广东省佛山市南海区2024-2025学年高一下学期期中物理试卷（解析版）

这是一份广东省佛山市南海区2024-2025学年高一下学期期中物理试卷（解析版），共17页。试卷主要包含了保持答题卡清洁、完整，不得折叠等内容，欢迎下载使用。
物理试卷
本试卷共6页，满分100分。考试时间75分钟。
注意事项：
1.答题前，考生务必清楚地将自己的姓名、准考证号填写在规定的位置。
2.选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用黑色墨水签字笔作答，字体工整、笔迹清楚。
3.考生必须在答题卡各题目的规定答题区域内答题，超出答题区域范围书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。
4.保持答题卡清洁、完整，不得折叠。严禁在答题卡上做任何标记，严禁使用涂改液和修正带。
第一部分 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，只有一个选项符合题目要求，选对的得4分，错选、不选得0分。
1. 2024年11月12日歼-20战机在珠海航展中完成“落叶飘”动作，其运动轨迹如图所示。则轨迹上某点的速度和加速度方向标注可能正确的是（ ）
A. A点B. B点C. C点D. D点
【答案】B
【解析】根据曲线运动规律可知，速度方向是轨迹在该点的切线方向，轨迹夹在速度方向与合力方向（加速度方向）之间，且合力方向（加速度方向）指向轨迹的凹侧，综合分析可知B点符合，即B选项符合题意。
2. 如图所示，汽车过拱桥可以看做圆周运动。则汽车通过拱桥最高点时，汽车（ ）
A. 处于平衡状态
B. 车速越快，对桥面压力越大
C. 所需要的向心力方向竖直向下
D. 竖直方向受到重力、支持力和向心力
【答案】C
【解析】A．汽车通过拱桥最高点时，做圆周运动，合力不可能为0，即汽车不是处于平衡状态，故A错误；
B．在最高点，对车有
解得
可知车速越快，桥面给车的支持力越小，即车对桥面压力越小，故B错误；
C．汽车通过拱桥最高点时，做圆周运动，所需要的向心力方向竖直向下，故C正确；
D．车竖直方向受到重力、支持力，没有向心力，向心力是效果力，不是实际存在的力，故D错误。
故选C。
3. 2025年春晚舞台上最吸引人的一个节目是人机共舞的《秧》。机器人的手指顶住八角巾中心点O使其做匀速圆周运动，A、C点连线过中心点O，则以下说法正确的是（ ）
A. A、C点的向心加速度相同
B. A点的角速度大于B点的角速度
C. A点的线速度是B点线速度的2倍
D. B点向心加速度小于C点的向心加速度
【答案】D
【解析】A．A、C点的向心加速度方向不相同，向心加速度不可能相同，故A错误；
B．同轴转动的物体角速度相同，A点的角速度等于B点的角速度，故B错误；
C．依据
如果A点的线速度是B点线 速度的2倍，它们角速度相等，则A点圆周运 动半径必须是B圆周运动半径2倍，与图不符，故C错误；
D．根据向心角速度
由于B、C角速度相等，C点圆周运 动半径大于B圆周运动半径，故B点向心加速度小于C点的向心加速度，故D正确。
故选D。
4. 如图所示，静止于水平面的两个相同容器分别装满空气和油，两个相同铁球分别由静止开始下落相同高度h恰好至容器底。关于这两种情况的比较，下列说法错误的是（ ）
A. 铁球重力势能的变化量相等
B. 重力对铁球做的功不相等
C. 铁球动能的变化量不相等
D. 铁球机械能变化量不相等
【答案】B
【解析】AB．设小球的质量为m，重力做的功都等于
故重力对铁球做的功相等，根据功能关系，重力做正功，重力势能减小，重力做的功等于重力势能的减小量，所以两个小球重力势能的变化相等，故 A正确，不符合题意，B错误，符合题意；
C．根据动能定理，合外力做的功等于动能的变化量，由于两小球的重力相等，但受到的阻力不等，所以两小球所受合力不等，而位移h相等，故合力做功不相等，所以两个小球的动能变化不相等，故C正确，不符合题意；
D．根据功能关系可知，铁球机械能变化量等于除重力外的其他力做功，即等于阻力做功，而两小球受到的阻力不相等，阻力做功不相等，所以铁球机械能变化量不相等，故 D正确，不符合题意。
故选B。
5. 滑雪倾斜直线赛道倾角为，滑雪运动员从A点由静止开始匀加速运动到B点。设水平面为零势能面，关于该过程中运动员运动的位移s、运动时间t、动能和重力势能，的关系图像正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】A．设滑雪运动员加速度大小为a，根据动能定理有
可知图像为过原点的一条倾斜直线，故A正确；
B．设滑雪运动员刚开始距离地面高度为h，则下滑过程中其重力势能
可知图像为过原点的一条倾斜直线，故B错误；
C．滑雪运动员动能
可知图像是一条开口向上的二次函数图像，故C错误；
D．下滑过程中运动员重力势能
可知图像是一条开口向下的二次函数图像，故D错误。
故选A。
6. 2024年11月18日，某车企成功完成全球首次新能源的环跑摩天轮极限挑战测试。总质量为m的汽车（含驾驶员）以速度通过半径R的圆环轨道最低点后保持恒定功率P运动，经过时间t后以速度顺利通过最高点，已知重力加速度为g，则由最低点运动到最高点的过程中，则汽车（含驾驶员）（ ）
A. 只要大于零即可安全通过最高点
B. 动能的变化量为
C. 机械能的增加量为
D. 克服摩擦阻力做功为
【答案】D
【解析】A．在竖直平面内的圆周运动，汽车（含驾驶员）恰好通过圆环轨道最高点时，重力提供向心力，由牛顿第二定律得
解得
所以只有时才可安全通过最高点，故A错误；
B．合外力做功包括牵引力做功Pt、重力做功 -2mgR以及摩擦力做功Wf，根据动能定理可知，动能变化量为
故B错误；
C．机械能的增加量等于除重力之外的其他力 做的功，所以机械能增加量为，故 C错误；
D．汽车从最低点运动到最高点的过程中，克 服摩擦阻力做功，由动能定理得
解得
故D正确。
故选D
7. 科技公司为研究新型无人机在载重情况下的运动性能。以空中某位置为坐标原点O并开始计时，选定水平向右为x轴正方向，竖直向上为y轴正方向建立直角坐标系。无人机在平面内运动，每间隔记录一次无人机的位置坐标，获得了无人机的轨迹如图所示。则无人机（ ）
A. 处于失重状态
B. 做匀变速曲线运动
C. 加速度大小为
D. 在时速度大小为
【答案】B
【解析】A．由图像可知，无人机竖直方向上连续相等 的1s内位移的差值都为0.5m，故无人机竖直方向上做匀变速直线运动。因为相同时间内 竖直方向上的位移逐渐增加，所以无人机竖 直方向上的加速度向上，无人机处于超重状 态，故A错误；
B．由图像可知，无人机水平方向连续相等的 1s内位移相等，故无人机水平方向做匀速直 线运动，所以无人机的合运动为匀变速曲线 运动，故B正确；
C．根据
其中T=1s，代入解得
故C错误；
D．根据
取y=0.75m、t=1s代入，解得
在时无人机竖直方向速度
无人机水平方向速度
则在时的速度大小
故D错误。
故选B。
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，有两个或两个以上选项符合题目要求，全选对的得6分，漏选的得3分，错选、不选得0分。
8. 配备消防模块的机器狗可通过高压喷水装置进行灭火作业。如图所示，某次测试中，机器狗位于水平地面上O点，以与水平方向成角（）的初速度v斜向上喷水，水流恰好可以喷射到水平地面P位置的火源。忽略机械狗的大小、空气阻力和水柱粗细。若机器人向火源移动一小段距离，则在以下操作中有可能让水流恰好喷射到火源的是（ ）
A. 只减小夹角B. 只增大夹角
C. 只减小初速度vD. 只增大初速度v
【答案】AC
【解析】AB．根据斜抛规律可知水在空中运动时间
则火源与机械狗的水平距离
若机器人向火源移动一小段距离，则x减小，只减小夹角减小，则x减小，可实现让水流恰好喷射到火源，故A正确，B错误；
CD．只减小初速度v，则x减小，可实现让水流恰好喷射到火源，故C正确，D错误。
故选AC。
9. 在工业生产中，常用圆锥形滚筒搭建水平传送带以完成转弯，其结构如图所示。圆锥滚筒两端横截面半径分别为和，转弯轨道的内外半径分别为和。已知货物与滚筒间不打滑，每个圆锥筒以相同的角速度转动，则下列说法正确的是（ ）
A. 可视为质点的货物分别通过传送带内外两侧时的线速度大小相等
B. 可视为质点的货物分别通过传送带内外两侧时的角速度大小相等
C. 单个圆锥滚筒滚动时内外两端角速度之比
D. 单个圆锥滚筒滚动时内外两端横截面的半径之比
【答案】BD
【解析】AB．由题图可知，货物与滚筒间不打滑， 所以货物的角速度与初速度的角速度相等， 由于同轴转动，则货物分别通过传送带内外两侧时的角速度大小相等，由于外侧比内侧半径大，角速度相同，故外侧比内侧线速度 大，故A错误，B正确；
C．单个圆锥滚筒滚动时内外两端角速度相等，即
故C错误；
D．单个圆锥滚筒滚动时内外两端角速度相等为，线速度之比
内外两端横截面的半径之比
故D正确。
故选BD。
10. 星下点轨迹是卫星运动轨迹垂直向下在地球表面的投影。某颗卫星绕地球做匀速圆周运动，卫星轨道和绕行方向如图甲所示。图乙是卫星第Ⅰ圈、第Ⅱ圈和第Ⅲ圈的星下点轨迹展开图，横轴数值表示经度。其中P点是第Ⅰ、Ⅱ圈星下点轨迹展开图的一个交点。已知地球自转周期为，卫星轨道半径约是地球半径的倍。下列说法正确的是（ ）
A. 该卫星的向心加速度约等于重力加速度g
B. 若地球没有自转，则该卫星的星下点轨迹为一个点
C. 该卫星第Ⅰ、Ⅱ圈星下点经过P点的时间间隔等于该卫星的运行周期
D. 根据赤道与星下点轨迹展开图的交点，可知该卫星的运行周期约
【答案】AD
【解析】A．根据
卫星轨道半径约是地球半径的1.084倍，可知该卫星的向心加速度约等于重力加速度g，故A正确；
B．若地球没有自转，则该卫星的星下点轨迹为一条直线或一条曲线，故B错误；
C．假如地球没有自转，则该卫星第I、I圈星 下点经过P点的时间间隔等于该卫星的运行周期，因地球有自转，可知该卫星第I、II圈星下点经过P点的时间间隔并不等于该卫星的运行周期，故C错误；
D．根据赤道与星下点轨迹展开图的交点，卫 星第圈到第Ⅲ圈沿相同方向通过赤道时，地球转过，用时间
可知该卫星的运行周期约1.5h，故D正确。
故选AD。
第二部分 非选择题（共54分）
三、实验与解答题：本大题共5小题，共54分。按题目要求作答，解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
11. 某兴趣小组用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律，摆锤末端固定光电门，摆锤从静止释放，依次通过A、B、C、D、E、F六个挡光片，挡光时间依次为。六个挡光片所在位置的高度如图所示。已知挡光片的宽度，忽略金属摆臂与悬挂点间的摩擦阻力，重力加速度为g，实验数据如下表，请回答下列问题：
（1）本实验_______（选填“需要”或者“不需要”）测量摆锤（含光电门）的质量。
（2）根据实验数据记录表格，摆锤通过D挡光片时的速度_______（结果保留三位有效数字），此时相对A下降的高度为_______。
（3）以摆锤相对A下降高度h为纵坐标，通过各个挡光片时的_______（选填“v”或“”）为横坐标作图。若在误差允许的范围内，图像为一条斜率为的倾斜直线，则验证机械能守恒定律恒成立。
【答案】（1）不需要 （2） 8 （3）
【解析】
【小问1解析】
本实验要验证机械能守恒定律，从开始运动重力势能的减小量等于动能的增加量，即
只需验证即可，故不需要测量摆锤（含光电门）的质量。
【小问2解析】
摆锤通过D挡光片时的速度
此时相对A下降的高度为
【小问3解析】
本实验要验证机械能守恒定律，即
只需验证即可。
得
以摆锤相对A下降的高度h为纵坐标，通过各个挡光片时的为横坐标作图。若在误差允许的范围内，图像为一条斜率为的倾斜直线，则验证机械能守恒定律恒成立。
12. 某兴趣小组利用自制“向心力定量探究仪”研究向心力F与物体质量m、转动半径R、角速度ω的关系，装置如图：可调速电机驱动水平旋转杆匀速转动，旋转杆的一端固定光滑有机玻璃圆管，另一端固定拉力传感器。质量为m、半径为的小球通过不可伸长细绳与传感器连接，手机可实时读取细绳拉力F。旋转杆上反光纸配合铁架台上竖直固定的红外转速计测得转速n。实验中保持旋转杆中心到小球距离和到传感器距离不变。
（1）小球做匀速圆周运动的转动半径_______（用题中物理量符号表示）；
（2）在探究向心力大小与角速度的关系时，保持小球质量m和转动半径R不变，根据实验数据分别做和图像如下：
实验结论：由和图像可知，向心力F与_______（选填“”或“”）成正比。
（3）在探究向心力大小与小球转动半径的关系时，以向心力F为纵坐标，以为横坐标作出图像如右图所示，则图像的斜率_______，横截距_______。（结果均选用m、n、和表示）。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】
【小问1解析】
小球做匀速圆周运动的转动半径
【小问2解析】
根据和图像可知，可知向心力F与成正比
【小问3解析】
小球转动的角速度为
根据向心力公式有
变形可得
可知图像的斜率
结合图像可知
联立解得
13. 某次卫星发射任务中，卫星的变轨过程如图所示。先将卫星发射到半径为的近地圆轨道（停泊轨道），在轨道I的P点通过点火加速使卫星进入椭圆转移轨道II，卫星运行到轨道Ⅱ的远地点Q时再次点火加速，最终进入半径为的同步轨道III。 已知绕同一中心天体的所有卫星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值相等，卫星在轨道I、III的运行速率分别为和，两位同学对此展开讨论：
甲同学认为：“卫星在变轨过程中经历了两次点火加速，动能增加，因此。”
乙同学认为：“根据万有引力提供向心力可得，轨道半径越大，运行速率v越小，所以。”
（1）请判断哪位同学的说法正确（不需要说明理由）；
（2）请分析另一位同学说法错误的原因；
（3）已知卫星在同步轨道III的运行周期为，请计算卫星在轨道II由P第一次运行到Q所需的时间t。（为已知）
【答案】（1）乙同学说的对 （2）见详解 （3）
【解析】
【小问1解析】
乙同学说的对
【小问2解析】
卫星在变轨过程中经历了两次点火加速，只是点火时动能增加；而卫星从低轨道进入高轨道，万有引做负功，势能增加，速度减小，故甲同学的说法不正确。
【小问3解析】
由图可知，卫星在轨道II运行的半长轴为
设卫星在轨道II运行的周期为，根据题意可得
联立解得
则有
14. 投石机是古代战争武器之一。如图所示，轻质木杆可绕光滑转轴O在竖直面内转动，配重臂长为，投射臂长为。投射石头前，固定投石机，木杆与水平面的夹角为。先将石块装在B点，再将质量为M的配重挂在A点。松开绞索，木杆在配重的作用下旋转到竖直位置时，木杆会被卡住而停止转动。不计配重的体积大小、机械间的摩擦和空气阻力，已知城墙高度，顶部宽，与转轴O的水平距离为，重力加速度g取，。
（1）第一次投射大石块，大石块在木杆旋转至竖直方向时沿水平抛出，恰好砸在城墙脚P点，求大石块水平抛出时的速度大小；
（2）第二次投射质量为m的小石块，小石块依然在木杆旋转至竖直方向时沿水平抛出，恰好能落入城墙内，求小石块水平抛出时的速度大小；
（3）求第二次投射时，小石块质量m与配重质量M的比值。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】
【小问1解析】
大石块恰好砸在城墙脚P点，经过的时间为，则有
解得
则有
【小问2解析】
小石块恰好能落入城墙内，设小石块达到城墙左上端经过的时间为，则有
解得
则有
【小问3解析】
第二次投射时，配重达到最低点的速度大小为v，因为角速度相同，则有
解得v=5m/s
根据机械能守恒定律可得
解得
15. 如图甲是某厂家在弯道倾角的汽车试验场测试汽车性能时汽车从水平直道进入倾斜弯道的照片，简化图如乙所示。汽车匀速过此弯道，其重心位于汽车中轴线上，重心的轨迹可视为半径为的圆弧。已知汽车（含驾驶员）总质量为，刹车减速时的平均阻力，汽车受到的最大静摩擦力大小可认为等于滑动摩擦力大小，重力加速度g取，忽略空气阻力，特殊材料的动摩擦因数可能大于1。
（1）某时刻处于水平直道上的汽车以的速度开始减速，进入倾斜弯道后恰好没有向弯道内外两侧运动的趋势，求汽车在开始减速至弯道起始线过程中，刹车产生的内能Q和刹车距离s；
（2）当汽车车轮与地面动摩擦因数满足什么条件时，汽车在弯道中无论多快都不会向外侧侧滑。
【答案】（1）， （2）
【解析】
【小问1解析】
在倾斜弯道恰好没有向弯道内外两侧运动的趋势，汽车受重力mg和支持力N，两个力的合力提供向心力，可得
解得
由能量守恒可知刹车产生的内能
其中
联立解得
由动能定理可得
代入题中数据，解得
【小问2解析】
当汽车以最大速度行驶，不向外侧侧滑时，重力、支持力和最大静摩擦力的合力提供向心力，可得
又因为
联立解得
当趋于无穷大时有
可知当时，汽车在弯道中无论多快都不会向外侧侧滑。
挡光片所在位置
A
B
C
D
E
F
挡光时间
速度
速度二次方
摆锤相对A位置下降的高度
0
2
4
12
14