【物理】山东省菏泽市2024-2025学年高一下学期期中考试试题（A）（解析版）

这是一份【物理】山东省菏泽市2024-2025学年高一下学期期中考试试题（A）（解析版），共21页。试卷主要包含了本试卷分选择题和非选择题两部分等内容，欢迎下载使用。
注意事项：
1.本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分，考试时间90分钟。
2.答题前，考生务必将姓名、班级等个人信息填写在答题卡指定位置。
3.考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答。超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3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. 一艘炮舰沿河由南向北行驶，在炮舰上发炮射击东岸的目标。为击中目标，射击方向应（ ）
A. 直接对准目标B. 向目标偏南一些
C. 向目标偏北一些D. 向目标偏西一些
【答案】B
【解析】炮舰速度方向向北，向东偏南方向射击，炮弹同时参与这两个运动，合速度才能向正东方向，才能击中东岸目标。
故选B。
2. 如图所示，在某次演习中，轰炸机沿水平方向投放了一枚炸弹，炸弹击中山坡上的目标时速度方向与山坡夹角为，山坡倾角为。不计空气阻力，则炸弹在竖直方向下落的距离与水平方向通过的距离之比为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】令炸弹飞出初速度为，根据位移分解有，
根据速度分解有
解得
故选C。
3. 如图所示，A、B两小球从相同高度同时水平抛出，一段时间后两球在空中相遇，相遇时两小球下落高度均为h，速度方向相互垂直。不计空气阻力，已知重力加速为g，则两小球抛出时初速度大小、满足的关系为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】平抛运动竖直方向有
小球A、B一段时间后的速度方向满足，
根据题意可知
联立可解得
故选A。
4. 2024年10月30日，“神舟十九号”载人飞船与“天和核心舱”完成交会对接，其运行轨道如图所示。已知近地圆轨道Ⅰ的半径为，稳定圆轨道Ⅲ的半径为，椭圆轨道Ⅱ分别与Ⅰ、Ⅲ相切于近地点a和远地点b，则神舟十九号（ ）
A. 在轨道Ⅲ运行时与地球球心连线和在轨道Ⅱ运行时与球心连线，在相等时间内扫过的面积相等
B. 在轨道Ⅲ运行时b点的加速度大于在轨道Ⅱ运行时b点的加速度
C. 在轨道Ⅲ运行时b点线速度与轨道Ⅱ运行时b点的线速度之比为
D. 在轨道运行时a点的线速度与轨道Ⅱ运行时b点的线速度之比为
【答案】D
【解析】A．开普勒第二定律的适用条件是同一轨道的卫星，所以在轨道Ⅲ运行时与地球球心连线和在轨道Ⅱ运行时与球心连线，在相等时间内扫过的面积不相等，故A错误；
B．根据万有引力提供向心力有
解得
所以在轨道Ⅲ运行时b点的加速度等于在轨道Ⅱ运行时b点的加速度，故B错误；
C．根据万有引力提供向心力有
解得
轨道Ⅱ运行时b点的半径
则在轨道Ⅲ运行时b点的线速度与轨道Ⅱ运行时b点的线速度之比不为，故C错误；
D．根据开普勒第二定律可知
解得
故D正确；
故选D。
5. 如图所示，a为地球表面物体，b为“天宫空间站”，c为地球静止轨道卫星“风云四号”。已知空间站在距离地面约的近地轨道运行，“风云四号”在距离地面约的同步轨道运行，则（ ）
A. c可飞抵北京正上方
B. a的向心加速度小于b的向心加速度
C. a的线速度大于b的线速度
D. a的周期小于b的周期
【答案】B
【解析】A．c为地球静止轨道卫星，其轨道平面与赤道共面，可知，c不能够飞抵北京正上方，故A错误；
B．对b，c进行分析，根据牛顿第二定律有
解得
可知，c的向心加速度小于b的向心加速度，对a，c进行分析，角速度相等，根据
可知，c的向心加速度大于a的向心加速度，则a的向心加速度小于b的向心加速度，故B正确；
C．对b，c进行分析，根据牛顿第二定律有
解得
可知，c的线速度小于b的线速度，对a，c进行分析，角速度相等，根据
可知，c的线速度大于a的向心加速度，则a的线速度小于b的线速度，故C错误；
D．对b，c进行分析，根据牛顿第二定律有
解得
可知，c的周期大于b的周期，对a，c进行分析，角速度相等，根据
可知，c的周期等于a的周期，则a的周期大于b的周期，故D错误。
故选B。
6. 如图所示，某同学利用一底面是正方形的长方体容器粗略测量小区一细水管的流量。已知容器底边边长为a，高度为，细水管横截面积为s，离地高度为h，重力加速度为g。测量时，在地面上移动容器，使水恰好从容器上表面一顶点无阻挡落到下表面对顶点，则水管的流量为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】设出口到容器上表面一顶点的水平距离为x，则从流出到到达该点时有，
从流出到落到下表面对顶点则，
解得
则水管的流量为
故选A。
7. 如图所示，滚筒洗衣机脱水时，筒在竖直面内做匀速圆周运动，筒壁有很多漏水孔，脱水时衣物上的水从漏水孔中被甩出，从而达到脱水目的。已知筒的半径，潮湿衣物的质量，脱水时，衣物随筒一起做匀速圆周运动，且受到筒壁最大作用力为，a、b分别是衣物运动过程的最高点和最低点。已知重力加速度，则衣物（ ）

A. 脱水的原因是因为受到离心力作用
B. 运动到最高点a时，脱水效果最好
C. 运动的角速度大小为
D. 通过与圆心等高点时对滚筒的作用力大小为
【答案】C
【解析】A．脱水的原因是因为水与衣服间的附着力小于所需的向心力，故A错误；
B．衣物在竖直面内做圆周运动，当衣物运动到最低点b点时，向心加速度方向为竖直向上，处于超重状态，由合外力提供向心力可知，衣物在b点受到滚筒的作用力最大，脱水效果更好，故B错误；
C．最低点时，受到筒壁的作用力最大，根据牛顿第二定律有
解得
故C正确；
D．通过与圆心等高点时向心力大小为N
则衣服对滚筒的作用力大小为N
故D错误。
故选C。
8. 现有一根不可伸长的轻绳，长度为，绳的一端固定于O点，另一端系着质量为的小球（可视为质点）。将小球提至O点正上方P点处，此时绳刚好伸直且无张力，如图所示。已知重力加速度，不计空气阻力，则（ ）
A. 小球以的速度水平抛出，不能在竖直平面内做完整的圆周运动
B. 小球以的速度水平抛出，抛出瞬间绳上的张力为
C. 小球以1m/s的速度水平抛出，至绳再次伸直所经历的时间为
D. 小球以2m/s的速度水平抛出，至绳再次伸直所经历的时间为
【答案】C
【解析】A．要使小球在竖直面内能够做完整的圆周运动，在最高点时重力恰好提供的向心力，根据牛顿第二定律可得
代入数据解得
小球以的速度水平抛出，不能在竖直平面内做完整的圆周运动，故A错误；
B．小球以的速度水平抛出，抛出瞬间，根据牛顿第二定律有
解得绳上的张力为N，故B错误；
CD．小球将做平抛运动，经t时间绳拉直，如图所示
在竖直方向有
在水平方向有
由几何知识得
若，代入解得s
若，代入解得s
故C正确，D错误；
故选C。
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16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4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9. 将质量为m的物体悬挂在弹簧测力计上，物体处于静止状态。若在地球赤道表面测量，弹簧测力计的示数为，若在地球两极表面测量，弹簧测力计的示数为。已知地球半径为R，当质量为的物体静止在赤道表面时，下列说法正确的是（ ）
A. 该物体对地面的压力为
B. 该物体的向心加速度为
C. 该物体的角速度为
D. 该物体的线速度为
【答案】AD
【解析】A．质量为m的物体，静止在赤道表面时，有
当质量为的物体，静止在赤道表面时，有
联立解得
根据牛顿第三定律可知压力，故A正确；
B．题意知在两极
因为
联立解得向心加速度，故B错误；
C．因为
解得，故C错误；
D．该物体的线速度为，故D正确。
故选 AD。
10. 骑行不仅能够增强心肺功能，还能缓解身心压力，深得人们喜爱。如图所示为变速自行车的传动部件，变速自行车有六个飞轮和三个链轮，链轮和飞轮的齿数如下表所示，已知自行车前后轮的半径为0.3m，人踩脚踏板的转速为120r/min。下列说法正确的是（ ）
A. 该自行车行驶的最大速度与最小速度之比为3:1
B. 该自行车行驶的最大速度与最小速度之比为5:1
C. 该自行车行驶最大速度约为11m/s
D. 该自行车行驶的最大速度约为15m/s
【答案】AC
【解析】AB．飞轮的角速度越大，自行车行驶的速度越大，该自行车行驶的最大速度与最小速度之比为
，A正确，B错误；
CD．脚踏板的转速为
飞轮的转速
该自行车行驶的最大速度
， C正确，D错误。
故选AC。
11. “往复式活塞压缩机”通过活塞在汽缸内的往复运动来压缩和输送气体。如图所示，圆盘与活塞通过铰链A、B连接在轻杆两端，左侧活塞被气缸固定，只能在水平方向运动，圆盘以O为轴，逆时针做匀速圆周运动，角速度为，已知OB间的距离为R，AB间的距离为2R，下列说法正确的是（ ）
A. 当B位于圆盘最高点时，活塞速率为
B. 当轻杆与OB垂直时，活塞速率为
C. 当B转至最左端时，活塞速率为0
D. B从最高点转至最左端的过程中，活塞速率逐渐减小
【答案】AC
【解析】A．当B位于圆盘最高点时，B的速度与活塞速度平行。设，活塞的速度为，B的速度大小为
由关联速度可知
当B位于圆盘最高点时，活塞速率，故A正确；
B．当轻杆与OB垂直时,B的速度沿着杆
由关联速度可知
当轻杆与OB垂直时，活塞速率为，故B错误；
C．当B转至最左端时，活塞速率为0，故C正确；
D．由ABC分析可知：B从最高点转至最左端的过程中，活塞速率先增大后减小，故D错误。
故选AC 。
12. 2023年5月30日，神舟十六号载人飞船在酒泉卫星发射中心发射，入轨后成功对接空间站“天和核心舱”，空间站绕地球近似做匀速圆周运动，由于地球对阳光的遮挡，空间站绕行过程航天员会经历一段时间黑夜。若航天员在空间站中观测地球时，测得空间站对地球的张角为，已知地球半径为R，自转周期为，同步卫星离地面高度约为6R，引力常量为G。则下列说法正确的是（ ）
A. 空间站绕行地球一周，航天员经历白天比黑夜的时间短
B. 空间站绕行地球一周，航天员经历黑夜的时间为
C. 空间站的环绕速度为
D. 地球的平均密度为
【答案】BC
【解析】A．空间站绕地球一周，黑夜对应圆心角为，故白天对应圆心角为
从图中可以看出
则
空间站绕行地球一周，航天员经历的白天时间为
黑夜时间为
综上可得
故A错误；
B．已知空间站对应地球的张角为，地球的半径为，设空间站轨道半径为，根据几何关系有
可得
地球自转周期为，同步卫星的周期等于地球自转的周期，即
同步卫星离地面高度约为6R，故同步卫星的轨道半径为
根据开普勒第三定律可知
整理可得
所以空间站绕行地球一周，航天员经历黑夜的时间为
故B正确；
C．空间站的环绕速度
将和代入上式解得
故C正确；
D．由同步卫星的万有引力提供向心力
解得地球的质量
地球的平均密度
地球的体积为
综合整理解得
故D错误。
故选BC。
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13. 某同学设计了一个探究平抛运动特点的家庭实验装置，如图所示。在水平面上放置一个斜面，钢球从斜面上由静止释放，滚过桌面边缘后做平抛运动。在钢球抛出后经过的地方放置一块木板（还有一个用来调节木板高度的支架，图中未画出），木板上放一张白纸，白纸上有复写纸，以便记录钢球在白纸上的落点。不考虑钢球受到的空气阻力。
（1）实验时，每次都让钢球从同一位置滚下，这样做的目的是_____；
（2）忽略钢球大小，调节木板高度，使木板上表面与水平桌面上表面的距离为、时，测得钢球在木板上的落点与桌面边缘水平距离为、。若要说明钢球在水平方向上做匀速直线运动，则需要验证的关系是______；
（3）若钢球大小不可忽略，对、和、的测量______（填“会”或“不会”）产生影响。
【答案】（1）钢球每次做平抛运动的初速度相同 （2） （3）不会
【解析】
【小问1解析】
实验时，每次都让钢球从同一位置滚下，这样做的目的是钢球每次做平抛运动的初速度相同。
【小问2解析】
小球在竖直方向做自由落体运动，有，
若水平方向做匀速直线运动，有
解得
【小问3解析】
若钢球大小不可忽略，找到球心的投影点，依然能准确测量、和、，故钢球大小不可忽略，对、和、的测量不会产生影响。
14. 某实验小组利用向心力演示器探究小球做圆周运动的向心力F与质量m、运动半径r和角速度ω之间的关系，已知小球在挡板A、B、C处做圆周运动的轨迹半径之比为1:2:1。
（1）该实验主要用到的物理学研究方法是________；
A. 等效替代法B. 控制变量法C. 理想实验法
（2）为探究向心力和角速度的关系，应将质量相同的小球分别放在挡板处________（选“A和B”、“A和C”、“B和C”）。若在实验中发现左、右标尺显示的格子数分别为1格和4格，则选取的左、右变速塔轮轮盘半径之比为________；
（3）若将质量相同的小球分别放在B和C处，左、右变速塔轮轮盘半径之比为2:1
，则左、右标尺显示的格子数之比为________。
【答案】（1）B （2） A和C 2:1 （3）1:2
【解析】
【小问1解析】
该实验主要用到的物理学研究方法是控制变量法。
故选B。
【小问2解析】
根据 ，探究向心力和角速度的关系，应将质量相同的小球分别放在圆周运动半径相同的挡板处A和C。
若在实验中发现左、右标尺显示格子数分别为1格和4格，表明向心力之比等于1:4，根据，小球做圆周运动的半径相同，则塔轮的角速度之比是1:2，根据 ，两个塔轮的线速度相等，则选取的左、右变速塔轮轮盘半径之比为2:1；
【小问3解析】
若将质量相同的小球分别放在B和C处，表明小球做圆周运动的半径为2:1；左、右变速塔轮轮盘半径之比为2:1，根据，表明小球做圆周运动的角速度之比是1:2；根据，所以小球做做圆周运动的向心力之比是1:2，则左、右标尺显示的格子数之比为1:2。
15. 如图所示，一半径为r的光滑半圆形轨道置于月球表面的竖直平面内，轨道与月球水平面相切于A点，一小球从A点冲上轨道后，沿轨道运动至最高点B飞出，最后落在水平面上的C点（图上未画出）。已知地球质量约为月球质量的81倍，半径约为月球半径的4倍，地球表面重力加速度为g，求：
（1）月球表面的重力加速度；
（2）能实现上述运动时， A、C间的最小距离。
【答案】（1） （2）
【解析】
【小问1解析】
地球表面有
在月球表面有
解得
【小问2解析】
小球恰好通过B点时速度最小，根据牛顿第二定律有
解得
小球离开B点后做平抛运动，A、C间的最小距离
小球竖直方向做自由落体运动，则有
结合上述解得
16. 陶瓷是中华瑰宝，是中华文明的重要名片。在陶瓷制作过程中有一道工序叫利坯，利坯是指将陶瓷粗坯固定在水平转台上，随转台一起绕轴匀速转动，转动时用刀旋削，使坯体厚度适当，表里光洁。如图所示，该粗胚表面AB处于竖直方向，BC为球形曲面，制作过程中，粗胚内部有质量均为m的泥块P、Q随粗胚一起匀速转动，且P恰好不下滑。已知P与间距离为，Q与间距离为，Q所在位置的切面与水平方向夹角为，泥块P、Q与粗胚间的动摩擦因数均为，重力加速度为g，求：
（1）转台转动的角速度大小；
（2）泥块Q与陶瓷粗坯间的弹力大小及摩擦力大小。
【答案】（1）
（2），
【解析】
【小问1解析】
P泥块竖直方向平衡方程
水平方向平衡方程
可得角速度为
【小问2解析】
Q泥块沿切线方向和垂直切线方向建立坐标系，假设摩擦力沿切线向下沿切线方向
所以f大小为
垂直切线方向
所以
17. 跳蛛体型微小，肢体灵活，有出色的弹跳能力，善于捕捉昆虫。水平地面上一高为H的树干与地面垂直，一昆虫从树干顶端由静止开始沿树干向下做匀加速直线运动，加速度为。地面上一跳蛛与树干水平距离为x0，跳蛛可斜向上跳起，跳起后视为斜抛运动。不计空气阻力，已知重力加速度为g。
（1）若跳蛛和昆虫同时开始运动，当昆虫沿树干运动距离为h时跳蛛将其抓住，求跳蛛的起跳速度；
（2）若昆虫运动Δt时间后跳蛛开始起跳，且起跳方向与水平面夹角为，则跳蛛起跳后经过多长时间抓住昆虫（昆虫被抓时仍沿树干运动，还未落地）；
（3）若昆虫运动一段时间后跳蛛开始起跳，当昆虫运动至地面瞬间跳蛛恰好将其抓住，则跳蛛起跳速率的最小值；若跳蛛以此最小速率起跳，起跳时昆虫与树干顶端的距离。
【答案】（1），
（2）
或者
（3），
【解析】
【小问1解析】
昆虫在竖直方向做匀加速直线运动
，
跳蛛起后做斜抛运动
，，
解得，
设跳蛛起跳方向与水平面夹角为α，则
解得
【小问2解析】
设跳蛛起跳后经时间t2抓住昆虫，则昆虫
跳蛛，
解得
或者
【小问3解析】
设跳蛛起跳速度方向与水平面夹角为β，则
，
解得
当时，，此时v3最小
最小值为，
设昆虫从树顶到水平面所用时间为t0，则
解得
跳蛛起跳时昆虫与树干顶端的距离
解得
18. 游戏点亮童年，为培养学生的思维能力和创新意识，某兴趣小组利用长为L的倾斜轨道AB和半径为R的四分之一圆弧轨道CD搭建如图所示的游戏平台。其中AB和CD相切于C点，C、D连线与水平地面齐平，在D点右侧距离为的E点放置一玩具篮球架，篮板与小球运动平面垂直。固定以上装置，现将质量为m的小球从高为H的O点水平抛出，一段时间后恰好从A点沿切线方向进入轨道，然后从D点离开，离开后小球做斜抛运动，最终从高为的篮筐中心入网。已知，，，，，轨道AB与水平面的夹角，篮筐中心与篮板的距离，篮板上沿距篮筐高度。重力加速度，不计摩擦阻力和空气阻力，小球可视为质点，求：
（1）小球水平抛出的初速度大小；
（2）小球运动至圆弧轨道C点时对轨道的压力大小；
（3）如果小球与篮板碰撞时，沿篮板方向的速度不变，垂直篮板方向的速度大小不变，方向相反，要使小球能够从篮筐中心上方入网，篮球架放置点E与圆弧轨道D点间的距离。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】
【小问1解析】
O到A的平抛运动，竖直方向
所以
由
可得抛出的初速度
【小问2解析】
A点速度为
由牛顿第二定律：；
由：
得：
在C点由圆周运动得：
得：
由牛顿第三定律可得小球对轨道的压力等于支持力
【小问3解析】
DE过程，小球做斜抛运动，如果小球能够空心入网，竖直方向速度
水平方向速度
由：
可得
由
得
如果打板后入网，由对称性可知
名称
链轮
飞轮
齿数（个）
45
36
28
15
16
18
21
24
28