2023-2024学年河南省安阳市滑县高一（下）期末测评试卷物理试卷
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.对于宇宙中、恒星构成的双星系统即两恒星在彼此万有引力作用下绕它们连线上点做匀速圆周运动的系统，下列说法正确的是( )
A. 、恒星绕它们连线的中点做匀速圆周运动
B. 、恒星的线速度大小相等，方向相反
C. 、恒星的运动周期一定相等
D. 恒星对恒星的引力可能大于恒星对恒星的引力
2.可将蹦床简化为一竖直放置的弹簧，弹簧的劲度系数为，其弹力与形变量的关系如图所示。一可视为质点，质量为的运动员从蹦床正上方处下落到最低点时，蹦床的压缩量为，不计空气阻力，重力加速度为，则运动员下落到最低点时( )
A. 运动员处于失重状态 B. 运动员的加速度为零
C. 蹦床对运动员作用力为 D. 蹦床弹性势能为
3.由于地球自转的影响，地球表面的重力加速度会随纬度的变化而有所不同，已知地球表面两极处的重力加速度大小为，在赤道处的重力加速度大小为，地球自转的周期为，引力常量为。假设地球可视为质量均匀分布的球体，由此可知地球的半径为( )
A. B. C. D.
4.年月日时分，我国在太原卫星发射中心成功发射长征六号丙运载火箭，搭载发射的海王星星、智星一号星、宽幅光学卫星和高分视频卫星顺利进入预定轨道飞行试验任务获得圆满成功。假设海王星星、智星一号星处于同一轨道平面做匀速圆周运动，且绕地球运动的方向相同，海王星星绕地球运动的周期为、智星一号星绕地球运动的周期为，海王星星距离地面的高度大于智星一号星，下列说法正确的是( )
A.
B. 在相同时间内，海王星星、智星一号星与地心连线扫过的面积相等
C. 海王星星、智星一号星相邻两次距离最近的时间间隔为
D. 智星一号星的轨道平面可能不过地心
5.在天花板上悬挂了半径为，可绕过圆心的水平轴转动的轻质滑轮，足够长的轻绳绕过滑轮，两端各系质量不等的小球和。已知小球的质量为，小球的质量为，滑轮上点到转轴的距离为。由静止释放小球，不计滑轮与轴之间的摩擦，轻绳与滑轮间不打滑，重力加速度为，下列说法正确的是( )
A. 小球向下运动的加速度为
B. 滑轮转动两圈所用时间为
C. 滑轮转动两圈时的角速度为
D. 滑轮转动两圈时点的线速度大小为
6.风洞是研究空气动力学的关键设施，现有一小球从风洞中的点竖直向上抛出，小球受到大小恒定的水平风力，其运动轨迹如图，其中、两点在同一水平线上，点为轨迹的最高点，小球在点动能为，在点动能为，不计空气阻力，小球所受重力和风力大小之比为( )
A. ： B. ： C. ： D. ：
7.如图所示，平直公路段的长度为，为圆弧形的水平弯道，其半径，、相切于点。一辆质量为的汽车从点由静止开始做匀加速运动，进入段做速率不变的圆周运动。已知汽车在弯道上以允许最大安全速率行驶，汽车在段行驶受到的阻力为车重的倍，在段行驶时径向最大静摩擦力为车重的倍，取，。下列说法正确的是( )
A. 汽车在弯道上行驶的最大速度为
B. 汽车从到做匀加速直线运动的最大加速度为
C. 汽车从到的最大牵引力为
D. 汽车由运动到的最短时间为
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.抛绣球是某地民族运动会的传统项目。如图甲所示，小明同学让质量为的绣球从点由静止开始先在竖直平面内做加速圆周运动，加速几圈到点后松手抛出，运动轨迹如图乙所示，点略高于点。已知、两点间的竖直距离为，绣球经过点时速率为，以点所在水平面为零势能面，整个过程不计空气阻力，重力加速度为，下列说法正确的是( )
A. 绣球在竖直平面内做加速圆周运动经过最低点时所受合力竖直向上
B. 绣球在点时的机械能等于
C. 绣球从到的时间小于从到的时间
D. 在整个抛绣球过程中，小明对绣球做的功为
9.一辆质量为的小汽车在平直的公路上从静止开始运动，牵引力随时间变化关系图线如图所示，时汽车功率达到最大值，此后保持此功率继续行驶，后做匀速运动。小汽车的最大功率恒定，受到的阻力大小恒定，则( )
A. ，小汽车先做匀加速直线运动后做加速度逐渐减小的加速运动
B. 小汽车前内位移为
C. 小汽车受到的阻力大小为
D. 小汽车最大功率为
10.晓燕同学利用平抛实验仪器探究平抛运动的特点，得到了小球在空中的三个位置、、，测量数据如图。已知当地重力加速度为，根据图中数据可知( )
A. 小球从位置运动到位置的时间为
B. 小球做平抛运动的初速度为
C. 抛出点的横坐标为
D. 抛出点的横坐标为
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.利用“向心力定量探究仪”可以探究向心力大小与质量、半径和角速度的关系，装置如图所示，小球放在光滑的带凹槽的旋转杆上，其一端通过细绳与电子测力计相连，当小球和旋转杆被电机带动一起旋转时，控制器的显示屏显示小球质量、转动半径、转动角速度以及细绳拉力的大小。
表甲
小球质量 转动半径 角速度 向心力
表乙
小球质量 转动半径 角速度 向心力
表丙
小球质量 转动半径 角速度 向心力
小明同学记录的实验数据如表甲、乙、丙所示。由此可知该同学采用的是_____。
A.控制变量法 放大法 理想实验法
由表乙的数据可得：当____一定时，小球的向心力大小与____成____比。
若以向心力为纵轴，要使向心力与横轴表示的物理量成线性关系，则横轴所代表的物理量应为____选填“”“”或“”。
12.物理实验小组同学利用“目字形”的金属框架和光电门验证机械能守恒定律。已知“目字形”的金属框架各横杆完全相同、间距均匀且与边框垂直，光电门具有多组计时功能，当地重力加速度为，横杆宽度为，相邻横杆中心的距离为，远大于，实验装置如图：
将光电门固定在铁架台上并伸出桌面，将金属框架竖直放在光电门正上方，横杆保持水平；由静止释放金属框架，下落过程中横杆始终保持水平，依次记录号横杆经过光电门时的挡光时间。若号横杆经过光电门的挡光时间为，则号横杆经过光电门时的速度为____，金属框架释放时，号横杆距离光电门的高度为____。
若图乙中图像的斜率____用，，表示，则说明金属框架下落过程中机械能守恒。
四、计算题：本大题共3小题，共38分。
13.如图所示，“天宫二号”空间站围绕地球做圆周运动，和与地球相切，，称为地球对卫星的张角。已知空间站绕地球做匀速圆周运动的角速度为，引力常量为。根据以上信息，推导出地球平均密度表达式。
14.旋转飞车是儿童喜爱的娱乐项目，可以简化为如图所示的模型，、两个小球分别用悬线悬于水平杆上的、两点，到点距离为，到点距离为。装置绕竖直杆匀速旋转后，、在同一水平面内做匀速圆周运动，已知重力加速度为，两悬线与竖直方向的夹角分别为、。
已知小球对应悬线长为，求小球绕竖直杆匀速旋转的角速度。
推导出、满足的关系式。
15.如图所示，竖直平面内由倾角的光滑斜面轨道、半径均为的半圆形光滑轨道和光滑圆管轨道构成一游戏装置固定于地面，在、两处轨道平滑连接。、和三点连成的直线与水平面间的夹角为，点为圆管轨道的最高点。现将质量为的小球从斜面上高度为处的某点由静止释放。不计小球大小，重力加速度为。
若释放处高度，求小球第一次运动到圆轨道最低点时的加速度和对轨道的作用力大小；
推导出小球运动到半圆轨道内与圆心点等高的点时所受弹力与的关系式；
若小球释放后能从原路返回到出发点，求释放高度应该满足的条件。
参考答案
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11.
小球的质量和角速度 转动半径 正比
12.
13.设地球的半径为，由几何关系可知，空间站绕地球做匀速圆周运动的半径为
由万有引力提供向心力
又
联立可得地球平均密度表达式为
14.对小球由牛顿第二定律
解得小球绕竖直杆匀速旋转的角速度为
由于、两球做圆周运动的角速度相同，设做圆周运动的平面距水平杆为，且满足
则有
解得
15.从点到点过程中，由机械能守恒定律
所以小球第一次运动到圆轨道最低点时的加速度大小为
联立可得
方向由点指向圆心点；在点由牛顿第二定律
联立解得
由牛顿第三定律，在点小球对轨道的作用力大小为
小球运动到半圆轨道内与圆心点等高的点的过程中，由动能定理
在点由牛顿第二定律
联立可得
其中满足 。
第一种情况：小球不滑离轨道，原路返回，由机械能守恒定律可知，此时小球恰好运动到点，故小球释放后能从原路返回到出发点的条件为
第二种情况：小球恰好到点，由牛顿第二定律
由能量守恒定律
联立可得
若小球恰好运动到点，则
故小球释放后能从原路返回到出发点的条件为
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