河南省新未來聯(lián)考2023-2024學(xué)年高一下學(xué)期4月期中物理試題（原卷版+解析版）-試卷下載-教習(xí)網(wǎng)

全卷滿分100分，考試時間75分鐘。
注意事項：
1．答題前，先將自己的姓名、準(zhǔn)考證號填寫在試卷和答題卡上，并將條形碼粘貼在答題卡上的指定位置。
2．請按題號順序在答題卡上各題目的答題區(qū)域內(nèi)作答，寫在試卷、草稿紙和答題卡上的非答題區(qū)域均無效。
3．選擇題用2B鉛筆在答題卡上把所選答案的標(biāo)號涂黑；非選擇題用黑色簽字筆在答題卡上作答；字體工整，筆跡清楚。
4．考試結(jié)束后，請將試卷和答題卡一并上交。
5．本卷主要考查內(nèi)容：必修第二冊第五、六、七章。
一、選擇題：本題共7小題，每小題4分，共28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. 周末的下午陽光明媚，好學(xué)、精進、志高、行遠四位同學(xué)相約游樂場共度美好時光，在坐過山車的時候不由想起幾天前剛剛學(xué)過的曲線運動知識，但是對于曲線運動的特點卻產(chǎn)生了分歧，對于四位同學(xué)各自的觀點，下列四位同學(xué)的說法正確的是（）
A. 好學(xué)：物體只有在受到變力的情況下，才會做曲線運動
B. 精進：物體的加速度為0時，也可能做曲線運動
C. 志高：做曲線運動的物體，加速度和速度的方向可能是垂直的
D. 行遠：物體的運動狀態(tài)發(fā)生改變，說明物體一定在做曲線運動
【答案】C
【解析】
【詳解】ABC．物體做曲線運動的條件為：初速度不為0，合外力不為0，初速度與合外力不共線，若合外力為恒力，則做勻變速曲線運動，若合外力為變力，則做非勻變速曲線運動，故AB錯誤；
C．做勻速圓周運動的物體，其加速度方向與速度方向始終垂直，故C正確；
D．做勻變速直線運動的物體，其速度大小發(fā)生改變，即運動狀態(tài)發(fā)生改變，但不是曲線運動，故D錯誤。
故選C。
2. 如圖所示，一部機器與電動機通過皮帶連接，機器皮帶輪的半徑是電動機皮帶輪半徑的3倍，皮帶與兩輪之間不發(fā)生滑動，已知A為機器皮帶輪上一點，且到轉(zhuǎn)軸距離為輪半徑的一半，B、C兩點分別為電動機皮帶輪和機器皮帶輪邊緣的兩點，則下列關(guān)系正確的是（）
A. A、B、C三點角速度大小之比為
B. A、B、C三點線速度大小之比為
C. A、B、C三點向心加速度大小之比為
D. A、B、C三點周期之比為
【答案】B
【解析】
【詳解】A．A、C兩點同軸轉(zhuǎn)動，角速度大小相等，B、C兩點通過皮帶傳動，線速度大小相等，根據(jù)
可得
故A、B、C三點角速度大小之比為
故A錯誤；
B．根據(jù)
可得
故A、B、C三點線速度大小之比為
故B正確；
C．根據(jù)
A、B、C三點向心加速度大小之比
故C錯誤；
D．根據(jù)
故A、B、C三點周期之比為
故D錯誤。
故選B。
3. 如圖所示，水平固定的半球形碗的球心為O點，最低點為B點。在碗的邊緣向著球心分別以初速度，，平拋出三個小球，分別經(jīng)過，，的時間落在A、B、C三點，拋出點及落點A、B、C三點在同一個豎直面內(nèi)，且A、C點等高，則下列說法正確的是（）
A. 三個小球平拋運動時間的大小關(guān)系為
B. 三個小球平拋初速度的大小關(guān)系為
C. 落在C點的小球，在C點的瞬時速度可能與C點的切線垂直
D. 落在B點的小球，在B點的瞬時速度方向與水平方向夾角小于60°
【答案】B
【解析】
【詳解】A．豎直方向上，根據(jù)
可得
可知小球豎直位移越大，運動時間越長，故三個小球平拋運動時間大小關(guān)系為
故A錯誤；
B．三個小球下落相同高度的情況下，C小球拋得最遠，A小球拋得最近，由x=vt知平拋初速度滿足
故B正確；
C．做平拋運動的物體，其某點的瞬時速度反向延長線交于此時水平位移的中點，落在C點的小球，在C點的瞬時速度若與碗垂直，則速度反向延長線交于碗心O點，并不是水平位移中點，故落在C點的小球，在C點的瞬時速度不可能與C點的切線垂直，故C錯誤；
D．落在B點的小球，此時位移與水平方向的夾角為45°，設(shè)速度與水平方向夾角為，根據(jù)平拋運動速度偏轉(zhuǎn)角與位移偏轉(zhuǎn)角的關(guān)系
速度與水平方向夾角大于60°，故D錯誤。
故選B。
4. 2022年我國公布了下一次探月計劃，重點對準(zhǔn)了月球南極，認為在月球南極永久陰影區(qū)里可能存在大量的冰，這對于人類探索太空意義重大。已知地球與月球的半徑之比為，地球表面和月球表面的重力加速度大小之比為，地球的第一宇宙速度大小為，，則月球的第一宇宙速度大小為（）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【詳解】根據(jù)萬有引力與重力的關(guān)系
根據(jù)萬有引力提供向心力
聯(lián)立解得地球的第一宇宙速度為
月球第一宇宙速度為
故選D。
5. 港珠澳大橋總長約55km，是世界上總體跨度最長、鋼結(jié)構(gòu)橋體最長、海底沉管隧道最長的路海大橋，設(shè)計時速100km/h.如圖所示，該路段是港珠澳大橋的一段半徑R=150m的圓弧形彎道，總質(zhì)量m=1800kg的汽車通過該圓弧形彎道時以速度v=90km/h做勻速圓周運動（汽車可視為質(zhì)點，路面視為水平且不考慮車道的寬度）.已知路面與汽車輪胎間的徑向最大靜摩擦力為汽車所受重力的，重力加速度g取10m/s2，則（）

A. 汽車過該彎道時受到重力、支持力、摩擦力、牽引力和向心力
B. 汽車過該彎道時所受徑向靜摩擦力大小為4000N
C. 汽車過該彎道時的向心加速度大小為4m/s2
D. 汽車能安全通過該彎道的最大速度為
【答案】D
【解析】
【詳解】A．汽車過該彎道時受到重力、牽引力、支持力和摩擦力作用，摩擦力提供做圓周運動的向心力，故A錯誤；
B．汽車過該彎道時所受徑向靜摩擦力大小為
故B錯誤；
C．汽車過該彎道時的向心加速度大小為
故C錯誤；
D．汽車能安全通過該彎道速度最大時滿足
解得
故D正確。
故選D。
6. 如圖所示是發(fā)動機的曲柄連桿結(jié)構(gòu)，連桿下端連接活塞Q，上端連接曲軸P。在工作過程中，活塞在汽缸內(nèi)上下做直線運動，帶動曲軸繞圓心O旋轉(zhuǎn)，若P做線速度大小為的勻速圓周運動，則下列說法正確的是（）
A. 活塞在豎直方向做勻速直線運動
B. 當(dāng)與垂直時，活塞運動的速度等于
C. 當(dāng)與垂直時，活塞運動的速度小于
D. 當(dāng)在同一直線時，活塞運動的速度等于
【答案】B
【解析】
【詳解】B．當(dāng)與垂直時，設(shè)，此時活塞的速度為v，將P的速度分解為沿桿方向和垂直桿方向的速度，將活塞的速度v分解為沿桿方向和垂直桿方向的速度，則此時
即
故B正確；
C．當(dāng)和垂直時，設(shè)，此時P點速度方向剛好沿桿，將活塞的速度v分解為沿桿方向和垂直桿方向的速度，則
可得
故當(dāng)與垂直時，活塞運動的速度大于，故C錯誤；
D．當(dāng)在同一直線時，P點沿桿方向的速度為零，則活塞運動的速度等于0，故D錯誤；
A．由以上分析可知，活塞在豎直方向做的運動不是勻速直線運動，故A錯誤。
故選B。
7. 宇宙中存在一些離其他恒星較遠的、由質(zhì)量相等的三顆星體組成的三星系統(tǒng)，可忽略其他星體對三星系統(tǒng)的影響。穩(wěn)定的三星系統(tǒng)存在兩種基本形式：一種是三顆星體位于同一直線上，兩顆星體圍繞中央星在同一半徑為R的軌道上運行，如圖甲所示，周期為；另一種是三顆星體位于邊長為的等邊三角形的三個頂點上，并沿等邊三角形的外接圓運行，如圖乙所示，周期為。若每顆星的質(zhì)量都相同，則的值為（）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【詳解】第一種形式下，左邊星體受到中間星體和右邊星體兩個萬有引力作用，它們的合力充當(dāng)向心力，則
解得
第二種形式下，三顆星體之間的距離均為，由幾何關(guān)系知，三顆星體做圓周運動的半徑為
任一星體所受的合力充當(dāng)向心力，即有
解得
則
故選A。
二、選擇題：本題共3小題，每小題6分，共18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6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分。
8. 中國志愿者王躍參與了人類歷史上第一次全過程模擬從地球往返火星的試驗“火星—500”。假設(shè)將來人類一艘飛船從火星返回地球時，經(jīng)歷如圖所示的變軌過程，下列說法正確的是（）
A. 飛船在軌道I上運動時，在P點的速度大于在軌道II上運動時在P點的速度
B. 飛船在軌道II上運動時，在P點的速度大于在Q點的速度
C. 若軌道I貼近火星表面，已知萬有引力常量為G，測出飛船在軌道I上運動的周期，就可以推知火星的密度
D. 飛船在軌道I上運動到P點時的加速度小于飛船在軌道II上運動到P點時的加速度
【答案】BC
【解析】
【詳解】A．根據(jù)變軌原理，飛船從軌道I到軌道II需要在P點加速，則飛船在軌道I上運動時，在P點的速度小于在軌道II上運動時在P點的速度，故A錯誤；
B．根據(jù)開普勒第二定律可知，飛船在軌道II上運動時，在近點P點的速度大于在遠點Q點的速度，故B正確；
C．若軌道I貼近火星表面，已知萬有引力常量為G，測出飛船在軌道I上運動的周期，根據(jù)萬有引力提供向心力
火星的密度為
解得
故C正確；
D．根據(jù)牛頓第二定律
可得
故飛船在軌道I上運動到P點時的加速度等于飛船在軌道II上運動到P點時的加速度，故D錯誤。
故選BC。
9. 如圖甲、乙所示，分別用長度均為的輕質(zhì)細繩和輕質(zhì)細桿的一端拴質(zhì)量均為的小球A、B，另一端分別固定在O、點，現(xiàn)讓A、B兩小球分別繞O、點在豎直平面內(nèi)做圓周運動，小球均可視為質(zhì)點，不計空氣阻力，重力加速度。下列說法正確的是（）
A. A球做圓周運動到最高點的最小速度為0
B. B球做圓周運動到最高點的最小速度為0
C. 某次A、B兩球運動到最高點對繩、桿的作用力大小分別為2N、5N，則此時A、B兩球經(jīng)過最高點時的速度大小之比可能為
D. 某次A、B兩球運動到最高點對繩、桿的作用力大小分別為2N、5N，則此時A、B兩球經(jīng)過最高點時的速度大小之比可能為
【答案】BCD
【解析】
【詳解】A．A球與細繩相連，則恰好能到最高點時有
解得
故A錯誤；
B．B球與桿相連，則恰好能到最高點速度大小為
故B正確；
CD．對A球在最高點時由牛頓第二定律有
代入數(shù)據(jù)解得
對B球有兩種情況：①桿對小球B為支持力時，則有
代入數(shù)據(jù)解得
②桿對小球B為拉力時，則有
代入數(shù)據(jù)解得
則小球A、B在最高點的速度大小之比為
和
故CD正確。
故選BCD。
10. 如圖所示，半徑為R的半球形陶罐，固定在可以繞豎直軸轉(zhuǎn)動的水平轉(zhuǎn)臺上，轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)軸與陶罐球心O的對稱軸重合。轉(zhuǎn)臺以一定角速度勻速轉(zhuǎn)動，一質(zhì)量為m的小物塊落入陶罐內(nèi)，經(jīng)過一段時間后小物塊隨陶罐一起轉(zhuǎn)動且相對罐壁靜止，此時小物塊與O點連線與間的夾角，已知小物塊與罐壁之間的動摩擦因數(shù)為，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，重力加速度為g。則下列關(guān)于小物塊在此位置做勻速轉(zhuǎn)動時的說法正確的是（）
A. 若以大小為的角速勻速轉(zhuǎn)動時，小物塊與罐壁間摩擦力恰好為0
B. 若勻速轉(zhuǎn)動的角速度，則小物塊一定無法保持與罐壁相對靜止
C. 若勻速轉(zhuǎn)動的角速度，則小物塊所受摩擦力沿罐壁切線向下
D. 若勻速轉(zhuǎn)動的角速度，則小物塊所受摩擦力沿罐壁切線向下
【答案】AD
【解析】
【詳解】A．當(dāng)小物塊與罐壁間摩擦力恰好為0時，有
解得
故A正確；
BCD．當(dāng)小物塊與罐壁間沿切線向上的靜摩擦力最大時，有
聯(lián)立解得
當(dāng)小物塊與罐壁間沿切線向下的靜摩擦力最大時，有
聯(lián)立解得
故若勻速轉(zhuǎn)動的角速度，則小物塊能與罐壁相對靜止，若勻速轉(zhuǎn)動的角速度，則小物塊所受摩擦力沿罐壁切線向上，若勻速轉(zhuǎn)動的角速度，則小物塊所受摩擦力沿罐壁切線向下，故BC錯誤，D正確。
故選AD。
三、非選擇題：本題共5小題，共54分。
11. 某同學(xué)設(shè)計了一個研究平拋運動的實驗裝置，如圖甲所示。在水平桌面上放置一個斜面，讓鋼球從斜面上由靜止?jié)L下，鋼球滾過桌邊后便做平拋運動。在鋼球拋出后經(jīng)過的途中放置一塊水平木板，木板由支架固定成水平，木板所在高度可通過豎直標(biāo)尺（未畫出）讀出，木板可以上下自由調(diào)節(jié)。在木板上固定一張白紙。該同學(xué)在完成裝置安裝后進行了如下步驟的實驗：
A.實驗前在白紙上畫一條直線，并在線上標(biāo)出a、b、c三點，且，如圖乙所示；
B.讓鋼球從斜面上的某一位置由靜止?jié)L下，調(diào)節(jié)木板高度，使得鋼球正好擊中a點，記下此時木板與桌面的高度差；
C.讓鋼球從斜面上的同一位置由靜止?jié)L下，調(diào)節(jié)木板高度，使得鋼球正好擊中b點，記下此時木板與桌面的高度差；
D.讓鋼球從斜面上的同一位置由靜止?jié)L下，調(diào)節(jié)木板高度，使得鋼球正好擊中c點，記下此時木板與桌面的高度差。
（1）下列說法中正確的是______（填字母）。
A. 實驗時應(yīng)保持桌面水平
B. 必須選擇對鋼球摩擦力盡可能小的斜面
C. 必須選擇對鋼球摩擦力盡可能小的桌面
（2）已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹椋諝庾枇Σ挥?，則該同學(xué)由上述測量結(jié)果即可粗測出鋼球的平拋初速度大小______m/s，鋼球擊中b點時的速度大小______m/s。（結(jié)果均保留2位有效數(shù)字）
【答案】（1）A （2） ①. 2.0 ②. 2.5
【解析】
【小問1詳解】
A．為了保證小球拋出桌面時做的是平拋運動，則實驗時需要保持桌面水平，故A正確；
BC．只要保證小鋼球從桌面水平拋出時的速度相等即可，所以只需要保證小鋼球每次從同一位置由靜止釋放即可，斜面與桌面可以不需要光滑，故BC錯誤。
故選A。
【小問2詳解】
[1][2]在豎直方向
水平方向
其中
聯(lián)立代入數(shù)據(jù)解得
b點為hac段時間的中點，因此有
鋼球擊中b點時的速度大小
12. 實驗探究小組用如圖所示的實驗裝置來探究影響向心力大小的因素。長槽橫臂的擋板C到轉(zhuǎn)軸的距離是擋板A的2倍，長槽橫臂的擋板A和短槽橫臂的擋板B到各自轉(zhuǎn)軸的距離相等。轉(zhuǎn)動手柄使長槽和短槽分別隨變速塔輪勻速轉(zhuǎn)動，槽內(nèi)的球就做勻速圓周運動。橫臂的擋板對球的壓力提供了向心力，球?qū)醢宓姆醋饔昧νㄟ^橫臂的杠桿作用使彈簧測力筒下降，從而露出標(biāo)尺，標(biāo)尺上的紅白相間的等分格顯示出兩個球所受向心力的相對大小。
（1）下列實驗與本實驗中采用的實驗方法一致的是______（填字母）。
A. 探究一根彈簧彈力與形變量的關(guān)系
B. 探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律
C. 探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系
（2）關(guān)于本實驗，下列說法正確的是______（填字母）。
A. 探究向心力和角速度的關(guān)系時，應(yīng)將傳動皮帶套在兩塔輪半徑不同的輪盤上，將質(zhì)量相同的小球分別放在擋板B和擋板C處
B. 探究向心力和角速度的關(guān)系時，應(yīng)將傳動皮帶套在兩塔輪半徑不同的輪盤上，將質(zhì)量相同的小球分別放在擋板A和擋板B處
C. 探究向心力和半徑的關(guān)系時，應(yīng)將傳動皮帶套在兩塔輪半徑相同的輪盤上，將質(zhì)量相同的小球分別放在擋板B和擋板C處
D. 探究向心力和質(zhì)量關(guān)系時，應(yīng)將傳動皮帶套在兩塔輪半徑相同的輪盤上，將質(zhì)量不同的小球分別放在擋板A和擋板B處
（3）若傳動皮帶套住左、右兩個塔輪的半徑分別為、，某次實驗使，則B、C兩處的角速度大小之比為______；將質(zhì)量相同的小球分別放在B、C兩處，左、右兩側(cè)露出的標(biāo)尺格數(shù)之比為______。
【答案】（1）C （2）BCD
（3） ①. ②.
【解析】
【小問1詳解】
本實驗中探究向心力大小與質(zhì)量、半徑和角速度的關(guān)系，采用的實驗方向是控制變量法；
A．探究一根彈簧彈力與形變量的關(guān)系，沒有采用控制變量法，故A錯誤；
B．探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律，采用的實驗方向是等效替代法，故B錯誤；
C．探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，采用的實驗方向是控制變量法，故C正確。
故選C。
【小問2詳解】
AB．探究向心力和角速度的關(guān)系時，應(yīng)將傳動皮帶套在兩塔輪半徑不同的輪盤上，將質(zhì)量相同的小球分別放在擋板A和擋板B處，故A錯誤，B正確；
C．探究向心力和半徑的關(guān)系時，應(yīng)將傳動皮帶套在兩塔輪半徑相同的輪盤上，將質(zhì)量相同的小球分別放在擋板B和擋板C處，故C正確；
D．探究向心力和質(zhì)量的關(guān)系時，應(yīng)將傳動皮帶套在兩塔輪半徑相同的輪盤上，將質(zhì)量不同的小球分別放在擋板A和擋板B處，故D正確。
故選BCD。
【小問3詳解】
[1]若傳動皮帶套住左、右兩個塔輪半徑分別為、，某次實驗使，根據(jù)
可知則B、C兩處的角速度大小之比為
[2]將質(zhì)量相同的小球分別放在B、C兩處，根據(jù)
可知左、右兩側(cè)露出的標(biāo)尺格數(shù)之比為
13. 我國發(fā)射的高分系列衛(wèi)星中，高分四號衛(wèi)星處于地球同步軌道。如圖所示，衛(wèi)星A是位于赤道平面內(nèi)、繞行方向與地球自轉(zhuǎn)方向相同的近地衛(wèi)星，B是高分四號地球同步衛(wèi)星，此時刻A、B連線與地心恰在同一直線上且相距最近。已知A的角速度為，地球自轉(zhuǎn)角速度為，萬有引力常量為G。
（1）估算地球的密度；
（2）由圖示時刻開始，至少經(jīng)過多長時間A、B相距最遠？

【答案】（1）；（2）
【解析】
【詳解】（1）設(shè)地球半徑為R，地球質(zhì)量為M，衛(wèi)星A的質(zhì)量為m，有
解得
地球體積為
所以密度為
（2）當(dāng)A和B轉(zhuǎn)過得圓心角相差為時，第一次相距最遠有
解得
即至少經(jīng)過時間，A、B相距最遠。
14. 為促進學(xué)生德、智、體、美、勞全面發(fā)展，學(xué)校準(zhǔn)備舉辦足球比賽，某同學(xué)利用課余時間練習(xí)射門，如圖所示，在一面厚度不計的豎直墻上有高的窗口，該同學(xué)以不同的力度踢球使球通過窗口飛向墻的另一側(cè)地面，球被踢出瞬間速度均沿水平方向，已知墻兩邊的地面在同一水平內(nèi)，踢球時球到地面的高度，到窗口的水平距離，窗臺到地面的高度，重力加速度g取，不計球的大小及球在空中運動時受到的阻力，求：
（1）球打到窗口上下沿的時間差；
（2）若要球能通過窗口，足球被踢出瞬間速度的取值范圍；
（3）球在窗口另一側(cè)地面落點的范圍長度s。
【答案】（1）0.3s；（2）；（3）
【解析】
【詳解】（1）球打到墻上窗口上端時
球打到墻上窗口下端時
球打到窗口上下沿的時間差
代入數(shù)據(jù)解得
，，
（2）若要能通過窗口，球被踢出瞬間的最大速度
球被踢出瞬間的最小速度
若要球能通過窗口，則球被踢出瞬間的速度取值范圍為
（3）球能通過窗口落在另一側(cè)地面時
球擦著窗口上沿通過時，水平位移最大
球擦著窗口上沿通過時，水平位移最小
球在窗口另一側(cè)地面落點的范圍長度為
15. 如圖所示，水平放置的正方形光滑木板，邊長為2L，距地面的高度為，木板正中間有一個光滑的小孔O。一根長為2L的細線穿過小孔，兩端分別系著兩個完全相同的小球A、B，兩小球在同一豎直平面內(nèi)。小球A以角速度在木板上繞O點沿逆時針方向做勻速圓周運動時，B也在水平面內(nèi)沿逆時針方向做勻速圓周運動，O點正好是細線的中點，已知，小球質(zhì)量均為，不計空氣阻力，重力加速度。求：
（1）細線對小球B的拉力大小；
（2）小球B的角速度以及懸掛B球的細線與豎直方向的夾角的余弦值；
（3）當(dāng)小球A、B的速度方向均平行于木板ad邊時，剪斷細線，兩小球落地點之間的距離。
【答案】（1）12.5N；（2），；（3）
【解析】
【詳解】（1）A的圓周運動半徑為
設(shè)繩子拉力為T，則對A有
代人數(shù)據(jù)得細線對小球B的拉力大小為
（2）設(shè)懸掛B球的細線與豎直方向的夾角為
對B有
解得
（3）當(dāng)剪斷細繩后，A先勻速運動L，后做平拋運動；B做平拋運動，A做圓周運動的線速度為
B做圓周運動的線速度為
半徑為
做平拋運動過程中A的水平位移為
做平拋運動過程中B的水平位移為
如圖為A、B兩小球在軌跡的俯視圖可知（其中包含A在正方向上做的距離為L的勻速直線運動）
知A、B落地點間距

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