河北省示范性高中2024-2025学年高一下学期联考物理试卷（解析版）

这是一份河北省示范性高中2024-2025学年高一下学期联考物理试卷（解析版），共14页。
1.答卷前，考生务必将自己的姓名班级和考号填写在答题卡上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用2B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。
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1. 2025年2月11日17时30分，由航天科技集团五院研制的卫星互联网低轨“02组”卫星，在中国文昌航天发射场发射成功，在离地高度不变的低空轨道上围绕地球做匀速圆周运动。下列关于“02组”卫星的说法正确的是（ ）
A. 地球对卫星引力为恒力B. 卫星的加速度为零
C. 地球引力对卫星不做功D. 地球引力的功率不为零
【答案】C
【解析】A．卫星离地高度不变，地球对卫星的引力大小不变，但是引力方向是变化的，万有引力不是恒力，故A错误；
B．卫星离地高度不变，轨道就是一个正圆，卫星线速度的大小不变，但方向时刻在变，所以存在向心加速度，故B错误；
CD．引力方向始终与速度方向垂直，引力不做功，引力的功率为零，故C正确，D错误。
故选C。
2. 对于一颗密度未知的天体，要想知道它的密度，可以向这颗未知的天体发射一颗人造卫星，利用人造卫星参数推算出天体密度，设人造卫星的轨道为圆形轨道；已知天体自身的半径为，引力常量为， 用万有引力定律推算出未知天体的密度，还需测出的卫星参数是（ ）
A. 周期B. 线速度
C. 向心加速度D. 角速度和卫星到天体表面的高度
【答案】D
【解析】ABC．根据计算天体的密度，若测出的卫星的周期或线速度或向心加速度，但由于未知卫星运动的轨道半径，均不能算出天体的质量，所以均不能求出天体的密度，故ABC错误；
D．根据由
得
其中， 因 此，测出卫星角速度和卫星到天体表面的高度就能计算出质量， 因 为半径已知，根据就能计算出天体的密度。
故选D。
3. 最近，一颗编号为“2024YR4”小行星在网络上引起热议，因为它绕太阳运行的椭圆轨道与地球轨道相交，在未来有可能与地球相撞。一旦撞击地球，威力大约相当于几百颗原子弹爆炸，会给地球造成毁灭性的灾难。地球围绕太阳可近似认为是做匀速圆周运动，已知地球围绕太阳运行的轨道半径与运行周期。关于小行星“2024YR4”，下列说法正确的是（ ）
A. 小行星在靠近太阳运行时速率越来越小
B. 太阳位于小行星椭圆轨道的中心
C. 已知小行星的运行周期就能计算出它的轨道半长轴
D. 已知小行星的运行周期就能计算出它的轨道半短轴
【答案】C
【解析】A．题目中已经告诉了小行星的运行轨道为椭圆，小行星围绕太阳运行的速度大小是变化的，靠近太阳运行时速率越来越大，远离太阳运行时速率越来越小，故A错误；
B．太阳位于椭圆轨道的焦点上而不是位于椭圆轨道的中心，故B错误；
CD．因为地球围绕太阳运行的轨道半径和周期已知，根据开普勒第三定律，再知道小行星的运行周期就能计算出它的轨道半长轴，故C正确，D 错误。
故选C。
4. 有一个软木块静止放在光滑水平面上，一粒高速飞行的子弹（可看作质点）以水平速度打到木块上，子弹穿透木块后飞出，经测量，在子弹刚进入木块到刚穿透本块的过程中，木块相对于地面滑动的距离是子弹相对于木块运动距离的一半，在这个过程中，子弹克服摩擦力所做的功为，子弹对木块所做的功为， 子弹在木块中运动时所受摩擦力恒定，以下各式正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】设木块相对于地面的位移为， 子弹相对于木块的位移为， 子弹相对于地面的位移为， 设子弹和木块之间的相互作用力大小为， 子弹克服摩擦力做的功
子弹对木块做的功
所以
故选A。
5. 木卫三是太阳系中最大的卫星，主要由硅酸盐岩石和冰体构成。木卫三的平均半径约为， 是月球半径的1.5倍，质量约为，是月球质量的2倍，假设质量相等的两个飞行器分别落在木卫三和月球的表面，木卫三和月球对各自飞行器的引力大小之比为（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】设飞行器的质量为， 则在木卫三表面有
在月球表面有
可得
由题意有
故
D正确。
6. 某电动汽车在平直路面上进行性能测试，速度随时间的变化情况如图所示，已知汽车所受阻力恒定不变，时间小于时间，关于这辆电动汽车，下列说法正确的是（ ）
A. 时间内汽车以额定功率行驶
B. 时间内汽车以恒定功率行驶
C. 时间内与时间内阻力做功相等
D. 时间内与时间内合力做正功
【答案】B
【解析】A．时间内速度均匀增大，加速度恒定，牵引力恒定，根据P=Fv可知，功率随速度的增大而增大，A错误；
B．时间内汽车匀速运动，牵引力恒定，根据可知发动机功率恒定，B正确；
C．图像与坐标轴围成的面积等于位移可知，时间内与时间内位移不等，根据W=fx可知，阻力做功不相等，C错误；
D．根据动能定理可知，时间内速度增大，合力做正功，时间内速度减少，合力做负功，D错误。
故选B。
7. 2025年2月28日晚，天空中出现了罕见的“七星连珠”天象，“七星连珠”是指太阳系中的七颗行星运动到了太阳同一侧且恰好都与太阳排列在同一条直线上。地球绕太阳公转的平均轨道半径在天文学上被称作一个天文单位，已知火星绕太阳公转的轨道半径约为1.5个天文单位， 则发生地球、火星二星连珠间隔的时间最短为（ ）
A. 年B. 年
C. 年D. 年
【答案】A
【解析】地球绕太阳运行的周期年 ，设地球绕太阳公转的平均轨道半径为， 则火星的轨道半径为， 由开普勒第三定律
解得火星周期年
设每隔年会发生一次连珠现象，则有
可得年
故选A。
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求。全都选对的得6分选对但不全的得3分有选错的得0分。
8. 有一辆质量为的电动玩具车，从时刻在水平面上由静止开始做加速度大小为的匀加速直线运动，当前进的距离时，马达输出的功率达到额定功率，此后保持额定功率直到玩具车最后匀速直线运动。玩具车所受阻力恒为在匀加速直线运动时牵引力的，则玩具车（ ）
A. 匀加速运动的时间为
B 最大速度等于
C. 匀加速时的牵引力等于
D. 玩具车额定功率为
【答案】AD
【解析】A．根据， 解得匀加速运动的时间为
A正确；
B．匀加速运动的末速度
匀加速阶段结束后，玩具车开始做加速度减小的加速运动，则最大速度
B错误；
C．设匀加速运动的牵引力为F，根据
解得
C错误；
D．玩具车的额定功率
D正确。
故选AD。
9. 质量为的 滑雪运动员沿着倾角为的一段斜坡从静止开始自由滑下，下滑过程中运动员加速度大小为，为重力加速度；滑雪者沿坡道下滑的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 运动员重力做功
B. 克服摩擦阻力做功
C. 合力做功为
D. 下滑时重力与合力瞬时功率之比为
【答案】CD
【解析】A．运动员重力做功
故A错误；
B．因为
求得摩擦阻力
则克服摩擦力做功
故B错误；
C．合力做功为
故C正确；
D．设下滑时瞬时速度为， 此时重力的瞬时功率
合力的瞬时功率
可得
故D正确。
故选CD。
10. 航天局的科学家基于我国“天关”卫星获得的数据，在名为“小麦哲伦云”的邻近星系内发现一组双星系统。这组双星系统由一颗质量较小的伴星A和一颗质较大的白矮星B组成，两颗星环 绕共同的圆心运行，白矮星从其伴星那里不断缓慢拉扯物质，使得自身质量不断缓慢变大，而伴星A不断失去物质而质量变小。设在变化过程中两天体球心之间的距离保持不变。随着质量的消长，下列说法正确的是（ ）
A. 间相互作用力越来越大B. 间相互作用力越来越小
C. 的环绕周期不变D. 的环绕周期越来越小
【答案】BC
【解析】AB．设两星的质量分别为， ，两者的距离为，绕它们连线的某一点运动的轨道半径为，的轨道半径为， 它们之间的引力提供向心力，它们具有相同的周期，万有引力，是不变的常数，当时，与的乘积最大，与相差越多，越小，故相互作用力越来越小，故正确，错误；
CD．根据，
解得，
则总质量
解得
总质量不变，不 变，故周期不 变，故正确，错误。
故选BC。
三、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. 宇航员登陆某行星后，在该行星表面做了一个简单的圆周运动实验：从一个空笔杆中穿过一条结实的细绳，细绳两端分别连接小球A和B， 小球A和B的质量之比为。手持空笔杆让小球A匀 速转动起来，笔标保持竖直，适当控制转速，使得拉着A球的细绳几乎与拉着B球 的细绳垂直，当B球处于静止状态时，小球A在时间内转动了圈。小球A做匀速圆周运动的半径为。 已知该行星的半径为， 引力常量为， 忽略行星自转，不考虑细绳质量和细绳与空笔杆之间的摩擦，行星表面的重力加速度______；行星的平均密度______

【答案】
【解析】小球A做匀速圆周运动的周期
根据牛顿第二定律可知
解得
在行星表面，万有引力等于物体的重力
行星的体积
解得行星密度
12. 火星是一颗类地行星，虽然载人登陆火星存在诸多挑战，但人类也在逐步将这一愿景变为现实。已知火星可近似看作球体，其半径为， 若能实现载人登陆火星，则登陆火星后在火星表面高度处静止释放一个质量为的小球，若测得小球落地的时间为，引力常量为， 不考虑火星自转及空气阻力的影响，由此可知，小球落地过程中火星对小球的引力所做的功________，小球落地瞬间引力的瞬时功率________；火星的质量________，火星的第一宇宙速度________。
【答案】
【解析】根据得，火星表面的重力加速度
万有引力所做的功
小球落地的瞬时速度
瞬时功率
根据
得火星的质量
根据
火星的第一宇宙速度
13. 如图所示，某人造地球卫星围绕赤道做匀速圆周运动，是赤道上一点，直线与 半径垂直，直线与夹角为，地球的半径为，忽略地球自转，地球表面上的重力加速度为，引力常量为，求：
（1）人造地球卫星的环绕周期；
（2）地球的密度。
【答案】（1） （2）
【解析】
【小问1解析】
卫星的轨道半径为
在地球表面有
卫星运行时由万有引力充当向心力有
解得卫星的环绕周期
【小问2解析】
对地球表面的物体有，
可解得地球的密度为
14. “嫦娥六号”是中国探月工程的第六个探测器。“嫦娥六号”经历了环绕、变轨、匀减速着陆三个阶段，最终释放的着陆器平稳降落月球。环绕阶段，“嫦娥六号”在距离月球表面为高度的轨道上做匀速圆周运动。变轨后的着陆器距离月球表面越来越近。某时刻开始，“嫦娥六号”释放的着陆器依靠发动机的反向推力在竖直方向上做匀减速直线运动，当着陆器速度为零时，恰好到达月球表面。已知着陆器做匀减速运动的初速度为，匀减速运动的时间为，且在着陆过程中质量保持不变，下降的高度远小于月球的半径。月球表面的重力加速度为，月球半径为，不考虑月球自转。求：
（1）嫦娥六号围绕月球做匀速圆周运动的周期；
（2）匀减速降落过程中发动机反向推力对着陆器所做的功。
【答案】（1） （2）
【解析】
【小问1解析】
月球表面，万有引力等于重力
圆周运动过程，万有引力等于向心力
解得
【小问2解析】
探测器匀减速下落时的加速度
根据牛顿第二定律
解得
匀减速运动的位移
发动机反向推力对着陆器所做的功
15. 如图所示，木板静止在水平面上，滑块静止在长木板最右端，在时刻对木板施加一个水平向右的恒力，同时对滑块施加一个水平向左的恒力，时滑块运动到木板最左端。已知滑块和木板质量分别为和， 木板与水平面之间、滑块与木板之间的动摩擦因数分别为0.2和0.5，重力加速度取，求：
（1）时间内，恒力和所做的功；
（2）当滑块相对于木板滑动时，立即撤去拉力，求从撤去拉力到二者共速这段时间内拉力做的功。
【答案】（1）15J，18J （2）
【解析】
【小问1解析】
设木板的加速度大小为，根据牛顿第二定律有
代入数据解得
时间内木板的位移
恒力所做的功
设滑块的加速度大小为，根据牛顿第二定律有
解得
时间内滑块的位移
恒力所做的功
【小问2解析】
设滑块在木板上运动用时为，则
解得
撤去拉力时，木板的速度
滑块的速度
滑块的加速度
方向向右，设经过时间达到共同速度，则
代入数据解得
长木板在时间内运动的距离
撤去拉力后至达到共同速度这段时间内，拉力所做的功