2023-2024年河北省張家口市高一下學期3月階段測試物理試卷（解析版）

2023-2024學年第二學期3月高一階段測試卷物理一、選擇題1.關(guān)于做勻速圓周運動的物體，下列說法中正確的是（）A.所受合外力為零B.線速度恒定C.任意相等時間內(nèi)速度變化量相等D.任意相等時間內(nèi)通過的路程相等【答案】D【解析】勻速圓周運動是曲線運動，速度的方向不斷發(fā)生變化，速度的變化量不等于，加速度不等于，根據(jù)牛頓第二定律可知，做勻速圓周運動的物體，所受合外力不為零，故A錯誤；做勻速圓周運動的物體，物體的線速度大小不變，方向發(fā)生變化，可知，做勻速圓周運動的線速度不恒定，故B錯誤；做勻速圓周運動的物體的加速度大小恒定，方向始終指向圓心，即加速度方向不斷發(fā)生變化，根據(jù)加速度定義式可知，任意相等時間內(nèi)速度變化量大小相等，方向不同，故C錯誤；做勻速圓周運動的物體，物體的線速度大小不變，根據(jù)線速度的定義式可知，做勻速圓周運動任意相等時間內(nèi)通過的路程相等，故D正確。故選D。2.關(guān)于向心力與向心加速度，下列說法中不正確的是（）A.向心力可以是物體受到的某一個力，也可以是物體受到的合力，還可以是某一個力的分力B.向心力和重力、彈力、摩擦力一樣，都是根據(jù)力的性質(zhì)命名的C.向心加速度是描述物體運動方向變化快慢的物理量D.勻速圓周運動的向心加速度的方向時刻指向圓心，大小不變【答案】B【解析】向心力是效果力，向心力可以是物體受到的某一個力，也可以是物體受到的合力，還可以是某一個力的分力，故A正確，不符合題意，B錯誤，符合題意；向心加速度的方向始終指向圓心，不改變速度的大小，只改變速度的方向，所以向心加速度描述速度方向變化的快慢，故C正確，不符合題意；勻速圓周運動的向心加速度的方向時刻指向圓心，大小不變，故D正確，不符合題意。故選B。3.如圖所示是地球繞太陽運行情況的示意圖，點是遠日點，點是近日點，是橢圓軌道的短軸，運行的周期為。則地球從經(jīng)、到的運動過程中（）A.地球運動到點時速度最大B.地球從點到點所用的時間等于C.地球從點到點的過程中先做加速運動后做減速運動D.地球從點到點所用時間等于【答案】D【解析】根據(jù)開普勒第二定律，在相同時間內(nèi)某一行星與恒星的連線所掃過的面積相等，可知在近日點速度最大，在遠日點速度最小，故A錯誤；根據(jù)對稱性可知，與的時間相等，均為，根據(jù)上述可知，階段，速率逐漸變大，即到的平均速率小于到的平均速率，所以從點到點所用的時間大于，故B錯誤，D正確；地球從點運動到點運動，即向近日點運動，速度逐漸增大，做加速運動，故C錯誤。故選D。4.有一種叫“旋轉(zhuǎn)飛椅”的游樂項目（如圖所示）。鋼繩的一端系著座椅，另一端固定在水平轉(zhuǎn)盤上。轉(zhuǎn)盤可繞穿過其中心的豎直軸轉(zhuǎn)動。當轉(zhuǎn)盤勻速轉(zhuǎn)動時，鋼繩與轉(zhuǎn)軸在同一豎直平面內(nèi)。將游客和座椅看作質(zhì)點，不計鋼繩的重力，以下分析正確的是（）A.無論飛椅在什么位置，鋼繩長短如何，做圓周運動的飛椅周期都相同B.旋轉(zhuǎn)過程中，游客受到重力、飛椅的支持力和向心力C.根據(jù)可知，旋轉(zhuǎn)過程中坐在外側(cè)的游客旋轉(zhuǎn)的角速度更小D.根據(jù)可知，旋轉(zhuǎn)過程中坐在外側(cè)的游客所需向心力更大【答案】A【解析】無論飛椅在什么位置，鋼繩長短如何，各飛椅都一起做圓周運動，飛椅周期都相同，故A正確；旋轉(zhuǎn)過程中，游客受到重力和飛椅支持力等，向心力是這些力的合力，故B錯誤；旋轉(zhuǎn)過程中，不論坐在外側(cè)的游客、還是坐在內(nèi)側(cè)的游客，旋轉(zhuǎn)的角速度都是相同的，故C錯誤；根據(jù)可知，由于所有游客旋轉(zhuǎn)的角速度都是相同的，雖然旋轉(zhuǎn)過程中坐在外側(cè)的游客的圓周運動的半徑更大，但其質(zhì)量關(guān)系沒有確定，所以該游客所需向心力就不一定更大，故D錯誤。故選A5.已知火星質(zhì)量為地球質(zhì)量的倍，其半徑為地球半徑的倍,由此可知同一物體在火星表面與在地球表面受到的引力的比值為（）A. B. C. D.【答案】B【解析】設(shè)物體的質(zhì)量為，在地球根據(jù)萬有引力與重力的關(guān)系得，在火星，同理有，同一物體在火星表面與在地球表面受到的引力的比值為，故選B。6.如圖甲所示是中學物理實驗室常用的感應起電機，它是由兩個大小相等且直徑約為的感應玻璃盤起電的，其中一個玻璃盤通過從動輪與手搖主動輪連接，如圖乙所示，現(xiàn)玻璃盤以的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，已知主動輪的半徑約為，從動輪的半徑約為，和是玻璃盤邊緣上的兩點，若轉(zhuǎn)動時皮帶不打滑，下列說法正確的是（）A.、的向心加速度相同B.玻璃盤的轉(zhuǎn)動方向與搖把轉(zhuǎn)動方向相同C.主動輪邊緣的線速度大小為D.搖把的周期為【答案】C【解析】、是從動輪邊緣上兩點，其線速度大小相同，、兩點到圓心的距離相等，由向心加速度大小公式，、兩點向心加速度大小相等，但方向不同，、的向心加速度不相同，故A錯誤；由圖可知主動輪與從動輪的皮帶是交叉放置的，即兩輪的轉(zhuǎn)動方向相反，所以玻璃盤的轉(zhuǎn)動方向與搖把轉(zhuǎn)動方向相反，故B錯誤；玻璃盤的轉(zhuǎn)速，角速度，從動輪邊緣的線速度大小，主動輪邊緣的線速度大小和從動輪邊緣的線速度大小相等，故主動輪邊緣的線速度大小等于，故C正確；主動輪的周期，搖把的周期和主動輪的周期相等，也為，故D錯誤。故選C。7.如圖甲，滾筒洗衣機脫水時，衣物緊貼著滾筒壁在豎直平面內(nèi)做順時針的勻速圓周運動。如圖乙，一件小衣物（可理想化為質(zhì)點）的質(zhì)量為，滾筒半徑為，周期為，重力加速度為，、分別為小衣物經(jīng)過的最高位置和最低位置。下列說法正確的是（）A.衣物所受合力的大小始終為B.衣物轉(zhuǎn)到位置時的脫水效果最好C.脫水過程中衣物上的水做向心運動D.衣物在位置和位置對滾筒壁的壓力都大于【答案】B【解析】衣物做合運動，由所受外力的合力提供向心力，可知，衣物所受合力的大小始終為，故A錯誤；衣物經(jīng)過的最高位置和最低位置時，分別對衣物進行分析有，，則有，由于水滴與衣物之間的作用力的最大值一定，可知衣物轉(zhuǎn)到位置時的脫水效果最好，故B正確；脫水過程中衣物上的水脫離衣物向外運動，可知，脫水過程中衣物上的水做離心運動，故C錯誤；根據(jù)牛頓第三定律定律有，，結(jié)合上述解得，，可知，衣物在位置對滾筒壁的壓力大于，衣物在位置對滾筒壁的壓力不一定大于，故D錯誤。故選B。二、多選題8.關(guān)于萬有引力定律的表達式，下列說法正確的是（）A.公式中為引力常量，它是由卡文迪許通過實驗測得，其大小與單位制的選擇有關(guān)B.當趨近于零時，萬有引力定律不再適用，兩物體間不存在相互作用的引力C.萬有引力大小與兩物體質(zhì)量的乘積成正比，與兩物體間距離成反比D.對的引力與對的引力是一對作用力與反作用力【答案】A、D【解析】公式中為引力常量，它是由卡文迪許通過實驗測得，其大小與單位制的選擇有關(guān)，故A正確；當兩物體間的距離趨向零時，兩物體不能看成質(zhì)點，萬有引力定律不再適用，但兩物體間存在相互作用的引力，故B錯誤；兩物體間的萬有引力與質(zhì)量的乘積成正比，與它們之間距離的二次方成反比，故C錯誤；對的引力與對的引力是一對作用力與反作用力，故D正確。故選AD。9.年月日，占全球市場份額的無人機巨頭大疆，發(fā)布迄今為止影像質(zhì)量最優(yōu)異的消費級無人機。如圖是該型號無人機繞拍攝主體時做水平勻速圓周運動的示意圖。已知無人機的質(zhì)量為，無人機的軌道距拍攝對象高度為，無人機與拍攝對象距離為，無人機飛行一周的時間為，則無人機做勻速圓周運動時（）A.角速度為 B.所受空氣作用力為C.向心加速度為 D.線速度大小為【答案】A、C【解析】根據(jù)題意，由幾何關(guān)系可知，無人機運行半徑，無人機做勻速圓周運動時角速度為，故A正確；無人機做勻速圓周運動時，合力提供向心力為，則所受空氣作用力為，故B錯誤；向心加速度為，故C正確；線速度大小為，故D錯誤。故選AC。10.如圖所示，一根細線下端拴一個金屬小球，細線穿過小孔（小孔光滑），另一端連接在金屬塊上，若不計空氣阻力，小球在某一水平面內(nèi)做勻速圓周運動（圓錐擺）。實際上，小球在運動過程中不可避免地受到空氣阻力作用。因阻力作用，小球的運動軌道發(fā)生緩慢的變化（可視為一系列半徑不同的圓周運動），始終靜止在水平桌面上。下列判斷正確的是（）A.小球做圓周運動的周期變小B.小球做圓周運動所需向心力變小C.小球做圓周運動的線速度變小D.受到桌面的靜摩擦力變小【答案】B、C、D【解析】小球在運動過程中不可避免地受到空氣阻力作用，所以小球做圓周運動的線速度要減小，根據(jù)向心力公式，可知小球所需向心力減小，小球做近心運動，小球的位置越來越低，故BC正確；始終靜止在水平桌面上，設(shè)擺繩與豎直方向夾角為，擺繩長為，對小球進行受力分析，有，，則，，周期為，可知由于空氣阻力作用，線速度減小，減小，增大，因此細線的拉力減小，角速度減小，周期增大，故A錯誤；對金屬塊，由平衡條件可知，受到桌面的靜摩擦力大小等于細線的拉力大小，則靜摩擦力減小，故D正確。故選BCD。三、實驗題11.向心力演示器如圖所示，用來探究小球做圓周運動所需向心力的大小與質(zhì)量、角速度和半徑之間的關(guān)系。兩個變速塔輪通過皮帶連接，勻速轉(zhuǎn)動手柄使長槽和短槽分別隨左塔輪和右塔輪勻速轉(zhuǎn)動，槽內(nèi)的鋼球就做勻速圓周運動。橫臂的擋板對鋼球的壓力提供向心力，鋼球?qū)醢宓姆醋饔昧νㄟ^橫臂的杠桿作用使彈簧測力套筒下降，從而露出標尺，標尺上的紅白相間的等分格顯示出兩個鋼球所受向心力的比值。如圖是探究過程中某次實驗時裝置的狀態(tài)，已知小球在擋板、、處做圓周運動的軌跡半徑之比為。（1）在研究向心力的大小與角速度關(guān)系時，要保持________相同。A.和 B.和 C.和 D.和（2）在某次實驗中，一同學把兩個質(zhì)量相等的小球分別放在、位置，將皮帶連接在左、右半徑之比為的塔輪上，勻速轉(zhuǎn)動手柄時，此時可研究向心力的大小與________的關(guān)系，則放在擋板處的小球與處的小球周期大小之比為________。（3）在某次實驗中，一同學把兩個質(zhì)量相同的小球分別放在擋板、位置，皮帶套在半徑之比為的左、右兩邊塔輪上，則轉(zhuǎn)動時左、右標尺上露出的紅白相間的等分格數(shù)之比為________。【答案】（1）C；（2）角速度；；（3）；【解析】（1）根據(jù)，在研究向心力的大小與角速度關(guān)系時，要保持和相同。故選C。（2）把兩個質(zhì)量相等的鋼球放在、位置時，則控制質(zhì)量相等、半徑相等，研究的目的是向心力的大小與角速度的關(guān)系，將皮帶連接在左、右半徑之比為的塔輪上，兩塔輪邊緣上各點線速度相等，根據(jù)，放在擋板處的小球與處的小球角速度之比為，根據(jù)，放在擋板處的小球與處的小球周期大小之比為。（3）皮帶套在半徑之比為的左、右兩邊塔輪上，根據(jù)小問（2）推理過程同樣可推知，角速度之比為，又，根據(jù)，向心力大小之比為。12.利用如圖所示裝置驗證向心力的大小與線速度大小的關(guān)系。四分之一圓弧軌道固定在水平桌面上，末端與上表面很小的壓力傳感器表面相切，水平地面上依次鋪放好木板、白紙、復寫紙。將小球從圓弧軌道某一點由靜止釋放，經(jīng)軌道末端飛出，落到鋪著復寫紙和白紙的木板上，在白紙上留下點跡，由同一位置重復釋放幾次，記錄每次壓力傳感器的示數(shù)；改變小球在圓弧軌道上的釋放位置，重復上述實驗步驟。（當?shù)氐闹亓铀俣葹椋?）為了完成實驗，下列操作不必要的是________。A.必須選擇光滑的圓弧軌道B.固定圓弧軌道時，末端必須水平C.實驗中應選擇密度大的小球D.確定小球在白紙上的落點時，用盡可能小的圓把所有落點圈住，圓心即為平均落點（2）某次實驗時記錄的壓力傳感器示數(shù)為，并測出小球的質(zhì)量為，小球的向心力大小________。（3）實驗除了記錄壓力傳感器示數(shù)，測量小球的質(zhì)量外，還需要測量軌道末端距地面的高度、水平位移、圓弧軌道半徑，若要驗證向心力與線速度大小的關(guān)系，則需要驗證壓力傳感器示數(shù)________即可（用測量的數(shù)據(jù)的物理量寫出表達式）?！敬鸢浮浚?）A；（2）；（3）；【解析】（1）這個實驗驗證向心力大小與線速度的關(guān)系，而線速度由平拋運動來進行測量的，只要保證每次小球到達軌道末端的速度相同即可，不用考慮圓弧軌道是否光滑，該操作不必要，符合題意，故A正確；線速度由平拋運動來進行測量，平拋運動要求初速度沿水平方向，所以固定圓弧軌道時，末端必須水平，該操作必要，不符合題意，故B錯誤；實驗中應選擇密度大、體積小的小球，可以減小空氣阻力對小球做平拋運動時的影響，該操作必要，不符合題意，故C錯誤；確定小球在白紙上的落點時，用盡可能用小的圓把所有落點圈住，圓心即為平均落點，這樣可以減小實驗的偶然誤差，該操作必要，不符合題意，故D錯誤。故選A。（2）某次實驗時記錄的壓力傳感器示數(shù)為，根據(jù)牛頓第三定律可知，軌道末端對小球的支持力大小也為，并測出小球的質(zhì)量為，小球受到的合力提供向心力，則向心力大?。唬?）小球從軌道末端飛出時，做平拋運動，則有，，聯(lián)立可得小球飛出軌道末端時的速度大小為，小球在軌道末端，根據(jù)牛頓第二定律可得，若要驗證向心力與線速度大小v的關(guān)系，則需要驗證壓力傳感器示數(shù)即可。四、解答題13.隨著我國載人航天事業(yè)的飛速發(fā)展，越來越多的宇航員實現(xiàn)了太空旅行，某次飛船返回地面過程的示意圖如圖所示，飛船到地心的距離為，其繞地球做圓周運動周期為，可以在軌道上的某一點處，將速率降低到適當數(shù)值，從而使飛船沿著以地心為焦點的特殊橢圓軌道運動，橢圓和地球表面在點相切。已知地球半徑為，萬有引力常量為，地球的質(zhì)量為，飛船的質(zhì)量為，飛船由點運動到點所需的時間為。求：（1）飛船在處對地球的萬有引力的大?。唬?）地球半徑為與飛船到地心的距離的比值?！敬鸢浮浚?）；（2）；【解析】（1）飛船在處對地球的萬有引力的大?。唬?）飛船由點運動到點所需的時間為，則飛船沿橢圓軌道運動周期為；根據(jù)題意得橢圓軌道的半長軸，根據(jù)開普勒第三定律得，聯(lián)立得；14.如圖所示，一個固定在豎直平面上的光滑半圓形管道，管道里有一個直徑略小于管道內(nèi)徑的小球，小球在管道內(nèi)做圓周運動，小球經(jīng)過管道的點時受到管道上壁的作用力，從點脫離后做平拋運動，恰好與傾角為的斜面垂直相碰。已知半圓形管道的半徑，