江苏省无锡市惠山区（锡山高级中学锡西分校）2024-2025学年高一下学期期中（春卷）物理试卷（解析版）

这是一份江苏省无锡市惠山区（锡山高级中学锡西分校）2024-2025学年高一下学期期中（春卷）物理试卷（解析版），共17页。试卷主要包含了04， 火星与地球的质量之比约为1，9km/s，1倍，故阻力等内容，欢迎下载使用。
（本试卷满分100分，考试时间75分钟）
一、单选题（本题共11小题，每小题4分，每小题只有1个选项符合题意，共计44分。）
1. 摩托车正沿圆弧弯道以不变的速率行驶，则它（ ）
A. 受到重力、支持力和向心力的作用
B. 所受地面作用力与重力平衡
C. 加速度不变
D. 所受的合力始终变化
【答案】D
【解析】A．摩托车正沿圆弧弯道以不变的速率行驶，则它受到重力、支持力和静摩擦力作用，向心力只是效果力（由其他力提供），故A错误；
B．摩托车所受地面的作用力的竖直分量与重力平衡，水平分量提供所需的向心力，故B错误；
CD．摩托车做匀速圆周运动，所以加速度和合力方向时刻发生变化，即加速度和所受的合力始终变化，故C错误，D正确。
故选D。
2. 某钟表分针与秒针的半径之比为2：3，则分针与秒针（ ）
A. 角速度之比为2：3B. 角速度之比为1：60
C. 针尖的线速度之比为2：3D. 针尖的线速度之比为1：120
【答案】B
【解析】AB．因为分针、秒针尖端做圆周运动的周期分别为、，根据角速度与周期的关系可得分针与秒针的角速度之比为1：60
故A错误，B正确；
CD．由线速度与周期的关系可得
其中钟表分针与秒针的半径之比为2：3，故针尖的线速度之比为1：90，故CD错误。
故选B。
3. 火星与地球的质量之比约为1：10，半径之比约为1：2，则同一物体在火星表面与在地球表面受到的引力的比值约为（ ）
A. 2.5B. 2.0C. 0.4D. 0.2
【答案】C
【解析】根据万有引力定律可得
所以
故选C。
4. 如图所示，a为放在赤道上相对地球静止的物体，随地球自转做匀速圆周运动，b为在地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星（轨道半径约等于地球半径），c为地球静止卫星。下列关于a、b、c的说法中正确的是（ ）
A. b卫星的线速度大于7.9km/s
B. c卫星的向心加速度最小
C. a、b做匀速圆周运动的周期相同
D. 在b、c中，b的线速度大
【答案】D
【解析】A．由
解得
故b卫星转动线速度等于7.9km/s，故A错误；
B．对a、c由
其中，
可得
对b、c由万有引力提供向心力
解得
因为，所以
故a卫星的向心加速度最小，故B错误；
C．由万有引力提供向心力
因c的半径更大，可知
故
故C错误；
D．对b、c由万有引力提供向心力
可得
因为，所以
故在b、c中，b的线速度大，故D正确。
故选D
5. 人类首次发现的引力波来源于距地球之外13亿光年的两个黑洞互相绕转最后合并的过程。设两个黑洞A、B绕其连线上的O点做匀速圆周运动，如图所示，黑洞A的轨道半径大于黑洞B的轨道半径，两个黑洞的总质量为M，两个黑洞中心间的距离为L，则（ ）
A. 黑洞A的质量一定小于黑洞B的质量
B. 黑洞A的线速度一定小于黑洞B的线速度
C. 黑洞A的向心力一定小于黑洞B的向心力
D. 两个黑洞的总质量M一定，L越大，角速度越大
【答案】A
【解析】BC．两个黑洞A、B组成双星系统，两者的角速度相同，由相互作用的万有引力提供向心力，则黑洞A和B的向心力大小相等，根据，且黑洞A的轨道半径大于黑洞B的轨道半径，可知黑洞A的线速度一定大于黑洞B的线速度，故BC错误；
AD．设黑洞A、B的轨道半径分别为、，由牛顿第二定律得
又
联立解得，
由于黑洞A的轨道半径大于黑洞B的轨道半径，可知黑洞A的质量一定小于黑洞B的质量；两个黑洞的总质量M一定，L越大，角速度越小，故A正确，D错误。
故选A。
6. 惯性系S中有一边长为l的正方形，从相对S系沿x方向以接近光速飞行的飞行器上测得该正方形的图象是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】由相对论知识可知运动方向上的边长变短，即x轴方向的边长变短，垂直运动方向的边长不变，即y轴方向的边长不变，故C正确。
故选C。
7. 如图所示，把一小球放在竖立的轻弹簧上，并把小球往下按至A位置，迅速松手后，弹簧把小球弹起，小球升至最高位置C，途中经过位置B时弹簧正好处于自由状态（此时弹簧弹力为零）。不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A. 从A运动到B的过程中，小球的机械能守恒
B. 从A运动到B的过程中，小球的机械能不守恒
C. 从A运动到B的过程中，小球的动能一直增大
D. 从A运动到C过程中，小球和弹簧组成的系统势能先增加后减少
【答案】B
【解析】AB．从A运动到B的过程中，弹簧弹力对小球做正功，小球的机械能增加，故A错误，B正确；
C．从A运动到B的过程中，弹力一开始大于重力，小球向上加速运动，当弹力等于重力时，小球的速度达到最大，之后弹力小于重力，小球向上减速运动，所以小球的动能先增大后减小，故C错误；
D．从A运动到C的过程中，只有重力和弹簧弹力做功，小球和弹簧组成的系统机械能守恒，由于小球的动能先增大后减小，则小球和弹簧组成的系统势能先减少后增加，故D错误。
8. “打水漂”是人类最古老的游戏之一，游戏者运用手腕的力量让撇出去的石头在水面上弹跳数次。如图所示，游戏者在地面上以速度v抛出质量为m的石头，抛出后石头落到比抛出点低h的水平面上。若以抛出点为零势能点，不计空气阻力，则下列说法正确的是（ ）
A. 抛出后石头落到水平面时的势能为mgh
B. 抛出后石头落到水平面时重力对石头做的功为-mgh
C. 抛出后石头落到水平面上的机械能为
D. 抛出后石头落到水平面上的动能为
【答案】C
【解析】A．以抛出点为零势能点，水平面低于抛出点h，所以石头在水平面上时的重力势能为，A错误；
B．抛出点与水平面的高度差为h，并且重力做正功，所以整个过程重力对石头做功为mgh，B错误；
C．整个过程机械能守恒，以抛出点为零势能点，抛出时的机械能为，所以石头在水平面时的机械能也为，C正确；
D．根据动能定理得
可得石头在水平面上的动能
D错误。
故选C。
9. 一辆汽车在水平路面上由静止启动，在前5s内做匀加速直线运动，5s末达到额定功率，之后保持额定功率运动，其v-t图像如图所示。已知汽车的质量为m=2000kg，汽车受到的阻力大小恒为车重力的0.1倍，g取10m/s2， 则（ ）
A. 汽车在前5s内受到的阻力大小为200N
B. 前5s内的牵引力大小为2000N
C. 汽车的额定功率为60kW
D. 汽车的最大速度为20m/s
【答案】C
【解析】A．汽车受到的阻力恒为车重的0.1倍，故阻力
故A错误；
B．由题图知前5s内的加速度
由牛顿第二定律知前5s内的牵引力
故B错误；
C．末达到额定功率
故C正确；
D．当牵引力与阻力相等时，汽车达到最大速度，故最大速度为
故D错误；
故选C。
10. 一小球由如图所示轨道的O点以初速度v0=8m/s水平向左运动，经一段时间后经过轨道高度h处，该点距离地面的高度为h=2.5m，g取10m/s2，忽略小球与轨道之间的摩擦力，则小球达到h处的速度为（ ）
A. 7m/sB. 8m/s
C. D.
【答案】C
【解析】从出发点到最高点，由动能定理得
解得小球达到h处的速度为
故选C。
11. 从地面竖直向上抛出一物体，物体在运动过程中除受到重力外，还受到一大小不变、方向始终与运动方向相反的外力作用．距地面高度h在3m以内时，物体上升、下落过程中动能Ek随h的变化如图所示．重力加速度取10m/s2．该物体的质量为

A. 2kgB. 1.5kgC. 1kgD. 0.5kg
【答案】C
【解析】对上升过程，由动能定理，，得，即F+mg=12N；下落过程，，即N，联立两公式，得到m=1kg、F=2N．
第Ⅱ卷（非选择题 共56分）
二、实验题（本题共1小题，共15分。请将解答填写在答题卡相应的位置。）
12. 某研究小组通过实验验证系统机械能守恒，其装置如图甲所示，一根轻质细绳跨过轻质定滑轮与两个相同的重物P、Q相连，重物Q的下面通过轻质挂钩悬挂物块Z，在重物P的下端与穿过打点计时器的纸带相连，测得重物P、Q的质量均为M，物块Z的质量为m，已知当地重力加速度为g。
（1）先接通频率为f的交流电源，在纸带上打点为O，再由静止释放系统，得到如图乙所示的纸带：纸带上A、B、C三点为打下的相邻的点，则打B点时的速度为______（用题中已知物理量的字母表示）；
（2）从O点到B点的过程中系统减少的重力势能为______，若等式______成立，则系统机械能守恒（用题中已知物理量的字母表示）；
（3）处理实验数据时，发现系统减少的重力势能略大于系统增加的动能，产生误差的可能原因是______。
【答案】（1） （2） mgh
（3） 滑轮阻力和空气阻力不可忽略##滑轮具有质量等
【解析】（1）纸带上相邻计数点时间间隔
根据匀变速直线运动中间时刻瞬时速度等于该过程平均速度得
（2）从O点到B点的过程中系统减少的重力势能为
系统增加得动能为
若
即
则系统机械能守恒；
（3）处理实验数据时，发现系统减少的重力势能略大于系统增加的动能，产生误差的可能原因是滑轮阻力和空气阻力不可忽略；滑轮具有质量等
三、计算题（本题共4小题，共41分。解答应写出文字说明，证明过程或演算步骤。）
13. 如图所示，返回式月球软着陆器在完成了对月球表面的考察任务后，由月球表面回到绕月球做圆周运动的轨道舱。已知月球的半径为R，轨道舱到月球表面的距离为h，引力常量为G，月球表面的重力加速度为g，不考虑月球的自转。求：
（1）月球的第一宇宙速度大小；
（2）轨道舱绕月飞行的周期T。
【答案】（1） （2）
【解析】
【小问1解析】
在月球表面有
由万有引力提供向心力
联立解得月球的第一宇宙速度大小
【小问2解析】
轨道舱绕月球做圆周运动，设轨道舱质量为，由万有引力提供向心力得
解得轨道舱绕月飞行的周期为
14. 如图所示，质量为m=4kg的木块在倾角为37°的足够长的固定斜面上由静止开始下滑，木块斜面间的动摩擦因数为0.5，已知：sin37°=0.6，cs37°=0.8，g取10m/s2，求：
（1）前5s内重力的平均功率；
（2）5s末重力的瞬时功率。
【答案】（1）120W （2）240W
【解析】
【小问1解析】
根据题意，由牛顿第二定律
解得
前5s内物体的位移为
前5s内重力做的功为
则前5s内重力的平均功率
【小问2解析】
物体5s末的速度为
5s末重力的瞬时功率
15. 如图所示，质量为m=0.5kg的小球，用长为l=1m的轻绳悬挂于O点的正下方P点。小球在水平向右拉力的作用下，在竖直平面内从P点缓慢地移动到Q点，Q点轻绳与竖直方向夹角为。不计空气阻力，g取。求：
（1）在此过程中水平拉力对小球做的功W；
（2）若小球运动到Q点时撤去水平拉力，小球开始下摆，小球回到P点时，对轻绳的拉力大小为多少？
【答案】（1）2.5J （2）10N
【解析】
【小问1解析】
小球从P到Q的过程中，由动能定理得
解得在此过程中水平拉力对小球做的功
【小问2解析】
小球从Q到P的过程中，由动能定理得
小球在P点为圆周轨道的最低点，由牛顿第二定律
解得
由牛顿第三定律可知小球回到P点时，对轻绳的拉力大小为
16. 如图所示，一游戏装置由固定于竖直平面内的倾斜直轨道AB、圆心为的圆弧形轨道BCD、圆心为的半圆形细圆管轨道DEF组成，轨道在B、D处平滑连接，C、、D、和F点在同一竖直线上。已知可视为质点的滑块质量，轨道BCD和DEF的半径均为，轨道AB的A端和B端距水平地面的高度分别为和，轨道均光滑，不计空气阻力，若滑块从轨道AB上某处由静止释放。
（1）释放处距水平地面高度，求运动到最低点C时速度的大小及轨道对其支持力的大小；
（2）滑块能从F点飞出落到水平地面上，求落地点离C点最大距离；
（3）滑块始终不脱离轨道，求释放处距水平地面高度的范围。
【答案】（1），；（2）；（3）或
【解析】（1）从释放至运动到C点，根据动能定理有
解得
在C点，由牛顿第二定律有
解得
（2）从轨道AB的A端释放至到达F点的过程，根据动能定理有
从F点飞出后做平抛运动，则有
，
解得
（3）滑块不脱离轨道表示能进入细圆管轨道，且又不从F点飞出，或者不超过圆弧形轨道BCD的圆心等高处，若刚好到达D点，则有
此时释放处距水平地面的高度满足
得
若刚好不从F点飞出，则在F点速度为0，则此时释放处距水平地面的高度满足
解得
此时的取值范围是
若滑块不超过圆心的等高处，即的取值范围是
则的取值范围是
或