考生注意：
1.本試卷分選擇題和非選擇題兩部分。滿分100分，考試時間75分鐘。
2.答題前，考生務(wù)必用直徑0.5毫米黑色墨水簽字筆將密封線內(nèi)項目填寫清楚。
3.考生作答時，請將答案答在答題卡上。選擇題每小題選出答案后，用2B鉛筆把答題卡上對應(yīng)題目的答案標號涂黑；非選擇題請用直徑0.5毫米黑色墨水簽字筆在答題卡上各題的答題區(qū)域內(nèi)作答，超出答題區(qū)域書寫的答案無效，在試題卷、草稿紙上作答無效。
4.本卷命題范圍：必修第二冊第五章至第七章。
一、選擇題(本題共10小題，共46分.在每小題給出的四個選項中，第1~7題中只有一項符合題目要求，每小題4分，第8~10題有多項符合題目要求，全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分)
1.據(jù)中國載人航天工程辦公室消息，北京時間2023年10月26日11時14分，搭載神舟十七號載人飛船的長征二號F遙十七運載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點火發(fā)射，約10分鐘后，神舟十七號載人飛船與火箭成功分離，進入預(yù)定軌道(近地軌道)，航天員乘組狀態(tài)良好，發(fā)射取得圓滿成功.則神舟十七號載人飛船
A.發(fā)射速度可能為6.9km/s
B在預(yù)定軌道上的運行速度大于第一宇宙速度
C.在預(yù)定軌道上的運行周期小于地球同步衛(wèi)星的周期
D.在預(yù)定軌道上運行時，其中的航天員不受力的作用
2.關(guān)于做曲線運動或圓周運動的物體，下列說法正確的是
A.物體做圓周運動時，速度大小一定變化
B.物體做平拋運動時，加速度一定變化
C.物體所受的合外力方向一定指向軌跡彎曲方向的內(nèi)側(cè)
D.物體所受的合外力方向可能與初速度方向在同一直線上
3.關(guān)于圖中物體的運動情況和受力情況，下列說法正確的是
A.圖甲，摩托車在水平路面拐彎時，車手受到重力、支持力、向心力的作用
B.圖乙，貨物相對水平傳送帶始終靜止，傳送帶速度越大，貨物拐彎時所受的靜摩擦力越大
C.圖丙，空間站離地高度為400~450km，宇航員在空間站中受地球的引力比在地面上時大
D.圖丁，過山車上的乘客在豎直圓軌道的最高點和最低點的向心加速度一定等大、反向、共線
4.地球的公轉(zhuǎn)軌道接近圓，但哈雷彗星的運動軌道則是一個非常扁的橢圓，如圖所示.天文學家哈雷成功預(yù)言哈雷彗星的回歸，周期為76年.下列說法正確的是
A.哈雷彗星在近日點的速度比遠日點的速度小
B.哈雷彗星在近日點的速度比地球公轉(zhuǎn)線速度大
C.哈雷彗星在近日點的加速度比遠日點的加速度小
D.哈雷彗星軌道的半長軸是地球公轉(zhuǎn)半徑的倍
5.如圖所示，堤壩傾角為53°，一小朋友在安全地帶，以v=2.7m/s的水平速度扔出一個小石子，小石子恰好扔到水中.小石子離開手的位置距離地面1.4m.重力加速度g取10m/s2，sin53°=0.8，cs53°=0.6，則堤壩離水面高度H為

6.機動車檢測站進行車輛尾氣檢測原理如下：車的主動輪壓在兩個相同粗細的有固定轉(zhuǎn)動軸的滾動圓筒上，可在原地沿前進方向加速，然后把檢測傳感器放入尾氣出口，操作員把車加速到一定程度，持續(xù)一定時間，在與傳感器相連的電腦上顯示出一系列相關(guān)參數(shù).現(xiàn)有如下檢測過程簡圖：車軸A的半徑為，車輪B的半徑為，滾動圓筒C的半徑為，車輪與滾動圓筒間不打滑，當車輪以恒定轉(zhuǎn)速n(每秒鐘n轉(zhuǎn))運行時，下列說法正確的是
A.C的邊緣線速度為 B.A、B的角速度大小相等
C.A、B、C邊緣上的點的線速度相等 D.B、C的角速度之比為
7.神舟十六號載人飛船入軌后順利完成人軌狀態(tài)設(shè)置，采用自主快速交會對接模式成功對接于天和核心艙徑向端口.對接過程的示意圖如圖所示，神舟十六號飛船處于半徑為的圓軌道Ⅰ，運行周期為T1，線速度為，通過變軌操作后，沿橢圓軌道Ⅱ運動到B處與天和核心艙對接，軌道Ⅱ上A點的線速度為，運行周期為T2；天和核心艙處于半徑為的圓軌道Ⅲ，運行周期為T3，線速度為；則神舟十六號飛船
A.
B.T1>T2>T3
C.在軌道上B點處的加速度大于軌道Ⅲ上B點處的加速度
D.沿軌道Ⅱ從A運動到對接點B過程中，速率不斷增加
8.河面寬度為90m，河水流速為=3m/s，小船在靜水中的速度恒為=6m/s，則下列說法正確的是
A.小船渡河的最短位移大于90m
B.若小船船頭始終與河岸垂直，渡河位移最小
C.若要使小船渡河位移最短，則需使船頭與上游河岸的夾角為60°
D.若小船船頭始終與河岸成某一角度，河水流速突然增大，渡河所需時間不變
9.電影《流浪地球2》中，人類建造了太空電梯直通空間站.若在將來，成功設(shè)計出太空電梯如圖所示，在地球赤道上建造基座，作為太空電梯的出發(fā)地和電梯纜索在地面的固定點，連接地面基座與空間站的是一條或一組超高強度的纜索，這條纜索一邊要連接36000km高空地球同步靜止軌道的空間站，另一邊連接近10萬公里高的配重.太空電梯運行時，纜索始終保持如圖平直狀態(tài).則
A.地球同步軌道空間站兩端連接的纜索上無作用力
B.配重繞地球運動的線速度大于同步軌道空間站的線速度
C.若連接配重的纜索斷裂，則配重開始做離心運動
D.若配重物內(nèi)部有一太空艙，則太空艙內(nèi)物體處于完全失重狀態(tài)
10.如圖甲所示，輕桿一端固定在О點，另一端固定一小球，現(xiàn)讓小球在豎直平面內(nèi)做半徑為R的圓周運動.小球運動到最高點時，桿與小球間彈力大小為FN，小球在最高點時的速度大小為v，其圖像如圖乙所示，重力加速度g取10m/s2，小球可視為質(zhì)點，不計一切阻力.則下列說法正確的是
A.小球的質(zhì)量為1kg
B.小球做圓周運動的半徑為2.5m
C.時，在最高點桿對小球的彈力大小為40N
D.時，小球的向心加速度大小為10m/s2
二、實驗題(本題共2小題，共14分)
11.(6分)某學習小組做探究平拋運動規(guī)律的實驗.
(1)在圖甲中用小錘擊打彈性金屬片后，a球沿水平方向拋出，做平拋運動，同時b球被釋放，做自由落體運動，觀察到兩球同時落地.改變小錘擊打力度，兩球仍然同時落地.以上現(xiàn)象說明_________.(填正確答案標號)
A.平拋運動在豎直方向的分運動是自由落體運動
B.兩小球在空中運動的時間相等
C.兩小球落地時速度相等
D.兩小球在豎直方向的加速度相等
(2)在圖乙中同時斷電后P，Q兩個小球同時沿著斜槽滾下，觀察到P，Q兩個小球撞在一起，則說明平拋運動在水平方向上做_______________運動.
(3)利用頻閃相機拍攝圖甲中a小球運動過程，經(jīng)處理后得到如圖丙所示的點跡圖像.方格紙每小格的邊長L=5cm，通過實驗，記錄了小球在運動途中的三個位置，則該小球做平拋運動的初速度為_________m/s；若以A點為坐標原點，水平向右和豎直向下為正方向建立直角坐標系，記小方格的長度為1，則小球的拋出點坐標為_________.(g取10m/s2)
12.(8分)某同學用向心力演示器探究向心力大小的表達式，實驗情景如圖甲、乙、丙所示，其中球的尺寸相等，只有乙情景皮帶兩端塔輪的半徑不相等.
(1)三個情景中_________(選填“甲”“乙”或“丙”)是探究向心力大小F與角速度的關(guān)系.
(2)在圖乙情景中，若左右兩鋼球所受向心力的比值為4∶1，則實驗中選取左右兩個變速塔輪的半徑之比為__________.
(3)另一同學運用小球豎直平面做圓周運動，經(jīng)過最低點時需要的向心力與提供的向心力是否相等來驗證向心力大小的表達式，實驗裝置如圖丁所示.已知當?shù)刂亓铀俣葹間，主要實驗步驟如下：
①用天平測出小鋼球的質(zhì)量m；
②用游標卡尺測出小鋼球直徑d；
③輕質(zhì)細線一端與小鋼球相連，另一端固定在拉力傳感器上，并測出懸掛點至球心的距離L，小球靜止時光電門的光正好對準小鋼球的球心處；
④將小鋼球拉到適當?shù)母叨忍庒尫?，測出小鋼球通過光電門的時間t，則此時小鋼球向心力表達式可表示為F向=___________(用題中字母表示)﹔
⑤讀出力傳感器示數(shù)的最大值Fm，則向心力還可表示為F'向=_________(用題中字母表示)；
⑥對比F向和F'向的大小，可得出結(jié)論.
三、計算題(本題共3小題，共計40分.解答時應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟.只寫出最后答案的不能得分.有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)
13.(12分)如圖所示，某同學在練習籃球投籃，籃球的投出點高度h=1.80m，初速度大小為m/s，與水平方向夾角為θ=45°籃筐中心距離地面高H=3.05m，若籃球正好落人筐中，將籃球視為質(zhì)點，不計空氣阻力，重力加速度g取10m/s2.求：
(1)籃球在最高點時的速度大??；
(2)籃球投出點距離籃筐中心的水平距離(結(jié)果可保留根號).
14.(12分)宇宙中存在一些離其他恒星較遠的三星系統(tǒng)和四星系統(tǒng)，通?？珊雎云渌求w對它們的引力作用，現(xiàn)觀測到某三星系統(tǒng)是三顆星位于同一直線上，兩顆相距為2d，質(zhì)量均為m的星圍繞質(zhì)量為2m的中央母星做圓周運動，如圖甲所示；某四星系統(tǒng)中三顆質(zhì)量均為m的星位于等邊三角形的三個頂點上，質(zhì)量為2m的母星在三角形的中心，三角形邊長為d，三顆星沿外接于等邊三角形的圓形軌道運行，如圖乙所示，已知引力常量為G，求：
(1)三星系統(tǒng)和四星系統(tǒng)中，外側(cè)星體所受其母星的萬有引力的大?。?br>(2)三星系統(tǒng)和四星系統(tǒng)中，外側(cè)星體的向心加速度大小.
15.(16分)如圖所示，水平轉(zhuǎn)臺上可視為質(zhì)點的小物體A、B通過輕繩連接，A靜止在轉(zhuǎn)臺邊緣處，輕繩剛好伸直，現(xiàn)從靜止開始緩慢增大轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)速(在每個轉(zhuǎn)速下都可認為轉(zhuǎn)臺勻速轉(zhuǎn)動)，已知A、B的質(zhì)量分別為m，2m，A、B與轉(zhuǎn)臺間的動摩擦因數(shù)均為μ=0.5，A、B離轉(zhuǎn)臺中心轉(zhuǎn)軸的距離分別為2r、r，轉(zhuǎn)臺距地面的高度為h，繩子能承受的最大拉力大小為17.5mg，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，重力加速度大小為g，求：
(1)當轉(zhuǎn)臺的角速度至少為多少時，繩子開始出現(xiàn)張力?
(2)當繩子斷裂時，轉(zhuǎn)臺的角速度為多大?
(3)繩子斷裂后物體A的落地點離飛出點的水平距離(物體A飛出后，轉(zhuǎn)盤不再轉(zhuǎn)動).
2023～2024學年度第二學期高一年級期中考試試卷·物理
參考答案、提示及評分細則
1.C 人造衛(wèi)星的發(fā)射速度大于第一宇宙速度v=7.9km/s，選項A錯誤；第一宇宙速度為人造衛(wèi)星的最大環(huán)繞速度，選項B錯誤；神舟十七號飛船在預(yù)定軌道的半徑小于地球同步衛(wèi)星的軌道半徑，由，可知神舟十七號飛船在預(yù)定軌道的運行周期小于地球同步衛(wèi)星的運行周期，選項C正確；神舟十七號在預(yù)定軌道上運行時，其中的航天員受萬有引力作用，且萬有引力提供向心力，處于完全失重狀態(tài)，選項D錯誤.
2.C 做勻速圓周運動時，速度大小不變，選項A錯誤；做平拋運動時，加速度不變，選項B錯誤；做曲線運動的物體的合外力必然指向軌跡彎曲的內(nèi)側(cè)，選項C正確；當物體初速度方向與合外力方向不在同一直線上時，物體才能做曲線運動，選項D錯誤.
3.B 向心力是效果力，不是真實存在的力，選項A錯誤；貨物相對傳送帶始終靜止，貨物拐彎時所受的靜摩擦力提供向心力，傳送帶速度越大，貨物所需向心力也越大，靜摩擦力就越大，選項B正確；空間站離地高度為400~450km，宇航員受地球的引力比在地面上時小，選項C錯誤；過山車上的乘客在豎直圓軌道的最高點和最低點的向心加速度大小不一定相等，選項D錯誤.
4.B 由開普勒第二定律知，哈雷彗星在近日點速度較大，選項A錯誤；哈雷彗星在近日點受到的太陽引力大，加速度大，選項C錯誤，由開普勒第三定律知哈雷彗星軌道的半長軸是地球公轉(zhuǎn)半徑的倍，選項D錯誤，設(shè)有一顆行星做圓周運動，軌道與哈雷彗星軌道近日點相切，在切點，哈雷彗星的速度比該行星的速度大，而該行星線速度比地球公轉(zhuǎn)線速度大，所以哈雷彗星在近日點的速度比地球公轉(zhuǎn)線速度大，選項B正確.
5.A 根據(jù)平拋運動規(guī)律有，，又tan53°=，聯(lián)立解得H=3.6m，選項A正確.
6.B 根據(jù)題意可知，車輪B的邊緣線速度為，由于B和C為摩擦傳動，則B和C邊緣的線速度相等，則C的邊緣線速度為，選項A錯誤；由圖可知，A、B為同軸轉(zhuǎn)動，A、B的角速度大小相等，又B、C線速度相同，B、C角速度比為半徑的反比，則，選項C、D錯誤，B正確.
7.A 飛船從軌道Ⅰ變軌到軌道Ⅱ需要加速，所以經(jīng)過A點時，圓軌道時，，綜合得，
軌道半徑越大，周期越大，選項A正確，B錯誤；同一點處的加速度應(yīng)該相等，選項C錯誤；沿軌道Ⅱ從A運動到對接點B過程中，萬有引力做負功，速度不斷減小，選項D錯誤.
8.CD 因為小船在靜水中的速度大于河水流速，所以小船可以垂直河岸渡河，最短位移為90m(河面寬度)，設(shè)船頭與上游河岸的夾角為α，則，=60°，選項A錯誤，C正確；若小船的船頭始終與河岸垂直，渡河所需時間最短，渡河位移不是最小，選項B錯誤；根據(jù)運動的獨立性，渡河途中河水流速增大，渡河所需時間不變，選項D正確.
9.BC 因為同步軌道空間站自身的萬有引力即可完全充當做圓周運動的向心力，所以與配重連接的纜索的拉力和與基座連接的纜索的拉力等大、反向，選項A錯誤；同步軌道空間站和配重同軸轉(zhuǎn)動，線速度與半徑成正比，所以配重繞地球運動的線速度大于同步軌道空間站的線速度，選項B正確；連接配重的纜索斷裂，此時地球引力不足以滿足沿著原來圓周軌道做圓周運動的配重所需的向心力，所以配重開始做離心運動，選項C正確；由于配重物受到的引力不足以提供向心力，則其內(nèi)部太空艙除引力外還受到配重對它的作用力以提供向心力，不處于完全失重狀態(tài)，選項D錯誤.
10.AB 當時，mg=FN=10N，m=1kg，A正確；當FN=0時，，R=2.5m，B正確；由可知，m/s，當時，F(xiàn)N=30N，C錯誤；=20m/s2，D錯誤.
11.(1)ABD(1分)；(2)勻速直線(1分)；(3)1.5(2分)；(-3，-1)(2分)
解析：(1)因為兩球同時釋放，同時落地，所以兩球下落的時間相等，選項B正確；b球做自由落體運動，則豎直方向上a球做自由落體，兩小球在豎直方向的加速度相等，選項A，D正確；因為下落的高度相同，落地時兩球豎直方向的速度相同，因為a球有初速度，所以α球落地的速度比b球的落地速度大，選項C錯誤.
(2)在圖乙中同時斷電后P、Q兩個小球同時沿著斜槽滾下，觀察到P、Q兩個小球撞在一起，則說明平拋運動在水平方向方向上做勻速直線運動.
(3)在豎直方向上，根據(jù)，解得T=0.1s，小球平拋運動的初速度=1.5m/s.B點的豎直分速度=2m/s，從拋出點到B點的時間=0.2s，則拋出點到B點的水平位移=1.5×0.2m=0.3m=30cm=6L，拋出點到B點的豎直位移=×10×0.22m=0.2m=20cm=4L，所以拋出點距離A點的水平距離，拋出點到A點的豎直距離，以A點為坐標原點，則拋出點坐標為(-3，-1).
12.(1)乙(2分)；(2)1：2(2分)；(3)(2分)；⑤(2分)
解析：(1)三個情景中，根據(jù)向心力公式可知，情景乙可用來探究向心力大小F與關(guān)系，填乙.
(2)乙情景中所用鋼球相同，根據(jù)牛頓第二定律有，，兩個塔輪邊緣的線速度相等，有，根據(jù)已知F1：F2=4：l，聯(lián)立可得r1：r2=1：2.
(3)小鋼球通過光電門的速度，鋼球在最低點時，向心力，聯(lián)立可得，鋼球在最低點時，根據(jù)牛頓第二定律有.
13.解：(1)籃球在最高點只有水平方向的速度，由題意
，(2分)
解得=10m/s；(2分)
(2)籃球在豎直方向的初速度
v=10m/s，(1分)
在豎直方向上，有
，(2分)
解得s，(2分)
投出點距離籃筐中心的水平距離
，(1分)
解得m.(2分)
14.解：(1)三星系統(tǒng)中外側(cè)兩星所受母星引力大小相同
，(分)
同理四星系統(tǒng)中，(2分)
(2)三星系統(tǒng)中外側(cè)星所受引力大小為，(分)
，(1分)
，(1分)
同理四星系統(tǒng)中，(2分)
，(1分)
.(1分)
15.解：(1)，(1分)
，(1分)
故，A的最大靜摩擦力為，B的最大靜摩擦力為，(l分)
故A先達到最大靜摩擦力，此時繩子開始出現(xiàn)張力，則
，(1分)
，(1分)
當時出現(xiàn)張力.(1分)
(2)繩子斷裂前，(1分)
，(1分)
當T=17.5mg
時，(1分)
.(2分)
(3)繩子斷裂后A做平拋運動，初速度大小為，(1分)
時間，(2分)
水平距離.(2分)

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