河北省保定市四县2024-2025学年高一下学期期中考试物理试题（解析版）

这是一份河北省保定市四县2024-2025学年高一下学期期中考试物理试题（解析版），共16页。试卷主要包含了答卷前，考生务必将自己的姓名等内容，欢迎下载使用。
注意事项：
1、答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。
2、回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3、考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
一、单项选择题：本题共7小题，每题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. 下列说法符合物理学史的是（ ）
A. 开普勒在研究第谷的天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律
B. 开普勒总结出了行星运动的规律，找到了行星按照这些规律运动的原因
C 牛顿发现了万有引力定律，并测出了引力常量G
D. 卡文迪许发现了万有引力定律，被誉为“称量地球质量的人”
【答案】A
【解析】AB. 开普勒在研究第谷天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律，牛顿发现了万有引力定律，从而解释了行星按照这些规律运动的原因，故A正确，B错误；
CD.卡文迪许测出了引力常量G，被誉为“称量地球质量人”，故CD错误。
故选A。
2. 火灾逃生的首要原则是离开火灾现场，如图所示是火警设计的一种让当事人快捷逃离现场的救援方案：用一根不变形的轻杆MN支撑在楼面平台AB上，N端在水平地面上向右以匀速运动，被救助的人员紧抱在M端随轻杆一起向平台B端靠近，平台高为h，当时，被救人员向B点运动的速率是（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】将N端的速度进行分解，设此时与水平方向的夹角为,如图所示
则人的速度等于沿杆的分量，即
根据几何关系可得
解得
故选C。
3. 如图所示，卫星甲、乙均绕地球做匀速圆周运动，轨道平面相互垂直，乙的轨道半径是甲的倍。将两卫星和地心在同一直线且甲、乙位于地球同侧的位置称为“相遇”，则从某次“相遇”后，甲绕地球运动15圈的时间内，甲、乙卫星将“相遇”（ ）

A. 1次B. 2次C. 3次D. 4次
【答案】D
【解析】根据开普勒第三定律有
解得
从图示时刻开始，乙转动半圈，甲转动3.5圈，“相遇”一次，此后乙每转动半圈，两个卫星就“相遇”一次，则甲运动15圈的时间内，甲、乙卫星将“相遇”4次。
故选D。
4. 在现代杂技类节目中，以高空绸吊为代表的高空杂技正在逐渐受到观众的追捧。某杂技演员的手抓着长长的绸带，在空中做着精彩的表演。杂技演员的运动可以等效为圆锥摆，如图所示，长为L的细绳一端固定，另一端系一质量为m的小球，给小球一个合适的初速度，小球便可在水平面内做匀速圆周运动，这样就构成了一个圆锥摆。设细绳与竖直方向的夹角为，不计空气阻力，则下列说法中正确的是（ ）

A. 小球受重力、绳的拉力和向心力共三个力的作用
B. 细绳的拉力是小球做圆周运动的向心力
C. 越大，小球运动的周期越小
D. 越大；小球运动的线速度越小
【答案】C
【解析】AB．小球受到重力和绳的拉力共两个力的作用，两个力的合力提供小球做圆周运动的向心力，故AB错误；
C．小球受到重力和绳的拉力的合力提供小球做圆周运动的向心力
可得
则越大T越小，故C正确；
D．小球受到重力和绳的拉力的合力提供小球做圆周运动的向心力
可得
则越大v越大，故D错误。
故选C
5. 小明是一位网球爱好者，有一次小明在体育馆面对着竖直墙壁练习接发球技术，设某次小明在距离水平地面3.2m、距离竖直光滑墙壁15m处发球，发出的网球以30m/s的速度向墙水平抛出，网球与墙壁碰撞后落地，不计碰撞过程中的能量损失，忽略空气阻力和碰撞时间，重力加速度，则网球落地点到墙壁的距离为（ ）
A. 6mB. 9mC. 15mD. 24m
【答案】B
【解析】抛出的网球做平抛运动，飞行时间为
代入数据得
网球与墙壁碰后，能量无损失，水平方向速度反向，大小不变，则落地点距离墙的距离为
ACD错误，B正确。
故选B。
6. 如图所示，天花板上O点固定一拉力传感器，不可伸长的细线一端系在拉力传感器上，另一端系住一个可视为质点的金属小球，在O点正下方有一钉子，钉子到最低点B的距离为细线长度的。把细球线拉直，让小球从图中A位置由静止释放，细线碰上钉子前后瞬间拉力传感器的读数变化量为△F。多次改变k的值，但每次都让小球从A位置由静止释放，发现△F与k有一定的关系，则下列说法正确的是（ ）
A. △F与k值成正比B. △F与k2成正比
C. △F与k-1成正比D. △F与k+1成正比
【答案】C
【解析】在最低点时，球受重力和拉力，根据牛顿第二定律，有：
细线碰撞钉子前
细线碰撞钉子后
其中
△F=F2-F1
联立解得

故ABD错误，C正确。
故选C。
7. 2024年12月19日，我国将天启星座04组卫星送入近地轨道，有效解决了地面网络覆盖盲区的问题。如图所示为天启星座04组卫星中的卫星A与北斗导航卫星B绕地球的运动轨迹，两卫星轨道均视为圆轨道，且两轨道平面不共面。某时刻，卫星A恰好位于卫星B的正下方，一段时间后，A在另一位置从B的正下方经过，已知卫星A的轨道半径为，则卫星B的轨道半径可能为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】设“卫星A”卫星周期为，则它运动到地球另一侧经过的时间，，
设导航卫星B周期为，经过的时间，
由于“卫星A”卫星轨道更低，周期更短，则
它再从导航卫星B正下方经过，满足
即，
设导航卫星B的半径为，根据开普勒第三定律，则卫星B的轨道半径
其中、取整数且，D符合题意。
故选D。
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8. 2022年2月8日北京冬奥会，中国小将谷爱凌夺得自由式滑雪女子大跳台冠军。现设运动员从跳台顶端a处以初速度水平跃出，最终落在斜坡上的b点，如图所示。a、b间的距离为，斜坡与水平面的夹角为，重力加速度为，不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A. 运动员从a点跃出时的速度越大，落在斜坡上时速度方向与水平方向夹角越大
B. 运动员从a点跃出时的速度越大，落在斜坡上时重力的瞬时功率越大
C. 经过运动员离斜坡最远
D. 运动员从a点跃出时的速度大小为
【答案】BC
【解析】A．运动员从a点跃出到落在斜坡上过程，设水平位移为，竖直位移为，所用时间为，落在斜坡上时速度方向与水平方向夹角为，则有
可得
，
可知落在斜坡上时速度方向与水平方向夹角与初速度无关，A错误；
B．落在斜坡上时重力的瞬时功率为
可知运动员从a点跃出时的速度越大，落在斜坡上时重力的瞬时功率越大，B正确；
D．运动员在水平方向做匀速直线运动，则有
代入
解得
D错误；
C．当运动员的速度方向与斜面平行时，运动员离斜坡最远，则有
解得
C正确；
故选BC。
9. 2023年8月31日，我国在西昌卫星发射中心使用长征二号丁运载火箭，将遥感三十九号卫星成功发射升空，卫星顺利进入预定轨道。若卫星在距离地面高度为h的轨道上做匀速圆周运动，地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，不考虑地球自转的影响，则（ ）
A. 卫星运行周期为B. 卫星运行周期为
C. 卫星运行速率为D. 卫星运行速率为
【答案】AD
【解析】物体地球表面时，重力等于万有引力
卫星做匀速圆周运动时，万有引力提供向心力
联立解得
故选AD。
10. 如图所示，在斜面顶端先后水平抛出同一小球，第一次小球落到斜面中点，第二次小球落到斜面底端，从抛出到落至斜面上（忽略空气阻力）（ ）
A. 两次小球运动时间之比
B. 两次小球运动时间之比
C. 两次小球抛出时初速度之比
D. 两次小球抛出时初速度之比
【答案】AD
【解析】AB．平抛运动在竖直方向上做自由落体运动，根据
解得
因为两次小球下降的高度之比为1：2，则运动时间之比为
故A正确，B错误；
CD．小球水平位移之比为1：2，根据
可得水平初速度之比为
故C错误，D正确。
故选AD。
三、非选择题（共5题54分）
11. 在某星球表面，宇航员利用图示装置测星球表面的重力加速度，铁架台放在水平台面上，上端固定电磁铁M，接通电磁铁M的开关后能吸住小球，电磁铁正下方安装一个位置可上下调节的光电门A。实验中测出小球的直径为d、小球球心与光电门中心的高度差为h，断开开关，小球自由下落，记录小球通过光电门的挡光时间t，调整光电门位置，得出多组h、t数据。

（1）实验中，小球经过光电门时的瞬时速度大小_______（用给定的物理量符号表示）。
（2）实验中，多次实验得到多组h、t数据后，数据处理时应绘制_______（填“”、“”或“”）图像，得出的图像斜率为k，则该星球的重力加速度_______（用d、k表示）。
（3）星球表面的重力加速度已在第（2）问中测出，若宇航员测得该星球的半径为R，已知引力常量为G，则该星球的质量_______（用G、R、d、k表示）。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】（1）根据光电门测速原理可知
（2）根据自由落体运动公式有
数据处理时应绘制图像，图像斜率
可得
（3）对该星球表面质量为m的物体，有
可得
12. 在“探究平抛运动规律”的实验中，某同学进行了如下实验探究：
（1）如图，将两个光滑轨道CM、DN固定在同一个竖直平面内，轨道下端水平。把两个质量相等的小钢球P、Q分别从斜面的同一高度由静止开始同时释放，使两小球能以相同的水平速度同时分别从轨道的下端射出（水平轨道足够长），观察到某一现象。改变两小球相对斜面的释放高度，使之仍相同，则仍能观察到这一现象，故可以概括平抛运动的某一规律。
该同学观察到的现象和反映的平抛运动的规律是___________；
A．P、Q两个小球相撞 B．P、Q两个小球同时落地
C．水平方向做匀速直线运动 D．竖直方向做自由落体运动
（2）通过图2中甲图的装置，每次释放小球的位置都相同，并在乙图的坐标纸上记录了小球经过的A、B、C三点，已知坐标纸每小格的边长，则该小球做平抛运动的初速度大小为________；B点的竖直分速度大小为___________。（g取10m/s2）
【答案】 （1）AC （2）1.5 2
【解析】
【分析】
【解析】（1）钢球从斜面的同一高度由静止同时释放，球Q离开斜面后做匀速直线运动，球P做平抛运动，水平方向速度相同，观察到的现象是球P落到光滑水平板上并击中球Q，说明平抛运动在水平方向上是匀速直线运动。
故选AC。
（2）小球经过的A、B、C三点的水平间隔相等，即A、B、C三点运动时间相同，在竖直方向上有
解得
水平方向匀速运动，有
解得
根据匀变速直线运动中，时间中点的瞬时速度等于该过程的平均速度，在B点有
13. 投掷实心球是中考体育考试项目之一。某次测试中一位同学投掷出的实心球的落地点与抛出点之间的水平距离为12m，球出手时的高度为，速度方向与水平方向的夹角为斜向上，重力加速度，，，不计空气阻力，求该次投掷的实心球出手时的速度大小。
【答案】
【解析】设实心球出手时的速度大小为，规定竖直向上为正方向。出手后，竖直方向做匀减速直线运动有
水平方向做匀速直线运动有
解得
14. 游乐场中有一种叫魔盘的娱乐设施，游客（可视为质点）坐在转动的圆锥形魔盘上，当魔盘转动的角速度增大到一定值时，游客就会滑向魔盘边缘，其装置简化结构如图所示。已知盘面倾角为θ＝37°，游客与盘面之间的动摩擦因数为μ＝0.8，游客到盘面顶点O的距离为L＝2m，游客的质量为50kg，重力加速度取10m/s2，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，sin37°＝0.6，cs37°＝0.8。求：
（1）若盘面静止，游客受到盘面的摩擦力大小；
（2）若游客随魔盘一起以角速度ω＝0.25rad/s匀速转动，游客所受摩擦力的大小。
【答案】（1）；（2）
【解析】若盘面静止，游客的受力分析如答图1所示
因
μmgcsθ>mgsinθ
故游客受到盘面的摩擦力大小
f＝mgsinθ=300N
（2）当游客随魔盘以角速度ω＝0.25rad/s匀速转动时，游客的受力分析如答图2所示
竖直方向有
f'sinθ+N'csθ﹣mg＝0
水平方向有
f'csθ﹣N'sinθ＝mω2Lcsθ
解得
f'＝304N
15. 自由式滑雪女子大跳台比赛场地可简化为如图所示的示意图。在比赛的空中阶段可将运动员视为质点，运动员从倾角为的斜面顶端O点以的初速度飞出，初速度方向与斜面的夹角为，图中虚线为运动员在空中的运动轨迹，A为轨迹的最高点，B为轨迹上离斜面最远的点，C为过B点作竖直线与斜面的交点，不计空气阻力，取重力加速度。求：
（1）运动员从O点运动到A点的时间；
（2）O、C两点间的距离。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）运动员在O点飞出的初速度大小为
A为轨迹的最高点，说明运动员在A点速度方向水平向右，设O到A时间为，由斜抛运动规律，竖直方向上有
解得
（2）运动员从O到B过程，将运动分解为沿斜面向下方向和垂直斜面向上方向，如图所示
运动员到B点时速度平行于斜面向下，垂直斜面方向有
，
运动员从O运动到B点的时间为
解得
设运动员落在斜面的D点，由垂直斜面方向运动对称性可得小球从O到B与B到D所用时间相等，平行斜面方向有
，
运动员在水平方向做匀速直线运动，C为中点，则O、C两点间的距离为
代入数据解得