點(diǎn)時速度越大，對拱橋的壓力越小，故A正確；圖乙為演員表演“水流星”，當(dāng)小桶恰好通過最高點(diǎn)時，水受到的重力剛好提供水所需的向心力，水對桶底沒有壓力，故B正確；圖丙中火車轉(zhuǎn)彎超過規(guī)定速度行駛時，火車重力和支持力的合力不足以提供所需的向心力，火車有離心運(yùn)動趨勢，外軌對輪緣會有擠壓作用，故C錯誤；圖丁為洗衣機(jī)脫水桶，其脫水原理是水滴受到的實(shí)際力不足以提供所需的向心力，從而被甩出，故D錯誤。故選A、B。10.2024年3月11日迎來“二月二，龍?zhí)ь^”?！褒垺敝傅氖嵌怂拗械臇|方蒼龍七宿星象，每歲仲春卯月之初，“龍角星”就從東方地平線上升起，故稱“龍?zhí)ь^”。有兩顆亮星“角宿一”和“角宿二”，是雙星系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)兩顆恒星距離只有個天文單位（個天文單位大約為億公里），公轉(zhuǎn)周期只有天。根據(jù)以上信息以及萬有引力常量，下列說法正確的是（）A.可以求出系統(tǒng)內(nèi)兩恒星的自轉(zhuǎn)周期 B.可以求出系統(tǒng)內(nèi)兩恒星的半徑比C.可以求出系統(tǒng)內(nèi)兩恒星的總質(zhì)量 D.可以求出系統(tǒng)內(nèi)兩恒星的速率之和【答案】C、D【解析】設(shè)兩恒星質(zhì)量為和，軌道半徑為和，由萬有引力提供向心力，，其中，，聯(lián)立可得，故可以求出系統(tǒng)內(nèi)兩恒星的總質(zhì)量，C正確；根據(jù)線速度與角速度的關(guān)系，，所以，故可以求出系統(tǒng)內(nèi)兩恒星的速率之和，D正確；根據(jù)，可得，但兩恒星的質(zhì)量未知，所以無法求出兩恒星的半徑之比，B錯誤；公轉(zhuǎn)周期為天，但無法求出系統(tǒng)內(nèi)兩恒星的自轉(zhuǎn)周期，故A錯誤。故選C、D。11.圖（a）為某游樂場的“空中飛椅”，它可以簡化為圖（b）所示的模型，已知圓盤的半徑，懸繩長。圓盤以恒定的角速度轉(zhuǎn)動，穩(wěn)定時測得懸繩與豎直方向的夾角，已知人和座椅的總質(zhì)量，，重力加速度，不計(jì)空氣阻力。下列說法正確的是（）A.懸繩上的拉力為B.圓盤轉(zhuǎn)動的角速度為C.若減小懸繩長度，要維持夾角保持不變，則圓盤轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)速變小D.若只增加人和座椅的總質(zhì)量，圓盤轉(zhuǎn)速不變，則懸繩與豎直方向的夾角不變【答案】A、D【解析】懸繩的拉力，故A正確；人和座椅做勻速圓周運(yùn)動的向心力由重力和懸繩拉力的合力提供，圓周運(yùn)動的半徑，則有，可得，故B錯誤；人和座椅做勻速圓周運(yùn)動的半徑減小，若減小懸繩長度，要維持夾角保持不變，向心力不變，由，可知圓盤轉(zhuǎn)動的角速度變大，又由，圓盤轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)速變大，故C錯誤；由于，故只要轉(zhuǎn)速不變，懸繩與豎直方向夾角就保持不變，故D正確。故選A、D。12.如圖所示，在勻速轉(zhuǎn)動的水平圓盤上，沿半徑方向放著用細(xì)繩相連的質(zhì)量均為的兩個物塊和，它們分居圓心兩側(cè)，與圓心距離分別為，，與盤間的動摩擦因數(shù)均為，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)速加快到兩物塊恰要與圓盤發(fā)生相對滑動時，細(xì)繩未被拉斷，下列說法正確的是（）A.此時轉(zhuǎn)盤的角速度為 B.此時繩上的拉力為C.此時物塊摩擦力的方向沿半徑指向圓心 D.此時燒斷細(xì)繩，物塊、都將做離心運(yùn)動【答案】B、D【解析】由于距離圓心較遠(yuǎn)，因此發(fā)生滑動時，一定沿著方向滑動，此時所受摩擦力方向沿半徑向外，所受摩擦力方向沿半徑指向圓心，故C錯誤；將發(fā)生滑動時，對，，對，，解得，，A錯誤，B正確；燒斷細(xì)繩瞬間物體所需的向心力為，此時燒斷細(xì)繩，的最大靜摩擦力不足以提供向心力，則做離心運(yùn)動。燒斷細(xì)繩前，繩子上的拉力和所受指向圓心方向的最大靜摩擦力提供向心力，燒斷細(xì)繩后，最大靜摩擦力不足以提供向心力，做離心運(yùn)動，故D正確。故選B、D。三、實(shí)驗(yàn)題13.某探究小組用如圖所示的向心力演示器探究向心力大小的表達(dá)式。已知小球在擋板、、處做圓周運(yùn)動的軌道半徑之比為，請回答以下問題：（1）若要研究向心力與半徑的關(guān)系，應(yīng)將兩個質(zhì)量相同的小球，分別放置在______（填“、”“、”或“、”）處，將傳動皮帶套在半徑______（填“相同”或“不同”）的左右兩個塔輪上，勻速轉(zhuǎn)動手柄，觀察標(biāo)尺上露出的格數(shù)即可。（2）通過實(shí)驗(yàn)可以得到的結(jié)論是______。A.在質(zhì)量和半徑一定的情況下，向心力的大小與角速度成正比B.在半徑和角速度一定的情況下，向心力的大小與質(zhì)量成正比C.在質(zhì)量和角速度一定的情況下，向心力的大小與半徑成反比D.在質(zhì)量和半徑一定的情況下，向心力的大小與線速度的大小成正比（3）實(shí)驗(yàn)時，某同學(xué)將質(zhì)量為和（）的小球分別放在、位置，轉(zhuǎn)動手柄，當(dāng)塔輪勻速轉(zhuǎn)動時，左右兩標(biāo)尺露出的格子數(shù)之比為，由此可知左右塔輪的半徑之比為______。【答案】（1）B、C；相同；（2）B；（3）【解析】（1）若要研究向心力與半徑的關(guān)系，應(yīng)控制小球質(zhì)量與角速度相等，需將兩個質(zhì)量相同的小球分別放置在、處，將傳動皮帶套在半徑相同的左右兩個塔輪上，使小球的角速度相等。（2）由公式得，在質(zhì)量和半徑一定情況下，向心力大小與角速度的二次方成正比。故A錯誤；由公式得，在半徑和角速度一定的情況下，向心力的大小與質(zhì)量成正比，故B正確；由公式得，在質(zhì)量和角速度一定的情況下，向心力的大小與半徑成正比，故C錯誤。由公式得，在質(zhì)量和半徑一定的情況下，向心力的大小與線速度二次方的大小成正比，故D錯誤。故選B。（3）將小球分別放在、位置，則兩球的軌道半徑之比為，當(dāng)塔輪勻速轉(zhuǎn)動時，左右兩標(biāo)尺露出的格子數(shù)之比為，則兩球所需向心力之比為，兩球的質(zhì)量之比為，根據(jù)可知，兩球的角速度之比為，兩變速塔輪由傳動皮帶相連，則線速度大小相同，根據(jù)可知，左右塔輪的半徑之比為。14.某物理興趣小組利用傳感器進(jìn)行“探究向心力大小與半徑、角速度、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，裝置中水平光滑直桿能隨豎直轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動，將滑塊套在水平直桿上，用細(xì)線將滑塊與固定的力傳感器連接。當(dāng)滑塊隨水平光滑直桿一起勻速轉(zhuǎn)動時，細(xì)線的拉力提供滑塊做圓周運(yùn)動的向心力，拉力的大小可以通過力傳感器測得，滑塊轉(zhuǎn)動的角速度可以通過角速度傳感器測得。（1）為了探究向心力與角速度的關(guān)系，需要控制______、______保持不變（用題目中字母表示）。（2）為便于研究與的關(guān)系，獲得了圖像，如圖乙所示，該圖像是一條傾斜直線，則圖像橫坐標(biāo)代表的是______。（3）若滑塊運(yùn)動半徑，用電子天平測得滑塊質(zhì)量為，圖乙中圖像的斜率大小為______。（4）若水平桿不光滑，根據(jù)（3）得到圖乙中圖線的斜率將______（填“增大”“不變”或“減小”）?！敬鸢浮浚?）；；（2）；（3）；（4）不變【解析】（1）為了探究向心力與角速度的關(guān)系，需要控制，保持不變。（2）由向心力公式，可知，當(dāng)質(zhì)量和運(yùn)動半徑不變時，有，所以圖像橫坐標(biāo)代表的是。（3）由向心力公式，圖乙中圖像的斜率大小為。（4）若水平桿不光滑，設(shè)滑塊受到摩擦力為，由牛頓第二定律得，得，圖乙中圖線的斜率依然為，保持不變。四、解答題15.2024年2月24日，中國載人月球探測任務(wù)新飛行器名稱正式公布，月面著陸器被命名為“攬?jiān)隆?，載人登月進(jìn)入倒計(jì)時。假設(shè)“攬?jiān)隆痹诮德湓虑蚯澳畴A段繞月球做周期為的勻速圓周運(yùn)動（不計(jì)周圍其他天體的影響），已知月球表面的重力加速度為，月球半徑為，引力常量為，把月球看做質(zhì)量分布均勻的球體，忽略月球自轉(zhuǎn)。求：（1）月球的密度；（2）“攬?jiān)隆杯h(huán)繞月球飛行時距離月球表面的高度?！敬鸢浮浚?）；（2）【解析】（1）月球表面重力和萬有引力近似相等，又，，解得。（2）根據(jù)萬有引力提供向心力，得，離月球表面高度為。16.為促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和方便居民出行，濟(jì)棗高鐵鄒城站已正式開工建設(shè)。施工現(xiàn)場用塔式起重機(jī)運(yùn)輸重物，起重機(jī)將質(zhì)量的重物豎直吊起的過程中，重物由靜止開始向上以加速度做勻加速直線運(yùn)動，當(dāng)起重機(jī)達(dá)到最大輸出功率時，保持該功率繼續(xù)提升重物，經(jīng)，重物達(dá)到最大速度后繼續(xù)勻速上升，不計(jì)額外功和空氣阻力。求：（1）重物最大速度大??；（2）從開始運(yùn)動計(jì)時，時起重機(jī)的輸出功率；（3）由開始運(yùn)動到達(dá)到最大速度過程中，起重機(jī)的平均輸出功率?！敬鸢浮浚?）；（2）；（3）【解析】（1）當(dāng)重物受到的牽引力等于阻力時，重物達(dá)到最大速度，根據(jù)可得，重物的最大速度大小為。（2）在勻加速階段，對重物由牛頓第二定律，可得勻加速階段的牽引力為，所以從開始運(yùn)動計(jì)時，時起重機(jī)的輸出功率為。（3）根據(jù)可得重物達(dá)到最大的輸出功率時的速度為，重物做勻加速運(yùn)動的時間為，重物做勻加速運(yùn)動的過程中，起重機(jī)牽引力做的功為，重物在保持最大功率繼續(xù)運(yùn)動過程中，起重機(jī)牽引力做的功為，則由開始運(yùn)動到達(dá)到最大速度過程中，起重機(jī)的平均輸出功率為。17.如圖所示，“”形光滑支架下端用較使固定于水平地面上，支架兩臂與水平地面的夾角均為，臂上套有一根原長為輕彈簧，其下端固定于“”形支架下端，上端與一個套在臂上的小球（可視為質(zhì)點(diǎn)）相連。已知小球質(zhì)量，支架每臂長為，輕彈簧的勁度系數(shù)。現(xiàn)讓小球隨支架一起繞中軸線由靜止開始緩慢的加速轉(zhuǎn)動（彈簧始終處于彈性限度內(nèi)）。已知重力加速度，，求（結(jié)果可用根號表示）：（1）