海南省部分中学2024-2025学年高一年级下学期期中模拟考试物理试卷（解析版）

这是一份海南省部分中学2024-2025学年高一年级下学期期中模拟考试物理试卷（解析版），共20页。试卷主要包含了单选题，多项选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
一、单选题（本题共8小题，每小题3分，共24分。在每个小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题意）
1. 跳台滑雪是一项勇敢者的运动，某运动员从跳台A处沿水平方向飞出，在斜面AB上的B处着陆，斜面与水平方向夹角为且足够长，如图所示，测得A、B间的距离为40m，斜坡与水平面的夹角为，运动员质量，不计空气阻力，下列说法正确的有（ ）
A. 运动员在空中相同时间内的速度变化逐渐增大
B. 运动员的质量越大，落点离A越远
C. 运动员在A处的速度为
D. 运动员落在B处的速度与水平方向夹角为
【答案】C
【解析】A．根据题意可知，运动员在空中做平抛运动，加速度为重力加速度，由可知，运动员在空中相同时间内的速度变化相同，故A错误；
BC．根据平抛运动规律有，
又有，
整理可得，
代入数据解得，
可知，运动员在A处的速度为，在斜面上的落点到A点的距离与初速度的平方成正比，与质量无关，故B错误，C正确；
D．运动员落在B处的竖直速度为
则速度与水平方向夹角的正切值
可见速度与水平方向夹角不等于，故D错误。
故选C。
2. 如图所示，河的宽度为L，河水流速为u，甲、乙两船均以静水中的速度v同时渡河。出发时两船相距2L，甲、乙船头均与岸边成60°角，且乙船恰好能直达正对岸的A点，则 （ ）
A. B. 甲船在A点左侧靠岸
C. 甲乙两船到达对岸的时间不相等D. 甲乙两船可能在未到达对岸前相遇
【答案】B
【解析】A．乙船恰好能直达正对岸的A点，则乙船平行河岸的分速度与水流速度相等，有
A错误；
B．甲船垂直河岸的分速度为
平行河岸的分速度为
甲船的渡河时间为
甲船沿河岸方向的位移为
所以甲船在A点左侧靠岸，B正确；
C．乙船垂直河岸的分速度为
乙船的渡河时间为
C错误；
D．由于两船到河对岸的时间相等，甲船在A点左侧靠岸，乙船恰好能直达正对岸的A点，所以两船不可能在未到达对岸前相遇，D错误。
故选B
3. 如图甲所示，倾角为的光滑斜面固定在水平地面上，细线一端与可看成质点的质量为的小球相连，另一端穿入小孔与力传感器（位于斜面体内部）连接，传感器可实时记录细线拉力大小及扫过的角度。初始时，细线水平，小球位于小孔的右侧，现敲击小球，使小球获得一平行于斜面向上的初速度，此后传感器记录细线拉力的大小随细线扫过角度的变化图像如图乙所示，图中已知，小球到点距离为，重力加速度为，则下列说法不正确的是（ ）
A. 小球位于初始位置时的加速度为
B. 小球通过最高点时速度为
C. 小球通过最高点时速度为
D. 小球通过最低点时速度为
【答案】A
【解析】A．位于初始位置时的向心加速度大小为
沿斜面向下的加速度大小为
根据平行四边形定则知，则小球位于初始位置时的加速度大于，故A错误，满足题意要求；
B．由图乙可知，小球通过最高点时细线的拉力最小，为零，则有
解得小球通过最高点时的速度
故B正确，不满足题意要求；
C．小球在初始位置时，有
则小球通过最高点时的速度
故C正确，不满足题意要求；
D．小球通过最低点时，细线的拉力最大，根据牛顿第二定律有
联立解得小球通过最低点的速度为
故D正确，不满足题意要求。
故选A。
4. 一个小球质量为m，用长为L的悬线固定在O点，在O点正下方处钉有一根长钉，把悬线沿水平方向拉直后无初速度地释放小球。当悬线碰到钉子的前后瞬间，下列说法中错误的是（ ）
A. 小球的线速度突然增大B. 小球的角速度突然增大
C. 小球的向心力突然增大D. 悬线对球拉力突然增大
【答案】A
【解析】AC．把悬线沿水平方向拉直后无初速度释放，当悬线碰到钉子的前后瞬间，由于重力与拉力都与速度垂直，所以小球的线速度大小不变，根据向心力公式得，线速度大小不变，半径变小，则向心力变大，故C正确，不符合题意，A错误，符合题意；
B．根据知线速度大小不变，半径变小，则角速度增大，故B正确，不符合题意；
D．根据牛顿第二定律得
得
半径变小，则拉力变大，故D正确，不符合题意；
本题选择错误选项；
故选A。
5. 某行星的卫星A、B绕以其为焦点的椭圆轨道运行，作用于A、B的引力随时间的变化如图所示，其中，行星到卫星A、B轨道上点的距离分别记为、，假设A与B只受到行星的引力，下列叙述正确的是（ ）
A. B与A的绕行周期之比为2∶1
B. 的最大值与的最小值之比为4∶1
C. 的最大值与的最小值之比为3∶1
D. 卫星A与卫星B的质量之比为8∶9
【答案】C
【解析】A．由题图可知，A、B的周期分别为
由题知
联立可得
故A错误；
BCD．由图可知，当A卫星离行星的距离rA最小时，卫星A受到的万有引力最大
当rA最大时，卫星A受到的万有引力最小
联立可得
由图可知，当rB最小时，卫星B受到的万有引力最大
当rB最大时，卫星B受到的万有引力最小
联立可得
结合前面分析，根据开普勒第三定律的变形可得
联立可得
由题图可知，B受力最大时，
两式相除可得
联立可得
故C正确，BD错误。
故选C。
6. 如图所示，载人飞船先后在环绕地球的圆形轨道Ⅰ、椭圆轨道Ⅱ和圆形轨道Ⅲ上运行并最终与“天和”核心舱成功对接。已知轨道Ⅰ、Ⅲ的半径分别为、，轨道Ⅰ和Ⅱ、Ⅱ和Ⅲ分别相切于A、B两点，则飞船（ ）
A. 在轨道Ⅲ上的线速度大于宇宙第一速度
B. 在轨道Ⅰ上A点应减速才能进入轨道Ⅱ
C. 在轨道Ⅲ和轨道Ⅰ上的线速度大小之比为
D. 在轨道Ⅱ和轨道Ⅰ上运行的周期之比为
【答案】D
【解析】A．根据万有引力提供向心力，有
解得第一宇宙速度为
因为轨道Ⅲ的半径大于地球半径所以在轨道Ⅲ上的线速度小于宇宙第一速度，故A错误；
B．载人飞船在轨道Ⅰ上A点应加速离心才能进入轨道Ⅱ，故B错误；
C．由万有引力提供向心力得
解得
可知在轨道Ⅲ和轨道Ⅰ上的线速度大小之比为
故C错误；
D．轨道Ⅱ的半长轴为，根据开普勒第三定律
知在轨道Ⅱ和轨道Ⅰ上运行的周期之比是，故D正确。
故选D。
7. 如图所示，原长为的轻质弹簧，一端固定在点，另一端与一质量为的小球相连。小球套在竖直固定的粗糙杆上，与杆之间的动摩擦因数为。杆上M、N两点与点的距离均为，点到点的距离为，OP与杆垂直。当小球置于杆上点时恰好能保持静止。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为。小球以某一初速度从M点向下运动到点，在此过程中，弹簧始终在弹性限度内。下列说法正确的是（）
A. 弹簧的劲度系数为
B. 小球在点下方处的加速度大小为
C. 从M点到点的运动过程中，小球受到的摩擦力先变小再变大
D. 从M点到点和从点到N点的运动过程中，小球受到的摩擦力做功相同
【答案】D
【解析】A．小球在点恰好能保持静止，由平衡条件知
此时小球所受静摩擦力力最大，由题知
其中
联立解得弹簧的劲度系数为，故A错误；
B．小球运动到点下方 时，弹簧与竖直方向的夹角为 ，弹簧的压缩量为
此时弹簧弹力的大小为
小球所受的弹力为
故此时小球所受的滑动摩擦力大小为
由牛顿第二定律
联立解得
故B错误；
C．由到的过程中，弹簧的压缩量增大，弹簧弹力的大小增大，弹簧与杆之间的夹角逐渐增大，则弹簧对杆的压力等于，也在逐渐增大，则杆对小球的摩擦力也在逐渐增大；同理可知，从到的过程中，杆对小球的摩擦力在逐渐减小，故C错误；
D．根据对称性可知在任意关于点对称的点摩擦力大小相等，由此可知到和到摩擦力做功大小相等，D正确。
故选D。
8. 质量为m的某国产新能源汽车在平直道路上以恒定功率P由静止启动，经过时间t达到最大速度，汽车在行驶时所受阻力恒为f，该过程中（ ）
A. 汽车做匀加速直线运动B. 汽车达到的最大速率为
C. 汽车平均速率为D. 汽车行驶的距离为
【答案】D
【解析】A．对汽车，由牛顿第二定律可得
因为
可知功率不变时，随着速度增大，减小，合力减小，加速度减小，故A错误；
B．速度最大时，汽车加速度为0，此时牵引力等于阻力，即
得最大速度
故B错误；
C．若汽车做匀加速运动，则汽车的平均速率为
但汽车做的是加速度减小的加速运动，故平均速率不等于，故C错误；
D．对汽车，由动能定理有
联立解得汽车行驶的距离为
故D正确。
故选D。
二、多项选择题（本题共5小题，每小题4分，共20分，在每个小题给出的四个选项中，有多个选项符合题意，全部选对的得4分，选对而不全的得2分，错选或不选的得0分。）
9. 如图所示，一半径为R的半球形坑，其中坑边缘两点与圆心等高且在同一竖直面内。现甲、乙两位同学分别将M、N两个小球以的速度沿图示方向水平抛出，发现两球刚好落在坑中同一点Q，已知，，，重力加速度为g，忽略空气阻力。则下列说法正确的是（ ）
A.
B.
C. 两球的初速度无论怎样变化，只要落在坑中的同一点，两球抛出的速率之和不变
D. 若仅从M点水平抛出小球，改变小球抛出的速度，小球不可能垂直坑壁落入坑中
【答案】BD
【解析】A．从Ｍ点抛出的小球，
解得
选项Ａ错误；
B．从N点抛出的小球，
解得
选项B正确；
C．两球的初速度无论怎样变化，只要落在坑中的同一点，则运动时间相同均为
根据
两球抛出的速率之和
随着落点的竖直高度的变化而变化，选项C错误；
D．根据平抛运动的推论：速度的反向延长线交水平位移的中点，假设小球垂直落在半球型坑中，速度反向延长线过球心O并不是水平位移的中点，两者矛盾，所以假设错误，不可能使小球沿半径方向落在圆弧轨道内，故D正确。
故选BD。
10. 图甲为游乐场中常见的“空中飞椅”的游乐项目，简化图如图乙所示。已知某座椅和游客的总质量为，转盘半径为，钢丝绳长为。转盘绕其竖直中心轴匀速转动时，带动座椅和游客在水平面内做匀速圆周运动，此时钢丝绳与竖直方向的夹角，不计空气阻力和钢丝绳自身的重力，取重力加速度大小，。下列说法正确的是（ ）
A. 游客对座椅的压力大于座椅对游客的支持力
B. 钢丝绳上的拉力大小为
C. 游客（含座椅）做圆周运动的向心力大小为
D. 游客做圆周运动的周期为
【答案】CD
【解析】A．游客对座椅的压力与座椅对游客的支持力是一对相互作用力，大小一定相等，故A错误；
B．座椅和游客在竖直方向上受力平衡，有
解得
故B错误；
CD．根据向心力公式有
解得，
故CD正确。
故选CD。
11. 发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步圆轨道3，轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点，如图，则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是（ ）
A. 卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率
B. 卫星在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度
C. 卫星在轨道1上经过Q点时的加速度等于它在轨道2上经过Q点时的加速度
D. 卫星在轨道2上经过P点时的加速度大于它在轨道3上经过P点时的加速度
【答案】BC
【解析】AB．根据万有引力充当向心力可知
可得
因r3>r1可知卫星在轨道3上的速率小于在轨道1上的速率，卫星在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度，选项A错误，B正确；
CD．根据
可得
可知卫星在轨道1上经过Q点时的加速度等于它在轨道2上经过Q点时的加速度；卫星在轨道2上经过P点时的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度，选项C正确，D错误。
故选BC。
12. 如图所示，摆球质量为m，悬线长度为L，把悬线拉到水平位置后放手。设在摆球从A点运动到B点的过程中空气阻力的大小不变，则在此过程中（ ）
A. 重力的瞬时功率先增大后减小B. 重力的瞬时功率在不断增大
C. 空气阻力做功为D. 空气阻力做功为
【答案】AC
【解析】AB．摆球下落过程中，竖直方向速度先增大后减小，故重力做功的功率先增大后减小，故A正确，B错误；
CD．空气阻力大小不变，方向始终与速度方向相反，故空气阻力做功为，故C正确，D错误。
故选AC。
13. 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．设下滑时的瞬时速度为， 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。
三、实验题（本题共两个小题，共18分）
14. 某同学在做“探究平抛运动的特点”的实验。
（1）甲图实验中，用小锤以不同力度敲击弹性金属片，A球水平抛出，同时B球被松开自由下落，下列说法正确的是__________。
A. 可研究平抛运动竖直方向是否为自由落体运动
B. 可研究平抛运动水平方向是否为匀速直线运动
（2）实验前，图乙斜槽末端的切线________（选填“需要”或“不需要”）调成水平；背板________（选填“需要”或“不需要”）校准到竖直方向，使背板平面与小球下落的竖直平面平行。
（3）在实验中用方格纸记录了小球在运动途中经过A、B、C三个位置，如图丙所示，每个格的边长，取，则该小球做平抛运动的初速度大小为________m/s，小球在B点的竖直分速度大小为________m/s，图中O点________（选填“是”或“不是”）小球做平抛运动的抛出点。（计算结果保留3位有效数字）
【答案】（1）A （2）需要 需要 （3）1.47 1.96 不是
【解析】
【小问1解析】
该实验中无论两球从多高的位置落下还是对A的打击力度多大，两球总是同时落地，可知两球在竖直方向的运动完全相同，即可研究平抛运动竖直方向是否为自由落体运动，但不可研究平抛运动水平方向是否为匀速直线运动。
故选A。
【小问2解析】
为了研究小球平抛运动的特点，需要保证小球开始做平抛运动的初速度水平，故他们在图乙所示的装置实验前必须将轨道末端调成水平。
背板需要校准到竖直方向，使背板平面与小球下落的竖直平面平行，从而保证小球在竖直方向上做自由落体运动。
【小问3解析】
根据图丙，可知小球在水平方向有
对应竖直方向有
解得该小球做平抛运动的初速度大小为
竖直方向根据匀变速直线运动中间时刻速度等于该段过程的平均速度，则小球在B点的竖直速度大小为
假设图中O点是小球做平抛运动的抛出点，则小球从O点到B点运动的时间为
小球对应在水平方向上运动的距离为
而小球从O点到B点实际运动的水平距离为
所以可知小球并没有经过O点，则O点不是小球做平抛运动的抛出点。
15. “探究向心力大小的表达式”的实验装置如图甲所示。已知小球在挡板A、B、C处做圆周运动的轨迹半径之比为1∶2∶1，变速塔轮自上而下有如图乙所示三种组合方式传动，左右每层半径之比由上至下分别为1：1、2：1和3：1。
（1）在研究向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系时，我们主要用到的物理学研究方法是___________；
A. 理想实验法B. 等效替代法
C. 控制变量法D. 演绎推理法
（2）某次实验中，把传动皮带调至第一层塔轮，将两个质量相等的钢球放在B、C位置，可探究向心力的大小与___________的关系；
（3）为探究向心力和角速度的关系，应将质量相同的小球分别放在挡板___________处（选“A和B”、“A和C”、“B和C”）。若在实验中发现左、右标尺显示的向心力之比为4：1，则选取的左、右变速塔轮轮盘半径之比为___________ 。
（4）在某次实验中，某同学将质量相同的小球分别放在挡板B和C处，传动皮带所套的左、右变速塔轮轮盘半径之比为3：1，则左、右标尺显示的格子数之比为___________。
【答案】（1）C （2）半径 （3）A和C 1:2 （4）2:9
【解析】
【小问1解析】
向心力大小与质量、角速度、半径多个因素有关。控制变量法是在研究多个变量关系时，每次只改变其中一个变量，而保持其他变量不变，从而研究被改变变量对事物的影响。在探究向心力大小与这些因素关系时，就是采用这种方法，即控制质量法 。
故选C。
【小问2解析】
传动皮带调至第一层塔轮，左右塔轮边缘线速度相等，根据
可知B、C位置角速度ω相等。两钢球质量相等，放在B、C位置，B、C处小球做圆周运动轨迹半径不同，由向心力
可知可探究向心力大小与半径的关系 。
【小问3解析】
探究向心力和角速度关系，要控制质量和半径相同，A和C处小球运动半径相同，所以选A和C 。
匀速摇动手柄时，左、右两标尺显示的格数之比为，则向心力之比为4：1，由
因两个钢球的质量和运动半径相等，则角速度之比为2∶1，同一条皮带传动的两个轮子边缘线速度大小相等，由
可知，与皮带连接的左塔轮和右塔轮的半径之比为1∶2。
【小问4解析】
传动皮带所套的左、右变速塔轮轮盘半径之比为3∶1，由
可知，与皮带连接的左塔轮和右塔轮的角速度之比为1∶3，因为质量相同的小球分别放在挡板B和C处，则左右半径之比为2：1，根据
可知向心力之比。
四、计算题（本题共三个小题，其中第16题10分，第17题12分，第18题16分，共38分。）
16. 吹箭筒的特点是无声无光，便于携带，射击精准，我国丛林部队特种兵也配备了这种装备。如图甲所示，某战士从距水平地面高的位置斜向上吹出一支箭，射出方向与水平方向成角，初速度大小，不计空气阻力，重力加速度，，。
（1）若该箭落至水平地面，求该箭运动到最高点时与水平地面的距离及落地时的水平射程；
（2）若该箭下落过程中恰好垂直射到一个凹坑中倾角为37°的侧壁上，如图乙所示，求其在空中的飞行时间。
【答案】（1）6.05m，24m （2）2.5s
【解析】
【小问1解析】
根据运动的合成与分解原理，可知将箭的速度分解成水平方向的速度和竖直方向的速度，则有，
故竖直方向减速到零的时间为
水平位移
竖直位移为
故该箭运动到最高点时与水平地面的距离为
该箭运动到最高点时仍有水平速度，所以该箭将做平抛运动落回到地面
在竖直方向有
解得
则这段时间对应的水平位移为
所以该箭落地时的水平射程为
【小问2解析】
由题知，该箭下落过程中恰好垂直射到一个凹坑中倾角为37°的侧壁上，则其末速度与斜面垂直，根据运动的合成与分解原理，可知箭水平方向的速度保持不变，仍为，设此时竖直方向的速度为，则有
解得
可知在竖直方向箭的速度由向上的，变成向下的，取向下方向为正方向，则有
17. 如图所示，半径为R=1m的圆弧形轨道BCD竖直固定在水平地面上，D为其最高点，C为其最低点，O为其圆心，倾斜轨道AB与圆弧轨道相切与B点，倾斜轨道与水平地面的夹角θ=37°。质量m=1kg的小球由倾斜轨道某处滑下，重力加速度g=10m/s²，sin37°=0.6。
（1）若小球恰好能通过D点，小球从倾斜轨道刚进入圆弧轨道上时（刚刚过B点）对轨道的压力比通过D点对轨道的压力大54N，求小球在B点的速度大小；
（2）若小球能到达D点，请判断小球能否落到B点，若能，计算小球到达D点的速度大小，若不能，请说明理由；
（3）改变小球释放的高度使其以不同速度从D点水平抛出并落到倾斜轨道上，为了使其落到倾斜轨道上的速度最小，求小球在D点速度大小。
【答案】（1） （2）不能，理由见解析 （3）
【解析】
【小问1解析】
小球刚好过D点，所以D点压力大小为0，则B点支持力大小为54N，设此时B点速度为，根据圆周运动知
代入得
【小问2解析】
小球沿圆周运动到达D点，由题意可知
解得
设小球在D点速度为时，恰好落到B点，则，
联立解得
故小球不可能落到B点
【小问3解析】
由平抛运动知，设水平方向位移为，水平方向有
竖直方向有
由几何关系知
又，
联立解得
则当，取得最小值，解得
18. 如图所示，两颗卫星绕某行星在同一平面内做匀速圆周运动，两卫星绕行方向相同（图中为逆时针方向）。已知卫星1运行的周期为T1=T0，行星的半径为R，卫星1和卫星2到行星中心的距离分别为r1=2R，r2=8R，引力常量为G。某时刻两卫星与行星中心连线之间的夹角为。求：（题干中T0、R、G已知）
（1）行星质量M；
（2）行星的第一宇宙速度；
（3）从图示时刻开始，经过多长时间两卫星第一次相距最近？
【答案】（1） （2） （3）
【解析】
【小问1解析】
对卫星1，根据万有引力充当向心力，则：
得：
【小问2解析】
第一宇宙速度的轨道半径为R，则根据
可得：
【小问3解析】
对卫星1和卫星2，由开普勒第三定律：
可得：
由图示时刻开始，经t时间第一次相距最近，则有：
可得：