河南省郑州市2024-2025学年高一下学期期末考试物理试题（解析版）

这是一份河南省郑州市2024-2025学年高一下学期期末考试物理试题（解析版），共14页。试卷主要包含了选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
本试卷分第I卷（选择题）和第II卷（非选择题）两部分。考试时间90分钟，满分100分。考生应首先阅读答题卡上的文字信息，然后在答题卡上作答，在试题卷上作答无效。交卷时只交答题卡。
第I卷
一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1-8题只有一项符合题目要求，第9-12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. 著名的“钱学森弹道”是指导弹升空后先冲出大气层，随后像打水漂般连续滑翔变轨，可使突防概率大幅提升。如图是导弹运行轨迹示意图，其中导弹在各点的速度和所受合力的方向可能正确的是（ ）
A. a点B. b点C. c点D. d点
【答案】B
【解析】导弹做曲线运动，某一点的速度方向位于该点的切线方向，且所受合力方向位于轨迹的凹侧，则导弹在各点的速度和所受合力的方向可能正确的是b点。
故选B。
2. 如图，某个走时准确的时钟，其针尖绕钟盘中心做匀速圆周运动。则分针和时针角速度大小之比为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】分针的周期为，时针的周期为
根据可知，分针和时针角速度大小之比为
故选A。
3. 蹦极是一项极具挑战性的户外极限运动，蹦极者通过一条弹性绳连接在高处的跳台上。蹦极时，蹦极者从跳台跳下，到最低点的过程中，若忽略空气阻力，则蹦极者（ ）
A. 在最低点的机械能最小
B. 在最低点的机械能最大
C. 动能最大时，弹性绳的弹性势能最小
D. 动能最大时，弹性绳的弹性势能最大
【答案】A
【解析】AB．蹦极者的机械能仅指蹦极者的动能和重力势能（不包含弹性绳的弹性势能），因弹性绳的拉力对蹦极者做负功，导致其机械能减小，弹性绳的弹性势能逐渐增大。在最低点，蹦极者的动能减为零，重力势能也减至最小，故机械能最小，选项A正确，B错误。
CD．当弹性绳拉力等于重力时，加速度为零，速度最大，动能最大。此时弹性绳已伸长，弹性势能存在但未达到最大值（最低点时弹性势能最大），故选项CD错误。
故选A。
4. 如图，某人通过定滑轮拉着小船在水面上向左运动。图示的四个速度方向中，可表示绳上点速度方向的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】A点向左发生水平位移的同时，离水面的高度也逐渐增大，但A点到不了定滑轮处，故A点的速度方向沿v2方向。
5. 一条轻绳跨过轻质定滑轮，绳两端各系一个小球A和B，B球的质量是A球的3倍。用手托住B球，当轻绳刚好拉紧时，B球离地面的高度为h，A球静止于地面，如图所示。释放B球，不计滑轮与轴间的摩擦及空气阻力，重力加速度为，则B球即将落地时的速度大小为（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】设A球质量为m，B球下落的过程 中，A、B两球及绳子组成的系统机械能守恒，有
解得，故选C 。
6. 如图，滚筒洗衣机是如今常见的家用洗衣机。脱水过程中，滚筒绕水平转轴转动，可认为湿衣服在竖直平面内做匀速圆周运动，则（ ）
A. 湿衣服所受合力大小不变
B. 湿衣服的向心加速度逐渐减小
C. 湿衣服上的水在最高点比最低点更容易甩出
D. 湿衣服上的水在最低点比最高点更容易甩出
【答案】D
【解析】A．脱水过程中，可认为湿衣服在竖直平面内做匀速圆周运动，湿衣服所受合力提供向心力，由于质量逐渐减小，所以湿衣服所受合力逐渐减小，故A错误；
B．根据可知，湿衣服的向心加速度大小保持不变，故B错误；
CD．衣物在最低点时，以水为对象，根据牛顿第二定律可得
衣物在最高点时，以水为对象，根据牛顿第二定律可得
可知衣物在最低点时，水需要的附着力更大，更容易做离心运动，所以湿衣服上的水在最低点比最高点更容易甩出，故C错误，D正确。
故选D。
7. 有一半径为的匀质球体，距离球心处有一质点。现从球体中心挖去半径为的球体，如图所示。则挖去前后质点受到万有引力的比值为（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】令匀质球体总质量为，则球体中心挖去后剩余部分的质量
挖去前后质点受到万有引力，
解得
故选C。
8. 农田灌溉时，水泵将水从地下5m深处抽到地面，出水口水流速度为。已知出水口横截面积为，水的密度为，取重力加速度，则水泵的输出功率约为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】水泵的输出功率包括将水提升高度所做的功率和赋予水动能所需的功率之和。
体积流量
质量流量
提升水的高度所需功率
赋予水动能的功率
总功率
故选D。
9. 某餐桌的圆形转台上，放置A、B、C三个质量分别为3m、2m、m的调料瓶，它们到转轴的距离分别为2r、r、3r。现转动转台，使三个调料瓶均随转台一起做匀速圆周运动。已知三个调料瓶与转台间的动摩擦因数相同，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则（ ）
A. 调料瓶B的向心加速度最大
B. 调料瓶A所受的摩擦力最大
C. 若转台转速逐渐增大，调料瓶C最先滑动
D. 若转台转速逐渐增大，调料瓶A最先滑动
【答案】BC
【解析】A．三个调料瓶均随转台一起做匀速圆周运动，角速度相等，根据，，
可知，调料瓶B的向心加速度最小，故A错误；
B．三个调料瓶均随转台一起做匀速圆周运动，由摩擦力提供向心力，则有，，
可知，调料瓶A所受的摩擦力最大，故B正确；
CD．三个调料瓶与转台间的动摩擦因数相同，最大静摩擦力分别为，，
若C恰好达到最大静摩擦力，此时有
可以解得此时，A、B所受摩擦力分别为，
可知，若转台转速逐渐增大，调料瓶C最先滑动，故C正确，D错误。
故选BC。
10. 木星是太阳系中质量最大的行星，其质量约为地球的318倍，半径约为地球的11倍。如图，某木星探测器从地球出发，经地木转移轨道，再经停泊轨道1、2，最后到达探测轨道3，轨道均相切于点。则（ ）
A. 探测器的发射速度应大于地球第二宇宙速度
B. 木星表面的重力加速度大于地球表面的重力加速度
C. 探测器从轨道2进入轨道3，需要在点加速
D. 探测器在轨道1、2、3上运行时，轨道3的运行周期最长
【答案】AB
【解析】A．探测器要脱离地球的引力范围，则其发射速度应大于地球第二宇宙速度，选项A正确；
B．根据
解得
可得
即木星表面的重力加速度大于地球表面的重力加速度，选项B正确；
C．探测器从轨道2进入轨道3，需要在点减速做向心运动，选项C错误；
D．根据开普勒第三定律可知，探测器在轨道1、2、3上运行时，轨道3的运行周期最短，选项D错误。
故选AB。
11. 如图甲，物块以某一初速度冲上固定斜面。运动过程中，物块动能与路程的关系如图乙所示。忽略空气阻力，则物块（ ）
A. 受到的摩擦力大小为
B. 受到的摩擦力大小为
C. 运动的全过程，合力做功10J
D. 运动的全过程，机械能减少了
【答案】AD
【解析】AB．根据动能定理，上滑时
由图像可知
下滑时
由图像可知
解得f=0.5N，选项A正确，B错误；
C．运动全过程，合力做功W=10J-20J=-10J，选项C错误；
D．运动的全过程，机械能减少了，选项D正确。
故选AD。
12. 2025年亚洲冬奥会在哈尔滨举行，如图为某滑雪场地的侧视简图，它由助滑雪道和着陆坡构成，着陆坡与水平面的夹角。某次滑雪过程中，运动员在点沿与着陆坡夹角的方向，以的初速度离开雪道，在着陆坡上的点着陆。忽略空气阻力，取重力加速度，则运动员（ ）
A. 从点到最高点的运动时间为
B. 在空中运动的最小速度为
C. 离着陆坡最远距离为
D. 运动轨迹最高点与点的高度差为
【答案】BD
【解析】A．因v0与水平方向夹角为30°，则从A点到最高点的运动时间为，选项A错误；
B．在空中运动的最小速度等于抛出时的水平速度，则为，选项B正确；
C．离着陆坡的最远距离为，选项C错误；
D．由斜抛运动可知，
解得t=2s，L=20m
则运动轨迹最高点与B点的高度差为，选项D正确。
故选BD。
第II卷
二、实验题（本题共2小题，每空2分，共16分。）
13. 利用如图装置做“探究向心力大小和半径、角速度、质量的关系”实验，装置包含不同质量的小球、可调节角速度的变速塔轮，以及与之相连的长槽和短槽。转动手柄，长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动，槽内的小球做匀速圆周运动。可观察标尺露出的格数得到向心力大小关系。
（1）本实验在研究向心力大小和不同物理量的关系时，用到的主要物理方法是_____（选填“理想实验法”“控制变量法”“演绎推理法”）。
（2）某同学在进行实验时，将两个相同的小球分别放置在与中心等距的A位置和C位置。然后把皮带安装在左右不同半径的变速塔轮上。转动手柄，观察左右标尺露出的刻度。以上操作是为了研究向心力的大小和_____的关系。
（3）在第（2）问的实验中，当左侧塔轮半径为6cm，右侧塔轮半径为2cm时，观察到左侧标尺露出1格，右侧标尺露出9格。由此可猜测向心力大小和_____成正比。
【答案】（1）控制变量法 （2）角速度 （3）角速度的平方
【解析】
小问1解析】
本实验在研究向心力大小和不同物理量的关系时，用到的主要物理方法是控制变量法。
【小问2解析】
某同学在进行实验时，将两个相同的小球分别放置在与中心等距的A位置和C位置，即保持质量和转动半径相同。把皮带安装在左右不同半径的变速塔轮上，则角速度不同。即以上操作是为了研究向心力的大小和角速度的关系。
【小问3解析】
由题意可知左右两侧小球向心力之比为1∶9；左右两侧塔轮的半径之比为3∶1，则根据v=rω可知，角速度之比为1∶3，由此可猜测向心力大小和角速度平方成正比。
14. 利用如图装置做“验证机械能守恒定律”实验，装置包含铁架台、打点计时器、纸带、重物等。
（1）关于实验下列说法正确的是_____
A. 实验中必须用天平测得重物的质量
B. 实验时应先接通电源，然后松开纸带让重物下落
C. 实验中打点计时器可以使用直流电源
（2）某同学由静止释放重物后得到一条纸带，在纸带上每隔一点选取一个计数点。如图，测得ABC三个计数点到起始点的距离分别为。若测得重物的质量为，当地重力加速度。由纸带可知，点速度大小为_____，重物从点到点重力势能的减少量为_____，动能的增加量为_____。（结果均保留两位小数）
（3）该实验没有考虑各种阻力的影响，因此产生的误差属于_____误差（选填“偶然”“系统”）。
【答案】（1）B （2）1.85 0.18 0.17 （3）系统
【解析】
【小问1解析】
A．实验中要验证的表达式两边都有质量，则不需要用天平测得重物的质量，选项A错误；
B．实验时应先接通电源，然后松开纸带让重物下落，选项B正确；
C．实验中打点计时器只能使用交流电源，选项C错误；
故选B。
【小问2解析】
纸带上每隔一点选取一个计数点，则t=0.04s，B点速度大小为
重物从点到点重力势能的减少量为
动能的增加量为
【小问3解析】
该实验没有考虑各种阻力的影响，因此产生的误差属于系统误差。
三、计算题（本题共4小题，共36分。）
15. 我国自主研制的055型驱逐舰是2020年代世界范围内最先进的水面战斗舰艇。某次演习时，055型驱逐舰保持额定功率行驶。已知驱逐舰质量为，航行过程中所受阻力与其速度平方成正比，比例系数为。
（1）求驱逐舰的最大航行速度；
（2）若驱逐舰以的速度航行，求此时驱逐舰的加速度。
【答案】（1） （2）
【解析】
【小问1解析】
最大航速时
其中，
联立得
【小问2解析】
航速为时，则
阻力
由牛顿第二定律
联立得
16. 我国发射某颗同步卫星过程如图所示。卫星首先被发射到轨道半径为的近地圆轨道I（轨道半径约为地球半径），运行一段时间后，在点经短暂点火加速进入转移轨道。当卫星到达转移轨道的远地点时，再次点火加速变轨，卫星进入轨道半径为的同步轨道III。已知地球自转周期为，引力常量为，求：
（1）地球的质量；
（2）卫星在轨道II上从点运行到点的时间。
【答案】（1） （2）
【解析】
【小问1解析】
对同步卫星
解得
【小问2解析】
开普勒第三定律
而
解得
17. 如图，消防车利用消防水炮进行高层灭火，水炮出水口始终保持水平，且出水方向可以水平调节。某次灭火时，出水口离地高度H=19.25m，着火点A在高h=18m的楼层外墙面。若出水口正对外墙面，指向A点正上方。出水口与A点间的水平距离为20m，不计空气阻力，取重力加速度g=10m/s2。
（1）求出水口出水速度的大小；
（2）若该楼层距A点5m处的外墙面出现火情，需调节出水口方向和出水速度进行灭火，求此时出水速度的大小。
【答案】（1） （2）
【解析】
【小问1解析】
设出水口出水速度v0，水在空中做平抛运动，则有
竖直方向
水平方向
解得
【小问2解析】
由题意可知水平位移
根据
解得
18. 如图，一弹簧左端固定，放置在水平地面上，地面与长为6m的水平传送带在A点平滑连接，传送带以8m/s的速度顺时针匀速转动。一质量为1kg的物块（可视作质点）以3m/s的初速度从A点向左运动，运动1m时将弹簧压缩至最短，反弹回A点时速度大小为2m/s。已知弹簧未超过弹性限度，物块与传送带间的动摩擦因数为0.6，取重力加速度g=10m/s2，求：
（1）物块与地面间的动摩擦因数；
（2）弹簧的最大弹性势能；
（3）物块在传送带上运动的全过程，因摩擦而产生的热量。
【答案】（1）μ=0.125 （2）Epm=3.25J （3）Q=18J
【解析】
【小问1解析】
对物块，由动能定理
解得
【小问2解析】
物块压缩弹簧至最短过程有
解得
【小问3解析】
物块在传送带上，根据牛顿第二定律
物块运动时间
物块位移
传送带位移
因摩擦而产生的热量
代入数据解得