湖北省2023_2024学年高一物理下学期3月联考试卷含解析

这是一份湖北省2023_2024学年高一物理下学期3月联考试卷含解析，共17页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
1. 在科学发展中，许多科学家对物理学的发展作出了巨大贡献。下列表述正确的是（ ）
A. 笛卡尔通过分析第谷观测的天文数据得出行星运动规律
B. 伽利略理想斜面实验说明物体的运动不需要力来维持
C. 牛顿进行了著名“月—地检验”并通过实验测出了引力常量
D. 牛顿认为惯性是物体的固有属性，速度大的物体惯性大
【答案】B
【解析】
【详解】A．开普勒通过分析第谷观测的天文数据得出行星运动规律，故A错误；
B．伽利略的理想斜面实验说明物体的运动不需要力来维持，故B正确；
C．牛顿进行了著名的“月—地检验”，卡文迪什通过实验测出了引力常量，故C错误；
D．惯性是物体的固有属性，只与物体质量有关，与其他任何因素无关，故D错误。
故选B。
2. 自然界中的曲线运动是很常见的。掷出的链球、公转的地球等，它们的运动轨迹都是曲线。下列说法正确的是（ ）
A. 受变力作用的物体一定做曲线运动
B. 物体做曲线运动时，其加速度一定不断变化
C. 速度变化的物体一定做曲线运动
D. 物体做匀速率曲线运动时，其所受合外力的方向总是与速度方向垂直
【答案】D
【解析】
【详解】A．若受变力作用的物体合外力的方向与速度方向在同一直线上，物体做直线运动，故A错误；
B．物体做曲线运动时，其加速度可能不变，例如平抛运动，故B错误；
C．速度变化的物体不一定做曲线运动，例如匀变速直线运动的速度时刻变化，故C错误；
D．物体做匀速率曲线运动时，合外力不做功，故其所受合外力的方向总是与速度方向垂直，故D正确。
故选D。
3. 将一小球以某一初速度竖直向上抛出，以抛出时刻为计时起点，经落回抛出点。不计空气阻力，重力加速度g取10m/s2，下列说法正确的是（ ）
A. 小球在第3s内的平均速度为0B. 小球落回抛出点时的速度为50m/s
C. 小球上升的最大高度为40mD. 小球在5s内的平均速度为12.5m/s
【答案】A
【解析】
【详解】A．小球做竖直上抛运动，具有对称性，上升和下降的的时间均为2.5s，则第3s内的位移为零，平均速度为零，A正确；
B．小球落回抛出点的速度为
B错误；
C．小球上升的最大高度为
C错误；
D．小球在5s内的位移为零，平均速度为零，D错误。
故选A。
4. 如图是采用动力学方法测量空间站质量原理图。若已知飞船质量为5.0×103kg，在飞船与空间站对接后，其推进器的平均推力F为1000N，推进器工作5s内，测出飞船和空间站的速度变化是0.05m/s，则（ ）
A. 空间站的质量为9.5×104kg
B. 飞船的加速度为0.1m/s
C. 飞船对空间站的力比空间站对飞船的力小
D. 飞船对空间站的推力为800N
【答案】A
【解析】
【详解】B．飞船与空间站对接后的加速度为
故B错误；
AD．设飞船质量为m，空间站质量为M，飞船对空间站的作用力大小为N，根据牛顿第二定律有
联立解得
，
故A正确，D错误；
C．根据牛顿第三定律可得，飞船对空间站的力与空间站对飞船的力大小相等，方向相反，故C错误。
故选A。
5. 如图所示，用等长的轻线将三个完全相同的小球a、b、c悬挂在天花板上，对小球a、b、c同时施加水平向右的恒力，大小分别为2F、F、F，最后都达到平衡状态，下列图像可能正确的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】设b、c小球之间的线与竖直方向的夹角为θ，则只对小球c分析可知
只对小球b、c整体分析可知ab之间的线与竖直方向夹角为
对小球a、b、c整体分析可知a与天花板之间的线与竖直方向的夹角为
所以
故选C。
6. 如图所示，直径为d的竖直圆筒绕中心轴线以恒定的转速匀速转动。一子弹以水平初速度沿圆筒直径方向从左侧射入圆筒，从右侧射穿圆筒后发现两弹孔在同一竖直线上且相距为h，空气阻力及圆筒对子弹的作用力均可忽略不计，则（ ）
A. 子弹水平初速度为B. 子弹水平初速度为
C. 圆筒转动的角速度可能为D. 圆筒转动的角速度可能为
【答案】AC
【解析】
【详解】AB．子弹做平抛运动，在竖直方向上
水平方向子弹做匀速运动
联立求得
故A正确，B错误；
CD．因子弹从右侧射穿圆筒后发现两弹孔在同一竖直线上，则圆筒转过的角度为
(n=1.2.3…)
则角速度为
(n=1.2.3…)
故角速度可能为，不可能为，故C正确，D错误。
故选AC。
7. A、B两个可视为质点的物体同时从同一位置出发沿相同的方向做直线运动。A物体的初速度为零，加速度与时间关系如图1所示，B物体的速度与时间关系如图2所示。下列说法中正确的是（ ）
A. A追上B前，A、B间的最大距离为1.2m
B. 当A追上B时，两物体离出发点的距离为10m
C. A、B出发后只相遇一次
D. s时A、B第二次相遇
【答案】D
【解析】
【详解】A．由图1可知前2s内A物体的加速度
由图2可知B物体的初速度，加速度
当A、B共速时A、B距离最大，所以有
解得
此时A、B间的距离
故A错误；
B．当A追上B时有
即
解得
此时两物体离出发点的距离
故B错误；
CD．由图1可知2 s后A物体的加速度，2 s时A、B刚好相遇，此时A的速度
B的速度
设再经过时间t′′，A、B第二次相遇，有
解得
即出发后8s第二次相遇，此后A、B不会再相遇，故C错误，D正确。
故选D。
8. 如图所示，质量均为m的A、B两小球分别用轻质细绳和轻弹簧系在天花板上的O点和点，A、B两小球之间用一轻质细绳连接，细绳、弹簧与竖直方向间的夹角均为θ，细绳水平拉直，则下列有关细绳被剪断瞬间的表述正确的是（ ）
A. 细绳上的拉力与弹簧弹力之比为
B. 细绳上的拉力与弹簧弹力之比为
C. A与B的加速度之比为
D. A与B的加速度之比为
【答案】BC
【解析】
【详解】根据题意，对AB两球受力分析，如下图
对A球，剪断细绳的瞬间，细绳的拉力将发生突变，合力垂直于细绳斜向下，在沿绳方向上由平衡条件有，细绳的拉力大小为
垂直绳方向上，由牛顿第二定律有
解得A球的加速度大小为
对B球，剪断细绳瞬间，弹簧弹力不变，合力水平向右，竖直方向上由平衡条件可得，则弹簧弹力大小为
水平方向上，由牛顿第二定律有
解得B球的加速度大小
则细绳上的拉力与弹簧弹力之比为
A与B的加速度之比为
故选BC。
9. 某篮球运动员正在进行投篮训练，篮球的运动轨迹可简化为如图所示的曲线，其中A是篮球的投出点，B是运动轨迹的最高点，C是篮球的投入点。已知篮球在A点的速度大小为v0，且与水平方向夹角为45°，在C点的速度方向与水平方向的夹角为30°。篮球可视为质点，忽略空气阻力，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（ ）
A. 从A点到B点，篮球运动的时间为
B. 从B点到C点，篮球运动的时间为
C. A、B两点的高度差为
D. A、C两点的高度差为
【答案】BD
【解析】
【详解】A．从A点到B点，篮球运动的时间为
故A错误；
B．在C点，有
从B点到C点，篮球运动的时间为
解得
故B正确；
C．A、B两点的高度差为
故C错误；
D．A、C两点高度差为
故D正确。
故选BD。
10. 我国将一颗失效的北斗二号卫星，从地球同步圆轨道经椭圆轨道运行到“基地轨道”上，该过程的简化示意图如图所示。已知同步卫星轨道半径为，“基地轨道”半径为，转移轨道与同步轨道和“基地轨道”分别相切于P、Q两点，卫星在转移轨道上从P点运动到Q点所需的最短时间为t，已知引力常量为G，则下列说法正确的是（ ）
A. 在转移轨道上经过Q点的加速度大于在“基地轨道”上经过Q点的加速度
B. 在转移轨道上经过P点的速度与经过Q点速度大小之比为
C. 地球的自转周期T为
D. 地球的质量等于
【答案】BC
【解析】
【详解】A．由牛顿第二定律可得
可得
可知在转移轨道上点的加速度等于在“墓地轨道”上点的加速度，故A错误；
B．根据开普勒第二定律可得
解得在转移轨道上经过P点的速度与经过Q点速度大小之比为
故B正确；
C．由开普勒第三定律可得
解得地球的自转周期
故C正确；
D．由万有引力提供向心力可得
解得地球质量为
故D错误。
故选BC。
二、非选择题（本题共5小题，共60分）
11. 某实验小组用图甲、乙所示的装置研究平抛运动的特点。
（1）如图甲所示，让完全相同的小球a和b从两个相同弧面轨道顶端由静止释放，两弧面轨道末端水平，忽略空气阻力，多次实验两小球均在水平面上相撞。该现象表明，平抛运动在水平方向的分运动是______运动；
（2）如图乙所示，当完全相同小球c、d处于同一高度时，一名同学用小锤轻击弹性金属片，使球d水平飞出，同时松开球c下落，忽略空气阻力，另一名同学在小球触地反弹后迅速抓住小球，重复实验，每次均只听到一次小球落地的响声。该现象表明，平抛运动在竖直方向的分运动是______运动；
（3）用频闪照相记录了某小球平抛的四个位置，如图丙，其中正方形小方格边长为1.6cm，重力加速度m/s，A点______（选填“是”或“不是”）抛出点，该小球做平抛运动的初速度大小为______m/s。（结果保留两位有效数字）
【答案】（1）匀速直线
（2）自由落体（3） ①. 不是 ②. 0.80
【解析】
【小问1详解】
b小球在水平方向做匀速直线运动，而a小球做平抛运动，多次实验两小球均在水平面上相撞。该现象表明，平抛运动在水平方向的分运动是匀速直线运动。
【小问2详解】
小锤轻击弹性金属片，使d水平飞出的同时c做自由落体运动，重复实验，每次均只听到一次小球落地的响声，该现象表明，平抛运动在竖直方向的分运动是自由落体运动。
【小问3详解】
[1]平抛运动在竖直方向上的运动是自由落体运动，根据
可得
竖直方向根据匀变速中间时刻速度等于该段过程的平均速度，可知B点的竖直分速度为
则A点的竖直分速度为
可知A点不是抛出点；
[2]水平方向做匀速直线运动，则该小球做平抛运动的初速度大小为
12. 某实验小组通过如图所示的装置验证向心力公式。一个体积较小，质量为m的滑块套在水平杆上（不会翻到），力传感器通过一根细绳连接滑块，用来测量绳中拉力F的大小，最初整个装置静止，细绳刚好伸直但无张力，然后让整个装置逐渐加速转动，最后滑块随杆一起绕竖直杆做匀速圆周运动。滑块的中心固定一块挡光片，宽度为d，滑块的中心到转轴的距离为L，每经过光电门一次，通过力传感器和光电计时器就同时获得一组细绳拉力F和挡光片经过光电门时的挡光时间的数据。
（1）某次旋转过程中挡光片经过光电门时的挡光时间为，则滑块转动的线速______；
（2）认为绳的张力充当向心力，如果______（用已知量和待测量的符号表示），则向心力的表达式得到验证。
（3）该小组验证向心力的表达式时，经多次实验，仪器正常，操作和读数均没有问题，发现拉力F的测量值与滑块的向心力的理论值相比______（填“偏大”或“偏小”），主要原因是____________。
【答案】（1）
（2）
（3） ①. 偏小 ②. 滑块与水平杆间有摩擦力
【解析】
【小问1详解】
挡光片宽度为d，挡光片经过光电门时的挡光时间为，则滑块转动的线速
【小问2详解】
绳张力充当向心力，由向心力公式，如果
则向心力的表达式得到验证。
【小问3详解】
[1]滑块做圆周运动时，滑块受到水平杆的摩擦力，设滑块受水平杆的摩擦力大小是，方向沿水平杆指向圆心，对滑块由牛顿第二定律可得
解得
可知拉力F的测量值与滑块的向心力的理论值相比偏小。
[2]偏小的主要原因是由于滑块与水平杆间有摩擦力，因此会产生实验误差。
13. 2023年7月12日，中国载人航天工程办公室副总师张海联披露，我国计划在2030年前实现载人登月。若宇航员在月球表面的h高处由静止释放一个小球，经过时间t小球落到月球表面，将月球视为质量均匀的球体，已知月球的半径为R，引力常量为G，问：
（1）月球的密度是多少？
（2）若在月球表面发射绕月球飞行的卫星，则最小的发射速度要达到多少？
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）小球自由下落，有
解得月球上的重力加速度为
对月球表面的物体，有
，
联立解得月球的密度
（2）近月卫星贴近月球表面做匀速圆周运动，有
解得近月卫星贴近月球表面绕月球做匀速圆周运动的速度为
即最小发射速度为
14. 如图所示，在匀速转动的水平圆盘上，沿半径方向放置用长的细线相连接的A、B两个小物块，A、B可视为质点。细线刚好伸直但无张力。已知A距轴心O的距离，A的质量为1kg，B的质量为2kg，它们与盘面间相互作用的摩擦力最大值为其重力的0.4倍。取。试求：
（1）当细线刚要出现张力时，圆盘转动的角速度；
（2）当A、B与盘面间刚要发生相对滑动时，细线中的张力T。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）根据题意，由向心力公式
可知，由于B的半径大，则B先开始滑动，即小物块B与圆盘间相互作用的摩擦力达到最大时，细线刚要出现张力，则有
解得
（2）当A开始滑动时，A、B所受静摩擦力均达最大，设此时细绳张力为，对B有
对A有
联立解得
15. 如图所示，在水平地面上沿直线并排摆放两块完全相同的木板A、B，长度均为m，两板质量均为2kg，两板之间不粘连。一质量为1kg的C物块（可视为质点），从左端冲上A木板，物块与木板间的动摩擦因数为，物块、木板与地面间的动摩擦因数均为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取10m/s。
（1）若物块滑上木板A时，木板A、B不动，而滑上木板B时，木板B开始滑动，求应满足的条件；
（2）若，且C物块以3m/s的初速度从左端冲上A木板。求物块滑到木板A右端时的速度大小；
（3）在（2）的情况下，从滑上A的左端开始，求物块向右运动的最远距离。（结果保留3位有效数字）
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）设，当C滑上A时，A、B不动的条件是
解得
C滑上B时，B开始滑动的条件是
解得
得应满足的条件为
（2）对C由牛顿第二定律可得
代入数据得
则物块滑到木板A右端时的速度
得
（3）C在B上滑动时，B加速度大小为
得
当BC达到共同速度，有
解得
，
这个过程C运动距离为
因为
所以BC一起运动，加速度大小设为，由牛顿第二定律
解得
两者一起运动的位移为
解得
物块向右运动最远距离为
得