湖北省2023-2024学年高一下学期期中考试物理试卷（含答案）

湖北省2023-2024学年高一下学期期中考试物理试卷姓名：__________班级：__________考号：__________题号一二三四总分评分一、单项选择题（每小题4分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。）1．在物理学的研究中用到的思想方法很多，对下图中描述正确的是（）A．甲图中，测定引力常量的实验运用了放大法测微小量B．乙图中，研究小船渡河问题时，主要运用了类比法C．丙图中，观察AB割线的变化得到B点的瞬时速度方向的过程，运用了控制变量法D．丁图中，研究力和运动关系时，运用了等效替代法2．物体在光滑水平面上做匀速直线运动，某时刻对该物体施加水平恒力，关于物体此后可能的运动及该力做功情况的判断，下列说法中错误的是（）A．物体做曲线运动，该力对物体先做负功后做正功B．物体做直线运动，该力对物体做正功C．物体做曲线运动，该力对物体做正功D．物体做直线运动，该力对物体先做正功后做负功3．质量为m=0.8kg的小球，从离桌面H=1.0m高的A处由静止下落，桌面离地面B处高度为A．小球在A点的重力势能为12JB．小球在B点的重力势能为4JC．由A点下落至B点过程中重力做功为12JD．由A点下落至B点过程中重力势能的变化量为12J4．如图所示，轻杆的一端固定在通过O点的水平转轴上，另一端固定一个小球，轻杆绕O点在竖直平面内沿顺时针方向做匀速圆周运动，其中A点为最高点、C点为最低点，B点与O点等高，下列说法正确的是（）A．小球经过A点时，所受杆的作用力一定竖直向下B．从A点到C点的过程，小球合力始终指向圆心C．从A点到C点的过程，小球重力的功率保持不变D．小球经过B点时，所受杆的作用力沿着BO方向5．如图所示，一辆货车利用跨过光滑定滑轮的轻质不可伸长的缆绳提升一箱货物，已知货箱的质量为m0A．货车的速度等于vB．货物处于失重状态C．缆绳中的拉力FT大于D．货车对地面的压力大于货车的重力6．粗糙的水平地面上一物体在水平拉力作用下做直线运动，水平拉力F及物体的运动速度v随时间t变化的图像如图甲和图乙所示。取重力加速度g=10m/A．前2s内水平拉力F做功为120J B．前4s内物体的位移为10mC．物体的质量为7.5kg D．t=1s时水平拉力F的功率为30W7．如图所示，竖直平面的圆环，ab为水平直径，cd为另一条直径，一个小球（可以看成质点）在c点以水平向右的初速度v0=2m/s抛出，刚好落在d点，已知直径ab与直径cd的夹角θ=37°（sin37°=0A．圆环的半径为0.75mB．抛出点c距水平直径ab的高度为0.225mC．若小球从c点以不同的速度水平向右抛出，一定不可能垂直落在圆环上D．若小球从c点以不同的速度水平向右抛出，经过直径cd上不同位置时的速度方向不相同二、多项选择题（每小题4分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得，有选错的得0分。）8．下列有关生活中的圆周运动实例分析，其中说法正确的是（）A．铁路的转弯处，外轨比内轨高的原因是为了利用轮缘与内轨的侧压力帮助火车转弯B．汽车通过拱桥的最高点时处于失重状态C．滚筒洗衣机里衣物随着滚筒做高速匀速圆周运动，衣物运动到最高点A和最低点B点时对滚筒壁的弹力大小相等D．同一小球在光滑而固定的圆锥筒内的A、B位置先后做匀速圆周运动，则在A、B两位置小球所受筒壁的支持力大小相等9．2024年3月21日13时27分，我国在酒泉卫星发射中心成功将云海二号02组卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，如图所示，发射过程简化如图所示，卫星首先升空抵达半径为t1的近地圆轨道Ⅰ上Q点，然后在Q点短暂加速进入过渡的椭圆轨道Ⅱ，在椭圆轨道Ⅱ的远地点P点经合适调节便可稳定于预定所在的半径为rA．“云海二号”由轨道Ⅱ的P点转移到轨道Ⅲ需要在P点加速B．“云海二号”在轨道Ⅱ上的运行周期小于在轨道Ⅲ上的运行周期C．“云海二号”在轨道Ⅱ上经过Q点的加速度等于在轨道Ⅰ上经过Q点的加速度D．“云海二号”在轨道Ⅰ与地心连线和在轨道Ⅲ与地心连线在相同时间内扫过的面积相等10．如图，在竖直平面内，半径为R的圆弧轨道ABC和水平轨道PA在A点相切，BC为圆弧轨道的直径，O为圆心，OA和OB之间的夹角为α=45°，一个质量为m的小球沿水平轨道向右运动，经A点沿圆弧轨道通过C点，落至水平轨道；在整个过程中，除受到重力及轨道作用力外，小球还一直受到一个水平恒力的作用。已知小球在C点所受合力的方向指向圆心，且此时小球对轨道的压力恰好为零。离开C点后立即撤去水平恒力，不计一切摩擦，重力加速度大小为g。则下列说法正确的是（）A．小球在A点时速度最大B．小球在B点时速度最大C．小球到达C点时速度的大小为2D．小球到达水平地面时距A点的距离为(三、实验题（2小题，共16分。把答案填写在答题卡中的横线上。）11．探究向心力大小F与物体的质量m、角速度ω和轨道半径r的关系实验。（1）本实验所采用的实验探究方法与下列哪个实验是相同的____；A．探究平抛运动的特点B．探究两个互成角度的力的合成规律C．探究匀变速直线运动规律D．探究加速度与物体受力、物体质量的关系（2）某同学用如下图所示实验装置进行探究，圆柱体放置在水平圆盘上做匀速圆周运动，圆柱体与圆盘之间的摩擦可忽略不计。力传感器测量向心力大小F，角速度传感器测量角速度大小ω，该组同学通过保持圆柱体质量和运动半径不变，来探究F与ω的关系。该组同学让圆柱体做半径为r的匀速圆周运动，得到如图1所示图像，对图线的数据进行处理，获得了如图2所示的图像，该图像是一条过原点的直线，则图像2的横坐标x代表的是，如果直线的斜率为k，则可以得到圆柱体的质量为。图1图212．在“探究平抛运动的特点”实验中，实验小组从不同角度进行实验。（g取10m/（1）采用如图甲所示的装置做实验。在此实验中，下列操作或说法正确的是____。A．将斜槽轨道的末端调成水平B．本实验不需要用天平测出小球的质量，也不需要配备铅垂线C．小球释放的初始位置越高越好D．图甲中挡条每次必须等间距下移（2）实验中探究物体做平抛运动时，它的速度方向与水平方向的夹角为θ，其正切值tanθ随时间t变化的图像如图所示，则初速度v0（3）由（2）中实验测得落点和平抛起点连线与水平方向夹角为45°，则经过的时间为s，位移为m。（结果均保留两位有效数字）（4）在此实验中，每次都要让小球从斜槽上的同一位置由静止滚下，但小球与斜槽间有摩擦力，这个摩擦力（选填“会”或“不会”）使实验的误差增大.四、解答题（3小题，共44分。解答时要写出必要的文字说明和重要的演算步骤。）13．我国新能源汽车领先全球，2024年3月28日小米第一台汽车XiaomiSU7正式上市，其技术领先且价格符合大众消费，一辆小米新能源汽车在平直公路上行驶，汽车的质量为m=2.0×103kg（1）在不超过额定功率的前提下，求该汽车所能达到的最大速度vm（2）如果汽车从静止开始做匀加速直线运动。加速度的大小a=8.14．宇航员站在某质量分布均匀的星球表面一斜坡上P点，沿水平方向以初速度v0抛出一个小球，测得小球经时间t落到斜坡另一点Q上，如图所示，斜坡的倾角为α=37°，sin37°=0.6，（1）该星球表面的重力加速度g；（2）该星球的密度；（3）该星球的第一宇宙速度。15．如图所示，用内壁粗糙的薄壁细管弯成的“S”形轨道固定于竖直平面内，其弯曲部分是由两个半径均为R=0.8m的半圆平滑对接而成（圆的半径远大于细管内径），轨道底端D点与水平地面相切，现有一辆质量为m=2kg的玩具小车在恒定的拉力F=10N作用下从E点由静止开始出发，经过一段时间到达D点时撤去外力F，此时小车对“S”形轨道压力为420N，小车进入“S”形轨道后从轨道的最高点飞出，恰好垂直撞在固定斜面B上的C点，C点与下半圆的圆心O等高。已知小车在水平轨道ED段运动过程中受到的阻力是车重的0.1倍，斜面的倾角为30°。求：（g取（1）小车从E点到D点的距离；（2）小车到达C点时的速度大小；（3）在A点小车对轨道的弹力；

答案解析部分1．【答案】A【解析】【解答】A.万有引力对于质量较小的物体里非常小，不易测量，利用放大法可测微小量，A符合题意；

B.乙图中，研究小船渡河问题利用了运动的合成与分解的方法，运用了等效替代法，B不符合题意；

C.丙图中，观察AB割线的变化得到B点的瞬时速度方向的过程，运用了极限法，C不符合题意；

D.丁图中，伽利略利用理想实验方法，研究力和运动的关系，D不符合题意。

故答案为：A

【分析】利用实验原理可求出实验研究方法。2．【答案】D【解析】【解答】A.若恒力与速度方向不在同一直线上，且成钝角，则物体做曲线运动，该力对物体先做负功后做政功，A不符合题意；

B.若恒力与速度方向同向，则物体做直线运动，该力对物体做正功，B不符合题意；

C.若恒力与速度方向成锐角，则物体做曲线运动，且该力做正功，C不符合题意；

D.若恒力与速度方向，则物体做直线运动，力先对物体做负功后做正功，则D符合题意。

故答案为：D

【分析】利用恒力与速度方向是否在同一直线可判断物体做直线运动还是曲线运动，结合恒力与速度的夹角情况可求出力的做功情况。3．【答案】C【解析】【解答】A.小球在A点的重力势能为EpA=mgH=8J，A不符合题意；

B.小球在B点的重力势能为EpA=-mgh=-4J，B不符合题意；

C.由A点下落B过程中重力做功为WG=mgH+h=12J，C符合题意；4．【答案】B【解析】【解答】A.小球经过A点时，有

F+mg=mv2R

故所受杆的作用力不一定竖直向下，可能竖直向上，可能没有杆的作用力，A不符合题意；

B.从A到C点过程中，小球做匀速圆周运动，则小球所受合力始终指向圆心，B符合题意；

C.从A点到C点过程中，小球线速度方向不断变化，即竖直分速度大小时刻变化，故重力的功率P=mgvy时刻在变化，C不符合题意；5．【答案】C【解析】【解答】A.对货车进行分析，货车速度

v货·cosθ=v

在运动过程中夹角减小，则货物速度增大，A不符合题意；

B.货物向上做加速运动，则货物处于超重状态，B不符合题意；

C.对货物有

FT-m0+mg=m06．【答案】D【解析】【解答】A.由乙图可知，前2s内水平位移为4m，故拉力做功

W=Fx=60J

A不符合题意；

B.由图乙可知，前4s内物体的位移为12m，B不符合题意；

C.前2s内，由图乙可知加速度大小为2m/s2，2s后物体做匀速运动，故阻力f=5N，由F-f=ma可知m=5kg，C不符合题意；

D.t=1s时拉力的功率为

P=Fv=30W

D符合题意。

故答案为：D7．【答案】B【解析】【解答】A.设圆环半径为R，则有

2Rsin37°=12gt2，2Rcos37°=v0t

联立可得R=0.375m；

B.抛出点c距离水平直径ab的高度为故小球可能垂直落在圆环上，C不符合题意；

D.若小球从c点以不同速度水平向右抛出，落在直径cd边上的落点位移偏向角相同，故经过直径cd上不同位置时的速度方向相同，D不符合题意。

故答案为：B

【分析】利用小球做平抛的运动的特点，根据平抛运动的基本表达式，结合小球在圆环上落点的几何关系，可得出结论。8．【答案】B,D【解析】【解答】A.火车转弯时，为避免火车车轮对铁轨挤压造成磨损，需要规定速度过弯，过弯过程火车所受重力与铁轨对火车支持力的合力提供向心力过弯，A不符合题意；

B.汽车通过拱桥最高点时有mg-FN=mv2R，可知重力大于汽车对拱桥的压力，则汽车处于失重状态，B符合题意；

C.滚筒洗衣机衣物在最高点有mg+FN=mv29．【答案】A,B,C【解析】【解答】A.卫星由轨道Ⅱ到轨道Ⅲ需要加速离心，即需要在P点加速，A符合题意；

B.有开普勒第三定律

r3T2=k

可知，卫星在轨道Ⅱ上的运行周期小于在轨道Ⅲ上的运动周期，B符合题意；

C.由牛顿第二定律有

GMmr2=ma10．【答案】B,C【解析】【解答】AB.由题可知，小球在C点对轨道压力恰好为零，合力指向圆心，则恒力方向水平向右，且有

F=mg

合力大小为

2mg

C点作为圆周运动的等效最高点，B点为圆周运动的等效最低点，故B点速度最大，A不符合题意，B符合题意；

C.小球经过C点有

2mg=mvC2R

可得

vC=2gR

C符合题意；

D.小球从C点抛出做斜下抛运动，水平分速度

vx=vCsin45°

竖直分速度

vy11．【答案】（1）D（2）ω2；【解析】【解答】（1）探究向心力大小与质量、角速度和半径的关系实验方法为控制变量法。

A.探究平抛运动的特点是运用了运动的合成与分解，使用了等效替代法，A不符合题意；

B.探究两个互成角度的力的合成规律是用了等效替代法，B不符合题意；

C.探究匀变速直线运动规律是通过纸带运用逐差法求解加速度，C不符合题意；

D.探究加速度与物体受力、物体质量的关系是用了控制变量法，D符合题意。

故答案为：D

（2）由向心力Fn=mω2r可知，若图像为直线，则横坐标为ω212．【答案】（1）A（2）1.0（3）0.20；0.28（4）不会【解析】【解答】（1）A.为保证小球做平抛运动，需要将斜槽末端调成水平，A符合题意；

B.本实验不需要用天平测量小球质量，需要配备铅垂线，保证坐标纸纵轴保持竖直，B不符合题意；

C.本实验要求小球多次释放的初位置高度不变，C不符合题意；

D.挡条目的是记录小球做平抛运动的点，不需要等距下移，D不符合题意。

故答案为：A

（2）t=0.1s时，竖直分速度vy=gt=1m/s

由图可知速度偏向角θ=45°，故水平初速度

v0=vy=1m/s

（3）水平位移偏向角为45°，即速度偏向角正切值

tanθ=2tan45°=2

即

13．【答案】（1）解：设汽车以额定功率启动后达到最大速度vm时牵引力为FF又P联立，解得v（2）解：设汽车在匀加速度运动时，牵引力为F，根据牛顿第二定律F−f=ma解得F=2设保持匀加速的时间t，匀加速达到的最大速度为v1，则有解得v由匀变速直线运动速度公式得v解得t=1【解析】【分析】（1）根据机车起动的运动特点，速度最大时牵引力等于阻力，利用功率表达式可求出最大速度；（2）利用牛顿第二定律可求出匀加速运动期间牵引力的大小，结合功率表达式可求出速度的大小，进而通过匀加速直线运动的速度时间关系式可求出时间的大小。14．【答案】（1）解：小球做平抛运动过程中，水平方向，有x=竖直方向，有y