山东省枣庄市滕州市2023-2024学年高一下学期期中考试物理试卷（含答案）

滕州市2023-2024学年高一下学期期中考试
物理
2024.04
本试卷共8页。满分100分。考试用时90分钟。
注意事项：
1．答题前，考生务必用0.5毫米黑色墨水签字笔将自己的姓名、准考证号、学校、班级等填写在答题卡规定的位置。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。
写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将答题卡交回。
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1．一根粗细均匀的长直铁棒重，平放在水平地面上。现将一端从地面抬高，而另一端仍在地面上，则（ ）
A．铁棒的重力势能增加了 B．铁棒的重力势能增加了
C．铁棒的重力不做功 D．上述说法均错误
2．一质点做匀速圆周运动，若其所受合力的大小与轨道半径的次方成正比，运动周期与轨道半径成反比，则等于（ ）
A．1 B．2 C．3 D．4
3．某计算机上的机械式硬盘的磁道和扇区如图所示，这块硬盘共有个磁道（即个不同半径的同心圆），每个磁道分成个扇区（每扇区为圆周），每个扇区可以记录个字节。电动机使盘面匀速转动，磁头在读、写数据时是不动的，盘面每转一圈，磁头沿半径方向跳动一个磁道。不计磁头转移磁道的时间，计算机每秒最多可以从一个盘面上读取个字节，则（ ）
A．磁头在内圈磁道与外圈磁道上相对磁道运动的线速度相等
B．计算机读完整个硬盘的时间至少为
C．一个扇区通过磁头所用时间约为
D．磁盘转动的角速度为
4．“风云”气象卫星是我国重要的民用遥感卫星，其中“风云一号”的运行轨道在地球的南北两极上方，周期为120min；“风云四号”是静止轨道卫星，与地球自转同步。若卫星的运动均可视为匀速圆周运动，则下列说法正确的是（ ）
A．“风云一号”卫星的线速度大于地球的第一宇宙速度
B．“风云一号”卫星的角速度比“风云四号”卫星的角速度小
C．“风云一号”卫星的线速度比“风云四号”卫星的线速度小
D．“风云一号”卫星的向心加速度比“风云四号”卫星的向心加速度大
5．假设将来人类登上了火星，航天员考察完毕后，乘坐一艘宇宙飞船从火星返回地球时，经历了如图所示的变轨过程。则有关这艘飞船的说法，下列正确的是（ ）
A．飞船在轨道Ⅰ上运动到P点的速度大于在轨道Ⅱ上运动到P点的速度
B．飞船绕火星在轨道Ⅰ上运动的周期跟飞船返回地面的过程中绕地球以与轨道Ⅰ同样的轨道半径运动的周期相同
C．飞船在轨道Ⅲ上运动到点时的加速度大于飞船在轨道Ⅱ上运动到点时的加速度
D．飞船在轨道Ⅱ上运动时，经过点时的速度大于经过点时的速度
6．质量为的物体（可视为质点），位于距离地面高度为的平台边缘，如图所示。某时刻物体以水平初速度从平台边缘飞出，忽略空气阻力和平台的摩擦，选取飞出点为坐标原点。已知重力加速度为，在运动过程中的任意位置，关于其动能和重力做的功与水平位移的关系，以下图像描述正确的是（ ）
A． B． C． D．
7．如图甲，智能呼啦圈的腰带外侧带有轨道，将带有滑轮的短杆（大小忽略不计）穿入轨道，短杆的另一端悬挂一根带有配重的轻绳，其简化模型如图乙所示。可视为质点的配重质量为，绳长为，悬挂点到腰带中心点的距离为。水平固定好腰带，通过人体微小扭动，使配重随短杆做水平匀速圆周运动，绳子与竖直方向夹角为，运动过程中腰带可看成不动。重力加速度取，下列说法正确的是（ ）
A．若使用者觉得锻炼不够充分，决定增大转速，腰带受到的合力变大
B．当使用者掌握好锻炼节奏后能够使稳定在，此时配重的角速度为
C．当用力转动使从增加到时，配重运动的周期变大
D．使用者使用一段时间后将腰带调小，若仍保持转速不变，则变小
8．西安大雁塔广场的音乐喷泉喷出的水柱高达，喷管的直径为。取重力加速度，水的密度为，圆周率，空气阻力不计。则给喷管喷水的电动机输出功率约为（ ）
A． B． C． D．
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9．如图所示，做匀速圆周运动的质点在时间内由点运动到点，所对的圆心角为60°，长为。关于质点加速度的大小，下列说法正确的是（ ）
A．向心加速度为 B．向心加速度为
C．平均加速度为 D．平均加速度为
10．中国空间站（CSS）是中国建成的国家级太空实验室。如图所示，空间站绕地球以及地球绕太阳的运动都可认为是匀速圆周运动。若太阳与地球间的距离是地球与空间站距离的倍，太阳质量是地球质量的倍，地球绕太阳运动的周期为，下列说法正确的是（ ）
A．空间站运行的周期为
B．空间站运行的周期为
C．空间站的运行速度与地球的运行速度大小之比为
D．空间站在组建时轨道会不断的修正是因为其质量不断增加
11．我国自古就有“昼涨为潮，夜涨为汐”之说，潮汐是太阳、月球对某一区域海水引力的周期性变化而产生的现象。已知地球质量为，半径为。太阳质量约为地球质量的倍，太阳与地球的距离约为地球半径的倍，地球质量约为月球质量的80倍，月球与地球的距离约为地球半径的60倍。对于地球上同一片质量为的海水来说，下列说法正确的是（ ）
A．太阳对这片海水的引力与月球对这片海水的引力之比约为
B．太阳对这片海水的引力与地球对这片海水的引力之比约为
C．当太阳、月球和地球共线、且月球位于太阳和地球之间时，海边容易形成大潮
D．对于同一片海水而言，地球、月球、太阳对它的引力的矢量和可能为零
12．蹦床比赛分成预备运动和比赛动作。最初，运动员静止站在蹦床上在预备运动阶段，他经过若干次蹦跳，逐渐增加上升高度，最终达到完成比赛动作所需的高度；此后，进入比赛动作阶段。把蹦床简化为一个竖直放置的轻弹簧，弹力大小与床面下沉的距离成正比，已知轻弹簧弹性势能表达式。质量的运动员静止站在蹦床上，床面下沉了；在比赛动作中，把该运动员视作质点，其每次离开床面做竖直上抛运动的腾空时间均为。假设运动员在预备运动中所做的总功全部用于其机械能，取重力加速度，忽略空气阻力的影响。则下列说法正确的是（ ）
A．蹦床弹力大小与床面下沉距离的比值为
B．在比赛动作中，运动员离开床面后上升的最大高度为
C．在比赛动作中，运动员每次落下使床面压缩的最大深度为
D．在预备运动中，运动员所做的总功为
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13．（6分）如图甲所示，实验小组用向心力演示仪探究影响向心力大小的因素。已知小球在槽中位置做圆周运动的轨迹半径之比为，变速塔轮自上而下按如图乙所示三种方式进行组合，每层半径之比由上至下分别为和。
（1）关于此实验，下列说法正确的是______（多选）。
A．实验前，要将向心力演示仪放置于水平面上，且注意观察标尺的顶端是否与弹簧测力筒的上沿平齐，若不平齐，旋动两测力部分标尺的调零螺母，使之平齐
B．该实验采用的方法是理想模型法
C，将皮带分别套在塔轮的不同圆盘上，是为了改变小球做匀速圆周运动的角速度
D．根据标尺上露出的红白相间等分标记，可以精确地计算出两个球所受向心力的比值
（2）某次实验时，匀速转动手柄时发现左侧标尺露出2格，右侧标尺露出9格。则传动皮带调到了第______（选填“一”、“二”或“三”）层塔轮，两个质量相等的钢球分别放在______（选填“A和B”、“A和C”或“B和C”）位置。
14．（8分）某同学利用图中的实验装置探究机械能变化量与力做功的关系，所用器材有：一端带滑轮的长木板、轻细绳、的钩码若干、光电门2个、数字计时器、带遮光条的滑块（质量为，其上可放钩码）、刻度尺，当地重力加速度为，实验操作步骤如下：
①安装器材，调整两个光电门距离为50.00cm，轻细绳下端悬挂4个钩码，如图1所示；
②接通电源，释放滑块，分别记录遮光条通过两个光电门的时间，并计算出滑块通过两个光电门的速度；
③保持最下端悬挂4个钩码不变，在滑块上依次增加一个钩码，记录滑块上载钩码的质量，重复上述步骤；
④完成5次测量后，计算出每次实验中滑块及所载钩码的总质量、系统（包含滑块、滑块所载钩码和轻细绳悬挂钩码）总动能的增加量及系统总机械能的减少量，结果如下表所示：
0.200 0.250 0.300 0.350 0.400
0.582 0.490 0.392 0.294 0.195
0.393 0.490 0.686 0.785
回答下列问题：
（1）实验中轻细绳所悬挂钩码重力势能的减少量为______J（保留三位有效数字）。
（2）步骤④中所缺数据为______。
（3）以为横轴，为纵轴，在答题卡中绘出图像______。
（4）若系统总机械能的减少量等于摩擦力做功的大小，则物块与木板之间的动摩擦因数为______（保留两位有效数字）。
15．（10分）如图所示是场地自行车比赛的圆形赛道，路面与水平面的夹角为。某运动员骑自行车在该赛道上做匀速圆周运动，圆周的半径为。已知自行车和运动员的质量一共是，不考虑空气阻力，取。
（1）若使自行车不受摩擦力作用，求其速度的大小；
（2）若该运动员的骑行速度是，求此时自行车所受的摩擦力。
16．（10分）地球静止卫星位于赤道上方，相对地面静止。利用三颗位置适当的地球同步卫星，可使地球赤道上任意两点之间保持无线电通信。已知地球半径为、地球表面重力加速度为，地球自转周期为。
（1）求地球静止卫星离地面的高度；
（2）目前地球静止卫星离地面的高度为。假设地球的自转周期变小，若仍仅用三颗同步卫星来实现上述目的，求地球自转周期的最小值。
17．（12分）为激发学生参与体育活动的兴趣，某学校计划修建用于滑板训练的场地。老师和同学们围绕物体在起伏地面上的运动问题，讨论并设计了如图所示的路面，其中是倾角为的斜面，凹圆弧和凸圆弧的半径均为，且两点处于同一高度，两点处于另一高度，整个路面无摩擦且各段之间平滑连接。在斜面上距离水平面高度为（未知量）的地方放置一个质量为的小球（可视为质点），让它由静止开始运动。取重力加速度，已知。
（1）当时，求小球经过最低点时，路面受到的压力；
（2）若小球恰从点脱离路面，求小球经过点时重力的功率（结果可保留根式）；
（3）若小球一定能沿路面运动到点，求的取值范围。
18．（14分）质量为的火车停在足够长的平直铁轨上，低速行驶时可认为所受阻力恒为，高速行驶时其阻力大小与行驶速率成正比，即，其中（未知）是与列车参数相关的比例常数。
（1）火车以速度低速行驶时，发动机的实际功率为，求此时火车的加速度；
（2）某次测试时火车始终保持低速行驶，运动分为两个阶段。第一阶段火车受到大小为的恒定牵引力由静止启动，位移为时，火车发动机的实际功率正好等于额定功率，然后进入第二阶段；第二阶段发动机保持额定功率继续前进，已知两个阶段用时相等，第二阶段的末速度为初速度倍。求第二阶段火车的位移；
（3）某次测试火车高速行驶的制动距离。已知火车匀速行驶的最大速度为，发动机的额定功率为。现关闭发动机，当火车在轨道上始终高速行驶至时，求此减速过程中行驶的距离。
滕州市2023-2024学年高一下学期期中考试
物理答案
1．A 2．C 3．B 4．D 5．D 6．B 7．D 8．C 9．AD 10．BC 11．AC 12．BD
13．（6分）AC；三；B和C；
14．（8分）0.980；0.588；0.40（0.38～0.42）
15．（10分）解：（1）设人和自行车的总质量为，根据牛顿第二定律可得：
解得：
（2）当自行车速时，设斜面对人和自行的支持力为，对人和自行车施加沿斜面向下的静摩擦力，大小为。
在竖直方向上：
在水平方向上：
联立解得：
方向沿斜面向下
16．（10分）解：（1）根据万有引力提供向心力可得：
在地球表面附近：
联立解得：
（2）地球静止卫星的轨道半径为，周期为。
由于需要三颗卫星使地球赤道上任意两点之间保持无线电通讯，由几何关系可知地球静止卫星的轨道半径为：
设地球自转周期变为，根据开普勒第三定律：
带入数据解得：
17．（12分）解：（1）从静止释放到点过程中，根据动能定理：
在点由牛顿第二定律：
联立解得：
由牛顿第三定律，路面受到的压力为，方向竖直向下；
（2）小球在点脱离路面，则有：
根据机械能守恒：
点时重力的功率：
联立解得：
（3）分析可知小球能沿路面到达点即可通过点，刚好到达点时有
根据动能定理有：
联立解得：
故可知的范围为
18．（14分）解：（1）设火车牵引力为，根据：
根据牛顿第二定律：
解得：
（2）设火车第一阶段匀加速运动的时间为，末速度为，
由动能定理得：
由：
发动机的额定功率：
第二阶段由动能定理得：
解得：
（3）火车额定功率时达到最大速度，则
对减速过程中的任意一段时间，由
即：
累加可得：
联立解得：