天津市耀华中学2023-2024学年高一下学期期中考试物理试题（含答案）

天津市耀华中学 2023-2024 学年度第二学期期中学情调研
高一年级物理学科
I 卷（52 分）
注意事项：将答案涂写在答题卡上。
一、单项选择题（本题共 9 小题，每题 3 分，共 27 分）
1．中国空间站“天宫课堂”授课期间,利用了我国的中继卫星系统进行信号传输，天地通
信始终高效稳定。已知空间站在距离地面 400公里左右的轨道上运行，其运动视为匀速
圆周运动，中继卫星系统中某卫星是距离地面 36000公里左右的地球静止轨道卫星（同
步卫星），则该卫星( )
A. 授课期间经过天津正上空 B. 加速度大于空间站的加速度
C. 运行周期大于空间站的运行周期 D. 运行速度大于地球的第一宇宙速度
2．如图为一种常见的皮带传动装置的示意图，皮带传动时无打滑现象。已知 A、B、C
2
三点的半径 = ， = 2 ， = ，则 A、B、C三点 ( )3
A. 线速度之比为 1:1:3 B. 角速度之比为 1:2:2
C. 向心加速度之比为 6:3:1 D. 转动周期之比为 2:2:1
3.如图所示，河水以v 4m/s的速度向东流动，河宽30m。小船船头朝正南方向，从岸
边M 点以恒定的速度渡河，最终到达对岸 N 点，M 、 N 两点距离为50m，则小船在
静水中的速度大小为( )
A. 2m/s B. 3m/s
B. 4m/s D. 5m/s
4.如图所示，在水平地面上 M点的正上方 h高度处，将 S1球以初速度 v1水平向右抛出，
同时在地面上 N点处将 S2球以初速度 v2竖直向上抛出，在 S2球上升到最高点时恰与 S1
球相遇，不计空气阻力，则两球在这段过程中( )
A．做的都是变加速运动
B．速度变化量的大小不相等
C．速度变化量的方向不相同

D．相遇点在 N点上方 处
2
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5.如图所示，一固定斜面的倾角为α，高为 h，一小球从斜面顶端沿水平方向抛出后落至
斜面底端，不计小球运动中所受的空气阻力，设重力加速度为 g，则小球从抛出到离斜面
距离最大所经历的时间为( )
h h sin 2h h
A． B． C． D．
2g 2g g g
6．如图所示，内壁光滑的半球形碗固定不动，其轴线垂直于水平面，两个质量相同的小
球 A和 B紧贴着内壁分别在如图所示的水平面内做匀速圆周运动，则( )
A．球 A的角速度大于球 B的角速度
B．球 A的线速度小于球 B的线速度
C．球 A的向心加速度小于球 B的向心加速度
D．球 A对碗壁的压力等于球 B对碗壁的压力
7．由于地球有自转，所以在地球表面不同的纬度上重力加速度数值一般不同，纬度越高
则重力加速度越大。假设地球可视为质量均匀分布的规则球体。已知地球表面重力加速
度在两极的大小为 g0、在赤道的大小为 g，地球自转周期为 T，则地球半径可表示为( )
4 2 g 2 2 2
A． B． 0
g T g
C． 0
T g
D． 0
g T
g0 g T 2 4 2 4 2 4 2
8．一物体静置在平均密度为ρ的球形天体表面的赤道上。已知引力常量为 G，若由于天
体自转使物体对天体表面压力恰好为零，则天体自转周期为( )
4 3 3
A． B． C． D．
2G 4 G G G
9. 为方便对天体物理学领域的研究以及实现对太空的进一步探索，人类计划在太空中建
立新型空间站，假设未来空间站结构如图甲所示。在空间站中设置一个如图乙所示绕中
心轴旋转的超大型圆管作为生活区，圆管的内、外管壁平面与转轴的距离分别 R1、R2。
当圆管以一定的角速度ω转动时，在管中相对管静止的人(可看作质点)便可以获得一个
类似在地球表面的“重力”，以此降低因长期处于失重状态对身体健康造成的影响。已知
地球质量为 M，地球半径为 R，引力常量为 G，地球自转周期为 T。当空间站在地球静
止同步轨道上运行时，管道转动的角速度ω大小为( )
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外管壁平面
2π 1 GM
A． B．
T R R2 内管壁平面
1 GM 3
C D 4π
2 GM
． ．
R R1 GMT 2 R2 甲 乙 ω
二、多项选择题（本题共 5 小题，每小题 5 分，共 25 分；每小题都有多个选项正确，少
选得 3 分，不选或错选得零分）
10.地球同步卫星离地心的距离为 r，运行速率为 v1，加速度为 a1，地球赤道上的物体随
地球自转的向心加速度为 a2，地球的第一宇宙速度为 v2，半径为 R，则下列比例关系中
正确的是( )
2
A.a1 r B.a1
r
＝ ＝ v1 r C. ＝ D.
v1＝ R
a2 R a2 R v2 R v2 r
11．公路急转弯处通常是交通事故多发地带．如图所示，某公路急转弯处是一圆弧，当
汽车行驶的速率为 vc时，汽车恰好没有向公路内、外两侧滑动的趋势，则在该弯道处( )
A．路面外侧高、内侧低
B．车速只要低于 vc，车辆便会向内侧滑动
C．车速虽然高于 vc，但只要不超出某一最高限度，车辆便不会
向外侧滑动
D．当路面结冰时，与未结冰时相比，vc的值变小
12．如图甲所示为建筑行业使用的一种小型打夯机，其原理可简化为一个质量为 M的支
架（含电动机）上由一根长为 l的轻杆带动一个质量为 m的铁球（铁球可视为质点），
如图乙所示，重力加速度为 g。若在某次打夯过程中，铁球以角速度ω匀速转动，则（ ）
A. 铁球转动过程轻杆受力不变
B. 铁球做圆周运动的向心加速度始终不变
C. 铁球转动到最低点时，处于超重状态
D. 若铁球转动到最高点时，支架对地面的压力刚
M m g
好为零，则
ml
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13. 2024年春季，和平区五大道的海棠花竞相绽放，绵延上千米的美景，吸引无数游人
纷至沓来，成为春日津城最红打卡地。电视台摄制组为了拍到更广、更美的景色，采用
了无人机拍摄的方法。现通过传感器将某台无人机上升向前拍摄的飞行过程转化为竖直
向上的速度 vy及水平方向速度 vx与飞行时间 t的关系图象，如图甲、乙所示。图乙中 t2-t3
段图象平行于 t轴，则下列说法正确的是
A. 无人机在 t1时刻处于超重状态 图甲 图乙
B. 无人机在 0～t2这段时间内沿直线飞行
C. 无人机在 t2时刻上升至最高点
D. 无人机在 t2～t3时间内做匀变速运动
14.探月工程中，“嫦娥三号”探测器的发射过程可以简化如下：卫星
由地面发射后，进入地月转移轨道，经过 P点时变轨进入距离月球
表面 100公里的圆形轨道 1，在轨道 1上经过 Q点时变轨进入椭圆轨
道 2，轨道 2与月球表面相切于 M点，月球车将在 M点着陆月球。
下列说法正确的是（ ）
A．“嫦娥三号”在轨道 1上的速度比月球的第一宇宙速度小
B．“嫦娥三号”在地月转移轨道上经过 P点的速度比在轨道 1上经过
P点时大
C．“嫦娥三号”在轨道 1上的运动周期比在轨道 2上的小
D．“嫦娥三号”在轨道 1上经过 Q点时的加速度大于在轨道 2上经过 Q点时的加速度
II 卷
本卷共 4 题，共 48 分
注意事项：用黑色墨水的钢笔或签字笔将答案写在答题卡上。
三、填空实验题(每空 2分，共 12分)
15．（一）小华同学用铁架台、拴有细绳的小钢球、毫米刻度尺和停表等器材组装成如
图甲所示的实验装置，用于探究影响圆锥摆周期的因素，其实验操作步骤如下：
①用毫米刻度尺测出摆长 L（细绳固定悬点O 与小球球心的距离）。
②给小球一个合适的初速度，使小球在图甲所示的水平面内做匀速圆周运动，用毫米刻
度尺测出细绳悬点O 到圆轨迹平面的竖直高度 h。
③用停表测出小球做圆周运动的周期 T。
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④小华同学猜测摆绳长度 L、细绳悬点O 到
圆轨迹平面的竖直高度 h对小球做圆周运动
的周期 T有影响，于是他调节变量 L和 h，
进行多次实验，得到数据并作图。
根据上述步骤完成下列问题：
（1）小华同学用停表测得小球运动 n圈的时
间为 t。则小球做圆周运动的周期T 。
（2）小华同学在保持 L不变，研究 h对 T的影响时，得到了图像乙（一条过原点的直线），
说明在 L不变时，h对 T有影响。若直线的斜率是 k，则当地的重力加速度 g （用
题中所给物理量的符号表示）。
（3）不考虑阻力的影响，保持 h不变，下列图中能反映 T与 L关系的图像是( )
A． B． C． D．
（二）某中学高一实验小组用如图甲所示装置研究平抛运动的规律。悬点 O正下方 P点
处有水平放置的炽热电热丝，当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断，小球由于惯性向前
飞出做平抛运动，现对小球采用频闪数码相机连续拍摄，在有坐标纸的背景屏前拍下了
小球在做平抛运动过程中的多张照片，经合成后照片如图乙所示，a、b、c、d为连续四
次拍下的小球位置，已知，照片大小如图中坐标所示，且该照片的长度与实际背景屏的
长度之比为 1∶5，取 g＝10m/s2。可得：
（1）数码相机连续拍照的时间间隔是__________s；
（2）小球平抛运动的初速度大小是________m/s；
（3）小球在 b点时的速度大小是________m/s。
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四、计算题（共 36分）
16.(14分)据报道，首次在太阳系外发现“类地”行星 Kepler﹣186f。若宇航员乘坐宇宙飞
船到达该行星，进行科学实验。宇航员在该行星“北极”距该行星地面附近 h处自由释
放一个小球，落地时间为 t，已知该行星半径为 R，万有引力常量为 G，求：
（1）该行星“北极”表面的重力加速度；
（2）该行星的平均密度；
（3）经测量该行星自转周期为 T，如果该行星存在一颗同步卫星，其距行星表面高度。
17.(10分)如图所示，A和 B两物块(可视为质点)放在转盘上，A的质量为 m，B的质量为
2m，两者用长为 l的细绳连接，A距转轴距离为 l，两物块与转盘间的动摩擦因数均为μ，
整个装置能绕通过转盘中心的转轴 O1O2转动，开始时，细绳恰好伸直但无弹力，现让该
装置从静止开始转动，重力加速度为 g，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。求：
(1)角速度ω为何值时，绳上刚好出现拉力；
(2)角速度ω为何值时，A、B开始与转盘发生相对滑动。
18.(12分)如图所示，竖直平面内有一口径很小的光滑圆弧管道，其半径为 R=2 m，平台
与轨道的最高点等高。一质量 m=1 kg可看作质点的小球从平台边缘的 A处平抛，恰能沿
圆弧管道上 P点的切线方向进入管道，管道半径 OP与竖直方向的夹角为 53°，已知 sin
53°=0.8，cos 53°=0.6，重力加速度 g取 10 m/s2，整个运动过程中不计能量损失。试求：
(1)小球从 A点运动到 P点的时间 t和 A点水平抛出的速度大小 v0；
(2)小球沿管道通过圆弧的最高点 Q时(速度大小为 v0)，管道对小球的弹力大小及施力物
体是管道内壁还是外壁
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天津市耀华中学 2023-2024 学年度第二学期期中学情调研
高一年级物理学科参考答案
1-9 每题 3 分；9-14 每题 5 分,漏选给 3 分
1 2 3 4 5 6 7 8 9
C C B D A A B D B
10 11 12 13 14
AD AC CD AD AB
t
15． 12 一 4
2
（ 分）（ ） A
n k 2
（二）0.1 1 2
16 1．（14分）（1）根据自由落体规律有： = 2
2
解得行星“ ” 2 北极 表面的重力加速度为： =
2

（2）在不考虑星球的自转时，重力由万有引力提供： =
2
2
可得行星的质量为： =

3
则行星的平均密度为： = 4 3 = 2 23
2
（3）万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得： 2 = ( )2( + )( + )
3
=
2 2
联立解得同步卫星距离行星表面高度为： 2 2 2
17．（10分）(1)两物块都靠静摩擦力提供向心力，转动半径更大的 B先达到最大静摩擦
力，此时绳子开始出现弹力，有μ·2mg＝2mω21·2l
ω μg解得 1＝
2l
μg
故角速度为 时，绳上刚好出现拉力。
2l
期中学情调研 高一年级物理学科参考答案 第 1 页 共 2 页
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(2)当 A所受的摩擦力达到最大静摩擦力时，A、B相对于转盘会发生相对滑动，
对 A有μmg－T＝mω22l
对 B有μ·2mg＋T＝2mω22·2l
ω 3μg联立解得 2＝
5l
3μg
故角速度为 时，A、B开始与转盘发生相对滑动。
5l
18．（12分）答案 (1)0.8 s 6 m/s (2)8 N，方向竖直向下 外壁
解析 (1)小球从 A点到 P点过程做平抛运动，竖直方向有 R+R cos 53°=1gt2
2
解得 t=0.8 s
在 P点时，竖直分速度为 vy=gt=8 m/s
由于 P点的速度沿圆弧管道的切线方向，有 tan 53°=
0
解得 v0=6 m/s
2
(2)在最高点对小球进行受力分析，可得 mg+F=m

已知 vQ=v0=6 m/s
解得 F=8 N
管道对小球的弹力大小为 8 N，方向竖直向下，所以是管道的外壁对小球有弹力。
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