【物理】广东省领航高中联盟2024-2025学年高一下学期第一次联合考试（期中）试卷（解析版）

这是一份【物理】广东省领航高中联盟2024-2025学年高一下学期第一次联合考试（期中）试卷（解析版），共15页。试卷主要包含了考生必须保持答题卡的整洁等内容，欢迎下载使用。
试卷共8页，15小题，满分100分。考试用时75分钟。
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡指定位置上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用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，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3．考生必须保持答题卡的整洁。考试结束后，请将答题卡交回。
一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题列出的四个选项中，只有一项符合题目要求）
1. 如图，无人机携带的包裹，沿竖直方向上升了，重力加速度大小取，则该过程中包裹所受重力做功为（ ）
A B. C. D.
【答案】D
【解析】根据功的定义可得。
故选D。
2. 拉坯是陶瓷手工塑形的关键环节之一，如图为拉坯后获得的粗坯，其对称轴与转台中心转轴重合，粗坯上两质点到中心转轴的距离之比为。当粗坯随转台匀速转动时，两质点的线速度大小之比为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】两质点角速度大小相等，根据，两质点到中心转轴的距离之比为，所以两质点的线速度大小之比为。
故选B。
3. 如图，细绳的一端绕过竖直墙壁上端的定滑轮连接在匀质球体上，另一端被手拉着竖直向下匀速运动，细绳与竖直方向的夹角始终小于，不计一切摩擦，则球体向上（ ）
A. 一直加速B. 一直减速
C 一直匀速D. 先减速后加速
【答案】A
【解析】如图，设球体的速度大小为，将分解，所以
是定值，增大，减小，增大，球体一直加速。
故选A。
4. 星体之间由于潮汐作用，月球绕地球公转的轨道半径正在缓慢增大，而火卫一绕火星公转的轨道半径正在缓慢减小，月球、火卫一的公转轨道近似为圆轨道，下列说法正确的是（ ）
A. 月球受到地球的引力缓慢增大
B. 月球绕地球公转的周期缓慢减小
C. 火卫一绕火星公转的线速度缓慢增大
D. 火卫一绕火星公转的角速度缓慢减小
【答案】C
【解析】A．月球与地球间的引力由公式
决定。由于月球轨道半径增大，引力减小，故A错误。
B．由开普勒第三定律 可知，轨道半径增大时，公转周期增大，故B错误。
C．火卫一的轨道半径减小，根据
线速度公式
减小导致增大，故C正确。
D．角速度 ，当减小时，增大，故D错误。
故选C。
5. 某同学设计了一款游戏装置，将两小球套在光滑的圆圈上，小球的质量大于小球的质量，然后让圆圈绕竖直中心轴匀速转动，稳定后，下列选项中两小球的位置可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】稳定后，两小球在水平面内做匀速圆周运动，小球所受重力与圆圈的支持力的合力提供向心力，如图
解得
两小球转动的角速度相等，所以相同，两小球在同一水平面上。
故选A。
6. 我国最早的跳绳记载可追溯至汉代，如今，跳绳不仅是传统民俗活动，更成为一项风靡全球的竞技运动。某跳绳运动员原地跳绳时，他的速度大小和时间的关系图像如图所示，已知该运动员的质量为，重力加速度大小取，忽略空气阻力，则该运动员跳绳过程中克服重力做功的平均功率为（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】该运动员每跳一次克服重力做的功为
每跳一次用时为，因此克服重力做功的平均功率为，故选D。
7. 研究双星具有极其重要的意义，从恒星生死到时空涟漪，从元素合成到生命摇篮，双星的研究持续拓展着人类对宇宙认知的边界。若某双星系统初始运行时，两星之间的距离为，经过长时间的演化后，两星做匀速圆周运动的周期变为原来的倍，总质量变为原来的倍，则演化后，两星之间的距离为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】根据
可得双星系统周期公式为
初始时周期为，总质量为，距离为。演化后周期变为，总质量变为，距离变为。代入周期公式
将初始周期公式
代入上式，化简得
因此演化后两星距离为。
二、多项选择题（本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题列出的四个选项中，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. 如图为“神舟十九号”载人飞船变轨的示意图，飞船先沿椭圆轨道运行，然后在远地点处点火，进入运行周期为90分钟的圆轨道，下列说法正确的是（ ）
A. 飞船在点点火加速，才能进入圆轨道
B. 飞船在圆轨道上的运行的线速度大于
C. 飞船在椭圆轨道上的运行周期小于90分钟
D. 在相等的时间内，飞船在椭圆轨道上运行时和地球连线扫过的面积与在圆轨道上运行时和地球连线扫过的面积相等
【答案】AC
【解析】A．飞船在点点火加速，才能进入圆轨道，故A正确；
B．是第一宇宙速度，也是卫星绕地球做圆周运动的最大环绕速度，飞船在圆轨道运行时，轨道半径大于地球半径，速度小于，故B错误；
C．根据开普勒第三定律，飞船在椭圆轨道上的运行周期小于90分钟，故C正确；
D．开普勒第二定律，在同一个轨道上，飞船和地球的连线在相等的时间内扫过的面积相等，故D错误。
故选AC。
9. 如图甲、乙，半径均为的竖直圆环、竖直圆管轨道固定在水平面上，两个质量均为的小球P、Q（均可视为质点）分别在两轨道内做完整的圆周运动，小球Q的直径略小于圆管的孔径，不计一切摩擦，重力加速度大小为，下列说法正确的是（ ）
A. 小球P在圆环轨道最低点处于失重状态
B. 小球P运动到圆环轨道最高点时的最小速度为
C. 小球Q运动到圆管轨道最高点时的最小速度为
D. 若小球P、Q运动到各自轨道最高点对轨道的作用力大小均为，则小球P、Q经过最高点时的速度大小有可能相等
【答案】BD
【解析】A．小球P在圆环轨道最低点，受到的支持力大于重力，处于超重状态，故A错误；
B．小球P运动到圆环轨道最高点时
解得，故B正确；
C．小球Q运动到圆管轨道最高点最小速度为0，故C错误；
D．若小球P、Q运动到各自轨道最高点时，对轨道的作用力方向均向上时
可知，小球P、Q经过最高点时的速度大小相等；若小球Q运动到轨道最高点对轨道的作用力方向向下，则
此时两球经过最高点的速度大小不相等，故D正确。
故选BD。
10. 如图，排球击球训练中，甲同学从点水平击出排球1，同时乙同学从点斜向上击出排球2，一段时间后，两排球在点相撞。点在点正下方，点位于同一水平线上，两点的距离等于两点的距离，不计空气阻力，两排球质量相等且均视为质点，下列说法正确的是（ ）
A. 排球2相对于点上升的最大高度为两点距离的
B. 排球2相对于点上升的最大高度为两点距离的
C. 两排球相遇时，排球1的动能为排球2动能的2.5倍
D. 两排球相遇时，排球1的动能为排球2动能的5倍
【答案】BC
【解析】AB．设两点的距离为，对排球1，竖直方向
对排球2，从点运动至最高点的过程中，上升的最大高度为
所以排球2相对于点上升的最大高度为两点距离的，故A错误，B正确；
CD．对排球1到点时，在竖直方向上有
结合，排球1到达点时的速度为
排球2在点的竖直方向分速度为
在水平方向
排球2在点的速度大小为，
所以，两排球相遇时，排球1的动能为排球2动能的2.5倍，故C正确，D错误。
故选BC。
三、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. 某实验小组用如图所示的向心力演示器定量探究匀速圆周运动所需向心力的大小与物体的质量、角速度的大小和运动半径之间的关系，挡板到各自转轴的距离之比为，请回答下列问题：
（1）本实验中用到的实验方法是_____（选填“控制变量法”或“等效替代法”）。
（2）在一次实验中，一同学把两个质量相等的钢球分别放在挡板处，将传动皮带套在半径不同的左、右塔轮上，匀速转动手柄，他探究的是向心力的大小与_____（选填“质量”“角速度”或“半径”）大小的关系，若左、右标尺上显示的等分格的数量之比为，则皮带连接的左、右塔轮半径之比为_____。
【答案】（1）控制变量法 （2）角速度
【解析】
【小问1解析】
本实验中用到的实验方法是控制变量法。
【小问2解析】
将传动皮带套在半径不同的左、右塔轮上，则钢球运动的角速度不同，探究的是向心力的大小与角速度的关系；
左、右标尺上显示的等分格的数量之比为，左、右两钢球受到的向心力之比为，根据可知，由于两球的质量相等，转动半径相同，转动的角速度之比为
由可知，左、右塔轮半径之比为2：1。
12. 某探究小组用图甲、乙所示的装置来研究平抛运动的特点，请回答下列问题：
（1）如图甲，用小锤轻击弹性金属片，发现小球、总能同时落地，说明平抛运动在竖直方向的分运动是_____运动。
（2）如图乙，让完全相同的小球1和2从两个相同弧面轨道顶端由静止释放，弧面轨道末端水平，发现两小球总能在水平面上相撞，说明平抛运动在水平方向的分运动是_____运动。
（3）如图丙，用频闪照相机记录了小球平抛的四个位置、、、，其中正方形小方格边长为，重力加速度大小取，则照相机每隔_____曝光一次，位置_____（选填“是”或“不是”）小球做平抛运动的抛出点，小球做平抛运动的初速度大小为_____（结果保留2位有效数字）。
【答案】（1）自由落体 （2）匀速直线 （3）0.10 是
【解析】（1）小球、总能同时落地，说明平抛运动在竖直方向的分运动是自由落体运动。
（2）小球1和2总能在水平面上相撞，说明平抛运动在水平方向的分运动是匀速直线运动。
（3）设照相机每隔时间曝光一次，竖直方向有，解得，，位置是小球做平抛运动的抛出点，水平方向有，小球做平抛运动的初速度大小为。
13. 如图甲，“离心轨道演示仪”是中学物理教学中常用实验仪器，可以直观的演示物体在竖直平面内做圆周运动，图乙为其简化示意图。“离心轨道演示仪”整个轨道位于竖直面内且固定在水平地面上，由弧形轨道、两个半径分别为和螺旋圆轨道和、水平直轨道平滑连接而成。若一个质量为的小球（看作质点）从弧形轨道某处由静止释放，依次经过螺旋圆轨道的最高点点和点，最后从点滑离轨道。重力加速度大小为，不计轨道厚度，不计一切摩擦力和空气阻力。求：
（1）小球在弧形轨道的释放处距离地面的最小高度；
（2）在第（1）问的条件下，小球运动到螺旋圆轨道的最高点点时，对轨道压力的大小。
【答案】（1） （2）
【解析】
【小问1解析】
小球恰好能经过螺旋圆轨道的最高点点时
小球从弧形轨道某处由静止释放，至运动到点的过程中，根据动能定理
解得
【小问2解析】
小球从点运动至点的过程中，根据动能定理
小球在点时，根据牛顿第二定律
根据牛顿第三定律可知
解得
14. 如图甲，我国的“祝融号”火星车成功着陆火星乌托邦平原南部地区后，开启了火星表面巡视探测，目前累计行驶了1921米。某段时间内，火星车沿平直路线运动全过程的速度随时间变化关系的图像如图乙所示，，火星车由静止做匀加速运动，时速度为，功率达到额定功率，以该功率继续行驶一段时间后，火星车的速度达到最大为，以该速度匀速运动一段时间后，关闭火星车的动力，再经过，火星车停止运动，火星车受到的阻力大小不变，求：
（1）火星车受到的阻力；
（2）火星车的质量；
（3），火星车牵引力做的功。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】
【小问1解析】
火星车的速度达到最大时，火星车受到的牵引力与阻力相等，即
因为
代入题中数据，解得
【小问2解析】
关闭动力后，火星车的加速度
根据牛顿第二定律可知
解得
【小问3解析】
，火星车以恒定的加速度运动，此阶段火星车的牵引力
设此阶段火星车的加速度为，根据牛顿第二定律可得
解得
火星车以恒定的加速度运动的时间
内火星车牵引力做功为
联立解得
15. 如图甲，某科技小组设计了一款可测量角速度的简易系统。水平轻质细杆的中心点固定在竖直的立轴上（为立轴延长线和地面的交点）。立轴上套着一个质量为的小球（看作质点），小球通过一根轻弹簧、两根不可伸长的轻绳分别连接在点和小球、上（均看作质点），小球、套在水平细杆上，位于点的左、右两侧且质量均为。已知弹簧的原长为，水平细杆长度为，连接小球和小球、的轻绳长度均为，初始时系统静止，小球、靠在一起，两轻绳恰好绷紧且无张力。如图乙，让立轴转动起来，角速度从0开始缓慢增大，小球沿立轴缓慢上升，弹簧始终在弹性限度内，不计一切摩擦和空气阻力，重力加速度大小为，求：
（1）当弹簧恢复原长时，立轴的转动角速度；
（2）从弹簧恢复原长时开始，通过计算写出立轴的角速度与弹簧的形变量之间的关系式，并计算出角速度的最大值；
（3）若点距水平地点的高度为，在立轴达到最大角速度时，剪断连接小球、的轻绳，则小球的落地点离点的距离为多少？
【答案】（1） （2） （3）
【解析】
【小问1解析】
当弹簧恢复原长时，设轻绳的拉力为，轻绳与立轴间的夹角为
有
对小球P有
对小球M有
其中
解得
【小问2解析】
整个装置静止时，两轻绳恰好绷紧且无张力
对小球P有
其中
解得
从弹簧恢复原长时开始，随着角速度的继续增大，弹簧将处于压缩状态，设当弹簧的压缩量为时，轻绳与立轴间的夹角为，轻绳的拉力为
有
对小球P有
对小球M有
其中
整理得，立轴角速度与弹簧的形变量之间的关系式为
依题意，当小球、恰好在水平横杆的两端点做匀速圆周运动时
有
得弹簧的压缩量
代入解得
【小问3解析】
剪断连接小球、的轻绳瞬间
由
可得小球的瞬时线速度大小为
小球做平抛运动
竖直方向
水平方向
依题意有
解得