上海市宜川中学2023-2024学年高一下学期期中考试物理试卷(无答案)

上海市宜川中学2023-2024学年高一下学期期中考试
物理试卷
校对：______
考生注意：
1．本考试设试卷和答题纸，答案写在答题纸上，写在试卷上无效。
2．答题前，考生务必在答题纸上清楚填涂班级、姓名和准考证号。
3．本试卷共4页，考试时间60分钟，试卷满分100分。
一、北斗卫星
北斗卫星导航系统是我国自行研制的全球卫星导航系统，目前由三十多颗分布于对地静止轨道和中地球轨道等处的人造地球卫星组成。卫星围绕地球的运动可近似视为匀速圆周运动。对地静止轨道上的卫星与地面保持相对静止，其绕地球公转的车径约为地球半径的6.6倍。
1．北斗卫星导航系统采用了混合轨道部署模式，三十多颗北斗卫星的圆轨道拥有共同的圆心，
（1）卫星作圆周运动的向心力由______力提供。
（2）万有引力常量G，是天文学中重要的常数，G的单位用国际单位制中的基本单位可表示为______。
2．北斗卫星中，
（1）最大的环绕速度最接近（ ）
A．第一宇宙速度 B．第二宇宙速度 C．第三宇宙速度
（2）在对地静止轨道上运行的卫星绕地球公转的角速度为______rad/s，若地球半径为，对地静止轨道上的卫星的环绕速度大小约为______m/s。（保留2位有效数字）
3．一中地球轨道卫星的距地高度约为地球半径的3倍，
（1）该卫星的轨道处的重力加速度为地球表面重力加速度的（ ）
A． B． C． D．
（2）该卫星的向心加速度比对地静止卫星的向心加速度（ ）
A．大 B．小 C．相等 D．无法判断，和卫星质量有关
（3）该卫星的周期约为______h。（保留2位有效数字）
4．如图所示，A是位于赤道平面内、绕行方向与地球自转方向相同的近地卫星，B是北斗系统中的一颗地球同步卫星，此时刻AB连线与地心恰在同一直线上且相距最近。已知A的角速度为，地球自转角速度为，引力常量为G。
（1）A、B与地心的连线在相同时间内扫过的面积______（选涂：A．相等 B．不相等）。
（2）估算地球的质量；
（3）由图示时刻开始，至少经过多少时间A、B还能相距最近。
二、生活中的圆周运动
在生产、生活和自然界中，许多物体都涉及圆周运动，例如汽车转弯、洗衣机脱水等。
5．小易同学假期去游玩看到了一条弯曲的河流，图中A、B、C、D为四处河岸，他想根据所学知识分析一下河水对河岸的冲刷程度，你认为冲刷最严重最有可能的是（ ）
A．A处 B．B处 C．C处 D．D处
6．滚筒洗衣机里衣物随着滚筒做高速匀速圆周运动，以达到脱水的效果。滚筒截面如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．衣物运动到最低点B点时处于失重状态 B．衣物和水都做向心运动
C．衣物运动过程中所受合力为零 D．衣物运动到最低点B点时脱水效果更好
7．陶瓷是中华瑰宝，是中华文明的重要名片。在陶瓷制作过程中有一道工序叫利坯，如图（a）所示。将陶瓷粗坯固定在绕竖直轴转动的水平转台上，用刀旋削，使坯体厚度适当，表里光洁。对应的简化模型如图（b）所示，粗坯的对称轴与转台转轴重合。当转台转速恒定时，关于粗坯上P、Q两质点，下列说法正确的是（ ）
A．P的角速度大小比Q的大 B．P的线速度大小与Q相等
C．P的向心加速度大小比Q的大 D．同一时刻P所受合力的方向与Q的相同
8．某公路自行车的质量为25kg，最大行驶速度为54km/h，后轮直径66cm。它的传动方式为大齿轮通过链条带动小齿轮转动，小齿轮带动后轮提供自行车前进的动力。
（1）如图是该自行车传动结构的示意图，大齿轮、小齿轮与后轮的半径之比为2∶1∶4，它们的边缘分别有三个点A、B、C，则下列说法正确的是（ ）
A．B、C两点的线速度大小之比为1∶8 B．A、B两点的周期之比为1∶2
C．A、C两点的角速度之比为2∶1 D．A、C两点的向心加速度大小之比为1∶8
（2）当自行车最大行驶速度为54km/h时，后轮的角速度为______rad/s，小齿轮的周期为______s。（保留三位有效数字）
（3）如果地面的摩擦系数为0.5，当自行车以最大速度行驶时，自行车转弯半径至少为______m。
9．运动员趴在雪橇上从山坡沿截面为圆弧型的冰道快速滑降至水平面上的大圆轨道上。雪橇和运动员（可视为质点）的总质量为m，以速度v在大圆轨道上做匀速圆周运动。圆弧型冰道截面半径为R（R未知），雪橇离圆弧型冰道最低点的竖直高度为。忽略摩擦和空气阻力，重力加速度为g。求：
（1）圆弧型冰道对雪橇的支持力；
（2）雪橇的向心加速度；
（3）大圆轨道的半径r。
10．如图所示为一辆用式货车的后视图。该厢式货车在水平路面上做转弯测试，圆弧形弯道的半径，车轮与路面间的最大静摩擦力为车对路面压力的0.8倍。货车内顶部用细线悬挂一个小球P，在悬点O处装有拉力传感器。车沿平直路面做匀速直线运动时，传感器的示数，某次在此弯道上转弯时做匀速圆周运动，稳定后传感器的示数，取重力加速度。
（1）由图可知，货车______转弯（选涂：A．向左 B．向右）；
（2）货车转弯时速度多大？
（3）该货车在此圆弧形弯道做匀速圆周运动时，若速度达到36km/h，试通过计算说明货车是否会发生侧滑。
三、向心力实验
如图所示为“探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系”的实验装置。
11．本实验中，
（1）采用的方法是______法；
（2）图中②为______传感器，图中⑤为______传感器；
12．小组同学为了探究向心力跟角速度的关系，实验中，先将⑦旋至某一挡位，当悬臂匀速转动时，记录向心力F的大小和角速度的数据。改变角速度的大小，多次实验。小组同学先让一个砝码做半径r为0.12m的圆周运动，得到图甲中①图线。然后保持砝码质量不变，再将运动半径r分别调整为0.08m、0.04m分别又做了两组实验，最后同学们把三组实验得到的图线画在了同一坐标系中。则：
（1）若对①图线的数据进行处理，获得了图像（如图乙所示），该图像是一条过原点的直线，则图像横坐标x代表的是______。
（2）试在甲图中任找一个数据点，可得砝码质量为______kg（保留到小数点后一位即可）。
四、古人的智慧
中国古代文献中有许多记载古人智慧的情节，里面蕴含了丰富的物理知识。
13．水车是古代中国劳动人民充分利用水力发展出来的一种运转机械，
（1）（多选）如图为古代的水车，它的半径为R，周围均匀分布装水的容器，在河水冲力的作用下将装满水的容器匀速运到最高处将水倒入水槽中，如果水车转动时的角速度为，容器中水的质量为m，水车浸入水中的深度和装水的过程忽略不计，重力加速度为g，则（ ）
A．河水流动的速度为
B．容器中的水运动过程中受到的合外力零
C．容器中的水在最高点未倒出的瞬间重力的功率为
D．容器中的水从装满后到最高处过程水车对其所做的功为
（2）如图为某水车模型，从槽口水平流出的水初速度大小为，垂直落在与水平面成30°角的水轮叶面上，落点到轮轴间的距离为R。在水流不断冲击下，轮叶受冲击点的线速度大小接近冲击前瞬间水流速度大小，忽略空气阻力，有关水车及从槽口流出的水，水流在空中运动时间为______；水车最大线速度接近______。
14．早在二千多年前，我国劳动人民就发明了汉石磨盘，它是一种可使谷物脱壳、粉碎的加工工具。如图所示，假设驴对磨杆的拉力F为500N，拉力沿圆周切线方向，磨盘半径r为0.4m，磨杆长也为0.4m，驴对磨杆的拉力作用在磨杆末端，磨盘转动一周的时间为5s，驴拉磨转动一周拉力的平均功率为______W，磨盘边缘的线速度大小为______m/s。
五、起重机
起重机是横架于车间、长裤和料场上空进行物料吊运的重要设备。
15．各种大型的货运站中少不了悬臂式起重机。如图甲所示，某起重机的悬臂保持不动，可沿悬臂行走的天车有两个功能，一是吊着货物沿竖直方向运动，二是吊着货物沿悬臂水平方向运动。现天车吊着质量为100kg的货物正在沿水平方向以4m/s的速度向右匀速运动，同时又使货物竖直向上做匀加速运动，其竖直方向的速度-时间关系图像如图乙所示，
（1）货物的运动轨迹是图丙中的______（选：涂A．抛物线P B．抛物线Q）；
（2）该运动是______（选涂：A．匀变速运动 B．变速运动）；
（3）2s末货物的速度大小为______m/s，货物所受的合力大小为______N。
16．图甲是我国自主设计开发的全球最大回转自升塔式起重机，若起重机以恒定功率由静止开始做加速运动，经过一段时间恰好达到最大速度v。
（1）若不计其它阻力，牵引力大小的变化情况______（选涂：A．一直变大 B．不变 C．一直减小）
（2）这个过程的平均速度______（选涂：A．> B．= C．<）。
17．若起重机某次从时刻由静止提升质量为的物体，其图像如图乙所示，5~10s内起重机的功率为额定功率，不计其它阻力，求：
（1）起重机的额定功率；
（2）起重机的最大速度多大？
（3）10s内起重机对物体做的功。（g取）。