2024-2025学年江西省宜春市丰城市第九中学高一（下）期中考试物理试卷（含解析）

这是一份2024-2025学年江西省宜春市丰城市第九中学高一（下）期中考试物理试卷（含解析），共12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。
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.把地球设想成一个半径为地球半径R=6 400km的拱形桥，如图所示，汽车在最高点时，若恰好对“桥面”压力为0，g=9.8m/s2，则汽车的速度为( )
A. 7.9m/sB. 7.9m/ℎC. 7.9km/sD. 7.9km/ℎ
2.如图所示石英钟，比较时针和分针的末端点，转动时( )
A. 两端点角速度相等B. 两端点线速度相等
C. 时针端点角速度较大D. 分针端点线速度较大
3.如图所示，若用轻绳拴一物体，使物体以恒定加速度向下做减速运动，则下列说法正确的是( )
A. 重力做正功，拉力做负功，合外力做负功B. 重力做负功，拉力做正功，合外力做负功
C. 重力做正功，拉力做正功，合外力做正功D. 重力做负功，拉力做负功，合外力做负功
4.如图所示，两根长度相同的细线分别系有两个完全相同的小球，细线的上端都系于O点，设法让两个小球均在水平面上做匀速圆周运动。已知L1跟竖直方向的夹角为60°，L2跟竖直方向的夹角为30°，下列说法正确的是( )
A. 细线L1和细线L2所受的拉力之比为 3:1
B. 小球m1和m2的角速度大小之比为 3:1
C. 小球m1和m2的向心力大小之比为1:3
D. 小球m1和m2的线速度大小之比为3 3:1
5.如图所示，让装有水的玻璃杯绕过其侧面的竖直轴匀速转动，杯中液面形状可能正确的是( )
A. B. C. D.
6.如图所示a为静止于赤道地面上的物体，b为低轨道卫星，c为同步卫星，则下列说法中正确的是 ( )
A. a物体做圆周运动仅由万有引力提供向心力
B. 若某时刻b卫星经过a的正上方，则b再运动一圈会再次经过a的正上方
C. b的线速度比c的线速度大
D. a的向心加速度比c的向心加速度大
7.如图所示，叠放在水平转台上的物体A、B随转台一起以角速度ω匀速转动，A、B的质量分别为3m、2m，A与B、B与转台间的动摩擦因数都为μ，A和B离转台中心的距离都为r，重力加速度为g，设本题中的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列说法正确的是( )
A. A 对B 的摩擦力沿水平方向指向圆心O 点
B. 物块B 对物块A 的摩擦力一定为3μmg
C. 转台对物块B 的摩擦力的大小一定为5mω2r
D. 转台的角速度一定满足：ω≤ grμ
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.如图所示，下列有关生活中的圆周运动实例分析，其中说法正确的是( )
A. 汽车通过凹形桥的最低点时，车对桥的压力大于汽车的重力
B. 在铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高，目的是让火车以设计速度行驶时，轮缘与轨道间无挤压
C. 杂技演员表演“水流星”，当“水流星”通过最高点时处于完全失重状态，不受重力作用
D. 脱水桶的脱水原理是水滴受到的离心力大于它受到的向心力，从而沿切线方向甩出
9.利用万有引力常量G和表中选择的一些信息可以完成的估算是( )
A. 地球的密度B. 太阳的密度C. 近地卫星的质量D. 火星公转的线速度
10.如图甲所示，一长为R的轻绳，一端穿在过O点的水平转轴上，另一端固定一质量未知的小球，整个装置绕O点在竖直面内转动，小球通过最高点时，其速度平方v2与绳对小球的拉力F的关系如图乙所示，图线在纵轴上的截距为a，下列判断正确的是( )
A. 利用该装置可以得出重力加速度，且g=Ra
B. 绳长不变，用质量较小的球做实验，得到的图线斜率更大
C. 绳长不变，用质量较大的球做实验，得到的图线斜率更大
D. 绳长不变，用质量较小的球做实验，图线在纵轴上的截距a不变
三、实验题：本大题共2小题，共12分。
11.“探究向心力大小的表达式”实验装置如图所示。
①采用的实验方法是__________
A.控制变量法B.等效法C.模拟法
②在小球质量和转动半径相同的情况下，逐渐加速转动手柄到一定速度后保持匀速转动。此时左右标尺露出的红白相间等分标记的比值等于两小球的________之比(选填“线速度大小”、“角速度平方”或“周期平方”)；在加速转动手柄过程中，左右标尺露出红白相间等分标记的比值__________(选填“不变”、“变大”或“变小”)。
12.同学利用不同的实验装置探究平抛运动规律。
(1)甲同学采用如图甲所示的装置。用小锤敲击弹性金属片，A球水平抛出，同时B球被松开自由下落。关于该实验，下列说法正确的是( )。
A.两球的质量必须相等
B.两球将同时落地
C.敲击的力度越大，A球在空中运动的时间越长
D.实验说明A球在竖直方向做自由落体运动
(2)乙同学拍摄到如图乙所示的小球做平抛运动的频闪照片，图中背景方格的边长均为5cm，重力加速度大小取g=10m/s2，照相机的频闪周期为________s；小球做平抛运动的初速度大小为________m/s。
四、计算题：本大题共3小题，共42分。
13.中国探月工程规划在2030年前后实现航天员登月.设想中国宇航员在月球表面完成这样一个实验：将一小球以初速度v0从O点竖直向上抛出，测得小球落回O点的时间为T，已知万有引力常量为G，月球上无空气，月球半径为R，不考虑月球的自转.利用以上物理量求：
(1)月球的质量M；
(2)月球表面的第一宇宙速度．
14.哈尔滨第24届世界大学生冬运会某滑雪道为曲线轨道，滑雪道长s=2.5×103m，竖直高度ℎ=720m.运动员从该滑道顶端由静止开始滑下，经t=200s到达滑雪道底端时速度v=30m/s，人和滑雪板的总质量m=80kg，取g=10m/s2，求人和滑雪板
(1)到达底端时的动能；
(2)在滑动过程中重力做功的功率；
(3)在滑动过程中克服阻力做的功．
15.如图是中国家家户户都有的团圆桌．餐桌上放一半径为r=1.5m可绕中心轴转动的圆盘，近似认为餐桌与圆盘在同一水平面内，忽略两者之间的间隙，如图，餐桌离地高度为ℎ=0.8m，将某小物体放置在圆盘边缘，该物体与圆盘的动摩擦因数为μ1=0.6，与餐桌的动摩擦因数为μ2=0.225，设小物体与圆盘以及餐桌之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。
(1)缓慢增大圆盘的速度，物体从圆盘上甩出的速度的大小；
(2)上一问中，为使物体不滑落到地面，餐桌半径R的最小值；
(3)假设餐桌半径R= 2r，物体从圆桌上被甩出后，落到地面上的位置到从圆盘甩出点的水平距离为多少。
答案解析
1.【答案】C
【解析】汽车恰好对“桥面”压力为0，由重力提供向心力可得mg=mv2R，解得v= gR≈7.9km/s，故C正确，ABD错误。
2.【答案】D
【解析】AC.分针周期为1ℎ，时针周期为12ℎ，根据ω=2πT，时针端点的角速度小于分针端点的角速度，AC错误；
BD.由v=ωr知，分针端点的线速度大于时针端点的线速度，B错误，D正确。
故选D。
3.【答案】A
【解析】解：重力向下，与物体的位移方向相反，重力做负功；绳上的拉力沿绳且指向绳收缩的方向，因此绳对物体的拉力向上，物体向上运动，拉力做正功；由于物体向上做减速运动，合外力向下，与位移方向相反，因此合外力做负功，故B正确，BCD错误。
故选：A。
根据物体的运动情况确定位移方向，再根据功的计算公式确定功的正负；由牛顿第二定律确定合力的方向，再根据功的公式确定合外力的功。
本题考查功的计算，要注意明确合力的功可以先求出各力的功，再求各力功的代数和，也可先求出合力，再由功的公式求出合力的功。
4.【答案】A
【解析】A.对任一小球研究。设细线与竖直方向的夹角为θ，竖直方向受力平衡，有Tcsθ=mg
解得T=mgcsθ
所以细线L1和细线L2所受的拉力大小之比T1T2=cs30∘cs60∘= 3:1
选项A正确；
B.小球所受合力的大小为mgtanθ，根据牛顿第二定律得mgtanθ=mLsinθω2
得ω= gLcsθ
所以ω 12ω 22=cs30∘cs60∘= 3:1
选项B错误；
C.小球所受合力提供向心力，则向心力为F=mgtanθ
小球m1和m2的向心力大小之比为F1F2=tan60∘tan30∘=3:1
选项C错误；
D.小球所受合力的大小为mgtanθ，根据牛顿第二定律得mgtanθ=mv2Lsinθ
解得v= gLtanθsinθ
所以v1v2= tan60∘sin60∘tan30∘sin30∘= 3 3:1
选项D错误。
故选A。
5.【答案】C
【解析】对水面上一个质量很小的水滴m受力分析，因受竖直向下的重力和水面对水滴的作用力，两个力的合力充当向心力，因向心力沿水平方向指向转轴，可知水面对水滴的作用力应该斜向上方，设与竖直方向夹角为θ，则由牛顿第二定律 mgtanθ=mω2r
可知 tanθ=ω2gr
因r越大，则θ越大，可知水面的形状为C的形状。
故选C。
6.【答案】C
【解析】A.a物体做圆周运动的向心力由万有引力和地面对其支持力的合力提供，故A错误；
B.根据万有引力提供向心力得GMmr2=m4π2rT2，解得T=2π r3GM，轨道半径越大，周期越大，c的周期比b的周期大，由于a物体和同步卫星c的周期相同，所以a的周期大于b的周期，若某时刻b卫星经过a的正上方，则b再运动一圈不会再次经过a的正上方，故B错误；
C.由万有引力提供向心力得，GMmr2=mv2r，解得v= GMr，轨道半径越小，线速度越大，b的轨道半径比c的轨道半径小，故b的线速度比c的线速度大，故C正确；
D.a、c的角速度相同，由a=ω2r可知，a的向心加速度比c的向心加速度小，故D错误。
7.【答案】C
【解析】A.对A进行受力分析，A在水平方向只受到B给的摩擦力，所以是B给的摩擦力来提供向心力，B给A的摩擦力指向圆心，所以A给B的摩擦力是背离圆心方向，故A错误；
B.由于AB之间是静摩擦力，静摩擦力的大小需要根据物体的运动情况来计算，不一定是最大值，故B错误；
C.对AB整体进行受力分析，在水平方向只受到转台给的摩擦力，根据圆周运动的牛顿第二定律可得，f=(2m+3m)ω2r，故C正确；
D.当AB与转台之间的摩擦力达到最大值就是两物体滑动的临界状态，此时有：μ×5mg=5mω2r，求得ω= μgr，故D错误。
故选：C。
对两物体分别进行受力分析，然后再列出圆周运动中的牛顿第二定律，来判断各物理量之间的关系。
注意滑动临界状态时，摩擦力达到最大静摩擦的值。
8.【答案】AB
【解析】A.汽车通过凹形桥最低点时，具有向上的加速度 ( 向心加速度 ) ，处于超重状态，故对桥的压力大于重力，故A正确；
B.在铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高，当火车按规定速度转弯时，恰好由重力和支持力的合力完全提供向心力，此时轮缘与轨道间无挤压，故B正确；
C.水流星在最高点时重力完全提供向心力，所以受重力作用，故C错误；
D.离心力与向心力并非物体实际受力，而是衣服对水的吸附力小于水做圆周运动所需要的向心力，因此产生离心现象，故D错误。
故选AB。
9.【答案】AD
【解析】AC.对地球近地卫星有GMmR2=m4π2T2R
由于ρ=M43πR3
解得ρ=3πGT2
可估算出地球的密度，近地卫星作为环绕天体，根据题中条件无法求出其质量，A正确，C错误；
B.地球绕太阳做匀速圆周运动有GM0Mr2=M4π2T02r
可得M0=4π2r3GT02
利用地球公转周期 T0 、日地距离r只能求出出太阳的质量，由于不知道太阳的半径，则不能求出太阳的密度，B错误；
D.根据开普勒第三定律有r地3T地2=r火3T火2
可以估算出火星到太阳的距离，根据v火=2πr火T火
则可以估算出火星的线速度，D正确。
故选AD。
10.【答案】BD
【解析】A.由图可知当 F=0 时， v2=a，根据牛顿第二定律，有 mg=maR，解得 g=aR，故A错误；
BC.在最高点，根据牛顿第二定律得 F+mg=mv2R，变形得 v2=RmF+gR，图线的斜率 k=Rm，绳长不变时，小球质量越小，斜率越大，故C错误，B正确；
D.由 v2=RmF+gR可知图像纵截距a=gR，可知图线在纵轴上的截距a与小球质量无关，故D正确。
故选BD。
11.【答案】①A；
②角速度平方；不变
【解析】①本实验先控制住其它几个因素不变，集中研究其中一个因素变化所产生的影响，采用的实验方法是控制变量法；故选A。
②标尺上露出的红白相间的等分格数之比为两个小球所受向心力的比值，根据F=mrω2
在小球质量和转动半径相同的情况下，可知左右标尺露出的红白相间等分标记的比值等于两小球的角速度平方之比。
小球质量和转动半径相同的情况下，根据F=mrω2，两小球所需的向心力比值不变，所以逐渐加大手柄的转速，左右标尺露出的红白相间等分标记的比值不变。
12.【答案】(1)BD；(2)0.1；1.5。
【解析】解：(1)A、实验要求两个小球的最初高度相等，但对质量没有要求，故A错误；
BD、A球做平抛运动，B球做自由落体运动，A球在竖直方向上的运动情况与B球相同，两球同时落地，故BD正确；
C、敲击的力度越大，影响的是A球水平方向的初速度，竖直方向上的运动没有影响，所以A球的下落时间不变，故C错误；
故选：BD。
(2)A、B、C三点的水平距离相等，说明两点之间的时间间隔相等，根据竖直方向上的运动特点可得：
Δy=5×5cm−3×5cm=0.1m=gT2
解得：T=0.1s
小球的初速度为：
v0=3LT=3×5×10−20.1m/s=1.5m/s
故答案为：(1)BD；(2)0.1；1.5。
(1)根据实验原理掌握正确的实验操作，结合平抛运动的特点完成分析；
(2)根据竖直方向上的运动特点得出频闪的周期，结合水平方向上的运动特点得出小球的初速度。
本题主要考查了平抛运动的相关应用，根据实验原理掌握正确的实验操作，结合平抛运动在不同方向上的运动特点和运动学公式即可完成分析。
13.【答案】解：(1)设月球表面的重力加速度为g月，由竖直上抛运动公式：T=2v0g月
在月球表面质量为m的物体的重力：mg月=GMmR2
联立可得：
M=2v0R2GT
(2)月球表面第一宇宙速度即为近月环绕速度，在月面附近万有引力提供向心力：
mg月=mv2R
可解得第一宇宙速度v:
v= 2v0RT
【解析】(1)小球在月球表面做竖直上抛运动，根据匀变速运动可得月球表面重力加速度，在月球表面质量为m的物体的重力等于万有引力，可求出月球质量；
(2)月球表面第一宇宙速度即为近月环绕速度，在月面附近万有引力提供向心力可求得第一宇宙速度．
本题考查了万有引力定律的应用，重点是利用好竖直上抛，由此可得月球表面的重力加速度，这是在星球表面给加速度的一种常见方式．
14.【答案】解：(1)到达底端时的动能Ek= 12 mv2
代入数据得Ek=3.6×104J
(2)在滑动过程中重力做的功W=mgℎ
功率P= Wt
代入数据解得P=2.88×103W
(3)设在滑动过程中克服阻力做的功Wf，由动能定理有
mgℎ−Wf= 12 mv2
代入数据解得Wf=5.4×105J

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
15.【答案】解：(1)由题意可得，当小物体在圆盘上随圆盘一起转动时，圆盘对小物体的静摩擦力提供向心力，所以随着圆盘转速的增大，小物体受到的静摩擦力增大．当静摩擦力最大时，小物体即将滑落，此时圆盘的角速度达到最大，为
fm=μ1N=mrω2
N=mg
两式联立可得ω= ω= μ1gr=2rad/s
所以速度为v=ωr=3m/s
(2)由题意可得，当物体滑到餐桌边缘时速度恰好减为零，对应的餐桌半径取最小值．设物体在餐桌上滑动的位移为s，物块在餐桌上做匀减速运动的加速度大小为a，则有
a=fm
f=μ2mg
所以a=μ2g=2.25m/s2
物体在餐桌上滑动的初速度为v0=ωr=3m/s
由运动学公式v t2−v 02=−2as
可得s=2m
由图形可得餐桌半径的最小值为R= r2+s2=2.5m
(3)当物体滑离餐桌时，开始做平抛运动，平抛的初速度为物体在餐桌上滑动的末速度 vt′ ，由题意可得v t ′2−v 02=−2as′
由于餐桌半径为 R′= 2r ，所以s′=r=1.5m
所以可得vt′=1.5m/s
物体做平抛运动的时间为t，根据ℎ=12gt2
解得t= 2ℎg=0.4s
所以物体做平抛运动的水平位移为sx=vt′t=0.6m
所以由题意可得L=s′+sx=2.1m

【解析】详细解答和解析过程见【答案】信息内容
地球公转周期约365天
地表重力加速度约为9.8m/s2
火星的公转周期为687天
日地距离大约是1.5亿km
地球半径6400km
地球近地卫星的周期90min