河北省保定市六校联盟2024-2025学年高一下学期4月期中考试物理试卷（解析版）

这是一份河北省保定市六校联盟2024-2025学年高一下学期4月期中考试物理试卷（解析版），共16页。试卷主要包含了本试卷分选择题和非选择题两部分，答题前，考生务必用直径0，本卷命题范围， 下列说法正确的是等内容，欢迎下载使用。
考生注意：
1.本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分，考试时间75分钟。
2.答题前，考生务必用直径0.5毫米黑色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚。
3.考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。
4.本卷命题范围：人教版必修第二册第五章到第七章。
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，只有一项是符合题目要求的。
1. 2023年11月珠海航展表演中，我国自主研发的歼-35A正式亮相，展示了其卓越的飞行性能和隐身能力。如图所示，歼-35A沿着近似圆弧的曲线从a运动到b后沿陡斜线直入云霄。设此段飞行路径在同一竖直面内，飞行速率保持不变。关于战机从a运动到b这一段，下列说法正确的是（ ）
A. 战斗机合力可能一直竖直向上
B. 战斗机的速度一直在变化
C. 战斗机加速度可能保持不变
D. 战斗机做匀变速曲线连动
【答案】B
【解析】B．战斗机的速率保持不变，但方向随时在改变，所以战斗机的速度方向一直在变化，即战斗机的速度一直在变化。选项B正确。
ACD．因为战斗机的速度大小不变，所以战斗机所受合力只有垂直于速度方向的分量，没有沿着速度方向的分量，战斗机的合力方向垂直于速度方向，一直在改变，战斗机的加速度方向不可能保持不变，不可能做匀变速曲线运动。合力方向不可能一直沿竖直向上方向。选项ACD错误。
故选B。
2. 图为电影拍摄过程中吊威亚的情景。工作人员沿直线水平向左拉轻绳，使得工作人员匀速上升，则工作人员（ ）
A. 向左加速移动B. 在向左减速移动
C. 处于超重状态D. 处于失重状态
【答案】B
【解析】AB．设轻绳与水平方向的夹角为，工作人员、的速度大小分别为、，则有
随着工作人员匀速上升，变小，变大，减小，故A错误、B正确；
CD．工作人员没有竖直方向上的加速度，既不处于超重状态，也不处于失重状态，故CD错误。
故选B。
3. 2024年5月3日，嫦娥六号探测器成功发射，如图所示，1、2轨道分别是嫦娥六号探测器绕月运行的轨道，下列说法正确的是（ ）
A. 嫦娥六号探测器在1轨道上运行的速度大于其在2轨道上运行的速度
B. 嫦娥六号探测器在1轨道上运行的周期大于其在2轨道上运行的周期
C. 在相同时间内嫦娥六号探测器在1轨道上运行的位移一定相同
D. 在相同时间内嫦娥六号探测器在1轨道上运行的速度变化一定相同
【答案】A
【解析】根据题图可知轨道1的半径小于轨道2的半径
A．根据万有引力提供向心力
可得
可知嫦娥六号探测器在1轨道上运行的速度大于其在2轨道上运行的速度，故A正确；
B．根据万有引力提供向心力
可得
可知嫦娥六号探测器在1轨道上运行的周期小于其在2轨道上运行的周期，故B错误；
C．根据几何知识可知在相同时间内嫦娥六号探测器在1轨道上运行的位移大小相同，方向不一定相同，故C错误；
D．在相同时间内嫦娥六号探测器在1轨道上运行的速度变化大小相等，方向不一定相同，故D错误。
故选C。
4. 滑雪场部分路段如图所示，光滑长方形斜面与水平面夹角。某滑雪者自点以速度水平冲上斜面后自由滑行，刚好能够从点滑出，已知，取。则滑雪者经过点时速度大小为( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】滑雪者冲上ABDC斜面后加速度
根据
得滑雪者经过D点时沿斜面向下的分速度
滑雪者经过D点时的速度大小
故选B。
5. 2023年3月26日记者从中国石油大庆油田获悉，大庆油田累计生产原油突破25亿吨．已知地球的质量为M，半径为R（地球视为质量分布均匀的球体，质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零），引力常量为G，假如大庆油田的某油井向地心挖掘的深度为（k为常数），则井底一个质量为m的挖井工人与地球之间的万有引力大小为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】设地球密度为，将地球分别看作半径为的球（质量设为）和厚度为的球壳．由于质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零，即球壳对井底工人的引力为零，则井底工人和地球之间的万有引力为
根据球体质量与体积的关系可知
联立可得
6. 2024年12月8日，木星冲日，如图所示，此时地球恰好运行到太阳和木星之间，三者近似排成一条直线。可认为木星、地球在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动。若已知相邻两次木星冲日的时间间隔为年，则木星的轨道半径是地球的（ ）
A. 倍B. 倍
C. 倍D. 倍
【答案】B
【解析】设地球、木星的轨道半径分别为、，地球、木星的绕日周期分别为、，相邻两次木星冲日的时间间隔为年，年，地球离太阳较近，周期较小，设木星相邻两次“冲日”间地球绕日转过的角度比木星绕日转过的角度大，由转过的角度关系可得
解得火星周期 年
由开普勒第三定律可知
可得
故选B正确。
7. 如图所示为水平转台的俯视图，转台上放有两个小物块A、B，A物块的质量为m，B物块的质量为2m，两物块到圆心的距离满足rB=2rA，A、B间用沿直径方向的细线相连，A、B与转台之间的动摩擦因数均为μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。当转台以不同的角速度ω匀速转动时，两物块均未滑动，A与转台间的摩擦力fA与ω2的关系图像是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】当转动的角速度很小的时候，细线上没有拉力，对于A物块有
对于B物块有
当B物块的摩擦力达到最大静摩擦时，细线上开始有拉力，此时有
则A的摩擦力大小为
此后绳子有拉力，对于A物块有
对于B物块有
联立以上的两个式子可知
可知后半段图像斜率较大。
故选D。
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分，全部选对6分，选对但不全3分，有错选的得0分。
8. 下列说法正确的是（ ）
A. 火车转弯时，外轨往往高于内轨，这样做的目的是为了减小外轨的磨损
B. 汽车通过拱形桥的最高点时，速度越大，对桥面的压力越大
C. 宇航员在绕地球匀速圆周运动航天器里处于失重状态，此时他的重力消失了
D. 洗衣机脱水桶甩干衣服是利用了离心运动的原理
【答案】AD
【解析】A．火车转弯处通常是外轨高于内轨，让重力与支持力的合力提供向心力，减小对外轨的径向挤压，减小磨损，A正确；
B．汽车通过拱形桥的最高点时有
解得
速度越大，对桥面的压力越小，B错误；
C．宇航员在绕地球匀速圆周运动的航天器里处于失重状态，重力提供向心力，没有消失，C错误；
D．洗衣机脱水桶是利用离心运动把湿衣服甩干的，D正确。
故选AD。
9. 如图所示，是一个半径为的半圆柱面的横截面，直径水平，为截面上的最低点，间有一斜面，从点以大小不同的初速度沿方向水平抛出两个小球和，分别落在斜面和圆弧面上，不计空气阻力，下列判断正确的是（ ）
A. 初速度可能大于
B. 球的飞行时间可能比球长
C. 无论大小为多大，球都不可能垂直撞击到圆弧面上
D. 球接触斜面前的瞬间，速度与水平方向的夹角大于
【答案】BCD
【解析】A．两球都做平抛运动，根据平抛运动规律可知，水平方向为匀速直线运动，根据可知，若运动时间相等，初速度越大，对应的水平位移越大，故初速度一定小于，故A错误；
B．根据平抛运动规律，竖直方向做自由落体运动，则有
解得
若a球下落的高度大于b球下落的高度，则a球飞行的时间比b长，故B正确；
C．根据平抛运动的推论可知，平抛运动瞬时速度反向延长线经过水平位移的中点，作出b球撞击到圆弧面速度的反向延长线，如图所示
由图可知，速度反向延长线不可能经过O点，即球不可能垂直撞击到圆弧面上，故C正确；
D．由几何知识可知，AC面的倾角为，如上图所示，同样依据平抛运动的推论可知，球接触斜面前的瞬间，速度与水平方向的夹角大于，故D正确。
故选BCD。
10. 跳台滑雪是冬奥会项目之一，是一项勇敢者的运动。如图所示，某运动员（视为质点）从跳台A处以大小为的线速度沿水平方向飞出，在斜面上的B处着陆。已知斜面与水平面的夹角为30°，重力加速度大小为g，不计空气阻力，则下列说法正确的是（ ）
A. 运动员从A点运动到B点所用的时间为
B. 运动员从A点运动到B点所用的时间为
C. 运动员从A点运动到B点的过程中到斜面的最大距离为
D. 运动员从A点运动到B点的过程中到斜面的最大距离为
【答案】AC
【解析】AB．运动员做平抛运动，水平方向的位移大小
竖直方向的位移大小
又
解得
选项A正确、B错误；
CD．运动员垂直斜面方向的初速度大小
垂直斜面的加速度大小
设运动员从A点运动到B点的过程中到斜面的最大距离为，有
解得
选项C正确、D错误。
故选AC。
三、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. 以下为某学习小组在“探究平抛运动规律”时的实验操作。
（1）用如图甲所示装置获得钢球的平抛轨迹，为了能较准确地描绘运动轨迹，下列操作要求正确的是_____（填正确答案标号）。
A. 斜槽的末端必须调节成水平
B. 每次释放小球的位置必须相同
C. 记录小球位置时，每次必须严格地等距离下降
D. 小球运动时可以与木板上的白纸相接触
（2）图乙是实验中小球从斜槽上不同位置由静止释放获得的两条轨迹，轨迹①所对应的小球在斜槽上释放的位置_____（填“较低”或“较高”）
（3）按正确的操作步骤得到如图丙所示的小球的运动轨迹，在轨迹上取A、B、C三点，以A点为坐标原点，B、C坐标如图所示，则小球平抛的初速度_____m/s（取）。
（4）该小组利用实验数据绘制“”图线，发现是一条过原点的直线，由此判断小球下落的轨迹是抛物线，并求得斜率k，当地的重力加速度表达式为g=_____（用斜率k和初速度表示）。
【答案】（1）AB （2）较高 （3）2 （4）
【解析】
【小问1解析】
A．斜槽末端必须调节成水平，保证小球初速度水平，抛出后做平抛运动，故A正确；
B．每次释放小球的位置必须相同，保证平抛的初速度相同，故B正确；
C．记录小球位置时，不需要每次必须严格地等距离下降，只要保证小球平抛即可，故C错误；
D．小球运动时只受重力作用，所以不应与木板上的白纸相接触，故D错误。
故选AB。
【小问2解析】
由图可知小球下落相同高度时，图线①所对应的小球水平位移大，说明图线①所对应的小球水平速度大，根据能量守恒，图线①所对应的小球在斜槽上释放的位置较高。
【小问3解析】
由竖直方向上
水平方向上
可得
【小问4解析】
根据平抛规律可得，
可得
又因为斜率为k，故
解得
12. “天工”实验小组的同学为完成“探究向心力大小的表达式”实验，设计了如图甲所示的装置。水平转台（转速可调整）中心固定有定滑轮，细线跨过定滑轮将放置在转台边缘处的金属块与竖直固定的力传感器相连，定滑轮与金属块之间的细线与转台平行。金属块中心的正下方固定有宽度为d的遮光条。金属块和遮光条一起随转台做匀速圆周运动时，位于水平地面的光电计时器可以记录下遮光条经过光电计时器的遮光时间t1和相邻两次经过光电计时器的时间间隔t2（），力传感器可以记录下细线上的拉力F。金属块与转台之间的摩擦力可忽略。
（1）金属块做圆周运动的线速度大小v=________，半径r=________。（均用给定的物理量符号表示）
（2）仅改变转台转速，多次实验后，测得多组F、t1、t2的数据，为了更直观地得出结论，同学们绘制出如图乙所示的图像。由此可以得出结论：做匀速圆周运动的物体所需的向心力大小与________（填“v”“v2”或“”）成正比。若已知该图线的斜率为k，则金属块的质量m=________（用k、d表示）。
【答案】（1） （2） v2
【解析】
【小问1解析】
金属块做圆周运动的线速度大小
由，
解得
【小问2解析】
由前面的分析可知、
结合题中图像可得出结论，做匀速圆周运动的物体所需的向心力大小与v2成正比；
结合向心力表达式
可知
可得
解得
13. 火星半径约为地球半径的一半，火星质量约为地球质量的，一位航天员（连同舱外航天服）在地球上的质量为180kg，（g取）则：
（1）在火星上航天员所受的重力为多少？
（2）航天员在地球上可跳1.5 m高，以同样的起跳速度起跳他在火星上可跳多高？
【答案】（1） （2）
【解析】
【小问1解析】
在行星表面有
可得
则有
解得火星表面重力加速度为
在火星上航天员所受的重力为
【小问2解析】
在地球上航天员跳起的高度为
在火星上航天员跳起的高度
联立可得
14. 如图所示，质量为m的小滑块静止在足够大的粗糙水平转盘上，一根长为L的细线一端连接在滑块上，另一端连接在圆盘竖直转轴上的A点，细线刚好伸直时与竖直方向的夹角，重力加速度为g，使转盘绕转轴在水平面内转动，并缓慢增大转动的角速度，滑块与转盘间的动摩擦因数为0.6，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，（，）求：
（1）当为多少时，绳子恰好有拉力；
（2）当为多少时，滑块恰好与转盘脱离，并求出此时细线的拉力F；
（3）如果细线的最大拉力为量，当为多少时细线恰好断裂。
【答案】（1） （2）， （3）
【解析】
【小问1解析】
绳子恰好有拉力时，由最大静摩擦力提供向心力，则有
解得
【小问2解析】
滑块恰好脱离转盘时滑块与转盘作用力为0，则有
解得
竖直方向根据平衡条件可得
解得
【小问3解析】
最大拉力为，设细线与转轴夹角，竖直方向有
解得
即，水平方向根据牛顿第二定律可得
解得
15. 如图所示，半径为R的光滑圆轨道固定在竖直平面内，一小球（可看成质点）静止在轨道的最低点，重力加速度为g。
（1）现使小球在最低点获得一水平初速度，小球刚好做完整圆周运动，求小球在最高点时的加速度a；
（2）现使小球在最低点获得一水平初速度，求小球在最低点时对轨道的压力；
（3）现使小球在最低点获得一水平初速度，小球第一次运动到圆轨道最高点时与轨道最低点的高度差，求小球第一次运动到圆轨道最高点时的速度v的大小；
（4）现使小球在最低点获得一水平初速度，小球第一次运动到圆轨道最高点时与轨道最低点的高度差，小球运动到轨迹最高点速度的大小和方向以及轨迹最高点距离圆轨道最低点的高度H。
【答案】（1），方向竖直向下
（2），方向竖直向下 （3）
（4），方向水平向左；
【解析】
【小问1解析】
小球刚好做完整圆周运动，则在最高点小球只受重力，根据牛顿第二定律有
解得加速度
方向竖直向下。
【小问2解析】
在最低点，由牛顿第二定律有
解得在最低点轨道给小球的支持力大小
根据牛顿第三定律可知，小球在最低点时对轨道的压力大小为，方向竖直向下。
【小问3解析】
设轨道最高点在点，如图
几何关系可知
则
在最高点，根据牛顿第二定律有
联立解得
【小问4解析】
小球离开轨道做斜上抛运动，在轨迹最高点只有水平方向的速度
方向水平向左；再上升的高度，则有
因为，
联立解得