2023-2024学年高一（下）期中联考物理试卷
一、单选题：本大题共8小题，共32分。
1.在物理学发展历史中，许多物理学家做出了卓越贡献．关于物理学家所做科学贡献的叙述中，正确的是
A. 牛顿建立了相对论 B. 开普勒提出了“日心说”
C. 卡文迪许首次比较精确地测出引力常量 D. 伽利略发现了行星运动三定律
2.质量为的质点在平面上运动，方向的速度时间图像和方向的位移时间图像分别如图所示，则质点
A. 初速度为 B. 所受合外力为
C. 做匀变速直线运动 D. 初速度的方向与合外力的方向垂直
3.关于平抛运动的认识下列说法正确的是
A. 以一定的初速度水平抛出的物体的运动是平抛运动
B. 物体的初速度越大，水平位移越大
C. 做平抛运动的物体，在任意相等的时间内速度的变化量相同
D. 由于物体的速度方向一直在发生变化，因此平抛运动不是匀变速运动
4.下列有关生活中的圆周运动的实例分析，正确的是
A. 图甲中自行车正常行驶时大齿轮上点和后轮上点的线速度大小相同
B. 图乙为演员表演竖直“水流星”节目，当小桶通过最高点时一定受到绳子拉力
C. 图丙中火车在倾斜路面上转弯时车轮轮缘与内轨间一定会有侧向挤压
D. 图丁为洗衣机脱水桶，其脱水原理是水滴受到的合外力小于向心力，从而被甩出
5.质量为的汽车在水平公路行驶，轮胎与路面间的最大静摩擦力汽车经过半径为的弯路时，要想使汽车不发生侧滑，则转弯时最大的速度不得超过
A. B. C. D.
6.如图所示，两个质量分布均匀的实心球，半径分别为、，质量分别为、，两球间距离为，则两球间相互引力的大小为( )
A. B. C. D.
7.若已知某星球的半径为，在星球表面某一高度处自由下落一重物，经过时间落到星表面，不计星球自转和空气阻力，引力常量为。则下列说法正确的是
A. 该星球的质量为
B. 该星球的密度为
C. 该星球的第一宇宙速度大小为
D. 该星球的第一宇宙速度大于地球的第一宇宙速度
8.呼啦圈轻便美观，深受大众喜爱。如图甲，腰带外侧带有轨道，将带有滑轮的短杆穿入轨道，短杆的另一端悬挂一根带有配重的轻绳，其简化模型如图乙所示。可视为质点的配重质量为，绳长，悬挂点到腰带中心点的距离为，水平固定好腰带，通过人体微小扭动，使配重随短杆做水平匀速圆周运动。若绳子与竖直方向夹角，运动过程中腰带可看成不动，重力加速度取，下列说法正确的是( )
甲 乙
A. 配重做匀速圆周运动的半径为 B. 配重的线速度大小为
C. 细绳对配重的拉力大小为 D. 若细绳不慎断裂，配重将做自由落体运动
二、多选题：本大题共2小题，共10分。
9.一演员表演飞刀绝技，由点先后抛出完全相同的三把飞刀、、，分别垂直打在竖直木板上、、三点，如图所示．假设不考虑飞刀的转动，并可将其看做质点，已知、、、四点距水平地面高度分别为、、、，以下说法正确的是( )
A. 三把刀在击中木板时速度大小相同
B. 三次飞行时间之比为：：：：
C. 三次初速度的竖直分量之比为：：：：
D. 设三次抛出飞刀的初速度与水平方向夹角分别为：：，则有
10.如图所示，载人飞船先后在圆形轨道、椭圆轨道和圆形轨道上运行，与天和核心舱刚好点成功对接。已知轨道、的半径分别为、，轨道和、和分别相切于、两点。关于载人飞船，下列说法正确的( )
A. 在轨道上运行的周期小于在轨道上运行的周期
B. 在轨道上点的加速度大小大于点的加速度大小
C. 先到轨道，然后再加速，才能与天和核心舱完成对接
D. 在轨道上的点和点的速度的大小之比为
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.同学利用向心力演示仪探究向心力大小与质量、转动角速度和转动半径之间关系的。该同学使用两个质量相同的钢球和一个同体积的铝球进行实验。
本实验采用的科学方法是________。
A.累积法 控制变量法 微元法 放大法
通过本实验可以得到的结果是________。
A.在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度成正比
B.在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与线速度的大小成正比
C.在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成反比
D.在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比
如图所示，在验证向心力公式的实验中，质量相同的钢球、分别放在盘和盘的边缘，、两盘的半径之比为：，、分别是与盘、盘同轴的轮，轮、轮半径之比为：，当、两轮在同一皮带带动下匀速转动时，钢球、受到的向心力之比为____________。
12.用如图甲所示装置研究平抛运动将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上钢球沿斜槽轨道滑下后从点飞出，落在水平挡板上由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点移动挡板，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点．
以下是实验过程中的一些做法，其中合理的有_____________。
A.安装斜槽轨道时平衡小球与轨道之间的摩擦力
B.每次小球释放的初始位置可以任意选择
C.每次小球应从同一高度由静止释放
D.为了比较准确地描出小球运动的轨迹，应该用一条曲线把所有的点连接起来
某同学做实验时，忘记了标记平抛运动的抛出点，只记录了、、三点，于是就取点为坐标原点，建立了如图乙所示的坐标系，轨迹上的这三点坐标值图中已标出则小球平抛的初速度为_______，在点的速度___________，小球抛出点的坐标为_______________取，计算结果均保留两位有效数字
若某同学在做实验时，未使斜槽末端保持水平，会导致最终计算的初速度_____________不变、偏大、偏小、偏大偏小都有可能．
四、简答题：本大题共1小题，共14分。
13.某游乐设施如图所示，由半圆形和直线形细圆管组成的轨道固定在水平桌面上圆半径比细圆管内径大得多，轨道内壁光滑。已知部分的半径，段长。弹射装置将一质量的小球可视为质点以水平初速度从点弹入轨道，小球从点离开轨道，不计空气阻力，取。求：
小球在半圆形轨道上运动的角速度、向心加速度的大小；
从点运动到点的时间；结果保留三位有效数字
小球在半圆形轨道上运动时细圆管对小球的作用力的大小。
五、计算题：本大题共2小题，共28分。
14.如图所示，在距地面高为处，有一小球以初速度水平抛出，与此同时，在的正下方有一物块也以相同的初速度同方向滑出，与地面间的动摩擦因数为，、均可看做质点，空气阻力不计，重力加速度取，求：
球从抛出到落地的时间和这段时间内的水平位移；
物块向前滑行时的加速度；
球落地时，、之间的距离。
15.如图所示，在平台的右侧有半径、圆心角的粗糙圆弧轨道固定在地面上，圆弧轨道末端与木板上表面平滑对接但不粘连，静止在水平地面上。质量的小物块从固定水平台右端点以的初速度水平抛出，运动至点时恰好沿切线方向进入圆弧轨道，至点时对圆弧轨道的压力大小为，之后小物块滑上木板，最终恰好未从木板上滑下。已知木板质量，小物块与木板间的动摩擦因数，木板与地面间摩擦忽略不计，重力加速度，，，忽略空气阻力，最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，求：
两点间的竖直高度差；
小物块在点时速度大小；
求出木板的长度。
答案和解析
1.【答案】
【解析】【分析】
根据物理学史和常识解答，记住著名物理学家的主要贡献即可．
本题考查物理学史，是常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，这也是考试内容之一．
【解答】
A、爱因斯坦建立了相对论，故A错误；
B、哥白尼提出了“日心说”，故B错误；
C、卡文迪许首次比较精确地测出引力常量，故C正确；
D、开普勒发现了行星运动三定律，故D错误。
2.【答案】
【解析】【分析】
根据速度图像判断物体在轴方向做匀加速直线运动，沿轴做匀速直线运动，求出初速度，质点的合力一定，做匀变速曲线运动，合力沿轴方向与初速度方向不同。
本题考查运用运动合成与分解的方法处理实际问题的能力，类似平抛运动．
【解答】
A.由题图可知，质点在轴方向的初速度为，在轴方向的初速度，则质点的初速度，故A错误；
B.由题图可知，质点在轴方向的加速度，在轴方向做匀速直线运动，所以质点所受合力，故B正确；
C.质点在轴方向的合力恒定不变，在轴方向做匀速直线运动，在轴方向合力为零，则质点的合力恒定不变，做匀变速曲线运动，故C错误；
D.质点的合力沿轴方向，而初速度方向既不沿轴方向，也不沿轴方向，所以质点初速度的方向与合外力方向不垂直，故D错误。
3.【答案】
【解析】【分析】
物体以一定的初速度沿水平方向抛出，如果物体仅受重力作用，这样的运动叫做平抛运动．平抛运动可看作水平方向的匀速直线运动以及竖直方向的自由落体运动的合运动，平抛运动的时间仅与抛出点的竖直高度有关；物体落地的水平位移与时间竖直高度及水平初速度有关．
本题关键明确平抛运动的运动性质、研究方法，然后根据分位移公式和分速度公式列式分析．
【解答】
A、物体以一定的初速度沿水平方向抛出，如果物体仅受重力作用，这样的运动叫做平抛运动，故A错误；
B、根据知平抛运动的时间由高度决定，与初速度无关，水平方向上运动的距离，则水平方向上运动的距离与物体抛出的竖直高度以及初速度有关系，故B错误；
、做平抛运动的物体，仅受重力作用，加速度不变，是匀变速运动，在任意相等的时间内速度的变化量相同，故C正确，D错误。
故选：
4.【答案】
【解析】A.图甲中自行车正常行驶时大齿轮上点和后轮上点的线速度相同，后轮上点的角速度与点的角速度相同，由 可知，点和点的线速度大小不同，A错误；
B.图乙为演员表演竖直“水流星”节目，当小桶恰好通过最高点时重力提供向心力，绳子拉力为零，B错误；
C.图丙中火车在倾斜路面上转弯时，车轮轮缘与内轨间只有当火车的重力和支持力的合力不足以提供所需向心力时才会有侧向挤压，C错误；
D.图丁为洗衣机脱水桶，其脱水原理是水滴提供的合外力小于需要的向心力，从而被甩出，D正确。
故选D。
本题考查了牛顿第二定律在圆周运动中的运用，传动问题、做圆周运动的物体所需向心力的来源，离心现象等知识；注意：向心力不是一个单独的力，因此进行受力分析时，不分析向心力。
5.【答案】
【解析】汽车不发生侧滑最大速度时，由最大静摩擦力提供向心力
解得：
故选C。
【分析】
汽车不发生侧滑最大速度时，由最大静摩擦力提供向心力，根据向心力公式即可求解．
本题关键找出向心力来源，若静摩擦力不足提供向心力，则车会做离心运动。
6.【答案】
【解析】解：两球间的万有引力：；
故选：．
应用万有引力公式可以求出两球间的万有引力，要注意为两球心间的距离．
本题考查了万有引力定律的应用，考查了求两球间的万有引力，掌握理解万有引力公式即可解题，本题是一道基础题．
7.【答案】
【解析】A、对小球，根据得该星球表面的重力加速度为：。
物体在星球表面时，根据得星球的质量为：故A错误；
B、星球的密度为：故B错误；
C、根据万有引力提供向心力得：，所以：该星球表面的第一宇宙速度为：故C正确
D、不知该星球和地球重力加速度和半径大小关系，无法判断第一宇宙速度关系，故D错误。
故选：。
【分析】
小球在星球表面自由下落，其运动加速度等于该星球表面的重力加速度，由位移时间公式求出星球表面的重力加速度。根据万有引力等于重力求出星球的质量。
根据万有引力提供向心力即可求出第一宇宙速度。结合星球的质量和体积求出星球的密度。
该题是自由落体运动与万有引力定律的综合，要知道联系它们之间的桥梁是重力加速度。解决本题的关键是掌握万有引力等于重力以及万有引力等于向心力这两条基本理论，并能灵活运用。
8.【答案】
【解析】A.绳长，悬挂点到腰带中心点的距离为，由几何关系可知，配重做匀速圆周运动的半径为
A错误
配重受重力和绳子拉力，竖直方向根据受力平衡可知
水平方向根据牛顿第二定律可得
联立求得
B正确，C错误；
D.若细绳不慎断裂，配重将做平抛运动，D错误。
故选B。
9.【答案】
【解析】解；、将飞刀的运动逆过来看成是一种平抛运动，三把刀在击中板时的速度大小即等于平抛运动的初速度大小，运动时间为：，
初速度为：，由图看出，三把刀飞行的高度不同，运动时间不同，水平位移大小相等，由平抛运动的初速度大小不等，即打在木板上的速度大小不等。故A错误。
B、竖直方向上逆过来看做自由落体运动，运动时间为：，则得三次飞行时间之比为：：：：：：故B正确。
C、三次初速度的竖直分量等于平抛运动下落的速度竖直分量，由，则得它们之比为：：：：：：故C错误。
D、设任一飞刀抛出的初速度与水平方向夹角分别为，则，越大，越大，则得，故D正确。
故选：。
将飞刀的运动逆过来看是一种平抛运动，运用运动的分解法，由运动学公式研究平抛运动的初速度大小，即飞刀垂直打在木板上的速度大小，即可比较动能的大小；由高度比较时间．由，分析三次初速度的竖直分量之比；由速度的分解，求解抛出飞刀的初速度与水平方向夹角关系．
本题的解题技巧是运用逆向思维方法，将飞刀的运动等效看成沿反方向的平抛运动，问题就变得熟悉而简单．
10.【答案】
【解析】A.根据开普勒第三定律可知
因为轨道的半长轴大于轨道的半径，因而在轨道上运行的周期大于在轨道上运行的周期。故A错误；
B.根据
解得轨道上的加速度
轨道上点比点距离地球近，因而加速度更大，故B正确；
C.飞船在Ⅱ轨道上经过点时加速变轨进入Ⅲ轨道时，才能与天和核心舱完成对接，若在Ⅲ轨道加速，则飞船将做离心运动离开Ⅲ轨道，不能与天和核心舱完成对接，故C错误；
D.根据开普勒第二定律，有
即
故D正确。
故选BD。
11.【答案】
【解析】【解答】
本实验采用的科学方法是控制变量法。
故选B。
根据向心力公式，可知在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度平方成正比，故A错误；
B.质量和半径一定的情况下，向心力的大小与线速度的平方成正比，故B错误；
C.在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成正比，故C错误；
D.在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比，故D正确；
故选D。
皮带传送，边缘上的点线速度大小相等，所以
轮、轮半径之比为，根据
所以
共轴的点，角速度相等，两个钢球的角速度分别与共轴轮子的角速度相等，则
根据向心力，得。
【分析】
该题主要考查探究向心力大小与哪些因素有关的实验，明确控制变量法的内容即可，同时要注关键是应用公式分析。
12.【答案】；；；；偏小
【解析】【分析】
本题考查了探究平抛运动的特点；解决本题的关键知道实验的原理以及注意事项，知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，结合运动学公式和推论灵活求解；解决本题的关键掌握平抛运动的处理方法以及匀变速直线运动的两个推论：在连续相等时间内的位移之差是一恒量。
【解答】
没必要平衡小球与轨道之间的摩擦力，只要小球到达底端的速度相等即可，故A错误；
每次必须由同一位置从静止释放小球，以保证到达底端的速度相同，故B错误，C正确；
D. 应舍去偏离较大的点，以减小误差，故D错误。
故选C。
由平抛运动的特点可知，竖直方向是自由落体运动，
根据得：；
则小球平抛运动的初速度为：；
小球经过点竖直方向上的分速度为：；
则在点的速度
从抛出点运动到点的时间：；
则抛出点到点的水平位移，则抛出点的横坐标为；
抛出点到点的竖直位移，则抛出点的纵坐标为。
则抛出点的坐标为
若未使斜槽末端保持水平则水平速度小于初速度，而计算得到的是水平速度，则会导致最终计算的初速度偏小
13.【答案】解：小球在半圆形轨道上运动时的角速度为
解得
小球在半圆形轨道上运动时的加速度为
解得
小球从到的时间为
解得
从到小球做匀速直线运动时间为
解得：
因此从点运动到点的时间为
解得：
圆管对小球的水平方向作用力大小为
解得
圆管对小球的竖直方向作用力大小为
因此圆管对小球的作用力大小为
解得：
答：小球在半圆形轨道上运动的角速度为、向心加速度的大小为；
从点运动到点的时间约为；
小球在半圆形轨道上运动时细圆管对小球的作用力的大小为。
【解析】小球在半圆形管内做匀速圆周运动时，根据求解角速度，根据求解向心加速度的大小；
根据运动规律分别求出小球从到的时间和从到小球做匀速直线运动时间，即可求出从点运动到点的时间；
根据牛顿第二定律和力的合成求出圆管对小球的作用力的大小。
本题是匀速圆周运动、匀速直线运动和平抛运动的组合，记住匀速圆周运动的角速度、向心力等等公式，就可以轻松解答，要运用正交分解法求。
14.【答案】解：根据得：，
由得：
于球，根据，，
可得加速度大小：
由
，
答：球从抛出到落地的时间为，这段时间内的水平位移．
物块向前滑行时的加速度为；
球落地时，、之间的距离为．
【解析】球水平抛出做平抛运动，根据高度求出平抛运动的时间，根据初速度和时间求出水平位移的大小．
根据牛顿第二定律求出球的加速度大小．
根据速度位移公式求出球开始运动到停止的位移，从而求出、两球的距离．
解决本题的关键掌握平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，运用运动学公式灵活求解．
15.【答案】解：
设物块运动到点的竖直速度为，运动至点时恰好沿切线方向进入圆弧轨道，则
，解得
竖直方向有，解得
在点时，由牛顿第三定律得
对于物体，由牛顿第二定律可知：
解得：
对物体由牛顿第二定律：，解得
对木板牛顿第二定律：，解得
物块恰好未滑出，得到物块到达木板最右端时和木板共速。
，解得共速时所需时间为
设木板长为，由位移关系可知：
解得
【解析】物块运动至点时恰好沿切线方向进入圆弧轨道，根据速度的分解和运动学公式得解；
列牛顿第二定律求解速度；
根据运动学公式求解二者共速的时间，进而求解二者的位移差，即为板长。
圆周运动规律与板块问题结合。
