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

這是一份山東省德州市2023-2024學(xué)年高一下學(xué)期期中考試物理試題，共11頁。
注意事項(xiàng)：
1．答題前，考生先將自己的姓名、考生號(hào)、座號(hào)填寫在相應(yīng)位置，認(rèn)真核對(duì)條形碼上的姓名、考生號(hào)和座號(hào)，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(qǐng)按照題號(hào)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(xiàng)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(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)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(jìn)行解釋。為了形象生動(dòng)地說明圓周運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)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(shí)，越靠外側(cè)的木馬角速度越大
B．圖乙脫水機(jī)工作時(shí)，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(shí)鐵軌對(duì)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
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(diǎn)線速度大小約為）（ ）
A．4.5m/sB．5.5m/sC．6.5m/sD．7.5m/s
3．我國明代出版的《天工開物》中記錄了我們祖先的勞動(dòng)智慧，如圖所示為“牛轉(zhuǎn)翻車”，利用畜力轉(zhuǎn)動(dòng)不同半徑齒輪來改變水車的轉(zhuǎn)速，從而將水運(yùn)送到高處。祖先的智慧在今天也得到了繼承和發(fā)揚(yáng)。我國自主研發(fā)的齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)，打破了國外壟斷，使中國高鐵持續(xù)運(yùn)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(gè)齒輪邊緣點(diǎn)，齒輪半徑比，在齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，下列說法正確的是（ ）
A．A、B兩點(diǎn)的周期之比為3∶5B．A、B兩點(diǎn)的線速度大小之比為5∶3
C．A、B兩點(diǎn)的角速度之比為5∶3D．A、B兩點(diǎn)的向心加速度大小之比為3∶5
4．2021年2月15日17時(shí)，首次火星探測(cè)任務(wù)“天問一號(hào)”探測(cè)器成功實(shí)施捕獲軌道遠(yuǎn)火點(diǎn)平面機(jī)動(dòng)。探測(cè)器運(yùn)行到P點(diǎn)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)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?hào)”從軌道1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(cè)器還將通過數(shù)次軌道
調(diào)整，進(jìn)入火星停泊軌道3。如圖，P點(diǎn)為軌道1到軌道2的切換點(diǎn)，Q點(diǎn)為軌道2和軌道3的公共切點(diǎn)。關(guān)于“天問一號(hào)”探測(cè)器，下列說法正確的是（ ）
A．“天問一號(hào)”在軌道切換點(diǎn)P點(diǎn)進(jìn)行軌道切換時(shí)不受萬有引力作用
B．“天問一號(hào)”運(yùn)行在軌道1上經(jīng)過P點(diǎn)的速度小于它經(jīng)過Q點(diǎn)的速度
C．“天問一號(hào)”運(yùn)行在軌道2上Q點(diǎn)的加速度大于它運(yùn)行在軌道3上Q點(diǎn)的加速度
D．“天問一號(hào)”運(yùn)行在軌道2上經(jīng)過Q點(diǎn)的速度小于它運(yùn)行在軌道3上經(jīng)過Q點(diǎn)的速度
5．如圖所示，傾角的光滑斜面固定在水平面上，斜面長(zhǎng)，一可視為質(zhì)點(diǎn)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(shí)的重力勢(shì)能為72J
B．物塊滑到斜面底端時(shí)的動(dòng)能為72J
C．物塊從斜面頂端滑到底端的過程中重力的平均功率為54W
D．物塊滑到斜面底端時(shí)重力的瞬時(shí)功率為54W
6．2022年北京冬奧會(huì)后，滑雪已然成為了冬天最受大家歡迎的體育項(xiàng)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(gè)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(shí)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(jì)空氣與摩擦阻力影響，下列說法正確的是（ ）
A．B．C．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(diǎn)平滑連接，BC的長(zhǎng)度等于2.5R。一可視為質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量為m的物體，從軌道頂端A處由靜止釋放，恰好運(yùn)動(dòng)到水平直軌道C處停止。則物體與軌道BC間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ等于（ ）
A．0.3B．0.4C．0.5D．0.6
8．一輛汽車在平直的公路上由靜止開始啟動(dòng)，在啟動(dòng)過程中，汽車牽引力的功率及其瞬時(shí)速度隨時(shí)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
二、多項(xiàng)選擇題：本題共4小題，共16分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得4分，選對(duì)但不全的得2分，有選錯(cuò)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(duì)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(yùn)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(diǎn)在北京正上空
D．不同的同步衛(wèi)星向心加速度大小相同
10．如圖所示，長(zhǎng)為L(zhǎng)的不可伸長(zhǎng)輕繩一端固定在O點(diǎn)，另一端拴接一可視為質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量為m的小球，開始小球靜止在最低點(diǎn)C?，F(xiàn)給小球一水平速度使小球在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，D為圓周運(yùn)動(dòng)的最高點(diǎn)，AB為水平直徑，重力加速度大小為g，不計(jì)空氣阻力。下列說法正確的是（ ）
A．小球到D點(diǎn)的最小速度為
B．若小球恰好能運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)，則小球經(jīng)過C點(diǎn)的速度為
C．若改用水平向右的恒力F將小球從C點(diǎn)拉動(dòng)，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(diǎn)緩慢拉動(dòng)，直到輕繩偏離豎直方向的角度為θ，力F做功為
11．如圖所示，在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)摩擦因數(shù)相同且均為μ。若最大靜摩擦力等于滑動(dòng)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(dòng)時(shí)，下列說法正確的是（ ）
A．繩子的最大張力為
B．當(dāng)輕繩恰好出現(xiàn)拉力時(shí)，A所受的摩擦力大小為
C．當(dāng)A所受的摩擦力為零時(shí)，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
12．如圖所示，固定光滑斜面AB的傾角，BC為水平面，BC長(zhǎng)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(diǎn)的質(zhì)量的物體，從斜面上A點(diǎn)由靜止開始下滑，物體與水平面BC間的動(dòng)摩擦因數(shù)，軌道在B、C兩點(diǎn)平滑連接。物體到達(dá)D點(diǎn)后，繼續(xù)豎直向上運(yùn)動(dòng)，最高點(diǎn)到D點(diǎn)的高度為0.65m。不計(jì)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(diǎn)的速度為5m/s
B．物體第一次滑入圓軌道C點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力大小為100N
C．釋放點(diǎn)A距水平面BC的高度為1.5m
D．物體最終恰好停在B點(diǎn)
三、非選擇題：本題共6小題，共60分。
13．（8分）如圖所示為向心力演示儀。勻速轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)皮帶連接，轉(zhuǎn)動(dòng)中皮帶與兩輪不發(fā)生滑動(dòng)）以及長(zhǎng)槽4和短槽5隨之勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，槽內(nèi)小球也隨著做勻速圓周運(yùn)動(dòng)（小球可以放在長(zhǎng)槽和短槽內(nèi)a、b、c的不同位置，且長(zhǎng)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(yùn)動(dòng)的向心力由橫臂6的擋板對(duì)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(cè)力套筒7下降，從而露出標(biāo)尺8。根據(jù)標(biāo)尺8上露出的等分標(biāo)記，可以粗略計(jì)算出兩個(gè)小球所受向心力大小的比值。
（1）（單選）探究向心力的大小，實(shí)驗(yàn)階段分為幾個(gè)過程（ ）
A．2個(gè)過程B．3個(gè)過程C．1個(gè)過程D．4個(gè)過程
（2）（多選）關(guān)于該實(shí)驗(yàn)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(shí)驗(yàn)中，把兩個(gè)質(zhì)量相等的小球，分別放在長(zhǎng)槽上a位置和短槽上c位置，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)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_______________。
14．（6分）某物理興趣小組利用傳感器進(jìn)行探究向心力大小與線速度大小的表達(dá)式，實(shí)驗(yàn)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(dòng)，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(dòng)時(shí)，細(xì)線的拉力提供滑塊做圓周運(yùn)動(dòng)需要的向心力。拉力的大小可以通過力傳感器測(cè)得，滑塊轉(zhuǎn)動(dòng)的線速度大小可以通過速度傳感器測(cè)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(dòng)的快慢，測(cè)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到的圖像如圖乙所示，圖像沒有過坐標(biāo)原點(diǎn)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(duì)水平直槽滑動(dòng)，滑塊隨水平直槽轉(zhuǎn)動(dòng)的最大線速度為_______________m/s。
15．（9分）如圖所示，長(zhǎng)為的細(xì)繩（質(zhì)量不計(jì)）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(yùn)動(dòng)，細(xì)繩就沿圓錐面旋轉(zhuǎn)，這樣就成了一個(gè)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?。?br>（2）小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度v的大??；
（3）小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的角速度ω的大小。
16．（9分）變軌技術(shù)是航天器入軌過程中的重要一環(huán)。實(shí)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(jiǎn)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(diǎn)點(diǎn)火加速使航天器沿橢圓軌道2運(yùn)行，軌道1和軌道2相切于A點(diǎn)，A、B分別為軌道2的近地點(diǎn)與遠(yuǎn)地點(diǎn)，地球的球心位于橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上；③在遠(yuǎn)地點(diǎn)B再次點(diǎn)火加速，航天器沿圓軌道3運(yùn)行，軌道2和軌道3相切于B點(diǎn)。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(yùn)行時(shí)，在A點(diǎn)和B點(diǎn)的加速度大小之比；
（2）航天器在軌道2和軌道3上運(yùn)行的周期之比。（答案保留根號(hào)）
17．（12分）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(diǎn)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(diǎn)由靜止釋放，經(jīng)過N點(diǎn)滑到水平地面上，滑行一段距離后停在水平地面上的P點(diǎn)。已知小物塊滑到N點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力為6N，P點(diǎn)到軌道末端N點(diǎn)的水平距離，重力加速度。不計(jì)空氣阻力，小物塊可視
為質(zhì)點(diǎn)，求：
（1）小物塊經(jīng)過N點(diǎn)時(shí)的速度大??；
（2）小物塊在豎直圓軌道MN上克服摩擦力做的功；
（3）若小物塊在豎直圓軌道MN上運(yùn)動(dòng)時(shí)克服摩擦力做功不變，用外力F把小物塊從P點(diǎn)再推回豎直圓軌道MN的頂端M點(diǎn)，則外力F至少需要做多少功。
18．（16分）摩博會(huì)上的特技表演驚艷全場(chǎng)，如圖，某位摩托車手駕駛機(jī)車在水平面上從靜止開始沿軌道以恒定功率，沖上高度的水平高臺(tái)，經(jīng)時(shí)間到達(dá)水平高臺(tái)頂端，離開水平高臺(tái)的同時(shí)立即關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)油門，落至地面時(shí)，恰能無碰撞地沿圓弧切線從A點(diǎn)進(jìn)入光滑豎直圓弧軌道，沿軌道下滑，并從B點(diǎn)飛出，越過水平地面上高度為的障礙物，最后落在水平軌道上的C點(diǎn)，A、B為圓弧兩端點(diǎn)，其連線水平。已知圓弧半徑，圓弧對(duì)應(yīng)圓心角，人和機(jī)車的總質(zhì)量為，可視為質(zhì)點(diǎn)，特技表演的全過程阻力做功忽略不計(jì)，，重力加速度，求：
（1）機(jī)車到達(dá)水平高臺(tái)頂端的速度；
（2）機(jī)車從水平高臺(tái)頂端飛出到A點(diǎn)，人和機(jī)車運(yùn)動(dòng)的水平距離x；
（3）人和機(jī)車運(yùn)動(dòng)到達(dá)圓弧軌道最低點(diǎn)O時(shí)的速度大小v。和人和機(jī)車對(duì)最低點(diǎn)O點(diǎn)的壓力大?。?br>（4）設(shè)置障礙物時(shí)，障礙物到B點(diǎn)的距離范圍。
高一物理試題參考答案
一、單項(xiàng)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(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。
1．C 2．A 3．D 4．B 5．C 6．D 7．B 8．D
二、多項(xiàng)選擇題：本題共4小題，每小題4分，共16分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中有多個(gè)選項(xiàng)正確，全選對(duì)的得4分，對(duì)但不全的得2分，選錯(cuò)或不答的得0分。
9．AD 10．A C 11．BC 12．ACD
三、非選擇題：本題共6小題，共60分。
13．（1）B （2）CD （3）1∶2
14．（1）水平直槽不光滑或水平直槽有摩擦力 0.6 （2）2
15．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．解：（1）航天器在軌道上運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)，由牛頓第二定律得
航天器在軌道上運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)，由牛頓第二定律得
解得
（2）由題意可知，橢圓軌道2的半長(zhǎng)軸為
根據(jù)開普勒第三定律有
解得
17．解：（1）由牛頓第三定律，小物塊在點(diǎn)受到的支持力為．
小物塊在點(diǎn)，由牛頓第二定律得
解得
（2）小物塊在豎直圓軌道上從點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)，由動(dòng)能定理得
解得
（3）小物塊在水平地面上從點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)，由動(dòng)能定理得
用外力把小物塊從點(diǎn)推到點(diǎn)，由動(dòng)能定理得
解得
18．解：（1）人和機(jī)車從靜止到水平高臺(tái)頂端，由動(dòng)能定理得
解得
（2）人和機(jī)車從水平高臺(tái)頂端飛出到點(diǎn)
豎直方向
水平方向
解得
（3）人和機(jī)車在點(diǎn)
人和機(jī)車從點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)，由動(dòng)能定理得
人和機(jī)車運(yùn)動(dòng)到達(dá)圓弧軌道最低點(diǎn)時(shí)的速度大小為
人和機(jī)車在點(diǎn)，由牛頓第二定律得
解得
由牛頓第三定律，人和機(jī)車對(duì)最低點(diǎn)點(diǎn)的壓力大小為
（4）人和機(jī)車運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)的速度和點(diǎn)的速度大小相同，且與水平方向的夾角為
人和機(jī)車在豎直方向上
人和機(jī)車在水平方向上
解得和
障礙物到點(diǎn)的距離在到之間。