【物理】河南省南阳市六校2024-2025学年高一下学期第二次联考试卷（解析版+学生版）

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（考试时间：75分钟7试卷满分：100分）
注意事项：
1、答题前，考生务必将自己的姓名、准考证号、考场号填写在答题卡上。
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，再选涂其它答案标号；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，每小题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. 下面说法正确的是（ ）
A. 做曲线运动的物体，其速度有时与合力方向相同
B. 匀速圆周运动是匀变速曲线运动
C 根据可知，汽车上坡时可以通过降档减速来增加牵引力
D. 牛顿力学适合任何场景
【答案】C
【解析】A．物体做曲线运动时，速度方向与合力方向必定不在同一直线上，否则将做直线运动，故A错误；
B．匀速圆周运动的加速度方向始终变化，属于变加速曲线运动，而非匀变速，故B错误；
C．由公式可知，当功率一定时，降低速度可增大牵引力，降档减速正是通过此原理增加牵引力，故C正确；
D．牛顿力学仅适用于宏观、低速场景，不适用于高速（接近光速）或微观领域，故D错误。
故选C。
2. 羽毛球是许多人喜欢的一项体育运动。下图画出了羽毛球在空中飞行时所受合力F与速度的四种方向，正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】做曲线运动的物体速度方向沿轨迹的切线方向，合力方向指向轨迹的凹侧，因为羽毛球在飞出后在上升过程中速度不断减小，所以力F与v夹角为钝角，又根据运动速度、外力的位置关系，故B正确。
故选B。
3. 如图所示，下列有关生活中的圆周运动实例分析，说法正确的是（ ）
A. 汽车通过凸形桥的最高点时，处于失重状态
B. 铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高，是利用轮缘与外轨的侧压力帮火车转弯
C. 杂技演员表演“水流星”，当它通过最高点时处于完全失重状态，不受重力作用
D. 脱水桶的原理是水滴受到的离心力大于受到的向心力，从而沿切线方向被甩出
【答案】A
【解析】A．根据圆周运动规律，汽车通过最高点时合外力提供向心力，方向竖直向下，则汽车处于失重状态。故A正确；
B．铁路的转弯处，外轨比内轨高是利用火车自身重力和垂直轨道向上的支持力的合力提供火车转弯所需的向心力，从而减少对轨道的侧向压力。故B错误；
C．完全失重状态是物体的加速度等于重力加速度，“水流星”在最高点时的加速度可能大于也可能等于重力加速度，且“水流星”始终重力作用。故C错误；
D．脱水桶的原理是当转速逐渐增加时水滴受到的合外力不足以提供做圆周运动的向心力，从而出现离心运动。离心力和向心力是效果力，不能说物体受到离心力、向心力。且只有当指向圆心的合外力为0时，水滴才会沿切线方向甩出。故D错误。
故选A。
4. 曾有人设想过一种不需要停车的火车站，其构想如图示。在每个车站的中央都有一个圆形的平台A，它是静止不动的，乘客就是从这里上下火车的。平台的外面有一个大转盘B，转盘外边就是火车铁轨。一般来说，成人正常的步行速度大约，当火车进站时速度已降到，转盘最边缘线速度大小与火车相同，这样乘客就可以安全地从火车走到转盘B上，通过转盘乘客就可以安全步行到A区。如果A区半径大小为5米，转盘表面的粗糙程度相同，则下列说法正确的是（ ）
A. 若乘客能安全地从火车经过转盘B走到A区，则转盘B的外边缘直径不小于30米
B. 乘客在经过转盘的过程中受到的力有重力、支持力、静摩擦力和向心力
C. 质量为乘客站在转盘上的点和点时，所受静摩擦力相同
D. 站在点的小孩的线速度大于站在点的成人的线速度
【答案】D
【解析】A．因为成人以低于步行的速度走到A区才更安全，因此，转盘B的内外圆周半径之比，所以转盘B的外侧圆周半径不小于30米，故A错误。
B．乘客在经过转盘的过程中受到的力有重力、支持力、静摩擦力，向心力是乘客受到的合外力，故B错误。
C．因为乘客站在转盘上受到的静摩擦力提供向心力，而向心力大小，所以乘客在P点的静摩擦力小于Q点，故C错误。
D．由于，所以站在点的小孩的线速度大于站在点的成人的线速度，故D正确。
故选D。
5. 2025年4月，“长征三号乙”以半月一次的密集节奏第6次出征，携通信技术试验卫星十七号直刺苍穹。这枚拥有氢氧心脏的火箭将于5月首次执行日心轨道发射，托举“天问二号”开启小行星探测，助推中国行星探索工程迈向深空。下图是这次太空探测任务的第一阶段卫星发射的轨道示意图。轨道Ⅰ为近地轨道，轨道Ⅱ为转移轨道，轨道Ⅲ为同步轨道。已知地球的半径为，地球表面的重力加速度为，地心到点的距离为，则（ ）
A. “天问二号”在转移轨道Ⅱ上各点的速度均小于
B. “天问二号”在轨道Ⅲ上运动的周期为
C. “天问二号”在椭圆轨道Ⅱ上由点运动至点所需的时间为
D. “天问二号”在轨道Ⅰ和轨道Ⅲ运行的周期之比为
【答案】C
【解析】A．天问二号在圆轨道Ⅰ上运行的速度是7.9km/s，在A点加速进入轨道Ⅱ，即在转移轨道Ⅱ上A点的速度大于，故A错误；
B．天问二号在轨道Ⅲ上运动，由万有引力提供向心力，有
在地球表面，有
解得，故B错误；
C．天问二号从A点沿椭圆轨道Ⅱ运动，其轨道半长轴
根据开普勒第三定律可得
解得
天问二号由轨道Ⅱ的A点运动至B点所需的时间，故C正确；
D．根据开普勒第三定律可知
即，故D错误。
故选C。
6. 如图所示为一乒乓球发球机，可以将乒乓球以不同的水平速度射出，打到竖直墙上。是竖直墙上三点，与出射点处于同一水平线上，两点分别为两次试验时击中的点，出射口到点的距离为，当地重力加速度为，空气阻力和乒乓球的旋转忽略不计，乒乓球可看作质点。下列说法正确的是（ ）
A. 出射速度足够大，乒乓球可能击中点
B. 分别击中点的两球在整个飞行过程中，速度的变化量相同
C. 若击中点时乒乓球的速度与水平方向夹角为，则乒乓发球机球的初速度大小为
D. 如果墙壁足够长，乒乓球的出口速度小到一定程度，乒乓球到达墙壁时的速度就可以竖直向下，刚好与墙壁相切
【答案】C
【解析】A．乒乓球做平抛运动，不管出射速度是否足够大，竖直方向位移不为零，所以乒乓球不能击中O点。故A错误；
B．在竖直方向上，根据可知，乒乓球到A和B的时间不同，根据，可知速度变化量不同，故B错误；
C．对于击中A点的乒乓球，根据平抛运动的规律可得，，
所以，故C正确；
D．平抛运动的物体因为总存在水平速度，则末速度不可能竖直向下，故D错误。
故选C。
7. 如图所示，一小球在轻杆的作用下绕点做竖直面内的圆周运动，其中点与点等高。已知轻杆的长度为，小球的质量为且可视为质点，重力加速度为，不计空气阻力和点的阻力，则下列说法中错误的是（ ）
A. 小球在运动过程中机械能守恒
B. 轻杆在A点对小球作用力方向指向圆心
C. 若小球恰好能过最高点，则过最高点的速度要求是
D. 若小球过最高点时的速度大小为，则小球在最高点受到轻杆的作用力大小为，方向竖直向下
【答案】C
【解析】A．小球在运动过程中只有重力对球做功，机械能守恒，故A正确；
B．小球在A点时受重力和杆的作用力，杆的作用力充当向心力，方向指向圆心。故B正确；
C．若最高点若轻杆对小球无作用力，则，
对于杆问题，只要小球在最高点的速度大于0即可过最高点，故C错误；
D．因为小球过最高点时，，所以
解得F=3mg，小球在最高点受到轻杆的作用力竖直向下，故D正确。
此题选择不正确选项，故选C。
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）
8. 某摩托车企业生产了一款高性能摩托车，为了测试摩托车的各项指标，在封闭场地对该摩托车进行测试。假设摩托车在平直的公路上以额定功率行驶，行驶一段距离后关闭发动机，测出了摩托车动能与位移的关系图像如图所示。已知摩托车的质量为200kg，摩托车运动过程中所受阻力恒定，。则下列说法正确的是（ ）
A. 摩托车受到的阻力大小为
B. 摩托车的额定功率为
C. 摩托车加速运动的时间为
D. 摩托车速度为时，加速度为
【答案】AC
【解析】A．摩托车额定功率行驶，由图像可知摩托车运动过程中的最大动能为，已知摩托车的质量，由动能表达式得摩托车行驶的最大速度为
关闭发动机后阻力做功使动能减小，由动能定理得
其中由图像可知减速的位移为
解得，A正确；
B．受力分析可知，额定功率下摩托车做匀速运动时有，
联立解得，B错误；
C．设摩托车加速运动时间为，加速过程由动能定理得
解得，C正确；
D．摩托车速度为30m/s时，牵引力大小为
根据牛顿第二定律得
解得，D错误。
故选AC。
9. 货物转运码头都少不了大型可移动起重机。如图甲所示，某起重机保持不动，可沿横梁行走的天车有两个功能，一是吊着货物沿竖直方向运动，二是吊着货物沿水平方向运动。现天车将质量为的货物吊起，在方向的位移时间图像和方向的速度-时间关系图像如图乙、丙所示，。下列说法正确的是（ ）
A. 末货物的速度大小为
B. 货物所受的合力大小为
C. 末钢索对货物拉力的瞬时功率为
D. 货物在吊运过程中做匀变速曲线运动
【答案】ABD
【解析】A．由图乙和图丙可以分析出货物水平方向做速度大小为4m/s的匀速直线运动，竖直方向做初速度为0的匀加速直线运动，加速度大小为。2s末货物的竖直分速度为3m/s，水平分速度为4m/s，因此合速度大小为，故A正确；
B．物体所受的合力大小，故B正确；
C．由牛顿第二定律知，钢索对货物的拉力大小为
2s末拉力的瞬时功率为，故C错误；
D．由于竖直方向做匀加速运动，水平方向匀速运动，因此货物的运动是匀变速曲线运动，故D正确。
故选ABD。
10. 如图所示，光滑竖直杆底端固定在地面上，杆上套有一质量为的物块A（可视为质点），一根竖直轻弹簧一端固定在地面上（弹簧劲度系数为k），另一端连接质量也为的物块B，一轻绳跨过定滑轮，一端与物块B相连，另一端与物块连接，定滑轮到竖直杆的距离为。初始时，物块A在外力作用下静止于点，已知此时整根轻绳伸直无张力且间细绳水平、间细绳竖直，现将物块A由P点静止释放，A沿杆下滑到Q点时，与杆之间的夹角为，此时物块A的速度大小为。不计滑轮大小及各种阻力，重力加速度大小为，下列说法中正确的是（ ）
A. 整个过程A、B和弹簧构成的系统机械能守恒
B. 物块A下滑过程中速度最大时，弹簧刚好处于原长
C. 此时物块B的速度大小为
D. 物块A由下滑至时，弹簧的弹性势能的变化量为
【答案】AD
【解析】A．由于不计各种阻力，根据机械能守恒的条件可知整个过程中A、B和弹簧构成的系统机械能守恒。故A正确；
B．物块A开始下落时只受重力，加速度为g，物块A开始加速下落。随着物块A的下落，细线对物块有竖直向上的分力，物块A所受的合力减小，物块A的加速度开始减小，当物块A所受合力为0时，物块A速度最大。当弹簧恢复原长时，对物块A有，此时物块A处于加速过程中，故B错误；
C．根据运动的合成与分解，在Q点物块A的速度如图进行分解，物块B的速度大小为，故C错误；
D．物块A从P到Q时，下落的高度
物块A下落到Q点过程中，物块B上升的高度为
整个过程中A和B重力势能的减少量为
系统机械能守恒，则物块达到Q点时，弹簧的弹性势能变化量为
，故D正确。
故选AD。
三、非选择题（本题共5小题，共54分。解答题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）
11. 如图1所示的实验装置可以用来探究影响向心力大小的因素，一个内壁涂有润滑油的透明圆筒可以在水平底座上随着转台一起绕着虚线为中心轴在水平面上匀速转动，一个光滑的小圆环（半径不计）固定在圆筒内中心处，圆筒内有小球通过圆环用一根不可伸长的轻质细绳连在固定于圆筒转轴正上方的力传感器，球心到转轴的距离可通过圆筒上的刻度读出，连接小球的细绳水平。小天同学利用这一实验装置探究在小球质量、转动半径一定的情况下，向心力与转动角速度之间的关系。
（1）当转台稳定转动时，记录下力传感器的示数；小天同学利用手机上的“秒表”功能测量转台的转速：当小球经过某位置时开始计时，记录为1，下次小球再经过该位置时记录为2，…，依次记录，直到第次，手机的秒表记录到从1到时转台转动花费的时间为，则小球随着转台转动的角速度_______。
（2）调节转台的转速，读取不同转速时力传感器的读数，并测出此时的角速度，得到与的多组数据。利用图像法处理数据，以为纵轴、为横轴建立直角坐标系，作出图像，如图2所示。得出的结论是：在小球质量、转动半径一定的情况下，向心力与转动角速度的平方成________（选填“正比”或“反比”）。
（3）用图像法处理数据时，作图像而不作图像的原因是________。
【答案】（1） （2）正比 （3） 图像不是直线，是曲线，不能直观地得出与之间的关系
【解析】（1）从小球第1次到第次通过同一位置，转动圈数，时间为，故周期为
则小球随着转台转动的角速度为
（2）根据实验数据描点作图，图像为一条直线，表明在小球质量、转动半径一定的情况下，向心力与转动角速度的平方成正比。
（3）根据向心力公式
可知图像不是直线，是曲线，不能直观地得出与之间的关系。
12. 某同学验证机械能守恒定律的装置如图1所示，该装置由悬挂在铁架台上的细线、小球和铁架台下方的光电门组成，当地重力加速度为g。
（1）实验中用毫米刻度尺测量悬点到小球上端的细线长度为l，用某测量工具测量小球的直径d
（2）该同学将细绳拉直至与悬点等高的位置后由静止释放，记录小球通过最低点时光电门的遮光时间t，则小球通过最低点的速度大小为___________（用所测物理量字母表示）
（3）本实验验证机械能守恒定律时，只需在误差允许范围内验证表达式___________是否成立即可；
（4）多次改变细线长度l，重复以上操作，若以为纵坐标，l为横坐标，根据实验数据作出的图像如图2所示，图中的纵截距为b，c为纵轴上的一个数值，则可得重力加速度测量值___________（用图中给的字母或所测物理量表示）；
（5）用实验所得重力加速度与当地重力加速度g比较，在误差范围内两个数值近似相等，则验证了小球机械能守恒。
【答案】（2） （3） （4）b
【解析】（2）根据光电门的原理可知小球通过最低点的速度大小为
（3）小球下落过程，根据机械能守恒可得
又
联立可得在误差允许范围内验证机械能守恒的表达式为
（4）[3]根据
变形可得
则重力加速度测量值为
13. 2018年5月5日，在加州的范登堡空军基地，NASA耗资10亿美元的项目——火星探测器“洞察号”（InSight）搭乘宇宙神5型运载火箭成功发射。“洞察号”无人探测器在对火星进行长达4年多的科学探测之后，任务正式终结。2024年，一项新研究分析了由美国航天局“洞察号”无人探测器检测到的火星地震波，认为在火星内部深层存在一个充满液态水的孔隙和裂缝区。研究认为，该区域存在于火星表面以下11公里至20公里的地方，其液态水储量远超此前认为的火星地表曾经有过的海洋所蕴藏的水量。尽管这些地下水资源因位置太深而无法开采，但这一储水层可能是生命的“避难所”。为了测得火星的质量，探测器在火星上做了竖直上抛实验，火星上大气非常稀薄，可以忽略空气阻力对实验的影响。根据实验数据绘制的图像如图所示。是物体上抛时的初速度，是物体在空中运动的时间。已知万有引力常量，火星半径，求：火星的质量。
【答案】
【解析】设火星表面的重力加速度大小为，根据竖直上抛运动的对称性，结合图像可得
整理可得
解得
在火星表面，万有引力等于重力则有
联立解得火星的质量为
14. 甩抛尕，俗称投石索。甩抛尕原是为打仗需要和放牧需要而产生的，这一古老的冷兵器，在新石器时代晚期便已出现，现在成为体育活动项目。投石索的制作相对简单，通常由绳索和手柄组成。绳索的一端套在手上，绳子中间有个绳兜，用来包住石头，另一端也用手捏住。使用时，通过快速旋转绳索，然后突然将捏住的绳子一端释放，就可以将石头投掷出去。投石索的射击距离最远可以达到200米，这在野外生存中无疑是一项非常实用的技能，无论是狩猎还是自卫，投石索都能发挥巨大的作用。其结构和使用示意图如下：如果在一次甩抛尕比赛中，运动员用的绳子长（绳子对折后石头到绳子端的长度），运动员握住绳子端，让石头在距水平地面高的水平面内做匀速圆周运动，转动的角速度，某时刻运动员松开绳子一端，石头沿圆周的切线方向飞出，不计空气阻力，，求：石头落地时飞行的水平距离。
【答案】60m
【解析】石头飞出后在空中做平抛运动，其抛出的初速度大小为
石头飞出后竖直方向上
解得石头在空中运动的时间
则石头落地时飞行的水平距离
15. 如图所示，在水平地面上固定着一个光滑弧面和一个倾角为的光滑斜面，光滑弧面底端与水平地面相切。在斜面上放置着一根轻质弹簧，劲度系数，弹簧上端被固定，弹簧下端距地面高。现将一质量为的物块由点自由释放，物块滑到底端点后经过水平路段滑上斜面。已知，点距地面高度段的动摩擦因数，长，物块经过弧面水平地面及斜面连接处没有能量损失，，求：
（1）物块滑到点时的速度大小；
（2）弹簧的最大压缩量；
（3）最终物块停止的位置距点的距离。
【答案】（1）10m/s （2）0.6m （3）2.75m
【解析】
【小问1解析】
因为弧面光滑，因此，物块在到的过程中机械能守恒，则有
解得
【小问2解析】
设弹簧的最大压缩量为，物块第一次滑到斜面最高点的高度为
物块第一次从B滑到斜面最高点的过程中，由动能定理可得
联立解得
【小问3解析】
因为滑块最终会停在段，设物块在段上通过的路程为，由能量守恒定律可得
解得
又因为
故物块最终停在距C点2.75m的地方。