【物理】浙江省温州十校2024-2025学年高一下学期4月期中试题（解析版）

这是一份【物理】浙江省温州十校2024-2025学年高一下学期4月期中试题（解析版），共23页。试卷主要包含了考试结束后，只需上交答题纸等内容，欢迎下载使用。
考生须知：
1.本卷共6页满分100分，考试时间90分钟。
2.答题前，在答题卷指定区域填写班级、姓名、考场号、座位号及准考证号并填涂相应数字。
3.所有答案必须写在答题纸上，写在试卷上无效。
4.考试结束后，只需上交答题纸。
选择题部分
一、选择题Ⅰ（本题共10小题，每小题3分，共30分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分）
1. 在匀速圆周运动中，保持不变的物理量是（ ）
A. 线速度B. 角速度C. 加速度D. 向心力
【答案】B
【解析】ACD．在描述匀速圆周运动的物理量中，线速度、向心加速度、向心力这几个物理量都是矢量，虽然其大小不变，但是方向在时刻改变，因此这些物理量是变化的，故ACD错误；
B．匀速圆周运动中，角速度保持不变，故B正确。
故选B。
2. 下列说法正确的是（ ）
A. 开普勒通过研究发现行星绕太阳运动的轨道是椭圆
B. 万有引力定律只适用于太阳和行星之间，不适用行星与它的卫星之间
C. 相同的时间内，火星与太阳的连线扫过的面积与地球和太阳连线扫过的面积相等
D. 牛顿利用实验测出了引力常量G的数值
【答案】A
【解析】A．开普勒通过研究发现行星绕太阳运动的轨道是椭圆，符合史实，故A正确；
B．万有引力定律适用于太阳和行星之间，也适用于行星与它的卫星之间，故B错误；
C．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，相同时间内，不同行星和太阳连线扫过的面积不等，故C错误；
D．牛顿发现了万有引力定律后，卡文迪什利用扭秤实验测出了引力常量G的数值，故D错误。
故选A。
3. 飞行员驾驶战斗机水平匀速飞行，途中投放一颗炸弹，忽略炸弹受到的空气阻力，炸弹落地前飞行员观察到炸弹的运动是（ ）
A. 匀速直线运动B. 匀加速直线运动
C. 匀变速曲线运动D. 变加速曲线运动
【答案】B
【解析】炸弹抛出后水平方向做匀速直线运动，水平速度与飞机的速度相同；竖直方向做自由落体运动，则炸弹落地前飞行员观察到炸弹的运动是竖直向下的匀加速直线运动。
故选B。
4. 下列说法正确的是（ ）
A. 图甲中，汽车通过拱桥最高点时处于超重状态
B. 图乙中，自行车骑行时车轮上A、B两点线速度大小相等
C. 图丙中，游客随旋转飞椅做匀速圆周运动时所受合力为零
D. 图丁中，火车转弯时行驶速度超过设计速度，轮缘会挤压外轨
【答案】D
【解析】A．图甲中，汽车通过拱桥最高点时竖直方向的加速度向下，处于失重状态，故A错误；
B．图乙中，自行车骑行时车轮上A、B两点的角速度相等，但圆周运动半径不相等，根据可知，线速度大小不相等，故B错误；
C．图丙中，游客随旋转飞椅做匀速圆周运动时所受合力指向圆心，故C错误；
D．图丁中，火车转弯时行驶速度超过设计速度，重力与支持力的合力不足以提供向心力，轮缘会挤压外轨，故D正确。
故选D。
5. 我国北斗系统主要由离地面高度约为6R（R为地球半径）地球同步轨道卫星和离地面高度约为3R的中轨道卫星组成。两卫星相比较，下列说法正确的是（ ）
A. 中轨道卫星的线速度小
B. 中轨道卫星的动能大
C. 中轨道卫星的向心加速度小
D. 中轨道卫星的周期小
【答案】D
【解析】ACD．根据万有引力提供向心力有，，
得，，
所以，轨道半径越大，线速度越小，向心加速度越小，周期越大，因同步卫星的轨道半径大，故同步卫星的线速度小，加速度小，周期大，故AC错误，D正确；
B．因二者的质量关系不确定，所以无法比较二者动能的大小，故B错误。
故选D。
6. 如图所示为一皮带传送装置，a、b分别是两轮边缘上的两点，c处在O1轮上，且有ra=2rb=2rc，则下列关系正确的有（ ）

A. va=2vbB. vb=vc
C. ωb=2ωaD. ωb=ωc
【答案】C
【解析】A．a与b点是两轮边缘上的两点，通过皮带传动，则有
va=vb
A错误；
C．由于ra=2rb，根据公式
v=ωr
结合上述解得
ωb=2ωa
C正确；
D．点a与点c是同轴传动，角速度相等，即有
ωa=ωc
结合上述解得
ωb=2ωc
D错误；
B．由于rb=rc，根据公式
v=ωr
解得
vb=2vc
B错误。
故选C。
7. 投壶是由古代礼仪演化而来，非常盛行的一种文雅游戏。如图，某次投壶游戏时，两箭分别从高度为2l、l的a、b位置水平抛出，落地时水平位移分别为l、2l。忽略空气阻力，两箭都可以看做质点，下列说法正确的是（ ）
A. a、b两箭空中运动的位移相同
B. a、b两箭空中运动的平均速度大小相等
C. 两箭落地时a箭速度与水平面夹角正切值为b箭速度与水平面夹角正切值的4倍
D. 要想两箭落到同一点，a箭的初速度要变为原来的倍
【答案】C
【解析】A．a、b两箭空中运动的位移大小相等但方向不同，所以位移不同，故A错误；
B．平均速度大小等于位移大小与所用时间的比值，a、b两箭空中运动的位移大小相等，但由于竖直方向下落高度不相等，所以运动时间不相等，平均速度大小不相等，故B错误；
C．设a、b两箭落地时速度与水平面夹角分别为和，因速度的反向延长线过水平位移的中点，则，
所以
故C正确；
D．两箭在空中运动的时间不变，要想两箭落到同一点，a箭落地时的水平位移要变为原来的2倍，则初速度要变为原来的2倍，故D错误。
故选C。
8. 如图所示，某商场的电动扶梯坡面与水平面成θ角，质量为m的人站在电梯上，随电梯一起从静止开始匀加速上升，达到规定的速度后匀速上升。若用G表示人受到的重力，用FN表示人受到的支持力，用Ff表示人受到的摩擦力，则下列说法错误的是（ ）
A. 上升过程中，Ff方向一直向右
B. 上升过程中，G一直做负功
C. 上升过程中，FN一直做正功
D. 匀加速上升过程中，Ff一直做正功
【答案】A
【解析】A．匀加速上升过程中，加速度沿斜面向上，根据牛顿第二定律，支持力竖直向上，大于重力，摩擦力水平向右；匀速上升过程中，没有加速度，支持力竖直向上等于重力，摩擦力等于0，所以上升过程中，摩擦力先向右后等于0。A 错误，符合题意；
B．上升过程中，重力与运动方向一直成钝角，G一直做负功， B正确，不符合题意；
C．上升过程中，支持力与运动方向一直成锐角，FN一直做正功，C正确，不符合题意。
D．匀加速上升过程中，摩擦力与一直运动方向成锐角，Ff一直做正功，D正确，不符合题意。
故选A。
9. 复兴号动车在世界上首次实现速度350km/h自动驾驶功能，成为我国高铁自主创新的又一重大标志性成果。一列质量为m的动车，初速度为0，以恒定功率P在平直轨道上运动，经时间t0达到该功率下的最大速度vm，设动车行驶过程所受到的阻力f保持不变，其加速过程的速度随时间变化关系如图所示。则动车在时间t0内（ ）

A. 做匀加速直线运动B. 平均速度
C. 最大速度D. 牵引力做功
【答案】C
【解析】A．复兴号以恒定功率运动，根据
知随着速度的增加，牵引力逐渐减小，合力减小，加速度减小，故复兴号动车做加速度逐渐减小的变加速直线运动，故A错误；
B．0~t0这段时间内，如果动车做匀加速直线运动，则平均速度应该为，然而根据A选项的分析或者根据图像可知动车不是做匀加速直线运动，故B错误；
C．当牵引力与阻力大小相等时加速度为零，速度达到最大，即有
则复兴号动车的功率
则最大速度为
故C正确；
D．根据动能定理有
则牵引力做功为
故D错误。
故选C。
10. 我国风力资源丰富，随着国家对新能源行业发展的支持，风力发电得到了迅猛发展。某地风力发电机叶片转动时可形成半径为60m的圆面，且会随着风向调整姿态使转动的圆面始终与风向垂直，风力发电机能将此圆内10%的空气动能转化为电能。已知某段时间内的风速为3m/s，扇叶转动，发电机正常发电，空气的密度为，则风力发电机发电的功率为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】单位时间内吹到叶面上的空气的质量
则发电功率
故选A。
二、选择题Ⅱ（本题共3小题，每小题4分，共12分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得4分，选对但不选全的得2分，有选错的得0分）
11. 2024年3月20日，长征八号火箭成功发射，将鹊桥二号直接送入预定地月转移轨道。如图所示，鹊桥二号在进入近月点P、远月点A的月球捕获椭圆轨道，开始绕月球飞行。经过多次轨道控制，鹊桥二号最终进入近月点P和远月点B、周期为24小时的环月椭圆轨道。关于鹊桥二号的说法正确的是（ ）
A. 在环月轨道上经过B点的速度比经过P点的速度大
B. 在捕获轨道运行的周期大于24小时
C. 经过B点的加速度比经过A点时大
D. 在捕获轨道上经过P点时，需要点火加速，才可能进入环月轨道
【答案】BC
【解析】A．在环月轨道上，B点是远月点，P点是近月点，所以P点的速度大于B点，A错误；
B．根据开普勒第三定律
因为
所以
B正确；
C．万有引力提供加速度，则有
所以越大，加速度越小，因此点的加速度大于点，C正确；
D．在捕捉轨道上经过点进入环月轨道时需要进行近心运动，所以需要进行减速，D错误。
故选BC。
12. 如图，两个悬于同一悬点O，且在同一水平面内做匀速圆周运动的圆锥摆A和B，它们的质量相等，摆线长之比，则下列说法正确的是（ ）
A. 两圆锥摆的转速之比为
B. 两圆锥摆的周期之比为
C. 两根绳的拉力之比为
D. 两圆锥摆的线速度之比为
【答案】AC
【解析】C．设圆锥摆A和B的摆线与竖直方向的夹角分别为和，因两球在同一水平面内做匀速圆周运动，所以
得
因两球质量相等，根据两球竖直方向受力平衡有
得
故C正确；
B．两球所受拉力的水平分力提供向心力有，
两式联立得
故B错误；
A．两圆锥摆的转速之比为
故A正确；
D．因
所以，
根据
可得
故D错误。
故选AC。
13. 如图甲所示，用一轻质细绳拴着一质量为m的小球在竖直平面内做圆周运动（不计一切阻力），小球运动到最高点时绳对小球的拉力为T，速度大小为v，其图像如图乙所示，则（ ）
A. 轻质绳长为
B. 当地的重力加速度为
C. 当时，小球受到的弹力大小为2a
D. 当时，轻质绳的拉力大小为
【答案】BD
【解析】AB．小球经过最高点时重力与拉力的合力提供向心力，得
即
结合图像可知，，
解得，
故A错误，B正确；
C．与的关系式为
将代入，得
故C错误；
D．当时，得
故D正确。
故选BD。
非选择题部分
三、实验题（本题共2小题，每空2分，共16分）
14. 某实验小组借助平抛运动实验器，如图1所示，并借助数码相机连拍功能探究平抛运动的特点，连拍间隔时间相等。如图2所示是正确操作后得到的连拍照片。
（1）为描绘小球平抛运动的完整轨迹，并计算小球平抛的初速度，除了硬板、小球、斜槽、铅笔、图钉、白纸、复写纸、游标卡尺之外，下列器材中还需要______。
A. 停表B. 刻度尺
C. 天平D. 带线的重锤
（2）关于该实验，下列做法正确的有______。
A. 选择体积小、质量大的小球
B. 为减小阻力影响，斜槽必须光滑
C. 小球运动时可以与背板上的坐标纸相接触
D. 斜槽的末端必须调成水平状态
（3）在图2中，以小球在a处的球心为原点，水平向右为x轴、竖直向下为y轴建立图示坐标系。过d处小球球心的竖直线与x轴交于P点。
①下列说法正确的是______。
A．相邻各位置球心水平距离之比为1：2：3：…
B.相邻各位置球心高度差之比为1：3：5：…
C.小球运动的轨迹在g处小球球心处的切线与x轴交于P点左侧
②若g处球心的横坐标为，d处球心的纵坐标为，g处球心的纵坐标为，重力加速度为g，则小球平抛的初速度为______。
【答案】（1）BD （2）AD （3）①. C ②.
【解析】
【小问1解析】
还需要刻度尺和重锤，刻度尺用于测量印迹间的距离；重锤用于确定竖直方向。故选BD。
【小问2解析】
A．为了减小空气阻力的影响，需要选择体积小、质量大的小球，故A正确；
B．斜槽是否光滑，对本实验不造成影响，故B错误；
C．为减小误差，小球运动时不应与背板上坐标纸相接触，故C错误；
D．为保持小球离开轨道后做平抛运动，斜槽末端必须调成水平状态，故D正确。
故选AD。
【小问3解析】
①A．小球在水平方向上做匀速直线运动，则相邻各位置球心水平距离之比为1：1：1：…，故A错误；
B．由于a处不是抛出点位置，即小球在a处的竖直速度不为零，所以竖直方向相邻各位置球心高度差之比不满足1：3：5：…，故B错误；
C．根据平抛运动推论“小球在某位置处速度方向的反向延长线过水平位移的中点”，结合a点不是抛出点位置可知，小球运动的轨迹在g处小球球心处的切线与x轴交于P点左侧，故C正确。
故选C。
②水平方向上小球做匀速直线运动，则有
竖直方向上小球做匀变速直线运动，根据有
联立解得
15. 用如图甲所示的实验装置来探究影响向心力大小的因素。长槽横臂的挡板B到转轴的距离是挡板A的2倍，长槽横臂的挡板A和短槽横臂的挡板C到各自转轴的距离相等。转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动。变速塔轮自上而下有如图乙所示三种组合方式传动，左右每层半径之比由上至下分别为1∶1、2∶1和3∶1，横臂的挡板对球的压力提供了向心力，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格显示出两个球所受向心力的相对大小。
（1）在探究向心力的大小F与半径r、角速度ω、质量m的关系时，我们主要用到了物理学中的______。
A. 理想实验法B. 等效替代法
C. 控制变量法D. 演绎法
（2）为探究向心力和质量的关系，应将质量不同的小球分别放在挡板______处（选“A和B”、“A和C”、“B和C”），将传动皮带套在两塔轮第______层（选“1”、“2”、“3”）。
（3）在某次实验中，某同学将质量相同的小球分别放在挡板B和C处，传动皮带套的左、右变速塔轮第2层，则左、右标尺显示的向心力之比为______。
【答案】（1）C （2）A和C 1 （3）1：2
【解析】
【小问1解析】
在探究向心力的大小F与半径r、角速度ω、质量m的关系时，需先控制某些量不变，研究另外两个物理量的关系，该方法为控制变量法，故C正确。
【小问2解析】
根据可知，探究向心力和质量的关系时，应使两个质量不同的小球分别放在半径r相同的挡板处，即A和C处；而两塔轮的角速度要相等，同一皮带上的线速度大小相等，由v＝ωR可知要将传动皮带套在两塔轮半径相同的轮盘上，即第1层。
【小问3解析】
传动皮带所套的左、右变速塔轮轮盘半径R之比为2∶1，则左右变速塔轮的角速度之比为1：2，质量相同的小球分别放在挡板B和C处，转动半径之比为2：1，由可知，左、右标尺显示的向心力之比为1：2。
四、计算题（本题共4题，共42分。解答计算题应写出必要的文字说明、方程式和重要步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的，答案中必须明确写出数值和单位。）
16. 2024-2025赛季国际雪联跳台滑雪女子世界杯在位于河北崇礼的国家跳台滑雪中心“雪如意”开赛，中国选手表现优异，获得晋级国际雪联女子跳台世界杯资格。穿着专用滑雪板的运动员在助滑道上获得一定速度后从跳台飞出，身体前倾与滑雪板尽量平行，在空中飞行一段距离后落在倾斜的雪道上。运动员从跳台O处沿水平方向飞出，在雪道P处着落，模型可简化为图乙。OP为倾斜直雪道，与水平方向夹角，测得OP间的距离L＝100m，不计空气阻力，重力加速度g取，，。求：
（1）运动员在空中飞行的时间；
（2）运动员在O处的起跳速度大小；
（3）运动员在空中离倾斜雪道距离最远时的速度大小。（结果均可用根号及分式表示）
【答案】（1） （2） （3）
【解析】
【小问1解析】
运动员飞离O点后做平抛运动，竖直方向上满足
解得
【小问2解析】
运动员飞离O点后做平拖运动，水平方向上满足
解得
【小问3解析】
离雪道最远时，运动员的速度方向与斜面平行，此时速度大小为
解得
17. 2022年11月3日9时32分，梦天实验舱顺利完成转位，标志着中国空间站“T”字型基本结构在轨组装完成，成为中国航天史上目前规模最大的空间实验平台，截至2024年12月1日，中国空间站已在轨实施181项科学与应用项目。如图所示，已知空间站离地面的高度为h，地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g，地球的自转周期为T，引力常量为G。若空间站可视为绕地心做匀速圆周运动，求：
（1）若忽略地球自转，则地球的质量M；
（2）中国空间站的线速度大小v；
（3）若空间站变轨到地球同步轨道稳定运行时离地面的高度H。（结果均可用根号及分式表示）
【答案】（1） （2） （3）
【解析】
【小问1解析】
忽略地球自转，对地球表面的物体有
解得
【小问2解析】
空间站绕地球运行，由万有引力提供向心力，则有
结合上述解得
【小问3解析】
设同步轨道半径为r，则有
其中
结合上述解得
18. 2024年12月26日下午中国第六代战机在成都试飞成功。该战机在动力方面，采用三发动机布局，配合加莱特进气道，可以使其在很高的速度下持续飞行。假设一名飞行员质量为m，驾驶第六代战机分别在水平面内和竖直面内以做匀速圆周运动，圆周半径均为r，地球表面重力加速度为g，求：
（1）第六代战机做水平面内圆周运动时的角速度的大小；
（2）第六代战机做水平面内圆周运动时，飞行员受到飞机的作用力大小；
（3）第六代战机做竖直面内圆周运动时，飞行员在最低点对飞机的作用力。（结果均可用根号及分式表示）
【答案】（1） （2） （3）
【解析】
【小问1解析】
第六代战机做水平面内圆周运动时的角速度的大小
【小问2解析】
飞机在水平面内做圆周运动时所需向心力为
根据力的矢量合成可知，飞行员受到飞机的作用力满足
解得
【小问3解析】
在竖直面内做圆周运动时，飞行员在最低点受力满足
解得
根据牛顿第三定律得，飞行员在最低点对飞机的作用力为
方向竖直向下。
19. 某校校园科技节举行趣味滑块游戏，其赛道如图所示。该装置放在水平地面上，由弧形轨道、竖直圆轨道、水平直轨道AB和倾角的斜轨道BC平滑连接而成。某质量m＝0.1kg的滑块（可视为质点），从弧形轨道离地高H＝2.0m的M处静止释放。已知R＝0.3m，，滑块与轨道AB和BC间的动摩擦因数均为，弧形轨道和圆轨道均可视为光滑轨道，忽略空气阻力。（，g取），求：
（1）滑块在M处时的机械能（以水平地面为零势能面）；
（2）滑块从M处滑下后，停止运动时与B点的距离；
（3）为了使滑块由静止释放后不脱离轨道，试计算满足条件释放点高度的范围；
【答案】（1）2J （2）10m （3）或
【解析】
【小问1解析】
以水平地面为零势能面时，滑块在M点的机械能为解得
【小问2解析】
设滑块在斜面上向上运动的最大距离为L，由M点运动到BC轨道最大距离L处，根据动能定理有
解得
因
故滑块将沿斜轨道BC下滑
滑块从斜轨道BC返回直到速度减为0的过程，有
解得
说明滑块第一次返回到圆弧轨道时上滑的最高点低于圆弧轨道的圆心，设滑块在AB段滑行的距离为x，由动能定理得
解得
故滑块停在AB段距离B点1.0m处。
【小问3解析】
①若滑块恰能通过圆轨道的最高点D，应满足
得
若滑块从高处滑下后恰能通过最高点，对此过程根据动能定理有
解得
②若滑块恰好到达圆心等高处，满足
解得
③若滑块恰好到达C点由动能定理得
解得
滑块从斜轨道BC返回直到速度减为0的过程，有
解得
即刚好到达圆心等高处，故不脱离轨道，综上，满足条件的释放点高度为或