河南省周口市鹿邑縣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)

一、選擇題（10小題，每小題5分，共50分。1—6單選題，7—10多選題，選不全給3分，有錯(cuò)的不給分）
1. 如圖一小球在細(xì)線的牽引下，繞光滑水平桌面上的圖釘做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則下列說法正確的是（）
A. 小球受到四個(gè)力的作用，分別是：重力，支持力，細(xì)線的拉力，向心力
B. 小球受到的合力是定值，大小等于細(xì)線的拉力
C. 小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)靠小球的慣性來維持
D. 小球的加速度時(shí)刻在變化，大小是定值
【答案】D
【解析】
【詳解】ABC．小球在運(yùn)動(dòng)的過程中，受重力、支持力、拉力三個(gè)力，向心力不是物體受到的力，是做圓周運(yùn)動(dòng)所需要的力，由其細(xì)繩的拉力來提供，方向不斷改變，是變力，故ABC錯(cuò)誤；
D．根據(jù)，知?jiǎng)蛩賵A周運(yùn)動(dòng)的向心加速度大小不變，但方向始終指向圓心，時(shí)刻改變，故D正確；
故選D。
2. 火星的質(zhì)量約為地球質(zhì)量的，半徑約為地球半徑的，則同一物體在火星表面與在地球表面受到的引力的比值約為（）
A. 0.2B. 0.4C. 2.0D. 2.5
【答案】B
【解析】
【詳解】設(shè)物體質(zhì)量m，則在火星表面有
在地球表面有
由題意知有
故聯(lián)立以上公式可得
故選B。
3. 如圖所示，一小學(xué)生周末在公園內(nèi)做蕩秋千活動(dòng)，已知秋千的兩根繩長(zhǎng)均為10m，該小學(xué)生和秋千踏板的總質(zhì)量約為40kg。繩的質(zhì)量忽略不計(jì)。當(dāng)該小學(xué)生蕩到秋千支架的正下方時(shí)，速度大小為5m/s，重力加速度取9.8m/s2，此時(shí)每根繩子平均承受的拉力約為（）
A. 150NB. 250NC. 400ND. 500N
【答案】B
【解析】
【詳解】對(duì)秋千受力分析，受重力和繩子拉力T，它們的合力提供向心力，由牛頓第二定律有
代入數(shù)據(jù)解得
T=250N
故選B。
4. 一輛汽車在水平公路上轉(zhuǎn)彎，沿曲線由N向M行駛，速度逐漸增加。選項(xiàng)A、B、C、D分別畫出了汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)所受合力F的四種方向，其中你認(rèn)為正確的是（）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【詳解】汽車沿曲線轉(zhuǎn)彎，所以受到垂直速度方向指向軌跡凹側(cè)的向心力Fn，汽車的速度逐漸增加，所以還受到與速度方向相同沿軌跡切線方向的切向力Ft，這兩個(gè)力的合力方向如圖C所示。
故選C。
5. 環(huán)保人員在一次檢查中發(fā)現(xiàn)，一企業(yè)用隱蔽的排污管正在非法向外滿口排出大量的污水。這根管道水平設(shè)置，環(huán)保人員測(cè)出管口的直徑為D，管口到地面的高度為h，污水落點(diǎn)到管口的水平距離為l，重力加速度為g，則根據(jù)測(cè)出的數(shù)據(jù)，環(huán)保人員估測(cè)該管道的排污量Q（單位時(shí)間內(nèi)排污的體積）為（）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【詳解】水做平拋運(yùn)動(dòng)，水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)，則有
，
解得平拋初速度為
則該管道的排污量為
故選C。
6. 質(zhì)量為2kg的質(zhì)點(diǎn)在x—y平面上運(yùn)動(dòng)，x方向的速度—時(shí)間圖像和y方向的位移—時(shí)間圖像分別如圖所示，則質(zhì)點(diǎn)（）
A. 初速度為4m/s
B. 所受合外力為4N
C. 做勻變速直線運(yùn)動(dòng)
D. 初速度的方向與合外力的方向垂直
【答案】B
【解析】
【詳解】A．x軸方向初速度為vx=4m/s，y軸方向初速度vy=-3m/s，質(zhì)點(diǎn)的初速度
故A錯(cuò)誤。
B．在y軸方向質(zhì)點(diǎn)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，x軸方向的加速度
a=2m/s2
則質(zhì)點(diǎn)受到的合力
F合=ma=4N
故B正確；
C．x軸方向的合力恒定不變，y軸做勻速直線運(yùn)動(dòng)，合力為零，則質(zhì)點(diǎn)的合力恒定不變，做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，故C錯(cuò)誤。
D．合力沿x軸方向，而初速度方向既不在x軸，也不在y軸方向，質(zhì)點(diǎn)初速度的方向與合外力方向不垂直，故D錯(cuò)誤。
故選B。
【點(diǎn)睛】本題考查運(yùn)用運(yùn)動(dòng)合成與分解的方法處理實(shí)際問題的能力，根據(jù)速度圖像判斷物體在x軸方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，y軸做勻速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)平行四邊形法則結(jié)合牛頓第二定律求解；此題類似平拋運(yùn)動(dòng)。
7. 細(xì)繩的一端固定于O點(diǎn)，另一端系一個(gè)小球，如圖甲，讓小球從一定高度擺下，擺到最低點(diǎn)時(shí)，繩子的拉力為T1，小球的加速度為a1?，F(xiàn)在O點(diǎn)的正下方釘上一個(gè)釘子P，如圖乙，讓小球仍從左側(cè)相同的高度擺下，擺到最低點(diǎn)碰到釘子后瞬間，繩子的拉力為T2，小球的加速度為a2，則下列關(guān)系正確的是（）
A. B. C. D.
【答案】BD
【解析】
【詳解】由于兩次從相同高度擺下，根據(jù)動(dòng)能定理可得
可知兩次小球到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)的速度大小相同，根據(jù)
，
可得
由于，則有
，
故選BD。
8. 如圖所示，小木塊a、b（可視為質(zhì)點(diǎn)）放在水平圓盤上，a、b的質(zhì)量分別為m，2m，a與轉(zhuǎn)軸的距離為l，b與轉(zhuǎn)軸的距離均為。兩木塊與圓盤間的最大靜摩擦力均為木塊所受重力的k倍，重力加速度大小為g。若圓盤從開始繞轉(zhuǎn)軸緩慢地加速轉(zhuǎn)動(dòng)，下列說法中正確的是（）

A. b相對(duì)于圓盤先發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)
B. a相對(duì)于圓盤先發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)
C. a和b均未滑動(dòng)時(shí)，a、b所受摩擦力的大小相等
D. 當(dāng)圓盤的角速度為時(shí)，其中一木塊開始滑動(dòng)
【答案】BCD
【解析】
【詳解】ABD．木塊隨圓盤一起轉(zhuǎn)動(dòng)，水平方向只受靜摩擦力，故由靜摩擦力提供向心力，當(dāng)需要的向心力大于最大靜摩擦力時(shí)，木塊開始滑動(dòng)，a、b的最大靜摩擦力分別為
，
根據(jù)牛頓第二定律可知a、b滑動(dòng)的角速度為
，
解得
，
則當(dāng)時(shí)，a相對(duì)于圓盤先發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，故A錯(cuò)誤，BD正確；
C．a(chǎn)和b均未滑動(dòng)時(shí)，靜摩擦力提供向心力則有
，
a、b所受摩擦力的大小相等，故C正確；
故選BCD。
9. 高速列車的車速很快，為了防止列車在轉(zhuǎn)彎處發(fā)生交通事故，在修筑鐵路時(shí)，彎道處的外軌會(huì)略高于內(nèi)軌，軌道是圓的，如圖所示。這樣列車轉(zhuǎn)彎時(shí)，列車受的支持力與重力的合力指向圓心，當(dāng)火車以規(guī)定的行駛速度轉(zhuǎn)彎時(shí)，內(nèi)、外軌均不會(huì)受到輪緣的擠壓。設(shè)此時(shí)的速度大小為v，重力加速度為g，兩軌所在面的傾角為θ，則（）
A. 該彎道的半徑
B. 當(dāng)火車質(zhì)量改變時(shí)，規(guī)定的行駛速度大小不變
C. 當(dāng)火車速率大于v時(shí)，外軌將受到輪緣的擠壓
D. 當(dāng)火車速率小于v時(shí)，外軌將受到輪緣的擠壓
【答案】ABC
【解析】
【詳解】AB．當(dāng)火車以規(guī)定的行駛速度轉(zhuǎn)彎時(shí)，內(nèi)、外軌均不會(huì)受到輪緣的擠壓，此時(shí)重力和支持力的合力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律可得
解得彎道的半徑為
由表達(dá)式可知，當(dāng)火車質(zhì)量改變時(shí)，規(guī)定的行駛速度大小不變，故AB正確；
CD．當(dāng)火車速率大于v時(shí)，重力和支持力的合力不足以提供做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，此時(shí)火車有做離心運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，則外軌將受到輪緣的擠壓；同理，當(dāng)火車速率小于v時(shí)，內(nèi)軌將受到輪緣的擠壓，故C正確，D錯(cuò)誤。
故選ABC。
10. 如圖所示，長(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)繩一端固定，另一端系一質(zhì)量為m的小球。給小球一個(gè)的初速度，小球可在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，這樣就構(gòu)成了一個(gè)圓錐擺，設(shè)細(xì)繩與豎直方向的夾角為θ，重力加速度為g，下列說法中正確的是（）
A. 小球加速度的大小為B. 小球的線速度大小為
C. θ越大，繩子對(duì)小球的拉力越大D. θ越大，小球運(yùn)動(dòng)的周期越大
【答案】AC
【解析】
【詳解】小球只受重力和繩的拉力作用，二者合力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律
小球做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為
解得
根據(jù)牛頓第二定律
解得
根據(jù)牛頓第二定律
解得
由平衡條件有
得繩子對(duì)小球拉力為
可見則越大，越小，周期越小，拉力越大，故AC正確，BD錯(cuò)誤。
故選AC。
二、實(shí)驗(yàn)題（2小題，共15分）
11. 用向心力演示器探究向心力大小與半徑、角速度、質(zhì)量的關(guān)系：
如圖甲，勻速轉(zhuǎn)動(dòng)手柄1，可以使變速塔輪2和3以及長(zhǎng)槽4和短槽5隨之勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，槽內(nèi)的小球也隨著做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。使小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由橫臂6的擋板對(duì)小球的壓力提供。球?qū)醢宓姆醋饔昧?，通過橫臂的杠桿作用使彈簧側(cè)力套筒7下降，從而露出標(biāo)尺8。根據(jù)標(biāo)尺8上露出的紅白相間等分標(biāo)記，可以粗略計(jì)算出兩個(gè)球所受向心力的比值。
（1）本實(shí)驗(yàn)采用的科學(xué)方法是________。
A. 控制變量法B. 累積法C. 微元法D. 放大法
（2）如圖乙所示， A、B都為質(zhì)量相同鋼球，圖中所示是在研究向心力的大小F與________的關(guān)系。
A. 質(zhì)量mB. 角速度ωC. 半徑r
（3）如圖乙所示，若圖中標(biāo)尺上黑白相間的等分格顯示出兩個(gè)小球所受向心力的比值為1∶4，由圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)可以判斷出與皮帶連接的變速塔輪相對(duì)應(yīng)的半徑之比為________。
A. 1∶4B. 4∶1C. 1∶2D. 2∶1
【答案】（1）A （2）B （3）D
【解析】
【小問1詳解】
在研究向心力的大小F與質(zhì)量m、角速度和半徑r之間的關(guān)系時(shí)，需先控制某些量不變，研究另外兩個(gè)物理量的關(guān)系，該方法為控制變量法。
故選A
【小問2詳解】
由圖可知兩球的運(yùn)動(dòng)半徑相同，質(zhì)量相同，根據(jù)向心力公式
可知圖中所示是在研究向心力的大小F與的關(guān)系。
故選B
【小問3詳解】
根據(jù)向心力公式
可知變速塔輪角速度之比為1：2，由于皮帶傳送邊緣的線速度相等，根據(jù)
可知變速塔輪相對(duì)應(yīng)的半徑之比為2：1。
故選D。
12. 某同學(xué)設(shè)計(jì)一個(gè)探究平拋運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)如圖甲所示，在水平桌面上放置一個(gè)斜面，斜面底邊ab與桌邊平行，把桌面搬到豎直墻壁附近，把白紙和復(fù)寫紙附在墻上，使從水平桌面上滾下的鋼球能打在墻上，從而記錄鋼球的落點(diǎn)。改變桌子和墻的距離，就可以得到多組數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)探究平拋運(yùn)動(dòng)水平運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)。已知平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與自由落體運(yùn)動(dòng)相同。
（1）為了正確完成實(shí)驗(yàn)，以下做法必要的是________。
A. 實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)保持桌面水平
B. 每次應(yīng)使鋼球從靜止開始釋放
C. 使斜面底邊ab與桌邊重合
D. 選擇對(duì)鋼球摩擦力盡可能小的斜面
（2）改變墻與重垂線之間的距離x，測(cè)得落點(diǎn)與拋出點(diǎn)之間的豎直距離y，如圖乙所示。若，則，滿足________關(guān)系時(shí)，說明鋼球在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)。
（3）處理數(shù)據(jù)時(shí)，滿足了，但，關(guān)系不滿足（2）的結(jié)果，造成的原因可能是________（寫出一條即可）
【答案】（1）AB （2）
（3）見解析
【解析】
【小問1詳解】
A．為了使鋼球離開桌面做平拋運(yùn)動(dòng)，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)保持桌面水平，故A正確；
BD．鋼球每次應(yīng)從斜面上同一位置由靜止?jié)L下，以保證到達(dá)桌邊的速度相等，但斜面對(duì)鋼球的摩擦沒有影響，故B正確，D錯(cuò)誤；
C．斜面的底邊ab與桌邊重合，則小球拋出時(shí)不是平拋運(yùn)動(dòng)，故C錯(cuò)誤。
故選AB。
【小問2詳解】
若，如果鋼球在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則有
，
可得
豎直方向有
，
可知，滿足
說明鋼球在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)
【小問3詳解】
處理數(shù)據(jù)時(shí)，滿足了，但，關(guān)系不滿足的結(jié)果，造成的原因可能是小球拋出時(shí)的速度不是處于水平方向，即小球的初速度具有一定的豎直分量。
三、計(jì)算題（3小題，共35分）
13. 一長(zhǎng)為l輕桿的一端固定在水平轉(zhuǎn)軸上，另一端固定一個(gè)質(zhì)量為m的小球，輕桿隨轉(zhuǎn)軸在豎直平面內(nèi)做角速度為ω的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，重力加速度為g。求：
（1）小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)，桿對(duì)球的作用力；
（2）小球運(yùn)動(dòng)到水平位置B點(diǎn)時(shí)，桿對(duì)球的作用力。
【答案】（1），方向豎直向上；（2），方向與水平方向夾角正切值為
【解析】
【詳解】（1）小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)，設(shè)桿對(duì)球的作用力為，由牛頓第二定律可得
解得
方向豎直向上。
（2）小球運(yùn)動(dòng)到水平位置B時(shí)，設(shè)桿對(duì)球的作用力為，由牛頓第二定律可得
方向與水平方向夾角的正切值為
14. 如圖所示，斜面的傾角為θ，質(zhì)量為m的小球從斜面頂端以速度v0水平拋出，在空中運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后落到斜面，不計(jì)空氣的阻力，重力加速度為g，求：
（1）從開始運(yùn)動(dòng)到落到斜面上所用時(shí)間；
（2）小球運(yùn)動(dòng)過程中到斜面的最遠(yuǎn)距離。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【詳解】（1）小球做平拋運(yùn)動(dòng)，有
解得從開始運(yùn)動(dòng)到落到斜面上所用時(shí)間為
（2）小球在垂直斜面方向的初速度垂直斜面向上、大小為
加速度垂直斜面向下、大小為
有
解得小球與斜面的最遠(yuǎn)距離為
15. 用如圖甲所示的水平—斜面裝置研究平拋運(yùn)動(dòng)。一物塊（可視為質(zhì)點(diǎn)）置于粗糙水平面上的O點(diǎn)，O點(diǎn)與斜面頂端P點(diǎn)的距離為s。每次用水平拉力F，將物塊由O點(diǎn)從靜止開始拉動(dòng)，當(dāng)物塊運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)撤去拉力F。實(shí)驗(yàn)時(shí)獲得物塊在不同拉力作用下落在斜面上的不同水平射程，作出了如圖乙所示的圖像。若物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5，斜面與水平地面之間的夾角θ=45°，g取10 m/s2，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。求O、P間的距離s。（保留兩位有效數(shù)字）
【答案】0.25 m
【解析】
【詳解】根據(jù)牛頓第二定律，在OP段有
又
由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律和幾何關(guān)系有物塊的水平射程
物塊的豎直位移
由幾何關(guān)系有
聯(lián)立以上各式可以得到
解得
由題圖乙知
代入數(shù)據(jù)解得

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