河南省多校2024-2025学年高一（下）联考期中物理试卷

这是一份河南省多校2024-2025学年高一（下）联考期中物理试卷，共11页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.如图所示，一物体在光滑水平面上受到三个水平恒力的作用，物体沿图中速度方向做匀速直线运动，图中速度方向和F2的方向相反，F3的方向与F2的方向垂直。下列说法正确的是( )
A. 撤掉F1，物体做加速度变化的曲线运动
B. 撤掉F2，物体做匀变速直线运动
C. 撤掉F3，物体做匀速圆周运动
D. 同时撤掉F2和F3，物体做加速度变化的曲线运动
2.2024年12月17日，神舟十九号航天员蔡旭哲、宋令东长达9小时的太空行走，刷新了由美国宇航员保持了20多年的世界最长太空行走纪录。航天员每1.5h要经历一次日出日落，他们要适应昼夜交替的节奏，学会在黑暗中工作，在不同的光照切换中，完成各种复杂的操作，这对他们的视力和判断力都是巨大的考验。航天员在太空行走时，下列说法正确的是( )
A. 处于平衡状态B. 处于超重状态
C. 绕地球运动的周期为24hD. 线速度比同步卫星的线速度大
3.如图所示，暗室中有一匀速转动的自行车轮，车轮均匀分布有8根辐条，0为车轮的轴心。有一频闪发光源，发光频率为f，一观察者看到车轮“不转动”，则在闪光周期内车轮转动的角度可能为( )
A. 58πB. 18πC. 14πD. 38π
4.如图所示，一两岸平行的河宽为40m，A、B点为两侧河岸上正对着的两点。一艘小船从A点出发渡河，渡河过程中小船保持船头始终与河岸垂直，在垂直河岸方向小船以a=0.2m/s2的加速度从静止开始做匀加速直线运动。已知水流速度保持不变，小船到达对岸下游距离B点20m处的C点，下列说法正确的是( )
A. 小船到达对岸的时间为20s
B. 水流速度为2m/s
C. 只增大水流速度，过河时间变短
D. 只增大水流速度，小船到达对岸时的速度大小不变
5.假设宇航员乘坐星际飞船着陆某星球后，在星球表面以初速度v0水平抛出一小球，测得小球下落的高度h与水平位移x的平方关系图像如图所示。已知引力常量为G，忽略星球表面空气阻力和星球的自转，下列说法正确的是( )
A. 星球表面的重力加速度为2h0x02v02B. 可以求得该星球的第一宇宙速度
C. 可以求得星球的质量D. 可以求得星球的密度
6.如图所示，半径为R的大圆环固定在竖直面内，一质量为m的光滑小环套在大环上做圆周运动，当小环在最高点的速度分别为v0和 2v0时，大环对小环的作用力大小相同。已知重力加速度为g，该作用力的大小为( )
A. 14mgB. 13mgC. mgD. 32mg
7.地球的两颗卫星绕地球做匀速圆周运动，b卫星在a卫星的外侧，绕行方向相同，测得两卫星之间的距离随时间变化的关系如图所示，图中r和T已知。引力常量为G，则地球质量为( )
A. 32π2r3(9-2 2)GT2B. 16π2r3(9-2 2)GT2C. 32π23(9-4 2)GT2D. 16π23(9-4 2)GT2
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.如图所示，某同学玩套圈游戏，某次套圈水平抛出，正好套中该同学正前方的一只鸭子玩具。已知此次抛出点离地高度为0.8m，套圈落地时的速度方向与水平方向的夹角为θ=53∘，重力加速g取10m/s2，不计空气阻力，忽略玩具和套圈的大小，sin53∘=0.8，cs53∘=0.6，下列说法正确的是( )
A. 套圈平抛的初速度大小为4m/s
B. 鸭子距离抛出点的水平距离为1.2m
C. 抛出速度大小不变，斜上抛也可能套中该鸭子
D. 抛出速度大小不变，斜下抛也可能套中该鸭子
9.如图所示，在水平转台上放一可视为质点的木块，细绳的一端系在木块上，另一端穿过固定在转台圆心0处的光滑圆筒后悬挂一轻质砂桶，OM段细绳水平，木块与O点间距离r=0.Im。初始时砂桶装有质量为m=1.28kg砂子，木块和转台一起做匀速圆周运动的角速度为ω，木块和转台恰好不相对滑动。砂桶缓慢漏砂，当砂子漏完时，木块和转台也恰好不相对滑动。已知木块和转台间的动摩擦因数为μ=0.16，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，不计砂桶的质量，重力加速度g取10m/s2，下列说法正确的是( )
A. 转台转动的角速度ω=4rad/s
B. 木块的质量为2kg
C. 漏砂的过程中，木块所需向心力减小
D. 漏砂的过程中，木块所受摩擦力先减小后增大
10.一小球从距离水平地面高为h处的A点，以水平向右的速度v0=14 2gh抛出，抛出后小球受到水平向左的恒定风力作用，小球正好落在A点正下方的点。已知重力加速度为g，小球的质量为m，小球可看作质点，则( )
A. 小球的运动为平抛运动
B. 小球在空中的运动时间为 2hg
C. 小球运动过程中距离AO直线的最大距离为18h
D. 水平风力的大小为14mg
三、实验题：本大题共2小题，共15分。
11.如图所示是验证向心力表达式的装置。电动机的竖直转轴上固定有光滑水平直杆，直杆上距转轴中心L处固定有宽度为d的遮光条。水平直杆上套有质量为m的物块，物块与固定在转轴上的力传感器通过水平细线连接。当物块随水平直杆匀速转动时，细线拉力大小可由力传感器测得，遮光条经过光电门的遮光时间可由与光电门连接的光电计时器测得。
(1)某次电动机转动时，遮光条通过光电门的挡光时间为t，则物块的角速度为
(2)保持物块到转轴的距离为r不变，物块质量m不变，改变直杆转动的角速度，若力
传感器示数Fα (填“1t2”或“t2”)，则可得F∞ω2。
(3)验证向心力公式时，若保证r不变，改变物块质量m，调节直杆转动的角速度，使力传感器示数F不变，则可得m∞ (填“1t2”或“t2”)。
12.某实验小组用如图1所示的装置探究平抛运动的规律。OA是一倾角为θ的木板，OB为水平台面，B到水平地面的高度为H。当地重力加速度为g，实验步骤如下：
(a)将小滑块置于木板上的P处，测出OP的长度L;
(b)滑块从P处由静止释放，然后从平台边缘B点水平抛出，落在复写纸上，并在复写纸下面的白纸上印出一个印迹C;
(c)用刻度尺测出平抛运动的水平位移s;
(d)改变P的位置，重复(a)(b)(c)。
回答下列问题：
(1)滑块平抛运动的初速度大小为 (用s、H和g表示)。
(2)若OP及OB段均光滑，滑块运动到O点时仅改变速度方向，速度大小不变，以OP的长度L为横坐标，抛出后水平位移s的平方为纵坐标画出s2-L图像如图2所示，得
图像的斜率为k，则斜面的倾角满足sinθ= (用题中给出的物理量表示)
(3)若滑块与OP及OB段间的动摩擦因数均为μ，滑块运动到O点时仅改变速度方向，速度大小不变，仍将小滑块从P处由静止释放，小滑块仍从B水平抛出，则图2的图像将发生的变化为 (填正确选项序号)。
A.仅图像的斜率变化
B.仅图像的截距变化
C.不仅图像的斜率变化，图像的截距也变化
D.图像将变为曲线
四、计算题：本大题共3小题，共39分。
13.如图所示，一中学生站在倾角θ=37∘的斜面上，将手中的小球沿斜面向下抛出，抛出时小球距离斜面的距离为d=1m，一段时间后小球落到斜面上。已知抛出点与落点沿斜面方向的距离为x=3.25m，不计空气阻力，重力加速度g取10m/s2，sin37∘=0.6，cs37∘=0.8。求小球抛出的初速度为多大。
14.如图所示，某行星周围有一宽为d的卫星环，卫星环中有大量绕行星做圆周运动的卫星。已知卫星环中的卫星最大线速度为v1，最小周期为T1，引力常量为G，求：
(1)卫星环中卫星的最小半径r1及行星的质量M;
(2)卫星环中卫星的最小线速度。
15.如图所示，一轻质光滑圆环Q通过一竖直轻杆悬挂在可绕竖直轴旋转的装置上，Q在水平地面上的投影为O，QO的高度为H=4390m，QB平行于斜面。一条轻绳穿过圆环Q，两端分别连接物块B和小球A，当小球A自然下垂时，B静止在倾角θ=30∘的斜面上恰好不下滑。已知物块B和斜面间的动摩擦因数μ= 36，球A的质量为m=0.5kg，重力加速度g取10m/s2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，求：
(1)物块B的质量;
(2)若QA的长度为L=56m，现使A在水平面内做圆周运动，要使滑块B相对斜面不滑动，细绳的最大拉力为多大及小球A转动的最大角速度为多大;
(3)在(2)的条件下，小球A以最大角速度转动时，细绳突然断裂，小球落地时距离O的距离为多少。
答案和解析
1.【答案】B
【解析】撤掉F1，物体受到的力为恒力，加速度不会变化，选项A错误;
撤掉F2，物体受到与F2反方向的合外力，与v0方向相同，物体做匀变速直线运动，选项B正确;
撤掉F3，物体受到恒力作用，不会做匀速圆周运动，选项C错误;
撤掉F2和F3，物体受到恒力F1，加速度恒定，选项D错误。
2.【答案】D
【解析】航天员出舱后仍受地球引力作用，引力提供向心力，有向下的加速度，处于完全失重状态，选项 A、B错误;
航天员每1.5h经历一次日出日落，故环绕周期为1.5h，选项C错误;
根据GMmr2=mv2r，因宇航员的环绕半径小于同步卫星的环绕半径，故宇航员的线速度比同步卫星的线速度大，选项 D正确。
3.【答案】C
【解析】在该段时间内车轮转过的角度为θ=n4π(n=1,2⋯)，四个选项中只有C选项n为整数，选项C正确。
4.【答案】A
【解析】根据d=12at2可得t=20s，选项A正确;
水流速为v水=xt=1m/s，选项B错误;
根据运动的独立性原理，只增大水流速度，过河时间不变，垂直对岸的速度不变，到达对岸的合速度变大，选项 C、D错误。
5.【答案】A
【解析】根据h=12gt2，x=v0t 解得h=g2v02x2，与所给图像对照g2v02=h0x02，可得g=2h0x02v02，选项A正确;
由于不知道星球半径，故无法求得星球的第一宇宙速度以及星球的质量和密度，选项 B、C、D错误。
6.【答案】B
【解析】根据题意有
mg-F=mv02R，
mg+F=m( 2v0)2R，
解得F=13mg，选项B正确。
7.【答案】C
【解析】设a卫星的绕行半径为ra，b卫星的绕行半径为rb，则有
rb-ra=r
，rb+ra=3r，
解得rb=2r，ra=r，
设a卫星的角速度为ωa，b卫星的角速度为ωb，GMmar2=maωa2r，
可得ωa= GMr3，
同理可得ωb= GM(2r)3，
ωaT-ωbT=2π，
解得M=32π2r3(9-4 2)GT2，选项C正确。
8.【答案】BC
【解析】根据h=12gt2可得t=0.4s，vy=gt=4m/s，根据tanθ=vyvx，可得vx=3m/s，选项A错误;
根据x=vxt=1.2m，选项B正确;
抛出速度大小不变，斜上抛时，套圈落在鸭子头部中心的时间变长，水平速度变小，水平距离可能不变，选项 C正确， D错误。
9.【答案】AD
【解析】当漏砂完毕时，根据μMg=Mω2r，解得ω=4rad/s，选项A正确;
未漏砂时，根据mg-μMg=Mω2r，解得M=4kg，选项B错误;
漏砂过程中，木块的角速度不变，木块所需向心力不变，细绳的拉力逐渐减小，木块所受摩擦力开始时沿半径向外，逐渐减小，减小为0后，木块所受摩擦力沿半径指向圆心，摩擦力又逐渐增大，选项 C错误，D正确。
10.【答案】BC
【解析】由于小球受到水平方向的风力作用，故小球的运动不是平抛运动，选项A错误;
根据运动的独立性，在竖直方向，h=12gt2可得t= 2hg，选项B正确;
小球在水平方向x=v0t+12(-a)t2，x=0，解得a=12g，根据牛顿第二定律F=ma，可得F=12mg，小球运动过程中距离AO直线的最大距离满足2axm=v02，解得xm=18h，选项C正确，D错误。
11.【答案】1dLt 21t2 (3)t2
【解析】(1)遮光条处的线速度为ν=dt，直杆转动角速度为ω=vL，解得ω=dLt。
(2)(3)F=mω2r=m(dLt)2r，保证r不变，物块质量m不变，F∝1t2;保证r不变，F不变，m∝t2。
12.【答案】1s g2H 2k4H (3)C
【解析】(1)根据H=12gt2，v0=st，解得v0=s g2H。
(2)滑块在下滑过程中，满足mgsinθ=ma，2aL=v02，因v0=s g2H，可得s2=(4Hsinθ)L，则有4Hsinθ=k，解得sinθ=k4H∘
(3)设OB长度为x0，运动到0点的速度为v，滑块沿木板下滑的加速度a1=gsinθ-μgcsθ，在水平台面上的加速度a2=μg，根据2a1L=v2，2(-a2)x0=v02-v2，v0=s g2H，可得s2=4H(sinθ-μcsθ)L-4μHx0，对比s2=(4Hsinθ)L，图像仍为直线，斜率变化，截距也变化，选项C正确。
13.【答案】本题以斜面上的抛体运动为背景，考查运动的合成与分解，考查分析综合能力的学科素养。
将小球的加速度分解，沿斜面方向ax=gsin37∘=6m/s2
垂直于斜面方向ay=gcs37∘=8m/s2
根据d=12ayt2
x=v0t+12axt2
解得v0=5m/s
14.【答案】解：(1)根据
GMmr2=mv2r
v=2πTr
可知半径越小，线速度越大，周期越小
将v1、T1代入解得M=v13T12πG
卫星环最内侧卫星的半径r1=v1T12π
(2)最外侧卫星的半径r2=r1+d
根据GMmr2=mv2r
可得v2∝1r，即(v2v1)2=r1r1+d
解得v2= v13T1v1T1+2πd
15.【答案】解：(1)当小球A自然下垂时T=mg
Mgsinθ=μMgcsθ+T
解得M=2kg
(2)设细绳的最大拉力为T'，则有T'=Mgsinθ+μMgcsθ
解得T'=15N
设角速度最大时与A连接的绳子与竖直方向的夹角为α，根据T'sinα=mω2Lsinα
可知细绳拉力越大，角速度越大
当T'=15N时，ω=6rad/s
(3)由mg=T'csα
可得csα=515=13，sinα=2 23
小球做圆周运动的半径r=Lsinα=5 29m
小球做圆周运动的速度v=ωr=10 23m/s
剪断细绳后，小球做平抛运动，平抛的高度
h=H-Lcsα=0.2m
h=12gt2
x=νt
小球距离O的距离为s= x2+r2
解得s= 1229m