广东省江门市培英高级中学高一下学期期中考试物理试题-A4

这是一份广东省江门市培英高级中学高一下学期期中考试物理试题-A4，共9页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
1．关于万有引力的下列说法，正确的是（ ）
A．牛顿发现了万有引力定律并测定了引力常量
B．卡文迪许发现了万有引力定律并测定了引力常量
C．开普勒行星运动定律是发现万有引力定律的基础之一
D．开普勒定律只适用于行星的运动，不适用于卫星绕行星的运动
2．无人机送餐服务在深圳试行。通过机载传感器能描绘出无人机运动的图象，图甲是沿水平方向的图象，图乙是沿竖直方向的图像。则无人机的运动轨迹近似为（ ）
A．B．C．D．
3．物理来源于生活，也可以解释生活。对于如图所示生活中经常出现的情况，分析正确的是（ ）
A．图甲中小球在水平面做匀速圆周运动时，轨道半径为L，重力与拉力合力提供向心力
B．图乙中物体随水平圆盘一起做圆周运动时，一定受到指向圆盘圆心的摩擦力
C．图丙中汽车过拱桥最高点时，速度越大，对桥面的压力越小
D．图丁中若轿车转弯时速度过大发生侧翻，是因为受到的离心力大于向心力
4．如图所示，一条铁链长l=1m，质量为m=4kg，放在水平桌面上，拿住一端提起铁链直到铁链全部离开桌面的瞬间，重力加速度g=10m/s2，则（ ）
A．铁链的重心位置升高了1mB．铁链克服重力做功40J
C．铁链的重力势能增加了20JD．铁链的重力势能为20J
5．北斗卫星导航系统是我国自行研制的全球卫星导航系统，由55颗卫星组成。如图所示，人造地球卫星A、B均做匀速圆周运动，卫星B为地球静止卫星，C是静止在赤道上的物体。若某时刻A、B、C与地心O在同一平面内，且，下列说法正确的是（ ）
A．卫星A的周期大于卫星B的周期
B．卫星A的角速度大于卫星B的角速度
C．卫星B的线速度小于物体C的线速度
D．物体C的向心加速度大于卫星A的向心加速度
6．两根长度不同的轻质细线下端分别悬挂两个质量相等的小球A、B，细线上端固定在同一点，若两个小球绕共同的竖直轴在同一水平面内做同向的匀速圆周运动，球A的轨道半径是B的一半，不计空气阻力。则A、B两个摆球在运动过程中（ ）
A．球A、B的线速度大小之比为1∶1
B．球A、B的角速度大小之比为1∶2
C．球A、B的向心力大小之比为1∶2
D．球A、B的加速度大小之比为2∶1
7．跳台滑雪是冬季奥林匹克运动会最具观赏性的项目之一。如图为简化的跳台滑雪的雪道示意图，A点下方足够长的倾斜雪道可近似看作直线，假设运动员从助滑道上滑下后从跳台A点沿水平方向飞出，初速度大小为v0，在斜面B点着陆。飞行过程中不计空气阻力，已知斜面与水平方向的夹角为θ=30°，重力加速度大小为g。运动员从A点水平飞出到在斜面B点着陆的过程中（ ）
A．运动员所受重力的功率先增大后减小 B．运动员在空中飞行的时间为
C．运动员在B点的瞬时速度方向与斜面的夹角为30°
D．若初速度增大，运动员落地时瞬时速度方向与斜面的夹角将不变
二、多选题（每题6分，共18分）
8．某同学将一质量为的小球从距离地面高处逆风水平抛出，抛出时的速度大小为，小球落地时的速度大小为，方向竖直向下。已知小球运动过程中，受到水平方向的风力且大小恒定，重力加速度为g，则小球从抛出到落地的过程中（ ）
A．小球落地的时间为B．落地时合外力的功率大小为
C．小球的机械能减小了D．小球做的是变加速曲线运动
9．如图所示，发射静止卫星的一般程序是：先让卫星进入一个近地的圆轨道，然后在点变轨，进入椭圆形转移轨道（椭圆轨道的近地点为近地圆轨道上的，远地点为同步圆轨道上的），到达远地点时再次变轨，进入同步轨道，设卫星在近地圆轨道上运行的速率为，在椭圆形转移轨道的近地点点的速率为，沿转移轨道刚到达远地点时的速率为，在同步轨道上的速率为，三个轨道上运动的周期分别为则下列说法正确的是（ ）
A． B．
C．在点变轨时需要加速，点变轨时要减速
D．卫星经过圆轨道的点和椭圆轨道的点时加速度大小相等
10．当前我国“高铁”事业发展迅猛，假设一辆高速列车在机车牵引力和恒定阻力作用下，在水平轨道上由静止开始启动，其v-t图像如图所示，已知在0～t1时间内为过原点的倾斜直线，t1时刻达到额定功率P，此后保持功率P不变，在t3时刻达到最大速度v3，以后匀速运动．下列判断正确的是（ ）
A．从0至t3时间内，列车一直匀加速直线运动
B．t2时刻的加速度小于t1时刻的加速度
C．在t3时刻以后，机车的牵引力为零 D．该列车所受的恒定阻力大小为
三、实验题
11．某校物理兴趣小组利用如图所示的向心力演示器来探究小球做圆周运动所而向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系。两个变速轮塔2和3通过皮带连接，匀速转动手柄1使长槽4和短槽5分别随变速轮塔2和变速轮塔3匀速转动，槽内的钢球做匀速圆周运动，横臂的挡板对钢球的压力提供向心力，钢球对挡板的反作用力通过横臂6的杠杆作用使弹簧测力筒7下降，从而露出标尺8，标尺上的黑白相间的等分格显示出两个钢球所受向心力的比值。
（1）若两个钢球质量和运动半径相等，图中标尺8上照白相间的等分格显示出4处铜球和B处钢球所受向心力的比值为1：9，则与皮带连接的变速轮塔2和变速轮塔3的半径之比为 。
（2）某同学用如图甲所示装置结合频闪照相研究平抛运动。重力加速度。
①实验得到平抛小球的运动轨迹，在轨迹上取一些点，以平抛起点O为坐标原点，测量它们的水平坐标x和竖直坐标y，如图中y图像能说明平抛小球运动轨迹为抛物线的是 。
②让小球从斜槽上合适的位置由静止释放，频闪照相得到小球的位置如图乙所示，A、B、C是相邻三次闪光小球成像的位置，坐标纸每小格边长为5cm，则小球从槽口抛出的初速度大小为v0= m/s，小球运动到B点的速度= m/s，B点离抛出点的水平距离x= m。
12．如图所示，在验证机械能守恒定律的实验中，甲、乙两位同学分别采用了不同的实验装置：甲同学主要利用光电计时器。如图（a）所示，将一直径为、质量为的金属球由处静止释放，下落过程中能通过处正下方、固定于处的光电门，测得、间的距离为，光电计时器记录下金属球通过光电门的时间为，当地的重力加速度为，通过计算小球减少的重力势能和增加的动能来验证机械能守恒定律。
乙同学利用打点计时器，如图（c）所示，绕过定滑轮的细线上悬挂质量相等的重物A和B，在B下面再挂重物C。已知打点计时器所用交流电源的频率为50Hz，验证重物A、B、C组成的系统机械能守恒。
(1)由图（b）可知，游标卡尺测得小球的直径d= cm。
(2)乙同学某次实验结束后，打出的纸带的一部分如图（d）所示，A、B、C为三个相邻计时点。则打下B点时重物的速度大小为vB=_ m/s（结果保留三位有效数字）。
(3)甲同学某次实验测得小球质量为1kg，A、B间的距离H=0.21m，小球通过光电门的时间为t=9.3×10-3s，在此过程中小球重力势能减少量ΔEp= J，小球动能增加量ΔEk= J（g取10m/s2）。
(4)乙同学实验中，已知重物A和B的质量均为M，钩码C的质量为m，某次实验测得重物A由静止上升高度为h时，对应的速度大小为v，取重力加速度为g，则验证系统机械能守恒定律的表达式是 （用g、h、M、m、v表示）。
四、解答题
13．2025年1月21日，“神舟十九号”航天员乘组圆满完成第二次出舱活动，在空间站机械臂和地面科研人员的配合支持下，完成了空间站空间碎片防护装置安装、舱外设备设施巡检等任务。已知“神舟十九号”航天员乘组所在的空间站质量为m，轨道半径为r，绕地球运行的周期为T，地球半径为R，引力常量为G。求：
(1)地球的质量；
(2)地球的平均密度；
(3)地球第一宇宙速度的大小。
14．如图所示，在以水平地面向右为轴正方向、竖直方向向上为轴正方向建立的直角坐标系内，一根长为、不可伸长的细线上端固定于坐标为的点，另一端系一质量为、可视为质点的小球。在轴上点（图中未画出）固定一个表面光滑、足够细的钉子。现将小球拉至细线绷直并水平，由静止释放小球，当细线碰到钉子后，小球以点为圆心在竖直面内做圆周运动。重力加速度大小为，不计空气阻力。
（1）求细线碰到钉子前瞬间细线上的拉力大小；
（2）若细线碰到钉子的瞬间细线绷断，求小球落到水平地面上时的坐标；
（3）若细线能承受的最大拉力，要使小球能绕点做完整的圆周运动，求点纵坐标的取值范围。
15．如图所示，在劲度系数为k=100N/m的轻弹簧下挂一个质量为m=1kg的物块，现用手托着物块从弹簧原长处以加速度a=0.5g向下匀加速运动，当物块脱离手时，撤掉手。已知空气阻力可忽略不计，运动全程未超过弹簧的弹性限度，弹性势能表达式，且g取10m/s2，求：
（1）物块脱离手时其速度大小；
（2）物块向下运动的最大速度。
参考答案
1．C【详解】AB．牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许测定了引力常量，选项AB错误；
C．开普勒行星运动定律是发现万有引力定律的基础之一，选项C正确；
D．开普勒定律既适用于行星的运动，也适用于卫星绕行星的运动，选项D错误。故选C。
2．C【详解】由图甲的图像可知无人机在水平方向做匀速直线运动，图乙的图像是可知在竖直方向先做匀加速直线运动后做匀减速直线运动，则合成两分运动可得两段时间做匀变速曲线运动，合外力（加速度）需指向凹侧，则第一段凹侧向上，第二段凹侧向下，最终竖直速度减为零，只剩下水平速度，则轨迹趋于水平线。
故选C。
3．C【详解】A．图甲中小球在水平面做匀速圆周运动时，如图所示
其中红色部分表示轨迹圆，紫色点为圆心，绿色线段为半径，由几何关系可知
小球只在重力和拉力作用下做匀速圆周运动，故重力和拉力合力提供向心力，故A错误；
B．图乙中物体随水平圆盘一起做匀速圆周运动时，一定受到指向圆盘圆心的摩擦力。而当物体随水平圆盘做变速圆周时，物体的线速度大小是变化的，即在切线方向存在摩擦力的分力，即此时物体所受摩擦力不指向圆心，故B错误；
C．图丙中汽车过拱桥最高点时，满足
因此当汽车过拱桥最高点时，速度越大，对桥面的压力越小，故C正确；
D．图丁中若轿车转弯时速度过大发生侧翻，是因为汽车做离心运动，即需要的向心力大于提供的向心力，故D错误。故选C。
4．C【详解】A．铁链从初状态到末状态，铁链全部离开桌面的瞬间，铁链的重心上升的高度为
故A错误；BCD．铁链克服重力做功为
故铁链重力势能增加20J，因零重力势能点不确定，不能确定重力势能的大小，故C正确，BD错误。故选C。
5．B【详解】AB．卫星绕地球做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力得
可得，，
由于卫星A的轨道半径小于卫星B的轨道半径，则卫星A的周期小于卫星B的周期，卫星A的角速度大于卫星B的角速度，卫星A的向心加速度大于卫星B的向心加速度，故A错误、B正确；
CD．卫星B为地球静止卫星，C是静止在赤道上的物体，可知B、C的角速度相等，根据，
可知卫星B的线速度大于物体C的线速度，卫星B的向心加速度大于物体C的向心加速度，则卫星A的向心加速度大于物体C的向心加速度，故CD错误。故选B。
6．C【详解】设小球做匀速圆周运动所在水平面与悬点的高度为，细线与竖直方向的夹角为，根据牛顿第二定律可得可得
可知球A、B的角速度大小之比为；根据
可知球A、B的线速度大小之比为
根据可知球A、B的向心力大小之比为
根据可知球A、B的加速度大小之比为故选C。
7．D【详解】A．运动员从A处水平飞出到在斜坡B处着陆的过程中，运动员所受重力的功率为
所以重力的功率一直增大，故A错误；
B．对运动员从A到B的平抛运动过程，有，，
解得运动员在空中飞行的时间为故B错误；
C．设运动员在B点的瞬时速度方向与斜面的夹角为，则
又所以
运动员在B点的瞬时速度方向与斜面的夹角不是30°，故C错误；
D．若初速度增大，运动员落地时瞬时速度方向与斜面的夹角的正切值依然是，故D正确。
故选D。
8．AB【详解】A．小球在竖直方向做自由落体运动，根据可知故A正确；
B．落地时小球速度为，方向竖直向下，故水平风力的瞬时功率为零，只有竖直向下的重力的功率，大小为
故B正确；
C．下落过程中，水平风力做负功，使小球机械能减小，阻力做的功使水平方向动能减为零，根据动能定理
可知机械能减少了，故C错误；
D．小球受竖直向下的重力和水平方向的恒定风力，两力的合力也是恒定的，且方向为斜向下方，与初速度方向成一定角度，故小球是做匀变速曲线运动，故D错误。故选AB
9．BD【详解】A．卫星从近地圆轨道上的P点需加速，使得万有引力小于所需向心力，卫星做离心运动进入椭圆转移轨道。所以卫星在近地圆轨道上经过P点时的速度小于在椭圆转移轨道上经过P点的速度，即v1＜v2；沿转移轨道刚到达Q点速率为v3，在Q点点火加速之后进入圆轨道，速率为v4，所以卫星在转移轨道上经过Q点时的速度小于在圆轨道上经过Q点的速度，即v3＜v4；卫星在圆轨道有得
由于同步轨道的半径大于近地轨道的半径，则v1＞v4 ，综上可知v2＞v1＞v4＞v3故A错误；
B．根据开普勒第三定律可知，轨道半径或椭圆的半长轴越大的，周期越大，因此，故B正确；
C．由离心运动条件，则知卫星在P点做离心运动，变轨时需要加速，在Q点变轨时仍要加速，故C错误；
D．根据 可得
可知，卫星经过圆轨道的P点和椭圆轨道的P点时r相同，所以加速度大小相等，故D正确。故选BD。
10．BD
【详解】A．v-t图像斜率代表加速度，从图中可知只有0-t1时段加速度不变，所以0-t1时段为匀加速直线运动，故A错误；
B．t2时刻图像斜率小于t1时刻图像斜率，t2时刻的加速度小于t1时刻的加速度，故B正确；
C．在t3时刻以后，列车匀速运动，是处于受力平衡状态，牵引力等于阻力，而不是零，故C错误；
D．当汽车达到最大速度时，汽车的牵引力和阻力大小相等，由P=Fv=fvm
可得故D正确。故选BD。
11． 3：1 ； C 1.5 2.5 0.3
【详解】（1）[3]根据F=mω2r可知若两个钢球质量m和运动半径r相等，图中标尺上黑白相间的等分格显示出钢球1和钢球2所受向心力的比值为1:9，可知两轮的角速度之比为1:3，根据v=ωR可知，因为变速轮塔1和变速轮塔2是皮带传动，边缘线速度相等，则与皮带连接的变速轮塔1和变速轮塔2的半径之比为3:1，
（2）[1]小球运动轨迹为抛物线时小球做平抛运动，当取x轴正方向和y轴正方向坐标系时，此时水平位移和竖直方向位移有，联立解得可得此时y-x2图像为一条过原点的直线。故选C。
（2）[2]小球在竖直方向为自由落体运动，设频闪照相闪光时间间隔为，根据匀变速运动推论可得竖直方向有
解得
水平方向做匀速直线运动可得初速度大小为
[3]根据匀变速运动推论到达B点时的竖直方向速度为
小球运动到B点的速度
[4]小球从抛出点到B点所用的时间为B点离抛出点的水平距离为
12．(1)1.86(2)1.05(3) 2.1 2(4)
【详解】（1）游标卡尺测得小球的直径为；
（2）在匀加速直线运动中，由中间时刻的速度等于这段时间内平均速度得，打下点时重物的速度大小为；
（3）[1]小球重力势能减少量为；
[2]小球通过光电门的速度大小为（点拨：小球通过光电门的平均速度表示小球的瞬时速度），则小球动能增加量为；
（4）验证系统机械能守恒定律的表达式是整理得
13．(1) ；(2) ；(3)
【详解】（1）万有引力充当向心力可知解得.
（2）根据解得地球密度
（3）根据牛顿第二定律解得第一宇宙速度
14．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）由动能定理有
细线碰到钉子前瞬间，对小球受力分析有解得
（2）细线绷断后，小球做平抛运动，竖直方向上有
水平方向上的位移大小解得
即小球落到水平地面上时的坐标为。
（3）设小球恰好能绕点做完整的圆周运动时的半径为
小球由静止释放至运动到做圆周运动的最高点，有
小球运动至圆周运动的最高点时，有解得
设小球绕点做半径为的圆周运动时经过最低点细线恰好达到最大拉力，则有
解得
因此小球能绕点做完整的圆周运动的半径的取值范围为
结合几何关系可知，点纵坐标的取值范围为
15．（1）；（2）
【详解】（1）物体脱离手时，弹簧伸长量为x，根据牛顿第二定律
代入数据得由运动学公式联立解得
（2）设物体向下运动速度最大时弹簧伸长量为x1，对物体从匀加速到有最大速度的过程应用动能定理，有
又=速度达到最大时，加速度为零，此时弹簧弹力等于重力
联立解得物体运动的最大速度