湖北省監(jiān)利市第一名校2023-2024學(xué)年高一下學(xué)期物理期中模擬試卷姓名：__________班級：__________考號：__________題號一二三四總分評分一、單項選擇題（每小題只有一項符合題目要求，共7小題，每小題4分，共28分）1．為空間站補給物質(zhì)時，我國新一代貨運飛船“天舟五號”實現(xiàn)了2小時與“天宮空間站”快速對接，對接后的“結(jié)合體”仍在原空間站軌道運行。對接前“天宮空間站”與“天舟五號”的軌道如圖所示，則（）A．“天宮空間站”運行的速度始終不變B．“天宮空間站”運行的加速度大于“天舟五號”運行的加速度C．“天宮空間站”的運行速度小于“天舟五號”的運行速度D．“結(jié)合體”受到地球的引力等于“天宮空間站”受到地球的引力2．如圖所示，生產(chǎn)車間使用傳送帶運送貨物，傳送帶運行速度為v。從A點無初速度釋放的貨物先加速后勻速運動，最后到B點。此過程中（）A．勻加速運動階段傳送帶對貨物做功為1B．勻加速運動階段合外力對貨物做功為1C．勻速運動階段摩擦力對貨物不做功D．勻速運動階段摩擦力對貨物做正功3．火車轉(zhuǎn)彎，在修筑鐵路時，彎道處的外軌會略高于內(nèi)軌，內(nèi)外鐵軌平面與水平面傾角為θ，當(dāng)火車以規(guī)定的行駛速度v轉(zhuǎn)彎時，內(nèi)、外軌均不會受到輪緣的側(cè)向擠壓；汽車通過拱形橋和凹形橋時速度都不能過大，不然易發(fā)生交通事故；半徑為L的光滑圓管軌道（圓管內(nèi)徑遠小于軌道半徑）豎直放置，管內(nèi)有一個小球（小球直徑略小于管內(nèi)徑）可沿管轉(zhuǎn)動。重力加速度為g，以下說法中正確的是（）A．該彎道的半徑r=B．當(dāng)火車速率小于v時，內(nèi)軌將受到輪緣的擠壓C．汽車通過凹形橋的最低點時，速度越大，汽車對橋面的壓力越小D．小球通過最高點的最小速度為gL4．如圖所示，修正帶是通過兩個齒輪的相互咬合進行工作的，其原理可簡化為圖中所示的模型。A、B是轉(zhuǎn)動的大小齒輪邊緣的兩點，C是大齒輪上的一點。大齒輪上B、C的半徑分別為3r、r，小齒輪上A的半徑為2r，則A、B、C三點（）A．線速度大小之比是3：3：1 B．加速度大小之比是6：3：1C．角速度之比是2：3：3 D．轉(zhuǎn)動周期之比是3：2：25．雙人花樣滑冰是極具觀賞性的冬奧運動項目之一。比賽中，有時女運動員被男運動員拉著，以男運動員為軸旋轉(zhuǎn)離開冰面在空中做水平面內(nèi)的勻速圓周運動，如圖所示。通過目測估計男運動員的手臂與水平冰面的夾角約為45°，女運動員的質(zhì)量約為50kg，男運動員的質(zhì)量約為70kg，重力加速度g＝10m/A．女運動員受重力、拉力和向心力作用B．男運動員對女運動員的拉力約為500NC．男運動員的手臂與水平冰面的夾角變小一些，女運動員旋轉(zhuǎn)的線速度變小D．男運動員對冰面的壓力約為1200N6．下列關(guān)于機械能守恒的說法正確的是（）A．做勻速直線運動的物體的機械能一定守恒B．做勻加速直線運動的物體的機械能不可能守恒C．運動物體只要不受摩擦力作用，其機械能就一定守恒D．物體只發(fā)生動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化時，其機械能一定守恒7．質(zhì)量為m=2kg的物體沿水平面向右做直線運動，t=0時刻受到一個水平向左的恒力F，如圖甲所示，此后物體的v?t圖像如圖乙所示，取水平向右為正方向，g=10m/s2，則（）A．物體與水平面間的動摩擦因數(shù)為μ=0.5B．10s末恒力F的功率為6WC．10s末物體恰好回到計時起點位置D．10s內(nèi)物體克服摩擦力做功34J二、多項選擇題（共3小題，每小題6分，共18分。在每小題給出的四個選項中至少有兩個選項符合題目要求，全部選對得6分，選對但不全得3分，有選錯或不答的得0分）8．“峽谷秋千”是國內(nèi)某景區(qū)新引進的刺激游樂項目。對外正式開放該項目前，必須通過相關(guān)部門安全測試。某次調(diào)試該秋千安全性能實驗時，工作人員將質(zhì)量為80kg的“假人”從最高點由靜止釋放，測得“假人”擺到最低處的速度為50m/s。已知該秋千由兩根長度均為500m的繩子拉著（繩子質(zhì)量不計），最高點與秋千最低點高度差為300m。關(guān)于這次測試，下列說法正確的是：（）A．在經(jīng)過最低點時，單根繩子的拉力為400NB．在經(jīng)過最低點時，“假人”的向心力為400NC．秋千從釋放點到最低點的過程中，重力的功率不斷變大D．從靜止到最低點過程中“假人”克服空氣阻力做功1.9．2022年5月10日1時56分，天舟四號貨運飛船采用快速交會對接技術(shù)，順利與在軌運行的天和核心艙進行交會對接。對接前，天舟四號貨運飛船繞地球做橢圓運動，近地點A和遠地點B如圖所示；天和核心艙在離地球表面一定高度處做勻速圓周運動。若對接地點在橢圓軌道的遠地點B處，下列說法正確的是（）A．天舟四號在A點的運行速度小于在B點的運行速度B．天舟四號分別沿橢圓軌道和圓軌道運行時，經(jīng)過B點的加速度大小相等C．天和核心艙的線速度小于地球赤道上物體隨地球自轉(zhuǎn)的線速度D．天舟四號在B點點火加速，才能與天和核心艙順利完成對接10．質(zhì)量為m的物體，由靜止開始下落，由于阻力的作用，下落的加速度為4g5A．物體的機械能減少了4mgh5 B．物體的動能增加了4mghC．物體克服阻力做功mgh5 三、實驗題（共2小題，共16分，請按題目要求作答）11．用如圖所示的實驗裝置探究向心力的大小F與質(zhì)量m、角速度ω和半徑r之間的關(guān)系。轉(zhuǎn)動手柄1使長槽4和短槽5分別隨變速輪塔2、3勻速轉(zhuǎn)動，槽內(nèi)的球就做勻速圓周運動。橫臂6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7下降，從而露出標(biāo)尺8，標(biāo)尺上的紅白相間的等分格顯示出兩個小球所受向心力的比值。（1）本實驗采用的科學(xué)研究方法是____（填字母代號）；A．控制變量法 B．累積法 C．微元法（2）把兩個質(zhì)量相同的小球分別放在長槽和短槽內(nèi)，使它們的轉(zhuǎn)動半徑相同，將塔輪上的皮帶分別置于第一層和第三層，勻速轉(zhuǎn)動手柄，可以探究____（填字母代號）；A．向心力的大小與質(zhì)量的關(guān)系B．向心力的大小與半徑的關(guān)系C．向心力的大小與角速度的關(guān)系（3）某次實驗中把兩個大小相同的鋼球和鋁球（鋼球質(zhì)量更大）分別放在長槽和短槽如圖中所在位置，皮帶所在左、右塔輪的半徑相等，在逐漸加速轉(zhuǎn)動手柄過程中，觀察左、右標(biāo)尺露出紅白等分標(biāo)記長度，發(fā)現(xiàn)露出的長度之比會（選填“變大”、“不變”、“變小”或“無法確定”）。12．圖甲是研究向心力的一種實驗裝置，轉(zhuǎn)軸和擋光片固定在底座上，懸臂能繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動。懸臂上的小物塊通過輕桿與力傳感器相連，以測量小物塊轉(zhuǎn)動時向心力的大小。撥動懸臂使之做圓周運動，安裝在懸臂末端的光電門每次通過擋光片時，儀器會記錄擋光片的遮光時間，同時力傳感器記錄物塊此刻受到輕桿拉力（向心力）的大小。數(shù)據(jù)物理量12345F/N1.002.224.004.846.26ω/rad·s-11015202225ω2/rad2·s100225400484625（1）已知做圓周運動物體受到的向心力大小與物體質(zhì)量、角速度和圓周運動的半徑均有關(guān)系，為了研究向心力大小與角速度大小的關(guān)系，需要保持不變；（2）已知擋光片到轉(zhuǎn)軸的距離為d、擋光片寬度為Δs、某次實驗測得擋光片的遮光時間為Δt，則此時小物塊圓周運動的角速度ω=；要研究物體圓周運動向心力與線速度的關(guān)系，（填“需要”或“不需要”）保持物體圓周運動的線速度不變；（3）使轉(zhuǎn)臂能在水平面上轉(zhuǎn)動，測量不同角速度下拉力的大小，從采樣數(shù)據(jù)中選取了幾組數(shù)據(jù)并記錄在表格中。請把表格中的數(shù)據(jù)4和5描在圖丙上，并繪出F?ω2的圖象四、計算題（共3小題，共38分．要求寫出必要的文字說明、方程式和演算步驟，有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位，只寫出最后答案的不能得分）13．假設(shè)火星探測器距火星表面的高度為h??，繞火星做勻速圓周運動的周期為T?，火星的半徑為R?，引力常量為G?，忽略其他天體對探測器的引力作用，求：（1）火星的質(zhì)量；（2）火星的第一宇宙速度。14．如圖所示為風(fēng)靡小朋友界的風(fēng)火輪賽車競速軌道的部分示意圖。一質(zhì)量為m=0.5kg的賽車（視為質(zhì)點）從A處出發(fā)，以速率v1=0.1m/s駛過半徑（1）賽車在B點受到軌道支持力的大小；（2）若賽車以2v（3）已知賽車經(jīng)直線加速后從D點進入豎直軌道的速度為vD15．嚴(yán)重的霧霾天氣，對國計民生已造成了嚴(yán)重的影響，汽車尾氣是形成霧霾的重要污染源，“鐵腕治污”已成為國家的工作重點。如圖，已知某一燃油公交車車重10t，額定功率為150kW，初速度為零，以加速度a=1.5m/（1）該車車速的最大值；（2）車做勻加速直線運動能維持多長時間？（3）已知燃油公交車每做1J功排放氣態(tài)污染物3×10?6g，公交車啟動到達到最大速度走過的位移

答案解析部分1．【答案】C【解析】【解答】AC、“天宮空間站”繞地運行時，萬有引力提供向心力，則有

GMmr2=mv2r

可得

v=GMr

由上式可知，“天宮空間站”的圓周運動半徑不變時，則其運行速度大小始終不變，但速度方向一直在變，所以速度一直在變；由于“天宮空間站”的運動半徑大于“天舟五號”的運動半徑，所以“天宮空間站”的運行速度小于“天舟五號”的運行速度，故A錯誤，C正確；

B、根據(jù)

GMmr2=ma

解得

2．【答案】B【解析】【解答】AB、勻加速運動階段由動能定理得

mgh+Wf=12mv23．【答案】B【解析】【解答】AB、由題意可得火車轉(zhuǎn)彎時的向心力由重力和支持力的合力提供，有

mgtanθ=mv2r

解得

r=v2gtanθ

而當(dāng)火車速率小于v時，可知此時內(nèi)軌將會對火車產(chǎn)生一個彈力的作用，即火車將擠壓內(nèi)軌，故A錯誤，B正確；

C、汽車通過凹形橋的最低點時，設(shè)其速度為v1，橋面對汽車的支持力為FN，半徑為R，汽車的質(zhì)量為m1，則由牛頓第二定律可得4．【答案】A【解析】【解答】AC、A、B是轉(zhuǎn)動的大小齒輪邊緣的兩點，可知

vA=vB

根據(jù)

v=ωR，rA=23rB

可得

ωAωB=32

由于B、C兩點都在大輪上，可知

ωB=ωC

根據(jù)

v=ωR，rB=3rC

可得

vBvC=31

則A、B、C三點線速度大小之比為

v5．【答案】D【解析】【解答】A、女運動員受到重力、男運動員對女運動員的拉力，故A錯誤；

B、女運動員在水平面內(nèi)做勻速圓周運動，在豎直方向有

Fsin45°=mg

解得

F=5002N

故B錯誤；

C、設(shè)男運動員手臂與水平冰面的夾角為θ，則有

mgtanθ=mv2r，r=lcosθ

解得

6．【答案】D【解析】【解答】A．做勻速直線運動，動能不變，勢能可以變化，機械能不一定守恒，A錯誤；

B．做勻加速直線運動，如果在運動過程中只有重力做功，機械能可能守恒，B錯誤；

C．運動物體不受摩擦力時也可能還有除重力外的其他力對物體做功，機械能仍可能不守恒，C錯誤；

D．物體只有動能與勢能相互轉(zhuǎn)化時，機械能一定保持不變，D正確。

故選：D。

【分析】判斷機械能是否守恒可以使用：1.定義法，根據(jù)動能和勢能分析機械能變化；2.做功法，除重力和系統(tǒng)內(nèi)彈力外沒有其他力做功，機械能守恒。7．【答案】D【解析】【解答】A、設(shè)物體向右做勻減速直線運動的加速度大小為a1，則由v?t圖得，加速度大小

a1=0-84-0m/s2=2m/s2

方向與初速度方向相反，設(shè)物體向左做勻加速直線運動的加速度大小為a2，則由v?t圖得，加速度大小

a2=-6-010-4m/s2=1m/s2

方向與初速度方向相反，根據(jù)牛頓第二定律，有

F+μmg=ma1，F(xiàn)-μmg=ma28．【答案】B,D【解析】【解答】AB.在經(jīng)過最低點時，設(shè)單根繩子的拉力大小為T，“假人”所受向心力大小為F，則：F=2T-mg=mv2r，解得：T=600N，F(xiàn)=400N，故A不符合題意，B符合題意；

C.重力的功率先增大后減小，故C不符合題意；

D.“假人”從靜止到最低點過程中，根據(jù)動能定理有：mgh-Wf=19．【答案】B,D【解析】【解答】A、根據(jù)開普勒第二定律可知，天舟四號在A點的運行速度大于在B點的運行速度，故A錯誤；

B、由萬有引力充當(dāng)向心力可得

a=GMR2

可知，離中心天體得距離相同的情況下，加速度大小相等，故B正確；

C、由萬有引力充當(dāng)向心力可得

v=GMR

易知，軌道半徑越大，線速度越小，天和核心艙屬于近地衛(wèi)星，軌道半徑小于同步衛(wèi)星得軌道半徑，則可知，天和核心艙的線速度大于同步衛(wèi)星的線速度，又同步衛(wèi)星的角速度與地球自轉(zhuǎn)得角速度相等，而根據(jù)

v=ωR

可知，同步衛(wèi)星的線速度要大于地球赤道上隨地球一起自轉(zhuǎn)的物體得線速度，由此可知天和核心艙的線速度大于地球赤道上物體隨地球自轉(zhuǎn)的線速度，故C錯誤；

10．【答案】B,C,D【解析】【解答】B、物體所受的合力為

F合=ma=45mg

由動能定理可得動能的改變量，合力做功為

W=F合h=45mgh

所以動能增加4mgh5，故A正確；

AD、物體下降h，知重力勢能減小mgh，動能增加4mgh511．【答案】（1）A（2）C（3）不變【解析】【解答】（1）在研究向心力F的大小與質(zhì)量m、角速度ω和半徑r之間的關(guān)系時，需要分別保持質(zhì)量m、角速度ω和半徑r中的兩個量不變，研究向心力F與另一個量的關(guān)系，所以該實驗采用的科學(xué)研究方法是控制變量法。

故答案為：A。

（2）兩個小球質(zhì)量相同，它們的轉(zhuǎn)動半徑相同，將塔輪上的皮帶分別置于第一層、第二層和第三層，勻速轉(zhuǎn)動手柄，從而改變小球的轉(zhuǎn)動角速度，這可以探究向心力的大小與角速度的關(guān)系。

故答案為：C。

（3）鋼球質(zhì)量大于鋁球質(zhì)量，分別放在如圖中所在位置，則圓周運動半徑相同，皮帶所在左、右塔輪的半徑相等，則轉(zhuǎn)動的角速度相同，由向心力公式

Fn=mω2r

可知，露出的長度之比為

12．【答案】（1）圓周運動的半徑和物體質(zhì)量（2）ΔsdΔt（3）【解析】【解答】（1）做圓周運動物體受到的向心力大小與物體質(zhì)量、角速度和圓周運動的半徑均有關(guān)系，為了研究向心力大小與角速度大小的關(guān)系，實驗采用控制變量法，需要保持圓周運動的半徑和物體質(zhì)量不變。

（2）根據(jù)角速度公式可知

ω=vr=ΔsdΔt

要研究物體圓周運動向心力與線速度的關(guān)系，要改變物體圓周運動的線速度，故答案為：填不需要。

（3）繪出F-ω213．【答案】（1）根據(jù)萬有引力定律和牛頓第二定律可知G可得火星的質(zhì)量M=（2）由于貼近火星表面的衛(wèi)星運行速度為第一宇宙速度G聯(lián)立解得第一宇宙速度v=【解析】【分析】（1）根據(jù)題意確定探測器繞火星做圓周運動的半徑，再根據(jù)萬有引力定律及牛頓第二定律進行解答；

（2）當(dāng)衛(wèi)星的運行軌道的半徑等于火星的半徑時，衛(wèi)星的線速度為第一宇宙速度，再根據(jù)萬有引力定律及牛頓第二定律進行解答。14．【答案】（1）解：根據(jù)牛頓第二定律，B處的賽車滿足F即賽車受到的支持力為F