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安宁河联盟2023～2024学年度下期高中2023级期中联考
物 理
考试时间共75分钟，满分100分
注意事项：
1.答题前，考生务必在答题卡上将自己的学校、姓名、班级、准考证号用0.5毫米黑色签字笔填写清楚，考生考试条码由监考老师粘贴在答题卡上的“条码粘贴处”。
2.选择题使用2B铅笔填涂在答题卡上对应题目标号的位置上，如需改动，用橡皮擦擦干净后再填涂其它答案；非选择题用0.5毫米黑色签字笔在答题卡的对应区域内作答，超出答题区域答题的答案无效；在草稿纸上、试卷上答题无效。
3.考试结束后由监考老师将答题卡收回。
一、单项选择题：本题共8小题，每小题4分，共32分。在每小题给出的四个选项中，
只有一项是符合题目要求的。
一质点在做曲线运动，在某时刻该质点的速度v和所受合力F的方向可能正确的是
关于天体的运动，下列说法正确的是
A.所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳在椭圆的中心
B.火星的公转周期比地球的公转周期大
C.行星轨道的半长轴的三次方与自转周期的二次方的比值是一个常数
D.行星在椭圆轨道上运动的速率是不变的
如图，某质点在空中做平抛运动，关于该质点在空中运动过程，下列说法正确的是
A.质点的加速度方向跟它的速度方向不可能在同一直线上
B.质点速度方向和加速度方向始终在曲线每点的切线方向上
C.在相同时间内，速度改变量的大小相等、方向不同
D.质点速度的大小不变，加速度方向时刻发生变化
关于描述圆周运动的物理量，下列说法正确的是
A.线速度是矢量，其方向与合力方向一定垂直
B.匀速圆周运动的向心加速度的大小是定值，所以匀速圆周运动是匀变速曲线运动
C.做圆周运动的物体绕圆心转动得越慢，则周期越小，线速度越小
D.质量相等的两物体A、B做匀速圆周运动，A的向心力较大，则A的速度变化得较快
在下列实例中，对向心力来源的分析正确的是
A.图a中，小车在安全经过拱形桥最高点时，重力提供向心力
B.图b中，物体随水平面圆盘一起匀速转动时，滑动摩擦力提供向心力
C.图c中，小球在光滑漏斗内的水平面内匀速转动时，重力和支持力的合力提供向心力
D.图d中，飞椅在空中匀速转动时，钢绳拉力提供向心力
开普勒-452b是发现的第一颗潜在的超级地球岩质行星，在一颗类太阳恒星的适居带内运行。根据其物理特性，有时被媒体称为地球2.0或地球的表亲。它的质量大约是地球的5倍，半径大约是地球的1.25倍。则开普勒-452b的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度的大小之比约为
A.0.6
B.2
C.4
D.9
杂技表演水流星如图所示，一根绳系着盛水的杯子，随着演员的抡动，杯子就在竖直平面做圆周运动，已知轨迹半径为r=0.4m，水的质量200g，杯子的质量50g，绳子质量不计，重力加速度为g=10m/s2，则下列说法正确的是
A．杯子运动到最高点时，水刚好不落下，则最高点速度为4m/s
B．当杯子到最高点速度为6m/s时，则水对杯子的弹力大小为16N，方向竖直向下
C．杯子在运动过程中做的是变速圆周运动，沿圆周下降过程速度增加是因为合力沿切线方向的分力与速度同向
D．杯子在最低点时处于失重状态
某铁路转弯处外轨道略高于内轨道，如图所示，转弯处曲率半径为R，两铁轨之间间距为L，内外轨道平面与水平面倾角为θ（θ很小，tanθ≈sinθ）。若规定通过该转弯处速度为v0时内外轨均不受轮缘的挤压，重力加速度为g，则下列说法正确的是
A.火车转弯时速度如果超过规定速度v0，则外轨道对外侧轮缘的弹力是水平的
B.要使火车转弯时内外轨均不受轮缘的挤压，则内外轨的高度差H应为
C.火车转弯时速度如果小于规定速度v0，铁轨对火车的支持力仍满足N＝
D.如果火车转弯处内外轨道一样高，则火车转弯时由摩擦力提供向心力
二、多项选择题：本题共3小题，每小题5分，共15分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求；全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
某自行车的大齿轮、小齿轮和车轮部分的示意图如图所示。下列说法正确的是
A.大齿轮边沿某点的线速度比小齿轮边沿某点的大
B.大齿轮的转动周期比小齿轮的大
C.小齿轮的角速度比车轮的大
D.车轮边沿某点的线速度比大齿轮边沿某点的大
在某次洪灾中，由于河水突然猛涨，河水流速短时间内异常增加，救援部队快速响应，利用救援艇成功救出被困对岸的群众。假定该河宽240m，河水流速为16m/s，救援艇在静水中的速度为8m/s，下列说法正确的是
A．救援艇最短渡河时间为30s
B．救援艇以最短位移渡河时，船头与上游河岸夹角为30°
C．救援艇船头垂直河岸时，到达对岸时的位置位于出发点正对岸下游的480m
D．救援艇在河中运动路程可能为450m
物体A是停在地球赤道上的物体，B是停在地球上北纬60°区域的物体，C为绕地球做匀速圆周运动的近地卫星，D为地球同步卫星。已知地球半径为R，同步卫星的轨道半径为r，地球两极处重力加速度为g0，则下列说法正确的是（ ）
A．B与D的线速度比值为R：2r
B．A与D的合外力之比等于R：r
C．地球两极处重力加速度g0与近地卫星C的向心加速度的比值近似等于1:1
D．C与D的角速度比值近似等于
三、实验探究题：本题共2小题，共15分。
（6分）图甲是一种常见的探究向心力大小的仪器。小明通过查阅说明书得知变速塔轮按如图乙的三种方式进行组合，每层半径之比由上至下分别为1：1、2：1和3：1。
在探究向心力大小与角速度的关系时，为了控制角速度之比为1:3，需要将传动皮带调至第 （填“一”“二”或“三”）层塔轮，然后将两个质量相等的钢球分别放在_________（填“A和B”“A和C”或“B和C”）位置，匀速转动手柄，左侧标尺露1格，右侧标尺露出9格，则可得出的结论是____________________________。
（9分）某校同学在实验室做“研究平抛物体的运动”的实验，实验装置如图甲所示。
（1）斜槽各处粗糙程度不一样，对本实验 （填写“有影响”或者“无影响”）。每次让小球从同一位置由静止释放，是为了每次平抛的 。
（2）图乙是正确实验取得的数据，其中O为拋出点，则此小球作平抛运动的初速度为_________m/s。（g取10m/s2，结果保留两位有效数字）
（3）在另一次实验中将白纸换成方格纸，每小格的边长L=5cm，通过实验记录了小球在运动途中的三个位置，如图丙所示，则小球到达B位置时速度大小为________m/s（结果保留两位有效数字），此时刻位移与水平方向夹角的正切值为_________。（g取10m/s2）
四、计算题：本题共4小题，共38分。解答应当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。
（10分）
打弹弓是小朋友普遍喜爱的游戏。如图所示，一小孩某次沿水平方向瞄准竖直墙面的B点，弹丸以12 m/s的水平速度从A点离开弹弓，到达墙面时打在C点，测得B、C两点间的距离为1.25m。不计空气阻力，g取10m/s2。求 ：
（1）A、B两点间的距离；
（2）弹丸打到C点前瞬间的速率。
（12分）
火星是距离太阳第四近的行星，也是太阳系中仅次于水星的第二小的行星，为太阳系里四颗类地行星之一。假定未来某天人类登上火星，并在火星表面做了如下实验：在距离火星表面高h处（h远小于火星半径R）以初速度v0竖直上抛一个小球（不计阻力），测得小球落地时的速度为v，已知引力常量为G，火星半径为R，他出了下列两个问题，请你利用学过的知识解答：
（1）求火星表面的重力加速度g以及火星的质量M；
（2）假设火星可视为质量均匀分布的球体，求火星的密度。
（16分）
如图所示一个光滑的圆锥体固定在水平桌面上，其轴线竖直，母线与轴线之间的夹角为θ，一条长度为L=1m的轻绳，一端固定在位于圆锥体的顶点的竖直光滑转轴上，另一端拴着一个质量为m=0.4kg的小球（可看做质点），图中绳与母线平行。已知在小球静止不动时，绳上的拉力F=2N。当小球以不同的角速度ω绕圆锥体的轴线做匀速圆周运动时拉力会发生变化，重力加速度g取10m/s2
（1）求出母线与轴线间的夹角θ；
（2）求当角速度为ω1=rad/s时，小球受到的支持力大小；
（3）通过计算写出F与ω2 的关系式，并画出对应的函数图像（需标出截距和拐点的坐标值）。安宁河联盟2023～2024学年度下期高中2023级期中联考
物理参考答案与评分标准
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
答案 C B A D C B C B BD AC AC
三（2分） A和C（2分）
在质量和半径一定时，F与ω2成正比（2分，答出“F与ω2成正比”也得2分）
（1）无影响（1分）、初速度相同（1分）
（2）2.0m/s（2分） （3）2.5m/s（2分）； （3分）
（1）在竖直方向上， （2分）
在水平方向上， （2分）
解得 （1分）
（2）在竖直方向上， （2分）
合速度 （2分）
解得 （1分）
（其他合理解答，亦可按照情况给分）
（1）由运动学公式： （2分）
得： （2分）
由 （2分）
得到 （2分）
由 （1分）
（1分）
得： （2分）
（其他合理解答，亦可按照情况给分）
（1）小球静止不动时，绳上的拉力F=2N
由平衡条件可知F=mgcosθ （2分）
得θ=60° （1分）
（2）设小球刚要离开圆锥体时角速度为ω0
此时，由牛顿第二定律可得：mgtanθ=mω02Lsinθ （2分）
得ω0=rad/s （1分）
由于角速度ω1=rad/s设绳对球的拉力为F1,小球受到的支持力为N1,由牛顿第二定律可得：
在水平方向: F1sinθ-N1cosθ=mω12Lsinθ （2分）
在竖直方向：F1cosθ+N1sinθ=mg （1分）
可得N1=N （1分）
（3）当0≤ω≤rad/s时，由牛顿第二定律可得：
在水平方向: Fsinθ-Ncosθ=mω2Lsinθ
在竖直方向：Fcosθ+Nsinθ=mg
由以上两式可得当0≤ω≤rad/s时，F=0.3ω2+2 (N) （2分）
当ω>rad/s，物体已离开锥面，设此时绳与竖直方向夹角为α，由牛顿第二定律可得：Fsinα=mω2Lsinα （1分）
得当ω>rad/s时F=0.4ω2 (N) （1分）
图像如图所示
图像评分标准：图像在转折点和纵截距的坐标值标对1分，反向延长线过原点1分
（其他合理解答，亦可按照情况给分）

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