2023-2024年山西省部分学校高一下学期4月期中联考物理试题（解析版）

2023-2024学年度高一4月联考物理试题一、单选题1.关于曲线运动，下列说法中正确的是（）A.物体做曲线运动，加速度不可能为零 B.物体的速度发生变化，物体一定做曲线运动C.物体做曲线运动时，速度方向指向曲线的凹侧 D.物体在变力的作用下，一定做曲线运动【答案】A【解析】物体做曲线运动的条件是合外力的方向与速度方向不共线，故合外力不可能为零，加速度不可能为零，故A正确；物体的速度大小发生变化，而速度的方向不变时，物体做直线运动，故B错误；物体做曲线运动时，速度方向沿轨迹的切线，合外力的方向指向曲线的凹侧，故C错误；力的大小变化，方向与速度共线时，物体做直线运动，故D错误。故选A。2.如图，将地球看成圆球，地球赤道上某点有一物体，北纬线上某点有一物体，在地球自转过程中，、两物体均相对于地面静止且看作质点，下列说法正确的是（）A.、两物体线速度大小之比为 B.、两物体角速度之比为C.、两物体向心加速度大小之比为 D.、两物体向心力大小之比为【答案】A【解析】地球自转时，各点角速度大小相等，有，设地球半径为，由几何关系知，，由线速度与角速度、半径的关系得，故A正确；地球自转时，各点角速度大小相等，故B错误；由知，又角速度相等，故向心加速度之比等于半径之比，应为，故C错误；由知，因不知、两物体质量关系，故无法求解向心力之比，故D错误。故选A。3.下列关于万有引力定律的发现历程，描述正确的是（）A.卡文迪什通过“月一地检验”得出，月球与地球间的力、苹果与地球间的力是同一种性质力B.开普勒利用放大法，构造了扭秤实验测量得到了引力常量，他被誉为“第一个称出地球质量的人”C.牛顿通过研究第谷的行星观测记录得出，行星绕太阳的运动为变速椭圆运动，并指出运动的原因是行星与太阳间的引力D.开普勒第三定律，为常数，此常数的大小只与中心天体有关【答案】D【解析】牛顿通过“月一地检验”得出，月球与地球间的力、苹果与地球间的力是同一种性质力，故A错误；卡文迪什利用放大法，构造了扭秤实验测量得到了引力常量，他被誉为“第一个称出地球质量的人”，故B错误；开普勒通过研究第谷的行星观测记录得出，行星绕太阳的运动为变速椭圆运动，并指出运动的原因是行星与太阳间的引力，故C错误；开普勒第三定律，为常数，此常数大小只与中心天体有关，故D正确。故选D。4.如图所示，斜面倾角，在斜面上方某点处，先让小球（可视为质点）自由下落，从释放到落到斜面上所用时间为，再让小球在该点水平抛出，小球刚好能垂直打在斜面上，运动的时间为，不计空气阻力，则为（）A. B. C. D.【答案】B【解析】设小球平抛运动的速度为，小球垂直打在斜面上，如图所示，则，解得，小球做平抛运动的水平位移，故小球抛出点距斜面的高度，解得，所以，故选B。5.地球质量约为月球质量的倍，地球半径约为月球半径的倍。一飞行器在地球与月球之间某处受到地球与月球合力为零时，距地球距离是地，距月球距离是月：地球第一宇宙速度是，月球第一宇宙速度是，则（）A. B. C. D.【答案】C【解析】设月球质量为，地球质量就为，月球半径为，则地球半径为，由于地球对它的引力和月球对它的引力相等，根据万有引力定律得，解得，A、B错误；在星球表面根据万有引力提供向心力得，，解得，C正确，D错误。故选C。6.科学家在地球上用望远镜观测一个由两颗小行星组成的双星系统，可观测到一个亮度周期性变化的光点，这是因为其中一个小行星挡住另一个小行星时，光点亮度会减弱。现科学家用一航天器去撞击双星系统中的一颗小行星，撞击后，科学家观测到系统光点明暗变化的时间间隔变短。若不考虑撞击引起的小行星质量变化，且撞击后该双星系统仍能稳定运行，则被航天器撞击后（）A.该双星系统的运动周期不变 B.两颗小行星中心连线的距离不变C.两颗小行星的向心加速度均变小 D.两颗小行星做圆周运动的半径之比不变【答案】D【解析】撞击后，科学家观测到系统光点明暗变化的时间间隔变短，可知该双星系统的运动周期变小，故A错误；设双星之间的距离为，根据万有引力提供向心力可得，其中，联立解得，，可知两颗小行星中心连线的距离减小，两颗小行星做圆周运动的半径之比不变，故B错误，D正确；根据牛顿第二定律，两颗小行星中心连线的距离减小，两颗小行星的向心加速度均变大，故C错误。故选D。7.如图所示，在不计滑轮摩擦和绳子质量的条件下，小车在水平外力作用下沿水平地面向左做直线运动，绳子跨过定滑轮拉着物体以速度竖直匀速上升，下列判断正确的是（）A.小车做加速直线运动 B.小车受到地面的支持力逐渐变大C.小车的速度大小可表示为 D.绳子拉力大于物体的重力【答案】B【解析】将小车的速度沿绳和垂直绳方向分解，矢量关系如图所示，沿绳方向的分速度大小即为物体上升的速度大小，由几何关系得，故C错误；由可知，物体匀速上升，小车向左运动，减小，则小车的速度减小，所以小车做减速直线运动，故A错误；物体竖直匀速上升，绳子拉力等于物体的重力，而小车向左运动，减小，绳子拉力在竖直方向的分力减小，根据小车在竖直方向受力平衡，小车受到地面的支持力逐渐变大，故B正确；物体竖直匀速上升，绳子拉力等于物体的重力，拉力大小不变，故D错误。故选B。二、多选题8.铁路在弯道处的内外轨高低是不同的。如图所示，已知轨道平面的倾角为，弯道处的轨道圆弧半径为，火车以轨道的设计速度行驶时，车轮轮缘与内外轨恰好没有挤压，重力加速度为。质量为的火车转弯时，下列说法正确的是（）A.轨道的设计速度B.轨道的设计速度C.火车实际速度小于设计速度时，内轨与轮缘之间有挤压D.火车实际速度大于设计速度时，铁轨对火车的作用力等于【答案】A、C【解析】火车以某一速度通过某弯道时，内、外轨道均不受侧压力作用，其所受的重力和支持力的合力提供向心力，如图，则，解得，故A正确，B错误；当转弯的实际速度小于规定速度时，火车所受的重力和支持力的合力大于所需的向心力，火车有近心运动趋势，故其内侧车轮轮缘会与铁轨内轨相互挤压，故C正确；由受力分析图可知，当火车速度为设计速度时，铁轨对火车的作用力等于，当火车实际速度大于设计速度时，铁轨对火车的作用力不等于，由于外轨对火车车轮的挤压作用力沿着轨道平面，可以把这个力分解为水平和竖直向下两个分力，由于竖直向下的分力的作用，使铁轨对火车的作用力变大。故D错误。故选A、C。9.华为Mate60Pro成为全球首款支持卫星通话的大众智能手机，在无信号环境下，该手机通过“天通一号”卫星与外界进行联系。“天通一号”卫星位于离地球表面约为的地球同步轨道上，为地球半径，地球表面重力加速度大小为，下列说法正确的是（）A.“天通一号”在轨运行的加速度大小约为B.“天通一号”在轨运行的周期约为C.地球赤道上物体随地球自转的角速度约为D.地球赤道上物体随地球自转的线速度小于“天通一号”在轨运行的线速度【答案】B、D【解析】根据万有引力与重力的关系，根据万有引力提供向心力，解得“天通一号”在轨运行的加速度大小约为，故A错误；根据万有引力提供向心力，解得“天通一号”在轨运行的周期约为，故B正确；地球赤道上物体随地球自转的角速度等于同步卫星的角速度，约为，故C错误；根据，可知地球赤道上物体随地球自转的线速度小于“天通一号”在轨运行的线速度，故D正确。故选B、D。10.如图所示，某次发射同步卫星的过程如下：先将卫星发射至近地圆轨道，然后再次点火进入椭圆形的过渡轨道，最后将卫星送入同步轨道。轨道、相切于点，轨道、相切于点，则当卫星分别在、、轨道上正常运行时，以下说法正确的是（）A.卫星在轨道上的速率大于在轨道上的速率B.卫星在轨道上经过点时的速度大于它在轨道上经过点的速度C.卫星在轨道上经过点时的加速度大于它在轨道上经过点时的加速度D.卫星在轨道上经过点时的速度大于它在轨道上经过点时的速度【答案】D【解析】卫星在轨道上做匀速圆周运动，万有引力提供卫星做圆周运动的向心力，则，由上式可知，轨道半径越大，线速度越小，卫星在轨道上速率大于在轨道上的速率，A错误；由开普勒第二定律知，近地点速度大，远地点速度小，卫星在轨道上经过点时的速度小于它在轨道上经过点的速度，B错误；卫星在轨道上做匀速圆周运动，万有引力提供卫星做圆周运动的向心力，则，由上式可知，点到地球的距离不变，加速度不变，卫星在轨道上经过点时的加速度等于它在轨道上经过点时的加速度，C错误；卫星从轨道上变轨到轨道，低轨到变高轨道加速，故卫星在轨道上经过点时的速度大于它在轨道上经过点时的速度，D正确。故选D。二、实验题11.用如图所示的向心力演示器探究向心力的表达式，已知小球在挡板、、处做圆周运动的轨迹半径之比为。（1）在这个实验中，利用了______来探究向心力的大小与小球质量、角速度和半径之间的关系。A.理想实验法 B.等效替代法 C.控制变量法（2）探究向心力大小与质量的关系时，选择两个质量______（选填“相同”或“不同”）的小球，分别放在挡板______（选填“”或“”）和挡板处。（3）探究向心力大小与角速度的关系时，将传动皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上，选择正确的小球并将小球放在正确的位置，匀速转动手柄。若左右轮盘半径之比为，则左右两球的角速度之比为______，所受向心力大小之比为______。【答案】（1）C；（2）不同；；（3）；【解析】（1）在研究向心力的大小与质量的关系时，控制角速度和半径不变，在研究向心力的大小与角速度的关系时，控制质量和半径不变，在研究向心力的大小与和半径之间的关系时，控制角速度和质量不变，主要用到了物理学中的控制变量法，故A、B错误，C正确。故选C。（2）在探究向心力大小与质量的关系时，应控制角速度和半径不变，选择两个质量不同的小球，并将两个小球分别放在挡板处和处。（3）皮带传动的两个塔轮的边缘的线速度大小相等，由可知左右轮盘半径之比为，则左右两球的角速度之比为。探究向心力大小与角速度的关系时，小球的质量与小球转动半径相等,由可知所受向心力大小之比为。12.高中课外兴趣小组在做“研究平抛物体的运动”实验中，准备了以下实验器材：图钉、铅笔、弧形斜槽、小球、薄木板、铁架台、重垂线。（1）实验过程还需要下列器材中的______。（填正确答案标号）A.刻度尺 B.天平 C.白纸 D.秒表（2）图甲是“研究平抛物体的运动”的实验装置简图，关于实验中的操作及要求，下列说法正确的是______。（填正确答案标号）A.斜槽轨道末端可以不水平 B.斜槽轨道不必光滑C.本实验不需要平衡摩擦力 D.小球每次不用从斜槽上同一高度释放（3）小球离开斜槽末端后，在水平方向上做是______。（填正确答案标号）A.匀速直线运动 B.匀变速直线运动C.变加速直线运动 D.曲线运动（4）如图乙所示，为一次实验记录中的一部分，图中背景方格的边长表示实际长度。从图像上分析，记录间隔______：小球做平抛运动的水平初速度大小是______，小球从抛出运动到点时，已经在空中飞行了______。（此问取）【答案】（1）A、C；（2）B、C；（3）A；（4）；；【解析】（2）除所给器材外，还需要白纸，并且需要刻度尺测量距离。由于实验不需要测量小球的质量以及运动的时间，所以不需要天平、秒表。故选A、C。（2）为了保证小球离开斜槽轨道后做平抛运动，需调节使斜槽轨道的末端水平，故A错误；为了保证小球每次平抛的初速度大小相等，应使小球每次均从斜槽的同一位置由静止开始下滑，以保证每次克服阻力做功相同，斜槽不需要光滑，故B正确D错误；本实验中不需要平衡摩擦力，故C正确。故选B、C。（3）小球离开斜槽末端后，在水平方向上不受力的作用，做的是匀速直线运动。故选A。（4）竖直方向上有，解得，小球做平抛运动的水平初速度大小是，小球到点时，竖直方向上的速度为，飞镖到点时，已经在空中飞行了的时间为。四、解答题13.如图是手机游戏愤怒的小鸟的截图。忽略空气阻力，小鸟脱离弹弓后做斜上抛运动，假设小鸟能获得的初速度是，方向与水平方向成角，取，不计弹弓高度。（，）求：（1）小鸟能达到的最大高度和最高点速度；（2）水平射程。【答案】（1）；；（2）【解析】（1）小鸟以初速度做斜上抛运动，水平和竖直方向分初速度分别为，，小鸟在竖直方向上做竖直上抛运动，设小鸟能达到的最大高度为，则根据，解得，到达最高点时，竖直方向速度为零，合速度为。（2）设小鸟从抛出到上升至最高点所经历的时间为，由速度公式得，解得，小鸟在水平方向做匀速直线运动，根据斜上抛运动的对称性，小鸟的水平射程为。14.长、质量可忽略的轻杆，其一端用铰轮固定于点，另一端固定质量的小球，现使小球绕点在竖直平面内做圆周运动（如图所示）。取；（1）若小球恰好能通过最高点，那么小球在最高点的速度是多少？（2）若小球通过最高点时速率为，此时小球受到的轻杆的力是拉力还是支持力？大小是多少呢？（3）若小球做匀速圆周运动，通过与点等高的点时速率为，此时小球受到的轻杆的力的大小是多少呢？【答案】（1）；（2），拉力；（3）【解析】（1）若小球恰好能通过最高点，在最高点处，向心力为零，小球在最高点的速度为。（2）假设此时小球受到轻杆的是拉力，有，解得，所以此时小球受到轻杆的力是拉力，大小是。（3）其中一个分力提供向心力，水平向右，另一个分力与重力平衡，即，竖直向上，小球受到轻杆的力的大小为。15.2023年5月17日，中国在西昌卫星