2024-2025学年第二学期天津市滨海新区期末联考高一物理仿真模拟一物理试卷（解析版）

这是一份2024-2025学年第二学期天津市滨海新区期末联考高一物理仿真模拟一物理试卷（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。
1. 红蜡块在玻璃管中匀速上升，同时玻璃管水平向右移动，用虚线表示红蜡块相对地面的运动轨迹，则以下选项中给出的玻璃管运动情况和所绘轨迹符合实际的是（ ）
A. 向右加速B. 向右减速
C. 向右加速D. 向右减速
【答案】B
【解析】A．物体做曲线运动时，A选项中物体向右加速，合力向右，图形凹侧应该指向右侧，A选项中图反了，故A错误；
BD．BD选项中物体向右减速，合力向左，图形凹侧应该指向左侧，故B正确，D错误；
C．C选项中物体向右加速，合力向右，而图中轨迹对应的合力指向了右下方，故C错误。
故选B。
2. 在学校足球队训练时，某队员将足球踢出，足球的空中飞行轨迹如图中虚线ab所示，足球所受空气阻力始终与足球运动方向相反，不考虑足球的旋转，则足球所受合力F的示意图（虚线cd表示竖直方向）可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】足球在空中飞行时，受到竖直向下的重力和与速度方向相反的阻力作用，这两个力的合力介于竖直方向与轨迹切线之间。
故选D。
3. 如图所示，某同学对着竖直墙壁练习打网球，该同学使球拍与水平方向的夹角为，在O点击中网球，球以的速度垂直球拍离开O点，恰好垂直击中墙壁上的P点，忽略空气阻力的影响，取重力加速度大小，，下列说法正确的是（ ）
A. 网球在P点与墙壁碰撞时的速度大小为12m/s
B. 网球由O点运动到P点的时间为1.4s
C. O、P两点间的水平距离为16.6m
D. O、P两点间的高度差为11.8m
【答案】A
【解析】A．网球的逆向运动（由点到点）为平抛运动，对点速度进行分解可得
故A正确；
B．在竖直方向上有
解得
故B错误；
C．两点间的水平距离
故C错误；
D．两点间的高度差
故D错误。
故选A。
4. 据史料记载，走马灯（如图甲所示）的历史起源于隋唐时期，盛行于宋代，常见于除夕、元宵、中秋等节日。简化的模型如图乙所示，竖直放置的走马灯绕竖直转轴转动，A、B两点到转轴的距离不同，用、v、T、a分别表示角速度、线速度、周期、向心加速度的大小。走马灯以某一恒定角速度绕竖直转轴转动时，下列关系正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】A．因为A、B两点同轴转动，则角速度相同，即，故A错误；
B．根据，因为，则，故B错误；
C．由向心加速度公式，可得，故C正确；
D．由周期公式，可得，故D错误。
故选C。
5. 一辆运输矿石的小货车（可视为质点），以某一速度v匀速经过一坑洼路面，若坑洼路面可视作半径为R的圆弧形轨道，重力加速度大小为g，当货车经过坑洼路面最低点时，货舱内部中间质量为m的一块小矿石受到其他矿石的作用力大小为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】设其他矿石对质量为的矿石作用力大小为，则
得
故选D。
6. 2024年4月23号，重庆首个摩天轮图书馆在涪陵区美心红酒小镇正式亮相。当小南坐在摩天轮的图书轿厢内进行阅读时，小南同轿厢一起做匀速圆周运动，此过程中F表示小南受到的合力，G表示小南受到的重力。在小南从摩天轮最高点运动至最低点的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 合力F的功率先减小后增大
B. 合力F的功率一定为零
C. 重力G的功率始终不变
D. 重力G的功率先减小后增大
【答案】B
【解析】AB．因小南同学做匀速圆周运动，力的方向始终指向圆心，与速度方向垂直，根据
PF=Fvcsθ
故合力的功率一定为0，选项A错误，B正确。
CD．从最高点向最低点运动的过程中，小南同学所受重力的方向与速度的夹角先变小后变大，根据
PG=mgvcsθ
故重力的功率先变大后变小，选项CD错误；
故选B。
7. 2024年8月11日第33届夏季奥林匹克运动会在巴黎圆满闭幕，此次奥运会赛事中，比赛项目多样，其中撑杆跳高是一项极具挑战性的运动项目，运动过程可简化为三个阶段：持杆助跑、撑杆起跳、越杆下落。撑杆起跳上升阶段过程可视为从静止开始的竖直方向直线运动（不计空气阻力），运动员从最低点运动到最高点的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 运动员所受合力一直增大B. 杆的弹性势能一直增加
C. 地面对杆做功为零D. 运动员机械能守恒
【答案】C
【解析】A．运动员从最低点运动到最高点的过程中，速度先增大后减小，故运动员所受合力不可能一直增大，故A错误；
B．运动员从最低点运动到最高点的过程中，弹性形变先增大后减小，所以杆的弹性势能先增大后减小，故B错误。
C．地面对杆有作用力，但是没有位移，则地面对杆做功为零，故C正确；
D．杆和运动员组成的系统只有重力和杆的弹力做功，则机械能守恒，故运动员的机械能不守恒，故D错误。
故选C。
8. 一质量的儿童电动汽车在水平地面上由静止开始做直线运动，一段时间内的速度随时间变化的关系图像如图所示，内为直线，3s末功率达到额定功率，10s末电动汽车的速度达到最大值，14s末关闭发动机，经过一段时间电动汽车停止运动。整个过程中电动汽车受到的阻力大小恒为60N，下列说法正确的是（ ）

A. 内，牵引力的大小为900N
B. 电动汽车的额定功率为180W
C. 电动汽车的最大速度为
D. 整个过程中，电动汽车所受阻力做的功为3750J
【答案】C
【解析】ABC．由图可知，内，电动汽车的加速度大小
由牛顿第二定律有
解得
3s末功率达到额定功率，则电动汽车的额定功率
由
解得电动汽车最大速度为
故AB错误，C正确；
D．全程由动能定理有
其中
解得
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，长为的轻质细杆，一端固定有一个质量为的小球，另一端由电动机带动，使杆绕在竖直平面内做匀速圆周运动，小球的速率为。取，下列说法正确的是（ ）
A. 小球通过最高点时，对杆的拉力大小是
B. 小球通过最高点时，对杆的压力大小是
C. 小球通过最低点时，对杆的拉力大小是
D. 小球通过最低点时，对杆拉力大小是
【答案】AD
【解析】AB．设在最高点杆表现为拉力，则有
代入数据得
则杆表现为拉力，大小为，所以小球对杆表现为拉力，大小为，故A正确，B错误；
CD．在最低点杆表现为拉力，有
代入数据得
故C错误，D正确。
故选AD。
10. 木星和土星都拥有众多的卫星，其中“木卫三”作为太阳系唯一一颗拥有磁场的卫星，在其厚厚的冰层下面可能存在生命，而“土卫二”具有生命诞生所需的全部要素，是最适宜人类居住的星球，经探测它们分别绕木星和土星做圆周运动的轨道半径之比为。若木星和土星的质量之比为，则下列关于“木卫三”和“土卫二”的相关说法正确的是（ ）
A. 运行周期之比为B. 向心加速度之比为
C. 环绕速度之比为D. 表面重力加速度之比为
【答案】AB
【解析】A．根据万有引力提供向心力，根据牛顿第二定律可得
解得
周期之比，故A正确；
BC．同理可得
解得，，故B正确，C错误；
D．在星球表面，万有引力等于物体受到的重力，则有
解得
可知，由于不知道两星球的半径之比，故表面重力加速度之比不能求出，故D错误。
11. 2017年4月，我国第一艘货运飞船天舟一号顺利升空，随后与天宫二号交会对接。假设天舟一号从B点发射经过椭圆轨道运动到天宫二号的圆轨道上完成交会，如图所示，已知天宫二号的轨道半径为r，天舟一号沿椭圆轨道运动的周期为T，A、B两点分别为椭圆轨道的远地点和近地点，地球半径为R，引力常量为G。则 （ ）
A. 天宫二号的运行速度小于7.9km/s
B. 天舟一号的发射速度大于11.2km/s
C. 根据题中信息可以求出地球的质量
D. 天舟一号在A点的速度大于天宫二号的运行速度
【答案】AC
【解析】A．7.9km/s是近地卫星的环绕速度，卫星越高，线速度越小，则天宫二号的运行速度小于7.9km/s，选项A正确；
B．11.2km/s是第二宇宙速度，是卫星脱离地球引力逃到其它星球上去的最小速度，则天舟一号的发射速度小于11.2km/s，选项B错误；
C．根据开普勒第三定律=常数，已知天宫二号的轨道半径r，天舟一号的周期T以及半长轴(r+R)，可求得天宫二号的周期T1，再根据
可求解地球的质量，选项C正确；
D．天舟一号在A点加速才能进入天宫二号所在的轨道，则天舟一号在A点的速度小于天宫二号的运行速度，选项D错误；
故选AC。
12. 如图所示，竖直固定的光滑直杆上套有一个质量为m的小球，初始时静止于a点。一原长为L的轻质弹簧左端固定在O点，右端与小球相连。直杆上还有b、c、d三点，b与O在同一水平线上，且，Oa、Oc与Ob夹角均为37°，Od与Ob夹角为53°。现让小球从a点由静止开始下滑，到达d点时速度恰好为0。此过程中弹簧始终处于弹性限度内，重力加速度大小为g，， ，下列说法正确的是（ ）
A. 小球和弹簧组成的系统机械能守恒
B. 小球在b点动能最大
C. 小球在c点的速度大小为
D. 小球从c点到d点的过程中，弹簧的弹性势能增加了
【答案】AC
【解析】A．小球和弹簧组成的系统只有动能、重力势能、弹性势能之间相互转化，所以系统机械能守恒，A正确；
B．小球在b点下方某一点时合力为零，速度最大，动能最大，B错误；
C．小球在a、c两点时，弹簧的长度相同，弹性势能相同，根据机械能守恒定律得
解得
C正确；
D．小球从c点到d点的过程中，根据机械能守恒定律得

D错误。
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
13. 图甲是某种“研究平抛运动”的实验装置，斜槽末端口N与小球离地面的高度均为H，实验时，当P小球从斜槽末端飞出与挡片相碰，立即断开电路使电磁铁释放Q小球，发现两小球同时落地，改变H大小，重复实验，P、Q仍然同时落地。

（1）关于实验条件的说法，正确的有________；
A. 斜槽轨道必须光滑
B. 斜槽轨道末段N端必须水平
C. P小球可以从斜槽上不同的位置无初速度释放
D. P小球每次必须从斜槽上相同的位置无初速度释放
（2）该实验结果可表明________；
A. 两小球落地速度的大小相同
B. P小球在水平方向的分运动是匀速直线运动
C. P小球在竖直方向的分运动是匀速直线运动
D. P小球在竖直方向的分运动与Q小球的运动相同
（3）若用一张印有小方格（小方格的边长为L=10cm）的纸记录P小球的轨迹，小球在同一初速平抛运动途中的几个位置如图乙中的a、b、c、d所示，重力加速度g=10m/s2，则P小球平抛的初速度的大小为________m/s；小球P抛出后运动到b点的时间为________s。（计算结果均保留两位有效数字）
【答案】（1）BC （2）D （3）2.0 0.15
【解析】
【小问1解析】
A．斜槽轨道不必光滑，A错误；
B．斜槽轨道末段N端必须水平，小球离开轨道后才能做平抛运动，B正确；
CD．这个实验只验证小球做平抛运动在竖直方向是自由落体运动，与水平方向无关，所以不需要每次实验小球离开水平槽时初速度相同，小球可以从斜槽上不同的位置无初速度释放，
C正确，D错误。
故选BC。
【小问2解析】
A．两小球落地速度的大小不相同，落地时竖直分速度大小相同，A错误；
B．实验结果不能表明P小球在水平方向的分运动是匀速直线运动，B错误；
CD．P小球在竖直方向的分运动与Q小球的运动相同，是自由落体运动，C错误，D正确。
故选D。
【小问3解析】
根据
解得
初速度为
在b点根据速度公式得

解得
14. 某实验小组利用图甲所示的装置，验证槽码和滑块（包括遮光条）组成的系统机械能守恒。将遮光条安装在滑块上，用天平测出遮光条和滑块的总质量，槽码和挂钩的总质量为。实验时，将滑块系在绕过定滑轮悬挂有槽码的细线上，滑块由静止释放，数字计时器记录下遮光条通过光电门1和2的遮光时间分别为和，用游标卡尺测出遮光条的宽度。已知当地的重力加速度为。
（1）打开气泵，待气流稳定后调节气垫导轨，直至看到导轨上的滑块在短时间内保持静止，该操作的目的是______；
（2）本实验中______（填“需要”或“不需要”）槽码和挂钩的总质量远小于遮光条和滑块的总质量；
（3）滑块通过光电门1时的瞬时速度______（用题中所给的物理量符号表示）；
（4）保持光电门1的位置不变，移动光电门2，并测出光电门1和光电门2之间的距离，让滑块每次从相同的位置释放，多次实验，记录多组数据，作出随s变化的图像如图乙所示。不考虑空气阻力，若该图线的斜率______，就可以验证系统的机械能守恒。
【答案】（1）调节气垫导轨水平 （2）不需要 （3） （4）
【解析】（1）打开气泵，待气流稳定后调节气垫导轨，直至看到导轨上的滑块在短时间内保持静止，该操作的目的是调节气垫导轨水平。
（2）本实验中不需要取槽码和挂钩的总重力等于轻绳中的拉力，所以不需要槽码和挂钩的总质量远小于遮光条和滑块的总质量。
（3）根据光电门测速的原理可知滑块通过光电门1时的瞬时速度为
（4）根据系统的机械能守恒，有
化简得
则有
四、计算题：本大题共3小题，共30分。
15. 已知中国空间站沿圆形轨道运行，经过时间t，其绕地球球心转过的角度为θ，地球半径为R，地球表面重力加速度为g，引力常量为G，不考虑地球自转，求：
（1）空间站的角速度ω；
（2）地球质量M；
（3）空间站所在圆轨道距地面的高度h。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）根据角速度的定义可知空间站的角速度为
（2）地球表面的万有引力等于重力
解得地球的质量为
（3）空间站沿圆形轨道运行，万有引力提供向心力
又因为
解得
16. 小明站在水平地面上，手握不可伸长的轻绳一端，绳的另一端系有质量为m的小球，甩动手腕，使球在竖直平面内做圆周运动。当球某次运动到最低点时，绳突然断掉，球飞行水平距离d后落地，如图所示。已知握绳的手离地面高度为d，手与球之间的绳长为，重力加速度为g，忽略手的运动半径和空气阻力。
（1）求绳断开时球的速度大小v1；
（2）问绳能承受的最大拉力多大？
（3）改变绳长，使球重复上述运动，若球运动到最低点时恰好断掉，则球最大水平飞行距离为多少？
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）设绳断后球做平抛运动的时间为，竖直方向上有
解得
水平方向上有
解得绳断开时球速度大小为
（2）设绳能承受的最大拉力为，球做圆周运动的半径为，根据牛顿第二定律可得
解得
（3）设绳长为，绳断时球的速度为，在最低点有
解得
绳断后球做平抛运动，竖直位移为，水平位移为，时间为；竖直方向有
水平方向有
联立可得
根据基本不等式可知，当
即
球具有最大水平飞行距离，为
17. 如下图，倾角为的固定斜面底端固定一轻弹簧，顶端与一水平面相连：一轻绳将斜面上的物块A通过轻质定滑轮与水平面上的物块B相连。先将B锁定，使细绳处于拉紧状态，滑轮左侧细绳与斜面平行，右侧细绳与水平面平行。解除锁定，A、B开始滑动，B始终未与滑轮相碰。已知物块A、B的质量均为，弹簧的劲度系数为，开始时弹簧处于原长状态且其上端到物块A初始位置O的距离为，运动过程中弹簧始终在弹性限度范围内。重力加速度取，忽略一切摩擦阻力。已知弹簧的形变量为x时，它的弹性势能。求：
（1）滑块A刚接触弹簧时的速度大小；
（2）滑块A下滑过程的最大动能；
（3）弹簧被压缩到最短时的形变量。
【答案】（1）；（2）0.125J；（3）0.1m
【解析】（1）设A刚接触弹簧时的动能为v，则B的动能也为v，从开始下滑到A刚接触弹簧的过程中，由A、B系统机械能守恒可得
解得
（2）设A速度最大时弹簧的压缩量为，此时A所受合力为零，且绳子拉力为零，可得
从开始下滑到A速度最大的过程中，由功能关系可得
解得
滑块A下滑过程的最大动能
（3）A达到最大速度后，A、B间绳子松弛，B做匀速直线运动，A继续压缩弹簧，设弹簧压缩到最短时的压缩量为，该过程克服弹力做功W2
根据动能定理
解得