青海省西宁市大通县朔山中学2023-2024学年高一下学期第二次阶段检测物理试卷（含答案）

大通县朔山中学2023-2024学年高一下学期第二次阶段检测
物理
考生注意：
1.本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分，考试时间75分钟。
2.答题前，考生务必用直径0.5毫米黑色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚。
3.考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。
4.本卷命题范围：必修第二册第五章至第八章第2节。
一、选择题（本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题中只有一项符合题目要求，每小题4分，第8~10题有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）
1.下列有关万有引力的说法中，正确的是
A．物体落到地面上，说明地球对物体有引力，物体对地球没有引力
B．中的G是比例常数，牛顿亲自测出了这个常数
C．地球围绕太阳做圆周运动是因为地球受到太阳的引力和向心力的作用
D．地面上自由下落的苹果和天空中运行的月亮，受到的都是地球的引力
2.关于图中物体的运动情况和受力情况，下列说法正确的是
A．图甲，摩托车在水平路面拐弯时，车手受到重力、支持力、向心力的作用
B．图乙，货物相对水平传送带始终静止，传送带速度越大，货物拐弯时所受的静摩擦力越大
C．图丙，空间站离地高度为400~450km，宇航员在空间站中受地球的引力比在地面上时大
D．图丁，过山车上的乘客在竖直圆轨道的最高点和最低点的向心加速度一定等大、反向、共线
3.对做功的理解，下列说法正确的是
A．功有大小有正负，则功是矢量
B．力对物体所做的功等于力和路程的乘积
C．物体的位移为零，该过程中外力对物体做功一定为零
D．恒力与位移的夹角为锐角，则该恒力做正功
4.机动车检测站进行车辆尾气检测原理如下：车的主动轮压在两个相同粗细的有固定转动轴的滚动圆筒上，可在原地沿前进方向加速，然后把检测传感器放入尾气出口，操作员把车加速到一定程度，持续一定时间，在与传感器相连的电脑上显示出一系列相关参数。现有如下检测过程简图：车轴A 的半径为ra，车轮B 的半径为rb，滚动圆筒C的半径为rc，车轮与滚动圆筒间不打滑，当车轮以恒定转速n（每秒钟n转）运行时，下列说法正确的是
A． C 的边缘线速度为2πnrc
B．A、B的角速度大小相等
C．A、B、C边缘上的点的线速度相等
D． B、C的角速度之比为
5.火星一直被科学家视为人类的第二家园，人类很可能在二十一世纪内成功移民火星。如图所示，火星的半径为R，甲、乙两种探测器分别绕火星做匀速圆周运动与椭圆轨道运动，两种轨道相切于椭圆轨道的近火点 A，圆轨道距火星表面的高度为，椭圆轨道的远火点 B与近火点A 之间的距离为8R，若甲的运动周期为 T，则下列说法正确的是
A．乙的运动周期为
B．乙的运动周期为
C．甲、乙两探测器在相同时间内与火星中心连线扫过的面积相等
D．乙从 A 飞向 B 的过程中加速度逐渐增大
6.颠球是足球运动基本技术之一、用脚背正面击球最为常见，是最简单、最重要的颠球练习。某次颠球中，质量为m的足球以某初速度竖直向上颠出，上升的位移为x后开始向下运动，又经过一段时间足球回到颠出点，运动过程中足球受到的空气阻力大小恒为 Ff，重力加速度大小为g，则对于这一完整过程，下列说法正确的是
A．足球受到的重力在上升阶段做正功，在下降阶段做负功
B．足球受到的空气阻力在上升阶段做正功，在下降阶段做负功
C．足球在这一完整过程受到的重力做的功为-2mgx
D．足球在这一完整过程受到的空气阻力做的功为-2xFf
7.周末放假，质量为40kg的某同学背着2kg的书包，在40s内由地面走到10m高的四楼才到家，重力加速度大小g 取10 m/s2，则该同学在登楼的整个过程中
A．楼梯对该同学的支持力做正功
B．该同学对书包做功为 4 000 J
C．该同学增加的重力势能为 6 000 J
D．该同学克服自身重力做功的平均功率为 100 W
8.2023年8月 13日1时26分，中国成功发射陆地探测四号01卫星，如图中C所示。该卫星是地球同步轨道卫星。A 为赤道上的等待发射的陆地探测四号02卫星，B为5G标准近地轨道卫星，距离地面高度几百千米，A、B、C卫星如图所示。已知地表的重力加速度大小为g，则关于陆地探测四号01卫星、陆地探测四号02卫星、标准近地轨道卫星间的比较，下列说法正确的是
A．A卫星的线速度大小小于C
B．A卫星运动的向心加速度大小小于C 卫星
C．B、C两卫星在相等时间内与地心的连线扫过的面积相等
D．A、B两卫星均在地表附近，因此二者的向心加速度大小均为g
9.已知某彗星绕太阳做椭圆轨道运动，远日点和近日点到太阳的距离分别r1和r2。另外，已知地球绕太阳做圆周运动轨道半径为R。如果还知道引力常量G和地球公转周期T，结合已知数据，则可以推算下列哪些物理量
A．彗星质量 B．太阳质量
C．地球质量 D．彗星绕太阳运动的周期
10.如图甲所示，竖直平面内固定有一光滑的圆环，圆心为O，半径为R。小球穿过圆环，绕圆心O做圆周运动。某同学使用传感器记录下小球运动到最高点时圆环与小球间弹力F，以及在最高点的速度 v，图乙为F-v2图像，重力加速度g 取10m/s2，则
A．小球的质量为1.5kg
B．固定圆环的半径R为0.3m
C．当v2=1m2/s2时，小球受到圆环弹力大小为5 N，方向竖直向上
D．当v2=8m2/s2时，小球受到圆环弹力大小为17.5 N，方向竖直向下
二、实验题（本题共 2 小题，共 14分）
11.（6分）如图所示的装置为向心力演示器，可以探究向心力大小与哪些因素有关。匀速转动手柄1，可以使变速塔轮 2和3 以及长槽4和短槽5随之匀速转动，槽内的小球也随着做匀速圆周运动。使小球做匀速圆周运动的向心力由横臂6的挡板对小球的支持力提供。球对挡板的反作用力，通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒7下降，从而露出标尺 8.根据标尺 8上露出的红白相间等分标记，可以粗略计算出两个球所受向心力的比值。
（1）在研究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时，我们主要用到了物理学中 。（填正确答案标号）
A．理想实验法 B．等效替代法 C．控制变量法
（2）通过本实验可以得到的结论有 。（填正确答案标号）
A．在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度成反比
B．在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比
C．在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度成正比
D．在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成反比
（3）在一次实验中，一同学把两个质量相等的小球分别放在两个卡槽内，将皮带连接在左、右塔轮半径之比为2：1的塔轮上，实验中匀速转动手柄1时，得到左、右标尺露出的等分格数之比约为1：2，则左、右两小球做圆周运动的半径之比为 。
12.（8分）高中课外兴趣小组在做“研究平抛物体的运动”实验中，准备了以下实验器材：图钉、铅笔、弧形斜槽、小球、薄木板、铁架台、重垂线。
（1）实验过程还需要下列器材中的 。（填正确答案标号）
A．刻度尺 B．天平 C．白纸 D．秒表
（2）图甲是“研究平抛物体的运动”的实验装置简图，关于实验中的操作及要求，下列说法正确的是 。（填正确答案标号）
A．斜槽轨道末端可以不水平
B．斜槽轨道不必光滑
C．本实验不需要平衡摩擦力
D．小球每次不用从斜槽上同一高度释放
（3）小球离开斜槽末端后，在水平方向上做的是 。（填正确答案标号）
A．匀速直线运动 B．匀变速直线运动
C．变加速直线运动 D．曲线运动
（4）如图乙所示，为一次实验记录中的一部分，图中背景方格的边长表示实际长度8 mm。从图像上分析，记录间隔T= s；小球做平抛运动的水平初速度大小是 m/s，小球从抛出运动到B点时，已经在空中飞行了 s。（此问g取10m/s2）
三、计算题（本题共3小题，共计40分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
13.（12分）图甲为“海洋和谐号”游轮，它是目前世界上最大的游轮，假设其总质量M=2.5×108kg，发动机额定输出功率P=6×107W。某次航行过程中，“海洋和谐号”游轮从静止开始在海面上做直线运动，其加速度—时间图像如图乙所示，在T=20s时，发动机输出功率达到额定输出功率，此后保持不变。假设航行过程中所受阻力恒定不变，求：
（1）游轮航行过程中所受的阻力大小；
（2）游轮行驶的最大速度。
14.（14分）我国拥有全球领先的无人机技术，无人机具有广泛的应用前景。当洪涝灾害发生时，可以利用无人机运送救灾物资。一架无人机以v1=5m/s的速度水平匀速飞行，正准备向受灾人员空投急救用品，急救用品的底面离水面高度h=20m。不计空气阻力，重力加速度大小g取10m/s2。
（1）为了使投下的急救用品落在指定地点，无人机应该在离指定地点水平距离多远的地方进行投放？
（2）投放的急救用品落到水面时的速度大小为多少？
15.（14分）宇宙中存在一些离其他恒星较远的三星系统和四星系统，通常可忽略其他星体对它们的引力作用，现观测到某三星系统是三颗星体位于同一直线上，两颗相距为2d，质量均为m的星体围绕质量为2m的中央母星做圆周运动，如图甲所示；某四星系统中三颗质量均为m的星体位于等边三角形的三个顶点上，质量为2m的母星在三角形的中心，三角形边长为d，三颗星体沿外接于等边三角形的圆形轨道运行，如图乙所示，已知引力常量为G，求：
（1）三星系统和四星系统中，外侧星体所受其母星的万有引力的大小；
（2）三星系统和四星系统中，外侧星体的向心加速度大小。
大通县朔山中学2023-2024学年高一下学期第二次阶段检测
物理参考答案、提示及评分细则
1.D 根据牛顿第三定律，地球对物体有引力，物体对地球也有引力，且等大反向，A 错误；万有引力常量是卡文迪什的扭秤实验测出的，B错误；地球围绕太阳做圆周运动是因为受到太阳的引力，向心力是一个效果力，不是真实存在的力，C错误；下落的苹果和天空中的月亮受到的力都是同一种力，D正确。
2.B 向心力是效果力，不是真实存在的力，选项 A 错误；货物相对传送带始终静止，货物拐弯时所受的静摩擦力提供向心力，传送带速度越大，货物所需向心力也越大，静摩擦力就越大，选项B正确；空间站离地高度为400~450km，宇航员受地球的引力比在地面上时小，选项C错误；过山车上的乘客在竖直圆轨道的最高点和最低点的向心加速度大小不一定相等，选项D错误。
3.D 功是标量，只有大小没有方向，但有正功、负功之分，选项 A错误；由功的定义式：W=Fxcosθ可知，一个力对物体做的功等于这个力的大小、物体位移大小及力和位移夹角的余弦三者的乘积，选项B错误；物体在粗糙的水平面上绕行一周的过程中，物体的位移为零，摩擦力对物体做的功不等于零，选项C错误；恒力与位移的夹角为锐角，则该力做正功，选项D正确。
4.B 根据题意可知，车轮B的边缘线速度为，由于 B和C 为摩擦传动，则B 和C 边缘的线速度相等，则C的边缘线速度为2πnrb，选项A错误；由图可知，A、B为同轴转动，A、B的角速度大小相等，又 B、C线速度相同，B、C角速度比为半径的反比，则，选项C、D错误，B正确。
5.A 根据题意可得，甲的公转轨道半径为，乙 的椭圆运动的半长轴为，设乙的运动周期为 T乙，由开普勒第三定律，综合解得，A 项正确；开普勒第二定律中相同时间内扫过的面积相等是对于同一天体，C错误；由近火点向远火点运动，所受引力变小，加速度变小，D错误。
6.D 由功的定义可知，足球受到的重力在上升阶段做负功，在下降阶段做正功，选项A 错误；由于阻力方向总是与速度方向相反，则阻力在上升阶段和下降阶段都做负功，选项B错误；重力做的功为mgx=0，选项C错误；空气阻力做的功为，选项D正确。
7.D 该同学在登楼整个过程中，支持力的作用点没有发生位移，楼梯对该同学的支持力不做功，选项A 错误；书包重力势能增加 2×10×10J=200J，则该同学对书包做功为 200 J，选项B错误；该同学重力势能增加 40×10×10J=4000J，选项C错误；该同学克服自身重力做功等于重力势能增加量为4 000 J，则该同学克服自身重力做功的平均功率为，选项D正确。
8.AB A、C两卫星具有相同的角速度，由v=ωr可知A 卫星的线速度大小小于C，选项A正确；A卫星为赤道上的物体，C为同步卫星，二者具有相同的角速度，由a=ω2r可知，A 卫星运动的向心加速度小于C 卫星，选项B正确；开普勒第二定律在相等时间扫过的面积相等的前提是必须在同一轨道，显然题中说的是 B、C两卫星，选项C错误；物体在两极，，物体在赤道，，联立解得A物体的向心加速度aA=g0-g，比 g0小得多，而 B 卫星为近地飞行，向心加速度大小为 g0，选项D错误。
9.BD 设彗星绕太阳运动的周期为 T ，根据开普勒第三定律有；设太阳质量为 M，地球质量为m0，已知地球公转周期为 T和引力常数G，太阳的引力提供向心力，有。由此可推导选项B、D正确，不能推导选项 A、C 错误。
10.BC 以向下为正方向，小球在最高点根据牛顿第二定律有，整理得，图像纵坐标的截距为|-mg|=7.5 N，可得小球的质量为m=0.75 kg，图像的斜率为，解得轻质杆长为R=0.3m，选项 A 错误，B正确；当v2=1m2/s2时，小球受到的弹力0.75×10 N=-5 N，故小球受到的弹力方向竖直向上，且大小等于5N，选项C正确；当v2=8m2/s2时，小球受到的弹力故小球受到的弹力方向竖直向下，且大小等于12.5 N，选项 D错误。
11.（1）C（2分） （2）B（2分） （3）2：1（2分）
解析：（1）研究向心力与各物理量的关系，主要用到控制变量法，选项C正确。
（2）根据向心力的公式F=mω2R可知，在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度的平方成正比，选项A、C错误；根据向心力的公式F=mω2R，在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比，选项 B正确；根据向心力的公式F=mω2R，在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成正比，选项D错误。
（3）左右两塔轮属于皮带传动，其线速度大小相同，而半径之比为2：1，根据线速度与角速度之间的关系v=ωR，可得两个塔轮转动的角速度之比为，而根据题意可知，则可得。
12.（1）AC（1分） （2）BC（1分） （3）A（1分） （4）0.04（1分） 0.6（2分） 0.08（2分）
解析：（1）除所给器材外，还需要刻度尺测量长度，需要白纸作图。由于实验不需要测量小球的质量以及运动的时间，故不需要天平、秒表，选项 A、C正确。
（2）为了保证小球离开斜槽轨道后做平抛运动，需调节使斜槽轨道的末端水平，选项 A错误；为了保证小球每次平抛的初速度大小相等，应使小球每次均从斜槽的同一位置由静止开始下滑，斜槽不需要光滑，选项B正确，D错误；本实验中不需要平衡摩擦力，选项 C正确。
（3）小球在水平方向上不受力，所以水平方向的运动是匀速直线运动。选项 A 正确。
（4）竖直方向上有 5L-3L=gT2，解得；小球做平抛运动的水平初速度大小是 0.6m /s；小球到 B点时，竖直方向是速度为，飞镖到 B 点时，已经在空中飞行了的时间为。
13.解：（1）由图像可知，在0~20s内，游轮的加速度 a=0.1m/s2 （1分）
在 T=20s时，游轮的速度 v=at=2m/s （1分）
且由牛顿第二定律有 F-f=Ma （2分）
又 P=Fv （1分）
解得f=5×106N（1分）
（2）当游轮达到最大速度时F1=f（2分）
又（2分）
解得vm=12m/s（2分）
14.解：（1）设无人机投放点到指定地点的距离为x，由平抛运动规律有（2分）
且x=v1t（2分）
解得x=10m （3分）
（2）急救用品落到水面上时，竖直方向上vy=gt（2分）
速度大小（2分）
解得（3分）
15.解：（1）三星系统中外侧两星所受母星引力大小相同（2分）
同理四星系统中（2分）
（2）三星系统中外侧星所受引力大小为（2分）
F引=ma向 （1分）
（2分）
同理四星系统中（2分）
（1分）
（2分）