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湖北省2023-2024学年高一下学期期中考试
物理试卷
考试时间：2024年4月25日上午10:30-11:45 试卷满分：100分
注意事项：
1.答题前，先将自己的姓名、准考证号、考场号、座位号填写在试卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2.选择题的作答：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。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3.非选择题的作答：用黑色签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
一、单项选择题（每小题4分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。）
1.在物理学的研究中用到的思想方法很多，对下图中描述正确的是（ ）
A.甲图中，测定引力常量的实验运用了放大法测微小量
B.乙图中，研究小船渡河问题时，主要运用了类比法
C.丙图中，观察AB割线的变化得到B点的瞬时速度方向的过程，运用了控制变量法
D.丁图中，研究力和运动关系时，运用了等效替代法
2.物体在光滑水平面上做匀速直线运动，某时刻对该物体施加水平恒力，关于物体此后可能的运动及该力做功情况的判断，下列说法中错误的是（ ）
A.物体做曲线运动，该力对物体先做负功后做正功
B.物体做直线运动，该力对物体做正功
C.物体做曲线运动，该力对物体做正功
D.物体做直线运动，该力对物体先做正功后做负功
3.质量为的小球，从离桌面高的A处由静止下落，桌面离地面B处高度为，如图所示。若以桌面为参考平面，重力加速度，下列说法正确的是（ ）
A.小球在A点的重力势能为12J
B.小球在B点的重力势能为4J
C.由A点下落至B点过程中重力做功为12J
D.由A点下落至B点过程中重力势能的变化量为12J
4.如图所示，轻杆的一端固定在通过O点的水平转轴上，另一端固定一个小球，轻杆绕O点在竖直平面内沿顺时针方向做匀速圆周运动，其中A点为最高点、C点为最低点，B点与O点等高，下列说法正确的是（ ）
A.小球经过A点时，所受杆的作用力一定竖直向下
B.从A点到C点的过程，小球合力始终指向圆心
C.从A点到C点的过程，小球重力的功率保持不变
D.小球经过B点时，所受杆的作用力沿着BO方向
5.如图所示，一辆货车利用跨过光滑定滑轮的轻质不可伸长的缆绳提升一箱货物，已知货箱的质量为，货物的质量为m，货车向左做匀速直线运动，在将货物提升到图示的位置时，货箱速度为v，连接货车的缆绳与水平方向夹角为θ，不计一切摩擦，下列说法正确的是（ ）
A.货车的速度等于
B.货物处于失重状态
C.缆绳中的拉力大于
D.货车对地面的压力大于货车的重力
6.粗糙的水平地面上一物体在水平拉力作用下做直线运动，水平拉力F及物体的运动速度v随时间t变化的图像如图甲和图乙所示。取重力加速度。则（ ）
A.前2s内水平拉力F做功为120J B.前4s内物体的位移为10m
C.物体的质量为7.5kg D.时水平拉力F的功率为30W
7.如图所示，竖直平面的圆环，ab为水平直径，cd为另一条直径，一个小球（可以看成质点）在c点以水平向右的初速度抛出，刚好落在d点，已知直径ab与直径cd的夹角（，；），不计空气阻力，则（ ）
A.圆环的半径为0.75m
B.抛出点c距水平直径ab的高度为0.225m
C.若小球从c点以不同的速度水平向右抛出，一定不可能垂直落在圆环上
D.若小球从c点以不同的速度水平向右抛出，经过直径cd上不同位置时的速度方向不相同
二、多项选择题（每小题4分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。）
8.下列有关生活中的圆周运动实例分析，其中说法正确的是（ ）
A.铁路的转弯处，外轨比内轨高的原因是为了利用轮缘与内轨的侧压力帮助火车转弯
B.汽车通过拱桥的最高点时处于失重状态
C.滚筒洗衣机里衣物随着滚筒做高速匀速圆周运动，衣物运动到最高点A和最低点B点时对滚筒壁的弹力大小相等
D.同一小球在光滑而固定的圆锥筒内的A、B位置先后做匀速圆周运动，则在A、B两位置小球所受筒壁的支持力大小相等
9.2024年3月21日13时27分，我国在酒泉卫星发射中心成功将云海二号02组卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，如图所示，发射过程简化如图所示，卫星首先升空抵达半径为的近地圆轨道Ⅰ上Q点，然后在Q点短暂加速进入过渡的椭圆轨道Ⅱ，在椭圆轨道Ⅱ的远地点P点经合适调节便可稳定于预定所在的半径为的圆轨道Ⅲ上。下列判断正确的是（ ）
A.“云海二号”由轨道Ⅱ的P点转移到轨道Ⅲ需要在P点加速
B.“云海二号”在轨道Ⅱ上的运行周期小于在轨道Ⅲ上的运行周期
C.“云海二号”在轨道Ⅱ上经过Q点的加速度等于在轨道Ⅰ上经过Q点的加速度
D.“云海二号”在轨道Ⅰ与地心连线和在轨道Ⅲ与地心连线在相同时间内扫过的面积相等
10.如图，在竖直平面内，半径为R的圆弧轨道ABC和水平轨道PA在A点相切，BC为圆弧轨道的直径，O为圆心，OA和OB之间的夹角为，一个质量为m的小球沿水平轨道向右运动，经A点沿圆弧轨道通过C点，落至水平轨道；在整个过程中，除受到重力及轨道作用力外，小球还一直受到一个水平恒力的作用。已知小球在C点所受合力的方向指向圆心，且此时小球对轨道的压力恰好为零。离开C点后立即撤去水平恒力，不计一切摩擦，重力加速度大小为g。则下列说法正确的是（ ）
A.小球在A点时速度最大
B.小球在B点时速度最大
C.小球到达C点时速度的大小为
D.小球到达水平地面时距A点的距离为
三、实验题（2小题，共16分。把答案填写在答题卡中的横线上。）
11.（6分）探究向心力大小F与物体的质量m、角速度ω和轨道半径r的关系实验。
（1）本实验所采用的实验探究方法与下列哪个实验是相同的________；
A.探究平抛运动的特点 B.探究两个互成角度的力的合成规律
C.探究匀变速直线运动规律 D.探究加速度与物体受力、物体质量的关系
（2）某同学用如下图所示实验装置进行探究，圆柱体放置在水平圆盘上做匀速圆周运动，圆柱体与圆盘之间的摩擦可忽略不计。力传感器测量向心力大小F，角速度传感器测量角速度大小ω，该组同学通过保持圆柱体质量和运动半径不变，来探究F与ω的关系。
该组同学让圆柱体做半径为r的匀速圆周运动，得到如图1所示图像，对图线的数据进行处理，获得了如图2所示的图像，该图像是一条过原点的直线，则图像2的横坐标x代表的是________，如果直线的斜率为k，则可以得到圆柱体的质量为________。
图1 图2
12.（10分）在“探究平抛运动的特点”实验中，实验小组从不同角度进行实验。（g取）
（1）采用如图甲所示的装置做实验。在此实验中，下列操作或说法正确的是________。
A.将斜槽轨道的末端调成水平
B.本实验不需要用天平测出小球的质量，也不需要配备铅垂线
C.小球释放的初始位置越高越好
D.图甲中挡条每次必须等间距下移
（2）实验中探究物体做平抛运动时，它的速度方向与水平方向的夹角为θ，其正切值随时间t变化的图像如图所示，则初速度________m/s。（结果保留两位有效数字）
（3）由（2）中实验测得落点和平抛起点连线与水平方向夹角为45°，则经过的时间为________s，位移为________m。（结果均保留两位有效数字）
（4）在此实验中，每次都要让小球从斜槽上的同一位置由静止滚下，但小球与斜槽间有摩擦力，这个摩擦力________（选填“会”或“不会”）使实验的误差增大.
四、解答题（3小题，共44分。解答时要写出必要的文字说明和重要的演算步骤。）
13.（12分）我国新能源汽车领先全球，2024年3月28日小米第一台汽车XiaomiSU7正式上市，其技术领先且价格符合大众消费，一辆小米新能源汽车在平直公路上行驶，汽车的质量为，发动机的额定功率为，设汽车行驶过程中受到的阻力大小恒为。
（1）在不超过额定功率的前提下，求该汽车所能达到的最大速度；
（2）如果汽车从静止开始做匀加速直线运动。加速度的大小，在发动机不超过额定功率的前提下，求汽车维持匀加速运动的时间t。
14.（14分）宇航员站在某质量分布均匀的星球表面一斜坡上P点，沿水平方向以初速度抛出一个小球，测得小球经时间t落到斜坡另一点Q上，如图所示，斜坡的倾角为，，，已知该星球的半径为R，引力常量为G，球的体积公式是。求：
（1）该星球表面的重力加速度g；
（2）该星球的密度；
（3）该星球的第一宇宙速度。
15.（18分）如图所示，用内壁粗糙的薄壁细管弯成的“S”形轨道固定于竖直平面内，其弯曲部分是由两个半径均为的半圆平滑对接而成（圆的半径远大于细管内径），轨道底端D点与水平地面相切，现有一辆质量为的玩具小车在恒定的拉力作用下从E点由静止开始出发，经过一段时间到达D点时撤去外力F，此时小车对“S”形轨道压力为420N，小车进入“S”形轨道后从轨道的最高点飞出，恰好垂直撞在固定斜面B上的C点，C点与下半圆的圆心O等高。已知小车在水平轨道ED段运动过程中受到的阻力是车重的0.1倍，斜面的倾角为30°。求：（g取）
（1）小车从E点到D点的距离；
（2）小车到达C点时的速度大小；
（3）在A点小车对轨道的弹力；
湖北省2023-2024学年高一下学期期中考试
物理参考答案及评分标准
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
A D C B C D B BD ABC BC
1.【答案】A
【详解】A.甲图中，卡文迪许测定引力常量的实验运用了放大法测微小量，故A正确；
B.乙图中，研究小船渡河问题时，主要运用了等效法，故B错误；
C.丙图中，A点逐渐向B点靠近时，观察AB割线的变化，就是曲线在B点的切线方向，运用了极限思想，得到B点的瞬时速度方向，故C错误；
D.丁图中，伽利略研究力和运动关系时，运用了理想实验方法，巧妙地设想了两个对接斜面的实验，故D错误。
2.【答案】D
【详解】A.如果水平恒力的方向与运动方向夹角为钝角，则物体做曲线运动，该力对物体先做负功后做正功，所以A正确，不符题意；
B.如果水平恒力的方向与运动方向相同，则物体做直线运动，该力对物体做正功，所以B正确，不符题意；
C.如果水平恒力的方向与运动方向夹角为锐角，则物体做曲线运动，该力对物体做正功，所以C正确，不符题意；
D.如果水平恒力的方向与运动方向相反，则物体做直线运动，该力对物体先做负功后做正功，所以D错误，符合题意；
3.【答案】C
【详解】A.若以桌面为参考平面，小球在A点的重力势能为，故A错误；
B.若以桌面为参考平面，小球在B点的重力势能为，故B错误；
C.由A点下落至B点过程中重力做功为，故C正确；
D.由A点下落至B点过程中重力势能势能变化量，故D错误。
4.【答案】B
【详解】根据匀变速运动的位移公式
整理得
在图像中是直线，由此可得
，，，
因为b车的加速度大，b车的速度变化快，
当两车速度相同时，两车相距最远，由得，故B正确
5.答案 C
【详解】A.关联速度可知，沿着绳上的速度相等，可知
则，A错误；
B.θ减小，增大，货车向左做匀速直线运动，v增大，加速度向上，则货物处于超重状态，B不正确；
C.由加速度向上，则
缆绳中的拉力大于，C正确；
D.对货车受力分析可得，即
货车的对地面的压力小于货车的重力，D错误；
6.【答案】D
7.【答案】B
8.【答案】BD
【详解】A.在铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高，当火车按规定速度转弯时，由重力和支持力的合力完全提供向心力，从而减轻轮缘对外轨道的挤压，故A错误；
B.对汽车在最高点，根据牛顿第二定律得，因为
故汽车处于失重状态，故B正确；
C.根据牛顿第二定律，在最低点和在最高点时有，
可得，故C错误；
D.小球在两位置做匀速圆周运动，由其合力提供向心力，受筒壁的支持力为
（θ为锥体顶角的一半），故支持力大小相等，故D正确。
9.【答案】ABC
10.【答案】BC
【详解】AB.由于小球在C点所受合力的方向指向圆心，且此时小球轨道的压力恰好为零，表明水平恒力与重力的合力方向与直径BC平行，即B为圆周运动的等效的物理最低点，C为圆周运动的等效的物理最高点，类比于一般的圆周运动，可知，小球在等效物理最低点B点时速度最大，小球在等效物理最高点C点时速度最小，故A错误，B正确；
C.结合上述，在C点，对小球分析有，解得，故C正确。；
D.水平竖直建立直角坐标，竖直方向，，，水平方向，，联立得，所以距A点距离为，故D错误
11.【答案】（共6分，每空2分）（1）D （2）
【详解】（1）本实验采用的实验探究方法是控制变量法，采用这个探究方法的实验还有“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”，故选D。
（2）由向心力公式
可知，当质量m和运动半径r不变时，
所以图像横坐标x代表的是。图像的斜率
则可以得到圆柱体的质量为
12.答案：（10分）每空2分（1）A （2）1.0 （3）0.20 0.28 （4）不会
13.【答案】（12分）【答案】（1）50m/s；（2）1.25s
【详解】（1）设汽车以额定功率启动后达到最大速度时牵引力为，汽车达到最大速度时有
1分
又 1分
联立，解得 2分
（2）设汽车在匀加速度运动时，牵引力为F，根据牛顿第二定律
2分
解得 1分
设保持匀加速的时间t，匀加速达到的最大速度为，则有 1分
解得 1分
由匀变速直线运动速度公式得 1分
解得 2分
14.（14分）【答案】（1）；（2）；（3）
【详解】（1）小球做平抛运动过程中，水平方向，有
1分
竖直方向，有
1分
由几何知识可得
1分
联立解得
2分
（2）对于星球表面质量为的物体，有
1分
1分
所以
2分
（3）该星球的第一宇宙速度等于它的近地卫星的运行速度，故
2分
1分
解得
2分
15.（18分）（1）距离 （2）8m/s （3）20N 方向竖直向上
（1）小车从E到D由牛顿第二定律得： 1分
由位移公式知： 1分
在D点由牛顿第二定律得 1分
又由牛顿第三定律得小车在D点对轨道的压力等于轨道对小车的支持力 1分
所以得ED间距离 2分
（注意：此问运用动能定理解出正确结果也给分）
（2）把小车在C点的速度分解为沿水平方向的分速度和沿竖直方向的分速度，
有， 2分
， 2分
解得。 2分
（3）由（2）知小车在A点的速度大小
，1分
因为小车对外轨有压力，轨道对小车的作用力竖直向下， 1分
根据牛顿第二定律有 1分
解得， 2分
根据牛顿第三定律得，小车对轨道的弹力的大小，方向竖直向上。 1分

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