河北省沧州市四校联考2024-2025学年高一（下）期末物理试卷（6月）

这是一份河北省沧州市四校联考2024-2025学年高一（下）期末物理试卷（6月），共13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。
1.飞纸飞机是童年的美好回忆。有一纸飞机以5m/s的速度从距地面5m高处水平飞出，取重力加速度大小g=10m/s2，不计空气阻力，则纸飞机落在水平地面上时的位移是( )
A. 5mB. 10mC. 15mD. 5 2m
2.钱学森弹道是我国科学家钱学森于20世纪40年代提出的一种新型导弹弹道的设想，这种弹道的特点是将弹道导弹和飞航导弹的轨迹融合在一起，使之既有弹道导弹的突防性，又有飞航式导弹的灵活性．导弹在同一竖直平面内的一段飞行轨迹如图所示，A、B、C、D是轨迹上的四个位置，导弹在这四个位置的速度v与所受合外力F的关系可能正确且速度正在减小的是 ( )
A. 位置AB. 位置BC. 位置CD. 位置D
3.引力常量G是自然界中少数几个最重要的物理常量之一。它的单位用国际单位制中的基本单位可表示为( )
A. N⋅m2/kg2B. m2⋅kg/NC. m3/(kg2⋅s3))D. m3/(kg⋅s2)
4.共享电动单车深受市民欢迎，某一市民借用电动单车以恒定功率从静止启动，能够达到的最大速度为v。 已知所受阻力恒定为人和车总重力的18，g=10m/s2，则当车速为v2时，电动单车的加速度为( )
A. 1m/s2B. 1.25m/s2C. 2m/s2D. 2.5m/s2
5.每年春节前农村都有捣年糕的习俗，借此来寓意“年年发财、步步高升”，捣年糕时，一人将“石杵”一起一落挥动，另一人在“石杵”挥动的间隙迅速翻动米粉团，直到米粉团柔软而有粘性，已知“石杵”质量为20kg每分钟上下挥动20下，每次重心上升的高度约为90cm，则人挥动“石杵”做功的功率约为( )
A. 45WB. 55WC. 60WD. 65W
6.我国计划在未来建立一个由21颗卫星组成的“月球北斗”导航系统，来帮助中国航天更安全、高效地探索月球。若将月球和地球均视为圆球，已知月球的平均密度约为地球平均密度的35倍，则月球近地卫星的运行周期约为地球近地卫星运行周期的( )
A. 35倍B. 53倍C. 155倍D. 153倍
7.如图，跨过光滑定滑轮的轻绳一端系着铁球(大小不可忽略，系绳延长线过球心)、一端连在水平台上的玩具小车上，车牵引着绳使球沿光滑竖直墙面从较低处竖直上升。则在球匀速竖直上升且未离开墙面的过程中( )
A. 玩具小车做匀速运动B. 玩具小车做加速运动
C. 绳对球的拉力大小变小D. 绳对球的拉力大小变大
8.如图甲所示，质量m=2kg的小物体放在长直的水平地面上，用水平细线绕在半径R=0.5m的薄圆筒上。t=0时刻，圆筒由静止开始绕竖直中心轴转动，其角速度w随时间t的变化规律如图乙所示，小物体和地面间的动摩擦因数为0.1，g取10m/s2。则下列判断正确的是( )
A. 细线的拉力大小为4N
B. 细线拉力的瞬时功率满足P=4t
C. 小物体的速度随时间的变化关系满足v=4t
D. 在0∼4s内，小物体所受合力为1N
二、多选题：本大题共2小题，共12分。
9.2024年6月4日，携带月球样品的嫦娥六号上升器自月球背面起飞，随后成功进入预定环月轨道。嫦娥六号完成世界首次月球背面采样和起飞。图为嫦娥六号着陆月球前部分轨道的简化示意图，Ⅰ是嫦娥六号的地月转移轨道，Ⅱ、Ⅲ是嫦娥六号绕月球运行的椭圆轨道，Ⅳ是嫦娥六号绕月球运行的圆形轨道。P、Q分别为椭圆轨道Ⅱ上的远月点和近月点。不考虑月球的自转。下列说法正确的是( )
A. 嫦娥六号从轨道Ⅱ上的Q点变轨至轨道Ⅲ需减速
B. 在轨道Ⅱ上运行的嫦娥六号经过P点时的速率大于经过Q点时的速率
C. 嫦娥六号在轨道Ⅱ上运行时的机械能小于在轨道Ⅳ上运行时的机械能
D. 嫦娥六号在轨道Ⅳ上运行时的速率小于在轨道Ⅱ上运行时经过Q点的速率
10.如图所示，A、B两小球由绕过定滑轮的轻质细线相连，B、C球放在固定不动倾角为α的光滑斜面上，通过劲度系数为k的轻质弹簧相连，C球靠在与斜面垂直的挡板上。现用手托住A球，并使细线刚好伸直但无拉力作用，保证滑轮左侧细线与斜面平行、右侧细线竖直。开始时整个系统处于静止状态，释放A后，A下落的速度最大时C恰好对挡板无压力，已知A、B、C三球的质量均为m，重力加速度为g，细线与滑轮之间的摩擦不计，运动过程中A未落地，B未与滑轮相撞，则( )
A. 该过程A、B、C三球所组成的系统机械能守恒
B. 当C球刚要离开斜面时B球的加速度为0
C. 斜面的倾角为37°
D. 小球A的最大速度为gm2k
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.在做“研究平抛运动”的实验中，为了确定小球在不同时刻在空中所通过的位置，实验时用了如图所示的装置。先将斜槽轨道的末端调整水平，在一块平整的木板表面钉上白纸和复写纸。将该木板竖直立于水平地面上，使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，小球撞到木板并在白纸上留下痕迹A；将木板向远离槽口平移距离x，再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，小球撞在木板上得到痕迹B；又将木板再向远离槽口平移距离x，小球再从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，再得到痕迹C。若测得木板每次移动距离x=10.00cm，A、B间距离y1=5.00cm，B、C间距离y2=14.80cm。请回答以下问题：(g=9.80m/s2)
(1)为什么每次都要使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放?_____；
(2)根据以上直接测量的物理量来求得小球初速度的表达式为v0=_____；(用题中所给字母表示)
(3)小球初速度的值为v0=_____m/s。(结果保留两位小数)
12.小明利用题图所示装置做“验证机械能守恒定律”实验。细线一端系在圆形量角器中心轴上，另一端系一个金属小球，在小球运动轨迹的最低点安装一个光电门。本实验需要测量的物理量有：小球的直径d、细线长度L、小球通过光电门的挡光时间Δt，小球静止释放时细线与竖直方向的夹角θ等。
(1)
为完成实验，以下器材中必须用到的是________(填写器材前的字母标号)
A.秒表 B.天平 C.刻度尺
(2)某次释放小球前，细线与圆形量角器位置关系的局部放大图如题2图所示，此时对应的θ为_______度。
(3)按正确实验方法操作，测得小球的直径为d，小球通过光电门的挡光时间为Δt，可知小球经过最低点的速度大小v=_______。
(4)若在实验误差允许范围内，满足12mv2=_______，即可验证机械能守恒定律(用题给字母L、d、θ以及当地重力加速度g和小球质量m表示)。
(5)改变角度θ重复实验，发现小球由静止运动到最低点的过程中，动能的增加量总是大于重力势能的减少量，原因可能是_______。
四、计算题：本大题共3小题，共38分。
13.景区观光列车是人们欣赏景区美丽景色的绝佳工具。一质量为5×105kg的观光列车以额定功率启动，在水平直轨道上行驶时阻力f是车重的0.01倍，当速度为10m/s时，列车的加速度大小为0.02m/s2(g=10m/s2)，求：
(1)该列车的额定功率P；
(2)该列车行驶的最大速度vm；
(3)列车从静止开始经过时间100s，速度达到最大值，求该过程行驶的距离s。
14.中国载人登月工程规划在2030年前后实现航天员登月。设想在2029年4月27日，中国宇航员登上月球。由于月球表面无空气，也就是没有空气阻力。宇航员在月球表面借助智能机器人完成这样一个实验：沿水平方向将一个质量m=0.30kg的小球以某一初速度从P点水平抛出，恰好从光滑圆弧轨道ABC的A点的切线方向进入圆弧轨道(进入圆弧时无机械能损失)。已知圆弧轨道的半径R=0.40m，θ=45°，P点与A点的水平距离(DA间距)d=0.60m，小球到达A点时的速度vA= 2m/s。已知万有引力常量为G，月球的半径R月约为1.8×106m，不考虑月球的自转。解答下列问题：(计算结果保留两位有效数字)
(1)求月球表面的重力加速度g月(可用分数表示)；
(2)估算月球的第一宇宙速度v1；
(3)求小球到达圆弧轨道最低点B时对轨道的压力FN。
15.如图所示，在某竖直平面内，光滑曲面AB与水平面BC平滑连接于B点，BC段粗糙，水平面BC与传送带CD平滑连接于C点，传送带与竖直面内的光滑半圆形轨道DE相切于D点，E点为半圆形轨道的最高点，已知BC段长度L1=7m，CD段长度L2=13.5m半圆形轨道的半径R=1m。当传送带以某一速度顺时针匀速转动时，从离水平面高h=4.6m的A点由静止释放质量m=0.1kg的物块(可视为质点)，物块首次经过E点时对轨道的压力大小F=5N,不考虑物块首次通过E点之后的运动。已知物块与水平轨道BC、传送带间的动摩擦因数均为μ=0.4，重力加速度大小g=10m/s2求∶
(1)物块运动到C点时的速度大小v1；
(2)物块运动到D点时的速度大小v2；
(3)物块在传送带上时，物块与传送带间因摩擦产生的热量Q。
答案和解析
1.【答案】D
【解析】解：纸飞机做平抛运动，竖直方向做自由落体运动，由h=12gt2，得：t=1s，
水平方向做匀速直线运动，x=vt=5m，所以纸飞机落在水平地面上时的位移是5 2m，故ABC错误，D正确。
故选：D。
平抛运动分方向，通过竖直方向计算出时间，然后通过水平方向计算出水平位移。
本题考查平抛运动，掌握平抛运动分方向，是解决本题的关键。
2.【答案】B
【解析】做曲线运动的物体速度方向为轨迹在该点的切线方向，而合外力应指向轨迹的凹侧，二者分居于轨迹两侧，故A、C错误;
合外力方向与速度方向夹角为锐角，物体正在做加速运动，合外力方向与速度方向夹角为钝角，物体正在做减速运动，故B正确，D错误．
3.【答案】D
【解析】根据万有引力表达式F=Gm1m2r2
可得引力常量为G=Fr2m1m2
则引力常量的单位用国际单位制中的基本单位可表示为N⋅m2kg2=kg⋅ms2⋅m2kg2=m3/(kg⋅s2)
故选D。
4.【答案】B
【解析】【分析】
本题以电动共享单车为背景考查功率的计算，特别需要注意的是电动单车以恒定功率运动，熟练应用功率公式及牛顿第二定律求解。
电动单车在匀速行驶时，受到的阻力的大小和牵引力力的大小相等，由P=Fv=fv可以求得电动单车的额定功率；然后根据功率公式和牛顿第二定律联立求得当车速为v2时人和车的瞬时加速度。
【解答】
速度为v时P=18mgv
速度为 v2 时，根据牛顿第二定律得Pv2−18mg=ma
解得a=1.25m/s2
故选B。
5.【答案】C
【解析】挥动“石杵”一次所做的功：W=mgh=20×10×0.9J=180J；
1min内做的总功：
W总=nW=20×180J=3600J，
则人挥动“石杵”做功的平均功率：P−=W总t=360060W=60W；故C正确，ABD错误。
故选：C。
6.【答案】D
【解析】解：近地卫星运行需满足GMmR2=mR4π2T2
又由M=ρ⋅4πR33
联立解得T= 3πGρ
可得T月T地= 153
故D正确，ABC错误；
故选：D。
7.【答案】D
【解析】设球的质量为m，速度为v，绳子拉力为FT，拉球的绳子与竖直方向夹角为θ，由于球的半径不能忽略，易知球在上升的过程中，θ逐渐增大。将球的速度分解为沿绳子和垂直于绳子方向，车与球在沿绳子方向上速度相等，可知v车=vcs θ，球上升的过程中，随着θ增大，车速逐渐减小，因此玩具小车做减速运动，故 A、B错误；由于球匀速运动，所受合力为零，则在竖直方向上FTcs θ=mg，可得FT=mgcs θ，随着θ逐渐增大，绳子拉力逐渐增大，故 C错误，D正确。
8.【答案】D
【解析】
AC.根据图像可知，圆筒匀加速转动，角速度随时间变化的关系式为ω=t，
圆筒边缘线速度与物块前进速度大小相同，根据v=ωR
解得v=ωR=0.5t，物体运动的加速度a=ΔvΔt=0.5ΔtΔt=0.5m/s2
根据牛顿第二定律得F−μmg=ma
解得细线的拉力大小为F=3N，故AC错误；
B.细线拉力的瞬时功率P=Fv=3×0.5t=1.5t，故B错误；
D.物体所受的合力大小为F合=F−μmg=3N−0.1×2×10N=1N，故D正确。
9.【答案】AD
【解析】A.嫦娥六号从轨道Ⅱ上的Q点变轨至轨道Ⅲ，做近心运动，应让发动机在Q点减速，故A正确；
B.嫦娥六号在轨道Ⅱ上由P运动到Q过程，万有引力做正功，可知嫦娥六号在轨道Ⅱ上经过P点时的速率小于经过Q点时的速率，故B错误；
C.嫦娥六号从轨道Ⅱ上变轨到轨道IV上，除万有引力外的力做负功，机械能减小，故嫦娥六号在轨道Ⅱ上运行时的机械能大于在轨道IV上运行时的机械能，故C错误；
D.嫦娥六号在Q点从轨道Ⅱ上经过近心运动进入轨道IV上，速度减小，故嫦娥六号在轨道IV上运行时的速率小于在Ⅱ上运行时经过Q点的速率，故D正确。
故选AD。
10.【答案】BD
【解析】【分析】
本题关键是分析求出系统的运动情况，然后结合机械能守恒定律和胡克定律多次列式求解分析。释放A后，A竖直向下运动至速度最大时C恰好离开挡板，此时A的合力为零，B的合力也为零，根据胡克定律求出原来弹簧压缩的长度和A速度最大时伸长的长度，即可由系统的机械能守恒求解A的最大速度。
【解答】
A.在A球下落过程中C球处于静止，且斜面光滑，即只有重力和弹力做功，所以A、B、C三球和弹簧组成的系统机械能守恒，故A错误；
B.当轻绳向上的拉力等于A球重力时A球的加速度为零，速度达到最大，此时与A球相连的B球有相同的运动情况，加速度也为0，故B正确；
C.当A球速度最大时，对B、C当成整体受力分析2mgsinα=mg，得sinα=12，α=30∘，故C错误；
D.初始时刻设弹簧的形变量为x，对B受力分析kx=mgsinα，A到达最大速度时kx′=mg−mgsinα，A下降的高度h=x+x′，由整个过程中系统机械能守恒可得mgh−mghsinα=12·2m·v2，联立解得v=g m2k，故D正确。
11.【答案】(1)为了保证小球每次做平抛运动的初速度相同；(2)x gy2−y1； (3)1.00．
【解析】【分析】
明确实验的注意事项，根据平抛运动规律在水平和竖直方向的规律，尤其是在竖直方向上，连续相等时间内的位移差为常数，列出方程即可正确求解．
【解答】
(1)每次从斜槽上紧靠挡板处由静止释放小球，是为了使小球有相同的初速度；
(2)根据平抛运动在水平方向上为匀速直线运动，则物体从A到B和从B到C运动时间相等， 设为T，竖直方向由匀变速直线运动推论有： y2−y1=gT2，且v0T=x. 解以上两式得：v0=x gy2−y1；
(3)代入数据解得v0=1.00 m/s。
故答案为：(1)为了保证小球每次做平抛运动的初速度相同；(2)x gy2−y1； (3)1.00．
12.【答案】(1)C
(2)26.5°
(3) dΔt
(4) mg(L+d2)(1−csθ)
(5)遮光条宽度d测量值偏大

【解析】(1)由于验证机械能守恒的表达式中质量可以约去，所以不需要天平测量小球的质量；小球通过光电门的时间可以直接得出，不需要秒表；实验中需测量细线长度，则需要毫米刻度尺。
故选C。
(2)量角器的读数为26.5°。
(3)测得小球的直径为d，小球通过光电门的时间为 Δt ，可知小球经过最低点的瞬时速度大小为v=dΔt
(4)小球的重力势能减少量为ΔEp=mg(L+d2)(1−csθ)
满足12mv2= mg(L+d2)(1−csθ)
即可验证机械能守恒定律
(5)实验用滑块经过光电门时的平均速度代替瞬时速度，如果遮光条宽度d测量值偏大，瞬时速度的测量值偏大，会使动能的增加量总是略大于重力势能的减少量。
13.【答案】(1)列车运动受阻力为
f=0.01mg=5×104N
据牛顿第二定律可得
F−f=ma
解得
F=f+ma=6×104N
则列车额定功率
P=Fv=6×105W
(2)当 F=f 时
vm=Pf=12m/s
(3)设该过程行驶的距离为s，由动能定理可得
Pt−fs=12mv2
解得
s=480m

【解析】详细解答和解析过程见答案
14.【答案】 解：(1)小球到A点的速度如图所示，
小球做平抛运动的初速度v0等于vA的水平分速度。由图可知v0=vx=vAcsθ= 2×cs45°=1.0m/s，
小球运动至A点时竖直方向的分速度为：vy=vAsinθ= 2×sin⁡45°=1.0m/s，
又已知P点与A点的水平距离DA为d=0.60m，则有d=v0t，又vy=g月t，
解得：g月=53m/s2=1.7m/s2；
(2)月球的第一宇宙速度即为近月卫星的运行速度v1，对质量为m的近月卫星，由万有引力提供向心力，根据牛顿第二定律：
GMmR月 2=mv1 2R月，
第一问已经得出月球表面的重力加速度为g月=1.7m/s2，对月球上质量为m0的物体，有：
GMm0R月 2=m0g月，
联立解得v1= g月R月=1.7×103m/s；
(3)设小球到达圆弧最低点B时，由机械能守恒：
12mvA 2+mg月R(1−csθ)=12mvB 2，
轨道对它的弹力为FN，由圆周运动向心力公式得：FN−mg月=mvB2R，
代入数据得FN=2.3N，
由牛顿第三定律可知，小球对轨道的压力大小FN ′=FN=2.3N，方向竖直向下。
【解析】(1)根据平抛运动规律得到月球表面的重力加速度g月；
(2)根据万有引力提供向心力，以及在月球表面万有引力等于重力得到月球的第一宇宙速度；
(3)根据机械能守恒定律和牛顿第二定律，结合牛顿第三定律得到小球到达圆弧轨道最低点B时对轨道的压力FN。
15.【答案】解：(1)物块从A 点运动到C点，由动能定理有mgh−μmgL1=12mv12，解得v1=6m/s；
(2)物块首次经过E点时有FN+mg=mv32R，根据牛顿第三定律FN=F，
物块从 D 点运动到E 点时，根据动能定理−2mgR=12mv32−12mv22，
解得v2=10m/s；
(3)假设物块在传送带上一直加速，则有μmgL2=12mv42−12mv12 解得v4=12m/s>v2，
可知假设不成立，传送带速度大小v =v2=10m/s，
物块在传送带上加速运动时，由牛顿第二定律有μmg=ma，
可知加速运动的时间t=Δva=v2−v1a，
物块加速运动的位移大小x1=v22−v122a，
传送带在物块加速阶段的位移大小x2=vt，
物块相对于传送带的位移大小Δx=x2−x1，
物块与传送带间因摩擦产生的热量Q=μmg△x，解得Q=0.8 J。

【解析】详细解答和解析过程见【答案】