广东省广州市三校（广大附、铁一、广外）联考2023-2024学年高一下学期期中考物理试题（含解析）

2023学年第二学期期中三校联考
高一物理问卷
本试卷共7页，15小题，满分100分。考试用时75分钟。
一、单项选择题：本大题7小题，每小题4分，共28分。
1．如图所示为《天工开物》中记载的筒车，它的发明已有两千多年，仍沿用至今。若在水流冲击下水筒随筒车在竖直面内做匀速圆周运动，则水筒上升到最高点时所受合力方向（ ）
A．竖直向下 B．竖直向上 C．水平向左 D．水平向右
2．2024年1月18日1时46分，天舟七号货运飞船成功对接于空间站（离地面高度约为400km）天和核心舱后向端口。天舟七号货运飞船装载了航天员在轨驻留消耗品、推进剂、应用实（试）验装置等物资，并为神舟十七号航天员乘组送去龙年春节的“年货”。下列说法正确的是（　　）
A．为实现成功对接，天舟七号在与空间站同一轨道上需要加速靠近天和核心舱
B．天舟七号与空间站的组合体在轨道上运行速度大于7.9km/s
C．天舟七号与空间站的组合体在轨道上运行周期比同步卫星的周期大
D．天舟七号与空间站的组合体在轨道上稳定运行时比空间站单独在该轨道运行时动能大
3．广州市内环路上出口处常有限速标志。某出口的路面是一段水平圆弧轨道，在雨天，汽车车轮与路面间的动摩擦因数为0.3，为了安全，汽车通过出口的最大速度为36km/h。在晴天，汽车车轮与路面间的动摩擦因数为0.6，则在晴天汽车通过出口的最大速度约为（　　）
A．40km/h B．50km/h C．60km/h D．70km/h
4．在翻修旧房时，工人同时将两块砖水平叠放在一起以初速度v0斜向上抛出，如图所示。砖到达最高点时刚好被另一工人接住，空气阻力忽略不计。下列说法正确的是（　　）
A．从抛出到将要被接住的过程中，两块砖做之间作用力不为零
B．砖在最高点工人接住前的速度为零
C．若要让砖准确到达接砖工人图示中手的位置，抛砖时的速度方向必须瞄准该位置
D．若在原位置、以相同速度v0抛出叠放在一起的三块砖（可视为质点），能在同一最高位置被工人接住
5．从合肥开往南京、上海的动车组开始运行，动车组的最大优点是列车的运行速度快。提高列车运行速度的一个关键技术问题是提高机车发动机的功率。动车组机车的额定功率是普通机车的27倍，已知匀速运动时，列车所受阻力与速度的平方成正比，即，则动车组运行的最大速度是普通列车的（　　）
A．1倍 B．2倍 C．3倍 D．9倍
6．如图所示为一小型起重机，物体P用不可伸长的轻质细绳绕过光滑轻质滑轮A、B，滑轮大小不计，连接C处的固定电动机。滑轮A的轴固定在水平伸缩杆上并可以水平移动，滑轮B固定在竖直伸缩杆上并可以竖直移动，电动机C可改变总绳长，使绳始终保持绷直，且滑轮B的竖直高度不会低于滑轮A。下列说法正确的是（ ）
A．当滑轮A向右移动，滑轮B向下移动，有可能在物体P初始位置的右下侧地面接到物体P
B．当滑轮A、B均不动，电动机匀速收绳的过程中，细绳对物体P拉力的功率会逐渐变大
C．当只将滑轮B向上移动时，物体P的重力做正功
D．保持物体P距地面高度不变，将滑轮A向右匀速移动时，竖直伸缩杆不动，则电动机C需要匀速放绳
7．如图所示，滑块以初速度v0滑上表面粗糙的固定斜面，到达最高点后又返回到出发点。则下列能大致描述滑块整个运动过程中的速度v、加速度a、动能Ek、重力对滑块所做的功W与时间t或位移x之间关系的图象是（取初速度方向为正方向）（ ）
A． B．
C． D．
二、多项选择题：本大题3小题，每小题6分，少选得3分，错选不得分，共18分。
8．赣南脐橙，江西省赣州市特产。年产量达百万吨，但大小不一。 为了筛选大小大致相同的脐橙，设计如图所示的橙子简易筛选装置，两根共面但不平行的直杆倾斜放置，橙子沿两杆向下运动，大、中、小橙落入不同区域的接收桶中，不计阻力，则（　　）
A．离开杆后，大橙速度变化比小橙的快
B．离开杆后，橙子在空中做匀变速运动
C．橙子落入接收桶时一定在掉落点的正下方
D．橙子受到杆的弹力始终不做功
9．如图所示，光滑半球的半径为R，球心为O，固定在水平面上，其上方有一个光滑曲面轨道AB，高度为。轨道底端水平并与半球顶端相切，质量为m的小球由A点静止滑下，小球在水平面上的落点为C，则 （ ）
A．小球将沿半球表面做一段圆周运动后抛至C点
B．小球将从B点开始做平抛运动到达C点
C．OC之间的距离为
D．OC之间的距离为2R
10．2023年春节黄金档期中我国科幻电影《流浪地球2》再获口碑、票房双丰收，极具科幻特色的“太空电梯”设定吸引了众多科幻爱好者研究的兴趣。太空电梯是从地面基座连接距离地球表面约36000km静止轨道空间站的直立式电梯，若地球的半径近似为6400km，下列关于太空电梯设定的说法正确的是（　　）

A．该直立式电梯轨道基座不能建设在广州市
B．若发生意外，断裂在太空里的电梯部件将会继续环绕地球做圆周运动
C．若电梯临时停在距离地表为19200km的高空，电梯里物品受到的万有引力只有地球表面的
D．若电梯临时停在距离地表为19200km的高空，电梯里物品处于完全失重的状态
三、实验题：共15分
11．（6分）某实验小组用图（a）所示装置研究平抛运动装置中，竖直硬板上依次固定着白纸和复写纸。MN 是一个水平放置、稍微向纸面内倾斜且可上下调节的挡板。小钢球从斜槽中某高度由静止释放，从斜槽末端Q飞出后落到挡板上会挤压复写纸，在白纸上留下印记；上下调节挡板，通过多次实验，白纸上会留下钢球经过的多个位置，最终用平滑曲线将各位置连接，即可得到钢球做平抛运动的轨迹。
（1）下列说法正确的是 （填选项序号字母）
A．安装斜槽时，应保证斜槽末端Q的切线水平
B．钢球与斜槽间的摩擦是造成实验误差的主要原因
C．移动挡板MN时，其高度必须等距变化
D．钢球每次都应从斜槽中同一高度由静止释放
（2）图（b）所示为实验中得到的一张平抛运动轨迹图，在轨迹取水平间距均为x的a、b、c三点，测得竖直间距分别为y1、y2，重力加速度为g。则钢球从a 运动到b 的时间为 ，钢球在斜槽末端Q的速度大小为 。 （用x、y1、y2、g表示）
12．（9分）物理创新实验研究小组用步进电机、圆盘、小物块、手机等制作了圆周运动综合探究平台，探究圆周运动中向心力、向心加速度等各个物理量之间的关系：
（1）手机内部自带加速度传感器，可测量向心加速度大小与方向，规定x、y、z三个方向的正方向如图所示．某同学站在转台上将手水平伸直，以不同朝向拿着手机，如图以自己身体为轴旋转，某段时间内测得y轴方向加速度时间图像如图，x、z轴方向加速度为零，则她可以是 （填选项前的字母）。
A．将手机竖起，手机屏幕正对自己旋转
B．手机平放在手掌上，屏幕朝上，让底边对着自己旋转
C．手机平放在手掌上，屏幕朝上，让侧边对着自己旋转
（2）该同学如图将手机沿径向平放固定在圆盘上，底边正对圆盘转轴，让步进电机带动圆盘旋转，手机的加速度、角速度等值可通过手机appphyphox读取，即可探究影响向心加速度的因素。手机与圆盘始终相对静止。加速度传感器位于手机中某一位置。
①实验中保持圆盘转速恒定，不断改变手机底边到转轴的距离r，并通过加速度传感器读取加速大小an。
若要探究向心加速度与转动半径的的关系可做以下哪种关系图像
A．an－r B．an－r2 C．an－ D．an－
该图像是否过坐标原点 (填“是”或“否”)，原因是
②为了测加速度传感器在手机中位置，可通过电机使手机以不同角速度绕轴做匀速圆周运动由的图像获得斜率为k（使用国际单位），再用刻度尺测量手机底边到转轴的长度d，如图，则d= m，手机内部加速度传感器到手机底边的长度为 （用k，d表示）。
（3）若实验中认为手机绕转轴做匀速圆周运动，测得手机的质量m，周期为T，手机视为质点，手机到转轴的距离为r，可求得向心力Fn= （用题目所给的物理量表述）。
四、解答题:共39分
13．（10分）2021年9月28日，第十八届中国吴桥国际杂技艺术节在石家庄开幕．传统杂技表演中有一个节目叫做“水流星”，看得观众眼花缭乱，节目表演时，一细绳与水桶相连，水桶中装有水，水桶与细绳一起在竖直平面内做圆周运动，如图所示，水的质量，水的重心到转轴的距离。（取）
（1）若在最高点水桶的速率，求水对桶底的压力。
（2）若水流星能在竖直平面内完整的做圆周运动，求桶在最低点的最小速率。
14．（12分）如图所示，一滑环套在水平光滑杆上，杆上P点处固定一挡板（挡板厚度不计）。长度为的轻绳一端连接滑环，另一端悬挂质量为的小球，小球和滑环可看作质点，水平面上有一倾角为的固定斜面AB。P点与A点在同一竖直线上。初始时刻，轻绳保持竖直，滑环和小球一起水平向右以的速度做匀速直线运动，一段时间后滑环与挡板P碰撞，滑环即刻停止，轻绳恰好断裂，小球刚好能垂直打到斜面AB上，不计空气阻力，g取。求：
（1）轻绳能承受的最大拉力；
（2）P点与A点之间的距离L。
15．（17分）如图1所示为遥控爬墙小车（四轮驱动），小车通过排出车身内部空气，和外界大气形成压差，使车吸附在墙壁等平面上。如图2所示，某次遥控小车从静止出发沿着同一竖直面上的A、B、C运动到天花板上的D点，运动到D点时速度为3m/s。然后保持速率不变从D点开始绕O点做匀速圆周运动。AB沿竖直方向，BC与竖直方向夹角θ为37°，CD沿水平方向，三段长度均为1m。小车质量为0.5kg，车身内外由大气压形成垂直墙面的压力差恒为25N。运动过程中小车受到墙壁的阻力f大小与车和墙壁间的弹力FN之间关系为f=0.6FN，方向总与速度方向相反。小车可视为质点，忽略空气阻力，不计转折处的能量损失，重力加速度为g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。
（1）求小车在AB段向上运动时，小车所受阻力做功Wf；
（2）遥控小车到水平天花板上做匀速圆周运动时，小车发动机提供某一方向的牵引力，大小恒为15N，求此时小车的转动半径；
（3）求小车从A经过B、C到D三段直线运动过程中，小车牵引力(发动机)所做的总功。
参考答案：
1．A
【解析】水筒随筒车做匀速圆周运动，匀速圆周运动的合外力指向圆心，故水筒上升到最高点时所受合力方向竖直向下。
故选A。
2．D
【解析】A．为实现成功对接，需点火加速做离心运动从较低轨道进入较高的轨道，故A错误；
B．由万有引力提供向心力
得
可知空间站的轨道半径大于地球的半径，所以天舟七号与空间站的组合体在轨道上运行速度小于7.9km/s，故B错误；
C．由万有引力提供向心力
得
可知空间站的轨道半径小于地球同步卫星的轨道半径，得空间站的周期小于地球同步卫星的周期，故C错误；
D．根据万有引力定律和牛顿第二定律有
解得
由于对接后形成的组合体仍沿“天和”核心舱原来的轨道运行，即不变，所以“天舟二号”与“天和”核心舱对接形成的组合体与“天和”核心舱单独运行时相比，组合体运行的周期和速率均不变，但由于组合体的质量比“天和”核心舱的质量大，所以“天舟二号”与“天和”核心舱对接形的组合体的动能大于“天和核心舱单独运行时的动能，故故D正确。
故选D。
3．B
【解析】雨天汽车通过出口速度最大为v1时，由圆周运动规律
晴天汽车通过出口速度最大为v2时，同理有
联立可得
带入题中数据可得
v2≈51km/h
故ACD错误，B正确。
故选B。
4．D
【解析】A．不管抛几块砖，都是在做斜抛运动，在运动的过程中只受重力作用，两块砖之间没有弹力作用。所以从抛出到将要被接住的过程中，两块砖做之间作用力为零，所以A错误；
B．砖在最高点速度方向变为水平，但是速度不是零，所以B错误；
C．若要让砖准确到达接砖工人图示中手的位置，抛砖时的速度方向为物体做斜抛运动的初速度，而瞄准接住的位置的方向是从抛出到最高点的位移方向，所以C错误；
D．若在原位置、以相同速度v0抛出三块砖，设初速度方向与水平方向成角，则砖块从抛出到最高点的竖直高度为
所以最高点的位置没有变，能在同一最高位置被工人接住，所以D正确。
故选D。
5．C
【解析】当牵引力等于阻力时，速度最大，即
则
故动车组运行的最大速度与普通列车的最大速度之比为
故选C。
6．A
【解析】A．当滑轮A向右移动，滑轮B向下移动，AB间的绳长可能会缩短，物体P可能下降到地面，处于物体P初始位置的右下侧地面上，故A正确；
B．当滑轮A、B均不动，电动机匀速收绳的过程中，P匀速上升，细绳对物体P拉力恒等于P的重力，根据P=Fv，拉力的功率不变，故B错误；
C．当只将滑轮B向上移动时，绳长不变，物体P被提升，重力做负功，故C错误；
D．将滑轮A的速度沿BA方向与垂直BA方向分解，电动机C放绳的速度为
当只将滑轮A向右匀速移动时，变小，电动机C放绳速度逐渐减小，则电动机C减速放绳，故D错误。
故选A。
7．D
【解析】AB．物体上滑时的加速度大小
a1 = = gsinθ + μgcosθ，方向沿斜面向下
下滑时的加速度大小
a2 = = gsinθ - μgcosθ，方向沿斜面向下
则知a1 > a2，方向相同，均为负方向。因v—t线的斜率等于加速度，AB错误；
C．动能是标量，不存在负值，C错误；
D．重力做功
W = - mgh = - mgxsinθ
D正确。
故选D。
8．BD
【解析】A．加速度是表示速度变化快慢的物理量，离开杆后，橙子的加速度相同，大橙速度变化与小橙的一样快，故A错误；
B．离开杆后，不计阻力，仅受重力作用，加速度为重力加速度，橙子在空中做匀变速运动，故B正确；
C．橙子下落时做的初速度斜向下的斜抛运动，故C错误；
D．橙子受到每根杆的弹力的方向都与杆垂直，弹力方向与橙子的位移方向总是垂直的，垂橙子受到杆的弹力始终做功为零，故D正确。
故选BD。
9．BC
【解析】由A到B，由动能定理
解得
在最高点恰好做平抛运动时重力提供向心力，则有
最小速度为
因此小球做平抛运动，由平抛运动的特点可得
故选BC。
10．AC
【解析】A．由于要与同步轨道的空间站进行连接，故太空电梯应该建立在同步卫星轨道所在的平面内，即赤道上，故A正确；
BD．太空电梯的设定实际为建于地球之上，由大型基座、牵引钢缆等组建连接于同步轨道的垂直电梯，实际是地表建筑物，跟随地球自转且具有相同的角速度，故其自转的角速度，线速度明显小于第一宇宙速度，故除静止轨道外的部分断裂皆因其受到的万有引力大于向心力，均会掉落，电影内也有这一情节，故BD错误；
C．距离地表19200km的高空处，距离地心距离约为，约为地球半径的4倍，根据万有引力定律
其重力加速度约为地球表面的，故C正确。
故选AC。
11． AD
【解析】（1）A．安装斜槽时，应保证斜槽末端Q的切线水平，以保证小球做平抛运动，故A正确；
B．钢球与斜槽间的摩擦对实验无影响，故B错误；
C．移动挡板MN时，其高度不一定要必须等距变化，故C错误；
D．钢球每次都应从斜槽中同一高度由静止释放，以保证小球到达斜槽底端时的速度相同，故D正确。
故选AC。
（2）a到b和b到c的水平位移相等，则运动时间相等，设相等时间为T，在竖直方向上，根据
解得钢球从a 运动到b 的时间为
钢球在斜槽末端Q的速度大小为
12． B A 否 加速传感器到底边距离未知，r不是传感器的圆周轨道的半径，半径大于d 0.1015/0.1016/0.1017/0.1018
【解析】（1）根据图像，旋转时有沿y轴负方向的加速度，向心加速度指向圆心，可能是手机平放在手掌上，屏幕朝上，让底边对着自己旋转。
故选B。
（2）①实验中保持圆盘转速恒定，故ω恒定，根据公式
可以做出an－r图像，故选A。
加速传感器到底边距离未知，r不是传感器的圆周轨道的半径，半径大于手机底边到转轴的距离r，即
（l是手机内部加速度传感器到手机底边的长度，ω是定值）
故an－r图像不过原点。
②根据刻度尺的度数规则及图像可知
根据公式
即旋转半径为k，手机内部加速度传感器到手机底边的长度为
13．（1），方向竖直向上；（2）5m/s
【解析】（1）若水流星能在竖直平面内完整的做圆周运动，以水桶中的水为研究对象，在最高点恰好不流出来，说明水的重力恰好提供其做圆周运动所需的向心力，此时桶的速率最小，有
则桶的最小速率为
因，故此时桶底对水有向下的压力，设为，由牛顿第二定律有
代入数据可得
由牛顿第三定律知，水对桶底的压力大小为
，方向竖直向上
（2）由（1）可知，在最高点桶的最小速率为
设最低点的最小速率为v，根据动能定理
14．（1）28N；（2）2m
【解析】（1）当滑环停止瞬间，对小球由牛顿第二定律得
得
（2）绳断后，小球做平抛运动，如图
得
平抛运动下降高度
平抛的水平位移
由几何关系
所以
15．（1）；（2）；（3）
【解析】（1）对小车在AB、BC、CD各段运动过程进行受力分析
由运动过程中小车受到墙壁的阻力f大小与车和墙壁间的弹力FN之间关系为f=0.6FN
则小车在AB段向上运动时，小车所受阻力大小
解得
（2）遥控小车到水平天花板上运动时
小车与天花板的阻力
小车所受阻力与牵引力的合力提供圆周运动的向心力
解得
（3）小车沿BC运动过程中
小车与BC墙面的阻力
联立可得
小车从A点开始运动第一次到达D点的过程中，根据动能定理
解得