山東省德州市2023-2024學(xué)年高一下學(xué)期期中考試物理試題（解析版）

高一物理試題2024.4本試題卷分選擇題和非選擇題兩部分，滿分100分，考試時間90分鐘。注意事項：1．答題前，考生先將自己的姓名、考生號、座號填寫在相應(yīng)位置，認(rèn)真核對條形碼上的姓名、考生號和座號，井將條形碼粘貼在指定位置上。2．選擇題答案必須使用2B鉛筆正確填涂；非選擇題答案必須使用0.5毫米黑色簽字筆書寫，字體工整、筆跡清楚。3．請按照題號在各題目的答題區(qū)域內(nèi)作答，超出答題區(qū)域書寫的答案無效；在草稿紙、試題卷上答題無效。保持卡面清潔，不折疊、不破損。一、單項選擇題：本題共8小題，每小題3分，共24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.生活中的很多現(xiàn)象往往都可從物理的角度進行解釋。為了形象生動地說明圓周運動的運動規(guī)律，教科書中設(shè)置了許多插圖，下列關(guān)于插圖的表述正確的是（??）A.圖甲旋轉(zhuǎn)木馬工作時，越靠外側(cè)木馬角速度越大B.圖乙脫水機工作時，衣服中的水珠在離心力的作用下從桶孔飛出C.圖丙軌道外軌高于內(nèi)軌，火車以規(guī)定速度轉(zhuǎn)彎時鐵軌對火車的支持力與重力的合力提供向心力D.圖丁空中飛椅游戲中，外排飛椅向心加速度更小【答案】C【解析】【詳解】A．圖甲旋轉(zhuǎn)木馬工作時，各個木馬同軸轉(zhuǎn)動，角速度相同，故A錯誤；B．圖乙脫水機工作時，衣服中的水在轉(zhuǎn)動時所受附著力及摩擦力的合力提供向心力，當(dāng)合力小于所需要的向心力時，做離心運動，水被甩出，并不是受離心力，故B錯誤；C．圖丙軌道外軌高于內(nèi)軌，火車轉(zhuǎn)彎時鐵軌對火車的支持力與重力的合力提供向心力，故C正確；C．圖丁空中飛椅游戲中，由，可知外排飛椅向心加速度更大，故D錯誤。故選C。2.陀螺在我國有上千年的歷史。上半部分為圓形，下方尖銳。傳統(tǒng)古陀螺大致是木或鐵制的倒圓錐形，玩法是用鞭子抽打，流傳甚廣。如圖所示，在鞭子的抽打下，陀螺繞其中心豎直軸線在水平地面上定軸旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為24r/s，陀螺上距離中心豎直軸線3cm處的a點線速度大小約為（）A.4.5m/s B.5.5m/s C.6.5m/s D.7.5m/s【答案】A【解析】【詳解】根據(jù)線速度的概念可得故選A。3.我國明代出版的《天工開物》中記錄了我們祖先的勞動智慧，如圖所示為“牛轉(zhuǎn)翻車”，利用畜力轉(zhuǎn)動不同半徑齒輪來改變水車的轉(zhuǎn)速，從而將水運送到高處。祖先的智慧在今天也得到了繼承和發(fā)揚。我國自主研發(fā)的齒輪傳動系統(tǒng)，打破了國外壟斷，使中國高鐵持續(xù)運行速度達(dá)到350km/h，中國高鐵成為中國制造的一張“金名片”。圖中A、B是兩個齒輪邊緣點，齒輪半徑比，在齒輪轉(zhuǎn)動過程中，下列說法正確的是（）A.A、B兩點的周期之比為3∶5 B.A、B兩點的線速度大小之比為5∶3C.A、B兩點的角速度之比為5∶3 D.A、B兩點的向心加速度大小之比為3∶5【答案】D【解析】【詳解】B．根據(jù)題意可知，A、B是兩個齒輪邊緣點，則A、B線速度大小之比1：1，故B錯誤；A．由公式可得，A、B的周期之比為5：3，故A錯誤；C．由公式可得，A、B的角速度之比為3：5，故C錯誤；D．由公式可得，A、B的向心加速度大小之比為3：5，故D正確。故選D。4.2021年2月15日17時，首次火星探測任務(wù)“天問一號”探測器成功實施捕獲軌道遠(yuǎn)火點平面機動。探測器運行到P點時，發(fā)動機點火工作，將繞火星赤道的軌道1調(diào)整為經(jīng)過火星兩極的軌道2?！疤靻栆惶枴睆能壍?到軌道2涉及了不同平面的軌道切換，被天文愛好者稱為“側(cè)手翻”。后續(xù)，探測器還將通過數(shù)次軌道調(diào)整，進入火星停泊軌道3。如圖，P點為軌道1到軌道2的切換點，Q點為軌道2和軌道3的公共切點。關(guān)于“天問一號”探測器，下列說法正確的是（）A.“天問一號”在軌道切換點P點進行軌道切換時不受萬有引力作用B.“天問一號”運行在軌道1上經(jīng)過P點的速度小于它經(jīng)過Q點的速度C.“天問一號”運行在軌道2上Q點的加速度大于它運行在軌道3上Q點的加速度D.“天問一號”運行在軌道2上經(jīng)過Q點的速度小于它運行在軌道3上經(jīng)過Q點的速度【答案】B【解析】【詳解】A．“天問一號”在軌道切換點P點進行軌道切換時仍受萬有引力作用，選項A錯誤；B．根據(jù)開普勒第二定律可知，“天問一號”運行在軌道1上經(jīng)過P點時離火星較遠(yuǎn)，則在P點的速度小于它經(jīng)過火星近點Q點的速度，選項B正確；C．根據(jù)可知，“天問一號”運行在軌道2上Q點的加速度等于它運行在軌道3上Q點的加速度，選項C錯誤；D．“天問一號”運行在軌道2上經(jīng)過Q點時要減速做向心運動才能進入軌道3，則在軌道2上經(jīng)過Q點的速度大于它運行在軌道3上經(jīng)過Q點的速度，選項D錯誤。故選B。5.如圖所示，傾角的光滑斜面固定在水平面上，斜面長，一可視為質(zhì)點的質(zhì)量為3.0kg的物塊從斜面頂端無初速度釋放，，重力加速度，取地面為參考平面。下列說法正確的是（）A.物塊在斜面頂端時的重力勢能為72JB.物塊滑到斜面底端時的動能為72JC.物塊從斜面頂端滑到底端的過程中重力的平均功率為54WD.物塊滑到斜面底端時重力的瞬時功率為54W【答案】C【解析】【詳解】A．物塊在斜面頂端時的重力勢能為選項A錯誤；B．根據(jù)機械能守恒定律可知，物塊滑到斜面底端時的動能等于重力勢能的減小量，為54J，選項B錯誤；C．物塊從斜面頂端滑到底端的過程中用時間為重力平均功率為選項C正確；D．物塊滑到斜面底端時重力的瞬時功率為選項D錯誤。故選C。6.2022年北京冬奧會后，滑雪已然成為了冬天最受大家歡迎的體育項目。如圖甲所示，整體質(zhì)量為m的單板滑雪愛好者在安全速降過程中獲得最大速度為v，為了順利通過一個半徑為R的水平彎道，滑雪者嘗試以雪板緊貼彎道側(cè)壁的方式過彎。如圖乙所示，此側(cè)壁與水平面的夾角為θ，此時滑雪板所受支持力大小為F，兩側(cè)面不受力，該彎道回轉(zhuǎn)半徑R遠(yuǎn)大于滑雪者的身高，重力加速度大小為g，不計空氣與摩擦阻力影響，下列說法正確的是（）A.F=mgtanθ B. C.【答案】D【解析】【詳解】如圖乙對單板滑雪愛好者的整體受力分析如圖所示有該合力提供向心力，有解得故選D。7.如圖所示，AB是半徑為R的四分之一固定光滑圓弧軌道，BC為水平直軌道，兩軌道于B點平滑連接，BC的長度等于2.5R。一可視為質(zhì)點的質(zhì)量為m的物體，從軌道頂端A處由靜止釋放，恰好運動到水平直軌道C處停止。則物體與軌道BC間的動摩擦因數(shù)μ等于（）A.0.3 B.0.4 C.0.5 D.0.6【答案】B【解析】【詳解】物體從A到C由動能定理可得解得故選B。8.一輛汽車在平直的公路上由靜止開始啟動，在啟動過程中，汽車牽引力的功率及其瞬時速度隨時間的變化情況分別如圖甲、乙所示。已知汽車所受阻力恒為重力的0.2倍，重力加速度，下列說法正確的是（??）A.該汽車的質(zhì)量為B.C.在前5s內(nèi)，汽車克服阻力做功為D.在5~15s內(nèi)，汽車的位移大小為【答案】D【解析】【詳解】A．第5s末，汽車的功率達(dá)到30kW，此時速度為5m/s，所以此時的牽引力為而在0~5s內(nèi)，汽車在做勻加速直線運動，加速度為1m/s2。則解得故A錯誤；B．汽車所受的阻力大小為故B錯誤；C．在前5s內(nèi)位移汽車克服阻力做功為故C錯誤；D．在5~15s內(nèi)，根據(jù)動能定理解得故D正確。故選D。二、多項選擇題：本題共4小題，共16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4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分。9.北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是中國自行研制的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，其中的地球靜止軌道衛(wèi)星，它的軌道平面與赤道平面重合，它與地面的位置保持相對不變，是北斗導(dǎo)航系統(tǒng)中重要的組成部分，也就是通常意義上所說的地球同步衛(wèi)星。關(guān)于地球同步衛(wèi)星，下列說法正確的是（）A.同步衛(wèi)星的周期與地球自轉(zhuǎn)同步，高度、速度的大小都是一定的B.地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的周期小于該同步衛(wèi)星的運轉(zhuǎn)周期C.為防止其他國家竊取技術(shù)，該同步衛(wèi)星盡可能定點在北京正上空D.不同的同步衛(wèi)星向心加速度大小相同【答案】AD【解析】【詳解】A．根據(jù)牛頓第二定律得解得高度是一定的；根據(jù)牛頓第二定律得高度是一定的，速度也是一定的；所以同步衛(wèi)星的周期與地球自轉(zhuǎn)同步，高度、速度的大小都是一定的，故A正確；B．地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的周期等于該同步衛(wèi)星的運轉(zhuǎn)周期，都是24小時，故B錯誤；C．同步衛(wèi)星只能定點在赤道上空，不可能定點在北京正上空，故C錯誤；D．根據(jù)牛頓第二定律得解得高度是一定的，加速度也是一定的，所以不同的同步衛(wèi)星向心加速度大小相同，與衛(wèi)星的質(zhì)量無關(guān)，故D正確。故選AD。10.如圖所示，長為L的不可伸長輕繩一端固定在O點，另一端拴接一可視為質(zhì)點的質(zhì)量為m的小球，開始小球靜止在最低點C?，F(xiàn)給小球一水平速度使小球在豎直面內(nèi)做圓周運動，D為圓周運動的最高點，AB為水平直徑，重力加速度大小為g，不計空氣阻力。下列說法正確的是（）A.小球到D點的最小速度為B.若小球恰好能運動到D點，則小球經(jīng)過C點的速度為C.若改用水平向右的恒力F將小球從C點拉動，直到輕繩偏離豎直方向的角度為θ，力F做功為D.若改用水平向右的外力F將小球從C點緩慢拉動，直到輕繩偏離豎直方向的角度為θ，力F做功為【答案】AC【解析】【詳解】A．小球到D點的最小速度滿足關(guān)系即選項A正確；B．若小球恰好能運動到D點，則小球經(jīng)過C點時由機械能守恒定律解得C點的速度為選項B錯誤；C．若改用水平向右的恒力F將小球從C點拉動，直到輕繩偏離豎直方向的角度為θ，力F做功為選項C正確；D．若改用水平向右的外力F將小球從C點緩慢拉動，直到輕繩偏離豎直方向的角度為θ，由動能定理可得力F做功為選項D錯誤。故選AC。11.如圖所示，在勻速轉(zhuǎn)動的水平圓盤上，沿直徑方向放著用輕繩相連的物體A和B，A和B質(zhì)量都為m。它們分居圓心兩側(cè)，與圓心距離分別為，，A、B與圓盤間的動摩擦因數(shù)相同且均為μ。若最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)速從零開始逐漸加快到兩物體剛好要發(fā)生但還未發(fā)生滑動時，下列說法正確的是（）A.繩子的最大張力為2μmgB.當(dāng)輕繩恰好出現(xiàn)拉力時，A所受的摩擦力大小為C.當(dāng)A所受的摩擦力為零時，圓盤的角速度為D.隨著轉(zhuǎn)速的增大，A所受的摩擦力一直減小，而B所受的摩擦力一直增大【答案】BC【解析】【詳解】A．當(dāng)A剛要向內(nèi)滑動時，繩子的張力最大，對A、B分別根據(jù)牛頓第二定律得解得故A錯誤；B．當(dāng)輕繩恰好出現(xiàn)拉力時，B恰好摩擦力最大，對B根據(jù)牛頓第二定律得對A根據(jù)牛頓第二定律得解得故B正確；C．當(dāng)A所受的摩擦力為零時，對B根據(jù)牛頓第二定律得對A根據(jù)牛頓第二定律得解得故C正確；D．當(dāng)時，隨著轉(zhuǎn)速的增大，A所受的摩擦力增大，直到A開始滑動；當(dāng)繩子無拉力時，隨著轉(zhuǎn)速的增大，B所受的摩擦力增大，當(dāng)繩子有拉力時，隨著轉(zhuǎn)速的增大，B所受的摩擦力不變，直到B開始滑動，故D錯誤。故選BC。12.如圖所示，固定光滑斜面AB的傾角，BC為水平面，BC長度為1.25m，CD為光滑的豎直圓弧軌道，半徑為0.6m。一可視為質(zhì)點的質(zhì)量的物體，從斜面上A點由靜止開始下滑，物體與水平面BC間的動摩擦因數(shù)，軌道在B、C兩點平滑連接。物體到達(dá)D點后，繼續(xù)豎直向上運動，最高點到D點的高度為0.65m。不計空氣阻力，，重力加速度。下列說法正確的是（）A.物體第一次滑入圓軌道C點的速度為5m/sB.物體第一次滑入圓軌道C點時對軌道的壓力大小為100NC.釋放點A距水平面BC的高度為1.5mD.物體最終恰好停在B點【答案】ACD【解析】【詳解】A．物塊從C點到到達(dá)最高點的過程由機械能守恒定律解得選項A正確；B．在C點時由牛頓第二定律解得FNC=103.3N選項B錯誤；C．從A到C由動能定理解得H=1.5m選項C正確；D．最終當(dāng)滑塊停止時，由能量關(guān)系可知解得x=7.5m=6LBC即物體在BC上運動三個來回最終恰好停在B點，選項D正確。故選ACD。三、非選擇題：本題共6小題，共60分。13.如圖所示為向心力演示儀。勻速轉(zhuǎn)動手柄1，可以使變速塔輪2和3（塔輪上有不同半徑的凹槽，兩塔輪由套在凹槽中的傳動皮帶連接，轉(zhuǎn)動中皮帶與兩輪不發(fā)生滑動）以及長槽4和短槽5隨之勻速轉(zhuǎn)動，槽內(nèi)小球也隨著做勻速圓周運動（小球可以放在長槽和短槽內(nèi)a、b、c的不同位置，且長槽和短槽上相鄰標(biāo)記線的間距相等）。使小球做勻速圓周運動的向心力由橫臂6的擋板對小球的壓力提供，小球?qū)醢宓姆醋饔昧νㄟ^橫臂的杠桿作用使彈簧測力套筒7下降，從而露出標(biāo)尺8。根據(jù)標(biāo)尺8上露出的等分標(biāo)記，可以粗略計算出兩個小球所受向心力大小的比值。（1）探究向心力的大小，實驗階段分為幾個過程（）A.2個過程 B.3個過程 C.1個過程 D.4個過程（2）關(guān)于該實驗過程，下列說法正確的是（）A.為探究向心力大小和角速度的關(guān)系，應(yīng)把質(zhì)量相等的小球放在長槽上a位置和短槽上c位置，皮帶套在半徑相同的塔輪上B.為探究向心力大小和線速度大小的關(guān)系，應(yīng)把質(zhì)量相等的小球放在長槽上a位置和短槽上c位置，皮帶套在半徑相同的塔輪上C.為探究向心力大小和半徑的關(guān)系，應(yīng)把質(zhì)量相等的小球放在長槽上b位置和短槽上c位置，皮帶套在半徑相同的塔輪上D.為探究向心力大小和質(zhì)量的關(guān)系，應(yīng)把質(zhì)量不相等的小球放在長槽上a位置和短槽上c位置，皮帶套在半徑相同的塔輪上（3）一次實驗中，把兩個質(zhì)量相等的小球，分別放在長槽上a位置和短槽上c位置，轉(zhuǎn)動時左邊露出的標(biāo)尺是右邊露出的標(biāo)尺的4倍，則左邊塔輪與右邊塔輪的半徑之比為_______________?！敬鸢浮浚?）B（2）CD（3）1∶2【解析】小問1詳解】探究向心力的大小，實驗階段分為3個過程，即質(zhì)量和半徑一定時探究向心力和角速度關(guān)系；質(zhì)量和角速度一定時，探究向心力和半徑關(guān)系；角速度和半徑一定時探究向心力和質(zhì)量的關(guān)系；故選B；【小問2詳解】AB．為探究向心力大小和角速度的關(guān)系，應(yīng)保持質(zhì)量和半徑相同，即應(yīng)把質(zhì)量相等的小球放在長槽上a位置和短槽上c位置，皮帶套在半徑不相同的塔輪上，選項AB錯誤；C．為探究向心力大小和半徑的關(guān)系，應(yīng)保持質(zhì)量和角速度相同，即應(yīng)把質(zhì)量相等的小球放在長槽上b位置和短槽上c位置，皮帶套在半徑相同的塔輪上，選項C正確；D．為探究向心力大小和質(zhì)量的關(guān)系，應(yīng)保持角速度和半徑相同，則應(yīng)把質(zhì)量不相等的小球放在長槽上a位置和短槽上c位置，皮帶套在半徑相同的塔輪上，選項D正確。故選CD?！拘?詳解】一次實驗中，把兩個質(zhì)量相等的小球，分別放在長槽上a位置和短槽上c位置，即轉(zhuǎn)動半徑相等，轉(zhuǎn)動時左邊露出的標(biāo)尺是右邊露出的標(biāo)尺的4倍，左邊小球的向心力等于右邊小球向心力的4倍，根據(jù)則左邊小球轉(zhuǎn)動的角速度等于右邊小球角速度的2倍，因左右兩邊塔輪邊緣的線速度相等，根據(jù)v=ωr可知，左邊塔輪與右邊塔輪的半徑之比為1:2。14.某物理興趣小組利用傳感器進行探究向心力大小與線速度大小的表達(dá)式，實驗裝置原理如圖甲所示。裝置中水平直槽能隨豎直轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動，將滑塊放在水平直槽上，用細(xì)線將滑塊與固定的力傳感器連接。當(dāng)滑塊隨水平直槽一起勻速轉(zhuǎn)動時，細(xì)線的拉力提供滑塊做圓周運動需要的向心力。拉力的大小可以通過力傳感器測得，滑塊轉(zhuǎn)動的線速度大小可以通過速度傳感器測得。（1）滑塊和速度傳感器的總質(zhì)量為0.2kg，保持滑塊到豎直轉(zhuǎn)軸的距離不變，僅改變豎直轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的快慢，測得多組力傳感器的示數(shù)F及速度傳感器的示數(shù)v，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)得到的圖像如圖乙所示，圖像沒有過坐標(biāo)原點的原因是_______________，滑塊到豎直轉(zhuǎn)軸的距離為_______________m；（2）若去掉細(xì)線，將滑塊置于距離豎直轉(zhuǎn)軸0.8m處，為保證滑塊不相對水平直槽滑動，滑塊隨水平直槽轉(zhuǎn)動的最大線速度為_______________m/s?！敬鸢浮浚?）①.水平直槽不光滑②.0.6（2）2【解析】【小問1詳解】[1]若水平直槽不光滑，則滑塊轉(zhuǎn)動過程中當(dāng)角速度較小時只有靜摩擦力提供向心力，隨著角速度增大摩擦力逐漸增大，當(dāng)摩擦力達(dá)到最大值時，繼續(xù)增大轉(zhuǎn)速繩子開始出現(xiàn)拉力，則有得圖像不過坐標(biāo)原點。[2]根據(jù)可知圖像的斜率為解得滑塊到豎直轉(zhuǎn)軸的距離為【小問2詳解】由圖像可知，開始產(chǎn)生繩子拉力時，有其中，若去掉細(xì)線，將滑塊置于距離豎直轉(zhuǎn)軸0.8m處，為保證滑塊不動，設(shè)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的最大線速度為，則有聯(lián)立可得=2m/s15.如圖所示，長為的細(xì)繩（質(zhì)量不計）下端連著質(zhì)量為的小球，上端懸于天花板上，使小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運動，細(xì)繩就沿圓錐面旋轉(zhuǎn)，這樣就成了一個圓錐擺。細(xì)繩與豎直方向的夾角，重力加速度，求：（1）小球所受向心力的大?。唬?）小球做勻速圓周運動的線速度v的大?。唬?）小球做勻速圓周運動的角速度ω的大小。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【詳解】（1）小球所受向心力的大小為解得（2）根據(jù)向心力表達(dá)式有解得（3）根據(jù)角速度與線速度的關(guān)系解得16.變軌技術(shù)是航天器入軌過程中的重要一環(huán)。實際航行中的變軌過程較為復(fù)雜，為方便研究，我們將航天器的變軌過程簡化為如圖所示的模型：①將航天器發(fā)射到近地圓軌道1上；②在A點點火加速使航天器沿橢圓軌道2運行，軌道1和軌道2相切于A點，A、B分別為軌道2的近地點與遠(yuǎn)地點，地球的球心位于橢圓的一個焦點上；③在遠(yuǎn)地點B再次點火加速，航天器沿圓軌道3運行，軌道2和軌道3相切于B點。已知萬有引力常量為G，地球表面的重力加速度為g，軌道1半徑為R，軌道3半徑為3R，求：（1）航天器在軌道上運行時，在A點和B點的加速度大小之比；（2）航天器在軌道2和軌道3上運行的周期之比。（答案保留根號）【答案】（1）；（2）【解析】【詳解】（1）航天器在軌道上運動到A點，由牛頓第二定律得航天器在軌道上運動到點，由牛頓第二定律得解得（2）由題意可知，橢圓軌道2的半長軸為，根據(jù)開普勒第三定律有解得17.如圖所示，半徑的四分之一豎直圓軌道MN固定在水平地面上，端點N位于軌道末端且軌道末端切線水平，與水平地面平滑連接。把質(zhì)量的小物塊從豎直圓軌道上頂端M點由靜止釋放，經(jīng)過N點滑到水平地面上，滑行一段距離后停在水平地面上的P點。已知小物塊滑到N點時對軌道的壓力為6N，P點到軌道末端N點的水平距離，重力加速度。不計空氣阻力，小物塊可視為質(zhì)點，求：（1）小物