陕西省榆林市多校联考2024-2025学年高一下4月期中物理试卷（解析版）

这是一份陕西省榆林市多校联考2024-2025学年高一下4月期中物理试卷（解析版），共15页。
1、本试题共6页，满分100分，时间75分钟。
2、答卷前，考生务必将自己的姓名和准考证号填写在答题卡上。
3、回答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
4、考试结束后，监考员将答题卡按顺序收回，装袋整理；试题不回收。
第I卷（选择题 共46分）
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。
1. 在风洞实验室进行如下模拟实验：一小球在光滑的水平面内以速度穿过一段风带，经过风带时风会给小球一个与方向垂直、水平向东的恒力，其余区域无风，小球穿过风带过程的运动轨迹及穿过风带后的速度方向表示正确的是（ ）
A. B.
C D.
【答案】D
【解析】小球进入有风区域后受到一个与初速度v0垂直的恒定的风力作用，则小球做类平抛运动，轨迹逐渐偏东方向，则穿过风带以后速度方向指向偏东方向。
故选D。
2. 关于物理学史或行星的运动，下列说法正确的是（ ）
A. 万有引力常量的数值是牛顿测出来的
B. 两天体间的距离趋近于零时，它们间的万有引力无穷大
C. “天问一号”火星探测器的最小发射速度为
D. 相同时间内，火星与太阳连线扫过的面积等于地球与太阳连线扫过的面积
【答案】C
【解析】A．万有引力常量的数值是卡文迪什通过扭秤实验测出来的，故A错误；
B．万有引力定律适用于质点间的相互作用，当两天体间的距离趋近于零时，天体不能再看作质点，万有引力定律不再适用，不能得出它们间的万有引力无穷大的结论，故B错误；
C．第二宇宙速度是物体挣脱地球引力束缚，成为绕太阳运行的人造行星或绕其他行星运行的人造卫星的最小发射速度。“天问一号”火星探测器要脱离地球引力前往火星，其最小发射速度为，故C正确；
D．根据开普勒第二定律，对每一个行星而言，行星与太阳的连线在相同时间内扫过的面积相等，这是针对同一行星而言的。火星和地球是不同的行星，它们与太阳连线在相同时间内扫过的面积不相等。故D错误。
故选C。
3. 如图所示是《天工开物》中牛力齿轮的图画及其原理简化图，牛拉动横杆驱动半径为的大齿轮匀速率转动，大齿轮与半径为的中齿轮垂直咬合，不打滑，中齿轮通过横轴与半径为的小齿轮相连，小齿轮驱动抽水桶抽水。若大、中、小三齿轮的半径，角速度分别、、，三齿轮边缘的线速度分别为、、，则下列关系正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】A B．因为大齿轮与中齿轮垂直咬合，且不打滑，所以大齿轮边缘和中齿轮边缘的线速度大小相等，即；又因为中齿轮与小齿轮同轴相连，它们在相同时间内转动的角度相同，即角速度相等，根据，因为，所以。综上，，故A正确，B错误；
C D．根据，因为，，所以；又因为中齿轮与小齿轮同轴转动，角速度相等，即，综上，，故CD错误。
故选A。
4. 如图所示，某次洪灾中救援队利用摩托艇将被困人员由河岸点转移到对岸安全地点，轨迹如图虚线所示，两河岸平行，与河岸的夹角为。若水的流速恒为、方向平行于河岸，转移过程中摩托艇在静水中的速度恒定。则的最小值是（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】当摩托艇的速度方向与AB垂直时有最小值，则由几何关系可知
故选B。
5. 如图所示，小强对着墙壁练习打乒乓球，某次球由竖直墙壁的点水平弹出，恰好垂直打在球拍上的点，已知球拍与水平方向夹角，、两点竖直高度差，忽略空气阻力，则球在弹离点瞬间的速度大小为（已知，）（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】将A到B的运动看做是平抛运动，则B点的竖直速度
则
故选A。
6. 2024年10月23日9时09分，我国在西昌卫星发射中心使用长征四号乙运载火箭，成功将遥感四十三号03组卫星发射升空。如图为卫星发射的示意图，首先将卫星发射到低空圆轨道，然后在点实施变轨经椭圆轨道进入预定圆轨道。下列说法正确的是（ ）
A. 卫星在点加速，在点减速
B. 卫星在轨道过点的速度小于过点的速度
C. 卫星在点的加速度小于在点的加速度
D. 卫星在轨道的运行周期小于在轨道的运行周期
【答案】D
【解析】A．卫星在轨道a上的点加速做离心运动才能进入轨道b，则b轨道上的N点加速做离心运动才能进入轨道c，选项A错误；
B．根据开普勒第二定律可知，卫星在轨道过近地点点的速度大于过远地点点的速度，选项B错误；
C．根据
可得
卫星在点的加速度大于在点的加速度，选项C错误；
D．根据开普勒第三定律可知，卫星在轨道的轨道半径小于在轨道的轨道半径，可知卫星在轨道的运行周期小于在轨道的运行周期，选项D正确。
故选D。
7. 游乐场有一种游乐设施叫“魔盘”，如图甲所示。游玩者坐在圆盘上，圆盘周围有安全栏杆，圆盘启动时游玩者可以感受振动、正转、反转等刺激过程。假设有两位游玩者坐在水平旋转的圆盘上，其中A游玩者坐在圆盘中间的某位置，B游玩者背靠着栏杆坐在圆盘上，如图乙所示。现将圆盘的角速度逐渐增大，A、B两位游玩者始终与圆盘保持相对静止。下列说法正确的是（ ）
A. B游玩者的质量较大
B. B游玩者与圆盘间的动摩擦因数较大
C. 增大角速度后，A游玩者的摩擦力一定增大
D. 增大角速度后，B游玩者的摩擦力一定增大
【答案】C
【解析】AB．设游玩者质量为m，圆周半径为r，根据向心力公式可知，由于B游玩者距离圆心较远，所需的向心力大于A游玩者，B游玩者背靠栏杆，是否受到栏杆的弹力未知，所以两位游玩者的质量大小、动摩擦因数大小不能判断，故AB错误；
C．当增大角速度后，A游玩者所需的向心力增大，即摩擦力增大，故C正确；
D．根据题意不能判断B游玩者是否达到了最大静摩擦力，且栏杆是否有弹力也未知，故增大角速度后，B游玩者的摩擦力不一定增大，故D错误。
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18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6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8. 对下面四幅图所涉及的圆周运动知识，描述正确的是（ ）
A. 图甲，制作棉花糖时，糖水因为受到的离心力小于向心力而被甩出去
B. 图乙，火车弯道处轨道的外轨略高于内轨，火车速度小于设计速度时，对内轨有挤压
C. 图丙，小球通过轻质细杆绕转轴在竖直面内做圆周运动，在最高点时速度不可能为零
D. 图丁，在一座凹形桥的最低点，同一辆车子速度越大，对桥面压力就越大
【答案】BD
【解析】A．图甲，制作棉花糖时，糖水的附着力不足以提供做圆周运动的向心力时而做离心运动被甩出去，不是因为受到的离心力作用，选项A错误；
B．图乙，火车轨道的外轨略高于内轨，火车拐弯时由重力和铁轨对火车的支持力的合力提供向心力做圆周运动，如果火车的速度较小，重力和支持力的合力大于火车所需的向心力，则内轨对火车轮有向外的挤压，导致内轨容易受损，故B正确；
C．图丙，小球通过轻质细杆绕转轴在竖直面内做圆周运动，在最高点时因细杆能提供支撑力，则其速度可以为零，选项C错误；
D．图丁，在一座凹形桥的最低点，根据
可知同一辆车子速度越大，对桥面压力就越大，选项D正确。
故选BD
9. 如图为某炮兵部队在训练中以大小相同的初速度、不同的仰角从水平地面O点发射炮弹，不考虑空气阻力。关于炮弹在空中的运动，下列说法正确的是（ ）
A. 仰角越大，炮弹的加速度越大
B. 仰角不同，也有可能落在地面同一位置
C. 仰角时，炮弹的水平射程最远
D. 当炮弹的水平射程最远时，炮弹在空中的时间最长
【答案】BC
【解析】A．炮弹在空中运动，只受重力，加速度为重力加速度，恒定不变，故A错误；
BC．设炮弹的初速度为，炮弹在空中运动的时间
水平方向
可知当仰角时，炮弹的水平射程最大，炮弹的水平射程最远，当仰角不同时，可能相等，即有可能落在地面同一位置，故BC正确；
D．根据可知仰角越大，即趋近，炮弹在空中的时间越长，故D错误。
故选BC。
10. 我国天文学家通过“天眼”（FAST，500米口径球面射电望远镜）在武仙座球状星团M13中发现一个脉冲双星系统，如图所示，由恒星与恒星组成的双星系统绕其连线上的点做匀速圆周运动，若恒星的质量为，恒星的质量为，恒星和恒星之间的距离为，引力常量为下列说法正确的是（ ）
A. 两恒星的轨道半径之比
B. 两恒星的线速度之比
C. 两恒星的向心加速度之比
D. 它们的运动周期为
【答案】AD
【解析】A．在双星系统中，两恒星绕它们连线上的一点做匀速圆周运动，它们之间的万有引力提供各自做圆周运动的向心力，且两恒星的角速度相等。设恒星A的轨道半径为，设恒星B的轨道半径为，两恒星之间的距离为，则
对恒星A有
对恒星B有
联立方程组可得
因为，所以
故A正确；
B．由可知因为两恒星的角速度相等，所以
故B错误；
C．根据向心加速度公式
两恒星的角速度相等，则有
故C错误；
D．根据
推导可得
将代入
可得
化简可得
又因为
代入上式整理可得
故D 正确
故选AD。
第II卷（非选择题 共54分）
三、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. 某同学利用图甲中所示的DIS向心力实验器来探究圆周运动向心力的影响因素。实验时，砝码随旋臂一起做圆周运动，其受到的向心力可通过牵引杆由力传感器测得，旋臂另一端的挡光杆每经过光电门一次，通过力传感器和光电门就同时获得一组向心力和挡光时间，换算生成。保持砝码的质量和转动半径不变，改变其转速得到多组、的数据后，作出了图线如图乙所示。牵引杆的质量和一切摩擦可忽略。
（1）该同学采用的主要实验方法为________。（填正确选项前的字母）
A. 控制变量法B. 理想化模型法C. 等效替代法
（2）实验中，某次挡光杆经过光电门时的挡光时间为，已知挡光杆到转轴的距离为，挡光杆的挡光宽度为，则可得挡光杆转动角速度的表达式为________。
（3）根据图乙，得到的实验结论是________。（填正确选项前的字母）
A. 在、一定的情况下，向心力大小与角速度成正比
B. 在、一定的情况下，向心力大小与角速度的平方成正比
【答案】（1）A （2） （3）B
【解析】
【小问1解析】
该同学研究向心力与角速度、半径和质量的关系，采用的主要实验方法为控制变量法，故选A；
【小问2解析】
挡光杆转动角速度的表达式为
【小问3解析】
根据图乙，得到的实验结论是：在、一定的情况下，向心力大小与角速度的平方成正比，故选B。
12. 用如图甲所示装置研究平抛运动。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直硬板上。钢球沿斜槽轨道滑下后从点飞出，落在水平挡板上，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点，即可描出钢球做平抛运动的轨迹，进而研究平抛运动的规律。根据实验原理，回答以下问题：
（1）实验前，应将钢球放在斜槽末端，根据钢球的运动情况，调节支脚螺丝A、B，使斜槽末端________。
（2）研究平抛运动，下面做法可以减小实验误差的是________。（填正确选项前的字母）
A. 每次释放钢球的位置必须不同
B. 每次必须由静止释放钢球
C. 记录钢球位置时，每次必须严格地等距离下降挡板
D. 将钢球的位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将点连成折线
（3）该实验中，在取下白纸前，应确定坐标原点的位置，并建立直角坐标系，小明按图乙确定坐标原点并建立坐标系，他的做法是________（选填“正确”或“错误”）的。
（4）若某同学只记录了钢球运动途中的、、三点的位置，如图，取点为坐标原点，各点的位置坐标如图丙所示，钢球平抛的初速度大小________；钢球从槽口抛出到运动到点所用的时间为________。（重力加速度取）
【答案】（1）水平 （2）B （3）错误 （4）1 0.2
【解析】
【小问1解析】
实验前，应将钢球放在斜槽末端，根据钢球的运动情况，调节支脚螺丝、，使斜槽末端水平；
【小问2解析】
AB．每次必须从同一位置由静止释放钢球，以保证小球达到底端时的速度相同，选项A错误，B正确；
C．记录钢球位置时，每次不一定要必须严格地等距离下降挡板，选项C错误；
D．将钢球的位置记录在纸上后，取下纸，用平滑的曲线连接各点，选项D错误。
故选B。
【小问3解析】
小明按图乙确定坐标原点并建立坐标系，他做法是错误的，应该选小球球心的投影点为坐标原点。
【小问4解析】
竖直方向根据
可得
初速度
B点的竖直速度
钢球从槽口抛出到运动到点所用的时间为
13. 如图为风靡小朋友界的风火轮赛车竞速轨道的部分示意图，其中图甲是半径的凸形桥轨道，最高点为；图乙是半径为的竖直圆轨道，最高点为；图丙是两端水平的倾斜轨道，其倾角为，。一质量为的赛车（视为质点）在轨道上行驶，重力加速度取，不计空气阻力。（，，）
（1）当赛车以的速度通过图甲轨道点时，求赛车受到轨道支持力的大小；
（2）当赛车通过图乙轨道点时受到轨道的弹力为，求赛车此时的速度大小；
（3）当赛车由图丙的轨道顶端以的速度水平飞出后，通过计算说明赛车能否落在倾斜轨道上。
【答案】（1） （2）
（3）落在倾斜轨道上，分析见解析。
【解析】
【小问1解析】
由牛顿第二定律可得
代入题中数据，解得赛车受到轨道支持力的大小
【小问2解析】
由牛顿第二定律可得
其中为0.89N，解得赛车此时的速度大小
【小问3解析】
赛车由飞出后做平抛运动，设恰好落在点，则
解得
则水平方向上
所以赛车落在倾斜轨道上。
14. 中国嫦娥六号是人类首个成功从月球背面实施采样返回地球的探测器。嫦娥六号探测器由轨道器、返回器、着陆器、上升器组成。轨道器和返回器组合体留在环月轨道飞行，着陆器和上升器组合体经过反推、减速、悬停、避障等阶段最终降落在月球背面艾特肯盆地。假设在软着陆的最后阶段关闭了反冲发动机，着陆器和上升器的组合体从距月球表面高处由静止自由下落，经时间落地，已知月球半径为，万有引力常量为（忽略月球自转，只考虑探测器受到月球的引力作用）。
（1）求月球的质量；
（2）若轨道器和返回器组合体在距离月球表面高度为的圆轨道做匀速圆周运动，求运动的周期；
（3）完成采集月壤任务后，要使上升器进入环绕月球表面做匀速圆周运动，求从月球表面发射上升器最小速度。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】
【小问1解析】
根据自由落体运动规律有
解得
物体在月球表面受到的重力等于万有引力，则有
解得
【小问2解析】
由万有引力提供向心力得
解得
【小问3解析】
根据题意可知
解得
15. 如图1所示，某人站在水平地面上，手握不可伸长的轻绳一端，绳的另一端系有质量为的小球（可视为质点），甩动手腕，使球运动起来，最终在水平面内做匀速圆周运动。手与球之间的绳长为，重力加速度为，忽略空气阻力，握绳的手距地面的距离足够高。（，，）
（1）当绳与竖直方向的夹角为，求小球运动的周期；
（2）若手与球之间的绳长不变，握绳的手不动，将小球竖直提至最高点，此时绳刚好伸直且无张力，然后将球以水平速度抛出，如图2所示。求从抛出小球到绳再次伸直的时间；
（3）若轻绳能承受的最大拉力为，握绳的手离地面高度为。如图3所示，改变绳长，使小球在竖直平面内做圆周运动且小球运动到最低点时绳子刚好拉断，若要使小球抛出的水平距离最大，求最大水平距离为多少？（结果可含有根号和分式）
【答案】（1） （2） （3）
【解析】
【小问1解析】
绳与竖直方向的夹角为，根据受力情况和向心力公式有，
解得
【小问2解析】
小球将做平抛运动，运动轨迹如图中实线所示。
有
又，
代入数据解得
【小问3解析】
设绳长为，绳断时球的速度为，有
解得
绳断后球做平抛运动，竖直位移为，水平位移为，时间为。
竖直方向有
水平方向有
得
根据数学方法可知，当时水平距离最大，最大为