天津市滨海新区2024-2025学年高一下学期期末联考模拟（二）物理试卷（解析版）

这是一份天津市滨海新区2024-2025学年高一下学期期末联考模拟（二）物理试卷（解析版），共18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。
一、单选题：本大题共8小题，共32分。
1. 关于曲线运动，以下说法正确的是（ ）
A. 曲线运动一定是变速运动
B. 曲线运动一定是变加速运动
C. 做曲线运动的物体所受的合外力一定是变化的
D. 在恒力作用下物体不可能做曲线运动
【答案】A
【解析】A．曲线运动的速度方向是不断改变的，所以曲线运动一定是变速运动，故A正确；
BCD．在恒力作用下物体的加速度不变，如果合力方向与速度方向不在一条直线上，物体做匀变速曲线运动，如果合力方向与速度方向在一条直线上，物体做匀变速直线运动；如果合力是变力，物体可能做变加速曲线运动，故BCD错误。
故选A。
2. 如图所示，一辆货车利用跨过光滑定滑轮的轻质不可伸长的缆绳提升一箱货物，已知货箱的质量为m0，货物的质量为m，货车向左做匀速直线运动，在将货物提升到图示的位置时，货箱速度为v，连接货车的缆绳与水平方向夹角为θ，不计一切摩擦，重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A. 货车速度
B. 货物做匀速直线运动
C. 货车对地面的压力大于货车的重力
D. 缆绳中的拉力
【答案】A
【解析】A．将货车的速度沿着绳和垂直于绳正交分解，货车速度为
A正确；
B．根据得
随着θ减小，货物的速度v增大，货物向上做加速直线运动，B错误；
C．因为绳的拉力斜向上，所以货车对地面的压力小于货车的重力，C错误；
D．因为货物向上做加速直线运动，加速度向上，合力向上，所以缆绳中的拉力
D错误。
故选A。
3. 如图所示，小明投篮时，抛出篮球的初速度大小为v0，仰角为θ。篮球刚好垂直撞击在篮板上，撞击速度为（ ）
A. v0sinθB. v0csθC. v0tanθD.
【答案】B
【解析】由于篮球刚好垂直撞击在篮板上，其逆运动为平抛运动，根据平行四边形定则知撞击速度为
v0csθ
故选B。
4. 如图是位于祁阳欢乐世界的摩天轮示意图，一质量为50kg的游客（可视为质点）乘坐该摩天轮做匀速圆周运动旋转一周所用的时间是628s，游客到摩天轮中心的距离是50m。（取），下列正确的是（ ）
A. 乘客在运动过程中受到的合力为零
B. 乘客在运动过程中的加速度不变
C. 乘客运动的角速度为
D. 乘客运动的线速度大小为
【答案】C
【解析】AB．乘客做匀速圆周运动，合外力提供向心力，则乘客在运动过程中受到的合力不为零，加速度方向时刻改变，指向圆心，故AB错误；
C．乘客运动的角速度为
故C正确；
D．乘客运动的线速度大小为
故D错误。
故选C。
5. 如图所示，物块随转筒一起以角速度做匀速圆周运动，下列说法正确的是（ ）
A. 物块受到重力、弹力、摩擦力和向心力的作用
B. 若角速度增大而且物块仍然随转筒一起做匀速圆周运动，那么物块所受摩擦力增大
C. 若角速度增大而且物块仍然随转筒一起做匀速圆周运动，物块所受摩擦力减小
D. 若角速度增大而且物块仍然随转筒一起做匀速圆周运动，物块所受摩擦力不变
【答案】D
【解析】物块受到重力、弹力和摩擦力作用，其中弹力提供所需的向心力，竖直方向根据受力平衡可得
水平方向根据牛顿第二定律可得
可知若角速度增大而且物块仍然随转筒一起做匀速圆周运动，物块所受摩擦力不变。
故选D。
6. 2024 年 10 月 30 日，神舟十九号载人飞船点火升空，3 名航天员成功进入中国空间站。已知地球半径为 R，空间站绕地球做圆周运动的轨道半径为 kR，周期为 T，引力常量为 G。下列说法正确的是（ ）
A. 地球的质量为
B. 地球的平均密度为
C. 空间站的线速度大小为
D. 空间站所在高度处的重力加速度大小为
【答案】B
【解析】A．对空间站，由牛顿第二定律有
解得地球质量
故A错误；
B．地球的平均密度为
联立解得
故B正确；
C．空间站的线速度大小
故C错误；
D．空间站所在高度处有
联立解得空间站所在高度处的重力加速度大小
故D错误。
故选B
7. 如图所示，二十世纪六七十年代我国有些地方利用驴拉磨加工粮食，假设驴对磨杆的拉力大小为，拉力的方向始终与速度方向相同，驴对磨杆的拉力作用点的转动半径为，匀速转动一圈的时间为，驴的重力为，下列判断正确的是（ ）
A. 驴转动一圈的过程中驴的重力的冲量
B. 驴转动一圈的过程中位移为零，故拉力做的功
C. 驴转动一圈的过程中拉力做的功
D. 驴转动一圈过程中拉力的平均功率
【答案】C
【解析】A．驴的重力的方向始终竖直向下，驴转动一圈的过程中驴的重力的冲量，故A错误
BC．驴转动一圈的过程中位移为零，但是拉力作用点的方向时刻沿着圆弧切线的方向，即与速度方向相同，可知，驴转动一圈过程中拉力作用点运动的路程等于周长，即
故驴转动一圈的过程中拉力做的功，故B错误，C正确
D．驴转动一圈的过程中拉力的平均功率，故D错误。
故选C。
8. 如图（甲）所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复。通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一过程弹簧弹力随时间变化的图像如图（乙）（ ）
A. 时刻小球动能最大
B. 时刻小球动能最大
C. 这段时间内，小球的动能先增大后减小
D. 这段时间内，小球增加的重力势能等于弹簧减少的弹性势能
【答案】C
【解析】A．时刻小球小球刚与弹簧接触，与弹簧接触后，弹力先小于重力，小球做加速度运动，当弹力增大到与重力平衡，即加速度减为零时，速度达到最大，动能达到最大，故A错误；
B．时刻，弹力最大，故弹簧的压缩量最大，小球运动到最低点，速度等于零，故B错误；
C．这段时间内，小球处于上升过程，先做加速度不断减小的加速运动，后做加速度不断增大的减速运动，动能先增大后减小，故C正确；
D．段时间内，小球和弹簧系统机械能守恒，故小球增加的动能和重力势能之和等于弹簧减少的弹性势能，故D错误。
故选C。
二、多选题：本大题共4小题，共16分。
9. 如图所示，一个人把质量为m的石块，从距地面高为h处，以初速度斜向上抛出。以水平地面处为势能零点，不计空气阻力，重力加速度为g，则（ ）

A. 人对石块做的功是
B. 石块刚落地的时刻动能为mgh
C. 石块离开手的时刻机械能为
D. 人对石块做的功是
【答案】CD
【解析】AD．对人抛石块的过程，由动能定理可得人对石块做的功为
故A错误，D正确；
C．以水平地面处为势能零点，故石块离开手的时刻重力势能为，动能为，则机械能为
故C正确；
B．根据机械能守恒定律可得石块刚落地的时刻动能为
故B错误。
故选CD。
10. 如图所示，质量为M的小车放在光滑的水平面上，质量为m的物体（可视为质点）放在小车的最左端，受到水平恒力F的作用后，物体由静止开始运动，设小车与物体间的摩擦力为，车长为L，物体从小车最左端运动到最右端的过程中，小车发生的对地位移为x，则下列说法正确的是（ ）
A. 物体运动到小车最右端时，物体具有的动能为
B. 物体运动到小车最右端时，小车具有的动能为
C. 此过程中物体克服摩擦力做的功为
D. 此过程中物体克服摩擦力做的功为
【答案】BC
【解析】A．物体从静止开始运动到达小车最右端过程中，由动能定理有
可知物体到达小车最右端时具有的动能为
故A错误；
B．物体到达小车最右端过程，对小车根据动能定理可得
解得小车具有的动能为
故B正确；
CD．此过程中物体克服摩擦力做的功为
故C正确，D错误。
故选BC。
11. 在进行宇宙探索过程中，经常要对航天器进行变轨。如图所示，某次发射卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道Ⅰ，卫星到达轨道Ⅰ的A点时实施变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达轨道Ⅱ的远地点B时，再次实施变轨进入圆形轨道Ⅲ后绕地球做圆周运动。下列判断正确的是（ ）
A. 卫星的发射速度小于第一宇宙速度
B. 卫星在轨道Ⅰ上运动的速度大于第一宇宙速度
C. 卫星在轨道Ⅱ上经过A点时的速度大于第一宇宙速度
D. 卫星在轨道Ⅲ上经过B点时的加速度等于在轨道Ⅱ上经过B点时的加速度
【答案】CD
【解析】A．卫星没有脱离地球，故发射速度满足，故A错误；
B．轨道Ⅰ是近地圆轨道，其轨道半径为地球半径，故其运动速度等于第一宇宙速度，故B错误；
C．卫星在轨道I的运行速度等于第一宇宙速度，卫星从轨道I变到轨道II，要在A点点火加速，故卫星在轨道Ⅱ上经过A点时的速度大于第一宇宙速度，故C正确；
D．根据牛顿第二定律有
解得
离地球球心距离相等，故卫星在轨道Ⅲ上经过B点时的加速度等于在轨道Ⅱ上经过B点时的加速度，故D正确。
故选CD。
12. 如图所示，光滑竖直杆底端固定在地面上，杆上套有一质量为m的小球A（可视为质点），一根竖直轻弹簧一端固定在地面上（弹簧劲度系数为k），另一端连接质量也为m的物块B，一轻绳跨过定滑轮O，一端与物块B相连，另一端与小球A连接，定滑轮到竖直杆的距离为L。初始时，小球A在外力作用下静止于P点，已知此时整根轻绳伸直无张力且OP间细绳水平、OB间细绳竖直，现将小球A由P点静止释放，A沿杆下滑到最低点Q时OQ与杆之间的夹角为30°，不计滑轮大小及摩擦，重力加速度大小为g，下列说法中正确的是（ ）
A. 初始状态时弹簧的压缩量为
B. 小球A由P下滑至Q的过程中，加速度逐渐增大
C. 小球A由P下滑至Q的过程中，弹簧弹性势能增加了
D. 若将小球A换成质量为的小球C，并将小球C拉至Q点由静止释放，则小球C运动到P点时的动能为
【答案】ACD
【解析】A．初始状态时，物块B处于静止状态，根据平衡条件，有
解得弹簧的压缩量为
故A正确；
B．小球A开始下落时只受重力加速度为g，随着小球下落细线对小球有竖直向上分力，小球所受的合力减小，小球的加速度开始减小，所以加速度不是逐渐增大，故B错误；
C．小球A从P到Q时，下落的高度
小球A下落到Q点过程中，物块B上升的高度为
整个过程中A和B重力势能的减少量为
系统机械能守恒，则该过程中，弹簧弹性势能增加了，故C正确；
D． 若将小球A换成质量为的小球C，小球C运动到P点时沿绳方向的分速度为0，根据功能关系，可得
解得
故D正确。
故选ACD。
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
13. 某实验小组用如图甲所示的装置来探究小球做匀速圆周运动时所需向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系。
（1）在研究向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系时主要用到了物理学中______的方法。
A. 理想实验法B. 等效替代法C. 控制变量法D. 演绎法
（2）在探究向心力F与角速度的关系时，若图中标尺上红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力之比为，则与皮带连接的两个变速塔轮的半径之比为______（填选项前的字母）。
A. B. C. D.
（3）为验证做匀速圆周运动物体的向心力的定量表达式，实验组内某同学设计了如图乙所示的实验装置，电动机带动转轴匀速转动，改变电动机的电压可以改变转轴的转速；其中AB是固定在竖直转轴上的水平凹槽，A端固定的压力传感器可测出小球对其压力的大小，B端固定一宽度为d的挡光片，光电门可测量挡光片每一次的挡光时间。
实验步骤：
①测出挡光片与转轴的距离为L；
②将小钢球紧靠传感器放置在凹槽上，测出此时小钢球球心与转轴距离为r；
③启动电动机，使凹槽AB绕转轴匀速转动；
④记录下此时压力传感器示数F和挡光时间。
（a）小钢球转动的角速度______（用L、d、表示）；
（b）该同学为了探究向心力大小F与角速度的关系，多次改变转速后，记录了一系列力与对应角速度的数据，作出图像如图丙所示，若忽略小钢球所受摩擦且小钢球球心与转轴的距离为，则小钢球的质量______kg。（结果保留2位有效数字）
【答案】（1）C （2）B （3）
【解析】
【小问1解析】
在研究向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系时主要用到了物理学中控制变量法的方法，故选C。
【小问2解析】
在探究向心力F与角速度的关系时，两个小球所受向心力之比为，根据
可知角速度之比为1:3；与皮带连接的两个变速塔轮边缘的线速度相等，根据
v=ωR
可知两个变速塔轮边缘的半径之比为3:1，故选B。
【小问3解析】
（a）小钢球转动的角速度
（b）根据
由图像可知
解得
m=0.30kg
14. 如图所示，在验证机械能守恒定律的实验中，甲、乙两位同学分别采用了不同的实验装置：甲同学主要利用光电计时器。如图（a）所示，将一直径、质量为的金属球由处静止释放，下落过程中能通过处正下方、固定于处的光电门，测得、间的距离为，光电计时器记录下金属球通过光电门的时间为，当地的重力加速度为，通过计算小球减少的重力势能和增加的动能来验证机械能守恒定律。
乙同学利用打点计时器，如图（b）所示，绕过定滑轮的细线上悬挂质量相等的重物和，在下面再挂重物。已知打点计时器所用交流电源的频率为，验证重物、、组成的系统机械能守恒。
（1）乙同学某次实验结束后，打出的纸带的一部分如图（c）所示，、、为三个相邻计时点。则打下点时重物的速度大小为__________（结果保留两位有效数字）。
（2）甲同学某次实验测得小球质量为，、间的距离，小球通过光电门的时间为，在此过程中小球重力势能减少量__________，小球动能增加量__________（取，结果均保留两位有效数字）。
（3）乙同学实验中，已知重物和的质量均为，钩码的质量为，某次实验测得重物由静止上升高度为时，对应的速度大小为，取重力加速度为，则验证系统机械能守恒定律的表达式是__________（用、、、、表示）。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】
【小问1解析】
所用交流电源的频率为，所以打点周期
在匀加速直线运动中，由中间时刻的速度等于这段时间内平均速度得，打下 点时重物的速度大小为
【小问2解析】
小球重力势能减少量为
小球通过光电门的速度大小为
则小球动能增加量为
【小问3解析】
验证系统机械能守恒定律的表达式是
整理得
四、计算题：本大题共3小题，共30分。
15. 据报道，嫦娥七号探测器将于2026年前后发射，其主要目标是前往月球南极寻找水冰。如图所示，假设着陆前，嫦娥七号探测器绕月球做匀速圆周运动，B是月球表面上的一点，O是月球的中心，A是嫦娥七号探测器轨道上的一点，30°。月球的半径为R，忽略月球自转，月球表面上的重力加速度为g，引力常量为G，求：
（1）月球的质量和密度；
（2）嫦娥七号探测器的环绕速度。
【答案】（1）， （2）
【解析】
【小问1解析】
对于月球表面处的物体，由万有引力与重力的关系可得
解得
又
解得
【小问2解析】
嫦娥七号探测器的轨道半径为
由万有引力提供向心力，得
联立各式得
16. 如图，置于圆形水平转台边缘小物块随转台缓慢加速转动，当转速达到某一数值时，物块恰好滑离转台开始做平抛运动。现测得转台半径，离水平地面的高度，物块平抛落地过程水平位移的大小。设物块所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度求：
（1）物块做平抛运动的初速度大小；
（2）物块离开转台边缘时转台的角速度；
（3）物块与转台间的动摩擦因数。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】
【小问1解析】
物块做平抛运动，在竖直方向上有
在水平方向上有
联立解得
【小问2解析】
根据
可得物块离开转台边缘时转台的角速度
【小问3解析】
物块离开转台时，最大静摩擦力提供向心力，则有
解得物块与转台间的动摩擦因数为
17. 如图所示，竖直面内、半径为R=1m的光滑圆弧轨道底端切线水平，与水平传送带 左端B靠近，传送带右端C与一平台靠近，圆弧轨道底端、传送带上表面及平台位于同一水平面，圆弧所对的圆心角为53°，传送带长为1 m，以v=4 m/s的恒定速度沿顺时针匀速转动，一轻弹簧放在平台上，弹簧右端固定在竖直墙上，弹簧处于原长，左端与平台上D点对 齐，CD长也为1 m，平台D点右侧光滑，重力加速度为g=10m/s2，让质量为1 kg的物块从圆弧轨道的最高点A由静止释放，物块第二次滑上传送带后，恰好能滑到传送带的左端 B点，不计物块的大小，物块与传送带间的动摩擦因数为0.5.
（1）求物块运动到圆弧轨道最底端时对轨道的压力大小；
（2）物块第一次到达C点的速度
（3）物块第一次压缩弹簧，弹簧获得的最大弹性势能是多少？
【答案】（1）18N；（2）4 m/s，方向向右；（3）6.5J
【解析】（1）物块从A点由静止释放，运动到圆弧轨道最底点的过程中，根据机械能守恒有
求得
在圆弧轨道最底端时
求得
根据牛顿第三定律可知，在圆弧轨道最底端时物块对轨道的压力大小为18N。
（2）由于，因此物块滑上传送带后先做加速运动，设物块在传送带上先加速后匀速，则加速的加速度
解得

加速的距离
因此物块以v=4 m/s的速度到达C点，方向向右。
（3）设物块与平台间的动摩擦因数为μ2，从C点到第一次向左运动到B点，根据动能定理有
求得
物块从C点到第一次压缩弹簧到最大形变量过程中，根据功能关系有：
求得最大弹性势能