山西省忻州市2023-2024学年高一下学期4月期中联考物理试题(解析版)

高一物理考试
本试卷满分100分，考试用时75分钟。

注意事项：
1.答题前，考生务必将自己的姓名，考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。

2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。

如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。

回答非选择题时，将答案写在答题卡上。

写在本试卷上无效。

3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。

4.本试卷主要考试内容：人教版必修第二册第五章至第七章。

一、选择题：本题共10小题，共46分。

在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

1. 万有引力定律是物理学中几个最重要的定律之一。

最先发现万有引力定律的是（）
A. 第谷
B. 哥白尼
C. 卡文迪什
D. 牛顿
【答案】D
【解析】
【详解】最先发现万有引力定律的是牛顿。

故选D。

2. 为备战2024年F1中国大奖赛，运动员正在刻苦训练。

若某赛车在弯道上高速行驶时突然外侧后轮脱离赛车，则飞出时这个车轮的运动情况是（）
A. 脱离后就静止不动
B. 与未脱落的车轮一样继续转弯
C. 沿着与轨迹垂直的方向飞出
D. 沿着脱离时轮子前进的方向飞出
【答案】D
【解析】
【详解】赛车沿弯道行驶，任一时刻赛车上任何一点的速度方向都是赛车运动的曲线轨迹上对应点的切线方向，被甩出的后轮的速度方向就是甩出点所在轨迹的切线方向。

故选D。

3. 大部分生活小区里面都有健身娱乐器材，其中跷跷板深受儿童喜爱。

如图所示，跷跷板的支点位于板的中点，小男孩到支点的距离比小女孩到支点的距离大。

当跷跷板转动时，下列说法正确的是（ ）
A. 男孩的线速度比女孩的线速度大
B. 男孩的线速度比女孩的线速度小
C. 男孩的角速度比女孩的角速度大
D. 男孩的角速度比女孩的角速度小【答案】A 【解析】
【详解】因为两儿童绕同一点转动，所以他们的角速度大小相同，而男孩的转动半径较大，根据v=ωr 可知男孩的线速度较大。

故选A 4. 2024年3月20日，探月工程四期“鹊桥二号”中继星成功发射升空。

“鹊桥二号”中继星作为探月四期后续工程的“关键一环”，将架设地月新“鹊桥”，为“嫦娥四号”“嫦娥六号”等任务提供地月间中继通信。

3月25日，“鹊桥二号”中继星经过约112小时奔月飞行后，在距月面约440公里处开始实施近月制动，约19分钟后，顺利进入环月轨道飞行，其运动轨迹演示如图所示。

下列说法正确的是（ ）
A. 该次发射速度大于第二宇宙速度
B. “鹊桥二号”制动是向运动前方喷气
C. “鹊桥二号”的环月轨道一定为圆周
D. “鹊桥二号”进入环月轨道后不受月球引力
【答案】B 【解析】
【详解】A ．当卫星的发射速度大于第二宇宙速度时，卫星将逃离地球，不可能成为月球的卫星，选项A 错误；
B ．向前喷气可以对卫星产生向后的力，从而使卫星做减速运动，选项B 正确；
C ．根据开普勒第一定律可知，卫星的环月轨道可能为椭圆，选项C 错误；
D ．卫星受到月球的万有引力作用，选项D
错误。

故选B 。

5. 如图所示，竖直固定在水平乒乓球桌面上的球网（厚度不计）到桌面左、右边缘的水平距离相等。

在某
次乒乓球训练中，从左边桌面上方到球网水平距离为桌长的
的某一高度处，将乒乓球（视为质点）垂直球网水平击出，乒乓球恰好通过球网的上边缘落到桌面右侧边缘。

不计空气阻力。

若乒乓球在球网左侧运动的时间为t ，则乒乓球在球网右侧运动的时间为（ ）
A.
B. C.
D.
【答案】D 【解析】
【详解】乒乓球被击出后做平抛运动，平抛运动在水平方向上的分运动为匀速直线运动，经分析可知，乒
乓球在球网右侧运动的水平位移大小与其在球网左侧运动的水平位移大小的比值为，因此乒乓球在球网右侧运动的时间与其在球网左侧运动的时间的比值为，可知乒乓球在球网右侧运动的时间为。

故选D 。

6. 某同学用轻绳拉动木箱进行力量训练。

如图所示，该同学与木箱通过一根跨过定滑轮的轻绳连接，若该同学以大小为v 的速度水平向右移动，则当轻绳与水平方向的夹角分别为和时，木箱的速度大小为（ ）
A.
B.
C.
D.
【答案】C 【解析】
1
(2)k k
>t k
kt
2t k
2
k t 2
k
2k
2
k t 1θ2θ2
1
sin sin v θθ1
2
sin sin v θθ2
1
cos cos v θθ1
2
cos cos v θθ
【详解】设木箱的速度大小为，轻绳收缩的速度大小为，对木箱，根据运动的分解有
同理，对人，根据运动的分解有
解得
故选C 。

7. 某次抗洪抢险中，救援船要横渡一条宽度为d 的平直河流，救援船在静水中的速度大小为水速大小的2倍。

若要求救援船在最短时间内渡河，则救援船在河中行驶的距离为（ ）A. d B.
C.
D.
【答案】B 【解析】
【详解】当船头垂直河岸行驶时，救援船渡河的时间最短，设水速大小为v ，则最短时间
救援船沿河岸方向的位移大小
救援船在河中行驶的距离
解得
故选B 。

8. 《夸父逐日》最早出自《山海经海外北经》，反映了古代先民与自然灾害做斗争的事实。

若夸父“逐日”的足迹遍及全球，且未离开地面，则对于夸父“逐日”的过程，下列说法正确的是（ ）A. 夸父所受的重力竖直向下B. 夸父在赤道时所受的重力最大C. 夸父所受的重力和万有引力始终相等
1v v 绳11
cos v v θ=绳2
cos v v θ=绳2
11
cos cos v v θθ
=
2
d 32
d min 2d t v
=
min
x vt
=s =
s =
⋅
D. 夸父在两极时随地球转动所需的向心力最小【答案】AD 【解析】
【详解】地面所有物体所受地球万有引力，按其作用效果分为重力和向心力，向心力使物体随地球一起绕地轴自转，所以说重力是地球对物体的万有引力的一个分力，方向竖直向下。

万有引力、重力和向心力三个力遵循力的平行四边形定则，万有引力的方向指向地心，物体由赤道向两极移动时，万有引力大小不变，向心力减小，重力增大，当物体到达两极时，其所受的重力等于万有引力。

故选AD 。

9. 如图所示，一根不可伸长的轻质细线，一端固定在O 点，另一端系一小球（视为质点）。

小球在水平面内做匀速圆周运动，当角速度大小为时，O 点到轨迹圆心的高度为，细线的拉力大小为，小球的向心加速度大小为，线速度大小为；当角速度大小变为时，O 点到轨迹圆心的高度为，细线的拉力大小为，小球的向心加速度大小为，线速度大小为。

下列说法正确的是（ ）
A. B. C. D. 【答案】AB 【解析】
【详解】A ．设小球的质量为m ，细线的长度为l ，小球做匀速圆周运动时细线与竖直方向的夹角为，有
解得
可知
选项A 正确；B ．经分析可知
、
的ω1h 1F 1a 1v 2ω2h 2F 2a 2v 214F F =1
24
h h =
214a a =21
2v v =θ2sin sin F m l θωθ
=2F m l
ω=21
4F F =2tan sin mg m l θωθ=cos h l θ
=
得
可知
选项B 正确；C ．由
可得
小球的向心加速度大小
因此
选项C 错误；D ．由
可得小球的线速度大小
因此
选项D 错误故选AB 。

10. 我国载人月球探测工程登月阶段任务已启动实施，计划在2030年前实现中国人首次登陆月球。

若探测器登月前一段时间内绕月球做匀速圆周运动，轨道半径的三次方与周期的二次方的关系图像的斜率为k ，
月球的半径为R ，引力常量为G ，将月球视为质量分布均匀的球体，球的体积公式为
，其中，r
为球的半径，则下列说法正确的是（ ）。

2
g
h ω=
124
h h =
2tan sin mg m l θωθ
=2cos g
l
θω=
2sin a l ωθ==21
4a a ≠2cos g
l
θω=
sin v l ωθ==21
2v v ≠3
43
r V π=
A. 月球的质量为
B. 月球的密度为
C. 月球的第一宇宙速度为
D.
月球表面的重力加速度大小为
【答案】AD 【解析】
【详解】A ．设月球与探测器的质量分别为M 、m ，探测器登月前一段时间内绕月球做匀速圆周动的轨道半为，有
又，解得选项A 正确；B ．月球的体积
月球密度
解得
选项B 错误；C ．根据
可得月球的第一宇宙速度
的24k
G π23
3k
GR π22
4k
R π1r 21
22
14Mm G m r r T
π=3
12r k T
=24k M G
π=
3
43
R V π=
月M V ρ=
月
3
3k GR ρπ=
22Mm v G m R R
=12v =
选项C 错误；
D ．月球表面的重力加速度大小
选项D 正确。

故选AD 。

二、非选择题：共54分。

11. 用如图所示的实验装置来探究小球做圆周运动所需向心力的大小F 与质量m 、角速度ω和半径r 之间的关系，转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮左塔轮匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动。

实验用球分为钢球和铝球，请回答相关问题：
（1）在某次实验中，某同学把两个质量相等的钢球放在A 、C 位置， A 、C 到塔轮中心距离相同，将皮带处于左右塔轮的半径不等的层上。

转动手柄，观察左右露出的刻度，此时可研究向心力的大小与 的关系；A. 质量m
B. 角速度
C. 半径r
（2）在（1）的实验中，某同学匀速转动手柄时，左边标尺露出1格，右边标尺露出4格，则皮带连接的左、右塔轮半径之比为_______；
（3）在（1）的实验中，其他条件不变，若增大手柄转动的速度，则下列符合实验实际的是（ ）A. 左右两标尺的示数将变大，两标尺示数的比值变小B. 左右两标尺的示数将变大，两标尺示数的比值不变C. 左右两标尺的示数将变小，两标尺示数的比值变小D. 左右两标尺的示数将变大，两标尺示数的比值变大【答案】（1）B （2）2：1 （3）B 【解析】【小问1
详解】
222
4GM k g R R
π==ω
因两球的质量和半径相同，所以比较的是向心力的大小和角速度的关系。

故选B 。

【小问2详解】
由向心力计算公式F =m 2r ，向心力之比1：4，则角速度之比1：2，又因皮带连接的左、右塔轮线速度相同，由v =r 可知，左右塔轮半径之比2：1。

【小问3详解】
若增大手柄转动的速度，由F =m 2r 可知向心力增大，但比值不变。

故选B 。

12. 学校物理兴趣小组用如图甲所示的装置做“探究平抛运动的特点”的实验，竖直挡板上附有复写纸和白纸，可以记下钢球撞击挡板时的点迹。

实验时，竖直挡板初始位置紧靠斜槽末端，钢球从斜槽上P 点由静止滚下，撞击挡板留下点迹0，将挡板依次水平向右移动x ，重复实验，挡板上留下点迹1、2、3、4。

以点迹0为坐标原点，竖直向下建立坐标轴y ，各点迹坐标值分别为、、、。

（1）斜槽轨道________要光滑，斜槽末端切线________要水平。

（均填“一定”或“不一定”）
（2）将钢球视为质点，当地的重力加速度大小为g ，若用g 、x 和表示，则钢球抛出时的初速度大小
________。

（3）在另一次实验中，将白纸换成方格纸，方格纸中每小格的边长均为L ，通过实验，记录了钢球在运动过程中的三个位置，如图乙所示。

将钢球视为质点，已知当地的重力加速度大小为g ，则钢球做平抛运动的初速度大小________，钢球经过B 点时在竖直方向上的分速度大小________。

【答案】（1） ①. 不一定
②. 一定
（2） （3） ①.
②.
【解析】
ωωωω1y 2y 3y 4y 4y 0v =0v '=yB v
=4
【小问1详解】
[1][2]只要钢球从斜槽上同一位置由静止滚下，钢球经过斜槽末端时的速度就相同，因此斜槽轨道不一定要光滑；若斜槽末端切线不水平，则钢球离开斜槽末端后在空中不做平抛运动，因此斜槽末端切线一定要水平。

【小问2详解】根据平抛运动的规律有
、解得
【小问3详解】
[1][2]设钢球从A 点运动到B 点的时间为T ，有
、解得
钢球经过B 点时在竖直方向上的分速度大小
13. 已知地球与月球质量之比为，地球与月球的半径之比为。

忽略地球与月球的自转。

（1）求地球和月球表面的重力加速度大小之比；
（2）若在地球和月球表面附近，分别竖直上抛一个小球，结果两小球上升的最大高度相同，求在地球和月球表面附近竖直上抛的小球的初速度大小之比。

【答案】（1
）；（2）【解析】
【详解】（1）设地球与月球的质量分别为、，地球与月球的半径分别为、，则有
的2
412
y gt =
04x v t =04v =253L L gT -=03L v T
='0v '=
82yB L
v T
=
=81:14:112:g g 12:v v 128116g g =129
4
v v =1M 2M 1R 2R 11
112
1M m m g G
R =
解得
（2）设小球上升的最大高度为h ，则有
解得
14. 如图所示，篮筐距水平地面的高度，某次远距离投篮练习中，竖直站立的运动员到篮筐中心的水平距离，篮球（视为质点）出手点距地面的高度，篮球投出后恰好“空心”入筐。

已知篮球的运行轨迹为抛物线，最高点距地面的高度，取重力加速度大小，不计空气阻力。

求：
（1）篮球从出手到进筐所用的时间t ；（2）篮球出手时的速度大小v 。

【答案】（1）；（2）【解析】
【详解】（1）设篮球上升过程所用的时间为，有
解得
设篮球下降过程所用的时间为
，有
22222
2M m m g G
R =128116
g g =2112v g h
=2222v g h
=129
4
v v =3.05m h =10.8m x =1 2.6m h =2 3.85m h =210m/s g =0.9s t =13m/s v =1t 2
21112
h h gt -=
10.5s
t =2t
解得
又
解得
（2）篮球在水平方向上的速度大小
解得
篮球出手时在竖直方向上的速度大小
解得
又
解得
15. 某同学站在水平地面上，手握不可伸长的轻绳一端，轻绳的另一端系有质量为m 的小球（视为质点），甩动手腕，使小球在竖直平面内绕O 点做部分圆周运动（圆周摆动）。

当小球某次运动到最低点时，轻绳突然断裂，小球飞行水平距离d 后落地，如图所示。

已知O 点距地面的高度为d ，O 点与小球之间的
绳长为
，重力加速度大小为g ，不计空气阻力。

（1）求轻绳断裂时小球的速度大小和小球落地时的速度大小；（2）求轻绳刚要断裂时轻绳所受的拉力大小F ；
（3）改变绳长，使小球重复上述运动，若轻绳仍在小球运动到最低点时断裂，且断裂时轻绳所受的拉力大小仍为F ，要使小球抛出的水平距离最大，求此种情况下的绳长l 及轻绳断裂后小球在水平方向上运动
22212
h h gt -=
20.4s
t =12
t t t =+0.9s
t =x x v t
=
12m /s
x v =1
y v gt =5m /s
y v =v =13m /s
v =23
d
1v 2v
的最大距离。

【答案】（1），；（2）；（3）【解析】
【详解】（1）设轻绳断裂后小球在空中运动的时间为t ，根据平抛运动的规律有
解得
又
解得
小球落地时的竖直分速度大小
经分析可知
解得
（2
）由题意可知小球做圆周运动的半径
max
x 1v
=2v =134mg F
=max x =
22132
d d gt -
=t =
1d v t
=1v =
y gt
=
v 2v =
2v =
设当轻绳断裂时，轻绳对小球的拉力大小为，有
根据牛顿第三定律有
解得
（3）设在绳长为l 的情况下，轻绳断裂时小球的速度大小为，而轻绳承受的最大拉力不变，有
设轻绳断裂后小球在空中运动的时间为，有
又
解得
当时，x 有最大值，最大值23
d R =
F '2
1v F mg m
R
'-=F F '
=134
mg F =
3v 23
v F mg m
l
-=1t 2112
d l gt -=
31
x v t
=x =
2
d
l
=
max x =。