广东省佛山市S6高质量发展联盟2024-2025学年高一下学期期中联考物理试卷（解析版）

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物理学科
本试卷共7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、考号填写在规定的位置，核准条形码上的考号、姓名与本人相符并完全正确及考试科目也相符后，将条形码粘贴在规定的位置。
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或钢笔作答，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. 下面四幅图用曲线运动知识描述正确的是（ ）
A. 图甲，制作棉花糖时，糖水因为受到离心力而被甩出去
B. 图乙，火车轨道的外轨略高于内轨，火车拐弯时速度越小，对轨道磨损就一定越小
C. 图丙，该自行车在赛道上做匀速圆周运动，所受的合外力不变
D. 图丁，在一座凹形桥的最低点，同一辆车子速度越大，对桥面压力就越大
【答案】D
【解析】A．制作棉花糖时，被甩出去的糖水做离心运动，但不是受离心力作用，故A错误；
B．设轨道与水平面的夹角为，火车转弯时，如果速度，是由重力与支持力的合力提供向心力，火车的速度小于该值时，火车拐弯时速度越小，则对轨道磨损就越大，故B错误；
C．自行车在赛道上做匀速圆周运动，所受的合外力提供向心力，所受的合外力大小不变，方向时刻改变，故C错误；
D．车过凹形桥的最低点有
则同一辆车子速度越大，对桥面压力就越大，故D正确。
故选D。
2. 北京时间2025年1月7日，实践二十五号卫星顺利进入预定轨道。其在预定轨道上的运动可视为绕地球的匀速圆周运动。已知该卫星距地面高度为h，地球半径为R，地球表面的重力加速度为g。忽略地球自转，则该卫星运行周期为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】物体在地球表面时，重力等于万有引力有
卫星做匀速圆周运动时，万有引力提供向心力有
联立解得
故选D。
3. 2025年2月28日晚在夜空开始上演了“七星连珠”。发生“连珠”的七颗行星自西向东分别为土星、水星、海王星、金星、天王星、木星和火星，它们出现在黄昏日落后不久。从最西端的土星到最东端的火星，张角为117°，横跨大半个天空，地球观测的天象简略示意图如图一所示。各行星绕太阳运动简略示意图如图二所示。下列说法正确的是（ ）
A. 七星连珠期间，火星和水星与太阳中心连线单位时间内扫过面积相同
B. 七星中水星绕太阳运动的角速度最大
C. 若七星绕太阳运动可近似看做匀速圆周运动，则知道七星中任意一颗行星的自转周期和轨道半径就可求太阳的质量
D. 金星的公转周期大于火星的公转周期
【答案】B
【解析】A. 根据开普勒第二定律可知，同一轨道上的行星与太阳中心连线单位时间内扫过面积相同；但不同轨道的行星与太阳中心连线单位时间内扫过面积不相同，故A错误。
B.由于水星离太阳最近，根据开普勒第三定律可知，水星绕太阳运动的周期最小，则七星中水星绕太阳运动的角速度最大，故B正确；
C. 若七星都绕太阳做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力可得
可得太阳的质量为
知道七星中任意一颗行星的公转周期与轨道半径才可以求出太阳的质量，故C错误；
D. 金星的公转半径小于火星的公转半径，由开普勒第三定律可知，金星的公转周期小于火星的公转周期，故D错误。
故选B。
4. 体验式学习是一种非常有效的学习方法。如图所示，某同学按照课本“做一做”的建议对向心力进行了亲身感受：他用一段细绳一端系一小沙袋，另一端握在手中，将手举过头顶，使沙袋在水平面内做匀速圆周运动。关于该实践活动，下列说法中正确的是（ ）
A. 沙袋做匀速圆周运动的半径一定等于沙袋与“握点”间的绳长
B. 沙袋做匀速圆周运动的向心力即手通过绳对沙袋的拉力
C. 当沙袋及沙袋与“握点”间的绳长保持不变时，能感觉到拉力随沙袋做圆周运动的速度的增大而增大，这说明向心力与线速度成正比
D. 若沙袋及沙袋与“握点”间的绳长保持不变，当沙袋的速度增大时，沙袋所受向心力及绳受到的拉力均增大
【答案】D
【解析】AB．依题意，沙袋在水平面内做匀速圆周运动，受自身重力和细绳拉力作用，沙袋所受合力即拉力沿半径方向的分力提供向心力。拉力的竖直分力与重力平衡，绳子不是水平的，匀速圆周运动的圆心在“握点”下方。沙袋做匀速圆周运动的半径一定不等于沙袋与“握点”间的绳长。故AB错误；
C．根据
可知当沙袋及沙袋与“握点”间的绳长保持不变时，能感觉到拉力随沙袋做圆周运动的速度的增大而增大，不能说明向心力与线速度成正比。故C错误；
D．根据前面选项分析可知，拉力的水平分力提供向心力，根据
解得
故当沙袋的速度增大时，绳子与竖直方向的夹角变大，沙袋所受向心力必定增大，则拉力的水平分力增大，又因为竖直方向小球重力与拉力的竖直分力等大，由
可知细绳拉力增大。故D正确。
故选D。
5. 如图所示，为宁夏回族自治区某国家森林公园内的一颗大树，大树下的水平桌面上摆放着6个桃子，树上有一根藤条，藤条的上端恰好在最左边桃子的正上方，一只猴子在此端收放藤条，另一只猴子在藤条的下端从空中略高于桌面的某一位置摆下。若下方的猴子（可视为质点）想做匀速直线运动抓到所有桃子，则从它抓到第1个桃子到抓到第6个桃子的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 下方猴子的加速度时刻指向上方猴子
B. 下方猴子的实际运动是匀速圆周运动
C. 上方猴子沿藤条方向减速收绳子，缩短绳长
D. 下方猴子在垂直于藤条方向的速率变小
【答案】C
【解析】B．根据题中“猴子想匀速抓到所有桃子”可知，下方猴子的实际运动一定为水平向左的匀速直线运，B错误；
A．匀速直线运动的猴子加速度为零，故A错误。
CD．将下方猴子实际运动的速度v分解为沿藤条和垂直于藤条方向的两个分速度和，如图所示，设实际运动方向与藤条的夹角为 （），由几何关系有，
猴子在运动过程中，因增大，则减小， 增大，C正确，D错误；
故选C。
6. 无级变速汽车变速箱的工作原理可以简化为如图所示的装置，两个相同锥体A、B水平放置，它们的中心轴分别与动力输入端和动力输出端连接，动力输入端的中心轴带动锥体A转动，锥体A带动钢带转动的同时，钢带在锥体上前后移动，带动动力输出端B转速改变，实现汽车变速。a、b是锥体上与钢带接触的两动点，不计钢带的形变且钢带所在的平面始终与两中心轴垂直，若保持动力输入端中心轴转速不变，则钢带由后向前运动的过程中（ ）
A. 动点a、b的线速度相等且逐渐减小
B. 锥体B的转速增大
C. 汽车在减速
D. 任意时刻动点a、b的向心加速度都相同
【答案】B
【解析】A．根据题意有动点a、b的线速度相等，有
钢带由后向前运动的过程中 增大，可得 增大，A错误；
BC．由于有
解得
增大， 减小，可得 增大，汽车在加速，B正确，C错误；
D．a、b两点向心加速度方向不同，则加速度不同，所以D错误。
故选B。
7. 如图所示，餐桌中心有一个半径为r的圆盘，可绕其中心轴转动，在圆盘的边缘放置一质量为m的小物块，物块与圆盘及餐桌间的动摩擦因数均为μ，现缓慢增大圆盘的角速度，小物块将从圆盘上滑落，最终恰好停在桌面边缘，已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，圆盘厚度及圆盘与餐桌间的间隙不计，则下列说法正确的是（ ）
A. 物块随圆盘转动的过程中，圆盘对物块的摩擦力与速度方向相反
B. 小物块刚滑落时，圆盘的角速度为
C. 餐桌的半径为
D. 增大圆盘角速度，小物块滑落过程中受到离心力所以做离心运动
【答案】C
【解析】A．物块随圆盘转动过程中，圆盘对物块的摩擦力指向圆盘的圆心，故A错误；
B．物块刚滑落时，有
得圆盘的角速度为
故B错误；
C．小物块将从圆盘上滑落后，根据动能定理有
其中
设餐桌的半径为R，根据几何关系有
联立求得
故C正确；
D．物体没有受到离心力，物体做离心运动的原因和所受合外力不足以提供需要的向心力，故D错误。
故选C。
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. 在系列科幻电影《流浪地球》中，由于太阳寿命将尽，人类计划建造“行星发动机”将地球推离太阳系。太阳系中行星的公转运动可视为匀速圆周运动。如图所示，现计划使用行星发动机进行两次变轨，经过椭圆转移轨道，以最短时间将地球转移到木星轨道上，已知木星轨道与太阳中心间距为r，地球轨道与太阳中心间距为R，地球轨道上公转周期为T，则（ ）
A. 从地球轨道进入转移轨道，行星发动机需要加速
B. 地球在转移轨道上运行时，速度不断增大
C. 地球在第二次变轨点，变轨前后加速度不会改变
D. 地球在转移轨道上运行的时间为
【答案】ACD
【解析】A．从地球轨道进入转移轨道，做离心运动，行星发动机需要加速，A正确；
B．根据开普勒第二定律，近日点速度最大，远日点速度最小。地球在转移轨道上向远日点运动中，速度不断减小，B错误；
C．根据牛顿第二定律得
解得
地球在第二次变轨点，变轨前后加速度不会改变，C正确；
D．根据开普勒第三定律
解得
地球在转移轨道上运行时间为周期的一半
D正确。
故选ACD。
9. 沈阳桃仙国际机场以“过水门”最高礼遇迎接志愿军烈士回家，以表达对英烈的崇高敬意，如图所示，仪式中的“水门”是由两辆消防车喷出的水柱形成的。两条水柱形成的抛物线对称分布，且刚好在最高点相遇。若水门高约45m，跨度约90m。重力加速度取10m/s2，忽略空气阻力、消防车的高度和水流之间的相互作用，则（ ）
A. 水喷出后经过约3s到达最高点
B. 在最高点相遇前的瞬间，水柱的速度约为0
C. 水喷出瞬间，速度水平方向分量约为30m/s
D. 两水柱相遇前，水柱在空中做匀变速曲线运动
【答案】AD
【解析】A．在竖直方向上，水做竖直上抛运动，则
解得
故A正确；
BC．在最高点相遇前的瞬间，水柱的竖直速度为零，但水平速度不为零。根据运动的对称性可知，水喷出的瞬间，速度水平方向分量约为
故BC错误；
D．两水柱相遇前，水柱在空中只受重力，做匀变速曲线运动，故D正确。
故选AD。
10. 如图甲所示为一种叫”魔力陀螺”的玩具，其结构可简化为图乙所示。半径为R的铁质圆轨道用支架固定在竖直平面内，陀螺在轨道内、外两侧均可以旋转。陀螺的质量为m（视为质点），陀螺磁芯对轨道的吸引力始终沿轨道的半径方向（指向圆心或背离圆心），大小恒为。不计摩擦和空气阻力，重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）
A. 陀螺沿轨道可能做匀速圆周运动
B. 陀螺在轨道外侧运动，由A到B的过程中，轨道对其的支持力逐渐变小
C. 陀螺在轨道外侧运动到最低点时不脱离轨道，此时的最大速度为
D. 陀螺在轨道内侧运动到最高点时的速度为，其对轨道的压力大小为
【答案】BC
【解析】A．陀螺沿轨道运动过程，轨道弹力和轨道的吸引力总是沿着径向方向，陀螺的重力总是竖直向下，由于重力存在沿切向方向的分力，所以陀螺在切向方向的合力不可能一直为0，陀螺沿轨道不可能做匀速圆周运动，故A错误；
B．陀螺在轨道外侧运动，由A运动到与圆心等高点处过程，设陀螺与圆心连线与竖直方向夹角为，根据牛顿第二定律可得
由于逐渐增大，逐渐增大，则轨道对其的支持力逐渐变小；由与圆心等高点处运动到B过程，根据牛顿第二定律可得
由于逐渐减小，逐渐增大，则轨道对其的支持力继续逐渐变小；故B正确；
C．设陀螺在轨道外侧运动到最低点时，根据牛顿第二定律可得
当时，可得此时的最大速度为
故C正确；
D．陀螺在轨道内侧运动到最高点时的速度为，根据牛顿第二定律可得
解得
根据牛顿第三定律可知，其对轨道的压力大小为9mg，故D错误。
故选BC。
第二部分非选择题（共54分）
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11. 某实验小组利用如图所示的装置进行“探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系”实验。转动手柄可使塔轮、长槽和短槽随之匀速转动。塔轮至上而下有三层，每层左、右半径比分别是1∶1、2∶1和3∶1.左、右塔轮通过皮带连接，并可通过改变皮带所处层来改变左、右塔轮的角速度之比。实验时，将两个小球分别放在短槽C处和长槽的A（或B）处，A、C到左、右塔轮中心的距离相等，两个小球随塔轮做匀速圆周运动，向心力大小关系可由标尺露出的等分格的格数判断。
（1）在探究向心力与半径、质量、角速度的关系时，用到的实验方法是（ ）
A. 理想实验B. 等效替代法C. 微元法D. 控制变量法
（2）探究向心力与半径的关系时，应将质量相同的小球分别放在挡板C和挡板____处（选填“A”或“B”），将传动皮带套在两塔轮半径__________（选填“相同”或“不同”）的轮盘上。
（3）如图所示，两钢球质量和运动半径都相同。若将皮带连接在左、右塔轮半径之比为的塔轮上，左、右两边塔轮的角速度之比为______，当左边标尺露出个等分格时，右边标尺露出_______个等分格，则实验说明做匀速圆周运动的物体，在质量和转动半径一定时，__________。
【答案】（1）D （2） ①. B ②. 相等
（3） 9 向心力与转动角速度的平方成正比
【解析】
【小问1解析】
探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系实验，每次只改变一个变量，控制其他变量不变，运用的是控制变量法。
故选D。
【小问2解析】
探究向心力与半径的关系时，则根据可知，则要求两个钢球质量和角速度相等，即将两球分放在长槽和短槽上，即C处和B处；且皮带轮套在相同的塔轮上。
【小问3解析】
若将皮带连接在左、右塔轮半径之比为的塔轮上，由于左、右塔轮边缘处的线速度大小相等，根据可知，左、右两边塔轮的角速度之比为；
根据，由于两钢球质量和运动半径都相同，则当左边标尺露出1个等分格时，右边标尺露出9个等分格，则实验说明做匀速圆周运动物体，在质量和转动半径一定时，向心力与转动角速度的平方成正比。
12. 甲乙两位同学用图1所示装置研究平抛运动
（1）在实验过程中，斜槽末端的切线必须是水平的，这样做的目的是_______。
（2）甲同学在实验时，依次将水平板向下移动相同距离（如图2中的1、2、3的位置），每次都将小球从斜槽的同一位置无初速释放，小球从斜槽末端水平飞出。若三次实验中，小球从抛出点到落点的水平位移依次为x1、x2、x3忽略空气阻力的影响，下面分析正确的是_______。
A. B.
C. D.无法判断
（3）乙同学做实验时，忘记了标记平抛运动的抛出点O，只记录了A、B、C三点，于是就取A点为坐标原点，建立了如图3所示的坐标系，轨迹上的这三点坐标值图中已标出。则小球平抛的初速度为_______m/s，小球抛出点的坐标为_______cm，_______cm。（取g=10m/s2，计算结果均保留两位有效数字）
【答案】（1） 保证小球飞出时，初速度水平或保证小球飞出后做平抛运动 （2） C （3）1.5 30 20
【解析】（1）研究平抛运动的实验很关键的地方是要保证小球能够水平飞出，只有水平飞出时，才能确保做平抛运动。
（2）因为平抛运动在竖直方向上做自由落体运动，下落的速度越来越快，则下落相等位移的时间越来越短，水平方向上做匀速直线运动，所以
故C正确。
（3）从图3来看，由于
若从A点开始的竖直位移之比应为，故A点不是抛出点。从A到B到C，水平位移是相同，则它们的时间间隔相等，设为T，根据匀变速直线运动的推论，在竖直方向有
解得
则平抛的初速度
小球从抛出点运动到A点的时间恰好等于从A点运动到B点时间，则小球从抛出点运动到A点的水平位移为30cm，抛出点横坐标-30cm。
根据匀变速直线运动中间时刻瞬时速度等于这段时间的平均速度可知
根据竖直方向的速度
代入数据解得
则竖直位移
代入数据解得
可知抛出点纵坐标为
四、简答题：本大题共1小题，共10分。
13. 塔吊是建筑工地必备的吊装设备，如图所示，塔吊臂上有一可以沿水平方向运动的行车A，行车下装有吊着物体B的吊钩。在A与B沿吊臂方向以速率向左匀速运动的同时，将质量为M的物体B从地面静止开始向上以匀加速吊起，加速度为a，请回答：
（1）物体B所受合力大小和方向。物体B做的是匀变速运动还是非匀变速运动？
（2）定性分析物体B做的是直线运动还是曲线运动；以运动起点为坐标原点，分别沿水平、竖直的运动方向建立x轴、y轴，求出该物体的轨迹方程。
【答案】（1）Ma，方向为竖直向上，匀变速运动
（2）曲线运动，
【解析】
【小问1解析】
物体B水平加速度为零，竖直加速度为a，则所受合力大小为Ma，方向为竖直向上。因物体B所受合力恒定，加速度恒定，故其运动为匀变速运动。
【小问2解析】
物体受到的合力沿竖直方向，与其合速度不在一条直线上，所以做曲线运动。设物体B的运动时间为t， 水平位移有
竖直位移有
联立求得轨迹方程为
五、解答题：本大题共2小题，共28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。
14. 某实验小组设计了一个力学实验装置以实现“精准打击”实验。有一个倾角、高度的斜面MNP固定在水平地面上，O点位于斜面底端M的正上方，且与斜面顶端N等高。一根不可伸长的轻质细绳（长度可调）一端固定在O点，另一端悬挂一个质量的小球（可视为质点）。初始时，小球在竖直平面内做圆周运动，当它运动到最低点时，细绳恰好断裂，小球随即以该时刻的速度做平抛运动，并精准垂直击中斜面的中点Q。已知重力加速度，不计空气阻力。
（1）求细绳断裂瞬间，小球的速度大小。
（2）求细绳的长度L和细绳能够承受的最大拉力；
（3）若小球击中斜面反弹的速度大小为击中前的一半，则反弹后小球能不能落到M点？请列式说明。
【答案】（1）2m/s （2）0.2m，3N （3）能，见解析
【解析】
【小问1解析】
小球做平抛运动并垂直击中斜面的中点，有，
解得,
【小问2解析】
小球做平抛运动竖直位移为
所以细绳的长度为
在最低点，由牛顿第二定律得
解得
【小问3解析】
若小球击中斜面反弹的速度大小为击中前的一半，设小球经过t'时间落到地面，则在竖直方向上有
解得
所以水平方向位移为
由此可知，小球从Q点反弹后做斜上抛运动，恰好落到M点。
15. 一弹珠游戏可简化为如图所示模型：AB段是倾角为37°的倾斜滑道，动摩擦因数；BC段是光滑平面；竖直平面内放置一圆弧管道，其半径为。质量的小球从倾斜滑道某个位置静止释放，恰能沿圆弧管道上P点的切线方向进入管道内侧，管道半径OP与竖直线的夹角为53°，已知管道最高点Q与C点等高，，，取10m/s²。试求：
（1）小球释放处距离BC面的高度；
（2）小球在P点对轨道的压力大小；
（3）由于不同小球与管道的摩擦不同，从最高点Q飞出速度范围为0~6m/s的小球，小球落在地面上最近的点为D，最远的点为E，求DE的距离。（计算结果可用根号表示）
【答案】（1） （2） （3）
【解析】
【小问1解析】
小球从C到P的高度差为
小球做平抛运动，竖直方向有
解得
则小球在P点的竖直分速度为
把小球在P点的速度分解可得
解得小球平抛运动初速度为
小球在斜面
解得
设小球释放处距离BC面的高度为H，则
解得
【小问2解析】
小球到达P点的速度
对小球受力分析，如图
根据牛顿第二定律
解得
根据牛顿第三定律，小球在P点对轨道的压力
【小问3解析】
小球从Q点到地面做平抛运动，设小球在Q点速度为时，刚好经过P点落到地面上，则竖直方向有
解得
水平方向有
小球从Q点到地面过程，竖直方向有
解得
水平方向有
则小球落在地面上最近点D与最远点E为的距离为