河北省邢台市第一中学2023-2024学年高一下学期5月期中物理试题 A（含答案）

绝密★启用前
2023-2024学年度高一年级第二学期期中测试
物理A
本试卷共8页，满分100分，考试用时75分钟。
注意事项；
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用2B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，将本试卷和答题卡一并交回。
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。
如图所示，在“嫦娥一号”奔月飞行的过程中，在月球上空有一次变轨。是由椭圆轨道a变为近月圆形轨道b。在椭圆轨道a和圆轨道b的切点处，下列说法正确的是
A.卫星运行的速度相同 B.卫星受月球的引力相同
C.卫星的加速度不相同 D.卫星的机械能相同
2.在如图所示的装置中，甲、乙属于同轴传动，乙、丙属于皮带传动(皮带与轮不发生相对滑动)，A、B、C分别是三个轮边缘上的点。设甲、乙、丙三轮的半径分别是R甲、R乙和R丙，且R甲=2R乙=R丙，三点的线速度分别为v、2s、vc，三点的周期分别为T，、T日、Te，向心加速度分别为a4、as、ac，则下列说法正确的是
A.=1：2 B.=2：1 C.=1：4 D.=1：2
3.滑雪运动深受人民群众的喜爱，某滑雪运动员(可视为质点)由坡道进入竖直面内的圆弧形滑道AB滑行，从滑道的A点滑行到最低点B的过程中，由于摩擦力的存在，运动员的速率不变，则运动员沿AB下滑过程中说法正确的是
A.所受合外力始终为零 B.重力的瞬时功率始终不变
C.合外力做功一定为零 D机械能始终保持不变
4.最新出炉的黑洞照片上了热搜，科学家们对宇宙的探索脚步从未停止。科学家们发现在宇宙中质量小一些的恒星主要演化成白矮星，质量比较大的恒星则有可能形成中子星。最近科学家们在银河系中观测―颗白矮星和一颗中子星，白矮星和中子星形成双星系统。现假设中子星所释放的物质被白矮星全部吸收，并且两星间的距离在一段时间内不变，两星球的总质量不变，则下列说法正确的是
A.白矮星的线速度减小 B.两星间的万有引力变小
C.中子星的轨道半径减小 D.中子星的运动周期变小
5.极地卫星的运行轨道平面通过地球的南北两极(轨道可视为圆轨道)。若某极地卫星从南极的正上方开始第二次运行至北极正上方，所用时间为t，已知地球半径为R(地球可看做球体)，地球表面的重力加速度为g，引力常量为G，由以上条件可求得
A.卫星运行的线速度为 B.卫星运行的角速度为
C.地球的质量为 D.卫星距地面的高度
6.如图所示，长为L的小车置于光滑的水平面上，小车前端放一小物块。用大小为F的水平力将小车向右拉动一段距离s，物块刚好滑到小车的左端。物块与小车间的摩擦力为，在此过程中
A.小物块的机械能增加量为 B.小物块与小车系统的机械能增加量为
C.小车的机械能增加量为 D.木块与小车组成的系统产生的内能为
7.如图所示，倾角为30°的光滑斜面底端固定一轻弹簧，O点为弹簧原长位置。质量为0.5kg的小滑块从斜面上A点由静止释放，物块下滑并压缩弹簧到最短的过程中，最大动能为8J。若将物块由A点上方0.4m处的B点由静止释放，则下列说法正确的是(弹簧被压缩过程中始终在弹性限度内，g取10m/s2)
A.物块从О点开始做减速运动
B.从B点释放滑块动能最大的位置比从A点释放要低
C.从B点释放弹簧最大弹性势能比从A点释放增加了1J
D.从B点释放滑块的最大动能为9J
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每个小题给出的四个选项中，有多个选项正确。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，错选或不选的得0分。
8.如图所示，直径为d的圆盘水平放置，可绕竖直轴OO'转动，圆盘离水平地面的高度为2d。在圆盘边缘的Р点处放有一质量为m的小滑块可视为质点，小滑块与圆盘间的动摩擦因数为，现让圆盘缓慢加速转动，当角速度增加到某值时，小滑块会飞离圆盘，设小滑块所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。已知重力加速度为g，空气阻力不计，则下列说法正确的是
A.小滑块刚飞离圆盘时，圆盘转动的角速度大小
B.小滑块刚飞离圆盘时的速度为
C.小滑块飞离圆盘后在交中飞行的时间
D.小滑块落到地面时与竖直转轴OO'间的水平距离为
9.2020年1月7日，在西昌卫星发射中心用长征三号运载火箭将通讯技术试验卫星五号送入预定轨道，标志着我国航天卫星通信技术更加完善。在卫星之间传递信息时，有时会发生信号遮挡现象。如图所示，绕地球运行的通信卫星a和另一卫星b运行轨道在同一个平面内，绕行方向相同，但轨道半径不同，a是地球同步卫星，能够直线覆盖地球的张角是，b是离地球较近的另一颗卫星，对地球的直线覆盖张角是，且。地球自转周期为。卫星a可以持续向卫星b发出信号(沿直线传播)，但由于a、b运行周期不同，每过一段时间，就会出现a发出的信号因地球遮挡，使卫星b接收不到信号而联系中断，则
A.a、b两卫星的轨道半径关系 B.b卫星的周期
C.b卫星的角速度 D.每次b卫星信号中断的时间是
10.如图所示，一足够长的水平传送带，以恒定的速度沿顺时针方向转动，传送带右端有一个与传送带等高的光滑水平面，一物体以速率沿直线向左滑上传送带后，经过一段时间又返回光滑水平面，速率变为，则在整个运动过程中，下列说法正确的是
A.若时，则
B.若时，摩擦力对物体做功为零
C.若时，则传送带与物体摩擦生热为
D.其中在物体向左运动过程中，传送带与物体摩擦生热为
三、实验题：本题共2小题，每空2分，共16分。
11.(本题8分)探究向心力大小F与小球质量m、角速度和半径r之间关系的实验装置如图所示，转动手柄可使变速塔轮、长槽和短槽随之匀速转动。皮带分别套在塔轮的圆盘上，可使两个槽内的小球分别以不同角速度做匀速圆周运动。小球做圆周运动的向心力由横臂的挡板提供，同时，小球对挡板的弹力使弹簧测力筒下降，从而露出测力筒内的标尺，标尺上露出的红白相间的等分格数之比即为两个小球所需向心力的比值。已知小球在挡板A、B、C处做圆周运动的轨迹半径之比为1：2：1。
(1)当传动皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上，塔轮边缘处的_________(填“线速度”或“角速度”)大小相等。
(2)探究向心力的大小与质量的关系时，应选择两个质量__________(填“相同”或“不同”)的小球，分别放在挡板C与_________(填“挡板A”或“挡板B”)处，同时选择半径___________(填“相同”或“不同”)的两个塔轮。
12.(本题8分)用图甲所示的实验装置做“验证机械能守恒定律”实验时，将打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始下落。
(1)关于本实验，下列说法正确的是___________(填字母代号)。
A、应选择质量小、体积大的重物进行实验
B.释放纸带之前，纸带必须处于竖直状态
C.先释放纸带，后接通电源
(2)实验中得到如图乙所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C、测得它们到起始点O(0点与下一点的间距接近2mm)的距离分别为hA、hB、hC。已知当地重力加速度为g，打点计时器的打点周期为T，设重物质量为m。从打О点到B点的过程中，重物的重力势能变化量=__________，动能变化量=_________(用已知字母表示)。
(3)某同学用如图丙所示装置验证机械能守恒定律，将力传感器固定在天花板上，细线一端系着小球，另一端连在力传感器上。将小球拉至水平位置从静止释放，到达最低点时力传感器显示的示数为F0。已知小球质量为m，当地重力加速度为g。在误差允许范围内，当满足关系式_____________时，可验证机械能守恒。
四、计算题：本题共3小题，其中13题10分，14题12分，15题16分，共38分。解题过程中要求写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。
13.(本题10分)如图甲所示，一台起重机将质量m=200kg的重物由静止开始竖直向上匀加速提升，4s末达到额定功率，之后保持该功率继续提升重物，5s末重物达到最大速度。整个过程中重物的v-t图像如图乙所示。取g=10m/s2，不计额外功率。试计算：
(1)起重机的额定功率P；
(2)前5s起重机的平均功率P。
14.(本题12分)如图所示，金属环A、B的质量分别为m1=0.6kg，m2=1kg，用不可伸长的细线连接，分别套在水平粗糙细杆OM和竖直光滑细杆ON上，B环到竖直杆О点的距离为L=1m，细线与水平杆OM间夹角θ=37°。当整个装置以竖直杆ON为轴以不同大小的角速度匀速转动时，两金属环一直相对杆不动。已知环与杆间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。
(1)为使得金属环B与水平粗糙杆OM间没有摩擦力，角速度应为多大
(2)若金属环B与水平粗糙杆OM间动摩擦因数=0.25，要使金属环B相对细杆静止不动，求角速度的范围。
15.(本题16分)如图所示，某游戏装置由弧形轨道AB、竖直圆轨道BMCND、水平直轨道DE平滑连接而成，固定在水平地面上(弧形轨道末端各轨道间略错开，不影响小球前行)。质量m=0.1kg的小球从弧形轨道离地高h处由静止释放，已知圆轨道半径R=0.1m，取g=10m/s2，弧形轨道和圆轨道均可视为光滑，忽略空气阻力。
(1)若h=0.5m，求小球到达C点时对轨道的压力；
(2)若小球从弧形轨道离地高h处由静止释放，要求小球不脱离轨道，求h需要满足的条件；
(3)若竖直圆轨道上部正中央有一段缺口MN，该缺口所对的圆心角为2α，α可调，现将小球从距地面m处无初速度释放，试论证小球能否从M点飞出后再从N点切入圆弧轨道。
2023-2024学年度高一年级第二学期期中测试
物理A答案与解析
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
B D C A B C D AD BD BD
11.(8分，每空2分)(1)线速度；(2)不同；挡板A；相同
12.(8分.每空2分)(1)B；(2)；；(3)
13.(10分)(1)P=4200W；(2)P=2520W
解：根据图乙可知，0~4s内重物匀加速上升，加速度大小为
m/s2=0.5m/s2，(1分)
设牵引力大小为F，则有，(1分)
解得F=2100N，(1分)
则起重机的额定功率，(1分)
P=4200W；(1分)
(2)前4s内重物的位移为，(1分)
=4m，(1分)
前5s内，根据功能关系可得，(2分)
联立解得=2520W。(1分)
14.(12分)(1)rad/s；(2)2rad/s≤≤rad/s
解：若角速度=0，两金属环在图示位置静止不动，则A、B两环受力平衡，设细线张力为T，对于A环有，(1分)
解得=10N，(1分)
当金属环B与水平粗糙杆OM间没有摩擦力时，细线对金属环B的拉力沿MO方向的分力恰好提供了金属环B所需的向心力，即
，(1分)
解得rad/s；(1分)
(2)由题意可得，金属环B与水平粗糙杆间的最大静摩擦力为
=4N，(1分)
细线对金属环B的拉力沿MO方向的分力为，(1分)
所以角速度=0时金属环B相对于细杆不能保持静止，
设角速度最小为时金属环B恰能相对于细杆保持静止，则有
，(1分)
解得=2rad/s，(1分)
设角速度最大为时金属环B恰能相对于细杆保持静止，则有T
，L(1分)
解得rad/s，(1分)
所以角速度的范围为2rad/s≤≤rad/s。(2分)
15.(16分)(1)5N，方向竖直向上；(2)h≥0.25m或h≤0.1m；(3)见解答过程
解：(1)小球从A到C根据动能定理有，(1分)
设小球在C点受到圆轨道的压力为，由牛顿第二定律得：
，(1分)
解得：=5N，(1分)
由牛顿第三定律得：小球对轨道的压力为5N，方向竖直向上。(1分)
(2)①刚好做完整圆周运动，则在C点由牛顿第二定律得：，
解得，(1分)
小球从A到C根据动能定理有，(1分)
解得；=0.25m，(1分)
②小球刚好到圆心等高处，小球从A到圆心等高处根据动能定理有mg(h-R)=0(1分)
解得：=0.1m，(1分)
综上所述，要使得小球不脱离轨道需要满足h≥0.25m或h≤0.1m。(1分)
(3)假设从距地面高度为h处释放小球，小球可以从M点飞出后再次从N点切入圆弧轨道。小球到M点速度为，从M点做抛射角(M点的速度方向与水平方向的夹角)为α的斜抛运动，根据运动学公式有
，(1分)
，(1分)
小球从A到M，由动能定理得：，(1分)
由以上公式得：，(1分)
因，当，即α=45°时
m，(1分)
由于，故小球可以从M火飞出后再次从N点切入圆弧轨道。(1分)(其他方法合理也得分)