【物理】湖南省怀化市2024-2025学年高一下学期期中试卷（解析版）

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考试时长：75分钟 满分：100分
一、选择题：本题共6小题，每小题4分，共24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. 物理学的发展与完善对人类认识自然、推动社会发展起着极其重要的作用，在发展过程中，一些物理学家做出了巨大贡献，下列说法符合物理学史实的是（ ）
A. 亚里士多德认为物体下落的快慢跟它的轻重无关，轻的物体和重的物体下落快慢相同
B. 伽利略通过“理想实验”证实了力是维持物体运动的原因
C. 开普勒根据第谷的观测数据发现行星绕太阳运动的轨道不是圆，并提出了自己的行星运动定律
D. 牛顿发现了万有引力定律并通过实验测出了引力常量
【答案】C
【解析】A．亚里士多德认为重的物体下落快，轻的物体下落慢；伽利略认为物体下落快慢与轻重无关，故A错误；
B．伽利略通过 “理想实验” 否定了力是维持物体运动的原因，得出力是改变物体运动状态的原因，故B错误；
C．开普勒根据第谷的观测数据，发现行星绕太阳运动轨道是椭圆，提出行星运动定律，故C正确；
D．牛顿发现万有引力定律，卡文迪许通过实验测出引力常量，故D错误。
故选C。
2. 2023年“驾驭未来”全国青少年车辆模型教育竞赛中，某一赛车由静止开始向前做直线运动，计算机记录其图像如图所示，下列说法正确的是（ ）
A. 在内，赛车处于静止状态
B. 赛车在内的加速度比内的加速度大
C. 在内，赛车的平均速度为3m/s
D. 第5s末，赛车离出发点最远
【答案】D
【解析】A．在内，赛车做匀速直线运动，A错误；
B．在图像中，图线的斜率表示的是加速度的大小，由图可知，内的加速度
内加速度
由于加速度是矢量，正负只表示方向，不是大小，故内的加速度大于内的加速度，B错误；
C．根据平均速度的概念，可知平均速度
C错误；
D．在图像中，图线与坐标轴围成的面积表示位移的大小， 时间内，时，位移最大，离出发点最远，D正确。
故选D。
3. 如图所示，某快递公司利用传送带输送快件，绷紧的水平传送带AB始终保持恒定速度运行，在传送带上A处轻轻放置一快件，快件由静止开始加速与传送带共速后做匀速运动到达B处。忽略空气阻力，下列说法正确的是（ ）

A. 快件所受摩擦力的方向与其运动方向始终相反
B. 快件先受滑动摩擦力作用，后受静摩擦力作用
C. 快件与传送带间动摩擦因数越大，快件与传送带相对位移越小
D. 运送距离一定时，快件与传送带间动摩擦因数越大，运送时间越长
【答案】C
【解析】AB．快件加速时，滑动摩擦力方向与运动方向相同；匀速后，与传送带之间无相对运动趋势，不受静摩擦力作用，故AB错误；
C．快件与传送带有相对运动时，其加速度为
快件由静止开始加速至速率为v过程用时
与传送带相对位移
故快件与传送带间动摩擦因数越大，相对位移越小，故C正确：
D．快件匀速运动时间为
快件运输总时间为
运送距离一定时，快件与传送带间动摩擦因数越大，运送时间越短，故D错误。
故选C。
4. 学完圆周运动的知识后，某同学设计了一个汽车的试车道，如图所示。车道为漏斗状，汽车可在圆心为O的水平面内做匀速圆周运动，车道转弯半径为r，路面倾角为θ，车胎与路面间的动摩擦因数为，车胎与路面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。若不考虑实际中空气阻力等影响因素，仅从理论上分析，下列说法错误的是（ ）
A. 汽车在该车道上不能保持静止状态
B. 汽车速度很小时，汽车可能沿路面向下滑动
C. 汽车速度很大时，汽车可能沿路面向上滑动
D. 汽车速度为时，汽车受到沿路面向上的静摩擦力
【答案】D
【解析】A．因为，可知
故汽车在该车道上不能保持静止状态，故A正确，不符合题意；
BCD．当重力和支持力合力恰好提供向心力时，汽车不受静摩擦力，根据牛顿第二定律有
解得速度
若速度，汽车有外滑的趋势，汽车可能沿路面向上滑动；若速度，则汽车有内滑的趋势，汽车可能沿路面向下滑动，故BC正确，不符合题意，D错误，符合题意。
故选D。
5. 如图所示，在一次空地演习中，离地H高处的飞机以水平速度v1发射一颗炮弹欲轰炸地面目标P，反应灵敏的地面拦截系统同时以速度v2竖直向上发射炮弹拦截。设拦截系统与飞机的水平距离为s，不计空气阻力。若拦截成功，则v1，v2的关系应满足（ ）
A. v1=v2B.
C. D.
【答案】D
【解析】水平炮弹做平抛运动，则有
，
竖直炮弹做竖直上抛运动，则有
解得
故选D。
6. 发射时弦和箭可等效为图中的情景，已知弓的顶部跨度为L（如图中虚线所示），弦均匀且弹性良好，其自由长度为L．假设弓的跨度保持不变，即箭在弦的正中间，弦夹在不计大小的类似动滑轮的附加装置上，将箭发射出去．已知弦的劲度系数为k，发射箭时弦的最大长度为2L（弹性限度内），则箭被发射瞬间所受的最大弹力为（设弦的弹力满足胡克定律）（ ）
A. kL B. kL C. kL D. 2kL
【答案】C
【解析】试题分析：本题的解题关键是:是找准形变量．由几何图形分析出弓弦的形变量，所以由胡克定律得弓弦的张力，由力的平行四边形定则知F1、F2的合力="2" F1cs30°=，所以弓弦对箭的作用力F=,故C选项正确．
考点：胡克定律 平行四边形定则 物体的平衡
二、选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有错选的得0分。
7. 修正带是一种常见的学习用具，是通过两个齿轮的相互咬合进行工作的，其原理可简化为如图所示的模型。A、B是转动的两个齿轮边缘的两点，C是大齿轮上的一点，若A、B、C的轨迹半径之比为2：3：2，则下列说法正确的是（ ）
A. A、B的线速度大小之比为1：1
B. A、B的角速度大小之比为1：1
C. A、C的周期之比为3：2
D. A、C的向心加速度大小之比为9：4
【答案】AD
【解析】A．修正带是通过两个齿轮的相互咬合进行工作的，边缘点的线速度大小相等，即A、B的线速度大小之比为1：1，故A正确；
B．A、B的线速度相等，根据线速度与角速度的关系有
则A、B的角速度大小之比为3：2，故B错误；
C．B、C的周期相等，对A、B根据角速度与周期的公式有
可知A、C的周期之比为2：3，故C错误；
D．根据向心加速度的公式
可知A、C的向心加速度大小之比为9：4，故D正确。
故选AD。
8. 一执行任务的无人机正在空中飞行，无人机上的速度传感器记录了一段时间内竖直方向上（向上为正方向）的速度、水平方向上的速度分别与时间t的关系图像，如图甲、乙所示，下列说法正确的是（ ）
A. 在时刻，无人机上升到最高点
B. 在时间内，无人机先处于失重状态后处于超重状态
C. 在时间内，无人机做曲线运动
D. 时间内，无人机做匀变速直线运动
【答案】AC
【解析】AB．由题图甲可知，无人机在时间内，竖直方向上先向上加速再向上减速，时刻，无人机上升到最高点，无人机先处于超重后处于失重状态，故A正确，B错误；
C．在时间内，无人机在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做匀加速直线运动，无人机的合速度与加速度不共线，无人机做曲线运动，故C正确；
D．在时间内，无人机的加速度恒定，做匀变速曲线运动，故D错误。
故选AC。
9. 2025年1月10日，由中国团队开发的人工智能软件一经发布，火爆全球。资深天文爱好者小慧同学用该软件搜索“火星与地球的重要参数比较”，得到如图所示的信息。已知火星、地球都是绕太阳公转的行星，忽略天体自转对重力的影响，根据表格中的数据，则（ ）
A. 火星和地球自转的角速度之比约为
B. 火星的公转周期比地球的公转周期大
C. 火星和地球的第一宇宙速度之比约为
D. 火星和地球表面附近的重力加速度大小之比约为
【答案】BD
【解析】A．表格数据可知火星和地球自转周期近似相等，根据
可知火星和地球自转的角速度之比约为
故A错误；
B．火星的公转半径比地球的公转半径大，由开普勒第三定律
可得火星的公转周期比地球的公转周期大，故B正确；
C．根据
解得
代入题中数据，可得火星和地球的第一宇宙速度之比约为
故C错误；
D．在星球表面
解得
代入题中数据，可得火星和地球表面附近的重力加速度大小之比约为
故D正确。
故选BD。
10. 如图所示，波轮洗衣机中的脱水筒半径为r。在脱水时一质量为m的小物块被甩到桶壁上，随圆筒一起绕圆筒的轴线匀速转动，已知重力加速度为g，物块与筒壁间的动摩擦因数为μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，下列说法正确的是（ ）
A. 物块受到重力、弹力、摩擦力、向心力4个力的作用
B. 物块所受摩擦力等于物块的重力
C. 圆筒转动的角速度至少
D. 若物块随圆筒一起做加速圆周运动，则物块所受摩擦力大于物块的重力
【答案】BC
【解析】A．向心力是效果力，不是实际受到的力，物块实际受到重力、筒壁的弹力和摩擦力，共3个力作用， 弹力提供向心力，故A错误；
B．物块在竖直方向上受力平衡，重力与摩擦力大小相等、方向相反，所以物块所受摩擦力等于物块的重力，故B正确；
C．当物块刚好不下滑时，角速度最小，此时筒壁对物块的最大静摩擦力等于重力，弹力提供向心力。竖直方向有
水平方向弹力
又
联立解得
故C正确；
D．若物块随圆筒一起做加速圆周运动，物块在竖直方向仍受力平衡，摩擦力等于重力，与水平方向的运动状态无关，故D错误。
故选BC。
三、非选择题：本题共5小题，共56分。
11. 用图甲所示实验装置探究“物体加速度与其所受合外力的关系”，已知打点计时器所用交流电源的频率为，已知当地重力加速度值。
（1）某次实验得到图乙所示的一条纸带，纸带中的“1、2、3、4”是按打点先后顺序取的四个计数点，相邻两个计数点之间还有4个点没有画出。图乙中计数点1、2间距，1、3间距，1、4间距。根据图乙可以判断小车做匀加速直线运动，依据是___________________（用表达），其加速度大小_______（计算结果保留两位有效数字）。
（2）小明同学发现，研究对象不同，探究“物体加速度与其所受合外力的关系”的实验操作流程也会不同。比如：
①若以小车为研究对象，操作中必须采取的措施有_________
A.在不挂砝码盘的情形下平衡摩擦力
B.在挂砝码盘的情形下平衡摩擦力
C.测量砝码和砝码盘的质量
D.满足小车质量远大于砝码和砝码盘的质量
②若以小车、砝码和砝码盘为研究对象，操作中必须采取的措施有_________（在上述选项中选取）。
【答案】（1） 0.16
（2）①. AD ②. A
【解析】
【小问1解析】
因为
即在连续相等时间内位移差相等，故小车做匀加速直线运动。
相邻两个计数点之间还有4个点没有画出，可知相邻两个计数点之间时间间隔为t=0.1s，根据
【小问2解析】
AB．平衡摩擦力要不挂砝码盘时进行，故A正确，B错误；
CD．满足小车质量远大于砝码和砝码盘质量，才能近似认为砝码和砝码盘重力为小车合外力，不需要测砝码和砝码盘质量，故C错误，D正确。
故选AD。
以小车、砝码和砝码盘为研究对象，整体受合外力为砝码和砝码盘重力（已包含在整体内 ），不需要满足小车质量远大于砝码和砝码盘质量（D 不选 ），也不用测其质量（C 不选 ），平衡摩擦力仍需在不挂砝码盘时进行，故A选项符合题意。
12. 图甲是“探究平抛运动的规律”实验装置，用印有小方格的纸来记录平抛物体的运动轨迹，已知当地重力加速度为g。
（1）下列操作必要的是________
A. 调节斜槽，保证其末端切线水平
B. 小球每次从斜槽同一位置由静止释放
C. 斜槽必须光滑
D. 测量平抛小球的质量
（2）小球在平抛运动过程中的几个位置如图乙中的a、b、c、d所示，已知小方格的边长为L，位置a________（填写“是”或“不是”）小球的抛出点，小球的初速度大小________（用L、g表示）；
（3）操作人员以水平向右为正方向建立x轴，以竖直向下为正方向建立y轴，没有以抛出时小球的重心为坐标原点，而是以轨道末端为坐标原点，描绘出了小球重心运动轨迹（由（2）图乙中描的点用平滑曲线连接得到），得轨迹方程为，其中________（用L表示）。
【答案】（1）AB （2） 不是 （3）
【解析】
【小问1解析】
A．需调节斜槽，保证其末端切线水平，以保证小 球做平抛运动，故A正确；
BC．斜槽不一定要必须光滑，但是小球每次要从斜槽同 一位置由静止释放，以保证到达底端时的速度相同，故B正确，C错误；
D．小球做平抛运动的加速度恒为重力加速度，与小球质量无关，不需要测量小球的质量，故D错误。
故选AB。
【小问2解析】
若位置a是小球的抛出点，则小球竖直方向的运动满足初速度为零的匀变速直线运动的规律，竖直方向连续相等时间内的位移之比满足1∶3∶5·，根据题图可知比例不满足1∶3∶5·，则位置α不是小球的抛出点；
竖直方向有
水平方向有
代入题中数据，解得
【小问3解析】
根据平抛运动规律有
联立解得
没有以抛出时小球的重心为坐标原点，而是以轨道末端为坐标原点，描绘出了小球重心运动轨迹不影响值，
对比题中轨迹方程可知
联立以上解得
13. 如图所示，一质量、倾角的粗糙斜面体静置于水平地面上，斜面长为。将质量的木块置于斜面顶端，让木块从静止开始匀加速下滑，经到达斜面底端。在此过程中斜面体始终保持静止，忽略空气阻力，，g取。求：
（1）木块沿斜面下滑的加速度大小；
（2）木块下滑过程所受摩擦力大小；
（3）地面对斜面体的支持力大小。
【答案】（1） （2）6N （3）56.4N
【解析】
【小问1解析】
对木块，根据
其中
联立解得
小问2解析】
由牛顿第二定律有
代入题中数据，联立解得
【小问3解析】
M受到m给的压力、摩擦力、地面给的支持力N和自身重力Mg而平衡，由平衡条件有
联立解得
14. 在银河系中，有一些恒星组成双星或多星系统，如图所示。若某孤立双星系统绕连线上某点做匀速圆周运动，周期为T，组成双星系统的A、B两个恒星间距离为L，A、B两个恒星的质量之比为。如果若干年后双星间距离减小为（k小于1），A、B恒星的质量不变，求若干年后：
（1）双星做圆周运动的周期；
（2）恒星B做圆周运动的加速度大小。
【答案】（1） （2）
【解析】
【小问1解析】
设A、B两个恒星质量为，双星角速度相同，则有
因为
联立解得
若干年后双星间距离减小为，则周期
联立解得
【小问2解析】
若干年后双星间距离减小为，对双星有则有
因为，
联立解得
则恒星B做圆周运动的加速度大小
联立解得
15. 如图所示，在水平台的右侧有半径、圆心角的粗糙圆弧轨道固定在地面上，圆弧轨道末端与长木板P上表面平滑对接但不粘连，P静止在水平地面上。质量的小物块从固定水平台右端A点以的初速度水平抛出，运动至B点时恰好沿切线方向进入圆弧轨道，至C点时对圆弧轨道的压力大小为，之后小物块滑上木板P，最终恰好未从木板P上滑下。已知木板P质量，小物块与木板P间的动摩擦因数，木板P与地面间的动摩擦因数，重力加速度，，，忽略空气阻力，最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，求：
（1）两点间的竖直高度差；
（2）小物块滑上木板P时，木板P的加速度大小；
（3）求出木板P的长度L以及小滑块从滑上木板P后到停下所发生的位移x。
【答案】（1）1.8m （2）1m/s2 （3）10m；50m
【解析】
【小问1解析】
题意可知小球平抛初速度，则小球在B点时竖直方向的速度
则两点间的竖直高度差
【小问2解析】
小物块滑上木板P时，对P，由牛顿第二定律有
代入题中数据，解得
【小问3解析】
设小球在C点速度为，由牛顿第二定律有
题意知，代入解得
小物块滑上木板P时，对滑块有
解得滑块加速度
题意知小物块滑上木板P，最终恰好未从木板P上滑下，可知滑块恰好滑到P右端时二者共速，则有
联立解得
则
联立解得
由于，则共速后二者一起做匀减速运动直至速度减为0，共速后，对整体有
解得
则小滑块从滑上木板P后到停下所发生的位移
火星
地球
直径
自转周期
质量
与太阳的平均距离