广东省深圳市名校联考2023-2024学年高一下学期4月期中物理试题
1．（2024高一下·深圳期中）科学的发展离不开科学家的不断探索。关于科学家的贡献，下列说法正确的是（ ）
A．卡文迪什首次通过实验测出了引力常量
B．牛顿根据万有引力定律测出了地球的质量
C．开普勒总结了行星运动的规律，并指出这是万有引力作用的结果
D．伽利略提出了惯性概念，卫星保持匀速率做圆周运动的性质就是惯性
2．（2024高一下·深圳期中）如图所示为模拟过山车，小球安全通过轨道内侧最高点，则小球通过最高点时（ ）
A．受重力和向心力 B．重力和弹力提供向心力
C．受重力、弹力和向心力 D．受竖直向上的离心力作用
3．（2024高一下·深圳期中）甲、乙两个质点间的万有引力大小为 ，若甲质点的质量不变，乙质点的质量增大为原来的4倍，同时它们间的距离减为原来的 ，则甲、乙两个质点间的万有引力大小将变为（ ）
A． B． C．3F D．9F
4．（2024高一下·深圳期中）如图所示，一块橡皮用细线悬挂于O点，现用一支铅笔贴着细线的左侧水平向右以速度匀速移动，运动过程中保持铅笔的高度不变，悬挂橡皮的那段细线始终保持竖直。当细线与竖直方向夹角为时，橡皮的速度大小为（ ）
A． B． C． D．
5．（2024高一下·深圳期中）如图所示为某同学对着竖直墙面练习投篮，在同一高度的A、B两点先后将球斜向上投出，篮球均能垂直打在竖直墙上的同一点P点，不计空气阻力。关于篮球投出后在空中的运动，下列说法正确的是（ ）
A．A点投出在空中的运动时间长
B．B点投出在空中运动的时间长
C．B点投出打到P点的速度大
D．A、B两点投出打到P点的速度大小无法比较
6．（2024高一下·深圳期中）如图所示，剪刀在使用过程中，剪刀上的A、B两点绕O点转动的角速度分别为ωA和ωB，线速度大小分别为vA和vB，则（ ）
A．ωA=ωB，vAvB
C．ωA<ωB，vA=vB D．ωA>ωB，vA=vB
7．（2024高一下·深圳期中）长为L的悬线固定在O点，在O点正下方处有一钉子B，把悬线另一端的小球拉到跟悬点在同一水平面上无初速度释放，小球到悬点正下方时悬线碰到钉子，则小球的（ ）
A．线速度突然增大 B．角速度突然减小
C．向心力突然增大 D．悬线拉力突然减小
8．（2024高一下·深圳期中）生活中的很多现象往往都可从物理的角度进行解释。在下面的四幅图中，甲图展示的是正在脱水的衣物，乙图展示的是火车正在水平面内转弯，丙图展示的是儿童正在荡秋千，丁图展示的是摩托车骑于正在球形铁笼竖直面内沿内壁进行“飞车走壁”表演。下列对四幅图中有关现象的说法正确的是（ ）
A．甲图衣物中的水分因受到离心力的作用而被甩出
B．乙图中外轨高于内轨，但是火车的轮缘可能对外轨产生侧向挤压
C．丙图中秋千摆至最低点时，儿童处于失重状态
D．丁图中在竖直面内做圆周运动的摩托车，在最高点时的速度可以为零
9．（2024高一下·深圳期中）下列关于三种宇宙速度的说法正确的是（ ）
A．第一宇宙速度是人造卫星绕地球做匀速圆周运动的最大运行速度
B．第一宇宙速度，第二宇宙速度，则人造卫星绕地球在圆轨道上运行时的速度大于等于，小于
C．第二宇宙速度是使物体可以挣脱地球引力束缚，成为绕太阳运行的小行星的最小发射速度
D．我国发射的“天问一号”火星探测器，其发射速度大于第三宇宙速度
10．（2024高一下·深圳期中）小船过河，河宽300m，水流速度为4m/s，船在静水中的速度为3m/s，下列说法错误的是（ ）
A．船不可能到达正对岸
B．船的最短过河时间为100s
C．船头指向正对岸过河到达对岸的过程，船的运动轨迹为曲线
D．船头指向正对岸过河到达对岸，船到达正对岸下游400m处
11．（2024高一下·深圳期中）有一个质量为2kg的质点在平面内运动，在x方向的速度—时间图像和y方向的位移—时间图像分别如图甲、乙所示。已知时质点在坐标原点上，关于该质点的运动，下列说法正确的是（ ）
甲 乙
A．时，质点的速度大小为7m/s
B．质点所受的合外力大小为3N
C．在0~2s内，质点速度的变化量大小为4m/s
D．质点的运动轨迹是一条曲线
12．（2024高一下·深圳期中）如图所示，一长为r的轻杆一端固定一质量为m的小球，以另一端O为圆心，使小球在竖直面内做圆周运动。以下说法正确的是（ ）
A．小球过最高点时，杆对球的作用力可能为零
B．小球恰能过最高点时的速度为
C．小球过最低点时，杆对球的作用力一定竖直向下
D．小球恰能过最高点时的速度为0
13．（2024高一下·深圳期中）用如图所示的实验装置探究影响向心力大小的因素。已知长槽上的挡板B到转轴的距离是挡板A的2倍，长槽上的挡板A和短槽上的挡板C到各自转轴的距离相等，转动手柄使长槽和短槽分别随塔轮匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动。挡板对球的支持力提供了向心力，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，根据标尺上的等分格可以粗略估算出两个球所受向心力的比值。
（1）本实验所采用的实验探究方法是 。
（2）探究向心力和角速度的关系时，应将皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上，将质量相同的两个小球各自放在挡板 处。（选填“A和B”或“A和C”或“B和C”）
（3）皮带套左右两个塔轮的半径分别为，某次实验使，则A、C两处的角速度之比为 。
14．（2024高一下·深圳期中）如图甲所示是“研究平抛运动”的实验装置，斜槽末端口N与小球Q离地面的高度均为H。实验时，当小球P从斜槽末端飞出与挡片相碰，立即断开电路使电磁铁释放小球Q，发现两小球同时落地，改变H大小，重复实验，P、Q仍同时落地。
（1）关于实验条件，下列说法正确的有_______
A．斜槽轨道必须光滑
B．斜槽轨道末段N端必须水平
C．小球P可以从斜槽上不同的位置无初速度释放
D．小球P每次必须从斜槽上相同的位置无初速度释放
（2）该实验结果可表明_______
A．小球P在水平方向的分运动是自由落体运动
B．小球P在水平方向的分运动是匀速直线运动
C．小球P在竖直方向的分运动是匀速直线运动
D．小球P在竖直方向的分运动是自由落体运动
（3）某同学记录了小球P运动过程中经过A、B、C三点，取A点为坐标原点，建立了如图乙所示的坐标系，各点坐标值图中已示出，重力加速度g取，则小球P从A运动到C的时间为 s，小球P平抛的初速度大小为 s，小球P经过B点时的速度大小为 。
15．（2024高一下·深圳期中）一物体在地面上受到的重力大小为，现把物体放在以加速度为竖直向上做匀加速直线运动的火箭中，取地面重力加速度大小，地球半径，求当物体对火箭的压力为时。
（1）物体受到的万有引力的大小F；
（2）火箭离地面的高度h。
16．（2024高一下·深圳期中）风洞是研究空气动力学的实验设备。如图所示，将刚性杆水平固定在风洞内距地面高度处，杆上套一可沿杆滑动、质量为的小球，将小球所受的风力调节为方向水平向左、大小为，小球以大小为的初速度向右离开杆端。假设小球所受风力不变，重力加速度g取，求：
（1）小球在空中运动的时间；
（2）小球落地时的水平位移大小；
（3）小球落地时的速度。
17．（2024高一下·深圳期中）如图所示，一个半径为的圆盘浮在水面上．圆盘表面保持水平且与水平道路AB的高度差为，C、D为圆盘直径边缘的两点。某时刻将小球以一定的初速度从B点水平向右抛出，初速度方向与圆盘直径CD在同一竖直平面内，重力加速度g取，不计空气阻力，小球可看做质点。求：
（1）若，小球恰好能落到圆盘的C点，则B点与圆盘左边缘C点的水平距离x；
（2）若小球正好落在圆盘的圆心O处．则小球落到O处的速度；
（3）若小球从B点水平抛出的同时，圆盘绕过其圆心O的竖直轴以角速度ω匀速转动，要使小球能落到D点，则圆盘转动的角速度ω。
答案解析部分
1．【答案】A
【知识点】物理学史；引力常量及其测定
【解析】【解答】AB．卡文迪什首次通过实验测出了引力常量，同时根据万有引力定律，测出了地球的质量，故A正确，B错误；
C．开普勒总结了行星运动的规律，并未发现万有引力定律，故C错误；
D．伽利略根据小球在斜面上运动的实验，提出惯性的概念，但匀速圆周运动是变速运动，卫星保持匀速率做圆周运动的性质不是惯性，故D错误。
故选A。
【分析】此题涉及引力常量、万有引力定律、开普勒行星运动定律、惯性等知识点。
1、卡文迪什实验测出了引力常量，并计算了地球质量。
2、万有引力定律由牛顿发现。
3、开普勒三定律总结了行星运动规律。
4、惯性是物体保持静止或匀速直线运动状态的性质，匀速圆周运动不是惯性运动。
2．【答案】B
【知识点】向心力
【解析】【解答】向心力是效果力，可以是几个力的合力也可以是某个力的分力，不是物体受到的力；也不存在所谓的离心力的说法，所以小球通过最高点时重力和弹力提供向心力，故ACD错误，B正确。
故选B。
【分析】此题涉及向心力、效果力、离心力等。
1、向心力是效果力，由实际力的合力或分力提供。
2、离心力是虚拟力，仅存在于非惯性参考系中。
3、小球通过最高点时，向心力由重力和弹力提供。
3．【答案】D
【知识点】万有引力定律
【解析】【解答】ABCD．由万有引力定律得 ，
解得 。
故答案为：D。
【分析】利用万有引力定律可以求出两个质点之间的引力大小。
4．【答案】A
【知识点】运动的合成与分解
【解析】【解答】将铅笔与绳子接触的点的速度分解为沿绳方向和垂直于绳方向，如图所示
则沿绳子方向上的分速度为
则橡皮在竖直方向上的速度大小为
合速度大小为
故BCD错误，A正确。
故选A。
【分析】1、速度分解遵循平行四边形法则，沿绳方向分速度决定约束运动。
2、绳子不可伸长时，沿绳方向速度传递，垂直方向速度不传递。
3、合速度是原始速度矢量，与分速度满足 关系式。
5．【答案】C
【知识点】平抛运动
【解析】【解答】AB．篮球在空中的运动时间由竖直方向的高度差决定，根据
可知点、点投出的篮球在空中的运动时间相等，故AB错误；
CD．由逆向思维可知，从点出来的篮球做平抛运动，根据
可知，水平位移越大初速度越大，则点投出打到点的速度大，故C正确，D错误。
故选C。
【分析】1、无论水平初速度如何， 竖直方向的运动时间仅由高度差决定 。水平运动与竖直运动相互独立（运动分解原理）。
2、将平抛运动反向视为自由下落的逆过程（例如从最高点下落），利用对称性简化计算。
3、由于时间 t 相同（由高度差决定）， 水平位移越大，水平初速度 越大 。
6．【答案】B
【知识点】线速度、角速度和周期、转速
【解析】【解答】剪刀上的A、B两点绕O点转动，则角速度相等，即
根据
因为
可知
故ACD错误，B正确。
故选B。
【分析】剪刀在使用过程中，A、B两点均绕O点转动。根据刚体转动的特性，同一刚体上绕同一点转动的各点角速度相等 。因此，剪刀上的A、B两点绕O点转动的角速度分别为ωA和ωB，且ωA=ωB。
线速度v与角速度ω和转动半径r的关系为v=rω。在角速度相等的情况下，线速度的大小取决于转动半径r。通常，剪刀的手柄部分（假设为A点）离转轴O点较远，而刀口部分（假设为B点）离转轴较近。因此，A点的转动半径大于B点的转动半径，即rA>rB。根据v=rω，可以得出vA>vB 。
7．【答案】C
【知识点】生活中的圆周运动
【解析】【解答】本题主要考查了碰钉问题，理解碰钉前后物理量是否改变，同时熟悉公式的推导即可完成分析。A．碰到钉子瞬间，线速度不突变，所以线速度不变，故A错误；
B．碰到钉子瞬间，圆周运动半径减小，根据
可知角速度突然增大，故B错误；
C．碰到钉子瞬间，圆周运动半径减小，根据
可知向心力增大，故C正确；
D．根据牛顿第二定律
小球重力不变，向心力增大，悬线拉力增大，故D错误。
故选C。
【分析】小球碰钉前后的线速度无法瞬间改变，而半径减小，根据角速度和向心力的公式完成分析。
8．【答案】B
【知识点】生活中的圆周运动；离心运动和向心运动
【解析】【解答】离心运动的应用和防止的意义在于合理利用离心现象的优点，同时避免其可能带来的危害。理解和应用离心运动对于提高生产效率、保障生活安全具有重要意义。同时，合理防止离心运动可能带来的危害也是不可或缺的。A．甲图脱水桶的脱水原理是：当水滴的附着力小于需要的向心力时，水滴做离心运动，从而沿切线方向甩出，水滴并非受到离心力的作用，故A错误；
B．乙图中只要火车的速度满足规定的速度时，火车的轮缘对内轨和外轨均无侧向作用力，当火车的速度超过规定的速度时，火车有做离心运动的趋势，此时火车的轮缘就会对外轨产生侧向挤压，故B正确；
C．丙图中秋千从高处摆至最低点时，加速度向上，则儿童一定处于超重状态，故C错误；
D．丁图中在竖直面内做圆周运动的摩托车，在最高点时的最小速度满足
即
即速度一定不为零，故D错误。
故选B。
【分析】根据脱水的原理分析判断；根据火车转外向心力的提供分析判断；根据秋千在最低点的受力情况分析判断；根据最高点的重力提供向心力分析判断。
9．【答案】A,C
【知识点】第一、第二与第三宇宙速度
【解析】【解答】A．第一宇宙速度是人造卫星绕地球做匀速圆周运动的最大运行速度，故A正确；
B．第一宇宙速度，第二宇宙速度，则人造卫星发射时的速度大于等于，小于，故B错误；
C．第二宇宙速度是使物体可以挣脱地球引力束缚，成为绕太阳运行的小行星的最小发射速度，故C正确；
D．我国发射的“天问一号”火星探测器，其发射速度大于第二宇宙速度，小于第三宇宙速度，故D错误。
故选AC。
【分析】1、第一宇宙速度确实是人造卫星绕地球做匀速圆周运动的最大运行速度，也是最小发射速度，
2、第二宇宙速度确实是使物体可以挣脱地球引力束缚，成为绕太阳运行的小行星的最小发射速度，
3、第三宇宙速度是物体挣脱太阳引力束缚，飞出太阳系的最小发射速度。“天问一号”火星探测器是飞往火星，仍在太阳系内，其发射速度应大于第二宇宙速度但小于第三宇宙速度。
10．【答案】C
【知识点】小船渡河问题分析
【解析】【解答】A．由于船速小于水速，不管船头朝哪，都不可能到达正对岸，故A正确，不符合题意；
B．船头垂直河岸，过河时间最短，为
故B正确，不符合题意；
C．船头指向正对岸过河到达对岸的过程，合速度保持不变，故船的运动轨迹为直线，C错误，符合题意；
D．船头指向正对岸过河到达对岸，渡河时间为100s，可得
故船到达正对岸下游400m处，D正确，不符合题意。
故选C。
【分析】1、船在静水中的速度小于水流速度，因此船头指向正对岸时，船会被水流带向下游，无法直接到达正对岸。、
2. 船的最短过河时间：当船头垂直河岸时，船在垂直于河岸方向上的速度最大，此时过河时间最短。
最短过河时间
3. 船头指向正对岸时船的运动轨迹：
船头指向正对岸时，船同时参与两个分运动：一个是沿船头方向的匀速直线运动，一个是随水流向下的匀速直线运动。这两个分运动都是直线运动，因此合运动也是直线运动，船的运动轨迹为直线。所以C选项错误。
4、 船头指向正对岸时船到达的位置：
船沿河岸方向上的位移 x=v t，其中 v 是水流速度，t 是过河时间。
11．【答案】C,D
【知识点】运动的合成与分解
【解析】【解答】A．时质点在方向的初速度，在方向的初速度
合速度
故A错误；
B．在方向的加速度大小为
质点的合力
故B错误；
C．质点在0~2s时间内速度的变化量大小为
故C正确；
D．质点在方向上做匀加速直线运动，在方向上做匀速直线运动，所以质点做匀变速曲线运动，故D正确。
故选CD。
【分析】此题主要涉及了速度的合成与分解、牛顿第二定律、加速度的定义与计算、速度变化量的计算以及匀变速曲线运动的理解等物理学知识点。
1、质点的合速度是由其在各个方向上的分速度合成的。
2、在这里，需要理解如何根据质点在x方向和y方向上的初速度来计算合速度
3、需要利用牛顿第二定律来计算质点的合力，即知道加速度和质量后可以求出合力。
当质点在某一方向上做匀加速（或匀减速）直线运动，而在另一方向上做匀速直线运动时，质点的整体运动轨迹将是匀变速曲线运动。
在这个问题中，需要理解质点在x方向和y方向上的运动性质，并据此判断质点的整体运动类
12．【答案】A,D
【知识点】竖直平面的圆周运动
【解析】【解答】A．当小球通过最高点的速度为 时，设杆对球的力为F，则
解得杆对球的作用力为零，故 A正确；
BD．小球在最高点，由重力和杆对球的作用力提供向心力，若杆对球的支持力
根据
可知小球的速度为零，所以小球过最高点的最小速度是零，故B错误D正确；
C．在最低点，球受到重力和杆的拉力，其合力提供向心力，故杆对球的作用力一定竖直向上，故C错误。
故选AD。
【分析】主要涉及了牛顿第二定律、向心力公式、杆的作用力特性以及圆周运动最高点与最低点的受力分析等知识点。
1、杆与绳不同，杆可以提供拉力也可以提供推力。当小球在最高点速度恰好为根号下gr时，杆对小球的作用力为零；当小球速度小于根号下gr时，杆对小球提供向上的支持力；当小球速度大于根号下gr时，杆对小球提供向下的拉力。
2、在最高点，小球可能受到重力和杆的作用力（支持力或拉力），这两者的合力提供向心力。
在最低点，小球受到重力和杆的拉力，这两者的合力同样提供向心力。由于小球在最低点时速度较大，所需的向心力也较大，因此杆对小球的拉力会大于重力。
13．【答案】控制变量法；A和C；1：3
【知识点】向心力
【解析】【解答】（1）实验装置是为了探究影响向心力大小的因素，因此实验所采用的实验探究方法是控制变量法。
（2）探究向心力和角速度的关系时，应控制圆周运动的半径不变，即应将皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上，将质量相同的两个小球各自放在挡板A和C处。
（3）皮带连接的边缘的线速度相等，根据
解得
【分析】（1）实验装置确实是为了探究影响向心力大小的因素，因此实验所采用的实验探究方法是控制变量法。控制变量法是一种常用的实验方法，它通过固定其他变量，只改变一个变量，来探究这个变量对实验结果的影响。
（2）在探究向心力和角速度的关系时，确实需要控制圆周运动的半径不变。实际上，为了控制半径不变，应该将皮带套在两塔轮半径相同的轮盘上，这样两个小球做圆周运动的半径才会相同。然后，将质量相同的两个小球各自放在挡板A和C处，通过改变角速度来观察向心力的变化。
（3）皮带连接的边缘的线速度相等，这是因为在皮带传动中，皮带与轮盘之间无相对滑动，所以皮带与轮盘接触点的线速度必须相等。这是皮带传动的一个基本特点。在半径相同的情况下，角速度与线速度成正比，即角速度越大，线速度也越大。同时，由于向心力与角速度的平方成正比。
14．【答案】（1）B；C
（2）D
（3）0.4；3；5
【知识点】研究平抛物体的运动
【解析】【解答】（1）A. 斜槽光滑与否不影响实验，关键在末端水平，故A错。
B. 斜槽末端需水平以确保小球初速度水平，故B正确。
C. 实验关注竖直方向，水平速度可变，故C正确。
D. 不需每次初速度相同，故D错。
（2）AB．无法验证小球P在水平方向的分运动，故AB错误；
CD．该实验结果可表明：小球P在竖直方向的分运动与小球Q的运动相同，即自由落体运动，故C错误，D正确。
故选D。
（3）由图乙可知，中相邻两点间水平距离相等，所以运动时间相等，设均为，根据运动学公式有
解得则小球P从A运动到C的时间为，小球P平抛的初速度大小为
小球P经过B点时竖直方向上的速度大小为
则小球P经过B点的速度大小为
【分析】(1)斜槽轨道是否光滑对实验（如平抛运动实验）的结果没有影响。因为实验关注的是小球从斜槽末端飞出时的初速度和运动轨迹，而轨道的光滑度主要影响的是小球在轨道上滑动时的摩擦力，对初速度的大小和方向没有直接影响。
斜槽轨道末段水平的重要性 ：为使小球从斜槽末端飞出时初速度沿水平方向，斜槽轨道的末段必须保持水平。这是确保小球进行平抛运动（即初速度水平）的关键条件。
实验目的与初速度的要求 ：在验证小球做平抛运动在竖直方向是自由落体运动的实验中，主要关注的是小球在竖直方向上的运动情况。
(2)此实验只能验证小球P在竖直方向的分运动与小球Q的运动相同，即自由落体运动。
（3）平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动。平行四边形定则：用于求解两个分速度的合速度。
15．【答案】解：（1）设物体的质量为m、加速度为a，物体对火箭的压力为，火箭对物体的支持力为，则
，
解得
（2）设当物体对火箭的压力为时，地球的质量为M，引力常量为G
，
解得
【知识点】万有引力定律
【解析】【分析】（1） 物体在火箭上的受力分析 ：物体质量为m，加速度为a，根据牛顿第二定律，物体受到的合力F= ma。
物体在火箭上受到的支持力N与物体对火箭的压力F_{压} 是一对作用力与反作用力，根据牛顿第三定律，N =F
物体受到的合力F_{合} 由火箭对物体的支持力N和物体受到的重力mg共同决定，即F = N - mg = ma。由此可得N = m(a + g)，
（2）求解地球质量M ：
当物体对火箭的压力F（也即火箭对物体的支持力N）已知时，若考虑物体在地球表面附近，其受到的联立可以解出地球的质量M （注意这里的a是物体相对于火箭的加速度，若物体在地球表面静止或匀速运动，则a=0，此时F=mg） 。
综上所述，通过牛顿第二定律和万有引力公式，我们可以根据物体在火箭上的受力情况和地球对物体的引力作用，求解出地球的质量M。
16．【答案】解：（1）小球在竖直方向做自由落体运动，有
解得
（2）小球在水平方向，由牛顿第二定律有
小球落地时的水平位移大小为
（3）小球落地前瞬间，竖直分速度大小为
水平分速度大小为
小球落地时的速度大小为
设落地速度方向与水平方向的夹角为，则有
【知识点】运动的合成与分解
【解析】【分析】（1）小球在竖直方向做自由落体运动，根据可求时间t
（2）小球在水平方向，由牛顿第二定律求水平加速度
轨迹位移公式可求小球落地时的水平位移大小
（3）小球落地前瞬间，根据求解竖直分速度大小，根据求解水平分速度大小。
根据 求解球落地时的速度大小，再根据求解落地速度方向与水平方向的夹角。
17．【答案】解：（1）小球从点抛出后做平抛运动，竖直方向上有
解得
点与圆盘左边缘点的水平距离为
（2）小球刚好落在圆盘的圆心处，水平方向有
解得
竖直方向有
则小球落到处的速度大小为
设速度方向与水平方向夹角为，则
解得
（3）圆盘做匀速圆周运动的周期为
要使小球落到点，有
联立解得
【知识点】平抛运动；线速度、角速度和周期、转速
【解析】【分析】（1）根据小球平抛运动，竖直方向上有，可求解运动时间t，根据求解
点与圆盘左边缘点的水平距离。
（2）小球刚好落在圆盘的圆心处，根据平抛运动水平方向可求解
根据平抛运动竖直方向求解竖直方向速度，再根据求解小球落到处的速度大小，根据求解速度方向与水平方向夹角
（3）圆盘做匀速圆周运动的周期为，要使小球落到点，有
联立求解圆盘转动的角速度。
1 / 1广东省深圳市名校联考2023-2024学年高一下学期4月期中物理试题
1．（2024高一下·深圳期中）科学的发展离不开科学家的不断探索。关于科学家的贡献，下列说法正确的是（ ）
A．卡文迪什首次通过实验测出了引力常量
B．牛顿根据万有引力定律测出了地球的质量
C．开普勒总结了行星运动的规律，并指出这是万有引力作用的结果
D．伽利略提出了惯性概念，卫星保持匀速率做圆周运动的性质就是惯性
【答案】A
【知识点】物理学史；引力常量及其测定
【解析】【解答】AB．卡文迪什首次通过实验测出了引力常量，同时根据万有引力定律，测出了地球的质量，故A正确，B错误；
C．开普勒总结了行星运动的规律，并未发现万有引力定律，故C错误；
D．伽利略根据小球在斜面上运动的实验，提出惯性的概念，但匀速圆周运动是变速运动，卫星保持匀速率做圆周运动的性质不是惯性，故D错误。
故选A。
【分析】此题涉及引力常量、万有引力定律、开普勒行星运动定律、惯性等知识点。
1、卡文迪什实验测出了引力常量，并计算了地球质量。
2、万有引力定律由牛顿发现。
3、开普勒三定律总结了行星运动规律。
4、惯性是物体保持静止或匀速直线运动状态的性质，匀速圆周运动不是惯性运动。
2．（2024高一下·深圳期中）如图所示为模拟过山车，小球安全通过轨道内侧最高点，则小球通过最高点时（ ）
A．受重力和向心力 B．重力和弹力提供向心力
C．受重力、弹力和向心力 D．受竖直向上的离心力作用
【答案】B
【知识点】向心力
【解析】【解答】向心力是效果力，可以是几个力的合力也可以是某个力的分力，不是物体受到的力；也不存在所谓的离心力的说法，所以小球通过最高点时重力和弹力提供向心力，故ACD错误，B正确。
故选B。
【分析】此题涉及向心力、效果力、离心力等。
1、向心力是效果力，由实际力的合力或分力提供。
2、离心力是虚拟力，仅存在于非惯性参考系中。
3、小球通过最高点时，向心力由重力和弹力提供。
3．（2024高一下·深圳期中）甲、乙两个质点间的万有引力大小为 ，若甲质点的质量不变，乙质点的质量增大为原来的4倍，同时它们间的距离减为原来的 ，则甲、乙两个质点间的万有引力大小将变为（ ）
A． B． C．3F D．9F
【答案】D
【知识点】万有引力定律
【解析】【解答】ABCD．由万有引力定律得 ，
解得 。
故答案为：D。
【分析】利用万有引力定律可以求出两个质点之间的引力大小。
4．（2024高一下·深圳期中）如图所示，一块橡皮用细线悬挂于O点，现用一支铅笔贴着细线的左侧水平向右以速度匀速移动，运动过程中保持铅笔的高度不变，悬挂橡皮的那段细线始终保持竖直。当细线与竖直方向夹角为时，橡皮的速度大小为（ ）
A． B． C． D．
【答案】A
【知识点】运动的合成与分解
【解析】【解答】将铅笔与绳子接触的点的速度分解为沿绳方向和垂直于绳方向，如图所示
则沿绳子方向上的分速度为
则橡皮在竖直方向上的速度大小为
合速度大小为
故BCD错误，A正确。
故选A。
【分析】1、速度分解遵循平行四边形法则，沿绳方向分速度决定约束运动。
2、绳子不可伸长时，沿绳方向速度传递，垂直方向速度不传递。
3、合速度是原始速度矢量，与分速度满足 关系式。
5．（2024高一下·深圳期中）如图所示为某同学对着竖直墙面练习投篮，在同一高度的A、B两点先后将球斜向上投出，篮球均能垂直打在竖直墙上的同一点P点，不计空气阻力。关于篮球投出后在空中的运动，下列说法正确的是（ ）
A．A点投出在空中的运动时间长
B．B点投出在空中运动的时间长
C．B点投出打到P点的速度大
D．A、B两点投出打到P点的速度大小无法比较
【答案】C
【知识点】平抛运动
【解析】【解答】AB．篮球在空中的运动时间由竖直方向的高度差决定，根据
可知点、点投出的篮球在空中的运动时间相等，故AB错误；
CD．由逆向思维可知，从点出来的篮球做平抛运动，根据
可知，水平位移越大初速度越大，则点投出打到点的速度大，故C正确，D错误。
故选C。
【分析】1、无论水平初速度如何， 竖直方向的运动时间仅由高度差决定 。水平运动与竖直运动相互独立（运动分解原理）。
2、将平抛运动反向视为自由下落的逆过程（例如从最高点下落），利用对称性简化计算。
3、由于时间 t 相同（由高度差决定）， 水平位移越大，水平初速度 越大 。
6．（2024高一下·深圳期中）如图所示，剪刀在使用过程中，剪刀上的A、B两点绕O点转动的角速度分别为ωA和ωB，线速度大小分别为vA和vB，则（ ）
A．ωA=ωB，vAvB
C．ωA<ωB，vA=vB D．ωA>ωB，vA=vB
【答案】B
【知识点】线速度、角速度和周期、转速
【解析】【解答】剪刀上的A、B两点绕O点转动，则角速度相等，即
根据
因为
可知
故ACD错误，B正确。
故选B。
【分析】剪刀在使用过程中，A、B两点均绕O点转动。根据刚体转动的特性，同一刚体上绕同一点转动的各点角速度相等 。因此，剪刀上的A、B两点绕O点转动的角速度分别为ωA和ωB，且ωA=ωB。
线速度v与角速度ω和转动半径r的关系为v=rω。在角速度相等的情况下，线速度的大小取决于转动半径r。通常，剪刀的手柄部分（假设为A点）离转轴O点较远，而刀口部分（假设为B点）离转轴较近。因此，A点的转动半径大于B点的转动半径，即rA>rB。根据v=rω，可以得出vA>vB 。
7．（2024高一下·深圳期中）长为L的悬线固定在O点，在O点正下方处有一钉子B，把悬线另一端的小球拉到跟悬点在同一水平面上无初速度释放，小球到悬点正下方时悬线碰到钉子，则小球的（ ）
A．线速度突然增大 B．角速度突然减小
C．向心力突然增大 D．悬线拉力突然减小
【答案】C
【知识点】生活中的圆周运动
【解析】【解答】本题主要考查了碰钉问题，理解碰钉前后物理量是否改变，同时熟悉公式的推导即可完成分析。A．碰到钉子瞬间，线速度不突变，所以线速度不变，故A错误；
B．碰到钉子瞬间，圆周运动半径减小，根据
可知角速度突然增大，故B错误；
C．碰到钉子瞬间，圆周运动半径减小，根据
可知向心力增大，故C正确；
D．根据牛顿第二定律
小球重力不变，向心力增大，悬线拉力增大，故D错误。
故选C。
【分析】小球碰钉前后的线速度无法瞬间改变，而半径减小，根据角速度和向心力的公式完成分析。
8．（2024高一下·深圳期中）生活中的很多现象往往都可从物理的角度进行解释。在下面的四幅图中，甲图展示的是正在脱水的衣物，乙图展示的是火车正在水平面内转弯，丙图展示的是儿童正在荡秋千，丁图展示的是摩托车骑于正在球形铁笼竖直面内沿内壁进行“飞车走壁”表演。下列对四幅图中有关现象的说法正确的是（ ）
A．甲图衣物中的水分因受到离心力的作用而被甩出
B．乙图中外轨高于内轨，但是火车的轮缘可能对外轨产生侧向挤压
C．丙图中秋千摆至最低点时，儿童处于失重状态
D．丁图中在竖直面内做圆周运动的摩托车，在最高点时的速度可以为零
【答案】B
【知识点】生活中的圆周运动；离心运动和向心运动
【解析】【解答】离心运动的应用和防止的意义在于合理利用离心现象的优点，同时避免其可能带来的危害。理解和应用离心运动对于提高生产效率、保障生活安全具有重要意义。同时，合理防止离心运动可能带来的危害也是不可或缺的。A．甲图脱水桶的脱水原理是：当水滴的附着力小于需要的向心力时，水滴做离心运动，从而沿切线方向甩出，水滴并非受到离心力的作用，故A错误；
B．乙图中只要火车的速度满足规定的速度时，火车的轮缘对内轨和外轨均无侧向作用力，当火车的速度超过规定的速度时，火车有做离心运动的趋势，此时火车的轮缘就会对外轨产生侧向挤压，故B正确；
C．丙图中秋千从高处摆至最低点时，加速度向上，则儿童一定处于超重状态，故C错误；
D．丁图中在竖直面内做圆周运动的摩托车，在最高点时的最小速度满足
即
即速度一定不为零，故D错误。
故选B。
【分析】根据脱水的原理分析判断；根据火车转外向心力的提供分析判断；根据秋千在最低点的受力情况分析判断；根据最高点的重力提供向心力分析判断。
9．（2024高一下·深圳期中）下列关于三种宇宙速度的说法正确的是（ ）
A．第一宇宙速度是人造卫星绕地球做匀速圆周运动的最大运行速度
B．第一宇宙速度，第二宇宙速度，则人造卫星绕地球在圆轨道上运行时的速度大于等于，小于
C．第二宇宙速度是使物体可以挣脱地球引力束缚，成为绕太阳运行的小行星的最小发射速度
D．我国发射的“天问一号”火星探测器，其发射速度大于第三宇宙速度
【答案】A,C
【知识点】第一、第二与第三宇宙速度
【解析】【解答】A．第一宇宙速度是人造卫星绕地球做匀速圆周运动的最大运行速度，故A正确；
B．第一宇宙速度，第二宇宙速度，则人造卫星发射时的速度大于等于，小于，故B错误；
C．第二宇宙速度是使物体可以挣脱地球引力束缚，成为绕太阳运行的小行星的最小发射速度，故C正确；
D．我国发射的“天问一号”火星探测器，其发射速度大于第二宇宙速度，小于第三宇宙速度，故D错误。
故选AC。
【分析】1、第一宇宙速度确实是人造卫星绕地球做匀速圆周运动的最大运行速度，也是最小发射速度，
2、第二宇宙速度确实是使物体可以挣脱地球引力束缚，成为绕太阳运行的小行星的最小发射速度，
3、第三宇宙速度是物体挣脱太阳引力束缚，飞出太阳系的最小发射速度。“天问一号”火星探测器是飞往火星，仍在太阳系内，其发射速度应大于第二宇宙速度但小于第三宇宙速度。
10．（2024高一下·深圳期中）小船过河，河宽300m，水流速度为4m/s，船在静水中的速度为3m/s，下列说法错误的是（ ）
A．船不可能到达正对岸
B．船的最短过河时间为100s
C．船头指向正对岸过河到达对岸的过程，船的运动轨迹为曲线
D．船头指向正对岸过河到达对岸，船到达正对岸下游400m处
【答案】C
【知识点】小船渡河问题分析
【解析】【解答】A．由于船速小于水速，不管船头朝哪，都不可能到达正对岸，故A正确，不符合题意；
B．船头垂直河岸，过河时间最短，为
故B正确，不符合题意；
C．船头指向正对岸过河到达对岸的过程，合速度保持不变，故船的运动轨迹为直线，C错误，符合题意；
D．船头指向正对岸过河到达对岸，渡河时间为100s，可得
故船到达正对岸下游400m处，D正确，不符合题意。
故选C。
【分析】1、船在静水中的速度小于水流速度，因此船头指向正对岸时，船会被水流带向下游，无法直接到达正对岸。、
2. 船的最短过河时间：当船头垂直河岸时，船在垂直于河岸方向上的速度最大，此时过河时间最短。
最短过河时间
3. 船头指向正对岸时船的运动轨迹：
船头指向正对岸时，船同时参与两个分运动：一个是沿船头方向的匀速直线运动，一个是随水流向下的匀速直线运动。这两个分运动都是直线运动，因此合运动也是直线运动，船的运动轨迹为直线。所以C选项错误。
4、 船头指向正对岸时船到达的位置：
船沿河岸方向上的位移 x=v t，其中 v 是水流速度，t 是过河时间。
11．（2024高一下·深圳期中）有一个质量为2kg的质点在平面内运动，在x方向的速度—时间图像和y方向的位移—时间图像分别如图甲、乙所示。已知时质点在坐标原点上，关于该质点的运动，下列说法正确的是（ ）
甲 乙
A．时，质点的速度大小为7m/s
B．质点所受的合外力大小为3N
C．在0~2s内，质点速度的变化量大小为4m/s
D．质点的运动轨迹是一条曲线
【答案】C,D
【知识点】运动的合成与分解
【解析】【解答】A．时质点在方向的初速度，在方向的初速度
合速度
故A错误；
B．在方向的加速度大小为
质点的合力
故B错误；
C．质点在0~2s时间内速度的变化量大小为
故C正确；
D．质点在方向上做匀加速直线运动，在方向上做匀速直线运动，所以质点做匀变速曲线运动，故D正确。
故选CD。
【分析】此题主要涉及了速度的合成与分解、牛顿第二定律、加速度的定义与计算、速度变化量的计算以及匀变速曲线运动的理解等物理学知识点。
1、质点的合速度是由其在各个方向上的分速度合成的。
2、在这里，需要理解如何根据质点在x方向和y方向上的初速度来计算合速度
3、需要利用牛顿第二定律来计算质点的合力，即知道加速度和质量后可以求出合力。
当质点在某一方向上做匀加速（或匀减速）直线运动，而在另一方向上做匀速直线运动时，质点的整体运动轨迹将是匀变速曲线运动。
在这个问题中，需要理解质点在x方向和y方向上的运动性质，并据此判断质点的整体运动类
12．（2024高一下·深圳期中）如图所示，一长为r的轻杆一端固定一质量为m的小球，以另一端O为圆心，使小球在竖直面内做圆周运动。以下说法正确的是（ ）
A．小球过最高点时，杆对球的作用力可能为零
B．小球恰能过最高点时的速度为
C．小球过最低点时，杆对球的作用力一定竖直向下
D．小球恰能过最高点时的速度为0
【答案】A,D
【知识点】竖直平面的圆周运动
【解析】【解答】A．当小球通过最高点的速度为 时，设杆对球的力为F，则
解得杆对球的作用力为零，故 A正确；
BD．小球在最高点，由重力和杆对球的作用力提供向心力，若杆对球的支持力
根据
可知小球的速度为零，所以小球过最高点的最小速度是零，故B错误D正确；
C．在最低点，球受到重力和杆的拉力，其合力提供向心力，故杆对球的作用力一定竖直向上，故C错误。
故选AD。
【分析】主要涉及了牛顿第二定律、向心力公式、杆的作用力特性以及圆周运动最高点与最低点的受力分析等知识点。
1、杆与绳不同，杆可以提供拉力也可以提供推力。当小球在最高点速度恰好为根号下gr时，杆对小球的作用力为零；当小球速度小于根号下gr时，杆对小球提供向上的支持力；当小球速度大于根号下gr时，杆对小球提供向下的拉力。
2、在最高点，小球可能受到重力和杆的作用力（支持力或拉力），这两者的合力提供向心力。
在最低点，小球受到重力和杆的拉力，这两者的合力同样提供向心力。由于小球在最低点时速度较大，所需的向心力也较大，因此杆对小球的拉力会大于重力。
13．（2024高一下·深圳期中）用如图所示的实验装置探究影响向心力大小的因素。已知长槽上的挡板B到转轴的距离是挡板A的2倍，长槽上的挡板A和短槽上的挡板C到各自转轴的距离相等，转动手柄使长槽和短槽分别随塔轮匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动。挡板对球的支持力提供了向心力，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，根据标尺上的等分格可以粗略估算出两个球所受向心力的比值。
（1）本实验所采用的实验探究方法是 。
（2）探究向心力和角速度的关系时，应将皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上，将质量相同的两个小球各自放在挡板 处。（选填“A和B”或“A和C”或“B和C”）
（3）皮带套左右两个塔轮的半径分别为，某次实验使，则A、C两处的角速度之比为 。
【答案】控制变量法；A和C；1：3
【知识点】向心力
【解析】【解答】（1）实验装置是为了探究影响向心力大小的因素，因此实验所采用的实验探究方法是控制变量法。
（2）探究向心力和角速度的关系时，应控制圆周运动的半径不变，即应将皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上，将质量相同的两个小球各自放在挡板A和C处。
（3）皮带连接的边缘的线速度相等，根据
解得
【分析】（1）实验装置确实是为了探究影响向心力大小的因素，因此实验所采用的实验探究方法是控制变量法。控制变量法是一种常用的实验方法，它通过固定其他变量，只改变一个变量，来探究这个变量对实验结果的影响。
（2）在探究向心力和角速度的关系时，确实需要控制圆周运动的半径不变。实际上，为了控制半径不变，应该将皮带套在两塔轮半径相同的轮盘上，这样两个小球做圆周运动的半径才会相同。然后，将质量相同的两个小球各自放在挡板A和C处，通过改变角速度来观察向心力的变化。
（3）皮带连接的边缘的线速度相等，这是因为在皮带传动中，皮带与轮盘之间无相对滑动，所以皮带与轮盘接触点的线速度必须相等。这是皮带传动的一个基本特点。在半径相同的情况下，角速度与线速度成正比，即角速度越大，线速度也越大。同时，由于向心力与角速度的平方成正比。
14．（2024高一下·深圳期中）如图甲所示是“研究平抛运动”的实验装置，斜槽末端口N与小球Q离地面的高度均为H。实验时，当小球P从斜槽末端飞出与挡片相碰，立即断开电路使电磁铁释放小球Q，发现两小球同时落地，改变H大小，重复实验，P、Q仍同时落地。
（1）关于实验条件，下列说法正确的有_______
A．斜槽轨道必须光滑
B．斜槽轨道末段N端必须水平
C．小球P可以从斜槽上不同的位置无初速度释放
D．小球P每次必须从斜槽上相同的位置无初速度释放
（2）该实验结果可表明_______
A．小球P在水平方向的分运动是自由落体运动
B．小球P在水平方向的分运动是匀速直线运动
C．小球P在竖直方向的分运动是匀速直线运动
D．小球P在竖直方向的分运动是自由落体运动
（3）某同学记录了小球P运动过程中经过A、B、C三点，取A点为坐标原点，建立了如图乙所示的坐标系，各点坐标值图中已示出，重力加速度g取，则小球P从A运动到C的时间为 s，小球P平抛的初速度大小为 s，小球P经过B点时的速度大小为 。
【答案】（1）B；C
（2）D
（3）0.4；3；5
【知识点】研究平抛物体的运动
【解析】【解答】（1）A. 斜槽光滑与否不影响实验，关键在末端水平，故A错。
B. 斜槽末端需水平以确保小球初速度水平，故B正确。
C. 实验关注竖直方向，水平速度可变，故C正确。
D. 不需每次初速度相同，故D错。
（2）AB．无法验证小球P在水平方向的分运动，故AB错误；
CD．该实验结果可表明：小球P在竖直方向的分运动与小球Q的运动相同，即自由落体运动，故C错误，D正确。
故选D。
（3）由图乙可知，中相邻两点间水平距离相等，所以运动时间相等，设均为，根据运动学公式有
解得则小球P从A运动到C的时间为，小球P平抛的初速度大小为
小球P经过B点时竖直方向上的速度大小为
则小球P经过B点的速度大小为
【分析】(1)斜槽轨道是否光滑对实验（如平抛运动实验）的结果没有影响。因为实验关注的是小球从斜槽末端飞出时的初速度和运动轨迹，而轨道的光滑度主要影响的是小球在轨道上滑动时的摩擦力，对初速度的大小和方向没有直接影响。
斜槽轨道末段水平的重要性 ：为使小球从斜槽末端飞出时初速度沿水平方向，斜槽轨道的末段必须保持水平。这是确保小球进行平抛运动（即初速度水平）的关键条件。
实验目的与初速度的要求 ：在验证小球做平抛运动在竖直方向是自由落体运动的实验中，主要关注的是小球在竖直方向上的运动情况。
(2)此实验只能验证小球P在竖直方向的分运动与小球Q的运动相同，即自由落体运动。
（3）平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动。平行四边形定则：用于求解两个分速度的合速度。
15．（2024高一下·深圳期中）一物体在地面上受到的重力大小为，现把物体放在以加速度为竖直向上做匀加速直线运动的火箭中，取地面重力加速度大小，地球半径，求当物体对火箭的压力为时。
（1）物体受到的万有引力的大小F；
（2）火箭离地面的高度h。
【答案】解：（1）设物体的质量为m、加速度为a，物体对火箭的压力为，火箭对物体的支持力为，则
，
解得
（2）设当物体对火箭的压力为时，地球的质量为M，引力常量为G
，
解得
【知识点】万有引力定律
【解析】【分析】（1） 物体在火箭上的受力分析 ：物体质量为m，加速度为a，根据牛顿第二定律，物体受到的合力F= ma。
物体在火箭上受到的支持力N与物体对火箭的压力F_{压} 是一对作用力与反作用力，根据牛顿第三定律，N =F
物体受到的合力F_{合} 由火箭对物体的支持力N和物体受到的重力mg共同决定，即F = N - mg = ma。由此可得N = m(a + g)，
（2）求解地球质量M ：
当物体对火箭的压力F（也即火箭对物体的支持力N）已知时，若考虑物体在地球表面附近，其受到的联立可以解出地球的质量M （注意这里的a是物体相对于火箭的加速度，若物体在地球表面静止或匀速运动，则a=0，此时F=mg） 。
综上所述，通过牛顿第二定律和万有引力公式，我们可以根据物体在火箭上的受力情况和地球对物体的引力作用，求解出地球的质量M。
16．（2024高一下·深圳期中）风洞是研究空气动力学的实验设备。如图所示，将刚性杆水平固定在风洞内距地面高度处，杆上套一可沿杆滑动、质量为的小球，将小球所受的风力调节为方向水平向左、大小为，小球以大小为的初速度向右离开杆端。假设小球所受风力不变，重力加速度g取，求：
（1）小球在空中运动的时间；
（2）小球落地时的水平位移大小；
（3）小球落地时的速度。
【答案】解：（1）小球在竖直方向做自由落体运动，有
解得
（2）小球在水平方向，由牛顿第二定律有
小球落地时的水平位移大小为
（3）小球落地前瞬间，竖直分速度大小为
水平分速度大小为
小球落地时的速度大小为
设落地速度方向与水平方向的夹角为，则有
【知识点】运动的合成与分解
【解析】【分析】（1）小球在竖直方向做自由落体运动，根据可求时间t
（2）小球在水平方向，由牛顿第二定律求水平加速度
轨迹位移公式可求小球落地时的水平位移大小
（3）小球落地前瞬间，根据求解竖直分速度大小，根据求解水平分速度大小。
根据 求解球落地时的速度大小，再根据求解落地速度方向与水平方向的夹角。
17．（2024高一下·深圳期中）如图所示，一个半径为的圆盘浮在水面上．圆盘表面保持水平且与水平道路AB的高度差为，C、D为圆盘直径边缘的两点。某时刻将小球以一定的初速度从B点水平向右抛出，初速度方向与圆盘直径CD在同一竖直平面内，重力加速度g取，不计空气阻力，小球可看做质点。求：
（1）若，小球恰好能落到圆盘的C点，则B点与圆盘左边缘C点的水平距离x；
（2）若小球正好落在圆盘的圆心O处．则小球落到O处的速度；
（3）若小球从B点水平抛出的同时，圆盘绕过其圆心O的竖直轴以角速度ω匀速转动，要使小球能落到D点，则圆盘转动的角速度ω。
【答案】解：（1）小球从点抛出后做平抛运动，竖直方向上有
解得
点与圆盘左边缘点的水平距离为
（2）小球刚好落在圆盘的圆心处，水平方向有
解得
竖直方向有
则小球落到处的速度大小为
设速度方向与水平方向夹角为，则
解得
（3）圆盘做匀速圆周运动的周期为
要使小球落到点，有
联立解得
【知识点】平抛运动；线速度、角速度和周期、转速
【解析】【分析】（1）根据小球平抛运动，竖直方向上有，可求解运动时间t，根据求解
点与圆盘左边缘点的水平距离。
（2）小球刚好落在圆盘的圆心处，根据平抛运动水平方向可求解
根据平抛运动竖直方向求解竖直方向速度，再根据求解小球落到处的速度大小，根据求解速度方向与水平方向夹角
（3）圆盘做匀速圆周运动的周期为，要使小球落到点，有
联立求解圆盘转动的角速度。
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