【物理】天津市河西区2024-2025学年高一下学期期末试题（解析版）

这是一份【物理】天津市河西区2024-2025学年高一下学期期末试题（解析版），共17页。试卷主要包含了单项选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
一、单项选择题（每题4分，共60分，在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确）
1. 下列关于曲线运动的说法正确的是（ ）
A. 物体受到的合力不为零时，一定做曲线运动
B. 做平抛运动物体，其加速度大小不变，方向时刻改变
C. 两个匀变速直线运动的合运动可能是曲线运动
D. 做匀速圆周运动的物体，所受到的合外力为零
【答案】C
【解析】A．合力不为零时，若合力方向与速度方向共线，物体做匀变速直线运动，A错误；
B．平抛运动的加速度恒为重力加速度，方向始终竖直向下，B错误；
C．两个匀变速直线运动的合加速度恒定，若合初速度与合加速度方向不共线，则合运动为曲线运动，C正确；
D．匀速圆周运动需要向心力，合外力提供向心力，大小不为零，D错误。
故选C。
2. 关于势能，下列说法正确的是（ ）
A. 若重力做负功，则物体的重力势能减小
B. 在弹性限度内，当某弹簧的长度变短时，其弹性势能也会随之减小
C. 在弹性限度内，某弹簧的形变量越大，则其弹性势能也越大
D. 某物体的重力势能从−8J变为−6J，则表示其重力势能减少了
【答案】C
【解析】A．重力做功与重力势能变化的关系为：重力做正功，重力势能减少；重力做负功，重力势能增加。若重力做负功（如物体被举高），重力势能应增大，而非减小，故A错误；
B．弹性势能公式为，其中x是形变量（绝对值）。若弹簧原处于拉伸状态，长度变短（形变量减小），弹性势能减小；但若弹簧原处于压缩状态，长度进一步变短（形变量增大），弹性势能反而增大。选项未明确弹簧初始状态，结论不唯一，故B错误；
C．弹性势能由形变量的平方决定，形变量绝对值越大，弹性势能越大。无论拉伸或压缩，形变量越大（绝对值），弹性势能必然越大，故C正确；
D．重力势能变化量
正值表示重力势能增加，而非减少，故D错误。
故选C。
3. 下列实例（均不计空气阻力）中的运动物体，机械能守恒的是（ ）
A. 做平抛运动的物体B. 物体沿固定斜面匀速下滑
C. 吊车将物体向上匀速吊起D. 在竖直平面内做匀速圆周运动的物体
【答案】A
【解析】A．平抛运动中物体仅受重力，且不计空气阻力，只有重力做功，动能与重力势能相互转化，机械能守恒，A正确；
B．匀速下滑时动能不变，但重力势能减少，机械能减少。若斜面粗糙，摩擦力做功导致机械能转化为内能；若斜面光滑，匀速下滑需外力平衡重力分力，此时外力做功，机械能不守恒。无论哪种情况，机械能均不守恒，B错误；
C．匀速上升时动能不变，重力势能增加，机械能增大。吊车的拉力对物体做功，机械能不守恒，C错误；
D．匀速圆周运动速率不变（动能不变），但高度变化导致重力势能周期性改变，总机械能变化，机械能不守恒，D错误。
故选A。
4. 地球同步卫星可用于气象监测、通信服务和地球资源勘探等。将卫星绕地球运动视为匀速圆周运动，下列关于地球同步卫星的说法正确的是（ ）
A. 可以始终定点在北京正上空
B. 它的运行周期与地球自转的周期相等
C. 它的运行加速度大于地球表面的重力加速度
D. 所有在轨运行的地球同步卫星距地面的高度可以不同
【答案】B
【解析】B．地球同步卫星的定义要求其运行周期与地球自转周期（约24小时）相等，才能保持与地球相对静止，故B正确；
A．同步卫星的轨道平面必须与地球赤道平面重合，才能实现定点。北京位于北纬约40°，不在赤道上，因此卫星无法始终定点在北京正上空，故A错误；
C．由万有引力提供向心力，加速度公式为 ，其中 为卫星轨道半径。
地球表面重力加速度 ， 为地球半径。
由于同步卫星的轨道半径 ，故 ，故C错误；
D．根据开普勒第三定律，所有同步卫星的轨道半径相同，因此距地面的高度必然相同，故D错误。
故选B。
5. 如图所示，甲、乙两人进行击球训练，甲在A处将球以的速度水平击出，乙在比A处低45cm的B处将球击回，不计空气阻力，重力加速度取，若要使球垂直击中乙球拍，则乙接球时球拍与水平方向的夹角应为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】要使球垂直击中乙球拍，设乙接球时球拍与水平方向的夹角为，则有，
代入数据解得，
可知乙接球时球拍与水平方向的夹角应为。
故选A。
6. 手拿球拍托着乒乓球跑是校运动会的一项常见的趣味项目，如图所示。假设某段时间内乒乓球相对球拍静止一起水平向右做匀速直线运动，不计空气阻力，则此过程中（ ）
A. 乒乓球受到的摩擦力不做功B. 乒乓球受到的支持力做正功
C. 乒乓球受到的重力做负功D. 乒乓球所受合外力做正功
【答案】B
【解析】乒乓球受到竖直向下的重力，垂直球拍向上的支持力以及沿球拍向上的摩擦力，位移方向向右，可知摩擦力做负功，支持力做正功，重力不做功；因乒乓球速度不变，则动能不变，则所受合外力不做功。
故选B。
7. 如图所示，下列有关圆周运动的实例分析，其中说法正确的是（ ）
A. 如图甲，汽车通过凹形桥的最低点时，车对桥面的压力等于车受到的重力
B. 如图乙，小球固定在轻杆的一端，在竖直面内绕轻杆的另一端O点做圆周运动，小球经过最高点时速度至少等于
C. 如图丙，火车以某速度经过外轨高于内轨的弯道时，车轮可能对内外轨均无侧向挤压力
D. 如图丁，圆盘在水平面内绕中心轴匀速转动，圆盘上P物体随圆盘一起转动时，所受摩擦力的方向沿运动轨迹的切线方向
【答案】C
【解析】A．汽车过凹桥最低点时，加速度的方向向上，处于超重状态，车对桥面的压力大于车受到的重力，故A错误；
B．小球在竖直面内绕杆的另一端做圆周运动，杆不仅提供拉力也可以提供支持力，所以小球的过最高点的速度只要大于等于零即可，故B错误；
C．火车转弯时，若重力与支持力的合力恰好提供向心力，则车轮对内、外轨均无侧向压力，故C正确；
D．圆盘在水平面内绕中心轴匀速转动，圆盘上P物体随圆盘一起转动时，由摩擦力提供向心力，所受摩擦力的方向垂直于运动轨迹的切线方向，故D错误。
故选C。
8. 2025年4月24日我国成功发射神舟二十号载人飞船，飞船进入预定轨道后，经过约6.5h实现与中国空间站交会对接，我国的该技术处于国际领先水平。如图为简化模型，载人飞船与空间站此时在距地面约四百公里的同一轨道上绕地球做匀速圆周运动，下列说法正确的是（ ）
A. 载人飞船发射速度应大于
B. 空间站在轨运行周期小于同步卫星的运行周期
C. 空间站在轨运行速度大于第一宇宙速度
D. 载人飞船只需向后喷气加速后，就可以追上前方的空间站
【答案】B
【解析】A．载人飞船的发射速度若大于 11.2 km / s，载人飞船将脱离地球引力束缚，载人飞船与空间站绕地球做匀速圆周运动，所以载人飞船的发射速度应小于11.2km/s，故A错误；
B．由开普勒第三定律可知，空间站绕地球轨道半径小于同步卫星轨道半径，所以空间站在轨运行周期小于同步卫星的运行周期，故B正确；
C．由，
第一宇宙速度是贴地环绕的最大环绕速度，所以空间站在轨运行速度小于第一宇宙速度，故C错误；
D．载人飞船向后喷气加速后，会做离心运动，轨道半径变大，追不上前方的空间站，故D错误。
故选 B。
9. 据悉，我国火星探测器“天问三号”计划在2028年前后实施两次发射任务，并实现在火星“着陆−采样−返回”。把地球和火星都视为质量均匀分布的球体，且忽略两者自转。已知火星与地球的质量比为a，半径比为b，它们表面的重力加速度之比是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】忽略自转时，星球表面重力加速度由公式决定。
火星与地球的重力加速度之比为
故选A。
10. 如图所示，载人飞船先后在环绕地球的圆形轨道Ⅰ、椭圆轨道Ⅱ和圆形轨道Ⅲ上运行并最终与“天和”核心舱成功对接。已知轨道Ⅰ、Ⅲ的半径分别为、，轨道Ⅰ和Ⅱ、Ⅱ和Ⅲ分别相切于A、B两点，则飞船（ ）
A. 在轨道Ⅲ上运行时的机械能等于其在轨道Ⅱ上运行时的机械能
B. 在轨道Ⅱ上经过A点时的线速度等于其在轨道Ⅰ上经过A点时的线速度
C. 在轨道Ⅱ上运行时，经过A点时的加速度小于经过B点时的加速度
D. 在轨道Ⅲ和轨道Ⅰ上的线速度大小之比为
【答案】D
【解析】A．飞船从轨道Ⅱ变轨到轨道Ⅲ需要在B点点火加速，所以飞船在轨道Ⅲ上运行时的机械能大于其在轨道Ⅱ上运行时的机械能，故A错误；
B．飞船从轨道Ⅰ变轨到轨道Ⅱ需要在A点点火加速，所以飞船在轨道Ⅱ上经过A点时的线速度大于其在轨道Ⅰ上经过A点时的线速度，故B错误；
C．根据牛顿第二定律可得
可得
可知飞船在轨道Ⅱ上运行时，经过A点时的加速度大于经过B点时的加速度，故C错误；
D．飞船绕地球做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力得
可得
则飞船在轨道Ⅲ和轨道Ⅰ上的线速度大小之比为，故D正确。
故选D。
11. 图（a）为记载于《天工开物》的风扇车，它是用来去除水稻等农作物子实中杂质的木制传统农具。风扇车的工作原理可简化为图（b）模型：杂质与子实仅在水平恒定风力和重力的作用下，从同一位置P静止释放，若杂质的质量小于子实的质量，杂质与子实受到的风力大小相等。下列说法正确的是（ ）
A. 杂质与子实在空中运动的时间相等
B. 杂质与子实在空中做曲线运动
C. 从释放到落地的过程中，子实和杂质的重力做功相等
D. 从释放到落地的过程中，风力对子实做功大于对杂质做功
【答案】A
【解析】A．杂质与子实在空中运动的时间相等，因为竖直方向两者均做自由落体运动，高度相同，故A正确；
B．在水平恒定风力和重力的作用下，从同一位置P静止释放，所以杂质与子实在空中做初速度为零的匀变速直线运动，故B错误；
C．从释放到落地的过程中，子实和杂质的重力做功
因质量不同，所以重力做功不相等，故C错误；
D．杂质的水平加速度较大，水平方向位移较大，根据可知从释放到落地的过程中，风力对杂质做功大于对子实做功，故D错误。
故选A。
12. 如图所示，在一竖直放置的光滑管内有一轻质弹簧，一个质量为m的小球，从管口A点由静止下落，将弹簧压缩至最低点B，最大压缩量为x，其中O点为弹簧原长位置，不计空气阻力，弹簧始终在弹性限度内。已知，重力加速度为g，小球从A到B的运动过程中，下列描述正确的是（ ）
A. 小球的最大速度为
B. 该过程中小球的机械能守恒
C. 从O到B过程中，小球的重力势能和弹簧的弹性势能之和一直减小
D. 弹簧在最短时具有的弹性势能为
【答案】D
【解析】A．小球在AO阶段做自由落体运动，则有
可得小球在O点速度大小为
由于一开始弹簧弹力小于重力，小球从O点向下仍要做加速运动，当弹力等于重力时，小球速度达到最大，则小球的最大速度大于，故A错误；
B．由于存在弹簧弹力对小球做负功，所以小球的机械能不守恒，故B错误；
C．小球和弹簧组成的系统满足机械能守恒，从O到B过程中，小球的动能先增大后减小，则小球的重力势能和弹簧的弹性势能之和先减小后增大，故C错误；
D．弹簧在最短时，小球处于最低点，小球的动能为0，根据系统机械能守恒可知弹簧具有的弹性势能为，故D正确。
故选D。
13. 如图所示，某同学在h高处以初速度沿与水平方向成θ的仰角斜向上抛出质量为m的小球，抛出后的小球以速度大小落到地面上。设小球在地面处的重力势能为零，忽略空气阻力，重力加速度为g。则下列说法中正确的是（ ）
A. 该同学抛球过程中对小球做的功为
B. 物体落地前瞬间重力的功率为
C. 物体落地前瞬间的机械能为
D. 落地速度的大小与的仰角θ有关
【答案】C
【解析】A．根据动能定理可得该同学抛球过程中对小球做的功为，故A错误；
B．将沿水平方向和竖直方向分解，如图所示
物体落地前瞬间重力的功率为，故B错误；
CD．根据机械能守恒定律可知，物体落地前瞬间的机械能等于抛出瞬间的机械能，即
解得
可知速度的大小与v0的仰角无关，故C正确，D错误。
故选C。
14. 子弹以水平速度射向原来静止在光滑水平面上的木块，并留在木块中，最终和木块一起运动。已知子弹受到的平均阻力大小为f，射入深度为d，子弹射入木块的过程中木块移动的距离为L，忽略空气阻力，在子弹和木块相互作用的射入过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 子弹动能的减少量一定等于木块动能的增加量
B. 子弹和木块组成的系统机械能减少量为
C. 子弹动能的减少量为
D. 木块动能的增加量为
【答案】C
【解析】A．根据能量守恒定律，子弹进入木块的过程中，由于受到阻力的作用，会摩擦生热，故子弹动能的减少量一定大于木块动能的增加量，A错误；
B．根据能量守恒定律，子弹和木块组成的系统机械能减少量等于，其中为子弹相对木块的位移，即d，而不是木块移动的距离，B错误；
C．对子弹，由动能定理有
解得
故子弹动能的减少量为，C正确；
D．对木块，由动能定理有
解得，D错误。
15. 图甲是一种塔式起重机，该起重机某次从时刻由静止开始恒加速度提升质量为的物体，其图像如图乙所示。5s时起重机达到额定功率，之后功率不变，不计其他阻力，g取，则以下说法不正确的是（ ）
A. 物体在匀加速阶段的位移大小为12.5m
B. 物体的最大速度为5m/s
C. 起重机的额定功率为
D. 0~5s内起重机对物体做的功为
【答案】B
【解析】A．根据运动学公式可得物体在匀加速阶段的位移大小为，故A正确，不满足题意要求；
C．由图像可知，在时，物体结束做匀加速运动，此时物体的速度为
根据牛顿第二定律可得
解得
则起重机的额定功率为，故C正确，不满足题意要求；
B．当牵引力等于重力时，物体的速度达到最大，则有，故B错误，满足题意要求；
D．0~5s内起重机对物体做的功为，故D正确，不满足题意要求。
故选B。
二、实验题（本题共2小题，共12分。）
16. 某同学在探究平抛运动的特点时，用了如图甲所示的装置进行实验。
（1）以下实验过程的一些做法，哪个是合理的（ ）
A. 必须选用光滑的斜槽轨道，以保证小球平抛运动初速度的一致性
B. 安装斜槽轨道时，必须保证其末端切线保持水平
C. 每次小球都应由静止释放，但可以从斜槽上的不同位置释放
D. 建立坐标轴时应以斜槽末端的端点作为坐标原点
（2）经正确操作，该同学在白纸上描绘出小球运动的轨迹。在轨迹上选取间距较大的几个点，测出其坐标，并在直角坐标系内描绘出了y−x2图像，如图乙所示。由此计算出小球平抛的初速度v0=_______m/s。（重力加速度g取10m/s2）
【答案】（1）B （2）0.5
【解析】
【小问1解析】
AC．为了保证小球平抛运动初速度的一致性，需要从斜槽的同一位置静止释放，斜槽的轨道不一定需要光滑，故AC错误；
B．安装斜槽轨道时，必须保证其末端切线保持水平，从而使小球能够做平抛运动，故B正确；
D．建立直角坐标系时，以小球球心为坐标原点，故D错误。
故选B。
【小问2解析】
小球做平抛运动，则有，
联立解得
则y−x2图像的斜率为
解得
17. 某实验小组的同学用如图甲所示的实验装置“验证机械能守恒定律”
（1）除图中所示的装置之外，还必须使用的两种器材是________
A. 天平B. 秒表C. 刻度尺D. 交流电源
（2）下列操作和分析中，哪种说法正确________
A. 打点计时器两限位孔必须在同一竖直线上
B. 为了减小实验误差，选择的重物的体积越大越好
C. 如图提起纸带，先释放纸带，后接通电源，打出一条纸带
D. 可以利用公式计算重物的速度
（3）在实验中，重锤自由下落，带动纸带，纸带上打出如图乙所示的一系列点，其中O点是重锤刚下落时打下的点。已知打点计时器打点的周期为T，当地重力加速度为g，则根据纸带中的数据进行分析，若在实验误差允许的范围内满足等式________，则机械能守恒定律得到验证。（用图乙及本小问中所给字母表示）
（4）由于阻力的存在，发现重锤减少的重力势能总是略________（选填“大于”、“等于”、“小于”）其增加的动能。
【答案】（1）CD （2）A （3） （4）大于
【解析】
【小问1解析】
实验中要验证的关系为
两边消掉m，则不需要测量质量，即不需要天平；打点计时器本身就是计时仪器，则不需要秒表；则除图中所示的装置之外，还必须使用的两种器材是刻度尺和交流电源，故选CD。
【小问2解析】
A．打点计时器两限位孔必须在同一竖直线上，以减小纸带与打点计时器间的摩擦力，选项A正确；
B．为了减小实验误差，选择的重物的质量越大，体积越小越好，选项B错误；
C．如图提起纸带，先接通电源，后释放纸带，打出一条纸带，选项C错误；
D．若利用公式计算重物的速度，就相当于间接使用了机械能守恒定律，这样就失去了验证的价值，正确的方法是根据中间时刻的瞬时速度等于这段位移的平均速度来计算重物的速度，选项D错误。
故选A。
【小问3解析】
从开始运动到B点重力势能减小量
动能增加量
若机械能守恒，则满足
即
【小问4解析】
由于阻力的存在，一部分重力势能转化为内能，则重锤减少的重力势能总是略大于其增加的动能。
三、计算题（本题共2小题，共28分。）
18. 某校物理兴趣小组决定举行遥控赛车比赛，如图所示，比赛路径由水平直线轨道AC和竖直固定圆轨道平滑连接组成。可视为质点的赛车从起点A由静止出发，沿固定轨道AC以恒功率运动，经过刚好到达B点，此时关闭发动机，B点右侧所有轨道均视为光滑轨道。赛车经C点进入半径的竖直圆轨道，恰好能够经过圆轨道最高点D。已知赛车质量，在AB段受到的阻力，g取，忽略空气阻力。求：
（1）赛车通过D点时的速度大小；
（2）赛车通过圆轨道的C点时对轨道的压力大小；
（3）水平直线轨道AB的长度L。
【答案】（1） （2）24N （3）
【解析】
【小问1解析】
赛车恰好经过D点，重力提供向心力有
解得
【小问2解析】
赛车从C点运动到D点，由机械能守恒
赛车在C点，合外力提供向心力有
解得
【小问3解析】
赛车从A点运动到B点，由动能定理
解得
19. 水平地面上的传送装置如图所示。BC为长6m的水平传送带以的速率顺时针匀速转动，左端与半径的四分之一光滑圆弧轨道相切于B点（不接触），右端与同一水平面上的平台CE平滑衔接于C点（不接触）。在平台右边固定一轻质弹簧，弹簧左端恰好位于D点。可视为质点的滑块P质量，滑块与传送带BC以及滑块与平台CD之间的动摩擦因数均为，DE部分光滑。忽略空气阻力，重力加速度g取。现将滑块P从光滑圆弧轨道上端A点由静止释放，在滑块运动过程中弹簧始终处于弹性限度内，弹簧的最大弹性势能。求：
（1）滑块P运动到圆弧轨道底端B点时的速度大小
（2）滑块P通过传送带BC过程中系统产生的热量Q
（3）CD的长度L及滑块P最终停在平台CD上离D的距离s
【答案】（1） （2） （3），
【解析】
【小问1解析】
滑块P从A运动到B点，由动能定理
得
【小问2解析】
滑块在传送带上做匀加速直线运动，加速度大小为a，由牛顿第二定律
加速到与传送带共速时，滑块位移
此过程所用时间
此过程中传送带的对地位移
滑块P通过传送带时系统产生的热量
得
【小问3解析】
滑块以v的速度滑上平台CD，压缩弹簧至最短过程，由能量守恒得
得
滑块由弹簧最短处滑至平台CD上停止运动，由能量守恒得
得