【物理】黑龙江省黑河市龙西北名校联盟2024-2025学年高一下学期4月期中试题（解析版）

这是一份【物理】黑龙江省黑河市龙西北名校联盟2024-2025学年高一下学期4月期中试题（解析版），共26页。试卷主要包含了答题前，先将自己的姓名，本卷主要考查内容等内容，欢迎下载使用。
考试时间75分钟，全卷满分100分。
注意事项：
1、答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试卷和答题卡上，并将条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2、请按题号顺序在答题卡上各题目的答题区域内作答，写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3、选择题用2B铅笔在答题卡上把所选答案的标号涂黑；非选择题用黑色签字笔在答题卡上作答；字体工整，笔迹清楚。
4、考试结来后，请将试卷和答题卡一并上交。
5、本卷主要考查内容：必修二第五章 抛体运动——第八章第二节 重力势能。
一、选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1-7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8-10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1. 下列说法正确的是（ ）
A. 做曲线运动的物体的合力一定是变化的
B. 两个互成角度的匀变速直线运动的合运动一定是直线运动
C. 做圆周运动的物体的加速度是变化的，方向一定指向圆心
D. 做平抛运动的物体在任意相等的时间内速度变化量相同
【答案】D
【解析】A．物体在恒力作用下可以做曲线运动，如平抛运动，故A错误；
B．当两个互成角度的匀变速直线运动的合力方向与和速度方向不在同一直线上时，合运动就是曲线运动，故B错误；
C．只有做匀速圆周运动的物体的加速度才始终指向圆心，非匀速圆周运动加速度方向不指向圆心，方向一定变化，故C错误；
D．平抛运动是匀变速曲线运动，根据
△v=g△t
可知，在相等的时间内速度变化相同，故D正确。
2. 质量的小球，从距桌面高的A点下落到地面的B点，桌面高，，以下判断正确的是（ ）
A. 以地面为零势能面，小球在A点的重力势能为1J
B. 以桌面为零势能面，小球在B点的重力势能为0.8J
C. 整个下落过程中小球重力做功1.8J
D. 整个下落过程中小球重力势能变化了1J
【答案】C
【解析】A．以地面为零势能面，小球在A点的重力势能为
故A错误；
B．以桌面为零势能面，小球在B点的重力势能为
故B错误；
C．整个下落过程中小球重力做功为
故C正确；
D．整个下落过程中小球重力势能变化了
故D错误。
故选C。
3. 卷扬机可以垂直提升、水平或倾斜拽引重物。因操作简单、移置方便，在建筑施工、水利工程、林业、矿山、码头等有着广泛应用。如图乙所示，利用卷扬机将套在光滑竖直杆上的重物提升到高处。当卷扬机缠绕钢丝绳的速度为v0时，连接重物的钢丝绳与竖直杆夹角为θ，则当重物运动到图示位置时重物的速度v与v0关系为（ ）

A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】根据运动的分解可知重物沿绳方向的速度分量等于卷扬机缠绕钢丝绳的速度，即
所以
故选B。
4. 一辆汽车以不同的恒定功率在平直路面上启动，前后两次图像如图所示，设汽车行驶时所受阻力与速度的大小成正比，则第一次与第二次汽车启动时功率之比为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】汽车行驶时所受阻力与速度的大小成正比，则
当汽车匀速运动时，牵引力大小等于阻力，则
汽车的恒定功率为
则第一次与第二次汽车启动时功率之比为
5. 一只小船过河，河中水流速度各处相同且恒定，小船的初速度大小为v、方向垂直于平直河岸，小船在河中的运动轨迹如图中虚线所示，其中虚线AB为直线。小船相对于水面分别做匀加速运动、匀减速运动、匀速运动。由此可以确定（ ）

A. 船沿AB轨迹运动时，相对于静水做匀加速直线运动
B. 船沿AC轨迹过河所用的时间最短
C. 船沿三条不同路径渡河的时间相同
D. 船沿AD轨迹到达对岸前瞬间的速度最大
【答案】B
【解析】A．由于水的流速恒定，当船相对于水面做匀速运动时，船的运动轨迹是一条直线，若船相对于水面做匀变速运动，船的加速度方向与方向相同或者相反，但一定指向轨迹的凹侧，则船沿AC轨迹运动时做匀加速运动，沿AD轨迹运动时做匀减速运动，A项错误；
BC．三种运动中的船头均垂直河岸，渡河时间取决于船相对于静水的速度，则船沿AC轨迹过河时所用时间最短，B项正确，C项错误；
D．船到达对岸时的速度由水流速度与船相对于水的速度合成，可知船沿AC轨迹过河时到达对岸的速度最大，D项错误。
故选B。
6. 空间站在圆轨道上运行，轨道距地面高度约为400km。如图所示，航天员进行舱外巡检任务，此时航天员与空间站相对静止，下列说法正确的是（ ）
A. 此时航天员所受合外力为零
B. 空间站绕地球运转的周期小于24h
C. 空间站运行速度约为
D. 与空间站同轨同向运行的卫星会与空间站相撞
【答案】B
【解析】A．航天员进行舱外巡检任务，航天员受到地球的万有引力作用，其所受合外力不等于零，故A错误；
B．航天员与空间站相对静止，根据
解得
由于航天员与空间站的轨道半径小于同步卫星的轨道半径，可知，空间站绕地球运转的周期小于24h，故B正确；
C．航天员与空间站相对静止，根据
解得
由于空间站的轨道半径大于地球的半径，则空间站的速度小于近地卫星的线速度，即空间站的速度小于第一宇宙速度，可知，空间站运行速度一定小于，故C错误；
D．结合上述有
可知，轨道半径一定，线速度大小一定，则与空间站同轨同向运行的卫星不会与空间站相撞，故D错误。
故选B。
7. “天舟”货运飞船被人们称为太空快递，它定期向“天宫号”空间站运送物资。其示意图如图所示，下列说法正确的是（ ）
A. “天舟”飞船与“天宫号”在B点受到地球的引力大小相等
B. “天舟”飞船运动的周期比“天宫号”运动的周期小
C. “天舟”与地球的连线和“天宫号”与地球的连线在相同时间内扫过的面积相等
D. “天宫号”空间站所在轨道高，线速度低，所以“天舟”飞船在B点变轨时需减速
【答案】B
【解析】A．由于二者的质量关系未知，无法比较万有引力大小，A错误；
B．根据开普勒第三定律可知，“天舟号”轨道半长轴小于“天宫号”运动半径，则“天舟号”绕地球运动的周期比“天宫号”绕地球运动的周期小，B正确；
C．“天舟号”与“天宫号”是不同轨道的卫星，不符合开普勒第二定律，C错误；
D．“天宫号”空间站所在轨道高，线速度低，所以“天舟”飞船在B点变轨时需加速做离心运动，方可达到更高的轨道上，D错误。
故选B。
8. 下列有关生活中圆周运动实例的分析，说法正确的是（ ）
A. 图甲中汽车通过凹形路面的最低点时，速度越大，越不容易爆胎
B. 图乙在铁路的转弯处，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. 图丙中杂技演员表演“水流星”，当“水流星”通过最高点时绳子中的拉力不能为零
D. 图丁中滚筒洗衣机里衣物随着滚筒做高速匀速圆周运动，衣物运动到最低点B 点时脱水效果更好
【答案】BD
【解析】A．汽车通过凹形路面的最低点时， 根据牛顿第二定律，有
速度越大，汽车轮胎所受地面支持力越大，越容易爆胎，故A 错误；
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．杂技演员表演“水流星”，当“水流星”恰好通过最高点时， 其自身所受重力提供向心力， 绳子中的拉力为零， 故 C 错误；
D．根据牛顿第二定律可知，在最低点有
在最高点有
则
衣物运动到最低点B点时脱水效果更好， 故D 正确。
故选BD。
9. 2024年9月19日，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭与远征一号上面级，成功发射第五十九颗、六十颗北斗导航卫星，两卫星轨道均为圆轨道且低于同步轨道。如图所示，卫星A是第五十九颗北斗导航卫星，卫星B是第六十颗北斗导航卫星，卫星P是地球赤道上还未发射的卫星，已知三颗卫星的质量相等，下列说法正确的是（ ）
A. 卫星A运动得最快B. 卫星B的加速度最小
C. 卫星B、P的角速度相等D. 卫星P受到地球的引力最大
【答案】AD
【解析】C．对于围绕地球做圆周运动的卫星，根据
可得
可知B卫星的角速度大于地球静止卫星的角速度，卫星P是地球赤道上还未发射的卫星，卫星P与静止卫星的角速度相等，则卫星B的角速度大于P的角速度，C错误；
A．对于卫星A、B，根据万有引力提供向心力，有
解得
由题图可知
所以
且都大于地球的静止卫星的线速度，卫星P是地球赤道上还未发射的卫星，根据
可知卫星P线速度小于地球静止卫星的线速度，则卫星P的线速度小于卫星B的线速度小于卫星A的线速度，即卫星A运动得最快，A正确；
B．根据
可知
且都大于地球静止卫星的加速度，根据
可知，卫星P的加速度小于地球静止卫星的加速度，即卫星P的加速度最小，B错误；
D．根据
由于卫星P距地心最近，其受到地球的引力最大，D正确。
10. 如图所示，一个固定在竖直平面内的半圆形管道，管道里有一个直径略小于管道内径的小球，小球以某一速度从A点进入管道，从最高点B离开管道后做平抛运动，经过0.4s后又恰好与倾角为45°的斜面垂直相碰于C点。已知半圆形管道的半径R＝1m，小球可看成质点，重力加速度g取10m/s2，则（ ）
A. 小球在C点与斜面碰撞前瞬间速度大小为
B. 小球在斜面上相碰点C与B点的水平距离是0.8m
C. 小球经过管道的B点时，受到管道下壁的作用力
D. 小球经过管道的B点时，受到管道上壁的作用力
【答案】AD
【解析】A．小球垂直撞在斜面上，可知到达斜面时竖直分速度vy＝gt＝10×0.4m/s＝4m/s
根据平行四边形定则知tan45° ＝
解得小球经过B点的速度vB＝4m/s
根据矢量合成可知，小球在C点的速度大小为4m/s，故A正确；
B．小球在斜面上的相碰点C与B点的水平距离是x＝vBt＝1.6m
故B错误；
CD．在B点，设小球受到管道下壁的作用力，根据牛顿第二定律得，mg﹣N＝m
解得轨道对小球的作用力N＝﹣6m
可知假设错误，小球经过管道的B点时，受到管道上壁的作用力，故C错误，D正确。
故选AD。
二、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. 小明用如图甲所示的装置“研究平抛运动及其特点”，他的实验操作是：在小球A、B处于同一高度时，用小锤轻击弹性金属片，使A球水平飞出，同时B球被松开。
（1）他观察到的现象是：小球A、B________（填“同时”或“先后”）落地；
（2）让A、B球恢复初始状态，用较大的力敲击弹性金属片，A球在空中运动的时间________（填“变长”“不变”或“变短”）；
（3）然后小明用图乙所示方法记录平抛运动的轨迹，由于没有记录抛出点，如图丙所示，数据处理时选择A点为坐标原点（0，0），结合试验中重锤方向确定坐标系，丙图中小方格的边长均为0.05m，g取，则小球运动中水平分速度的大小为________m/s。
【答案】（1）同时 （2）不变 （3）1.5
【解析】
【小问1解析】
用小锤轻击弹性金属片使A球水平飞出，同时B球被松开。A球做平抛运动，竖直方向的分运动是自由落体运动，根据
得平抛运动的时间
可知两球同时落地；
【小问2解析】
根据平抛运动的时间由抛出点高度决定，所以用较大的力敲击弹性金属片，A球在空中运动的时间不变；
【小问3解析】
竖直方向由
可得
小球运动中水平分速度的大小为
12. 某实验小组做探究影响向心力大小因素的实验：
①方案一：用如图甲所示的装置，已知小球在挡板A、B、C处做圆周运动的轨迹半径之比为，变速塔轮自上而下按如图乙所示三种组合方式，左右每层半径之比由上至下分别为、和。回答以下问题：
（1）本实验所采用的实验探究方法与下列哪些实验是相同的______________；
A. 探究小车速度随时间变化规律
B. 探究两个互成角度的力的合成规律
C. 探究加速度与物体受力、物体质量的关系
D. 探究平抛运动的特点
（2）某次实验中，把两个质量相等的钢球放在B、C位置，探究向心力的大小与半径的关系，则需要将传动皮带调至第___________层塔轮（填“一”“二”或“三”）。
②方案二：如图丙所示装置，装置中竖直转轴固定在电动机的转轴上（未画出），光滑的水平直杆固定在竖直转轴上，能随竖直转轴一起转动。水平直杆的左端套上滑块P，用细线将滑块P与固定在竖直转轴上的力传感器连接，细线处于水平伸直状态，当滑块随水平直杆一起匀速转动时，细线拉力的大小可以通过力传感器测得。水平直杆的右端最边缘安装了宽度为d的挡光条，挡光条到竖直转轴的距离为D，光电门可以测出挡光条经过光电门所用的时间（挡光时间）。滑块P与竖直转轴间的距离可调。回答以下问题：
（3）若某次实验中测得挡光条的挡光时间为，则滑块P的角速度表达式为__________；
（4）实验小组保持滑块P质量和运动半径r不变，探究向心力F与角速度的关系，作出图线如图丁所示，若滑块P运动半径r=0.3m，细线的质量和滑块与杆的摩擦可忽略，由图线可得滑块P质量__________kg（结果保留2位有效数字）。
【答案】（1）C （2）一 （3） （4）0.30
【解析】
【小问1解析】
在该实验中，通过控制质量、半径、角速度中两个物理量相同，探究向心力与另外一个物理量之间的关系，采用的科学方法是控制变量法。
A．探究小车速度随时间变化规律，利用极限思想计算小车的速度，故A错误；
B．探究两个互成角度的力的合成规律，应用了等效替代法，故B错误；
C．探究加速度与物体受力、物体质量的关系，应用了控制变量法，故C正确；
D．探究平抛运动特点，例如两球同时落地，两球在竖直方向上的运动效果相同，应用了等效思想，故D错误。
故选C。
【小问2解析】
把两个质量相等的钢球放在B、C位置，探究向心力的大小与半径的关系，应使两球的角速度相同，则需要将传动皮带调至第一层塔轮。
【小问3解析】
挡光条的线速度为
则滑块P的角速度为
【小问4解析】
根据向心力大小公式
所以图线的斜率为
解得，滑块P质量为
13. 如图所示，质量为20kg的小孩坐在雪橇上，现用一个与水平方向成、大小为60N的力F拉着雪橇沿水平地面从静止开始以的加速度做匀加速直线运动，已知雪橇的质量为20kg，求：
（1）2s内拉力对雪橇做的功是多少？
（2）2s内拉力的平均功率；
（3）2s末拉力的瞬时功率。
【答案】（1）48J；（2）24W；（3）48W
【解析】（1）2s内雪橇的位移为
拉力对雪橇做的功是
（2）2s内拉力的平均功率
（3） 2s末雪橇的速度为
2s末拉力的瞬时功率
14. 地球可看作半径为R的均匀球体，赤道处的重力加速度大小为，北极处的重力加速度大小为，引力常量为G。
（1）求地球密度。
（2）求地球的第一宇宙速度。
（3）求地球同步卫星的轨道半径。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】
【小问1解析】
北极处没有自转影响，故引力等于重力
解得
故地球的密度
【小问2解析】
地球的第一宇宙速度是物体绕地球表面做匀速圆周运动的速度，这时候万有引力提供向心力
又
联立解得
【小问3解析】
同步卫星的周期等于地球的自转周期 T，地球的自转周期可以通过赤道处的向心加速度来求，在赤道处，根据受力分析知，万有引力加速度
而赤道处的向心加速度
联立解得
对于地球同步卫星，根据牛顿第二定律
联立解得地球同步卫星的轨道半径
15. 如图所示，质量为m的小滑块静止在足够大的粗糙水平转盘上，一根长为L的细线一端连接在滑块上，另一端连接在圆盘竖直转轴上的A点，细线刚好伸直时与竖直方向的夹角，重力加速度为g，使转盘绕转轴在水平面内转动，并缓慢增大转动的角速度，滑块与转盘间的动摩擦因数为0.6，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，求：
（1）当为多少时，绳子恰好有拉力；
（2）当为多少时，滑块恰好与转盘脱离；
（3）当时，细线恰好断裂，滑块在圆盘上的落点与转轴的距离为多少。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】
【小问1解析】
根据最大静摩擦力等于向心力可得
解得
【小问2解析】
滑块恰好脱离转盘时滑块与转盘作用力为0，则
解得
【小问3解析】
当时滑块已脱离转盘，设细线与转轴夹角，
解得
所以
此时小球离转盘高度
小球线速度
细线断裂后小球作平抛运动，
解得，
联立上式解得