广东省深圳市光明区光明中学2023-2024学年高一下学期期中考试物理试题（含答案)

深圳市光明区光明中学2023~2024学年高一第二学期期中考试
物 理
考生注意：
1．本试卷满分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：新人教必修第二册第五章至第八章第3节。
一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1~8题只有一项符合题目要求，第9~12题有多项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）
1．关于重力势能，下列说法正确的是（ ）
A．重力势能是标量，负值没有意义
B．重力势能和，则与方向相反
C．同一物体的重力势能和，则
D．在同一高度的质量不同的两个物体，它们的重力势能一定不同
2．如图所示，一质点在恒力作用下做曲线运动，从M点运动到N点的过程中，质点的速度方向恰好改变了90°，则下列说法正确的是（ ）
A．质点从M点到N点做匀变速曲线运动 B．质点在M点受到的合力方向水平向右
C．质点在N点受到的合力方向竖直向下 D．质点从M点到N点的速率不断增大
3．如图所示，图甲为吊威亚表演者的照片，图乙为其简化示意图。工作人员A以速度v沿直线水平向左拉轻绳，当绳与水平方向的夹角为时，表演者B的速度大小为（ ）
A． B． C． D．
4．如图所示为脚踏自行车的传动装置简化图，各轮的转轴均固定且相互平行，甲、乙两轮同轴且无相对转动。已知甲、乙、丙三轮的半径之比为，传动链条在各轮转动中不打滑。当丙转一圈时，乙转过的圈数为（ ）
A． B．1 C．2 D．3
5．运动员将排球从M点以初速度水平击出，排球飞到P点后被对方运动员击出，排球又斜向左上飞出后落到M点的正下方N点。若N点与P点等高，排球从P到N运动轨迹的最高点Q与M等高，不计空气阻力，则排球经过Q点时的速度大小为（ ）
A． B． C． D．
6．如图所示，长度为的轻质细杆OA，A端有一质量为的小球，小球以O点为圆心在竖直平面内做圆周运动。已知小球过最高点时的速率为1m/s，重力加速度g取，则此时小球受到杆（ ）
A．8N向下的拉力 B．8N向上的支持力 C．12N向下的拉力 D．12N向上的支持力
7．我国已经成功发射北斗COMPASS-G1地球同步卫星，据了解这已是北斗卫星导航系统发射的第三颗地球同步卫星。则对于这三颗已发射的同步卫星，下列说法正确的是（ ）
A．它们的运行周期可能不同 B．它们离地心的距离可能不同
C．它们的运行速度大小相等，且都大于7.9km/s D．它们的角速度与静止在赤道上物体的角速度相同
8．把动力装置分散安装在每节车厢上，使其既具有牵引动力，又可以载客，这样的客车车厢叫作动车。而动车组是几节自带动力的车厢（动车）加几节不带动力的车厢（也叫拖车）编成一组，如图所示。假设动车组运行过程中受到的阻力与其所受重力成正比，每节动车与拖车的质量都相等，每节动车的额定功率都相等，若2节动车加6节拖车编成的动车组的最大速度为120km/h，则9节动车加3节拖车编成的动车组的最大速度为（ ）
A．120km/h B．240km/h C．360km/h D．480km/h
9．关于开普勒第三定律的公式，下列说法正确的是（ ）
A．该公式中的T是行星公转周期
B．该公式对其他星系不适用
C．研究太阳系时，式中的k值与太阳的质量有关
D．研究太阳系时，式中的k值与太阳及其行星的质量有关
10．“套圈圈”是许多人都喜爱的一种游戏。如图所示，小孩和大人直立在界外同一位置，在同一竖直线上不同高度先后水平抛出小圆环，并恰好套中前方同一物体。假设小圆环的运动可视为平抛运动，则（ ）
A．两人抛出的圆环速度大小相等 B．大人抛出的圆环速度大小较小
C．大人抛出的圆环运动时间较短 D．小孩抛出的圆环运动时间较短
11．科学家威廉·赫歇尔首次提出了“双星”这个名词。现有由两颗中子星A、B组成的双星系统（不考虑其他星球的影响），可抽象为如图所示绕O点做匀速圆周运动的模型。已知A的轨道半径小于B的轨道半径，若A、B的总质量为M，A、B间的距离为L，A、B运动周期为T，则下列说法正确的是（ ）
A．A的线速度一定大于B的线速度 B．A的质量一定大于B的质量
C．若L一定，则M越大，T越小 D．若M一定，则L越大，T越小
12．如图甲所示，质量的物体以8J的初动能在粗糙的水平地面上滑行（不受其他外力），其动能随位移x变化的关系图像如图乙所示，则下列说法正确的是（ ）
A．物体运动的初速度大小为4m/s B．物体运动的加速度大小为
C．物体所受的摩擦力大小为1N D．物体所受的摩擦力大小为2N
二、实验题（本题共2小题，共16分）
13．（6分）未来在一个未知星球上用如图甲所示装置“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照相机连续拍摄，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。已知照相机连续拍照的时间间隔是0.10s，照片大小如图乙中坐标所示，又知该照片的长度与实际背景屏的长度之比为。
（1）由以上信息，可知a点______（填“是”或“不是”）小球的抛出点。
（2）由以上信息，可以推算出该星球表面的重力加速度大小为______。（保留两位有效数字）
（3）由以上信息，可以算出小球平抛的初速度大小为______m/s。（保留两位有效数字）
14．（10分）如图甲所示，用质量为m的重物通过滑轮牵引小车，使它在长木板上运动，打点计时器在纸带上记录小车的运动情况。利用该装置可以完成“探究动能定理”的实验。
（1）实验中，需要平衡摩擦力和其他阻力，正确的操作方法是______（填“把长木板右端垫高”或“改变小车的质量”），在不挂重物且______（填“计时器不打点”或“计时器打点”）的情况下，轻推一下小车，若小车拖着纸带做匀速运动，表明已经消除了摩擦力和其他阻力的影响。
（2）接通电源，释放小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，将打下的第一个点标为O，如图乙所示。在纸带上依次取A、B、C…若干个计数点，已知相邻计数点间的时间间隔为T。测得A、B、C…各点到O点的距离分别为、、…，实验中，因为重物质量远小于小车质量，可认为小车所受的拉力大小为mg，从打O点到打B点的过程中，拉力对小车做的功______，打B点时小车的速度大小______。（均用题中所给字母表示）
（3）假设已经完全消除了摩擦力和其他阻力的影响，若重物质量不满足远小于小车质量的条件，则从理论上分析，下列各图中正确反映关系的是（ ）
A． B． C． D．
三、计算题（本题共3小题，共36分。作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）
15．（10分）如图所示，在水平地面上固定一倾角的斜面体ABC，A正上方一小球距离地面高，小球以的初速度向右水平抛出。重力加速度g取，，，求：
（1）小球运动时的速度v的大小；
（2）小球击中斜面的时间。
16．（12分）某卫星在赤道上空飞行，轨道平面与赤道平面重合，轨道半径为r，轨道高度小于地球同步卫星高度。设地球半径为R，地球表面重力加速度大小为g。
（1）若忽略地球自转的影响，求该卫星运动的周期；
（2）已知该卫星飞行方向与地球的自转方向相同，地球的自转角速度为。若某时刻该卫星通过赤道上某建筑物的正上方，求该卫星下次通过该建筑物正上方所需的时间。
17．（14分）如图甲所示，游乐场的过山车可以底朝上在竖直圆轨道上运行，可抽象为图乙的模型。倾角为45°的直轨道AB、半径的光滑竖直圆轨道和倾角为37°的直轨道EF，分别通过水平光滑轨道BC、平滑连接，另有水平减速直轨道FG与EF平滑连接，EG间的水平距离。现有质量的过山车，从高的A点由静止下滑，经最终停在G点，过山车与轨道AB、EF的动摩擦因数均为，与减速直轨道FG的动摩擦因数为，过山车可视为质点，运动中不脱离轨道，重力加速度g取，，。求：
（1）过山车运动至圆轨道最低点C时的速度大小；
（2）过山车运动至圆轨道最高点D时对轨道的作用力大小；
（3）减速直轨道FG的长度。
深圳市光明区光明中学2023~2024学年高一第二学期期中考试·物理
参考答案
1．C 重力势能是标量，正负表示大小，负值表示物体处于参考平面以下，有意义，重力势能和，则，A、B错误，C正确；重力势能是相对于参考平面来说的，在同一高度的质量不同的两个物体，如果选取该高度为参考平面，则它们的重力势能都为零，D错误。
2．A 质点在恒力的作用下运动，由牛顿第二定律可知，加速度的大小和方向都不变，质点做匀变速曲线运动，A正确；由题图所示运动轨迹可知，质点速度方向恰好改变了90°，可以判断恒力方向应指向右下方，与初速度方向的夹角大于90°且小于180°，B、C错误；合力方向指向右下方，与速度方向的夹角先大于90°后小于90°，因此质点从M点到N点的速率先减小后增大，D错误。
3．B 根据关联速度分解，可得，B正确。
4．D 甲、丙两轮边缘处的各点线速度相等，根据，可得甲、丙的角速度之比为，甲、乙同轴转动，故角速度相等，有，当丙转一圈时，乙转三圈，D正确。
5．A 根据竖直方向高度相同，可知从P到N过程中排球飞行的时间等于从M到P过程中排球飞行时间的2倍，排球从M到P的水平距离等于从P到N的水平距离，而在最高点Q的速率等于从P到N的水平速率，根据，可知，A正确。
6．B 小球在最高点由重力和杆的作用力提供向心力，现假设杆给球的力沿杆向上，则有，解得，B正确。
7．D 地球同步卫星的特点是周期一定，，轨道一定，其轨道离地面高度相等，即它们离地心的距离相等，环绕速度大小一定，A、B错误；地球第一宇宙速度是7.9km/s，这个速度是贴近地球表面做匀速圆周运动的速度，由地球引力提供向心力，则有，可得，可知卫星的运行速度与运行轨道半径有关，r越大，v越小，地球同步卫星的轨道半径大于地球的半径，所以同步卫星的速度小于7.9km/s，因地球同步卫星的轨道半径都相同，因此它们的运行速度大小相等，且都小于7.9km/s，C错误；地球同步卫星在地球赤道上空相对地球静止，它绕地球运动与地球自转同步，所以它们的角速度与静止在赤道上物体的角速度相同，D正确。
8．C 若2节动车加6节拖车编成的动车组，最大速度可达到120km/h，设每节动车的功率为P，每节车厢所受的阻力为f，则有，当9节动车加3节拖车编成的动车组，则有，联立解得，C正确。
9．AC 开普勒第三定律中的T是行星运行的公转周期，A正确；该公式对其他星系一样也适用，B错误；研究太阳系时，式中的k值与太阳的质量有关，C正确、D错误。
10．BD 大人的身高高于小孩，抛出的圆环飞行时间要大于小孩抛出圆环的飞行时间，又由于两人距离物体水平位移相等，所以大人抛出的圆环速度要小一些。B、D正确。
11．BC 因为双星的角速度相等，且，由得，故A的线速度一定小于B的线速度，A错误；由于每颗星的向心力都是由双星间相互作用的万有引力提供的，因此大小必然相等，由万有引力提供向心力有和，联立可得，因为，所以，即A的质量一定大于B的质量，其中，，，联立可得，由此式可知，若L一定，则M越大，T越小，若M一定，则L越大，T越大，B、C正确，D错误。
12．AD 物体的初动能，则，A正确；由动能定理得，解得摩擦力大小，由牛顿第二定律得，解得，B、C错误，D正确。
13．（1）是 （2）8.0 （3）0.80（每空2分）
解析：（1）因为竖直方向上相同时间内的位移之比为，符合初速度为零的匀变速直线运动特点，因此可知a点的竖直分速度为零，a点是小球的抛出点。
（2）由照片的长度与实际背景屏的长度之比为，可得乙图中正方形的边长为，竖直方向上有，解得。
（3）水平方向小球做匀速直线运动，因此小球平抛的初速度大小为。
14．（1）把长木板右端垫高 计时器打点 （2） （3）C（每空2分）
解析：（1）平衡摩擦力和其他阻力的方法是把长木板右端垫高，先接通打点计时器，再让小车滑下，当小车匀速运动时，就意味着摩擦力和其他阻力被抵消了；平衡摩擦力时，打点计时器也需要正常工作，计时器需要打点。
（2）根据题意可知，在重物质量远小于小车质量时，拉力大小近似为重物重力，由动能定理得；B点的速度为AC之间的平均速度，即。
（3）实验中若已经消除了摩擦力和其他阻力，则根据动能定理可知，其中，质量都是定值，所以和W成正比例函数关系，C正确。
15．解：（1）竖直方向，有
由此可得小球运动0.3s时的速度大小为
（2）小球做平抛运动，水平方向有 竖直方向有
根据几何关系有 联立解得
16．解：（1）在地球表面，有
对该卫星，有 联立解得
（2）再次经过该建筑物正上方时，卫星比地球多转一圈，设所需时间为t，则
其中 解得
17．解：（1）设过山车到达C点的速度大小为，
由动能定理有
解得
（2）设过山车到达D点的速度大小为，由动能定理有
由牛顿第二定律可知 联立解得
由牛顿第三定律可知，轨道受到的作用力大小为
（3）过山车从A到达G点，由动能定理有
解得