河北省石家庄市重点高中2024-2025学年高一下学期5月期中考试 物理（含解析）

这是一份河北省石家庄市重点高中2024-2025学年高一下学期5月期中考试 物理（含解析），共8页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.2021年12月9日，航天员翟志刚、王亚平和叶光富在我国空间站内为大家开设了“天宫课堂”，已知地球质量为M，半径为R，引力常量为G。若我国空间站质量为m，在离地面高度为ℎ的轨道上做匀速圆周运动，则下列说法正确的是( )
A. 空间站受到的地球引力大小为GMmR2
B. 空间站受到的地球引力大小为GMmR+ℎ
C. 空间站环绕地球的速度小于第一宇宙速度7.9km/s
D. 在空间站内宇航员不受重力
2.高台跳水项目要求运动员从距离水面H的高台上跳下，在完成空中动作后进入水中。若某运动员起跳瞬间重心离高台台面的高度为ℎ1，斜向上跳离高台瞬间速度的大小为v，跳至最高点时重心离台面的高度为ℎ2，入水(手刚触及水面)时重心离水面的高度为ℎ3，如图所示，图中虚线为运动员重心的运动轨迹。已知运动员的质量为m，不计空气阻力，取跳台面为零势能面，下列说法正确的是( )
A. 跳台对运动员做的功12mv2+mgℎ1
B. 运动员在最高点的动能为0
C. 运动员在最高点的机械能为12mv2+mgℎ1
D. 运动员在入水时的机械能为mgℎ2
3.荡秋千是一项非常有趣的娱乐活动，如图所示，公园里一个小姑娘在荡秋千，小姑娘(包括坐着的踏板)可视为质点，不考虑绳索的重力，下列判断正确的是( )
A. 小姑娘受重力、绳索拉力和向心力的作用
B. 小姑娘经过最高点时的加速度为0
C. 小姑娘在某时刻的加速度可能沿切线方向
D. 小姑娘经过最低点时的绳索张力大小可能等于其重力
4.如图所示，一轻杆底端栓接在地面，可绕着地面上的O点自由转动，顶端的A点靠在木箱的侧壁。现向右以速度v匀速挪走木箱，某时刻杆与水平地面夹角为θ，此时A点的速度大小和方向为( )
A. vA=vsinθ，方向垂直于OA向下B. vA=vcsθ，方向垂直于OA向下
C. vA=vsinθ，方向竖直向下D. vA=vcsθ，方向竖直向下
5.我国未来将建立月球基地，并在绕月轨道上建造空间站．如图所示，关闭发动机的航天飞机仅在月球引力作用下沿椭圆轨道向月球靠近，并将在椭圆的近月点B处与空间站对接．已知空间站C绕月轨道半径为r，周期为T，引力常量为G，月球的半径为R，忽略月球自转．下列说法不正确的是
A. 月球的平均密度为3πr3GT2R3
B. 月球表面的重力加速度为4π2r3R2T2
C. 要使对接成功，飞机在接近B点时必须减速
D. 对接前航天飞机的加速度大于空间站的加速度
6.如图所示，长均为L的两根轻绳，一端共同系住质量为m的小球，另一端分别固定在等高的A、B两点，A、B两点间的距离也为L。重力加速度大小为g。现使小球在竖直平面内以AB为轴做圆周运动，若小球在最高点速率为v时，两根绳的拉力恰好均为零，则小球在最高点速率v1=2v时，每根绳的拉力大小为( )
A. 3mgB. 43 3mgC. 3mgD. 2 3mg
7.如图所示，一根轻质弹簧一端固定于光滑竖直杆上，另一端与质量为m的滑块P连接，P穿在杆上，一根轻绳跨过定滑轮将滑块P和重物Q连接起来，重物Q的质量M=6m，把滑块从图中A点由静止释放后沿竖直杆上下运动，当它经过A、B两点时弹簧对滑块的弹力大小相等，已知OA与水平面的夹角θ=53°，OB长为L，与AB垂直，不计滑轮的摩擦力，重力加速度为g，sin53°=0.8 cs53°=0.6，滑块P从A到B的过程中，下列说法正确的是( )
A. 对于滑块Q，其重力的功率一直减小
B. P与Q的机械能之和先减小后增加
C. 轻绳对滑块P做功为4mgL
D. 滑块P运动到位置B处速度达到最大，且大小为4 3gL3
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.木星和土星都拥有众多的卫星，其中“木卫三”作为太阳系唯一一颗拥有磁场的卫星，在其厚厚的冰层下面可能存在生命，而“土卫二”具有生命诞生所需的全部要素，是最适宜人类居住的星球，经探测它们分别绕木星和土星做圆周运动的轨道半径之比为a。若木星和土星的质量之比为b，则下列关于“木卫三”和“土卫二”的相关说法正确的是( )
A. 运行周期之比为 a3bB. 向心加速度之比为ba2
C. 环绕速度之比为 abD. 表面重力加速度之比为ba2
9.2021年11月5日，占全球市场份额70%的无人机巨头大疆，发布迄今为止影像质量最优异的消费级无人机Mavic3。如图是该型号无人机绕拍摄主体时做水平匀速圆周运动的示意图。已知无人机的质量为m，无人机的轨道距拍摄对象高度为ℎ，无人机与拍摄对象距离为r，无人机飞行一周的时间为T，则无人机做匀速圆周运动时( )
A. 角速度为2πTB. 所受空气作用力为mg
C. 向心加速度为4π2T2 r2−ℎ2D. 线速度大小为2πrT
10.如图，倾角为30°且足够长的光滑斜劈固定在水平面上，P、Q两个物体通过轻绳跨过光滑定滑轮连接，Q的另一端与固定在水平面的轻弹簧连接，P和Q的质量分别为4m和m.初始时，控制P使轻绳伸直且无拉力，滑轮左侧轻绳与斜劈上表面平行，右侧轻绳竖直，弹簧始终在弹性限度范围内，弹簧劲度系数为k，重力加速度大小为g.现无初速释放P，已知弹簧的弹性势能EP=12kΔx2(其中Δx为弹簧相对于原长的形变量)，则在物体P沿斜劈下滑过程中
A. 轻绳拉力大小一直增大B. 物体P的加速度大小一直增大
C. 物体P沿斜劈下滑的最大距离为6mgkD. 物体P的最大动能为8m2g25k
三、实验题：本大题共2小题，共15分。
11.在验证机械能守恒定律的实验中，某同学利用图中器材进行实验，正确的完成实验操作后，得到一条点迹清晰的纸带，如图所示．在实验数据处理中，某同学取A、B两点来验证，已知打点计时器每隔0.02 s打一个点，g取9.8 m/s2，测量结果记录在下面的表格中
(1)B点速度：vB=______m/s．
(2)若重物和夹子的总质量为0.6 kg，那么在打A、B两点的过程中，动能增加量为______J，重力势能减少量为______J.(上述结果均保留3位有效数字)
12.如图所示是“研究平抛物体运动”的实验装置图，通过描点画出平抛小球的运动轨迹。
(1)、以下是实验过程中的一些做法，其中正确的有________。
A.安装斜槽轨道，使其末端保持水平
B.每次小球释放的初始位置可以任意选择
C.入射小球沿斜槽下滑过程中，受到与斜槽的摩擦力会影响实验
D.为描出小球的运动轨迹，描绘的点可以用折线连接
(2)、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，图中y−x2图象能说明平抛小球运动轨迹为抛物线的是________。
A. B． C． D．
(3)如图所示为小球做平抛运动时，在方格纸进行描点作图，获取A、B、C三点，图中方格的边长为5cm，g=10m/s2，则：
①小球平抛的初速度v0=________m/s；
②小球过B点的速率vB=________m/s；
③若以A点为原点，以水平向右为x轴，竖直向下为y轴建立平面直角坐标系，则抛出点坐标为________cm。
四、计算题：本大题共3小题，共39分。
13.（8分）1789年英国物理学家卡文迪什测出引力常量G，因此卡文迪什被人们称为“能称出地球质量的人”.若已知引力常量为G，地球表面处的重力加速度为g，地球半径为R，一颗质量为m的人造卫星绕地球做匀速圆周运动，距地球表面的高度为ℎ，忽略地球自转，求：
(1)地球的质量M;
(2)卫星的线速度v．
14.（14分）如图所示，质量为m的小滑块静止在足够大的粗糙水平转盘上，一根长为L的细线一端连接在滑块上，另一端连接在圆盘竖直转轴上的A点，细线刚好伸直时与竖直方向的夹角θ=37∘，重力加速度为g。现使转盘绕转轴在水平面内转动，并缓慢增大转动的角速度，滑块与转盘间的动摩擦因数为0.6，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。
(1)若细线恰好有拉力，求此刻的角速度大小ω1。
(2)若滑块恰好与转盘脱离，求此刻的角速度大小ω2。
(3)当ω3= 5g3L时，细线恰好断裂，求此时小球离转盘的高度。
15.（17分）如图所示，一半径为r=0.45m的14光滑圆弧的底端B与水平传送带相接，传送带的运行速度为v0=5m/s，长为L=1.75m，DEF为固定于竖直平面内的一段内壁光滑的中空细管，EF段被弯成以O为圆心、半径R=0.2m的一小段圆弧，管的D端弯成与水平传送带C端平滑相接，O点位于地面，OF连线竖直。一质量为m=0.2kg的滑块(可视为质点)从圆弧顶端A点无初速滑下，滑到传送带上后被送入细管DEF。已知滑块与传送带间的动摩擦因数μ=0.2，重力加速度g取10m/s2，不计空气阻力，滑块横截面略小于细管中空部分的横截面。求：
(1)滑块到达光滑圆弧底端B时对轨道的压力大小;
(2)滑块与传送带间因摩擦产生的热量;
(3)滑块滑到F点后水平飞出，滑块的落地点到O点的距离。
答案
1.C 2.C 3.C 4.A 5.D 6.A 7.C
8.AB 9.AC 10.AD
2.78； 2.94。
12.(1)A；(2)C；(3)①1.5；②2.5；③(−15,−5)
13.解：(1)由于忽略地球自转，可得：GMmR2=mg
则：M=gR2G
(2)由人造卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力得：GMm(R+ℎ)2=mv2R+ℎ
则：v= GMR+ℎ=R gR+ℎ
14.(1)根据最大静摩擦力等于向心力可得mω2Lsin37∘=μmg，
解得ω1= gL；
(2)滑块恰好脱离转盘时滑块与转盘作用力为0，则mω2Lsinθ=mgtanθ，
解得ω2= 5g4L；
(3)当ω3= 5g3L时滑块已脱离转盘，设细线与转轴夹角α，
mω2⋅Lsinα=mgtanα，
解得csα=0.6，
此时小球离转盘高度
ℎ=Lcsθ−Lcsα=0.2L。
15.解：(1)设滑块到达B点的速度大小为 vB，由机械能守恒定律有mgr=12mvB2
解得vB=3m/s
滑块在B点，由向心力公式有N−mg=mvB2r
解得N=6N
根据牛顿第三定律可知，滑块到达光滑圆弧底端B时对轨道的压力大小为 6N ；
(2)滑块在传送带上做匀加速运动，由牛顿第二定律有a=μg=2m/s2
由速度位移公式得vC2−vB2=2aL
解得vC=4m/s