黑龙江省齐齐哈尔市联谊校2024-2025学年高一下学期4月期中物理试卷（解析版）

这是一份黑龙江省齐齐哈尔市联谊校2024-2025学年高一下学期4月期中物理试卷（解析版），共13页。试卷主要包含了答题前，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：必修第二册第五章至第七章第3节。
一、选择题（本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）
1. 下列说法正确的是（ ）
A. 第谷经过多年的天文观测，发现行星绕太阳运动的轨道是椭圆
B. 牛顿利用扭秤实验测出了引力常量，成为第一个计算出地球质量的人
C. 开普勒第三定律中，月亮绕地球运动的k值与地球绕太阳运动的k值不同
D. 所有行星围绕太阳运动的轨道都是圆，行星运动的方向总是与它和太阳连线垂直
【答案】C
【解析】A．开普勒通过研究第谷多年的天文观测数据，发现了行星绕太阳运动的轨道是椭圆，A错误；
B．卡文迪什利用扭秤实验测出了引力常量，成为第一个计算出地球质量的人，B错误；
C．根据
可知
即值与中心天体的质量有关，月亮绕地球运动的值与地球绕太阳运动的值不同，C正确；
D．由开普勒第一定律，所有行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，行星运动的方向总是沿轨道的切线方向，只有在近日点和远日点其运动方向与它和太阳连线垂直，D错误。
故选C。
2. 清明期间，某同学随家人回老家，在该同学乘坐的小船渡过某段紧挨平直河岸、宽度为200m的水域过程中，小船在静水中的速度大小为1m/s，河水沿河岸方向的流速与船到河岸的距离关系如图所示。关于小船渡过这段水域的运动，下列说法正确的是（ ）
A. 渡过这段水域的最短时间为200s
B. 小船的最小位移为200m
C. 小船可能垂直河岸渡过该段水域
D. 小船的运动轨迹一定为直线
【答案】A
【解析】A．小船垂直河岸渡过水域时，时间最短，有s
故A正确；
BC．由于水流速度不断变化，当水流速度大于船在静水中的速度时，船将不能垂直河岸渡过水域，所以最小位移大于水域宽度，即最小位移大于200m，故BC错误；
D．若船垂直河岸渡过水域，运动轨迹为曲线运动，故D错误。
故选A。
3. 如图所示，倾角的斜劈的劈尖顶着竖直墙壁静止于水平地面上，现将一球放在墙面与斜劈之间，并从图示位置由静止释放，不计一切摩擦．若球落地前瞬间，斜劈的速度大小为v，则此时球的速度大小为（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】根据题意可知，球沿直线下落，斜劈水平向右运动，将二者的实际速度分别沿平行于斜面和垂直于斜面两个方向分解，如图所示，对球有，
其中
联立解得
故选D。
4. 某次军事演习中，在P、Q两处的炮兵向正前方同一目标O发射炮弹A、B，要求同时击中目标，炮弹轨迹如图所示，忽略空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A. A先发射B. B先发射
C. A、B同时发射D. A、B在最高点的速度相同
【答案】B
【解析】ABC．由图可知，竖直方向B炮弹上升高度更高，上升和下落过程竖直方向可看作自由落体运动，则B炮弹运动时间更长，因此B先发射，故AC错误，B正确；
D．由于B飞行时间更长，由图可知B飞行水平位移更小，则由可知，A的水平速度更大，到达最高点时竖直速度为零，炮弹速度等于水平速度，即A炮弹在最高点速度更大，故D错误。
故选B。
5. 如图所示，长为L的轻质细绳一端固定于O点，另一端系一个小球（可看成质点），在O点的正下方距O点处有一钉子。小球从一定高度摆下，细绳与钉子碰撞后瞬间，下列说法正确的是（ ）
A. 小球的线速度变为原来的两倍
B. 小球的角速度变为原来的一半
C. 小球的向心加速度变为原来的两倍
D. 小球受到的绳子拉力变为原来的两倍
【答案】C
【解析】A．细绳与钉子碰撞前后瞬间，由于惯性，小球的线速度不变，故A错误；
B．根据
可知小球的角速度变为原来两倍，故B错误；
C．根据
可知小球的向心加速度变为原来两倍，故C正确；
D．对小球受力分析，根据牛顿第二定律
可知小球受到的向心力变为原来两倍，但受到的轻绳拉力小于原来两倍，故D错误。
故选C。
6. 有一质量为M、半径为R、密度均匀的球体，在距离球心O为2R的地方有一质量为m的质点，两者之间的万有引力大小为F1。现从球体中挖去一个半径为的小球体，如图所示，剩余球体部分对质点的万有引力大小为 F2，则的值为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】由题意及万有引力公式，可知
由公式M=ρV和，联立解得挖去的小球体质量为
则挖去小球体与质点间的万有引力大小为
则剩余球体部分对质点的万有引力大小为
可知
故选B。
7. 如图所示是北斗导航系统中部分卫星的轨道示意图，a、b、c三颗卫星均做匀速圆周运动，其中a是地球同步静止卫星，b与a的离地高度相等，c的离地高度比a小。下列说法正确的是（ ）
A. 卫星a可以定位在北京的正上方
B. 卫星a、b的向心加速度相同
C. 卫星c的周期小于24h
D. a、b、c三颗卫星的发射速度均大于7.9km/s且小于11.2km/s
【答案】CD
【解析】A．卫星为地球静止同步卫星，在赤道上空与地球保持相对静止，不可能定位在北京上方，A错误；
B．卫星的轨道半径相等，根据
解得
则的向心加速度大小相等，但方向不同，B错误；
C．根据
解得
可知卫星的周期小于，C正确；
D．三颗卫星是地球的环绕卫星，故发射速度均大于且小于，D正确。
故选CD。
8. 下列说法正确的是（ ）
A. 图甲中，若火车转弯时的速率小于规定速率，轮缘对内轨道有挤压作用
B. 图乙中，脱水筒的脱水原理是由于衣服受到离心力作用，把水从衣服上甩出
C. 图丙中，主动轮边缘上a点的向心加速度与后轮边缘上c点的向心加速度大小之比为
D. 图丁中，质量为m的小球到达最高点时对管壁的作用力大小为，则此时小球的速度一定为
【答案】AC
【解析】A．图甲中，若火车转弯速率小于规定速率行驶，此时重力和轨道的支持力的合力大于火车所需的向心力，此时火车有做近心运动的趋势，轮缘对内侧轨道有挤压作用，A正确；
B．图乙中，脱水筒的脱水原理是附着在衣服上的水做离心运动被甩出，不是受离心力作用，B错误；
C．图丙中，由皮带传动可知，点与点线速度大小相等，根据，可知
又点和点角速度相等，则
根据，可得点的向心加速度与点的向心加速度大小之比为，C正确；
D．图丁中，质量为的小球到达最高点时，若对外壁的作用力大小为，则
解得
故小球的速度不一定为，D错误。
故选AC。
9. 宇宙中两颗相距较近的天体称为“双星”，它们以二者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动，而不至因为万有引力的作用而吸引到一起。如图所示，某双星系统中P、Q两天体绕O点做匀速圆周运动，两天体的质量之比。关于两天体，下列说法正确的是（ ）
A. 轨道半径之比
B. 线速度大小之比
C. 向心加速度大小之比
D. 若双星质量之和恒定，则双星间距离越大，其转动周期越小
【答案】AC
【解析】A．设两天体球心间的距离为，由万有引力提供向心力，有
解得
A正确；
B．双星运动的角速度相等，根据，则线速度之比
B错误；
C．由公式，可得向心加速度大小之比
C正确；
D．由万有引力提供向心力，有，
其中
联立解得
可知双星的质量之和恒定，则双星间距离越大，其转动周期越大，D错误。
10. 如图所示，O为水平转盘的圆心，物块A和B质量均为m，中间用轻绳连接在一起，A与竖直转轴之间也用轻绳连接，两绳恰好伸直且能承受的张力足够大，A、B随着圆盘转动时，始终与圆盘保持相对静止，已知A与O点距离为R，B与O点距离为2R，A、B与转盘之间动摩擦因数均为μ，重力加速度为g，水平转盘的角速度ω从零开始缓慢增大的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 当时，AB绳开始有张力
B. 当时，AB绳开始有张力
C. 当时，OA绳开始有张力
D. 当时，OA绳开始有张力
【答案】BD
【解析】AB．由题可知A、B具有相同的角速度，根据向心力公式，可知角速度相同时，圆周运动半径越大，向心力越大，B的圆周半径较大，当B达到最大静摩擦力时，AB绳即将产生拉力，此时对B有
解得
故A错误，B正确；
CD．当A、B整体达到最大静摩擦力时，OA绳即将产生拉力，设AB绳的拉力为T，此时对A有
对B有
联立解得
故C错误，D正确。
故选BD。
二、实验题（本题共2小题，共16分）
11. 如图所示是“探究向心力大小F与质量m、角速度ω和半径r之间关系”的实验装置。
（1）本实验采用的研究方法是_______。
A. 微元法B. 放大法
C. 控制变量法D. 等效替代法
（2）当探究向心力的大小F与角速度ω的关系时，需要把质量相同的小球分别放在挡板_______（填“A、C”或“B、C”）处。
（3）当探究向心力的大小F与半径r的关系时，需调整传动皮带的位置使左、右两侧塔轮轮盘半径_______。（填“相同”或“不同”）
【答案】（1）C （2） （3）相同
【解析】
【小问1解析】
探究向心力的大小与质量、角速度和半径之间关系，采用的实验方向是控制变量法。
故选C。
【小问2解析】
当探究向心力的大小与角速度的关系时，需要控制质量和半径相同，则需要把质量相同的小球分别放在挡板处。
【小问3解析】
当探究向心力的大小与半径的关系时，需要控制质量和角速度相同，两侧塔轮边缘的线速度大小相等，根据，可知需调整传动皮带的位置使得左、右两侧塔轮轮盘半径相同。
12. 用如图甲、乙所示的两种装置来“探究平抛运动”。
（1）图甲中M、N是两个完全相同的轨道，轨道末端都与水平方向相切，其中轨道N的末端与光滑水平面相切，轨道M通过支架固定在轨道N的正上方。将小铁球A、B分别吸在电磁铁C、D上，然后切断电源，使两球以相同的初速度同时通过轨道M、N的末端，发现无论如何改变轨道M在轨道N上方的高度，两球总是发生碰撞，这说明做平抛运动的A球在水平方向上的运动情况与B球______（填“相同”或“不同”）。
（2）图乙中用小锤击打弹性金属片，小球P沿水平方向飞出后做平抛运动，与此同时，与球P相同的球Q被松开做自由落体运动。改变实验装置离地高度，多次实验，两球总是______（填“同时”“P先Q后”或“Q先P后”）落地，这说明做平抛运动的球P在竖直方向上做自由落体运动。
（3）图乙中球P的运动轨迹如图丙所示，在运动轨迹上选取了A、B、C三点，并测量了各点间的水平距离和竖直距离，重力加速度g取10m/s2，则小球做平抛运动的初速度大小______m/s；小球在B点时的竖直分速度大小______m/s。若以A点为坐标原点，以初速度方向为x轴正方向，以竖直向下为y轴正方向，则球P抛出点的坐标是______（单位：cm）。
【答案】（1）相同 （2）同时 （3）2 2
【解析】
【小问1解析】
两球以相同的初速度同时通过轨道M、N的末端，发现两球同时到达E处，发生碰撞。改变轨道M在轨道N上方的高度，再进行实验，结果两球也总是发生碰撞，这说明做平抛运动的A球在水平方向上的运动情况与B球相同。
【小问2解析】
改变实验装置离地高度，多次实验，两球总是同时落地，说明做平抛运动的球P在竖直方向上做自由落体运动。
【小问3解析】
小球P做平抛运动，在竖直方向上做自由落体运动，由匀变速直线运动的推论
可得相邻两点间小球的运动时间s
小球P做平抛运动的初速度大小m/s
在竖直方向，由匀变速直线运动在某段时间内中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，可得小球P在B点时竖直方向的分速度大小m/s
小球P从开始抛出运动到B点的时间s
又小球从A点到B点的时间s
则水平方向有cm
竖直方向有cm
因此抛出点的坐标为。
三、计算题（本题共3小题，共38分。作答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。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）
13. 如图所示，倾角的斜面固定在水平地面上，一小球（可视为质点）以一定的初速度从斜面底端正上方某处水平抛出，经的时间，小球恰好垂直击中斜面。不计空气阻力，重力加速度g取，，，求：
（1）小球抛出时的初速度大小；
（2）小球从抛出到击中斜面过程的位移大小；
（3）小球抛出点到斜面底端的高度。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】（1）设小球击中斜面时的竖直分速度大小为，小球在空中做平抛运动，竖直方向有
因小球垂直击中斜面，由几何关系有
解得小球抛出时的初速度大小
（2）水平方向有
竖直方向有
则小球从抛出到击中斜面过程的位移大小
（3）设小球抛出点到斜面底端的高度为，由几何关系有
解得
14. 如图所示，飞船先在近地轨道Ⅰ上绕地球做圆周运动，到达轨道Ⅰ上的B点时点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达轨道Ⅱ上的远地点A时再次点火进入轨道Ⅲ绕地球做圆周运动。已知地球半径为R，轨道Ⅲ的半径，地球表面的重力加速度为g，引力常量为G，忽略地球自转的影响，求：
（1）飞船在轨道Ⅰ上的运行速率；
（2）飞船在轨道Ⅱ上的运行周期；
（3）飞船在轨道Ⅲ上的角速度。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】
【小问1解析】
当飞船在地球表面静止不动时，有
解得
飞船在轨道Ⅰ上做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，有
解得
小问2解析】
设飞船在轨道Ⅰ上运行周期为，有
解得
设飞船在轨道Ⅱ上的运行周期为，由几何关系，有
根据开普勒第三定律，有
解得
【小问3解析】
飞船在轨道Ⅲ上做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，有
解得
15. 如图所示，半径为L的玩具转盘在转盘中心O点固定了一竖直杆，质量为m的小球用轻绳AC和轻杆BC一起连接在竖直杆上，轻绳AC与竖直杆上的A点相连，轻杆BC用铰链连接在竖直杆上的B点（可绕B点自由转动）。已知圆盘静止时轻绳AC与竖直方向夹角，轻杆BC与竖直方向夹角，，，不计摩擦阻力，重力加速度为g。求：
（1）轻绳AC恰好无张力时，小球的角速度；
（2）轻杆BC恰好无弹力时，圆盘转动的角速度；
（3）小球在转动过程中忽然脱离，若小球不能碰到圆盘，则圆盘转动的角速度的取值范围。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】
【小问1解析】
当轻绳恰好无张力时，对小球受力分析，水平方向，由牛顿第二定律有
解得
【小问2解析】
当轻杆恰好无弹力时，对小球受力分析，水平方向，由牛顿第二定律有
解得
【小问3解析】
假设小球脱离前，轻杆和细绳对小球都有力的作用，小球脱离后做平抛运动，且恰好没有碰到圆盘，竖直方向有
水平方向有
联立解得
则圆盘转动的角速度
故假设成立；分析可知，圆盘转动的角速度的取值范围为