2023-2024年山西省晉中市高一下學期期中考試物理試題（解析版）

晉中市2023-2024高一下學期期中考試物理一、單項選擇題1.如圖所示為自行車比賽圓形賽道，賽道與水平面間有一夾角，某運動員騎自行車在同一賽道上以速率做勻速圓周運動，自行車所受側向（垂直于速度方向）摩擦力為，不考慮空氣阻力，下列說法正確的是（）A.速率小于時，自行車所受側向摩擦力仍為B.速率小于時，自行車所受側向摩擦力沿路面指向內側C.速率大于時，自行車所受側向摩擦力沿路面指向內側D.該運動員在騎行過程中，自行車所受合外力沿路面斜向下【答案】C【解析】當運動員騎自行車以小于的速度沿該賽道做勻速圓周運動時，支持力與重力的合力大于所需向心力，自行車有做近心運動的趨勢，則自行車所受側向摩擦力不為零，方向沿傾斜路面指向外側，故AB錯誤；當運動員騎自行車以大于的速度沿該賽道做勻速圓周運動時，支持力與重力的合力不足以提供向心力，則摩擦力有指向軌跡中心的分量，則自行車所受到的摩擦力沿傾斜路面指向內側，故C正確；該運動員在騎行過程中，自行車沿該賽道做勻速圓周運動時，支持力與重力的合力提供向心力，合力為水平方向，軌道平面平行于水平面，故D錯誤。故選C。2.體操單杠比賽中，有一個單臂大回環(huán)動作，如圖所示為運動員在最高點時的情景，則（）A.運動員在最高點的最小速度不能為B.在最高點，單杠對運動員的作用力提供運動員圓周運動的向心力C.單杠對運動員的作用力與運動員的重力始終是一對平衡力D.若運動員在最高點的速度增大，則運動員需要的向心力增大【答案】D【解析】當在最高點單杠對運動員的支持力等于重力時，最小速度為，故A錯誤；在最高點，單杠對運動員的作用力和重力的合力提供運動員圓周運動的向心力，故B錯誤；由于運動員做的圓周運動，所以單杠對運動員的作用力與運動員的重力不一定平衡，故C錯誤；根據(jù)，若運動員在最高點的速度增大，則運動員需要的向心力增大，故D正確。故選D。3.如圖所示，質量為的星球和質量為的星球組成一個穩(wěn)定的雙星系統(tǒng)，繞公共的圓心做勻速圓周運動，若測得星球的線速度大小為，則星球的線速度大小為（）A. B. C. D.【答案】A【解析】設雙星間的距離為，星球A、做勻速圓周運動的軌跡半徑分別為、，穩(wěn)定的雙星系統(tǒng)中兩星球具有相同的角速度，雙星間的萬有引力提供向心力，有，，解得，兩星的線速度，，解得，故選A4.如圖所示，水平地面上固定有一豎直光滑桿，桿上套有質量為的圓環(huán)，地面上放一質量為的物塊，圓環(huán)和物塊由繞過光滑定滑輪的輕繩相連，連接圓環(huán)和物塊的輕繩與豎直方向的夾角分別為，，。施加外力使得物塊以速度勻速向右運動，則此時圓環(huán)沿桿上升的速度大小為（）A. B. C. D.【答案】D【解析】對的速度沿繩與垂直于繩進行分解可得，對速度沿繩與垂直于繩進行分解可得，、沿繩方向速度相等，則有，代入數(shù)據(jù)得，故選D。5.如圖所示，天花板上有一可自由轉動的光滑小圓環(huán)，一輕質細繩穿過小圓環(huán)，兩端分別連接小球、?，F(xiàn)使兩小球平穩(wěn)地在各自的水平面內做周期相等的勻速圓周運動，、兩小球到的距離分別為、，則、兩小球的質量之比等于（）A. B. C. D.【答案】B【解析】設、繩與豎直方向的夾角分別為、，則球，同理，球，故，故選B。6.“打水漂”是一種常見的娛樂活動，一薄鐵片從距離水面高度為處水平拋出，水平方向運動距離，與水面第一次作用后，薄鐵片會反復在水面上彈跳前進。假設薄鐵片和水面每次接觸后，在水平方向，速度不變，而在豎直方向，速度方向相反，大小變?yōu)樵瓉淼?，已知重力加速度為，不計空氣阻力，則（）A.薄鐵片拋出的初速度大小為B.薄鐵片第二次與水面接觸后上升的高度為C.薄鐵片從與水面第一次接觸到第二次與水平面接觸水平方向的位移大小為lD.薄鐵片每次接觸水面時速度方向與水面的夾角不變【答案】C【解析】根據(jù)平拋運動，，解得，故A錯誤；第一次豎直方向自由落體有，薄鐵片第二次與水面接觸后速度為，豎直方向做豎直上拋運動，根據(jù)，薄鐵片第二次與水面接觸后上升的高度為，故B錯誤；薄鐵片從與水面第一次接觸到第二次與水平面接觸水平方向的時間，薄鐵片從與水面第一次接觸到第二次與水平面接觸水平方向的位移大小為，故C正確；薄鐵片接觸水面時速度方向與水面的夾角的正切值為，因為水平速度不變，豎直方向速度變小，所以薄鐵片每次接觸水面時速度方向與水面的夾角變小，故D錯誤。故選C。7.如圖所示，水平薄板上放置質量為物塊，用水平輕繩通過光滑的固定小圓環(huán)懸掛質量為的小球，小球到小圓環(huán)的繩長為，小球以懸掛點為頂點做勻速圓錐擺運動，繩與豎直方向的夾角為時，物塊剛好不滑動。已知、及圓環(huán)可視為質點，重力加速度為，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。下列說法正確的是（）A.小球的運動周期為B.和水平薄板間的動摩擦因數(shù)為C.當轉動的角速度減小時，繩與豎直方向的夾角減小D.當轉動的角速度減小時，滑塊可能滑動【答案】C【解析】以為對象，根據(jù)牛頓第二定律可得，解得小球的運動周期為，故A錯誤；設繩子拉力為，以為對象，豎直方向根據(jù)受力平衡可得，以為對象，根據(jù)受力平衡可得，解得和水平薄板間的動摩擦因數(shù)為，故B錯誤；以為對象，根據(jù)牛頓第二定律可得，可得，可知當轉動的角速度減小時，增大，繩與豎直方向的夾角減??；根據(jù)，可知繩子拉力減小，則受到的靜摩擦力減小，滑塊不可能滑動，故C正確，D錯誤。故選C。二、多項選擇題8.經(jīng)長期觀測，人們在銀河系中發(fā)現(xiàn)非常多的雙星系統(tǒng)。如圖所示，為、兩顆恒星組成的雙星系統(tǒng)，、繞連線上一點做圓周運動，測得、兩顆恒星間的距離為，質量之比為，恒星的周期為，下列說法正確的是（）A.做圓周運動的周期小于做圓周運動的周期B.、做圓周運動的半徑之比為C.、做圓周運動的向心加速度之比D.、兩顆恒星質量之和為【答案】BCD【解析】雙星系統(tǒng)的角速度相同、周期相同，故A錯誤；雙星系統(tǒng)中兩顆星體之間的萬有引力提供各自做圓周運動的向心力，有，，其中，解得，，，，則有，，，故BCD正確。故選BCD。9.小船過河時，以小船所在位置為坐標原點，建立如圖所示的直角坐標系，以水流速的方向為軸正方向，水流速的大小為，垂直于水流速的方向為軸，小船船頭垂直于河岸在方向做初速度為，加速度為的勻加速直線運動，已知河寬為，則（）A.小船到達對岸的速度方向與軸夾角的正切值為B.小船到達對岸的速度大小為C.小船到達對岸的坐標為D.小船的運動軌跡方程為【答案】BCD【解析】小船到達對岸時，沿軸方向有，解得，小船到達對岸時，沿軸方向的分速度為，小船到達對岸的速度方向與軸夾角的正切值為，小船到達對岸的速度大小為，沿軸方向有，則小船到達對岸的坐標為，故A錯誤，BC正確；小船沿軸方向有，沿軸方向有，聯(lián)立可得小船的運動軌跡方程為，故D正確故選BCD。10.如圖所示，粗糙水平轉盤上靜止放有兩個質量均為的小物塊和，物塊與轉盤之間的動摩擦因數(shù)為，物塊與轉盤之間的動摩擦因數(shù)為，物塊用長度為的細線拴接在過轉盤圓心的豎直轉軸上，物塊和物塊用長度為的細線拴接。初始時，兩細線剛好沿同一條半徑方向繃直，重力加速度取。現(xiàn)讓水平轉盤緩慢轉動起來，則下列說法正確的是（）A.當角速度大小為時，兩細線上會同時出現(xiàn)拉力B.當角速度大小為時，、間細線拉力大小為C.當角速度大小為時，物塊受到的摩擦力大小為D.兩細線中拉力大小相等時，轉盤的角速度大小為【答案】BD【解析】當、間細線剛有拉力時，有，解得；當、間細線剛有拉力時，有，解得，故角速度大小為1.0rad/s時，、間細線有拉力，、間細線無拉力，A錯誤；由于，所以當角速度大小為時，和與轉盤間的摩擦力都已經(jīng)達到最大靜摩擦，、間細線上有拉力，由，解得，B正確、C錯誤；兩細線中的拉力大小相等時，對、整體受力分析有，對受力分析有，聯(lián)立解得，D正確。故選BD。三、實驗題11.如圖1所示，在“探究平拋運動特點”的實驗中：（1）關于該實驗，以下說法正確的是______（填選項序號）。A.小球釋放的初始位置越高越好B.每次小球要從同一高度處由靜止釋放C.斜槽的末端切線必須水平D.小球在平拋運動時要靠近但不接觸木板（2）某同學為了更精確地描繪出小球做平拋運動的軌跡，使用頻閃照相機（每隔相等時間拍一次照片）拍攝小球在空中的位置。小球在平拋運動中的幾個位置如圖中的、、、所示，由于照片上的污漬，球在坐標紙上的位置模糊不清。已知圖中每個小方格的實際邊長，重力加速度取，那么：①照相機的頻閃周期______；②小球做平拋運動的初速度大小是______。【答案】（1）BCD；（2）①.，②.【解析】（1）小球釋放的初始位置要適當，不是越高越好，故A錯誤；為了讓小球平拋的初速度相同，每次小球要從同一高度由靜止釋放，故B正確；斜槽軌道末端必須水平，小球才能做平拋運動，故C正確；小球在平拋運動時要靠近但不接觸木板，故D正確。故選BCD。（2）①[1]豎直方向每個點間的時間相同，所以豎直方向位移差相等，根據(jù)圖可知，、豎直差一格，、豎直差兩格，所以根據(jù)，解得照相機的頻閃周期；[2]小球做平拋運動的初速度大小是。12.某同學用如圖甲所示的實驗裝置探究影響向心力大小的因素。其中水平直桿固定在豎直轉軸上，左側水平直桿上套有一質量可調節(jié)的滑塊，滑塊用長度可調的細線與固定在豎直轉軸上的力傳感器相連，右側水平直桿上豎直固定一寬度為的擋光條，擋光條到豎直轉軸的距離為，光電計時器可記錄擋光條通過光電門的時間t。（1）擋光條通過光電門的線速度大小為________（用題目中的字母表示），若擋光條豎直安裝在水平直桿上的俯視圖如圖乙所示，則導致測得擋光條通過光電門時的線速度________（填“偏大”或“偏小”）。（2）探究向心力大小和線速度大小的關系。保證滑塊的質量和滑塊到轉軸的距離不變，多次改變裝置的轉速，測量多組細線的拉力大小和對應的遮光時間，并用圖像法處理實驗數(shù)據(jù)，結果如圖丙所示，圖像中縱截距的絕對值的物理意義為________________。【答案】（1）①.，②.偏大；（2）滑塊與水平直桿之間的最大靜摩擦力大小【解析】（1）[1]擋光條通過光電門的線速度大小為；[2]圖乙中擋光條通過光電門時有效擋光寬度小于實際寬度，會使擋光時間變短，所以會導致測得擋光條通過光電門時的線速度偏大。（2）[1][2]滑塊和擋光條的角速度大小相等，有，解得，滑塊受到的合外力提供滑塊做圓周運動的向心力，有，整理得，圖像的縱截距的絕對值的物理意義為滑塊與水平直桿之間的最大靜摩擦力大小。四、計算題13.年月日，中國載人月球探測任務新飛行器名稱已經(jīng)確定，新一代載人飛船命名為“夢舟”，月面著陸器命名為“攬月”。假設“夢舟”飛船繞月球表面飛行的周期為，“攬月”飛行器在月球表面著陸后，宇航員在月球表面將一小球從傾角為的斜面上，以水平速度拋出后，仍落在斜面上，如圖所示。月球半徑為，空中運動時不計阻力，求：（1）月球表面的重力加速度大??；（2）從斜面上拋出的小球，經(jīng)過多長時間落在斜面上?！敬鸢浮浚?）；（2）【解析】（1）飛船繞月球表面飛行的周期為，則有，解得月球表面的重力加速度大小為；（2）從斜面上以水平速度拋出的小球，落在斜面時，有，可得下落時間為。14.如圖所示，一傾斜的勻質圓盤繞垂直于盤面的固定軸以恒定角速度轉動，盤面上離轉軸距離處有一質量、可視為質點的物體與圓盤始終保持相對靜止。盤面與水平面的夾角為，且是軌跡圓上的最高點，是軌跡圓上的最低點，物體與盤面間的動摩擦因數(shù)為，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，重力加速度取，，。（1）當圓盤角速度時，求物體受到的向心力大小，以及物體在點受到的摩擦力大??；（2）當圓盤角速度時，為維持物體相對圓盤靜止，求物體與盤面間的動摩擦因數(shù)的最小值。【答案】（1）；（2）【解析】（1）當角速度時，由，代入數(shù)據(jù)解得，由于向心力小于，所以摩擦力背離圓心，如圖，在點，有，代入數(shù)據(jù)解得；（2）當物體轉到圓盤的最低點恰好不下滑，此時為的最小值，受力分析如圖，，，代入數(shù)據(jù)解得。15.如圖所示，水平地面上有一固定的斜面體，其中斜面的傾角為，邊長為，邊長為。一小球從斜面上的點以大小為的初速度沿邊進入斜面開始運動。不計小球與斜面間的摩擦力與空氣阻力，小球可視為質點，重力加速度取，，，求：（1）小球在斜面內運動的時間；（2）小球離開斜面時的速度大??；（3）小球離開斜面第一次落到地面上