武汉市常青联合体2023-2024学年度第二学期期中考试
高一物理试卷
考试时间：2024年4月18日 试卷满分：100分
注意事项：
1．答题前，考生务必将本人的学号、班级、姓名填在答题卡的密封线内。
2．将每小题所选选项前的字母标号或答案填写在答题卡相应的答题栏或方框内。在试题卷上答题无效。在答题栏或方框外答题无效。
3．考试结束，只交答题卡。
一、选择题：本大题共10小题，每小题4分，共40分。每小题给出的四个选项中第1～7题，只有一个选项符合题意；第8～10题，有多个选项符合题意，全部选对得4分，选对而不全得2分，错选或不选得0分)
1、在物理学的研究中用到的思想方法很多，下列关于几幅书本插图的说法中不正确的是（ ）
A．甲图中，B点逐渐向A点靠近时，观察AB割线的变化，运用了极限思想，说明质点在A点的瞬时速度方向即为过A点的切线方向
B．乙图中，研究红蜡块的运动时，主要运用了理想化模型的思想
C．丙图中，探究向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系时运用了控制变量法
D．丁图中，卡文迪许测定引力常量的实验运用了放大法测微小量
2、如图为运动员在短道速滑比赛中的精彩瞬间。假定此时他正沿圆弧形弯道匀速率滑行，则该运动员（ ）
A．所受的合力为零，加速度为零
B．所受的合力恒定，加速度不变
C．所受的合力变化，加速度方向不变
D．所受的合力变化，加速度大小不变
3、2023 年华为隆重推出搭载我国自主研发的麒麟9000s芯片的 Mate60 手机，该手机可以与地球同步轨道的“天通一号01”实现卫星通信。 已知地球半径为 R，“天通一号01”离地高度约为6R，以下关于该卫星的说法正确的是（ ）
A.卫星在地球同步轨道上处于平衡状态
B．卫星的发射速度小于近地卫星的环绕速度
C．卫星的加速度约为静止在赤道上物体加速度的36 倍
D．若地球自转加快，卫星为保持与地面同步，轨道高度应降低
4.一个运动物体，从某时刻起仅受一个给定的恒定阻力作用而逐渐减速，直到停止，这段运动位移由下列哪个物理量完全决定（ ）
A．物体的初速度 B．物体的初动能
C．物体的加速度 D．物体的质量
5.诗句“辘轳金井梧桐晚，几树惊秋”中的“辘轳”是一种取水装置。如图所示，井架上装有可用手柄摇转的圆柱体，圆柱体上缠绕长绳索，长绳索一端系水桶。摇转手柄，使水桶上升，提取井水，A是圆柱体边缘上的一质点，B是手柄上的一质点，假设人转动手柄向上提水时，手柄绕轴转动的角速度恒定，上升过程中长绳会缠绕在圆柱体上，则（ ）
A．向上提水过程中A点的线速度比B点的大
B．上升过程中水桶重力的功率不变
C．向上提水过程中A点的向心加速度比B点的小
D．上升过程中水桶向上做匀速直线运动
6.我国发射的“嫦娥三号”卫星是登月探测器。该卫星先在距月球表面高度为h的轨道上绕月球做周期为T的匀速圆周运动，再经变轨后成功落月。已知月球的半径为R，万有引力常量为G，忽略月球自转及地球对卫星的影响。则以下说法正确的是（ ）
A．“嫦娥三号”绕月球做匀速圆周运动时的线速度大小为
B．物体在月球表面自由下落的加速度大小为
C．月球的平均密度为
D．在月球上发射月球卫星的最小发射速度为
7.歼-20是先进隐形战斗机，已知某次训练中，歼-20从静止开始沿跑道直线加速起飞，若这个过程可看作两个阶段，第一阶段以恒定功率P从静止开始运动，加速到速度，第二阶段以恒定功率2P运动到起飞，起飞速度，两个阶段时间相等，运动过程阻力恒定，则歼-20起飞过程第一阶段和第二阶段位移大小之比为（ ）
A． B．1：3 C．1:2 D．3:1
8.关于万有引力和万有引力定律的理解正确的是（ ）
A．万有引力定律是牛顿在总结前人研究成果的基础上总结出来的自然规律
B. 不能看做质点的两物体间不存在相互作用的引力
C. 只有能看做质点的两物体间的引力才能用计算
D. 万有引力常量的大小首先是由卡文迪许测出来的且等于
9.物体在水平恒力作用下沿粗糙水平地面由静止开始运动，在时刻撤去恒力。物体运动的图象如图，重力加速度，则（ ）。
图 图
A.物体在内的位移
B.恒力与摩擦力大小之比
C.物体与地面的动摩擦因数为
D.内恒力做功与克服摩擦力做功之比
图甲为游乐场中的“空中飞椅”项目，转动轴带动顶部圆盘转动，悬绳一端系在圆盘上，另一端系着椅子。若所有椅子质量相等，悬绳长短不一定相等，悬绳的悬挂点到转轴的距离也不一定相等。其可以简化为如图乙所示的模型，两个完全相同的可视为质点的小球a、b分别用悬线悬于水平杆A、B两端，，将装置绕竖直杆OC匀速旋转后，a、b在同一水平面内做匀速圆周运动，两悬线与竖直方向的夹角分别为、，a、b的线速度大小分别为，加速度大小分别为，忽略悬绳质量与空气阻力，则下列判断正确的是（ ）
A．
B．
C．
D．仅增加小球质量，其它条件不变，轻绳与竖直方向的夹角将变小
二、实验题（共2小题，11小题、12小题各9分，满分18分。请书写工整，保持卷面整洁，规范答题）
11.某同学利用甲图中所示的DIS向心力实验器来探究圆周运动向心力的影响因素。实验时，砝码随旋臂一起做圆周运动，其受到的向心力可通过牵引杆由力传感器测得，旋臂另一端的挡光杆每经过光电门一次，通过力传感器和光电门就同时获得一组向心力F和挡光时间t，换算生成ω。保持砝码的质量和转动半径不变，改变其转速得到多组F、ω的数据后，作出了F-ω2图线如图乙所示。牵引杆的质量和一切摩擦可忽略。
（1）该同学采用的主要实验方法为___________。
A．等效替代法 B．控制变量法 C．理想化模型法
（2）实验中，某次挡光杆经过光电门时的挡光时间为t，已知挡光杆到转轴的距离为d，挡光杆的挡光宽度为s，则可得挡光杆转动角速度ω的表达式为___________。
（3）根据图乙，得到的实验结论是∶___________。
12.某同学用图甲所示的实验装置探究恒力做功与小车动能变化的关系。
(1)完成本实验还需要下列那些实验器材_____
A．天平 B．秒表 C．刻度尺 D．交流电源
(2)图乙为实验得到的一条清晰的纸带， A、B、C、D、E、F、G是纸带上7个连续的点，= cm。已知电源频率为50Hz，则打点计时器在打D点时纸带的速度 v = m/s（保留两位有效数字）。
(3)某同学画出了小车动能变化与拉力对小车所做的功的关系图像（理论线），由于实验前遗漏了平衡摩擦力这一关键步骤，他得到的实验图线为图中实验线，若已知小车与水平木板间的动摩擦因数为μ，小车与砂桶和砂的质量关系满足，则实验线的斜率为 （用μ、k表示）。
三.计算题（本题共3小题。13题12分，14题14分、15题16分，共计42分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的、答案中必须明确写出数值和单位。）
13.如图所示是“月亮女神”和“嫦娥一号”绕月亮做圆周运动过程中某时刻的示意图，用R1、R2、T1、T2分别表示“月亮女神”和“嫦娥一号”的轨道半径及运行周期，用R表示月亮的半径．(万有引力常量为G)
(1)请用万有引力知识证明：它们遵循＝＝k，其中k是只与月亮的质量有关而与卫星无关的常量？
(2)再经过多长时间两卫星第一次相距最远？
(3)请用“嫦娥一号”所给的已知量，估测月亮的平均密度？
14.《水流星》是中国传统民间杂技艺术，杂技演员用一根绳子兜着里面倒上水的两个碗，迅速地旋转着绳子做各种精彩表演，即使碗底朝上，碗里的水也不会洒出来。假设水的质量为m，绳子长度为L，重力加速度为g，不计空气阻力。绳子的长度远远大于碗口直径。杂技演员手拿绳子的中点，让碗在空中旋转。
（1）两碗在竖直平面内做圆周运动，若碗通过最高点时，水对碗的压力等于mg，求碗通过最高点时的线速度？
（2）若两只碗在竖直平面内做圆周运动，两碗的线速度大小始终相等，如图甲所示，当正上方碗内的水恰好不流出来时，求正下方碗内的水对碗的压力？
（3）若两只碗绕着同一点在水平面内做匀速圆周运动，碗的质量为M。如图乙所示。已知绳与竖直方向的夹角为θ，求碗和水转动的角速度大小？
15.如图甲所示，物块与质量为m的小球通过不可伸长的轻质细绳跨过两等高定滑轮连接．物块置于左侧滑轮正下方的表面水平的压力传感装置上，小球与右侧滑轮的距离为l.开始时物块和小球均静止，将此时传感装置的示数记为初始值．现给小球施加一始终垂直于l段细绳的力，将小球缓慢拉起至细绳与竖直方向成60°角，如图乙所示，此时传感装置的示数为初始值的1.25倍；再将小球由静止释放，当运动至最低位置时，传感装置的示数为初始值的0.6倍．不计滑轮的大小和摩擦，重力加速度的大小为g.求：
（1）求物块的质量？
（2）从释放到运动至最低位置的过程中，求小球克服空气阻力所做的功？参考答案：
1．B 2．D 3．D 4．B 5．C 6．A 7．C 8．AD 9．BC 10．AC
11． B (3分） （3分） 在m、r一定的情况下，向心力大小与线速度的平方成正比（3分）
12． ACD (3分） 2.10（1分） 0.50（2分） （3分）
13．（12分）
【详解】（1）设月球的质量为M，对任一卫星均有
（2分）
得
常量．（2分）
（2）两卫星第一次相距最远时有
（2分）
（2分）
（3）对嫦娥1号有
（1分）
M＝πR3ρ（1分）
（2分）
14．（14分）
【详解】（1）由题意可知
（2分）
（1分）
解得
（1分）
（2）重力提供向心力，速度为v0，则
（2分）
设最低点碗对水的支持力为F2，则
（2分）
解得
（1分）
由牛顿第三定律可知，水对碗的压力为2mg，方向竖直向下；
（3）设碗的质量为M，绳子的拉力为F，竖直方向有
（1分）
水平方向上
（2分）
（1分）
联立解得
（1分）
15．（16分）
【详解】（1）设物块质量为M，开始时，设压力传感器读数F0，则
F0+mg=Mg（2分）
当小球被抬高60°角时，则对小球根据力的平行四边形法则可得
T=mgcos60°（2分）
此时对物块
1.25F0+T=Mg；（2分） 解得：M=3m；F0=2mg（2分）
（2）当小球摆到最低点时，对物块
0.6F0+T1=Mg；（2分）
对小球
（2分）
对小球摆到最低点的过程，根据动能定理可知
，（2分）
联立解得 Wf=0.1mgl（2分）
