【物理】湖北省武汉市新洲区2024-2025学年高一下学期4月期中试题（解析版）

这是一份【物理】湖北省武汉市新洲区2024-2025学年高一下学期4月期中试题（解析版），共13页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
物理试卷
一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40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，第8~10题有多项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分．
1. 两个人以不同的速率同时从圆形轨道的A点出发，分别沿ABC和ADE方向行走，经过一段时间后在F点相遇（图中未画出），从出发到相遇时，描述两人运动情况的物理量相同的是（ ）
A. 路程B. 位移C. 速度D. 平均速率
【答案】B
【解析】B．根据题意，两个人的初、末位置相同，则位移相同，故B正确；
AD．由于F点位置未知，则路程、平均速率不一定相同，故AD错误；
C．两人做曲线运动，速度方向一直在变化，则速度不相同，故C错误。
故选B。
2. 北斗问天，国之夙愿，我国北斗三号系统的收官之星是地球静止轨道卫星，其轨道半径约为地球半径的7倍，则该地球静止轨道卫星（ ）
A. 其发射速度一定大于11.2km/s
B. 在轨道上运动的线速度等于7.9km/s
C. 环绕地球运动的轨道是圆
D. 它可以经过北京正上空，所以我国能利用它进行电视直播
【答案】C
【解析】A．地球静止轨道卫星其发射速度一定大于7.9km/s 且小于11.2km/s，故A错误；
B．7.9km/s为近地卫星最大环绕速度，地球静止轨道卫星的轨道半径大于近地卫星的轨道半径，则地球静止轨道卫星的线速度一定小于7.9km/s，故B错误；
C．地球静止轨道卫星环绕地球运动的轨道是圆，故C正确；
D．地球静止轨道卫星在赤道平面，因此不经过北京上空，故D错误。
故选C。
3. 光滑水平地面上有两个叠放在一起的斜面体A、B，两斜面体形状大小完全相同，质量分别为M、m．如图甲、乙所示，对上面或下面的斜面体施加水平方向的恒力F1、F2均可使两斜面体相对静止地做匀加速直线运动，已知两斜面体间的摩擦力为零，则F1与F2之比为（ ）
A. M∶m
B. m∶M
C. m∶(M＋m)
D. M∶(M＋m)
【答案】A
【解析】F1作用于A时，设A和B之间的弹力为N，对A有：
Ncs θ＝Mg
对B有：
Nsin θ＝ma
对A和B组成的整体有：
F1＝(M＋m)a＝gtan θ；
F2作用于A时，对B有：
mgtan θ＝ma′
对A和B组成的整体有：
F2＝(M＋m)a′＝(M＋m)·gtan θ，
.
故选A
4. 如图所示，在粗糙的水平面上，固定一个半径为R的半圆柱体M，挡板PQ固定在半圆柱体M上，PQ的延长线过半圆柱截面圆心O，且与水平面成30°角。在M和PQ之间有一个质量为m的光滑均匀球体N，其半径也为R。整个装置处于静止状态，则下列说法正确的是（ ）
A. N对PQ的压力大小为mgB. N对PQ的压力大小为
C. N对M的压力大小为mgD. N对M的压力大小为
【答案】D
【解析】对球N受力分析，如图
设M对N的支持力为F1，PQ对N的支持力为F2，由几何关系可知，F1和F2与G的夹角相等，均为 ，则
根据牛顿第三定律，N对M的压力大小为，N对PQ的压力大小为。
故选D。
5. 如图所示为甲、乙两物体相对于同一参考系的x-t图像。下列说法错误的是（ ）
A. 甲做匀减速运动、乙做匀加速运动
B. 甲物体比乙物体早出发的时间为t1
C. 甲、乙两物体在t2时刻相遇
D. 甲、乙两物体反向运动，且甲的速度小于乙的速度
【答案】A
【解析】A．x-t图像的斜率表示速度，甲、乙的x-t图像都是直线，斜率不变，说明甲、乙都做匀速直线运动，不是匀变速运动，A错误；
B．甲在时刻出发，乙在时刻出发，所以甲物体比乙物体早出发的时间为t1，B正确；
C．t2时刻甲、乙两物体的x-t图像相交，说明此时两物体到达同一位置，即相遇，C正确；
D．甲的斜率为负，速度方向与规定正方向相反；乙的斜率为正，速度方向与规定正方向相同，所以甲、乙两物体反向运动。甲图像斜率的绝对值小于乙图像斜率的绝对值，所以甲的速度小于乙的速度，D正确。
此题选择错误的，故选A。
6. 一根长为的轻杆，端用铰链固定，另一端固定着一个小球A，轻杆靠在一个高为h的物块上。若物块与地面摩擦不计，则当物块以速度向右运动至轻杆与水平方向夹角为时，物块与轻杆的接触点为B，下列说法正确的是（ ）
A. A、B线速度相同
B. A、B的角速度不相同
C. 轻杆转动的角速度为
D. 小球的线速度大小为
【答案】D
【解析】B．如图所示
根据运动的合成与分解可知，接触点的水平距离为的实际运动为合运动，可将点运动的速度沿垂直于轻杆和沿轻杆的方向分解成和，其中
为点做圆周运动的线速度；
为点沿轻杆运动的速度。当轻杆与水平方向的夹角为时
A、B两点都围绕O点做圆周运动，由于是在同一轻杆上运动，故角速度相同，由于转动半径不一样，故A、B两点的线速度不相同，故AB错误；
C．由于点的线速度为
所以
故C错误；
D．A的线速度
故D正确。
故选D。
7. 如图所示，用水平传送带传送一质量为m的小物体（可视为质点），A为终端皮带轮，已知皮带轮半径为r，传送带与皮带轮间不会打滑。当小物体可被水平抛出时，A轮每秒的转速最小是（重力加速度为g）（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】小物体要能被水平抛出，满足向心力仅有重力提供的条件
又因为
所以
ACD错误，B正确，故选B。
8. 关于曲线运动，下列说法正确的是（ ）
A. 恒力作用下物体可以做曲线运动
B. 物体的加速度减小，物体的速度一定减小
C. 物体做圆周运动，所受合力一定指向圆心
D. 曲线运动速度的方向不断发生变化，速度的大小不一定发生变化
【答案】AD
【解析】A．恒力作用下物体可以做曲线运动，例如平抛运动，物体仅受重力作用，故A正确；
B．物体的加速度减小，当加速度方向有速度方向夹角为锐角时，物体的速度在增大，即物体的加速度减小，物体的速度不一定减小，故B错误；
C．当物体做匀速圆周运动，所受合力一定指向圆心，当物体做变速圆周运动时，由于切线方向加速度不等于0，可知，合力一定不指向圆心，故C错误；
D．曲线运动速度的方向不断发生变化，速度的大小不一定发生变化，例如匀速圆周运动，速度大小不变，速度方向在变化，故D正确。
故选AD。
9. 如图所示，一轻质弹簧竖直放置，下端固定在水平面上，上端处于a位置，当一重球放在弹簧上端静止时，弹簧上端被压缩到b位置．现将重球(视为质点)从高于a位置的c位置沿弹簧中轴线自由下落，弹簧被重球压缩到最低位置d，以下关于重球运动过程的正确说法是( )
A. 重球下落压缩弹簧由a至d的过程中，重球作减速运动
B. 重球下落至b处获得最大速度
C. 由a至d过程中重球克服弹簧弹力做的功等于小球由c下落至d处时重力势能减少量
D. 重球在b位置处具有的动能等于小球由c下落到b处减少的重力势能
【答案】BC
【解析】AB.重球接触弹簧开始，弹簧的弹力先小于重力，小球的合力向下，向下做加速度逐渐减小的加速运动，运动到b位置时，合力为零，加速度为零，速度达到最大；然后合力方向向上，向下做加速度逐渐增大的减速运动，运动到最低点时，速度为零，所以小球由a到d的过程中，重球先加速运动，后作减速运动，b处获得最大速度，故选项A不合题意，选项B符合题意；
C.对重球a到d运用动能定理，有
mghad+W弹=0-mva2
对重球c到a运用动能定理，有
mghca=mva2-0
由a至d过程中重球克服弹簧弹力做的功
W克弹=-W弹=mg（hca+had）= mghcd
即由a至d过程中重球克服弹簧弹力做的功等于小球由c下落至d处时重力势能减少量，故选项C符合题意；
D.重球在b处时，弹簧有弹性势能，根据系统机械能守恒得知，重球在b处具有的动能小于重球由c至b处减小的重力势能，故选项D不合题意．
10. 如图甲所示，火箭发射时，速度能在10 s内由0增加到100 m/s；如图乙所示，汽车以108 km/h的速度行驶，急刹车时能在2.5 s内停下来，下列说法中正确的是（ ）
A. 10 s内火箭的速度改变量为10 m/s
B. 2.5 s内汽车的速度改变量为－30 m/s
C. 火箭的速度变化比汽车的快
D. 火箭的加速度比汽车的加速度小
【答案】BD
【解析】A．因火箭发射时，速度在10 s内由0增加到100 m/s，故10 s内火箭的速度改变量为
100 m/s
A错误；
B．汽车以
108 km/h＝30 m/s
的速度行驶，急刹车时能在2.5 s内停下来，则2.5 s内汽车的速度改变量为
0－30 m/s＝－30 m/s
B正确；
C D．火箭的加速度为
a1＝m/s2＝10 m/s2
汽车的加速度为
a2＝m/s2＝－12 m/s2
故火箭的速度变化比汽车的慢，火箭的加速度比汽车的加速度小， C错误、D正确。
故选BD。
二、非选择题：本题共5小题，共60分。
11. 在“验证力的平行四边形定则”实验中，现有木板、白纸、图钉、橡皮筋、细绳套和一把弹簧测力计。
（1）为完成实验，某同学另找来一根弹簧，先测量其劲度系数。他通过实验得到如图甲所示的弹力大小F与弹簧长度x的关系图像，由此图像求得该弹簧的劲度系数k=___________N/m。
（2）某次实验中，弹簧测力计的指针位置如图乙所示，其读数为___________N；同时利用（1）中结果获得弹簧上的弹力值为2.50N，请在图丙中画出这两个共点力的合力F合___________，由图得到F合=___________N。
【答案】（1） 55##52##56##53##54
（2） 1.90##1.87##1.88##1.89##1.91 3.30（或3.00～3.50）
【解析】（1）由胡克定律
计算图线的斜率得
（2）弹簧测力计读数为1.90N。
选定一个比例标尺，先作出两个分力的力的图示，再以两分力为边，作出平行四边形，如下图所示
量出经过两分力起点的对角线的长度，根据比例标尺可计算出合力约为3.30N。
12. 下左图为验证机械能守恒定律的实验装置图，右图为某次实验截取的一段纸带。
（1）图为某次实验中得到的纸带，相邻两点时间间隔为0.02s。则打B点时物体速度大小为vB=______m/s；加速度大小为a=______m/s2。（均保留三位有效数字）查得当地重力加速度大小为9.79m/s2，这也就在误差允许范围内间接验证了机械能守恒定律。
（2）即使在实验操作规范，数据测量及数据处理均正确的前提下，实验求得的重锤减小的重力势能通常略______（选填“大于”或“小于”）增加的动能。
（3）研究小组的同学反思所做的实验后发现误差较大，操作也不便，于是在老师的指导下利用如题图甲所示的DIS实验装置对验证机械能守恒定律实验进行改进。
如图乙所示，主要由光电门与轻质摆杆组成单摆绕O点转动，实验时，质量为m的光电门从M点由静止下摆，依次经过6个宽度为d的遮光片，光电门摆至左边海绵止动阀处被卡住不再回摆。已知摆长为L，当摆杆与竖直方向的夹角为θ（θ小于90°）时，光电门经过遮光片的时间为Δt，以圆弧最低点N所在平面为参考面，则光电门的势能Ep=______J，动能Ek=______J，然后对比不同遮光片处势能和动能之和是否相等。（选用字母m、L、θ、d、Δt、g表示）
【答案】（1）3.59##3.60##3.61 9.75
（2）大于 （3）
【解析】
【小问1解析】
打B点时物体速度大小为
加速度大小为
【小问2解析】
即使在实验操作规范，数据测量及数据处理均正确的前提下，由于阻力做负功，则实验求得的重锤减小的重力势能通常略大于增加的动能。
【小问3解析】
以圆弧最低点N所在平面为参考面，则光电门的势能为
动能为
13. 发射地球静止卫星时，可认为先将卫星发射至距地面高度为h1的圆形近地轨道上，在卫星经过A点时点火（喷气发动机工作）实施变轨进入椭圆轨道，椭圆轨道的近地点为A，远地点为B．在卫星沿椭圆轨道运动经过B点再次点火实施变轨，将卫星送入同步轨道（远地点B在同步轨道上），如图所示．两次点火过程都是使卫星沿切向方向加速，并且点火时间很短．已知静止卫星的运动周期为T，地球的半径为R，地球表面重力加速度为g，求：
（1）卫星在近地圆形轨道运行接近A点时的加速度大小；
（2）卫星同步轨道距地面的高度．
【答案】（1） （2）
【解析】（1）设地球质量为M，卫星质量为m，万有引力常量为G，卫星在近地圆轨道运动接近A点时加速度为aA，根据牛顿第二定律
G=maA
可认为物体在地球表面上受到的万有引力等于重力 G
解得aA=
（2）设同步轨道距地面高度为h2，根据牛顿第二定律有：
G=m
解得：h2=
故本题答案是：（1） （2）
【点睛】地球表面的重力等于万有引力，可以利用万有引力提供向心力求解环绕天体运动的轨道半径．
14. 现有一根长L=1 m的刚性轻绳，其一端固定于O点，另一端系着质量m=0.5kg的小球(可视为质点)，将小球提至O点正上方的A点处，此时绳刚好伸直且无张力，如图所示．不计空气阻力，g取10m/s2，则：

(1) 为保证小球能在竖直面内做完整的圆周运动，在A点至少应施加给小球多大的水平速度；
(2) 在小球以速度v1=4 m/s水平抛出的瞬间，绳中的张力为多少；
(3) 在小球以速度v2=1m/s水平抛出的瞬间，绳中若有张力，求其大小；若无张力，试求绳子再次伸直时所经历的时间。
【答案】（1）；（2）3 N；（3）0.6 s
【解析】（1）要使小球在竖直面内能够做完整的圆周运动，在最高点时至少应该是重力作为所需要的向心力，则有
mg=m
解得
（2）因为v1＞v0，故绳中有张力，由牛顿第二定律得
T+mg=m
代入数据解得绳中的张力为T=3N
（3）因为v2＜v0，故绳中没有张力，小球将做平抛运动，如图所示
水平方向
x=v2t
竖直方向
y=gt2
根据几何关系有
L2=（y-L）2+x2
联立解得0.6s
15. 如图，在高的光滑水平平台上，质量m＝0.1kg的小物块压缩弹簧后被锁扣K锁住，储存了一定量的弹性势能Ep，若打开锁扣K，物块将以一定的水平速度向右滑下平台，做平抛运动，并恰好能从光滑圆弧形轨道BC的B点沿切线方向进入圆弧形轨道．B点的高度，圆弧轨道的圆心O与平台等高，轨道最低点C的切线水平，并与地面上长为L＝5m的水平粗糙轨道CD平滑连接：小物块沿轨道BCD运动与右边墙壁发生碰撞，g取．求：
（1）小物块由A到B的运动时间；
（2）小物块原来压缩弹簧时储存的弹性势能Ep的大小；
（3）若小物块与墙壁只发生一次碰撞，碰后速度等大反向，运动至C点停止，试求动摩擦因数μ。
【答案】（1） （2）0.5J （3）0.35
【解析】
小问1解析】
设从A运动到B的时间为t，根据
解得
【小问2解析】
根据几何关系可得∠BOC＝60°
设小物块平抛的水平速度是v1，根据速度的合成与分解可知
解得
根据能量守恒可得原来压缩弹簧时储存的弹性势能
【小问3解析】
设小物块在水平轨道CD上通过的总路程为2L，由能量守恒知
代入数据解得μ＝0.35